JP2003317754A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2003317754A
JP2003317754A JP2002122122A JP2002122122A JP2003317754A JP 2003317754 A JP2003317754 A JP 2003317754A JP 2002122122 A JP2002122122 A JP 2002122122A JP 2002122122 A JP2002122122 A JP 2002122122A JP 2003317754 A JP2003317754 A JP 2003317754A
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JP
Japan
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air
fuel cell
water
cell system
ventilation
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002122122A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Fukuda
隆 福田
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive fuel cell system not contaminating the circulating water. <P>SOLUTION: The fuel cell system has a fuel cell body 10 for receiving hydrogen rich gas and air and generating power. The fuel cell system comprises an air supply system 40 having an air purifying means 42 for purifying air and for supplying the purified air to the fuel cell body 10, water circulating systems 50 and 60 having reserving means 52 and 63 for reserving water and for circulating the water to the fuel cell body 10, and ventilating means 58 and 67 for communicating the air supply system 40 with the reserving means 52 and 63 to ventilate the purified air to the reserving means 52 and 63. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、特に、自動車等の
移動体に好適に使用することができる燃料電池システム
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system which can be suitably used especially for moving bodies such as automobiles.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池システムにおいて、燃料電池シ
ステム内の水通路に設けられるタンクは、タンク内の水
量増減を可能にするため、従来は、タンク上部空間を大
気に開放していた。
2. Description of the Related Art In a fuel cell system, a tank provided in a water passage in the fuel cell system has conventionally opened the upper space of the tank to the atmosphere in order to increase or decrease the amount of water in the tank.

【0003】また、特開平11−273704には、純
水の凍結防止に関する技術について記載されており、シ
ステム停止時においては、バルブ122を開放すること
で水配管に外部空気を導入し、ドレンバルブ50を開放
することにより配管中の水抜きを行うことにより、配管
内での純水の凍結を防止するとともに、回収された純水
を断熱タンクに貯蔵することにより凍結を防止してい
る。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 11-273704 describes a technique relating to the prevention of freezing of pure water. When the system is stopped, the valve 122 is opened to introduce the external air into the water pipe, and the drain valve is used. The water is drained from the pipe by opening 50 to prevent freezing of the pure water in the pipe and to store the recovered pure water in the heat insulating tank to prevent the freezing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の燃料電池システムでは、タンクが大気開放されていた
ので、空気中に存在する微生物、粉塵、種々のイオンを
含む不純物が水系統内に導入されるため、水の劣化が促
進される。
However, in the above-mentioned conventional fuel cell system, since the tank is open to the atmosphere, impurities such as microorganisms, dust and various ions existing in the air are introduced into the water system. Therefore, deterioration of water is promoted.

【0005】また、特開平11−273704では、水
抜きを行う際に外部空気をシステム内の水系統に導入す
るため、空気中に存在する微生物や、粉塵、等種々のイ
オンを含むもの等が水系統内に導入されるため、水の劣
化が促進される可能性があるという問題点があった。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-273704, external water is introduced into the water system in the system when draining water, and therefore, there are some types that contain various ions such as microorganisms and dust existing in the air. Since it is introduced into the water system, there is a problem that deterioration of water may be accelerated.

【0006】本発明の課題は、循環水を汚染することが
なく、コスト的にも安価な燃料電池システムを提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a fuel cell system which does not pollute circulating water and is inexpensive.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。
The present invention solves the above-mentioned problems by the following means for solving the problems. It should be noted that, for ease of understanding, reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention will be given and described, but the present invention is not limited thereto.

【0008】第1の発明は、水素リッチガス及び空気が
供給されて発電を行う燃料電池本体(10)を有する燃
料電池システムであって、空気を浄化する空気浄化手段
(42)を有し、その浄化空気を前記燃料電池本体に供
給する空気供給系(40)と、水を貯留する貯留手段
(52,63)を有し、その水を前記燃料電池本体に循
環させる水循環系(50,60)と、前記空気供給系と
前記貯留手段とを連通させて、前記浄化空気を前記貯留
手段に通気可能にする通気手段(58,67)とを備え
ることを特徴とする。
A first aspect of the present invention is a fuel cell system having a fuel cell main body (10) which is supplied with hydrogen-rich gas and air to generate power, and which has an air purifying means (42) for purifying air. A water circulation system (50, 60) having an air supply system (40) for supplying purified air to the fuel cell body and a storage means (52, 63) for storing water, and circulating the water in the fuel cell body. And a ventilation means (58, 67) for communicating the air supply system with the storage means so that the purified air can be ventilated to the storage means.

【0009】第2の発明は、第1の発明において、前記
水循環系(60)は、前記燃料電池本体を冷却する冷却
水を循環させることを特徴とする。
A second invention is characterized in that, in the first invention, the water circulation system (60) circulates cooling water for cooling the fuel cell main body.

【0010】第3の発明は、第1又は第2の発明におい
て、前記貯留手段(63)は、冷却水を貯留する冷却水
リザーバタンクであることを特徴とする。
A third invention is characterized in that, in the first or second invention, the storing means (63) is a cooling water reservoir tank for storing cooling water.

【0011】第4の発明は、第1の発明おいて、前記水
循環系(50)は、空気浄化手段で浄化された浄化空気
を加湿する加湿水を循環させることを特徴とする。
A fourth invention is characterized in that, in the first invention, the water circulation system (50) circulates humidifying water for humidifying the purified air purified by the air purifying means.

【0012】第5の発明は、第1又は第4の発明におい
て、前記貯留手段(52)は、加湿水を貯留する加湿水
リザーバタンクであることを特徴とする。
A fifth invention is characterized in that, in the first or fourth invention, the storing means (52) is a humidifying water reservoir tank for storing the humidifying water.

【0013】第6の発明は、第4の発明において、前記
空気供給系(40)は、前記空気浄化手段で浄化され、
前記燃料電池本体に供給される前記浄化空気を、前記水
循環系の貯留手段からの循環水によって加湿する加湿手
段(43)を備えることを特徴とする。
In a sixth aspect based on the fourth aspect, the air supply system (40) is purified by the air purifying means,
A humidifying means (43) for humidifying the purified air supplied to the fuel cell main body with the circulating water from the storage means of the water circulation system is provided.

【0014】第7の発明は、第4又は第6の発明におい
て、前記通気手段に設けられ、前記空気供給系と前記貯
留手段と通気不能にすると同時にその貯留手段を外気と
通気可能にし、また、前記空気供給系と前記貯留手段と
通気可能にすると同時にその貯留手段を外気と通気不能
にする三方切り替え弁手段(55)を備えることを特徴
とする。
A seventh aspect of the invention is the fuel cell system according to the fourth or sixth aspect of the invention, which is provided in the ventilation means, makes the air supply system and the storage means inoperable and at the same time allows the storage means to communicate with the outside air, and The air supply system and the storage means are provided with a three-way switching valve means (55) that allows the storage means to ventilate at the same time as the storage means.

【0015】第8の発明は、第7の発明において、前記
三方切り替え弁手段に接続され、外気の流入を防止する
逆流防止手段(56)を備えることを特徴とする。
An eighth invention is characterized in that, in the seventh invention, a backflow preventing means (56) for preventing the inflow of outside air is provided, which is connected to the three-way switching valve means.

