JP2002008691A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2002008691A
JP2002008691A JP2000181665A JP2000181665A JP2002008691A JP 2002008691 A JP2002008691 A JP 2002008691A JP 2000181665 A JP2000181665 A JP 2000181665A JP 2000181665 A JP2000181665 A JP 2000181665A JP 2002008691 A JP2002008691 A JP 2002008691A
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JP
Japan
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hydrogen
fuel cell
exhaust passage
hydrogen concentration
cell system
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Application number
JP2000181665A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Terao
公良 寺尾
Seiji Kawaguchi
清司 川口
Masanori Uehara
昌徳 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Priority to DE10106536A priority patent/DE10106536A1/en
Priority to US09/783,036 priority patent/US6569552B2/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease amount of unreacted hydrogen exhausted from a fuel cell. SOLUTION: An exhaust gas pass valve 505 equipped in hydrogen exhaust gas pass 415c of a fuel cell (FC stack) 200, opening and closing the hydrogen exhaust gas pass 415c, and a hydrogen sensor (remaining hydrogen concentration detection means) 601 detecting hydrogen concentration in the FC stack 200, are equipped. When the hydrogen concentration detected by the hydrogen sensor 601 is a 1st predetermined hydrogen concentration d1 or less, the exhaust gas pass valve 505 is opened. When it is a 2nd predetermined hydrogen concentration d2 or more which is higher than the 1st predetermined hydrogen concentration d1 the exhaust gas pass valve 505 is closed. Thus, by intermittently supplying hydrogen to the FC stack 200 from a hydrogen supply means 100, when hydrogen concentration is high, hydrogen can be made to fully react by keeping hydrogen rich gas in the FC stack 200, and a remaining gas can be exhausted after hydrogen concentration becomes low.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素と酸素との化
学反応により電気エネルギー発生させる燃料電池からな
る燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポ
ータブル発電器等の移動体に適用して有効である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system comprising a fuel cell which generates electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and is effective when applied to a moving body such as a vehicle, a ship and a portable generator. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、前述のごとく、水素と酸素
とを化学反応させて電力を発生させるものなので、必要
とする電力量に応じて水素と酸素とを供給する必要があ
る。
2. Description of the Related Art As described above, a fuel cell generates electric power by chemically reacting hydrogen and oxygen. Therefore, it is necessary to supply hydrogen and oxygen in accordance with the required amount of electric power.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水素を燃料電池に供給
しても、100%利用することは難しいため、排気(水
蒸気や二酸化炭素等)と共に未反応の水素が放出されて
しまう。
Even if hydrogen is supplied to a fuel cell, it is difficult to use 100% of the hydrogen, so that unreacted hydrogen is released together with exhaust gas (steam, carbon dioxide, etc.).

【0004】一般的に、実際に燃料電池に供給する水素
量は、未反応水素量を考慮して理論値より多めに設定さ
れている。このため、燃料電池から排出される未反応水
素量を減少させることが難しい。
Generally, the amount of hydrogen actually supplied to the fuel cell is set to be larger than the theoretical value in consideration of the amount of unreacted hydrogen. For this reason, it is difficult to reduce the amount of unreacted hydrogen discharged from the fuel cell.

【0005】本発明は、上記点に鑑み、燃料電池から排
出される未反応水素量を減少させることを目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to reduce the amount of unreacted hydrogen discharged from a fuel cell.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、水素と酸素との化学反
応により電気エネルギーを発生させる燃料電池(20
0)と、燃料電池(200)に水素を供給する水素供給
手段(100)と、燃料電池(200)にて水素が消費
された後の排気が通過する水素排気通路(415c)に
設けられ、水素排気通路(415c)を開閉する排気通
路バルブ(505)とを備え、燃料電池(200)にお
ける水素の消費量に応じて排気通路バルブ(505)を
開閉して、水素供給手段(100)から燃料電池(20
0)に断続的に水素を供給することを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell (20) for generating electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen.
0), a hydrogen supply means (100) for supplying hydrogen to the fuel cell (200), and a hydrogen exhaust passage (415c) through which exhaust after hydrogen is consumed in the fuel cell (200) passes. An exhaust passage valve (505) for opening and closing the hydrogen exhaust passage (415c), and opening and closing the exhaust passage valve (505) according to the amount of hydrogen consumed in the fuel cell (200); Fuel cell (20
0) intermittently supplying hydrogen.

【0007】これにより、燃料電池(200)内の水素
濃度が高い場合には、排気通路バルブ(505)を閉じ
て燃料電池(200)内に水素リッチガスを滞留させる
ことで水素を充分に反応させることができる。燃料電池
(200)内の水素濃度が低くなった場合には、排気通
路バルブ(505)を開いて燃料電池(200)内の水
素濃度が低下した残留ガスを排出するとともに、新たな
水素リッチガスを供給する。これにより、燃料電池(2
00)から排出される未反応水素量を減少させることが
できる。
Accordingly, when the hydrogen concentration in the fuel cell (200) is high, the exhaust gas valve (505) is closed and the hydrogen-rich gas is retained in the fuel cell (200) so that hydrogen is sufficiently reacted. be able to. When the hydrogen concentration in the fuel cell (200) decreases, the exhaust passage valve (505) is opened to discharge the residual gas with the reduced hydrogen concentration in the fuel cell (200) and to release new hydrogen-rich gas. Supply. Thereby, the fuel cell (2
00) can be reduced.

【0008】具体的には、請求項2に記載の発明のよう
に、燃料電池(200)内の水素濃度を検出する残留水
素濃度検出手段(601)を備え、残留水素濃度検出手
段(601)により検出された検出水素濃度が所定残留
水素濃度(d1)以下の場合に、排気通路バルブ(50
5)を開け、検出水素濃度が所定残留水素濃度(d1)
より高い第2所定残留水素濃度(d2)以上の場合に、
排気通路バルブ(505)を閉じることで、水素供給手
段(100)から燃料電池(200)に断続的に水素を
供給することができる。
[0008] More specifically, as in the second aspect of the present invention, there is provided a residual hydrogen concentration detecting means (601) for detecting the hydrogen concentration in the fuel cell (200), and the residual hydrogen concentration detecting means (601). If the detected hydrogen concentration detected by the above is not more than the predetermined residual hydrogen concentration (d1), the exhaust passage valve (50)
5) Open, and the detected hydrogen concentration becomes the predetermined residual hydrogen concentration (d1)
When the concentration is higher than the second predetermined residual hydrogen concentration (d2),
By closing the exhaust passage valve (505), hydrogen can be intermittently supplied from the hydrogen supply means (100) to the fuel cell (200).

【0009】残留水素濃度検出手段は、具体的には、請
求項3に記載の発明のように、燃料電池(200)内の
少なくとも1点の水素濃度を検出する水素センサ(60
1)とすることができ、また、請求項4に記載の発明の
ように、燃料電池(200)の発電量に基づいて燃料電
池(200)内の水素濃度を検出するものとすることが
でき、また、請求項5に記載の発明のように、燃料電池
(200)における水素消費量と関連付けられた所定時
間が予め設定されたタイマとすることができる。
[0009] Specifically, the residual hydrogen concentration detecting means may be a hydrogen sensor (60) for detecting the hydrogen concentration at at least one point in the fuel cell (200).
According to the fourth aspect of the present invention, the hydrogen concentration in the fuel cell (200) can be detected based on the power generation amount of the fuel cell (200). Also, as in the invention according to claim 5, a timer in which a predetermined time associated with the hydrogen consumption in the fuel cell (200) is set in advance can be used.

【0010】また、請求項6に記載の発明では、燃料電
池(200)に流入する水素が通過する水素流入通路
(415a)と、水素排気通路(415c)における排
気通路バルブ(505)の上流側との間とを連結する水
素循環通路(700)を備え、水素循環通路(700)
を介して燃料電池(200)に水素含有ガスを循環させ
ることを特徴としている。
Further, in the invention according to claim 6, a hydrogen inflow passage (415a) through which hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes, and an upstream side of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c). A hydrogen circulation path (700) connecting the hydrogen circulation path (700) and the hydrogen circulation path (700).
The hydrogen-containing gas is circulated through the fuel cell (200) through the fuel cell (200).

【0011】このように燃料電池(200)に水素含有
ガスを循環させることで、燃料電池(200)内の水素
濃度を均一にすることができ、水素濃度低下に伴う燃料
電池(200)内の高分子膜を透過する水素量の低下を
抑制することができる。これにより、水素濃度低下によ
る燃料電池(200)の発電力の低下を抑制できる。
By circulating the hydrogen-containing gas in the fuel cell (200) in this manner, the hydrogen concentration in the fuel cell (200) can be made uniform, and the hydrogen concentration in the fuel cell (200) accompanying the decrease in the hydrogen concentration can be increased. A decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be suppressed. Thereby, a decrease in the power generation of the fuel cell (200) due to a decrease in the hydrogen concentration can be suppressed.

【0012】さらに、燃料電池(200)に水素含有ガ
スを循環させることで水素に流速が生じ、燃料電池(2
00)内の高分子膜および電極(負極)に水素が触れや
すくなる。これにより、水素の高分子膜透過を促進で
き、高分子膜を透過する水素量の低下をより抑制するこ
とができる。
Further, by circulating a hydrogen-containing gas through the fuel cell (200), a flow velocity of hydrogen is generated, and the fuel cell (2)
The hydrogen easily contacts the polymer film and the electrode (negative electrode) in the (00). Thereby, permeation of hydrogen into the polymer membrane can be promoted, and a decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be further suppressed.

【0013】また、請求項7に記載の発明では、燃料電
池(200)に流入する水素が通過する水素流入通路
(415a)に設けられ、水素流入通路(415a)を
開閉する流入通路バルブ(506)と、水素排気通路
(415c)における排気通路バルブ(505)の上流
側と、水素流入通路(415a)における流入通路バル
ブ(506)の下流側とを連結する水素循環通路(70
0)とを備え、水素循環通路(700)を介して燃料電
池(200)に水素が循環することを特徴としている。
[0013] In the invention according to claim 7, the inflow passage valve (506) is provided in the hydrogen inflow passage (415a) through which the hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes, and opens and closes the hydrogen inflow passage (415a). ) And a hydrogen circulation passage (70) connecting the upstream side of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c) and the downstream side of the inflow passage valve (506) in the hydrogen inflow passage (415a).
0), and hydrogen is circulated to the fuel cell (200) through the hydrogen circulation passage (700).

【0014】また、請求項8に記載の発明では、水素循
環通路(700)には、水素循環通路(700)を介し
て燃料電池(200)に水素含有ガスを循環させる水素
循環ポンプ(701)が設けられていることを特徴とし
ている。
According to the present invention, the hydrogen circulation passage (700) has a hydrogen circulation pump (701) for circulating a hydrogen-containing gas to the fuel cell (200) through the hydrogen circulation passage (700). Is provided.

【0015】また、請求項9に記載の発明では、水素循
環ポンプ(701)は、排気通路バルブ(505)が閉
じている場合に作動することを特徴としている。
Further, in the ninth aspect of the present invention, the hydrogen circulation pump (701) operates when the exhaust passage valve (505) is closed.

【0016】また、請求項10に記載の発明では、水素
排気通路(415c)と水素循環通路(700)との分
岐点の水素濃度を検出する水素濃度検出手段(702)
を備え、水素濃度検出手段(702)により検出された
水素濃度が所定水素濃度(d3)以下の場合には、排気
通路バルブ(505)を開けることを特徴としている。
According to the tenth aspect of the present invention, a hydrogen concentration detecting means (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700).
When the hydrogen concentration detected by the hydrogen concentration detecting means (702) is equal to or lower than the predetermined hydrogen concentration (d3), the exhaust passage valve (505) is opened.

【0017】このような構成により、燃料電池(20
0)を循環する水素含有ガスのうち、水素濃度が低い部
分を選択的に燃料電池(200)から排出することがで
き、燃料電池(200)を循環する水素含有ガスの水素
濃度を高くすることができる。これにより、水素濃度低
下に伴う燃料電池(200)の発電力低下を抑制するこ
とができる。
With such a configuration, the fuel cell (20
A portion having a low hydrogen concentration in the hydrogen-containing gas circulating through 0) can be selectively discharged from the fuel cell (200), and the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating through the fuel cell (200) can be increased. Can be. Thus, it is possible to suppress a decrease in power generation of the fuel cell (200) due to a decrease in the hydrogen concentration.

