JP2001338664A - 燃料電池システム - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】車両室内に対して水素などのガス漏れを防ぐと
ともに、モジュール構造自体に熱交換性能を有する燃料
電池システムを提供する。 【解決手段】燃料電池スタックを含む燃料電池ユニット
Ｆと、燃料容器１に貯蔵された燃料を燃料電池ユニット
に供給する燃料供給系Ｈとを有する燃料電池システムで
あり、燃料電池ユニットおよび燃料供給系が設けられた
気密性を有するモジュール構造体５と、モジュール構造
体の内部で構成され記燃料電池スタックを冷却する第１
の冷却媒体循環系８，９，１０と、モジュール構造体の
内部で構成されモジュール構造体の外部に設けられた熱
交換器１２に接続される第２の冷却媒体循環手段１３，
１９と、モジュール構造体の内部に設けられ燃料電池ユ
ニットと燃料供給系との間で熱交換を行うヒートシンク
構造体１１とを備える。
ともに、モジュール構造自体に熱交換性能を有する燃料
電池システムを提供する。 【解決手段】燃料電池スタックを含む燃料電池ユニット
Ｆと、燃料容器１に貯蔵された燃料を燃料電池ユニット
に供給する燃料供給系Ｈとを有する燃料電池システムで
あり、燃料電池ユニットおよび燃料供給系が設けられた
気密性を有するモジュール構造体５と、モジュール構造
体の内部で構成され記燃料電池スタックを冷却する第１
の冷却媒体循環系８，９，１０と、モジュール構造体の
内部で構成されモジュール構造体の外部に設けられた熱
交換器１２に接続される第２の冷却媒体循環手段１３，
１９と、モジュール構造体の内部に設けられ燃料電池ユ
ニットと燃料供給系との間で熱交換を行うヒートシンク
構造体１１とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの移動
体に搭載されて好ましい燃料電池システムに関し、特に
水素燃料を高圧ボンベ等の水素貯蔵容器に貯蔵したダイ
レクト水素型燃料電池システムであって、漏洩した水素
や余剰ガスあるいはシステム停止後の微量ガス等を安全
に排出できるとともに、冷却系の熱負荷を低減できる燃
料電池システムに関する。
体に搭載されて好ましい燃料電池システムに関し、特に
水素燃料を高圧ボンベ等の水素貯蔵容器に貯蔵したダイ
レクト水素型燃料電池システムであって、漏洩した水素
や余剰ガスあるいはシステム停止後の微量ガス等を安全
に排出できるとともに、冷却系の熱負荷を低減できる燃
料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＰＧ（液化石油ガス）自動車やＣＮＧ
（圧縮天然ガス）自動車では、こうした液化石油ガスや
圧縮天然ガスなどの燃料が高圧ボンベ容器に収容された
状態で自動車等に搭載されるが、高圧ボンベ容器の元弁
等から漏洩したガスを安全に車室外へ排出するために、
種々の構造が採用されている。
（圧縮天然ガス）自動車では、こうした液化石油ガスや
圧縮天然ガスなどの燃料が高圧ボンベ容器に収容された
状態で自動車等に搭載されるが、高圧ボンベ容器の元弁
等から漏洩したガスを安全に車室外へ排出するために、
種々の構造が採用されている。
【０００３】たとえば、特開平９−２７３４５５号公報
には、容器元弁および操作ハンドルを収容するセミコン
テナケースの本体をゴムなどの柔軟性および気密性を有
する素材とすることで、部品の共用化および操作性の向
上を図ることができるガス容器用漏洩ガスの排出装置が
提案されている。
には、容器元弁および操作ハンドルを収容するセミコン
テナケースの本体をゴムなどの柔軟性および気密性を有
する素材とすることで、部品の共用化および操作性の向
上を図ることができるガス容器用漏洩ガスの排出装置が
提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池シ
ステムが搭載された電気自動車においても、燃料電池の
一方の燃料となる水素ガスを高圧ボンベ容器に収容した
り、あるいは水素吸蔵合金に担持させたりするので、こ
うした燃料容器が車載される。
ステムが搭載された電気自動車においても、燃料電池の
一方の燃料となる水素ガスを高圧ボンベ容器に収容した
り、あるいは水素吸蔵合金に担持させたりするので、こ
うした燃料容器が車載される。
【０００５】しかしながら、燃料電池自動車には上述し
たＬＰＧ自動車やＣＮＧ自動車とは異なる特有の問題が
ある。
たＬＰＧ自動車やＣＮＧ自動車とは異なる特有の問題が
ある。
【０００６】すなわち、まず第１に燃料電池システムの
燃料電池スタックは、その構造上、余剰ガスやシステム
停止後の微量ガスが発生し、これらをシステム外に排出
しなければならない。
燃料電池スタックは、その構造上、余剰ガスやシステム
停止後の微量ガスが発生し、これらをシステム外に排出
しなければならない。
【０００７】また、燃料電池システムの冷却系において
は、その構成上、排気による熱交換性能をもたないた
め、冷却系の負荷割合が大きく、冷却系でシステムの発
熱量の殆どを熱交換しなければならない。
は、その構成上、排気による熱交換性能をもたないた
め、冷却系の負荷割合が大きく、冷却系でシステムの発
熱量の殆どを熱交換しなければならない。
【０００８】その一方で、燃料供給系において、燃料容
器からの燃料を燃料電池システムで使用するためには、
例えば高圧ボンベ容器では減圧装置を経由して数十Ｍｐ
ａから数百Ｋｐａへ減圧する必要があるため、燃料供給
系全体の温度が低下するという問題がある。また、例え
ば水素吸蔵合金を用いた燃料容器では、水素を放出させ
るために連続した熱供給をおこなわなければならず、熱
供給がない場合は結果として燃料供給系での温度低下が
発生するという問題がある。
器からの燃料を燃料電池システムで使用するためには、
例えば高圧ボンベ容器では減圧装置を経由して数十Ｍｐ
ａから数百Ｋｐａへ減圧する必要があるため、燃料供給
系全体の温度が低下するという問題がある。また、例え
ば水素吸蔵合金を用いた燃料容器では、水素を放出させ
るために連続した熱供給をおこなわなければならず、熱
供給がない場合は結果として燃料供給系での温度低下が
発生するという問題がある。
【０００９】本発明は、車両室内に対して水素などのガ
ス漏れを防ぐとともに、モジュール構造自体に熱交換性
能を有する燃料電池システムを提供することを目的とす
る。
ス漏れを防ぐとともに、モジュール構造自体に熱交換性
能を有する燃料電池システム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】（１）上記目的を達成す
るために、本発明の第１の観点によれば、燃料電池スタ
ックを含む燃料電池ユニットと、燃料容器に貯蔵された
燃料を前記燃料電池ユニットに供給する燃料供給系とを
有する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池ユニッ
トおよび前記燃料供給系が設けられた気密性を有するモ
ジュール構造体と、前記モジュール構造体の内部で構成
され、前記燃料電池スタックを冷却する第１の冷却媒体
循環系と、前記モジュール構造体の内部で構成され、前
記モジュール構造体の外部に設けられた熱交換器に接続
される第２の冷却媒体循環手段と、前記モジュール構造
体の内部に設けられ、前記燃料電池ユニットと前記燃料
供給系との間で熱交換を行うヒートシンク構造体と、を
備えたことを特徴とする燃料電池システムが提供される
（請求項１参照）。
るために、本発明の第１の観点によれば、燃料電池スタ
ックを含む燃料電池ユニットと、燃料容器に貯蔵された
