JP2005108529A - Fuel cell system - Google Patents

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Tomoo Kiuchi
智夫 木内
Yuichi Ito
雄一 伊藤
Tatsuya Yamazaki
達也 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of effectively using a water source by supplying surplus water produced in a fuel cell to a window washer fluid tank. <P>SOLUTION: This fuel cell system is provided with: a fuel cell body 1 having a fuel electrode 2 and an air electrode 3; a humidifier 5 for humidifying hydrogen and air supplied to the fuel cell 2 and the air electrode 3; and a moisture recovery unit 4 for condensing steam in an air exhaust gas exhausted from the air electrode 3 to supply it to the humidifier 5. A drain pipe of the moisture recovery unit 4 is connected to the window washer fluid tank 7 for storing a window washer fluid; a valve is opened and closed based on a signal of a water level sensor installed above it to control water supply to the fluid tank 7 from the recovery unit 4; and the quantity of water supplied to the fluid tank 7 is measured by a flow sensor to put a condensed washer fluid into the fluid tank 7 from its storage part according to the supply quantity thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システム、特に空気極から排出される空気排ガス中の水回収技術を改良した燃料電池車における燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system in a fuel cell vehicle with improved water recovery technology in air exhaust gas discharged from an air electrode.

燃料電池は、水素を燃料ガスとして燃料極に供給し、酸素を含んだ空気を空気極に供給することにより、水素と酸素を電気化学的に反応させて直接発電するものである。この燃料電池において、この水素と酸素はそれぞれ燃料極と空気極に供給され、燃料極では水素が水素イオンと電子に電離する。水素イオンは固体高分子膜を通って空気極へ移動し、これと酸素と外部回路を流れた電子とが反応して水を生成する。固体高分子膜を水素イオンが通過するには水分が必要であり、また燃料極、空気極共にガスと水分と触媒との３相の接触部で反応が生じるため、水素ガスと空気ガスは充分に水蒸気を含んだ状態で燃料電池に送り込まれる方式が一般的に良く知られている。燃料電池に送り込まれるガスを水蒸気で加湿するために、燃料電池の入口側に加湿器が備えられることが多いが、この加湿に費やされる水分は水貯蔵タンク等に蓄えられるが、水貯蔵タンクの水が空になったりしないように外部から補給してやる必要がある。   A fuel cell directly generates power by supplying hydrogen to a fuel electrode as fuel gas and supplying oxygen-containing air to an air electrode to cause hydrogen and oxygen to react electrochemically. In this fuel cell, the hydrogen and oxygen are supplied to a fuel electrode and an air electrode, respectively, and hydrogen is ionized into hydrogen ions and electrons at the fuel electrode. Hydrogen ions move to the air electrode through the solid polymer membrane, and this reacts with oxygen and electrons flowing through the external circuit to produce water. Moisture is required for hydrogen ions to pass through the solid polymer membrane, and both the fuel electrode and air electrode react at the three-phase contact point between gas, moisture and catalyst, so hydrogen gas and air gas are sufficient. In general, a method of feeding water vapor into a fuel cell is well known. In order to humidify the gas sent to the fuel cell with water vapor, a humidifier is often provided on the inlet side of the fuel cell, but the water consumed for this humidification is stored in a water storage tank or the like. It is necessary to replenish from the outside so that the water does not become empty.

