(57)【要約】【課題】フィルタを洗浄できる燃料電池の空気供給システムを提供する。【解決手段】圧縮機１５と吸入側フィルタ１４とが直列に介装され燃料電池９０に加圧空気を供給する空気供給ライン１０と、圧縮機１５の下流側で空気供給ライン１０から分岐して外部に連通する第一分岐ライン３０と、この第一分岐ライン３０を流れる空気を濾過する洗浄用フィルタ３１と、第一分岐ライン３０を開閉する第一弁３２と、第一分岐ライン３０の接続部３０ｂより下流側で空気供給ライン１０を開閉する第二弁１２とを備え、吸入側フィルタ１４の洗浄時に第一弁３２を開き、第二弁１２を閉じ、圧縮機１５を逆回転させ、洗浄用フィルタ３１を通して第一分岐ライン３０に取り込んだ空気流を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４を洗浄するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正回転して空気を燃料電池に圧送する圧縮機と、
前記圧縮機に吸い込まれる空気を濾過する吸入側フィルタと、
前記圧縮機と前記吸入側フィルタとが直列に介装され燃料電池に加圧空気を供給する空気供給ラインと、
前記空気供給ラインの前記圧縮機より下流側から分岐して外部に連通する第一分岐ラインと、
前記第一分岐ラインを流れる空気を濾過する洗浄用フィルタと、
前記第一分岐ラインを開閉する第一弁と、
前記第一分岐ラインの接続部より下流側で前記空気供給ラインを開閉する第二弁とを備え、
前記吸入側フィルタの洗浄時に前記第一弁を開き、前記第二弁を閉じ、前記圧縮機を逆回転させ、前記洗浄用フィルタを通して前記第一分岐ラインに取り込んだ空気流を前記空気供給ラインへと送り、前記空気供給ラインを逆流する空気流によって前記吸入側フィルタを洗浄するように構成したことを特徴とする燃料電池の空気供給システム。
【請求項２】
前記吸入側フィルタの洗浄時期を判定するために前記空気供給ラインの前記吸入側フィルタと前記圧縮機の間の圧力を検出する圧力センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項３】
前記吸入側フィルタは上流側のフィルタエレメントと、
前記上流側のフィルタエレメントよりメッシュサイズの小さい下流側のフィルタエレメントとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項４】
前記吸入側フィルタの上流側で前記空気供給ラインを外部に連通する開閉窓を備え、
前記吸入側フィルタの洗浄時に前記吸入側フィルタの上流側圧力が所定値を超えて上昇すると前記開閉窓が開く構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項５】
前記洗浄用フィルタの洗浄時に前記第一弁を開き、前記圧縮機を正回転させ、前記吸入側フィルタを通して前記空気供給ラインに取り込んだ空気を前記第一分岐ラインへと送り、前記第一分岐ラインを流れる空気流によって前記洗浄用フィルタを洗浄するように構成し、
前記第一分岐ラインの開口端を凍結の可能性がある燃料電池システム部品に向けて開口したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項６】
前記吸入側フィルタの洗浄時、前記第一弁が開き、かつ前記第二弁が閉じていることを判定して前記圧縮機の逆回転を許可するように構成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項７】
前記圧縮機から吐出される空気を冷却する熱交換器を前記空気供給ラインに介装し、
前記第一分岐ラインを前記空気供給ラインの前記圧縮機と前記熱交換器の間から分岐させたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項８】
前記空気供給ラインに前記圧縮機から吐出される空気を濾過する吐出側フィルタを介装したことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項９】
前記空気供給ラインの前記吐出側フィルタより下流側から分岐して加圧空気を外部に排出する空気排出ラインと、
前記空気排出ラインに介装される圧力調整弁と、
前記空気供給ラインを前記吐出側フィルタより上流側で前記空気排出ラインに連通する排気バイパスラインと、
前記排気バイパスラインに介装される第三弁とを備え、