【0018】また、請求項11に記載の発明では、水素
排気通路(415c)と水素循環通路(700)との分
岐点の水素濃度を検出する水素濃度検出手段(702)
を備え、水素濃度検出手段(702)により検出された
水素濃度が所定水素濃度(d3)以下の場合には、排気
通路バルブ(505)を開け、さらに排気通路バルブ
(505)が開いているときに流入通路バルブ(50
6)を開けることを特徴としている。
Further, according to the present invention, a hydrogen concentration detecting means (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700).
When the hydrogen concentration detected by the hydrogen concentration detecting means (702) is equal to or less than the predetermined hydrogen concentration (d3), the exhaust passage valve (505) is opened, and when the exhaust passage valve (505) is further opened. Inflow passage valve (50
6) is opened.

【0019】燃料電池(200)に、排気通路バルブ
(505)と流入通路バルブ(506)とが設けられて
いる場合には、請求項11に記載に発明のように、排気
通路バルブ(505)が開いているときに流入通路バル
ブ(506)を開けることで、燃料電池(200)に対
する水素リッチガスの供給および残留ガスの排出を効率
よく行うことができる。
In the case where the fuel cell (200) is provided with an exhaust passage valve (505) and an inflow passage valve (506), the exhaust passage valve (505) is provided according to the invention as set forth in claim 11. By opening the inflow passage valve (506) when is opened, it is possible to efficiently supply the hydrogen-rich gas to the fuel cell (200) and discharge the residual gas.

【0020】また、水素濃度検出手段は、具体的には、
請求項12に記載の発明のように、水素排気通路(41
5c)と水素循環通路(700)との分岐点の水素濃度
を検出する水素センサ(702)とすることができ、あ
るいは、請求項13に記載の発明のように、水素排気通
路(415c)と水素循環通路(700)との分岐点に
の水素濃度に関連する物理量に基づいて、分岐点の水素
濃度を間接的に検出するものとすることができる。
Further, the hydrogen concentration detecting means is, specifically,
According to a twelfth aspect of the present invention, the hydrogen exhaust passage (41
A hydrogen sensor (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between 5c) and the hydrogen circulation path (700) may be provided, or a hydrogen exhaust path (415c) and a hydrogen exhaust path (415c) may be provided. The hydrogen concentration at the branch point can be indirectly detected based on a physical quantity related to the hydrogen concentration at the branch point with the hydrogen circulation passage (700).

【0021】水素濃度に関連する物理量に基づいて、分
岐点の水素濃度を間接的に検出するものとしては、例え
ば、燃料電池(200)の発電量を検出する電流検出器
(電流検出手段)、燃料電池(200)における水素消
費量と関連付けられた所定時間が予め設定されたタイ
マ、燃料電池(200)内のガス圧力を検出する圧力セ
ンサ(圧力検出手段)等を用いることができる。
The indirect detection of the hydrogen concentration at the branch point based on the physical quantity related to the hydrogen concentration includes, for example, a current detector (current detecting means) for detecting the power generation amount of the fuel cell (200), A timer in which a predetermined time associated with the hydrogen consumption in the fuel cell (200) is set in advance, a pressure sensor (pressure detecting means) for detecting a gas pressure in the fuel cell (200), or the like can be used.

【0022】また、請求項14に記載の発明では、燃料
電池(200)から出てくる水素含有ガスを、循環通路
(700)を介して燃料電池(200)に再び循環させ
る第1のガスと、排気通路(505)より排気する第2
のガスとに分離するガス分離手段(704)を備えてい
ることを特徴としている。
Further, in the invention according to claim 14, the hydrogen-containing gas coming out of the fuel cell (200) is recirculated to the fuel cell (200) through the circulation passage (700) with the first gas. The second exhausting from the exhaust passage (505)
And a gas separation means (704) for separating the gas from the gas.

【0023】ガス分離手段(704)として、請求項1
5に記載の発明のように、水素を選択的に分離できるも
のを用いた場合には、燃料電池(200)を循環する水
素含有ガスを水素(第1のガス)とそれ以外の気体(第
2のガス)に分離して、水素は水素循環通路(700)
側に流し、水素以外の気体は水素排気通路(415c)
から排出することができる。
The gas separation means (704) may be as follows.
As in the invention described in Item 5, when a gas capable of selectively separating hydrogen is used, the hydrogen-containing gas circulating in the fuel cell (200) is changed to hydrogen (first gas) and other gases (second gas). 2), and hydrogen is passed through a hydrogen circulation passage (700).
Gas other than hydrogen and the hydrogen exhaust passage (415c)
Can be discharged from

【0024】これにより、FCスタック200を循環す
る水素リッチガスの水素濃度を高くすることができ、水
素濃度低下に伴うFCスタック200の発電力低下を抑
制することができる。
As a result, the hydrogen concentration of the hydrogen-rich gas circulating in the FC stack 200 can be increased, and a decrease in the power generation of the FC stack 200 due to a decrease in the hydrogen concentration can be suppressed.

【0025】また、ガス分離手段(704)として、請
求項16に記載の発明のように、水蒸気を選択的に分離
できるものを用いた場合には、燃料電池(200)に循
環する第1のガスの水蒸気濃度を高くすることができ、
燃料電池(200)内の高分子膜の加湿に利用できる。
When the gas separating means (704) is capable of selectively separating water vapor as in the invention of claim 16, the first gas circulating through the fuel cell (200) is used. The water vapor concentration of the gas can be increased,
It can be used for humidifying the polymer membrane in the fuel cell (200).

【0026】また、請求項17に記載の発明では、水素
排気通路(415c)における排気通路バルブ(50
5)の上流側に配置され、燃料電池(200)内に存在
する水素含有ガスに燃料電池(200)内を往復する流
れを発生させる往復流発生手段(800)を備えること
を特徴としている。
According to the seventeenth aspect of the present invention, the exhaust passage valve (50) in the hydrogen exhaust passage (415c) is provided.
A reciprocating flow generation means (800) is provided upstream of (5) and generates a flow of hydrogen-containing gas present in the fuel cell (200) reciprocating in the fuel cell (200).

【0027】このような構成により、上記請求項6に記
載の発明と同様に、燃料電池(200)内の水素濃度を
均一にすることができ、水素濃度低下に伴う燃料電池
(200)内の高分子膜を透過する水素量の低下を抑制
することができる。これにより、水素濃度低下による燃
料電池(200)の発電力の低下を抑制できる。
[0027] With this configuration, the hydrogen concentration in the fuel cell (200) can be made uniform, and the fuel cell (200) can have a uniform hydrogen concentration as the hydrogen concentration decreases. A decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be suppressed. Thereby, a decrease in the power generation of the fuel cell (200) due to a decrease in the hydrogen concentration can be suppressed.

【0028】さらに、燃料電池(200)の水素に流速
が生じ、燃料電池(200)内の高分子膜および電極
(負極)に水素が触れやすくなる。これにより、水素の
高分子膜透過を促進でき、高分子膜を透過する水素量の
低下をより抑制することができる。
Further, a flow velocity is generated in the hydrogen of the fuel cell (200), and the hydrogen easily contacts the polymer membrane and the electrode (negative electrode) in the fuel cell (200). Thereby, permeation of hydrogen into the polymer membrane can be promoted, and a decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be further suppressed.

【0029】また、請求項18に記載の発明では、水素
排気通路(415c)における排気通路バルブ(50
5)の上流側と、水素流入通路(415a)のいずれか
一方に、燃料電池(200)内に存在する水素含有ガス
に燃料電池(200)内を往復する流れを発生させる往
復流発生手段(800)を設け、他方に圧力緩衝室(8
01)を設けたことを特徴としている。
In the invention described in claim 18, the exhaust passage valve (50) in the hydrogen exhaust passage (415c) is provided.
A reciprocating flow generating means (5) for generating a flow of hydrogen-containing gas present in the fuel cell (200) reciprocating in the fuel cell (200) at one of the upstream side of 5) and the hydrogen inflow passage (415a). 800) and a pressure buffer chamber (8
01) is provided.

【0030】このように、燃料電池(200)を挟んだ
往復流発生装置(800)の反対側に、圧力緩衝室(8
01)を設けることで、往復流発生手段(800)によ
る往復流発生に伴う燃料電池(200)内の水素圧力の
変動を吸収することができ、燃料電池(200)内での
水素の往復流を確実に発生させることができる。
As described above, the pressure buffer chamber (8) is located on the opposite side of the reciprocating flow generator (800) across the fuel cell (200).
01), the fluctuation of the hydrogen pressure in the fuel cell (200) due to the reciprocating flow generated by the reciprocating flow generating means (800) can be absorbed, and the reciprocating flow of hydrogen in the fuel cell (200) can be absorbed. Can be reliably generated.

【0031】また、請求項19に記載の発明では、燃料
電池(200)に流入する水素が通過する水素流入通路
(415a)に設けられ、水素流入通路(415a)を
開閉する流入通路バルブ(506)とを備え、水素排気
通路(415c)における排気通路バルブ(505)の
上流側と、水素流入通路(415a)における流入通路
バルブ(506)の下流側のいずれか一方に、燃料電池
(200)内の水素に、燃料電池(200)内を往復す
る流れを発生させる往復流発生手段(800)が配置さ
れ、他方に圧力緩衝室(801)を設けたことを特徴と
している。
According to the nineteenth aspect of the present invention, the inflow passage valve (506) is provided in the hydrogen inflow passage (415a) through which the hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes, and opens and closes the hydrogen inflow passage (415a). The fuel cell (200) is provided in one of the upstream side of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c) and the downstream side of the inflow passage valve (506) in the hydrogen inflow passage (415a). A reciprocating flow generating means (800) for generating a reciprocating flow in the fuel cell (200) is disposed in the hydrogen inside the fuel cell, and a pressure buffer chamber (801) is provided on the other side.

【0032】また、請求項20に記載の発明では、排気
通路バルブ(505)が閉じている場合に、往復流発生
手段(800)によって往復流を発生させることを特徴
としている。
Further, the invention according to claim 20 is characterized in that when the exhaust passage valve (505) is closed, a reciprocating flow is generated by the reciprocating flow generating means (800).

【0033】また、請求項21に記載の発明では、排気
通路バルブ(505)および流入通路バルブ(506)
の双方が閉じている場合に、往復流発生手段(800)
によって往復流を発生させることを特徴としている。
According to the twenty-first aspect of the present invention, the exhaust passage valve (505) and the inflow passage valve (506).
When both are closed, the reciprocating flow generating means (800)
This generates a reciprocating flow.

【0034】また、請求項22に記載の発明では、往復
流発生手段(800)は、内容積が変動可能な内容積可
変室(800a)と、内容積可変室(800a)の内容
積を変動させる駆動部(800b)とを備えていること
を特徴としている。
Further, in the invention according to claim 22, the reciprocating flow generating means (800) includes a variable inner volume chamber (800a) having a variable inner volume and a variable inner volume of the variable inner volume chamber (800a). And a driving unit (800b) for driving the motor.

【0035】また、請求項23に記載の発明では、往復
流発生手段(800)の駆動部(800b)として、電
圧印加により体積が変動する圧電材料を用いることを特
徴としている。
Further, the invention according to claim 23 is characterized in that a piezoelectric material whose volume fluctuates by applying a voltage is used as the driving section (800b) of the reciprocating flow generating means (800).

【0036】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
適用した第1実施形態を図1〜図7に基づいて説明す
る。本第1実施形態は、本発明に係る燃料電池システム
を電気自動車(以下、車両と略す。)に適用したもので
ある。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the first embodiment, the fuel cell system according to the present invention is applied to an electric vehicle (hereinafter abbreviated as a vehicle).

【0038】図1は第1実施形態に係る燃料電池システ
ムを示す模式図である。図1に示すように本第1実施形
態の燃料電池システムは、一点鎖線で囲まれた水素製造
装置(水素供給手段)100と燃料電池(FCスタッ
ク)200とを備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a fuel cell system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the first embodiment includes a hydrogen production device (hydrogen supply means) 100 and a fuel cell (FC stack) 200 surrounded by a dashed line.

