JP2003031253A - Fuel cell system and its control method - Google Patents
Fuel cell system and its control methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池システム及
びその制御方法に関する。この燃料電池システム及びそ
の制御方法は電気自動車、ハイブリッド車等に用いて好
適である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof. This fuel cell system and its control method are suitable for use in electric vehicles, hybrid vehicles, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、燃料電池装置と、この燃料電池装
置に接続された水素供給手段と、燃料電池装置に接続さ
れた給水手段としての直噴ノズルとを備えた燃料電池シ
ステムが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a fuel cell system including a fuel cell device, a hydrogen supply means connected to the fuel cell device, and a direct injection nozzle as a water supply means connected to the fuel cell device. There is.
【０００３】燃料電池装置は、大気中の空気が空気流路
により供給される空気極と、水素ガスが水素ガス流路に
より供給される水素極と、空気極及び水素極に挟持され
たイオン交換樹脂からなる固体高分子膜型の電解質層と
を有しており、空気中の酸素と水素ガスとの電気化学反
応により電力を生じ得るようになっている。水素供給手
段は、水素吸蔵合金により水素を貯蔵する水素貯蔵装置
と、水素貯蔵装置と燃料電池装置とを水素ガス給気路と
して接続し、水素極側に水素ガスを供給可能な水素供給
管とを有している。The fuel cell device has an air electrode to which air in the atmosphere is supplied through an air flow path, a hydrogen electrode to which hydrogen gas is supplied through a hydrogen gas flow path, and an ion exchange sandwiched between the air electrode and the hydrogen electrode. It has a solid polymer membrane type electrolyte layer made of resin, and can generate electric power by an electrochemical reaction between oxygen and hydrogen gas in the air. The hydrogen supply means connects a hydrogen storage device for storing hydrogen by a hydrogen storage alloy, the hydrogen storage device and the fuel cell device as a hydrogen gas supply passage, and a hydrogen supply pipe capable of supplying hydrogen gas to the hydrogen electrode side. have.
【０００４】また、燃料電池システムは、燃料電池装置
の空気極側に水を供給する直噴ノズルと、水を貯溜する
水タンクと、水タンクから直噴ノズルに水を供給する給
水路としての給水管とを備えている。Further, the fuel cell system has a direct injection nozzle for supplying water to the air electrode side of the fuel cell device, a water tank for storing water, and a water supply channel for supplying water from the water tank to the direct injection nozzle. It is equipped with a water supply pipe.
【０００５】この燃料電池システムでは、燃料電池装置
の空気流路に大気中の空気が供給される一方、燃料電池
装置の水素ガス流路に水素供給手段から供給される水素
ガスが供給されることにより、水素極側では、
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
の反応を生じる。ここで生じたＨ+がＨ3Ｏ+の形で電解
質層を移動し、空気極側において、
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
の反応を生じる。こうして、水素極と空気極との間にお
いて、
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ
の電気化学反応による起電力が得られることとなる。ま
た、これにより空気極側では生成水を生じることとな
る。In this fuel cell system, the air in the atmosphere is supplied to the air passage of the fuel cell device, while the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply means is supplied to the hydrogen gas passage of the fuel cell device. Thus, a reaction of H 2 → 2H + + 2e − occurs on the hydrogen electrode side. The H + generated here moves through the electrolyte layer in the form of H 3 O + , and a reaction of (1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O occurs on the air electrode side. Thus, an electromotive force due to an electrochemical reaction of H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O can be obtained between the hydrogen electrode and the air electrode. In addition, as a result, generated water is generated on the air electrode side.
【０００６】この際、空気流路に新たに供給される空気
は、上記電気化学反応で生じる熱により加熱され、その
飽和水蒸気圧が上がることから、生成水を取り込んだ形
で排出ガスとして流れ出てしまうこととなる。特に、生
成水によって空気極に空気中の酸素が接触しないことを
回避すべく、空気流路を上下に延在させている場合に
は、生成水が自重により下方に移動しやすい。こうし
て、燃料電池装置内では、生成水が電解質層中に補充さ
れにくくなり、水素極側からのＨ+の移動が困難になっ
てしまう。こうであれば、燃料電池装置の発電効率が低
下してしまう。At this time, the air newly supplied to the air flow path is heated by the heat generated by the electrochemical reaction and its saturated steam pressure rises, so that the generated water flows out as exhaust gas in the form of being taken in. It will end up. In particular, when the air flow path is extended vertically in order to prevent oxygen in the air from coming into contact with the air electrode due to the generated water, the generated water easily moves downward due to its own weight. Thus, in the fuel cell device, it becomes difficult for the produced water to be replenished in the electrolyte layer, and it becomes difficult to move H + from the hydrogen electrode side. In this case, the power generation efficiency of the fuel cell device will be reduced.
【０００７】一方、燃料電池装置の温度がさほど高くな
いのであれば、生成水により電解質層が乾き難くなって
おり、そのままで燃料電池装置の発電効率を確保可能で
ある。つまり、燃料電池装置が高温になりすぎると、燃
料電池装置の発電効率が低下してしまう。On the other hand, if the temperature of the fuel cell device is not so high, the generated water makes it difficult for the electrolyte layer to dry, and the power generation efficiency of the fuel cell device can be ensured as it is. That is, if the temperature of the fuel cell device becomes too high, the power generation efficiency of the fuel cell device will decrease.
【０００８】このため、燃料電池装置の空気極側には、
燃料電池装置より排出される排出ガスの出口温度等に応
じ、水タンクから直噴ノズルにより液体状の水が直接供
給されるようになっており、これにより最適な条件で水
が電解質層中に補充され、水素極側からのＨ+の移動を
容易にし、燃料電池装置の発電効率を好適に確保するこ
とがなされている。また、空気極側に供給された水は空
気極の冷却も行い、燃料電池装置の発電効率の低下を防
止している。Therefore, on the air electrode side of the fuel cell device,
Liquid water is directly supplied from a water tank through a direct injection nozzle according to the outlet temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell device, etc., and this allows water to enter the electrolyte layer under optimal conditions. It is replenished and facilitates the movement of H + from the hydrogen electrode side, and the power generation efficiency of the fuel cell device is preferably ensured. Further, the water supplied to the air electrode side also cools the air electrode to prevent a decrease in power generation efficiency of the fuel cell device.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の燃
料電池システムでは、氷点下等、外気温が低温である環
境下において、停止時に給水手段及び給水路で水が凍結
するおそれがある。However, in the above-mentioned conventional fuel cell system, water may freeze in the water supply means and the water supply passage at the time of stoppage in an environment where the outside air temperature is low, such as below freezing.