燃料を前記燃料電池ユニットに供給する燃料供給系とを
有する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池ユニッ
トおよび前記燃料供給系が設けられた気密性を有するモ
ジュール構造体と、前記モジュール構造体の内部で構成
され、前記燃料電池スタックを冷却する第１の冷却媒体
循環系と、前記モジュール構造体の内部で構成され、前
記モジュール構造体の外部に設けられた熱交換器に接続
される第２の冷却媒体循環手段と、前記モジュール構造
体の内部に設けられ、前記燃料電池ユニットと前記燃料
供給系との間で熱交換を行うヒートシンク構造体と、を
備えたことを特徴とする燃料電池システムが提供される
（請求項１参照）。
【００１１】本発明の燃料電池システムでは、気密性の
あるモジュール構造体に燃料電池ユニットと燃料供給系
とが一体として設置されているので、漏洩水素、余剰ガ
スまたはシステム停止後の微量ガス等がモジュール構造
体の外部に不用意に漏れることを防止することができ
る。
あるモジュール構造体に燃料電池ユニットと燃料供給系
とが一体として設置されているので、漏洩水素、余剰ガ
スまたはシステム停止後の微量ガス等がモジュール構造
体の外部に不用意に漏れることを防止することができ
る。
【００１２】また、燃料電池システムの作動時におい
て、燃料電池ユニットでは水素と酸素が反応して発熱す
る一方で、燃料供給系では水素を燃料電池ユニットに供
給する際に減圧等するため燃料供給系の温度は低下する
が、本発明では燃料電池ユニットと燃料供給系とが共通
のヒートシンク構造体に設けられているので、高温側で
ある燃料電池側から低温である燃料供給系に熱伝導が生
じる。これにより、燃料供給系の凍結を防止できるとと
もに、燃料電池ユニットの第１および／または第２の冷
却媒体循環手段の熱負荷を低減することができる。
て、燃料電池ユニットでは水素と酸素が反応して発熱す
る一方で、燃料供給系では水素を燃料電池ユニットに供
給する際に減圧等するため燃料供給系の温度は低下する
が、本発明では燃料電池ユニットと燃料供給系とが共通
のヒートシンク構造体に設けられているので、高温側で
ある燃料電池側から低温である燃料供給系に熱伝導が生
じる。これにより、燃料供給系の凍結を防止できるとと
もに、燃料電池ユニットの第１および／または第２の冷
却媒体循環手段の熱負荷を低減することができる。
【００１３】また、燃料電池システムの燃料充填時にお
いては、上述した作動時とは逆に燃料供給系は高温とな
るが、燃料電池ユニットの温度が燃料供給系より低温で
ある場合には、燃料電池ユニットと燃料供給系とが共通
のヒートシンク構造体に設けられているので、燃料供給
系側より燃料電池ユニット側に熱伝導が生じ燃料電池ユ
ニットの第１および／または第２の冷却媒体循環手段の
負荷を低減できる。
いては、上述した作動時とは逆に燃料供給系は高温とな
るが、燃料電池ユニットの温度が燃料供給系より低温で
ある場合には、燃料電池ユニットと燃料供給系とが共通
のヒートシンク構造体に設けられているので、燃料供給
系側より燃料電池ユニット側に熱伝導が生じ燃料電池ユ
ニットの第１および／または第２の冷却媒体循環手段の
負荷を低減できる。
【００１４】（２）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項２記載の燃料電池システムのように、前記
ヒートシンク構造体は、前記第１の冷却媒体循環手段と
前記第２の冷却媒体循環手段とに挟まれて設けられるこ
とがより好ましい。
いが、請求項２記載の燃料電池システムのように、前記
ヒートシンク構造体は、前記第１の冷却媒体循環手段と
前記第２の冷却媒体循環手段とに挟まれて設けられるこ
とがより好ましい。
【００１５】第１の冷却媒体循環手段と第２の冷却媒体
循環手段との間にヒートシンク構造体を設けることで、
これら第１および第２の冷却媒体循環手段の間でも熱交
換を行うことができ、それぞれの冷却媒体の温度に応じ
て何れか一方の冷却媒体循環手段の消費電力を低減する
ことができる。
循環手段との間にヒートシンク構造体を設けることで、
これら第１および第２の冷却媒体循環手段の間でも熱交
換を行うことができ、それぞれの冷却媒体の温度に応じ
て何れか一方の冷却媒体循環手段の消費電力を低減する
ことができる。
【００１６】（３）上記発明における制御方法は特定さ
れないが、請求項３記載の燃料電池システムのように、
前記燃料電池ユニットの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、前記燃料電池ユニットの温度を検出する温度
検出手段と、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
システムが運転中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下でないと
判断されたとき、前記第２の冷却媒体循環手段の循環量
を低減させる制御手段と、をさらに備えることがより好
ましい。
れないが、請求項３記載の燃料電池システムのように、
前記燃料電池ユニットの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、前記燃料電池ユニットの温度を検出する温度
検出手段と、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
システムが運転中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下でないと
判断されたとき、前記第２の冷却媒体循環手段の循環量
を低減させる制御手段と、をさらに備えることがより好
ましい。
【００１７】運転状態検出手段および温度検出手段によ
り燃料電池ユニットが所定温度より高温で運転している
場合には、ヒートシンク構造体を介して高温側の燃料電
池ユニットと低温側の燃料供給系との間で熱交換が行わ
れる。これにより、燃料供給系の凍結が防止されるとと
もに、燃料電池ユニットの熱負荷が低下するので、第２
の冷却媒体循環手段の循環量を低減することができ、そ
の結果、第２の冷却媒体循環手段の消費電力を下げるこ
とが可能となる。
り燃料電池ユニットが所定温度より高温で運転している
場合には、ヒートシンク構造体を介して高温側の燃料電
池ユニットと低温側の燃料供給系との間で熱交換が行わ
れる。これにより、燃料供給系の凍結が防止されるとと
もに、燃料電池ユニットの熱負荷が低下するので、第２
の冷却媒体循環手段の循環量を低減することができ、そ
の結果、第２の冷却媒体循環手段の消費電力を下げるこ
とが可能となる。
【００１８】（４）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項４記載の燃料電池システムのように、前記
ヒートシンク構造体に加熱手段が設けられ、前記制御手
段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池ユニッ
トが運転中であり、かつ前記温度検出手段により前記燃
料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると判断さ
れたとき、前記加熱手段を作動させることがより好まし
い。
いが、請求項４記載の燃料電池システムのように、前記
ヒートシンク構造体に加熱手段が設けられ、前記制御手
段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池ユニッ
