JP2013027288A - 燃料電池を搭載した車両、および、車両に搭載される燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池を搭載した車両において、燃料電池による発電によって生成された生成水が、車両の外部の排気口の周辺に大量に溜まることを防止する。
【解決手段】車両１０００は、カソードオフガス排出配管２２と、気液分離器２４と、カソードオフガス排出配管２２から分岐して接続され、カソードオフガスを気液分離器２４に流すための分岐配管２３と、車両１０００が停車した状態で燃料電池スタック１０による発電を行うときに、分岐配管２３を介して、カソードオフガスを気液分離器２４に流し、車両１０００が停車していない状態で燃料電池スタック１０による発電を行うときに、分岐配管２３を介して、カソードオフガスを気液分離器２４に流さないように、カソードオフガスの流路を切り換える三方弁２２ｖ１，２２ｖ２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池を搭載した車両、および、車両に搭載される燃料電池システムに関するものである。

近年、燃料電池を搭載した車両が注目されている。この車両では、燃料電池による発電によって生成された水（生成水）は、燃料電池のアノードから排出されるアノードオフガスや、燃料電池のカソードから排出されるカソードオフガスとともに、排気口から車両の外部に排水される（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１０−１０８７５６号公報 特開２０１０−２６７３８８号公報

しかし、上記車両が停車した状態で燃料電池による発電を継続すると、生成水は、車両の外部の排気口の周辺の同じ場所に排水され続けるため、排気口の周辺に大量の生成水が溜まるおそれがある。そして、排気口の周辺に大量の生成水が溜まると、地面がぬかるんだり、冬季には凍結したりして、周囲を歩きにくくするおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池による発電によって生成された生成水が、車両の外部の排気口の周辺に大量に溜まることを防止することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
燃料電池を搭載した車両であって、
排気口を有し、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、
前記カソードオフガスに含まれる水を回収するための第１の水回収部と、
前記カソードオフガス排出配管から分岐して接続され、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流すための分岐配管と、
前記車両が停車した状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流し、前記車両が停車していない状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流さないように、前記カソードオフガスの流路を切り換えるカソードオフガス流路切換部と、
を備える車両。

適用例１の車両では、車両が停車した状態で燃料電池による発電を行うときに、第１の水回収部によって、カソードオフガスに含まれる、発電（カソード反応）によって生成された水（生成水）を回収することができる。したがって、車両が停車した状態で燃料電池による発電を行う場合であっても、生成水が、車両の外部の排気口の周辺に大量に溜まることを防止することができる。また、車両が停車していない状態で燃料電池による発電を行うときには、第１の水回収部による生成水の回収を行わずに、車両の外部に生成水を排水することができる。したがって、第１の水回収部によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することができる。

［適用例２］
適用例１記載の車両であって、
前記燃料電池は、固体高分子からなる電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池であり、
前記車両は、さらに、前記第１の水回収部によって回収した水を酸化剤ガスと混合して、前記燃料電池のカソードに供給する水供給部を備える、
車両。

固体高分子型燃料電池では、電解質膜が乾燥すると、電解質膜のプロトン伝導性が低下し、ドライアップが発生する。適用例２の車両では、上記水供給部を備えるので、第１の水回収部によって回収した生成水を用いて、電解質膜の加湿を行うことができる。したがって、電解質膜の乾燥を抑制し、ドライアップを抑制することができる。また、第１の水回収部によって回収した生成水を、電解質膜の加湿に利用するので、第１の水回収部によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することもできる。

［適用例３］
適用例１または２記載の車両であって、さらに、
前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、
前記アノードオフガス排出配管に接続され、前記アノードオフガスに含まれる水を回収するための第２の水回収部と、
前記第２の水回収部によって回収された水を、前記カソードオフガス排出配管における前記分岐配管との接続部の前記カソードオフガスの流れ方向についての上流部に流すための排水配管と、
を備える車両。