【0016】第9の発明は、第7又は第8の発明におい
て、前記三方切り替え弁手段を外気と通気可能に切り替
えて、前記水循環系内に残留している残留水を前記貯留
手段に排水するようにしたことを特徴とする。
In a ninth aspect based on the seventh or eighth aspect, the three-way switching valve means is switched to be ventilated to the outside air, and residual water remaining in the water circulation system is discharged to the storage means. It is characterized by doing so.

【0017】第10の発明は、第4又は第6の発明にお
いて、前記通気手段に設けられ、前記空気供給系と前記
貯留手段とを通気可能又は通気不能にする第1の通気切
り替え手段(55a)と、前記通気手段に設けられ、前
記貯留手段と外気とを通気可能又は通気不能にする第2
の通気切り替え手段(55b)とを備えることを特徴と
する。
In a tenth aspect based on the fourth or sixth aspect, the first ventilation switching means (55a) is provided in the ventilation means and enables or disables ventilation of the air supply system and the storage means. ) And a second means provided on the ventilation means for allowing or not allowing the storage means and the outside air to be aerated.
And a ventilation switching means (55b).

【0018】第11の発明は、第10の発明において、
前記第2の通気切り替え手段に接続され、外気の流入を
防止する逆流防止手段(56)を備えることを特徴とす
る。
An eleventh invention is the tenth invention, wherein
A backflow preventing means (56) for preventing the inflow of outside air is provided, which is connected to the second ventilation switching means.

【0019】第12の発明は、第10又は第11の発明
において、前記第1の通気切り替え手段を通気不能に切
り替え、前記第2の通気切り替え手段を通気可能に切り
替えて、前記水循環系内に残留している残留水を前記貯
留手段に排水するようにしたことを特徴とする。
In a twelfth aspect based on the tenth or eleventh aspect, the first ventilation switching means is switched to a non-venting mode, and the second ventilation switching means is switched to a ventilation mode so that the water circulation system is controlled. The remaining residual water is drained to the storage means.

【0020】[0020]

【作用・効果】第1の発明では、水循環系に空気中の微
生物等の混入を防止することができる。
[Operation / Effect] In the first invention, it is possible to prevent microorganisms and the like in the air from entering the water circulation system.

【0021】具体的には、第2及び第3の発明では、冷
却水に微生物等の混入を防止することができ、第4及び
第5の発明では、加湿水に微生物等の混入を防止するこ
とができる。
Specifically, in the second and third inventions, it is possible to prevent the microorganisms and the like from mixing in the cooling water, and in the fourth and fifth inventions, the microorganisms and the like are prevented from mixing in the humidifying water. be able to.

【0022】第6の発明では、空気浄化手段で浄化さ
れ、燃料電池本体に供給される浄化空気を加湿すること
ができ、これによって、燃料電池本体での発電反応を高
めることができる。
In the sixth aspect of the invention, the purified air purified by the air purifying means and supplied to the fuel cell body can be humidified, whereby the power generation reaction in the fuel cell body can be enhanced.

【0023】第7の発明では、空気圧を利用して水循環
系内に残留している残留水を排水することが可能にな
る。
In the seventh invention, it is possible to drain residual water remaining in the water circulation system by utilizing air pressure.

【0024】第8の発明では、外気の流入を防止でき、
さらに確実に水循環系に空気中の微生物等の混入を防止
することができる。
In the eighth invention, the inflow of outside air can be prevented,
Furthermore, it is possible to reliably prevent the entry of microorganisms and the like in the air into the water circulation system.

【0025】第9の発明では、空気圧を利用して水循環
系内に残留している残留水を排水可能であり、特別な排
水装置を使用する必要がなく、コストを安価に抑えるこ
とができる。
In the ninth invention, the residual water remaining in the water circulation system can be drained by utilizing the air pressure, and it is not necessary to use a special drainage device, and the cost can be kept low.

【0026】第10の発明では、空気圧を利用して水循
環系内に残留している残留水を排水することが可能にな
る。
In the tenth invention, it is possible to drain residual water remaining in the water circulation system by utilizing air pressure.

【0027】第11の発明では、外気の流入を防止で
き、さらに確実に水循環系に空気中の微生物等の混入を
防止することができる。
In the eleventh aspect of the invention, it is possible to prevent the inflow of outside air, and it is possible to reliably prevent entry of microorganisms and the like in the air into the water circulation system.

【0028】第12の発明では、空気圧を利用して水循
環系内に残留している残留水を排水可能であり、特別な
排水装置を使用する必要がなく、コストを安価に抑える
ことができる。
In the twelfth invention, the residual water remaining in the water circulation system can be drained by utilizing the air pressure, and it is not necessary to use a special drainage device, and the cost can be kept low.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しく説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明による燃料電池システ
ムの第1実施形態を示すシステム構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention.

【0030】燃料電池システム1は、FCスタック本体
10と、アノード系20と、カソード系30と、冷却系
60と、制御系70とを備える。
The fuel cell system 1 comprises an FC stack body 10, an anode system 20, a cathode system 30, a cooling system 60, and a control system 70.

【0031】FCスタック本体10はアノード系20か
ら供給された水素とカソード系30から供給された空気
とに基づいて発電を行う燃料電池本体である。また、F
Cスタック本体10は発電時に高温になるので、スタッ
ク温度センサ72で温度が測定され、冷却系60によっ
て冷却される。
The FC stack body 10 is a fuel cell body that generates electricity based on hydrogen supplied from the anode system 20 and air supplied from the cathode system 30. Also, F
Since the temperature of the C stack body 10 becomes high during power generation, the temperature is measured by the stack temperature sensor 72 and cooled by the cooling system 60.

【0032】アノード系20は、水素タンク21と、圧
力制御弁22と、エゼクタ23と、パージ弁24とを備
え、それらが、燃料供給配管25、排水素配管26、循
環配管27によって接続されている。
The anode system 20 comprises a hydrogen tank 21, a pressure control valve 22, an ejector 23, and a purge valve 24, which are connected by a fuel supply pipe 25, an exhaust hydrogen pipe 26, and a circulation pipe 27. There is.

【0033】水素タンク21は燃料となる水素を貯蔵す
る。水素タンク21には燃料供給配管25が接続されて
いる。
The hydrogen tank 21 stores hydrogen as fuel. A fuel supply pipe 25 is connected to the hydrogen tank 21.

【0034】燃料供給配管25は、水素タンク21に貯
蔵されている水素をFCスタック本体10へ供給する配
管であり、一端が水素タンク21に接続され他端がFC
スタック本体10に接続される。
The fuel supply pipe 25 is a pipe for supplying the hydrogen stored in the hydrogen tank 21 to the FC stack body 10. One end is connected to the hydrogen tank 21 and the other end is FC.
It is connected to the stack body 10.

【0035】圧力制御弁22は、燃料供給配管25の途
中に設けられ、水素タンク21の水素の圧力を所望圧ま
で減圧してFCスタック本体10へ供給する。
The pressure control valve 22 is provided in the middle of the fuel supply pipe 25 and reduces the pressure of hydrogen in the hydrogen tank 21 to a desired pressure and supplies it to the FC stack body 10.

【0036】エゼクタ23は、燃料供給配管25の経路
中であって、圧力制御弁22とFCスタック本体10と
の間に設けられている。また、エゼクタ23は循環配管
27を接続している。エゼクタ23は、燃料水素が燃料
供給配管25を流れるときに、エゼクタ23内が負圧と
なる現象を利用して、循環配管27内の水素(排水素)
を吸入し、その排水素を新規水素に混合させる。
The ejector 23 is provided in the path of the fuel supply pipe 25 and between the pressure control valve 22 and the FC stack body 10. The ejector 23 is connected to a circulation pipe 27. The ejector 23 utilizes the phenomenon that when the fuel hydrogen flows through the fuel supply pipe 25, the inside of the ejector 23 becomes negative pressure, and the hydrogen (exhaust hydrogen) in the circulation pipe 27 is used.
Is inhaled and the exhaust hydrogen is mixed with fresh hydrogen.