トが運転中であり、かつ前記温度検出手段により前記燃
料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると判断さ
れたとき、前記加熱手段を作動させることがより好まし
い。
【００１９】燃料電池システムが低温であると所要の出
力を得ることができないため、燃料電池ユニットと燃料
供給系とを暖める必要があるが、本発明では、運転状態
検出手段および温度検出手段により燃料電池ユニットが
所定温度より低温で運転している場合、より具体的には
燃料電池ユニットの温度（Ｔｕ）が燃料供給系が単体で
作動した場合の予想温度（ＴｕＬ）より低温であった場
合には、ヒートシンク構造体に設けられた加熱手段を作
動させることにより、所要の出力を早期に得ることがで
きる。
力を得ることができないため、燃料電池ユニットと燃料
供給系とを暖める必要があるが、本発明では、運転状態
検出手段および温度検出手段により燃料電池ユニットが
所定温度より低温で運転している場合、より具体的には
燃料電池ユニットの温度（Ｔｕ）が燃料供給系が単体で
作動した場合の予想温度（ＴｕＬ）より低温であった場
合には、ヒートシンク構造体に設けられた加熱手段を作
動させることにより、所要の出力を早期に得ることがで
きる。
【００２０】（５）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項５記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが運転中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると
判断されたとき、前記第１の冷却媒体循環手段および／
または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させるこ
とがより好ましい。
いが、請求項５記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが運転中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると
判断されたとき、前記第１の冷却媒体循環手段および／
または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させるこ
とがより好ましい。
【００２１】運転状態検出手段および温度検出手段によ
り燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転している
場合には、第１および／または第２の冷却媒体循環手段
の循環量を低減（ゼロを含む。）することで、燃料電池
ユニットと燃料供給系との加熱を促進して早期に所望の
出力を確保する。また、加熱手段による消費電力の増加
を抑制することができる。
り燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転している
場合には、第１および／または第２の冷却媒体循環手段
の循環量を低減（ゼロを含む。）することで、燃料電池
ユニットと燃料供給系との加熱を促進して早期に所望の
出力を確保する。また、加熱手段による消費電力の増加
を抑制することができる。
【００２２】（６）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項６記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが停止中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下でないと
判断されたとき、前記第１の冷却媒体循環手段および／
または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させるこ
とがより好ましい。
いが、請求項６記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが停止中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下でないと
判断されたとき、前記第１の冷却媒体循環手段および／
または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させるこ
とがより好ましい。
【００２３】燃料充填時などのように、燃料電池ユニッ
トが所定温度より高温で運転を停止している場合には、
第１の冷却媒体循環手段および／または第２の冷却媒体
循環手段の循環量を低減させることで、燃料供給系を暖
めることができ、特別な装置を必要とせずに速やかに燃
料充填を行うことができる。
トが所定温度より高温で運転を停止している場合には、
第１の冷却媒体循環手段および／または第２の冷却媒体
循環手段の循環量を低減させることで、燃料供給系を暖
めることができ、特別な装置を必要とせずに速やかに燃
料充填を行うことができる。
【００２４】（７）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項７記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが停止中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると
判断されたとき、前記加熱手段を作動させることがより
好ましい。
いが、請求項７記載の燃料電池システムのように、前記
制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料電池
ユニットが停止中であり、かつ前記温度検出手段により
前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下であると
判断されたとき、前記加熱手段を作動させることがより
好ましい。
【００２５】燃料充填時などのように、燃料電池ユニッ
トが所定温度より低温で運転を停止している場合には、
加熱手段を作動させることで燃料供給系を暖めることが
でき、特別な装置を必要とせずに、速やかに燃料充填な
どを行うことができる。
トが所定温度より低温で運転を停止している場合には、
加熱手段を作動させることで燃料供給系を暖めることが
でき、特別な装置を必要とせずに、速やかに燃料充填な
どを行うことができる。
【００２６】（８）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項８記載の燃料電池システムのように、前記
モジュール構造体の内部のガスを排出する排気口と、前
記モジュール構造体の内部のガスを前記排気口から強制
的に排気する排気手段とを有することがより好ましい。
いが、請求項８記載の燃料電池システムのように、前記
モジュール構造体の内部のガスを排出する排気口と、前
記モジュール構造体の内部のガスを前記排気口から強制
的に排気する排気手段とを有することがより好ましい。
【００２７】モジュール構造体に１または複数の排気口
を設け、当該排気口より強制的にモジュール構造体の内
部に生じている余剰ガス等を排出することにより、モジ
ュール構造体の内部の換気を促進することができる。
を設け、当該排気口より強制的にモジュール構造体の内
部に生じている余剰ガス等を排出することにより、モジ
ュール構造体の内部の換気を促進することができる。
【００２８】このとき、特に限定されないが、請求項９
記載の燃料電池システムのように、前記排気手段の作動
により前記ヒートシンク構造体内に気体流が生じること