燃料電池において、生成水は、カソードで生成され、アノードにも透過する。このため、生成水は、アノードオフガスにも含まれる。適用例３の車両では、車両が停車した状態で燃料電池による発電を行うときに、第１の水回収部によって、アノードオフガスに含まれる生成水も回収することができる。したがって、第２の水回収部によって回収した生成水を車両の外部に排水するときに、同じ場所に排水され続けて、地面に水溜りができるのを防止することができる。

［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかに記載の車両であって、
前記第１の水回収部は、前記車両が走行しているときに、前記第１の水回収部によって回収した水を、前記車両の外部に排水する排水部を備える、
車両。

適用例４の車両では、第１の水回収部によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することができる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれかに記載の車両であって、
前記第１の水回収部は、着脱可能に備えられている、
車両。

適用例５の車両では、例えば、大量の生成水が同じ場所に排水されて水溜まりができる程度の比較的長時間、車両が停車した状態で発電を継続する場合に、第１の水回収部を装着し、生成水が排水されても水溜りができない程度の比較的短時間しか、車両が停車した状態で発電を継続しない場合には、予め、第１の水回収部を取り外しておくようにすることができる。前者の場合としては、例えば、車両を駐車した状態で燃料電池による発電を行い、他の装置に電力を供給する場合が挙げられる。また、後者の場合としては、例えば、移動のために車両を使用する場合が挙げられる。第１の水回収部を取り外すことによって、車両の軽量化を図り、走行中の燃費を向上させることができる。

［適用例６］
車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池と、
排気口を有し、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、
前記カソードオフガスに含まれる水を回収するための第１の水回収部と、
前記カソードオフガス排出配管から分岐して接続され、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流すための分岐配管と、
前記車両が停車した状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流し、前記車両が停車していない状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流さないように、前記カソードオフガスの流路を切り換えるカソードオフガス流路切換部と、
を備える燃料電池システム。

適用例６の燃料電池システムを車両に搭載することによって、車両が停車した状態で燃料電池による発電を行う場合であっても、発電によって生成された生成水が、排気口の周辺に大量に溜まることを防止することができる。

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。また、本発明は、上述の車両、燃料電池システムとしての構成の他、車両の制御方法、燃料電池システムの制御方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、車両、燃料電池システムの動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

本発明の第１実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。 燃料電池システム１００の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施例としての車両１０００Ａの概略構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．車両の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。この車両１０００は、いわゆる燃料電池自動車であり、動力源として、燃料電池システム１００を搭載している。燃料電池システム１００が備える燃料電池スタック１０によって発電された電力は、図示しないバッテリに蓄電することもできる。なお、この車両１０００は、駐車した状態で燃料電池システム１００を動作させて、燃料電池スタック１０によって発電された電力を、車両１０００の外部の他の装置に供給することもできる。

Ａ２．燃料電池システムの構成：
燃料電池スタック１０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するセルを複数積層させた積層体である。本実施例では、燃料電池スタック１０は、電解質膜として、ナフィオン（登録商標）等の固体高分子からなる電解質膜を利用した固体高分子型燃料電池であるものとした。

燃料電池スタック１０のカソードには、空気供給配管２０を介して、酸化剤ガスとしての空気が、エアコンプレッサ（図示省略）によって圧縮されて供給される。空気供給配管２０上に、燃料電池スタック１０に供給される空気を加湿するための加湿器を設けるようにしてもよい。

燃料電池スタック１０のカソードから排出されたカソードオフガスは、カソードオフガス排出配管２２を介して、排気口２２ｏから車両１０００の外部に排気される。

なお、カソードオフガス排出配管２２には、図示するように、分岐配管２３と、気液分離器２４と、配管２５と、が接続されている。気液分離器２４には、排水弁２８を有する貯水タンク２７が接続されている。分岐配管２３は、カソードオフガス排出配管２２から分岐して接続され、カソードオフガスを気液分離器２４に流すための配管である。気液分離器２４は、カソードオフガスに含まれる生成水を分離する。気液分離器２４によって分離された生成水は、貯水タンク２７に貯水される。貯水タンク２７に貯水された生成水は、排水弁２８を開弁することによって、車両１０００の外部に排水することができる。配管２５は、気液分離器２４を通過して生成水が分離除去されたカソードオフガスをカソードオフガス排出配管２２に流すための配管である。気液分離器２４、および、貯水タンク２７は、［課題を解決するための手段］における第１の水回収部に相当する。排水弁２８は、［課題を解決するための手段］における排水部に相当する。