【0037】排水素配管26は、FCスタック本体10
から排出される余剰の水素(排水素)を送給する配管で
あり、一端がFCスタック本体10に接続され他端が排
水素燃焼器46(後述)に接続される。
The exhaust hydrogen pipe 26 is connected to the FC stack body 10.
It is a pipe for feeding surplus hydrogen (exhaust hydrogen) discharged from the fuel cell, one end of which is connected to the FC stack body 10 and the other end of which is connected to an exhaust hydrogen combustor 46 (described later).

【0038】パージ弁24は、排水素配管26の経路中
であって、FCスタック本体10と排水素燃焼器46と
の間に設けられている。パージ弁24は、通常は、閉状
態であり、アノード系20内において、窒素やCO等の
不純物濃度が高くなった場合に開き、循環水素をパージ
して、排水素燃焼器46に導出させる。
The purge valve 24 is provided in the path of the exhaust hydrogen pipe 26 and between the FC stack body 10 and the exhaust hydrogen combustor 46. The purge valve 24 is normally closed and opens when the concentration of impurities such as nitrogen and CO increases in the anode system 20 to purge the circulating hydrogen and let it out to the exhaust hydrogen combustor 46.

【0039】循環配管27は、FCスタック本体10の
排水素をエゼクタ23に戻して循環させる配管であり、
一端がFCスタック本体10とパージ弁24との間の排
水素配管26に接続され他端がエゼクタ23に接続され
ている。
The circulation pipe 27 is a pipe for returning the exhaust hydrogen of the FC stack body 10 to the ejector 23 for circulation.
One end is connected to the exhaust hydrogen pipe 26 between the FC stack body 10 and the purge valve 24, and the other end is connected to the ejector 23.

【0040】以上のようなアノード系20の構成によっ
て、水素タンク21に貯蔵されている水素は、以下のよ
うにして、FCスタック本体10へ供給される。
With the configuration of the anode system 20 as described above, the hydrogen stored in the hydrogen tank 21 is supplied to the FC stack body 10 as follows.

【0041】すなわち、水素タンク21内で高圧で貯蔵
されている水素は、圧力制御弁22で所望圧まで減圧さ
れて燃料供給配管25を通過する。そして、その途中の
エゼクタ23で排水素が混合されFCスタック本体10
へ供給される。そして、その水素は、FCスタック本体
10を通過した後、循環配管27によって再びエゼクタ
23へ戻され循環する。そして、窒素やCO等の不純物
濃度が高くなったらパージ弁24が開弁されて排水素燃
焼器46へと導出(パージ)される。そして、そのパー
ジされた排水素は、排水素燃焼器46内でスタック排空
気(後述)と混合され、燃焼、浄化された後、車外へ排
出される。
That is, the hydrogen stored at a high pressure in the hydrogen tank 21 is depressurized to a desired pressure by the pressure control valve 22 and passes through the fuel supply pipe 25. Then, the exhaust hydrogen is mixed in the ejector 23 on the way, and the FC stack body 10 is mixed.
Is supplied to. Then, after passing through the FC stack body 10, the hydrogen is returned to the ejector 23 by the circulation pipe 27 and circulated. Then, when the concentration of impurities such as nitrogen and CO becomes high, the purge valve 24 is opened and discharged (purged) to the exhaust hydrogen combustor 46. Then, the purged exhaust hydrogen is mixed with stack exhaust air (described later) in the exhaust hydrogen combustor 46, burned and purified, and then discharged to the outside of the vehicle.

【0042】カソード系30は、空気供給系40と、加
湿水循環系50とを備える。空気供給系40は、コンプ
レッサ41と、フィルタ42と、加湿器43と、水分凝
縮装置44と、圧力制御弁45と、排水素燃焼器46と
を備え、それらが、空気供給配管47、空気排出配管4
8によって接続されている。また、加湿水循環系50
は、バルブ51と、水タンク52と、ポンプ53と、バ
ルブ54と、三方弁55と、チェック弁56とを備え、
それらが、水通路57(57a,57b)と、空気配管
58とによって接続されている。
The cathode system 30 comprises an air supply system 40 and a humidifying water circulation system 50. The air supply system 40 includes a compressor 41, a filter 42, a humidifier 43, a moisture condensing device 44, a pressure control valve 45, and an exhaust hydrogen combustor 46, which are an air supply pipe 47 and an air exhaust. Piping 4
Connected by eight. In addition, the humidifying water circulation system 50
Includes a valve 51, a water tank 52, a pump 53, a valve 54, a three-way valve 55, and a check valve 56,
They are connected by a water passage 57 (57a, 57b) and an air pipe 58.

【0043】コンプレッサ41は外気を吸入して圧送す
る。
The compressor 41 sucks the outside air and sends it by pressure.

【0044】空気供給配管47はコンプレッサ41から
圧送された空気をFCスタック本体10へ供給する空気
供給手段であり、一端がコンプレッサ41に接続され他
端がFCスタック本体10に接続される。
The air supply pipe 47 is an air supply means for supplying the air pressure-fed from the compressor 41 to the FC stack body 10, one end of which is connected to the compressor 41 and the other end of which is connected to the FC stack body 10.

【0045】フィルタ42は空気供給配管47の経路中
に設けられ、コンプレッサ41によって圧送された空気
中に含まれるマイクロダスト、硫黄等や、コンプレッサ
41から排出されるオイル等をトラップ(除去)して清
浄化する空気浄化手段である。
The filter 42 is provided in the path of the air supply pipe 47 and traps (removes) microdust, sulfur and the like contained in the air pumped by the compressor 41 and oil and the like discharged from the compressor 41. It is an air purification means for cleaning.

【0046】加湿器43はFCスタック本体10での発
電反応を高めるためにフィルタ42によって清浄化され
た空気(ガス)を加湿して、その加湿ガスをFCスタッ
ク本体10に供給する加湿手段である。加湿器43は、
空気供給配管47の経路中であって、フィルタ42とF
Cスタック本体10との間に設けられている。
The humidifier 43 is a humidifying means for humidifying the air (gas) cleaned by the filter 42 to enhance the power generation reaction in the FC stack body 10 and supplying the humidified gas to the FC stack body 10. . The humidifier 43 is
In the path of the air supply pipe 47, the filter 42 and the F
It is provided between the C stack body 10.

【0047】空気排出配管48はFCスタック本体10
に接続され、FCスタック本体10から排出された空気
(スタック排空気)を送給する。
The air discharge pipe 48 is the FC stack body 10.
And sends the air discharged from the FC stack body 10 (stack exhaust air).

【0048】水分凝縮装置44は空気排出配管48の経
路中に設けられ、FCスタック本体10で消費されずに
残った空気中の水分、およびFCスタック本体10で生
成された水分を凝縮する。この水分凝縮装置44は、た
とえば、本実施形態では空冷式の熱交換器を使用する
が、水分離膜や冷却水を利用したもの等、他の手段を使
用することもできる。
The moisture condensing device 44 is provided in the path of the air discharge pipe 48, and condenses the moisture in the air remaining without being consumed in the FC stack body 10 and the moisture produced in the FC stack body 10. This moisture condensing device 44 uses, for example, an air-cooling type heat exchanger in the present embodiment, but other means such as a device using a water separation membrane or cooling water may be used.

