JP2000315509A - 燃料電池の水供給装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高精度の湿度制御を実現でき、か
つ、最大限の発電効率を得ることができる燃料電池の水
供給装置を提供することにある。 【解決手段】 水タンク２２からダクト１０へ水を噴射
する際の水供給量を水供給弁１１ａで調整し、水噴射後
のダクトから空気を取り込んで圧縮機７で圧縮し、圧縮
機７からの吐出空気をアフタクーラ１３で冷却し、冷却
後の空気を燃料電池８に供給するようにしておき、燃料
電池８に供給される圧縮空気の流量Ｒ、圧力Ｐ、温度Ｔ
に基づいて、燃料電池８に要求される最適な要求水量Ｒ
ｙをコントロールユニット２０で算出し、この要求水量
Ｒｙになるように水供給弁１１ａを制御する。
つ、最大限の発電効率を得ることができる燃料電池の水
供給装置を提供することにある。 【解決手段】 水タンク２２からダクト１０へ水を噴射
する際の水供給量を水供給弁１１ａで調整し、水噴射後
のダクトから空気を取り込んで圧縮機７で圧縮し、圧縮
機７からの吐出空気をアフタクーラ１３で冷却し、冷却
後の空気を燃料電池８に供給するようにしておき、燃料
電池８に供給される圧縮空気の流量Ｒ、圧力Ｐ、温度Ｔ
に基づいて、燃料電池８に要求される最適な要求水量Ｒ
ｙをコントロールユニット２０で算出し、この要求水量
Ｒｙになるように水供給弁１１ａを制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に最適な
湿度を有する圧縮空気を供給する燃料電池の水供給装置
に関する。
湿度を有する圧縮空気を供給する燃料電池の水供給装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の空気圧縮機としては、例えば図８
に示すスクリュー式圧縮機が知られている。
に示すスクリュー式圧縮機が知られている。
【０００３】これは、水タンク１０４から流入する水を
水ポンプ１０５で加圧し、スクリュー式圧縮機１の上流
に位置する吸気ダクト１０２に水を水供給弁１０６から
供給して混入し、圧縮機１０１内部のスクリューの隙間
から圧縮空気の洩れを低減し、体積効率の向上、無駄な
空気の圧縮の低減を行うとともに、水の気化潜熱によっ
て圧縮仕事を低減することで、断熱圧縮効率の向上を図
るものである。
水ポンプ１０５で加圧し、スクリュー式圧縮機１の上流
に位置する吸気ダクト１０２に水を水供給弁１０６から
供給して混入し、圧縮機１０１内部のスクリューの隙間
から圧縮空気の洩れを低減し、体積効率の向上、無駄な
空気の圧縮の低減を行うとともに、水の気化潜熱によっ
て圧縮仕事を低減することで、断熱圧縮効率の向上を図
るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空気圧縮機にあっては、圧縮機１０１の漏れ
通路をシールして断熱圧縮効率を向上するために水が多
量に供給されていた。
うな従来の空気圧縮機にあっては、圧縮機１０１の漏れ
通路をシールして断熱圧縮効率を向上するために水が多
量に供給されていた。
【０００５】このため、このような圧縮機を燃料電池シ
ステムに用いた場合、水が直接に燃料電池内に流入し、
燃料電池内の温度によって結露して燃料電池内部の空気
流路に水が溜まることがあり、空気の流れが阻害されて
燃料電池の発電効率が低下するといった問題があった。
ステムに用いた場合、水が直接に燃料電池内に流入し、
燃料電池内の温度によって結露して燃料電池内部の空気
流路に水が溜まることがあり、空気の流れが阻害されて
燃料電池の発電効率が低下するといった問題があった。
【０００６】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、高精度の湿度制御を実現でき、か
つ、最大限の発電効率を得ることができる燃料電池の水
供給装置を提供することにある。
その目的としては、高精度の湿度制御を実現でき、か
つ、最大限の発電効率を得ることができる燃料電池の水
供給装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、水タンクから吸気流路へ水を
噴射する際の水供給量を調整する水供給弁と、水噴射後
の吸気流路から空気を取り込んで圧縮する圧縮機と、圧
縮機からの吐出空気を冷却する冷却器とを備え、冷却後
の空気を燃料電池に供給する燃料電池の水供給装置にお
いて、前記燃料電池に供給される圧縮空気の流量を測定
する流量測定手段と、前記燃料電池に供給される圧縮空
気の圧力を測定する圧力測定手段と、前記燃料電池に供
給される圧縮空気の温度を測定する温度測定手段と、前