【0039】水素製造装置100は、水とメタノールと
の混合溶液(以下、メタノール混合溶液)から水素が多
量に含まれた水素リッチガスを製造(生成)して、後述
するFCスタック200に水素リッチガスを供給する水
素製造装置である。この水素製造装置100は、メタノ
ール混合溶液を蒸発させる水素製造用燃料蒸発器(以
下、蒸発器)110、及び蒸発器110にて蒸発(気
化)したメタノール蒸気と水蒸気とを化学反応させて、
水素と二酸化炭素と少量の一酸化炭素とに改質する水素
製造用燃料改質器(以下、改質器)120等を有して構
成されている。
The hydrogen production apparatus 100 produces (generates) a hydrogen-rich gas containing a large amount of hydrogen from a mixed solution of water and methanol (hereinafter, a methanol-mixed solution), and supplies the hydrogen-rich gas to an FC stack 200 described later. It is a hydrogen production device to supply. The hydrogen production apparatus 100 chemically reacts methanol vapor evaporated (vaporized) with water vapor by a hydrogen production fuel evaporator (hereinafter, evaporator) 110 for evaporating a methanol mixed solution,
The fuel cell system has a fuel reformer (hereinafter, referred to as a reformer) 120 for hydrogen production that reforms into hydrogen, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide.

【0040】なお、蒸発器110には、車両に搭載され
てメタノール混合溶液を貯蔵するメタノール混合溶液タ
ンク130から、第1ポンプ131によりメタノール混
合溶液が送られるように構成されている。
The evaporator 110 is configured so that a methanol mixed solution is sent by a first pump 131 from a methanol mixed solution tank 130 mounted on a vehicle and storing the methanol mixed solution.

【0041】FCスタック200は、水素製造装置10
0にて製造された水素リッチガスと空気(酸素)とを化
学反応させて発電する。本実施形態の燃料電池システム
では、FCスタック200にて発電された電力によっ
て、走行用電動モータMを駆動させるように構成されて
いる。なお、FCスタック200中の電極触媒は一酸化
炭素により触媒機能が低下し易いので、本実施形態で
は、改質器120にて発生する一酸化炭素を酸化させて
二酸化炭素に変化させる一酸化炭素低減器140を水素
製造装置100に設けている。
The FC stack 200 is used for the hydrogen production apparatus 10
0, the hydrogen-rich gas produced and the air (oxygen) undergo a chemical reaction to generate power. The fuel cell system according to the present embodiment is configured to drive the traveling electric motor M by the electric power generated by the FC stack 200. Since the catalytic function of the electrode catalyst in the FC stack 200 is easily reduced by carbon monoxide, in the present embodiment, carbon monoxide generated by oxidizing carbon monoxide generated in the reformer 120 to change it to carbon dioxide is used. The reducer 140 is provided in the hydrogen production apparatus 100.

【0042】FCスタック200に送風される空気は、
空気加湿器221により加湿される。FCスタック20
0から排出される排気(水蒸気及び空気等)は、除湿器
222により冷却され、水分が除去回収される。そし
て、除湿器222にて分離除去された水分は、凝縮水戻
り通路223を経由して空気加湿器221に戻され、F
Cスタック200に送風される空気の加湿に再利用され
る。
The air blown to the FC stack 200 is
The air is humidified by the air humidifier 221. FC stack 20
Exhaust gas (water vapor, air, etc.) discharged from 0 is cooled by the dehumidifier 222 to remove and collect moisture. The moisture separated and removed by the dehumidifier 222 is returned to the air humidifier 221 via the condensed water return passage 223, and
It is reused for humidifying the air sent to the C stack 200.

【0043】図2は、FCスタック200の概略構成を
示している。図2に示すように、FCスタック200
は、高分子膜を挟んで正極側と負極側とが分離されてお
り、正極側に空気(酸素)が供給され、負極側には水素
リッチガスが供給される。このため、正極側からは水蒸
気を多く含む排気が排出され、負極側からは未反応水素
ガス及び二酸化炭素等が排出される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the FC stack 200. As shown in FIG. 2, the FC stack 200
The positive electrode side and the negative electrode side are separated with a polymer film interposed therebetween. Air (oxygen) is supplied to the positive electrode side, and hydrogen-rich gas is supplied to the negative electrode side. Therefore, exhaust containing a large amount of water vapor is discharged from the positive electrode side, and unreacted hydrogen gas, carbon dioxide, and the like are discharged from the negative electrode side.

【0044】図1に示すように、蒸発器110を加熱す
る加熱用燃料(本実施形態では、メタノール)は、車両
に搭載されたメタノール燃料タンク300に貯蔵されて
いる。メタノール燃料タンク300に貯蔵されたメタノ
ール(燃料)は、第2ポンプ310により、蒸発器11
0に送られる。第2ポンプ310から吐出されたメタノ
ールの一部は、メタノール戻し通路312を介してメタ
ノール燃料タンク300に戻されるように構成されてい
る。メタノール戻し通路312は、燃料戻り弁311に
より開閉される。
As shown in FIG. 1, a heating fuel (methanol in this embodiment) for heating the evaporator 110 is stored in a methanol fuel tank 300 mounted on a vehicle. The methanol (fuel) stored in the methanol fuel tank 300 is supplied to the evaporator 11 by the second pump 310.
Sent to 0. A portion of the methanol discharged from the second pump 310 is configured to be returned to the methanol fuel tank 300 via the methanol return passage 312. The methanol return passage 312 is opened and closed by a fuel return valve 311.

【0045】エアポンプ400により外気を吸入し、水
素製造装置100(蒸発器110及び改質器120)及
びFCスタック200に送風され、水素製造装置100
で発生した燃焼排気ガス、及びFCスタック200で発
生した排気は、排気通路411〜414を流通して大気
中に放出される。
The outside air is sucked by the air pump 400, and is blown to the hydrogen production apparatus 100 (evaporator 110 and reformer 120) and the FC stack 200.
The combustion exhaust gas generated in the above and the exhaust gas generated in the FC stack 200 flow through the exhaust passages 411 to 414 and are discharged to the atmosphere.

【0046】エアポンプ400から吐出される送風空気
は、第1空気分配バルブ501により、水素製造装置1
00及びFCスタック200に分配されるとともに、そ
の分配量が調節される。第1空気分配バルブ501によ
り水素製造装置100側に分配された空気は、第2、3
空気分配バルブ502、503によって蒸発器110、
改質器120及び一酸化炭素低減器140に分配される
とともに、その分配量が調節される。
The blast air discharged from the air pump 400 is supplied to the hydrogen production device 1 by the first air distribution valve 501.
00 and the FC stack 200, and the distribution amount is adjusted. The air distributed to the hydrogen production apparatus 100 side by the first air distribution valve 501
By the air distribution valves 502, 503, the evaporator 110,
It is distributed to the reformer 120 and the carbon monoxide reducer 140, and the distribution amount is adjusted.

【0047】メタノール燃料タンク300から供給され
るメタノールは、メタノールバルブ504により、蒸発
器110、改質器120に供給されるとともに、その供
給量が調節される。
The methanol supplied from the methanol fuel tank 300 is supplied to the evaporator 110 and the reformer 120 by the methanol valve 504, and the supply amount is adjusted.

【0048】水素製造装置100から供給された水素リ
ッチガスは、水素通路415を介してFCスタック20
0に供給され、水素通路415を介して排出される。よ
り具体的には、まず、水素製造装置100から供給され
た水素リッチガスは、水素流入通路415aを介してF
Cスタック200(負極側)に流入する。FCスタック
200に流入した水素はスタック内通路415bを通過
し、発電のために酸素と化学反応して消費される。FC
スタック200にて水素が消費された後の残留ガスは、
FCスタック200の負極側の水素排気通路415cか
ら排出する。
The hydrogen-rich gas supplied from the hydrogen production apparatus 100 is supplied to the FC stack 20 via the hydrogen passage 415.
0 and discharged through a hydrogen passage 415. More specifically, first, the hydrogen-rich gas supplied from the hydrogen production apparatus 100 is supplied to the F-rich gas through the hydrogen inflow passage 415a.
It flows into the C stack 200 (negative electrode side). The hydrogen flowing into the FC stack 200 passes through the in-stack passage 415b, and is consumed by a chemical reaction with oxygen for power generation. FC
The residual gas after hydrogen is consumed in the stack 200 is
It is discharged from the hydrogen exhaust passage 415c on the negative electrode side of the FC stack 200.

【0049】この水素排気通路415cには、水素排気
通路415cを開閉する排気通路バルブ505が設けら
れている。排気通路バルブ505は、水素排気通路41
5cを開閉することにより、FCスタック200に対す
る水素リッチガスの供給および残留ガスの排出を制御す
る。なお、本第1実施形態では、負極側の排気口415
cからの排気も排気通路414側と同様に大気中に放出
される。
The hydrogen exhaust passage 415c is provided with an exhaust passage valve 505 for opening and closing the hydrogen exhaust passage 415c. The exhaust passage valve 505 is connected to the hydrogen exhaust passage 41.
By opening and closing 5c, the supply of the hydrogen-rich gas to the FC stack 200 and the discharge of the residual gas are controlled. In the first embodiment, the exhaust port 415 on the negative electrode side is used.
Exhaust from c is also released to the atmosphere similarly to the exhaust passage 414 side.

【0050】図3は、燃料電池システムの制御ブロック
図である。図1および図3に示すように、本実施形態の
燃料電池システムには、FCスタック200(負極側)
に存在する水素濃度(水素量)を検出する水素センサ
(残留水素量検出手段)601が設けられている。図3
に示すように、水素センサ601の検出信号は、燃料電
池システム全体を制御するFCシステム制御装置(以
下、FCCU)600に入力される。そして、第1〜3
空気分配バルブ501〜503、メタノールバルブ50
4及び排気通路バルブ505は、水素センサ601の検
出信号及びFCスタック200の温度や走行用電動モー
タの負荷等の運転状態検出するセンサ群Sの検出信号に
基づいてFCCU600により制御される。
FIG. 3 is a control block diagram of the fuel cell system. As shown in FIGS. 1 and 3, the fuel cell system according to the present embodiment includes an FC stack 200 (negative electrode side).
A hydrogen sensor (residual hydrogen amount detection means) 601 for detecting the concentration of hydrogen (the amount of hydrogen) present in the gas sensor is provided. FIG.
As shown in (1), the detection signal of the hydrogen sensor 601 is input to an FC system controller (hereinafter, FCCU) 600 that controls the entire fuel cell system. And the first to third
Air distribution valves 501-503, methanol valve 50
4 and the exhaust passage valve 505 are controlled by the FCCU 600 based on the detection signal of the hydrogen sensor 601 and the detection signal of the sensor group S for detecting the operating state such as the temperature of the FC stack 200 and the load of the traveling electric motor.

【0051】次に、本第1実施形態における燃料電池シ
ステムの排気通路バルブ505の作動について図5に基
づいて説明する。図5は、水素センサ601が検出した
水素量(FCスタック内の残留水素濃度)と排気通路バ
ルブ505の開閉タイミングとの関係を示すグラフであ
る。
Next, the operation of the exhaust passage valve 505 of the fuel cell system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of hydrogen (residual hydrogen concentration in the FC stack) detected by the hydrogen sensor 601 and the opening / closing timing of the exhaust passage valve 505.

【0052】図5に示すように、FCスタック200内
の残留水素濃度が第1所定濃度(所定残留水素濃度)d
1以下となったときに、排気通路バルブ505を開いて
FCスタック200に水素を供給する。これにより、水
素供給設備100から水素流入通路415aを介してF
Cスタック200に水素リッチガスが供給され、FCス
タック200内の水素濃度が上昇する。
As shown in FIG. 5, the residual hydrogen concentration in the FC stack 200 is reduced to a first predetermined concentration (predetermined residual hydrogen concentration) d.
When the value becomes 1 or less, the exhaust passage valve 505 is opened to supply hydrogen to the FC stack 200. As a result, F from the hydrogen supply facility 100 via the hydrogen inflow passage 415a.
The hydrogen rich gas is supplied to the C stack 200, and the hydrogen concentration in the FC stack 200 increases.