前記圧縮機から吐出される空気を外部に排出するときに前記圧縮機を正回転させ、前記第三弁を開き、前記圧縮機から吐出される空気が前記排気バイパスラインを通って前記空気排出ラインから外部に排出される構成としたことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項１０】
前記空気排出ラインの前記排気バイパスラインの接続端より下流側に前記燃料電池から流出する余剰の水素を排出する水素排出ラインを接続しことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項１１】
前記空気排出ラインにリークした水素を外部に排出するために前記圧縮機の回転が停止しているときに前記第一弁と前記第二弁とを開ける構成としたことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項１２】
前記空気排出ラインにおける水素リークを検出するために前記洗浄用フィルタの上部に水素検知センサを設けたことを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項１３】
前記空気供給ラインを前記吐出側フィルタより下流側を空気加圧室に連通する第二分岐ラインを配設し、
前記吐出側フィルタの洗浄時に前記空気加圧室に貯留された加圧空気を前記空気供給ラインへと送り、前記空気供給ラインを逆流する空気流によって前記吐出側フィルタを洗浄するように構成したことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【請求項１４】
前記空気供給ラインの前記圧縮機と前記吐出側フィルタの間を前記吐出側フィルタの下流側に連通する洗浄空気バイパスラインを配設し、
前記吐出側フィルタの洗浄時に前記圧縮機を正回転させ、前記洗浄空気バイパスラインを通して導かれる空気流を前記空気供給ラインに送り、前記空気供給ラインを逆流する空気流によって前記吐出側フィルタを洗浄するように構成したことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一つに記載の燃料電池の空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素が結合する電気化学反応を利用して発電する燃料電池の空気供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両等に搭載される燃料電池にあっては、大気中の空気を加圧して燃料電池に取り込み、加圧された空気中の酸素を反応させる。燃料電池の出力向上あるいは小型化のためには、単位大きさ当たりの出力増加が必要であり、そのために、水素と酸素が結合する反応を促進すべく、供給する空気を大気圧以上に昇圧する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、圧縮機で加圧された空気を貯蔵するタンクを備え、このタンクから取り出される加圧空気を燃料電池に供給するとともに、多目的に使う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の燃料電池の空気供給システムにあっては、加圧された空気を貯蔵するタンクを車両に搭載することが難しい。この対策として、圧縮機で加圧された空気をタンクを介さずに直接燃料電池に供給するシステムを設けることが考えられるが、その場合、空気を濾過するフィルタを洗浄することが望まれる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、空気を濾過するフィルタを洗浄できる燃料電池の空気供給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】
【０００６】
