JP3998200B2 - Fuel cell cooling system - Google Patents

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の冷却装置、さらに詳しくは燃料電池の冷却液中に混入する気体を分離して排気する燃料電池の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車の動力源などとして注目されている固体高分子型の燃料電池は、常温でも発電することが可能であり、様々な用途に実用化されつつある。
【０００３】
この固体高分子型の燃料電池は、一般に、固体高分子電解質を挟んで一方側にカソード電極を区画し、他方側にアノード電極を区画して形成される燃料電池セルを多数配列して構成され、カソード電極に供給される空気中の酸素と、アノード電極に供給される燃料ガスとの化学反応（以下、「発電反応」という）によって発電するシステムである。
しかし、このような発電反応は発熱反応であるため、燃料電池内を一定の温度に保って安定した運転を維持するために、燃料電池は、発生した熱を除去する冷却装置を必要とする。
【０００４】
通常、燃料電池内においては、各燃料電池セル毎に、セパレータによって燃料ガス（燃料ガス）や酸化ガス（空気）と完全に分離された流路を設け、この流路と熱交換器の間に冷却液を循環流通させて燃料電池の冷却を行うシステムが採用されている。
【０００５】
しかし、燃料電池を長期に亘って使用していると、前記のセパレータの周辺部をシールしているシール部材が劣化して、燃料ガスや酸化ガスが冷却液中に漏出する場合がある。そして、冷却液中に漏出した燃料ガス等の気体は、冷却性能の低下等の原因となるおそれがある。
【０００６】
そこで、燃料電池に熱交換媒体を供給して熱交換を行わせる熱交換システムにおいて、熱交換手段および熱交換媒体流路の内の少なくとも１つ、例えば、ラジエタ（熱交換器）の最上部にあるラジエタキャップまたはリザーブタンクの上部等の冷却液より分離した気体が集まる箇所に燃料ガス検出手段を設け、この燃料ガス検出手段によって冷却液より分離した気体を検出し、冷却液中への燃料ガス等の気体の漏洩を検知した場合、警告を発するようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２５０５７０号公報（請求項１、請求項５、請求項７および請求項８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、冷却液中に燃料ガス等が漏洩した場合、所定の濃度に達する前に検知して警告を発し、その後更に濃度上昇があった場合、燃料電池の運転を停止する等の措置をとれるものの、人間が熱交換器や冷却液の循環流路等より溜まった気体を除去する等の人的整備に頼らざるを得ず、使い勝手の良いものではなかった。
【０００９】
そこで本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却液の循環流路に混入した燃料ガスを希釈して低濃度で排出すること、また、従来、熱交換器や冷却液の循環流路内に溜まるにまかせていた気体を、人的整備を必要とせずに随時換気して冷却液中の当該気体の濃度を低いレベルに維持させることが可能となり、燃料電池の冷却装置の冷却性能の低下を防止し、燃料電池による発電システムの使い勝手をより向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、空気と燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池と熱交換器との間に冷却液を循環させる循環流路を設けた燃料電池の冷却装置であって、ガス抜き流路を介して前記循環流路に連絡され、かつ冷却液戻し流路を介して前記循環流路に連絡された前記循環流路の冷却液の一部を貯蔵する冷却液貯蔵容器を備え、前記燃料電池へ供給する空気または前記燃料電池から排出される空気を流通させる空気配管を備え、前記冷却液貯蔵容器は換気用配管を介して前記空気配管に連絡され、かつ前記冷却液貯蔵容器に滞留する燃料ガスを、前記換気用配管を流通する換気流によって系外へ排出するガス排出機構を備えることを特徴とする燃料電池の冷却装置を発明の構成とする。
【００１１】
この燃料電池の冷却装置では、ガス排出機構によって、換気用配管を流通して冷却液貯蔵容器内に導入される換気流によって、冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスが換気される。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の燃料電池の冷却装置において、前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度に応じて、前記換気流の流量を制御することを特徴とする。
【００１３】
この燃料電池の冷却装置では、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度に応じて、ガス排出機構が、換気用配管を流通して冷却液貯蔵容器内に導入される換気流の流量を制御して冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスが換気される。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の燃料電池の冷却装置において、前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記冷却液貯蔵容器の換気量を増加させることを特徴とする。
【００１５】
この燃料電池の冷却装置では、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上となったとき、ガス排出機構が、換気用配管を流通して冷却液貯蔵容器内に導入される換気流による、冷却液貯蔵容器の換気量を増加させることによって、冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスが換気される。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の燃料電池の冷却装置において、前記空気配管内の圧力を増大させたことによって前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度まで低減されたときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器内のガスを排出させることを特徴とする。
【００１７】
この燃料電池の冷却装置では、空気配管内の圧力を増大させることによって換気用配管を流通して冷却液貯蔵容器内に換気流が導入されて冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度まで低減されたときに、ガス排出機構によって冷却液貯蔵容器内のガスが排出される。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項２に記載の燃料電池の冷却装置において、前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器内の圧力を低下させることで、前記換気流の流量を増加させることを特徴とする。
【００１９】
この燃料電池の冷却装置では、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度に達したときに、ガス排出機構によって冷却液貯蔵容器内の圧力を低下させることによって、換気用配管を流通する換気流の流量が増加し、冷却液貯蔵容器内のガスが換気される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の冷却装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の冷却装置は、図１に示すとおり、燃料電池１に供給される冷却液を冷却するための熱交換器２と、燃料電池１と熱交換器２との間に冷却液を熱交換可能に循環させる循環流路３と、循環流路３の冷却液の一部を貯蔵する冷却液貯蔵容器４と、換気用配管５とを備える。
【００２２】
燃料電池１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んだ燃料電池セルをさらにセパレータで挟持し、複数積層して構成されている。アノード電極に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動し、カソード電極の触媒によって酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。この発電反応は発熱反応であり、その燃料電池の温度は反応効率を確保するために、セパレータにおけるアノード電極またはカソード電極の反対側の面に冷却水を循環することで７０度前後に維持される。燃料電池の発電電力は、例えば、図示しない燃料電池自動車の走行用モータに供給され、自動車を駆動する。
【００２３】
燃料電池１は、エアクリーナ６によって清浄化されてエアポンプ７によって供給空気配管８を通じて供給される空気と、燃料ガス供給配管９を通じて供給される燃料ガスとを発電反応させて発電を行う装置である。発電反応後、反応によって消費されなかった空気は排出空気配管１０を通じて排気され、また、発電反応によって消費されなかった燃料ガスは燃料ガス排出配管１１を通じて燃料電池１より排出される。また、燃料電池１は、冷却液の流入口１２および流出口１３を備える。なお、燃料ガスとしては、水素、炭化水素、炭化水素を改質した改質ガス、メタノール等が挙げられる。
【００２４】
熱交換器２は、循環流路３によって燃料電池１より戻される冷却液が流入する流入口２ａと、図示しない２次冷却媒体と冷却液との間で熱交換を行わせ、冷却液を冷却させる熱交換器本体２ｂと、熱交換によって冷却された冷却液が流出する流出口２ｃとを備える。この熱交換器２は、２次冷却媒体として、水またはその他の液体を用いる液冷方式でもよいし、２次冷却媒体として空気を用いる空冷方式でもよい。
また、この熱交換器２は、循環流路３を通じて流入口２ａより流入する冷却液の一部を冷却液貯蔵容器４に流通させる冷却液−気体流出口２ｄを備える。
【００２５】
循環流路３は、燃料電池１と熱交換器２との間に冷却液を熱交換可能に循環させる流路であり、流出路３ａと、送液路３ｂと、戻し流路３ｃと、流入路３ｄと、調整流路３ｅとより構成される。
流出路３ａは、燃料電池１の流出口１３と冷却液ポンプ１４との間を連絡して、燃料電池１より流出する冷却液が流通する流路である。
【００２６】
送液路３ｂは、冷却液ポンプ１４と熱交換器２の流入口１２との間を連絡して、流出路３ａを流通して冷却液ポンプ１４に流入し、冷却液ポンプ１４によって加圧された冷却液が流通する流路である。
戻し流路３ｃは、熱交換器２の流出口２ｃとサーモスタット１５との間を連絡して、熱交換器２で冷却され、流出口２ｃより流出する冷却液がサーモスタット１５に流通する流路である。
【００２７】
流入路３ｄは、サーモスタット１５と燃料電池１の流入口１２との間を連絡して、サーモスタット１５より流出した冷却液が燃料電池１の流入口１２に流通する流路である。
【００２８】
調整流路３ｅは、送液路３ｂとサーモスタット１５との間を連絡し、サーモスタット１５により、流入路３ｄを通って流入口１２より燃料電池１内に供給される冷却液の温度が所定範囲となるように、送液路３ｂを流通する冷却液の一部を、戻し流路３ｃよりサーモスタット１５内に流入する冷却液と合流させるための流路である。
【００２９】
サーモスタット１５は、熱交換器２より戻し流路３ｃを通って流入する冷却液Ｃ、冷却液貯蔵容器４より冷却液戻し流路１７を通って流入する冷却液Ｂ、および調整流路３ｅを通って流入する冷却液Ｄのそれぞれの温度に応じて、各流路の流入経路を開閉して冷却液Ｂ、Ｃ、Ｄを混合し、流出口１５ａより流出して、流入路３ｄを通って流入口１２より燃料電池１内に供給される冷却液の温度を所定の温度に保つ機能を備える装置である。
【００３０】
また、冷却液貯蔵容器４は、気液分離室４１と、その気液分離室４１の上部に上方に向けて突設され、気液分離室４１と開口部４２ａを介して連通している換気室４２とを備え、さらにガス排出機構を備える。この冷却液貯蔵容器４は、循環流路３内の冷却液の一部を下部に滞留させて貯蔵するとともに、冷却液より分離する気体を上部に滞留させる気液分離器としての機能を備える。
【００３１】
この冷却液貯蔵容器４において、気液分離室４１は、熱交換器２と冷却液ガス抜き流路１６を介して連絡されている。冷却液ガス抜き流路１６の先端１６ａは、熱交換器２より流入する冷却液中に含まれる気体が気液分離して、気液分離室４１の上部空間に浮上して滞留するように、気液分離室４１に滞留している冷却液Ａの液面よりも下部になるように配置される。
【００３２】
また、気液分離室４１は、循環流路３と冷却液戻し流路１７を介して連絡されている。この冷却液戻し流路１７の先端１７ａは、循環流路３内を流通する冷却液と冷却液貯蔵容器４内の冷却液とが連絡するように、冷却液貯蔵容器４の下部に滞留する冷却液Ａの液面よりも下部になるように配置される。
【００３３】