【0053】FCスタック200内の水素濃度が第1所
定濃度d1より大きい第2所定濃度d2以上となったと
きに、排気通路バルブ505を閉じてFCスタック20
0への水素供給を停止する。FCスタック200内で
は、水素と酸素との化学反応により発電するとともに、
水素が消費され水素濃度が低下する。水素濃度の低下に
伴いFCスタック200の発電量は徐々に低下する。
When the hydrogen concentration in the FC stack 200 becomes equal to or higher than the second predetermined concentration d2 which is higher than the first predetermined concentration d1, the exhaust passage valve 505 is closed and the FC stack 20 is closed.
Turn off the hydrogen supply to zero. In the FC stack 200, power is generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen,
Hydrogen is consumed and the hydrogen concentration decreases. As the hydrogen concentration decreases, the power generation amount of the FC stack 200 gradually decreases.

【0054】FCスタック200内の水素濃度が第1所
定濃度d1以下となったときに、排気通路バルブ505
を開いて、水素供給装置100から新たな水素リッチガ
スをFCスタック200に供給するとともに、FCスタ
ック200内にて水素濃度が低下した残留ガスを水素排
気通路415cより排出する。
When the hydrogen concentration in the FC stack 200 falls below the first predetermined concentration d1, the exhaust passage valve 505
Is opened, a new hydrogen-rich gas is supplied from the hydrogen supply device 100 to the FC stack 200, and the residual gas having a reduced hydrogen concentration in the FC stack 200 is discharged from the hydrogen exhaust passage 415c.

【0055】以降、図5に示すように、FCスタック2
00内における水素の消費に応じてバルブ505の開閉
を繰り返し、FCスタックに断続的に水素を供給する。
Thereafter, as shown in FIG.
The opening and closing of the valve 505 is repeated in accordance with the consumption of hydrogen in 00, and hydrogen is intermittently supplied to the FC stack.

【0056】以上、本第1実施形態の燃料電池システム
によれば、FCスタック200の水素排出通路415c
に排気通路バルブ505を設け、FCスタック200で
の水素消費量に応じてバルブ505を開閉することによ
り、FCスタック200に水素リッチガスを断続的(間
欠的)に供給することができる。すなわち、FCスタッ
ク200内の水素濃度が高い場合には、バルブ505を
閉じてFCスタック200内に水素リッチガスを滞留さ
せることで水素を充分に反応させる。FCスタック20
0内の水素濃度が低くなった場合には、バルブ505を
開いてFCスタック200内の水素濃度が低下した残留
ガスを排出するとともに、新たな水素リッチガスを供給
する。これにより、FCスタック200から排出される
未反応水素量を減少させることができる。
As described above, according to the fuel cell system of the first embodiment, the hydrogen discharge passage 415c of the FC stack 200
A hydrogen rich gas can be intermittently (intermittently) supplied to the FC stack 200 by providing an exhaust passage valve 505 and opening and closing the valve 505 according to the amount of hydrogen consumed in the FC stack 200. That is, when the hydrogen concentration in the FC stack 200 is high, the valve 505 is closed to allow the hydrogen rich gas to stay in the FC stack 200 so that the hydrogen is sufficiently reacted. FC stack 20
When the hydrogen concentration within 0 becomes low, the valve 505 is opened to discharge the residual gas having the reduced hydrogen concentration in the FC stack 200 and to supply a new hydrogen-rich gas. Thereby, the amount of unreacted hydrogen discharged from the FC stack 200 can be reduced.

【0057】また、本第1実施形態では、FCスタック
200の下流側の水素排出通路415cにバルブを1個
設けるだけでいいので、FCCU600によるバルブ5
05の制御を容易に行うことができ、また、低コストで
実現できる。
In the first embodiment, only one valve is required to be provided in the hydrogen discharge passage 415c on the downstream side of the FC stack 200.
05 can be easily performed and can be realized at low cost.

【0058】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態について図6、図7に基づいて説明する。図6は本
第2実施形態の燃料電池システムの概略構成を示してお
り、図7は図6に示す燃料電池システムの燃料電池20
0付近を示している。上記第1実施形態と同様の部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a schematic configuration of a fuel cell system according to the second embodiment, and FIG. 7 shows a fuel cell 20 of the fuel cell system shown in FIG.
0 is shown. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0059】上記第1実施形態では、水素排出通路41
5cに設けられた排気通路バルブ505で、FCスタッ
ク200に対する水素の供給および残留ガスの排出を行
ったのに対して、本第2実施形態では、図6、図7に示
すように、FCスタック200の上流側の水素流入通路
415aに、水素流入通路415aの開閉を行う流入通
路バルブ506を設けた点が異なるものである。
In the first embodiment, the hydrogen discharge passage 41
While hydrogen was supplied to the FC stack 200 and residual gas was discharged to the FC stack 200 by the exhaust passage valve 505 provided in the FC stack 5c, in the second embodiment, as shown in FIGS. The difference is that an inflow passage valve 506 for opening and closing the hydrogen inflow passage 415a is provided in the hydrogen inflow passage 415a on the upstream side of 200.

【0060】この場合、流入通路バルブ506も排気通
路バルブ505と同様に、FCスタック200の水素消
費量に応じて、FCCU600により開閉制御される。
水素排気通路バルブ505と水素流入通路バルブ506
は、同一のタイミングで開閉を行ってもよく、あるいは
異なるタイミングで開閉を行ってもよい。但し、FCス
タック200内の残留ガスの排出を効率よく行うために
は、2つのバルブ505、506が同時に開いている時
間が存在することが望ましい。
In this case, similarly to the exhaust passage valve 505, the opening and closing of the inflow passage valve 506 is controlled by the FCCU 600 in accordance with the hydrogen consumption of the FC stack 200.
Hydrogen exhaust passage valve 505 and hydrogen inflow passage valve 506
May open and close at the same timing, or may open and close at different timings. However, in order to efficiently discharge the residual gas in the FC stack 200, it is desirable that there be a time during which the two valves 505 and 506 are simultaneously opened.

【0061】このような本第2実施形態の燃料電池シス
テムの構成によっても、FCスタック200に水素を断
続的(間欠的に)に供給することができ、FCスタック
200から排出される未反応水素量を減少させることが
できる。
With the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment, hydrogen can be intermittently (intermittently) supplied to the FC stack 200, and unreacted hydrogen discharged from the FC stack 200 can be supplied. The amount can be reduced.

【0062】(第3実施形態)次に、本発明の第3実施
形態について図8〜図10に基づいて説明する。図8は
本第3実施形態の燃料電池システムの概略構成を示して
おり、図9は図8に示す燃料電池システムの燃料電池2
00付近を示している。本第3実施形態は、上記第2実
施形態の燃料電池システムに比較して、FCスタック2
00に水素を循環させる水素循環通路700を設けた点
が異なるものである。上記第2実施形態と同様の部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a schematic configuration of a fuel cell system according to the third embodiment, and FIG. 9 shows a fuel cell 2 of the fuel cell system shown in FIG.
The vicinity of 00 is shown. The third embodiment is different from the fuel cell system of the second embodiment in that the FC stack 2
The difference is that a hydrogen circulation passage 700 for circulating hydrogen is provided at 00. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0063】上記第1実施形態において、図5に基づい
て説明したように、発電に伴い水素が消費され、FCス
タック200内の水素濃度が低下する。このFCスタッ
ク200内の水素濃度低下により、FCスタック200
の発電力が低下する。FCスタック200内での水素濃
度の低下は、以下のように起こると考えられる。
In the first embodiment, as described with reference to FIG. 5, hydrogen is consumed with power generation, and the hydrogen concentration in the FC stack 200 decreases. Due to the decrease in the hydrogen concentration in the FC stack 200, the FC stack 200
Power generation decreases. It is considered that the decrease in the hydrogen concentration in the FC stack 200 occurs as follows.

【0064】まず、FCスタック200内の負極側に存
在する水素が、高分子膜に触れて拡散して高分子膜を通
過し、正極側に移動する。さらに、FCスタック200
内の電極(負極)表面付近の水素が電極に触れて水素イ
オンとなり、正極側に存在する酸素イオンにクーロン力
により引っ張られて高分子膜を通過し、正極側に移動す
る。これにより、FCスタック200内の負極側では水
素濃度が低下する。このとき、FCスタック200内で
は、水素濃度が均一に低下せず、高分子膜付近および電
極付近の水素濃度が著しく低下することになる。
First, hydrogen existing on the negative electrode side in the FC stack 200 touches the polymer film, diffuses, passes through the polymer film, and moves to the positive electrode side. Furthermore, FC stack 200
Hydrogen near the surface of the inner electrode (negative electrode) contacts the electrode and becomes hydrogen ions, which are pulled by oxygen ions present on the positive electrode side by Coulomb force, pass through the polymer membrane, and move to the positive electrode side. Thereby, the hydrogen concentration decreases on the negative electrode side in the FC stack 200. At this time, in the FC stack 200, the hydrogen concentration does not decrease uniformly, and the hydrogen concentration in the vicinity of the polymer film and the electrode significantly decreases.

【0065】また、上記各実施形態の燃料電池システム
では、FCスタック200から排出される未反応水素量
を減少させるために、排気通路バルブ505を閉じて水
素リッチガスをFCスタック200内に滞留させてい
る。このため、FC200スタック200内では、水素
濃度の低下した残留ガスが撹拌されることはなく、水素
濃度が不均一な状態で保たれてしまう。
In the fuel cell system of each of the above embodiments, in order to reduce the amount of unreacted hydrogen discharged from the FC stack 200, the exhaust passage valve 505 is closed to allow the hydrogen rich gas to stay in the FC stack 200. I have. Therefore, in the FC 200 stack 200, the residual gas having a reduced hydrogen concentration is not agitated, and the hydrogen concentration is maintained in a non-uniform state.

【0066】そこで、本第3実施形態の燃料電池システ
ムでは、図8、図9に示すように、FCスタック200
の水素排出通路415cにおける排気通路バルブ505
の上流側と、水素流入通路415aにおける流入通路バ
ルブ506の下流側とを、水素循環通路700によって
連結している。水素循環通路700には、FCスタック
200に水素を循環させるための水素循環ポンプ701
が設けられている。
Therefore, in the fuel cell system according to the third embodiment, as shown in FIGS.
Exhaust valve 505 in the hydrogen discharge passage 415c
And the downstream side of the inflow passage valve 506 in the hydrogen inflow passage 415a are connected by a hydrogen circulation passage 700. A hydrogen circulation pump 701 for circulating hydrogen to the FC stack 200 is provided in the hydrogen circulation passage 700.
Is provided.

【0067】このような構成により、2つのバルブ50
5、506を閉じた状態で水素循環ポンプ701を作動
させることで、FCスタック200内の水素含有ガス
は、FCスタック200→水素排気通路415c→水素
循環通路700→水素流入通路415a→FCスタック
200の順に循環する。
With such a configuration, the two valves 50
By operating the hydrogen circulation pump 701 in a state where 5, 506 is closed, the hydrogen-containing gas in the FC stack 200 is discharged from the FC stack 200 → the hydrogen exhaust passage 415c → the hydrogen circulation passage 700 → the hydrogen inflow passage 415a → the FC stack 200 Circulate in order.

【0068】このようにFCスタック200に水素含有
ガスを循環させることで、FCスタック200内の水素
濃度を均一にすることができ、水素濃度低下に伴うFC
スタック200内の高分子膜を透過する水素量の低下を
抑制することができる。これにより、FCスタック20
0内の水素濃度低下によるFCスタック200の発電力
の低下を抑制できる。
By circulating the hydrogen-containing gas through the FC stack 200 in this way, the hydrogen concentration in the FC stack 200 can be made uniform, and the FC concentration accompanying the hydrogen concentration decrease can be increased.
A decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane in the stack 200 can be suppressed. Thereby, the FC stack 20
A decrease in the power generation of the FC stack 200 due to a decrease in the hydrogen concentration within 0 can be suppressed.

【0069】さらに、FCスタック200に水素を循環
させることで水素に流速が生じ、FCスタック200内
の高分子膜および電極(負極)に水素が触れやすくな
る。これにより、水素の高分子膜透過を促進でき、高分
子膜を透過する水素量の低下をより抑制することができ
る。
Further, by circulating the hydrogen through the FC stack 200, a flow velocity is generated in the hydrogen, so that the hydrogen easily contacts the polymer film and the electrode (negative electrode) in the FC stack 200. Thereby, permeation of hydrogen into the polymer membrane can be promoted, and a decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be further suppressed.