【００１０】この場合、水の凍結による体積膨張により
応力が給水手段及び給水路に作用することから、給水手
段及び給水路の耐久性が懸念される。また、こうして給
水手段及び給水路で水が凍結してしまうと、水タンク内
の水を迅速に燃料電池装置の空気極側に供給することが
できないため、燃料電池装置の発電を好適に始めること
ができなくなってしまう。In this case, since stress acts on the water supply means and the water supply passage due to volume expansion due to freezing of water, there is a concern about the durability of the water supply means and the water supply passage. Further, if the water freezes in the water supply means and the water supply path in this way, the water in the water tank cannot be quickly supplied to the air electrode side of the fuel cell device, so that the power generation of the fuel cell device can be started appropriately. Will not be possible.
【００１１】この点、特開平９−１４７８９２号公報記
載の技術のように、給水路に空気ポンプを接続し、空気
ポンプによって生じる圧搾空気を給水路に送り込むこと
も考えられる。こうすれば、給水路の内部に残留しよう
とする水が圧搾空気によって移動せしめられ、給水路で
凍結することを防止することができる。In this respect, it is possible to connect an air pump to the water supply passage and send compressed air generated by the air pump to the water supply passage, as in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-147892. With this configuration, it is possible to prevent the water that is about to remain inside the water supply passage from being moved by the compressed air and to be frozen in the water supply passage.
【００１２】しかしながら、上記のように給水路に空気
ポンプを接続するとすれば、空気ポンプを駆動するため
の動力が必要となり、それを燃料電池装置の起電力又は
二次電池で賄うことは燃料電池システム等の効率上好ま
しくない。また、この場合、多くの切換弁も必要にな
り、燃料電池システムが大型化及び高騰化してしまう。However, if the air pump is connected to the water supply passage as described above, power for driving the air pump is required, and it is necessary for the electromotive force of the fuel cell device or the secondary battery to cover it. It is not preferable in terms of system efficiency. Further, in this case, many switching valves are also required, and the fuel cell system becomes bulky and expensive.
【００１３】また、給水手段及び給水路に断熱材を取り
付けることも考えられるが、こうすると一旦内部で水が
凍結した場合にその断熱効果によってその解凍が困難に
なってしまう。また、こうすると、給水手段及び給水路
の容積が大きくなり、車両への搭載性が損なわれてしま
うとともに、製造コストの高騰化を生じてしまう。It is also conceivable to attach a heat insulating material to the water supply means and the water supply passage, but this makes it difficult to thaw the water once it freezes due to its heat insulating effect. Further, in this case, the volume of the water supply means and the water supply channel becomes large, the mountability on the vehicle is impaired, and the manufacturing cost rises.
【００１４】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、優れた効率の下、燃料電池システムの
大型化及び高騰化を生じることなく、低温の環境下にお
ける優れた耐久性と優れた初期発電とを発揮可能な燃料
電池システム及びその制御方法を提供することを解決す
べき課題としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and has excellent durability in a low temperature environment without causing an increase in size and soar of a fuel cell system with excellent efficiency. It is an object to be solved to provide a fuel cell system capable of exhibiting excellent initial power generation and a control method thereof.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池システ
ムは、大気中の空気が上下に延びる空気流路により供給
される空気極と、水素ガスが水平に延びる水素ガス流路
により供給される水素極と、該空気極及び該水素極に挟
持された固体高分子膜型の電解質層とを有し、該空気中
の酸素と該水素ガスとの電気化学反応により電力を生じ
得る燃料電池装置と、該燃料電池装置の該空気極側に水
を供給する給水手段と、水を貯溜する水タンクと、該水
タンクから該給水手段に水を供給する給水路と、該給水
路に設けられ、該給水手段及び該給水路を大気に連通さ
せるための大気開放弁とを備えることを特徴とする。In the fuel cell system of the present invention, air in the atmosphere is supplied by an air flow path extending vertically and hydrogen gas is supplied by a hydrogen gas flow path extending horizontally. A fuel cell device having a hydrogen electrode, a solid polymer membrane type electrolyte layer sandwiched between the air electrode and the hydrogen electrode, and capable of generating electric power by an electrochemical reaction between oxygen in the air and the hydrogen gas. A water supply means for supplying water to the air electrode side of the fuel cell device; a water tank for storing water; a water supply path for supplying water from the water tank to the water supply means; and a water supply path. And an atmosphere release valve for communicating the water supply means and the water supply path with the atmosphere.
【００１６】また、本発明の燃料電池システムの制御方
法は、上記燃料電池装置と上記給水手段と上記水タンク
と上記給水路とを備えた燃料電池システムに対し、該給
水路に設けられた大気開放弁により、停止時に該給水手
段及び該給水路を大気に連通させることを特徴とする。Further, the control method of the fuel cell system according to the present invention is directed to a fuel cell system including the fuel cell device, the water supply means, the water tank, and the water supply passage, and an atmosphere provided in the water supply passage. It is characterized in that the water supply means and the water supply passage are communicated with the atmosphere at the time of stop by an open valve.
【００１７】本発明の燃料電池システム及び方法によれ
ば、大気開放弁が停止時に給水手段及び給水路を大気に
開放することにより、給水手段内及び給水路内の水に大
気圧を作用することができ、水が自重で排出又は大量に
貯留され、給水手段及び給水路の内部で少量だけ水が残
留するようなことがなくなる。こうして、氷点下等、外
気温が低温である環境下においても、給水手段及び給水
路は、内部における水の凍結が防止され、優れた耐久性
を発揮できる。また、水を大量に貯溜する水タンク内の
水さえ凍結していなければ、その水を迅速に燃料電池装
置の空気極側に供給することができるため、外気温にか
かわらず、燃料電池装置の発電を好適に始めることがで
きる。According to the fuel cell system and method of the present invention, the atmospheric pressure acts on the water in the water supply means and the water supply path by opening the water supply means and the water supply path to the atmosphere when the atmosphere release valve is stopped. Therefore, the water is discharged by its own weight or stored in a large amount, and a small amount of water does not remain inside the water supply means and the water supply channel. In this way, even in an environment where the outside temperature is low, such as below freezing, the water supply means and the water supply passage are prevented from freezing of water inside, and can exhibit excellent durability. In addition, as long as the water in the water tank that stores a large amount of water is not frozen, the water can be quickly supplied to the air electrode side of the fuel cell device, so that regardless of the outside temperature, Power generation can be suitably started.
【００１８】この際、特別な動力を必要とせず、燃料電
池システム等の効率を損なわない。また、断熱材も必要
でなく、簡易な構造で足りるため、燃料電池システムの
小型化及び低廉化を実現できる。At this time, no special power is required and the efficiency of the fuel cell system or the like is not impaired. In addition, since a heat insulating material is not required and a simple structure is sufficient, the fuel cell system can be made compact and inexpensive.
