(57)【要約】【課題】燃料電池システムの車両等への搭載スペースの確保をより容易にする。【解決手段】燃料電池スタック１と、この燃料電池スタック１における反応時に生成された純水が貯蔵される純水タンク３と、純水タンク３内の純水を利用して燃料電池スタック１を加湿する加湿器２と、純水タンク３から加湿器２に純水を輸送する加湿器用配管Ｌ２とを備える。そして、加湿器２以外の、ラジエータ４に純水を供給する冷却用配管Ｌ７と、ウォッシャ液供給配管Ｌ９に純水を供給する希釈用配管Ｌ８とが分岐する純水配分配管Ｌ６が純水タンク３に設けられ、この純水配分配管Ｌ６への純水の供給量が純水タンク３内の純水量に応じて純水供給コントローラ１９によって制御される。【選択図】      図１
2004311106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、
少なくとも前記燃料電池における発電反応により生成された水を貯蔵する水タンクと、
前記水タンクに貯蔵された水を用いて、前記燃料電池を加湿する加湿手段と、
車両ウインドウを洗浄する洗浄液を貯蔵する洗浄液タンクとを備え、
前記洗浄液タンクと前記洗浄液を吐出する洗浄用ノズルとを接続する洗浄液供給用配管に、前記水タンクに貯蔵された水を供給する洗浄液希釈用配管を接続して、前記洗浄液を水により希釈して前記洗浄用ノズルに供給することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の温度調整をする冷却媒体を冷却するラジエータに、前記水タンクに貯蔵された水を噴射する噴射ノズルと、
前記水タンクから前記噴射ノズルに水を供給するラジエータ噴射用配管と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項３】
前記水タンクから前記洗浄液希釈用配管と前記ラジエータ噴射用配管とを分岐させる分岐部分に設けられた三方弁と、
前記水タンク内に設けられ、前記三方弁に水を供給するポンプと
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項４】
前記洗浄液供給用配管と前記洗浄液希釈用配管との接続部分よりも前記洗浄液タンク側であって、前記洗浄液供給用配管に設けられた第１逆流防止弁と、
前記洗浄液供給用配管と前記洗浄液希釈用配管との接続部分よりも前記水タンク側であって、前記洗浄液希釈用配管に設けられた第２逆流防止弁と
を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項５】
前記水タンクの水貯蔵量を検出する水貯蔵量検出手段を更に備え、
前記水貯蔵量検出手段により検出された水貯蔵量に応じて、前記洗浄液タンクに貯蔵された洗浄液の使用量を制限することを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項６】
前記水タンクの水貯蔵量を検出する水貯蔵量検出手段を更に備え、
前記水貯蔵量検出手段により検出された水貯蔵量に応じて、前記水タンクから前記噴射ノズルに供給する水量を決定することを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項７】
前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段を更に備え、
前記冷却媒体温度検出手段により検出された冷却媒体の温度に応じて、前記水タンクから前記噴射ノズルに供給する水量を決定して、前記噴射ノズルから前記ラジエータに噴射する水噴射量を決定することを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項８】
外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備え、
前記外気温度検出手段により検出した外気温度に応じて、前記水タンクから前記噴射ノズルに供給する水量を決定して、前記噴射ノズルから前記ラジエータに噴射する水噴射量を決定することを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項９】