本発明では、正回転して空気を燃料電池に圧送する圧縮機と、圧縮機に吸い込まれる空気を濾過する吸入側フィルタと、圧縮機と吸入側フィルタとが直列に介装され燃料電池に加圧空気を供給する空気供給ラインと、空気供給ラインの圧縮機より下流側から分岐して外部に連通する第一分岐ラインと、第一分岐ラインを流れる空気を濾過する洗浄用フィルタと、第一分岐ラインを開閉する第一弁と、第一分岐ラインの接続部より下流側で空気供給ラインを開閉する第二弁とを備え、吸入側フィルタの洗浄時に第一弁を開き、第二弁を閉じ、圧縮機を逆回転させ、洗浄用フィルタを通して第一分岐ラインに取り込んだ空気流を空気供給ラインへと送り、空気供給ラインを逆流する空気流によって吸入側フィルタを洗浄するように構成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、吸入側フィルタの洗浄時、空気供給ラインを逆流する空気流によって吸入側フィルタに目詰まりしたコンタミ等は外部へと吹き飛ばされ、吸入側フィルタを洗浄することができる。これにより、吸入側フィルタはそのフィルタエレメントを交換する頻度を減らし、メンテナンスが容易になる。また、各フィルタエレメントの小型化が可能となり、車両に対する空気供給システムの搭載性を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を車両に搭載される燃料電池システムに適用した実施形態の構成を説明する。
【０００９】
図１に示すように、燃料電池９０には空気供給システム２と水素循環系システム９１が接続される。空気供給システム２は大気中の空気を取り込み、この空気を加圧して燃料電池９０に送り込む。水素循環系システム９１は水素を燃料電池９０に送り込む。燃料電池９０はこれらから供給される空気中の酸素と水素が結合する電気化学反応を利用して発電する。
【００１０】
燃料電池９０の空気供給システム２は、燃料電池９０に圧縮機１５によって大気中から取り込んだ空気を加圧して供給する空気供給ライン１０と、この空気供給ライン１０から分岐して余剰の加圧空気を外部に排出する空気排出ライン２０とが配設され、この空気排出ライン２０に圧力調整弁２１が介装される。
【００１１】
コントローラ３は、圧縮機１５の回転数を制御して燃料電池９０に送り込む空気流量を調節し、圧力調整弁２１の開度を制御して燃料電池９０に送り込む空気圧力を調節する。
【００１２】
空気供給ライン１０には、圧縮機１５の下流側に加圧空気を冷却する熱交換器１６と、加圧空気を加湿する加湿器１８がそれぞれ直列に介装される。空気排出ライン２０はこの加湿器１８から分岐している。
【００１３】
空気供給ライン１０には圧縮機１５の上流側に吸入側フィルタ１４が介装されるとともに、圧縮機１５の下流側に吐出側フィルタ１７が介装され、吸入側フィルタ１４と吐出側フィルタ１７によって空気中に含まれるコンタミ等のダスト類を除去したりガスを吸着し、濾過された空気を燃料電池９０に送るようになっている。
【００１４】
吸入側フィルタ１４と吐出側フィルタ１７は網状のフィルタメッシュを備え、各フィルタメッシュのフィルタメッシュサイズ（捕捉可能なダストの最小サイズ）は吸入側フィルタ１４よりも吐出側フィルタ１７が小さく形成される。
【００１５】
図２に示すように、吸入側フィルタ１４は筒状をしたクリーナケース３３を備え、クリーナケース３３の両端部に吸い込みダクト３４と出口ダクト３５が接続される。クリーナケース３３の内部に２つのフィルタエレメント３６，３７が直列に並んで介装され、燃料電池９０の作動時に空気が図２に矢印で示すように流れ、各フィルタエレメント３６，３７を順に通過するようになっている。燃料電池９０の作動時の空気流に対して上流側のフィルタエレメント３６は、下流側のフィルタエレメント３７よりメッシュサイズの大きい目の粗いものとする。
【００１６】
コントローラ３は、燃料電池９０の作動時に、第一弁３２を閉じるとともに、第二弁１２を開き、続いて圧縮機１５を正回転させる。これにより、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気を空気供給ライン１０の上流側から下流側（図１の右方向）へと送り、吐出側フィルタ１７を通して燃料電池９０へと供給する。
【００１７】
これにより、空気供給ライン１０を通って燃料電池９０に供給される空気流は、吸入側フィルタ１４と吐出側フィルタ１７とによって２段階に濾過され、コンタミ等が十分に除去される。
【００１８】
コントローラ３は燃料電池９０の作動状態に応じて圧縮機１５の回転数と圧力調整弁２１の開度を制御し、これにより燃料電池９０に供給される空気流量と空気圧力が的確に調節され、車両の運転条件に対する燃料電池９０の出力応答性を高められる。これにより、圧縮機１５の回転数は車両のアクセル開度に応じて高まり、圧縮機１５から発生する騒音や振動が乗員の気にならないようにすることができる。
【００１９】
また、従来装置のように圧縮機１５によって加圧された空気を貯蔵するタンクを備えないため、車両の限られたスペースにおいてこの空気供給システム２を搭載することが容易に行える。
