JP5286771B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、１以上の配管を介して燃料電池にガス、すなわち、燃料ガス（水素ガス）や酸化剤ガス（空気）等を搬入出させることで電力を生成する燃料電池システムに関する。

近年、乗用車等の駆動源として燃料電池システムが用いられる場合が多い。燃料電池システムは、１以上の配管を介して多数のセルを積層した燃料電池（ＦＣスタック）に各種ガスを搬入出することで電力を生成するシステムである。ここで、燃料電池に供給されるガス、あるいは、燃料電池から回収されるガスは、通常、圧縮されて高圧となっている場合が多い。そのため、これらガスの搬入出を行うための配管は、高圧に対して十分な耐性を備えることが要求される。そこで、従来から、燃料電池システムの配管として、高耐圧ゴムホースが用いられている（例えば特許文献１など）。換言すれば、従来、燃料電池システムに用いられる配管に関して、高圧に対する対策は十分であったと言える。

特開２００２−３７３６８７号公報 特開２００４−６１６６号公報 特開２００５−２６７９１０号公報

ところで、燃料電池システムの中には、ガスを搬入出する配管上に開閉バルブを設け、燃料電池の停止時には、当該開閉バルブを閉鎖して燃料電池を封止するものがある（例えば上記特許文献２，３など）。かかる燃料電池システムでは、封止後、開閉バルブより燃料電池側に位置する配管内に残存しているガスが、燃料電池に設けられた触媒との反応に消費されてしまい、当該配管の内圧が大気圧より低い負圧になり、閉塞が生じていた。そして、この閉塞した状態で、燃料電池システムが寒冷環境下に長時間、放置されると、当該配管が閉塞したまま凍結する場合があった。この場合、燃料電池を再起動させようとしても、ガスの搬入出ができず、凍結が解消されるまで燃料電池を起動できないという問題があった。換言すれば、従来の燃料電池システムでは、寒冷環境下において、迅速に再起動できない恐れがあった。

そこで、本発明では、寒冷環境下においても迅速に再起動でき得る燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明の燃料電池システムは、１以上の配管を介して燃料電池にガスを搬入出させることで電力を生成する燃料電池システムであって、前記配管は、燃料電池停止時に内圧が負圧となる負圧作用部と、燃料電池停止時にも内圧が負圧とならない負圧非作用部と、を備え、前記負圧作用部は、その方向が変更可能なフレキシブル性を備えるとともに、燃料電池停止に伴い生じる負圧による閉塞を阻害する閉塞阻害構造を備え、前記負圧作用部は、
可撓性を備えるとともに大径の外側可撓性管体と、可撓性を備えるとともに小径の内側可撓性管体であって前記外側可撓性管体の内部に挿通されて、前記外側可撓性管体に流れるガスと同じガスが流れる内側可撓性管体と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記負圧作用部は、燃料電池停止時に、配管のうち当該燃料電池の極と連通した状態で封止される部分である。

他の好適な態様では、前記負圧作用部が、可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体の内部に、剛性材料からなるとともに当該可撓性管体より短い１以上の剛性筒状部材を、配した構造である。この場合、前記可撓性管体のうち前記剛性筒状部材が配されていない部分の長さは、当該可撓性管体の変形特性および発生する負圧の大きさに基づいて決定されることが望ましい。また、前記可撓性管体の内壁には、前記剛性筒状部材を係止して当該剛性筒状部材を位置固定する凹部が形成されることも望ましい。あるいは、前記閉塞阻害構造は、さらに、可撓性管体の外周囲に装着され、前記可撓性管体を前記筒状部材に圧着することで前記剛性筒状部材を位置固定するクリップ体を備えてもよい。さらに、前記可撓性管体が予め屈曲形成されている場合、前記可撓性管体は、前記剛性筒状部材の配置位置で二つの管体に分割され、前記二つの管体は、同一の剛性筒状部材が挿入されることで、接続されることが望ましい。この場合、前記剛性筒状部材の少なくとも外表面を絶縁性材料で覆う、あるいは、前記二つの管体の接続部分を絶縁性材料で覆うことで、前記二つの管体の接続部分における絶縁性を確保することが望ましい。また、前記剛性筒状部材は、その両端近傍において径方向外側に突出して前記可撓性管体の内周面に密着する一対の外側シール部と、前記外側シール部より内側寄りの位置において径方向外側に突出して前記可撓性管体の内周面に密着する一対の内側シール部と、を有しており、前記剛性筒状部材の外表面のうち、一端側に設けられた外側シール部と内側シール部との中間位置から、他端側に設けられた外側シール部と内側シール部との中間位置までの領域に絶縁性コーティングを施すことで前記二つの管体の接続部分における絶縁性を確保することも望ましい。

他の好適な態様では、前記負圧作用部が、可撓性を備えた可撓性管体と、剛性を備えるとともに固定部材に装着される剛性管体と、を備える場合、前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体を閉塞不可能な長さとするとともに、前記剛性管体を前記固定部材に対して進退可能に装着する構造である。

他の好適な態様では、前記負圧作用部は、可撓性を備えた可撓性管体を備える場合、前記可撓性管体は、周方向において、その強度が不均一に構成される。

他の好適な態様では、前記負圧作用部は、可撓性を備えた可撓性管体を備える場合、前記可撓性管体の内部に、撥水コーティングが施される。

他の好適な態様では、前記負圧作用部が可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体の外周囲を覆って当該可撓性管体の外径拡大を防止する剛性被覆体を備える。この場合において、前記剛性被覆体は、前記可撓性管体の弾性変形を阻害でき得る程度の剛性を備えた筒状体であって、前記可撓性管体の外径とほぼ同じ内径を有した筒状体であることが望ましい。また、前記剛性被覆体は、板材の両端が互いに近接あるいは接触するように弧状に形成した不完全筒状体であって、弾性変形により前記両端間の間隙量が前記可撓性管体の通過可能な大きさまで変更可能な不完全筒状体であり、前記閉塞阻害構造は、さらに、前記不完全筒状体の両端間の間隙量拡大を阻害しつつ、当該不完全筒状部材を可撓性管体に圧着させるべく、当該不完全筒状体を緊縛するクリップ体またはバンドを有することも望ましい。また、前記剛性被覆体は、互いに引き合い固定することで筒状となる一対の半筒体から構成されることも望ましい。

他の好適な態様では、前記負圧作用部が可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、前記閉塞阻害構造は、保形性を有した線材を螺旋状に形成した螺旋状線材を、前記可撓性管体の内部に配した構造である。

本発明によれば、燃料電池停止時に内圧が負圧となる負圧作用部が負圧による閉塞を阻害する閉塞阻害構造を備えているため、閉塞したまま凍結する恐れが少ない。その結果、燃料電池を迅速に再起動することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一実施形態である燃料電池システム１０の概略構成図である。この燃料電池システム１０は、多数のセルを積層したＦＣスタックとして構成された燃料電池１２を備えている。

