| 【発明の名称】 |
燃料電池搭載車両 |
| 【発明者】 |
【氏名】堀口 宗久
【氏名】加藤 憲二
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| 【要約】 |
【課題】配管の管路抵抗を小さくすることができ、燃料電池搭載車両を小型化することができ、電流の発生を安定させることができるようにする。
【解決手段】燃料電池スタック１０と、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタック１０に供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタック１０より下流側に隣接させて配設され、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタック１０に供給する水素供給装置とを有する。そして、燃料電池スタック１０から排出されたガスを前記水素供給装置に供給し、水素供給装置からの水素ガスの放出を促進させる。燃料電池スタック１０及び水素供給装置内の空気及びガスを燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側に向けて流すことができるので、空気供給・ガス排出系の配管を簡素化し、空気及びガスの流れ方向が大きく変化するのを防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に隣接させて配設され、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置とを有するとともに、燃料電池スタックから排出されたガスを前記水素供給装置に供給し、水素供給装置からの水素ガスの放出を促進させることを特徴とする燃料電池搭載車両。
【請求項２】 走行方向における前記水素供給装置より下流側に隣接させて配設され、該水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器を有する請求項１に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項３】 単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置と、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に配設され、前記水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器とを有することを特徴とする燃料電池搭載車両。
【請求項４】 前記水素供給装置は水素貯蔵合金が充填された水素貯蔵合金タンクである請求項１又は３に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項５】 前記燃料電池スタックの冷却用の水を収容する水タンクを有するとともに、該水タンクは、燃料電池スタック及び水素供給装置の下方に配設される請求項１に記載の燃料電池搭載車両。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池搭載車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池搭載車両においては、積層型の燃料電池、すなわち、燃料電池スタックによって発生させられた電流を駆動モータに供給し、該駆動モータを駆動することによってトルクを発生させるようにしている。
【０００３】そのために、前記燃料電池搭載車両に燃料電池システムが配設され、該燃料電池システムは、水素が貯蔵され、水素ガスを発生させる水素吸蔵合金タンク、前記水素ガス及び空気が供給され、水素と空気中の酸素とを反応させて水を生成するとともに、反応に伴って電流を発生させる燃料電池スタック、及び該燃料電池スタックから排出されたガス中の水を凝縮させ、空気と水とを分離させる凝縮器を備える。また、前記燃料電池スタックには、電解質膜を挟んで空気極及び燃料極が配設され、前記空気極に臨ませて空気供給路が、前記燃料極に臨ませて燃料供給路が形成される。そして、前記水素と酸素とが反応する際に熱が発生する。そこで、水タンクから供給された水をノズルから前記空気供給路に霧状にして噴射させ、燃料電池スタックを冷却するようにしている。
【０００４】ところで、燃料電池スタックから排出されるガスは、燃料電池スタックを冷却するのに伴って排出されるので、温度が高い。そこで、前記ガスを、凝縮器に送る前に前記水素吸蔵合金タンクに供給し、水素吸蔵合金を加熱するようにしている。したがって、水素吸蔵合金から水素ガスを発生させるのが促進されるので、前記燃料電池システムの効率を高くすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の燃料電池搭載車両において、車外から取り込んだ空気をファンによって燃料電池スタックに供給し、該燃料電池スタックから排出されたガスを水素吸蔵合金タンクに供給し、さらに、該水素吸蔵合金タンクから排出されたガスを凝縮器に供給する必要があるので、空気供給・ガス排出系の配管が、長くなるだけでなく、複雑になってしまう。
