JP2003187835A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料蒸気の処理時の燃料消費を低減できる燃料
電池システムを提供する。 【解決手段】燃料電池システムに供給する酸素含有ガス
の圧力を調整するコンプレッサ５と、コンプレッサ５の
上流に配置し、酸素含有ガスの一部の流路面積を制御す
る絞り弁４と、コンプレッサ５の下流で酸素含有ガスを
燃料電池１と改改質器１２とに振り分ける遮断弁７、遮
断弁８とを備え、キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気を
パージする際には、絞り弁４を絞ると供に、コンプレッ
サ５の下流側を所定の圧力に調整し、キャニスタ１１と
コンプレッサ５の上流側を連通させて燃料蒸気を含んだ
酸素含有ガスを改質器１２または燃焼器１３にパージす
る。
電池システムを提供する。 【解決手段】燃料電池システムに供給する酸素含有ガス
の圧力を調整するコンプレッサ５と、コンプレッサ５の
上流に配置し、酸素含有ガスの一部の流路面積を制御す
る絞り弁４と、コンプレッサ５の下流で酸素含有ガスを
燃料電池１と改改質器１２とに振り分ける遮断弁７、遮
断弁８とを備え、キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気を
パージする際には、絞り弁４を絞ると供に、コンプレッ
サ５の下流側を所定の圧力に調整し、キャニスタ１１と
コンプレッサ５の上流側を連通させて燃料蒸気を含んだ
酸素含有ガスを改質器１２または燃焼器１３にパージす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池システムに関
する。特に燃料タンクに発生する燃料蒸気を有効に利用
することのできる燃料電池システムに関する。
する。特に燃料タンクに発生する燃料蒸気を有効に利用
することのできる燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池システムの燃料タンクに発生す
る燃料蒸気を、燃料電池の燃料ガスとして有効に利用す
るために、特開２０００−１９２８６３号公報のような
自動車用燃料蒸気処理装置が提案されている。これは、
燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタ
を設け、このキャニスタに吸着された燃料蒸気を離脱さ
せ、燃料蒸気改質器により水素と二酸化炭素に変換し
て、この変換された水素を燃料電池の燃料ガスとして有
効利用している。
る燃料蒸気を、燃料電池の燃料ガスとして有効に利用す
るために、特開２０００−１９２８６３号公報のような
自動車用燃料蒸気処理装置が提案されている。これは、
燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタ
を設け、このキャニスタに吸着された燃料蒸気を離脱さ
せ、燃料蒸気改質器により水素と二酸化炭素に変換し
て、この変換された水素を燃料電池の燃料ガスとして有
効利用している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
特開２０００−１９２８６３号公報においては、キャニ
スタにより分離された燃料を改質器に送るために、キャ
ニスタと燃料蒸気改質器との間にポンプを設置するため
に、ポンプ駆動用のエネルギが必要となり、また燃料改
質を行うための熱エネルギが必要となるので、その分だ
け燃費の悪化につながる可能性がある。
特開２０００−１９２８６３号公報においては、キャニ
スタにより分離された燃料を改質器に送るために、キャ
ニスタと燃料蒸気改質器との間にポンプを設置するため
に、ポンプ駆動用のエネルギが必要となり、また燃料改
質を行うための熱エネルギが必要となるので、その分だ
け燃費の悪化につながる可能性がある。
【０００４】また、燃料電池で発生した電力をバッテリ
ーに充電する方法をとっているので、バッテリーが１０
０％充電されている状態のときには有用なエネルギを発
生させることなく多くのエネルギ（燃料）を用いて燃料
蒸気を処理することになってしまうという問題点があ
る。
ーに充電する方法をとっているので、バッテリーが１０
０％充電されている状態のときには有用なエネルギを発
生させることなく多くのエネルギ（燃料）を用いて燃料
蒸気を処理することになってしまうという問題点があ
る。
【０００５】そこで本発明は、余分なエネルギを消費す
ることなく燃料蒸気を処理できる燃料電池システムを提
供することを目的とする。
ることなく燃料蒸気を処理できる燃料電池システムを提
供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】第１の発明は、酸素含
有ガスを吸引して燃料電池に圧送する圧送手段と、燃料
タンクの原燃料から改質ガスを生成する改質器とを備
え、これら酸素含有ガスと改質ガスを前記燃料電池で反
応させて発電を行う燃料電池システムにおいて、前記燃
料タンクの燃料蒸気を吸着するキャニスタと、このキャ
ニスタと前記圧送手段の吸込側とを選択的に接続する切
替手段とを備え、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を
パージするときにキャニスタを前記圧送手段の吸込側に
接続するようにした。
有ガスを吸引して燃料電池に圧送する圧送手段と、燃料
タンクの原燃料から改質ガスを生成する改質器とを備
え、これら酸素含有ガスと改質ガスを前記燃料電池で反
応させて発電を行う燃料電池システムにおいて、前記燃
料タンクの燃料蒸気を吸着するキャニスタと、このキャ
ニスタと前記圧送手段の吸込側とを選択的に接続する切
替手段とを備え、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を
パージするときにキャニスタを前記圧送手段の吸込側に
接続するようにした。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記圧送手段の下流側で圧送され
るガスを前記燃料電池と前記改質器に振り分ける振分手
段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手
段により前記吸込流路を縮小すると共に、パージ燃料を
含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記改質器に導
くようにした。
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記圧送手段の下流側で圧送され
るガスを前記燃料電池と前記改質器に振り分ける振分手
段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手
段により前記吸込流路を縮小すると共に、パージ燃料を
含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記改質器に導
くようにした。
【０００８】第３の発明は、第２の発明において、前記
改質器が改質反応可能な所定の温度になっているときの