記燃料電池に供給される圧縮空気の流量、圧力、温度に
基づいて、燃料電池に要求される最適な要求水量を算出
する水量算出手段と、この要求水量になるように前記水
供給弁を制御する水量制御手段とを有することを要旨と
する。
上記課題を解決するため、水タンクから吸気流路へ水を
噴射する際の水供給量を調整する水供給弁と、水噴射後
の吸気流路から空気を取り込んで圧縮する圧縮機と、圧
縮機からの吐出空気を冷却する冷却器とを備え、冷却後
の空気を燃料電池に供給する燃料電池の水供給装置にお
いて、前記燃料電池に供給される圧縮空気の流量を測定
する流量測定手段と、前記燃料電池に供給される圧縮空
気の圧力を測定する圧力測定手段と、前記燃料電池に供
給される圧縮空気の温度を測定する温度測定手段と、前
記燃料電池に供給される圧縮空気の流量、圧力、温度に
基づいて、燃料電池に要求される最適な要求水量を算出
する水量算出手段と、この要求水量になるように前記水
供給弁を制御する水量制御手段とを有することを要旨と
する。
【０００８】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記水量算出手段は、前記圧縮空気の圧力、温
度に基づいて、燃料電池に要求される最適な要求湿度を
算出する要求湿度算出手段と、前記圧縮空気の流量、こ
の要求湿度に基づいて、最適な要求水量を算出する要求
水量算出手段とを有することを要旨とする。
るため、前記水量算出手段は、前記圧縮空気の圧力、温
度に基づいて、燃料電池に要求される最適な要求湿度を
算出する要求湿度算出手段と、前記圧縮空気の流量、こ
の要求湿度に基づいて、最適な要求水量を算出する要求
水量算出手段とを有することを要旨とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記燃料電池に供給される圧縮空気の湿度を測
定する湿度測定手段を備え、前記水量算出手段は、前記
燃料電池に供給される圧縮空気の湿度に基づいて、水供
給量を補正するように算出することを要旨とする。
るため、前記燃料電池に供給される圧縮空気の湿度を測
定する湿度測定手段を備え、前記水量算出手段は、前記
燃料電池に供給される圧縮空気の湿度に基づいて、水供
給量を補正するように算出することを要旨とする。
【００１０】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記温度測定手段及び前記圧力測定手段を前記
燃料電池内部に設けたことを要旨とする。
るため、前記温度測定手段及び前記圧力測定手段を前記
燃料電池内部に設けたことを要旨とする。
【００１１】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記流量測定手段は、前記水供給弁よりも空気
流路の上流に設けることを要旨とする。
るため、前記流量測定手段は、前記水供給弁よりも空気
流路の上流に設けることを要旨とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、水タン
クから吸気流路へ水を噴射する際の水供給量を水供給弁
で調整し、水噴射後の吸気流路から空気を取り込んで圧
縮機で圧縮し、圧縮機からの吐出空気を冷却器で冷却
し、冷却後の空気を燃料電池に供給するようにしてお
き、燃料電池に供給される圧縮空気の流量、圧力、温度
に基づいて、燃料電池に要求される最適な要求水量を算
出し、この要求水量になるように水供給弁を制御するこ
とで、高精度の湿度制御を実現でき、かつ、最大限の発
電効率を得ることができる。
クから吸気流路へ水を噴射する際の水供給量を水供給弁
で調整し、水噴射後の吸気流路から空気を取り込んで圧
縮機で圧縮し、圧縮機からの吐出空気を冷却器で冷却
し、冷却後の空気を燃料電池に供給するようにしてお
き、燃料電池に供給される圧縮空気の流量、圧力、温度
に基づいて、燃料電池に要求される最適な要求水量を算
出し、この要求水量になるように水供給弁を制御するこ
とで、高精度の湿度制御を実現でき、かつ、最大限の発
電効率を得ることができる。
【００１３】また、請求項２記載の本発明によれば、圧
縮空気の圧力、温度に基づいて、燃料電池に要求される
最適な要求湿度を算出し、圧縮空気の流量、この要求湿
度に基づいて、最適な要求水量を算出することで、高精
度の湿度制御を実現することができる。
縮空気の圧力、温度に基づいて、燃料電池に要求される
最適な要求湿度を算出し、圧縮空気の流量、この要求湿
度に基づいて、最適な要求水量を算出することで、高精
度の湿度制御を実現することができる。
【００１４】また、請求項３記載の本発明によれば、燃
料電池に供給される圧縮空気の湿度を測定するようにし
ておき、燃料電池に供給される圧縮空気の湿度に基づい