【0070】なお、本第3実施形態の燃料電池システム
では、FCスタック200の上流側と下流側に2つのバ
ルブ505、506を設けたが、図10に示すように上
流側の流入通路バルブ506を省略して、下流側の排気
通路バルブ505のみを設けるようにしてもよい。この
ような構成の燃料電池システムにおいて、排気通路バル
ブ505を閉じた状態でポンプ701でFCスタック2
00に水素を循環させた場合、FCスタック200内の
平均圧力は変わらないので、水素供給装置100から水
素リッチガスが供給されることはなく、FCスタック2
00の上流および下流にバルブが2つ設けられている場
合と同様の効果が得られる。
In the fuel cell system of the third embodiment, two valves 505 and 506 are provided on the upstream side and the downstream side of the FC stack 200. However, as shown in FIG. May be omitted, and only the exhaust passage valve 505 on the downstream side may be provided. In the fuel cell system having such a configuration, the pump 701 closes the FC stack 2 with the exhaust passage valve 505 closed.
When the hydrogen is circulated through the fuel cell stack 200, the average pressure in the FC stack 200 does not change.
The same effect as when two valves are provided upstream and downstream of 00 is obtained.

【0071】また、本第3実施形態では、水素が、FC
スタック200→水素排気通路415c→水素循環通路
700→水素流入通路415a→FCスタック200の
順で循環するように構成したが、水素が逆方向に循環す
るように構成してもよい。
Further, in the third embodiment, hydrogen is converted to FC
Although the stack 200 → the hydrogen exhaust passage 415c → the hydrogen circulation passage 700 → the hydrogen inflow passage 415a → the FC stack 200 are circulated in this order, the hydrogen may be circulated in the reverse direction.

【0072】また、本第3実施形態では、2つのバルブ
505、506を閉じた状態でFCスタック200に水
素を循環させたが、これに限らず、バルブ505、50
6が開いた状態でFCスタック200に水素を循環させ
てもよい。この場合には、FCスタック200内の水素
に流速が生じ、FCスタック200内の高分子膜および
電極(負極)に水素が触れやすくなって、水素の高分子
膜透過を促進できるという効果が得られる。
In the third embodiment, hydrogen is circulated through the FC stack 200 with the two valves 505 and 506 closed. However, the present invention is not limited to this.
Hydrogen may be circulated through the FC stack 200 with the 6 open. In this case, a flow velocity is generated in the hydrogen in the FC stack 200, so that the hydrogen easily contacts the polymer film and the electrode (negative electrode) in the FC stack 200, and the effect that hydrogen permeation through the polymer film can be promoted is obtained. Can be

【0073】(第4実施形態)次に、本発明の第4実施
形態について図11に基づいて説明する。図11は本第
4実施形態の燃料電池システムの燃料電池200付近を
示している。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows the vicinity of the fuel cell 200 of the fuel cell system according to the fourth embodiment.

【0074】本第4実施形態は、上記第3実施形態の燃
料電池システムに比較して、FCスタック200に水素
循環通路700を介して循環する水素含有ガスのうち、
水素濃度の低い部分を選択的に排出するように構成した
点が異なるものである。また、FCスタック200の上
流側の水素流入通路415aには、流入通路バルブ50
6は設けられていない。上記第3実施形態と同様の部分
については同一の符号を付して説明を省略する。
The fourth embodiment differs from the fuel cell system of the third embodiment in that the hydrogen-containing gas circulating through the hydrogen circulation passage 700 to the FC stack 200 is different from that of the third embodiment.
The difference is that a portion having a low hydrogen concentration is selectively discharged. Further, the inflow passage valve 50 is provided in the hydrogen inflow passage 415a on the upstream side of the FC stack 200.
6 is not provided. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0075】図11示すように、本第4実施形態の燃料
電池システムには、水素排気通路415cと水素循環通
路700との分岐点に、FCスタック200を循環する
水素含有ガスの水素濃度を検出する水素センサ(水素濃
度検出手段)702が設けられている。また、排気通路
バルブ505の開閉制御を行う制御部703が設けられ
ている。制御部703は、水素センサ702にて検出さ
れた水素濃度に基づいて排気通路バルブ505の制御を
行う。
As shown in FIG. 11, the fuel cell system according to the fourth embodiment detects the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating through the FC stack 200 at the branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700. A hydrogen sensor (hydrogen concentration detecting means) 702 is provided. Further, a control unit 703 for controlling the opening and closing of the exhaust passage valve 505 is provided. The control unit 703 controls the exhaust passage valve 505 based on the hydrogen concentration detected by the hydrogen sensor 702.

【0076】次に、本第4実施形態の燃料電池システム
の水素センサ702および制御部703の作動を説明す
る。
Next, the operation of the hydrogen sensor 702 and the control unit 703 of the fuel cell system according to the fourth embodiment will be described.

【0077】まず、水素循環通路700を介して水素含
有ガスがFCスタック200に循環している際に、水素
センサ702にて水素排気通路415cと水素循環通路
700との分岐点に循環する水素含有ガスの水素濃度を
測定する。水素センサ702にて測定された水素濃度が
第3所定濃度d3以下の場合には、制御部703により
排気通路バルブ505を開く。水素センサ702にて測
定された水素濃度が第3所定濃度d3以上の場合には、
制御部703により排気通路バルブ505を閉じる。
First, when the hydrogen-containing gas is circulating through the hydrogen circulation passage 700 to the FC stack 200, the hydrogen sensor 702 circulates the hydrogen-containing gas circulating at the branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700. Measure the hydrogen concentration of the gas. When the hydrogen concentration measured by the hydrogen sensor 702 is equal to or lower than the third predetermined concentration d3, the control unit 703 opens the exhaust passage valve 505. When the hydrogen concentration measured by the hydrogen sensor 702 is equal to or higher than the third predetermined concentration d3,
The exhaust passage valve 505 is closed by the control unit 703.

【0078】このような構成により、FCスタック20
0を循環する水素含有ガスのうち、水素濃度が低い部分
を選択的にFCスタック200から排出することがで
き、FCスタック200を循環する水素含有ガスの水素
濃度を高くすることができる。これにより、水素濃度低
下に伴うFCスタック200の発電力低下を抑制するこ
とができる。
With such a configuration, the FC stack 20
A portion having a low hydrogen concentration in the hydrogen-containing gas circulating 0 can be selectively discharged from the FC stack 200, and the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200 can be increased. Thus, it is possible to suppress a decrease in the power generation of the FC stack 200 due to a decrease in the hydrogen concentration.

【0079】(第5実施形態)次に、本発明の第5実施
形態について図12に基づいて説明する。図12は本第
5実施形態の燃料電池システムの燃料電池200付近を
示している。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows the vicinity of the fuel cell 200 of the fuel cell system according to the fifth embodiment.

【0080】本第5実施形態は、上記第3実施形態の燃
料電池システムに比較して、FCスタック200に水素
循環通路700を介して循環する水素含有ガスのうち、
水素濃度の低い部分を選択的に排出するように構成した
点が異なるものである。また、FCスタック200の上
流側の水素流入通路415aには、流入通路バルブ50
6は設けられていない。上記第3実施形態と同様の部分
については同一の符号を付して説明を省略する。
The fifth embodiment differs from the fuel cell system of the third embodiment in that the hydrogen-containing gas circulating through the hydrogen circulation passage 700 to the FC stack 200 is different from that of the third embodiment.
The difference is that a portion having a low hydrogen concentration is selectively discharged. Further, the inflow passage valve 50 is provided in the hydrogen inflow passage 415a on the upstream side of the FC stack 200.
6 is not provided. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0081】図12に示すように、本第5実施形態の燃
料電池システムには、水素排気通路415cと水素循環
通路700との分岐点に、ガス分離装置(ガス分離手
段)704が設けられている。このガス分離装置704
は、FCスタック200を循環する水素含有ガスの中か
ら水素を選択的に分離できるものである。水素を分離す
るガス分離装置704としては、例えばポリイミド膜か
らなる水素分離膜(選択透過膜)を用いることができ
る。
As shown in FIG. 12, in the fuel cell system according to the fifth embodiment, a gas separation device (gas separation means) 704 is provided at a branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700. I have. This gas separation device 704
Is capable of selectively separating hydrogen from the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200. As the gas separation device 704 for separating hydrogen, for example, a hydrogen separation membrane (a permselective membrane) made of a polyimide membrane can be used.

【0082】このガス分離装置704によって、FCス
タック200を循環する水素含有ガスを水素(第1のガ
ス)とそれ以外の気体(第2のガス)に分離して、水素
は水素循環通路700側に流し、水素以外の気体は水素
排気通路415cから排出する。これにより、FCスタ
ック200を循環する水素含有ガスの水素濃度を高くす
ることができ、水素濃度低下に伴うFCスタック200
の発電力低下を抑制することができる。
The gas separating device 704 separates the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200 into hydrogen (first gas) and other gases (second gas), and the hydrogen is supplied to the hydrogen circulation passage 700 side. And gas other than hydrogen is discharged from the hydrogen exhaust passage 415c. As a result, the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200 can be increased, and the FC stack 200 associated with the decrease in the hydrogen concentration can be increased.
Can be suppressed from decreasing.

【0083】なお、本第5実施形態では、FCスタック
200を循環する水素含有ガスの中から水素を選択的に
分離できるガス分離装置704を用いたが、これに限ら
す、水蒸気を選択的に分離できるガス分離装置を用い
て、FCスタック200を循環する水素含有ガスの水蒸
気濃度を高くするようにしてもよい。このように、FC
スタック200を循環する水素含有ガスの水蒸気濃度を
高くすることで、FCスタック200内の高分子膜の加
湿に利用できる。
In the fifth embodiment, the gas separation device 704 capable of selectively separating hydrogen from the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200 is used. However, the present invention is not limited to this. By using a gas separation device capable of separation, the water vapor concentration of the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200 may be increased. Thus, FC
By increasing the water vapor concentration of the hydrogen-containing gas circulating in the stack 200, it can be used for humidifying the polymer film in the FC stack 200.

【0084】燃料電池システムに、水素を分離するガス
分離装置と、水蒸気を分離するガス分離装置を同時に設
ける場合には、水素を分離する機能と水蒸気を分離する
機能を同時に備えたガス分離装置を設けてもいいし、そ
れぞれの機能を備えた2つのガス分離装置を設けてもよ
い。
When a fuel cell system is provided with a gas separator for separating hydrogen and a gas separator for separating steam at the same time, a gas separator having both a function of separating hydrogen and a function of separating steam is provided. It may be provided, or two gas separation devices having respective functions may be provided.

【0085】(第6実施形態)次に、本発明の第6実施
形態について図13、図14に基づいて説明する。図1
3は本第6実施形態の燃料電池システムの概略構成を示
し、図14は図13の燃料電池システムの燃料電池20
0付近を示している。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 1
3 shows a schematic configuration of the fuel cell system according to the sixth embodiment, and FIG. 14 shows the fuel cell 20 of the fuel cell system shown in FIG.
0 is shown.

【0086】本第6実施形態は、上記第3実施形態の燃
料電池システムと同様に、水素濃度低下に伴うFCスタ
ック200内の高分子膜を透過する水素量の低下を抑制
して、FCスタック200の発電力の低下を抑制ことを
目的としている。
In the sixth embodiment, similarly to the fuel cell system of the third embodiment, a decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane in the FC stack 200 due to a decrease in the hydrogen concentration is suppressed. The purpose of the present invention is to suppress a decrease in the power generation of 200.