しかし、自動車等の車両では、外部から水を補給するにも限度があるので、同じシステム内で生成する水を加湿用の水貯蔵タンクに回収する方法の一つとして、図４に示すような燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、燃料極５２と空気極５３とを有する燃料電池本体であるスタック５１と、燃料極５２へ供給する水素を加湿する加湿器５４’と、空気極５３へ供給する空気を加湿する加湿器５４と、加湿器５４に供給する外気の湿度を検出する外気湿度検出装置５５と、空気極５３から排出される高温排出空気ガス中の水分を凝縮して加湿器５４へ供給する凝縮水回収装置５６と、外気湿度検出装置５５が検出した外気湿度の大きさに応じて凝縮水回収装置５６による凝縮水量を調整する凝縮水量調節装置５７と、凝縮水回収装置５６から加湿器５４へ凝縮水を供給する給水経路５８とを備えている。   However, in vehicles such as automobiles, there is a limit to replenishing water from the outside, so as shown in FIG. 4 as one of the methods for recovering water generated in the same system to a water storage tank for humidification. Fuel cell systems are known. This fuel cell system includes a stack 51 that is a fuel cell body having a fuel electrode 52 and an air electrode 53, a humidifier 54 ′ that humidifies hydrogen supplied to the fuel electrode 52, and humidifies air supplied to the air electrode 53. A humidifier 54 that detects the humidity of the outside air that is supplied to the humidifier 54, and condensation that condenses the moisture in the high-temperature exhaust air gas discharged from the air electrode 53 and supplies it to the humidifier 54. From the condensed water recovery device 56 to the humidifier 54, the condensed water amount adjusting device 57 that adjusts the condensed water amount by the condensed water recovery device 56 according to the magnitude of the outside air humidity detected by the outdoor air humidity detection device 55. And a water supply path 58 for supplying condensed water.

酸化剤ガスとしての空気は、圧縮機で圧縮され、スタック５１の入口に設置された加湿器５４で露点まで加湿して空気極５３へ供給される。そして、スタック５１の空気極５３で空気中の酸素分を消費して余った空気ガスは、スタック５１内で反応してできた水分も含んでおり、再び凝縮水回収装置５６を通過して大気へ放出される。こうした燃料電池システムにより、加湿器５４における加湿用の水の欠乏を防ぎ、水収支を成立させることができる。
特開２００２−３１３４０５号公報 The air as the oxidant gas is compressed by the compressor, is humidified to the dew point by the humidifier 54 installed at the inlet of the stack 51, and is supplied to the air electrode 53. The air gas remaining after consuming oxygen in the air at the air electrode 53 of the stack 51 also includes moisture generated by the reaction in the stack 51, and again passes through the condensed water recovery device 56 to the atmosphere. Is released. With such a fuel cell system, deficiency of water for humidification in the humidifier 54 can be prevented, and a water balance can be established.
JP 2002-31405 A

こうした従来の燃料電池システムにおいて、外気の湿度に応じて凝縮水回収装置５６を制御することによって水収支を成立させ、安定した発電状態を継続して保証することができる反面、余剰な水分は外部に排出しているので、特に、燃料電池車として適用した場合、水資源の有効利用という面でまだ考慮しなければならず改良の余地があった。   In such a conventional fuel cell system, the water balance can be established by controlling the condensate recovery device 56 according to the humidity of the outside air, and a stable power generation state can be continuously guaranteed. In particular, when applied as a fuel cell vehicle, there is still room for improvement in terms of effective use of water resources.

本発明は、こうした従来の問題を解決し、燃料電池で生成される余剰な水をウィンドウォッシャー液タンクに供給し、水資源の有効利用を図った燃料電池システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a fuel cell system in which surplus water generated by a fuel cell is supplied to a window washer liquid tank to effectively use water resources.

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、燃料極と空気極とを有する燃料電池本体と、前記燃料極と空気極へ供給する水素と空気を加湿する加湿器と、前記空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮して前記加湿器へ供給する水分回収器とを備えた燃料電池システムにおいて、前記水分回収器の排水管を、ウィンドウォッシャー液を貯えるウィンドウォッシャー液タンクに接続した。   In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a fuel cell main body having a fuel electrode and an air electrode, and a humidifier for humidifying hydrogen and air supplied to the fuel electrode and the air electrode. And a moisture recovery device that condenses water vapor in the air exhaust gas discharged from the air electrode and supplies it to the humidifier, and stores a window washer liquid in a drain pipe of the moisture recovery device Connected to window washer tank.

