JP3947800B2

JP3947800B2 - In-vehicle fuel cell air supply system

Info

Publication number: JP3947800B2
Application number: JP2001318000A
Authority: JP
Inventors: 茂町田; 文夫武田; 仁西村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP2003123822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用燃料電池の空気供給システムに係り、特に、燃料電池ばかりでなく、用途ごとに好適な空気圧を有する加圧空気を多目的に供給し、さらに酸素もしくは窒素を供給できる空気供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水素を直接用いたり、あるいは、水素を含む燃料から改質により発生させた水素を用い、水素と酸素が結合する化学反応を利用して、電力を生み出すエネルギ変換器の一種で、近年、研究開発が進められている。
【０００３】
水素と反応させる酸素は、通常、大気中の空気に含まれているものを利用し、空気を加圧して燃料電池に取り込み、加圧された空気中の酸素を反応させる。燃料電池の出力向上あるいは小型化のためには、単位大きさ当たりの出力増加が必要であり、そのために、水素と酸素が結合する反応を促進すべく、供給する空気を大気圧以上に昇圧する方法が知られている。
【０００４】
例えば、特開平１１―２８８７３０号公報（Ａ）や、特開平１１―２８８７３１号公報（Ｂ）、さらには特開２０００―３４９３０号公報（Ｃ）には、車載用燃料電池に圧縮空気を供給する内容が開示されている。これらの公知技術には、燃料電池へ空気を送るのに好適な空気量の調節方法や、圧縮機の運転時性能向上技術により圧縮機の吐出風量を改善する方法などが述べられている。
【０００５】
また、特開２０００−２６８８３７号公報（Ｄ）や、特開平６−６８８９２号公報（Ｅ）には、圧縮機で加圧されたガスを貯蔵するタンクを備える技術が開示されている。前者の例では、タンクから燃料電池本体へ空気を供給するとともに、ポンプを駆動するための空気圧駆動源として利用する技術が開示されている。また、後者の例では、燃料電池側の出力変動に応じて、ガス流量を調整するのに、タンク内の貯蔵ガスを利用する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記（Ａ）〜（Ｃ）などの公知例に示されているように、従来の車載用燃料電池システムでは、燃料電池に圧縮した空気を送る場合に好適な方法について述べられているものの、圧縮機の能力や容量は、燃料電池本体の能力に合わせた大きさに設定されるように配慮されている。
【０００７】
また、圧縮機で加圧された空気を燃料電池以外の他の部分に供給するシステムについては論じられてはいない。すなわち、公知の燃料電池の空気供給システムにおいては、圧縮機の吐出配管と燃料電池がほぼ直結した状態のシステムが構成されている。
【０００８】
したがって、圧縮機の吐出圧力も燃料電池側で必要とする比較的低い圧力に設定されていたため、太目の配管で構成する必要があり、小形化の面で不利を招いていた。さらには、燃料電池のＯＮ−ＯＦＦに伴って、圧縮機の駆動もＯＮ−ＯＦＦしなければならず、車速が一定なときでも、電池の消耗に伴って不意に圧縮機が運転され、そのとき発生する振動騒音によって、車内の人間が不快感を抱くなどの問題があった。
【０００９】
また、上記（Ｄ）に記載の例は、燃料電池の水循環ポンプや水素循環ポンプの駆動源として、タンクの加圧空気を恒常的に使用しようとするものであり、また、上記（Ｅ）に記載の例は、タンク内のガスを燃料電池の出力変動に応じて利用しようとするものであるが、しかし、タンクには加圧空気を多目的に使用するための複数の取出口が全くない。
【００１０】
本発明の目的は、車載用燃料電池の空気供給システムにおいて、供給される高圧空気を、多目的に、つまり燃料電池に関連した機器類に限ることなく、種々の用途に有効利用できるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池の電力によって駆動される車両に、該燃料電池に供給する空気を圧縮する空気圧縮機と、該空気圧縮機から吐出される加圧空気を収容する圧力容器とを備え、前記圧力容器に流路開閉弁もしくは圧力調整弁を有する複数の加圧空気取出口を設置し、複数の任意の用途に、それぞれ加圧空気を供給可能にしたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、従来は、燃料電池もしくは、せいぜい燃料電池に関連した水循環ポンプや燃料ガスの流量調整に使用されなかった高圧空気を、弁を備えた複数の加圧空気取出口を設置したことにより、例えば、タイヤ空気圧充填用、フロントガラス清掃用、車両走行路面清掃用など、複数の任意の用途に利用できる。さらに、取り出した高圧空気の酸素または窒素を分離することにより、酸素分圧の高い、もしくは窒素分圧の高い空気を、目的に応じて利用可能になるという優れた作用効果を有している。
【００１３】
さらに、本発明は、以下のような作用効果を得ることが可能である。空気圧縮機吐出側と少なくとも燃料電池スタックとの間に、圧縮気体を充填・保存できる圧力容器を備え、この圧力容器に電磁弁を備えた加圧空気取出口を設け、圧力容器には高圧になった空気を貯蔵し、必要に応じて必要な量だけ燃料電池に供給することができるようにしたので、燃料電池のＯＮ−ＯＦＦに同期して空気圧縮機をＯＮ−ＯＦＦさせる必要がなく、不快な振動騒音の発生を防止できる。
【００１４】
すなわち、この圧力容器には燃料電池で必要とする圧力よりも高い圧力で空気を充填しておき、燃料電池側の要求に応える程度に電気的に開度を調節できる弁、例えば電磁弁の開度を調節することにより、所定の空気量を供給できるようにしたことにより、必要に応じて圧縮機を運転しておけば、圧力容器には高圧の空気が充満することになり、燃料電池のＯＮ−ＯＦＦに合わせて電磁弁を操作して必要量の空気を供給することができるので、圧縮機がその都度ＯＮ−ＯＦＦする必要がなくなるため、圧縮機の起動や停止時における振動や異音の発生を抑制することができる。
【００１５】
さらに本発明は、高圧空気を使用して、自動車としての信頼性や安全性を向上させることができる。例えば、圧力容器に、電気制御弁例えば電磁弁付きの配管を複数配設し、１つの配管を空気圧式車体懸架装置に接続することができる。この接続方法はオンライン的もしくはオフライン的のいずれでも可能である。
【００１６】