前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段と、
前記ラジエータの付近に設けられ、外気温度を検出する外気温度検出手段とを更に備え、
前記外気温度検出手段により検出した外気温度が高いほど、前記冷却媒体の温度に基づいて前記噴射ノズルに水を供給する判定をする冷却媒体温度閾値を低く設定し、前記冷却媒体温度検出手段により検出した冷却媒体温度が前記冷却媒体温度閾値を超えた場合に、前記水タンクから前記噴射ノズルに水を供給することを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項１０】
前記水タンクから前記噴射ノズルに水を供給している場合に、前記水タンクから前記洗浄用ノズルに供給する水量を制限することを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば燃料電池車両に搭載可能な燃料電池システムに関し、特に、燃料電池スタックにおける発電反応時に生成された水の有効利用を図る車両用燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池の燃料極（水素極）に水素を多量に含む燃料ガスを供給すると共に、空気極に酸化剤ガスとしての空気を供給し、電解質を介してこれら水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電電力を得る燃料電池システムが知られている。
【０００３】
このような燃料電池システムとしては、下記の特許文献１に記載されているように、燃料電池にて生成する水分を利用して冷却性能を向上させたラジエータが開示されている。具体的には、このラジエータは、燃料電池内部に生じた水蒸気の水分の粒経が５０μｍ以上になるようにして、その水分が外面側に供給され、水分の蒸発にともなう蒸発潜熱によって、冷媒の冷却効率の向上を図ったものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５７８６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の燃料電池システムを搭載した燃料電池車両は、ガソリンエンジンを搭載した車両に比べて、燃料電池を駆動するための補機類等の必要な構成要素が多く、各機器を搭載するために必要とされるスペースが大きくなる。したがって、従来の燃料電池システムは、車両等の限られたスペースの中で、搭載のためのスペースを確保することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、車両等への搭載スペースの確保をより容易とすることができる燃料電池システムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、少なくとも燃料電池における発電反応により生成された水を貯蔵する水タンクと、水タンクに貯蔵された水を用いて、燃料電池を加湿する加湿手段と、車両ウインドウを洗浄する洗浄液を貯蔵する洗浄液タンクとを備えた車両用燃料電池システムに係るものである。この車両用燃料電池システムでは、洗浄液タンクと洗浄液を吐出する洗浄用ノズルとを接続する洗浄液供給用配管に、水タンクに貯蔵された水を供給する洗浄液希釈用配管を接続した構成とすることにより、燃料電池車両の駆動時に、洗浄液を水により希釈して洗浄用ノズルに供給することにより、上述の課題を解決する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明に係る車両用燃料電池システムによれば、少なくとも燃料電池における発電反応により生成された水を水タンクに貯蔵しておき、洗浄液希釈用配管から供給される純水と、洗浄液供給用配管からの洗浄液とを混合し、水を洗浄液の希釈用として利用することができ、洗浄液タンクに、希釈されていない洗浄液を貯蔵しておくことができ、洗浄液タンクの容量を減少させて、この洗浄液タンクの容量減少分だけ他の機器を搭載するスペースにすることができ、車両等への搭載スペースの確保をより容易とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
