(57)【要約】【課題】、燃料電池システムの外部から燃料電池の内部への水の浸入を抑制する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、一部が伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管２２ａ，２２ｂからなり、燃料電池から排出された排出ガスを、燃料電池システムの外部に排出するための排気配管２０と、排気配管２０の下方における水位が所定水位以上に上昇したときに作用する浮力によって浮揚するとともに、浮揚の際に、排気配管２０に作用する力によって、フレキシブル配管２２ａ，２２ｂを伸長・屈曲させつつ、排気配管２０の一部を所定水位よりも高い位置に上昇させるフロート３０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
少なくとも一部が伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管からなり、前記燃料電池から排出された排出ガスを、前記燃料電池システムの外部に排気するための排気配管と、
前記排気配管の下方における水位が所定水位以上に上昇したときに作用する浮力によって浮揚するとともに、浮揚の際に、前記排気配管に作用する力によって、前記フレキシブル配管を伸長・屈曲させつつ、前記排気配管の少なくとも一部を前記所定水位よりも高い位置に上昇させるフロートと、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記排気配管は、前記水位が前記所定水位未満であるときには、ほぼ直線状になるように配置されている、燃料電池システム。
【請求項３】
車両であって、
請求項１または２記載の燃料電池システムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム、および、この燃料電池システムを備える車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池が注目されている。この燃料電池を備える燃料電池システムには、燃料電池から排出された排出ガスを、燃料電池システムの外部に排気するための排気配管が備えられる。
【０００３】
このような燃料電池システムが屋外で利用され、燃料電池システムの外部の水位が降雨等によって上昇した場合、排気口から排気配管を介して、燃料電池の内部に水が浸入し、燃料電池の故障を招くおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７１７５３号公報
【特許文献２】特開平９−１５６３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池システムにおいて、上述した燃料電池の内部への水の浸入を考慮して、予め、排気配管の構成、すなわち、排気配管の形状や、排気口の配置や、燃料電池の配置を設計すれば、上述した燃料電池の内部への水の浸入を抑制することが可能である。
【０００６】
しかし、燃料電池システムを車両に搭載する場合等、燃料電池の配置や、排気配管の配置に制限がある場合には、排気配管の構成を自由に設計することは困難である。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、比較的簡易な構成で、燃料電池システムの外部から燃料電池の内部への水の浸入を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］燃料電池システムであって、燃料電池と、少なくとも一部が伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管からなり、前記燃料電池から排出された排出ガスを、前記燃料電池システムの外部に排出するための排気配管と、前記排気配管の下方における水位が所定水位以上に上昇したときに作用する浮力によって浮揚するとともに、浮揚の際に、前記排気配管に作用する力によって、前記フレキシブル配管を伸長・屈曲させつつ、前記排気配管の少なくとも一部を前記所定水位よりも高い位置に上昇させるフロートと、を備える燃料電池システム。
【００１０】
適用例１の燃料電池システムでは、上記排気配管の下方における水位が所定水位以上に上昇したときに、上記フロートによって、排気配管の少なくとも一部を所定水位よりも高い位置に上昇させることができる。したがって、燃料電池システムの周囲の水位が、排気配管の先端に設けられた排気口の高さ以上に上昇したときであっても、燃料電池システムの外部から燃料電池の内部に、排気配管を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【００１１】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池システムであって、前記排気配管は、前記水位が前記所定水位未満であるときには、ほぼ直線状になるように配置されている、燃料電池システム。
【００１２】
燃料電池への水の浸入を考慮して、排気配管を予め湾曲した形状とした場合、排気配管の圧力損失が常に高くなり、排出ガスの排出効率、ひいては、燃料電池システムの発電効率の低下を招く。
【００１３】
