(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層構造を有する燃料電池内を冷却するために、この燃料電池の冷却液の入口と出口とに前記冷却液を循環させるための循環通路を接続し、この循環通路に前記冷却液を循環するための循環ポンプを取り付けた燃料電池の冷却システムにおいて、
圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、このプレッシャーレギュレータの一方の部屋に放出側の調圧弁及び吸引側の調圧弁を取り付け、前記一方の部屋は、前記放出側の調圧弁及び前記吸引側の調圧弁を介して大気に連通し、他方の部屋を前記循環通路に接続し、
前記他方の部屋からの前記冷却液の出口は、前記他方の部屋への前記冷却液の入口よりも上方に設けられ、
前記循環通路を循環する前記冷却液の導電率の上昇を防止するイオン交換器を備えることを特徴とする燃料電池の冷却システム。
【請求項２】
前記燃料電池へ供給するガスを加湿する加湿器が、前記加湿器内の水蒸気透過膜の一側に前記冷却液を通流し、他側に前記ガスを通流して加湿することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の冷却システムに関し、さらに詳しくは、燃料電池を冷却する冷却液の圧力を調整するプレッシャーレギュレータを備えた燃料電池の冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車の動力源などとして固体高分子型の燃料電池が注目されている。固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ）は、常温でも発電することが可能であり、様々な用途に実用化されつつある。
【０００３】
一般に、燃料電池システムは固体高分子電解質膜を挟んで一方側にカソード電極を区画し、他方側にアノード電極を区画して構成されており、カソード電極に供給される空気中の酸素と、アノード電極に供給される水素との化学反応によって発生した電力で外部負荷を駆動するシステムである。
しかし、このような化学反応は発熱反応でもあるため、燃料電池の出力に依らず常に安定した運転を保持するためにはどうしても冷却システムが必要となる。
【０００４】
このような燃料電池の冷却システムとしては、例えば図６に示すようなものが知られている。
この燃料電池の冷却システム１００は、燃料電池１０１を冷却するために燃料電池１０１内に区画された冷却液通路１０１ｃと、前記冷却液通路１０１ｃに接続され燃料電池１０１に冷却液を循環させるための循環通路１０２及び循環ポンプ１０２ａと、冷却液を冷却するための冷却装置１０２ｂと、燃料電池１０１へ供給する冷却液の温度を調節するための温調装置１０２ｃとから主要部が構成され、前記燃料電池１０１内に区画された冷却液通路１０１ｃの入口１０１ａと出口１０１ｂとに前記循環通路１０２の出口１０２ｇと入口１０２ｆとを接続し、循環ポンプ１０２ａで冷却液を循環することで燃料電池１０１を冷却する。
また、一般に燃料電池の冷却システムにおいては液絡現象（蒸気と水が一緒に混じった状態で燃料電池１０１からオフガスが排出されるが、前記水を通じて燃料電池１０１を支えている構造体と「地絡」を起こす場合がある。この「地絡」を「液絡」という。）を防止するため燃料電池冷却用の冷却液として純水、または絶縁冷媒を用いている。
【０００５】
そして、このような燃料電池の冷却システム１００の冷却液の循環通路１０２には、さらに冷却装置１０２ｂを迂回するバイパス通路１０２ｅが設けられており、冷却液を冷却装置１０２ｂで冷却する必要がない場合には、バイパス通路１０２ｅの下流側に設けた温調装置１０２ｃに直接冷却液を供給して冷却液の温度を燃料電池１０１の発電に適した温度に制御するようにしている。
さらに、温調装置１０２ｃの出口側通路と循環ポンプ１０２ａの上流側の通路とを結ぶバイパス通路１０２ｈにはイオン交換器１０２ｄが設けられており、冷却液の導電率を低く維持している。
【０００６】
しかしながら、このような従来の燃料電池の冷却システム１００においては、例えば燃料電池１０１の出力が大きくなると、
▲１▼温度上昇に伴う冷却液の膨張
▲２▼流れに伴う圧力損失の発生
▲３▼冷却液を循環する循環ポンプ１０２ａの作動圧力の増加
等により循環通路１０２の液圧が上昇するが、この冷却液の圧力が高過ぎると、以下のような問題が発生する虞があった。