【０００６】また、燃料電池スタック内の反応によって生成された水、及び燃料電池スタックを冷却した後の水を水タンクに回収する必要があるとともに、水素吸蔵合金タンクにおいて水素吸蔵合金を加熱するのに伴って凝縮した水、凝縮器において凝縮した水等を水タンクに回収する必要があるので、水供給系の配管も長くなってしまう。
【０００７】したがって、各配管の管路抵抗がその分大きくなるので、空気を燃料電池スタックに供給するために大型のファンを使用したり、各水を回収するためにポンプを使用したりする必要が生じ、燃料電池搭載車両が大型化してしまう。
【０００８】また、燃料電池スタックの負荷が大きい場合に、十分な量の空気を燃料電池スタックに供給することができなくなったり、水タンクに回収される水の量が少なくなって、十分な量の水を前記ノズルに供給することができなくなったりするので、電流の発生が不安定になってしまう。
【０００９】本発明は、前記従来の燃料電池搭載車両の問題点を解決して、配管の管路抵抗を小さくすることができ、小型化することができ、電流の発生を安定させることができる燃料電池搭載車両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】そのために、本発明の燃料電池搭載車両においては、単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に隣接させて配設され、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置とを有する。
【００１１】そして、燃料電池スタックから排出されたガスを前記水素供給装置に供給し、水素供給装置からの水素ガスの放出を促進させる。
【００１２】本発明の他の燃料電池搭載車両においては、さらに、走行方向における前記水素供給装置より下流側に隣接させて配設され、該水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器を有する。
【００１３】本発明の更に他の燃料電池搭載車両においては、単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置と、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に配設され、前記水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器とを有する。
【００１４】本発明の更に他の燃料電池搭載車両においては、さらに、前記水素供給装置は水素貯蔵合金が充填された水素貯蔵合金タンクである。
【００１５】本発明の更に他の燃料電池搭載車両においては、さらに、前記燃料電池スタックの冷却用の水を収容する水タンクを有する。
【００１６】そして、該水タンクは、燃料電池スタック及び水素供給装置の直下に配設される。
【００１７】
【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詳細に説明する。
【００１８】図２は本発明の実施の形態における燃料電池システムの概念図、図３は本発明の実施の形態における単位ユニットを示す断面図である。
【００１９】図において、１０はＰＥＭ型の燃料電池スタック、２０は該燃料電池スタック１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給するための水素ガス供給系、３０は前記燃料電池スタック１０に空気を供給するための空気供給・ガス排出系、４０は燃料電池スタック１０に水を供給するための水供給系である。
【００２０】前記燃料電池スタック１０は、薄い膜状の単位ユニット２５を複数積層することによって形成され、各単位ユニット２５は、空気極１１、固体高分子から成る電解質膜１２、燃料極１３、及びカーボン製のコネクタ板１６、１７から成り、前記電解質膜１２は、上端及び下端を突出させて空気極１１及び燃料極１３によって挟まれ、前記コネクタ板１６は電解質膜１２の突出部分及び空気極１１を覆い、前記コネクタ板１７は電解質膜１２の突出部分及び燃料極１３を覆う。なお、空気極１１及び燃料極１３における電解質膜１２と接触する面には、水素と酸素との反応を促進するために、白金系触媒がある程度の厚さで均一に分散させられ、触媒層が形成される。また、空気極１１に代えて酸素極を使用し、空気に代えて純酸素を燃料電池スタック１０に供給することもできる。