【0049】圧力制御弁45は空気排出配管48の経路
中であって水分凝縮装置44の下流に設けられており、
空気供給系の圧力を所望の圧力に制御する制御手段であ
る。
The pressure control valve 45 is provided in the path of the air discharge pipe 48 and downstream of the moisture condensing device 44.
It is a control means for controlling the pressure of the air supply system to a desired pressure.

【0050】排水素燃焼器46は空気排出配管48の経
路中であって圧力制御弁45の下流に設けられており、
前述の通り、パージ弁24からパージされた排水素を、
圧力制御弁45によって圧力調整された排空気と混合し
て、燃焼し、浄化させた後、車外に排出する。
The exhaust hydrogen combustor 46 is provided in the path of the air exhaust pipe 48 and downstream of the pressure control valve 45.
As described above, the exhaust hydrogen purged from the purge valve 24 is
It is mixed with the exhaust air whose pressure is adjusted by the pressure control valve 45, burned, purified, and then discharged to the outside of the vehicle.

【0051】水通路57aは一端が凝縮水分凝縮装置4
4に接続され他端が水タンク52に接続され、凝縮水分
凝縮装置44で凝縮、回収された回収水を水タンク52
へ導く。
One end of the water passage 57a is condensed water condensation device 4
4 and the other end is connected to the water tank 52, and the collected water condensed and collected by the condensed water condensing device 44 is collected in the water tank 52.
Lead to.

【0052】バルブ51は水通路57aの経路中に設け
られ、水通路57aの連通、非連通を切り替える。
The valve 51 is provided in the path of the water passage 57a and switches the water passage 57a between communication and non-communication.

【0053】水タンク52は凝縮水分凝縮装置44で回
収され、水通路57aを通ってきた回収水を貯留する貯
留手段である。
The water tank 52 is a storage means for storing the recovered water recovered by the condensed water condensing device 44 and having passed through the water passage 57a.

【0054】水通路57bは一端が水タンク52に接続
され他端が加湿器43に接続され、水タンク52に貯留
される水分を加湿器43に返戻する。
The water passage 57b has one end connected to the water tank 52 and the other end connected to the humidifier 43, and returns the water stored in the water tank 52 to the humidifier 43.

【0055】ポンプ53は水通路57bの経路中に設け
られており、FCスタック本体10の運転状態に応じ
て、空気を所望の加湿にするために必要な量の水を水タ
ンク52から加湿器43に送る。すなわち、前述の通
り、温湿度センサ73(後述)の計測値に基づいてポン
プ53の作動が制御されて、必要な量の水を加湿器43
に送る。
The pump 53 is provided in the path of the water passage 57b, and the amount of water required for humidifying the air from the water tank 52 to the humidifier is adjusted according to the operating state of the FC stack body 10. Send to 43. That is, as described above, the operation of the pump 53 is controlled based on the measurement value of the temperature / humidity sensor 73 (described later), and the required amount of water is supplied to the humidifier 43.
Send to.

【0056】バルブ54は水通路57bの経路中であっ
てポンプ53と加湿器43との間に設けられ、その間の
連通、非連通を切り替える。
The valve 54 is provided between the pump 53 and the humidifier 43 in the water passage 57b, and switches between communication and non-communication between them.

【0057】空気配管58は水タンク52の上部の空気
溜まり部52aと空気供給配管47とを連通して通気さ
せる通気手段である。
The air pipe 58 is a ventilation means for communicating the air reservoir 52a in the upper part of the water tank 52 with the air supply pipe 47 to ventilate them.

【0058】三方弁55は空気配管58の経路中に設け
られ水タンク52と空気供給配管47との連通、及び水
タンク52と外気との連通を切り替える三方切り替え弁
手段である。
The three-way valve 55 is a three-way switching valve means provided in the path of the air pipe 58 for switching the communication between the water tank 52 and the air supply pipe 47 and the communication between the water tank 52 and the outside air.

【0059】チェック弁56は三方弁55に連通され、
外気方向にのみ排気可能として外気の流入を防止する逆
流防止手段である。
The check valve 56 communicates with the three-way valve 55,
This is a backflow prevention means that can exhaust only the direction of the outside air and prevents the inflow of outside air.

【0060】なお、本実施例では、水循環の過程で特に
フィルタを設けてないが、必要に応じて設置してもよ
い。
In this embodiment, no filter is provided in the process of water circulation, but it may be installed if necessary.

【0061】以上のようなカソード系30の構成によっ
て、コンプレッサ41から圧送された空気は、以下のよ
うにして、FCスタック本体10へ供給される。
With the configuration of the cathode system 30 as described above, the air pressure-fed from the compressor 41 is supplied to the FC stack body 10 as follows.

【0062】すなわち、コンプレッサ41から圧送され
た空気は、フィルタ42によってマイクロダスト等が除
去されて、加湿器43で加湿された後、FCスタック本
体10に供給される。FCスタック本体10で消費され
ずに残った空気(スタック排空気)、および生成された
水は、その下流の水分凝縮装置44に送られ、水分が分
離除去される。スタック排空気は、圧力制御弁45を経
由して、排水素燃焼器46に送られ、パージ弁24から
パージされた排水素を混合して、燃焼、浄化させられた
後、車外に排出される。一方、水分凝縮装置44で凝縮
された水分は、バルブ51を経由して水タンク52に送
られ、さらに、ポンプ53で加湿器43に送られる。こ
のとき、水タンク52の上部の空気溜まり部52aが空
気配管58を介して空気供給配管47と連通させられて
いるので、水タンク52の水位はスムーズに移動する。
That is, the air sent from the compressor 41 is supplied to the FC stack body 10 after the filter 42 removes micro dust and the like and is humidified by the humidifier 43. The air remaining without being consumed in the FC stack body 10 (stack exhaust air) and the generated water are sent to the moisture condensing device 44 downstream thereof, and the moisture is separated and removed. The stack exhaust air is sent to the exhaust hydrogen combustor 46 via the pressure control valve 45, the exhaust hydrogen purged from the purge valve 24 is mixed, burned and purified, and then exhausted to the outside of the vehicle. . On the other hand, the water condensed by the water condensing device 44 is sent to the water tank 52 via the valve 51 and further sent to the humidifier 43 by the pump 53. At this time, since the air reservoir portion 52a above the water tank 52 is communicated with the air supply pipe 47 via the air pipe 58, the water level of the water tank 52 moves smoothly.

【0063】冷却系60は、凍結防止剤(たとえば、エ
チレングリロール等)の混入水を、FCスタック本体1
0内の冷却水通路に流して冷却を行う。冷却系60は、
三方切り替え弁61と、ラジエータ62と、リザーバタ
ンク63と、冷却水ポンプ64とを備え、冷却通路6
5、バイパス通路66及び空気配管67によって連接さ
れている。
The cooling system 60 uses water mixed with an antifreezing agent (for example, ethylene glycol) to remove the water from the FC stack body 1.
Cooling is carried out by flowing it into the cooling water passage inside 0. The cooling system 60 is
The three-way switching valve 61, the radiator 62, the reservoir tank 63, and the cooling water pump 64 are provided, and the cooling passage 6 is provided.
5, the bypass passage 66 and the air pipe 67 are connected to each other.

