JP2009301743A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】減圧弁６０は、酸化剤ガス供給路８を流通する酸化剤ガスの圧力により信号圧を得て弁開度を調整するものであり、希釈換気弁４０は、減圧弁６０の信号圧を得るために使用した酸化剤ガスを希釈器に供給するものであり、希釈換気弁４０と減圧弁６０とが一体的に結合されるとともに、酸化剤ガス供給路８、減圧弁６０および希釈換気弁４０を相互に連通する連通流路５０が設けられている構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池システムに関するものである。

燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタックとするものが知られている。この燃料電池では、アノード電極とアノード側セパレータとの間に形成されたアノードガス流路に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極とカソード側セパレータとの間に形成されたカソードガス流路に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。

燃料電池のアノードガス流路から排出されるアノードオフガスは、未反応の燃料ガスを含んでいる。そのため、アノードオフガスを希釈器に導入し、カソードガス流路から排出されるカソードオフガスで希釈して、外部に排出している。
ところが、カソードオフガスの流量は燃料電池の運転状態によって定まるため、希釈器におけるアノードオフガスの希釈割合を自在に変更することができない。そこで特許文献１には、未使用の酸化剤ガスを希釈器に導入する燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムは、燃料電池へ供給する空気の一部を直接希釈器へと導くバイパス流路と、バイパス流路の連通状態を切り替える希釈弁とを備えている。

図６は、従来技術に係る燃料電池システムの斜視図である。燃料電池へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路８から、バイパス流路の一部を構成する配管３５が分岐され、その配管３５に希釈換気弁（希釈弁）４０が接続されている。
特開２００６−１５５９２７号公報 特開２００７−１５６１２号公報

ところで燃料電池システムにおいては、反応ガスの供給や循環、加湿、排出等の機能を満たすため様々なデバイスが必要であり、これらを効率よく配置することが要求される。特許文献２には、燃料電池スタックを一対のセンターフレームの間に配置してセンターコンソール内に収容し、燃料電池スタックに配管または配線によって接続される燃料電池の補機をセンターフレームとサイドフレームの間に配置した、燃料電池自動車が開示されている。これにより、フロアパネルの全高の上昇や車室内の着座スペースの圧迫等による車室内の快適性を損なうことがないとされている。

ここで、車室内の快適性をさらに高めるには、センターコンソールの車室側へのふくらみを最小限に抑えることが望まれる。そのためには、燃料電池の補機の配管等を極力減らして補機システムを小型化する必要がある。
そこで本発明は、小型化が可能な燃料電池システムの提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池スタック１）と、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路（例えば、実施形態における燃料ガス供給路１７）と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路（例えば、実施形態における酸化剤ガス供給路８）と、前記燃料ガス供給路に設けられ、前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの圧力に応じて燃料ガスを減圧する減圧弁（例えば、実施形態における減圧弁６０）と、前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスで希釈する希釈器（例えば、実施形態における希釈器３０）と、前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの一部を、前記希釈器に供給するバイパス流路（例えば、実施形態におけるバイパス流路５２）と、前記バイパス流路中に設けられ、前記バイパス流路の連通状態を切り替える希釈換気弁（例えば、実施形態における希釈換気弁４０）と、を備えた燃料電池システムであって、前記減圧弁は、前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの圧力により信号圧を得て弁開度を調整するものであり、前記バイパス流路は、前記減圧弁の信号圧を得るために使用した酸化剤ガスを希釈換気弁に供給するものであり、前記減圧弁と前記希釈換気弁とが一体的に結合されるとともに、前記酸化剤ガス供給路、前記減圧室および前記希釈換気弁を相互に連通する連通流路が設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記減圧弁は、前記酸化剤ガス供給路から酸化剤ガスを導入して信号圧を得る信号室（例えば、実施形態における信号室６６）と、前記信号室が形成されたハウジング（例えば、実施形態におけるハウジング６１）と、を備え、前記ハウジングには、前記連通流路（例えば、実施形態における連通流路５０）が設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記連通流路は、前記酸化剤ガス供給路から酸化剤ガスを導入する導入流路（例えば、実施形態における導入流路５０ａ）と、前記導入流路から前記信号室に向かって延設された第１分岐流路（例えば、実施形態における第１分岐流路５１ａ）と、前記導入流路から前記希釈換気弁に向かって延設された第２分岐流路（例えば、実施形態における第２分岐流路５２ａ）と、を備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記燃料ガス供給路には、前記減圧弁に加えてさらに、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁（例えば、実施形態における電磁遮断弁２０）と、前記燃料ガス供給路中の不純物を除去するフィルタ（例えば、実施形態におけるフィルタ２４）とが設けられ、前記減圧弁、前記電磁遮断弁および前記フィルタが、一体的に結合されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを加湿する加湿器（例えば、実施形態における加湿器３６）を備え、前記加湿器、前記酸化剤ガス供給路および前記減圧弁が、一体的に結合されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、燃料電池車に搭載されることを特徴とする。