（１）図７に示すように燃料電池１０１内部のセル２００では、冷却液がその圧力によって冷却液通路１０１ｃを区画するセパレータ２０２，２０２同士の接合面Ｓが液圧で押し広げられてしまうため、液漏れの原因となったり導電不良が発生する。
（２）燃料電池１０１に供給するガスを加湿するのに、図８に示すような中空糸膜３０１，３０１…を利用した膜型の加湿器（水チャンバで加湿）３００を使用している場合には密閉系で加湿を行うので、冷却液である冷却水の圧力により膜３０１に過大な圧力が作用する。
【０００７】
これらの問題を解決するために、冷却系の一部を大気開放としたり、系内の圧力を圧力調整弁等を介して大気に繋げることで設定圧に調整したり、燃料電池のカソードガス（大気をコンプレッサ等で加圧したものが多い）の配管を冷却系に接続し、カソードガスの圧力と冷却液である冷却水の圧力とをバネ式圧力調整弁を設けることにより釣り合わせる方法を本出願人より提案した（特願２０００−３１３５２２号の明細書参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）冷却系の一部を大気開放としたり、（ｂ）系内の圧力を圧力調整弁等を介して大気に繋げて呼吸させる方法で設定圧となるように調整したり、（ｃ）カソードガスの圧力の配管を冷却系に接続することにより、カソードガスの圧力と冷却液の圧力とを釣り合わせて冷却液の圧力を調整する等のこれらの技術においては、冷却液に直接触れる形で大気である空気やカソードガスを流入させて圧力調整を行うため、空気中、またはカソードガス中の炭酸ガスが冷却液に溶け込み、イオン化し、冷却液の導電率を高めてしまう（絶縁性を低下させる）働きをする。
この炭酸イオンは、冷却系内に、図６に示すようなイオン交換器１０２ｄが設置されていれば、内部のイオン交換樹脂に吸着分離されるので冷却液の導電率が上昇（絶縁低下）するのは防止されるが、イオン交換樹脂の破過時間が短くなってしまう結果、イオン交換器１０２ｄの寿命を短縮させてしまうという問題があった。
また、燃料電池１０１へ供給するガスを加湿するために、膜を介して加湿する加湿器１０３ａ，１０３ｂが使用されているが、加湿するために使用する冷却液の循環通路１０２に圧力調整手段を持たないため、燃料電池１０１の出力が大きくなり循環通路１０２の液圧が上昇しても冷却液の圧力を調整することができなかった。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、燃料電池を冷却する冷却系内で冷却液の圧力を調整するときに、前記冷却液と空気、またはカソードガスとが直接接触しないで圧力調整をすることができるプレッシャーレギュレータを備えた燃料電池の冷却システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る燃料電池の冷却システムは、積層構造を有する燃料電池内を冷却するために、この燃料電池の冷却液の入口と出口とに前記冷却液を循環させるための循環通路を接続し、この循環通路に前記冷却液を循環するための循環ポンプを取り付けた燃料電池の冷却システムにおいて、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、このプレッシャーレギュレータの一方の部屋に放出側の調圧弁及び吸引側の調圧弁を取り付け、前記一方の部屋は、前記放出側の調圧弁及び前記吸引側の調圧弁を介して大気に連通し、他方の部屋を前記循環通路に接続し、前記他方の部屋からの前記冷却液の出口は、前記他方の部屋への前記冷却液の入口よりも上方に設けられ、前記循環通路を循環する前記冷却液の導電率の上昇を防止するイオン交換器を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によると、燃料電池の冷却システムにおいて、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、このプレッシャーレギュレータの一方の部屋を大気に連通し、他方の部屋を冷却液の循環通路に接続したことにより、
（１）冷却液と大気とが直接接触することがない。従って大気中の溶解成分が冷却液に溶解することがない。このため冷却系にイオン交換器を設けて導電率が上昇するのを防止している場合においてもイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることがなく、冷却系のイオン交換器の寿命短縮を防止することができる。
