JP2001268720A

JP2001268720A - 燃料電池搭載車両

Info

Publication number: JP2001268720A
Application number: JP2000077050A
Authority: JP
Inventors: Munehisa Horiguchi; 宗久堀口; Kenji Kato; 憲二加藤
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【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。

Description

【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１
５に送られる。

【００２２】また、前記コネクタ板１７には、燃料極１
３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５
１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５
１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１
１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＋Ｐ
ＴＦＥ）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１
２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２
２、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２
１とを接続するガス排出管３２、水素吸蔵合金タンク２
１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３
３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３
０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４
２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４
３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４
７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、６
２は駆動部、６３は車室、６４は燃料電池システム、Ｗ
１、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、３
６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２
１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、７
２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、２
５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７
０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ｔ
１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７
６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７
０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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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である。

【図２】本発明の実施の形態における燃料電池システム
の概念図である。

【図３】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。

【図４】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であ
る。

【図５】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。

【図６】本発明の実施の形態における燃料電池スタック
の平面図である。

【図７】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。

【符号の説明】

１０燃料電池スタック２１水素吸蔵合金タンク２５単位ユニット３３凝縮器３８ファン４２水タンク６１燃料電池搭載車両

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 // Ｃ０１Ｂ 3/00 Ｃ０１Ｂ 3/00 ＡＦターム(参考） 3D035 AA05 AA06 4G040 AA12 5H026 AA06 5H027 AA06 BA14 CC06 DD00 DD03 MM03 5H115 PC06 PG04 PI14 PI15 PI18 PI29 PU01 PV09 SE06 TI05 TI06 TO05 TR19 TU12 TU20 TZ07 UB05 UI35 UI40

Claims

【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。