がより好ましい。
記載の燃料電池システムのように、前記排気手段の作動
により前記ヒートシンク構造体内に気体流が生じること
がより好ましい。
【００２９】排気手段によりヒートシンク構造体内に気
体流を生じさせることにより、モジュール構造体の内部
の熱交換性能が向上し、モジュール構造体の内部の熱負
荷を低減することができる。これにより、第１および第
２の冷却媒体循環手段の負荷を軽減することができ消費
電力も低減できる。
体流を生じさせることにより、モジュール構造体の内部
の熱交換性能が向上し、モジュール構造体の内部の熱負
荷を低減することができる。これにより、第１および第
２の冷却媒体循環手段の負荷を軽減することができ消費
電力も低減できる。
【００３０】
【発明の効果】（１）請求項１記載の燃料電池システム
によれば、燃料電池ユニットと燃料供給系が気密性のあ
る構造体の中に設置されているので、漏洩水素、余剰ガ
ス、システム停止後の微量ガス等が不用意にシステム外
に放出されることを防止できる。また、燃料電池ユニッ
トと燃料供給系とが共通のヒートシンク構造体に設けら
れているので、燃料供給系の凍結を防止できるととも
に、燃料電池ユニットの第１および／または第２の冷却
媒体循環手段の熱負荷を低減することができる。
によれば、燃料電池ユニットと燃料供給系が気密性のあ
る構造体の中に設置されているので、漏洩水素、余剰ガ
ス、システム停止後の微量ガス等が不用意にシステム外
に放出されることを防止できる。また、燃料電池ユニッ
トと燃料供給系とが共通のヒートシンク構造体に設けら
れているので、燃料供給系の凍結を防止できるととも
に、燃料電池ユニットの第１および／または第２の冷却
媒体循環手段の熱負荷を低減することができる。
【００３１】（２）請求項２記載の燃料電池システムに
よれば、第１および第２の冷却媒体循環手段の間でも熱
交換が行われるので、それぞれの冷却媒体の温度に応じ
て何れか一方の冷却媒体循環手段の消費電力を低減する
ことができる。
よれば、第１および第２の冷却媒体循環手段の間でも熱
交換が行われるので、それぞれの冷却媒体の温度に応じ
て何れか一方の冷却媒体循環手段の消費電力を低減する
ことができる。
【００３２】（３）請求項３記載の燃料電池システムに
よれば、燃料供給系の凍結が防止されるとともに、燃料
電池ユニットの熱負荷が低下するので、第２の冷却媒体
循環手段の循環量を低減することができ、その結果、第
２の冷却媒体循環手段の消費電力を下げることが可能と
なる。
よれば、燃料供給系の凍結が防止されるとともに、燃料
電池ユニットの熱負荷が低下するので、第２の冷却媒体
循環手段の循環量を低減することができ、その結果、第
２の冷却媒体循環手段の消費電力を下げることが可能と
なる。
【００３３】（４）請求項４記載の燃料電池システムに
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転し
ている場合には、ヒートシンク構造体に設けられた加熱
手段を作動させるので、所要の出力を早期に得ることが
できる。
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転し
ている場合には、ヒートシンク構造体に設けられた加熱
手段を作動させるので、所要の出力を早期に得ることが
できる。
【００３４】（５）請求項５記載の燃料電池システムに
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転し
ている場合には、第１および／または第２の冷却媒体循
環手段の循環量を低減するので、燃料電池ユニットと燃
料供給系との加熱を促進して早期に所望の出力を確保す
ることができる。また、加熱手段による消費電力の増加
を抑制することができる。
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転し
ている場合には、第１および／または第２の冷却媒体循
環手段の循環量を低減するので、燃料電池ユニットと燃
料供給系との加熱を促進して早期に所望の出力を確保す
ることができる。また、加熱手段による消費電力の増加
を抑制することができる。
【００３５】（６）請求項６記載の燃料電池システムに
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より高温で運転を
停止している場合には、第１の冷却媒体循環手段および
／または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させる
ので、燃料供給系を暖めることができ、特別な装置を必
要とせずに速やかに燃料充填を行うことができる。
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より高温で運転を
停止している場合には、第１の冷却媒体循環手段および
／または第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させる
ので、燃料供給系を暖めることができ、特別な装置を必
要とせずに速やかに燃料充填を行うことができる。
【００３６】（７）請求項７記載の燃料電池システムに
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転を
停止している場合には、加熱手段を作動させるので、燃
料供給系を暖めることができ、特別な装置を必要とせず
に速やかに燃料充填などを行うことができる。
よれば、燃料電池ユニットが所定温度より低温で運転を
停止している場合には、加熱手段を作動させるので、燃
料供給系を暖めることができ、特別な装置を必要とせず
に速やかに燃料充填などを行うことができる。
【００３７】（８）請求項８記載の燃料電池システムに
よれば、モジュール構造体の内部の換気を促進すること
ができる。
よれば、モジュール構造体の内部の換気を促進すること
ができる。
【００３８】（９）請求項９記載の燃料電池システムに
よれば、ヒートシンク構造体内に気体流が生じるので、
モジュール構造体の内部の熱交換性能が向上し、モジュ
ール構造体の内部の熱負荷を低減することができる。こ
れにより、第１および第２の冷却媒体循環手段の負荷を
軽減することができ消費電力も低減できる。
よれば、ヒートシンク構造体内に気体流が生じるので、
モジュール構造体の内部の熱交換性能が向上し、モジュ
ール構造体の内部の熱負荷を低減することができる。こ
れにより、第１および第２の冷却媒体循環手段の負荷を
軽減することができ消費電力も低減できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００４０】第１実施形態 図１は本発明のモジュール構造型燃料電池システムを車
両に搭載した状態を示す側面図、図２は高圧水素ボンベ
を燃料供給系に用いたモジュール構造型燃料電池システ
ムを示す断面図、図３（Ａ）（Ｂ）はモジュール構造型
燃料電池システムの熱交換部を示す断面図、図４は、本
実施形態のモジュール構造型燃料電池システムの制御方
法を示すフローチャート、図５は本実施形態で用いられ
る制御マップ、図６はその制御ブロック図である。
両に搭載した状態を示す側面図、図２は高圧水素ボンベ
を燃料供給系に用いたモジュール構造型燃料電池システ
ムを示す断面図、図３（Ａ）（Ｂ）はモジュール構造型
燃料電池システムの熱交換部を示す断面図、図４は、本
実施形態のモジュール構造型燃料電池システムの制御方
法を示すフローチャート、図５は本実施形態で用いられ
る制御マップ、図６はその制御ブロック図である。