（２）冷却液の圧力が高いときは大気を外部に放出し、冷却液の圧力が低いときは大気を内部に吸入するようにプレッシャーレギュレータが作用するので冷却液の圧力調整をすることができる。
従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池の冷却システムは、前記燃料電池へ供給するガスを加湿する加湿器が、前記加湿器内の水蒸気透過膜の一側に前記冷却液を通流し、他側に前記ガスを通流して加湿することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によると、燃料電池へ供給するガスを加湿する加湿器は、前記加湿器内の水蒸気透過膜の一側に冷却液を通流し、他側に前記ガスを通流して加湿するが、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、前記冷却液の圧力と前記ガスの圧力とがバランスするように構成したので、従来、燃料電池の出力が大きくなるときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴い加湿器の膜に過大な圧力が作用するのを回避することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
最初に第１実施形態の燃料電池の冷却システムについて図１及び図２を参照して説明する。
尚、図１は、第１実施形態の燃料電池の冷却システムの全体構成図であり、図２は、第１実施形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
【００１７】
第１実施形態の燃料電池の冷却システムは、図１に示すように、
燃料電池１と、前記燃料電池１に供給する燃料ガス（アノードガス）及び酸化ガス（カソードガス）のそれぞれを加湿する２つの加湿器２ａ，２ｂと、前記燃料電池１を冷却するための冷却液である冷却水を前記燃料電池１及び前記加湿器２ａ，２ｂに循環させて供給する冷却水の循環供給システム３とから主要部が構成される。
【００１８】
前記冷却水の循環供給システム３は、冷却水を循環する循環ポンプ３ａと、冷却水を冷却する冷却装置３ｂと、冷却水の温度を調節する温調装置３ｃと、その内部に変形自在なベローズ３ｄ3（図２）を有しプレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器３ｄと、これらの機器・装置が順番に配設され燃料電池１及び加湿器２ａ，２ｂへ冷却水を供給する循環通路３ｐとから主要部が構成される。
【００１９】
このように構成される燃料電池の冷却システムでは、燃料電池１を冷却する冷却水が、循環ポンプ３ａにより循環通路３ｐ内を循環しており、循環ポンプ３ａを出た冷却水は、冷却装置３ｂ（熱交換器例えばラジエータ）で冷却され、温調装置３ｃ（例えばサーモスタット弁）で燃料電池１の運転に適した温度に制御されて後段のプレッシャーレギュレータＰＲに導かれる。
尚、冷却水は、冷却装置３ｂで冷却する必要がない場合は、冷却装置３ｂを迂回するバイパス通路３ｇを通って温調装置３ｃに直接導入される。
【００２０】
プレッシャーレギュレータＰＲに導かれた冷却水は、図２に示すように、その内部に設けられたベローズ３ｄ3及び調圧弁３ｄ1，３ｄ2とから構成される冷却水の圧力変動吸収機構により好適に圧力を調整され、燃料電池１の冷却水入口１ａへと供給される。尚、プレッシャーレギュレータＰＲの構成・作用の詳細については後で説明する。
このプレッシャーレギュレータＰＲは、冷却系内の何れかの場所に連通して設置されていれば良い。が、好ましくは、配管・機器類に過大な圧力が作用するのを回避するため水圧の影響を受けやすい配管・機器類の近くに設置されるのが望ましい。
【００２１】
燃料電池１の冷却水入口１ａへ供給された冷却水は、燃料電池１の冷却液通路１ｃを通過する間に、燃料電池１を安定して運転できるように冷却した後、燃料電池１の冷却水出口１ｂから排出される。
【００２２】
燃料電池１の冷却水出口１ｂから排出された冷却水は、その一部または全部が、燃料電池１の下流で且つ循環ポンプ３ａの上流側で循環通路３ｐから分岐された２つの分岐通路３ｐ1，３ｐ2を介して、燃料ガス（アノードガス）の加湿器２ａ及び酸化ガス（カソードガス）の加湿器２ｂそれぞれに供給される。