この実施の形態は、例えば燃料電池車両に搭載され、負荷として搭載された駆動モータや燃料電池スタックを発電させる補機類等に電力供給することにより、車両走行するための駆動トルクを発生させる燃料電池システムについて説明したものである。
【００１１】
［燃料電池システムの構成］
燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池車両の主電源であって、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する燃料電池スタック１を備える。この燃料電池スタック１は、固体高分子電解質を挟んで、酸化剤ガスが供給される空気極と燃料ガスが供給される水素極とを対設した燃料電池セル構造体をセパレータで挟持し、セル構造体を複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、水素極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ＋）が高分子電解質を通過して空気極に到達し、この水素イオンが空気極にて酸素と結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することによって行われる。
【００１２】
また、燃料電池システムは、上述した固体高分子電解質にある程度の水分を含ませてイオン伝導体として機能させるために、空気を加湿して燃料電池スタック１に供給し、固体高分子電解質を加湿する加湿器２を備える。この加湿器２は、空気供給配管Ｌ１に設けられ、純水を貯蔵した純水タンク３から加湿器用配管Ｌ２を介して加湿用としての純水が供給される。そして、加湿器２を通過した純水は、加湿器用配管Ｌ２を介して再度純水タンク３に貯蔵される。
【００１３】
さらに、燃料電池システムは、燃料電池スタック１の反応時の温度を適性温度に保持するためのラジエータ４を備える。このラジエータ４は、内部に冷媒としての冷却水（ＬＬＣ）を循環させる循環用配管Ｌ３を介して、冷却水を吐出させる冷却水ポンプ５と接続される。そして、ラジエータ４では、図示しないラジエータファンからの送風や外気からの送風を受けて冷却水ポンプ５からの冷却水温度を低下させて、燃料電池スタック１に供給する。
【００１４】
更に、燃料電池システムは、燃料電池スタック１の反応時に生成された純水や、各配管内で結露した純水を貯蔵する純水タンク３を備える。この純水タンク３には、燃料電池スタック１で生成された純水を流入させる生成水ドレイン配管Ｌ４と、各配管内で結露した純水を流入させる結露純水ドレイン配管Ｌ５とが接続される。そして、純水タンク３には、燃料電池スタック１の反応時において、生成水ドレイン配管Ｌ４及び結露純水ドレイン配管Ｌ５から純水が流入されて貯蔵する。
【００１５】
このような燃料電池システムにおいては、純水タンク３内の純水が、燃料電池スタック１の加湿用のみならず、他の用途、すなわち、ラジエータ４を冷却するために噴霧する冷却水や、車両ウィンドウを洗浄するためのウォッシャ原液の希釈用水として配分され、利用される。
【００１６】
以下、この燃料電池システムにおいて純水を配分利用するために設けられた構成について説明する。
【００１７】
純水タンク３には、加湿器２以外の部位、具体的には、ラジエータ４を冷却するための部位とウォッシャ原液を希釈するための部位とに対して当該純水タンク３内の水を配分して輸送する配分用配管である純水配分配管Ｌ６が接続される。この純水配分配管Ｌ６は、ラジエータ４に純水を供給するための冷却用配管Ｌ７と、ウォッシャ原液を希釈するための希釈用配管Ｌ８とに分岐される。
【００１８】
また、この純水配分配管Ｌ６から冷却用配管Ｌ７及び冷却用配管Ｌ７に分岐する分岐部分には、三方弁６が配設されている。この三方弁６は、通常、冷却用配管Ｌ７の純水出口側及び希釈用配管Ｌ８の純水出口側が閉塞状態とされる。さらに、純水タンク３には、純水配分配管Ｌ６を介して三方弁６に純水を供給する純水供給用ポンプ７と、貯蔵している純水の水位を検出する純水用水位レベルセンサ８とが設けられている。
【００１９】