て、水供給量を補正するように算出することで、経時劣
化時の水供給量を補正して最大限の発電効率を得ること
ができる。
料電池に供給される圧縮空気の湿度を測定するようにし
ておき、燃料電池に供給される圧縮空気の湿度に基づい
て、水供給量を補正するように算出することで、経時劣
化時の水供給量を補正して最大限の発電効率を得ること
ができる。
【００１５】また、請求項４記載の本発明によれば、燃
料電池内部の温度及び圧力を測定するようにしておくの
で、高精度の湿度制御を実現でき、かつ、最大限の発電
効率を得ることができる。
料電池内部の温度及び圧力を測定するようにしておくの
で、高精度の湿度制御を実現でき、かつ、最大限の発電
効率を得ることができる。
【００１６】また、請求項５記載の本発明によれば、水
供給弁よりも空気流路の上流の空気流量を測定するよう
にしておくので、測定時の使用温度、絶対湿度の範囲が
狭くなるため、空気流量の測定精度を向上することがで
きる。
供給弁よりも空気流路の上流の空気流量を測定するよう
にしておくので、測定時の使用温度、絶対湿度の範囲が
狭くなるため、空気流量の測定精度を向上することがで
きる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。
１の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。
【００１９】図１において、空気は、エアクリーナ９を
通過して粉塵が除去されダクト１０から圧縮機７に流入
する。そして、圧縮機７で圧縮された空気は、最高約２
００℃にまで達し、ダクト１２からアフタクーラ１３を
通過して温度を低下させ、ダクト１４から燃料電池８に
流入する。
通過して粉塵が除去されダクト１０から圧縮機７に流入
する。そして、圧縮機７で圧縮された空気は、最高約２
００℃にまで達し、ダクト１２からアフタクーラ１３を
通過して温度を低下させ、ダクト１４から燃料電池８に
流入する。
【００２０】燃料電池８は、内部温度が９０〜８０℃付
近になるよう制御されており、燃料電池８を出た空気
は、ダクト１５から圧力調整弁１９を通過して燃料改質
器２４から大気に排出される。
近になるよう制御されており、燃料電池８を出た空気
は、ダクト１５から圧力調整弁１９を通過して燃料改質
器２４から大気に排出される。
【００２１】ここで、燃料電池８に流入する圧縮空気
は、その流量を流量計１６で、その圧力を圧力計１７
で、その温度を温度計１８で計測している。流量計１
６、圧力計１７及び温度計１８は、燃料電池８を制御す
るためのコントロールユニット２０にそれぞれ接続され
ており、それぞれの測定信号をコントロールユニット２
０へ出力する。
は、その流量を流量計１６で、その圧力を圧力計１７
で、その温度を温度計１８で計測している。流量計１
６、圧力計１７及び温度計１８は、燃料電池８を制御す
るためのコントロールユニット２０にそれぞれ接続され
ており、それぞれの測定信号をコントロールユニット２
０へ出力する。
【００２２】コントロールユニット２０では、内部に制
御プログラム及び要求湿度マップをを記憶した制御ＲＯ
Ｍ、制御時のワークエリアとなるＲＡＭを有しており、
流量計１６、圧力計１７及び温度計１８からの測定信号
に基づいて最適な水の供給量を算出し、この算出結果に
応じた制御信号を水供給弁１１ａに出力する。
御プログラム及び要求湿度マップをを記憶した制御ＲＯ
Ｍ、制御時のワークエリアとなるＲＡＭを有しており、
流量計１６、圧力計１７及び温度計１８からの測定信号
に基づいて最適な水の供給量を算出し、この算出結果に
応じた制御信号を水供給弁１１ａに出力する。
【００２３】圧縮機７の上流に位置するダクト１０に
は、水供給弁１１ａが設けられており、水タンク２２に
貯水されている水は水ポンプ２１で加圧され、プレッシ
ャレギュレータ２３で適正な圧力を保持され、水供給弁
１１ａによってダクト１０内で空気に混入される。な
お、水供給弁１１ａは、図１に示す１１ｂのように、圧
縮機７に直接取り付けるようにしてもよい。
は、水供給弁１１ａが設けられており、水タンク２２に
貯水されている水は水ポンプ２１で加圧され、プレッシ
ャレギュレータ２３で適正な圧力を保持され、水供給弁
１１ａによってダクト１０内で空気に混入される。な
お、水供給弁１１ａは、図１に示す１１ｂのように、圧
縮機７に直接取り付けるようにしてもよい。
【００２４】次に、図３に示す最適湿度の要求湿度マッ
プを参照して、図２に示す制御フローチャートに従って
燃料電池の水供給装置の制御動作を説明する。なお、図
２に示す制御フローチャート及び要求湿度マップは、コ
ントロールユニット２０の内部ＲＯＭに制御プログラム