また、圧力容器内の高圧空気をタイヤの空気圧充填用として利用できる。この場合、高圧空気取出口は、タイヤに空気を充填するときに使用するチャージホースに適合させた構成であればさらに好適である。また、圧力容器の下流側に窒素発生装置を備えることにより、窒素ガスをタイヤに充填することによって、窒素ガスが空気よりもタイヤのゴム部分を透過する速度が３０％程度遅いことや、タイヤ取付け面の酸化劣化の抑制効果があるので、タイヤの内圧低下抑制やタイヤの長寿命化そして省燃費化が達成可能となる。この窒素ガス発生器には分離膜方式や中空糸膜方式などを適用できる。
【００１７】
さらにまた、圧力容器の高圧空気を車のフロントガラスの外表面に向けて吹き付けられるように、小径のノズル状の吹出口を車の外側に設置し、例えば電磁弁を備えた配管を介して前記ノズル状吹出し口を接続することもできる。さらには、車輪の前方の地面に向けて車体の下部に高圧空気の吹出口を備え、同様に、電磁弁付き配管を介して高圧空気を吹出口に供給することもできる。
【００１８】
これらの方法は、雨天時や降雪時に、運転者等が電磁弁開閉スイッチを操作することにより、フロントガラスや車輪前方に高圧空気を吹きつけることができるので、雨や雪をフロントガラスから吹き飛ばすことができ、運転者の視界を良好に保つことができる。また、車輪の前に高圧空気を吹出させることによって地面に溜まった雨水や積もった雪を吹き飛ばせることができるので、タイヤのスリップを未然に防止できる。したがって、これらの方法によれば、気象条件が変化しても、車の安全性や信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００１９】
また、圧力容器の下流側に酸素発生器を備えることで燃料電池スタックや、改質器へ酸素量の多い気体を供給することができる。この酸素発生器は窒素ガス発生器と同じような膜分離式装置を適用できる。このとき、装置の前後に流路遮断用弁装置を備えておけば、ガス分離装置をリフレッシュするなどのメンテナンスが容易に実施することができる。酸素ガスが豊富になった気体は、燃料電池だけでなく改質器へも供給するために、複数の酸素ガス発生器を備えても良い。この結果、燃料電池や改質器の効率向上を図ることができる。
【００２０】
また、燃料電池スタックでは多くの空気を必要とするが、必要なのは水素イオンと反応する酸素であり、必要酸素量を得るために大気中の成分割合からその約５倍の空気量を必要としていた。したがって、燃料電池スタックへ送る気体を酸素濃度が高い気体を送ることによって、燃料電池の効率を高く維持することができる。
【００２１】
また、燃料電池スタックでは水素を必要とするが、この水素は種々の方法で供給することができるが、公知技術に示されているようにメタノールなどの燃料から、改質器を用いて水素ガスを発生させる装置を用いる場合が有る。このような改質器では、炭酸ガス濃度を低減させるために、空気、特に酸素を必要とする。したがって、このような改質器にも酸素を供給することができれば、改質器の小形高性能化を図ることができる。
【００２２】
従来の技術では、酸素量の豊富な気体を供給することについて、十分な配慮がなされていない。以上のように、燃料電池スタックやメタノールなどの改質器へ、空気圧縮機で高圧になった空気から酸素を取り出して、酸素濃度を大きくした気体を供給することも可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、本発明における車載用燃料電池の空気供給システムの系統図である。まず、その概略を説明する。本システムは、図１に示すように、圧力容器１５に流路開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを有する複数の加圧空気取出口を設置し、高圧空気を種々の多目的用途、例えば、タイヤ空気圧充填用空気の供給系２ｅ、フロントガラス清掃用空気の供給系２ｃ、車両走行路面清掃用空気の供給系２ｄなどを配置して、複数の任意の用途に利用できるようにしたものである。
【００２４】
また、これらの取出口から取り出した加圧空気を、図２に示すように、酸素量の多い気体を分離する酸素発生器２４、２５や、窒素量の多い気体を分離する窒素発生器２３に供給し、発生したこれらの気体をそれぞれ特有の目的、例えば、燃料電池や改質器に供給してその効率向上を実現したり、あるいは、後述するように、窒素特有の性質を利用してタイヤに供給可能としたものである。
【００２５】
以下、図１を用いて、本発明の第１の実施形態である圧縮空気供給型の燃料電池システムの構成と動作を説明する。なお、図１に示す圧縮空気供給型燃料電池システムは、燃料電池への圧縮空気供給など、本発明の本質に係わる部分を抽出し他は省略または簡略化したものである。したがって、改質器の詳細やその周辺機器、発生電力の交流への変換、全体の制御などに係わる機器や配線配管は省略してある。
【００２６】
燃料電池１は、空気供給系２ａから空気が供給され、水素供給系３から水素ガスが供給されることによって、燃料電池１内部の電解質膜を水素極（アノード）と酸素極（カソード）ではさみ、これら２つの極から電力線４により直流電力を取り出す。得られた電力は、制御部５を介して他の電気系統へ、配線６にしたがって給電される。
【００２７】
電解質膜は燃料電池の種類によってその材質が異なるが、本実施形態においては、高分子電解質膜を用いることができる。水素ガスは、改質器７で燃料タンク８からメタノールなどの水素を含有する化合物と空気供給系２ｂから供給される空気とによって発生するようになっている。
【００２８】
この燃料電池１と改質器７では、動作の特性から水分を必要とするため、水タンク９から配管１０によって、燃料電池の空気供給系２ａに水もしくは水分が送られるようになっている。改質器７に対しても同様に、水タンク９から配管１１によって水もしくは水分が供給されるようになっている。改質器７では燃料を水蒸気に改質するときなどに、供給された水が利用される。
【００２９】
上記したように、燃料電池１と改質器７へ大気中の空気を圧縮して送り込む流路系を次のように構成する。空気圧縮機１２は特に形式は問わないが、高圧化に適する容積形の圧縮機を適用できる。また、便宜上圧縮機１２を１台で示してあるが複数台を設置しても良い。
【００３０】
まず、圧縮機１２の上流側に、空気中を浮遊する塵埃などの進入を防止する空気濾過器１３を設ける。空気圧縮機１２の吐出口からは耐圧配管で形成した流路１４で圧力容器１５へつなぎ、圧縮機で昇圧された空気は、この圧力容器１５に充満する。
【００３１】
そして、この圧力容器１５には、それぞれ複数の流路すなわち空気供給系２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが設けられている。また、それぞれの流路には流路を遮断することができる弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅが配設されており、この弁は電気的に制御されて駆動される電磁弁などを適用できる。ただし、空気供給系２ｅは必要に応じて高圧空気を外部に供給するための手段であり、弁は、電磁弁などのような電動制御弁で無くとも良い。