一般に、希釈器では酸化剤ガスの流量が必要とされるのに対して、減圧弁では酸化剤ガスの圧力のみが必要とされる。そのため、減圧弁に導入された酸化剤ガスを希釈換気弁に流通させることが可能であり、これに伴って減圧弁と希釈換気弁とを一体的に結合することが可能である。そこで請求項１に係る発明は、減圧弁と希釈換気弁とが一体的に結合されるとともに、酸化剤ガス供給路、減圧弁および希釈換気弁を相互に連通する連通流路が設けられている構成とした。この構成によれば、酸化剤ガス供給路から希釈換気弁に酸化剤ガスを導入するための配管が不要になる。しかも、連通流路の路長を短くすることが可能であり、燃料電池システムを小型化することができる。
また、減圧弁と希釈換気弁とが一体的に結合されているので、減圧弁および希釈換気弁の取り付け剛性を確保することが可能になり、両弁の作動に伴う音および振動を大幅に低減することができる。

請求項２に係る発明によれば、ハウジングに連通流路を設けるので、製造コストを低減することが可能になり、また連通流路の剛性を確保することができる。

請求項３に係る発明によれば、連通流路の製造コストを低減することが可能になり、また連通流路の路長を短くすることができる。

請求項４に係る発明によれば、燃料ガス供給路側の要素機器を一体化することが可能になり、燃料電池システムを小型化することができる。また、複数の電磁弁を集合させることで、配線の引き回しが容易になる。これにより、各電磁弁の応答性を向上させることが可能になり、また製造コストを低減することができる。

請求項５に係る発明によれば、酸化剤ガス供給路側の要素機器を一体化することが可能になり、燃料電池システムを小型化することができる。また、躯体が大きく剛性の高い加湿器に減圧弁が結合されるので、減圧弁の取り付け剛性を高めることが可能になり、減圧弁の動作に伴う音および振動を大幅に低減することができる。

請求項６に係る発明によれば、燃料電池の補機の配管等を極力減らして補機システムを小型化することができるので、車室側へのふくらみを最小限に抑えることが可能になる。これにより、車室内の快適性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
（燃料電池システム）
図１は、燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。燃料電池システム１００は、カソードガスとアノードガスを供給し発電を行う燃料電池１を備えている。燃料電池１は、単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を多数積層して電気的に直列接続したものである。単位セルは、膜電極構造体の両側にセパレータを配置したサンドイッチ構造をなす。詳述すると、膜電極構造体は、例えばフッ素系電解質材料等からなる固体高分子電解質膜（電解質膜）の両側にアノード電極とカソード電極を配置して構成されている。その膜電極構造体のアノード電極に面してアノード側セパレータが配置され、両者間にアノードガス流路１１が形成されている。また膜電極構造体のカソード電極に面してカソード側セパレータが配置され、両者間にカソードガス流路１２が形成されている。

この燃料電池１では、アノードガス流路１１にアノードガスとして水素ガス等の燃料ガスを供給し、カソードガス流路１２にカソードガスとして酸素を含む空気等の酸化剤ガスを供給する。すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動する。この水素イオンがカソード電極で酸素と電気化学反応を起こして発電が行われ、発電に伴ってカソード電極側で水が生成される。

燃料電池１のアノードガス流路１１の入口側には、燃料ガス供給路１７が接続されている。燃料ガス供給路１７には、水素タンク１５と、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁２０と、酸化剤ガスの圧力に応じて燃料ガスを減圧する減圧弁６０と、燃料ガス供給路１７中の不純物を除去するフィルタ２４と、燃料ガスの温度を調整する熱交換器２６と、アノードオフガスを燃料ガス供給路１７に合流させるエゼクタ１９とが、順に設けられている。減圧弁６０は、酸化剤ガス供給路８を流通する酸化剤ガスの圧力により信号圧を得て弁開度を調整するものである。そのため、酸化剤ガス供給路８から信号圧供給路５１が分岐され、減圧弁６０に接続されている。なお、減圧弁６０および信号圧供給路５１の詳細構造については後述する。