みに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージす
る。
改質器が改質反応可能な所定の温度になっているときの
みに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージす
る。
【０００９】第４の発明は、第１の発明において、前記
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必
要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧
送されるガスを前記燃料電池と前記燃焼器に振り分ける
振分手段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記
絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、パージ
燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記燃焼
器に導くようにした。
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必
要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧
送されるガスを前記燃料電池と前記燃焼器に振り分ける
振分手段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記
絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、パージ
燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記燃焼
器に導くようにした。
【００１０】第５の発明は、第４の発明において、燃料
電池システムが暖機されている状態かどうかを判断する
暖機判断手段を備え、燃料電池システムが暖機されてい
ないときに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を前記
燃焼器にパージして暖機を行う。
電池システムが暖機されている状態かどうかを判断する
暖機判断手段を備え、燃料電池システムが暖機されてい
ないときに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を前記
燃焼器にパージして暖機を行う。
【００１１】第６の発明は、第１の発明において、前記
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必
要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧
送されるガスを前記燃料電池と前記改質器と前記燃焼器
に振り分ける振分手段と、前記改質器が暖機されている
状態かどうかを判断する改質器暖機判断手段と、をさら
に備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記
吸込流路を縮小すると供に、前記振分手段により、前記
改質器が充分に暖機されていない時には前記燃焼器に、
充分に暖機されている時には前記改質器にパージ燃料を
含む酸素含有ガスを導くようにした。
圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に
介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必
要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧
送されるガスを前記燃料電池と前記改質器と前記燃焼器
に振り分ける振分手段と、前記改質器が暖機されている
状態かどうかを判断する改質器暖機判断手段と、をさら
に備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記
吸込流路を縮小すると供に、前記振分手段により、前記
改質器が充分に暖機されていない時には前記燃焼器に、
充分に暖機されている時には前記改質器にパージ燃料を
含む酸素含有ガスを導くようにした。
【００１２】第７の発明は、第２から６のいずれか一つ
の発明において、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量
が多い時ほど、前記絞り手段により前記吸込流路を縮小
する。
の発明において、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量
が多い時ほど、前記絞り手段により前記吸込流路を縮小
する。
【００１３】第８の発明は、第１から７のいずれか一つ
において、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所定
の量に達した時にパージを行う。
において、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所定
の量に達した時にパージを行う。
【００１４】第９の発明は、第１から８のいずれか一つ
の発明において、燃料電池システムに要求される負荷が
低負荷のときのみに前記キャニスタに吸着した燃料蒸気
のパージを行う。
の発明において、燃料電池システムに要求される負荷が
低負荷のときのみに前記キャニスタに吸着した燃料蒸気
のパージを行う。
【００１５】
【作用及び効果】第１の発明によれば、燃料蒸気をパー
ジするときに、キャニスタをその内部圧力より低圧の圧
送手段の吸込側へ接続することで、ポンプ等の排出手段
を設けずに燃料蒸気をパージすることができる。
ジするときに、キャニスタをその内部圧力より低圧の圧
送手段の吸込側へ接続することで、ポンプ等の排出手段
を設けずに燃料蒸気をパージすることができる。
【００１６】第２の発明によれば、吸込流路を絞ること
により、効率よく燃料蒸気をパージすることができ、ま
た、燃料蒸気を改質器に供給することで、燃料蒸気の有
効利用ができるとともに、改質反応のための燃料の気化
行程を省略できるので燃料の利用効率を向上させること
ができる。
により、効率よく燃料蒸気をパージすることができ、ま
た、燃料蒸気を改質器に供給することで、燃料蒸気の有
効利用ができるとともに、改質反応のための燃料の気化
行程を省略できるので燃料の利用効率を向上させること
ができる。
【００１７】第３の発明によれば、改質器が改質反応可
能な温度の時のみに燃料蒸気を改質器にパージするの
で、燃料蒸気がそのまま排出されることはないので、燃
料の利用効率を向上できるとともに、大気に悪影響を及
ぼすのを避けることができる。
能な温度の時のみに燃料蒸気を改質器にパージするの
で、燃料蒸気がそのまま排出されることはないので、燃
料の利用効率を向上できるとともに、大気に悪影響を及
ぼすのを避けることができる。
【００１８】第４の発明によれば、吸込流路を絞ること
で効率的に燃料蒸気をパージすることができる。また、
燃料蒸気を燃焼器に供給することで、燃料効率を向上さ
せることができる。