【００１９】したがって、この燃料電池システム及び方
法によれば、優れた効率の下、大型化及び高騰化を生じ
ることなく、低温の環境下における優れた耐久性と優れ
た初期発電とを発揮することができる。Therefore, according to this fuel cell system and method, it is possible to exert excellent durability in a low temperature environment and excellent initial power generation without causing an increase in size and soaring with excellent efficiency. You can
【００２０】本発明の燃料電池システム及び方法では、
給水路に設けられた開閉可能な開閉弁と、給水路に設け
られて水を圧送可能な給水ポンプとを有し得る。この場
合、大気開放弁より下方に水タンク、給水路、開閉弁、
給水ポンプ及び給水手段が位置していることが好まし
い。こうであれば、大気開放弁を開放することにより、
大気開放弁より下方の給水路、開閉弁、給水ポンプ及び
給水手段内の水が自重で排出される。こうして、これら
の内部で少量だけ水が残留するようなことがなく、これ
らの内部で水が凍結することがない。また、大気開放弁
を開放することにより、大気開放弁より下方の水タンク
に給水路等内の水が還流される。こうして、水タンク内
では大量の水が貯留され、その大量の水は給水路等に比
して凍結し難くなる。In the fuel cell system and method of the present invention,
It may have an open / close valve provided in the water supply passage and capable of opening and closing, and a water supply pump provided in the water supply passage and capable of pumping water. In this case, a water tank, water supply channel, open / close valve,
The water supply pump and the water supply means are preferably located. In this case, by opening the atmosphere release valve,
The water in the water supply passage, the on-off valve, the water supply pump, and the water supply means below the atmosphere release valve is discharged by its own weight. In this way, a small amount of water does not remain inside them and water does not freeze inside them. Further, by opening the atmosphere release valve, the water in the water supply channel or the like is returned to the water tank below the atmosphere release valve. In this way, a large amount of water is stored in the water tank, and the large amount of water is less likely to freeze than the water supply channel or the like.
【００２１】また、本発明の燃料電池システム及び方法
では、特に大気開放弁、給水ポンプ、開閉弁、給水手段
が順次上方より位置していることがより好ましい。こう
であれば、大気開放弁を開放し、開閉弁が開いた状態で
給水ポンプを駆動させていることによる大気圧をそれよ
り下方の開閉弁及び給水手段に作用させやすい。こうし
て、給水ポンプ、開閉弁及び給水手段内で少量だけ水が
残留しにくく、これらの内部で水が凍結することをより
防止できる。なお、開閉弁より下方に給水手段が位置す
るのは給水手段からの液体状の水の噴出を開閉弁により
操作するためである。Further, in the fuel cell system and method of the present invention, it is more preferable that the atmosphere opening valve, the water supply pump, the on-off valve, and the water supply means are sequentially located from above. In this case, the atmospheric pressure due to the water supply pump being driven with the atmosphere opening valve opened and the opening / closing valve opened can easily act on the opening / closing valve and the water supply means below the atmospheric pressure. In this way, a small amount of water is unlikely to remain in the water supply pump, the on-off valve, and the water supply means, and it is possible to further prevent water from freezing inside these. The reason why the water supply means is located below the on-off valve is that the jetting of liquid water from the water supply means is operated by the on-off valve.
【００２２】このため、本発明の燃料電池システムで
は、停止時、大気開放弁を開き、開閉弁が開いた状態で
給水ポンプを一定時間駆動する制御部を備えていること
が好ましい。換言すれば、本発明の燃料電池システムの
制御方法では、給水路に設けられた開閉可能な開閉弁
と、給水路に設けられて水を圧送可能な給水ポンプとを
有する場合、停止時に大気開放弁を開く第１ステップ
と、第１ステップ後、開閉弁が開いた状態で給水ポンプ
を一定時間駆動する第２ステップとを備えることが好ま
しい。こうであれば、大気開放弁を開放させた後、給水
ポンプを作動させることにより、給水ポンプや開閉弁に
残留する水が吹き飛ばされるとともに、大気圧をそれよ
り下方の開閉弁及び給水手段に確実に作用させることが
できる。こうして、給水ポンプ、開閉弁及び給水手段内
で少量だけ水が残留することがなくなり、これらの内部
で水が凍結することを確実に防止できる。For this reason, it is preferable that the fuel cell system of the present invention is provided with a control unit that opens the atmosphere opening valve when stopped and drives the water supply pump for a certain period of time with the opening / closing valve opened. In other words, in the control method of the fuel cell system of the present invention, when the fuel cell system has an open / close valve provided in the water supply passage and a water supply pump provided in the water supply passage and capable of pumping water, the air is released to the atmosphere when stopped. It is preferable to include a first step of opening the valve and a second step of driving the water supply pump for a certain period of time after the first step with the opening / closing valve opened. In this case, by opening the atmosphere release valve and then operating the water supply pump, the water remaining in the water supply pump and the opening / closing valve is blown off, and the atmospheric pressure is reliably transferred to the opening / closing valve and the water supply means below it. Can be applied to. In this way, a small amount of water does not remain in the water supply pump, the on-off valve, and the water supply means, and it is possible to reliably prevent water from freezing inside these.
【００２３】また、本発明の燃料電池システムでは、燃
料電池装置の空気流路の上流側には空気を送る給気ファ
ンが設けられ、制御部は停止時にその給気ファンを一定
時間駆動することが好ましい。換言すれば、本発明の燃
料電池システムの制御方法では、停止時に大気開放弁を
開く第１ステップと、第１ステップ後、開閉弁が開いた
状態で給水ポンプを一定時間駆動する第２ステップとを
行なう場合、第２ステップにおいて、制御部がその給気
ファンを一定時間駆動することが好ましい。こうであれ
ば、燃料電池装置の空気流路内に残留しようとする水が
給気ファンによって下方に移動し、燃料電池装置の内部
で水が凍結することを確実に防止できる。Further, in the fuel cell system of the present invention, an air supply fan for sending air is provided on the upstream side of the air flow path of the fuel cell device, and the control unit drives the air supply fan for a certain period of time when stopped. Is preferred. In other words, in the control method of the fuel cell system of the present invention, the first step of opening the atmosphere opening valve at the time of stop, and the second step of driving the water supply pump for a certain period of time after the first step with the opening / closing valve open. In the second step, it is preferable that the control unit drives the air supply fan for a predetermined time in the second step. In this case, it is possible to reliably prevent the water that tends to remain in the air flow path of the fuel cell device from moving downward by the air supply fan and freezing of the water inside the fuel cell device.