さらに、気液分離室４１は、換気用配管５を介して排出空気配管１０と連絡されている。また、冷却液貯蔵容器４の換気室４２は、前記気液分離室４１の上部に上方に向けて突設され、気液分離室４１と開口部４２ａを介して連通し、さらに、排気口４２ｂに換気用排気路１８が連絡されている。
【００３４】
そして、本実施形態に係る冷却装置においては、前記換気室４２と、換気用配管５と、さらに換気用配管５との連絡点１０ａよりも下流側の排出空気配管１０の途中に配設された調圧弁１９と、前記排気口４２ｂと、その排気口４２ｂに連絡された換気用排気路１８とによって、冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスを、燃料電池より排出される空気によって換気するガス排出機構が構成される。
【００３５】
調圧弁１９は、燃料電池１より排出され、排出空気配管１０内を流通して排出される排出空気の排出空気圧を調整するものであり、この調圧弁１９による排出空気圧の調整により冷却液貯蔵容器４内の換気が制御される。
【００３６】
次に、この第１の実施形態に係る冷却装置における燃料電池１の冷却について説明するとともに、冷却液貯蔵容器４における燃料ガスの換気について説明する。
【００３７】
この燃料電池の冷却装置において、空気は、エアクリーナ６によって清浄化された後、エアポンプ７によって供給空気配管８を通じて、燃料電池１内に供給される。この空気と、燃料ガス供給配管９を通じて供給される燃料ガスとが、発電反応して発電が行われる。発電反応後、発電反応によって消費されなかった空気は排出空気配管１０を通じて燃料電池１より排気され、また、発電反応によって消費されなかった燃料ガスは燃料ガス排出配管１１を通じて燃料電池１より排出される。
【００３８】
このとき、発電反応に伴って発生する熱は、流入口１２より燃料電池１内に供給され、燃料電池１内に設けられた流路を流通する冷却液によって吸収され、燃料電池１内の温度が所定の温度に保たれる。
【００３９】
熱を吸収した冷却液は、流出口１３より流出して、循環流路３の流出路３ａ、冷却液ポンプ１４および送液路３ｂの順で流通し、冷却液ポンプ１４によって加圧され、一部が調整流路３ｅを通ってサーモスタット１５に冷却液Ｄとして流通するとともに、大部分は流入口２ａより熱交換器２内に流入して、熱交換器本体２ｂにおいて２次冷却媒体と熱交換して冷却される。熱交換後、冷却液は、熱交換器２の流出口２ｃより流出して、戻し流路３ｃを流通してサーモスタット１５に流入する。
【００４０】
サーモスタット１５においては、熱交換器２より戻し流路３ｃを通って流入する冷却液Ｃ、冷却液貯蔵容器４より冷却液戻し流路１７を通って流入する冷却液Ｂ、および調整流路３ｅを通って流入する冷却液Ｄのそれぞれの温度に応じて、各流路の流入経路を開閉することによって、冷却液Ｂ、Ｃ、Ｄを混合して所定の温度に調整された冷却液が流出して、流入路３ｄを通って流入口１２より燃料電池１内に供給される。燃料電池１内に供給された冷却液によって、燃料電池１内が冷却される。
【００４１】
このように、本発明の冷却装置は、冷却液を燃料電池１と熱交換器２の間を循環流路３を介して循環流通させて、燃料電池１内を所定の温度に維持し、燃料電池１の安定した運転を図ることができる。
【００４２】
また、冷却液貯蔵容器４においては、流入口２ａより熱交換器２内に流入した冷却液の一部Ｅが、冷却液−気体流出口２ｄより冷却液ガス抜き流路１６を通って、先端１６ａより冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１内に流入する。このとき、冷却液中に混入した気体が分離して冷却液Ａの液面より浮上して、気液分離室４１の上部空間に滞留するとともに、冷却液は、気液分離室４１の下部に滞留する。気液分離室４１の下部に滞留した冷却液Ａは、冷却液戻し流路１７を介してサーモスタット１５に冷却液Ｂとして流入する。そして、冷却液貯蔵容器４は、排出空気配管１０と連絡しているため、燃料電池１より排出空気配管１０を通って排出される排出空気の圧力によって循環流路３の流入路３ｄを流通する冷却液に圧力を負荷する。冷却液貯蔵容器４の気相部内での冷却液の圧力は排出空気の圧力と実質上等しくなり、その後、循環流路３を流通することによって圧力損失が生じるが、その圧力損失は循環流路３内の冷却液の圧力によらずほぼ一定なため、燃料電池１へ供給される冷却液の圧力と燃料電池１より排出される排出空気との圧力差は、その圧力損失の分だけ冷却液の圧力が排出空気の圧力よりも低くなるようになっている。このように構成することによって、積層構造に構成された燃料電池１のスタック内での冷却液の流路と空気の流路との間の圧力差を所定の範囲に保っている。
【００４３】
そして、冷却液貯蔵容器４と排出空気配管１０とが換気用配管５を介して連絡されていることによって、冷却液貯蔵容器４は、冷却液より分離して冷却液貯蔵容器４の上部に滞留する気体と、排出空気配管１０内を流通する排出空気との圧力差に応じて呼吸する。すなわち、冷却液貯蔵容器４の上部に滞留する気体によって形成される気相部の圧力ＰＧと、排出空気配管１０を通って燃料電池１より排出される排出空気の圧力ＰＡ（排出空気圧）との圧力差に応じて、冷却液貯蔵容器４内の気体と排出空気配管１０内の空気とが、換気用配管５内を、冷却液貯蔵容器４または排出空気配管１０のいずれかに向けて押戻され、または移動する。気体の圧力ＰＧが排出空気の圧力ＰＡよりも高いときは、図１中、冷却液貯蔵容器４より排出空気配管１０に向けて（矢印Ｇで示す方向に）冷却液貯蔵容器４内の気体が換気用配管５を通じて流通して、排出空気配管１０側より換気用配管５中に入り込む空気を排出空気配管１０に押戻して冷却液貯蔵容器４内の気体が前記排出空気配管１０内に排気され、冷却液貯蔵容器4内が換気される。また、気相部の圧力ＰＧが排出空気の圧力ＰＡよりも低いときは、排出空気配管１０より冷却液貯蔵容器４に向けて（矢印Ｈで示す方向に）冷却液貯蔵容器４内の気体が押戻され、冷却液貯蔵容器４内に空気が流入し、この空気によって気相部の気体が希釈される。
【００４４】
この冷却液貯蔵容器４における気相部の圧力と排出空気配管１０における排出空気の圧力とは、呼吸することによってほぼ等しくなる（ＰＡ＝ＰＧ）。また、前記のとおり、冷却液貯蔵容器４での冷却液の圧力は、気相部の圧力と実質的に等しくなり、その後、燃料電池１へ供給される前に冷却液が循環流路３を流通することによって圧力損失が生じるが、その圧力損失は循環流路３内の冷却液の圧力によらずほぼ一定なため、燃料電池１へ供給される冷却液の圧力と燃料電池１より排出される排出空気の圧力とは、その圧力損失の分だけ冷却液の圧力が供給空気の圧力よりも低くなるようになっている（ＰＡ＞ＰＬ）。したがって、排出空気の圧力（ＰＡ）が燃料電池１の出力変動などによって上昇または低下すると、それに伴ってその圧力を冷却液貯蔵容器４の冷却液に伝えることでＰＡ＞ＰＬの関係が保たれ、燃料電池１のスタック内での冷却液と空気の圧力バランスが保たれる。
【００４５】
そして、本実施形態においては、前記冷却液貯蔵容器４の呼吸による換気に加えて、さらに前記ガス排出機構によって、冷却液貯蔵容器４内の換気を行うことができる。これは、調圧弁１９により排出空気配管１０内を流通して排気される排出空気の排出空気圧を調整してＰＡ＞ＰＧとすることによって、排出空気配管１０内の空気が換気用配管５を通って流入口４１ｃより冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１内に流入する。気液分離室４１内に流入した空気は、冷却液貯蔵容器４（気液分離室４１）内に滞留する燃料ガスと混合して、換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８に排気される気体の流れ(以下、「換気流」という)を形成させることができる。例えば、調圧弁１９を絞り、排出空気配管１０側の排出空気圧を高めれば、排出空気は、排出空気配管１０より換気用配管８を通って冷却液貯蔵容器４の方向（図中、Ｇで示す方向）に流れ、換気流が形成され、これによって、冷却液貯蔵容器４内が換気される。このガス排出機構は、常時、作動させてもよいし、必要に応じて作動させるようにしてもよい。燃料電池１の運転時、このガス排出機構を常時作動させておけば、すなわち、調圧弁１９を制御して常にＰＡ＞ＰＧとなるように排出空気圧を制御すれば、冷却液貯蔵容器４内を換気して、冷却液より気液分離されて冷却液貯蔵容器４内に滞留する気体、特に燃料ガスを排気し、冷却液貯蔵容器４内の気相部における燃料ガス濃度を低く保つことができる。
【００４６】
さらに、前記第１の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度に応じて、前記ガス排出機構が冷却液貯蔵容器４よりのガス排出を制御するようにしてもよい。例えば、図１に示すとおり、冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１に燃料ガス濃度計２１を設け、この燃料ガス濃度計２１によって測定される燃料ガス濃度が所定濃度以上になったときに、調圧弁１９を絞ってＰＧ＞ＰＡとなるようにして前記換気流が形成されるようにしてもよい。これによって、冷却液貯蔵容器４内に形成される気相部の気体が、換気用配管５より気液分離室４１に流入される空気と混合され、希釈された混合気体が、さらに換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８を介して排気される。このとき、燃料ガス濃度計２１は、下部に設けた遮蔽板２１ａによって、冷却液貯蔵容器４の揺動、傾斜等によって冷却液Ａと接触しないように防護されるようにしてもよい。
【００４７】
また、前記第１の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度に応じて、前記ガス排出機構が前記換気流の流量を制御して、冷却液貯蔵容器４よりのガス排出量を増加させるようにしてもよい。例えば、図１に示すとおり、換気用排気路１８に設けた開閉制御可能な弁２２の開閉を制御することによって、換気用排気路１８より排気される前記混合気体の排出量を増加させることができる。すなわち、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度が所定濃度以上になったときに弁２２を開放することによって、一時的にＰＧを低下させることでＰＡ＞ＰＧの関係を作り出し、換気用配管５より導入される空気によって換気流を増大させて、気相部の燃料ガスを希釈し、ガス排出量を増加させる。これによって、冷却液貯蔵容器４の換気量を制御することができる。前記開閉可能な弁２２としては、例えば、電磁弁、ダイヤフラム弁等を用いることができる。
【００４８】
さらに、前記第１の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記排出空気配管１０内の圧力を増大させることによって、冷却液貯蔵容器４内の圧力と排出空気配管１０内の圧力との差により換気流を増大させることができ、換気流による冷却液貯蔵容器内の燃料ガスの希釈および排気口４２ｂからの排出を増加させ、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度を低減させることができる。このとき、排出空気配管１０内の圧力は、前記調圧弁１９を絞ることによって増大させることができる。
【００４９】
さらに、前記第１の実施形態において、排出空気配管１０内の圧力を増大させたことによって冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度まで低減されたときは、ガス排出機構を開放することによって冷却液貯蔵容器４内のガスを排出させるようにしてもよい。このように構成することによって冷却液貯蔵容器の燃料ガス濃度が低減した後にガス排出機構によって冷却液貯蔵容器４内のガスを排出するので、確実に燃料ガス濃度が低減されたガスを系外へ排出することができる。冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度は、前記燃料ガス濃度計２１を設けることによって検知することができる。また、ガス排出機構の開放は、図１に示すように、排気口４２ｂに連絡された換気用排気路１８に設けた開閉制御可能な弁２２を開放して行うことができる。
【００５０】
また、前記第１の実施形態において、前記冷却液貯蔵容器による換気能力が不足するときに、前記ガス排出機構を開放することによって、前記冷却液貯蔵容器内を換気するようにしてもよい。例えば、前記燃料ガス濃度計２１によって測定される燃料ガス濃度が所定濃度以上になった後、所定時間経過しても燃料ガス濃度が依然として所定濃度以下にならないときには、前記ガス排出機構を開放することによって、冷却液貯蔵容器４内を換気するようにしてもよい。ガス排出機構の開放は、開閉可能な弁２２等を開閉することによって行うことができる。
【００５１】
具体的には、前記冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器４内の圧力を低下させることで、前記換気流の流量を増加させるようにしてもよい。例えば、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときに、弁２２を開放して冷却液貯蔵容器４内の圧力を低下させる。これによって、冷却液貯蔵容器４内の圧力と排出空気配管１０内の圧力との差により換気流を増大させることができ、換気流による冷却液貯蔵容器内の燃料ガスの希釈および排気口４２ｂからの排出を増加させ、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度を低減させることができる。