及びデータテーブルとして記憶されている。
プを参照して、図２に示す制御フローチャートに従って
燃料電池の水供給装置の制御動作を説明する。なお、図
２に示す制御フローチャート及び要求湿度マップは、コ
ントロールユニット２０の内部ＲＯＭに制御プログラム
及びデータテーブルとして記憶されている。
【００２５】まず、ステップＳ１０では、コントロール
ユニット２０は、燃料電池８の空気入口に設けられた温
度計１８から圧縮空気の温度Ｔを読み込む。そして、ス
テップＳ２０では、燃料電池８の空気入口に設けられた
圧力計１７から圧縮空気の圧力Ｐを読み込む。
ユニット２０は、燃料電池８の空気入口に設けられた温
度計１８から圧縮空気の温度Ｔを読み込む。そして、ス
テップＳ２０では、燃料電池８の空気入口に設けられた
圧力計１７から圧縮空気の圧力Ｐを読み込む。
【００２６】ここで、ステップＳ３０では、コントロー
ルユニット２０は、温度計１８と圧力計１７から読み込
まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づいて、図３に示す温度−圧
力に対応する要求湿度マップに割り付けられた要求湿度
Ｈｙを内部ＲＯＭから読み込む。この要求湿度Ｈｙは、
燃料電池８の発電効率が最大になる最適湿度が割り当て
らており、燃料電池８内の空気状態の相対湿度で６０％
〜１００％の湿度で発電効率が最大となっている。な
お、相対湿度が６０％以下では発電効率が低下し、１０
０％以上でも燃料電池８内で水が結露して発電効率が低
下する傾向を示す。
ルユニット２０は、温度計１８と圧力計１７から読み込
まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づいて、図３に示す温度−圧
力に対応する要求湿度マップに割り付けられた要求湿度
Ｈｙを内部ＲＯＭから読み込む。この要求湿度Ｈｙは、
燃料電池８の発電効率が最大になる最適湿度が割り当て
らており、燃料電池８内の空気状態の相対湿度で６０％
〜１００％の湿度で発電効率が最大となっている。な
お、相対湿度が６０％以下では発電効率が低下し、１０
０％以上でも燃料電池８内で水が結露して発電効率が低
下する傾向を示す。
【００２７】さらに、ステップＳ４０では、燃料電池８
の空気入口に設けられた流量計１６から空気流量Ｒａを
読み込む。そして、ステップＳ５０では、この空気流量
Ｒａに要求湿度Ｈｙを掛けて最適水量Ｒｓを計算する。
の空気入口に設けられた流量計１６から空気流量Ｒａを
読み込む。そして、ステップＳ５０では、この空気流量
Ｒａに要求湿度Ｈｙを掛けて最適水量Ｒｓを計算する。
【００２８】Ｒｓ＝Ｒａ×Ｈｙ そして、ステップＳ６０では、この最適水量Ｒｓに基づ
いて水供給弁１１ａの制御量Ｓを計算する。そして、ス
テップＳ７０では、水制御弁１１ａに制御信号を送る。
これを受けた水供給弁１１ａでは、制御信号に応じて弁
を開放してプレッシャーレギュレータ２３からの最適水
量の水をダクト１０内に供給する。
いて水供給弁１１ａの制御量Ｓを計算する。そして、ス
テップＳ７０では、水制御弁１１ａに制御信号を送る。
これを受けた水供給弁１１ａでは、制御信号に応じて弁
を開放してプレッシャーレギュレータ２３からの最適水
量の水をダクト１０内に供給する。
【００２９】この結果、第１の実施の形態に関する効果
としては、圧縮機７に水を供給することで、圧縮機７内
部のスクリューの隙間からの圧縮空気の洩れを水のシー
ルによって低減することができ、体積効率を向上するこ
とができる。同時に、圧縮機７内を空気が逆流すること
による無駄な圧縮仕事を低減することができる。温度上
昇に伴い水が蒸発することで、気化潜熱により圧縮機７
内部の温度が下がるため圧縮仕事が低減することができ
る。
としては、圧縮機７に水を供給することで、圧縮機７内
部のスクリューの隙間からの圧縮空気の洩れを水のシー
ルによって低減することができ、体積効率を向上するこ
とができる。同時に、圧縮機７内を空気が逆流すること
による無駄な圧縮仕事を低減することができる。温度上
昇に伴い水が蒸発することで、気化潜熱により圧縮機７
内部の温度が下がるため圧縮仕事が低減することができ
る。
【００３０】また、燃料電池８に極力近い空気流路で空
気状態を計測することで、精度の高い湿度制御を行い、
燃料電池８の最大限の発電効率を得ることができる。
気状態を計測することで、精度の高い湿度制御を行い、
燃料電池８の最大限の発電効率を得ることができる。
【００３１】さらに、圧縮機７の吐出温度が低下するた
め、アフタクーラ１３の能力を低く設定することができ
るので、アフタクーラ２の小型軽量化、低圧損化による
燃料電池システムの高効率化、低コスト化を図ることが
できる。