【００４１】図１に示すように、本実施形態のモジュー
ル構造型燃料電池システムでは、燃料供給系Ｈと燃料電
池ユニットＦとが気密性を有するモジュール構造体５の
内部に設置され、モジュール構造体５の外部には排気口
７並びに外部冷却系熱交換器１２および外部冷却系配管
１３が設けられている。このモジュール構造体５は、そ
の内部が気密状態とされ、車両の前方に向かって開口す
る吸気口６と、車両のベントルーバなどに接続された排
気口７以外からは、外部へのガス漏れは発生しない。
ル構造型燃料電池システムでは、燃料供給系Ｈと燃料電
池ユニットＦとが気密性を有するモジュール構造体５の
内部に設置され、モジュール構造体５の外部には排気口
７並びに外部冷却系熱交換器１２および外部冷却系配管
１３が設けられている。このモジュール構造体５は、そ
の内部が気密状態とされ、車両の前方に向かって開口す
る吸気口６と、車両のベントルーバなどに接続された排
気口７以外からは、外部へのガス漏れは発生しない。
【００４２】図２に示すようにモジュール構造体５の内
部には、燃料供給系Ｈとしての高圧水素ボンベ１と、こ
の高圧水素ボンベ１に水素を充填するための水素充填口
２と、高圧ボンベ１からの水素ガスを減圧弁４を介して
燃料電池ユニットＦに供給するための水素供給配管３
と、高圧ボンベ１内に充填された高圧水素を適切圧力に
減圧するための減圧弁４とが設けられている。また燃料
電池ユニットＦの周囲には内部冷却系配管８が設けら
れ、この内部冷却配管８に冷却水を注入するための冷却
水注入口９および内部冷却配管８内の冷却水を循環させ
るための内部循環系ポンプ１０が設けられている。なお
本例では、熱交換性を確保するために、内部冷却配管８
をモジュール構造体５の内部に設け、冷却水注入口９と
内部循環系ポンプ１０はモジュール構造体５の外部に設
けている。この冷却系が本発明の第１の冷却媒体循環手
段を構成する。
部には、燃料供給系Ｈとしての高圧水素ボンベ１と、こ
の高圧水素ボンベ１に水素を充填するための水素充填口
２と、高圧ボンベ１からの水素ガスを減圧弁４を介して
燃料電池ユニットＦに供給するための水素供給配管３
と、高圧ボンベ１内に充填された高圧水素を適切圧力に
減圧するための減圧弁４とが設けられている。また燃料
電池ユニットＦの周囲には内部冷却系配管８が設けら
れ、この内部冷却配管８に冷却水を注入するための冷却
水注入口９および内部冷却配管８内の冷却水を循環させ
るための内部循環系ポンプ１０が設けられている。なお
本例では、熱交換性を確保するために、内部冷却配管８
をモジュール構造体５の内部に設け、冷却水注入口９と
内部循環系ポンプ１０はモジュール構造体５の外部に設
けている。この冷却系が本発明の第１の冷却媒体循環手
段を構成する。
【００４３】特に本実施形態では、高圧水素ボンベ１か
ら燃料電池ユニットＦに至る外面が熱伝導性のよいヒー
トシンク構造体１１で覆われ、これにより高圧水素ボン
ベ１や減圧弁４と燃料電池ユニットＦとは、ヒートシン
ク構造体１１を熱伝導媒体として熱交換が可能となって
いる。また、図３（Ａ）（Ｂ）にこのヒートシンク構造
体１１の構造を示すが、ヒートシンク構造体１１の外側
には外部冷却系配管１３が接触して設けられ、ヒートシ
ンク構造体１１の内側には上述した内部冷却配管８が接
触して設けられている。これにより、内部冷却配管８と
外部冷却配管１３とも、ヒートシンク構造体１１を熱伝
導媒体として熱交換が可能となっている。なお、外部冷
却配管１３は、車両Ｖの前面に設けられた外部冷却系熱
交換器１２に接続され、外部循環系ポンプ１９により冷
却水が循環される。この外部冷却系が本発明の第２の冷
却媒体循環手段を構成する。
ら燃料電池ユニットＦに至る外面が熱伝導性のよいヒー
トシンク構造体１１で覆われ、これにより高圧水素ボン
ベ１や減圧弁４と燃料電池ユニットＦとは、ヒートシン
ク構造体１１を熱伝導媒体として熱交換が可能となって
いる。また、図３（Ａ）（Ｂ）にこのヒートシンク構造
体１１の構造を示すが、ヒートシンク構造体１１の外側
には外部冷却系配管１３が接触して設けられ、ヒートシ
ンク構造体１１の内側には上述した内部冷却配管８が接
触して設けられている。これにより、内部冷却配管８と
外部冷却配管１３とも、ヒートシンク構造体１１を熱伝
導媒体として熱交換が可能となっている。なお、外部冷
却配管１３は、車両Ｖの前面に設けられた外部冷却系熱
交換器１２に接続され、外部循環系ポンプ１９により冷
却水が循環される。この外部冷却系が本発明の第２の冷
却媒体循環手段を構成する。
【００４４】ヒートシンク構造体１１は、図３に示され
るようにその内部を空気が通過できる構造とされてお
り、換気ファン２０（図６参照）を作動させることによ
り、モジュール構造体５の前面に設けられた吸気口６か
ら空気が導入されると、当該ヒートシンク構造体１１の
内部を通過して排気口７に至ることとなる。
るようにその内部を空気が通過できる構造とされてお
り、換気ファン２０（図６参照）を作動させることによ
り、モジュール構造体５の前面に設けられた吸気口６か
ら空気が導入されると、当該ヒートシンク構造体１１の
内部を通過して排気口７に至ることとなる。
【００４５】また、ヒートシンク構造体１１の全周には
熱線などから構成された加熱装置１４が設けられてい
る。
熱線などから構成された加熱装置１４が設けられてい
る。
【００４６】なお、燃料電池ユニットＦには温度センサ
１６が設けられて当該燃料電池ユニットＦの温度を制御
コントローラ１８に送出する。また、車両Ｖ（または燃
料電池ユニットＦ）の運転状態を検出する車両運転状態
検出手段１５（図６参照）からの情報も制御コントロー
ラ１８に送出される。
１６が設けられて当該燃料電池ユニットＦの温度を制御
コントローラ１８に送出する。また、車両Ｖ（または燃
料電池ユニットＦ）の運転状態を検出する車両運転状態
検出手段１５（図６参照）からの情報も制御コントロー
ラ１８に送出される。
【００４７】制御コントローラ１８は、上述した温度セ
ンサ１６、運転状態検出手段１５からの情報信号を取り
込み、制御コントローラ１８のメモリに記憶された各種
の制御用マップに基づいて所定の情報処理を実行し、外
部循環系ポンプ１９、換気ファン２０および加熱装置１
４の動作をコントロールする。
ンサ１６、運転状態検出手段１５からの情報信号を取り
込み、制御コントローラ１８のメモリに記憶された各種
の制御用マップに基づいて所定の情報処理を実行し、外
部循環系ポンプ１９、換気ファン２０および加熱装置１
４の動作をコントロールする。
【００４８】次に作用を説明する。
【００４９】本実施形態のモジュール構造型燃料電池シ
ステムは、気密性のあるモジュール構造体５の内部に燃
料供給系Ｈと燃料電池ユニットＦ等を設置することによ
り、燃料である水素等の車内への漏洩を防止するととも
に、燃料供給系Ｈと燃料電池ユニットＦ等を共通するヒ
ートシンク構造体１１上に置くことにより、これらの間
の熱交換を促進し、内部冷却系および外部冷却系の熱負
荷を軽減させることができる。
ステムは、気密性のあるモジュール構造体５の内部に燃
料供給系Ｈと燃料電池ユニットＦ等を設置することによ
り、燃料である水素等の車内への漏洩を防止するととも
に、燃料供給系Ｈと燃料電池ユニットＦ等を共通するヒ
ートシンク構造体１１上に置くことにより、これらの間
の熱交換を促進し、内部冷却系および外部冷却系の熱負
荷を軽減させることができる。
【００５０】すなわち、本例のモジュール構造体５は気
密性を有し、かつ、外部に対しては吸気口６および排気
口７が連通しているのみである。したがって、万一内部