また、燃料電池１のアノードガス流路１１の出口側からエゼクタ１９にかけて、アノード循環路１８が設けられている。アノード循環路１８には循環遮断弁１８ａが設けられている。
水素タンク１５から供給された燃料ガスは、燃料ガス供給路１７を通って燃料電池１のアノードガス流路１１に供給される。アノードオフガスは、アノード循環路１８を通ってエゼクタ１９に吸引され、水素タンク１５から供給される燃料ガスと合流し、再び燃料電池１に供給されて循環するようになっている。

アノード循環路１８から、電磁駆動式のパージ弁２１を介して、アノードオフガス排出配管２２が分岐されている。燃料電池１を循環するアノードオフガス中の不純物（水分や空気、窒素等）の濃度が高くなった場合など、燃料電池１の運転状態に応じて、定期的にパージ弁２１が開放され、アノードオフガス排出配管２２からアノードオフガスが排出されるようになっている。
このアノードオフガスは、未反応の燃料ガスを含んでいる。そのため、アノードオフガス排出配管２２は希釈器３０に接続されている。希釈器３０は、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈して、外部に排出するものである。

一方、燃料電池１のカソードガス流路１２の入口側には、酸化剤ガス供給路８が連結されている。酸化剤ガス供給路８には、酸化剤ガスを供給するエアポンプ７と、カソードオフガスを用いて酸化剤ガスを加湿する加湿器３６とが設けられている。また、カソードガス流路１２の出口側にはカソードオフガス排出配管９が接続されている。カソードオフガス排出配管９は、加湿器３６を通り、希釈器３０に接続されている。
エアポンプ７により加圧された空気は、酸化剤ガス供給路８を通って燃料電池１のカソードガス流路１２に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１からカソードオフガスとして排出される。

ところで、カソードオフガスの流量は燃料電池１の運転状態によって定まるため、希釈器３０におけるアノードオフガスの希釈割合を自在に変更することができない。そこで、酸化剤ガス供給路８からバイパス流路５２が分岐され、希釈器３０に接続されている。バイパス流路５２は、酸化剤ガス供給路８を流通する未使用の酸化剤ガスを、希釈器３０に直接供給するものである。バイパス流路５２には、バイパス流路５２の連通状態を切り替える希釈換気弁４０が設けられている。

（希釈器）
図２は、希釈器の概略構成図である。希釈器３０は、楕円柱状に形成された中空の容器３３を備えている。容器３３の軸方向の一方端面３１には、バイパス流路５２、アノードオフガス排出配管２２およびカソードオフガス排出配管９が接続されている。容器３３の一方端面３１とバイパス流路５２との接続部には、容器３３の内部に対するバイパス流路５２の開口部３１ｄが形成されている。また容器３３の一方端面３１とアノードオフガス排出配管２２との接続部には、容器３３の内部に対するアノードオフガス排出配管２２の開口部３１ｅが形成されている。

カソードオフガス排出配管９は、容器３３の内部を貫通し、容器３３の他方端面３２から外部に延出されている。容器３３の内部に配置されたカソードオフガス排出配管９には、カソードオフガスを容器３３の内部に放出する放出口３３ｂと、容器３３の内部のガスを吸引する吸引口３３ｃとが設けられている。放出口３３ｂは一方端面３１の近傍において内向きに開口され、吸引口３３ｃは他方端面３２の近傍において内向きに開口されている。

アノードオフガス排出配管２２は、バイパス流路５２とカソードオフガス排出配管９との間に配置されている。そのため、アノードオフガス排出配管２２から容器３３の内部に放出されたアノードオフガスは、バイパス流路５２から放出された酸化剤ガスおよびカソードオフガス排出配管９から放出されたカソードオフガスと混合して希釈される。容器３３の一方端面３１において混合されたガスは、他方端面３２まで移動しながらさらに混合される。そして、カソードオフガス排出配管９の吸引口３３ｃから吸引され、容器３３の外部に排出される。これにより、希釈器３０においてアノードオフガスが十分に希釈されるようになっている。