【0087】本第6実施形態は、上記第3実施形態の燃
料電池システムに比較して、FCスタック200に水素
を循環させる水素循環通路700に代えて、FCスタッ
ク200内に存在する水素に、FCスタック200内を
往復する流れを与える往復流発生装置800が設けられ
ている点が異なるものである。上記第3実施形態と同様
の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
The sixth embodiment differs from the fuel cell system of the third embodiment in that the hydrogen existing in the FC stack 200 is replaced with hydrogen existing in the FC stack 200 instead of the hydrogen circulation passage 700 for circulating hydrogen in the FC stack 200. The difference is that a reciprocating flow generator 800 for providing a flow reciprocating in the FC stack 200 is provided. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0088】図13、図14に示すように、本第6実施
形態の燃料電池システムには、水素排気通路415aに
おける排気通路バルブ505の上流側に往復流発生装置
800が設けられている。往復流発生装置800は、水
素排気通路415cと連通しているとともに内容量が変
更可能な内容積可変室800aと、この内容積可変室8
00aの内容積を可変させる駆動部800bとを備えて
いる。往復流発生装置800は、駆動部800bによっ
て内容積可変室800aの内容積を増減させることで、
FCスタック200内に存在する水素に、スタック内通
路415bを往復する流れを発生させるものである。本
第6実施形態では、駆動部800bとして、電圧を印可
することで体積変化するピエゾ振動子(圧電材料)を用
いている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the fuel cell system according to the sixth embodiment is provided with a reciprocating flow generator 800 in the hydrogen exhaust passage 415a on the upstream side of the exhaust passage valve 505. The reciprocating flow generator 800 includes an internal volume variable chamber 800a which is in communication with the hydrogen exhaust passage 415c and whose internal volume can be changed.
And a drive unit 800b that varies the internal volume of the internal battery 00a. The reciprocating flow generator 800 increases or decreases the internal volume of the internal volume variable chamber 800a by the driving unit 800b,
This is to generate a flow of hydrogen existing in the FC stack 200 reciprocating in the in-stack passage 415b. In the sixth embodiment, a piezoelectric vibrator (piezoelectric material) that changes in volume by applying a voltage is used as the driving unit 800b.

【0089】また、FCスタック200を挟んだ往復流
発生装置800の反対側、すなわち、水素流入通路41
5aにおける流入通路バルブ506の下流側には、FC
スタック200内の水素圧力の変動を緩衝する圧力緩衝
室801が設けられている。
Further, the opposite side of the reciprocating flow generator 800 with the FC stack 200 interposed therebetween, that is, the hydrogen inflow passage 41
Downstream of the inflow passage valve 506 in FIG.
A pressure buffer chamber 801 for buffering fluctuations in hydrogen pressure in the stack 200 is provided.

【0090】以上のような構成により、2つのバルブ5
05、506を閉じた状態で、往復流発生装置800を
作動させることにより、FCスタック200内に存在す
る水素に、スタック内通路415bを往復する流れを発
生させることがでる。
With the above configuration, the two valves 5
By operating the reciprocating flow generator 800 with the 05 and 506 closed, it is possible to generate a flow reciprocating in the stack passage 415b in the hydrogen existing in the FC stack 200.

【0091】このとき、FCスタック200の上流側お
よび下流側のバルブ505、506を閉じているので、
往復流発生装置800における内容積可変室800aの
内容積を増減させることで、FCスタック200の水素
に圧力変動が発生する。特に、内容積可変室800aの
内容積を増大させたときには、水素の逃げ場がなくなっ
て水素が圧縮される。その結果、FCスタック200内
での水素の往復流が効率よく発生しないことが考えられ
る。
At this time, since the valves 505 and 506 on the upstream and downstream sides of the FC stack 200 are closed,
By increasing or decreasing the internal volume of the internal volume variable chamber 800a in the reciprocating flow generator 800, a pressure fluctuation occurs in the hydrogen of the FC stack 200. In particular, when the inner volume of the inner volume variable chamber 800a is increased, there is no escape for hydrogen, and hydrogen is compressed. As a result, the reciprocating flow of hydrogen in the FC stack 200 may not be generated efficiently.

【0092】そこで、本第6実施形態では、FCスタッ
ク200を挟んだ往復流発生装置800の反対側に、圧
力緩衝室801を設けているので、FCスタック200
内の水素圧力の変動を吸収することができ、FCスタッ
ク200内での水素の往復流を確実に発生させることが
できる。
Therefore, in the sixth embodiment, the pressure buffer chamber 801 is provided on the opposite side of the reciprocating flow generator 800 with the FC stack 200 interposed therebetween.
Fluctuations in the hydrogen pressure in the fuel cell can be absorbed, and the reciprocating flow of hydrogen in the FC stack 200 can be reliably generated.

【0093】以上、本第6実施形態の燃料電池システム
によれば、FCスタック200内の水素に往復する流れ
を発生させることで、上記第3実施形態と同様に、FC
スタック200内の水素濃度を均一にすることができ、
水素濃度低下に伴うFCスタック200内の高分子膜を
透過する水素量の低下を抑制することができる。これに
より、FCスタック200内の水素濃度低下によるFC
スタック200の発電力の低下を抑制できる。
As described above, according to the fuel cell system of the sixth embodiment, by generating a reciprocating flow of hydrogen in the FC stack 200, the fuel cell system is provided with the same FC as in the third embodiment.
It is possible to make the hydrogen concentration in the stack 200 uniform,
A decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane in the FC stack 200 due to a decrease in the hydrogen concentration can be suppressed. As a result, the FC concentration due to a decrease in the hydrogen concentration in the FC stack 200 is reduced.
A decrease in the power generation of the stack 200 can be suppressed.

【0094】さらに、FCスタック200にて水素を往
復させることで水素に流速が生じ、FCスタック200
内の高分子膜および電極(負極)に水素が触れやすくな
る。これにより、水素の高分子膜透過を促進でき、高分
子膜を透過する水素量の低下をより抑制することができ
る。
Further, by reciprocating hydrogen in the FC stack 200, a flow velocity is generated in the hydrogen, and the FC stack 200
The hydrogen easily contacts the polymer film and the electrode (negative electrode) in the inside. Thereby, permeation of hydrogen into the polymer membrane can be promoted, and a decrease in the amount of hydrogen permeating the polymer membrane can be further suppressed.

【0095】なお、本第6実施形態では、往復流発生装
置800をFCスタック200の下流側に配置し、圧力
緩衝室801をFCスタック200の上流側に配置した
が、このような構成に限らず、往復流発生装置800と
圧力緩衝室801の配置を入れ替えて、往復流発生装置
800をFCスタック200の上流側に配置し、圧力緩
衝室801をFCスタック200の下流側に配置しても
よい。
In the sixth embodiment, the reciprocating flow generator 800 is arranged on the downstream side of the FC stack 200, and the pressure buffer chamber 801 is arranged on the upstream side of the FC stack 200. However, the present invention is not limited to this configuration. Instead, the arrangement of the reciprocating flow generator 800 and the pressure buffer chamber 801 is switched, the reciprocating flow generator 800 is arranged on the upstream side of the FC stack 200, and the pressure buffer chamber 801 is arranged on the downstream side of the FC stack 200. Good.

【0096】また、本第6実施形態では、往復流発生装
置800の駆動部800aとして圧電材料を用いたが、
これに限らず、例えば駆動部800bとして内容積可変
室800bの内部を往復運動するピストンを用いてもよ
く、あるいは、内容積可変室800bとしてべローズ
(蛇腹)のような外圧または外力により内容量が変化す
るものを用い、カム等の駆動部800bにて内容積を変
化させてもよい。なお、本第6実施形態のように駆動部
800bに圧電材料を用いた場合には、ピストンを用い
た場合に発生しやすい水素のリークや、ベローズを用い
た場合に発生しやすい材料劣化といった問題が発生しに
くい。
In the sixth embodiment, the piezoelectric material is used as the driving section 800a of the reciprocating flow generator 800.
However, the invention is not limited to this. For example, a piston that reciprocates inside the internal volume variable chamber 800b may be used as the driving unit 800b, or the internal volume may be changed by an external pressure or external force such as a bellows as the internal volume variable chamber 800b. May be changed, and the internal volume may be changed by a driving unit 800b such as a cam. In the case where a piezoelectric material is used for the driving section 800b as in the sixth embodiment, problems such as hydrogen leakage that is likely to occur when a piston is used and material deterioration that is likely to occur when a bellows is used are problems. Is less likely to occur.

【0097】また、本第6実施形態では、FCスタック
200の上流側および下流側に2つのバルブ505、5
06を設けたが、これに限らず、図15に示すように、
FCスタック200の上流側の流入通路バルブ506を
省略して、FCスタック200の下流側のバルブ505
のみにしても同様の効果を得ることができる。この場合
にも、往復流発生装置800は、FCスタック200の
上流側あるいは下流側のいずれにも配置することができ
るが、FCスタック200下流側に設ければ、水素圧力
はFCスタック200の上流側に逃げることができるの
で、圧力緩衝室801を省略することができる。往復流
発生装置800をFCスタック200の上流側に配置す
る場合には、FCスタック200の下流側の水素排気通
路415cに圧力緩衝室801を設けることが望まし
い。
In the sixth embodiment, two valves 505 and 505 are provided upstream and downstream of the FC stack 200.
06 is provided, but is not limited to this, and as shown in FIG.
The inlet valve 506 on the upstream side of the FC stack 200 is omitted, and the valve 505 on the downstream side of the FC stack 200 is omitted.
The same effect can be obtained only by using only this. In this case as well, the reciprocating flow generator 800 can be arranged on either the upstream side or the downstream side of the FC stack 200. However, if it is provided on the downstream side of the FC stack 200, the hydrogen pressure becomes higher than the upstream side of the FC stack 200. Since it can escape to the side, the pressure buffer chamber 801 can be omitted. When the reciprocating flow generator 800 is arranged on the upstream side of the FC stack 200, it is desirable to provide the pressure buffer chamber 801 in the hydrogen exhaust passage 415c on the downstream side of the FC stack 200.

【0098】(他の実施形態) (1)上記第1実施形態では、水素センサ601により
FCスタック200内の1点の水素濃度を検出したが、
FCスタック200内に複数の水素センサを設け、FC
スタック200内の複数点における水素濃度を検出する
ように構成してもよい。この場合には、複数点で検出し
た水素濃度に基づいて排気通路バルブ505の開閉制御
を行うこととなり、FCスタック200内の水素濃度に
濃淡がある場合ににおいても、排気通路バルブ505の
制御を精度よく行うことができる。 (2)上記第1実施形態では、残留水素濃度検出手段と
して水素センサ601を用い、この水素センサ601に
よりFCスタック200内の水素濃度を直接検出した
が、これに限らず、FCスタック200内の水素濃度に
関連する物理量に基づいて、FCスタック200内の水
素濃度を間接的に検出してもよい。
(Other Embodiments) (1) In the first embodiment, the hydrogen concentration at one point in the FC stack 200 is detected by the hydrogen sensor 601.
A plurality of hydrogen sensors are provided in the FC stack 200,
The configuration may be such that the hydrogen concentration at a plurality of points in the stack 200 is detected. In this case, the opening / closing control of the exhaust passage valve 505 is performed based on the hydrogen concentration detected at a plurality of points, and even when the hydrogen concentration in the FC stack 200 is light and dark, the control of the exhaust passage valve 505 is performed. It can be performed accurately. (2) In the first embodiment, the hydrogen sensor 601 is used as the residual hydrogen concentration detecting means, and the hydrogen concentration in the FC stack 200 is directly detected by the hydrogen sensor 601. However, the present invention is not limited to this. The hydrogen concentration in the FC stack 200 may be indirectly detected based on a physical quantity related to the hydrogen concentration.

【0099】例えば、FCスタック200にて消費され
る水素量は、FCスタック200から出力される電流量
に比例することから、残留水素濃度検出手段として電流
検出器(電流検出手段)を用い、FCスタック200か
ら出力される電力量(電流量)を検出することにより、
FCスタック200内の残留水素濃度(残留水素量)を
間接的に検出するように構成してもよい。
For example, since the amount of hydrogen consumed by the FC stack 200 is proportional to the amount of current output from the FC stack 200, a current detector (current detecting means) is used as a residual hydrogen concentration detecting means. By detecting the amount of electric power (current amount) output from the stack 200,
The configuration may be such that the residual hydrogen concentration (residual hydrogen amount) in the FC stack 200 is indirectly detected.

【0100】また、FCスタック200にて消費される
水素量は、FCスタック200に水素が供給されてから
の経過時間に関連しているので、残留水素濃度検出手段
として、FCスタック200における水素消費量と関連
付けられた所定時間が予め設定されたタイマを用いるこ
ともできる。
Since the amount of hydrogen consumed in the FC stack 200 is related to the time elapsed since hydrogen was supplied to the FC stack 200, the amount of hydrogen consumed in the FC stack 200 is used as a residual hydrogen concentration detecting means. A preset timer associated with the quantity may also use a preset timer.