適用例２の燃料電池システムでは、排気配管の下方における水位が所定水位未満であって、燃料電池システムの外部から燃料電池の内部に、排気配管を介して、水が浸入するおそれがないときに、排気配管における圧力損失を低減することができる。
【００１４】
［適用例３］車両であって、適用例１または２記載の燃料電池システムを備える車両。
【００１５】
燃料電池システムを車両に搭載する場合、燃料電池や、排気配管は、車両の床下等、比較的低い位置に配置されることが多い。このため、路面上の水位が上昇した場合、排気配管を介して、燃料電池の内部に比較的水が浸入しやすい。
【００１６】
適用例３の車両では、上述した燃料電池システムを備えるので、走行中、あるいは、停車中の路面上の水位が所定水位以上になっても、車両の外部から燃料電池の内部に、上記排気配管を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．車両の構成：
図１は、本発明の一実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。この車両１０００は、いわゆる電気自動車（燃料電池自動車）であり、電源として、燃料電池スタック１０や、図示しないバッテリを含む燃料電池システムを備えている。そして、車両１０００は、燃料電池スタック１０によって発電される電力や、バッテリから出力される電力によって、図示しないモータを駆動し、その動力によって、車輪を回転させて路面ＲＳ上を走行する。燃料電池スタック１０によって発電された電力は、バッテリに蓄電することも可能である。
【００１８】
本実施例では、車両１０００において、燃料電池スタック１０は、図示しないケースに収納され、車両１０００に備えられた座席シートの下部、すなわち、車両１０００の床下部に設置されているものとした。なお、図示は省略しているが、車両１０００の床下部や、居室の前方や後方の、居室外の空間には、それぞれ、燃料電池システムを構成する各種構成部品（例えば、水素タンクや、エアコンプレッサや、ラジエータや、各種配管等）や、車輪を回転させるためのモータや、その他の機能部品等が配置されている。
【００１９】
燃料電池スタック１０から排出される排出ガスは、排気配管２０を介して、排気配管２０の先端に設けられた排気口２０ｏから、車両１０００の外部に排気される。
Ｂ．排気配管：
図２は、本実施例における排気配管２０の要部を示す説明図である。図２（ａ）に、路面ＲＳ上に水が存在していないときの排気配管２０の様子を示した。また、図２（ｂ）に、路面ＲＳ上の水位が、排気口２０ｏの高さ以上であるときの排気配管２０の様子を示した。
【００２０】
図示するように、排気配管２０は、その一部に、伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管２２ａ，２２ｂを備えており、フレキシブル配管２２ａと、フレキシブル配管２２ｂとの間の配管の下部には、フロート３０が備えられている。本実施例では、フロート３０は、排気配管２０に固定されているものとした。そして、図２（ａ）に示したように、路面ＲＳ上に水が存在しておらず、フロート３０に浮力が作用していないときには、排気配管２０は、ほぼ直線状になるように配置されている。
【００２１】
一方、図２（ｂ）に示したように、路面ＲＳ上の水位が、フロート３０の下面の高さ以上になり、フロート３０に浮力が作用すると、フロート３０が浮揚し、この際に、排気配管２０に作用する力によって、フレキシブル配管２２ａ、および、フレキシブル配管２２ｂが伸長・屈曲して、排気配管２０の一部が路面ＲＳ上の水位よりも高い位置に上昇する。
【００２２】
以上説明した、車両１０００によれば、燃料電池スタック１０から排出された排出ガスを燃料電池システムの外部に排気するための排気配管２０の一部に、フレキシブル配管２２ａ，２２ｂが配置されており、フレキシブル配管２２ａと、フレキシブル配管２２ｂとの間の下部にフロート３０が備えられているので、排気配管２０の下方における水位がフロート３０の下面の高さ以上に上昇したときに、フロート３０によって、排気配管２０の一部を路面ＲＳ上の水位よりも高い位置に上昇させることができる。したがって、走行中、あるいは、停車中に、排気配管２０の下方における水位が排気口２０ｏの高さ以上に上昇したときであっても、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【００２３】
また、車両１０００において、排気配管２０は、例えば、路面ＲＳ上に水が存在しておらず、フロート３０に浮力が作用していないときには、ほぼ直線状になるように配置されているので、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入するおそれがないときに、排気配管２０における圧力損失を、排気配管２０が予め湾曲して形成されている場合よりも低減することができる。
【００２４】
また、本実施例の車両１０００（燃料電池システム）では、例えば、水位センサによって、路面ＲＳ上の水位を検出し、検出された水位に基づいて、排気配管２０の少なくとも一部をＲＳ上の水位よりも高い位置に上昇させる制御機構を備えるような複雑な構成を備えることなく、比較的簡易な構成で、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入することを抑制することができる。また、燃料電池システムが起動していない場合であっても、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【００２５】