カソードオフガス排出配管２２と分岐配管２３との接続部には、三方弁２２ｖ１が設けられている。また、カソードオフガス排出配管２２と配管２５との接続部には、三方弁２２ｖ２が設けられている。三方弁２２ｖ１，２２ｖ２を切り換えることによって、カソードオフガスの流路、すなわち、分岐配管２３を介して、カソードオフガスを気液分離器２４に流すか否かを切り換えることができる。そして、カソードオフガスを気液分離器２４に流した場合には、カソードオフガスに含まれる生成水は、気液分離器２４によって分離除去され、生成水が除去されたカソードオフガスが、排気口２２ｏから排気される。一方、カソードオフガスを気液分離器２４に流さない場合には、カソードオフガスとともに、カソードオフガスに含まれる生成水も、排気口２２ｏから排水される。なお、三方弁２２ｖ１，２２ｖ２は、初期状態では、カソードオフガスを気液分離器２４に流さない状態に設定されている。三方弁２２ｖ１，２２ｖ２は、［課題を解決するための手段］におけるカソードオフガス流路切換部に相当する。

また、気液分離器２４によって分離された生成水の一部は、水供給配管２６を介して、空気供給配管２０に供給され、燃料電池スタック１０のカソードに供給される空気の加湿に再利用される。水供給配管２６は、［課題を解決するための手段］における水供給部に相当する。

燃料電池スタック１０のアノードには、高圧水素を貯蔵した水素タンク（図示省略）から、水素供給配管３０を介して、燃料ガスとしての水素が供給される。水素タンクの代わりに、例えば、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成する水素生成装置を用いるものとしてもよい。

燃料電池スタック１０のアノードから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス排出配管３２を介して、気液分離器３３に供給される。気液分離器３３は、アノードオフガスに含まれる生成水を分離して回収する。気液分離器３３を通過して生成水が分離除去されたアノードオフガスは、循環配管３４を介して、水素供給配管３０に供給される。こうすることによって、アノードオフガスに含まれる未反応水素を、発電に利用することができる。

また、気液分離器３３によって分離された生成水は、排水配管３５を介して、カソードオフガス排出配管２２に排水される。図示するように、排水配管３５の下流端は、カソードオフガス排出配管２２における分岐配管２３との接続部のカソードオフガスの流れ方向についての上流部に接続されている。そして、この生成水は、そのまま排気口２２ｏから排水されるか、気液分離器２４によって回収される。気液分離器３３は、［課題を解決するための手段］における第２の水回収部に相当する。

なお、循環配管３４には、図示しないパージ弁等が設けられており、このパージ弁を開弁することによって、アノードオフガスを燃料電池システム１００の外部に排出することもできる。アノードオフガスを燃料電池システム１００の外部に排出する場合には、アノードオフガスは、例えば、カソードオフガスと混合され、アノードオフガスに含まれる水素が希釈された後に排出される。アノードオフガスの再循環中、水素は発電で消費される一方、水素以外の不純物、例えば、カソード側からアノード側に電解質膜を介して透過した窒素などは、消費されずに残留する。このため、アノードオフガス中の不純物の濃度は、徐々に増大する。このとき、パージ弁を開弁し、不純物を含むアノードオフガスの排気を行うことによって、アノードオフガス中の不純物の濃度を低減することができる。

また、燃料電池スタック１０には、燃料電池スタック１０の温度を発電に適した温度に維持するために、ラジエータや、ウォータポンプや、温度センサ等を含む冷却系も接続されている（図示省略）。