燃料電池１２を構成するＦＣスタックは、多数のセルを積層することにより構成されている。各セルは、イオン交換膜からなる電解質膜を燃料極（アノード極）および空気極（カソード極）で挟持して構成されるＭＥＡを、さらに、一対のセパレータで挟持したものである。燃料極には、拡散層と触媒層とが形成されており、水素ガス等の燃料ガスが供給される。供給された燃料ガスは、拡散層で拡散された後、触媒層に到達する。触媒層では、水素がプロトン（水素イオン）と電子とに分離される。水素イオンは電解質膜を通過して空気極に移動し、電子は外部回路を通って空気極に移動する。

電気極にも拡散層と触媒層とが形成されており、空気等の酸化剤ガスが供給される。空気極に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、固体高分子電解質膜を通って空気極に到達した水素イオンと、外部回路を通って空気極に到達した電子とによる反応により水が生成される。このような燃料極及び空気極における反応の際に外部回路を通る電子が、ＦＣスタックの両端子間に接続される負荷に対する電力として使用される。

燃料電池の駆動時には、燃料供給源（図示せず）から水素ガスが供給される。燃料供給源から供給された水素ガスは、エアコンプレッサ１４で加圧された後、加湿モジュール１６に供給される。加湿モジュール１６では、供給された水素ガスが、燃料電池１２から回収された水素オフガス（アノードオフガス）と混合され、加湿される。そして、混合の結果、得られる混合ガスが燃料ガスとして、燃料供給配管２０ａを通じて、燃料電池１２に供給される。

燃料電池１２で消費されなかった水素ガスは、水分を含んだ水素オフガスとして燃料回収配管２０ｂを介して、加湿モジュール１６に回収される。回収された水素オフガスの一部は、既述したとおり、未使用の水素ガスと混合され、再度、燃料電池１２に供給される。また、再供給されなかった水素オフガスは、水素希釈器１８により希釈された後、マフラー１９を通じて外部に放出される。

また、燃料電池１２の駆動時には、燃料電池１２に空気も供給される。空気は、エアコンプレッサ（図示せず）で加圧された後、空気供給配管２０ｃを介して燃料電池１２に供給される。また、燃料電池１２で消費されなかった空気である空気オフガスは、空気回収配管２０ｄを介して外部に放出される。

ここで、燃料電池１２に接続された配管２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの構成について簡単に説明する。図２は、ある配管２０の構成を示す概略図である。この配管２０は、一端が燃料電池１２に、その他端が他の構成部材（例えば加湿モジュール１６など）に接続されており、必要に応じて燃料電池１２にガスを搬入出する。本実施形態では、この配管２０の途中に、開閉バルブ２２を設けている。これは、燃料電池１２の駆動停止時に、当該燃料電池１２と外部環境との連通を阻害し、当該燃料電池１２を封止するためである。すなわち、燃料電池１２の駆動停止時に、当該燃料電池１２と外部環境とが連通したままの状態の場合、各種配管２０を通じて空気中に存在する酸素が燃料電池１２に到達し、当該酸素と燃料電池１２の触媒層との反応が生じる。その結果、触媒層の早期劣化を招くという問題があった。そこで、燃料電池１２の駆動停止時には、配管２０に設けられた開閉バルブ２２を閉鎖し、燃料電池１２を封止している。これにより、燃料電池停止時における燃料電池１２への酸素の流入を防止できる。そして、その結果、触媒層の寿命、ひいては、燃料電池１２の寿命を向上できる。

ところで、かかる構成の場合、配管２０のうち開閉バルブ２２より燃料電池寄りの部分は、開閉バルブ２２の閉鎖後も、燃料電池１２に連通されており、燃料電池１２とともに封止される。この配管２０のうち開閉バルブ２２より燃料電池寄りの部分は、燃料電池停止時において、その内圧が大気圧より低くなる。以下では、この開閉バルブ２２より燃料電池寄りの部分を「負圧作用部２４」と呼び、開閉バルブ２２より外部寄りの部分を「負圧非作用部２５」と呼ぶ。

ここで、燃料電池１２を停止した際に、負圧作用部２４の内圧が負圧となる原理について簡単に説明する。燃料電池１２の停止に伴い開閉バルブ２２を閉鎖しても、負圧作用部２４は、燃料電池１２に連通したままとなっている。この燃料電池１２に連通する負圧作用部２４に残存していた燃料ガスや空気等のガスは、燃料電池１２の触媒層に到達し、消費される。その結果、当該負圧作用部２４の内圧は、大気圧より低い負圧となる。かかる負圧が生じた場合、次のような問題が生じる。

通常、燃料電池に連通される配管２０としては、燃料電池システム１０の各構成部材、例えば、燃料電池１２や加湿モジュール１６等の組み付け作業を容易化するためにある程度のフレキシブル性が要求される。また、圧縮されて高圧となった気体の通過を許容するため、配管２０には高耐圧性も要求される。さらに、燃料電池１２の絶縁を図るために、配管２０は絶縁材料から構成されることも望まれている。これらの条件を満たす配管を構成するために、従来から、高耐圧ゴムホースが多用されている。

しかし、高耐圧ゴムホースに代表される従来の配管は、高圧に対する対策は十分であるが、負圧に対する対策が十分とはいえなかった。そのため、燃料電池１２が停止して配管２０のうち負圧作用部２４の内部が負圧となった場合、この負圧により負圧作用部２４が変形し、閉塞することになる。そして、この閉塞した状態で、寒冷環境下に長時間放置されると、閉塞したまま負圧作用部２４が凍結する場合があった。この場合、燃料電池１２を再起動しようとしても、閉塞により燃料ガス等の供給や回収が阻害されてしまい、結果として、燃料電池１２を迅速に再起動できないという問題があった。

そこで、本実施形態では、配管２０のうち、燃料電池停止時に負圧となる負圧作用部２４（すなわち、配管２０のうち開閉バルブ２２より燃料電池寄りの部分）の構成を特殊なものとしている。なお、開閉バルブ２２より外側寄りの部分である負圧非作用部２５は、負圧耐性は要求されないため、従来と同じく、高耐圧ゴムホース２９で構成される。以下では、負圧作用部２４の構成について詳説する。

図３は、負圧作用部２４の概略断面図である。負圧作用部２４は、燃料電池１２と開閉バルブ２２とを接続するゴムホース３０から構成される。ゴムホース３０は、従来から燃料電池システム１０で多用されている高耐圧ゴムホースであり、高耐圧性、絶縁性、可撓性を備えている。このゴムホース３０の一端は、燃料電池１２から突出形成された電池側パイプ３４に、他端は開閉バルブ２２に接続されたバルブ側パイプ３６に、それぞれ、接続されている。なお、電池側パイプ３４およびバルブ側パイプ３６は、いずれも、剛性材料からなる筒状部材であり、負圧が生じても閉塞しない程度の強度を有している。