冷却用配管Ｌ７には、その端部に、純水タンク３に蓄積された純水をラジエータ４に吹き付ける噴霧器９が取り付けられている。燃料電池システムにおいては、冷却用配管Ｌ７からラジエータ４に純水を噴霧することにより、気化熱によってラジエータ４の表面温度を低下させて冷却する。
【００２０】
更にまた、燃料電池システムでは、ウォッシャ液が収容されるタンクであるウォッシャタンク１０と、車両ウインドウ１１にウォッシャ液を吐出するウォッシャノズル１２とを接続させ、ウォッシャタンク１０からウォッシャノズル１２にウォッシャ液を供給するウォッシャ液供給配管Ｌ９を備える。このウォッシャ液供給配管Ｌ９は、ウォッシャタンク１０とウォッシャノズル１２との間に希釈用配管Ｌ８が接続される。
【００２１】
燃料電池システムにおいては、希釈用配管Ｌ８から純水をウォッシャ液供給配管Ｌ９内に供給することにより、ウォッシャタンク１０からのウォッシャ液と純水タンク３からの純水とを混合させて希釈している。
【００２２】
ウォッシャタンク１０には、ウォッシャ液をウォッシャ液供給配管Ｌ９に供給するためのウォッシャ液用ポンプ１３と、内部におけるウォッシャ液の水位を検出するためのウォッシャ液用水位レベルセンサ１４とが設けられている。
【００２３】
さらに、ウォッシャ液供給配管Ｌ９には、希釈用配管Ｌ８との接続部位よりもウォッシャタンク１０側（上流側）にウォッシャ液用逆流防止弁１５が配設されている。これにより、燃料電池システムでは、ウォッシャ液用逆流防止弁１５を通過したウォッシャ液がウォッシャタンク１０に逆流することを防止している。また、希釈用配管Ｌ８には、純水タンク３からの純水が三方弁６に逆流することを防止するための純水用逆流防止弁１６が設けられている。
【００２４】
更にまた、この燃料電池システムにおいては、ラジエータ４の近傍における外気温度を測定する外気温温度センサ１７が配設され、循環用配管Ｌ３の経路上であって、燃料電池スタック１の冷却水出口付近には、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサ１８が設置されている。
【００２５】
更にまた、燃料電池システムは、上述した純水の配分利用を制御する制御手段である純水供給コントローラ１９を備える。この純水供給コントローラ１９は、燃料電池スタック１の発電時において、図示しないコンプレッサや水素調圧弁を駆動して燃料電池スタック１に酸素及び空気を供給する制御、純水タンク３から加湿器２に純水を循環させて空気を加湿する制御、冷却水温度センサ１８からのセンサ信号に基づいて冷却水ポンプ５を駆動して燃料電池スタック１の温度調整をする制御をする。
【００２６】
また、純水供給コントローラ１９では、純水タンク３に蓄積された純水量に基づいて、三方弁６の冷却用配管Ｌ７側出口と希釈用配管Ｌ８側出口の開閉を制御することにより、純水配分配管Ｌ６及び三方弁６を介して噴霧器９やウォッシャノズル１２に供給する純水を制御する純水供給制御処理を実行する。このとき、純水供給コントローラ１９では、例えば図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部に、純水供給制御処理を行う一連の処理手順を記述したプログラムを格納しておき、当該プログラムを図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等によって実行することにより、純水の配分利用を制御する。
【００２７】
この純水供給制御処理を行うとき、純水供給コントローラ１９は、純水タンク３内の純水をラジエータ４への噴霧に用いる場合には、三方弁６の冷却用配管Ｌ７側出口を開状態にし、三方弁６の希釈用配管Ｌ８側出口を閉状態にする制御をする。一方、純水供給コントローラ１９は、純水タンク３内の純水をウォッシャ液の希釈に用いる場合には、三方弁６の冷却用配管Ｌ７側出口を閉状態にし、希釈用配管Ｌ８側出口を開状態にする制御をする。更に、純水供給コントローラ１９は、ラジエータ４への噴霧とウォッシャ液の希釈とを同時に行う場合には、三方弁６の冷却用配管Ｌ７側出口と希釈用配管Ｌ８側出口の双方を開状態にする制御をする。
【００２８】
［燃料電池システムの純水供給制御処理］
「ラジエータへの純水噴霧動作」