で効率的に燃料蒸気をパージすることができる。また、
燃料蒸気を燃焼器に供給することで、燃料効率を向上さ
せることができる。
【００１９】第５の発明によれば、燃料電池システムが
充分に暖機されていない状態のときに燃焼器に燃料蒸気
を供給することで、燃料電池システムの暖機に必要な燃
料量を低減することができる。
充分に暖機されていない状態のときに燃焼器に燃料蒸気
を供給することで、燃料電池システムの暖機に必要な燃
料量を低減することができる。
【００２０】第６の発明によれば、燃料電池システムが
充分に暖機されていない状態の時には燃焼器に燃料蒸気
をパージして燃料電池システムを暖機することができ、
暖機されている時には改質器に供給することにより燃料
の利用効率を向上することができる。
充分に暖機されていない状態の時には燃焼器に燃料蒸気
をパージして燃料電池システムを暖機することができ、
暖機されている時には改質器に供給することにより燃料
の利用効率を向上することができる。
【００２１】第７の発明によれば、キャニスタに吸着し
た燃料蒸気量が多いときに吸込流路を縮小することによ
り、キャニスタ内部との圧力差が大きくなるので、燃料
蒸気のパージが促進されてパージ時間を短縮することが
できる。
た燃料蒸気量が多いときに吸込流路を縮小することによ
り、キャニスタ内部との圧力差が大きくなるので、燃料
蒸気のパージが促進されてパージ時間を短縮することが
できる。
【００２２】第８の発明によれば、キャニスタに吸着し
た燃料蒸気量が所定量に達したらパージを行うことで、
燃料蒸気がオーバーフローして大気に放出されて悪影響
を与えたり、吸着した燃料蒸気量が少ないのに無駄に処
理モードに入ったりするのを防ぐことができる。
た燃料蒸気量が所定量に達したらパージを行うことで、
燃料蒸気がオーバーフローして大気に放出されて悪影響
を与えたり、吸着した燃料蒸気量が少ないのに無駄に処
理モードに入ったりするのを防ぐことができる。
【００２３】第９の発明によれば、燃料電池システムが
低負荷状態のときのみに燃料蒸気のパージを行うこと
で、燃料電池システムの運転性の悪化を防ぐことができ
る。
低負荷状態のときのみに燃料蒸気のパージを行うこと
で、燃料電池システムの運転性の悪化を防ぐことができ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】第１の実施形態における燃料電池
システムの構成を図１に示す。
システムの構成を図１に示す。
【００２５】燃料電池１のカソード極１ａには空気供給
系２２より酸素を含む空気を、アノード極１ｂには燃料
供給系２４により水素リッチな燃料ガスを供給し、水素
イオンを電極間で移動させることにより電気エネルギと
水を生成する。このとき熱エネルギも発生するが、効率
的な発電を行うために冷却系２１を流れる冷却水により
燃料電池１を適温に保っている。
系２２より酸素を含む空気を、アノード極１ｂには燃料
供給系２４により水素リッチな燃料ガスを供給し、水素
イオンを電極間で移動させることにより電気エネルギと
水を生成する。このとき熱エネルギも発生するが、効率
的な発電を行うために冷却系２１を流れる冷却水により
燃料電池１を適温に保っている。
【００２６】空気供給系２２には、上流側から空気中の
ゴミを除去するためのフィルタ２、供給される空気量を
測定する流量計３、供給する空気量を調整する流路面積
制御手段としての絞り弁４、流量を調整された空気を圧
送する圧力調整手段としてのコンプレッサ５、燃料電池
１への空気の供給を制御する遮断弁７、コンプレッサ５
における圧縮時に上昇した温度を適温に調整するクーラ
９が設置され、流量・温度を調整された空気をカソード
極１ａに供給する。また、後述する改質器１２における
改質反応でも酸素を使うため、コンプレッサ５の下流か
ら改質器１２に分岐する分岐路２３を設け、分岐路２３
上に遮断弁８を設けることにより改質器１２に供給する
空気量を調整している。なお、前記遮断弁７、８が本発
明の振り分け手段に相当する。
ゴミを除去するためのフィルタ２、供給される空気量を
測定する流量計３、供給する空気量を調整する流路面積
制御手段としての絞り弁４、流量を調整された空気を圧
送する圧力調整手段としてのコンプレッサ５、燃料電池
１への空気の供給を制御する遮断弁７、コンプレッサ５
における圧縮時に上昇した温度を適温に調整するクーラ
９が設置され、流量・温度を調整された空気をカソード
極１ａに供給する。また、後述する改質器１２における
改質反応でも酸素を使うため、コンプレッサ５の下流か
ら改質器１２に分岐する分岐路２３を設け、分岐路２３
上に遮断弁８を設けることにより改質器１２に供給する
空気量を調整している。なお、前記遮断弁７、８が本発
明の振り分け手段に相当する。
【００２７】一方、燃料電池１のアノード極１ｂに供給
される燃料供給系２４には、上流側からメタノール等の
原燃料を貯蓄する燃料タンク１０、燃料タンク１０から
の原燃料を水素リッチな改質ガスに変換する改質器１
２、燃料電池１の電極に充填した白金の劣化原因となる
改質ガス中の一酸化炭素を除去するためのＣＯ変換器１
４を設置し、これらにより燃料電池１のアノード極１ｂ
に水素ガスを供給する。
される燃料供給系２４には、上流側からメタノール等の
原燃料を貯蓄する燃料タンク１０、燃料タンク１０から
の原燃料を水素リッチな改質ガスに変換する改質器１
２、燃料電池１の電極に充填した白金の劣化原因となる
改質ガス中の一酸化炭素を除去するためのＣＯ変換器１
４を設置し、これらにより燃料電池１のアノード極１ｂ
に水素ガスを供給する。
【００２８】また改質器１２で行われる燃料改質反応で
は熱エネルギを必要とするので、改質器１２に隣接して
燃焼器１３を設け、燃料電池１からの排ガスと、必要に
応じて燃料タンク１からの原燃料を用いて熱エネルギを
生成している。
は熱エネルギを必要とするので、改質器１２に隣接して
燃焼器１３を設け、燃料電池１からの排ガスと、必要に
応じて燃料タンク１からの原燃料を用いて熱エネルギを
生成している。
【００２９】このような燃料電池システムにおいて、燃
料タンク１０内に発生した燃料蒸気を有効利用するため
に、以下の燃料蒸気供給系２５を構成する。燃料タンク
１０内の燃料蒸気を捕集するためのキャニスタ１１を燃
料タンク１０に連通させて配置する。キャニスタ１１の
下流を、キャニスタ１１で捕集した燃料蒸気を放出させ
るかどうかを制御する遮断弁６を介して、空気供給系２
２の絞り弁４とコンプレッサ５の間に接続する。
料タンク１０内に発生した燃料蒸気を有効利用するため
に、以下の燃料蒸気供給系２５を構成する。燃料タンク
１０内の燃料蒸気を捕集するためのキャニスタ１１を燃
料タンク１０に連通させて配置する。キャニスタ１１の
下流を、キャニスタ１１で捕集した燃料蒸気を放出させ
るかどうかを制御する遮断弁６を介して、空気供給系２
２の絞り弁４とコンプレッサ５の間に接続する。
【００３０】このような燃料電池システムを制御するコ
ントローラ２０の燃料蒸気利用時の運転制御を図２のフ
ローチャートを用いて説明する。
ントローラ２０の燃料蒸気利用時の運転制御を図２のフ
ローチャートを用いて説明する。
【００３１】ステップＳ１において、キャニスタ１１の