【００３２】
圧力容器１５内の圧力は、燃料電池１や改質器７に適合させる必要は無く、かなり高い圧力を確保することができる容器であり、それぞれの弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅの開度の調節によって、供給先で必要とする圧力と流量を得ることができる。なお、流路１４に配設された弁１７は、圧縮機１２が停止したときに、高圧空気が圧力容器１５から圧縮機１２へ逆流するのを防止するための逆流防止弁１７であり、自動弁、電磁弁のいずれでも適用することができる。
【００３３】
圧力容器１５から接続する空気流路２ｃは、電磁弁１６ａを備え、ノズル１８を備えている。このノズル１８は、車両のフロントガラスへ高圧空気を吹きつけることができるように、図３に示すように、車体の前の部分にあたるボンネット２０などに設置することができる。
【００３４】
このように配置することで、車両内にいる人間が、スイッチ操作によって必要時に高圧空気をフロントガラスに吹き付けることができ、雨天時や降雪時にも従来からある周知のワイパー無しでも、雪や雨を素早くフロントガラスから吹き飛ばすことが可能となり、ワイパーによって視認性が低下していた状況を回避することができる。また、必要であれば、ワイパーと兼用に利用することもできる。
【００３５】
空気供給系２ｄは、同じく電磁弁１６ｂを介して別のノズル１９に接続されている。このノズル１９は、図３に示すように、車輪前方のタイヤ接地面に圧縮空気を吹き付けるために車体下部に設置される。このノズルは、前輪と後輪に合わせてそれぞれ１９ａ、１９ｂの如く配設できるし、また、駆動輪だけに設置してもよい。
【００３６】
このように構成することで、電磁弁１６ｂを動作させることによって、高圧空気を噴出させることにより、路面を濡らす水や、積雪を吹き飛ばすことができるので、天候が悪いときでも、天候が良いときのようにタイヤの接地力を確保でき、車両の安全性やハンドルの操作性を良好な状態に保つことができる。
【００３７】
また、図１において、電磁弁１６ａもしくは１６ｂの先を、図示していない空気圧式車体懸架装置に接続することができる。このように構成しておけば、車体懸架装置内の圧力が低下すれば、それを検知して自動的に電磁弁が操作され、車体懸架装置内に高圧気体が充填されるようにできる。この結果、常に適正な車体懸架装置を維持できる。
【００３８】
また、図１において、圧力容器１５に設けられた空気供給系２ｅは、タイヤの空気圧調整用に利用できる圧縮空気の供給源として備えたものである。したがって、必要時に応じて利用するもので、タイヤとこのバルブ１６ｅの出口を結ぶときに利用するチャージホースが接続できるようになっている。
【００３９】
このため、弁１６ｅは電磁弁でなくて手動で開閉できる弁でも採用できる。これにより、タイヤの空気圧が適正で無くなったときには、簡単に空気圧を充填できるので、車両走行時の安全性を容易に確保することができる。なお、チャージホースは車のトランクなどに備品として備えておけばよい。また、ホースの代わりに、車軸などを利用して、タイヤ内部に高圧空気あるいは後述する窒素ガスなどを供給できるようにしてもよい。
【００４０】
さらに、空気供給系２ａは、電磁弁１６ｃを介して燃料電池１と圧力容器１５を連結しているので、燃料電池１で空気が必要なときは電磁弁１６ｃを開放し、燃料電池１による発電の必要性が小さいときは、電磁弁１６ｃの開度を調節して、最小で最適な空気量を供給することができる。
【００４１】
これらの中で、前記電磁弁の操作は、制御部５からの信号によって自動的に行なうことができる。また、改質器７へ空気を供給する空気供給系２ｂも同様で、電磁弁１６ｄの開度調節によって、無駄の無い空気量を供給できる。
【００４２】
なお、燃料電池１は、発電の結果、水分が発生したり余剰の空気が生じるので、これらは排出ポート２１から大気中などに排出される。また、改質器７からも排ガスが発生するので、排気ガスは排ガスポート２２から大気中へ排出される。この場合の電磁弁の操作も前記同様に自動的に行なわれる。
【００４３】
以上のように、第１の実施形態によれば、従来では燃料電池の容量に合わせて圧縮機を選定する必要があったが、圧力容器１５を備えることによって圧縮機の容量は選択の自由度が生じるため、車両設計時の合理化を図ることができる。
【００４４】
また、燃料電池で発生した電力に余裕ができたときに圧縮機を運転し、圧力容器内を加圧して圧縮空気を充填することができるので、燃料電池システムがＯＮ−ＯＦＦしても圧縮機がその都度ＯＮ−ＯＦＦしなくても済み、その回数を減少できることから、車室内にいる搭乗者にとって、圧縮機の起動時や増速時の不快な振動騒音を減少させることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態の優れた効果として、圧力容器１５から多目的用途として高圧ガスを任意の場所に提供でき、例えば、フロントガラスについた雨滴や降り積もる雪を、ワイパーの駆動なしに除去できるので、良好な視界を確保できる。
【００４６】
また、タイヤの前方で雨滴や雪を吹き飛ばし、タイヤの接地力を向上させて、ハンドル操作性や運転性御性を向上させることができるので、車両の安全性や信頼性を向上させることができる。
【００４７】
さらには、車体懸架装置の空気圧を、自動的に適性値に維持することができたり、タイヤの空気圧を必要に応じて充填できるので、タイヤの接地抵抗を最適に維持することができるとともに、ハンドル操作性を常に良好にでき、車両の安全性を確保できる。
【００４８】
次に、本発明の他の実施形態について、図２にしたがって説明する。ここでは、図１の実施の形態と異なる点に重点を置いて説明するので、図１と同じ構成要素については詳しい説明を省略する。図２に示す実施形態は、基本的考え方として、圧縮空気中から窒素濃度を高めた気体として供給もしくは利用を図ったり、酸素濃度を高めた気体として供給もしくは利用を図る技術を示したものである。
【００４９】
すなわち、燃料電池１で必要とする気体の成分は、本質的に水素イオンと結合する酸素である。したがって本実施形態では、加圧された圧力容器からの空気供給系２ａに、直列的に酸素発生器２４を設けている。この酸素発生器２４は、従来から知られているＰＳＡ法（圧力スイング吸着法）を利用することができる。ＰＳＡ法では、吸着材のメンテナンスが必要であるが、全体のシステムに影響を与えずに交換するために、その前後に弁１６ｃ、１６ｈを配設している。
【００５０】
大気中の酸素濃度は約２１％と少ないため、従来は必要酸素量を得るために、その約５倍の空気量を必要とするので、燃料電池やその周りの配管なども大型化していた。本実施形態によれば、高濃度の酸素ガスを燃料電池１へ供給することができるため、体積流量を従来の１／５程度にすることができるので、システムを小型化できる。さらには燃料電池１での発電効率を向上できる効果がある。
【００５１】