【００２４】さらに、本発明の燃料電池システムでは、
燃料電池装置の空気流路の下流側で排出ガスから水を凝
縮する凝縮器と、この凝縮器と水タンクとを接続する還
水路と、還水路に設けられて水を圧送可能な還水ポンプ
とを有し、制御部は停止時に還水ポンプを一定時間駆動
することが好ましい。換言すれば、本発明の燃料電池シ
ステムの制御方法では、燃料電池装置の空気流路の下流
側で排出ガスから水を凝縮する凝縮器と、この凝縮器と
水タンクとを接続する還水路と、還水路に設けられて水
を圧送可能な還水ポンプとを有する場合、停止時に還水
ポンプを一定時間駆動する第３ステップを備えることが
好ましい。こうであれば、凝縮器及び還水路内に残留し
ようとする水が還水ポンプによって水タンク内に移動
し、凝縮器及び還水路内で水が凍結することを確実に防
止できる。Further, in the fuel cell system of the present invention,
A condenser for condensing water from the exhaust gas on the downstream side of the air flow path of the fuel cell device, a return water channel connecting the condenser and the water tank, and a return water pump provided in the return water channel and capable of pumping water It is preferable that the control unit drive the return water pump for a certain period of time when stopped. In other words, in the control method of the fuel cell system of the present invention, a condenser that condenses water from the exhaust gas on the downstream side of the air flow path of the fuel cell device, and a return water channel that connects the condenser and the water tank. In the case of having a return water pump provided in the return water passage and capable of pumping water, it is preferable to include a third step of driving the return water pump for a certain period of time when stopped. In this case, it is possible to reliably prevent the water that is about to remain in the condenser and the return water channel from moving into the water tank by the return water pump and freezing the water in the condenser and the return water channel.
【００２５】制御部は外気温に応じて作動することが好
ましい。外気温によって給水手段及び給水路内の水が凍
結するからである。このため、外気温を検出するための
外気温センサが設けられ、外気温センサの検出信号が制
御部に入力されるようになっていることが好ましい。The control unit preferably operates according to the outside air temperature. This is because the water in the water supply means and the water supply channel freezes depending on the outside air temperature. Therefore, it is preferable that an outside air temperature sensor for detecting the outside air temperature is provided and a detection signal of the outside air temperature sensor is input to the control unit.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面を参照しつつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２７】図１に示すように、実施形態の燃料電池シ
ステム１は、電気自動車において、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２と接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２はダイオード
３を介してインバータ４と接続され、インバータ４がそ
の電気自動車を駆動するモータ５と接続されている。ま
た、ダイオード３とインバータ４との間及びＤＣ／ＤＣ
コンバータ２とインバータ４との間には二次電池として
のバッテリ６が接続されている。そして、これら燃料電
池システム１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、インバータ４
及びバッテリ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力
ポートを備えた制御部７に電気的に接続されている。As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 of the embodiment is connected to a DC / DC converter 2 in an electric vehicle, the DC / DC converter 2 is connected to an inverter 4 via a diode 3, and 4 is connected to a motor 5 that drives the electric vehicle. In addition, between the diode 3 and the inverter 4 and DC / DC
A battery 6 as a secondary battery is connected between the converter 2 and the inverter 4. Then, these fuel cell system 1, DC / DC converter 2, and inverter 4
The battery 6 is electrically connected to the control unit 7 having a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output port.
【００２８】燃料電池システム１は、図２に示すよう
に、燃料電池装置１０と、この燃料電池装置１０に接続
された水素供給手段３０と、燃料電池装置１０に接続さ
れた給水手段としての直噴ノズル５６と、水を貯溜する
水タンク５１と、水タンク５１から直噴ノズル５６に水
を供給する給水路としての給水管５２とを備えている。As shown in FIG. 2, the fuel cell system 1 includes a fuel cell device 10, a hydrogen supply means 30 connected to the fuel cell device 10, and a direct water supply means connected to the fuel cell device 10. The jet nozzle 56, a water tank 51 for storing water, and a water supply pipe 52 as a water supply passage for supplying water from the water tank 51 to the direct injection nozzle 56 are provided.
【００２９】燃料電池装置１０は、外郭を構成するハウ
ジング１１内に図３にその一部を示すスタック１２が収
納されたものである。スタック１２は複数個のセル１３
を隣り合うセパレータ１３ａを共通させて組み合わせた
ものである。各セル１３は、図４に示すように、対をな
すセパレータ１３ａ、１３ａと、各セパレータ１３ａ、
１３ａ間に設けられた空気極（カソード）１３ｂと、イ
オン交換樹脂からなる固体電解質膜型の電解質層１３ｃ
と、水素極（アノード）１３ｄとで構成されている。空
気極１３ｂの電解質及び水素極１３ｄの電解質には触媒
が担持されている。図３に示すように、スタック１２の
両端に位置するセパレータ１３ａには、上下に延びる複
数本の空気流路１３ｅ又は水平に延びる複数本の水素ガ
ス流路１３ｆが形成され、他のセパレータ１３ａには各
空気流路１３ｅ及び各水素流路１３ｆが形成されてい
る。The fuel cell device 10 comprises a housing 11 forming an outer shell, and a stack 12 shown in FIG. Stack 12 is a plurality of cells 13
Are combined with the adjacent separators 13a in common. As shown in FIG. 4, each cell 13 includes a pair of separators 13a, 13a and each separator 13a,
An air electrode (cathode) 13b provided between 13a and a solid electrolyte membrane type electrolyte layer 13c made of an ion exchange resin.
And a hydrogen electrode (anode) 13d. A catalyst is supported on the electrolyte of the air electrode 13b and the electrolyte of the hydrogen electrode 13d. As shown in FIG. 3, a plurality of vertically extending air flow passages 13e or a plurality of horizontally extending hydrogen gas flow passages 13f are formed in the separators 13a located at both ends of the stack 12, and the other separators 13a are provided. Each air channel 13e and each hydrogen channel 13f are formed.
【００３０】燃料電池装置１０のハウジング１１の上方
には、図２に示すように、全空気流路１３ｅの上端と連
通する給気マニホールド２１が固定されており、給気マ
ニホールド２１の上流側には、上流側から順にエアフィ
ルタ２２、給気ファン２３及びヒータ２４が接続されて
いる。また、燃料電池装置１０のハウジング１１の下方
には全空気流路１３ｅの下端と連通する排気マニホール
ド２５が固定されている。As shown in FIG. 2, an air supply manifold 21 communicating with the upper ends of all the air flow paths 13e is fixed above the housing 11 of the fuel cell device 10, and is provided on the upstream side of the air supply manifold 21. The air filter 22, the air supply fan 23, and the heater 24 are sequentially connected from the upstream side. Further, below the housing 11 of the fuel cell device 10, an exhaust manifold 25 that communicates with the lower ends of all the air flow paths 13e is fixed.
【００３１】また、排気マニホールド２５の下端では、
燃料電池装置１０より排出される排出ガスが水タンク５
１、水素供給手段３０の水素貯蔵装置３１及び凝縮器６
１に順次案内されるようになっている。At the lower end of the exhaust manifold 25,
The exhaust gas discharged from the fuel cell device 10 is the water tank 5.