【0101】また、残留水素濃度検出手段として圧力セ
ンサ(圧力検出手段)を用い、FCスタック200(負
極側)内のガス圧力を検出することにより、FCスタッ
ク200内の残留水素濃度(残留水素量)を間接的に検
出するように構成してもよい。 (3)上記第4実施形態では、水素濃度検出手段として
水素センサ702を用い、この水素センサ702により
水素排気通路415cと水素循環通路700との分岐点
に循環する水素含有ガスの水素濃度を直接検出したが、
これに限らず、水素排気通路415cと水素循環通路7
00との分岐点に循環する水素含有ガスの水素濃度に関
連する物理量に基づいて、水素濃度を間接的に検出して
もよい。
Further, by using a pressure sensor (pressure detecting means) as the residual hydrogen concentration detecting means and detecting the gas pressure in the FC stack 200 (negative electrode side), the residual hydrogen concentration (residual hydrogen amount) in the FC stack 200 is detected. ) May be configured to be indirectly detected. (3) In the fourth embodiment, the hydrogen sensor 702 is used as the hydrogen concentration detecting means, and the hydrogen sensor 702 directly determines the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating at the branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700. Detected,
Not limited to this, the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 7
The hydrogen concentration may be indirectly detected based on a physical quantity related to the hydrogen concentration of the hydrogen-containing gas circulating at the branch point of 00.

【0102】例えば、上記(2)の残留水素濃度検出手
段と同様に、FCスタック200の発電量を検出する電
流検出器(電流検出手段)、FCスタック200におけ
る水素消費量と関連付けられた所定時間が予め設定され
たタイマ、FCスタック200(負極側)内のガス圧力
を検出する圧力センサ(圧力検出手段)等を用いて、水
素排気通路415cと水素循環通路700との分岐点に
循環する水素含有ガスの水素濃度を間接的に検出するこ
とができる。
For example, similarly to the residual hydrogen concentration detecting means (2), a current detector (current detecting means) for detecting the power generation amount of the FC stack 200, a predetermined time period associated with the hydrogen consumption amount in the FC stack 200 Using a preset timer, a pressure sensor (pressure detecting means) for detecting a gas pressure in the FC stack 200 (negative electrode side), or the like, to circulate hydrogen to a branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700. The hydrogen concentration of the contained gas can be detected indirectly.

【0103】また、必ずしも水素排気通路415cと水
素循環通路700との分岐点付近で水素濃度を検出する
必要はなく、上記の水素センサや圧力センサ等により分
岐点から離れた位置での水素濃度を検出してもよい。こ
の場合には、FCスタック200を循環する水素含有ガ
スの流速を考慮して、制御部703により排気通路バル
ブ505の開閉を制御する。例えば、水素濃度を検出し
た位置の水素含有ガスが、水素排気通路415cと水素
循環通路700との分岐点に到達するのに1秒かかると
すれば、検出水素濃度が第3所定濃度d3以下となって
から1秒後に排気通路バルブ505を開くようにすれば
よい。 (4)また、上記各実施形態では、本発明を電気自動車
に適用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、家庭用等据え置き型の燃料電池システムにも適用す
ることができる。 (5)また、上記各実施形態では、水素供給手段として
炭化水素系の燃料を改質して水素が多量に含まれた水素
リッチガスを製造する水素製造装置100を用いたが、
本発明はこれに限定されるものでなく、水素供給手段と
して純水素ガスを供給することができる高圧水素タンク
や水素吸蔵合金を用いた水素タンク等を使用しても良
い。
Further, it is not always necessary to detect the hydrogen concentration near the branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700, and the hydrogen concentration at a position distant from the branch point by the above-mentioned hydrogen sensor or pressure sensor is used. It may be detected. In this case, the controller 703 controls the opening and closing of the exhaust passage valve 505 in consideration of the flow rate of the hydrogen-containing gas circulating in the FC stack 200. For example, if it takes one second for the hydrogen-containing gas at the position where the hydrogen concentration is detected to reach the branch point between the hydrogen exhaust passage 415c and the hydrogen circulation passage 700, the detected hydrogen concentration becomes equal to or less than the third predetermined concentration d3. One second after that, the exhaust passage valve 505 may be opened. (4) In each of the above embodiments, the present invention is applied to an electric vehicle. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a stationary fuel cell system such as for home use. (5) Further, in each of the above embodiments, the hydrogen production apparatus 100 that reforms a hydrocarbon-based fuel to produce a hydrogen-rich gas containing a large amount of hydrogen is used as the hydrogen supply means.
The present invention is not limited to this, and a high-pressure hydrogen tank capable of supplying pure hydrogen gas, a hydrogen tank using a hydrogen storage alloy, or the like may be used as the hydrogen supply means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態における燃料電池システ
ムの模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】FCスタックの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an FC stack.

【図3】本発明の第1実施形態に係る燃料電池システム
の制御ブロック図である。
FIG. 3 is a control block diagram of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図1に示す燃料電池システムの燃料電池付近を
示す拡大模式図である。
FIG. 4 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of the fuel cell system shown in FIG.

【図5】水素センサが検出した水素量(FCスタック内
の残留水素濃度)に対する排気通路バルブ505の開閉
タイミングを示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an opening / closing timing of an exhaust passage valve 505 with respect to a hydrogen amount (residual hydrogen concentration in an FC stack) detected by a hydrogen sensor.

【図6】本発明の第2実施形態における燃料電池システ
ムの模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6に示す燃料電池システムの燃料電池付近を
示す拡大模式図である。
FIG. 7 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of the fuel cell system shown in FIG.

【図8】本発明の第3実施形態における燃料電池システ
ムの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.

【図9】図8に示す燃料電池システムの燃料電池付近を
示す拡大模式図である。
9 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of the fuel cell system shown in FIG.

【図10】図8に示す燃料電池システムの変形例の燃料
電池付近を示す拡大模式図である。
FIG. 10 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell in a modified example of the fuel cell system shown in FIG.

【図11】本発明の第4実施形態における燃料電池シス
テムの燃料電池付近を示す拡大模式図である。
FIG. 11 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of a fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5実施形態における燃料電池シス
テムの燃料電池付近を示す拡大模式図である。
FIG. 12 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of a fuel cell system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6実施形態に係る燃料電池システ
ムの模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】図13に示す燃料電池システムの燃料電池付
近を示す拡大模式図である。
FIG. 14 is an enlarged schematic diagram showing the vicinity of a fuel cell of the fuel cell system shown in FIG.

【図15】図13に示す燃料電池システムの変形例の燃
料電池付近を示す拡大模式図である。
FIG. 15 is an enlarged schematic view showing the vicinity of a fuel cell in a modified example of the fuel cell system shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…水素製造装置(水素供給手段)、200…FC
スタック(燃料電池)、415a…水素流入通路、41
5c…水素排気通路、505…排気通路バルブ、506
…流入通路バルブ、601…水素センサ(残留水素濃度
検出手段)、700…水素循環通路、701…水素循環
ポンプ、702…水素センサ(水素濃度検出手段)、8
00…往復流発生装置(往復流発生手段)、801…圧
力緩衝室。
100: hydrogen production apparatus (hydrogen supply means), 200: FC
Stack (fuel cell), 415a ... hydrogen inflow passage, 41
5c: hydrogen exhaust passage, 505: exhaust passage valve, 506
.., Inflow passage valve, 601, hydrogen sensor (residual hydrogen concentration detection means), 700, hydrogen circulation passage, 701, hydrogen circulation pump, 702, hydrogen sensor (hydrogen concentration detection means), 8
00: reciprocating flow generator (reciprocating flow generating means), 801: pressure buffer chamber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 昌徳 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5H026 AA06 5H027 AA02 AA06 BA01 BA16 BA19 KK05 KK31 KK51 KK56 MM08 MM09 5H115 PG04 PI18 PU01 QN12 TI06 TI10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masanori Uehara 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-Term in Denso Co., Ltd. 5H026 AA06 5H027 AA02 AA06 BA01 BA16 BA19 KK05 KK31 KK51 KK56 MM08 MM09 5H115 PG04 PI18 PU01 QN12 TI06 TI10