【００５２】
次に、図２に示す本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の冷却装置について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の冷却装置を示すブロック図である。
【００５３】
図２に示す第２の実施形態に係る燃料電池の冷却装置は、燃料電池１と熱交換器２の間に冷却液を循環流通させるための循環流路３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）、熱交換器２より冷却液貯蔵容器４に冷却液の一部を供給する冷却液ガス抜き流路１６、循環流路３内を流通する冷却液の温度を一定に保つためのサーモスタット１５、冷却液貯蔵容器４より冷却液を循環流路３に戻すための冷却液戻し流路１７、さらに気液分離室４１、換気室４２等を備える点で、前記第１の実施形態に係る冷却装置と同一の構成を有するものである。したがって、以下の第２の実施形態に係る冷却装置についての説明においては、前記第１の実施形態に係る冷却装置と異なる構成を中心に説明し、第１の実施形態と同一の構成に係るものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
この第２の実施形態に係る冷却装置においては、前記第１の実施形態と同様に、燃料電池１と熱交換器２の間を循環流路３を介して循環する冷却液の温度が、サーモスタット１５によって一定に保たれる。
【００５５】
さらに、本実施形態に係る冷却装置においては、前記換気室４２と、換気用配管５２と、さらに換気用配管５２との連絡点８ａよりも上流側の供給空気配管８の途中に配設されたエアポンプ７と、換気用配管５２の途中に設けられた換気制御手段２３と、前記排気口４２ｂと、その排気口４２ｂに連絡された換気用排気路１８とによって、冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスを、燃料電池に供給する供給空気によって換気するガス排出機構が構成される。
【００５６】
このガス排出機構によって、本実施形態においては、冷却液貯蔵容器４内の換気を行うことができる。これは、エアポンプ７により供給空気配管８内を流通して燃料電池１に供給される空気の一部が換気用配管５２および換気流制御手段２３を通って、流入口４１ｃより冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１内に流入する。気液分離室４１内に流入した空気は、冷却液貯蔵容器４（気液分離室４１）内に滞留する燃料ガスと混合して、換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８に排気される気体の流れ、すなわち、換気流を形成する。例えば、供給空気の一部は、供給空気配管８より換気用配管５２を通って冷却液貯蔵容器４の方向（図中、Ｈで示す方向）に流れて、換気流が形成され、これによって、冷却液貯蔵容器４内が換気される。このガス排出機構は、常時、作動させてもよいし、必要に応じて作動させるようにしてもよい。燃料電池１の運転時、このガス排出機構を常時作動させておけば、冷却液貯蔵容器４内を換気して、冷却液より気液分離されて冷却液貯蔵容器４内に滞留する気体、特に燃料ガスを供給空気と混合することで希釈して排気することによって、冷却液貯蔵容器４内の気相部における燃料ガス濃度を低く保つことができる。
【００５７】
また、この第２の実施形態に係る冷却装置において、換気用配管５２の途中に換気流制御手段２３を設けると、換気用配管５を流通する換気流の流量を制御するとともに、冷却液貯蔵容器４の揺動、傾斜等により、冷却液貯蔵容器４内に滞留される冷却液が換気用配管５２を介して供給空気配管８内に漏出するのを防止するために有効である。例えば、燃料電池を搭載した自動車の走行時に、冷却液貯蔵容器が揺動、傾斜しても冷却液が供給空気配管内に漏出するのを防止して、安定して燃料電池による発電を継続するために有効である。換気流制御手段としては、例えば、逆止弁等を用いることができる。
【００５８】
さらに、前記第２の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度に応じて、前記ガス排出機構が冷却液貯蔵容器４よりのガス排出を制御するようにしてもよい。例えば、図２に示すとおり、冷却液貯蔵容器４の気相部に燃料ガス濃度計２１を設け、この燃料ガス濃度計２１によって測定される燃料ガス濃度が所定濃度以上になったときに、エアポンプ７による供給空気圧の増加、または換気流制御手段２３による換気流の増加等によって前記換気流の流量が増加するようにしてもよい。これによって、冷却液貯蔵容器内に形成される気相部の気体が、より多く換気用配管５より気液分離室４１に流入される空気と混合されて希釈され、生じる混合気体が、さらに換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８から排気される。このとき、燃料ガス濃度計２１は、下部に設けた遮蔽板２１ａによって、冷却液貯蔵容器４の揺動、傾斜等が生じても冷却液Ａと接触しないように防護されていることが望ましい。
【００５９】
また、前記第２の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度に応じて、前記ガス排出機構が冷却液貯蔵容器４よりのガス排出量を増加させるようにしてもよい。例えば、図２に示すとおり、換気用排気路１８に開閉制御可能な弁２２を設け、この弁２２の開閉を制御することによって、換気用排気路１８より排気される前記混合気体、すなわち、ガス排出量を増加させることができる。すなわち、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度が所定濃度以上になったときに弁２２を開放することによって、一時的にＰＧを低下させることでＰＡ＞ＰＧの関係を作り出し、換気用配管５より導入される空気によって換気流を増大させて、気相部の燃料ガスを希釈し、ガス排出量を増加させる。これによって、冷却液貯蔵容器４の換気量を制御することができる。前記開閉可能な弁としては、例えば、電磁弁、ダイヤフラム弁等を用いることができる。
【００６０】
さらに、前記第２の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記供給空気配管８内の圧力を増大させることによって、冷却液貯蔵容器４内の圧力と供給空気配管８内の圧力との差により換気流の流量を増大させることができ、換気流による冷却液貯蔵容器内の燃料ガスの希釈および排気口４２ｂからの排出を増加させ、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度を低減させることができる。このとき、供給空気配管８内の圧力は、前記エアポンプ７によって増大させることができる。
【００６１】
さらに、前記第２の実施形態において、供給空気配管８内の圧力を増大させたことによって冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度まで低減されたときは、ガス排出機構によって冷却液貯蔵容器４内のガスを排出させるようにしてもよい。このように構成することによって冷却液貯蔵容器の燃料ガス濃度が低減した後にガス排出機構によって冷却液貯蔵容器４内のガスを排出するので、確実に燃料ガス濃度が低減されたガスを系外へ排出することができる。また、ガス排出機構によるガスの排出は、図２に示すように、排気口４２ｂに連絡された換気用排気路１８に設けた開閉制御可能な弁２２を開放して行うことができる。
【００６２】
具体的には、前記冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器４内の圧力を低下させることで、前記換気流の流量を増加させるようにしてもよい。例えば、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときに、弁２２を開放して冷却液貯蔵容器４内の圧力を低下させる。これによって、冷却液貯蔵容器４内の圧力と排出空気配管１０内の圧力との差により換気流を増大させることができ、換気流による冷却液貯蔵容器内の燃料ガスの希釈および排気口４２ｂからの排出量を増加させ、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度を低減させることができる。
【００６３】
次に、図３に示す本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の冷却装置について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の冷却装置の構成を示すブロック図である。
【００６４】
図３に示す第３の実施形態に係る燃料電池の冷却装置は、燃料電池１と熱交換器２の間に冷却液を循環流通させるための循環流路３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）、熱交換器２より冷却液貯蔵容器４に冷却液の一部を供給する冷却液ガス抜き流路１６、循環流路３内を流通する冷却液の温度を一定に保つためのサーモスタット１５、冷却液貯蔵容器４より冷却液を循環流路３に戻すための冷却液戻し流路１７、さらに気液分離室４１、換気室４２等を備える点で、前記第１の実施形態に係る冷却装置と同一の構成を有するものである。したがって、以下の第３の実施形態に係る冷却装置についての説明においては、前記第１の実施形態に係る冷却装置と異なる構成を中心に説明し、第１の実施形態と同一の構成に係るものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
この第３の実施形態に係る冷却装置においては、前記第１の実施形態と同様に、燃料電池１と熱交換器２の間を循環流路３を介して循環される冷却液の温度が、サーモスタット１５によって一定に保たれる。
【００６６】
このとき、冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１と供給空気配管８とを換気用配管５２を介して連絡させることによって、冷却液貯蔵容器４は、冷却液より分離して気液分離室４１の上部および換気室４２内に形成される気相部と、供給空気配管８内を流通する空気との圧力差に応じて呼吸する。すなわち、冷却液貯蔵容器４の上部（気液分離室４１および換気室４２）に滞留する気体によって形成される気相部の圧力ＰＧと、供給空気配管８を通って燃料電池１に供給される空気の圧力ＰＡ（供給空気圧）との圧力差に応じて、冷却液貯蔵容器４内の気体と供給空気配管８内の空気とが換気用配管５内を、冷却液貯蔵容器４または供給空気配管８のいずれかに向けて押戻され、または移動する。気体の圧力ＰＧが空気の圧力ＰＡよりも高いときは、図３中、冷却液貯蔵容器４より供給空気配管８に向けて（矢印Ｇで示す方向に）冷却液貯蔵容器４内の気体が換気用配管５を通じて流通して、供給空気配管８側より換気用配管５中に入り込む空気を供給空気配管８に押戻して冷却液貯蔵容器４内の気体が前記供給空気配管６内に排気される。また、気体の圧力ＰＧが空気の圧力ＰＡよりも低いときは、供給空気配管８より冷却液貯蔵容器４に向けて（矢印Ｇと逆の方向：図３中、矢印Ｈで示す方向に）冷却液貯蔵容器４内の気体が押戻され、空気が冷却液貯蔵容器４内に流入して、気相部の気体が希釈される。これにより、冷却液貯蔵容器４内の気相部が換気される。また、供給空気配管８内に排気された気体（例えば、燃料ガス）は、燃料電池１に供給される空気と混合して、前記燃料電池１のカソード電極の触媒で触媒反応する。
【００６７】
そして、本実施形態に係る冷却装置においては、前記換気室４２と、換気用配管５２と、さらに換気用配管５２との連絡点８ａよりも上流側の供給空気配管８の途中に配設されたエアポンプ７と、前記排気口４２ｂと、その排気口４２ｂに連絡された換気用排気路１８と、換気用排気路１８の途中に設けられたオリフィス２４とによって、冷却液貯蔵容器内に滞留する燃料ガスを、燃料電池に供給する供給空気によって換気するガス排出機構が構成される。オリフィス２４は、換気流制御手段として、換気用排気路１８の通気断面積を絞るものである。このオリフィス２４によって、換気用排気路１８を流通して排気される混合気体の流量を制御し、前記換気流による冷却液貯蔵容器４内の換気を安定的に維持することができる。すなわち、冷却液貯蔵容器４内の換気に充分な換気流量を維持するとともに、過剰な換気流を防止することができる。
【００６８】