め、アフタクーラ１３の能力を低く設定することができ
るので、アフタクーラ２の小型軽量化、低圧損化による
燃料電池システムの高効率化、低コスト化を図ることが
できる。
【００３２】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。なお、第２の実施
の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料
電池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の
構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するこ
ととする。
２の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。なお、第２の実施
の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料
電池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の
構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するこ
ととする。
【００３３】第２の実施の形態の特徴は、図４に示すよ
うに、圧縮機７の下流に位置する燃料電池８の入口付近
のダクト１４にこのダクト内を流れる圧縮空気の湿度を
検出する湿度計２５を設けたことにある。この湿度計２
５は、燃料電池８を制御するためのコントロールユニッ
ト２０に接続されており、コントロールユニット２０へ
その測定信号を送り込む。また、コントロールユニット
２０に設けられたＲＡＭには、水の供給量を補正するた
めの補正係数値マップを書き換え自在に記憶している。
なお、補正係数値マップの内容は、初期値が全て１にな
るように制御されている。
うに、圧縮機７の下流に位置する燃料電池８の入口付近
のダクト１４にこのダクト内を流れる圧縮空気の湿度を
検出する湿度計２５を設けたことにある。この湿度計２
５は、燃料電池８を制御するためのコントロールユニッ
ト２０に接続されており、コントロールユニット２０へ
その測定信号を送り込む。また、コントロールユニット
２０に設けられたＲＡＭには、水の供給量を補正するた
めの補正係数値マップを書き換え自在に記憶している。
なお、補正係数値マップの内容は、初期値が全て１にな
るように制御されている。
【００３４】次に、図５に示す制御フローチャートに従
って燃料電池の水供給装置の制御動作を説明する。な
お、図５に示す制御フローチャートは、コントロールユ
ニット２０の内部ＲＯＭに制御プログラムとして記憶さ
れている。
って燃料電池の水供給装置の制御動作を説明する。な
お、図５に示す制御フローチャートは、コントロールユ
ニット２０の内部ＲＯＭに制御プログラムとして記憶さ
れている。
【００３５】まず、ステップＳ１０では、燃料電池８の
空気入口に設けられた温度計１８から圧縮空気の温度Ｔ
を読み込む。そして、ステップＳ２０では、燃料電池８
の空気入口に設けられた圧力計１７から圧縮空気の圧力
Ｐを読み込む。
空気入口に設けられた温度計１８から圧縮空気の温度Ｔ
を読み込む。そして、ステップＳ２０では、燃料電池８
の空気入口に設けられた圧力計１７から圧縮空気の圧力
Ｐを読み込む。
【００３６】ここで、ステップＳ３０では、温度計１８
と圧力計１７から読み込まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、図３に示す要求湿度マップに割り付けられた要求湿
度Ｈｙを内部ＲＯＭから読み込む。
と圧力計１７から読み込まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、図３に示す要求湿度マップに割り付けられた要求湿
度Ｈｙを内部ＲＯＭから読み込む。
【００３７】さらに、ステップＳ４０では、燃料電池８
の空気入口に設けられた流量計１６から空気流量Ｒａを
読み込む。
の空気入口に設けられた流量計１６から空気流量Ｒａを
読み込む。
【００３８】そして、ステップＳ４５では、温度計１８
と圧力計１７から読み込まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、補正係数値マップに割り付けられた補正係数値ｋを
内部ＲＡＭから読み込む。
と圧力計１７から読み込まれた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、補正係数値マップに割り付けられた補正係数値ｋを
内部ＲＡＭから読み込む。
【００３９】そして、ステップＳ５０では、この空気流