改質器７も同様に必要な気体は酸素であり、空気供給系２ｂ内に、直列的に酸素発生器２５を配設して、酸素濃度の高い気体を供給できるようにしている。詳細は、改質器の場合も燃料電池の場合と同じように構成できるので省略するが、改質器の場合、酸素濃度を上げることで、改質効率の向上と、排気ポート２２から出る排気ガス中の炭酸ガス濃度を低減できる効果がある。
【００５２】
本実施形態における高圧空気の他の利用形態として、新たな空気供給系２ｆについて説明する。この空気供給系２ｆには、直列的に窒素ガス発生器２３を備えている。この窒素ガス発生器２３は、先に述べたＰＳＡ方式を採用できる。
【００５３】
ここで得られる高濃度の窒素ガスは、図１の実施形態で述べた用途全てに利用できるが、特にタイヤ充填用として利用すると大きな効果が得られる。すなわち、窒素ガスは、空気よりもタイヤのゴム部分を透過する速度が約３０％程度遅くなるため、同じ体積分漏れる時間は窒素ガスの方が長くかかることになり、タイヤの内圧の低下抑制を図ることができ、タイヤバーストの危険性を未然に防止することができる。
【００５４】
また、タイヤ内圧の適性値が長期間保たれるため、タイヤが偏平化しにくくなり、その間はタイヤの接地抵抗も増加しないため、タイヤの摩耗が抑制され、燃費向上効果が保たれる。さらには、タイヤ内面とホイールとのタイヤ取付け面の酸化劣化の抑制が図られることになる。
【００５５】
次に、上記２つの実施形態において、実際の車両における燃料電池システム全体の搭載状況を、図３および図４にしたがって説明する。図３ならびに図４は、本実施形態に関係する主要な要素の車載状況を簡略的に示したのもである。また、本実施形態は代表的な配置例を示しただけであり、実用上はこれにこだわること無く、配置に関しては種々のバリエーションを設定できる。そして、図３は、車両の側面から見た状況を示し、図４は車両を平面的に表わしたものである。以下、この２つの図にしたがって概略説明する。
【００５６】
図３は、車両２６が接地面２７の上に置かれた状況を示している。車両では、まず座席の下に燃料電池１が配置され、圧力容器１５が後部座席の下に配置されている。図４に示したように、燃料電池１と並んで酸素発生器２４、２５や窒素発生器２３が纏めて配置されている。
【００５７】
そして、圧力容器１５と並ぶように圧縮機１２が配置されている。メタノールに代表される水素化合物燃料の燃料タンク８と改質器７は車両後部に配置している。モータ２８は前輪の車軸に結合され、燃料電池１からの電力を受けて駆動され、車両が動くようになっている。このように配置することによって、車載用燃料電池システムのコンパクト化を達成することができる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、従来では燃料電池の容量に合わせて圧縮機を選定する必要があったが、まず、圧力容器を備えることによって、圧縮機の容量は選択の自由度が生じるので、車両設計時の合理化を図ることができる。
【００５９】
また、燃料電池で発生した電力に余裕ができたときに圧縮機を運転し、圧力容器内に加圧空気を充填することができる。そのため、燃料電池システムがＯＮ−ＯＦＦしても圧縮機がその都度ＯＮ−ＯＦＦしなくても済み、その回数を減少できるので、車室内にいる搭乗者にとって、圧縮機の起動時や増速時の不快な振動騒音を減少させることができる。
【００６０】
さらに他の効果として、圧力容器から多目的用途として高圧ガスを任意の場所に提供でき、例えばフロントガラスについた雨滴や降り積もる雪を、ワイパーの駆動なしに除去できるので、良好な視界を確保できたり、タイヤの前方で雨滴や雪を吹き飛ばして、タイヤの接地力を向上させて、ハンドル操作性や運転性御性を向上させることができる。
【００６１】
そのため、車両の安全性や信頼性を向上させることができる。さらに、車体懸架装置内の圧力が低下すれば、それを検知して自動的に電磁弁が操作されるようにすることにより、車体懸架装置内に高圧気体が充填されるので、常に適正な車体懸架装置を維持できる。
【００６２】
また、酸素発生器を備えたことにより、高濃度の酸素ガスを燃料電池へ供給することができるため、体積流量を１／５程度にすることができるので、システムを小型化できる。さらには発電効率を向上できる効果がある。また、改質器も同様に酸素濃度の高い気体を供給できるようにしているので、改質効率の向上と、排気ポートから出る排気ガス中の炭酸ガス濃度を低減できる効果がある。
【００６３】
さらに、タイヤに窒素ガスを充填できるので、タイヤの内圧低下抑制を図ることができ、タイヤバーストの危険性を未然に防止することができる。また、タイヤ内圧の適性値が長期間保たれるため、タイヤが偏平化しにくくなり、その間はタイヤの接地抵抗も増加しないためタイヤの摩耗が減少し、燃費向上効果が保たれる。さらには、タイヤ内面とホイールとのタイヤ取付け面の酸化劣化の抑制が図れることになるなど、ハンドル操作性を向上させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、車載用燃料電池の空気供給システムにおいて、複数の多目的な加圧空気取出口を設置したので、従来は、全く用いられなかった、例えば、タイヤ空気圧充填用、フロントガラス清掃用、車両走行路面清掃用など、複数の任意の用途に利用できる。さらに、取り出した高圧空気の酸素または窒素を分離することにより、酸素分圧の高い、もしくは窒素分圧の高い空気を、目的に応じて利用可能になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す空気供給システムの系統図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す空気供給システムの系統図である。
【図３】本発明のシステムを搭載した車両の側面説明図である。
【図４】本発明のシステムを搭載した車両の上面説明図である。
【符号の説明】
１燃料電池
２空気供給系
３水素供給系
４電力線
５制御部
６給電線
７改質器
８燃料タンク
９水タンク
１２圧縮機
１５圧力容器
１６弁（電磁弁）
１８、１９ノズル
２１、２２排気ポート
２３窒素発生器
２４、２５酸素発生器
２６車体
２８モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air supply system for an on-vehicle fuel cell, and more particularly to an air supply system capable of supplying not only fuel cells but also pressurized air having a suitable air pressure for each application for various purposes, and further supplying oxygen or nitrogen. .