このガス排出機構によって、本実施形態においては、前記冷却液貯蔵容器４の呼吸による換気に加えて、さらにガス排出機構により冷却液貯蔵容器４内の換気を行うことができる。これは、エアポンプ７により供給空気配管８内を流通して燃料電池１に供給される空気の供給空気圧を調整し、ＰＡ＞ＰＧとすることによって、供給空気配管８内の空気が換気用配管５２を通って流入口４１ｃより冷却液貯蔵容器４の気液分離室４１内に流入する。気液分離室４１内に流入した空気は、冷却液貯蔵容器４（気液分離室４１）内に滞留する燃料ガスと混合して、換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８に排気される気体の流れ(以下、「換気流」という)を形成することができる。例えば、エアポンプ７により、供給空気配管８側の供給空気圧を高め、ＰＡ＞ＰＧとなった場合には、供給空気は、供給空気配管８より換気用配管５２を通って冷却液貯蔵容器４の方向（図中、Ｈで示す方向）に流れて換気流が形成され、これによって、冷却液貯蔵容器４内が換気される。このガス排出機構は、常時、作動させてもよいし、必要に応じて作動させるようにしてもよい。燃料電池１の運転時、このガス排出機構を常時作動させておけば、すなわち、エアポンプ７を制御して常にＰＡ＞ＰＧとなるように供給空気圧を制御すれば、冷却液貯蔵容器４内を換気して、冷却液より気液分離されて冷却液貯蔵容器４内に滞留する気体、特に燃料ガスを排気して、冷却液貯蔵容器４内の気相部における燃料ガス濃度を低く保つことができる。
【００６９】
また、この第３の実施形態に係る冷却装置において、冷却液貯蔵容器４内の気相部の燃料ガス濃度に応じて、前記ガス排出機構が冷却液貯蔵容器４よりのガス排出を制御するようにしてもよい。例えば、図３に示すとおり、気液分離室４１に燃料ガス濃度計２１を設け、この燃料ガス濃度計２１によって測定される燃料ガス濃度が所定濃度以上になったときに、エアポンプ７による供給空気圧を増加させＰＡ＞ＰＧとなるように制御して前記換気流が形成されるようにしてもよい。これによって、冷却液貯蔵容器内に形成される気相部の気体が、換気用配管５より気液分離室４１に流入される空気と混合されて希釈する。そして、混合気体は、換気室４２を通って排気口４２ｂより換気用排気路１８から排気される。このとき、燃料ガス濃度計２１は、下部に設けた遮蔽板２１ａによって、冷却液貯蔵容器４の揺動、傾斜等の動作が生じても冷却液Ａと接触しないように防護されていることが望ましい。
【００７０】
さらに、前記第３の実施形態において、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記供給空気配管８内の圧力を増大させることによって、冷却液貯蔵容器４内の圧力と供給空気配管８内の圧力との差により換気流を増大させることができ、換気流による冷却液貯蔵容器内の燃料ガスの希釈および排気口４２ｂからの排出を増加させ、冷却液貯蔵容器４内の燃料ガス濃度を低減させることができる。このとき、供給空気配管８内の圧力は、前記エアポンプ７によって増大させることができる。
【００７１】
【実施例】
次に、前記第３の実施形態と同じ構成を備える冷却装置を有し、燃料ガスとして水素を用いる燃料電池を自動車に搭載して、冷却液貯蔵容器４の換気について実験した結果を図４に示す。
【００７２】
図４は、自動車に搭載された燃料電池における冷却装置において、自動車の実走行時の冷却液貯蔵容器内の水素濃度の推移を示すものである。この冷却装置を備える燃料電池１を定常運転させているとき、燃料電池自動車の走行モータの要求電力に応じて燃料電池の要求出力が変動する。この燃料電池の要求出力によって燃料電池へ供給する供給空気の圧力を変動させるため、図４中、細線で示す通り、冷却液貯蔵容器内の圧力は自然と変動する。ここで、図４中、点線は第３の実施形態におけるガス排出機構を持たないときの冷却液貯蔵容器内の水素濃度を示し、太線は第３の実施形態におけるガス排出機構を設けたときの冷却液貯蔵容器内の水素濃度を示す。この実験では、一定流量の水素が冷却液に混入してくると想定している。
【００７３】
この冷却装置において、冷却液貯蔵容器４の気相部４２内の水素濃度は、冷却液貯蔵容器内の圧力変動に伴って冷却液中の気体と供給空気とが気相部４２で混合され、供給空気とともに燃料電池のカソード電極に供給されているので、冷却液に混入している水素の濃度は管理目標濃度を超えることがない。しかしながら、燃料電池の出力変動が少なく、（例えば一定速度で燃料電池自動車の運転を続けているときなど）燃料電池への供給空気の圧力変動が行われていない、または供給空気の圧力変動が行われていてもその変動幅が小さいときなどは、図４中点線で示すとおり、気相部における水素濃度が高まっている。ここで、第３の実施形態においては、供給空気の圧力変動による換気に加えて、オリフィスによって常時所定流量の換気がされているので、冷却液中に混入した水素は供給空気によって希釈排出され、冷却液貯蔵容器の水素濃度（太線）は相対的にガス排出機構を持たないときの水素濃度（点線）よりも低い濃度に推移している。
【００７４】
以上の図４に示す結果より、本発明の冷却装置によれば、燃料電池の各部より冷却液中に混入される気体、特に燃料ガスを冷却液貯蔵容器内で気液分離して排気し、冷却液貯蔵容器内の燃料ガスを供給空気（または排出空気）によって希釈し系外へ排出できる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の請求項１に記載の燃料電池の冷却装置によれば、冷却液の循環流路に混入した燃料ガスを、燃料電池へ供給される空気または燃料電池から排出される空気によって希釈して低濃度で系外へ排出することができるので、燃料電池の冷却装置の冷却性能の低下を防止することができる。また、従来、熱交換器や冷却液の循環流路内に溜まるにまかせていた気体を、人的整備を必要とせずに、新たな装置を付加することなく簡単な構成で随時排気することができるので、燃料ガスの漏洩による警告や機関停止の必要頻度を低減できるため燃料電池発電システムの使い勝手をより向上できる。
【００７６】
また、少なくとも１本の換気用配管を配設するだけで、冷却液貯蔵容器を呼吸させながら換気することが可能となり、軽量かつ低コストな構成で冷却液中に漏出する気体を随時排気することができる。特に、極間差圧（燃料ガス、空気、冷却液間の圧力差）が生じると燃料電池のセパレータやシール構造などに過負荷がかかるため、燃料ガス、冷却液ともに供給圧力を低く保つか、燃料ガスと冷却液の供給圧力差を少なく制御する必要があるが、本発明は、その場合にも充分適用可能である。
【００７７】
また、本来、燃料電池システムの有する燃料ガス供給・排出圧力が変動する性質を利用し、冷却液貯蔵容器等を呼吸させながら冷却液中に漏出する気体を換気して排気することが可能となるため、変動ガス圧供給手段を軽量化してコストを削減できる。また、冷却液貯蔵容器等に必要充分な換気を供給しながらも過剰な換気を供給することがなく、必要最適量の換気を供給でき無駄な電力消費を回避できる。
【００７８】
また、請求項２に記載の燃料電池の冷却装置によれば、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度に応じて換気流の流量を制御できるので、必要十分な量の換気流の流量を冷却液貯蔵容器内に導入することができ、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度を低濃度に抑えることができる。
【００７９】
また、請求項３に記載の燃料電池の冷却装置によれば、冷却液貯蔵容器内のガス濃度が所定の濃度以上になったときは空気配管内の圧力を増大させるので、冷却液貯蔵容器内の圧力と空気配管内の圧力との差により換気流を増大させることができ、冷却液貯蔵容器内のガス濃度を低減させることができる。
【００８０】
また、請求項４に記載の燃料電池の冷却装置によれば、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が低減した後にガス排出機構によって冷却液貯蔵容器内のガスを排出するので、確実に燃料ガス濃度が低減されたガスを系外へ排出することができる。
【００８１】
また、請求項５に記載の燃料電池の冷却装置によれば、冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上になったときは冷却液貯蔵容器内の圧力を低下させるので、冷却液貯蔵容器内の圧力と空気配管内の圧力との差により換気流を増大させることができ、冷却液貯蔵容器内のガス濃度を低減させることができるとともに、換気流によって燃料ガス濃度が低減されたガスを系外へ排出することができる。
【００８２】
また、本発明の冷却装置を備える燃料電池を搭載した自動車においては、供給空気配管における供給空気圧の変動に起因して燃料電池出力電圧、カソードガス（空気）供給用エアポンプの消費電力が変化しても、燃料電池に接続された駆動機器への出力電流を適切に制御することで常時所望の駆動出力を供給することが可能となる。そのため、自動車のドライバビリティが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の冷却装置による冷却液貯蔵容器内の換気について実験した結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池
２ 熱交換器
３ 循環流路
３ａ 流出路
３ｂ 送液路
３ｃ 戻し流路
３ｄ 流入路
３ｅ 調整流路
４ 冷却液貯蔵容器
５、５２ 換気用配管
８ 供給空気配管
９ 燃料ガス供給配管
１０ 空気排出配管
１６ 冷却液ガス抜き流路
１７ 冷却液戻し流路
１９ 調圧弁
４１ 気液分離室
４２ 換気室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell cooling device, and more particularly to a fuel cell cooling device that separates and exhausts gas mixed in a fuel cell coolant.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, solid polymer fuel cells, which are attracting attention as power sources for electric vehicles, can generate power even at room temperature, and are being put into practical use for various applications.
[0003]
This solid polymer type fuel cell is generally configured by arranging a number of fuel cells formed by partitioning a cathode electrode on one side and an anode electrode on the other side with a solid polymer electrolyte in between. In this system, power is generated by a chemical reaction (hereinafter referred to as “power generation reaction”) between oxygen in the air supplied to the cathode electrode and fuel gas supplied to the anode electrode.
However, since such a power generation reaction is an exothermic reaction, the fuel cell requires a cooling device that removes the generated heat in order to maintain a stable temperature by keeping the inside of the fuel cell at a constant temperature.
[0004]
Normally, in a fuel cell, a flow path that is completely separated from fuel gas (fuel gas) or oxidant gas (air) by a separator is provided for each fuel cell, and between the flow path and the heat exchanger. A system that cools the fuel cell by circulating a coolant is employed.
[0005]
However, when the fuel cell is used for a long period of time, the sealing member that seals the peripheral portion of the separator may deteriorate, and fuel gas and oxidizing gas may leak into the coolant. And gas, such as fuel gas, which has leaked into the coolant may cause a decrease in cooling performance.