燃料電池システム１００の運転は、制御ユニット４０によって制御される。制御ユニット４０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、システムの運転を制御する。制御ユニット４０は、例えば、車速センサ２００の出力に応じて、以下に説明する運転制御処理を実行する。

Ａ３．運転制御処理：
図２は、燃料電池システム１００の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、燃料電池スタック１０による発電中に、制御ユニット４０のＣＰＵが実行する処理である。

ＣＰＵは、車速センサ２００によって検出された車両１０００の車速を取得し（ステップＳ１００）、車速が０（ゼロ）であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、車速が０（ゼロ）である場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、分岐配管２３を介して、カソードオフガスを気液分離器２４に流すように、三方弁２２ｖ１，２２ｖ２を制御する。そして、ＣＰＵは、気液分離器２４によって、カソードオフガスに含まれる生成水を回収しつつ、発電を継続する。

一方、ステップＳ１１０において、車速が０（ゼロ）でない場合、すなわち、車両１０００が走行中である場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、分岐配管２３を介して、カソードオフガスを気液分離器２４に流さないように、三方弁２２ｖ１，２２ｖ２を制御する（ステップＳ１３０）。そして、ＣＰＵは、排水処理を行う（ステップＳ１４０）。この排水処理では、例えば、水位センサ（図示省略）によって、貯水タンク２７に貯水されている水の水位を検出し、検出された水位が閾値以上である場合に、排水弁２８を開弁して、排水を行う。車両１０００が走行中である場合には、貯水タンク２７からの排水を行っても、同じ場所に排水され続けることはなく、地面に水溜りができることもない。そして、ＣＰＵは、発電を継続する。

以上説明した第１実施例の車両１０００によれば、車両１０００が停車した状態で燃料電池スタック１０による発電を行うときに、気液分離器２４によって、カソードオフガスに含まれる、発電（カソード反応）によって生成された生成水を回収することができる。したがって、車両１０００が停車した状態で燃料電池による発電を行う場合であっても、生成水が、車両１０００の外部の排気口２２ｏの周辺に大量に溜まることを防止することができる。また、車両１０００が停車していない状態で燃料電池スタック１０による発電を行うときには、気液分離器２４による生成水の回収を行わずに、車両１０００の外部に生成水を排水することができる。したがって、気液分離器２４によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することができる。

また、本実施例の車両１０００では、燃料電池スタック１０として、比較的低温で発電を行うことが可能な固体高分子型燃料電池を用いている。そして、固体高分子型燃料電池では、電解質膜が乾燥すると、電解質膜のプロトン伝導性が低下し、ドライアップが発生する。しかし、本実施例の車両１０００では、水供給配管２６を備えるので、気液分離器２４によって回収した生成水を用いて、電解質膜の加湿を行うことができる。したがって、電解質膜の乾燥を抑制し、ドライアップを抑制することができる。また、気液分離器２４によって回収した生成水を、電解質膜の加湿に利用するので、気液分離器２４によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することもできる。

また、本実施例の車両１０００では、気液分離器３３によって回収された水を、カソードオフガス排出配管２２における分岐配管２３との接続部のカソードオフガスの流れ方向についての上流部に流すための排水配管３５を備えている。したがって、車両１０００が停車した状態で燃料電池スタック１０による発電を行うときに、気液分離器２４によって、アノードオフガスに含まれる生成水も回収することができる。したがって、気液分離器３３によって回収した生成水を車両１０００の外部に排水するときに、同じ場所に排水され続けて、地面に水溜りができるのを防止することができる。

また、本実施例の車両１０００では、車両１０００が走行しているときに、気液分離器２４によって回収した生成水を、車両１０００の外部に排水するので、気液分離器２４によって回収された生成水が、短期間で回収可能な限度容量に到達してしまうことを抑制することができる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．車両の構成：
図３は、本発明の第２実施例としての車両１０００Ａの概略構成を示す説明図である。図示するように、第２実施例の車両１０００Ａは、２つの燃料電池システム１００ａ，１００ｂを搭載している。そして、車両１０００Ａは、駐車した状態で車両１０００Ａの外部の他の装置に電力を供給する場合には、燃料電池システム１００ａを動作させて、燃料電池システム１００ｂは停止する。また、車両１０００Ａは、移動のために使用されており、車両１０００Ａの外部の他の装置に電力を供給していない場合には、燃料電池システム１００ａ，１００ｂの双方を動作させる。

