(57)【要約】【課題】車両用アノードガスポンプにおいて、内部に水分が残留することをなくし、安定したポンプ駆動を実現し、ポンプ駆動をするのに過剰なエネルギを必要とせず、消費電力を少なくし、また、燃料電池スタックを安定して発電させ、発電効率を向上するとともに、燃費を低減し、さらに、余分な水分を燃料電池スタック内に圧送するおそれをなくし、燃料電池スタックの耐久性を向上することにある。【解決手段】アノードガスポンプは、車両水平方向に対して、ガス供給部が下方に傾斜して車両駆動用補機に取り付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックへアノードガスを供給するためのガス供給部と、アノードガスタンクからアノードガスが流入するガス流入部とを備えた車両用アノードガスポンプにおいて、アノードガスポンプは、車両水平方向に対して、前記ガス供給部が下方に傾斜して車両駆動用補機に取り付けられたことを特徴とする車両用アノードガスポンプ。
【請求項２】
前記ガス供給部は、車両搭載状態において、車両前後方向を通る直線に対して車両幅方向に向けて角度を有して配設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用アノードガスポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用アノードガスポンプに係り、特に内部に水分が残留しないようにする車両用アノードガスポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極（水素極）とカソード側電極（空気極）とを対向して配置した燃料電池セルを複数備えて構成されている。そして、燃料電池スタックのアノード側電極（水素極）には、アノードガスポンプ（ガス循環ポンプ：水素ポンプ）によってアノードガス（燃料ガス）が供給されている。このアノードガスポンプは、一般に、車両水平方向に対して、平行な状態で取り付けられている。アノードガス（燃料ガス）は、アノードガスポンプによって循環されるものであり、燃料電池スタックを通過することから、発電で生じた生成水（カソード側電極（空気極）で生じた生成水は、固体高分子電解質膜を通過してアノード側電極（水素極）へ逆に浸透する。）により、水分を含んだ状態で存在している。
【０００３】
従来、水素ポンプを用いた燃料電池システムには、水素ポンプの吸込部と吐出部とに液体貯留部を設け、システム停止時に、掃気ガス導入弁と排気弁とを開いて、掃気ガス導入流路を介して、燃料電池を流通しない水分含有量の低い水素ガスを、水素ポンプのポンプ室に導入し、ポンプ室を掃気するものがある。
【特許文献１】特開２００３−１７８７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、燃料電池システムにおいては、アノードガスポンプが車両水平方向に対して平行な状態で取り付けられているので、水分が残留し易く、この水分の密度や重量が大きいことから、アノードガス配管の圧損が大きくなり、車両の性能が不安定且つ低下し、また、アノードガスポンプへの負担が大きくなり、アノードガスポンプの性能が低下し、水分が残留していない状態と同量のアノードガス量を循環させるためには、アノードガスポンプの消費電力を大きくしなければならず、燃料電池スタックの発電に対する補機電力の消費割合が大きくなり、燃費が低下し、しかも、アノードガスポンプの耐久性が低下するという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、燃料電池スタックへアノードガスを供給するためのガス供給部と、アノードガスタンクからアノードガスが流入するガス流入部とを備えた車両用アノードガスポンプにおいて、アノードガスポンプは、車両水平方向に対して、前記ガス供給部が下方に傾斜して車両駆動用補機に取り付けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の車両用アノードガスポンプは、車両水平方向に対して、ガス供給部が下方に傾斜して車両駆動用補機に取り付けられたことから、内部に水分が残留することがなくなり、安定したポンプ駆動を実現することが可能となり、よって、ポンプ駆動をするのに過剰なエネルギを必要とせず、消費電力が少なくて済み、また、燃料電池スタックが安定して発電することができるので、発電効率を向上するとともに、燃費を低減し、さらに、余分な水分を燃料電池スタック内に圧送するおそれをなくし、燃料電池スタックの耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明は、アノードガスポンプの内部に水分が残留するのを防止する目的を、アノードガスポンプのガス供給部を傾斜して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１〜図６は、この発明の第１実施例を示すものである。