燃料蒸気吸着量ＥＢを推定する。これは、例えば、特開
平８−２８３７０号公報にあるように燃料温度から燃料
蒸気発生量を積算する方法や、センサによる測定から推
定する方法、または、特開平１０−１９６４６７号公報
にあるようにキャニスタ１１に温度センサを配置して温
度変化により推定する方法により行う。
燃料蒸気吸着量ＥＢを推定する。これは、例えば、特開
平８−２８３７０号公報にあるように燃料温度から燃料
蒸気発生量を積算する方法や、センサによる測定から推
定する方法、または、特開平１０−１９６４６７号公報
にあるようにキャニスタ１１に温度センサを配置して温
度変化により推定する方法により行う。
【００３２】次にステップＳ２において、キャニスタ１
１に吸着した燃料蒸気をパージするかどうかを判断す
る。ステップＳ１で求めた吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所
定値α、例えば全容量の８０％の値等よりも大きけれ
ば、燃料蒸気をパージする必要があると判断してステッ
プＳ３に進む。一方、吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所定値
αより小さければ、パージは必要ないと判断してフロー
を終了する。このようにパージするかどうかの判断をキ
ャニスタ１１への燃料蒸気吸着量ＥＢの推定量により行
うことにより、吸着量ＥＢがオーバーフローして燃料蒸
気が大気に放出されることにより大気に悪影響を及ぼし
たり、吸着量ＥＢが少ないのに無駄に処理モードに入っ
たりすること無く燃料蒸気を処理することができる。
１に吸着した燃料蒸気をパージするかどうかを判断す
る。ステップＳ１で求めた吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所
定値α、例えば全容量の８０％の値等よりも大きけれ
ば、燃料蒸気をパージする必要があると判断してステッ
プＳ３に進む。一方、吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所定値
αより小さければ、パージは必要ないと判断してフロー
を終了する。このようにパージするかどうかの判断をキ
ャニスタ１１への燃料蒸気吸着量ＥＢの推定量により行
うことにより、吸着量ＥＢがオーバーフローして燃料蒸
気が大気に放出されることにより大気に悪影響を及ぼし
たり、吸着量ＥＢが少ないのに無駄に処理モードに入っ
たりすること無く燃料蒸気を処理することができる。
【００３３】ステップＳ３において、燃料蒸気の改質器
１２へのパージを開始するためのパージ開始制御Iを行
う。ここで、パージ開始制御Iを図３に示したフローチ
ャートを用いて説明する。
１２へのパージを開始するためのパージ開始制御Iを行
う。ここで、パージ開始制御Iを図３に示したフローチ
ャートを用いて説明する。
【００３４】ステップＳ３−１において、遮断弁８を開
いて、コンプレッサ５により圧送される空気を改質器１
２に供給する。次にステップＳ３−２において、コンプ
レッサ５から圧送される空気が燃料電池１に供給されな
いように遮断弁７を閉じる。ステップＳ３−３に進み、
キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気をコンプレッサ５に
より改質器１２へパージするために、遮断弁６を開く。
これにより、キャニスタ１１から改質器１２への燃料蒸
気の流路が確保される。
いて、コンプレッサ５により圧送される空気を改質器１
２に供給する。次にステップＳ３−２において、コンプ
レッサ５から圧送される空気が燃料電池１に供給されな
いように遮断弁７を閉じる。ステップＳ３−３に進み、
キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気をコンプレッサ５に
より改質器１２へパージするために、遮断弁６を開く。
これにより、キャニスタ１１から改質器１２への燃料蒸
気の流路が確保される。
【００３５】ステップ３−４において図１５に示したマ
ップ等により絞り弁４の絞り量の増加分を決定する。こ
こで、図１５では、吸着量ＥＢが大きいと、絞り弁４の
絞り量の増加分も大きくなるように、すなわち流路面積
が小さくなるように絞り量を設定している。これによ
り、吸着量ＥＢが大きいほど絞り弁４の下流の圧力が低
くなり、キャニスタ１１の内部圧力との差が大きくなる
ので、燃料蒸気の絞り弁４の下流への放出を促進するこ
とができる。吸着量ＥＢに応じて絞り量を決定したら、
ステップＳ３−５に進み絞り弁４を絞り、同時に要求空
気量を送るためにコンプレッサ５の回転を上昇させる。
ップ等により絞り弁４の絞り量の増加分を決定する。こ
こで、図１５では、吸着量ＥＢが大きいと、絞り弁４の
絞り量の増加分も大きくなるように、すなわち流路面積
が小さくなるように絞り量を設定している。これによ
り、吸着量ＥＢが大きいほど絞り弁４の下流の圧力が低
くなり、キャニスタ１１の内部圧力との差が大きくなる
ので、燃料蒸気の絞り弁４の下流への放出を促進するこ
とができる。吸着量ＥＢに応じて絞り量を決定したら、
ステップＳ３−５に進み絞り弁４を絞り、同時に要求空
気量を送るためにコンプレッサ５の回転を上昇させる。
【００３６】このように遮断弁６、８を開き、遮断弁７
を閉じて、絞り弁４を絞りコンプレッサ５の回転数を増
加させることで、ポンプ等を設置しなくてもキャニスタ
１１中の燃料蒸気が改質器１２へ流れ出すのでパージが
開始される。
を閉じて、絞り弁４を絞りコンプレッサ５の回転数を増
加させることで、ポンプ等を設置しなくてもキャニスタ
１１中の燃料蒸気が改質器１２へ流れ出すのでパージが
開始される。
【００３７】このとき改質器１２では燃料蒸気を処理す
るために改質反応が行われて燃料電池１の燃料ガスが生
成されるので、燃料蒸気が無駄に捨てられることなく、
燃費を悪化させることなく燃料蒸気を処理することがで
きる。また、燃料蒸気は気体の状態で改質器１２に導入
されるため、改質反応を行うために燃料を気化させる行
程が不要となる。これにより、最初から改質しやすい状
態で改質器へ容易に供給することができ、気化に要する
燃料を低減できる。
るために改質反応が行われて燃料電池１の燃料ガスが生
成されるので、燃料蒸気が無駄に捨てられることなく、
燃費を悪化させることなく燃料蒸気を処理することがで
きる。また、燃料蒸気は気体の状態で改質器１２に導入
されるため、改質反応を行うために燃料を気化させる行
程が不要となる。これにより、最初から改質しやすい状
態で改質器へ容易に供給することができ、気化に要する
燃料を低減できる。
【００３８】次に、図２のステップＳ４に進み、燃料蒸
気のパージ終了判断制御Iを行う。このパージ終了判断
制御Iを図４に示したフローチャートを用いて説明す
る。ステップＳ４−１においてパージ終了時間Ｔｎを設
定する。これは、キャニスタ１１への燃料蒸気吸着量Ｅ
Ｂにより決定することができる。ステップＳ４−２にお
いて、コントロールユニット２０に備えたタイマーによ
ってパージ終了時間Ｔｎになったかどうかを判断する。
もしなっていなければステップＳ４−３に進み、タイマ