加湿器２ａ及び加湿器２ｂのそれぞれに供給された冷却水は、燃料電池１に高圧水素源から供給される燃料ガス（アノードガス）及びコンプレッサ４から供給される酸化ガス（カソードガス）のそれぞれを水蒸気透過膜を通過した水蒸気により加湿する。
【００２３】
燃料ガス（アノードガス）及び酸化ガス（カソードガス）を加湿した冷却水は、加湿器２ａ，２ｂから通路３ｐ3，３ｐ4を介して循環通路３ｐに戻され、再び循環ポンプ３ａにより循環される。
【００２４】
尚、循環通路３ｐを循環する冷却水の一部は、バイパス通路３ｆに設けられたイオン交換器３ｅに導かれ、冷却水の導電率が上昇（絶縁低下）するのを防止される。
【００２５】
次に、第１実施形態の燃料電池の冷却システムで使用される冷却水のプレッシャーレギュレータＰＲの構成・作用について図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図２に示されるように、プレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器３ｄ内は、底部に取付けられ圧力に応じて変形する変形自在なベローズ３ｄ3によって２室ｓｐ１，ｓｐ２に仕切られており、一方の部屋ｓｐ１には放出側の調圧弁３ｄ1及び吸引側の調圧弁３ｄ2が取付けられ、他方の部屋ｓｐ２には冷却水の入口ノズル３ｄ4及び冷却水の出口ノズル３ｄ5が取付けられている。
そして一方の部屋ｓｐ１は、調圧弁３ｄ1及び調圧弁３ｄ2を介して圧力調整容器３ｄ外部の大気と接続され、他方の部屋ｓｐ２は、入口ノズル３ｄ4及び出口ノズル３ｄ5を介して燃料電池１の冷却液である冷却水の循環通路３ｐ（図１）に連通される。
【００２６】
このようにプレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器３ｄ内をベローズ３ｄ3によって２つの部屋ｓｐ１，ｓｐ２に仕切り、それぞれの仕切られた部屋に大気である空気と循環通路３ｐを流れる冷却水とを通流させて冷却水の圧力調整を行うので、前記冷却水と前記空気とが直接接触することがない。
従って空気中の炭酸ガスが冷却水に溶解することがないのでイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることもない。その結果、冷却系のイオン交換器３ｅの寿命短縮を防止することができる。
【００２７】
また、冷却水の入口ノズル３ｄ4は、圧力調整容器３ｄの容器側部の下部に、冷却水の出口ノズル３ｄ5は、容器側部の上部に設けられる。
入口ノズル３ｄ4と出口３ｄ5ノズルをこのように配置することにより、冷却水の圧力調整容器３ｄ内に気泡がたまらなくなるので冷却水の圧力がベローズ３ｄ3に正確に伝わる。尚、ベローズ３ｄ3の替わりに膜（図５の破線参照）や別の形態としてピストン構造物を使用して圧力調整容器３ｄ内を仕切ることもできる。
尚、一方の部屋ｓｐ１に取付けられる調圧弁３ｄ1，３ｄ2としては、逆止弁が使用される。
【００２８】
このように構成される第１実施形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータＰＲは、圧力調整容器３ｄ内の冷却水の圧力（＝他方の部屋ｓｐ２の圧力）が調圧弁３ｄ1の設定値を超えたときには一方の部屋ｓｐ１から外部に内室雰囲気（大気）が放出され、容器内部の冷却水の圧力が調圧弁３ｄ2の設定値を割り込んだときには外部から一方の部屋ｓｐ１に大気が吸引されるように作用する。このようにして冷却水の圧力は、ベローズ３ｄ3及び２つの調圧弁３ｄ1，３ｄ2から構成される圧力変動吸収機構により冷却水の圧力を好適に調整することができる。
従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。
【００２９】
次に、第１参考形態の燃料電池の冷却システムについて図３及び図４を参照して説明する。尚、図３は、第１参考形態の燃料電池の冷却システムの全体構成図であり、図４は、第１参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
第１参考形態の燃料電池の冷却システムと第１実施形態の燃料電池の冷却システムとの構成の大きな違いは、図３及び図４に示すように、プレッシャーレギュレータＰＲの圧力調整容器３ｄ内をベローズ３ｄ3によって２室ｓｐ１，ｓｐ２に仕切ったうちの一方の部屋ｓｐ１が、燃料電池１のカソードガス通路４ｐと連通路４ｐ1を介して接続されている点である。