ゴムホース３０の長さは、燃料電池１２を駆動した際に生成される水分による導通を防止でき、かつ、燃料電池システム１０の構成部材の組み付け作業を容易にできる程度のフレキシブル性が得られる長さとなっている。ただし、ゴムホース３０を、ある程度長くした場合、負圧作用時における変形量が大きくなり、閉塞するという問題がある。この問題を防止するために、本実施形態では、ゴムホース３０の閉塞を阻害する閉塞阻害構造が形成されている。

閉塞阻害構造は、ゴムホース３０の内部にカラー３２を配することにより構成される。カラー３２は、剛性材料、例えば、金属や剛性樹脂などからなり、燃料電池１２の駆動停止に伴い負圧が生じても変形しない程度の剛性を備えた筒状部材である。このカラー３２の外径は、ゴムホース３０の内径と同じまたは僅かに大きく、その長さはゴムホース３０に比べて十分に短くなっている。

本実施形態では、このカラー３２を、ゴムホース３０の内部に、適度な間隔を開けて配している。より具体的には、カラー３２は、ゴムホース３０の内部において隣接する剛性筒状部材（カラー３２、電池側パイプ３４、バルブ側パイプ３６）同士の間隔Ｄが、負圧によるゴムホース３０の閉塞を防止でき得る程度の長さとなるように配されている。すなわち、ゴムホース３０のうち、内部に剛性筒状部材が配されている部分は、燃料電池１２の駆動停止に伴い内部に負圧が生じても、変形することがなく、閉塞しない。一方、剛性筒状部材が配されていない部分は、当該剛性筒状部材により剛性補強されていないため、負圧発生時には、変形が生じる。ただし、この剛性筒状部材が配されていない部分の距離Ｄが短い場合には、負圧を受けた際のゴムホース３０の変形量が小さくならざるを得ず、結果として、閉塞しないことになる。つまり、適度な間隔を開けて、ゴムホース３０の内部にカラー３２を配することにより、ゴムホース３０を長くしても、当該ゴムホース３０の閉塞を防止することができ、燃料電池１２を確実に絶縁することができる。また、適度な間隔を開けてカラー３２を配することにより、ゴムホース３０全体が高剛性となるのではなく、部分的にはフレキシブル性を有する構成となるため、各構成部材の組み付け作業が容易にできる。なお、ゴムホース３０の閉塞を防止でき得る剛性筒状部材同士の間隔Ｄは、生じる負圧の大きさや、ゴムホース３０の変形特性（強度や形状など）に基づいて決定できる。例えば、生じる負圧が−６０ｋＰａ、ゴムホースの内径が３０ｍｍ、ゴムホースの肉厚が５．５ｍｍの場合、剛性筒状部材同士の間隔は、６０ｍｍ以下が望ましい。

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、燃料電池１２の絶縁性および各構成部材の組み付け容易性を損なうことなく、ゴムホース３０の閉塞を防止できる。その結果、燃料電池システム１０を寒冷環境下に長時間放置した後でも、迅速に、当該燃料電池システム１０を再起動できる。なお、図３では、一つのゴムホース３０に一つのカラー３２しか配していないが、ゴムホース３０の長さに応じて、より多数のカラー３２を配するようにしてもよい。

ところで、上記説明から明らかなとおり、ゴムホース３０の閉塞を防止するためには、各カラー３２を所望の位置で確実に固定させることが重要となる。カラー３２の配置位置がずれて、剛性筒状部材の間隔Ｄが変化した場合には、負圧によるゴムホース３０の閉塞が生じる恐れがあるからである。そこで、カラー３２を所望の位置に確実に固定するための固定手段を設けることが望ましい。

カラー３２を位置固定する固定手段としては、種々の方法が考えられるが、例えば、ゴムホース３０の内部に、カラー３２を収容して係止し、当該カラーの移動を規制する凹部を設けてもよい。すなわち、図４に図示するように、ゴムホース３０の内壁面のうちカラー３２を配置したい位置に、カラー３２を収容可能な程度の凹部３１を形成する。このとき、カラー３２の外径を、当該凹部３１におけるゴムホース３０の内径とほぼ同じとすれば、当該凹部３１に配されたカラー３２の端部は、当該凹部３１の段差部分に係止されることになり、その移動が規制される。その結果、ゴムホース３０の内部におけるカラー３２の位置が固定される。

また、別のカラー固定手段として、ゴムホース３０の外周囲を押圧して当該ゴムホース３０をカラー３２に圧着するクリップ体４０を用いてもよい。図５は、クリップ体４０の使用状態を示す図である。クリップ体４０は、ゴムホース３０の外径より僅かに小さい内径を有した環体であり、その内周面にはゴム等の弾性体４０ａが設けられている。かかるクリップ体４０をゴムホース３０に圧入して、カラー３２の配置位置に装着すれば、当該クリップ体４０の弾性体４０ａが、ゴムホース３０の外周囲を押圧する。この押圧力により、ゴムホース３０はカラー３２に圧着し、当該カラー３２の移動を規制する。そして、これにより、カラー３２の位置固定が図られる。

ところで、上記説明では、直線状のゴムホース３０を例に説明しているが、他部材との干渉を避けるなどのために、予め屈曲形成されたゴムホース３０を用いる場合もある。この場合は、図６に図示するように、ゴムホース３０を予め二つの管体４２ａ，４２ｂに分割しておき、当該二つの管体４２ａ，４２ｂをカラー３２で接合することが望ましい。すなわち、屈曲形成されたゴムホース３０の場合、屈曲部分においてカラー３２の通過が阻害されがちであり、カラー３２を所望の位置に配置することが困難な場合が多い。そこで、この場合は、カラー３２の配置位置においてゴムホース３０を切断し、二つの管体４２ａ，４２ｂに分割しておく。そして、この分割により生成された二つの管体４２ａ，４２ｂに一つのカラー３２を挿通し、当該二つの管体４２ａ，４２ｂを接合する。これにより、屈曲したゴムホース３０であっても、所望の位置にカラー３２を配置することができる。その結果、屈曲形成されたゴムホース３０であっても、閉塞を確実に防止できる。なお、図５に図示するように分割した二つの管体４２ａ，４２ｂをカラー３２で接合する場合においても、カラー３２を位置固定するための固定手段、例えば、凹部３１やクリップ体４０などを設けることが望ましい。