量Ｒａに要求湿度Ｈｙを掛けて供給する最適水量Ｒｓを
計算する。
量Ｒａに要求湿度Ｈｙを掛けて供給する最適水量Ｒｓを
計算する。
【００４０】Ｒｓ＝Ｒａ×Ｈｙ さらに、最適水量Ｒｓに補正係数値ｋを掛けて最適水量
補正値Ｒｓｈを計算する。
補正値Ｒｓｈを計算する。
【００４１】Ｒｓｈ＝Ｒｓ×ｋ そして、ステップＳ６０では、この最適水量補正値Ｒｓ
ｈに基づいて水供給弁１１ａの制御量を計算する。そし
て、ステップＳ７０では、水制御弁１１ａに制御信号を
送る。これを受けた水供給弁１１ａでは、制御信号に応
じて弁を開放してプレッシャーレギュレータ２３からの
水を所定量だけダクト１０内に供給する。
ｈに基づいて水供給弁１１ａの制御量を計算する。そし
て、ステップＳ７０では、水制御弁１１ａに制御信号を
送る。これを受けた水供給弁１１ａでは、制御信号に応
じて弁を開放してプレッシャーレギュレータ２３からの
水を所定量だけダクト１０内に供給する。
【００４２】そして、ステップＳ１１０では、燃料電池
８の空気入口に設けられた湿度計２５から圧縮空気の湿
度の実測値Ｈｊを読み込む。
８の空気入口に設けられた湿度計２５から圧縮空気の湿
度の実測値Ｈｊを読み込む。
【００４３】そして、ステップＳ１２０では、要求湿度
Ｈｙと実測値Ｈｊから新たな補正係数値ｋを計算する。
ここで、補正係数値ｋは、 ｋ＝Ｈｊ／Ｈｙ となる。
Ｈｙと実測値Ｈｊから新たな補正係数値ｋを計算する。
ここで、補正係数値ｋは、 ｋ＝Ｈｊ／Ｈｙ となる。
【００４４】そして、ステップＳ１３０では、ステップ
Ｓ１０及びＳ２０で用いられた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、内部ＲＡＭ上の補正係数値マップに割り付けた補正
係数値ｋをステップＳ１２０で求めるた新たな値に更新
する。そして、ステップＳ１０に戻り、処理を繰り返
す。
Ｓ１０及びＳ２０で用いられた温度Ｔと圧力Ｐに基づい
て、内部ＲＡＭ上の補正係数値マップに割り付けた補正
係数値ｋをステップＳ１２０で求めるた新たな値に更新
する。そして、ステップＳ１０に戻り、処理を繰り返
す。
【００４５】このようにして、ステップＳ１０〜Ｓ１３
０の各行程が繰り返されるので、燃料電池８に供給され
る空気湿度を補正して一定の最適状態に保持することが
できる。
０の各行程が繰り返されるので、燃料電池８に供給され
る空気湿度を補正して一定の最適状態に保持することが
できる。
【００４６】この結果、第２の実施の形態に関する効果
は、上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、
燃料電池８直前の空気の湿度を読み込み、この値によっ
て供給水量をフィードバック制御することで、燃料電池
８内の湿度及び水供給弁１１ａの経時劣化時の水供給量
の補正を行うことができる。
は、上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、
燃料電池８直前の空気の湿度を読み込み、この値によっ
て供給水量をフィードバック制御することで、燃料電池
８内の湿度及び水供給弁１１ａの経時劣化時の水供給量
の補正を行うことができる。
【００４７】（第３の実施の形態）図６は本発明の第３
の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載された
燃料電池システムを示す図である。なお、第３の実施の
形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料電
池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の構
成要素には同一の符号を付し、その説明を省略すること
とする。
の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載された
燃料電池システムを示す図である。なお、第３の実施の
形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料電
池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の構
成要素には同一の符号を付し、その説明を省略すること
とする。
【００４８】第３の実施の形態の特徴は、図６に示すよ
うに、温度計１８、圧力計１７を燃料電池８内部に設け
たことにある。
うに、温度計１８、圧力計１７を燃料電池８内部に設け
たことにある。
【００４９】なお、圧縮機の制御動作は、図３に示す要
求湿度マップを参照し、図２に示す制御フローチャート
に従って説明することができるが、第１の実施の形態に