1. Hydrogen storage device 31 of hydrogen supply means 30 and condenser 6
It is supposed to be sequentially guided to 1.
【００３２】水タンク５１には内部を給水路とする給水
管５２が接続されており、給水管５２は、下方に傾斜し
ながら、水フィルタ５３、給水ポンプ５４及び開閉弁５
５を介して複数個の直噴ノズル５６に接続され、各直噴
ノズル５６は給気マニホールド２１に接続されている。
また、給水管５２と水フィルタ５３との間には大気開放
管５７を介して大気開放弁５８が接続されている。大気
開放弁５８より下方に大気開放管５７、水タンク５１、
給水管５２、水フィルタ５３、給水ポンプ５４、開閉弁
５５及び直噴ノズル５６が位置している。より詳細に
は、大気開放弁５８、大気開放管５７、水フィルタ５
３、給水ポンプ５４、開閉弁５５、直噴ノズル５６が順
次上方より位置している。A water supply pipe 52 whose inside is a water supply passage is connected to the water tank 51, and the water supply pipe 52 is inclined downward while the water filter 53, the water supply pump 54 and the on-off valve 5 are connected.
5 to the plurality of direct injection nozzles 56, and each direct injection nozzle 56 is connected to the air supply manifold 21.
An atmosphere opening valve 58 is connected between the water supply pipe 52 and the water filter 53 via an atmosphere opening pipe 57. Below the atmosphere release valve 58, an atmosphere release pipe 57, a water tank 51,
A water supply pipe 52, a water filter 53, a water supply pump 54, an opening / closing valve 55, and a direct injection nozzle 56 are located. More specifically, the atmosphere release valve 58, the atmosphere release pipe 57, the water filter 5
3, the water supply pump 54, the opening / closing valve 55, and the direct injection nozzle 56 are sequentially located from above.
【００３３】他方、水タンク５１には内部を還水路とす
る還水管５９が接続されており、還水管５９は、還水ポ
ンプ６０を介して凝縮器６１の底部に接続されている。
凝縮器６１は、冷却ファン６１ａを有しており、この冷
却ファン６１ａにより排出ガスの冷却を行い、排出ガス
を空気と水とに分離するようになっている。こうして凝
縮器６１の底部に貯溜された水が還水ポンプ６０により
汲み上げられ、還水管５９を経て水タンク５１に還流さ
れるようになっている。また、凝縮器６１よりも下流側
にはエアフィルタ２７が設けられており、凝縮器６１に
より排出ガスから分離された空気は、エアフィルタ２７
によってろ過された後、大気に放出されるようになって
いる。還水管５９、還水ポンプ６０及び凝縮器６１は補
機５０である。On the other hand, a return water pipe 59 having a return water passage inside is connected to the water tank 51, and the return water pipe 59 is connected to the bottom of the condenser 61 via a return water pump 60.
The condenser 61 has a cooling fan 61a, which cools the exhaust gas and separates the exhaust gas into air and water. The water stored at the bottom of the condenser 61 is pumped up by the return water pump 60 and returned to the water tank 51 via the return water pipe 59. Further, an air filter 27 is provided on the downstream side of the condenser 61, and the air separated from the exhaust gas by the condenser 61 is air filter 27.
It is designed to be released into the atmosphere after being filtered by. The return water pipe 59, the return water pump 60, and the condenser 61 are the auxiliary device 50.
【００３４】また、水タンク５１と凝縮器６１との間に
は水素供給手段３０の水素貯蔵装置３１が位置してい
る。水素貯蔵装置３１は外郭を構成するハウジング３２
内に水素吸蔵合金が充填されたものである。水素貯蔵装
置３１のハウジング３２には内部を水素ガス給気路とす
る水素供給管３３が接続されており、水素供給管３３は
調圧弁３５及び開閉弁３６を介して燃料電池装置１０の
ハウジング１１の側方に接続され、図３に示すスタック
１２の全水素ガス流路１３ｆの入り口側に連通してい
る。また、図２に示すように、燃料電池装置１０のハウ
ジング１１の側方には、燃料電池装置１０の全水素ガス
流路１３ｆの出口側と連通する水素排気管３８が接続さ
れており、水素排気管３８には逆止弁３９を介して開閉
弁４０が設けられている。これら水素貯蔵装置３１、水
素供給管３３、調圧弁３５、開閉弁３６、水素排気管３
８、逆止弁３９及び開閉弁４０が水素供給手段３０であ
る。A hydrogen storage device 31 of the hydrogen supply means 30 is located between the water tank 51 and the condenser 61. The hydrogen storage device 31 includes a housing 32 that forms an outer shell.
The inside is filled with a hydrogen storage alloy. A hydrogen supply pipe 33 having a hydrogen gas supply passage inside is connected to the housing 32 of the hydrogen storage device 31, and the hydrogen supply pipe 33 is connected to the housing 11 of the fuel cell device 10 via a pressure regulating valve 35 and an opening / closing valve 36. And is connected to the inlet side of the total hydrogen gas passage 13f of the stack 12 shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, a hydrogen exhaust pipe 38 communicating with the outlet side of the total hydrogen gas flow path 13f of the fuel cell device 10 is connected to the side of the housing 11 of the fuel cell device 10, The exhaust pipe 38 is provided with an on-off valve 40 via a check valve 39. These hydrogen storage device 31, hydrogen supply pipe 33, pressure regulating valve 35, open / close valve 36, hydrogen exhaust pipe 3
8, the check valve 39 and the opening / closing valve 40 are the hydrogen supply means 30.
【００３５】さらに、エアフィルタ２２の上流側には外
気温Ｔ１を検出するための外気温センサ７０が設けら
れ、排気マニホールド２５に近い位置には排出ガスの出
口温度を検出するための排出温度センサ７１が設けられ
ている。また、水タンク５１内には内部に貯溜している
水の温度を検出するための水温センサ７２と、その水の
水位を検出するための水位センサ７３とが設けられてい
る。これら外気温センサ７０、排出温度センサ７１、水
温センサ７２及び水位センサ７３の検出信号は、図１に
示すように、制御部７に入力されるようになっている。Further, an outside air temperature sensor 70 for detecting the outside air temperature T1 is provided on the upstream side of the air filter 22, and an exhaust temperature sensor for detecting the outlet temperature of the exhaust gas is provided at a position near the exhaust manifold 25. 71 is provided. Further, in the water tank 51, a water temperature sensor 72 for detecting the temperature of water stored therein and a water level sensor 73 for detecting the water level of the water are provided. The detection signals of the outside air temperature sensor 70, the discharge temperature sensor 71, the water temperature sensor 72, and the water level sensor 73 are input to the control unit 7, as shown in FIG.