【００２０】
そして本発明の要旨とするところであるが、吸入側フィルタ１４を洗浄するため、空気供給ライン１０の圧縮機１５より下流側から分岐して外部に連通する第一分岐ライン３０を設け、第一分岐ライン３０に洗浄用フィルタ３１と第一弁３２をそれぞれ直列に介装し、空気供給ライン１０の第一分岐ライン３０の接続部３０ｂより下流側に第二弁１２を介装してある。吸入側フィルタ１４の洗浄時には、第一弁３２を開き、第二弁１２を閉じた状態で、圧縮機１５を逆回転させ、洗浄用フィルタ３１を通して第一分岐ライン３０に取り込んだ空気流を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４を洗浄する構成とする。
【００２１】
第一分岐ライン３０の一端は空気供給ライン１０の熱交換器１６と加湿器１８の間に接続される。
【００２２】
第一分岐ライン３０はメイン空気供給ライン１０に接続する分岐部３０ｂから第一弁３２までの通路の容積を任意に設定し、燃料電池９０の作動時に空気供給ライン１０の圧力脈動を吸収するサイドブランチの役目もする。
【００２３】
第一弁３２は第一分岐ライン３０の洗浄用フィルタ３１に近い部位に介装される。第二弁１２は空気供給ライン１０の第一分岐ライン３０の接続部３０ｂと吐出側フィルタ１７との間に介装される。
【００２４】
第一弁３２と第二弁１２は、それぞれ電磁開閉弁とし、コントローラ３の信号に基づいて開閉作動する。
【００２５】
空気供給ライン１０の吸入側フィルタ１４と圧縮機１５の間の圧力Ｐを検出する圧力センサ１３を設ける。この圧力センサ１３は、空気流量測定用圧力センサと共用することも可能である。
【００２６】
コントローラ３は圧力センサ１３の検出信号を入力し、燃料電池９０の作動時において検出される圧力Ｐが所定値以上の場合に吸入側フィルタ１４の洗浄が必要無いものと判定し、圧力Ｐが所定値より低下して吸込み圧が強まった場合に吸入側フィルタ１４の洗浄が必要な洗浄時期を判定する。
【００２７】
吸入側フィルタ１４の洗浄時、コントローラ３は、まず、第一弁３２を開くとともに、第二弁１２を閉じ、第一、第二弁３２，１２の開閉作動が行われたことを確認した後に、圧縮機１５を逆回転させる。これにより、洗浄用フィルタ３１を通して第一分岐ライン３０に取り込んだ空気を空気供給ライン１０の下流側から上流側（図１の左方向）へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４を洗浄する。
【００２８】
図２に示すように、吸入側フィルタ１４のクリーナケース３３には燃料電池９０の作動時の空気流に対するフィルタエレメント３６より上流側に開閉窓３８を設ける。開閉窓３８はクリーナケース３３内の圧力が所定値以下の場合に圧縮スプリング３９の付勢力によって閉じ、クリーナケース３３内の圧力が所定値を超えて上昇する吸入側フィルタ１４の洗浄時に圧縮スプリング３９に抗して図中２点鎖線で示すように開き、吸入側フィルタ１４を洗浄した空気流が開閉窓３８を通って外部に流出するようになっている。
【００２９】
なお、開閉窓３８はこれに限らずクリーナケース３３に接続した吸い込みダクト３４に設けても良い。
【００３０】
一方、洗浄用フィルタ３１を洗浄する必要があるときには、コントローラ３は、燃料電池９０の作動停止時に、第一弁３２を開き、第二弁１２を閉じ、圧縮機１５を正回転させ、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気を第一分岐ライン３０へと送り、この空気流によって洗浄用フィルタ３１を洗浄する。
【００３１】
第一分岐ライン３０の開口端３０ａは凍結の可能性がある燃料電池システム部品４に向けて開口する。洗浄用フィルタ３１の洗浄時に、第一分岐ライン３０の開口端３０ａから排出される空気流によって燃料電池システム部品４の暖機を促すようになっている。凍結の可能性がある燃料電池システム部品４はその内部に純水等が介在するものである。なお、燃料電池システムをケースに収め、このケース内に第一分岐ライン３０の開口端３０ａを臨ませるようにしても良い。
【００３２】
またコントローラ３は、燃料電池９０の作動時に、第一、第二弁３２，１２を共に開き、圧縮機１５を正回転させ、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気の一部を第一分岐ライン３０へと送り、この空気流によって洗浄用フィルタ３１を洗浄するとともに、燃料電池システム部品４の暖機を促すようにしても良い。