Ｂ２．燃料電池システムの構成：
燃料電池システム１００ａにおいて、燃料電池スタック１０ａは、燃料電池システム１００における燃料電池スタック１０と同様に、固体高分子型燃料電池である。そして、燃料電池システム１００ａにおいて、燃料電池スタック１０ａのカソードには、燃料電池システム１００と同様に、空気供給配管２０ａと、カソードオフガス排出配管２２ａとが接続されている。カソードオフガス排出配管２２ａには、図示するように、三方弁２２ａｖ１，２２ａｖ２が設けられている。

また、燃料電池システム１００ａにおいて、燃料電池スタック１０ａのアノードには、燃料電池システム１００と同様に、水素供給配管３０ａと、アノードオフガス排出配管３２ａと、気液分離器３３ａと、循環配管３４ａとが接続されている。そして、気液分離器３３ａには、排水配管３５ａが接続されている。排水配管３５ａの下流端は、カソードオフガス排出配管２２ａに合流するように接続されている。

また、燃料電池システム１００ｂにおいて、燃料電池スタック１０ｂは、燃料電池システム１００における燃料電池スタック１０と同様に、固体高分子型燃料電池である。そして、燃料電池システム１００ｂにおいて、燃料電池スタック１０ｂのカソードには、燃料電池システム１００と同様に、空気供給配管２０ｂと、カソードオフガス排出配管２２ｂとが接続されている。カソードオフガス排出配管２２ｂには、バルブ２２ｂｖが設けられている。

また、燃料電池システム１００ｂにおいて、燃料電池スタック１０ｂのアノードには、燃料電池システム１００と同様に、水素供給配管３０ｂと、アノードオフガス排出配管３２ｂと、気液分離器３３ｂと、循環配管３４ｂとが接続されている。そして、気液分離器３３ｂには、排水配管３５ｂが接続されている。排水配管３５ｂの下流端は、カソードオフガス排出配管２２ｂに合流するように接続されている。

なお、排水配管３５ｂには、三方弁３３ｂｖを介して、配管３６、および、排水弁３８を有する貯水タンク３７が接続されている。三方弁３３ｂｖを切り換えることによって、気液分離器３３ｂによって分離された水を、カソードオフガス排出配管２２ｂに排水するか、貯水タンク３７に貯水するかを切り換えることができる。

また、アノードオフガス排出配管３２ｂには、図示するように、三方弁３２ｂｖ１，３２ｂｖ２が設けられている。また、アノードオフガス排出配管３２ｂには、三方弁３２ｂｖ１を介して、窒素供給配管３９ｉが接続されている。また、循環配管３４ｂには、図示するように、三方弁３４ｂｖ１，３４ｂｖ２が設けられている。また、循環配管３４ｂには、三方弁３４ｂｖ１を介して、窒素排出配管３９ｏが接続されている。三方弁３２ｂｖ１，３４ｂｖ２を切り換えることによって、気液分離器３３ｂ内を窒素パージすることができる。

