JP4839514B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置の冷却効率を向上を図る燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水素と酸素（空気）との化学反応を利用して発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。燃料電池では、発電時の化学反応により水分および熱が発生する。燃料は発電効率のため定温（８０℃程度）に維持する必要があり、発電時に発生する熱のほとんどを、水等の熱媒体を介してラジエータ（空冷式の冷却装置）により大気に放出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池システムでは内燃機関に比較して発熱量が小さく、冷却水温度と外気温度との気水温度差が５０％程度低下するため、ラジエータによる冷却には不利である。そこで、ラジエータの冷却性能を確保するためにはラジエータの性能を向上させる必要がある。一般的なラジエータの性能は、ラジエータ自身の体格およびファンの送風量によってほぼ決定する。このため、通常ラジエータ能力を向上させるには、ラジエータの体格を大きくするか、あるいはファンの送風量を増大させる必要がある。
【０００４】
ところが、燃料電池を例えば車両の駆動電源として適用する場合には、車両に搭載可能な空間サイズは限定されるためラジエータ小型化の要求があり、ラジエータの体格を大きくすることは困難である。さらにファン能力を増大させるためには大電力が必要であるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、冷却装置の冷却性能を向上させ、冷却装置の小型化を図ることが可能な燃料電池システムを提供すること目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
燃料電池は通常、電解質膜が一対の電極で挟まれたセルが多数組み合わされて構成されており、発電の際には、水素と酸素との化学反応のために電解質膜を常に水分を含んだ状態にしておく必要がある。そこで、従来の燃料電池システムでは、発電時に発生する水分の一部を、加湿器を介して燃料電池に供給される空気あるいは水素を加湿して電解質膜の加湿に利用するものが提案されており、残りの水分は系外に排出される。
【０００７】
本発明者らは燃料電池にて発電後、余剰となって系外に排出される水分が存在することに着目し、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水素と酸素とを化学反応させて電力を得る燃料電池（１）と、燃料電池（１）の外部に配置され、該燃料電池（１）内に冷却媒体を循環させる熱媒体流路（６）と、該熱媒体流路（６）に介在されて冷却媒体の熱を大気に放熱させて該冷却媒体を冷却するラジエータ（４）、および該ラジエータ（４）に送風するファン（５）により構成される冷却装置と、燃料電池外部に配置されており、燃料電池内部の化学反応により発生した水分と水蒸気とが導入されて該水蒸気が分離されて水が貯留される気液分離器（１０）とを備え、気液分離器（１０）内に貯留された水はウォータポンプ（１２）の作動により散布用通路（１１）を介してラジエータ（４）に送風される送風空気中に散布されるように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成により、燃料電池（１）で発電時に発生する水分を最大限に有効利用して、ラジエータ（４）での放熱量を増大させ、ラジエータ（４）の冷却性能を向上させることができる。これにより、従来のようにラジエータ（４）を空冷だけで冷却を行う場合より、ラジエータ（４）に必要とされる冷却能力を低減できる。従って、大電力を必要とすることなくラジエータ（４）の冷却性能を確保しつつ、ラジエータ（４）を小型化することが可能となり、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、燃料電池（１）の出口側の冷却媒体の温度が所定温度以上の場合には、ウォータポンプ（１２）を作動させて気液分離器（１０）内に貯留された水を散布用通路（１１）を介してラジエータ（４）に送風される送風空気中に散布することを特徴としている。
【００１１】
これにより、燃料電池（１）の冷却の必要性に応じて適切に冷却を行うことができる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１を備えている。本実施形態の燃料電池１は固体高分子電解質型燃料電池を用いており、電解質膜が一対の電極で挟まれたセルが多数組み合わされて構成されている。この燃料電池１は、走行用電動モータやバッテリ等の電気機器（図示せず）に電力を供給するものである。
【００２８】