従って、ここでは第１参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構成・作用についてのみ説明する。尚、第１実施形態の燃料電池の冷却システムと同じ部材については同じ符号を付して説明する。
【００３０】
次に、第１参考形態の燃料電池の冷却システムで使用される冷却水のプレッシャーレギュレータＰＲの構成・作用について図３及び図４を参照して詳細に説明する。
図４に示されるように、プレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器３ｄ内は、底部に取付けられ圧力に応じて変形する変形自在なベローズ３ｄ3によって２室ｓｐ１，ｓｐ２に仕切られており、一方の部屋ｓｐ１には連通路４ｐ１が取付けられ、他方の部屋ｓｐ２には冷却液である冷却水の入口ノズル３ｄ4及び冷却水の出口ノズル３ｄ5が取付けられている。
そして一方の部屋ｓｐ１は、連通路４ｐ１を介して燃料電池１の加湿器２ｂとコンプレッサ４を結ぶカソードガス通路４ｐ（図３）と接続され、他方の部屋ｓｐ２は、入口ノズル３ｄ4及び出口ノズル３ｄ5を介して燃料電池１の冷却液である冷却水の循環通路３ｐ（図３）に連通される。
【００３１】
このようにプレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器３ｄ内をベローズ３ｄ3によって２つの部屋ｓｐ１，ｓｐ２に仕切り、それぞれの仕切られた部屋にコンプレッサ４から供給されるカソードガスである空気（大気圧よりも圧力が高い空気）と循環通路３ｐを流れる冷却水とを通流させて冷却水の圧力調整を行うので、冷却水と空気とが直接接触することがない。
従って空気中の炭酸ガスが冷却水に溶解することがないのでイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることもない。その結果、冷却系のイオン交換器３ｅの寿命短縮を防止することができる。
【００３２】
また、冷却水の入口ノズル３ｄ4は、圧力調整容器３ｄの容器側部の下部に、冷却水の出口ノズル３ｄ5は、容器側部の上部に設けられる。
入口ノズル３ｄ4と出口３ｄ5ノズルをこのように配置することにより、冷却水の圧力調整容器３ｄ内に気泡がたまらなくなるので冷却水の圧力がベローズ３ｄ3に正確に伝わる。尚、ベローズ３ｄ3の替わりに膜（図５の破線参照）や別の形態としてピストン構造物を使用して圧力調整容器３ｄ内を仕切ることもできる。
【００３３】
このように構成される第１参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータＰＲは、圧力調整容器３ｄ内の冷却水の圧力がカソードガス（空気）の圧力よりも高いときは、ベローズ３ｄ3が圧縮（体積縮小）されてカソードガス系内の圧力を高くし、冷却水の圧力がカソードガスの圧力より低いときは、ベローズ３ｄ3が伸びて（体積膨張して）カソードガス系内の圧力を低くするように作用する。
従って、常に冷却水の圧力とカソードガスの圧力とをバランスさせるようにすることができる。従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。
【００３４】
次に、第２参考形態の燃料電池の冷却システムについて図３及び図５を参照して説明する。尚、図５は、第２参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
第２参考形態の燃料電池の冷却システムと第１参考形態の燃料電池の冷却システムとの構成の大きな違いは、図３及び図５に示すように、プレッシャーレギュレータＰＲの圧力調整容器５ｄ内をピストン構造物５ｄ3により２室ｓｐ１，ｓｐ２に仕切ったうちの一方の部屋ｓｐ１が、燃料電池１のカソードガス通路４ｐと連通路４ｐ1を介して接続されている点である。
従って、ここでは第２参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーゲージＰＲの構成・作用についてのみ説明する。尚、第１参考形態の燃料電池の冷却システムと同じ部材については同じ符号を付して説明する。
【００３５】
第２参考形態の燃料電池の冷却システムで使用される冷却水のプレッシャーレギュレータＰＲの構成・作用について図３及び図５を参照して詳細に説明する。