（一体構造）
図３は、本実施形態に係る燃料電池システムの斜視図であって、図５のＡ−Ａ線において断面をとったものである。なお減圧弁６０の内部構造は省略している。図３に示すように、酸化剤ガス供給路８には、管継手５０ｂを介して減圧弁６０が一体的に接続されている。減圧弁６０は、酸化剤ガス供給路８から酸化剤ガスを導入して信号圧を得る信号室６６と、信号室６６が形成されたハウジング６１とを備えている。また減圧弁６０には、管継手５２ｂを介して希釈換気弁４０が一体的に接続されている。これにより、減圧弁６０と希釈換気弁４０とが一体的に結合されている。

図４は、図５のＡ−Ａ線における断面図である。図４に示すように、減圧弁６０のハウジング６１には、酸化剤ガス供給路８、減圧弁６０の信号室６６および希釈換気弁４０を相互に連通する連通流路５０が設けられている。連通流路５０は、酸化剤ガス供給路８から酸化剤ガスを導入する導入流路５０ａと、導入流路５０ａの端部から信号室６６に向けて延設された第１分岐流路５１ａと、導入流路５０ａの端部から希釈換気弁４０に向けて延設された第２分岐流路５２ａとを備えている。なお管継手５０ｂは導入流路５０ａに接続され、管継手５２ｂは第２分岐流路５２ａに接続されている。また、導入流路５０ａおよび第１分岐流路５１ａにより信号圧供給路５１の一部が構成され、導入流路５０ａおよび第２分岐流路５２ａによりバイパス流路５２の一部が構成されている（図１参照）。すなわち、酸化剤ガス供給路８、減圧弁６０および希釈換気弁４０が一体的に結合され、その内部に形成されたバイパス流路５２により酸化剤ガス供給路８と希釈換気弁４０とが連通している。

図４に示すように、減圧弁６０のハウジング６１の内部には、燃料ガスが流入する弁室６２と、燃料ガスが流出する減圧室６４と、酸化剤ガスが導入される信号室６６とが設けられている。弁室６２と減圧室６４との間には弁機構６３が設けられ、減圧室６４と信号室６６との間にはダイヤフラム６８が設けられている。なお、弁機構６３の弁座６３ａはハウジング６１に固定され、弁体６３ｂはダイヤフラム６８と連動するようになっている。また信号室６６には、ダイヤフラム６８を減圧室６４側に付勢するバネ部材６７が設けられている。

信号室６６における酸化剤ガスの信号圧により、ダイヤフラム６８が減圧室６４側に移動すると、弁機構６３の弁体６３ｂが弁座６３ａから離反する。これにより、燃料ガスが弁室６２から弁機構６３を通って減圧室６４に流入する。一方、減圧室６４における燃料ガスの圧力が上昇し、信号室６６の信号圧より高くなると、ダイヤフラム６８が信号室６６側に移動する。これにより、弁体６３ｂが弁座６３ａに着座し、弁室６２から減圧室６４への燃料ガスの流入が停止する。その結果、減圧弁６０から流出する燃料ガスの圧力は、酸化剤ガスの信号圧に対応した所定圧力に減圧されるようになっている。

一方、希釈換気弁４０は、酸化剤ガスの流入口４１と、酸化剤ガスの流出口４６と、流出口を開閉するプランジャ４４と、プランジャ４４を駆動する電磁石４３とを備えている。電磁石４３に対する通電を遮断すると、プランジャ４４が下方に移動して、流出口４６が閉塞される。これにより、酸化剤ガスの流通は希釈換気弁４０において遮断される。一方、電磁石４３に通電すると、プランジャ４４が上方に移動して、流出口４６が開放される。これにより、流入口４１から流入した酸化剤ガスが、希釈換気弁４０を通過して流出口４６から流出し、希釈器に供給される。電磁石４３への通電は、図示しない制御部によってコントロールされる。制御部は、アノードオフガスを所定割合で希釈するため必要と判断した場合に、電磁石４３に通電して酸化剤ガスを希釈器に供給する。

ところで、図６に示す従来技術では、酸化剤ガス供給路８から希釈換気弁４０に酸化剤ガスを供給するため配管３５が設けられていた。ところが、希釈器では酸化剤ガスの流量が必要とされるのに対して、減圧弁６０では酸化剤ガスの圧力のみが必要とされる。そのため、減圧弁６０に供給された酸化剤ガスを希釈換気弁４０に流通させることが可能であり、これに伴って減圧弁と希釈換気弁とを一体的に結合することが可能である。