このように、燃料電池を駆動源として走行する燃料電池車において、水分回収器の排水管を、ウィンドウォッシャー液を貯えるウィンドウォッシャー液タンクに接続したので、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水がウィンドウォッシャー液タンクへ自動的に、かつ確実に供給されるので、あらゆる状況において、ドライバーは、ウィンドウォッシャー液タンクへの給水や水量確認等、煩わしい作業から解放あるいは軽減される。また、燃料電池スタックで生成される余剰水をウォッシャー液として利用することができ、無駄に排水を垂れ流すことなく合理的に活用し、水資源の有効利用を図った燃料電池システムを提供することができる。   Thus, in a fuel cell vehicle that travels using a fuel cell as a drive source, the drain pipe of the moisture recovery device is connected to the window washer fluid tank that stores the window washer fluid, so that at least while the vehicle is in operation, the fuel The surplus water generated by the battery is automatically and reliably supplied to the window washer liquid tank, so that in all situations, the driver is freed or reduced from troublesome work such as water supply to the window washer liquid tank and water volume confirmation. Is done. To provide a fuel cell system that can use surplus water generated in the fuel cell stack as a washer liquid, rationally use it without dripping wasteful water, and effectively use water resources Can do.

また、請求項２に記載の発明は、前記ウィンドウォッシャー液タンクの上部に設置された水位センサの信号に基いてバルブを開閉し、前記水分回収器から当該ウィンドウォッシャー液タンクへの水の供給を制御したので、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水がウィンドウォッシャー液タンクへ自動的に、かつ確実に供給される。   According to a second aspect of the present invention, a valve is opened and closed based on a signal from a water level sensor installed at an upper portion of the window washer liquid tank, and water is supplied from the moisture collector to the window washer liquid tank. Since the control is performed, surplus water generated by the fuel cell is automatically and reliably supplied to the window washer liquid tank at least while the vehicle is in operation.

また、請求項３に記載の発明は、前記水分回収器とウィンドウォッシャー液タンクとの間に貯水タンクを設け、前記ウィンドウォッシャー液タンクの上部に設置された水位センサの信号に基いて電磁ポンプを作動させ、前記水分回収器から当該ウィンドウォッシャー液タンクへの水の供給を制御したので、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水がウィンドウォッシャー液タンクへ自動的に、かつ確実に供給され、水量不足のためにウォッシャー液が放出されないといった非常事態を実質的に阻止することができる。   According to a third aspect of the present invention, a water storage tank is provided between the moisture recovery device and the window washer liquid tank, and an electromagnetic pump is installed based on a signal from a water level sensor installed above the window washer liquid tank. Since the water supply from the moisture collector to the window washer liquid tank was controlled, surplus water generated by the fuel cell was automatically transferred to the window washer liquid tank at least while the vehicle was operating. In addition, it is possible to substantially prevent an emergency such that the washer liquid is supplied reliably and the washer liquid is not discharged due to a lack of water.

また、請求項４に記載の発明は、前記ウィンドウォッシャー液タンクに供給される水の量を流量センサで測定し、この供給量に応じて濃縮ウォッシャー液を濃縮ウォッシャー液貯蔵部から当該ウィンドウォッシャー液タンクに投入したので、適切な濃度のウォッシャー液を精製することができ、最適なウィンドの洗浄力が得られる。   According to a fourth aspect of the present invention, the amount of water supplied to the window washer liquid tank is measured by a flow sensor, and the concentrated washer liquid is sent from the concentrated washer liquid storage unit to the window washer liquid according to the supplied amount. Since it was put into the tank, it was possible to purify the washer liquid with an appropriate concentration, and to obtain an optimal wind cleaning power.

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記濃縮ウォッシャー液貯蔵部の水位を水位センサで感知し、警告ランプを点灯させるようにすれば、濃縮ウォッシャー液が枯渇する前に、ドライバーに濃縮ウォッシャー液の補給を促すことができる。   Preferably, if the water level sensor senses the water level of the concentrated washer liquid storage unit and the warning lamp is turned on as in the invention described in claim 5, the driver is informed before the concentrated washer liquid is depleted. The replenishment of concentrated washer fluid can be encouraged.