に設置された燃料供給系Ｈまたは燃料電池ユニットＦ等
から燃料である水素が漏洩したり、余剰ガスまたはシス
テム停止後の微量ガス等が発生した場合でも、これらの
ガスを車内に漏洩させるとなく、排気口７より安全に排
出させることができる。
密性を有し、かつ、外部に対しては吸気口６および排気
口７が連通しているのみである。したがって、万一内部
に設置された燃料供給系Ｈまたは燃料電池ユニットＦ等
から燃料である水素が漏洩したり、余剰ガスまたはシス
テム停止後の微量ガス等が発生した場合でも、これらの
ガスを車内に漏洩させるとなく、排気口７より安全に排
出させることができる。
【００５１】また、車両運転時においては、高圧水素ボ
ンベから水素が供給される際に減圧されるため、燃料供
給系Ｈは低温となっているのに対し、燃料電池ユニット
Ｆは運転状態にあるため通常燃料供給系Ｈより高温とな
っている。したがって、燃料供給系Ｈと燃料電池ユニッ
トＦとの間で共通のヒートシンク構造体１１を通じて自
然に熱交換が行われ、全体として内部冷却系および外部
冷却系の熱負荷を軽減することができるとともに、燃料
供給系Ｈの凍結を防止することができる。
ンベから水素が供給される際に減圧されるため、燃料供
給系Ｈは低温となっているのに対し、燃料電池ユニット
Ｆは運転状態にあるため通常燃料供給系Ｈより高温とな
っている。したがって、燃料供給系Ｈと燃料電池ユニッ
トＦとの間で共通のヒートシンク構造体１１を通じて自
然に熱交換が行われ、全体として内部冷却系および外部
冷却系の熱負荷を軽減することができるとともに、燃料
供給系Ｈの凍結を防止することができる。
【００５２】さらに、車両運転停止直後の燃料充填時の
ような場合においても、上記と同様に燃料電池ユニット
Ｆが燃料供給系Ｈより高温となっている場合において
は、ヒートシンク構造体１１を通じて熱交換が行われる
ため、燃料供給系Ｈの凍結防止を図ることができる。
ような場合においても、上記と同様に燃料電池ユニット
Ｆが燃料供給系Ｈより高温となっている場合において
は、ヒートシンク構造体１１を通じて熱交換が行われる
ため、燃料供給系Ｈの凍結防止を図ることができる。
【００５３】以上のヒートシンク構造体１１を通じての
自然対流による熱交換とは別に、次のように制御コント
ローラ１８を用いた強制的な冷却または暖機を行うこと
も可能である。この制御を図４および図５を参照しなが
ら説明する。
自然対流による熱交換とは別に、次のように制御コント
ローラ１８を用いた強制的な冷却または暖機を行うこと
も可能である。この制御を図４および図５を参照しなが
ら説明する。
【００５４】まず、図４に示すように、運転状態検出手
段１５により燃料電池ユニットＦが動作状態と判断され
（ステップ１〜２）、燃料電池ユニットＦの温度センサ
１６により検知された温度（Ｔｕ）が、燃料供給系Ｈ単
体での減圧により低下する温度（ＴｕＬ）より高温であ
った場合（ステップ３〜４）には、制御コントローラ１
８に記憶された、燃料電池ユニットＦの温度Ｔｕと外部
循環系ポンプ１９の出力の関係を表したマップ（図５
（Ａ）参照）を用いて外部循環系ポンプ１９の出力を決
定し、調整する（ステップ５）。この場合においても、
燃料供給系Ｈと燃料電池システムＦとが共通のヒートシ
ンク構造体１１上にあることにより、一様かつ効率的な
温度調整が可能となる。
段１５により燃料電池ユニットＦが動作状態と判断され
（ステップ１〜２）、燃料電池ユニットＦの温度センサ
１６により検知された温度（Ｔｕ）が、燃料供給系Ｈ単
体での減圧により低下する温度（ＴｕＬ）より高温であ
った場合（ステップ３〜４）には、制御コントローラ１
８に記憶された、燃料電池ユニットＦの温度Ｔｕと外部
循環系ポンプ１９の出力の関係を表したマップ（図５
（Ａ）参照）を用いて外部循環系ポンプ１９の出力を決
定し、調整する（ステップ５）。この場合においても、
燃料供給系Ｈと燃料電池システムＦとが共通のヒートシ
ンク構造体１１上にあることにより、一様かつ効率的な
温度調整が可能となる。
【００５５】さらに、冷間始動直後のように、運転状態
検出手段１５により燃料電池ユニットＦが動作状態と判
断され（ステップ１〜２）、燃料電池ユニットＦの温度
センサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、燃料供給
系Ｈ単体での減圧により低下する温度（ＴｕＬ）より低
温であった場合（ステップ４→６）には、制御コントロ
ーラ１８によりヒートシンク構造体１１の内部に設置さ
れた加熱装置１４を作動させる（ステップ７）。
検出手段１５により燃料電池ユニットＦが動作状態と判
断され（ステップ１〜２）、燃料電池ユニットＦの温度
センサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、燃料供給
系Ｈ単体での減圧により低下する温度（ＴｕＬ）より低
温であった場合（ステップ４→６）には、制御コントロ
ーラ１８によりヒートシンク構造体１１の内部に設置さ
れた加熱装置１４を作動させる（ステップ７）。
【００５６】この場合において、極低温時のように加熱
装置１４による加熱だけでは不十分と判断された場合に
は、外部循環系ポンプ１９を停止し（ステップ８）、加
熱装置１４による消費電力を抑制しながら、早期に所要
の出力を確保することが可能となる。
装置１４による加熱だけでは不十分と判断された場合に
は、外部循環系ポンプ１９を停止し（ステップ８）、加
熱装置１４による消費電力を抑制しながら、早期に所要
の出力を確保することが可能となる。
【００５７】また、換気ファン２０を作動させることに
より、ヒートシンク構造体１１により燃料電池ユニット
Ｆからの熱を効率的に放散させることができる。また、
モジュール構造体５の内部、特にヒートシンク構造体１
１の排気を促進し、内部冷却系および外部冷却系の熱負
荷を軽減するとともに、モジュール構造体５の内部に漏
洩した水素等のガスを安全かつ系統的に外部に排出でき
る。
より、ヒートシンク構造体１１により燃料電池ユニット
Ｆからの熱を効率的に放散させることができる。また、
モジュール構造体５の内部、特にヒートシンク構造体１
１の排気を促進し、内部冷却系および外部冷却系の熱負
荷を軽減するとともに、モジュール構造体５の内部に漏
洩した水素等のガスを安全かつ系統的に外部に排出でき
る。
【００５８】なお、ステップ２において車両Ｖ（または
燃料電池ユニットＦ）が停止状態であると判断された場
合には、上述したように燃料供給系Ｈと燃料電池ユニッ
トＦとがヒートシンク構造体１１に共通で接しているた
め、これら燃料電池ユニットＦと燃料供給系Ｈとの間で
自然に熱交換が行われ、これにより燃料供給系Ｈの凍結
が防止されるとともに、トータルではモジュール構造体
５の外部との熱交換量が小さくなるため、外部循環ポン
プ１９の出力を絞ることができ、消費電力を低減するこ
とができる。また、ステップ１１において、燃料電池ユ
ニットＦの温度センサ１６により検知された温度（Ｔ
ｕ）が、燃料供給系Ｈ単体での減圧により低下する温度
（ＴｕＬ）より低温であった場合には、制御コントロー
ラ１８によりヒートシンク構造体１１の内部に設置され
た加熱装置１４を作動させる（ステップ１２）。
燃料電池ユニットＦ）が停止状態であると判断された場
合には、上述したように燃料供給系Ｈと燃料電池ユニッ
トＦとがヒートシンク構造体１１に共通で接しているた
め、これら燃料電池ユニットＦと燃料供給系Ｈとの間で
自然に熱交換が行われ、これにより燃料供給系Ｈの凍結
が防止されるとともに、トータルではモジュール構造体
５の外部との熱交換量が小さくなるため、外部循環ポン