そこで、図４に示す本実施形態では、減圧弁６０と希釈換気弁４０とが一体的に結合され、酸化剤ガス供給路８、減圧弁６０および希釈換気弁４０を相互に連通する連通流路５０が設けられている構成とした。これにより、酸化剤ガス供給路８から希釈換気弁４０に酸化剤ガスを導入するための配管が不要になる。しかも、連通流路の路長を短くすることが可能であり、燃料電池システムを小型化することができる。
また、減圧弁６０と希釈換気弁４０とが一体的に結合されているので、減圧弁６０および希釈換気弁４０の取り付け剛性を確保することが可能になり、両弁の作動に伴う音および振動を大幅に低減することができる。

また本実施形態では、減圧弁６０のハウジング６１に連通流路５０が形成されているので、製造コストを低減することが可能になり、また連通流路５０の剛性を確保することができる。具体的には、減圧弁６０と希釈換気弁４０とを連結するハウジング６１を鋳物で鋳造するときに、予め中子などを用いて連通流路５０の配管を製造することで、減圧弁６０と希釈換気弁４０とを一体的に結合する。なお後工程でボーリング加工により配管を製造することも可能である。これにより新たな配管を取り付けることが不要となるため、剛性が従来に比べて高くなる。
しかも連通流路５０は、導入流路５０ａ、第１分岐流路５１ａおよび第２分岐流路５２ａによって構成されているので、連通流路５０の製造コストを低減することが可能になり、また連通流路５０の路長を短くすることができる。これにより、燃料電池システムを小型化することができる。

さらに、酸化剤ガス供給路８と減圧弁６０の信号室６６とを結ぶ流路が短くなるので、酸化剤ガス供給路８を流通する酸化剤ガスの圧力変動が、直ちに信号圧に反映される。これにより、減圧弁６０の応答性を高めることができる。しかも、信号室６６における第１分岐流路５１ａの開口部が、ダイヤフラム６８と対向配置されているので、第１分岐流路５１ａから供給される酸化剤ガスの圧力変動が、直ちにダイヤフラム６８の移動に反映される。したがって、減圧弁６０の応答性を高めることができる。

図５は、本実施形態に係る燃料電池システムの斜視図であって、図３とは異なる方向から見たものである。図５に示すように、酸化剤ガス供給路８に対して、減圧弁６０および希釈換気弁４０が一体的に結合されている。さらに本実施形態では、上述した酸化剤ガス供給路８が、酸化剤ガスを加湿する加湿器３６に対して一体的に結合されている。具体的には、加湿器３６のハウジングと酸化剤ガス供給路８とを同時に鋳造する。また、鋳造時に中子などを用いて配管を製造することで、酸化剤ガス供給路８と減圧弁６０とを一体的に結合する。なお後工程でボーリング加工により配管を製造することも可能である。これにより、酸化剤ガス供給路８側の要素機器（加湿器３６、減圧弁６０、希釈換気弁４０）を一体化することが可能になり、燃料電池システムを小型化することができる。また、新たな配管を取り付けることなく、躯体が大きく剛性の高い加湿器３６に減圧弁６０が結合されるので、減圧弁６０の取り付け剛性を高めることが可能になり、減圧弁６０の動作に伴う音および振動を大幅に低減することができる。

さらに本実施形態では、減圧弁６０に対して、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁２０と、燃料ガス供給路中の不純物を除去するフィルタ２４とが、一体的に結合されている。具体的には、酸化剤ガス供給路８の鋳造時に予め中子などを用いて配管を製造することで、酸化剤ガス供給路８、電磁遮断弁２０およびフィルタ２４を一体的に結合する。なお後工程でボーリング加工により配管を製造することも可能である。これにより、酸化剤ガス供給路側の要素機器だけでなく、燃料ガス供給路側の要素機器（電磁遮断弁２０、減圧弁６０、フィルタ２４）も一体化することが可能になり、燃料電池システムを小型化することができる。また、複数の電磁弁を集合させることで、配線の引き回しが容易になる。これにより、各電磁弁の応答性を向上させることが可能になり、また製造コストを低減することができる。さらに、新たな配管を取り付けることが不要となるため、剛性が従来に比べて高くなる。