[0002]
[Prior art]
A fuel cell is a type of energy converter that uses hydrogen directly or uses hydrogen generated by reforming from a fuel containing hydrogen and uses a chemical reaction in which hydrogen and oxygen combine to produce electricity. In recent years, research and development has been progressing.
[0003]
As the oxygen to be reacted with hydrogen, the oxygen contained in the air in the atmosphere is usually used, the air is pressurized and taken into the fuel cell, and the oxygen in the pressurized air is reacted. In order to improve the output or reduce the size of the fuel cell, it is necessary to increase the output per unit size. For this reason, in order to promote the reaction in which hydrogen and oxygen are combined, the supplied air is increased to a pressure higher than atmospheric pressure. The method is known.
[0004]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-288730 (A), Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-288931 (B), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-34930 (C), compressed air is supplied to an in-vehicle fuel cell. The contents are disclosed. These known techniques describe a method for adjusting the amount of air suitable for sending air to the fuel cell, a method for improving the amount of discharge air from the compressor by a technique for improving the operating performance of the compressor, and the like.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-268837 (D) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-68892 (E) disclose a technique including a tank for storing gas pressurized by a compressor. In the former example, a technique is disclosed in which air is supplied from a tank to a fuel cell main body and used as a pneumatic drive source for driving a pump. In the latter example, a technique is disclosed that uses stored gas in a tank to adjust the gas flow rate according to the output fluctuation on the fuel cell side.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in the known examples such as (A) to (C) above, in the conventional on-vehicle fuel cell system, although a method suitable for sending compressed air to the fuel cell is described, the compression is described. The capacity and capacity of the aircraft are considered to be set according to the capacity of the fuel cell body.
[0007]
Further, a system for supplying air pressurized by a compressor to other parts other than the fuel cell is not discussed. That is, in a known fuel cell air supply system, a system in which the discharge pipe of the compressor and the fuel cell are almost directly connected is configured.
[0008]
Accordingly, since the discharge pressure of the compressor is set to a relatively low pressure required on the fuel cell side, it is necessary to configure the compressor with a thick pipe, which is disadvantageous in terms of downsizing. Furthermore, as the fuel cell is turned on and off, the drive of the compressor must be turned on and off. Even when the vehicle speed is constant, the compressor is unexpectedly driven as the battery is consumed, There is a problem that humans in the vehicle feel uncomfortable due to the generated vibration noise.
[0009]
In the example described in (D), the pressurized air in the tank is constantly used as a drive source for the water circulation pump and the hydrogen circulation pump of the fuel cell. In the example described, the gas in the tank is to be used according to the output fluctuation of the fuel cell, but the tank does not have a plurality of outlets for multipurpose use of pressurized air.
[0010]
An object of the present invention is to make it possible to effectively use high-pressure air supplied for various purposes in a vehicle fuel cell air supply system for a variety of purposes, that is, not limited to equipment related to a fuel cell. It is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an air compressor that compresses air supplied to a fuel cell and a compressed air discharged from the air compressor to a vehicle driven by electric power of the fuel cell. A plurality of pressurized air outlets having a flow path opening / closing valve or a pressure regulating valve installed in the pressure container, and capable of supplying pressurized air to a plurality of arbitrary applications, respectively. It is characterized by.
[0012]
According to the present invention, conventionally, a plurality of pressurized air outlets equipped with valves are installed for high-pressure air that has not been used for adjusting the flow rate of a fuel cell or, at most, a water circulation pump or fuel gas related to a fuel cell. Thus, for example, it can be used for a plurality of arbitrary uses such as tire pressure filling, windshield cleaning, and vehicle traveling road surface cleaning. Furthermore, by separating oxygen or nitrogen from the taken-out high-pressure air, it has an excellent operational effect that air having a high oxygen partial pressure or a high nitrogen partial pressure can be used according to the purpose.
[0013]
Furthermore, the present invention can obtain the following effects. A pressure vessel that can be filled and stored with compressed gas is provided between the discharge side of the air compressor and at least the fuel cell stack. A pressurized air outlet with an electromagnetic valve is provided in the pressure vessel, and the pressure vessel has a high pressure. Since the air is stored and can be supplied to the fuel cell in the required amount as needed, there is no need to turn the air compressor on and off in synchronization with the fuel cell on and off. Generation of unpleasant vibration noise can be prevented.
[0014]
That is, this pressure vessel is filled with air at a pressure higher than that required for the fuel cell, and a valve that can be electrically adjusted to meet the requirements of the fuel cell side, such as an electromagnetic valve, is opened. By adjusting the degree, it is possible to supply a predetermined amount of air, and if the compressor is operated as required, the pressure vessel will be filled with high-pressure air, and the fuel cell Since the required amount of air can be supplied by operating the solenoid valve according to the ON-OFF, the compressor does not need to be turned ON / OFF each time. Can be suppressed.
[0015]
Furthermore, this invention can improve the reliability and safety | security as a motor vehicle using high pressure air. For example, the pressure vessel can be provided with a plurality of pipes with electric control valves, for example, solenoid valves, and one pipe can be connected to the pneumatic vehicle suspension. This connection method can be either online or offline.
[0016]
Further, the high-pressure air in the pressure vessel can be used for filling the tire air pressure. In this case, the high-pressure air outlet is more preferably a configuration adapted to a charge hose used when filling the tire with air. In addition, by providing a nitrogen generator downstream of the pressure vessel, filling the tire with nitrogen gas causes the nitrogen gas to pass through the rubber part of the tire at a rate that is about 30% slower than the air. Since the surface has an effect of suppressing oxidative deterioration of the surface, it is possible to suppress the decrease in the internal pressure of the tire, extend the life of the tire, and reduce the fuel consumption. A separation membrane method, a hollow fiber membrane method, or the like can be applied to the nitrogen gas generator.
[0017]
Furthermore, a small-diameter nozzle-like outlet is installed outside the vehicle so that the high-pressure air in the pressure vessel can be blown toward the outer surface of the windshield of the vehicle. A nozzle-like outlet can also be connected. Further, a high-pressure air outlet can be provided at the lower part of the vehicle body toward the ground in front of the wheel, and similarly, high-pressure air can be supplied to the outlet through a pipe with a solenoid valve.