【0064】冷却通路65は、一端がFCスタック本体
10に接続され、途中に設けられた三方切り替え弁61
を経由してラジエータ62に達し、さらに、途中でリザ
ーバタンク63を接続した後、冷却水ポンプ64を介し
て、再び、FCスタック本体10に接続される。
One end of the cooling passage 65 is connected to the FC stack body 10 and the three-way switching valve 61 provided in the middle thereof is provided.
After reaching the radiator 62 via the, and connecting the reservoir tank 63 in the middle, it is again connected to the FC stack body 10 via the cooling water pump 64.

【0065】バイパス通路66は一端が三方切り替え弁
61に接続され他端が冷却通路65に接続されている。
このバイパス通路66を通る冷却水はラジエータ62を
迂回(バイパス)することとなる。
The bypass passage 66 has one end connected to the three-way switching valve 61 and the other end connected to the cooling passage 65.
The cooling water passing through the bypass passage 66 bypasses the radiator 62.

【0066】三方切り替え弁61は冷却通路65の経路
中に設けられている。三方切り替え弁61はコントロー
ルユニット71の指令によってFCスタック本体10の
熱を奪った冷却水の通路を切り替え可能な弁であり、そ
の冷却水を冷却通路65又はバイパス通路66に通過さ
せる。
The three-way switching valve 61 is provided in the cooling passage 65. The three-way switching valve 61 is a valve capable of switching the passage of the cooling water that has deprived the heat of the FC stack body 10 according to a command from the control unit 71, and allows the cooling water to pass through the cooling passage 65 or the bypass passage 66.

【0067】ラジエータ62はFCスタックから吸熱し
た冷却水から熱を放熱するための放熱器であり、コント
ロールユニット71の信号によって制御されるラジエー
タファン(不図示)を作動させることによってラジエー
タ出口水温を所望の温度に調整する。
The radiator 62 is a radiator for radiating heat from the cooling water that has absorbed heat from the FC stack. The radiator outlet water temperature is controlled by operating a radiator fan (not shown) controlled by a signal from the control unit 71. Adjust to the temperature of.

【0068】リザーバタンク63はラジエータ62の下
流に設けられ、温度調整された冷却水の熱膨張、熱収縮
分の吸収や、冷却水の補給等を行う。リザーバタンク6
3の上部の空気溜まり部63aは、空気配管67を介し
て空気供給配管47と連通されているので、リザーバタ
ンク63内の水位がスムーズに移動可能になっている。
The reservoir tank 63 is provided downstream of the radiator 62, and absorbs thermal expansion and thermal contraction of the temperature-controlled cooling water and replenishes the cooling water. Reservoir tank 6
The air reservoir 63a at the upper part of 3 is communicated with the air supply pipe 47 through the air pipe 67, so that the water level in the reservoir tank 63 can be moved smoothly.

【0069】冷却水ポンプ64はリザーバタンク63の
下流に設けられ、スタック温度センサ72の出力に応じ
てコントロールユニット71で判断された流量となるよ
うに冷却水の送り量を制御してFCスタック本体10に
圧送する。
The cooling water pump 64 is provided on the downstream side of the reservoir tank 63, and controls the feed amount of the cooling water so that the flow rate judged by the control unit 71 is obtained in accordance with the output of the stack temperature sensor 72 and the FC stack main body. Pump to 10.

【0070】制御系70は、コントロールユニット71
によって、スタック温度センサ72、温湿度センサ7
3、外気温度センサ74、アクセル開度センサ100の
測定値を入力し、その入力値に基づいて演算を行い、圧
力制御弁22、パージ弁24、コンプレッサ41、圧力
制御弁45、バルブ51、ポンプ53、バルブ54、三
方弁55、三方切り替え弁61、冷却水ポンプ64に信
号を出力して作動を制御する。
The control system 70 includes a control unit 71.
Depending on the stack temperature sensor 72, temperature and humidity sensor 7
3, the measured values of the outside air temperature sensor 74 and the accelerator opening sensor 100 are input, calculation is performed based on the input values, and the pressure control valve 22, purge valve 24, compressor 41, pressure control valve 45, valve 51, pump Signals are output to 53, the valve 54, the three-way valve 55, the three-way switching valve 61, and the cooling water pump 64 to control the operation.

【0071】スタック温度センサ72はFCスタック本
体10の温度を計測する。
The stack temperature sensor 72 measures the temperature of the FC stack body 10.

【0072】温湿度センサ73は、空気供給配管47の
経路中であって、加湿器43とFCスタック本体10と
の間に設けられている。温湿度センサ73は、空気供給
配管47を通過する空気の温度及び湿度を計測する検知
器である。その計測結果に基づいて、ポンプ53の作動
が制御される。
The temperature / humidity sensor 73 is provided in the path of the air supply pipe 47 and between the humidifier 43 and the FC stack body 10. The temperature / humidity sensor 73 is a detector that measures the temperature and humidity of the air passing through the air supply pipe 47. The operation of the pump 53 is controlled based on the measurement result.

【0073】図2は、コントロールユニットによる制御
を中心として、本実施形態の燃料電池システムの動作を
説明するフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation of the fuel cell system of this embodiment, focusing on the control by the control unit.

【0074】S1において、各種センサ(外気温度セン
サ74、スタック温度センサ72、温湿度センサ73、
アクセル開度センサ100)からの値を読み込む。
At S1, various sensors (outside air temperature sensor 74, stack temperature sensor 72, temperature / humidity sensor 73,
The value from the accelerator opening sensor 100) is read.

【0075】S2において、イグニッションキーがON
か否かを判定する。このとき、ONの場合(すなわち、
運転中の場合)はS3へ進み、OFFの場合(すなわ
ち、システム停止中の場合)はS5へ進む。
At S2, the ignition key is turned on.
Or not. At this time, if ON (that is,
If it is in operation, the process proceeds to S3, and if it is off (that is, the system is stopped), the process proceeds to S5.

【0076】S3において、バルブ51及びバルブ54
を開弁させる。これは、前回のシステム停止時に閉弁し
ていたものをシステム起動に伴い開弁させるものであ
る。また、三方弁55を切り替えて、空気供給配管47
と水タンク52とを連通させる。
In S3, the valve 51 and the valve 54
Open the valve. This is to open the valve that was closed when the system was stopped last time when the system was started. In addition, the three-way valve 55 is switched to the air supply pipe 47.
And the water tank 52 are connected.

【0077】S4において、通常運転を行う。具体的に
は、以下の制御を行う。
In S4, normal operation is performed. Specifically, the following control is performed.

【0078】すなわち、運転者のアクセル開度に応じた
出力(電力)に相応な燃料および空気量に応じて、スタ
ックのアノード側では、圧力制御弁22を制御して燃料
の供給を行い、また、スタックのカソード側では、コン
プレッサ41を制御して空気を供給し、さらに、加湿器
43によって、スタック温度センサ72で検出されたス
タック温度と温湿度センサ73とから、スタック入り口
の湿度が所望の湿度になるように加湿ポンプ53を制御
して加湿量を調整する。
That is, on the anode side of the stack, the pressure control valve 22 is controlled to supply the fuel according to the amount of fuel and air corresponding to the output (electric power) according to the accelerator opening degree of the driver. On the cathode side of the stack, the compressor 41 is controlled to supply air, and the humidifier 43 further determines the desired humidity at the stack inlet from the stack temperature detected by the stack temperature sensor 72 and the temperature / humidity sensor 73. The humidification pump 53 is controlled so that the humidity is adjusted, and the humidification amount is adjusted.