先ず、上述した燃料電池システムにおいて、純水をラジエータ４に噴霧して、ラジエータ４の冷却能力を向上させる動作を図２のフローチャートを参照して説明する。なお、この図２に示した処理は、例えば燃料電池スタック１を発電させているときに所定時間ごとに実行される。
【００２９】
純水供給コントローラ１９は、純水タンク３内の純水をラジエータ４の冷却に利用するに際しては、図２に示すように、ステップＳ１において、純水用水位レベルセンサ８からのセンサ信号を読み込んで純水タンク３内の水位、すなわち純水の水量を測定して、ステップＳ２に処理を進める。
【００３０】
ステップＳ２においては、純水供給コントローラ１９により、ステップＳ１にて測定した純水の水位レベルが、加湿器２への加湿用純水を確保するのに十分な純水量である所定量以上であるか否かを判定する。ここで、純水供給コントローラ１９は、純水量が所定量以上でないと判定した場合には、ステップＳ３に処理を進めてラジエータ４への噴霧を行わないことを決定し、一連の処理を終了する。
【００３１】
一方、純水供給コントローラ１９は、純水量が所定量以上であると判定した場合には、ステップＳ４へと処理を移行し、外気温温度センサ１７からのセンサ信号を読み込んで、ラジエータ４周辺の外気温を認識してステップＳ５に処理を進める。
【００３２】
ステップＳ５においては、純水供給コントローラ１９により、ステップＳ４にて測定した外気温度に基づいて、ラジエータ４への純水の噴霧を開始するか否かの判定の基準となる冷却水温度、すなわち循環用配管Ｌ３に設けられた冷却水温度センサ１８によって測定される冷却水温度についての閾値（冷却水温度閾値）を設定する。このとき、純水供給コントローラ１９は、予め基準となる通常状態における冷却水温度閾値を保持しておき、ステップＳ４にて測定されたラジエータ４周辺の外気温度が高い場合には、通常の冷却水温度閾値よりも低い冷却水温度閾値を設定し、外気温度が低い場合には、通常の冷却水温度閾値よりも高い冷却水温度閾値を設定する。なお、純水供給コントローラ１９では、外気温度が高いほど冷却水温度閾値を高く設定するマップデータを保持しておいて設定しても良く、予め設定した外気温度についての閾値を保持しておいて冷却水温度閾値の高低を設定しても良い。
【００３３】
そして、純水供給コントローラ１９は、ステップＳ６において、冷却水温度センサ１８からのセンサ信号を読み込むことにより、循環用配管Ｌ３内の実際の冷却水温度を測定して測定した冷却水温度を認識した後、ステップＳ７において、測定された冷却水温度（実測値）がステップＳ５にて設定された冷却水温度閾値（設定閾値）を超えているか否かを判定する。
【００３４】
ここで、純水供給コントローラ１９は、冷却水温度が冷却水温度閾値を超えていないと判定した場合には、ステップＳ２にて純水タンク３内に純水が所定量以上ないと判定した場合と同様に、ステップＳ３へと処理を移行し、ラジエータ４への噴霧を行わないことを決定し、一連の処理を終了する。
【００３５】
一方、純水供給コントローラ１９は、冷却水温度が冷却水温度閾値を超えていると判定した場合には、ステップＳ８へと処理を移行し、測定した冷却水温度に基づいて、ラジエータ４を冷却するために噴霧する最適な純水量を決定する。特に、純水供給コントローラ１９は、測定された冷却水温度が、燃料電池システムにおけるオーバーヒート防止のために燃料電池スタック１の出力制限が実行される際の温度に近いほど、多量の純水をラジエータ４に対して噴霧するように純水量を決定する。
【００３６】
次に、純水供給コントローラ１９は、ステップＳ９において、ステップＳ８にて決定した純水の噴射量に応じて、三方弁６の冷却用配管Ｌ７側出口の開度を制御することにより、ラジエータ４への噴霧を実行し、一連の処理を終了する。
【００３７】
「ウォッシャ原液を希釈する純水噴霧動作」
つぎに、上述した燃料電池システムにおいて、純水をウォッシャ原液を希釈するために利用する純水噴霧動作について図３のフローチャートを参照して説明する。なお、この図３に示した処理は、例えば燃料電池スタック１を発電させているときに所定時間ごとに実行される。
【００３８】
純水供給コントローラ１９は、純水タンク３内の純水をウォッシャ原液の希釈に利用するに際しては、図３に示すように、ステップＳ１１において、車両の運転者の操作に応じて、ウォッシャ液の使用要求信号を受信したか否かを判定する。