そして本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池自動車に搭載することが好適である。具体的には、燃料電池スタックを一対のセンターフレームの間に配置してセンターコンソール内に収容し、燃料電池スタックに配管または配線によって接続される燃料電池の補機をセンターフレームとサイドフレームの間に配置する。本実施形態の燃料電池システムは、補機の配管等を極力減らして補機システムを小型化することができるので、センターコンソールの車室側へのふくらみを最小限に抑えることが可能になる。これにより、車室内の快適性を高めることができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示す実施形態では減圧弁６０のハウジング６１に連通流路５０を形成したが、酸化剤ガス供給路８のハウジングまたは希釈換気弁４０のハウジングに形成してもよい。一方、実施形態では酸化剤ガス供給路８に減圧弁６０を結合し、減圧弁６０に希釈換気弁４０を結合したが、酸化剤ガス供給路８に希釈換気弁４０を結合し、希釈換気弁４０に減圧弁６０を結合してもよい。また、酸化剤ガス供給路８に対して減圧弁６０および希釈換気弁４０をそれぞれ個別に結合してもよい。さらに、連通流路５０が形成された中継部材を酸化剤ガス供給路８に結合し、この中継部材に減圧弁６０および希釈換気弁４０を結合してもよい。

また、実施形態における連通流路５０は、導入流路５０ａ、第１分岐流路５１ａおよび第２分岐流路５２ａを備える構成としたが、酸化剤ガス供給路８、減圧弁６０および希釈換気弁４０を相互に連通するものであれば、どのような流路構成であってもよい。

燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。 希釈器の概略構成図である。 本実施形態に係る燃料電池システムの斜視図であって、図５のＡ−Ａ線において断面をとったものである。 図５のＡ−Ａ線における断面図である。 本実施形態に係る燃料電池システムの斜視図であって、図３とは異なる方向から見たものである。 従来技術に係る燃料電池システムの斜視図であって、図５と同じ方向から見たものである。

符号の説明

１…燃料電池スタック ８…酸化剤ガス供給路 １７…燃料ガス供給路 ２０…電磁遮断弁 ２４…フィルタ ３０…希釈器 ３６…加湿器 ４０…希釈換気弁 ５０…連通流路 ５０ａ…導入流路 ５１…信号圧供給路 ５１ａ…第１分岐流路 ５２…バイパス流路 ５２ａ…第２分岐流路 ６０…減圧弁 ６１…ハウジング ６６…信号圧

Claims (6)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池と、
   前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、
   前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路と、
   前記燃料ガス供給路に設けられ、前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの圧力に応じて燃料ガスを減圧する減圧弁と、
   前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスで希釈する希釈器と、
   前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの一部を、前記希釈器に供給するバイパス流路と、
   前記バイパス流路中に設けられ、前記バイパス流路の連通状態を切り替える希釈換気弁と、
   を備えた燃料電池システムであって、
   前記減圧弁は、前記酸化剤ガス供給路を流通する酸化剤ガスの圧力により信号圧を得て弁開度を調整するものであり、
   前記バイパス流路は、前記減圧弁の信号圧を得るために使用した酸化剤ガスを希釈換気弁に供給するものであり、
   前記減圧弁と前記希釈換気弁とが一体的に結合されるとともに、前記酸化剤ガス供給路、前記減圧弁および前記希釈換気弁を相互に連通する連通流路が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記減圧弁は、前記酸化剤ガス供給路から酸化剤ガスを導入して信号圧を得る信号室と、前記信号室が形成されたハウジングと、を備え、
   前記ハウジングに、前記連通流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記連通流路は、前記酸化剤ガス供給路から酸化剤ガスを導入する導入流路と、前記導入流路から前記信号室に向かって延設された第１分岐流路と、前記導入流路から前記希釈換気弁に向かって延設された第２分岐流路と、を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記燃料ガス供給路には、前記減圧弁に加えてさらに、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁と、前記燃料ガス供給路中の不純物を除去するフィルタとが設けられ、
   前記減圧弁、前記電磁遮断弁および前記フィルタが、一体的に結合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. 前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを加湿する加湿器を備え、
   前記加湿器、前記酸化剤ガス供給路および前記減圧弁が、一体的に結合されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 燃料電池車に搭載されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

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