【0079】また、冷却水ポンプ64を制御して、FC
スタック本体10の発熱量(スタック温度センサ72に
よるスタック温度)に基づいて冷却水の流量を調整す
る。なお、FCスタック本体10の温度が低温であり、
冷却水を冷やす必要がないときは、三方切り替え弁61
を切り替えてバイパス通路66を通過させることによ
り、ラジエータ62には通過させない。
Further, by controlling the cooling water pump 64, the FC
The flow rate of the cooling water is adjusted based on the amount of heat generated by the stack body 10 (the stack temperature measured by the stack temperature sensor 72). The temperature of the FC stack body 10 is low,
When it is not necessary to cool the cooling water, the three-way switching valve 61
Is switched to pass through the bypass passage 66, so that it does not pass through the radiator 62.

【0080】また、スタック温度センサ72で検出され
た温度に応じてラジエータファン(不図示)の流量を制
御して、ラジエータ出口温度をほぼ一定の温度に保つよ
うに制御する。
Further, the flow rate of a radiator fan (not shown) is controlled according to the temperature detected by the stack temperature sensor 72, and the radiator outlet temperature is controlled to be maintained at a substantially constant temperature.

【0081】運転中には、スタックカソード系の水分凝
縮装置44によってFCスタック本体10から排出され
た空気中の水分を凝縮させる。この水分は、水通路57
aを通って、水タンク52に導かれ、加湿用水として貯
蔵される。
During operation, the moisture in the air discharged from the FC stack body 10 is condensed by the moisture condenser 44 of the stack cathode system. This moisture is contained in the water passage 57.
It is led to the water tank 52 through a and is stored as humidifying water.

【0082】スタックアノード系においては、FCスタ
ック本体10からの排気は、循環配管27およびエゼク
タ23によって循環させられている。このとき、スタッ
ク膜の透過等により空気中の窒素等の不純物の燃料中の
濃度が次第に増加する。そこで、所定間隔ごとにパージ
弁24を開弁して循環経路内の水素をパージし、その下
流の排水素燃焼器46内の触媒で空気と混合させて燃焼
浄化し排気する。
In the stack anode system, the exhaust gas from the FC stack body 10 is circulated by the circulation pipe 27 and the ejector 23. At this time, the concentration of impurities such as nitrogen in the air in the fuel gradually increases due to the permeation of the stack membrane. Therefore, the purge valve 24 is opened at predetermined intervals to purge the hydrogen in the circulation path, and the catalyst in the exhaust hydrogen combustor 46 downstream thereof is mixed with air to combust and purify the exhaust gas.

【0083】以上のような通常時動作によって、運転者
のアクセル操作に応じた出力が燃料電池システムから電
力として出力され、図示せぬモータにより車両が駆動さ
れる。
By the normal operation as described above, the output according to the accelerator operation by the driver is output as electric power from the fuel cell system, and the vehicle is driven by the motor (not shown).

【0084】S5では、停止時動作のサブルーチンであ
り、後述する。
Step S5 is a subroutine of the operation at the time of stop, which will be described later.

【0085】図3は、コントロールユニットによる制御
を中心として、本実施形態の燃料電池システムの停止動
作を説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flow chart for explaining the stop operation of the fuel cell system of this embodiment, focusing on the control by the control unit.

【0086】S10では、コントロールユニット71内
に内蔵されたタイマT1をイグニションキーがOFFさ
れた後の時間に基づいてインクリメントする。
In S10, the timer T1 built in the control unit 71 is incremented based on the time after the ignition key is turned off.

【0087】S11では、タイマT1が所定時間1(T
th1)(Tthl<Tth2<Tth3)を超えたか
否かの判定を行っている。所定時間経過した場合はS1
4へ進み、所定時間未満の場合はS12へ進む。
In S11, the timer T1 is set to the predetermined time 1 (T
Th1) (Tthl <Tth2 <Tth3) is determined. If the predetermined time has passed, S1
4. If it is less than the predetermined time, go to S12.

【0088】この所定値Tth1からTth3は、各バ
ルブ操作から水等が移動する時間を配管に応じて決定し
ており、本実施例では、たとえばTth1は10秒、T
th2は20秒、Tth3は30秒に設定されている。
The predetermined values Tth1 to Tth3 determine the time for which water or the like moves from each valve operation according to the pipe. In this embodiment, for example, Tth1 is 10 seconds, Tth1.
th2 is set to 20 seconds and Tth3 is set to 30 seconds.

【0089】S12では、バルブ54を閉弁している。In S12, the valve 54 is closed.

【0090】S13では、三方弁55を外気と連通さ
せ、水分凝縮装置44から水タンク52までの水通路5
7a内の水分をスタックカソード系の空気圧を利用して
パージする(第1の残留水排水工程)。
In S13, the three-way valve 55 is brought into communication with the outside air, and the water passage 5 from the water condenser 44 to the water tank 52 is connected.
Moisture in 7a is purged using the air pressure of the stack cathode system (first residual water drainage step).

【0091】S14では、タイマT1が所定時間2(T
th2)を超えたか否かの判定を行っている。所定時間
経過した場合はS17へ進み、所定時間未満の場合はS
15へ進む。
At S14, the timer T1 is set to the predetermined time 2 (T
It is determined whether or not th2) has been exceeded. When the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S17, and when it is less than the predetermined time, S
Proceed to 15.

【0092】S15では、バルブ51を閉弁している。In S15, the valve 51 is closed.

【0093】S16では、バルブ54を開弁し、加湿器
43から水タンク52までの水経路中の水をコンプレッ
サ41の空気圧を利用してパージする(第2の残留水排
水工程)。
In S16, the valve 54 is opened, and the water in the water path from the humidifier 43 to the water tank 52 is purged using the air pressure of the compressor 41 (second residual water drainage step).

【0094】S17では、タイマT1が所定時間3(T
th3)を超えたか否かの判定を行っている。所定時間
経過した場合はS21へ進み、所定時間未満の場合はS
18へ進む。
At S17, the timer T1 is set to the predetermined time 3 (T
Th3) is exceeded. When the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S21, and when it is less than the predetermined time, S
Proceed to 18.

【0095】S18では、空気及び水素の供給を停止し
ている。なお、ここでは、水素もここまでの期間供給す
ることとしたが、スタック内のカソードとアノードとの
耐差圧性能等によっては、アノードの水素をイグニッシ
ョンキーOFFと同時に停止させてもよい。
At S18, the supply of air and hydrogen is stopped. Although hydrogen is also supplied here for the period up to this point, hydrogen in the anode may be stopped at the same time when the ignition key is turned off, depending on the differential pressure resistance performance between the cathode and the anode in the stack.

【0096】S19では、三方弁55を空気通路58と
連通させ、外気との連通を遮断している。
In S19, the three-way valve 55 is made to communicate with the air passage 58 to shut off the communication with the outside air.

【0097】S20では、バルブ51を開弁し水配管5
7aと水タンク52とを連通している。
In S20, the valve 51 is opened and the water pipe 5
7a communicates with the water tank 52.

【0098】S21では、全電源をOFFする。At S21, all power supplies are turned off.