【０００９】
図２において、２は車両、４は車両２のダッシュパネル、６は車両２のフロント室、８は車両２の前端部、１０は車両２のフロントフェンダ、１２は車両２に搭載された燃料電池システムである。
【００１０】
この燃料電池システム１２には、アノード側電極とカソード側電極と固体高分子電解質膜とからなる燃料電池セル（図示せず）を複数組み合わせて構成した燃料電池スタック１４が設けられ、また、この燃料電池スタック１４にアノードガス（燃料ガス：水素）を供給する燃料供給機構１６が設けられ、更に、燃料電池スタック１４に空気を供給する空気供給機構１８が設けられ、また、車両駆動用モータ（図示せず）等が設けられている。
【００１１】
燃料供給機構１６においては、図５、図６に示す如く、燃料電池スタック１４とアノードガス（燃料ガス）を貯留するアノードガスタンク２０とが燃料供給管２２で連結され、この燃料供給管２２には、燃料タンク２０側から順次に、自動遮断弁２４と減圧弁２６と流量調整弁２８とアノードガスポンプ（ガス循環ポンプ：水素ポンプ）３０とアノード側熱交換器３２とが設けられている。また、燃料電池スタック１４には、アノードガスポンプ３０に連結して未反応ガスを排出させるアノードガス循環配管３４が接続されている。このアノードガス循環配管３４の途中には、アノード側気液分離器３６が設けられている。また、このアノード側気液分離器３６よりもアノードガスポンプ３０側のアノードガス循環配管３４には、アノード側排気配管３８が接続されている。このアノード側排気配管３８には、アノード側圧力調整弁４０が設けられている。
【００１２】
空気供給機構１８においては、図５に示す如く、燃料電池スタック１４とエアクリーナ（フィルタ）４２とが空気供給管４４で連結され、この空気供給管４４には、エアクリーナ４２側から順次に、流量計４６とコンプレッサ４８と空気側熱交換機５０とが設けられている。また、燃料電池スタック１４には、空気側排気配管５２が接続されている。この空気側排気配管５２には、燃料電池スタック１４側から順次に、空気側気液分離器５４と空気側圧力調整弁５６とが設けられている。
【００１３】
この燃料電池システム１２においては、図２に示す如く、燃料電池スタック１４が車両２のフロント室６の左右方向の一側に配設され、この燃料電池スタック１２よりもダッシュパネル４側に車両駆動用補機５８が配設され、また、アノードガスポンプ３０が車両２のフロント室６の左右方向の他側に配置されて他の車両用駆動補機としての駆動用モータ６０に取り付けられ、さらに、この駆動用モータ６０よりもダッシュパネル４側に駆動モータ用インバータ６２が取り付けられている。
【００１４】
前記アノードガスポンプ３０には、図１に示す如く、ポンプ本体６４の下部位６４Ａで、アノードガスタンク２０からのアノードガス及びアノードガス循環配管３４側から循環された未反応ガスを流入するガス流入部６６とこれらガスを燃料電池スタック１４に供給するためのガス供給部６８とが設けられ、また、ポンプ本体６４の中間部位６４Ｂで、冷却水流入部７０とこの冷却水流入部７０よりも上方で冷却水流出部７２とが設けられ、更に、ポンプ本体６４の上部位６４Ｃで、ケーブルコネクタ７４が設けられている。
【００１５】
そして、図１、図３に示す如く、アノードガスポンプ３０は、ポンプ本体６４の底面６４Ｄが、車両水平方向の水平線ＨＬに対して所定の角度θで車両後方且つ下方に傾斜するように、駆動モータ用インバータ６２に固設される。これにより、アノードガスポンプ３０のポンプ本体６４は、車両水平方向に対して、車両後方側のガス供給部６８が下方に傾斜して駆動モータ用インバータ６２に取り付けられている。
【００１６】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００１７】
燃料電池システム１２において、図５に示す如く、燃料供給機構１６では、アノードガスポンプ３０が駆動することにより、アノードガスタンク２０の燃料が燃料供給管２２から燃料電池スタック１４に供給されるとともに、この燃料電池スタック１４から排出された未反応ガスが、アノードガス循環配管３４からアノードガスポンプ３０に戻される。またこのとき、空気供給機構１８では、コンプレッサ４８が駆動することにより、エアクリーナ４２側からの空気が空気供給管４４から燃料電池スタック１４に供給されるとともに、この燃料電池スタック１４から排出されたガスが、空気側排気配管５２から排出される。