ーのカウントアップを行う。これを繰り返して、ステッ
プＳ４−２において、タイマーのカウント時間がパージ
終了時間を過ぎたところで、ステップＳ４−４に進みタ
イマーをクリアしてパージ終了と判断する。ここでは、
時間によりパージ終了を判断したが、放出通路に濃度検
出センサを配置して、このセンサ値によりパージの終了
を判断してもよい。このようにパージの終了判断を行う
ことで、キャニスタ１１のパージを充分に行うことがで
きる。
気のパージ終了判断制御Iを行う。このパージ終了判断
制御Iを図４に示したフローチャートを用いて説明す
る。ステップＳ４−１においてパージ終了時間Ｔｎを設
定する。これは、キャニスタ１１への燃料蒸気吸着量Ｅ
Ｂにより決定することができる。ステップＳ４−２にお
いて、コントロールユニット２０に備えたタイマーによ
ってパージ終了時間Ｔｎになったかどうかを判断する。
もしなっていなければステップＳ４−３に進み、タイマ
ーのカウントアップを行う。これを繰り返して、ステッ
プＳ４−２において、タイマーのカウント時間がパージ
終了時間を過ぎたところで、ステップＳ４−４に進みタ
イマーをクリアしてパージ終了と判断する。ここでは、
時間によりパージ終了を判断したが、放出通路に濃度検
出センサを配置して、このセンサ値によりパージの終了
を判断してもよい。このようにパージの終了判断を行う
ことで、キャニスタ１１のパージを充分に行うことがで
きる。
【００３９】このようにパージ終了判断を行ったら図２
において、ステップＳ４からステップＳ５に進み改質器
１２へのパージ制御から通常制御に切り替えるパージ終
了制御Ｉを行う。このパージ終了制御Ｉのフローチャー
トを図５に示す。ステップＳ５−１において、絞り弁４
の開度を通常運転の開度に戻す。これにより燃料電池シ
ステムの要求空気流量に対応してコンプレッサ５の回転
数を低下させる。ステップＳ５−２において、キャニス
タ１１からの燃料蒸気の空気供給系２２への放出を停止
するために遮断弁６を閉じる。ステップＳ５−３におい
て、キャニスタ１１からの燃料蒸気が遮断弁８を通過し
た後に、遮断弁７を開いてコンプレッサ５からの空気を
燃料電池１に送る。ここで、燃料蒸気がすべて遮断弁８
を通過したかどうかは、所定時間を過ぎたかどうかで判
断したり、遮断弁８の上流に濃度検出センサを設けてそ
の測定結果より判断したりすることができる。次にステ
ップＳ５−４において、改質器１２の上流側の遮断弁８
を閉じる、または改質器１２へ空気を供給するときには
その供給量に応じてその開度を減少する。
において、ステップＳ４からステップＳ５に進み改質器
１２へのパージ制御から通常制御に切り替えるパージ終
了制御Ｉを行う。このパージ終了制御Ｉのフローチャー
トを図５に示す。ステップＳ５−１において、絞り弁４
の開度を通常運転の開度に戻す。これにより燃料電池シ
ステムの要求空気流量に対応してコンプレッサ５の回転
数を低下させる。ステップＳ５−２において、キャニス
タ１１からの燃料蒸気の空気供給系２２への放出を停止
するために遮断弁６を閉じる。ステップＳ５−３におい
て、キャニスタ１１からの燃料蒸気が遮断弁８を通過し
た後に、遮断弁７を開いてコンプレッサ５からの空気を
燃料電池１に送る。ここで、燃料蒸気がすべて遮断弁８
を通過したかどうかは、所定時間を過ぎたかどうかで判
断したり、遮断弁８の上流に濃度検出センサを設けてそ
の測定結果より判断したりすることができる。次にステ
ップＳ５−４において、改質器１２の上流側の遮断弁８
を閉じる、または改質器１２へ空気を供給するときには
その供給量に応じてその開度を減少する。
【００４０】このようにパージ終了制御Iを行うこと
で、コンプレッサ５からの空気は燃料蒸気が混じること
なく、燃料電池１のカソード極１ａおよび必要に応じて
改質器１２に供給されて、通常の運転を開始することが
できる。
で、コンプレッサ５からの空気は燃料蒸気が混じること
なく、燃料電池１のカソード極１ａおよび必要に応じて
改質器１２に供給されて、通常の運転を開始することが
できる。
【００４１】このように燃料蒸気のパージ時には、遮断
弁７を閉じ遮断弁８・遮断弁６を開き、絞り弁４の絞り
量を増加することにより、空気供給系２２の燃料蒸気供
給系２５が接続する部分の圧力がキャニスタ１１の内部
圧力より低くなるので、キャニスタ１１内の燃料蒸気は
空気供給系２２に放出されて絞り弁４を介して供給され
た空気と共に改質器１２に送ることができる。そのた
め、特にキャニスタ１１から改質器１２へ燃料蒸気を送
るための装置を設けずに、燃料蒸気をパージすることが
できる。また、燃料蒸気を原料として改質器１２におい
て改質ガスを生成し、これを燃料電池１の燃料ガスとし
て利用するので、燃料蒸気が無駄に消費されることがな
く燃費を向上することができる。また、吸着量ＥＢの推
定量に応じて絞り弁４の絞り量を増加するので、吸着量
ＥＢが多い時には絞り弁４とコンプレッサ５間の圧力低
下量が大きくなり、キャニスタ１１内部圧力との差が大
きくなるので、燃料蒸気の放出が促進されて迅速に燃料
蒸気をパージすることができる。なお、燃料蒸気のパー
ジ時には、燃料電池１の発電が一時的に減少または停止
するが、これによる不足分は二次電池などを利用してカ
バーする。
弁７を閉じ遮断弁８・遮断弁６を開き、絞り弁４の絞り
量を増加することにより、空気供給系２２の燃料蒸気供
給系２５が接続する部分の圧力がキャニスタ１１の内部
圧力より低くなるので、キャニスタ１１内の燃料蒸気は
空気供給系２２に放出されて絞り弁４を介して供給され
た空気と共に改質器１２に送ることができる。そのた
め、特にキャニスタ１１から改質器１２へ燃料蒸気を送
るための装置を設けずに、燃料蒸気をパージすることが
できる。また、燃料蒸気を原料として改質器１２におい
て改質ガスを生成し、これを燃料電池１の燃料ガスとし
て利用するので、燃料蒸気が無駄に消費されることがな
く燃費を向上することができる。また、吸着量ＥＢの推
定量に応じて絞り弁４の絞り量を増加するので、吸着量
ＥＢが多い時には絞り弁４とコンプレッサ５間の圧力低
下量が大きくなり、キャニスタ１１内部圧力との差が大
きくなるので、燃料蒸気の放出が促進されて迅速に燃料
蒸気をパージすることができる。なお、燃料蒸気のパー
ジ時には、燃料電池１の発電が一時的に減少または停止
するが、これによる不足分は二次電池などを利用してカ
バーする。
【００４２】次に第２の実施形態に用いる燃料電池シス
テムの構成を図６に示す。
テムの構成を図６に示す。
【００４３】第１の実施形態における分岐路２３の替わ
りに、第２の実施形態ではコンプレッサ５の下流から遮
断弁１６を介して燃焼器１３に接続する分岐路２６を配
置する。また、改質器１２に改質器温度センサ３０、燃
焼器１３に燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器１４にＣ
Ｏ除去器温度センサ３２、燃料電池１に燃料電池温度セ
ンサ３３をそれぞれ配置して、それらで測定された結果
をコントロールユニット２０に入力する。
りに、第２の実施形態ではコンプレッサ５の下流から遮
断弁１６を介して燃焼器１３に接続する分岐路２６を配
置する。また、改質器１２に改質器温度センサ３０、燃