【００２１】前記コネクタ板１６には、空気極１１に空気を供給するための空気供給路として、複数の溝１８が上下方向に形成され、各溝１８は、上端において吸気用のマニホルド１４と、下端において排気用のマニホルド１５と連通させられる。空気は、マニホルド１４に供給された後、各溝１８を下方に向けて流れ、マニホルド１５に送られる。
【００２２】また、前記コネクタ板１７には、燃料極１３に水素ガスを供給するための燃料供給路として、複数の溝１９が水平方向に形成される。
【００２３】前記燃料電池スタック１０において、空気極１１はカソードとして、燃料極１３はアノードとして機能する。そして、空気極１１に空気を、燃料極１３に水素ガスを供給し、空気極１１及び燃料極１３に負荷５１を接続すると、燃料極１３において形成される水素イオンが、プロトン（Ｈ+ ）の形態で水分を含んだ電解質膜１２内を空気極１１側に移動し、空気中の酸素と結合して水を生成する。また、前記燃料極１３で発生した電荷が負荷５１を介して空気極１１側に移動し、電流が発生する。
【００２４】このように、水素と空気中の酸素とを反応させることによって、電流が発生させ、該電流を負荷５１に供給することができる。本実施の形態において、前記負荷５１は、直流を相電流に変換する図示されないインバータ、及び前記相電流が供給されて駆動される図示されない駆動モータから成る。なお、燃料電池スタック１０によって発生させられた電流及び電圧は、図示されない電流センサ及び電圧センサによって検出される。
【００２５】ところで、前記水素と酸素とが反応する際に熱が発生するが、該熱によって燃料電池スタック１０の温度が高くなると、前記反応の速度が低くなってしまう。そこで、前記マニホルド１４の上端に空気極冷却手段としてのノズル４１を配設し、該ノズル４１から冷却用の水を霧状に噴射するようにしている。そして、マニホルド１４の高さ方向の寸法が比較的大きくされ、ノズル４１と空気極１１との間に所定の間隔が保持される。したがって、前記ノズル４１によって所定の噴出角度で水を噴射することができ、噴射された水を前記空気極１１の全面に行きわたらせることができる。なお、前記ノズル４１をマニホルド１４の内側の側面に配設することもできる。
【００２６】そして、前記水は、空気と共に溝１８内を下方に向けて流れ、その間に周囲の空気、空気極１１の表面、電解質膜１２の表面等から潜熱を奪って蒸発する。したがって、燃料電池スタック１０を冷却することができ、反応の速度が低下するのを防止することができる。また、燃料電池スタック１０、特に、空気極１１、電解質膜１２等が熱によって破損するのを防止することができるだけでなく、電解質膜１２において水分が蒸発するのを防止することができる。
【００２７】そして、水素ガスと反応しなかった酸素を含む空気は、前記冷却用の水、及び反応によって生成された水と共に、ガスとしてマニホルド１５に送られる。
【００２８】なお、前記空気極１１は、燃料電池スタック１０を作動させている間、生成された水、及び噴射された水に常に接触させられるので、耐水性の高い材料によって形成する必要がある。また、空気極１１の表面に水の膜が形成されると、空気極１１の実効面積が小さくなるので、空気極１１を撥水性の高い材料によって形成する必要がある。そこで、本実施の形態においては、空気極１１として、カーボンクロスを基材とし、（Ｃ＋ＰＴＦＥ）を塗布してガス拡散層を形成したものを使用した。また、電解質膜１２としてはナフィオン（商品名：デュポン社製）の汎用的な薄膜を使用した。電解質膜１２の膜厚は空気極１１側から水を逆浸透させることができるように設定される。そして、前記燃料極１３としては、部品を共通化させるために空気極１１と同じものを使用した。
【００２９】また、前記水素ガス供給系２０は、水素吸蔵合金が充填（てん）された燃料供給装置及び水素供給装置としての水素吸蔵合金タンク２１、該水素吸蔵合金タンク２１と燃料極１３とを接続する水素ガス供給管２２、該水素ガス供給管２２に配設され、前記燃料極１３に供給される水素ガスの圧力を調整するための水素供給調圧弁２３及び排気管２４を備える。
【００３０】前記水素吸蔵合金は、常温下で水素ガスを放出し、低温下で水素ガスを吸蔵する性質を有する。したがって、水素供給調圧弁２３の開度を変えるだけで水素ガスの圧力を調整することができる。なお、寒冷地においては、燃料電池搭載車両が極めて低温の雰囲気に置かれることになるので、水素吸蔵合金は水素ガスを放出しなくなる。そこで、外気の温度が設定値より低くなると、図示されない加熱手段としてのヒータが通電させられ、水素吸蔵合金が加熱される。
【００３１】燃料極１３に供給された水素ガスは、主として水素イオンになって空気極１１側に移動し、残りが排気管２４を介して排気ガスとして大気中に排出される。なお、該排気ガスを前記マニホルド１４に供給し、マニホルド１４内において空気と混合することもできる。