[0006]
Therefore, in a heat exchange system for supplying a heat exchange medium to a fuel cell to perform heat exchange, at least one of the heat exchange means and the heat exchange medium flow path, for example, at the top of a radiator (heat exchanger) A fuel gas detection means is provided at a location where gas separated from the coolant such as an upper part of a radiator cap or reserve tank gathers, and the gas separated from the coolant is detected by the fuel gas detection means, and the fuel gas into the coolant is detected. A technique has been proposed in which a warning is issued when a gas leak such as the above is detected (see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-250570 A (Claim 1, Claim 5, Claim 7 and Claim 8)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, when fuel gas or the like leaks into the coolant, it is detected before a predetermined concentration is reached and a warning is issued, and then when the concentration further increases, the operation of the fuel cell is stopped. However, humans had to rely on human maintenance such as removing the accumulated gas from heat exchangers and coolant circulation channels, which was not easy to use.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to dilute and discharge the fuel gas mixed in the circulation path of the coolant at a low concentration. It is possible to maintain the concentration of the gas in the coolant at a low level by ventilating the gas that has been accumulated in the heat exchanger and the coolant circulation path at any time without the need for human maintenance. Another object of the present invention is to prevent the cooling performance of the fuel cell cooling device from being lowered and to further improve the usability of the power generation system using the fuel cell.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided with a circulation flow path for circulating a coolant between a fuel cell that generates electric power by receiving supply of air and fuel gas and a heat exchanger. A cooling device for a fuel cell, wherein the coolant is connected to the circulation channel via a gas vent channel and is connected to the circulation channel via a coolant return channel. A cooling liquid storage container for storing a part, an air pipe for circulating the air supplied to the fuel cell or the air discharged from the fuel cell, and the cooling liquid storage container via the ventilation pipe And a gas discharge mechanism for discharging the fuel gas staying in the coolant storage container out of the system by a ventilation flow flowing through the ventilation pipe. The configuration.
[0011]
In this fuel cell cooling apparatus, the fuel gas staying in the cooling liquid storage container is ventilated by the gas exhaust mechanism by the ventilation flow flowing through the ventilation pipe and introduced into the cooling liquid storage container.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell cooling device according to the first aspect, the flow rate of the ventilation flow is controlled in accordance with the fuel gas concentration in the coolant storage container. And
[0013]
In this fuel cell cooling device, the gas discharge mechanism controls the flow rate of the ventilation flow introduced into the coolant storage container through the ventilation pipe according to the fuel gas concentration in the coolant storage container. The fuel gas staying in the coolant storage container is ventilated.
[0014]
The invention according to claim 3 is the fuel cell cooling device according to claim 2, wherein when the fuel gas concentration in the coolant storage container reaches a predetermined concentration or more, the coolant storage is performed. It is characterized by increasing the ventilation of the container.
[0015]
In this fuel cell cooling apparatus, when the fuel gas concentration in the coolant storage container becomes equal to or higher than a predetermined concentration, the gas discharge mechanism is introduced into the coolant storage container through the ventilation pipe. By increasing the ventilation amount of the coolant storage container, the fuel gas staying in the coolant storage container is ventilated.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell cooling device according to the third aspect, the fuel gas concentration in the coolant storage container is set to a predetermined value by increasing the pressure in the air pipe. When the concentration is reduced, the gas in the cooling liquid storage container is discharged by the gas discharge mechanism.
[0017]
In this fuel cell cooling device, by increasing the pressure in the air pipe, the ventilation flow is introduced into the cooling liquid storage container through the ventilation pipe, and the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container has a predetermined concentration. The gas in the coolant storage container is discharged by the gas discharge mechanism.
[0018]
Further, the invention according to claim 5 is the fuel cell cooling device according to claim 2, wherein when the fuel gas concentration in the coolant storage container reaches a predetermined concentration or more, the gas discharge mechanism is provided. The flow rate of the ventilation flow is increased by reducing the pressure in the cooling liquid storage container.
[0019]
In this fuel cell cooling device, when the fuel gas concentration in the coolant storage container reaches a predetermined concentration, the pressure in the coolant storage container is reduced by the gas discharge mechanism to circulate the ventilation pipe. The flow rate of the ventilation flow increases, and the gas in the coolant storage container is ventilated.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a cooling device for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
[0021]
As shown in FIG. 1, the fuel cell cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a heat exchanger 2 for cooling a coolant supplied to the fuel cell 1, a fuel cell 1, and a heat exchanger. 2, a circulation channel 3 that circulates the coolant in a heat exchangeable manner, a coolant storage container 4 that stores a part of the coolant in the circulation channel 3, and a ventilation pipe 5.
[0022]
The fuel cell 1 is configured by stacking a plurality of fuel cell cells, in which a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode and further sandwiched by separators. When hydrogen gas is supplied as fuel gas to the anode electrode and air containing oxygen is supplied as oxidant gas to the cathode electrode, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and become the cathode electrode. To generate electricity by generating an electrochemical reaction with oxygen by the catalyst of the cathode electrode. This power generation reaction is an exothermic reaction, and the temperature of the fuel cell is maintained at around 70 degrees by circulating cooling water on the surface of the separator opposite to the anode electrode or cathode electrode in order to ensure reaction efficiency. . The power generated by the fuel cell is supplied to, for example, a travel motor of a fuel cell vehicle (not shown) to drive the vehicle.
[0023]
The fuel cell 1 is a device that generates electricity by generating and reacting the air purified by the air cleaner 6 and supplied by the air pump 7 through the supply air pipe 8 and the fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe 9. After the power generation reaction, the air not consumed by the reaction is exhausted through the exhaust air pipe 10, and the fuel gas not consumed by the power generation reaction is exhausted from the fuel cell 1 through the fuel gas discharge pipe 11. The fuel cell 1 also includes an inlet 12 and an outlet 13 for coolant. Examples of the fuel gas include hydrogen, hydrocarbons, reformed gas obtained by reforming hydrocarbons, methanol, and the like.
[0024]
The heat exchanger 2 cools the cooling liquid by causing heat exchange between the inlet 2a into which the cooling liquid returned from the fuel cell 1 flows back through the circulation channel 3 and a secondary cooling medium (not shown) and the cooling liquid. A heat exchanger main body 2b to be discharged, and an outlet 2c from which the cooling liquid cooled by the heat exchange flows out. The heat exchanger 2 may be a liquid cooling system using water or other liquid as a secondary cooling medium, or an air cooling system using air as a secondary cooling medium.
The heat exchanger 2 also includes a coolant-gas outlet 2 d that allows a part of the coolant flowing in from the inlet 2 a through the circulation channel 3 to flow to the coolant storage container 4.
[0025]
The circulation channel 3 is a channel that circulates the coolant between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2 so that heat can be exchanged. The outflow channel 3a, the liquid feeding channel 3b, the return channel 3c, and the inflow It is comprised from the path | route 3d and the adjustment flow path 3e.
The outflow path 3 a is a flow path through which the coolant flowing out from the fuel cell 1 flows through communication between the outlet 13 of the fuel cell 1 and the coolant pump 14.
[0026]
The liquid supply path 3b communicates between the coolant pump 14 and the inlet 12 of the heat exchanger 2, flows through the outflow path 3a, flows into the coolant pump 14, and is pressurized by the coolant pump 14. The flow path through which the coolant flows.
The return channel 3 c is a channel through which the cooling liquid flowing out from the outlet 2 c flows through the thermostat 15 by communicating between the outlet 2 c of the heat exchanger 2 and the thermostat 15 and being cooled by the heat exchanger 2. is there.
[0027]
The inflow path 3 d is a flow path that communicates between the thermostat 15 and the inlet 12 of the fuel cell 1 and through which the coolant flowing out of the thermostat 15 flows to the inlet 12 of the fuel cell 1.
[0028]
The adjustment flow path 3e communicates between the liquid supply path 3b and the thermostat 15, and the temperature of the coolant supplied into the fuel cell 1 from the inlet 12 through the inflow path 3d by the thermostat 15 is within a predetermined range. In this way, it is a flow path for joining a part of the cooling liquid flowing through the liquid feeding path 3b with the cooling liquid flowing into the thermostat 15 from the return flow path 3c.
[0029]
The thermostat 15 passes through the coolant C flowing from the heat exchanger 2 through the return channel 3c, the coolant B flowing from the coolant storage container 4 through the coolant return channel 17, and the adjustment channel 3e. Depending on the respective temperatures of the cooling liquid D flowing in, the inflow paths of the respective flow paths are opened and closed to mix the cooling liquids B, C and D, flow out from the outlet 15a, and flow through the inflow path 3d. This is a device having a function of keeping the temperature of the coolant supplied from the inlet 12 into the fuel cell 1 at a predetermined temperature.
[0030]
The cooling liquid storage container 4 projects upward from the gas-liquid separation chamber 41 and the upper portion of the gas-liquid separation chamber 41 and communicates with the gas-liquid separation chamber 41 via the opening 42a. A chamber 42 and a gas discharge mechanism. This cooling liquid storage container 4 has a function as a gas-liquid separator that retains a part of the cooling liquid in the circulation flow path 3 in the lower part and stores the gas separated from the cooling liquid in the upper part.
[0031]
In the coolant storage container 4, the gas-liquid separation chamber 41 is in communication with the heat exchanger 2 via the coolant gas vent channel 16. The tip 16a of the coolant gas vent channel 16 is gas-liquid separated from the gas contained in the coolant flowing in from the heat exchanger 2, and floats and stays in the upper space of the gas-liquid separation chamber 41. It arrange | positions so that it may become lower than the liquid level of the cooling fluid A which is staying in the gas-liquid separation chamber 41. FIG.
[0032]
The gas-liquid separation chamber 41 is in communication with the circulation channel 3 and the coolant return channel 17. The cooling liquid return channel 17 has a distal end 17a that retains in the lower portion of the cooling liquid storage container 4 so that the cooling liquid flowing through the circulation flow path 3 and the cooling liquid in the cooling liquid storage container 4 communicate with each other. It arrange | positions so that it may become lower than the liquid level of the liquid A. FIG.
[0033]
Further, the gas-liquid separation chamber 41 communicates with the exhaust air pipe 10 via the ventilation pipe 5. The ventilation chamber 42 of the cooling liquid storage container 4 projects upward from the upper part of the gas-liquid separation chamber 41, communicates with the gas-liquid separation chamber 41 via the opening 42a, and further, the exhaust port 42b. The ventilation exhaust path 18 is communicated with the air.
[0034]
And in the cooling device which concerns on this embodiment, it was arrange | positioned in the middle of the exhaust air piping 10 downstream from the connection point 10a of the said ventilation chamber 42, the ventilation piping 5, and the ventilation piping 5 further. Gas that ventilates the fuel gas staying in the coolant storage container with the air discharged from the fuel cell by the pressure regulating valve 19, the exhaust port 42b, and the ventilation exhaust path 18 connected to the exhaust port 42b. A discharge mechanism is configured.
[0035]
The pressure regulating valve 19 is for adjusting the discharge air pressure of the discharged air discharged from the fuel cell 1 and flowing through the discharge air pipe 10. By adjusting the discharge air pressure by the pressure adjusting valve 19, the coolant storage container The ventilation in 4 is controlled.
[0036]
Next, the cooling of the fuel cell 1 in the cooling device according to the first embodiment will be described, and the ventilation of the fuel gas in the coolant storage container 4 will be described.
[0037]
In this fuel cell cooling apparatus, air is purified by an air cleaner 6 and then supplied into the fuel cell 1 by an air pump 7 through a supply air pipe 8. This air and the fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe 9 undergo a power generation reaction to generate power. After the power generation reaction, air that has not been consumed by the power generation reaction is exhausted from the fuel cell 1 through the exhaust air pipe 10, and fuel gas that has not been consumed by the power generation reaction is exhausted from the fuel cell 1 through the fuel gas discharge pipe 11. .
[0038]
At this time, the heat generated in response to the power generation reaction is supplied into the fuel cell 1 from the inlet 12 and is absorbed by the coolant flowing through the flow path provided in the fuel cell 1. Is maintained at a predetermined temperature.