焼器１３に燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器１４にＣ
Ｏ除去器温度センサ３２、燃料電池１に燃料電池温度セ
ンサ３３をそれぞれ配置して、それらで測定された結果
をコントロールユニット２０に入力する。
【００４４】次にこのような燃料電池システムにおける
制御を図７のフローチャートを用いて説明する。ここで
は、パージされた燃料蒸気を燃焼器１３において燃焼す
ることによりシステム起動時などの暖機を行う。
制御を図７のフローチャートを用いて説明する。ここで
は、パージされた燃料蒸気を燃焼器１３において燃焼す
ることによりシステム起動時などの暖機を行う。
【００４５】まず、ステップＳ１１において、改質器温
度センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度
センサ３２、燃料電池温度センサ３３によりシステムが
充分に暖機されているかどうかを判断する。システムが
充分に暖機されていればフローを終了し、されていなけ
ればステップＳ１２に進む。
度センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度
センサ３２、燃料電池温度センサ３３によりシステムが
充分に暖機されているかどうかを判断する。システムが
充分に暖機されていればフローを終了し、されていなけ
ればステップＳ１２に進む。
【００４６】ステップＳ１２、１３において、第１の実
施形態のステップＳ１、２と同様に吸着量ＥＢを推定
し、燃料蒸気をパージするかどうかを判断する。
施形態のステップＳ１、２と同様に吸着量ＥＢを推定
し、燃料蒸気をパージするかどうかを判断する。
【００４７】パージすると判断されたらステップＳ１４
に進み、燃焼器１３へ燃料蒸気をパージするためのパー
ジ開始制御IIを行う。ここで、パージ開始制御IIのフロ
ーチャートを図８に示す。
に進み、燃焼器１３へ燃料蒸気をパージするためのパー
ジ開始制御IIを行う。ここで、パージ開始制御IIのフロ
ーチャートを図８に示す。
【００４８】パージ開始制御Iでは、ステップS３−１に
おいて改質器１２に燃料蒸気を供給するために遮断弁８
を開いたが、ここでは燃料蒸気を燃焼器１３に供給する
ためにステップＳ１４−１において遮断弁１６を開く。
これにより燃焼器１３に燃料蒸気が供給されて燃焼が開
始されるので、隣接する改質器１２の暖機を行うｌこと
ができる。
おいて改質器１２に燃料蒸気を供給するために遮断弁８
を開いたが、ここでは燃料蒸気を燃焼器１３に供給する
ためにステップＳ１４−１において遮断弁１６を開く。
これにより燃焼器１３に燃料蒸気が供給されて燃焼が開
始されるので、隣接する改質器１２の暖機を行うｌこと
ができる。
【００４９】このようなパージ開始制御IIによりパージ
を開始したら、図７のステップＳ１５において、第１の
実施形態におけるステップＳ４と同様にパージ終了判断
制御Iを実行する。ステップＳ１５でパージ終了の判断
がなされたら、ステップＳ１６に進み、燃焼器１３への
パージから通常運転へ移行するパージ終了制御IIにより
パージを終了する。パージ終了制御IIの詳細を図９のフ
ローチャートに示す。パージ終了制御IではステップＳ
５−４において改質器１２への酸素含有ガスの供給を停
止するために遮断弁８を閉じるが、ここでは燃焼器１３
への酸素含有ガスの供給を停止するために、ステップＳ
１６−４において遮断弁１６を閉じる。
を開始したら、図７のステップＳ１５において、第１の
実施形態におけるステップＳ４と同様にパージ終了判断
制御Iを実行する。ステップＳ１５でパージ終了の判断
がなされたら、ステップＳ１６に進み、燃焼器１３への
パージから通常運転へ移行するパージ終了制御IIにより
パージを終了する。パージ終了制御IIの詳細を図９のフ
ローチャートに示す。パージ終了制御IではステップＳ
５−４において改質器１２への酸素含有ガスの供給を停
止するために遮断弁８を閉じるが、ここでは燃焼器１３
への酸素含有ガスの供給を停止するために、ステップＳ
１６−４において遮断弁１６を閉じる。
【００５０】このように、システムが充分に暖機されて
いないときに燃料蒸気を燃焼器１３に供給することでシ
ステムの暖機に利用することができ、燃費を悪化させる
ことなく燃料蒸気を処理できる。また、燃料蒸気は気体
なので、燃焼器１３で燃焼する際に気化する過程を必要
としないので、燃料の消費を抑えることができる。
いないときに燃料蒸気を燃焼器１３に供給することでシ
ステムの暖機に利用することができ、燃費を悪化させる
ことなく燃料蒸気を処理できる。また、燃料蒸気は気体
なので、燃焼器１３で燃焼する際に気化する過程を必要
としないので、燃料の消費を抑えることができる。
【００５１】第３の実施形態に用いる燃料電池システム
の構成を図１０に示す。ここでは第１の実施形態で用い
た燃料電池システムの改質器１２に改質器温度センサ３
０を配置したものを用いる。燃料電池システムにおい
て、図１１のフローチャートに示すような制御を行う。
の構成を図１０に示す。ここでは第１の実施形態で用い
た燃料電池システムの改質器１２に改質器温度センサ３
０を配置したものを用いる。燃料電池システムにおい
て、図１１のフローチャートに示すような制御を行う。
【００５２】まず、ステップＳ２１、Ｓ２２において、
吸着量ＥＢからパージが必要かどうかを判断する。パー
ジが必要だと判断されたらステップＳ２３に進み、改質
器温度センサ３０より改質器１２に充填した触媒が活性
状態である暖機状態かどうかを判断する。ここで改質器
１２に燃料蒸気を供給する場合は、改質器１２が冷機状
態であれば改質反応が効率よくなされないのでフローを
終了する。
吸着量ＥＢからパージが必要かどうかを判断する。パー
ジが必要だと判断されたらステップＳ２３に進み、改質
器温度センサ３０より改質器１２に充填した触媒が活性
状態である暖機状態かどうかを判断する。ここで改質器
１２に燃料蒸気を供給する場合は、改質器１２が冷機状
態であれば改質反応が効率よくなされないのでフローを
終了する。
【００５３】一方、改質器１２が充分に暖機した状態で
あれば、ステップＳ２４に進み燃料電池システムの運転
状態の検出を行い、ステップＳ２５においてその検出さ
れた運転状態が低負荷運転時のものかどうかを判断す
る。これは、例えば過去数分〜数十分の所定時間の取り
出し電流値を燃料電池１に取り付けた電流計で測定し、
その測定値が定格の３０％以下で運転されていたかどう
か、あるいはアイドリング時を低負荷状態として判断す
る。
あれば、ステップＳ２４に進み燃料電池システムの運転
状態の検出を行い、ステップＳ２５においてその検出さ
れた運転状態が低負荷運転時のものかどうかを判断す
る。これは、例えば過去数分〜数十分の所定時間の取り
出し電流値を燃料電池１に取り付けた電流計で測定し、
その測定値が定格の３０％以下で運転されていたかどう
か、あるいはアイドリング時を低負荷状態として判断す
る。
【００５４】燃料蒸気処理時には、燃料電池１での発電
が一時的に低下または停止するため、二次電池などで電
力をカバーしなければならない。そこで、燃料電池シス