【００３２】また、前記空気供給・ガス排出系３０は、空気搬送手段としてのファン３８、分離手段としての凝縮器３３、ファン３８とマニホルド１４とを接続する空気供給管３１、マニホルド１５と水素吸蔵合金タンク２１とを接続するガス排出管３２、水素吸蔵合金タンク２１と凝縮器３３とを接続するガス排出管３７、大気中に空気を排出する排気管３６、及び大気中に排出される空気の量を調整する空気量調整手段としての調整弁３４を備える。
【００３３】前記ファン３８を作動させることによって、車外から取り込まれた空気を前記マニホルド１４に供給することができる。また、マニホルド１５から排出されたガスは、ガス排出管３２を介して加熱媒体として水素吸蔵合金タンク２１に供給され、該水素吸蔵合金タンク２１において水素吸蔵合金を加熱し、水素ガスの放出を促進させる。したがって、水素吸蔵合金によって十分な量の水素ガスが放出される。
【００３４】そして、前記水素吸蔵合金を加熱した後のガスは、ガス排出管３７を介して凝縮器３３に供給される。該凝縮器３３は、前記ガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させ、水と空気とを分離させる。そのために、前記凝縮器３３に隣接させて図示されない冷却ファンが配設され、該冷却ファンを作動させることによって凝縮器３３が冷却される。なお、凝縮器３３を冷却水によって冷却することもできる。そして、凝縮器３３において分離させられた空気は、排気管３６を介して大気中に排出される。なお、前記ガス排出管３２には、ガスの温度を検出する温度検出手段としての温度計３９が配設される。
【００３５】前記空気供給・ガス排出系３０においては、車外から取り込まれた空気を前記マニホルド１４に供給するためにファン３８が使用され、空気圧縮機は使用されない。したがって、前記空気供給・ガス排出系３０において実質的に大気圧が維持される。
【００３６】そして、前記水供給系４０は、水収容手段としての水タンク４２、水搬送手段としてのポンプ（Ｐ）４６、ノズル４１、前記凝縮器３３と水タンク４２とを接続する水排出管５０、前記水タンク４２とポンプ４６とを接続する水供給管４５、及び前記ポンプ４６とノズル４１と接続する水供給管５２を備える。
【００３７】前記凝縮器３３において空気と分離させられた水は、水排出管５０を介して水タンク４２に排出されて回収され、水タンク４２に蓄えられる。該水タンク４２には、水位センサ４３が配設され、該水位センサ４３によって水タンク４２内の水のレベル、すなわち、水位が検出される。そして、水位があらかじめ設定された下限値以下になると、アラーム４４が点滅し、水が不足していることをオペレータに知らせる。この場合、オペレータは、例えば、前記冷却ファンの回転速度を高くすることによって凝縮器３３の能力を高くし、水の回収量を多くする。
【００３８】なお、水位があらかじめ設定された上限値以上になったときに、水が過剰であることをオペレータに知らせることもできる。その場合、オペレータは、例えば、前記冷却ファンの回転速度を低くすることによって凝縮器３３の能力を低くし、水の回収量を少なくする。また、前記水位センサ４３及びファンを図示されない制御装置に接続し、水位センサ４３によって検出された水位に対応させて自動的にファンの回転速度を変更することもできる。
【００３９】また、前記水供給管５２には水圧センサ４７が配設されるとともに、水供給管４５と水供給管５２との間には、ボンプ４６をバイパスするバイパス路４９が接続され、水供給管５２から水供給管４５に水を戻すことができるようになっている。そして、前記バイパス路４９に調圧弁４８が配設され、前記水圧センサ４７によって検出された水圧に対応させて前記調圧弁４８の開度を調整することによって、水供給管５２から水供給管４５に戻される水の量を調整することができる。その結果、ノズル４１から噴射される水の圧力を調整することができる。
【００４０】次に、前記構成の燃料電池システムの燃料電池搭載車両への搭載状態について説明する。
【００４１】図１は本発明の実施の形態における燃料電池システムの燃料電池搭載車両への搭載状態を示す平面図、図４は本発明の実施の形態における燃料電池システムの燃料電池搭載車両への搭載状態を示す側面透視図、図５は本発明の実施の形態における燃料電池システムの斜視図である。
【００４２】図において、６１は燃料電池搭載車両、６２は駆動部、６３は車室、６４は燃料電池システム、Ｗ１、Ｗ２は車輪である。前記駆動部６２には、駆動モータ６５が配設され、該駆動モータ６５を駆動することによって、前記車輪Ｗ１を駆動輪として回転させることができる。また、前記燃料電池システム６４は、車室６３の図示されない床の直下の車輪Ｗ１、Ｗ２間に、水平に配設される。そのために、燃料電池システム６４は比較的偏平な形状にされ、燃料電池システム６４を構成する各要素は、トレイ６６の上に配設される。