ところで、分割により生成される二つの管体４２ａ，４２ｂをカラー３２で接合した場合には、どうしても当該接合される管体４２ａ，４２ｂ同士の間に隙間４４が生じる。このとき、カラー３２が導電性材料からなる場合には、当該隙間からカラー３２の外周面が露出することになり、負圧作用部２４全体としての絶縁性を低下させてしまう。そこで、カラー３２が導電性材料からなる場合には、各管体４２ａ，４２ｂの端面に、絶縁性を備えた接着剤を塗布し、管体４２ａ，４２ｂ同士の間の隙間４４を埋めることが望ましい。あるいは、当該隙間４４を覆うべく、管体４２ａ，４２ｂの端部に絶縁テープを巻回することで絶縁を図ってもよい。また、別の方法として、カラー３２の外表面に絶縁コーティングを施して絶縁を図ってもよい。なお、当然ながら、カラー３２を、剛性を備えた絶縁材料、例えば、剛性樹脂などで形成することで、絶縁対策を図ってもよい。

次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態は、配管のうち負圧作用部２４の構成が異なる以外は、第一実施形態とほぼ同じである。したがって、以下では、第二実施形態における負圧作用部２４の構成を中心に説明する。図７は、第二実施形態における負圧作用部２４の概略構成図である。

第二実施形態における負圧作用部２４は、電池側パイプ３４に接続された第一ゴムホース３０ａ、バルブ側パイプ３６に接続された第二ゴムホース３０ｂ、および、両ゴムホース３０ａ，３０ｂを接続する剛性パイプ４６を備えている。

第一ゴムホース３０ａおよび第二ゴムホース３０ｂは、いずれも、第一実施形態におけるゴムホース３０と同じく、高耐圧性、可撓性、絶縁性を備えた高耐圧ゴムホースである。ただし、この第一、第二ゴムホース３０ａ，３０ｂは、第一実施形態と異なり、負圧が生じても閉塞しない程度の長さとなっている。すなわち、第一、第二ゴムホースは３０ａ，３０ｂ、第一実施形態におけるゴムホース３０に比べて短くなっている。

剛性パイプ４６は、剛性材料、例えば、金属等からなる剛性管体であり、第一ゴムホース３０ａおよび第二ゴムホース３０ｂを接続する。この剛性パイプ４６は、十分な剛性を備えているため、当然ながら、燃料電池１２の停止に伴い内圧が負圧となっても、閉塞を生じることはない。

つまり、本実施形態では、ゴムホース３０ａ，３０ｂおよび剛性パイプ４６ともに、負圧が生じても閉塞しない構成となっている。その一方で、本実施形態では、可撓性を備えたゴムホース３０ａ，３０ｂが短いため、十分なフレキシブル性が得にくく、燃料電池システム１０の各構成部材の組み付け作業などを煩雑にする恐れがある。

ここで、通常、負圧作用部２４は、固定部材（例えば車両のシャーシなど）にブラケットなどの金具を介して装着される。従来は、負圧作用部２４は固定部材に対して完全に固着されるものの、負圧作用部２４そのものが可撓性を有しているため、フレキシブル性が確保できていた。しかし、本実施形態では、既述したとおり、可撓性を有したゴムホース３０ａ，３０ｂが短いため十分なフレキシブル性を得られない恐れがある。そこで、本実施形態では、剛性パイプ４６を固定部材４８に対して進退可能な状態で装着することでフレキシブル性を確保し、組み付け作業の容易化を図っている。

具体的には、本実施形態の剛性パイプ４６は、ブラケット５０を介して固定部材４８に装着される。ブラケット５０は、剛性パイプ４６を挟持するとともに、固定部材４８にボルト締結される金具である。固定部材４８には、ボルト５０ａが挿通される長孔４８ａが形成されている。この長孔４８ａにボルト５０ａが挿通されることにより、ブラケット５０、ひいては、当該ブラケット５０に挟持されている剛性パイプ４６は、当該長孔４８ａの長軸方向に進退自在となる。この剛性パイプ４６の進退により、燃料電池システム１０の各構成部材の組み付け位置誤差が吸収できる。そして、その結果、可撓性を備えたゴムホース３０ａ，３０ｂが短くても、各構成部材を容易に組み付けることができる。

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、配管２０のうち負圧作用部２４の閉塞を防止しつつ、容易に各構成部材の組み付けを行うことができる。なお、ここで、説明したブラケット５０の構成は一例であり、保持する剛性パイプ４６を固定部材４８に対して進退させることができるのであれば、当然、他の構成であってもよい。

次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態は、負圧作用部２４に用いられるゴムホース３０の形状を特殊形状としている。図８は、第三実施形態における負圧作用部２４の概略断面図である。

本実施形態の負圧作用部２４は、燃料電池１２と開閉バルブ２２とを接続するゴムホース３０を備えている。このゴムホース３０は、第一実施形態と同様に、高耐圧性、絶縁性、可撓性を備えている。また、当該ゴムホース３０は、燃料電池１２を確実に絶縁でき、かつ、各部材の組み付けを容易にできる程度のフレキシブル性が得られる長さとなっている。ただし、このゴムホース３０は、第一実施形態と異なり、周方向において強度が不均一となっている。

具体的には、このゴムホース３０は、図８（ａ）に図示するように、外径形状は円形であるものの、内径形状は楕円形である。そのため、このゴムホース３０は、楕円形の長軸線Ｘに近づくほど肉厚は薄くなり、短軸線Ｙに近づくほど肉厚となる。換言すれば、周方向における肉厚が不均一となっている。当然ながら、肉厚が薄い部分ほど強度が小さく、肉厚が厚い部分ほど強度が高いといえる。そのため、当該ゴムホース３０の内圧が負圧となると、強度の小さい肉薄の部分、すなわち、楕円の長軸線Ｘ付近が最も変形しやすくなる。その結果、負圧発生時、ゴムホース３０は、長軸線Ｘ付近の肉薄部分は閉塞する方向に変形するものの、短軸線Ｙ付近の肉厚部分は変形しづらくなる。そして、ゴムホース３０全体としてみた場合には、図８（ｂ）に図示するように、完全閉塞しないことになる。

つまり、ゴムホース３０の強度を周方向において不均一とすることにより、負圧発生時における変形量が周方向において不均一となり、結果として、閉塞が生じにくくなる。その結果、絶縁性やフレキシブル性を損なうことなく、ゴムホース３０の閉塞を防止でき、燃料電池１２を迅速に再起動することができる。

なお、ゴムホース３０は、強度が周方向において不均一となる形態であれば、当然、他の形態でもよい。例えば、図９に図示するように、外径形状が円形、内径形状が略三角形のような形状でも、閉塞の可能性を低減できる。また、この強度不均一なゴムホース３０は、上述した第一実施形態や第二実施形態に適用してもよい。すなわち、第一実施形態におけるゴムホース３０、第二実施形態における第一、第二ゴムホース３０ａ，３０ｂを、本実施形態のように肉厚不均一とすることで、閉塞の可能性をより低減できる。