燃料電池１には、空気通路２を介して空気（酸素）が供給され、水素通路３を介して水素が供給されるように構成されている。発電時の化学反応のために電解質膜を水分を含んだ状態にしておく必要があるため、本実施形態では、図示しない加湿器等により予め加湿された空気が燃料電池１に供給され、燃料電池１内の電解質が加湿されるように構成されている。
【００２９】
燃料電池１では、発電の際の化学反応により水分および熱が発生する。燃料電池１は発電効率のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要があり、燃料電池システムには燃料電池１で発生した熱を系外に放出するための冷却装置としてのラジエータ４が設けられている。燃料電池１を通過した熱媒体（例えば冷却水等の流体）は熱媒体流路６を介してラジエータ４に循環し、ここで外気（大気）と熱交換され冷却される。ラジエータ４はファン５を備えており、これにより送風が行われラジエータ４の熱交換を補助する。
【００３０】
熱媒体流路６には、冷却水の冷却が不要な場合にラジエータ４をバイパスさせるバイパス流路６ａが設けられている。この冷却水のバイパス流路６ａへの切り替えは、三方切替弁７により行われる。また、熱媒体流路６には、冷却水を循環させるためのウォータポンプ８が設けられている。熱媒体流路６における燃料電池１出口側には、冷却水温度を検出する温度センサ９が設けられている。
【００３１】
燃料電池１にて発電の際に発生した水分は、燃料電池１から空気に含まれた状態で空気通路２を介して排出される。そこで、本実施形態の燃料電池システムには、空気通路２における燃料電池１の下流側に、発電の際に発生した水分を水蒸気および水に分離する気液分離器１０が設けられている。気液分離器１０で分離された水蒸気は系外に排出される。気液分離器１０で分離された水は、凝縮により温度が下げられた状態で気液分離器１０内に一旦貯えられ、その後、散布用流路１１を介してラジエータ４に散布（供給）される。散布用通路１１には、水を散布用通路１１に供給するためのウォータポンプ１２と、散布用通路１１を流れる水の流量を制御するための散布用弁１３が設けられている。
【００３２】
本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１の出力に基づいて燃料電池１の冷却制御を行う制御装置１４を備えている。燃料電池１の出力変化に伴い燃料電池１の発熱量が変化するので、本実施形態では燃料電池１の出力として、燃料電池１の温度（発熱量）に対応した冷却水の燃料電池１出口温度を用いている。従って制御装置１４は、温度センサ９からの温度信号に基づいて三方切替弁７、ウォータポンプ１２、散布用弁１３の制御を行う。これにより、熱媒体流路６において冷却水がバイパス流路６ａに流れる量や気液分離器１０に貯蔵された水のラジエータ４への散布量を調整する。
【００３３】
以下、本実施形態の燃料電池システムの作動を図１、図２に基づいて説明する。まず、図示しない加熱手段により燃料電池１を発電可能温度まで加熱した後、水素、空気の供給を開始する。これにより燃料電池１では発電が開始される。この発電時の化学反応により燃料電池１では水分と熱が発生する。水分は空気通路２を介して空気に含まれた状態で燃料電池１から排出された後、気液分離器１０で水蒸気と水に分離される。水蒸気は系外に排出され、水は気液分離器１０で貯蔵される。燃料電池１で発生した熱は、以下の冷却制御により大気中に放出される。
【００３４】
次に、制御装置１４による燃料電池システムの冷却制御について図２のフローチャートに基づいて説明する。まず、車両が停止しているか否か判定する（Ｓ１００）。車両が停止している場合には、燃料電池１の冷却は不要であり終了する（Ｓ１１０）。車両が停止していない場合には、燃料電池１の冷却が必要か否かを判定する（Ｓ１２０）。具体的には、制御装置１４において、温度センサ９で検出した冷却水温度Ｔｗが、冷却の必要な所定温度Ｔｓ（例えば９０℃）以上であるか否かを判定する。冷却が不要であれば（Ｔｗ＜Ｔｓ）、制御装置１４からの信号によって、冷却水が熱媒体流路６中バイパス通路６ａを流れるように三方弁７が切り替えられ（図１中矢印Ａ）、冷却水はラジエータ４をバイパスする（Ｓ１３０）。
【００３５】
一方、冷却が必要であれば（Ｔｗ＞Ｔｓ）、冷却水がラジエータ４に流れるように三方弁７が切り替えられ（図１中矢印Ｂ）、ラジエータ４による冷却水の冷却が行われる（Ｓ１４０）。ここで、燃料電池１の冷却がさらに必要か否か判定する（Ｓ１５０）。ここではラジエータ４のよる冷却のみで充分な冷却が得られるか否かを判定する。
【００３６】
冷却が必要であると判定された場合（Ｔｗ＞Ｔｓ）、すなわちラジエータ４のみによる冷却では不充分と判定された場合には、気液分離器１０に貯蔵された水がラジエータ４に散布される（Ｓ１６０）。具体的には、制御装置１４では温度センサ９からの温度信号により必要散布量を算出し、これに基づいてウォータポンプ１２および散布用弁１３を作動させ、これによりラジエータ４への散布（供給）が行われる。これにより、散布された水の蒸発潜熱（吸熱）によってラジエータ４の放熱能力を向上させ、効果的に冷却水の温度を低下させる。