また、燃料電池システム１００ａにおけるカソードオフガス排出配管２２ａ、および、燃料電池システム１００ｂにおけるアノードオフガス排出配管３２ｂには、三方弁２２ａｖ１、および、三方弁３２ｂｖ２を介して、分岐配管２３ａが接続されている。また、燃料電池システム１００ａにおけるカソードオフガス排出配管２２ａ、および、燃料電池システム１００ｂにおける循環配管３４ｂには、三方弁２２ａｖ２、および、三方弁３４ｂｖ２を介して、配管２５ａが接続されている。三方弁２２ａｖ１，２２ａｖ２、三方弁３２ｂｖ１，３２ｂｖ２、三方弁３４ｂｖ１，３４ｂｖ２を切り換えることによって、燃料電池システム１００ａにおける燃料電池スタック１０ａのカソードから排出されたカソードオフガスを、燃料電池システム１００ｂにおける気液分離器３３ｂに流すことができる。そして、燃料電池システム１００ｂにおける気液分離器３３ｂによって、燃料電池システム１００ａにおける燃料電池スタック１０ａのカソードから排出されたカソードオフガスに含まれる生成水を分離することができる。気液分離器３３ｂ、および、貯水タンク３７は、［課題を解決するための手段］における第１の水回収部に相当する。また、三方弁２２ａｖ１，２２ａｖ２、三方弁３２ｂｖ１，３２ｂｖ２、三方弁３４ｂｖ１，３４ｂｖ２は、［課題を解決するための手段］におけるカソードオフガス流路切換部に相当する。

制御ユニット４０Ａは、燃料電池システム１００における制御ユニット４０と同様に、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、燃料電池システム１００ａ、および、燃料電池システム１００ｂの運転を制御する。

上述した燃料電池システム１００ａ、および、燃料電池システム１００ｂは、以下のように動作する。

すなわち、先に説明したように、車両１０００Ａが移動のために使用されており、車両１０００Ａの外部の他の装置に電力を供給していない場合には、燃料電池システム１００ａ，１００ｂの双方を動作させる。この場合、燃料電池システム１００ａのカソードから排出されたカソードオフガス、および、気液分離器３３ａによって分離された生成水は、燃料電池システム１００ｂにおける気液分離器３３ｂに流すことなく、排気口２２ａｏから車両１０００Ａの外部に排出される。また、燃料電池システム１００ｂのカソードから排出されたカソードオフガス、および、気液分離器３３ｂによって分離された生成水は、排気口２２ｂｏから車両１０００Ａの外部に排出される。

一方、車両１０００Ａが駐車した状態で車両１０００Ａの外部の他の装置に電力を供給する場合には、燃料電池システム１００ａを動作させて、燃料電池システム１００ｂは停止する。この場合、まず、燃料電池システム１００ｂにおいて、燃料電池スタック１０ｂによる発電を停止した状態で、三方弁３２ｂｖ１，３４ｂｖ２を切り換えて、気液分離器３３ｂ内を窒素パージする。その後、燃料電池システム１００ａにおける燃料電池スタック１０ａによる発電を開始し、三方弁２２ａｖ１，２２ａｖ２、三方弁３２ｂｖ１，３２ｂｖ２、三方弁３４ｂｖ１，３４ｂｖ２を切り換えて、燃料電池システム１００ａにおける燃料電池スタック１０ａのカソードから排出されたカソードオフガス、および、気液分離器３３ａによって分離された生成水を、燃料電池システム１００ｂにおける気液分離器３３ｂに流す。

以上説明した第２実施例の車両１０００Ａによれば、車両１０００Ａが駐車した状態で車両１０００Ａの外部の他の装置に、燃料電池システム１００ａにおける燃料電池スタック１０ａによって発電された電力を供給するときに、燃料電池システム１００ｂにおける気液分離器３３ｂによって、燃料電池スタック１０ａのカソードから排出されたカソードオフガスに含まれる生成水を回収することができる。したがって、車両１０００Ａが駐車した状態で燃料電池による発電を行う場合であっても、生成水が、車両１０００Ａの外部の排気口２２ａｏの周辺に大量に溜まることを防止することができる。

Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記第１実施例では、第１の水回収部として、気液分離器２４を用い、第２の水回収部として、気液分離器３３を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。気液分離器２４，３３の代わりに、例えば、凝縮器を用いるようにしてもよい。これは、上記第２実施例における気液分離器３３ａ，３３ｂについても同様である。