図５に示されるように、プレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器５ｄ内は、内壁に沿って垂直方向に摺動自在なピストン構造物５ｄ3によって２室ｓｐ１，ｓｐ２に仕切られており、一方の部屋ｓｐ１には連通路４ｐ１が取付けられ、他方の部屋ｓｐ２には冷却水の入口ノズル５ｄ4及び冷却水の出口ノズル５ｄ5が取付けられている。
そして一方の部屋ｓｐ１は、連通路４ｐ１を介して燃料電池１の加湿器２ｂとコンプレッサ４を結ぶカソードガス通路４ｐ（図３）と接続され、他方の部屋ｓｐ２は、入口ノズル５ｄ4及び出口ノズル５ｄ5を介して燃料電池１の冷却液である冷却水の循環通路３ｐ（図３）に連通される。
【００３６】
このようにプレッシャーレギュレータＰＲの本体を構成する圧力調整容器５ｄ内をピストン構造物５ｄ3によって２つの部屋ｓｐ１，ｓｐ２に仕切り、それぞれの仕切られた部屋にコンプレッサ４から供給されるカソードガスである空気（大気圧よりも圧力が高い空気）と循環通路３ｐを流れる冷却水とを通流させて冷却水の圧力調整を行うので、冷却水と空気とが直接接触することがない。
従って空気中の炭酸ガスが冷却水に溶解することがないのでイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることもない。その結果、冷却系のイオン交換器３ｅの寿命短縮を防止することができる。
【００３７】
また、冷却水の入口ノズル５ｄ4は、圧力調整容器５ｄの容器側部の下部に、冷却水の出口ノズル５ｄ5は、容器側部の中央の高さよりも低くかつ入口ノズル５ｄ4よりも高い位置に設けられる。
入口ノズル５ｄ4と出口５ｄ5ノズルをこのように配置することにより、冷却水の圧力調整容器５ｄ内に気泡がたまらなくなるので冷却水の圧力がピストン構造物５ｄ3に正確に伝わる。尚、ピストン構造物５ｄ3の替わりにベローズや膜（図５の破線参照）を使用して圧力調整容器５ｄ内を仕切ることもできる。
尚、図示しないが、燃料電池１（図３）の運転が終了したときにピストン構造物５ｄ3が初期の位置に戻ることができるようにピストン構造物５ｄ3に復帰用のバネを設けるようにしても良い。また、容器内壁にピストン構造物５ｄ3下部を両端で支持する突起を設けるようにしても良い。
【００３８】
このように構成される第２参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータＰＲは、圧力調整容器５ｄ内の冷却水の圧力がカソードガス（空気）の圧力よりも高いときは、ピストン構造物５ｄ3が上方に移動してカソードガス系内の圧力を高くし、冷却水の圧力がカソードガスの圧力より低いときは、ピストン構造物５ｄ3が下方に移動してカソードガス系内の圧力を低くするように作用する。従って、常に冷却水の圧力とカソードガスの圧力とをバランスさせるようにすることができる。
従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。
【００３９】
最後に、第１実施形態、第１参考形態および第２参考形態の燃料電池の冷却システムにおける燃料電池１へ供給するガスを加湿する加湿器２ａ，２ｂは、前記加湿器２ａ，２ｂ内の水蒸気透過膜の一側に冷却液である冷却水を通流し、他側に前記ガスを通流して加湿するが、圧力調整容器３ｄ，５ｄの内部をベローズ３ｄ3やピストン構造物５ｄ3により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータＰＲを構成し、前記冷却水の圧力と前記ガスの圧力とがバランスするように構成したので、従来、燃料電池の出力が大きくなるときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴い加湿器の膜に過大な圧力が作用するのを回避することができる。
【００４０】
以上、第１実施形態、第１参考形態および第２参考形態の燃料電池の冷却システムを説明したが、本発明に係るプレッシャ−レギュレータＰＲはこれに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の構成と作用からなる本発明によれば、以下の効果を奏する。