【００３７】
このとき、気液分離器１０に貯蔵されている水は凝縮により低温状態で生成されており、このような低温の水をラジエータ４に散布することで冷却水との温度差が広がり、効果的に冷却水の冷却を行うことができる。また、気液分離器１０内に水を貯蔵しておくことで、冷却のため緊急に大量の水が必要な場合でも対応できる。
【００３８】
また、気液分離器１０に貯蔵された水を散布用通路１１を介してラジエータ４に散布する際、水がラジエータ４にて蒸発することにより蒸発潜熱によりラジエータ４の放熱能力を向上させ、効果的に冷却水の温度を低下させればよく、水滴状態でラジエータ４本体に散布する場合、あるいは霧状にしてラジエータ４本体に散布（噴霧）する場合等、種々の散布方法を用いることができる。さらに、水をラジエータ４本体に直接散布するのではなく、ノズルやインジェクタ等によりラジエータ４に送風される空気中に散布して、送風空気を冷却してもよい。この場合には、冷却された空気がラジエータ４に送風され、ラジエータ４の放熱効率が向上する。
【００３９】
このように本実施形態の燃料装置システムでは、燃料電池１の出力に応じて、すなわち燃料電池１の冷却の必要性に応じて（１）ラジエータ４を使用しない場合、（２）ラジエータ４が空冷のみで冷却を行う場合、（３）ラジエータ４が空冷と水の蒸発潜熱による冷却を行う場合のいずれかに切り替える制御が可能となっている。
【００４０】
以上、本実施形態の燃料電池システムによれば、燃料電池１で発電時に発生する水分をラジエータ４に散布することで、発電時に発生する水分を最大限に有効利用して、ラジエータ４での放熱量を増大できる。これにより、従来のようにラジエータ４を空冷だけで冷却を行う場合より、ラジエータ４に必要とされる冷却能力を低減できる。従って、大電力を必要とすることなくラジエータ４の冷却性能を確保しつつ、ラジエータ４を小型化することが可能となり、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の燃料電池システムを図３に基づいて説明する。本第２実施形態の燃料電池システムは、上記第１実施形態に比較して、空気通路２に全熱交換器１５と、全熱交換器１５に空気を供給するポンプ１６が追加されたものである。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図３に示すように、本第２実施形態の燃料電池システムでは、空気通路２に全熱交換器１５が設けられている。空気通路２は、燃料電池１の上流側および下流側において全熱交換器１５を通過するように構成されている。
【００４３】
燃料電池１で発電時に発生した水分は、気液分離器１０にて水蒸気と水に分離され、水は上記第１実施形態と同様に散布によるラジエータ４の冷却に利用される。一方、気液分離器１０にて分離された水蒸気は、空気通路２を介して全熱交換器１５に流れ、ここで燃料電池１に供給される空気の加湿に利用される。このとき、全熱交換器１５では、供給空気の温度を若干高くすることにより、水蒸気を多く含むことができるようにしている。加湿された空気が燃料電池１に供給されることにより、燃料電池１内の電解質を加湿することができる。
【００４４】
以上、本第２実施形態の燃料電池システムの構成によれば、燃料電池１にて発電時に発生した水分を気液分離器１０で水蒸気と水に分離した後、上記第１実施形態のように水をラジエータ４の冷却に用い、さらに水蒸気を供給空気の加湿に用いる。従って、本第２実施形態では、燃料電池１で生成される水分をより効果的に利用することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図４、図５に基づいて説明する。本第３実施形態の燃料電池システムは、燃料電池にて発電時に発生する水分を、燃料電池の冷却に用いられるラジエータに加えて、車室内の空調に用いられるコンデンサの冷却にも用いている。本第３実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００４６】
図４は、本第３実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図４に示すように、本第３実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）２１を備えている。燃料電池２１には、空気通路２２を介して空気（酸素）が供給され、水素通路２３を介して水素が供給される。
【００４７】
燃料電池システムには、燃料電池２１を冷却するためのラジエータ２４が設けられている。ラジエータ２４は送風冷却用ファン２５を備えており、ファン２５の周囲はファンシュラウド２６が設けられている。燃料電池２１には熱媒体流路２７を介して熱媒体（例えば冷却水等の流体）が循環する。熱媒体流路２７には、冷却水を循環させるためのウォータポンプ２８が設けられている。