本発明に係る燃料電池システムは、燃料極と空気極とを有する燃料電池本体と、前記燃料極と空気極へ供給する水素と空気を加湿する加湿器と、前記空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮して前記加湿器へ供給する水分回収器とを備えた燃料電池システムにおいて、前記水分回収器の排水管を、ウィンドウォッシャー液を貯えるウィンドウォッシャー液タンクに接続したので、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水がウィンドウォッシャー液タンクへ自動的に、かつ確実に供給されるので、あらゆる状況において、ドライバーは、ウィンドウォッシャー液タンクへの給水や水量確認等、煩わしい作業から解放あるいは軽減される。また、燃料電池スタックで生成される余剰水をウォッシャー液として利用することができ、無駄に排水を垂れ流すことなく合理的に活用し、水資源の有効利用を図った燃料電池システムを提供することができる。   A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell main body having a fuel electrode and an air electrode, a humidifier that humidifies hydrogen and air supplied to the fuel electrode and the air electrode, and air exhaust gas discharged from the air electrode. In a fuel cell system comprising a moisture recovery device that condenses water vapor therein and supplies it to the humidifier, the drain pipe of the moisture recovery device is connected to a window washer fluid tank that stores window washer fluid. While the vehicle is in operation, the surplus water generated by the fuel cell is automatically and reliably supplied to the window washer fluid tank. It is freed or reduced from troublesome work such as confirmation. To provide a fuel cell system that can use surplus water generated in the fuel cell stack as a washer liquid, rationally use it without dripping wasteful water, and effectively use water resources Can do.

燃料極と空気極とを有する燃料電池本体と、前記燃料極と空気極へ供給する水素と空気を加湿する加湿器と、前記空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮して前記加湿器へ供給する水分回収器とを備えた燃料電池システムにおいて、前記水分回収器の排水管を、ウィンドウォッシャー液を貯えるウィンドウォッシャー液タンクに接続し、このウィンドウォッシャー液タンクの上部に設置された水位センサの信号に基いてバルブを開閉し、前記水分回収器から当該ウィンドウォッシャー液タンクへの水の供給を制御すると共に、前記ウィンドウォッシャー液タンクに供給される水の量を流量センサで測定し、この供給量に応じて濃縮ウォッシャー液を濃縮ウォッシャー液貯蔵部から当該ウィンドウォッシャー液タンクに投入した。   A fuel cell body having a fuel electrode and an air electrode, a humidifier for humidifying hydrogen and air supplied to the fuel electrode and the air electrode, and condensing water vapor in the air exhaust gas discharged from the air electrode In a fuel cell system comprising a water recovery device for supplying water to a container, a drain pipe of the water recovery device is connected to a window washer liquid tank for storing window washer liquid, and a water level installed above the window washer liquid tank. Based on the sensor signal, the valve is opened and closed, and the supply of water from the moisture collector to the window washer liquid tank is controlled, and the amount of water supplied to the window washer liquid tank is measured by a flow sensor, In accordance with the supplied amount, the concentrated washer liquid was introduced from the concentrated washer liquid storage section into the window washer liquid tank.

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態を示すシステム構成図、図２は、本発明に係るウィンドウォッシャー液タンクの実施形態を示す概念図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of a window washer liquid tank according to the present invention.

この燃料電池システムは、燃料電池本体であるスタック１と、複数の燃料極２と空気極３とを有し、燃料極２には水素ガス、空気極３には酸素を含む空気が供給され、燃料極２で水素ガスが電子と水素イオンとに電離する。水素イオンは、固体高分子膜を通過して空気極３に移動し、水素イオン、酸素、外部経路を流れた電子が反応して水が生成される。   This fuel cell system has a stack 1 that is a fuel cell main body, a plurality of fuel electrodes 2 and air electrodes 3, hydrogen gas is supplied to the fuel electrode 2, and air containing oxygen is supplied to the air electrode 3, Hydrogen gas is ionized into electrons and hydrogen ions at the fuel electrode 2. Hydrogen ions pass through the solid polymer film and move to the air electrode 3, and hydrogen ions, oxygen, and electrons flowing through the external path react to generate water.

燃料極２および空気極３では、ガス、水分および触媒の３相の接触部で反応するため、水素および空気は、充分な水蒸気を含んだ状態で、燃料電池スタック１に投入する必要がある。したがって、燃料電池スタック１で生成された水は水分回収器４にて一旦回収され、水素と空気が充分に加湿されるまで、経路９を通り加湿器５へ供給して空気の加湿用として使用される。水素と空気が充分加湿された状態で、水分回収器４にて回収された余剰な水は、経路１０、１１およびバルブ６を通過してウィンドウォッシャー液タンク７に投入される。 Since the fuel electrode 2 and the air electrode 3 react at a three-phase contact portion of gas, moisture, and catalyst, it is necessary to input hydrogen and air into the fuel cell stack 1 in a state containing sufficient water vapor. Therefore, the water generated in the fuel cell stack 1 is once recovered by the moisture recovery device 4 and supplied to the humidifier 5 through the path 9 until the hydrogen and air are sufficiently humidified, and used for air humidification. Is done. In a state where hydrogen and air are sufficiently humidified, surplus water recovered by the moisture recovery device 4 passes through the paths 10 and 11 and the valve 6 and is supplied to the window washer liquid tank 7.