【００４３】すなわち、該トレイ６６上に、燃料電池搭載車両を前進走行させる方向、すなわち、走行方向における上流側から下流側にかけて、ファン３８、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３が順に、かつ、互いに隣接させて配設される。なお、３６はダクト構造を有する排気管である。
【００４４】前記水素吸蔵合金タンク２１は燃料電池スタック１０より幅方向における寸法が小さく、幅が狭いので、水素吸蔵合金タンク２１の両側に補機類が配設される。すなわち、水素吸蔵合金タンク２１の走行方向に向かって左側には、水素吸蔵合金タンク２１に隣接させて水補機箱６８が配設され、該水補機箱６８内にポンプ４６、水圧センサ４７、調圧弁４８等が収容される。また、前記水補機箱６８に隣接させて水素補機箱６９、及びバッテリＢ１、Ｂ２から成るバッテリユニット７１が配設され、前記水素補機箱６９内に水素供給調圧弁２３等が収容される。そして、前記水素吸蔵合金タンク２１の走行方向に向かって右側には、水素吸蔵合金タンク２１に隣接させてバッテリＢ３〜Ｂ９から成るバッテリユニット７２が配設される。各バッテリユニット７１、７２は前記燃料電池スタック１０に対して補助電源として使用され、前記駆動モータ６５の負荷が大きい場合に、バッテリユニット７１、７２から駆動モータ６５に電流を供給することができる。また、前記トレイ６６の下には、燃料電池搭載車両の走行方向における中央に水タンク４２が配設される。そのために、該水タンク４２は偏平な形状を有し、燃料電池スタック１０及び水素吸蔵合金タンク２１の下方に置かれる。
【００４５】したがって、車外から取り込まれた空気は、図４の破線の矢印で示されるように、ファン３８内を流れた後、燃料電池スタック１０に送られ、該燃料電池スタック１０内を垂直方向に上から下に向けて流れ、続いて、燃料電池スタック１０から排出されたガスは、水素吸蔵合金タンク２１に送られ、該水素吸蔵合金タンク２１内を水平方向に流れた後、凝縮器３３に送られ、該凝縮器３３内を流れた後、排気管３６を介して排出される。
【００４６】この場合、ファン３８が、燃料電池搭載車両の走行方向における最も上流側において前方に向けて開口し、排気管３６が、燃料電池搭載車両の走行方向における最も下流側において後方に向けて開口するので、燃料電池搭載車両を走行させるのに伴って、外気の相対的な流れが形成されるので、ファン３８による外気の取込み、及び排気管３６による空気の排出を容易に行うことができる。
【００４７】また、燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側にかけて、ファン３８、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３が順に配設され、ファン３８、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３内の空気及びガスを燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側に向けて流すことができるので、空気供給管３１、ガス排出管３２及びガス排出管３７、すなわち、空気供給・ガス排出系３０（図２）の配管を簡素化し、空気及びガスの流れ方向が大きく変化するのを防止することができる。また、ファン３８、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３が互いに隣接させて配設されるので、空気供給・ガス排出系３０の配管を極めて短くすることができる。
【００４８】したがって、各配管の管路抵抗を極めて小さくすることができるので、大型のファンを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタック１０の負荷が大きい場合に、十分な量の空気を燃料電池スタック１０に供給することができる。
【００４９】また、水タンク４２内の水は、図４の一点鎖線の矢印で示されるように、一部は燃料電池スタック１０に送られ、該燃料電池スタック１０内を垂直方向に上から下に向けて流れた後、水タンク４２に戻る。残りの水は、燃料電池スタック１０から排出されたガスと共に水素吸蔵合金タンク２１に送られ、該水素吸蔵合金タンク２１内を水平方向に流れた後、凝縮器３３に送られ、該凝縮器３３内を流れた後、分離させられて、トレイ６６に沿って燃料電池搭載車両の走行方向における前方に流れ、水タンク４２に戻る。
【００５０】この場合、該水タンク４２が、燃料電池搭載車両の走行方向におけるトレイ６６の中央において、燃料電池スタック１０及び水素吸蔵合金タンク２１の下方に配設されるので、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３が水タンク４２に近接し、水排出管５０及び水供給管４５、すなわち、水供給系４０の配管が短くなる。しかも、水タンク４２は、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３より低い位置に配設されるので、燃料電池スタック１０、水素吸蔵合金タンク２１及び凝縮器３３内の水は、自然落下によって水タンク４２に戻る。