【００４８】
さらに、本第３実施形態の燃料電池システムは、車室内の空調装置（エアコンディショナ）に用いられる冷凍サイクル装置を備えている。冷凍サイクル装置は、冷媒が循環する冷媒通路、冷媒の圧縮吐出を行うコンプレッサ、コンプレッサから吐出された高圧冷媒を凝縮するコンデンサ、コンデンサで凝縮した冷媒を減圧する減圧装置、減圧装置で減圧した低圧冷媒を蒸発させるエバポレータ等よりなる周知の冷凍サイクルから構成されている。コンデンサ２９は、高温高圧の冷媒ガスの熱を大気中に放出して、冷媒ガスを凝縮液化させるための高圧側熱交換器である。なお、冷凍サイクル装置は、コンデンサ２９を除いて図示を省略している。
【００４９】
空気通路２２における燃料電池２１の下流側には、発電の際に発生して空気に含まれた状態で排出される生成水を、水蒸気および水に分離する気液分離器３０が設けられている。気液分離器３０で分離された水蒸気は系外に排出され、分離された水は気液分離器３０内に貯えられる。気液分離器３０内に貯蔵された水は、燃料電池２１内への水分補給と、ラジエータ２４およびコンデンサ２９の冷却に用いられる。
【００５０】
気液分離器３０に貯蔵された生成水は、加湿用通路３１を介して空気通路２２および水素通路２３に供給される。これにより、予め加湿された空気および水素が燃料電池２１に供給され、燃料電池２１内の電解質が加湿される。
【００５１】
また、気液分離器３０に貯蔵された生成水は、散布用通路３２、３３を介してノズル３６、３７よりラジエータ２４およびコンデンサ２９に散布（供給）される。ノズル３６、３７は、ラジエータ２４等の風上（車両前方側）に配置されている。散布された水の蒸発潜熱により、ラジエータ２４およびコンデンサ２９は冷却される。散布用通路３２、３３には、水をラジエータ２４等に供給するためのウォータポンプ３４、３５が設けられている。
【００５２】
本第３実施形態の燃料電池システムは、各種制御を行う図示しない制御装置を備えている。制御装置は、燃料電池２１に循環する冷却水の温度、ラジエータファン作動状態、冷凍サイクル装置作動状態等に基づいて、ラジエータ２４あるいはコンデンサ２９に対する水分の散布を制御する。
【００５３】
次に、本第３実施形態における気液分離器３０に分離貯蔵された燃料電池２０の生成水の利用方法について、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００５４】
まず、冷却水の温度Ｔｗを読み込む（ステップＳ２００）。次に、冷却水温度Ｔｗが目標温度Ｔａを超えているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。この結果、Ｔｗ＞Ｔａである場合には、ラジエータ用ポンプ３４を作動させ、ラジエータ２４に生成水を散布（噴射）する（ステップＳ２２０）。散布された水の蒸発潜熱によりラジエータ２４の温度を低下させることができ、ラジエータ２４の冷却能力を向上させることができる。
【００５５】
冷却水温度Ｔｗが目標温度Ｔａを超えていない場合には、空調装置が作動しているか否か、すなわち冷凍サイクル装置が作動しているか否かを判定する（ステップＳ２３０）。この結果、空調装置が作動している場合には、コンデンサ用ポンプ３５を作動させ、コンデンサ２９に生成水を散布する（ステップＳ２４０）。散布された水の蒸発潜熱によりコンデンサ２９の温度を低下させることができ、冷凍サイクルの高圧側の冷媒ガス圧力を低下させることができる。これにより、冷凍サイクルの効率（ＣＯＰ）を向上させることができ、コンプレッサ消費動力を低減させることができ、車両燃費を向上させることができる。これは、エアコンのクールダウン時や夏期等の渋滞走行等のような冷凍サイクルの高圧側冷媒ガス圧力が上昇する条件において、特に有効である。
【００５６】
空調装置が作動していない場合には、ラジエータファン２５が作動しているか否かを判定する（ステップＳ２５０）。この結果、ファン２５が作動している場合には、ラジエータ用ポンプ３４を作動させ、ラジエータ２４に生成水を散布する（ステップＳ２６０）。これにより、ラジエータ２４の冷却能力を向上させることができるため、ファン２５の稼働率を低下させることができ、ファン消費電力を低減させることができる。
【００５７】
次に、運転者によるキーオフ操作の有無を検出し、燃料電池２０を停止させるか否かを判定する（ステップＳ２７０）。この結果、燃料電池２０を停止させる場合には本制御を終了し、停止させない場合には上記ステップＳ２００に戻り、上記の各ステップを繰り返し行う。
【００５８】
以上、本第３実施形態によれば、ラジエータ２４およびコンデンサ２９の冷却能力を向上させることができる。これにより、ラジエータ２４の冷却能力向上と同時に補機類の消費電力が低減し、車両の燃費を向上させることができる。また、本第３実施形態では、車両走行に必要な燃料電池２１の冷却装置であるラジエータを優先的に冷却することで、車両走行能力を確保している。