おいて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
することとする。
求湿度マップを参照し、図２に示す制御フローチャート
に従って説明することができるが、第１の実施の形態に
おいて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
することとする。
【００５０】また、第３の実施の形態に関する効果は、
上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、温度
計１８と圧力計１７を燃料電池８内部に設けることで、
燃料電池８自体の内部温度、内部圧力を測定することが
でき、精度の高い湿度制御が可能となり、より高い発電
効率を得ることができる。
上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、温度
計１８と圧力計１７を燃料電池８内部に設けることで、
燃料電池８自体の内部温度、内部圧力を測定することが
でき、精度の高い湿度制御が可能となり、より高い発電
効率を得ることができる。
【００５１】（第４の実施の形態）図７は、本発明の第
４の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。なお、第４の実施
の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料
電池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の
構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するこ
ととする。
４の実施の形態に係る燃料電池の水供給装置が搭載され
た燃料電池システムを示す図である。なお、第４の実施
の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対応する燃料
電池システムと同様の基本的構成を有しており、同一の
構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するこ
ととする。
【００５２】第４の実施の形態の特徴は、図７に示すよ
うに、流量計１６を空気流路の水供弁１１ａの上流に設
けたことにある。
うに、流量計１６を空気流路の水供弁１１ａの上流に設
けたことにある。
【００５３】なお、圧縮機の制御動作は、図３に示す要
求湿度マップを参照し、図２に示す制御フローチャート
に従って説明することができるが、第１の実施の形態に
おいて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
することとする。
求湿度マップを参照し、図２に示す制御フローチャート
に従って説明することができるが、第１の実施の形態に
おいて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
することとする。
【００５４】また、第４の実施の形態に関する効果は、
上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、流量
計１６を圧縮機７及び水供給弁１１ａの上流に設けるこ
とで、流量計１６の使用温度、絶対湿度の範囲が狭くな
るため、空気流量の測定精度をより向上することができ
る。
上述した第１の実施の形態に関する効果に加えて、流量
計１６を圧縮機７及び水供給弁１１ａの上流に設けるこ
とで、流量計１６の使用温度、絶対湿度の範囲が狭くな
るため、空気流量の測定精度をより向上することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の水
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
【図２】第１の実施の形態の燃料電池の水供給装置の制
御動作を説明するための制御フローチャートである。
御動作を説明するための制御フローチャートである。
【図３】最適湿度の要求湿度マップを示す概念図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の水
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
【図５】第２の実施の形態の燃料電池の水供給装置の制
御動作を説明するための制御フローチャートである。
御動作を説明するための制御フローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池の水
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る燃料電池の水