【００３６】上記開閉弁５５、大気開放弁５８、開閉弁
３６及び開閉弁４０は電磁弁で構成されている。また、
これら開閉弁５５、大気開放弁５８、開閉弁３６及び開
閉弁４０並びに上記給水ポンプ５４、還水ポンプ６０、
給気ファン２３、ヒータ２４及び冷却ファン６１ａも制
御部７に電気的に接続されている。The on-off valve 55, the atmosphere opening valve 58, the on-off valve 36 and the on-off valve 40 are electromagnetic valves. Also,
The opening / closing valve 55, the atmosphere opening valve 58, the opening / closing valve 36, the opening / closing valve 40, the water supply pump 54, the return water pump 60,
The air supply fan 23, the heater 24, and the cooling fan 61a are also electrically connected to the control unit 7.
【００３７】上記のように構成された燃料電池システム
１では、制御部７の指令により、開閉弁５５、大気開放
弁５８、開閉弁３６及び開閉弁４０並びに上記給水ポン
プ５４、還水ポンプ６０、給気ファン２３及び冷却ファ
ン６１ａが駆動される。特に、氷点下等、外気温Ｔ１が
低温である環境下においては、制御部７の指令によりヒ
ータ２４が駆動される。In the fuel cell system 1 configured as described above, the on-off valve 55, the atmosphere opening valve 58, the on-off valve 36 and the on-off valve 40, the water supply pump 54, the return water pump 60, and The air supply fan 23 and the cooling fan 61a are driven. In particular, under an environment where the outside air temperature T1 is low, such as below freezing, the heater 24 is driven by a command from the control unit 7.
【００３８】これにより、エアフィルタ２２、給気ファ
ン２３、ヒータ２４及び給気マニホールド２１を介して
燃料電池装置１０に大気中の空気が供給される。こうし
て、スタック１２の全空気流路１３ｅに空気が供給され
る。As a result, the air in the atmosphere is supplied to the fuel cell device 10 through the air filter 22, the air supply fan 23, the heater 24, and the air supply manifold 21. In this way, the air is supplied to the entire air flow path 13e of the stack 12.
【００３９】一方、水素貯蔵装置３１内の水素ガスが水
素供給管３３、調圧弁３５及び開閉弁３６を介して燃料
電池装置１０に供給される。こうして、スタック１２の
全水素ガス流路１３ｆに水素ガスが供給される。On the other hand, the hydrogen gas in the hydrogen storage device 31 is supplied to the fuel cell device 10 through the hydrogen supply pipe 33, the pressure regulating valve 35 and the opening / closing valve 36. In this way, the hydrogen gas is supplied to the total hydrogen gas flow path 13f of the stack 12.
【００４０】これにより、スタック１２の全水素極１３
ｄと全空気極１３ｂとの間において電気化学反応を生
じ、起電力が得られる。こうして得られた起電力はＤＣ
／ＤＣコンバータ２により昇圧又は減圧され、バッテリ
６及びインバータ４に印加される。これによりモータ５
が駆動され、電気自動車が走行可能となる。As a result, the total hydrogen electrode 13 of the stack 12 is
An electrochemical reaction occurs between d and the total air electrode 13b, and an electromotive force is obtained. The electromotive force thus obtained is DC
The voltage is increased or decreased by the / DC converter 2 and applied to the battery 6 and the inverter 4. This allows the motor 5
Is driven, and the electric vehicle can run.
【００４１】この間、スタック１２の全空気極１３ｂ側
では生成水を生じるが、全空気流路１３ｅに新たに供給
される空気が生成水を取り込んだ形で排気マニホールド
２５から排出ガスとして流れ出てしまう。特に、この燃
料電池システム１では、全空気流路１３ｂを上下に延在
させているため、生成水が自重により下方に移動する。
一方、燃料電池装置１０の温度がさほど高くないのであ
れば、生成水により電解質層１３ｃが乾き難くなってお
り、そのままで燃料電池装置１０の発電効率を確保可能
である。During this time, generated water is generated on the side of the all-air electrode 13b of the stack 12, but the air newly supplied to the all-air passage 13e flows out as exhaust gas from the exhaust manifold 25 in a form of taking in the generated water. . In particular, in this fuel cell system 1, since all the air flow paths 13b extend vertically, the generated water moves downward due to its own weight.
On the other hand, if the temperature of the fuel cell device 10 is not so high, it is difficult for the electrolyte layer 13c to dry due to the generated water, and the power generation efficiency of the fuel cell device 10 can be ensured as it is.
【００４２】このため、この燃料電池システム１では、
排出ガスの出口温度等に応じ、水タンク５１内に貯溜さ
れている液体状の水が給水管５２、水フィルタ５３、給
水ポンプ５４、開閉弁５５、各直噴ノズル５６及び給気
マニホールド２１を介して燃料電池装置１０の全空気極
１３ｂ側に直接供給される。これにより最適な条件で水
が電解質層１３ｃ中に補充され、燃料電池装置１０の発
電効率を好適に確保する。また、空気極１３ｂ側に供給
された水は空気極１３ｂの冷却も行い、燃料電池装置１
０の発電効率の低下を防止する。Therefore, in this fuel cell system 1,
Liquid water stored in the water tank 51 is supplied to the water supply pipe 52, the water filter 53, the water supply pump 54, the opening / closing valve 55, the direct injection nozzles 56, and the air supply manifold 21 according to the outlet temperature of the exhaust gas. It is directly supplied to the side of all the air electrodes 13b of the fuel cell device 10 via. As a result, water is replenished in the electrolyte layer 13c under the optimum conditions, and the power generation efficiency of the fuel cell device 10 is secured appropriately. Further, the water supplied to the air electrode 13b side also cools the air electrode 13b, so that the fuel cell device 1
A decrease in power generation efficiency of 0 is prevented.
【００４３】そして、電気化学反応を生じなかった酸素
を含む空気と生成水及び余剰の水とからなる排出ガスが
排気マニホールド２５から流出する。Exhaust gas consisting of oxygen-containing air that has not caused an electrochemical reaction, generated water and excess water flows out from the exhaust manifold 25.
【００４４】この燃料電池システム１が停止（発電運転
の停止時であって水が凍結するおそれのある時又は停止
中であってもよい。）されれば、制御部７は、図５に示
すフローチャートに従って制御を行う。まず、ステップ
Ｓ１０において、外気温センサ７０による外気温Ｔ１を
読み込む。When the fuel cell system 1 is stopped (the power generation operation may be stopped and water may be frozen or may be stopped), the control section 7 is shown in FIG. Control is performed according to the flowchart. First, in step S10, the outside air temperature T1 by the outside air temperature sensor 70 is read.