【００３３】
本実施形態の効果について説明する。
【００３４】
本実施形態は、正回転して空気を燃料電池９０に圧送する圧縮機１５と、圧縮機１５に吸い込まれる空気を濾過する吸入側フィルタ１４と、圧縮機１５と吸入側フィルタ１４とが直列に介装され燃料電池９０に加圧空気を供給する空気供給ライン１０と、空気供給ライン１０の圧縮機１５より下流側から分岐して外部に連通する第一分岐ライン３０と、この第一分岐ライン３０を流れる空気を濾過する洗浄用フィルタ３１と、第一分岐ライン３０を開閉する第一弁３２と、第一分岐ライン３０の接続部３０ｂより下流側で空気供給ライン１０を開閉する第二弁１２とを備え、吸入側フィルタ１４の洗浄時に第一弁３２を開き、第二弁１２を閉じ、圧縮機１５を逆回転させ、洗浄用フィルタ３１を通して第一分岐ライン３０に取り込んだ空気流を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４を洗浄するように構成した。
【００３５】
吸入側フィルタ１４の洗浄時、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４に目詰まりしたコンタミ等は外部へと吹き飛ばされ、吸入側フィルタ１４を洗浄することにより、吸入側フィルタ１４は各フィルタエレメント３６，３７を交換する頻度を減らし、メンテナンスが容易になる。また、各フィルタエレメント３６，３７の小型化が可能となり、車両に対する空気供給システム２の搭載性を高められる。
【００３６】
吸入側フィルタ１４の洗浄時期を判定するため、空気供給ライン１０の吸入側フィルタ１４と圧縮機１５の間の圧力Ｐを検出する圧力センサ１３を備えたため、コントローラ３は圧力Ｐに応じて吸入側フィルタ１４の洗浄時期を的確に判定することが可能となり、吸入側フィルタ１４の洗浄を自動的に行うことにより吸入側フィルタ１４のダスト捕捉性能を維持することができる。
【００３７】
吸入側フィルタ１４は上流側のフィルタエレメント３６と、この上流側のフィルタエレメント３６よりメッシュサイズの小さい下流側のフィルタエレメント３７とを備えたため、大きい粒径のダストは上流側のフィルタエレメント３６に捕捉され、粒径の大きいダストが下流側のフィルタエレメント３７にくい込むことを防ぎ、吸入側フィルタ１４の洗浄効果を高められる。
【００３８】
吸入側フィルタ１４の上流側で空気供給ライン１０を外部に連通する開閉窓３８を備え、吸入側フィルタ１４の洗浄時に吸入側フィルタ１４の上流側圧力が所定値を超えて上昇すると開閉窓３８が開く構成としたため、開閉窓３８を例えば車両の外部に向けて設置することにより、吸入側フィルタ１４を洗浄したダストを含む空気流を車両の外部に排出することが可能となり、このダストが吸入側フィルタ１４に流入することを防止できる。
【００３９】
洗浄用フィルタ３１の洗浄時に第一弁３２を開き、圧縮機１５を正回転させ、第一分岐ライン３０を通って外部に排出される空気流によって洗浄用フィルタ３１を洗浄するように構成したため、洗浄用フィルタ３１に目詰まりしたコンタミ等は外部へと吹き飛ばされ、洗浄用フィルタ３１を洗浄することにより、洗浄用フィルタ３１のフィルタエレメントを交換する頻度を減らし、メンテナンスが容易になる。
【００４０】
洗浄用フィルタ３１の洗浄時、第一弁３２を開き、圧縮機１５を正回転させ、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気を第一分岐ライン３０へと送り、第一分岐ライン３０を流れる空気流によって洗浄用フィルタ３１を洗浄するように構成し、第一分岐ライン３０の開口端３０ａを凍結の可能性がある燃料電池システム部品４に向けて開口したため、洗浄用フィルタ３１の洗浄時に、圧縮機１５から吐出して温度上昇した空気が第一分岐ライン３０の開口端３０ａから燃料電池システム部品４に当てられ、燃料電池システム部品４の暖機を促すことができる。
【００４１】
吸入側フィルタ１４の洗浄時、コントローラ３は、第一弁３２が開き、かつ第二弁１２が閉じていることを判定して圧縮機１５の逆回転を許可するように構成したため、燃料電池９０を空気が逆流することを防止できる。
【００４２】