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
供給装置が搭載された燃料電池システムを示す図であ
る。
【図８】従来の燃料電池の水供給装置を示す図である。
７ 圧縮機 ８ 燃料電池 ９ エアクリーナ １０，１２，１４，１５ ダクト １１ａ，１１ｂ 水供給弁 １３ アフタクーラ １６ 流量計 １７ 圧力計 １８ 温度計 １９ 圧力調整弁 ２０ コントロールユニット ２１ 水ポンプ ２２ 水タンク ２３ プレッシャレギュレータ ２４ 燃料改質器
Claims (5)
- 【請求項１】 水タンクから吸気流路へ水を噴射する際
の水供給量を調整する水供給弁と、 水噴射後の吸気流路から空気を取り込んで圧縮する圧縮
機と、 圧縮機からの吐出空気を冷却する冷却器とを備え、 冷却後の空気を燃料電池に供給する燃料電池の水供給装
置において、 前記燃料電池に供給される圧縮空気の流量を測定する流
量測定手段と、 前記燃料電池に供給される圧縮空気の圧力を測定する圧
力測定手段と、 前記燃料電池に供給される圧縮空気の温度を測定する温
度測定手段と、 前記燃料電池に供給される圧縮空気の流量、圧力、温度
に基づいて、燃料電池に要求される最適な要求水量を算
出する水量算出手段と、 この要求水量になるように前記水供給弁を制御する水量
制御手段とを有することを特徴とする燃料電池の水供給
装置。 - 【請求項２】 前記水量算出手段は、 前記圧縮空気の圧力、温度に基づいて、燃料電池に要求
される最適な要求湿度を算出する要求湿度算出手段と、 前記圧縮空気の流量、この要求湿度に基づいて、最適な
要求水量を算出する要求水量算出手段とを有することを
特徴とする請求項１記載の燃料電池の水供給装置。 - 【請求項３】 前記燃料電池に供給される圧縮空気の湿
度を測定する湿度測定手段を備え、 前記水量算出手段は、 前記燃料電池に供給される圧縮空気の湿度に基づいて、
水供給量を補正するように算出することを特徴とした請
求項１記載の燃料電池の水供給装置。 - 【請求項４】 前記温度測定手段及び前記圧力測定手段
を前記燃料電池内部に設けたことを特徴とした請求項１
記載の燃料電池の水供給装置。 - 【請求項５】 前記流量測定手段は、 前記水供給弁よりも空気流路の上流に設けることを特徴
とする請求項１記載の燃料電池の水供給装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP12602499A JP4505874B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 燃料電池の水供給装置 |
| US09/563,853 US6635374B1 (en) | 1999-05-06 | 2000-05-04 | Water supply system for a fuel cell vehicle |
| DE10021946A DE10021946B4 (de) | 1999-05-06 | 2000-05-05 | Wasserzuführsystem für eine Brennstoffzelle |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12602499A JP4505874B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 燃料電池の水供給装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315509A true JP2000315509A (ja) | 2000-11-14 |
| JP4505874B2 JP4505874B2 (ja) | 2010-07-21 |
Family
ID=14924827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12602499A Expired - Fee Related JP4505874B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 燃料電池の水供給装置 |
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|---|---|
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| DE (1) | DE10021946B4 (ja) |
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