【００５１】したがって、水供給系４０の配管を短くすることができるだけでなく、簡素化することができる。その結果、配管の管路抵抗をその分小さくすることができるので、水を回収するためにポンプを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタック１０の負荷が大きい場合に、水タンクに回収される水の量が少なくなることがないので、十分な量の水をノズル４１に供給することができる。そして、電流の発生を安定させることができる。
【００５２】次に、燃料電池スタック１０の構造について説明する。
【００５３】図６は本発明の実施の形態における燃料電池スタックの平面図、図７は本発明の実施の形態における燃料電池スタックの正面図である。
【００５４】図において、１０は燃料電池スタック、２５は単位ユニットであり、各単位ユニット２５はそれぞれセルを構成する。
【００５５】また、前記燃料電池スタック１０は、前壁７１、後壁７２及び側壁７３、７４から成るフレーム７０を有し、該フレーム７０内は、燃料電池搭載車両の走行方向に沿って形成された絶縁性の縦区画７６、及び該縦区間７６に対して直角の方向に形成された絶縁性の横区画７７によって４個のセクションＳＣ１〜ＳＣ４に分割される。セクションＳＣ１は、フレーム７０内における前部右側に形成され、側壁７３側に負の極性の端子ｔ１を、縦区間７６側に正の極性の端子ｔ２を備え、各端子ｔ１、ｔ２間に９９セルの構造を有する。また、セクションＳＣ２は、フレーム７０内における後部右側に形成され、側壁７３側に負の極性の端子ｔ３を、縦区間７６側に正の極性の端子ｔ４を備え、各端子ｔ３、ｔ４間に９９セルの構造を有する。そして、セクションＳＣ３は、フレーム７０内における前部左側に形成され、縦区間７６側に負の極性の端子ｔ５を、側壁７４側に正の極性の端子ｔ６を備え、各端子ｔ５、ｔ６間に９９セルの構造を有する。また、セクションＳＣ４は、フレーム７０内における後部左側に形成され、縦区間７６側に負の極性の端子ｔ７を、側壁７４側に正の極性の端子ｔ８を備え、各端子ｔ７、ｔ８間に９９セルの構造を有する。そして、前記端子ｔ１、ｔ８が燃料電池スタック１０の端子を構成し、燃料電池スタック１０内において、前記各端子ｔ２、ｔ３間、端子ｔ４、ｔ５間及び端子ｔ６、ｔ７間が結線される。したがって、端子ｔ１で０〔Ｖ〕の電位が、端子ｔ２、ｔ３で９９〔Ｖ〕の電位が、端子ｔ４、ｔ５で１９８〔Ｖ〕の電位が、端子ｔ６、ｔ７で２９７〔Ｖ〕の電位が、端子ｔ８で３９６〔Ｖ〕の電位が形成される。
【００５６】ところで、前記セクションＳＣ１、ＳＣ２の各単位ユニット２５間の電位差ｖ１、及びセクションＳＣ３、ＳＣ４の各単位ユニット２５間の電位差ｖ２を９９〔Ｖ〕にすることができる。また、前記セクションＳＣ１、ＳＣ３の端子ｔ２、ｔ５間の電位差ｖ４、及びセクションＳＣ２、ＳＣ４の端子ｔ４、ｔ７間の電位差ｖ５を９９〔Ｖ〕にすることができる。したがって、漏電、電気分解等が発生するのを防止することができる。また、縦区画７６及び横区画７７の幅を小さくすることができるので、燃料電池スタック１０を小型化することができる。
【００５７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、燃料電池搭載車両においては、単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に隣接させて配設され、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置とを有する。
【００５８】そして、燃料電池スタックから排出されたガスを前記水素供給装置に供給し、水素供給装置からの水素ガスの放出を促進させる。
【００５９】この場合、燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側にかけて、燃料電池スタック及び水素供給装置が順に配設され、燃料電池スタック及び水素供給装置内の空気及びガスを燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側に向けて流すことができるので、空気供給・ガス排出系の配管を簡素化し、空気及びガスの流れ方向が大きく変化するのを防止することができる。また、燃料電池スタック及び水素供給装置が互いに隣接させて配設されるので、空気供給・ガス排出系の配管を極めて短くすることができる。