空気供給ライン１０に圧縮機１５から吐出される空気を濾過する吐出側フィルタ１７を介装したため、燃料電池９０の作動時、空気供給ライン１０を通って燃料電池９０に供給される空気流は、吸入側フィルタ１４と吐出側フィルタ１７とによって２段階に濾過され、コンタミ等が十分に除去され、燃料電池９０の作動性が良好に維持される。圧縮機１５の吐出圧力比性能に与える影響（圧損感度）は吸い込み側（上流側）の通気抵抗（圧力損失）が吐出側（下流側）の通気抵抗に比べて大きいため、空気供給ライン１０に圧縮機１５から吐出される空気を濾過する吐出側フィルタ１７を介装したことにより、空気供給ライン１０の圧力損失を低く抑えることと、空気供給ライン１０の空気濾過性能を高めることを両立できる。
【００４３】
次に図３に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図１、図２の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４４】
本実施形態では、第一分岐ライン３０の一端を空気供給ライン１０の圧縮機１５と熱交換器１６の間に接続する。
【００４５】
洗浄用フィルタ３１の洗浄時に第一弁３２を開き、圧縮機１５を正回転させ、第一分岐ライン３０を通って外部に排出される空気流は凍結の可能性がある燃料電池システム部品４に当てられる。
【００４６】
本実施形態は、圧縮機１５から吐出される空気を冷却する熱交換器１６を空気供給ライン１０に介装し、第一分岐ライン３０を空気供給ライン１０の圧縮機１５と熱交換器１６の間から分岐させたため、洗浄用フィルタ３１の洗浄時に、圧縮機１５から吐出して温度上昇した空気が熱交換器１６を迂回して流れ、この空気流が熱交換器１６によって冷却されることがなく、燃料電池システム部品４の暖機を促すことができる。
【００４７】
次に図４、図５に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図１、図２の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４８】
本実施形態では、図４に示すように、空気供給ライン１０を吐出側フィルタ１７より上流側で空気排出ライン２０に連通する排気バイパスライン４０が配設され、排気バイパスライン４０に第三弁４１が介装される。
【００４９】
排気バイパスライン４０の一端４０ａは空気供給ライン１０の吐出側フィルタ１７より上流側に接続され、この排気バイパスライン４０の接続端４０ａと第一分岐ライン３０の接続端３０ｂの間に第二弁１２が介装される。
【００５０】
排気バイパスライン４０の他端４０ｂは空気排出ライン２０の圧力調整弁２１より下流側に接続される。
【００５１】
空気排出ライン２０の排気バイパスライン４０の接続端４０ｂより下流側に水素排出ライン４５が接続される。燃料電池９０から排出される水素を含む空気が水素排出ライン４５から空気排出ライン２０を通って外部に排出される。
【００５２】
図５に示すように、洗浄用フィルタ３１は圧縮機１５、吐出側フィルタ１７より高い位置に設けられる。洗浄用フィルタ３１から空気排出ライン２０に至る各ライン３０，１０，４０は次第に下方へと傾斜して形成され、その途中に空気溜まりを持たない。
【００５３】
図４に示すように、洗浄用フィルタ３１の上部に水素検知センサ４８を設け、コントローラ（図示せず）は水素検知センサ４８の信号に基づいて水素のリークを判定する。
【００５４】
この場合、燃料電池９０の作動時、コントローラ（図示せず）が第三弁４１を開くと、圧縮機１５から吐出される余剰の加圧空気が吐出側フィルタ１７を迂回して空気排出ライン２０を通って外部に排出される。
【００５５】
コントローラは燃料電池９０の作動状態に応じて第三弁４１の開閉と圧力調整弁２１の開度を制御し、これにより燃料電池９０に供給されると空気圧力が調節される。
【００５６】
燃料電池９０から流出する余剰の水素を含む空気が水素排出ライン４５を通して外部に排出されるとき、圧縮機１５を正回転させ、第三弁４１を開くことにより、圧縮機１５から吐出される空気が水素排出ライン４５から空気排出ライン２０に流入する水素を希釈して外部に排出される。
【００５７】
圧縮機１５の回転が停止しているとき、第一弁３２と第二弁１２を開けて、空気供給ライン１０を大気に開放すると、第三弁４１の開固着故障や、燃料電池９０の故障などで水素が空気供給ライン１０に流入した場合に水素を外部に排出することができる。
【００５８】