１．本発明によれば、燃料電池の冷却システムにおいて、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、このプレッシャーレギュレータの一方の部屋に放出側の調圧弁及び吸引側の調圧弁を取り付け、前記一方の部屋は、前記放出側の調圧弁及び前記吸引側の調圧弁を介して大気に連通し、他方の部屋を前記循環通路に接続し、前記他方の部屋からの前記冷却液の出口は、前記他方の部屋への前記冷却液の入口よりも上方に設けられ、前記循環通路を循環する前記冷却液の導電率の上昇を防止するイオン交換器を備えることにより、
（１）冷却液と大気とが直接接触することがない。従って大気中の溶解成分が冷却液に溶解することがない。このため冷却系にイオン交換器を設けて導電率が上昇するのを防止している場合においてもイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることがなく、冷却系のイオン交換器の寿命短縮を防止することができる。
（２）冷却液の圧力が高いときは大気を外部に放出し、冷却液の圧力が低いときは大気を内部に吸入するようにプレッシャーレギュレータが作用するので冷却液の圧力調整をすることができる。
従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。従って、燃料電池の安定した冷却に寄与できる。
２．また、参考形態によれば、燃料電池の冷却システムにおいて、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、このプレッシャーレギュレータの一方の部屋を前記燃料電池のカソードガス通路に連通し、他方の部屋を冷却液の循環通路に接続したことにより、
（１）冷却液とカソードガスとが直接接触することがない。従ってカソードガス中の溶解成分が冷却液に溶解することがない。このため冷却系にイオン交換器を設けて導電率が上昇するのを防止している場合においてもイオン交換樹脂の破過時間が短縮されることがなく、冷却系のイオン交換器の寿命短縮を防止することができる。
（２）冷却液の圧力が高いときはカソードガス側の圧力を高くし、冷却液の圧力が低いときはカソードガス側の圧力を低くするようにプレッシャーレギュレータが作用するので、常にカソードガスの圧力と冷却液の圧力とがバランスするように調整することができる。
従って、従来、燃料電池の出力が大きくなったときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴う燃料電池の液漏れや導電不良を回避することができる。従って、燃料電池の安定した冷却に寄与できる。
３．また、本発明によれば、燃料電池へ供給するガスを加湿する加湿器は、前記加湿器内の水蒸気透過膜の一側に冷却液を通流し、他側に前記ガスを通流して加湿するが、圧力調整容器の内部を変形自在なベローズ、膜又はピストン構造物により２室に仕切ってプレッシャーレギュレータを構成し、前記冷却液の圧力と前記ガスの圧力とがバランスするように構成したので、従来、燃料電池の出力が大きくなるときに問題となっていた冷却液の循環通路の液圧上昇に伴い加湿器の膜に過大な圧力が作用するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１実施形態の燃料電池の冷却システムの全体構成図である。
【図２】  第１実施形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
【図３】  第１参考形態の燃料電池の冷却システムの全体構成図である。
【図４】  第１参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
【図５】  第２参考形態の燃料電池の冷却システムで使用されるプレッシャーレギュレータの構造を示す模式図である。
【図６】  従来の燃料電池の冷却システムの全体構成図である。
【図７】  燃料電池内部のセルの構造を示す断面図である。
【図８】  中空糸膜を利用した膜型の加湿器の断面図である。
【図１】
0004847651.tif 000002
【図２】
0004847651.tif 000003
【図３】
0004847651.tif 000004
【図４】
0004847651.tif 000005
【図５】
0004847651.tif 000006
【図６】
0004847651.tif 000007
【図７】
0004847651.tif 000008
【図８】
0004847651.tif 000009