【００３９】
ここで、純水供給コントローラ１９は、ウォッシャ液使用要求信号を受信していないと判定した場合には、ステップＳ１２において、ウォッシャ液の吐出をさせずに、一連の処理を終了する。
【００４０】
一方、純水供給コントローラ１９は、ウォッシャ液使用要求信号を受信した場合には、ステップＳ１３へと処理を移行し、ウォッシャ液の使用禁止時間中であるか否かを判定する。なお、このウォッシャ液の使用禁止時間とは、ウォッシャ液の連続的な使用と、ラジエータ４の冷却といった純水の重複利用とを禁止するために、１回の使用と次の使用との間に一定の期間として予め設けられたウォッシャ液の使用が制限される時間である。
【００４１】
ここで、純水供給コントローラ１９は、ウォッシャ液の使用禁止時間中であると判定した場合には、ステップＳ１にて使用要求信号を受信していないと判定した場合と同様に、ステップＳ１２において、ウォッシャ液の吐出をさせずに一連の処理を終了する。
【００４２】
一方、純水供給コントローラ１９は、ウォッシャ液の使用禁止時間中でないと判定した場合には、ステップＳ１４へと処理を移行し、純水用水位レベルセンサ８からのセンサ信号を読み込んで、純水タンク３内の水位レベルを認識する。
【００４３】
次に、純水供給コントローラ１９は、ステップＳ１５において、ステップＳ１４にて測定した純水の水位レベルが、加湿器２への加湿用純水を確保するのに十分な所定量以上あるか否かを判定する。
【００４４】
ここで、純水供給コントローラ１９は、純水が所定量以上でないと判定した場合には、ステップＳ１２において、ウォッシャ液の吐出をさせずに一連の処理を終了する。一方、純水供給コントローラ１９は、純水が所定量以上であると判定した場合には、ステップＳ１６へと処理を移行し、ラジエータ４に純水を噴霧しているか否かを判定する。
【００４５】
ここで、純水供給コントローラ１９は、ラジエータ４への噴霧が行われていないと判定した場合には、ウォッシャ液の使用を許可し、ステップＳ１７において、純水で希釈されたウォッシャ液が使用される。このとき、純水供給コントローラ１９は、ウォッシャ液用ポンプ１３を動作させてウォッシャタンク１０内のウォッシャ原液をウォッシャ液供給配管Ｌ９に供給すると共に、ウォッシャ液を希釈するのに最適な純水量を求め、この純水量に応じて、三方弁６における希釈用配管Ｌ８側出口の開度を決定し、純水をウォッシャ液供給配管Ｌ９に供給させる。これにより、燃料電池システムにおいては、純水によってウォッシャ液の希釈が実行され、ウォッシャノズル１２から車両ウインドウ１１にウォッシャ液が吐出され、一連の処理を終了する。
【００４６】
一方、純水供給コントローラ１９は、ラジエータ４への噴霧が行われていると判定した場合には、ステップＳ１８において、ウォッシャ液の使用禁止時間を設定する。
【００４７】
そして、純水供給コントローラ１９は、ステップＳ１８にて使用禁止時間を設定したことに応じて、ステップＳ１９において、吐出禁止時間である使用禁止時間の計時を開始する。これにより、純水供給コントローラ１９では、ステップＳ１２において、ウォッシャ液の吐出を中止するようにウォッシャ液用ポンプ１３を制御して、一連の処理を終了する。
【００４８】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した燃料電池システムによれば、少なくとも燃料電池スタック１における反応時に生成された水を純水タンク３に貯蔵しておき、純水配分配管Ｌ６を分岐させて、ウォッシャ液供給配管Ｌ９に接続される希釈用配管Ｌ８を設け、この希釈用配管Ｌ８を介して純水タンク３内の純水をウォッシャ液供給配管Ｌ９に配分して供給する。これにより、燃料電池システムによれば、希釈用配管Ｌ８から供給される純水を、ウォッシャ液供給配管Ｌ９内にてウォッシャ原液と混合し、ウォッシャ原液の希釈用として利用することができる。
【００４９】