【００５９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第３実施形態に比較して、燃料電池の生成水に加えて車内用空調装置で発生する生成水（凝縮水）を回収する点が異なるものである。上記第３実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図６は本第４実施形態の燃料電池システムの概略構成を示している。図６に示すように、本第４実施形態では、冷凍サイクルのエバポレータ３８の下方に、エバポレータ３８にて発生する凝縮水を回収するための凝縮水回収トレイ３９が設けられている。凝縮水回収トレイ３９は、凝縮水回収配管４０により気液分離器３０に接続されている。
【００６１】
エバポレータ３８は、冷凍サイクルの減圧装置で低温低圧の状態となった液冷媒を蒸発させることで、エバポレータ３８を通過して車室内に送風される空気を冷却する。このとき、空気が露点温度以下に冷却されることで、空気中の水分が凝縮してエバポレータ３８の表面に凝縮水が生成する。この凝縮水は、凝縮水回収トレイ３９にて回収され、凝縮水回収配管４０を介して気液分離器３０に貯蔵される。
【００６２】
このような構成により、燃料電池２１の生成水に加えて、空調装置の作動に伴って発生する生成水を回収することができ、ラジエータ２４あるいはコンデンサ２９に散布して、これらの冷却に利用することができる。
【００６３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図７に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第３実施形態に比較して、気液分離器３０に貯蔵された生成水の散布方式が異なるものである。上記第３実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図７は本第５実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図７に示すように、気液分離器３０に貯蔵された生成水は、１本の散布用通路３２を介してノズル３６、３７に供給される。散布用通路３２には、流路内の圧力を調整するプレッシャレギュレータ４１が設けられている。また、それぞれのノズル３６、３７には、図示しない制御部によって開閉制御される弁が設けられている。
【００６５】
本第５実施形態の燃料電池システムでは、以下のように気液分離器３０に貯蔵された生成水がラジエータ等に散布される。
【００６６】
まず、ウォータポンプ３４によって気液分離器３０内の生成水がノズル３６、３７に圧送される。このとき、プレッシャレギュレータ４１にて水圧が調整される。そして、ラジエータ２４あるいはコンデンサ２９に対して水の噴射が必要なときに、ノズル３６、３７に設けられた弁が開けられ水が噴射（散布）される。
【００６７】
本第５実施形態の構成によれば、ノズル３６、３７に設けられた弁の開閉により水の噴射制御をするので、応答性を向上させることができる。従って、例えばデューティ比制御により水の噴射制御を行う場合に適している。
【００６８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図８に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第３実施形態に比較して、液器分離器の構成が異なるものである。上記第３実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図８は本第６実施形態の気液分離器４２の拡大断面を示している。気液分離器４２には、燃料電池２０から排出された排ガスが流入・流出する空気通路２２が接続されている。また、気液分離器４２において水分が貯蔵される下方側には、気液分離器４２に貯蔵された水を、空気通路２２等に供給する加湿用通路３１と、ラジエータ２４等に供給する散布用通路３２、３３とが接続されている。散布用通路３２、３３は、加湿用通路３１に比較して高い位置に接続されている。散布用通路３２、３３が接続されている水面レベルが、加湿用貯蔵水レベル４２ａとなる。
【００７０】
気液分離器４２には、燃料電池２１より生成水を含んだ排気空気が流入し、排気空気より分離された水分が下方に溜まり貯蔵される。この貯蔵された水は、燃料電池２１に供給される空気および水素の加湿と、ラジエータ２４等への噴射に用いられる。このとき、散布用通路３２、３３は加湿用通路３１より高い位置に接続されているので、加湿用貯蔵水レベル４２ａより下に存在する水は、ラジエータ２４等への噴射には使用することができない。これにより、より優先順位の高い空気等の加湿用に、常に水を確保しておくことができる。
【００７１】