本実施形態は、空気供給ライン１０の吐出側フィルタ１７より下流側から分岐して加圧空気を外部に排出する空気排出ライン２０と、空気排出ライン２０に介装される圧力調整弁２１と、空気供給ライン１０を圧縮機１５と吐出側フィルタ１７の間で空気排出ライン２０に連通する排気バイパスライン４０と、排気バイパスライン４０に介装される第三弁４１とを備え、圧縮機１５から吐出される空気を外部に排出するときに、圧縮機１５を正回転させ、第三弁４１を開くことにより、圧縮機１５から吐出される余剰の加圧空気が排気バイパスライン４０を通って空気排出ライン２０から外部に排出される構成としたため、圧縮機１５から吐出される空気を吐出側フィルタ１７を迂回して外部に排出することが可能となり、吐出側フィルタ１７の目詰まりを抑えられる。
【００５９】
空気排出ライン２０の排気バイパスライン４０の接続端４０ｂより下流側に燃料電池９０から流出する余剰の水素を排出する水素排出ライン４５を接続したため、圧縮機１５から吐出される空気が水素排出ライン４５から空気排出ライン２０に流入する水素を希釈して外部に排出され、水素を外部に排出できる。
【００６０】
空気排出ライン２０にリークした水素を外部に排出するために圧縮機１５の回転が停止しているとき、第一弁３２と第二弁１２とを開ける構成としたため、燃料電池９０の故障などで水素が空気供給ライン１０に流入した場合に水素を外部に排出することができる。
【００６１】
空気排出ライン２０における水素リークを検出するために洗浄用フィルタ３１の上部に水素検知センサ４８を設けたため、水素リーク時を的確に判定することができる。
【００６２】
次に図６に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図４、図５の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６３】
本実施形態では、吐出側フィルタ１７を洗浄するために、空気供給ライン１０に吐出側フィルタ１７より下流側から分岐した第二分岐ライン５０を配設し、この第二分岐ライン５０を空気加圧室５１に接続し、第二分岐ライン５０に第五弁５５を介装し、空気供給ライン１０の第二分岐ライン５０の接続部５０ａより下流側に第四弁５４を介装し、吐出側フィルタ１７を洗浄する必要がある場合に空気加圧室５１に貯留された加圧空気を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄するように構成した。
【００６４】
空気加圧室５１に空気供給ライン１０と同等圧力の加圧空気を貯めるときに、コントローラ（図示せず）は第一弁３２と第三弁４１とをそれぞれ閉じ、第二弁１２と第五弁５５と第四弁５４とをそれぞれ開いて、圧縮機１５を正回転させる。
【００６５】
空気加圧室５１にさらに高い圧力の加圧空気を貯めるときに、コントローラは第一弁３２と第三弁４１と第四弁５４とをそれぞれ閉じ、第二弁１２と第五弁５５とをそれぞれ開いて、圧縮機１５を正回転させる。
【００６６】
吐出側フィルタ１７の洗浄時、コントローラは第二弁１２と第四弁５４とをそれぞれ閉じ、第五弁５５と第三弁４１とをそれぞれ開き、空気加圧室５１に貯留された加圧空気を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄する。吐出側フィルタ１７を通過した空気流は排気バイパスライン４０と空気排出ライン２０を通って外部へと排出される。
【００６７】
本実施形態は、空気供給ライン１０を吐出側フィルタ１７より下流側を空気加圧室５１に連通する第二分岐ライン５０を配設し、吐出側フィルタ１７の洗浄時に空気加圧室５１に貯留された加圧空気を空気供給ライン１０へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄するように構成したため、吐出側フィルタ１７によって濾過された空気によって吐出側フィルタ１７が洗浄され、吐出側フィルタ１７のクリーンサイドを汚すことがない。
【００６８】
次に図７に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図４、図５の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６９】
本実施形態では、吐出側フィルタ１７を洗浄するために、空気供給ライン１０の圧縮機１５と吐出側フィルタ１７の間を吐出側フィルタ１７の下流側に連通する洗浄空気バイパスライン７０を配設し、吐出側フィルタ１７の洗浄時に圧縮機１５を正回転させ、洗浄空気バイパスライン７０を通して導かれる空気流を空気供給ライン１０に送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄するように構成した。
【００７０】
洗浄空気バイパスライン７０は、空気供給ライン１０の吐出側フィルタ１７より下流側から分岐した第二分岐ライン５０を備え、この第二分岐ライン５０を第一分岐ライン３０の洗浄用フィルタ３１と第一弁３２の間に接続し、洗浄用フィルタ３１の入口３１ａを空気供給ライン１０の圧縮機１５の下流側に連通する第三分岐ライン６０を備え、この第三分岐ライン６０に第六弁６２と大気開放弁６１を直列に介装する。
【００７１】
燃料電池９０の作動時、コントローラ（図示せず）は、まず、第六弁６２と第一弁３２と第五弁５５と第三弁４１をそれぞれ閉じ、第二弁１２と第四弁５４をそれぞれ開き、圧縮機１５を正回転させ、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気を空気供給ライン１０の上流側から下流側（図１の右方向）へと送り、吐出側フィルタ１７を通して燃料電池９０へと供給する。
【００７２】
吸入側フィルタ１４の洗浄時、コントローラは、まず、大気開放弁６１と第一弁３２をそれぞれ開き、第二弁１２と第五弁５５と第六弁６２とをそれぞれ閉じ、続いて圧縮機１５を逆回転させ、大気開放弁６１を介して第三分岐ライン６０に取り込んだ空気を洗浄用フィルタ３１を通し、第一分岐ライン３０から空気供給ライン１０に流入する空気流を空気供給ライン１０の下流側から上流側（図７の左方向）へと送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吸入側フィルタ１４を洗浄する。
【００７３】
吐出側フィルタ１７の洗浄時、コントローラは、まず、第六弁６２と第五弁５５と第三弁４１とをそれぞれ開き、大気開放弁６１と第一弁３２と第二弁１２とをそれぞれ閉じ、続いて圧縮機１５を正回転させ、吸入側フィルタ１４を通して空気供給ライン１０に取り込んだ空気を圧縮機１５が吸い込み、圧縮機１５から吐出する空気流が第三分岐ライン６０と第二分岐ライン５０を通って空気供給ライン１０へと送られ、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄する。吐出側フィルタ１７を通過した空気流は排気バイパスライン４０と空気排出ライン２０を通って外部へと排出される。
【００７４】
本実施形態は、空気供給ライン１０の圧縮機１５の下流側と吐出側フィルタ１７の下流側を連通する洗浄空気バイパスライン７０を配設し、吐出側フィルタ１７の洗浄時に、圧縮機１５を正回転させ、洗浄空気バイパスライン７０を通して導かれる空気流を空気供給ライン１０に送り、空気供給ライン１０を逆流する空気流によって吐出側フィルタ１７を洗浄するように構成したため、吸入側フィルタ１４によって濾過された空気によって吐出側フィルタ１７が洗浄され、吐出側フィルタ１７のクリーンサイドを汚すことがない。洗浄用フィルタ３１のメッシュサイズは、吐出側フィルタ１７のメッシュサイズと同等にし、吐出側フィルタ１７のクリーンサイドにダストが付着しないようにする。
【００７５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態を示す燃料電池の空気供給システムの構成図。
【図２】同じく吸入側フィルタの断面図。
【図３】他の実施形態を示す燃料電池の空気供給システムの構成図。
【図４】さらに他の実施形態を示す燃料電池の空気供給システムの構成図。
【図５】同じく車両に搭載される空気供給システムの概略側面図。
【図６】さらに他の実施形態を示す燃料電池の空気供給システムの構成図。
【図７】さらに他の実施形態を示す燃料電池の空気供給システムの構成図。
【符号の説明】
【００７７】
２  空気供給システム
３  コントローラ
４  燃料電池システム部品
１０  空気供給ライン
１２  第二弁
１４  吸入側フィルタ
１５  圧縮機
１６  熱交換器
１７  吐出側フィルタ
１８  加湿器
２０  空気排出ライン
３０  第一分岐ライン
３２  第一弁
４０  排気バイパスライン
４５  水素排出ライン
４８  水素検知センサ
５０  第二分岐ライン
５１  空気加圧室
７０  洗浄空気バイパスライン
９０  燃料電池
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図５】
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