したがって、燃料電池システムによれば、車両中のウォッシャタンク１０に、希釈される前段階のウォッシャ原液、又は原液に近い高濃度のウォッシャ液を入れておくことができ、ウォッシャタンク１０内に入れておく必要のあるウォッシャ液の容量を減少させて、ウォッシャタンク１０の容積を小さくすることができる。これにより、燃料電池システムによれば、ウォッシャタンク１０を小さくした容量分だけ他の機器を搭載するスペースにすることができ、車両等への搭載スペースの確保をより容易とすることができる。
【００５０】
また、この燃料電池システムによれば、純水タンク３内の純水が、燃料電池スタック１での生成水と配管内で結露した水を主とした温水であるので、当該温水をウォッシャ液の希釈に用いることにより、車両ウインドウ１１の凍結や積雪を速やかに溶かすことができる。また、燃料電池システムによれば、ウォッシャ原液の希釈に温水を使用することにより、車両ウインドウ１１にウォッシャ液が氷結することを防止することもできる。
【００５１】
更に、この燃料電池システムによれば、純水タンク３に貯蔵された水をラジエータ４に噴射する噴霧器９と、純水タンク３から噴霧器９に水を供給する冷却用配管Ｌ７とを備えたので、純水タンク３内の純水をウォッシャ液の希釈用のみならず、ラジエータ４の冷却用としても利用することができる。すなわち、燃料電池システムによれば、純水配分配管Ｌ６を分岐させた冷却用配管Ｌ７を介して、ラジエータ４に純水を噴射して、ラジエータ４による冷却水の冷却性能を向上させることができる。
【００５２】
これにより、燃料電池システムにおいては、純水をラジエータ４の表面に噴霧し、ラジエータ４自身の気化熱によって表面温度を下げることにより、燃料電池スタック１から排出される冷却水の温度と、ラジエータ４表面の温度との差を大きくすることができ、ラジエータ４における放熱量を増加させることができる。これにより、燃料電池システムにおいては、冷却水温度を低下させることにより燃料電池スタック１の温度を低下させて、安定した燃料電池スタック１の発電効率を実現することができる。
【００５３】
更にまた、この燃料電池システムによれば、純水配分配管Ｌ６、冷却用配管Ｌ７及び希釈用配管Ｌ８の分岐部分に三方弁６を備え、純水タンク３内の純水供給用ポンプ７により三方弁６に純水を供給するように構成したので、純水供給コントローラ１９によって三方弁６の開閉制御を行うことにより、ラジエータ４の冷却とウォッシャ液の希釈とのそれぞれについて、純水の流路を確保することができると共に、１基の純水供給用ポンプ７にて双方の流路を形成することができる。したがって、燃料電池システムによれば、システムのコストアップや大型化を抑制することができる。
【００５４】
更にまた、この燃料電池システムによれば、ウォッシャ液供給配管Ｌ９と希釈用配管Ｌ８との接続部分よりもウォッシャタンク１０側であって、ウォッシャ液供給配管Ｌ９に設けられたウォッシャ液用逆流防止弁１５と、ウォッシャ液供給配管Ｌ９と希釈用配管Ｌ８との接続部分よりも純水タンク３側であって、希釈用配管Ｌ８に設けられた純水用逆流防止弁１６とを備えた構成としたので、ウォッシャ液の使用中やウォッシャ液の使用後における、純水タンク３及びウォッシャタンク１０へのウォッシャ液の逆流を防止することができる。
【００５５】
更にまた、この燃料電池システムによれば、純水用水位レベルセンサ８により検出された純水の貯蔵量に応じて、純水供給コントローラ１９によってウォッシャタンク１０に貯蔵されたウォッシャ液の使用量を制限するので、ウォッシャ液の浪費を抑制することができる。
【００５６】
更にまた、この燃料電池システムによれば、純水用水位レベルセンサ８により検出された純水の貯蔵量に応じて、純水供給コントローラ１９によってラジエータ４への噴霧量を制御することにより、純水の浪費を抑制することができる。
【００５７】
なお、燃料電池システムにおいては、ラジエータ４の冷却と、ウォッシャ液の使用とがともに、一定量以上純水タンク３内に純水が貯蔵されている場合にのみ実行可能とされている。このため、燃料電池システムにおいては、純水の消費量が増大し過ぎて、加湿用純水の確保ができなくなることがなく、燃料電池スタック１の加湿が常に実行されるように制御することができる。
【００５８】
更にまた、この燃料電池システムによれば、冷却水温度センサ１８により検出された冷却水温度に応じて、純水タンク３から噴霧器９に供給する水量を決定して、噴霧器９からラジエータ４に噴射する水噴射量を決定するので、冷却水温度に応じてラジエータ４への純水噴霧タイミングを適切なタイミングとすることができると共に、ラジエータ４への純水噴霧量を適切な量とすることができる。