【００１８】
この場合、燃料電池スタック１４においては、発電により生成水が発生、つまり、カソード側電極（空気極）で生じた生成水は、固体高分子電解質膜を通過してアノード側電極（水素極）へ逆に浸透すること等により、水分が発生し、この水分が未反応ガスと共にアノードガス循環配管３４を経てアノードガスポンプ３０に戻されるが、このアノードガスポンプ３０に流入する水分は、ガス供給部６８が水平方向に対して下方に傾斜していることから、このアノードガスポンプ３０の内部に残留するおそれがない。
【００１９】
この結果、アノードガスポンプ３０のポンプ本体６４は、車両水平方向に対して、ガス供給部６８が下方に傾斜して車両駆動用補機である駆動モータ用インバータ６２に取り付けられたことから、ポンプ本体６４の内部に水分が残留することがないので、安定したポンプ駆動を実現することが可能となり、よって、ポンプ駆動をするのに過剰なエネルギを必要とせず、アノードガスポンプ３０への負担を軽減し、消費電力が少なくて済み、また、燃料電池スタック１４が安定して発電することができるので、発電効率を向上するとともに、燃費を低減し、さらに、余分な水分を燃料電池スタック１４内に圧送することがないので、燃料電池スタック１４の耐久性を向上することができる。
【実施例２】
【００２０】
図７は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００２１】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図７に示したように、図１の矢印ＶＩＩ方向から見ると、アノードガスポンプ３０において、ポンプ本体６４のガス供給部６８及びガス流入部６６は、車両搭載状態において、ポンプ本体６４の中心を通り車両幅方向に延びる水平線ＨＬよりも下方に配設されている。つまり、ガス供給部６６及びガス流入部６６と、ポンプ本体６４の中心を通り車両前後方向に延びる中心線ＶＬとで、車両幅方向に向けて角度α（≦９０度）の範囲で所定の角度をなして配設される。
【００２２】
この第２実施例の構成によれば、上述の第１実施例と同様な作用効果を奏し、また、ガス供給部６６が真下方向に指向していることから、水分の流下を促進してアノードガスポンプ３０の内部に水分が残留するのを回避し、しかも、レイアウトの自由度を向上することができる。
【００２３】
なお、この発明においては、アノードガスポンプまでのアノードガス循環配管に複数の気液分離器を設けたり、アノードガス循環配管の形状を変えることにより、アノードガスポンプへの水分量を低減し、アノードガスポンプの機能を良好に維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
アノードガスポンプの内部に水分が残留するのを回避する構造を、燃料電池システム及び燃料電池車両に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施例においてアノードガスポンプの車両搭載状態の側面図である。
【図２】第１実施例においてアノードガスポンプを搭載した車両の前部の平面図である。
【図３】第１実施例においてアノードガスポンプの車両搭載状態の概略側面図である。
【図４】第１実施例において図３の矢印ＩＶによるアノードガスポンプの平面図である。
【図５】第１実施例において燃料電池システムのシステム構成図である。
【図６】第１実施例において燃料供給機構のシステム構成図である。
【図７】第２実施例において図１の矢印ＶＩＩによるアノードガスポンプの正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２  車両
６  フロント室
１２  燃料電池システム
１４  燃料電池スタック
１６  燃料供給機構
１８  空気供給機構
２０  アノードガスタンク
３０  アノードガスポンプ
６２  駆動モータ用インバータ
６８  ガス供給部
【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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【図７】
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