プ１９の出力を絞ることができ、消費電力を低減するこ
とができる。また、ステップ１１において、燃料電池ユ
ニットＦの温度センサ１６により検知された温度（Ｔ
ｕ）が、燃料供給系Ｈ単体での減圧により低下する温度
（ＴｕＬ）より低温であった場合には、制御コントロー
ラ１８によりヒートシンク構造体１１の内部に設置され
た加熱装置１４を作動させる（ステップ１２）。
【００５９】第２実施形態 図７は、本発明の第２実施形態に係るモジュール構造型
燃料電池シスムを示す断面図であり、燃料供給系Ｈに水
素貯蔵容器として水素吸蔵合金２１を用いた実施形態、
図８は本実施形態のモジュール構造型燃料電池システム
の制御手順を示すフローチャート、図９は本実施形態で
用いられる制御マップ、図１０はその制御ブロック図で
ある。
燃料電池シスムを示す断面図であり、燃料供給系Ｈに水
素貯蔵容器として水素吸蔵合金２１を用いた実施形態、
図８は本実施形態のモジュール構造型燃料電池システム
の制御手順を示すフローチャート、図９は本実施形態で
用いられる制御マップ、図１０はその制御ブロック図で
ある。
【００６０】燃料供給系Ｈの水素貯蔵容器として、高圧
水素ボンベ１の代わりに水素吸蔵合金２１を用いた場合
の構造上の相違点としては、図２に示す減圧弁４が不要
となる点が挙げられる。他に構造上の大きな相違点はな
く第１実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略
する。
水素ボンベ１の代わりに水素吸蔵合金２１を用いた場合
の構造上の相違点としては、図２に示す減圧弁４が不要
となる点が挙げられる。他に構造上の大きな相違点はな
く第１実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略
する。
【００６１】本実施形態では、水素吸蔵合金２１とし
て、Ｌａ６Ｎｉ５Ｈ６（ランタン・ニッケル合金）を用
いた例にて説明する。
て、Ｌａ６Ｎｉ５Ｈ６（ランタン・ニッケル合金）を用
いた例にて説明する。
【００６２】次式は本実施形態の水素吸蔵合金における
水素放出および吸蔵時の反応式である。ここで、Ｈは水
素原子、Ｍは水素吸蔵合金、Ｑは熱量、ｎは基数を表
す。
水素放出および吸蔵時の反応式である。ここで、Ｈは水
素原子、Ｍは水素吸蔵合金、Ｑは熱量、ｎは基数を表
す。
【００６３】
【化１】 水素放出反応： ｎＭＨ ＋ Ｑ（吸熱）→ ｎ/2・Ｈ２＋ｎＭ 水素吸蔵反応： ｎ/２・Ｈ２ ＋ ｎＭ → ｎＭＨ＋Ｑ（発熱） 上記反応式より明らかなように、本実施形態の水素吸蔵
合金２１は、水素放出時には吸熱し、水素吸蔵時におい
ては発熱するが、本実施形態の水素吸蔵合金２１の場
合、水素放出時においては一定温度（ＴｕＬ１）以上に
水素吸蔵合金の温度を維持しなければ水素を供給するこ
とはできない。また、水素吸蔵時には水素放出時とは逆
に、一定温度（ＴｕＬ２）以下に水素吸蔵合金の温度を
維持しなければ、水素の吸蔵は行われない（図９参
照）。
合金２１は、水素放出時には吸熱し、水素吸蔵時におい
ては発熱するが、本実施形態の水素吸蔵合金２１の場
合、水素放出時においては一定温度（ＴｕＬ１）以上に
水素吸蔵合金の温度を維持しなければ水素を供給するこ
とはできない。また、水素吸蔵時には水素放出時とは逆
に、一定温度（ＴｕＬ２）以下に水素吸蔵合金の温度を
維持しなければ、水素の吸蔵は行われない（図９参
照）。
【００６４】したがって、車両運転時のような場合、運
転状態検出手段１５により燃料電池ユニットＦが作動状
態であると判断され（ステップ２１，２２）、燃料電池
ユニットＦの温度センサ１６により検知された温度（Ｔ
ｕ）が、水素吸蔵合金２１が水素を放出するに必要な温
度（ＴｕＬ１）以上であった場合には（ステップ２３，
２４）、共通のヒートシンク構造体１１を通じて燃料供
給系Ｈと燃料電池ユニットＦの間で熱交換が行われ、水
素吸蔵合金２１は特段の手段を用いることなく、燃料供
給可能温度（ＴｕＬ１）以上に維持される。
転状態検出手段１５により燃料電池ユニットＦが作動状
態であると判断され（ステップ２１，２２）、燃料電池
ユニットＦの温度センサ１６により検知された温度（Ｔ
ｕ）が、水素吸蔵合金２１が水素を放出するに必要な温
度（ＴｕＬ１）以上であった場合には（ステップ２３，
２４）、共通のヒートシンク構造体１１を通じて燃料供
給系Ｈと燃料電池ユニットＦの間で熱交換が行われ、水
素吸蔵合金２１は特段の手段を用いることなく、燃料供
給可能温度（ＴｕＬ１）以上に維持される。
【００６５】これとは逆に、冷間時に燃料である水素を
吸蔵するような場合において、運転状態検出手段１５に
より燃料電池ユニットＦが停止していると判断され（ス
テップ２１，２２，２８）、燃料電池ユニットＦの温度
センサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、水素吸蔵
合金２１が水素を吸蔵するに必要な温度（ＴｕＬ２）以
下であった場合には（ステップ２９，３０）、共通のヒ
ートシンク構造体１１を通じて燃料供給系Ｈと燃料電池
ユニットＦの間で熱交換が行われ、水素吸蔵合金２１は
特段の手段を用いることなく、燃料吸蔵可能温度（Ｔｕ
Ｌ２）以下に維持される（ステップ３１）。
吸蔵するような場合において、運転状態検出手段１５に
より燃料電池ユニットＦが停止していると判断され（ス
テップ２１，２２，２８）、燃料電池ユニットＦの温度
センサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、水素吸蔵
合金２１が水素を吸蔵するに必要な温度（ＴｕＬ２）以
下であった場合には（ステップ２９，３０）、共通のヒ
ートシンク構造体１１を通じて燃料供給系Ｈと燃料電池
ユニットＦの間で熱交換が行われ、水素吸蔵合金２１は
特段の手段を用いることなく、燃料吸蔵可能温度（Ｔｕ
Ｌ２）以下に維持される（ステップ３１）。
【００６６】以上は、共通のヒートシンク構造体１１を
利用した熱交換の例であるが、強制的に冷却または加熱
を行うことも可能である。
利用した熱交換の例であるが、強制的に冷却または加熱
を行うことも可能である。
【００６７】たとえば、上記車両運転時の場合におい
て、運転状態検出手段１５により燃料電池ユニットＦが
作動状態であると検知され（ステップ２１，２２）、燃
料電池ユニットＦの温度センサ１６により検知された温
度（Ｔｕ）が、水素吸蔵合金２１が水素を放出するに必
要な温度（ＴｕＬ１）以下であった場合には（ステップ
２３，２４，２５）、ヒータ１４を作動させるとともに
（ステップ２６）、必要に応じて外部循環系ポンプ２０
を停止して所要の温度（ＴｕＬ１）まで上げる（ステッ
プ２７）。この場合においても、共通のヒートシンク構
造体１１上にあることにより一様かつ効率的な温度調整
が可能となる。
て、運転状態検出手段１５により燃料電池ユニットＦが
作動状態であると検知され（ステップ２１，２２）、燃
料電池ユニットＦの温度センサ１６により検知された温
度（Ｔｕ）が、水素吸蔵合金２１が水素を放出するに必
要な温度（ＴｕＬ１）以下であった場合には（ステップ
２３，２４，２５）、ヒータ１４を作動させるとともに
（ステップ２６）、必要に応じて外部循環系ポンプ２０
を停止して所要の温度（ＴｕＬ１）まで上げる（ステッ
プ２７）。この場合においても、共通のヒートシンク構
造体１１上にあることにより一様かつ効率的な温度調整
が可能となる。
【００６８】さらに、上記冷間時に燃料である水素を吸
蔵するような場合において、運転状態検出手段１５によ
り燃料電池ユニットＦが停止していると検知され（ステ