（他の実施形態）
なお、上記第１、第２実施形態では、燃料電池１の出力に対応する冷却水温度Ｔｗ（間接的な燃料電池温度）に基づいて制御装置１４による冷却制御を行ったが、これに限らず、例えば燃料電池１の発電量に基づいて冷却制御を行うこともできる。
【００７２】
また、上記第１、第２実施形態では、空気通路２の燃料電池１下流側に気液分離器１０を設け、気液分離器１０にて分離貯蔵された水をラジエータ４の冷却に用いたが、気液分離器１０を省略して、燃料電池１から排出される水分を含んだ空気を直接ラジエータ４に散布（供給）するように構成してもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様に、燃料電池１で発生した水の蒸発潜熱を利用してラジエータ４の放熱効率を向上させ、効果的に冷却水の温度を低下させることができる。また、この場合には、燃料電池システム全体の構成を簡素化できる。
【００７３】
また、上記第３〜第６実施形態では、ラジエータ２４あるいはコンデンサ２９に生成水を散布するのにノズル３６、３７を用いたが、これに限らず、噴射する機構を備えていれば任意の装置を用いることができる。
【００７４】
また、上記第３〜第６実施形態では、冷凍サイクルの高圧側の熱交換器としてコンデンサ２９を用いているが、これに限らず、例えばガスクーラ等を用いてもよい。
【００７５】
また、上記第３〜第６実施形態では、ラジエータ２４およびコンデンサ２９の双方に燃料電池２１の生成水を散布するように構成しているが、これに限らず、いずれか一方にのみ散布するように構成してもよい。
【００７６】
また、上記第３〜第６実施形態では、優先的にラジエータ２４に生成水を散布し、ラジエータ２４の冷却能力に余裕がある場合にコンデンサ２９に生成水を散布する構成としたが、これに限らず、生成水の量に余裕がある場合には、ラジエータ２４およびコンデンサ２９の双方に同時に生成水を散布するように構成してもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態では、空気通路にのみ気液分離器を設けたが、これに限らず、水素通路の燃料電池下流側においても同様の気液分離器を設け、燃料電池から排出される排ガスからも水分を回収するように構成してもよい。あるいは、単一の気液分離器に空気通路側の排気と水素通路側の排気を導くように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の燃料電池システムの作動を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図４】第３実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図５】第３実施形態の燃料電池システムの作動を示すフローチャートである。
【図６】第４実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図７】第５実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図８】第６実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１、２１…燃料電池、２、２２…空気通路、３、３３…水素通路、４、２４…冷却装置（ラジエータ）、６、２７…熱媒体流路、９…温度センサ、１０、３０、４２…気液分離器、１４…制御装置、２９…コンデンサ。

Claims (2)

1. 水素と酸素とを化学反応させて電力を得る燃料電池（１）と、
   前記燃料電池（１）の外部に配置され、該燃料電池（１）内に冷却媒体を循環させる熱媒体流路（６）と、
   該熱媒体流路（６）に介在されて前記冷却媒体の熱を大気に放熱させて該冷却媒体を冷却するラジエータ（４）、および該ラジエータ（４）に送風するファン（５）により構成される冷却装置と、
   前記燃料電池外部に配置されており、前記燃料電池内部の前記化学反応により発生した水分と水蒸気とが導入されて該水蒸気が分離されて水が貯留される気液分離器（１０）とを備え、
   前記気液分離器（１０）内に貯留された水はウォータポンプ（１２）の作動により散布用通路（１１）を介して前記ラジエータ（４）に送風される送風空気中に散布されるように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記燃料電池（１）の出口側の前記冷却媒体の温度が所定温度以上の場合には、前記ウォータポンプ（１２）を作動させて前記気液分離器（１０）内に貯留された水を前記散布用通路（１１）を介して前記ラジエータ（４）に送風される送風空気中に散布す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。

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