ウォッシャー液は、ドライバーの判断で、ポンプ８によりウィンドウォッシャー液タンク７から経路１２、１３を通りウィンド（図示せず）に放出される。また、後述するウォッシャー液の水位センサ１８によってバルブ６の開放経路を制御し、必要以上の余剰水は経路１４を通り外部へ排出される。   The washer liquid is discharged from the window washer liquid tank 7 to the window (not shown) through the paths 12 and 13 by the pump 8 at the discretion of the driver. Further, an opening path of the valve 6 is controlled by a water level sensor 18 of a washer liquid, which will be described later, and excessive water more than necessary is discharged to the outside through the path 14.

ウィンドウォッシャー液タンク７は、図２に示すように、タンク本体１５と、このタンク本体１５の上部に設けられた濃縮ウォッシャー液貯蔵部１６と、この濃縮ウォッシャー液をタンク本体１５に注入する濃縮ウォッシャー液注入バルブ１７と、ウォッシャー液の水位を検出する水位センサ１８と、流量センサ１９とを備えている。   As shown in FIG. 2, the window washer liquid tank 7 includes a tank body 15, a concentrated washer liquid storage unit 16 provided on the upper part of the tank body 15, and a concentrated washer for injecting the concentrated washer liquid into the tank body 15. A liquid injection valve 17, a water level sensor 18 for detecting the water level of the washer liquid, and a flow rate sensor 19 are provided.

燃料電池スタック１で生成された水は、経路１１を通りタンク本体１５に供給される。この生成された水だけでは充分なウィンドの洗浄力が得られないため、供給された水の量を流量センサ１９で測定し、この供給量に応じて濃縮ウォッシャー液注入バルブ１７を制御して開放することにより、濃縮ウォッシャー液を濃縮ウォッシャー液貯蔵部１６からタンク本体１５に投入し、適切な濃度のウォッシャー液を精製する。   The water generated in the fuel cell stack 1 is supplied to the tank body 15 through the path 11. Since the generated water alone does not provide a sufficient window cleaning power, the amount of supplied water is measured by the flow sensor 19, and the concentrated washer liquid injection valve 17 is controlled and opened according to the supplied amount. As a result, the concentrated washer liquid is put into the tank body 15 from the concentrated washer liquid storage section 16 to purify the washer liquid having an appropriate concentration.

一方、濃縮ウォッシャー液の水位を水位センサ２１で感知し、濃縮ウォッシャー液が枯渇する前に警告ランプ２０を点灯させ、ドライバーに濃縮ウォッシャー液の補給を促す。   On the other hand, the water level of the concentrated washer liquid is sensed by the water level sensor 21 and the warning lamp 20 is turned on before the concentrated washer liquid is exhausted to urge the driver to replenish the concentrated washer liquid.

ウォッシャー液の水位センサ１８はタンク本体１５の上部の所定位置に設置され、この位置よりウォッシャー液の水位が低下した場合は、この水位センサ１８で感知し、図１のバルブ６を制御して開放し、ウォッシャー液をタンク本体１５へ供給する。また、水位センサ１８が感知しない場合、すなわち、タンク本体１５にウォッシャー液が充分ある場合には、バルブ６を制御して閉鎖し、ウィンドウォッシャー液タンク７への水の供給を停止させて経路１４から外部へ排出する。なお、タンク本体１５の側面上部の満水位置には、図示しない排水孔が設けられ、オーバーフローパイプ２２が装着されている。さらに、ウィンドウォッシャー液タンク７の上部に、必要に応じて人手による給水を可能とするための予備給水口（図示せず）を設けても良い。   The water level sensor 18 for the washer liquid is installed at a predetermined position above the tank body 15. When the water level of the washer liquid is lowered from this position, the water level sensor 18 detects the water level sensor 18 and controls the valve 6 in FIG. Then, the washer liquid is supplied to the tank body 15. Further, when the water level sensor 18 does not sense, that is, when there is sufficient washer liquid in the tank body 15, the valve 6 is controlled to be closed, and the supply of water to the window washer liquid tank 7 is stopped to pass the path 14. To the outside. A drainage hole (not shown) is provided at a full water position at the upper side of the side surface of the tank body 15, and an overflow pipe 22 is attached. Further, a preliminary water supply port (not shown) for enabling manual water supply may be provided on the upper part of the window washer liquid tank 7 as necessary.