次に、第四実施形態について図面を参照して説明する。第四実施形態は、負圧作用部２４におけるゴムホース３０の形態以外は第三実施形態と同様である。したがって、以下では、負圧作用部２４におけるゴムホース３０の形態を中心に説明する。

図１０は、本実施形態における負圧作用部２４の断面図である。この負圧作用部２４は、大径の外側ホース３０ｃと、当該外側ホース３０ｃの内部に挿通された小径の内側ホース３０ｄと、を備える。外側ホース３０ｃは、内側ホース３０ｄに比べて大径であるため搬送するガス量が多い一方で、その内径に比して肉厚が薄いため内圧が負圧となった際には、変形して閉塞しやすい。一方、内側ホース３０ｄは、外側ホース３０ｃに比べて小径であるため搬送するガス量は小さいものの、内径に対して肉厚が厚めであるため負圧が生じても閉塞しにくいという特性を持つ。なお、より閉塞の可能性を低減するために、この内側ホース３０ｄの内径は、当該内側ホース３０ｄの肉厚以下とすることが望ましい。

かかる構成の負圧作用部２４において、内圧が負圧となると図１０（ｂ）に図示する状態となる。すなわち、負圧により外側ホース３０ｃは変形し、閉塞する。一方、内側ホース３０ｄは、内径に比して肉厚が大きいため、負圧となっても、殆ど変形せず、閉塞は生じない。したがって、この状態で寒冷環境下に長時間放置されて凍結したとしても、内側ホース３０ｄを通じてガスを搬送することが可能となる。

もちろん、内側ホース３０ｄは、内径が小さいため、搬送可能なガス量は少ない。そのため、当該内側ホース３０ｄだけでは、燃料電池１２を十分に駆動するためのガスを搬送することは困難である。しかし、当該内側ホース３０ｄで搬送されるガスは、通常、高圧で高温のガスである。この高温のガスが内側ホース３０ｄに供給されれば、当該ガスの持つ温度により外側ホース３０ｃの凍結が迅速に解消される。また、駆動に伴い燃料電池１２から生じる熱によっても、外側ホース３０ｃの凍結が迅速に解消される。その結果、外側ホース３０ｃが閉塞したまま凍結したとしても、再起動すれば、迅速に当該凍結は解消され、比較的、短時間で、燃料電池１２を通常駆動させることが可能となる。つまり、本実施形態によれば、ゴムホース３０のフレキシブル性や絶縁性を損なうことなく、燃料電池１２の性能、特に、耐寒冷性能を向上させることができる。

なお、本実施形態では、内側ホース３０ｄを一本のみとしているが、当然、より多数の内側ホース３０ｄを用いてもよい。また、本実施形態は上述した第一実施形態や第二実施形態、第三実施形態に応用してもよい。すなわち、第一、第二、第三実施形態におけるゴムホース３０の内部に、小径の内側ホース３０ｄを挿通しておくことにより、燃料電池１２の性能をより一層向上させることができる。

次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態は、配管のうち負圧作用部２４の構成が異なる以外は、第一実施形態とほぼ同じである。したがって、以下では、第五実施形態における負圧作用部２４の構成を中心に説明する。図１２は、第五実施形態における負圧作用部２４の概略構成図である。

第五実施形態における負圧作用部２４には、第一実施形態と同様に、燃料電池１２と開閉バルブ２２とを接続するゴムホース３０が設けられている。既述したとおり、このゴムホース３０は、負圧が作用すると閉塞変形し、冬季には、その閉塞変形したまま凍結してしまう場合がある。

そこで、かかるゴムホース３０の閉塞変形を防止するために、本実施形態では、ゴムホース３０の外周囲を部分的に覆い、当該ゴムホース３０の外径拡大を防止する剛性被覆体６０を設けている。

この剛性被覆体６０は、剛性樹脂（プラスチックなど）や金属など、ある程度の剛性を有した材料から構成される筒状体で、その内径は、ゴムホース３０の外径とほぼ同じとなっている。したがって、この剛性被覆体６０をゴムホース３０の外側に挿通した際には、その内周面が当該ゴムホース３０の外周面と密着することになる。そして、この密着関係により、ゴムホース３０の外径拡大を防止することができ、ひいては、ゴムホース３０の閉塞変形を防止できる。

これについて図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は、図１２におけるＣ−Ｃ断面図である。ゴムホース３０が変形する前においては、この図１３（ａ）に図示するように、ゴムホース３０の外周面は、剛性被覆体６０の内周面に密着している。図１３（ｂ）は、このゴムホース３０が負圧により閉塞変形しようとする際の様子を示すイメージ図である。この図１３（ｂ）に図示するように、閉塞変形のために、ゴムホース３０の一部の外径（図示例における横方向の外径）が縮小した場合、当該縮小を吸収するべく他の部分の外径（図示例における縦方向の外径）が拡大する。換言すれば、ゴムホース３０が閉塞変形する際には、必ず、ゴムホース３０の一部の外径が拡大することになる。しかしながら、本実施形態では、ゴムホース３０の外周面に密着する剛性被覆体６０が設けられており、当該ゴムホース３０の外径拡大が全周にわたって防止されている。その結果、ゴムホース３０の外径拡大が生じることはなく、ひいては、閉塞変形が防止される。

つまり、剛性被覆体６０を設ける本実施形態によれば、確実にゴムホース３０の閉塞変形を防止できる。また、本実施形態の剛性被覆体６０は、ゴムホース３０の外側に設置されているため、第一実施形態のようにゴムホース３０の内部に設けられるカラー等に比べて、比較的簡易に設置することができる。

なお、この剛性被覆体６０の長さは、ゴムホース３０より短ければ特に限定されるものではなく、また、その個数も特に限定されない。しかしながら、第一実施形態で説明したカラー３２と同様に、この剛性被覆体も６０も、少なくとも、ゴムホース３０のフレキシブル性を損なわず、かつ、ゴムホース３０の全長に渡って当該ゴムホース３０の閉塞を防止でき得る程度の長さおよび個数であることが望ましい。

ところで、ゴムホース３０がストレート形状の場合には、既述したような断面環状の筒状体（剛性被覆体６０）を挿入することができるが、ゴムホース３０が屈曲している場合には、既述した筒状体を装着することは困難になる。そこで、ゴムホース３０が屈曲している場合には、次のような特殊形状の剛性被覆体を用いる。

図１４は、屈曲したゴムホース３０に特殊形状の剛性被覆体６２を装着した際の概略側面図である。また、図１５（ａ）は、剛性被覆体６２の斜視図、図１５（ｂ）は図１４におけるＤ−Ｄ断面図である。