【００６０】したがって、配管の管路抵抗を極めて小さくすることができるので、大型のファンを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタックの負荷が大きい場合に、十分な量の空気を燃料電池スタックに供給することができる。
【００６１】本発明の他の燃料電池搭載車両においては、さらに、走行方向における前記水素供給装置より下流側に隣接させて配設され、該水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器を有する。
【００６２】この場合、燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側にかけて、燃料電池スタック、水素供給装置及び凝縮器が順に配設され、燃料電池スタック、水素供給装置及び凝縮器内の空気及びガスを燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側に向けて流すことができるので、空気供給・ガス排出系の配管を簡素化し、空気及びガスの流れ方向が大きく変化するのを防止することができる。また、燃料電池スタック、水素供給装置及び凝縮器が互いに隣接させて配設されるので、空気供給・ガス排出系の配管を極めて短くすることができる。
【００６３】したがって、配管の管路抵抗を極めて小さくすることができるので、大型のファンを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタックの負荷が大きい場合に、十分な量の空気を燃料電池スタックに供給することができる。
【００６４】本発明の更に他の燃料電池搭載車両においては、さらに、単位ユニットを複数積層することによって形成され、水素ガスと空気とを反応させることによって電流を発生させる燃料電池スタックと、水素ガスを発生させて前記燃料電池スタックに供給する水素供給装置と、車外から取り込んだ空気を前記燃料電池スタックに供給する空気搬送手段と、走行方向における燃料電池スタックより下流側に配設され、前記水素供給装置から排出されたガスを冷却し、ガス中の水を凝縮させる凝縮器とを有する。
【００６５】この場合、燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側にかけて、燃料電池スタック及び凝縮器が順に配設され、燃料電池スタック及び凝縮器内の空気及びガスを燃料電池搭載車両の走行方向における上流側から下流側に向けて流すことができるので、空気供給・ガス排出系の配管を簡素化し、空気及びガスの流れ方向が大きく変化するのを防止することができる。また、燃料電池スタック及び凝縮器が互いに隣接させて配設されるので、空気供給・ガス排出系の配管を極めて短くすることができる。
【００６６】したがって、配管の管路抵抗を極めて小さくすることができるので、大型のファンを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタックの負荷が大きい場合に、十分な量の空気を燃料電池スタックに供給することができる。
【００６７】本発明の更に他の燃料電池搭載車両においては、さらに、前記燃料電池スタックの冷却用の水を収容する水タンクを有する。
【００６８】そして、該水タンクは、燃料電池スタック及び水素供給装置の直下に配設される。
【００６９】この場合、水タンクが、燃料電池スタック及び水素供給装置の直下に配設されるので、燃料電池スタック、水素供給装置及び凝縮器内の水は、自然落下によって水タンクに戻る。
【００７０】したがって、水供給系の配管を短くすることができるだけでなく、簡素化することができる。その結果、配管の管路抵抗をその分小さくすることができるので、水を回収するためにポンプを使用する必要がなくなり、燃料電池搭載車両を小型化することができる。また、燃料電池スタックの負荷が大きい場合に、水タンクに回収される水の量が少なくなることがないので、十分な量の水をノズルに供給することができる。そして、電流の発生を安定させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１２６１５０９
【氏名又は名称】株式会社エクォス・リサーチ
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１７日（２０００．３．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６４２６
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６８７２０（Ｐ２００１−２６８７２０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７７０５０（Ｐ２０００−７７０５０） |
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