Ｃ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００２６】
Ｃ１．変形例１：
図３は、第１の変形例としての排気配管２０の要部を示す説明図である。図３（ａ）に、路面ＲＳ上に水が存在していないときの排気配管２０の様子を示した。また、図３（ｂ）に、路面ＲＳ上の水位が、排気口２０ｏの高さ以上であるときの排気配管２０の様子を示した。
【００２７】
上記実施例における排気配管２０と同様に、変形例の排気配管２０は、その一部に、伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管２２ａ，２２ｂを備えており、フレキシブル配管２２ａと、フレキシブル配管２２ｂとの間の配管の下方に、フロート３０Ａが配置されている。ただし、本変形例では、図３（ａ）に示したように、フロート３０Ａは、排気配管２０に固定されておらず、車両１０００本体から吊るされている。そして、路面ＲＳ上に水が存在しておらず、フロート３０Ａに浮力が作用していないときには、排気配管２０は、ほぼ直線状になるように配置されている。
【００２８】
また、図３（ｂ）に示したように、路面ＲＳ上の水位が、フロート３０Ａの下面の高さ以上になり、フロート３０Ａに浮力が作用すると、フロート３０Ａが浮揚して排気配管２０に当接し、この際に、排気配管２０に作用する力によって、フレキシブル配管２２ａ、および、フレキシブル配管２２ｂが伸長・屈曲して、排気配管２０の一部が路面ＲＳ上の水位よりも高い位置に上昇する。
【００２９】
本変形例によっても、上記実施例と同様に、排気配管２０の下方における水位が排気口２０ｏの高さ以上に上昇したときであっても、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【００３０】
Ｃ２．変形例２：
図４は、第２の変形例としての排気配管２０の要部を示す説明図である。図４（ａ）に、路面ＲＳ上に水が存在していないときの排気配管２０の様子を示した。また、図４（ｂ）に、路面ＲＳ上の水位が、排気口２０ｏの高さ以上であるときの排気配管２０の様子を示した。
【００３１】
上記実施例における排気配管２０と同様に、変形例の排気配管２０は、その一部に、伸縮・屈曲可能なフレキシブル配管２２ａ，２２ｂを備えており、フレキシブル配管２２ａと、フレキシブル配管２２ｂとの間の配管に、フロート３０Ｂが備えられている。ただし、本変形例では、図４（ａ）に示したように、フロート３０Ｂには貫通孔が設けられており、この貫通孔に配管が挿入され、フロート３０Ｂは固定されている。そして、路面ＲＳ上に水が存在しておらず、フロート３０Ａに浮力が作用していないときには、排気配管２０は、ほぼ直線状になるように配置されている。
【００３２】
また、図４（ｂ）に示したように、路面ＲＳ上の水位が、フロート３０Ｂの下面の高さ以上になり、フロート３０Ｂに浮力が作用すると、フロート３０Ｂが浮揚し、この際に、排気配管２０に作用する力によって、フレキシブル配管２２ａ、および、フレキシブル配管２２ｂが伸長・屈曲して、排気配管２０の一部が路面ＲＳ上の水位よりも高い位置に上昇する。
【００３３】
本変形例によっても、上記実施例と同様に、排気配管２０の下方における水位が排気口２０ｏの高さ以上に上昇したときであっても、燃料電池システムの外部から燃料電池スタック１０の内部に、排気配管２０を介して、水が浸入することを抑制することができる。
【００３４】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、排気配管２０の一部に、フレキシブル配管２２ａ，２２ｂを配置するものとしたが、例えば、排気配管２０全体をフレキシブル配管としてもよい。
【００３５】
Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、本発明の燃料電池システムを、車両１０００に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限られない。本発明を、据え置き型の燃料電池システムに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施例における排気配管２０の要部を示す説明図である。
【図３】第１の変形例としての排気配管２０の要部を示す説明図である。
【図４】第２の変形例としての排気配管２０の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０００…車両
１０…燃料電池スタック
２０…排気配管
２０ｏ…排気口
２２ａ…フレキシブル配管
２２ｂ…フレキシブル配管
３０，３０Ａ，３０Ｂ…フロート
ＲＳ…路面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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