この剛性被覆体６２は、金属板の両端が互いに近接あるいは接触するように弧状に形成した不完全筒状体である。別の見方をすれば、この剛性被覆体６２は、円筒体の側面を軸方向に切断した断面略Ｃ字状をしているといえる。

この剛性被覆体６２は、適度な弾性を発揮でき得るように、その肉厚や材質が調整されており、弾性変形により両端間の間隙量がゴムホース３０の通過可能な大きさまで変更できるようになっている。剛性被覆体６２に、かかる弾性を持たせることにより、側方からゴムホース３０に装着することが可能となる。

すなわち、屈曲したゴムホース３０に剛性被覆体６２を装着する場合、作業者は、図１５（ｂ）において二点鎖線で図示するように、当該剛性被覆体６２の間隙部分をゴムホース３０外径より大きくなるべく、当該剛性被覆体６０を弾性変形させる。そして、その状態を保ったまま、剛性被覆体６２の内部にゴムホース３０を相対的に進入させる。そして、その後、剛性被覆体６０から手を離せば、剛性被覆体６２は弾性復元力によりゴムホース３０の外周面に密着する略筒状に戻り、ゴムホース３０に装着されることになる。

剛性被覆体６２がゴムホース３０に装着されれば、作業者は、固定部材６３を用いて、当該剛性被覆体６２をゴムホース３０に固定させる。ここで、固定部材６３は、剛性被覆体６２をゴムホース３０に圧着させるべく剛性被覆体６２を緊縛するもので、例えば、ウォーム式バンドやバネ式クリップなどである。かかる固定部材６３で固定されることにより、剛性被覆体６２の両端間の間隙量拡大が防止される。

なお、この固定の際に、剛性被覆体６２を締め付けすぎてしまい、剛性被覆体６２の内径が、ゴムホース３０の外径より縮小することがあり得る。かかる剛性被覆体６２の内径の過度な縮小は、ゴムホース３０の変形を誘発することになり望ましくない。そこで、本実施形態では、この剛性被覆体６２の周方向両端において互いに対抗するべく立脚する一対の当接体６２ａを設けている。この一対の当接体６２ａは、剛性被覆体６２が、ゴムホース３０の外径とほぼ同じになった際に、互いに当接することで、剛性被覆体６２の径縮小方向への更なる弾性変形を防止する。換言すれば、この当接体６２ａを設けることにより、剛性被覆体６２の内径を、常に、好適な値に保つことができる。

以上の説明から明らかなとおり、この不完全筒状体である剛性被覆体６２は、屈曲したゴムホース３０に容易に装着することができる。そして、ゴムホース３０に剛性被覆体６２が装着されることにより、図１３（ｂ）に図示した場合と同様に、ゴムホース３０の径拡大、ひいては、ゴムホース３０の閉塞が防止される。

また、ゴムホース３０が屈曲している場合には、図１６、図１７に図示するような剛性被覆体６４を用いてもよい。図１６は、屈曲したゴムホース３０に特殊形状の剛性被覆体６４を装着した際の概略側面図である。また、図１７は、剛性被覆体６４の斜視図である。

この剛性被覆体６４は、互いに引き合い固定することで筒状となる一対の半筒体６５から構成される。二つの半筒体６５は、互いに分離可能であり、その内径は、ゴムホース３０の外径とほぼ同じとなっている。剛性被覆体６４は、一対の半筒体６５でゴムホース３０を挟み込んだ後に、当該一対の半筒体６５を互いに引き合い固定することで、ゴムホース３０に装着される。

この一対の半筒体６５の固定は、公知の固定手段、例えば、ウォーム式バンドやバネ式クリップなどを用いてもよいが、本実施形態では、固定作業をより簡易にするために、半筒体６５に固定部材を設けている。この固定部材は、バンド体６５ａおよびバンド受部６５ｂからなる。バンド体６５ａは、半筒体６５の周方向端部から延びる帯状部材で、その表面には、バンド受部６５ｂに係止する複数の凹凸が形成されている。また、バンド受部６５ｂは、半筒体６５の周方向端部に形成されており、対応するバンド体６５ａの進入を許容する貫通孔が形成されている。二つの半筒体６５を引き合い固定する場合には、一つの半筒体６５から延びるバンド体６５ａを、対応する半筒体６５に形成されたバンド受部６５ｂの貫通孔に挿入したうえで、当該バンド体６５ａを引き締める。そして、このバンド体６５ａの凹凸が、バンド受部６５ｂに係止することで、二つの半筒体６５が引き合い固定される。

以上の説明から明らかなとおり、この一対の半筒体６５から構成される剛性被覆体６４は、屈曲したゴムホース３０に容易に装着することができる。そして、ゴムホース３０に剛性被覆体６４が装着されることにより、図１３（ｂ）に図示した場合と同様に、ゴムホース３０の径拡大、ひいては、ゴムホース３０の閉塞が防止される。

次に、第六実施形態について説明する。第六実施形態は、配管のうち負圧作用部２４の構成が異なる以外は、第一実施形態とほぼ同じである。したがって、以下では、第五実施形態における負圧作用部２４の構成を中心に説明する。図１８は、第六実施形態における負圧作用部２４の概略構成図である。

第六実施形態における負圧作用部２４にも、第一実施形態と同様に、燃料電池１２と開閉バルブ２２とを接続するゴムホース３０が設けられている。このゴムホース３０の閉塞変形を防止するために本実施形態では、ゴムホース３０の内部に、保形性を有した線材を螺旋状に形成した螺旋状線材、具体的には、コイルスプリング６６を配置している。このコイルスプリング６６の自由外径（コイルスプリング６６が伸縮していない状態での外径）は、ゴムホース３０の内径より僅かに大きくなっている。したがって、このコイルスプリング６６がゴムホース３０の内部に挿入した場合、コイルスプリング６６は、ゴムホース３０の内周面に密着することになり、これにより、ゴムホース３０の径縮小が確実に防止される。そして、その結果、ゴムホース３０の閉塞変形が防止される。

ここで、周知のとおり、コイルスプリング６６は、フレキシブル性（方向変換性）を有している。したがって、かかるコイルスプリング６６を内部に配置しても、ゴムホース３０のフレキシブル性は殆ど損なわれない。つまり、本実施形態によれば、ゴムホース３０のフレキシブル性を維持したまま、その閉塞変形を防止できる。

また、このコイルスプリング６６のフレキシブル性は、ゴムホース３０への挿入作業に際しても有利に働く。例えば、図１９（ａ）に図示するような屈曲したゴムホース３０に挿入する場合において、コイルスプリング６６は、当該ゴムホース３０の屈曲に応じて変形するため、カラーなどの剛性パイプ材に比べて、所望の位置まで容易に進入させることができる。また、コイルスプリング６６は、屈曲した状態を維持できるため、図１９（ｂ）に図示するように、ゴムホース３０の屈曲部分に装着することも可能である。その結果、屈曲部分におけるゴムホース３０の閉塞変形も確実に防止できる。