Ｃ２．変形例２：
上記第１実施例では、運転制御処理において、車両１０００の車速が０（ゼロ）である場合に、カソードオフガスを気液分離器２４に流し、車両１０００の車速が０（ゼロ）でない場合に、カソードオフガスを気液分離器２４に流さないようにしたが、本発明は、これに限られない。例えば、車両１０００が駐車中である場合に、カソードオフガスを気液分離器２４に流し、車両１０００が駐車中でない場合に、カソードオフガスを気液分離器２４に流さないようにしてもよい。車両１０００が駐車中でない場合、すなわち、移動のために車両１０００が使用されている場合には、信号待ち等により、一時的に停車しても、すぐに走行を再開する可能性が高く、排気口２２ｏから生成水を排水しても、排気口２２ｏの周辺に大量の生成水が溜まるおそれは少ないからである。なお、車両１０００が駐車中であるか否かは、例えば、車速が０（ゼロ）である時間に基づいて、判定するようにすることができる。また、燃料電池スタック１０によって発電された電力を、車両１０００の外部の他の装置に供給している場合に、カソードオフガスを気液分離器２４に流すようにしてもよい。燃料電池スタック１０によって発電された電力を、車両１０００の外部の他の装置に供給している場合には、車両１０００が長時間駐車した状態になると予想されるからである。

Ｃ３．変形例３：
上記第１実施例では、気液分離器２４によって回収した生成水を、燃料電池スタック１０のカソードに供給される空気の加湿に利用するものとしたが、これを省略するようにしてもよい。これとは逆に、上記第２実施例において、気液分離器３３ｂによって回収した生成水を、燃料電池スタック１０ａのカソードに供給される空気の加湿に利用するものとしてもよい。

Ｃ４．変形例４：
上記第１実施例では、気液分離器３３によって回収された生成水を、カソードオフガス排出配管２２に流すものとしたが、本発明は、これに限られない。アノードオフガスに含まれる生成水は、比較的少ないので、気液分離器３３によって回収された生成水を、カソードオフガス排出配管２２に流すことなく、車両１０００の外部に直接排水するものとしてもよい。また、排水配管３５を、気液分離器２４の下流側の配管２５またはカソードオフガス排出配管２２に合流させるようにしてもよい。

また、気液分離器３３によって回収した生成水を、燃料電池スタック１０のカソードに供給される空気の加湿に利用するものとしてもよい。これらは、上記第２実施例についても同様である。

Ｃ５．変形例５：
上記第１実施例では、貯水タンク２７は、排水弁２８を備えており、車両１０００が走行中に、貯水タンク２７が備える排水弁２８を開弁して、貯水タンク２７に貯水された水の排水を行うものとしたが、これを省略するようにしてもよい。

また、排水弁２８を、手動で開閉できるものとしてもよい。こうすることによって、例えば、災害時等の水不足が発生したときに、貯水タンク２７に貯水された水を、生活用水として利用することができる。これは、上記第２実施例における排水弁３８についても同様である。

Ｃ６．変形例６：
上記第１実施例では、燃料電池システム１００において、分岐配管２３、気液分離器２４、配管２５、水供給配管２６は、常時、備えられているものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、燃料電池システム１００において、分岐配管２３、気液分離器２４、配管２５、水供給配管２６の少なくとも一部をユニット化し、これらを、車両１０００の利用者が、適宜、着脱可能としてもよい。この態様では、例えば、大量の生成水が同じ場所に排水されて水溜まりができる程度の比較的長時間、車両１０００が停車した状態で発電を継続する場合に、気液分離器２４等を装着し、生成水が排水されても水溜りができない程度の比較的短時間しか、車両１０００が停車した状態で発電を継続しない場合には、予め、気液分離器２４等を取り外しておくようにすることができる。前者の場合としては、例えば、車両１０００を駐車した状態で燃料電池スタック１０による発電を行い、車両１０００の外部の他の装置に電力を供給する場合が挙げられる。また、後者の場合としては、例えば、移動のために車両１０００を使用する場合が挙げられる。気液分離器２４等を取り外すことによって、車両１０００の軽量化を図り、走行中の燃費を向上させることができる。