【0099】本実施形態によれば、水タンク52及びリ
ザーバタンク63に導入される空気は、カソード系30
の空気供給系40に設けられたフィルタ42で浄化され
ているので、外気に含まれる微生物等が水タンク52及
びリザーバタンク63に混入することがなく、加湿水循
環系50、冷却系60内の水が汚染されない。したがっ
て、水を浄化する装置を設ける必要がなく、また、設け
たとしても、その運転頻度を従来品に比べて大幅に減少
させることができる。
According to this embodiment, the air introduced into the water tank 52 and the reservoir tank 63 is supplied to the cathode system 30.
Since it is purified by the filter 42 provided in the air supply system 40, the microorganisms and the like contained in the outside air do not mix into the water tank 52 and the reservoir tank 63, and the water in the humidifying water circulation system 50 and the cooling system 60 is prevented. Is not contaminated. Therefore, it is not necessary to provide a device for purifying water, and even if it is provided, the operation frequency can be greatly reduced compared to the conventional product.

【0100】また、水タンク52及びリザーバタンク6
3へ導入する空気を洗浄するフィルターは、カソード系
30の空気供給系40に設けられたものを使用するの
で、コストを安価に押さえることが可能である。
Further, the water tank 52 and the reservoir tank 6
Since the filter for cleaning the air introduced into the air cleaner 3 is provided in the air supply system 40 of the cathode system 30, the cost can be kept low.

【0101】さらに、バルブ51、バルブ54及び三方
弁55を設け、所定の制御を行うことで、カソード系3
0の加湿水循環系50に残留した水を外気との気圧差に
よって容易に水タンク52へ戻すことができる。また、
このように簡素な構造であるので重量の軽量化を図るこ
とができ、ひいては燃費向上にもつながる。さらに、故
障を生じにくい。
Further, by providing valves 51, 54 and a three-way valve 55 and performing predetermined control, the cathode system 3
The water remaining in the humidification water circulation system 50 of 0 can be easily returned to the water tank 52 by the pressure difference from the outside air. Also,
With such a simple structure, it is possible to reduce the weight and, in turn, improve fuel efficiency. Further, it is hard to cause a failure.

【0102】さらにまた、システム運転中において、冷
却水を加圧するために空気系の圧力を利用することがで
きるため、冷却水圧を所定圧に調整するための冷却水ポ
ンプ64の負担を小さくすることができ、エネルギー効
率の高い燃料電池システムが構成できる。
Furthermore, since the pressure of the air system can be used to pressurize the cooling water during the system operation, the load on the cooling water pump 64 for adjusting the cooling water pressure to a predetermined pressure can be reduced. And a fuel cell system with high energy efficiency can be constructed.

【0103】同様に、加湿水を供給するために加湿水の
加圧を行うためのエネルギーの一部を空気系の圧力で分
担できるため、加湿水を供給するためのポンプの負担を
小さくすることができ、エネルギー効率の高い燃料電池
システムとすることができる。 (第2実施形態)図4は、本発明による燃料電池システ
ムの第2実施形態を示すシステム構成図である。
Similarly, since a part of the energy for pressurizing the humidifying water for supplying the humidifying water can be shared by the pressure of the air system, the load on the pump for supplying the humidifying water should be reduced. And a fuel cell system with high energy efficiency can be obtained. (Second Embodiment) FIG. 4 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【0104】なお、前述した第1実施形態と同様の機能
を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明
を省略する。
The same reference numerals are given to the parts that perform the same functions as those in the first embodiment, and the duplicated description will be omitted.

【0105】本実施形態の燃料電池システム1は、三方
弁55の代わりに、第1通気バルブ55a及び第2通気
バルブ55bを備える点で、第1実施形態と相違する。
The fuel cell system 1 of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the three-way valve 55 is replaced by a first ventilation valve 55a and a second ventilation valve 55b.

【0106】第1通気バルブ55aは空気配管58に設
けられ、水タンク52の上部の空気溜まり部52aと空
気供給配管47とを通気可能又は通気不能に切り替える
第1の通気切り替え手段である。
The first ventilation valve 55a is provided in the air pipe 58 and is a first ventilation switching means for switching the air reservoir 52a in the upper part of the water tank 52 and the air supply pipe 47 to be ventilable or non-ventilable.

【0107】第2通気バルブ55bは、第1通気バルブ
55aと水タンク52の空気溜まり部52aとの間に設
けられ、水タンク52の空気溜まり部52aと外気とを
通気可能又は通気不能に切り替える第2の通気切り替え
手段である。
The second ventilation valve 55b is provided between the first ventilation valve 55a and the air reservoir 52a of the water tank 52, and switches between the air reservoir 52a of the water tank 52 and the outside air so that it can be ventilated or not ventilated. It is a second ventilation switching means.

【0108】本実施形態の燃料電池システム1では、第
1通気バルブ55a及び第2通気バルブ55bを組み合
わせることで、第1実施形態の三方弁55と同様の機能
を発揮させる。すなわち、第1通気バルブ55aを通気
不能にするとともに第2通気バルブ55bを通気可能と
し、また、第1通気バルブ55aを通気可能にするとと
もに第2通気バルブ55bを通気不能とすることで、第
1実施形態の三方弁55と同様の作動をさせる。
In the fuel cell system 1 of this embodiment, by combining the first ventilation valve 55a and the second ventilation valve 55b, the same function as that of the three-way valve 55 of the first embodiment is exerted. That is, by making the first ventilation valve 55a impermeable and the second ventilation valve 55b permeable, and by making the first ventilation valve 55a permeable and the second ventilation valve 55b impermeable, The same operation as the three-way valve 55 of the one embodiment is performed.

【0109】本実施形態によっても、第1実施形態と同
様の効果を得ることができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0110】以上説明した実施形態に限定されることな
く、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明
の均等の範囲内である。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made, which are also within the scope of the present invention.

【0111】例えば、上記実施形態では、水の凍結判断
を特に行うことなく、毎回、水を抜いて凍結防止を行う
こととして説明しているが、凍結の恐れがある場合にの
み、水を抜くようにしてもよい。例えば、イグニッショ
ンが切られたタイミング等の外気温度センサの値が所定
温度(例えば15℃)以下のときに、本サブルーチンの
ように制御して水抜きを行わせるようにしてもよい。こ
のようにすれば、水が凍結するおそれのない夏季等にお
いては、イグニッションがOFFされた直後にシステム
を停止可能である。
For example, in the above-described embodiment, it is described that the water is not drained each time without performing the freezing determination to prevent the freezing. However, the water is drained only when there is a risk of freezing. You may do it. For example, when the value of the outside air temperature sensor such as the timing when the ignition is cut off is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 15 ° C.), water may be drained by controlling like this subroutine. In this way, the system can be stopped immediately after the ignition is turned off in the summer when the water is unlikely to freeze.

【0112】また、空気配管58は、加湿器43とFC
スタック本体10との間の空気供給配管47に連通させ
られているが、フィルタ42で浄化された空気を水タン
ク52の上部の空気溜まり部52aに通気させればよ
い。したがって、空気配管58は、フィルタ42と加湿
器43との間の空気供給配管47に連通させてもよい。
The air pipe 58 is connected to the humidifier 43 and FC.
Although it is connected to the air supply pipe 47 between the stack body 10 and the stack main body 10, the air purified by the filter 42 may be ventilated to the air reservoir 52 a above the water tank 52. Therefore, the air pipe 58 may be connected to the air supply pipe 47 between the filter 42 and the humidifier 43.

【0113】さらに、上記第1,第2実施形態では、冷
却系60内に循環させる冷却水を凍結防止剤入りとした
が、加湿水循環系50と同様に純水を用いてもよい。こ
の場合、冷却系60内での純水凍結を防止するため、第
1,第2実施形態に示されたような水抜き構造及び制御
を適用すればよい。
Further, in the above first and second embodiments, the cooling water circulated in the cooling system 60 contains the antifreezing agent, but pure water may be used as in the humidifying water circulation system 50. In this case, in order to prevent freezing of pure water in the cooling system 60, the water removal structure and control as shown in the first and second embodiments may be applied.