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素と酸素との化学反応により電気エネ
ルギーを発生させる燃料電池(200)と、 前記燃料電池(200)に水素を供給する水素供給手段
(100)と、 前記燃料電池(200)にて前記水素が消費された後の
排気が通過する水素排気通路(415c)に設けられ、
前記水素排気通路(415c)を開閉する排気通路バル
ブ(505)とを備え、 前記燃料電池(200)における水素の消費量に応じて
前記排気通路バルブ(505)を開閉して、前記水素供
給手段(100)から前記燃料電池(200)に断続的
に水素を供給することを特徴とする燃料電池システム。
1. A fuel cell (200) for generating electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen; a hydrogen supply means (100) for supplying hydrogen to the fuel cell (200); and the fuel cell (200). Is provided in a hydrogen exhaust passage (415c) through which the exhaust gas after the consumption of hydrogen passes.
An exhaust passage valve (505) for opening and closing the hydrogen exhaust passage (415c), wherein the hydrogen supply means opens and closes the exhaust passage valve (505) according to the amount of hydrogen consumed in the fuel cell (200). A fuel cell system characterized by intermittently supplying hydrogen from (100) to said fuel cell (200).
【請求項2】 前記燃料電池(200)内の水素濃度を
検出する残留水素濃度検出手段(601)を備え、 前記残留水素濃度検出手段(601)により検出された
検出水素濃度が第1所定残留水素濃度(d1)以下の場
合に、前記排気通路バルブ(505)を開いて前記燃料
電池(200)に水素を供給し、前記検出水素濃度が前
記所定残留水素濃度(d1)より高い第2所定残留水素
濃度(d2)以上の場合に、前記排気通路バルブ(50
5)を閉じて水素の供給を停止することを特徴とする燃
料電池システム。
2. A fuel cell system comprising: a residual hydrogen concentration detecting means for detecting a hydrogen concentration in the fuel cell; wherein the detected hydrogen concentration detected by the residual hydrogen concentration detecting means is a first predetermined residual hydrogen concentration. When the hydrogen concentration is equal to or less than the hydrogen concentration (d1), the exhaust passage valve (505) is opened to supply hydrogen to the fuel cell (200), and the detected hydrogen concentration is higher than the predetermined residual hydrogen concentration (d1). When the residual hydrogen concentration (d2) or more, the exhaust passage valve (50
5) A fuel cell system, wherein the supply of hydrogen is stopped by closing.
【請求項3】 前記残留水素濃度検出手段は、前記燃料
電池(200)内の少なくとも1点の水素濃度を検出す
る水素センサ(601)であることを特徴とする請求項
2に記載の燃料電池装置。
3. The fuel cell according to claim 2, wherein said residual hydrogen concentration detecting means is a hydrogen sensor (601) for detecting at least one point of hydrogen concentration in said fuel cell (200). apparatus.
【請求項4】 前記残留水素濃度検出手段は、前記燃料
電池(200)の発電量に基づいて前記燃料電池(20
0)内の水素濃度を検出するものであることを特徴とす
る請求項2に記載の燃料電池装置。
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the residual hydrogen concentration detecting means is configured to detect the fuel cell (20) based on a power generation amount of the fuel cell (200).
3. The fuel cell device according to claim 2, wherein the hydrogen concentration in 0) is detected.
【請求項5】 前記残留水素濃度検出手段は、前記燃料
電池(200)における水素消費量と関連付けられた所
定時間が予め設定されたタイマであることを特徴とする
請求項2に記載の燃料電池装置。
5. The fuel cell according to claim 2, wherein the residual hydrogen concentration detecting means is a timer in which a predetermined time associated with a hydrogen consumption in the fuel cell is set in advance. apparatus.
【請求項6】 前記燃料電池(200)に流入する水素
が通過する水素流入通路(415a)と、前記水素排気
通路(415c)における前記排気通路バルブ(50
5)の上流側との間とを連結する水素循環通路(70
0)を備え、 前記燃料電池(200)内に存在している水素含有ガス
は、前記水素循環通路(700)を介して前記燃料電池
(200)に循環することを特徴とする請求項1ないし
5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
6. A hydrogen inlet passage (415a) through which hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes, and the exhaust passage valve (50) in the hydrogen exhaust passage (415c).
5) a hydrogen circulation passage (70)
0), wherein the hydrogen-containing gas present in the fuel cell (200) is circulated to the fuel cell (200) through the hydrogen circulation passage (700). 6. The fuel cell system according to any one of 5.
【請求項7】 前記燃料電池(200)に流入する水素
が通過する前記水素流入通路(415a)に設けられ、
前記水素流入通路(415a)を開閉する流入通路バル
ブ(506)と、 前記水素排気通路(415c)における前記排気通路バ
ルブ(505)の上流側と、前記水素流入通路(415
a)における前記流入通路バルブ(506)の下流側と
を連結する水素循環通路(700)とを備え、 前記燃料電池(200)内に存在している水素含有ガス
は、前記水素循環通路(700)を介して前記燃料電池
(200)に循環することを特徴とする請求項1ないし
5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
7. A hydrogen inlet passage (415a) through which hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes,
An inflow passage valve (506) for opening and closing the hydrogen inflow passage (415a); an upstream side of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c);
a) a hydrogen circulation path (700) connecting the downstream side of the inflow path valve (506) with the hydrogen-containing gas present in the fuel cell (200). 6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell circulates through the fuel cell.
【請求項8】 前記水素循環通路(700)には、前記
水素循環通路(700)を介して前記燃料電池(20
0)に水素含有ガスを循環させる水素循環ポンプ(70
1)が設けられていることを特徴とする請求項6または
請求項7に記載の燃料電池システム。
8. The fuel cell (20) is connected to the hydrogen circulation passage (700) through the hydrogen circulation passage (700).
0) a hydrogen circulation pump (70) for circulating a hydrogen-containing gas.
8. The fuel cell system according to claim 6, wherein 1) is provided.
【請求項9】 前記水素循環ポンプ(701)は、前記
排気通路バルブ(505)が閉じている場合に作動する
ことを特徴とする請求項8に記載の燃料電池システム。
9. The fuel cell system according to claim 8, wherein the hydrogen circulation pump (701) operates when the exhaust passage valve (505) is closed.
【請求項10】 前記水素排気通路(415c)と前記
水素循環通路(700)との分岐点の水素濃度を検出す
る水素濃度検出手段(702)を備え、 前記水素濃度検出手段(702)により検出された水素
濃度が所定水素濃度(d3)以下の場合には、前記排気
通路バルブ(505)を開けることを特徴とする請求項
6ないし9のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
10. A hydrogen concentration detecting means (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700), wherein the hydrogen concentration detecting means (702) detects the hydrogen concentration. The fuel cell system according to any one of claims 6 to 9, wherein the exhaust passage valve (505) is opened when the determined hydrogen concentration is equal to or lower than a predetermined hydrogen concentration (d3).
【請求項11】 前記水素排気通路(415c)と前記
水素循環通路(700)との分岐点の水素濃度を検出す
る水素濃度検出手段(702)を備え、 前記水素濃度検出手段(702)により検出された水素
濃度が所定水素濃度(d3)以下の場合には、前記排気
通路バルブ(505)を開け、さらに前記排気通路バル
ブ(505)が開いているときに前記流入通路バルブ
(506)を開けることを特徴とする請求項7ないし9
のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
11. A hydrogen concentration detecting means (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700), and the hydrogen concentration detecting means (702) detects the hydrogen concentration. When the measured hydrogen concentration is equal to or lower than the predetermined hydrogen concentration (d3), the exhaust passage valve (505) is opened, and when the exhaust passage valve (505) is open, the inflow passage valve (506) is opened. 10. The method according to claim 7, wherein:
The fuel cell system according to any one of the above.
【請求項12】 前記水素濃度検出手段は、前記水素排
気通路(415c)と前記水素循環通路(700)との
分岐点の水素濃度を検出する水素センサ(702)であ
ることを特徴とする請求項10または請求項11に記載
の燃料電池システム。
12. A hydrogen sensor (702) for detecting a hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700). The fuel cell system according to claim 10 or 11.
【請求項13】 前記水素濃度検出手段は、前記水素排
気通路(415c)と前記水素循環通路(700)との
分岐点の水素濃度に関連する物理量に基づいて、前記分
岐点の水素濃度を間接的に検出するものであることを特
徴とする請求項10または請求項11に記載の燃料電池
システム。
13. The hydrogen concentration detecting means indirectly detects the hydrogen concentration at the branch point based on a physical quantity related to the hydrogen concentration at a branch point between the hydrogen exhaust passage (415c) and the hydrogen circulation passage (700). The fuel cell system according to claim 10, wherein the fuel cell system is configured to detect the fuel cell system.
【請求項14】 前記燃料電池(200)から出てくる
水素含有ガスを、前記循環通路(700)を介して前記
燃料電池(200)に再び循環させる第1のガスと、前
記排気通路(505)より排気する第2のガスとに分離
するガス分離手段(704)を備えていることを特徴と
する請求項6ないし13のいずれか1つに記載の燃料電
池システム。
14. A first gas for recirculating the hydrogen-containing gas coming out of the fuel cell (200) to the fuel cell (200) through the circulation passage (700), and the exhaust gas passage (505). The fuel cell system according to any one of claims 6 to 13, further comprising gas separation means (704) for separating the gas into a second gas to be exhausted.
【請求項15】 前記ガス分離手段(704)は水素を
選択的に分離できるものであり、前記第1のガスは前記
第2のガスより水素濃度が高いことを特徴とする請求項
14に記載の燃料電池システム。
15. The gas separation means (704) capable of selectively separating hydrogen, wherein the first gas has a higher hydrogen concentration than the second gas. Fuel cell system.
【請求項16】 前記ガス分離手段(704)は水蒸気
を選択的に分離できるものであり、前記第1のガスは前
記第2のガスより水蒸気濃度が高いことを特徴とする請
求項14に記載の燃料電池システム。
16. The gas separation means according to claim 14, wherein said gas separation means is capable of selectively separating water vapor, and said first gas has a higher water vapor concentration than said second gas. Fuel cell system.
【請求項17】 前記水素排気通路(415c)におけ
る前記排気通路バルブ(505)の上流側に配置され、
前記燃料電池(200)内に存在する水素含有ガスに前
記燃料電池(200)内を往復する流れを発生させる往
復流発生手段(800)を備えることを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1つに記載の燃料電池システ
ム。
17. A hydrogen exhaust passage (415c) disposed upstream of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c),
6. A reciprocating flow generating means (800) for generating a reciprocating flow of hydrogen-containing gas present in the fuel cell (200) in the fuel cell (200). A fuel cell system according to one of the preceding claims.
【請求項18】 前記水素排気通路(415c)におけ
る前記排気通路バルブ(505)の上流側と、水素流入
通路(415a)のいずれか一方に、前記燃料電池(2
00)内に存在する水素含有ガスに前記燃料電池(20
0)内を往復する流れを発生させる往復流発生手段(8
00)を設け、他方に圧力緩衝室(801)を設けたこ
とを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載
の燃料電池システム。
18. The fuel cell (2) is connected to one of an upstream side of the exhaust passage valve (505) in the hydrogen exhaust passage (415c) and a hydrogen inflow passage (415a).
00) to the hydrogen-containing gas present in the fuel cell (20).
0), a reciprocating flow generating means (8)
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein a pressure buffer chamber (801) is provided on the other side.
【請求項19】 前記燃料電池(200)に流入する水
素が通過する前記水素流入通路(415a)に設けら
れ、前記水素流入通路(415a)を開閉する流入通路
バルブ(506)を備え、 前記水素排気通路(415c)における前記排気通路バ
ルブ(505)の上流側と、前記水素流入通路(415
a)における前記流入通路バルブ(506)の下流側の
いずれか一方に、前記燃料電池(200)内の水素含有
ガスに、前記燃料電池(200)内を往復する流れを発
生させる往復流発生手段(800)を設け、他方に圧力
緩衝室(801)を設けたことを特徴とする請求項1な
いし5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
19. An inflow passage valve (506) provided in the hydrogen inflow passage (415a) through which hydrogen flowing into the fuel cell (200) passes, the inflow passage valve (506) opening and closing the hydrogen inflow passage (415a), An exhaust passage (415c) upstream of the exhaust passage valve (505) and the hydrogen inflow passage (415);
a) a reciprocating flow generating means for generating a flow of hydrogen-containing gas in the fuel cell (200) reciprocating in the fuel cell (200) at one of the downstream sides of the inflow passage valve (506) in The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein (800) is provided, and a pressure buffer chamber (801) is provided on the other side.
【請求項20】 前記排気通路バルブ(505)が閉じ
ている場合に、前記往復流発生手段(800)によって
前記往復流を発生させることを特徴とする請求項17な
いし19のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
20. The method according to claim 17, wherein the reciprocating flow is generated by the reciprocating flow generating means when the exhaust passage valve is closed. The fuel cell system as described.
【請求項21】 前記排気通路バルブ(505)および
前記流入通路バルブ(506)の双方が閉じている場合
に、前記往復流発生手段(800)によって前記往復流
を発生させることを特徴とする請求項17ないし19の
いずれか1つに記載の燃料電池システム。
21. The reciprocating flow generating means (800) generates the reciprocating flow when both the exhaust passage valve (505) and the inflow passage valve (506) are closed. Item 20. The fuel cell system according to any one of items 17 to 19.
【請求項22】 前記往復流発生手段(800)は、内
容積が変動可能な内容積可変室(800a)と、前記内
容積可変室(800a)の内容積を変動させる駆動部
(800b)とを備えていることを特徴とする請求項1
7ないし21のいずれか1つに記載の燃料電池システ
ム。
22. The reciprocating flow generating means (800) includes a variable internal volume chamber (800a) having a variable internal volume, and a drive unit (800b) configured to vary the internal volume of the variable internal volume chamber (800a). 2. The method according to claim 1, further comprising:
22. The fuel cell system according to any one of 7 to 21.
【請求項23】 前記往復流発生手段(800)の駆動
部(800b)として、電圧印加により体積が変動する
圧電材料を用いることを特徴とする請求項17ないし2
1のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
23. The driving unit (800b) of the reciprocating flow generating means (800) is made of a piezoelectric material whose volume changes by applying a voltage.
2. The fuel cell system according to claim 1,
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075416A (en) * 2000-08-24 2002-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell device and operation method of fuel cell device
JP2003317760A (en) * 2002-04-18 2003-11-07 Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd Fuel cell system of small power air cooling type
JP2005529469A (en) * 2002-06-10 2005-09-29 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Reactant supply method in fuel cell
JP2005327597A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2006086117A (en) * 2004-08-20 2006-03-30 Toyota Motor Corp Fuel cell system
US7754392B2 (en) 2004-01-13 2010-07-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and fuel gas control method
JP2011023279A (en) * 2009-07-17 2011-02-03 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2011028937A (en) * 2009-07-23 2011-02-10 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and operation method of fuel cell system
JP2011065905A (en) * 2009-09-18 2011-03-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell power generation system
JP2019164891A (en) * 2018-03-19 2019-09-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method for fuel cell system

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4672120B2 (en) * 2000-08-24 2011-04-20 三菱重工業株式会社 Fuel cell device and method of operating fuel cell device.
JP2002075416A (en) * 2000-08-24 2002-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell device and operation method of fuel cell device
JP2003317760A (en) * 2002-04-18 2003-11-07 Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd Fuel cell system of small power air cooling type
JP2005529469A (en) * 2002-06-10 2005-09-29 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Reactant supply method in fuel cell
DE112005000362B4 (en) * 2004-01-13 2013-03-14 Toyota Jidosha K.K. Fuel cell system and fuel discharge gas control method
US7754392B2 (en) 2004-01-13 2010-07-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and fuel gas control method
JP2005327597A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP4710246B2 (en) * 2004-05-14 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2006086117A (en) * 2004-08-20 2006-03-30 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2011023279A (en) * 2009-07-17 2011-02-03 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2011028937A (en) * 2009-07-23 2011-02-10 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and operation method of fuel cell system
JP2011065905A (en) * 2009-09-18 2011-03-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell power generation system
JP2019164891A (en) * 2018-03-19 2019-09-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method for fuel cell system

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