以上の説明から明らかなとおり、コイルスプリング６６を用いる本実施形態によれば、ゴムホース３０の形状に関わらず、当該ゴムホースの閉塞変形を防止することができる。また、カラーなどの剛性パイプ材を用いる場合に比べて、装着作業が、より容易になる。

最後に、図６を用いて説明した形態の変形例について説明する。本明細書では、既に、図６に図示するようにゴムホース３０の分割により生成される二つの管体４２ａ，４２ｂを、剛性筒状部材であるカラー３２で接合することでゴムホース３０の閉塞変形を防止する形態を説明している。そして、このカラー３２の外表面に絶縁コーティングを施すことで、二つの管体４２ａ，４２ｂ同士の間の間隙４４における絶縁を保つことも説明している。この絶縁コーティングを施す場合には、カラー３２にシール部を設け、さらに、このシール部の位置に応じて絶縁コーティングの範囲を規定することが望ましい。これについて図２０を用いて説明する。

図２０は、ゴムホース３０の分割により生成される二つの管体４２ａ，４２ｂを、シール部３２ａ，３２ｂが形成されたカラー３２で接合した際の様子を示す概略側面図である。このカラー３２は、図８を用いて説明した場合と同様に、剛性材料からなる筒状部材で、その外形はゴムホース３０の内径とほぼ同じか若干大きくなっている。このカラー３２の両端近傍には、一対の外側シール部３２ａが設けられている。各外側シール部３２ａは、径方向外側に突出してゴムホース３０の内周面に密着する凸部である。この外側シール部３２ａは、ゴムホース３０の内部を通過する生成水（フッ酸）が、カラー３２の外周面とゴムホース３０の内周面との間に侵入することを防止する。

また、カラー３２には、外側シール部３２ａより内側（端部から離れる側）に設けられた一対の内側シール部３２ｂも設けられている。各内側シール部３２ｂも、外側シール部３２ａと同様に、径方向外側に突出してゴムホース３０の内周面に密着する凸部である。この内側シール部３２ｂは、二つの管体４２ａ，４２ｂ間の間隙４４から、カラー３２の外周面とゴムホース３０の内周面との間に異物等が侵入することを防止する。

ここで、外側シール部３２ａと内側シール部３２ｂとの間の領域は、外側シール部３２ａによりゴムホース３０の外部からの異物侵入が防止され、内側シール部３２ｂによりゴムホース３０の内部からの異物侵入が防止された領域といえる。本実施形態では、この外側シール部３２ａと内側シール部３２ｂとの間の領域、換言すれば、異物侵入が防止された領域に、絶縁コーティング７０の縁部が位置するようにしている。

すなわち、カラー３２の外表面には、絶縁性を維持するために絶縁コーティング７０が施されている。この絶縁コーティング７０の縁部に異物（フッ酸など）が接触すると、当該接触時の衝撃などにより絶縁コーティングが剥がれる場合があった。剥がれ落ちた絶縁コーティング片は、下流部品である加湿モジュールの目詰まりやエアシャットバルブ等のシール不良を招く恐れがあった。もちろん、縁部が生じないように、絶縁コーティングをカラー３２の全面に施すことも考えられるが、その場合、カラー３２の端部などにあるエッジ部分において、絶縁コーティングの剥がれが生じやすくなる。そして、結果として、やはり、加湿モジュールの目詰まりやエアシャットバルブ等のシール不良を招く恐れがあった。

本実施形態では、かかる絶縁コーティング７０の剥がれを防止するために、カラー３２の外表面のうち、一端側に設けられた外側シール部３２ａと内側シール部３２ｂとの中間位置から、他端側に設けられた外側シール部３２ａと内側シール部３２ｂとの中間位置までの間に絶縁コーティング７０を施している。かかる構成とすることで、絶縁コーティング７０の縁部は、外側シール部３２ａと内側シール部３２ｂとの間の領域、換言すれば、異物侵入が防止された領域に位置することになる。そして、かかる領域に絶縁コーティング７０の縁部が位置することにより、異物と縁部の接触にともなう絶縁コーティング７０の剥がれが防止される。そして、これにより、ゴムホース３０の閉塞を防止しつつ、絶縁コーティング７０の剥がれに起因する不具合を防止することができ、燃料電池を常に、良好に駆動させることが可能となる。

以上の説明から明らかなように、第一〜第六実施形態では、燃料電池１２に接続された配管のうち燃料電池停止時に負圧が生じる負圧作用部２４を、燃料電池停止時に負圧が生じない負圧非作用部に比して、閉塞しにくい構成としている。その結果、燃料電池システム１０の各構成部材の組み付け作業性や、燃料電池１２の絶縁性を低下させること無く、燃料電池１２を迅速に再起動させることができる。なお、負圧作用部２４を負圧非作用部に比して閉塞しにくくするのであれば、上述した以外の構成であってもよい。例えば、ゴムホース３０以外の部材で燃料電池１２の絶縁が図られているのであれば、ゴムホース３０に代えて金属製ジャバラホースを用いてもよい。金属製ジャバラホースは、剛性が高いため、負圧が生じても閉塞しにくいが、フレキシブル性は十分に確保できる。また、負圧発生時にゴムホース３０が閉塞したとしても、凍結が生じにくい構成とすることも有効である。例えば、図１１に図示するように、ゴムホース３０の内壁面に撥水コーティング５６、例えば、フッ素コーティングを施し、当該ゴムホース３０内部に水分が残留しにくい構成とすることも有効である。かかる構成とすれば、ゴムホース３０が閉塞した状態で寒冷環境下に放置された場合であっても、当該ゴムホース３０の内部に水分が少ないため、凍結はしにくい。その結果、燃料電池１２を再起動させるために開閉バルブ２２を開放すれば、即座に閉塞が解消され、迅速に燃料電池１２を再起動させることができる。

本発明の第一実施形態である燃料電池システムの概略構成図である。 第一実施形態における配管の構成を示す概略図である。 第一実施形態における負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略側面図である。 第二実施形態における配管の構成を示す概略図である。 第三実施形態における負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 第四実施形態における負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 第五実施形態における負圧作用部の概略断面図である。 図１２におけるＣ−Ｃ断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 他の例の剛性被覆体の斜視図と図１４におけるＤ−Ｄ断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 他の例の剛性被覆体の斜視図である。 第六実施形態における負圧作用部の概略断面図である。 他の例の負圧作用部の概略断面図である。 図８に図示した負圧作用部の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 燃料電池システム、１２ 燃料電池、１４ エアコンプレッサ、１６ 加湿モジュール、１８ 水素希釈器、１９ マフラー、２０ 配管、２２ 開閉バルブ、２４ 負圧作用部、２５ 負圧非作用部、３０ ゴムホース、３２ カラー、３４ 電池側パイプ、３６ バルブ側パイプ、４０ クリップ体、４６ 剛性パイプ、４８ 固定部材、５０ ブラケット、６０，６２，６４ 剛性被覆体、６３ 固定部材、６５ 半筒体、６６ コイルスプリング、７０ 絶縁コーティング。