Ｃ７．変形例７：
上記第１実施例では、カソードオフガス流路切換部としての三方弁２２ｖ１，２２ｖ２の切り換えを、制御ユニット４０が行うものとしたが、本発明は、これに限られない。三方弁２２ｖ１，２２ｖ２の切り換えを、車両１０００の利用者が手動で行えるようにしてもよい。これは、上記第２実施例における三方弁２２ａｖ１，２２ａｖ２、三方弁３２ｂｖ１，３２ｂｖ２、三方弁３４ｂｖ１，３４ｂｖ２についても同様である。

Ｃ８．変形例８：
上記第２実施例では、車両１０００Ａは、２つの燃料電池システム１００ａ，１００ｂを搭載するものとしたが、本発明は、これに限られない。車両１０００Ａに、３つ以上の燃料電池システムを搭載するようにしてもよい。

１０，１０ａ，１０ｂ…燃料電池スタック
２０，２０ａ，２０ｂ…空気供給配管
２２，２２ａ，２２ｂ…カソードオフガス排出配管
２２ｂｖ…バルブ
２２ｏ，２２ａ，２２ｂｏ…排気口
２２ｖ１，２２ｖ２，２２ａｖ１，２２ａｖ２…三方弁
２３，２３ａ…分岐配管
２４…気液分離器
２５，２５ａ…配管
２６…水供給配管
２７…貯水タンク
２８…排水弁
３０，３０ａ，３０ｂ…水素供給配管
３２，３２ａ，３２ｂ…アノードオフガス排出配管
３２ｂｖ１，３２ｂｖ２…三方弁
３３，３３ａ，３３ｂ…気液分離器
３３ｂｖ…三方弁
３４，３４ａ，３４ｂ…循環配管
３４ｂｖ１，３４ｂｖ２…三方弁
３５，３５ａ，３５ｂ…排水配管
３６…配管
３７…貯水タンク
３８…排水弁
３９ｉ…窒素供給配管
３９ｏ…窒素排出配管
４０，４０Ａ…制御ユニット
１００，１００ａ，１００ｂ…燃料電池システム
２００…車速センサ
１０００，１０００Ａ…車両

Claims (6)

1. 燃料電池を搭載した車両であって、
   排気口を有し、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、
   前記カソードオフガスに含まれる水を回収するための第１の水回収部と、
   前記カソードオフガス排出配管から分岐して接続され、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流すための分岐配管と、
   前記車両が停車した状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流し、前記車両が停車していない状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流さないように、前記カソードオフガスの流路を切り換えるカソードオフガス流路切換部と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記燃料電池は、固体高分子からなる電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池であり、
   前記車両は、さらに、前記第１の水回収部によって回収した水を酸化剤ガスと混合して、前記燃料電池のカソードに供給する水供給部を備える、
   車両。
3. 請求項１または２記載の車両であって、さらに、
   前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、
   前記アノードオフガス排出配管に接続され、前記アノードオフガスに含まれる水を回収するための第２の水回収部と、
   前記第２の水回収部によって回収された水を、前記カソードオフガス排出配管における前記分岐配管との接続部の前記カソードオフガスの流れ方向についての上流部に流すための排水配管と、
   を備える車両。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両であって、
   前記第１の水回収部は、前記車両が走行しているときに、前記第１の水回収部によって回収した水を、前記車両の外部に排水する排水部を備える、
   車両。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の車両であって、
   前記第１の水回収部は、着脱可能に備えられている、
   車両。
6. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
   燃料電池と、
   排気口を有し、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、
   前記カソードオフガスに含まれる水を回収するための第１の水回収部と、
   前記カソードオフガス排出配管から分岐して接続され、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流すための分岐配管と、
   前記車両が停車した状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流し、前記車両が停車していない状態で前記燃料電池による発電を行うときに、前記分岐配管を介して、前記カソードオフガスを前記第１の水回収部に流さないように、前記カソードオフガスの流路を切り換えるカソードオフガス流路切換部と、
   を備える燃料電池システム。

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