JP2006260896A - Fuel cell cooling system - Google Patents

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cooling
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Shinichiro Takemoto
真一郎 竹本
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Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a start-up time of a fuel cell under low temperature environment in a fuel cell cooling system. <P>SOLUTION: A main circuit 11 has a circulating system in which a cooling material circulates between a radiator 3 and a fuel cell stack 1 and a recovery tank 5 is placed perpendicularly lower than the fuel cell stack 1. A recovery circuit 13 is connected with the main circuit 11 and the recovery tank 5, and the cooling material which circulates to the fuel cell stack 1 will be led to the recovery tank 5 by gravity. A temperature reacting valve 6 will close the recovery circuit 13, when a temperature of an outer atmosphere is higher than that of a set temperature for an open/close switching, and open the recovery circuit 13 when the temperature of the outer atmosphere is lower than the set temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を冷却する燃料電池の冷却システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell cooling system for cooling a fuel cell.

従来より、燃料電池には、反応熱によって燃料電池の温度が必要以上に上昇することを抑制するため、冷却手段と燃料電池との間で冷却媒体を循環させて、燃料電池を冷却する冷却システムが設けられている。例えば、特許文献1に開示された冷却システムでは、燃料電池内の生成水の凍結を抑制するといった観点から、低温環境下での燃料電池の発電始動時には、循環系内の冷却媒体をタンクに回収し、燃料電池の熱容量を減少させた上で発電を行っている。そして、発電による反応熱により、燃料電池が通常運転時の温度まで回復すると、再度、冷却媒体を循環系に戻し、これを循環させて燃料電池を冷却する。
特開2003−257460号公報
Conventionally, in a fuel cell, a cooling system for cooling the fuel cell by circulating a cooling medium between the cooling means and the fuel cell in order to prevent the temperature of the fuel cell from rising more than necessary due to reaction heat. Is provided. For example, in the cooling system disclosed in Patent Document 1, the cooling medium in the circulation system is collected in a tank at the start of power generation of the fuel cell in a low temperature environment from the viewpoint of suppressing freezing of the generated water in the fuel cell. However, power generation is performed after reducing the heat capacity of the fuel cell. Then, when the fuel cell recovers to the temperature during normal operation due to the reaction heat generated by power generation, the cooling medium is returned to the circulation system again and circulated to cool the fuel cell.
JP 2003-257460 A

しかしながら、特許文献1に開示された手法では、冷却媒体を循環系から回収する際には、電磁バルブを開弁する必要があるが、システムが稼働した状態でなければこれを行うことができないという不都合がある。また、始動直後に冷却媒体を回収したとしても、これを回収するまでには、ある程度の時間を要する。そのため、燃料電池を暖めるための時間も長くなり、燃料電池が通常の発電動作に移行するまでの起動時間が長くなるという問題がある。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, when recovering the cooling medium from the circulation system, it is necessary to open the electromagnetic valve, but this cannot be performed unless the system is in operation. There is an inconvenience. Further, even if the cooling medium is recovered immediately after startup, it takes a certain amount of time to recover the cooling medium. Therefore, there is a problem that the time for warming the fuel cell becomes long and the startup time until the fuel cell shifts to a normal power generation operation becomes long.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温環境下での燃料電池の起動時間の短縮を図ることである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to shorten the startup time of the fuel cell in a low temperature environment.

かかる課題を解決するために、本発明は、燃料電池の冷却システムを提供する。この冷却システムは、冷却回路と、回収タンクと、回収回路と、温度反応バルブとを有する。冷却回路は、冷却媒体を冷却する冷却手段と燃料電池とを相互に接続し、冷却媒体が冷却手段と燃料電池との間で循環する循環系を構成する。回収タンクは、鉛直方向において燃料電池よりも下方に配置される。回収回路は、冷却回路と回収タンクとを接続し、燃料電池へ循環する冷却媒体が重力の作用によって回収タンクへと導かれる。温度反応バルブは、外部周囲の温度に応じて回収回路の開閉を自律的に行う。この場合、温度反応バルブは、外部周囲の温度が、自己の開閉状態を切り替えるための設定温度よりも高い場合には閉弁し、外部周囲の温度が設定温度以下の場合には開弁する。   In order to solve this problem, the present invention provides a cooling system for a fuel cell. The cooling system includes a cooling circuit, a recovery tank, a recovery circuit, and a temperature reaction valve. The cooling circuit interconnects the cooling means for cooling the cooling medium and the fuel cell, and constitutes a circulation system in which the cooling medium circulates between the cooling means and the fuel cell. The collection tank is disposed below the fuel cell in the vertical direction. The recovery circuit connects the cooling circuit and the recovery tank, and the cooling medium circulating to the fuel cell is guided to the recovery tank by the action of gravity. The temperature reaction valve autonomously opens and closes the recovery circuit according to the ambient temperature. In this case, the temperature reaction valve is closed when the external ambient temperature is higher than the set temperature for switching its open / closed state, and opened when the external ambient temperature is equal to or lower than the set temperature.