このように、本実施形態では、燃料電池を駆動源として走行する燃料電池車において、例えば、空調設備で凝縮された水を導くシステムと異なり、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水がウィンドウォッシャー液タンク７へ自動的に、かつ確実に供給されるので、あらゆる状況において、ドライバーは、ウィンドウォッシャー液タンク７への給水や水量確認等、煩わしい作業から解放あるいは軽減される。   Thus, in the present embodiment, in a fuel cell vehicle that travels using a fuel cell as a drive source, for example, unlike a system that guides water condensed by air conditioning equipment, at least while the vehicle is being operated, The generated surplus water is automatically and reliably supplied to the window washer liquid tank 7, so that in all situations, the driver is freed or reduced from troublesome work such as water supply to the window washer liquid tank 7 and confirmation of the amount of water. Is done.

また、ドライバーが濃縮ウォッシャー液の補給を怠った場合、ウィンドウォッシャー液タンク７内のウォッシャー液濃度が希薄になりその洗浄力は減少するが、少なくともウォッシャー液自体が枯渇することはなく、水量不足のためにウォッシャー液が放出されないといった非常事態を防止することができる。したがって、ウィンドウォッシャー液タンク７への給水等の作業性が改善されるだけでなく、走行中における車両の安全性の面においても向上している。   Also, if the driver fails to replenish the concentrated washer fluid, the concentration of the washer fluid in the window washer fluid tank 7 will become dilute and its cleaning power will decrease, but at least the washer fluid itself will not be exhausted and the amount of water will be insufficient. Therefore, it is possible to prevent an emergency that the washer liquid is not discharged. Therefore, not only the workability such as water supply to the window washer liquid tank 7 is improved, but also the safety of the vehicle during traveling is improved.

図３は、本発明に係る燃料電池システムの第２の実施形態を示すシステム構成図である。この実施形態は、前述した実施形態とウィンドウォッシャー液タンクへの供給経路が異なるのみで、その他同一部品、同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。   FIG. 3 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention. This embodiment is different from the above-described embodiment only in the supply path to the window washer liquid tank, and the same reference numerals are assigned to the same parts and the same parts, and the detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック１で生成された水は水分回収器４にて一旦回収され、水素と空気が充分に加湿されるまで、経路９を通り加湿器５へ供給して空気の加湿用として使用される。空気が充分加湿された状態で、水分回収器４にて回収された余剰な水は、経路１０を通過して貯水タンク２３に貯蔵される。そして、この貯水タンク２３から電磁ポンプ２４を介してウィンドウォッシャー液タンク７に水が投入される。ウォッシャー液は、ドライバーの判断で、ポンプ８によりウィンドウォッシャー液タンク７から経路１２、１３を通りウィンド（図示せず）に放出される。   The water generated in the fuel cell stack 1 is once recovered by the moisture recovery device 4 and supplied to the humidifier 5 through the path 9 until the hydrogen and air are sufficiently humidified and used for humidifying the air. . Excess water recovered by the moisture recovery device 4 in a state where the air is sufficiently humidified passes through the path 10 and is stored in the water storage tank 23. Then, water is supplied from the water storage tank 23 to the window washer liquid tank 7 through the electromagnetic pump 24. The washer liquid is discharged from the window washer liquid tank 7 to the window (not shown) through the paths 12 and 13 by the pump 8 at the discretion of the driver.