[0018]
In these methods, when raining or snowing, the driver can blow high-pressure air in front of the windshield and wheels by operating the solenoid valve on / off switch. And the driver's visibility can be kept good. Further, by blowing high-pressure air in front of the wheels, rainwater accumulated on the ground and accumulated snow can be blown away, so that tire slip can be prevented in advance. Therefore, according to these methods, it becomes possible to greatly improve the safety and reliability of the vehicle even if the weather conditions change.
[0019]
Further, by providing an oxygen generator on the downstream side of the pressure vessel, a gas having a large amount of oxygen can be supplied to the fuel cell stack and the reformer. As this oxygen generator, a membrane separation apparatus similar to the nitrogen gas generator can be applied. At this time, if a flow path shutoff valve device is provided before and after the device, maintenance such as refreshing the gas separation device can be easily performed. In order to supply the gas enriched with oxygen gas not only to the fuel cell but also to the reformer, a plurality of oxygen gas generators may be provided. As a result, the efficiency of the fuel cell and the reformer can be improved.
[0020]
In addition, the fuel cell stack requires a lot of air, but what is required is oxygen that reacts with hydrogen ions, and in order to obtain the required amount of oxygen, the amount of air that is approximately five times that of the component ratio in the atmosphere is required. . Therefore, the efficiency of the fuel cell can be kept high by sending the gas sent to the fuel cell stack to a gas having a high oxygen concentration.
[0021]
In addition, the fuel cell stack requires hydrogen, which can be supplied by various methods. However, as shown in the publicly known art, hydrogen gas is generated from a fuel such as methanol using a reformer. In some cases, a device that generates the above is used. Such a reformer requires air, particularly oxygen, in order to reduce the carbon dioxide concentration. Therefore, if oxygen can be supplied also to such a reformer, the reformer can be miniaturized and improved in performance.
[0022]
In the prior art, sufficient consideration has not been given to supplying a gas rich in oxygen. As described above, it is also possible to supply a gas having a high oxygen concentration by extracting oxygen from the air that has been pressurized by the air compressor to a reformer such as a fuel cell stack or methanol.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are system diagrams of an air supply system for an in-vehicle fuel cell according to the present invention. First, the outline will be described. As shown in FIG. 1, the present system is provided with a plurality of pressurized air outlets having flow path opening / closing valves 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e in a pressure vessel 15, and uses high-pressure air for various purposes such as The tire air pressure filling air supply system 2e, the windshield cleaning air supply system 2c, the vehicle running road surface cleaning air supply system 2d, etc. are arranged so that they can be used for a plurality of arbitrary purposes. is there.
[0024]
Further, as shown in FIG. 2, the pressurized air taken out from these outlets is supplied to oxygen generators 24 and 25 for separating a gas having a large amount of oxygen or a nitrogen generator 23 for separating a gas having a large amount of nitrogen. Supply and generate these gases for specific purposes, for example, to improve the efficiency by supplying them to a fuel cell or a reformer, or, as will be described later, tires using the characteristics specific to nitrogen Can be supplied.
[0025]
Hereinafter, the configuration and operation of the compressed air supply type fuel cell system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the compressed air supply type fuel cell system shown in FIG. 1 is obtained by extracting portions related to the essence of the present invention, such as compressed air supply to the fuel cell, and omitting or simplifying others. Therefore, the details of the reformer, its peripheral equipment, equipment for converting the generated power into alternating current, overall control, etc. and wiring piping are omitted.
[0026]
The fuel cell 1 is supplied with air from the air supply system 2a and supplied with hydrogen gas from the hydrogen supply system 3, so that the electrolyte membrane in the fuel cell 1 is sandwiched between the hydrogen electrode (anode) and the oxygen electrode (cathode). Then, DC power is taken out from these two poles by the power line 4. The obtained electric power is supplied to another electric system via the control unit 5 according to the wiring 6.
[0027]
Although the material of the electrolyte membrane differs depending on the type of fuel cell, a polymer electrolyte membrane can be used in the present embodiment. Hydrogen gas is generated in the reformer 7 by a compound containing hydrogen such as methanol from the fuel tank 8 and air supplied from the air supply system 2b.
[0028]
In the fuel cell 1 and the reformer 7, moisture is required from the characteristics of operation, so that water or moisture is sent from the water tank 9 to the air supply system 2 a of the fuel cell through the pipe 10. Similarly, water or moisture is supplied from the water tank 9 through the pipe 11 to the reformer 7. The reformer 7 uses the supplied water when reforming the fuel into steam.
[0029]
As described above, the flow path system for compressing and sending air in the atmosphere to the fuel cell 1 and the reformer 7 is configured as follows. The air compressor 12 is not particularly limited in type, but a positive displacement compressor suitable for high pressure can be applied. Further, although the compressor 12 is shown as one unit for convenience, a plurality of units may be installed.
[0030]
First, an air filter 13 is provided on the upstream side of the compressor 12 to prevent entry of dust or the like floating in the air. From the discharge port of the air compressor 12, the pressure vessel 15 is connected to the pressure vessel 15 through a flow path 14 formed by pressure-resistant piping, and the pressure vessel 15 is filled.
[0031]
The pressure vessel 15 is provided with a plurality of flow paths, that is, air supply systems 2a, 2b, 2c, 2d, and 2e. In addition, valves 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e that can block the flow paths are disposed in the respective flow paths, and electromagnetic valves that are driven by being electrically controlled are applied to these valves. it can. However, the air supply system 2e is a means for supplying high-pressure air to the outside as necessary, and the valve may not be an electric control valve such as an electromagnetic valve.
[0032]
The pressure in the pressure vessel 15 does not need to be adapted to the fuel cell 1 or the reformer 7, and is a vessel that can ensure a considerably high pressure. The valves 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are opened. By adjusting the degree, the pressure and flow rate required at the supply destination can be obtained. The valve 17 disposed in the flow path 14 is a backflow prevention valve 17 for preventing high pressure air from flowing back from the pressure vessel 15 to the compressor 12 when the compressor 12 is stopped. Either a valve or a solenoid valve can be applied.
[0033]
The air flow path 2 c connected from the pressure vessel 15 includes a solenoid valve 16 a and a nozzle 18. As shown in FIG. 3, the nozzle 18 can be installed on a bonnet 20 or the like in front of the vehicle body so that high-pressure air can be blown onto the windshield of the vehicle.