[0039]
The coolant that has absorbed heat flows out from the outflow port 13 and flows in the order of the outflow passage 3a of the circulation passage 3, the coolant pump 14 and the liquid supply passage 3b, and is pressurized by the coolant pump 14, Part flows through the adjustment flow path 3e to the thermostat 15 as the cooling liquid D, and most of the liquid flows into the heat exchanger 2 from the inlet 2a and exchanges heat with the secondary cooling medium in the heat exchanger body 2b. And cooled. After the heat exchange, the coolant flows out from the outlet 2c of the heat exchanger 2, flows through the return channel 3c, and flows into the thermostat 15.
[0040]
In the thermostat 15, the cooling liquid C flowing from the heat exchanger 2 through the return flow path 3c, the cooling liquid B flowing from the cooling liquid storage container 4 through the cooling liquid return flow path 17, and the adjustment flow path 3e are arranged. Depending on the respective temperatures of the cooling liquid D flowing in, the cooling liquid adjusted to a predetermined temperature by mixing the cooling liquids B, C and D flows out by opening and closing the inflow path of each flow path. Then, the fuel is supplied from the inlet 12 into the fuel cell 1 through the inflow passage 3d. The inside of the fuel cell 1 is cooled by the coolant supplied into the fuel cell 1.
[0041]
As described above, the cooling device of the present invention circulates the coolant between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2 through the circulation flow path 3 to maintain the inside of the fuel cell 1 at a predetermined temperature. Stable operation of the battery 1 can be achieved.
[0042]
In the coolant storage container 4, a part of the coolant E that flows into the heat exchanger 2 from the inlet 2a passes through the coolant-gas outlet channel 16 from the coolant-gas outlet 2d, and the tip It flows into the gas-liquid separation chamber 41 of the coolant storage container 4 from 16a. At this time, the gas mixed in the cooling liquid is separated and floats from the liquid surface of the cooling liquid A, stays in the upper space of the gas-liquid separation chamber 41, and the cooling liquid is in the lower portion of the gas-liquid separation chamber 41. Stay. The coolant A staying in the lower part of the gas-liquid separation chamber 41 flows into the thermostat 15 as the coolant B through the coolant return channel 17. And since the coolant storage container 4 is connected with the exhaust air piping 10, it distribute | circulates the inflow passage 3d of the circulation flow path 3 with the pressure of the exhaust air discharged | emitted from the fuel cell 1 through the exhaust air piping 10. FIG. Apply pressure to the coolant. The pressure of the cooling liquid in the gas phase portion of the cooling liquid storage container 4 becomes substantially equal to the pressure of the exhaust air, and then a pressure loss is caused by flowing through the circulation channel 3. The pressure difference between the pressure of the coolant supplied to the fuel cell 1 and the exhaust air discharged from the fuel cell 1 is equal to the amount of the pressure loss. Is lower than the pressure of the exhaust air. By configuring in this way, the pressure difference between the flow path of the coolant and the flow path of the air in the stack of the fuel cell 1 configured in a stacked structure is kept within a predetermined range.
[0043]
The coolant storage container 4 and the exhaust air pipe 10 are connected via the ventilation pipe 5 so that the coolant storage container 4 is separated from the coolant and stays in the upper part of the coolant storage container 4. Breathing according to the pressure difference between the gas to be discharged and the exhaust air flowing through the exhaust air pipe 10. That is, the pressure PG in the gas phase formed by the gas staying in the upper part of the coolant storage container 4 and the pressure PA (exhaust air pressure) of the exhaust air discharged from the fuel cell 1 through the exhaust air pipe 10. Depending on the pressure difference, the gas in the coolant storage container 4 and the air in the exhaust air pipe 10 push back the ventilation pipe 5 toward either the coolant storage container 4 or the exhaust air pipe 10. Or move. When the gas pressure PG is higher than the exhaust air pressure PA, the gas in the coolant storage container 4 moves from the coolant storage container 4 toward the exhaust air pipe 10 (in the direction indicated by arrow G) in FIG. The air that flows through the ventilation pipe 5 and enters the ventilation pipe 5 from the exhaust air pipe 10 side is pushed back to the exhaust air pipe 10, and the gas in the coolant storage container 4 is exhausted into the exhaust air pipe 10. The inside of the coolant storage container 4 is ventilated. When the pressure PG in the gas phase is lower than the pressure PA of the exhaust air, the gas in the coolant storage container 4 is directed from the exhaust air pipe 10 toward the coolant storage container 4 (in the direction indicated by the arrow H). Pushed back, air flows into the coolant storage container 4, and the gas in the gas phase is diluted by this air.
[0044]
The pressure of the gas phase portion in the coolant storage container 4 and the pressure of the exhaust air in the exhaust air pipe 10 become substantially equal by breathing (PA = PG). Further, as described above, the pressure of the cooling liquid in the cooling liquid storage container 4 becomes substantially equal to the pressure in the gas phase portion, and then the cooling liquid passes through the circulation flow path 3 before being supplied to the fuel cell 1. Although the pressure loss is caused by the circulation, the pressure loss is almost constant regardless of the pressure of the coolant in the circulation flow path 3, so that the pressure of the coolant supplied to the fuel cell 1 is discharged from the fuel cell 1. The pressure of the discharged air is such that the pressure of the coolant is lower than the pressure of the supply air by the pressure loss (PA> PL). Therefore, when the pressure (PA) of the exhaust air rises or falls due to the output fluctuation of the fuel cell 1 or the like, the relationship of PA> PL is maintained by transmitting the pressure to the coolant of the coolant storage container 4 accordingly. The pressure balance between the coolant and air in the stack of the fuel cell 1 is maintained.
[0045]
And in this embodiment, in addition to ventilation by the respiration of the cooling fluid storage container 4, the inside of the cooling fluid storage container 4 can be further ventilated by the gas discharge mechanism. This is because the air pressure in the exhaust air pipe 10 passes through the ventilation pipe 5 by adjusting the exhaust air pressure of the exhaust air exhausted through the exhaust air pipe 10 by the pressure regulating valve 19 so that PA> PG. Then, it flows into the gas-liquid separation chamber 41 of the coolant storage container 4 from the inlet 41c. The air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 is mixed with the fuel gas staying in the coolant storage container 4 (gas-liquid separation chamber 41), passes through the ventilation chamber 42, and passes through the ventilation port 42 through the exhaust port 42b. A gas flow (hereinafter referred to as “ventilation flow”) can be formed. For example, if the pressure regulating valve 19 is throttled to increase the discharge air pressure on the discharge air pipe 10 side, the discharge air passes through the ventilation pipe 8 from the discharge air pipe 10 to the direction of the coolant storage container 4 (indicated by G in the figure). Direction) and a ventilation flow is formed, whereby the inside of the coolant storage container 4 is ventilated. This gas discharge mechanism may be always operated or may be operated as necessary. If the gas discharge mechanism is always operated during the operation of the fuel cell 1, that is, if the discharge air pressure is controlled so as to always satisfy PA> PG by controlling the pressure regulating valve 19, the inside of the coolant storage container 4 is maintained. Ventilation is performed so that gas, in particular, fuel gas separated from the coolant and staying in the coolant storage container 4 can be exhausted, and the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4 can be kept low. .
[0046]
Furthermore, in the first embodiment, the gas discharge mechanism may control gas discharge from the coolant storage container 4 according to the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4. . For example, as shown in FIG. 1, when the fuel gas concentration meter 21 is provided in the gas-liquid separation chamber 41 of the coolant storage container 4 and the fuel gas concentration measured by the fuel gas concentration meter 21 becomes a predetermined concentration or more, The ventilating flow may be formed by reducing the pressure regulating valve 19 so that PG> PA. Thereby, the gas in the gas phase formed in the cooling liquid storage container 4 is mixed with the air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 from the ventilation pipe 5, and the diluted mixed gas is further supplied into the ventilation chamber 42. The air is exhausted from the exhaust port 42b through the ventilation exhaust passage 18. At this time, the fuel gas concentration meter 21 may be protected from contact with the coolant A by swinging, tilting, or the like of the coolant storage container 4 by the shielding plate 21a provided in the lower part.
[0047]
In the first embodiment, the gas discharge mechanism controls the flow rate of the ventilation flow according to the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4, and the coolant is supplied from the coolant storage container 4. The gas discharge amount may be increased. For example, as shown in FIG. 1, by controlling the opening and closing of the valve 22 that can be opened and closed provided in the ventilation exhaust passage 18, the amount of the mixed gas exhausted from the ventilation exhaust passage 18 can be increased. it can. That is, by opening the valve 22 when the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4 exceeds a predetermined concentration, the relationship of PA> PG is created by temporarily reducing PG, The ventilation flow is increased by the air introduced from the ventilation pipe 5 to dilute the fuel gas in the gas phase and increase the gas discharge amount. Thereby, the ventilation amount of the coolant storage container 4 can be controlled. As the valve 22 that can be opened and closed, for example, an electromagnetic valve, a diaphragm valve, or the like can be used.
[0048]
Further, in the first embodiment, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the coolant storage container 4 is increased by increasing the pressure in the exhaust air pipe 10. The ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the exhaust air pipe and the pressure in the exhaust air pipe 10, and the dilution of the fuel gas in the coolant storage container and the discharge from the exhaust port 42b due to the ventilation flow can be increased. The fuel gas concentration in the storage container 4 can be reduced. At this time, the pressure in the exhaust air pipe 10 can be increased by restricting the pressure regulating valve 19.
[0049]
Further, in the first embodiment, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 is reduced to a predetermined concentration by increasing the pressure in the discharge air pipe 10, the gas discharge mechanism is opened. Thus, the gas in the coolant storage container 4 may be discharged. With this configuration, the gas in the cooling liquid storage container 4 is discharged by the gas discharge mechanism after the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container is reduced, so that the gas having the reduced fuel gas concentration is reliably discharged out of the system. Can be discharged. The fuel gas concentration in the coolant storage container 4 can be detected by providing the fuel gas concentration meter 21. Further, as shown in FIG. 1, the gas discharge mechanism can be opened by opening the valve 22 that can be opened and closed provided in the ventilation exhaust passage 18 communicated with the exhaust port 42b.
[0050]
In the first embodiment, when the cooling capacity of the cooling liquid storage container is insufficient, the inside of the cooling liquid storage container may be ventilated by opening the gas discharge mechanism. For example, after the fuel gas concentration measured by the fuel gas concentration meter 21 becomes equal to or higher than a predetermined concentration, if the fuel gas concentration still does not become lower than the predetermined concentration even after a predetermined time has elapsed, the gas discharge mechanism is opened. Thus, the inside of the coolant storage container 4 may be ventilated. The gas discharge mechanism can be opened by opening and closing the openable valve 22 and the like.
[0051]
Specifically, when the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the pressure in the cooling liquid storage container 4 is reduced by the gas discharge mechanism, thereby the ventilation flow. The flow rate may be increased. For example, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the valve 22 is opened to reduce the pressure in the coolant storage container 4. As a result, the ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the coolant storage container 4 and the pressure in the exhaust air pipe 10, and the dilution of the fuel gas in the coolant storage container by the ventilation flow and the exhaust port 42b. , And the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 can be reduced.
[0052]
Next, a fuel cell cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a fuel cell cooling device according to the second embodiment of the present invention.