ウォッシャー液の水位センサ１８で感知した場合、電磁ポンプ２４を作動してウォッシャー液をタンク本体１５へ供給する。また、水位センサ１８が感知しない場合、すなわち、タンク本体１５にウォッシャー液が充分ある場合には、電磁ポンプ２４は作動せず、ウィンドウォッシャー液タンク７への水の供給はなく経路１４から外部へ排出する。   When detected by the water level sensor 18 of the washer liquid, the electromagnetic pump 24 is operated to supply the washer liquid to the tank body 15. If the water level sensor 18 does not sense, that is, if there is sufficient washer fluid in the tank body 15, the electromagnetic pump 24 does not operate and there is no supply of water to the window washer fluid tank 7 and the outside from the path 14 to the outside. Discharge.

なお、水分回収器４、あるいは、貯水タンク２３の不要な水は、ウォッシャー液以外として、例えば経路１４から外部へ排出するのではなく、ラジエータリザーブタンク（図示せず）に接続され、エンジン冷却用として利用することもできる、一方、図示しない客室部の簡易水道へ配管を接続し、飲料水等としても利用することもできる。   It should be noted that unnecessary water in the water recovery unit 4 or the water storage tank 23 is connected to a radiator reserve tank (not shown), for example, other than the washer liquid, instead of being discharged to the outside from the path 14, for engine cooling. On the other hand, piping can be connected to a simple water supply in a guest room (not shown) and used as drinking water or the like.

このように、本実施形態では、燃料電池車において、少なくとも車両が運転されている間は、燃料電池で生成された余剰水が一時的に貯水タンク２３に貯蔵され、ウィンドウォッシャー液タンク７の水位センサ１８が感知した時に、貯水タンク２３から電磁ポンプ２４を介してウィンドウォッシャー液タンク７へ自動的に、かつ確実に供給されるので、前述した実施形態と同様、あらゆる状況において、ドライバーは、ウィンドウォッシャー液タンク７への給水や水量確認等、煩わしい作業から解放あるいは軽減されると共に、ウィンドウォッシャー液タンク７と水分回収器４間に補助的な貯水タンク２３を設けているので、水量不足のためにウォッシャー液が放出されないといった非常事態は実質的に生じない。   Thus, in the present embodiment, in the fuel cell vehicle, at least while the vehicle is operating, surplus water generated by the fuel cell is temporarily stored in the water storage tank 23, and the water level of the window washer liquid tank 7. When the sensor 18 senses, it is automatically and reliably supplied from the water storage tank 23 to the window washer liquid tank 7 via the electromagnetic pump 24. It is freed or reduced from troublesome work such as water supply to the washer liquid tank 7 and confirmation of the amount of water, and since an auxiliary water storage tank 23 is provided between the window washer liquid tank 7 and the moisture collector 4, There is virtually no emergency situation in which no washer fluid is released.

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.

本発明に係る燃料電池システムは、前述したウィンドウォッシャー液タンクの構成に係らず、例えば、ウィンドウォッシャー液タンクが、上段が水タンク、下段が濃縮ウォッシャー液タンクの上下２層に分割形成されたものにも適用できる。   The fuel cell system according to the present invention is not limited to the above-described configuration of the window washer liquid tank. For example, the window washer liquid tank is divided into upper and lower layers of a water tank at the upper stage and a concentrated washer liquid tank at the lower stage. It can also be applied to.