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

【図1】本発明による燃料電池システムの第1実施形態
を示すシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention.

【図2】コントロールユニットによる制御を中心とし
て、本実施形態の燃料電池システムの動作を説明するフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the fuel cell system of the present embodiment, focusing on the control by the control unit.

【図3】コントロールユニットによる制御を中心とし
て、本実施形態の燃料電池システムの停止動作を説明す
るフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a stop operation of the fuel cell system according to the present embodiment, focusing on control by a control unit.

【図4】本発明による燃料電池システムの第2実施形態
を示すシステム構成図である。
FIG. 4 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池システム 10 FCスタック本体 20 アノード系 21 水素タンク 22 圧力制御弁 23 エゼクタ 24 パージ弁 30 カソード系 40 空気供給系 42 フィルタ 43 加湿器 44 水分凝縮装置 47 空気供給配管 50 加湿水循環系 51 バルブ 52 水タンク 52a 空気溜まり部 54 バルブ 55 三方弁 56 チェック弁 57(57a,57b) 水通路 58 空気配管 60 冷却系 61 三方切り替え弁 63 リザーバタンク 63a 空気溜まり部 65 冷却通路 66 バイパス通路 67 空気配管 70 制御系 1 Fuel cell system 10 FC stack body 20 Anode system 21 Hydrogen tank 22 Pressure control valve 23 Ejector 24 Purge valve 30 cathode system 40 Air supply system 42 filters 43 Humidifier 44 Moisture condensing device 47 Air supply piping 50 Humidification water circulation system 51 valve 52 water tank 52a Air trap 54 valves 55 three-way valve 56 check valve 57 (57a, 57b) Water passage 58 Air piping 60 cooling system 61 3-way switching valve 63 reservoir tank 63a Air trap 65 Cooling passage 66 Bypass passage 67 Air piping 70 Control system

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素リッチガス及び空気が供給されて発電
を行う燃料電池本体を有する燃料電池システムであっ
て、 空気を浄化する空気浄化手段を有し、その浄化空気を前
記燃料電池本体に供給する空気供給系と、 水を貯留する貯留手段を有し、その水を前記燃料電池本
体に循環させる水循環系と、 前記空気供給系と前記貯留手段とを連通させて、前記浄
化空気を前記貯留手段に通気可能にする通気手段とを備
えることを特徴とする燃料電池システム。
1. A fuel cell system having a fuel cell main body which is supplied with hydrogen-rich gas and air to generate electric power, and which has air purifying means for purifying air, and supplies the purified air to the fuel cell main body. An air supply system and a storage unit that stores water, and a water circulation system that circulates the water in the fuel cell main body, the air supply system and the storage unit are communicated with each other, and the purified air is stored in the storage unit. A fuel cell system, comprising:
【請求項2】前記水循環系は、前記燃料電池本体を冷却
する冷却水を循環させることを特徴とする請求項1に記
載の燃料電池システム。
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the water circulation system circulates cooling water for cooling the fuel cell body.
【請求項3】前記貯留手段は、冷却水を貯留する冷却水
リザーバタンクであることを特徴とする請求項1又は請
求項2に記載の燃料電池システム。
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the storage means is a cooling water reservoir tank for storing cooling water.
【請求項4】前記水循環系は、空気浄化手段で浄化され
た浄化空気を加湿する加湿水を循環させることを特徴と
する請求項1に記載の燃料電池システム。
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the water circulation system circulates humidifying water for humidifying the purified air purified by the air purifying means.
【請求項5】前記貯留手段は、加湿水を貯留する加湿水
リザーバタンクであることを特徴とする請求項1又は請
求項4に記載の燃料電池システム。
5. The fuel cell system according to claim 1 or 4, wherein the storage means is a humidified water reservoir tank for storing humidified water.
【請求項6】前記空気供給系は、前記空気浄化手段で浄
化され、前記燃料電池本体に供給される前記浄化空気
を、前記水循環系の貯留手段からの循環水によって加湿
する加湿手段を備えることを特徴とする請求項4に記載
の燃料電池システム。
6. The air supply system comprises a humidifying means for humidifying the purified air purified by the air purifying means and supplied to the fuel cell main body with circulating water from the storing means of the water circulating system. The fuel cell system according to claim 4, wherein:
【請求項7】前記通気手段に設けられ、前記空気供給系
と前記貯留手段と通気不能にすると同時にその貯留手段
を外気と通気可能にし、また、前記空気供給系と前記貯
留手段と通気可能にすると同時にその貯留手段を外気と
通気不能にする三方切り替え弁手段を備えることを特徴
とする請求項4又は請求項6に記載の燃料電池システ
ム。
7. The ventilation means is provided so that the air supply system and the storage means cannot be ventilated, and at the same time the storage means can be ventilated with the outside air, and the air supply system and the storage means can be ventilated. At the same time, the fuel cell system according to claim 4 or 6, further comprising a three-way switching valve means that prevents the storage means from being ventilated from the outside air.
【請求項8】前記三方切り替え弁手段に接続され、外気
の流入を防止する逆流防止手段を備えることを特徴とす
る請求項7に記載の燃料電池システム。
8. The fuel cell system according to claim 7, further comprising a backflow preventing unit that is connected to the three-way switching valve unit and prevents the inflow of outside air.
【請求項9】前記三方切り替え弁手段を外気と通気可能
に切り替えて、前記水循環系内に残留している残留水を
前記貯留手段に排水するようにしたことを特徴とする請
求項7又は請求項8に記載の燃料電池システム。
9. The method according to claim 7, wherein the three-way switching valve means is switched to be ventilated to the outside air so that the residual water remaining in the water circulation system is discharged to the storage means. Item 8. The fuel cell system according to Item 8.
【請求項10】前記通気手段に設けられ、前記空気供給
系と前記貯留手段とを通気可能又は通気不能にする第1
の通気切り替え手段と、 前記通気手段に設けられ、前記貯留手段と外気とを通気
可能又は通気不能にする第2の通気切り替え手段とを備
えることを特徴とする請求項4又は請求項6に記載の燃
料電池システム。
10. A first device, which is provided in the ventilation means and allows or does not allow ventilation between the air supply system and the storage means.
7. The ventilation switching means according to claim 4, and a second ventilation switching means which is provided in the ventilation means and which allows or does not vent the storage means and the outside air. Fuel cell system.
【請求項11】前記第2の通気切り替え手段に接続さ
れ、外気の流入を防止する逆流防止手段を備えることを
特徴とする請求項10に記載の燃料電池システム。
11. The fuel cell system according to claim 10, further comprising a backflow prevention unit that is connected to the second ventilation switching unit and that prevents the inflow of outside air.
【請求項12】前記第1の通気切り替え手段を通気不能
に切り替え、前記第2の通気切り替え手段を通気可能に
切り替えて、前記水循環系内に残留している残留水を前
記貯留手段に排水するようにしたことを特徴とする請求
項10又は請求項11に記載の燃料電池システム。
12. The residual air remaining in the water circulation system is drained to the storage means by switching the first ventilation switching means to the non-venting mode and switching the second ventilation switching means to the ventilation mode. The fuel cell system according to claim 10 or 11, wherein the fuel cell system is configured as described above.
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