[0034]
With this arrangement, a person in the vehicle can blow high-pressure air onto the windshield when necessary by operating the switch, and even when it is raining or snowing, snow and rain can be removed even when there is no conventional wiper. It is possible to quickly blow off the windshield, and it is possible to avoid a situation in which the visibility is lowered by the wiper. If necessary, it can also be used as a wiper.
[0035]
The air supply system 2d is also connected to another nozzle 19 through the electromagnetic valve 16b. As shown in FIG. 3, the nozzle 19 is installed at the lower part of the vehicle body in order to blow compressed air onto the tire ground contact surface in front of the wheel. The nozzles can be arranged as 19a and 19b, respectively, according to the front wheels and rear wheels, or may be installed only on the drive wheels.
[0036]
By configuring in this way, by operating the solenoid valve 16b, by blowing out high-pressure air, water that wets the road surface and snow can be blown away, so even when the weather is good, Thus, the ground contact force of the tire can be ensured, and the safety of the vehicle and the operability of the steering wheel can be maintained in a good state.
[0037]
Further, in FIG. 1, the tip of the electromagnetic valve 16a or 16b can be connected to a pneumatic body suspension device (not shown). If comprised in this way, if the pressure in a vehicle body suspension apparatus falls, it will be detected and a solenoid valve will be operated automatically, and it can be made to fill a vehicle body suspension apparatus with high pressure gas. As a result, a proper vehicle suspension can always be maintained.
[0038]
In FIG. 1, an air supply system 2e provided in the pressure vessel 15 is provided as a supply source of compressed air that can be used for adjusting the tire air pressure. Therefore, it is used as necessary, and a charge hose used when connecting the tire and the outlet of the valve 16e can be connected.
[0039]
For this reason, the valve 16e can be a valve that can be manually opened and closed instead of an electromagnetic valve. As a result, when the tire air pressure is not appropriate, the air pressure can be easily filled, so that safety during vehicle travel can be easily ensured. The charge hose may be provided as a fixture in the trunk of the car. Further, instead of the hose, an axle or the like may be used so that high-pressure air or nitrogen gas described later can be supplied into the tire.
[0040]
Further, since the air supply system 2a connects the fuel cell 1 and the pressure vessel 15 via the electromagnetic valve 16c, when the fuel cell 1 needs air, the electromagnetic valve 16c is opened to generate power by the fuel cell 1. When the necessity is small, the opening amount of the electromagnetic valve 16c can be adjusted to supply the minimum optimal air amount.
[0041]
Among these, the operation of the electromagnetic valve can be automatically performed by a signal from the control unit 5. The same applies to the air supply system 2b that supplies air to the reformer 7, and a wasteful amount of air can be supplied by adjusting the opening of the electromagnetic valve 16d.
[0042]
In addition, since the fuel cell 1 generates moisture or surplus air as a result of power generation, these are discharged from the discharge port 21 to the atmosphere. Further, since the exhaust gas is also generated from the reformer 7, the exhaust gas is discharged from the exhaust gas port 22 into the atmosphere. The operation of the electromagnetic valve in this case is also automatically performed in the same manner as described above.
[0043]
As described above, according to the first embodiment, conventionally, it has been necessary to select a compressor in accordance with the capacity of the fuel cell, but by providing the pressure vessel 15, the capacity of the compressor can be freely selected. Therefore, rationalization at the time of vehicle design can be achieved.
[0044]
In addition, since the compressor can be operated when the power generated in the fuel cell is sufficient and the inside of the pressure vessel can be pressurized and filled with compressed air, the compressor can be operated even when the fuel cell system is turned on and off. However, it is not necessary to turn on and off each time, and the number of times can be reduced. Therefore, it is possible to reduce unpleasant vibration noise at the time of starting up or increasing the speed of the compressor for passengers in the passenger compartment.
[0045]
Furthermore, as an excellent effect of the present embodiment, high-pressure gas can be provided from the pressure vessel 15 as a multipurpose use to any place, and for example, raindrops and snow falling on the windshield can be removed without driving the wiper. Secure visibility.
[0046]
Moreover, raindrops and snow can be blown off in front of the tires to improve the contact force of the tires, and the handle operability and drivability can be improved, so the safety and reliability of the vehicle can be improved. .
[0047]
Furthermore, the air pressure of the vehicle suspension system can be automatically maintained at an appropriate value, and the tire air pressure can be filled as needed, so that the tire grounding resistance can be maintained optimally and the steering wheel can be maintained. The operability can always be improved and the safety of the vehicle can be secured.
[0048]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, description will be made with emphasis on points different from the embodiment of FIG. 1, and detailed description of the same components as those of FIG. 1 will be omitted. The embodiment shown in FIG. 2 shows, as a basic idea, a technique for supplying or using as a gas with increased nitrogen concentration from compressed air or for supplying or using as a gas with increased oxygen concentration. .
[0049]
That is, the gaseous component required in the fuel cell 1 is essentially oxygen that combines with hydrogen ions. Therefore, in this embodiment, the oxygen generator 24 is provided in series in the air supply system 2a from the pressurized pressure vessel. The oxygen generator 24 can use a conventionally known PSA method (pressure swing adsorption method). In the PSA method, maintenance of the adsorbent is necessary, but valves 16c and 16h are arranged before and after the replacement without affecting the entire system.
[0050]
Since the oxygen concentration in the atmosphere is as low as about 21%, conventionally, in order to obtain the required amount of oxygen, about five times the amount of air is required, so the fuel cell and the piping around it have also become larger. According to this embodiment, since high concentration oxygen gas can be supplied to the fuel cell 1, the volume flow rate can be reduced to about 1/5 of the conventional one, and the system can be downsized. Furthermore, there is an effect that the power generation efficiency in the fuel cell 1 can be improved.
[0051]
Similarly, the gas required for the reformer 7 is oxygen, and an oxygen generator 25 is arranged in series in the air supply system 2b so that a gas having a high oxygen concentration can be supplied. The details are omitted because the reformer can be configured in the same manner as the fuel cell, but in the case of the reformer, the reforming efficiency is improved by increasing the oxygen concentration and the exhaust gas discharged from the exhaust port 22 is exhausted. There is an effect that the concentration of carbon dioxide in the gas can be reduced.
[0052]
A new air supply system 2f will be described as another usage form of the high-pressure air in the present embodiment. The air supply system 2f includes a nitrogen gas generator 23 in series. The nitrogen gas generator 23 can employ the PSA method described above.