本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 本発明に係るウィンドウォッシャー液タンクの実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows embodiment of the window washer liquid tank which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第２の実施形態を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing a 2nd embodiment of a fuel cell system concerning the present invention. 従来の燃料電池システムの構成を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the structure of the conventional fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・・・・・・・燃料電池スタック
２・・・・・・・・・燃料極
３・・・・・・・・・空気極
４・・・・・・・・・水分回収器
５、５’・・・・・・加湿器
６・・・・・・・・・バルブ
７・・・・・・・・・ウィンドウォッシャー液タンク
８・・・・・・・・・ポンプ
９〜１４・・・・・・経路
１５・・・・・・・・タンク本体
１６・・・・・・・・濃縮ウォッシャー液貯蔵部
１７・・・・・・・・濃縮ウォッシャー液注入バルブ
１８、２１・・・・・水位センサ
１９・・・・・・・・流量センサ
２０・・・・・・・・警告ランプ
２２・・・・・・・・オーバーフローパイプ
２３・・・・・・・・貯水タンク
２４・・・・・・・・電磁ポンプ
５１・・・・・・・・スタック
５２・・・・・・・・燃料極
５３・・・・・・・・空気極
５４、５４’・・・・加湿器
５５・・・・・・・・外気湿度検出装置
５６・・・・・・・・凝縮水回収装置
５７・・・・・・・・凝縮水量調整装置
５８・・・・・・・・給水経路 1 ... Fuel cell stack 2 ... Fuel electrode 3 ... Air electrode 4 ... Moisture recovery unit 5, 5 '... Humidifier 6 ... Valve 7 ... Window washer fluid tank 8 ... Pump 9 ~ 14... Path 15... Tank body 16... Concentrated washer liquid storage section 17. Water level sensor 19 Flow rate sensor 20 Warning lamp 22 Overflow pipe 23 Water storage Tank 24 ... Electromagnetic pump 51 ... Stack 52 ... Fuel electrode 53 ... Air electrode 54, 5 4 '... Humidifier 55 ... Outside air humidity detection device 56 ... Condensed water recovery device 57 ... Condensed water amount adjusting device 58 ... .... Water supply route

Claims (7)

燃料極と空気極とを有する燃料電池本体と、前記燃料極と空気極へ供給する水素と空気を加湿する加湿器と、前記空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮して前記加湿器へ供給する水分回収器とを備えた燃料電池システムにおいて、前記水分回収器の排水管を、ウィンドウォッシャー液を貯えるウィンドウォッシャー液タンクに接続したことを特徴とする燃料電池システム。   A fuel cell main body having a fuel electrode and an air electrode, a humidifier for humidifying hydrogen and air supplied to the fuel electrode and the air electrode, and water vapor in the air exhaust gas discharged from the air electrode to condense the humidification A fuel cell system comprising a water recovery device for supplying water to the vessel, wherein a drain pipe of the water recovery device is connected to a window washer fluid tank for storing window washer fluid. 前記ウィンドウォッシャー液タンクの上部に設置された水位センサの信号に基いてバルブを開閉し、前記水分回収器から当該ウィンドウォッシャー液タンクへの水の供給を制御した請求項１に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein a valve is opened and closed based on a signal of a water level sensor installed at an upper portion of the window washer liquid tank to control water supply from the moisture collector to the window washer liquid tank. . 前記水分回収器とウィンドウォッシャー液タンクとの間に貯水タンクを設け、前記ウィンドウォッシャー液タンクの上部に設置された水位センサの信号に基いて電磁ポンプを作動させ、前記水分回収器から当該ウィンドウォッシャー液タンクへの水の供給を制御した請求項１に記載の燃料電池システム。   A water storage tank is provided between the moisture collector and the window washer liquid tank, and an electromagnetic pump is operated based on a signal of a water level sensor installed at an upper portion of the window washer liquid tank. The fuel cell system according to claim 1, wherein supply of water to the liquid tank is controlled. 前記ウィンドウォッシャー液タンクに供給される水の量を流量センサで測定し、この供給量に応じて濃縮ウォッシャー液を濃縮ウォッシャー液貯蔵部から当該ウィンドウォッシャー液タンクに投入した請求項１乃至３いずれかに記載の燃料電池システム。   The amount of water supplied to the window washer liquid tank is measured by a flow sensor, and the concentrated washer liquid is charged into the window washer liquid tank from the concentrated washer liquid storage unit according to the supplied amount. The fuel cell system described in 1. 前記濃縮ウォッシャー液貯蔵部の水位を水位センサで感知し、警告ランプを点灯させるようにした請求項４に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 4, wherein a water level sensor senses the water level of the concentrated washer liquid storage unit and turns on a warning lamp. 前記水分回収器あるいは貯水タンクからラジエータリザーブタンクへ配管を接続し、ラジエータスステムへの水供給を可能にした請求項３乃至５いずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 3 to 5, wherein a pipe is connected to the radiator reserve tank from the water recovery unit or the water storage tank to enable water supply to the radiator stem. 前記水分回収器あるいは貯水タンクから客室部の簡易水道へ配管を接続した請求項３乃至５いずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 3 to 5, wherein a pipe is connected from the moisture collector or the water storage tank to a simple water supply in a passenger compartment.
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