【００４５】そして、ステップＳ１１において、外気温
Ｔ１が水の凍結温度を示す設定温度（０°Ｃ）未満であ
るか否かを判断する。ここで、外気温Ｔ１が設定温度未
満である場合には（ＹＥＳ）、停止時に水の凍結のおそ
れがあるため、第１ステップとして、ステップＳ１２に
進み、開閉弁５５及び大気開放弁５８を開く。これによ
り大気開放管５７が大気に開放され、この大気開放管５
７に連通している給水管５２、水フィルタ５３、給水ポ
ンプ５４、開閉弁５５及び直噴ノズル５６を大気に開放
する。こうして、大気開放管５７等内の水に大気圧を作
用することができ、水が自重で排出されたり、水タンク
５１内に大量に貯留されたりしようとする。Then, in step S11, it is determined whether the outside air temperature T1 is lower than a set temperature (0 ° C.) indicating the freezing temperature of water. Here, when the outside air temperature T1 is lower than the set temperature (YES), there is a risk of water freezing at the time of stop, so as a first step, the process proceeds to step S12 to open the opening / closing valve 55 and the atmosphere opening valve 58. . As a result, the atmosphere open pipe 57 is opened to the atmosphere, and the atmosphere open pipe 5
The water supply pipe 52, the water filter 53, the water supply pump 54, the opening / closing valve 55, and the direct injection nozzle 56 which communicate with 7 are opened to the atmosphere. In this way, the atmospheric pressure can be exerted on the water in the atmosphere open pipe 57, and the water tends to be discharged by its own weight or stored in a large amount in the water tank 51.
【００４６】特に、この燃料電池システム１では、大気
開放弁５８より下方に大気開放管５７、水タンク５１等
が位置している。また、大気開放管５８、水フィルタ５
３、給水ポンプ５４、開閉弁５５、直噴ノズル５６が順
次上方より位置している。このため、大気開放管５８等
内の水は自重で排出されたり、水タンク５１内に大量に
貯溜されたりしやすい。In particular, in this fuel cell system 1, the atmosphere opening pipe 57, the water tank 51, etc. are located below the atmosphere opening valve 58. Also, the atmosphere open pipe 58, the water filter 5
3, the water supply pump 54, the opening / closing valve 55, and the direct injection nozzle 56 are sequentially located from above. Therefore, the water in the atmosphere open pipe 58 or the like is easily discharged by its own weight, or is easily stored in a large amount in the water tank 51.
【００４７】この後、第２ステップとして、ステップＳ
１３に進む。ここで、給水ポンプ５４と給気ファン２３
とを一定時間駆動する。これにより、給水ポンプ５４や
開閉弁５５に残留する水が吹き飛ばされるとともに、大
気圧をそれより下方の開閉弁５５及び直噴ノズル５６に
確実に作用させ、給水ポンプ５４、開閉弁５５及び直噴
ノズル５６内で少量だけ水が残留することがなくなる。
また、燃料電池装置１０の空気流路１３ｅ内に残留しよ
うとする水が給気ファン２３によって下方に移動する。After this, as the second step, step S
Proceed to 13. Here, the water supply pump 54 and the air supply fan 23
And are driven for a certain time. As a result, the water remaining in the water supply pump 54 and the opening / closing valve 55 is blown off, and the atmospheric pressure is made to reliably act on the opening / closing valve 55 and the direct injection nozzle 56 below it, so that the water supply pump 54, the opening / closing valve 55, and the direct injection nozzle A small amount of water does not remain in the nozzle 56.
Further, the water that is about to remain in the air flow path 13e of the fuel cell device 10 moves downward by the air supply fan 23.
【００４８】そして、第３ステップとして、ステップＳ
１４に進む。ここで、還流ポンプ６０を一定時間駆動す
る。これにより、凝縮器６１及び還水管５９内に残留し
ようとする水が還水ポンプ６０によって水タンク５１内
に移動する。Then, as the third step, step S
Proceed to 14. Here, the reflux pump 60 is driven for a fixed time. As a result, the water that is about to remain in the condenser 61 and the return water pipe 59 is moved into the water tank 51 by the return water pump 60.
【００４９】したがって、この燃料電池システム１及び
この方法では、氷点下等、外気温Ｔ１が低温である環境
下においても、直噴ノズル５６及び給水管５２は、内部
における水の凍結が防止され、優れた耐久性を発揮でき
る。また、水を大量に貯溜する水タンク５１内の水さえ
凍結していなければ、直噴ノズル５６及び給水管５２等
を介してその水を迅速に燃料電池装置１０の空気極１３
Ｂ側に供給することができるため、外気温Ｔ１にかかわ
らず、燃料電池装置１０の発電を好適に始めることがで
きる。Therefore, in this fuel cell system 1 and this method, even in an environment where the outside air temperature T1 is low, such as below freezing, the direct injection nozzle 56 and the water supply pipe 52 are prevented from freezing of water inside, which is excellent. It can exhibit excellent durability. In addition, if the water in the water tank 51 that stores a large amount of water is not frozen, the water can be quickly supplied through the direct injection nozzle 56, the water supply pipe 52, and the like to the air electrode 13 of the fuel cell device 10.
Since it can be supplied to the B side, the power generation of the fuel cell device 10 can be suitably started regardless of the outside air temperature T1.
【００５０】この際、特別な動力を必要とせず、燃料電
池システム１等の効率を損なわない。また、断熱材も必
要でなく、簡易な構造で足りるため、燃料電池システム
１の小型化及び低廉化を実現できる。At this time, no special power is required and the efficiency of the fuel cell system 1 is not impaired. Moreover, since a heat insulating material is not required and a simple structure is sufficient, the fuel cell system 1 can be made compact and inexpensive.
【００５１】したがって、この燃料電池システム１及び
方法によれば、優れた効率の下、大型化及び高騰化を生
じることなく、低温の環境下における優れた耐久性と優
れた初期発電とを発揮することができる。Therefore, according to the fuel cell system 1 and the method, excellent durability and excellent initial power generation in a low-temperature environment can be exhibited with excellent efficiency, without causing size increase and soaring. be able to.
【００５２】なお、上記実施形態において、水素排気管
３８、逆止弁３９及び開閉弁４０内にもスタック１２の
全電解質層１３ｃ内から染み出した水が浸入することが
あることから、これら水素排気管３８、逆止弁３９及び
開閉弁４０も大気に開放するように構成することもでき
る。この場合、燃料電池装置１０の下方に水素排気管３
８を設け、水素排気管３８が下方に傾斜しながら逆止弁
３９及び開閉弁４０と接続されていることが水の排出性
の点で好ましい。In the above embodiment, the hydrogen exhaust pipe 38, the check valve 39, and the on-off valve 40 may also be infiltrated with water that has exuded from the entire electrolyte layer 13c of the stack 12. The exhaust pipe 38, the check valve 39, and the opening / closing valve 40 can also be configured to open to the atmosphere. In this case, the hydrogen exhaust pipe 3 is provided below the fuel cell device 10.
8 is provided and the hydrogen exhaust pipe 38 is connected to the check valve 39 and the opening / closing valve 40 while being inclined downward, from the viewpoint of water dischargeability.