[0053]
The fuel cell cooling device according to the second embodiment shown in FIG. 2 has a circulation passage 3 (3a, 3b, 3c, 3d, 3d) for circulating the coolant between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2. 3e), a coolant degassing channel 16 for supplying a part of the coolant from the heat exchanger 2 to the coolant storage container 4, and a thermostat 15 for keeping the temperature of the coolant circulating in the circulation channel 3 constant. The cooling according to the first embodiment is provided with a cooling liquid return flow path 17 for returning the cooling liquid from the cooling liquid storage container 4 to the circulation flow path 3, a gas-liquid separation chamber 41, a ventilation chamber 42, and the like. It has the same configuration as the device. Therefore, in the description of the cooling device according to the second embodiment below, the description will focus on the configuration different from the cooling device according to the first embodiment, and the configuration related to the same configuration as the first embodiment. Are given the same reference numerals and explanations thereof are omitted.
[0054]
In the cooling device according to the second embodiment, as in the first embodiment, the temperature of the coolant circulating between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2 via the circulation channel 3 is the thermostat. 15 to keep constant.
[0055]
Furthermore, in the cooling device according to the present embodiment, the air supply chamber 8 is arranged in the middle of the supply air pipe 8 upstream of the connection point 8 a between the ventilation chamber 42, the ventilation pipe 52, and the ventilation pipe 52. It stays in the coolant storage container by the air pump 7, the ventilation control means 23 provided in the middle of the ventilation pipe 52, the exhaust port 42b, and the ventilation exhaust path 18 connected to the exhaust port 42b. A gas discharge mechanism for ventilating the fuel gas with the supply air supplied to the fuel cell is configured.
[0056]
By this gas discharge mechanism, the cooling liquid storage container 4 can be ventilated in this embodiment. This is because part of the air that is circulated in the supply air pipe 8 by the air pump 7 and is supplied to the fuel cell 1 passes through the ventilation pipe 52 and the ventilation flow control means 23, and is supplied from the inlet 41 c to the coolant storage container 4. Into the gas-liquid separation chamber 41. The air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 is mixed with the fuel gas staying in the coolant storage container 4 (gas-liquid separation chamber 41), passes through the ventilation chamber 42, and passes through the ventilation port 42 through the exhaust port 42b. It forms a flow of gas exhausted in the air, that is, a ventilation flow. For example, a part of the supply air flows from the supply air pipe 8 through the ventilation pipe 52 in the direction of the coolant storage container 4 (direction indicated by H in the figure), thereby forming a ventilation flow. The inside of the coolant storage container 4 is ventilated. This gas discharge mechanism may be always operated or may be operated as necessary. If the gas discharge mechanism is operated at all times during the operation of the fuel cell 1, the gas stored in the cooling liquid storage container 4 is ventilated, gas-liquid separated from the cooling liquid, and retained in the cooling liquid storage container 4, in particular. By diluting and exhausting the fuel gas by mixing with the supply air, the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4 can be kept low.
[0057]
In the cooling device according to the second embodiment, when the ventilation flow control means 23 is provided in the middle of the ventilation pipe 52, the flow rate of the ventilation flow flowing through the ventilation pipe 5 is controlled, and the coolant storage container This is effective for preventing the coolant retained in the coolant storage container 4 from leaking into the supply air piping 8 through the ventilation piping 52 due to the swinging, tilting, and the like of 4. For example, when a vehicle equipped with a fuel cell is running, the coolant storage container is prevented from leaking into the supply air piping even if the coolant storage container swings or tilts, and power generation by the fuel cell is continued stably. It is effective for. As the ventilation flow control means, for example, a check valve or the like can be used.
[0058]
Furthermore, in the second embodiment, the gas discharge mechanism may control the gas discharge from the coolant storage container 4 according to the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4. . For example, as shown in FIG. 2, a fuel gas concentration meter 21 is provided in the gas phase portion of the coolant storage container 4, and when the fuel gas concentration measured by the fuel gas concentration meter 21 exceeds a predetermined concentration, the air pump The flow rate of the ventilation flow may be increased by an increase in the supply air pressure due to 7 or an increase in the ventilation flow due to the ventilation flow control means 23. As a result, more gas in the gas phase formed in the cooling liquid storage container is mixed with the air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 from the ventilation pipe 5 and diluted, and the resulting mixed gas is further ventilated. The air is exhausted from the ventilation exhaust path 18 through the chamber 42 through the exhaust port 42b. At this time, it is desirable that the fuel gas concentration meter 21 is protected by the shielding plate 21a provided at the lower portion so as not to come into contact with the coolant A even if the coolant storage container 4 is swung, tilted, or the like.
[0059]
Further, in the second embodiment, the gas discharge mechanism may increase the gas discharge amount from the coolant storage container 4 according to the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4. Good. For example, as shown in FIG. 2, a valve 22 that can be opened and closed is provided in the ventilation exhaust path 18, and the mixed gas exhausted from the ventilation exhaust path 18 by controlling the opening and closing of the valve 22, that is, the gas Emissions can be increased. That is, by opening the valve 22 when the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4 exceeds a predetermined concentration, the relationship of PA> PG is created by temporarily reducing PG, The ventilation flow is increased by the air introduced from the ventilation pipe 5 to dilute the fuel gas in the gas phase and increase the gas discharge amount. Thereby, the ventilation amount of the coolant storage container 4 can be controlled. Examples of the valve that can be opened and closed include an electromagnetic valve and a diaphragm valve.
[0060]
Further, in the second embodiment, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the coolant storage container 4 is increased by increasing the pressure in the supply air pipe 8. The flow rate of the ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the supply air pipe 8 and the pressure in the supply air pipe 8, and the dilution of the fuel gas in the cooling liquid storage container by the ventilation flow and the discharge from the exhaust port 42b are increased. The fuel gas concentration in the coolant storage container 4 can be reduced. At this time, the pressure in the supply air pipe 8 can be increased by the air pump 7.
[0061]
Further, in the second embodiment, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 is reduced to a predetermined concentration by increasing the pressure in the supply air pipe 8, the coolant is discharged by the gas discharge mechanism. The gas in the storage container 4 may be discharged. With this configuration, the gas in the cooling liquid storage container 4 is discharged by the gas discharge mechanism after the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container is reduced, so that the gas having the reduced fuel gas concentration is reliably discharged out of the system. Can be discharged. Further, as shown in FIG. 2, the gas can be discharged by the gas discharge mechanism by opening the valve 22 that can be opened and closed provided in the ventilation exhaust path 18 communicated with the exhaust port 42b.
[0062]
Specifically, when the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the pressure in the cooling liquid storage container 4 is reduced by the gas discharge mechanism, thereby the ventilation flow. The flow rate may be increased. For example, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the valve 22 is opened to reduce the pressure in the coolant storage container 4. As a result, the ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the coolant storage container 4 and the pressure in the exhaust air pipe 10, and dilution of the fuel gas in the coolant storage container by the ventilation flow and the exhaust port 42b. Can be increased, and the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 can be reduced.
[0063]
Next, a fuel cell cooling device according to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a cooling device for a fuel cell according to the third embodiment of the present invention.
[0064]
The fuel cell cooling device according to the third embodiment shown in FIG. 3 has a circulation passage 3 (3a, 3b, 3c, 3d, 3d) for circulating the coolant between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2. 3e), a coolant degassing channel 16 for supplying a part of the coolant from the heat exchanger 2 to the coolant storage container 4, and a thermostat 15 for keeping the temperature of the coolant circulating in the circulation channel 3 constant. The cooling according to the first embodiment is provided with a cooling liquid return flow path 17 for returning the cooling liquid from the cooling liquid storage container 4 to the circulation flow path 3, a gas-liquid separation chamber 41, a ventilation chamber 42, and the like. It has the same configuration as the device. Therefore, in the description of the cooling device according to the third embodiment below, the configuration different from the cooling device according to the first embodiment will be mainly described, and the same configuration as that of the first embodiment will be described. Are given the same reference numerals and explanations thereof are omitted.
[0065]
In the cooling device according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, the temperature of the coolant circulated between the fuel cell 1 and the heat exchanger 2 via the circulation flow path 3 is It is kept constant by the thermostat 15.
[0066]
At this time, the coolant storage container 4 is separated from the coolant by connecting the gas-liquid separation chamber 41 of the coolant storage container 4 and the supply air pipe 8 via the ventilation pipe 52. Breathe according to the pressure difference between the gas phase portion formed in the upper part of 41 and the ventilation chamber 42 and the air flowing through the supply air pipe 8. That is, the gas is supplied to the fuel cell 1 through the pressure PG in the gas phase formed by the gas staying in the upper part (the gas-liquid separation chamber 41 and the ventilation chamber 42) of the coolant storage container 4 and the supply air pipe 8. Depending on the pressure difference from the air pressure PA (supply air pressure), the gas in the coolant storage container 4 and the air in the supply air pipe 8 pass through the ventilation pipe 5, the coolant storage container 4 or the supply air pipe. It is pushed back or moved toward any one of 8. When the gas pressure PG is higher than the air pressure PA, the gas in the coolant storage container 4 is ventilated from the coolant storage container 4 toward the supply air pipe 8 (in the direction indicated by arrow G) in FIG. The air flowing through the pipe 5 and entering the ventilation pipe 5 from the side of the supply air pipe 8 is pushed back to the supply air pipe 8 and the gas in the coolant storage container 4 is exhausted into the supply air pipe 6. . When the gas pressure PG is lower than the air pressure PA, cooling is performed from the supply air pipe 8 toward the coolant storage container 4 (in the direction opposite to the arrow G: the direction indicated by the arrow H in FIG. 3). The gas in the liquid storage container 4 is pushed back, air flows into the cooling liquid storage container 4, and the gas in the gas phase portion is diluted. Thereby, the gaseous-phase part in the cooling fluid storage container 4 is ventilated. Further, the gas (for example, fuel gas) exhausted into the supply air pipe 8 is mixed with the air supplied to the fuel cell 1 and undergoes a catalytic reaction with the catalyst of the cathode electrode of the fuel cell 1.
[0067]
In the cooling device according to the present embodiment, the ventilating chamber 42, the ventilation pipe 52, and the ventilating pipe 52 are disposed in the middle of the supply air pipe 8 upstream from the connection point 8 a. Fuel staying in the coolant storage container by the air pump 7, the exhaust port 42 b, the ventilation exhaust path 18 connected to the exhaust port 42 b, and the orifice 24 provided in the middle of the ventilation exhaust path 18. A gas discharge mechanism is configured to ventilate the gas with supply air supplied to the fuel cell. The orifice 24 restricts the ventilation cross-sectional area of the ventilation exhaust path 18 as a ventilation flow control means. By this orifice 24, the flow rate of the mixed gas exhausted through the ventilation exhaust passage 18 can be controlled, and ventilation in the coolant storage container 4 by the ventilation flow can be stably maintained. That is, it is possible to maintain a sufficient ventilation flow rate for ventilation in the coolant storage container 4 and to prevent excessive ventilation flow.