テムに要求される電力負荷の大きくない低負荷時に燃料
蒸気の処理を行う。低負荷運転時であればステップＳ２
６に進み、低負荷運転時でなければフローを終了する。
が一時的に低下または停止するため、二次電池などで電
力をカバーしなければならない。そこで、燃料電池シス
テムに要求される電力負荷の大きくない低負荷時に燃料
蒸気の処理を行う。低負荷運転時であればステップＳ２
６に進み、低負荷運転時でなければフローを終了する。
【００５５】ステップＳ２６において図３に示したよう
なパージ開始制御Iを行う。これにより、キャニスタ１
１内の燃料蒸気は改質器１２に供給され、改質反応によ
り燃料電池１の燃料ガスを生成する。
なパージ開始制御Iを行う。これにより、キャニスタ１
１内の燃料蒸気は改質器１２に供給され、改質反応によ
り燃料電池１の燃料ガスを生成する。
【００５６】次にステップＳ２７に進み、図１２に示し
たパージ終了判断制御IIを行う。ここでは、図４に示し
たパージ終了判断制御Iと同様に判断していくが、ステ
ップＳ２７−３において、タイマーのカウントアップを
行ってから、ステップＳ２７−４に進み燃料電池システ
ムの運転状態を検出する。ステップＳ２７−５に進み、
再び運転状態が低負荷運転かどうかを判断する。このよ
うに繰り返し運転状態を検出することで、二次電池等へ
高負荷をかけるのを確実に避けることができる。低負荷
運転時であれば、ステップＳ２７−２に戻りパージ終了
時間に達したかどうかを判断する。低負荷運転時でなけ
れば、二次電池等に大きな負荷をかけることになるので
パージを終了すると判断して、ステップＳ２７−６に進
みタイマーをリセットする。
たパージ終了判断制御IIを行う。ここでは、図４に示し
たパージ終了判断制御Iと同様に判断していくが、ステ
ップＳ２７−３において、タイマーのカウントアップを
行ってから、ステップＳ２７−４に進み燃料電池システ
ムの運転状態を検出する。ステップＳ２７−５に進み、
再び運転状態が低負荷運転かどうかを判断する。このよ
うに繰り返し運転状態を検出することで、二次電池等へ
高負荷をかけるのを確実に避けることができる。低負荷
運転時であれば、ステップＳ２７−２に戻りパージ終了
時間に達したかどうかを判断する。低負荷運転時でなけ
れば、二次電池等に大きな負荷をかけることになるので
パージを終了すると判断して、ステップＳ２７−６に進
みタイマーをリセットする。
【００５７】このようなパージ終了判断制御IIによりパ
ージを終了すると判断されたら、図１１においてステッ
プＳ２８に進みパージ終了制御IIにより通常運転へと切
り替える。
ージを終了すると判断されたら、図１１においてステッ
プＳ２８に進みパージ終了制御IIにより通常運転へと切
り替える。
【００５８】このように改質器１２が充分に暖機された
活性状態のときに燃料蒸気を供給することで、確実に改
質反応により燃料蒸気を処理することができるので、燃
料蒸気が処理されることなく外部に排出され、大気に悪
影響を与えるのを避けることができる。
活性状態のときに燃料蒸気を供給することで、確実に改
質反応により燃料蒸気を処理することができるので、燃
料蒸気が処理されることなく外部に排出され、大気に悪
影響を与えるのを避けることができる。
【００５９】また、燃料蒸気のパージを行う条件に燃料
電池システムの運転状態を加えることで、特にシステム
の運転負荷が小さい時に燃料蒸気を処理することで、シ
ステムの運転性低下の影響を抑制することができる。
電池システムの運転状態を加えることで、特にシステム
の運転負荷が小さい時に燃料蒸気を処理することで、シ
ステムの運転性低下の影響を抑制することができる。
【００６０】第４の実施形態に用いる燃料電池システム
の構成を図１３に示す。
の構成を図１３に示す。
【００６１】この実施形態では、コンプレッサ５の下流
で分岐する流路を、遮断弁８を介して改質器１２に分岐
する分岐路２３と、遮断弁１６を介して燃焼器１３に分
岐する分岐路２６との両方とした。ここでは、分岐路２
６の空気供給路２２との分岐点をコンプレッサ５側に、
分岐路２３の空気供給路２２との分岐点をその下流の遮
断弁７側に配置した。このように構成することで、シス
テムの状態に応じて燃料蒸気の供給先を改質器１２と燃
焼器１３のどちらかに切り替えることができる。
で分岐する流路を、遮断弁８を介して改質器１２に分岐
する分岐路２３と、遮断弁１６を介して燃焼器１３に分
岐する分岐路２６との両方とした。ここでは、分岐路２
６の空気供給路２２との分岐点をコンプレッサ５側に、
分岐路２３の空気供給路２２との分岐点をその下流の遮
断弁７側に配置した。このように構成することで、シス
テムの状態に応じて燃料蒸気の供給先を改質器１２と燃
焼器１３のどちらかに切り替えることができる。
【００６２】また、第２の実施形態と同様に改質器温度
センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度セ
ンサ３２、燃料電池センサ３３を配置する。このような
燃料電池システムの制御を図１４に示したフローチャー
トを用いて説明する。
センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度セ
ンサ３２、燃料電池センサ３３を配置する。このような
燃料電池システムの制御を図１４に示したフローチャー
トを用いて説明する。
【００６３】ステップＳ３１、Ｓ３２において、吸着量
ＥＢより燃料蒸気のパージが必要かどうかを判断する。
必要なければフローを終了し、必要であればステップＳ
３３に進みシステムが冷機状態かどうかを判断する。シ
ステムが冷機時であると判断されたら、ステップＳ４２
に進み、燃料蒸気を燃焼器１３で利用するパージ開始制
御II、パージ終了判断制御I、パージ終了制御IIを行い
通常運転に戻る。一方、ステップＳ３３においてシステ
ムが暖機状態であると判断されたら、ステップＳ３７、
Ｓ３８においてシステムが低負荷運転時かどうかを判断
する。低負荷運転時でなければフローを終了し、低負荷
運転時ならパージ開始制御I、パージ終了判断制御II、
パージ終了制御Iを行い、燃料蒸気を改質器１２で利用
する。
ＥＢより燃料蒸気のパージが必要かどうかを判断する。
必要なければフローを終了し、必要であればステップＳ
３３に進みシステムが冷機状態かどうかを判断する。シ
ステムが冷機時であると判断されたら、ステップＳ４２
に進み、燃料蒸気を燃焼器１３で利用するパージ開始制
御II、パージ終了判断制御I、パージ終了制御IIを行い
通常運転に戻る。一方、ステップＳ３３においてシステ
ムが暖機状態であると判断されたら、ステップＳ３７、
Ｓ３８においてシステムが低負荷運転時かどうかを判断
する。低負荷運転時でなければフローを終了し、低負荷
運転時ならパージ開始制御I、パージ終了判断制御II、
パージ終了制御Iを行い、燃料蒸気を改質器１２で利用
する。
【００６４】このように制御することで、システム起動
時等のシステム冷機時に燃料蒸気を燃焼器１３に利用
し、また通常運転時には低負荷運転時に改質器１２で利
用することにより、二次電池等にかかる負担を抑制して
燃料の利用効率を向上することができる。
時等のシステム冷機時に燃料蒸気を燃焼器１３に利用