[0053]
The high-concentration nitrogen gas obtained here can be used for all the applications described in the embodiment of FIG. 1, but a great effect can be obtained particularly when used for tire filling. That is, nitrogen gas has a slower rate of permeation through the rubber part of the tire than the air by about 30%, so the same volumetric leakage time takes longer for the nitrogen gas, which suppresses the decrease in tire internal pressure. The risk of tire bursts can be prevented in advance.
[0054]
In addition, since the appropriate value of the tire internal pressure is maintained for a long period of time, the tire is difficult to flatten, and the ground contact resistance of the tire does not increase during that period, so that the tire wear is suppressed and the fuel efficiency improvement effect is maintained. Furthermore, the oxidative deterioration of the tire mounting surface between the tire inner surface and the wheel is suppressed.
[0055]
Next, in the above two embodiments, the mounting state of the entire fuel cell system in an actual vehicle will be described with reference to FIGS. 3 and 4 simply show the in-vehicle situation of the main elements related to this embodiment. Further, the present embodiment only shows a typical arrangement example, and various variations can be set for the arrangement without being particular about this in practice. FIG. 3 shows the situation seen from the side of the vehicle, and FIG. 4 shows the vehicle in plan view. Hereinafter, the outline will be described with reference to these two figures.
[0056]
FIG. 3 shows a situation where the vehicle 26 is placed on the ground plane 27. In the vehicle, first, the fuel cell 1 is disposed under the seat, and the pressure vessel 15 is disposed under the rear seat. As shown in FIG. 4, oxygen generators 24 and 25 and a nitrogen generator 23 are arranged together with the fuel cell 1.
[0057]
The compressor 12 is arranged so as to be aligned with the pressure vessel 15. A fuel tank 8 and a reformer 7 for a hydride fuel typified by methanol are disposed at the rear of the vehicle. The motor 28 is coupled to the axle of the front wheel and is driven by receiving electric power from the fuel cell 1 so that the vehicle moves. By arranging in this way, the in-vehicle fuel cell system can be made compact.
[0058]
As described above, according to the embodiment of the present invention, conventionally, it has been necessary to select a compressor in accordance with the capacity of the fuel cell. First, the capacity of the compressor is selected by providing a pressure vessel. Therefore, rationalization at the time of vehicle design can be achieved.
[0059]
In addition, the compressor can be operated when there is enough power generated in the fuel cell, and the pressure vessel can be filled with pressurized air. Therefore, even if the fuel cell system is turned on and off, the compressor does not have to be turned on and off each time, and the number of times can be reduced. Unpleasant vibration noise can be reduced.
[0060]
As another effect, high pressure gas can be provided from the pressure vessel to any place for multipurpose use.For example, raindrops and snow falling on the windshield can be removed without driving the wiper, so that a good view can be secured, By blowing raindrops and snow in front of the tire, the ground contact force of the tire can be improved, and the handle operability and drivability can be improved.
[0061]
Therefore, the safety and reliability of the vehicle can be improved. Furthermore, if the pressure in the vehicle suspension decreases, the high pressure gas is filled in the vehicle suspension by detecting it and automatically operating the solenoid valve. Suspension can be maintained.
[0062]
In addition, since the oxygen generator is provided, a high-concentration oxygen gas can be supplied to the fuel cell, so that the volume flow rate can be reduced to about 1/5, and the system can be downsized. In addition, the power generation efficiency can be improved. Similarly, the reformer can supply a gas having a high oxygen concentration, so that the reforming efficiency can be improved and the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the exhaust port can be reduced.
[0063]
Furthermore, since the tire can be filled with nitrogen gas, it is possible to suppress a decrease in the internal pressure of the tire and to prevent the risk of tire burst. In addition, since the appropriate value of the tire internal pressure is maintained for a long period of time, the tire is difficult to flatten, and the ground contact resistance of the tire does not increase during that period, so that the tire wear is reduced and the fuel efficiency improvement effect is maintained. Furthermore, the handle operability can be improved, for example, the oxidative deterioration of the tire mounting surface between the tire inner surface and the wheel can be suppressed.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a plurality of multipurpose pressurized air outlets are installed in an air supply system for an on-vehicle fuel cell, conventionally, for example, for tire pressure filling, for windshield cleaning It can be used for a plurality of arbitrary purposes such as for vehicle road surface cleaning. Further, by separating oxygen or nitrogen of the taken-out high-pressure air, there is an excellent effect that air having a high oxygen partial pressure or a high nitrogen partial pressure can be used depending on the purpose.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an air supply system showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of an air supply system showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory side view of a vehicle equipped with the system of the present invention.
FIG. 4 is a top view of a vehicle equipped with the system of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Fuel cell
2 Air supply system
3 Hydrogen supply system
4 Power lines
5 Control unit
6 Power supply line
7 Reformer
8 Fuel tank
9 Water tank
12 Compressor
15 Pressure vessel
16 valves (solenoid valves)
18, 19 nozzles
21, 22 Exhaust port
23 Nitrogen generator
24, 25 Oxygen generator
26 body
28 Motor

Claims

A vehicle driven by the power of the fuel cell; an air compressor that compresses air supplied to the fuel cell; a pressure vessel that accommodates pressurized air discharged from the air compressor; and the pressure vessel, A plurality of pressurized air outlets having a flow path opening / closing valve or a pressure regulating valve; and a pressurized air taken out from the pressure vessel through the pressurized air outlets, a gas having a large amount of oxygen and a gas having a large amount of nitrogen; An on-vehicle fuel cell air supply system comprising: a separation device that separates the gas into a tire; and a charge hose or pipe that supplies the nitrogen-rich gas separated by the separation device to a tire.

The vehicle fuel cell air supply system according to claim 1, further comprising: a fuel reformer that reforms fossil fuel into hydrogen or a supply path that supplies the gas having a large amount of oxygen to the fuel cell. .

Supplying supplies a portion of the pressurized air extracted from the pressure vessel to the separating device, further through a pipe provided with a solenoid valve, also configured pneumatic suspension system to support the vehicle body from the axle The air supply system for an on-vehicle fuel cell according to claim 1.

Supplies a portion of the pressurized air extracted from the pressure vessel to the separating device, further through a pipe provided with a solenoid valve, that is also supplied to the nozzle opening toward the front of the windshield of the vehicle The air supply system for an on-vehicle fuel cell according to claim 1,

A part of the pressurized air taken out from the pressure vessel is supplied to the separation device, and further supplied to a nozzle that is jetted on a road surface in front of a tire of a vehicle via a pipe provided with an electromagnetic valve. The on-vehicle fuel cell air supply system according to claim 1.