【００５９】
更にまた、この燃料電池システムによれば、外気温温度センサ１７により検出した外気温度に応じて、純水タンク３から噴霧器９に供給する水量を決定して、噴霧器９からラジエータ４に噴射する水噴射量を決定するので、外気温度によってラジエータ４の放熱量が変化しても、ラジエータ４の冷却能力を低下させることなく冷却水を冷却して、更に安定して燃料電池スタック１の発電効率を維持することができる。
【００６０】
更にまた、この燃料電池システムによれば、ラジエータ４の付近に外気温温度センサ１７を設け、外気温温度センサ１７により検出した外気温度が高いほど、冷却水温度に基づいて噴霧器９に水を供給する判定をする冷却水温度閾値を低く設定し、測定した冷却水温度が冷却水温度閾値を超えた場合に、純水タンク３から噴霧器９に純水を供給する。
【００６１】
これにより、燃料電池システムによれば、外気温度が高い場合には、当該外気温度と冷却水温度との温度差が小さいため、ラジエータ４の放熱量が下がり、冷却水温度の温度上昇も速くなるが、冷却水温度閾値を低く設定することにより、早めにラジエータ４へ純水の噴霧を開始して、冷却水の冷却を行うことができる。したがって、燃料電池システムによれば、燃料電池システムのオーバーヒートを防ぐための燃料電池スタック１の出力制限等をする必要がなくなる。
【００６２】
これに対し、外気温度が低い場合には、燃料電池システムにおいては、外気温度と冷却水温度との温度差が大きいため、ラジエータ４の放熱量が上がり、冷却水温度の温度上昇も遅く、燃料電池システムにおいてオーバーヒートが生じる可能性が低いため、冷却水温度閾値を高く設定して純水の噴霧を遅めに行う。したがって、燃料電池システムによれば、ラジエータ４への純水噴霧を抑制して、純水の浪費を抑制することができる。
【００６３】
更にまた、この燃料電池システムによれば、純水タンク３から噴霧器９に純水を供給している場合に、純水タンク３からウォッシャノズル１２に供給する水量を制限するので、冷却水温度が、燃料電池スタック１の出力制限が実行される際の温度に近づくほど、多量の純水をラジエータ４に噴霧するので、より効果的に燃料電池スタック１のオーバーヒートを抑制することができる。
【００６４】
更にまた、燃料電池システムにおいては、ラジエータ４の冷却と、ウォッシャ液の使用との両方が行われる場合に、優先的にラジエータ４への純水噴霧をし、ウォッシャ液のための純水の利用を制限するので、優先的に燃料電池スタック１のオーバーヒートを防止し、燃料電池スタック１の出力を確実に維持することができるようになる。
【００６５】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した燃料電池システムにおいて、純水をラジエータに噴霧する処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明を適用した燃料電池システムにおいて、純水をウォッシャ液の希釈に利用する処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  燃料電池スタック
２  加湿器
３  純水タンク
４  ラジエータ
５  冷却水ポンプ
６  三方弁
７  純水供給用ポンプ
８  純水用水位レベルセンサ
９  噴霧器
１０  ウォッシャタンク
１１  車両ウインドウ
１２  ウォッシャノズル
１３  ウォッシャ液用ポンプ
１４  ウォッシャ液用水位レベルセンサ
１５  ウォッシャ液用逆流防止弁
１６  純水用逆流防止弁
１７  外気温温度センサ
１８  冷却水温度センサ
１９  純水供給コントローラ
Ｌ１  空気供給配管
Ｌ２  加湿器用配管
Ｌ３  循環用配管
Ｌ４  生成水ドレイン配管
Ｌ５  結露純水ドレイン配管
Ｌ６  純水配分配管
Ｌ７  冷却用配管
Ｌ８  希釈用配管
Ｌ９  ウォッシャ液供給配管
【図１】
2004311106.tif 000003
【図２】
2004311106.tif 000004
【図３】
2004311106.tif 000005