し、また通常運転時には低負荷運転時に改質器１２で利
用することにより、二次電池等にかかる負担を抑制して
燃料の利用効率を向上することができる。
【００６５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術思想の
範囲以内で様々な変更が成されることは言うまでもな
い。
るわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術思想の
範囲以内で様々な変更が成されることは言うまでもな
い。
【図１】第１の実施形態における燃料電池システムの構
成図である。
成図である。
【図２】第１の実施形態における制御のフローチャート
である。
である。
【図３】パージ開始制御Iのフローチャートである。
【図４】パージ終了判断制御Iのフローチャートであ
る。
る。
【図５】パージ終了制御Iのフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における燃料電池システムの構
成図である。
成図である。
【図７】第２の実施形態における制御のフローチャート
である。
である。
【図８】パージ開始制御IIのフローチャートである。
【図９】パージ終了制御IIのフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における燃料電池システムの
構成図である。
構成図である。
【図１１】第３の実施形態における制御のフローチャー
トである。
トである。
【図１２】パージ終了判断制御IIのフローチャートであ
る。
る。
【図１３】第４の実施形態における燃料電池システムの
構成図である。
構成図である。
【図１４】第４の実施形態の制御のフローチャートであ
る。
る。
【図１５】キャニスタの吸着した燃料蒸気量と絞り弁の
絞り変化量の関係図である。
絞り変化量の関係図である。
１ 燃料電池
４ 絞り弁（流路面積制御手段）
５ コンプレッサ（圧力制御手段）
６、７、８ 遮断弁（振り分け手段）
１０ 燃料タンク
１１ キャニスタ
１２ 改質器
１３ 燃焼器
２３、２６ 分岐路
２５ 燃料蒸気供給系
３０ 改質器温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G040 EB14 EB42 EB44
5H027 AA02 BA01 BA09 BA17 KK42
MM01 MM12 MM13
Claims (9)
- 【請求項１】酸素含有ガスを吸引して燃料電池に圧送す
る圧送手段と、 燃料タンクの原燃料から改質ガスを生成する改質器とを
備え、 これら酸素含有ガスと改質ガスを前記燃料電池で反応さ
せて発電を行う燃料電池システムにおいて、 前記燃料タンクの燃料蒸気を吸着するキャニスタと、 このキャニスタと前記圧送手段の吸込側とを選択的に接
続する切替手段とを備え、 前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージするときに
キャニスタを前記圧送手段の吸込側に接続するようにし
たことを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続
部よりも上流側に介装した絞り手段と、 前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池
と前記改質器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、 燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路
を縮小すると共に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前
記振分手段により前記改質器に導くようにした請求項１
に記載の燃料電池システム。 - 【請求項３】前記改質器が改質反応可能な所定の温度に
なっているときのみに、前記キャニスタに吸着した燃料
蒸気をパージする請求項２に記載の燃料電池システム。 - 【請求項４】前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続
部よりも上流側に介装した絞り手段と、 前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼
器と、 前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池
と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、 燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路
を縮小すると供に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前
記振分手段により前記燃焼器に導くようにした請求項１
に記載の燃料電池システム。 - 【請求項５】燃料電池システムが暖機されている状態か
どうかを判断する暖機判断手段を備え、 燃料電池システムが暖機されていないときに、前記キャ
ニスタに吸着した燃料蒸気を前記燃焼器にパージして暖
機を行う請求項４に記載の燃料電池システム。 - 【請求項６】前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続
部よりも上流側に介装した絞り手段と、 前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼
器と、 前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池
と前記改質器と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、 前記改質器が暖機されている状態かどうかを判断する改
質器暖機判断手段と、をさらに備え、 燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路
を縮小すると供に、前記振分手段により、前記改質器が
充分に暖機されていない時には前記燃焼器に、充分に暖
機されている時には前記改質器にパージ燃料を含む酸素
含有ガスを導くようにした請求項１に記載の燃料電池シ
ステム。 - 【請求項７】前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が多
い時ほど、前記絞り手段により前記吸込流路を縮小する
請求項２から６のいずれか一つに記載の燃料電池システ
ム。 - 【請求項８】前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所
定の量に達した時にパージを行う請求項１から７のいず
れか一つに記載の燃料電池システム。 - 【請求項９】燃料電池システムに要求される負荷が低負
荷のときのみに前記キャニスタに吸着した燃料蒸気のパ
ージを行う請求項１から８のいずれか一つに記載の燃料
電池システム。
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