ップ２１，２２，２８）、燃料電池ユニットＦの温度セ
ンサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、水素吸蔵合
金２１が水素を吸蔵するに必要な温度（ＴｕＬ２）以上
であった場合には（ステップ２２９，３０）、外部循環
系ポンプ２０を調整して所要の温度（ＴｕＬ２）まで下
げることが可能である（ステップ３２）。
蔵するような場合において、運転状態検出手段１５によ
り燃料電池ユニットＦが停止していると検知され（ステ
ップ２１，２２，２８）、燃料電池ユニットＦの温度セ
ンサ１６により検知された温度（Ｔｕ）が、水素吸蔵合
金２１が水素を吸蔵するに必要な温度（ＴｕＬ２）以上
であった場合には（ステップ２２９，３０）、外部循環
系ポンプ２０を調整して所要の温度（ＴｕＬ２）まで下
げることが可能である（ステップ３２）。
【００６９】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【図１】本発明のモジュール構造型燃料電池システムを
車両に搭載した状態を示す側面図である。
車両に搭載した状態を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である高圧水素ボンベを
燃料供給系に用いたモジュール構造型燃料電池システム
を示す断面図である。
燃料供給系に用いたモジュール構造型燃料電池システム
を示す断面図である。
【図３】本発明のモジュール構造型燃料電池システムの
熱交換部を示す断面図である。
熱交換部を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における制御手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態で用いられる制御マップ
である。
である。
【図６】本発明の第１実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第２実施形態である水素吸蔵合金を燃
料供給系に用いた場合のモジュール構造型燃料電池シス
テムを示す断面図である。
料供給系に用いた場合のモジュール構造型燃料電池シス
テムを示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態における制御手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態で用いられる制御マップ
である。
である。
【図１０】本発明の第２実施形態を示す制御ブロック図
である。
である。
Ｖ…車両 Ｆ…燃料電池ユニット Ｈ…燃料供給系 １ …高圧水素ボンベ ２ …水素充填口 ３…水素供給配管 ４…減圧弁 ５…モジュール構造体 ６…吸気口 ７…排気口 ８…内部冷却系配管 ９…冷却水注入口 １０…内部循環系ポンプ １１…ヒートシンク構造体 １２…外部冷却系熱交換器 １３…外部冷却系配管 １４…ヒータ（加熱装置） １５…運転状態検出手段 １６…温度センサ １８…制御コントローラ １９…外部循環系ポンプ ２０…換気ファン ２１…水素吸蔵合金
Claims (9)
- 【請求項１】燃料電池スタックを含む燃料電池ユニット
と、燃料容器に貯蔵された燃料を前記燃料電池ユニット
に供給する燃料供給系とを有する燃料電池システムにお
いて、 前記燃料電池ユニットおよび前記燃料供給系が設けられ
た気密性を有するモジュール構造体と、 前記モジュール構造体の内部で構成され、前記燃料電池
スタックを冷却する第１の冷却媒体循環系と、 前記モジュール構造体の内部で構成され、前記モジュー
ル構造体の外部に設けられた熱交換器に接続される第２
の冷却媒体循環手段と、 前記モジュール構造体の内部に設けられ、前記燃料電池
ユニットと前記燃料供給系との間で熱交換を行うヒート
シンク構造体と、を備えたことを特徴とする燃料電池シ
ステム。 - 【請求項２】前記ヒートシンク構造体は、前記第１の冷
却媒体循環手段と前記第２の冷却媒体循環手段とに挟ま
れる請求項１記載の燃料電池システム。 - 【請求項３】前記燃料電池ユニットの運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、 前記燃料電池ユニットの温度を検出する温度検出手段
と、 前記運転状態検出手段により前記燃料電池システムが運
転中であり、かつ前記温度検出手段により前記燃料電池
ユニットの温度が所定の温度以下でないと判断されたと
き、前記第２の冷却媒体循環手段の循環量を低減させる
制御手段と、をさらに備える請求項１または２記載の燃
料電池システム。 - 【請求項４】前記ヒートシンク構造体に加熱手段が設け
られ、 前記制御手段は、前記運転状態検出手段により前記燃料
電池ユニットが運転中であり、かつ前記温度検出手段に
より前記燃料電池ユニットの温度が所定の温度以下であ
ると判断されたとき、前記加熱手段を作動させる請求項
３記載の燃料電池システム。 - 【請求項５】前記制御手段は、前記運転状態検出手段に
より前記燃料電池ユニットが運転中であり、かつ前記温
度検出手段により前記燃料電池ユニットの温度が所定の
温度以下であると判断されたとき、前記第１の冷却媒体
循環手段および／または第２の冷却媒体循環手段の循環
量を低減させる請求項３又は４記載の燃料電池システ
ム。 - 【請求項６】前記制御手段は、前記運転状態検出手段に
より前記燃料電池ユニットが停止中であり、かつ前記温
度検出手段により前記燃料電池ユニットの温度が所定の
温度以下でないと判断されたとき、前記第１の冷却媒体
循環手段および／または第２の冷却媒体循環手段の循環
量を低減させる請求項３〜５記載の燃料電池システム。 - 【請求項７】前記制御手段は、前記運転状態検出手段に
より前記燃料電池ユニットが停止中であり、かつ前記温
度検出手段により前記燃料電池ユニットの温度が所定の
温度以下であると判断されたとき、前記加熱手段を作動
させる請求項３〜６記載の燃料電池システム。 - 【請求項８】前記モジュール構造体の内部のガスを排出
する排気口と、前記モジュール構造体の内部のガスを前
記排気口から強制的に排気する排気手段とを有する請求
項３〜７記載の燃料電池システム。 - 【請求項９】前記排気手段の作動により前記ヒートシン
ク構造体内に気体流が生じる請求項８記載の燃料電池シ
ステム。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003217621A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-07-31 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
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-
2000
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP1324415A2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
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| USRE41695E1 (en) * | 2001-12-28 | 2010-09-14 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
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