Claims (20)

1. １以上の配管を介して燃料電池にガスを搬入出させることで電力を生成する燃料電池システムであって、
   前記配管は、燃料電池停止時に内圧が負圧となる負圧作用部と、燃料電池停止時にも内圧が負圧とならない負圧非作用部と、を備え、
   前記負圧作用部は、その方向が変更可能なフレキシブル性を備えるとともに、燃料電池停止に伴い生じる負圧による閉塞を阻害する閉塞阻害構造を備え、
   前記負圧作用部は、
   可撓性を備えるとともに大径の外側可撓性管体と、
   可撓性を備えるとともに小径の内側可撓性管体であって前記外側可撓性管体の内部に挿通されて、前記外側可撓性管体に流れるガスと同じガスが流れる内側可撓性管体と、
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記内側可撓性管体の内径は、当該内側可撓性管体の肉厚以下である、ことを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
   前記負圧作用部は、前記配管のうち、燃料電池停止時に、当該燃料電池の極と連通した状態で封止される部分であることを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記負圧作用部が、可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、
   前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体の内部に、剛性材料からなるとともに当該可撓性管体より短い１以上の剛性筒状部材を、配した構造であることを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項４に記載の燃料電池システムであって、
   前記可撓性管体のうち前記剛性筒状部材が配されていない部分の長さは、当該可撓性管体の変形特性および発生する負圧の大きさに基づいて決定されることを特徴とする燃料電池システム。
6. 請求項４または５に記載の燃料電池システムであって、
   前記可撓性管体の内壁には、前記剛性筒状部材を係止して当該剛性筒状部材を位置固定する凹部が形成されることを特徴とする燃料電池システム。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記閉塞阻害構造は、さらに、可撓性管体の外周囲に装着され、前記可撓性管体を前記筒状部材に圧着することで前記剛性筒状部材を位置固定するクリップ体を備えることを特徴とする燃料電池システム。
8. 請求項４から６のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記可撓性管体が予め屈曲形成されている場合、
   前記可撓性管体は、前記剛性筒状部材の配置位置で二つの管体に分割され、
   前記二つの管体は、同一の剛性筒状部材が挿入されることで、接続されることを特徴とする燃料電池システム。
9. 請求項８に記載の燃料電池システムであって、
   前記剛性筒状部材の少なくとも外表面を絶縁性材料で覆う、あるいは、前記二つの管体の接続部分を絶縁性材料で覆うことで、前記二つの管体の接続部分における絶縁性を確保することを特徴とする燃料電池システム。
10. 請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記負圧作用部が、可撓性を備えた可撓性管体と、剛性を備えるとともに固定部材に装着される剛性管体と、を備える場合、
    前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体を閉塞不可能な長さとするとともに、前記剛性管体を前記固定部材に対して進退可能に装着する構造であることを特徴とする燃料電池システム。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記負圧作用部は、可撓性を備えた可撓性管体を備える場合、
    前記可撓性管体は、周方向において、その強度が不均一に構成されることを特徴とする燃料電池システム。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記負圧作用部は、可撓性を備えた可撓性管体を備える場合、
    前記可撓性管体の内部に、撥水コーティングが施されることを特徴とする燃料電池システム。
13. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
    前記負圧作用部が可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、
    前記閉塞阻害構造は、前記可撓性管体の外周囲を覆って当該可撓性管体の外径拡大を防止する剛性被覆体を備えることを特徴とする燃料電池システム。
14. 請求項１３に記載の燃料電池システムであって、
    前記剛性被覆体は、前記可撓性管体の弾性変形を阻害でき得る程度の剛性を備えた筒状体であって、前記可撓性管体の外径とほぼ同じ内径を有した筒状体であることを特徴とする燃料電池システム。
15. 請求項１３に記載の燃料電池システムであって、
    前記剛性被覆体は、板材の両端が互いに近接あるいは接触するように弧状に形成した不完全筒状体であって、弾性変形により前記両端間の間隙量が前記可撓性管体の通過可能な大きさまで変更可能な不完全筒状体であり、
    前記閉塞阻害構造は、さらに、前記不完全筒状体の両端間の間隙量拡大を阻害しつつ、当該不完全筒状部材を可撓性管体に圧着させるべく、当該不完全筒状体を緊縛するクリップ体またはバンドを有することを特徴とする燃料電池システム。
16. 請求項１５に記載の燃料電池システムであって、
    前記不完全筒状体は、その周方向両端において互いに対抗するべく立脚する一対の当接体であって、当該不完全筒状体の内径が前記可撓性管体の外径とほぼ同じになった際に、互いに当接することで当該不完全筒状体の径縮小方向への更なる弾性変形を防止する一対の当接体を有することを特徴とする燃料電池システム。
17. 請求項１３に記載の燃料電池システムであって、
    前記剛性被覆体は、互いに引き合い固定することで筒状となる一対の半筒体から構成されることを特徴とする燃料電池システム。
18. 請求項１７に記載の燃料電池システムであって、
    前記半筒体は、対応する半筒体と引き合い固定する固定手段を有しており、
    前記固定手段は、対応する半筒体から突出するバンド体が挿入されるバンド受部と、対応する半筒体に形成されたバンド受部に挿入されるバンド体と、を有する
    ことを特徴とする燃料電池システム。
19. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
    前記負圧作用部が可撓性材料からなる可撓性管体を備える場合に、
    前記閉塞阻害構造は、保形性を有した線材を螺旋状に形成した螺旋状線材を、前記可撓性管体の内部に配した構造であることを特徴とする燃料電池システム。
20. 請求項７に記載の燃料電池システムであって、
    前記剛性筒状部材は、その両端近傍において径方向外側に突出して前記可撓性管体の内周面に密着する一対の外側シール部と、前記外側シール部より内側寄りの位置において径方向外側に突出して前記可撓性管体の内周面に密着する一対の内側シール部と、を有しており、
    前記剛性筒状部材の外表面のうち、一端側に設けられた外側シール部と内側シール部との中間位置から、他端側に設けられた外側シール部と内側シール部との中間位置までの領域に絶縁性コーティングを施すことで前記二つの管体の接続部分における絶縁性を確保する、
    ことを特徴とする燃料電池システム。

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