【図１】実施形態に係る電気自動車のブロック構成図で
ある。FIG. 1 is a block configuration diagram of an electric vehicle according to an embodiment.
【図２】実施形態に係る燃料電池システムの構成図であ
る。FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment.
【図３】実施形態に係るスタックの一部斜視図である。FIG. 3 is a partial perspective view of a stack according to the embodiment.
【図４】実施形態に係るセルの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a cell according to the embodiment.
【図５】実施形態に係る制御部のフローチャートであ
る。FIG. 5 is a flowchart of a control unit according to the embodiment.
１３ｅ…空気流路 １３ｂ…空気極 １３ｆ…水素ガス流路 １３ｄ…水素極 １３ｃ…電解質層 １０…燃料電池装置 ５６…直噴ノズル（給水手段） ５１…水タンク ５２…給水路（給水管） ５４…給水ポンプ ５５…開閉弁 ５８…大気開放弁 １…燃料電池システム ７…制御部 ２３…給気ファン Ｔ１…外気温 13e ... Air flow path 13b ... Air electrode 13f ... Hydrogen gas flow path 13d ... Hydrogen electrode 13c ... Electrolyte layer 10 ... Fuel cell device 56 ... Direct injection nozzle (water supply means) 51 ... Water tank 52 ... Water supply channel (water supply pipe) 54 ... Water supply pump 55 ... Open / close valve 58 ... Atmosphere release valve 1 ... Fuel cell system 7 ... Control unit 23 ... Air supply fan T1 ... Outside temperature
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Claims (10)
り供給される空気極と、水素ガスが水平に延びる水素ガ
ス流路により供給される水素極と、該空気極及び該水素
極に挟持された固体高分子膜型の電解質層とを有し、該
空気中の酸素と該水素ガスとの電気化学反応により電力
を生じ得る燃料電池装置と、 該燃料電池装置の該空気極側に水を供給する給水手段
と、 水を貯溜する水タンクと、 該水タンクから該給水手段に水を供給する給水路と、 該給水路に設けられ、該給水手段及び該給水路を大気に
連通させるための大気開放弁とを備えることを特徴とす
る燃料電池システム。1. An air electrode to which air in the atmosphere is supplied by an air passage extending vertically, a hydrogen electrode to which hydrogen gas is supplied by a hydrogen gas passage extending horizontally, and the air electrode and the hydrogen electrode. A fuel cell device having a sandwiched solid polymer membrane type electrolyte layer and capable of generating electric power by an electrochemical reaction between oxygen in the air and the hydrogen gas, and an air electrode side of the fuel cell device. A water supply means for supplying water, a water tank for storing water, a water supply path for supplying water from the water tank to the water supply means, and a water supply path provided in the water supply path for communicating the water supply means and the water supply path with the atmosphere. A fuel cell system, comprising:
該給水路に設けられて水を圧送可能な給水ポンプとを有
し、大気開放弁より下方に水タンク、該給水路、該開閉
弁、該給水ポンプ及び給水手段が位置していることを特
徴とする請求項１記載の燃料電池システム。2. An on-off valve that can be opened and closed, provided in a water supply channel,
A water supply pump provided in the water supply passage and capable of pumping water, wherein the water tank, the water supply passage, the on-off valve, the water supply pump, and the water supply means are located below the atmosphere opening valve. The fuel cell system according to claim 1.
段が順次上方より位置していることを特徴とする請求項
２記載の燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the atmosphere release valve, the water supply pump, the on-off valve, and the water supply means are sequentially located from above.
給水ポンプを一定時間駆動させる制御部を備えているこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の燃料電池システ
ム。4. The fuel cell system according to claim 2, further comprising a control unit that opens the atmosphere opening valve and drives the water supply pump for a certain period of time with the opening / closing valve opened.
を送る給気ファンが設けられ、制御部は停止時に該給気
ファンを一定時間駆動することを特徴とする請求項４記
載の燃料電池システム。5. An air supply fan for supplying air is provided on the upstream side of the air flow path of the fuel cell device, and the control unit drives the air supply fan for a certain period of time when the air supply fan is stopped. Fuel cell system.
徴とする請求項４又は５記載の燃料電池システム。6. The fuel cell system according to claim 4, wherein the control unit operates according to the outside air temperature.
り供給される空気極と、水素ガスが水平に延びる水素ガ
ス流路により供給される水素極と、該空気極及び該水素
極に挟持された固体高分子膜型の電解質層とを有し、該
空気中の酸素と該水素ガスとの電気化学反応により電力
を生じる燃料電池装置と、 該燃料電池装置の該空気極側に水を供給する給水手段
と、 水を貯溜する水タンクと、 該水タンクから該給水手段に水を供給する給水路とを備
えた燃料電池システムに対し、 該給水路に設けられた大気開放弁により、停止時に該給
水手段及び該給水路を大気に連通させることを特徴とす
る燃料電池システムの制御方法。7. An air electrode to which air in the atmosphere is supplied by an air passage extending vertically, a hydrogen electrode to which hydrogen gas is supplied by a hydrogen gas passage horizontally extending, and the air electrode and the hydrogen electrode. A fuel cell device having a sandwiched solid polymer membrane type electrolyte layer, which produces electric power by an electrochemical reaction between oxygen in the air and the hydrogen gas, and water on the air electrode side of the fuel cell device. For a fuel cell system including a water supply means for supplying water, a water tank for storing water, and a water supply path for supplying water from the water tank to the water supply means, an atmosphere release valve provided in the water supply path is used. A method for controlling a fuel cell system, characterized in that the water supply means and the water supply path are communicated with the atmosphere when stopped.
該給水路に設けられて水を圧送可能な給水ポンプとを有
し、 停止時に大気開放弁を開く第１ステップと、 該第１ステップ後、該開閉弁が開いた状態で該給水ポン
プを一定時間駆動する第２ステップとを備えることを特
徴とする請求項７記載の燃料電池システムの制御方法。8. An on-off valve that can be opened and closed, provided in a water supply channel,
A water supply pump which is provided in the water supply passage and can pump water, and which has a first step of opening the atmosphere opening valve when stopped, and a constant water supply pump with the on-off valve opened after the first step The control method of the fuel cell system according to claim 7, further comprising a second step of driving for a time.
を送る給気ファンが設けられ、第２ステップでは該給気
ファンを一定時間駆動することを特徴とする請求項８記
載の燃料電池システムの制御方法。9. The air supply fan for sending air is provided on the upstream side of the air flow path of the fuel cell device, and the air supply fan is driven for a certain period of time in the second step. Fuel cell system control method.
求項７、８又は９記載の燃料電池システムの制御方法。10. The method of controlling a fuel cell system according to claim 7, wherein the control is performed according to the outside air temperature.
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