[0068]
In this embodiment, in addition to the ventilation by the respiration of the cooling liquid storage container 4, the gas discharge mechanism can further ventilate the cooling liquid storage container 4 by this gas discharge mechanism. This is because the air pressure in the supply air pipe 8 is adjusted to PA> PG by adjusting the supply air pressure of the air supplied to the fuel cell 1 through the supply air pipe 8 by the air pump 7. It flows into the gas-liquid separation chamber 41 of the coolant storage container 4 through the inlet 41c. The air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 is mixed with the fuel gas staying in the coolant storage container 4 (gas-liquid separation chamber 41), passes through the ventilation chamber 42, and passes through the ventilation port 42 through the exhaust port 42b. A gas flow (hereinafter referred to as “ventilation flow”) can be formed. For example, when the supply air pressure on the supply air pipe 8 side is increased by the air pump 7 and PA> PG is satisfied, the supply air passes through the ventilation pipe 52 from the supply air pipe 8 in the direction of the coolant storage container 4. It flows in the direction (indicated by H in the figure) to form a ventilation flow, whereby the inside of the coolant storage container 4 is ventilated. This gas discharge mechanism may be always operated or may be operated as necessary. If the gas discharge mechanism is always operated during operation of the fuel cell 1, that is, if the supply air pressure is controlled so as to always satisfy PA> PG by controlling the air pump 7, the inside of the coolant storage container 4 is ventilated. Then, gas that has been gas-liquid separated from the coolant and stays in the coolant storage container 4, particularly the fuel gas, can be exhausted to keep the fuel gas concentration in the gas phase in the coolant storage container 4 low. .
[0069]
Further, in the cooling device according to the third embodiment, the gas discharge mechanism controls the gas discharge from the coolant storage container 4 according to the fuel gas concentration in the gas phase portion in the coolant storage container 4. It may be. For example, as shown in FIG. 3, a fuel gas concentration meter 21 is provided in the gas-liquid separation chamber 41, and when the fuel gas concentration measured by the fuel gas concentration meter 21 exceeds a predetermined concentration, the air pressure supplied by the air pump 7 is supplied. And the ventilation flow may be formed by controlling so that PA> PG. Thereby, the gas in the gas phase formed in the cooling liquid storage container is mixed with the air flowing into the gas-liquid separation chamber 41 from the ventilation pipe 5 and diluted. The mixed gas passes through the ventilation chamber 42 and is exhausted from the ventilation exhaust path 18 through the exhaust port 42b. At this time, the fuel gas concentration meter 21 is protected by the shielding plate 21a provided in the lower part so that it does not come into contact with the coolant A even if the coolant storage container 4 is swung or tilted. desirable.
[0070]
Further, in the third embodiment, when the fuel gas concentration in the coolant storage container 4 reaches a predetermined concentration or more, the coolant storage container 4 is increased by increasing the pressure in the supply air pipe 8. The ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the supply air pipe and the pressure in the supply air pipe 8, and the dilution of the fuel gas in the coolant storage container by the ventilation flow and the discharge from the exhaust port 42b are increased. The fuel gas concentration in the storage container 4 can be reduced. At this time, the pressure in the supply air pipe 8 can be increased by the air pump 7.
[0071]
【Example】
Next, FIG. 4 shows the results of an experiment on ventilation of the coolant storage container 4 having a cooling device having the same configuration as that of the third embodiment and mounting a fuel cell using hydrogen as a fuel gas in an automobile. Show.
[0072]
FIG. 4 shows the transition of the hydrogen concentration in the coolant storage container during the actual running of the automobile in the cooling device for the fuel cell mounted on the automobile. When the fuel cell 1 having this cooling device is in steady operation, the required output of the fuel cell varies according to the required power of the travel motor of the fuel cell vehicle. Since the pressure of the supply air supplied to the fuel cell is changed according to the required output of the fuel cell, the pressure in the coolant storage container naturally changes as shown by a thin line in FIG. Here, in FIG. 4, the dotted line indicates the hydrogen concentration in the coolant storage container when the gas discharge mechanism in the third embodiment is not provided, and the thick line indicates when the gas discharge mechanism in the third embodiment is provided. The hydrogen concentration in a cooling liquid storage container is shown. In this experiment, it is assumed that a constant flow of hydrogen enters the coolant.
[0073]
In this cooling device, the hydrogen concentration in the gas phase part 42 of the coolant storage container 4 is such that the gas in the coolant and the supply air are mixed in the gas phase part 42 in accordance with the pressure fluctuation in the coolant storage container. Since it is supplied to the cathode electrode of the fuel cell together with the supply air, the concentration of hydrogen mixed in the coolant does not exceed the control target concentration. However, there is little fluctuation in the output of the fuel cell, and there is no fluctuation in the pressure of the supply air to the fuel cell (for example, when the fuel cell vehicle is continuously operated at a constant speed), or there is a fluctuation in the pressure of the supply air. However, when the fluctuation range is small, the hydrogen concentration in the gas phase portion is increased as shown by the dotted line in FIG. Here, in the third embodiment, in addition to ventilation due to pressure fluctuation of the supply air, ventilation at a predetermined flow rate is always performed by the orifice, so hydrogen mixed in the coolant is diluted and discharged by the supply air, The hydrogen concentration (thick line) of the cooling liquid storage container is relatively lower than the hydrogen concentration (dotted line) when the gas discharge mechanism is not provided.
[0074]
From the results shown in FIG. 4, according to the cooling device of the present invention, the gas mixed in the coolant from each part of the fuel cell, in particular, the fuel gas is separated into gas and liquid in the coolant storage container and exhausted. The fuel gas in the coolant storage container can be diluted with the supply air (or exhaust air) and discharged out of the system.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the cooling device for a fuel cell according to claim 1 of the present invention, the fuel gas mixed in the circulation path of the coolant is supplied to the fuel cell or is discharged from the fuel cell. Can be diluted and discharged out of the system at a low concentration, so that the cooling performance of the fuel cell cooling device can be prevented from being lowered. In addition, the gas that has traditionally been collected in the heat exchanger and the coolant circulation path can be exhausted at any time with a simple configuration without the need for human maintenance and the addition of new equipment. As a result, it is possible to reduce the warning frequency due to fuel gas leakage and the frequency of engine stoppage, so that the usability of the fuel cell power generation system can be further improved.
[0076]
In addition, it is possible to ventilate the coolant storage container by breathing only by arranging at least one ventilation pipe, and exhaust the gas leaking into the coolant at any time with a lightweight and low-cost configuration. Can do. In particular, if an inter-electrode pressure difference (pressure difference between fuel gas, air, or coolant) occurs, the fuel cell separator or seal structure will be overloaded. Although it is necessary to control the difference in supply pressure between the fuel gas and the coolant, the present invention is sufficiently applicable to this case.
[0077]
In addition, it is possible to ventilate and exhaust the gas leaked into the coolant while breathing the coolant storage container or the like by utilizing the nature of the fuel gas supply / discharge pressure that the fuel cell system originally has. Therefore, the variable gas pressure supply means can be reduced in weight and the cost can be reduced. Further, while supplying the necessary and sufficient ventilation to the coolant storage container or the like, it is possible to supply the necessary and optimal amount of ventilation without supplying excessive ventilation, thereby avoiding unnecessary power consumption.
[0078]
According to the fuel cell cooling device of the second aspect, the flow rate of the ventilation flow can be controlled in accordance with the fuel gas concentration in the coolant storage container. It can be introduced into the storage container, and the fuel gas concentration in the coolant storage container can be kept low.
[0079]
According to the fuel cell cooling device of claim 3, since the pressure in the air pipe is increased when the gas concentration in the coolant storage container exceeds a predetermined concentration, The ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the air pipe and the pressure in the air pipe, and the gas concentration in the coolant storage container can be reduced.
[0080]
According to the fuel cell cooling device of claim 4, since the gas in the coolant storage container is discharged by the gas discharge mechanism after the fuel gas concentration in the coolant storage container is reduced, the fuel gas is surely The gas having a reduced concentration can be discharged out of the system.
[0081]
According to the fuel cell cooling device of claim 5, when the fuel gas concentration in the coolant storage container becomes a predetermined concentration or more, the pressure in the coolant storage container is reduced. Ventilation flow can be increased by the difference between the pressure in the storage container and the pressure in the air pipe, the gas concentration in the coolant storage container can be reduced, and the fuel gas concentration is reduced by the ventilation flow Gas can be discharged out of the system.
[0082]
Further, in an automobile equipped with a fuel cell equipped with the cooling device of the present invention, the fuel cell output voltage and the power consumption of the cathode gas (air) supply air pump change due to the fluctuation of the supply air pressure in the supply air piping. However, it is possible to always supply a desired drive output by appropriately controlling the output current to the drive device connected to the fuel cell. Therefore, the drivability of the automobile is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a cooling device for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a cooling device for a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a cooling device for a fuel cell according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a result of an experiment on ventilation in a coolant storage container by a fuel cell cooling device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Fuel cell
2 Heat exchanger
3 Circulation channel
3a Outflow channel
3b Liquid feed path
3c Return channel
3d inflow channel
3e Adjustment flow path
4 Coolant storage container
5, 52 Piping for ventilation
8 Supply air piping
9 Fuel gas supply piping
10 Air exhaust piping
16 Coolant gas vent flow path
17 Coolant return flow path
19 Pressure regulating valve
41 Gas-liquid separation chamber
42 Ventilation room

Claims (5)

空気と燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池と熱交換器との間に冷却液を循環させる循環流路を設けた燃料電池の冷却装置であって、
ガス抜き流路を介して前記循環流路に連絡され、かつ冷却液戻し流路を介して前記循環流路に連絡された前記循環流路の冷却液の一部を貯蔵する冷却液貯蔵容器を備え、
前記燃料電池へ供給する空気または前記燃料電池から排出される空気を流通させる空気配管を備え、
前記冷却液貯蔵容器は換気用配管を介して前記空気配管に連絡され、かつ前記冷却液貯蔵容器に滞留する燃料ガスを、前記換気用配管を流通する換気流によって系外へ排出するガス排出機構を備えることを特徴とする燃料電池の冷却装置。A fuel cell cooling device provided with a circulation flow path for circulating a coolant between a fuel cell that generates power by receiving supply of air and fuel gas and a heat exchanger,
A coolant storage container for storing a part of the coolant in the circulation channel that is communicated with the circulation channel via a gas vent channel and communicated with the circulation channel via a coolant return channel; Prepared,
An air pipe for circulating air supplied to the fuel cell or air discharged from the fuel cell;
A gas discharge mechanism in which the coolant storage container is connected to the air pipe via a ventilation pipe, and the fuel gas staying in the coolant storage container is discharged outside the system by a ventilation flow flowing through the ventilation pipe. A cooling device for a fuel cell, comprising: 前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度に応じて、前記換気流の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の冷却装置。The fuel cell cooling device according to claim 1, wherein the flow rate of the ventilation flow is controlled in accordance with a fuel gas concentration in the coolant storage container. 前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記冷却液貯蔵容器の換気量を増加させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の冷却装置。3. The fuel cell cooling device according to claim 2, wherein when the fuel gas concentration in the coolant storage container reaches a predetermined concentration or more, a ventilation amount of the coolant storage container is increased. 4. 前記空気配管内の圧力を増大させたことによって前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度まで低減されたときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器内のガスを排出させることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却装置。When the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container is reduced to a predetermined concentration by increasing the pressure in the air piping, the gas in the cooling liquid storage container is discharged by the gas discharge mechanism. The fuel cell cooling device according to claim 3. 前記冷却液貯蔵容器内の燃料ガス濃度が所定の濃度以上に達したときは、前記ガス排出機構によって前記冷却液貯蔵容器内の圧力を低下させることで、前記換気流の流量を増加させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の冷却装置。When the fuel gas concentration in the cooling liquid storage container reaches a predetermined concentration or higher, the flow rate of the ventilation flow is increased by reducing the pressure in the cooling liquid storage container by the gas discharge mechanism. The fuel cell cooling device according to claim 2, wherein the cooling device is a fuel cell cooling device.
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