本発明によれば、この温度反応バルブが、外部周囲の気温に反応して自律的に開閉状態が切り替わるので、その温度を適切に設定しておくことで、低温時には冷却水を自動的に回収タンクに回収することができる。すなわち、低温時には、停止中の状態であっても冷却水が回収タンクに回収されるので、始動時に循環系から冷却水を回収する必要がなく、起動時間の短縮を図ることができる。   According to the present invention, the temperature reaction valve autonomously switches between open and closed states in response to the ambient ambient temperature. Therefore, by appropriately setting the temperature, the cooling water is automatically recovered at a low temperature. Can be collected in a tank. That is, at a low temperature, the cooling water is collected in the collection tank even in a stopped state, so that it is not necessary to collect the cooling water from the circulation system at the time of starting, and the start-up time can be shortened.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。この第1の実施形態における冷却システムは、燃料電池スタック(燃料電池)1、循環ポンプ(循環手段)2、ラジエータ(冷却手段)3、リザーバタンク4および回収タンク5を主体に構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell cooling system according to a first embodiment of the present invention. The cooling system in the first embodiment is mainly composed of a fuel cell stack (fuel cell) 1, a circulation pump (circulation means) 2, a radiator (cooling means) 3, a reservoir tank 4, and a recovery tank 5.

燃料電池スタック1は、固体高分子電解質膜を挟んでアノードとカソードとを対設した燃料電池構造体をセパレータで挟持し、これを複数積層して構成される。この燃料電池スタック1は、アノードに燃料ガス(一例として、水素)を供給し、カソードに酸化剤ガス(一例として、空気)を供給することにより、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う。   The fuel cell stack 1 is configured by sandwiching a fuel cell structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode and sandwiching the fuel cell structure, and stacking a plurality of these. The fuel cell stack 1 supplies a fuel gas (for example, hydrogen) to the anode and an oxidant gas (for example, air) to the cathode to electrochemically combine the fuel gas and the oxidant gas. Power is generated by reacting.

循環ポンプ2は、燃料電池スタック1が発電動作を行っている間、これを冷却する冷却媒体(本実施形態では、冷却水)をシステム系内で循環させるポンプである。この循環ポンプは、その回転数に応じて循環流量を調整することができる。循環ポンプ2の回転数は、後述する制御部10によって制御される。ラジエータ3は、循環ポンプ2によってシステム系内を循環する冷却水を、ファンを回転させ送風することにより冷却する。   The circulation pump 2 is a pump that circulates a cooling medium (cooling water in the present embodiment) for cooling the fuel cell stack 1 in the system system while the fuel cell stack 1 performs a power generation operation. This circulation pump can adjust the circulation flow rate according to the rotation speed. The rotation speed of the circulation pump 2 is controlled by the control unit 10 described later. The radiator 3 cools the cooling water circulating in the system system by the circulation pump 2 by rotating the fan and blowing air.

リザーバタンク4は、冷却水を貯蔵しているタンクである。回収タンク5は、システム系内の冷却水が回収されるタンクであり、システム系内の冷却水を全て回収できる程度の容量を備えている。この回収タンク5は、鉛直方向において、燃料電池スタック1よりも下方に配置されている。   The reservoir tank 4 is a tank that stores cooling water. The recovery tank 5 is a tank in which the cooling water in the system system is recovered, and has a capacity enough to recover all the cooling water in the system system. The collection tank 5 is disposed below the fuel cell stack 1 in the vertical direction.

この冷却システムでは、燃料電池スタック1を冷却する冷却水の経路が、メイン回路11、サブ回路12および回収回路13で構成されている。メイン回路(冷却回路)11は、冷却水が燃料電池スタック1とラジエータ3との間で循環する循環系を構成する回路であり、燃料電池スタック1とラジエータ3とを相互に接続している。このメイン回路11には、循環ポンプ2が設けられており、冷却水は、循環ポンプ2から燃料電池スタック1、ラジエータ3を通って循環ポンプ2に戻る。   In this cooling system, a path of cooling water for cooling the fuel cell stack 1 is constituted by a main circuit 11, a sub circuit 12, and a recovery circuit 13. The main circuit (cooling circuit) 11 is a circuit constituting a circulation system in which cooling water circulates between the fuel cell stack 1 and the radiator 3, and connects the fuel cell stack 1 and the radiator 3 to each other. The main circuit 11 is provided with a circulation pump 2, and the cooling water returns from the circulation pump 2 to the circulation pump 2 through the fuel cell stack 1 and the radiator 3.

サブ回路12は、メイン回路11においてラジエータ3をバイパスする回路であり、この回路11には、リザーバタンク4が設けられている。そのため、このサブ回路12では、循環ポンプ2から燃料電池スタック1を経由した冷却水が、リザーバタンク4を通り、メイン回路に合流する。   The sub circuit 12 is a circuit that bypasses the radiator 3 in the main circuit 11, and the reservoir tank 4 is provided in the circuit 11. Therefore, in this sub-circuit 12, the cooling water from the circulation pump 2 via the fuel cell stack 1 passes through the reservoir tank 4 and joins the main circuit.

回収回路13は、メイン回路11と回収タンク5とを接続する回路であり、具体的には、循環ポンプ2の吸入側から分岐して、回収タンク5へと接続されている。上述したように、燃料電池スタック1は、その位置関係において回収タンク5よりも鉛直上方に位置するので、燃料電池スタック1へ循環する冷却水は、この回収回路13を介して、重力の作用によって回収タンク5へと導かれることとなる。なお、回収タンク5には、タンクの上部に開放管が連通しており、この開放管は、鉛直方向において、燃料電池スタック1よりも上方に縁在し、その端部は大気開放されている(それ故に、回収タンク5内に回収された冷却水が溢れ出ることなく、タンク内を大気圧にすることができる)。   The recovery circuit 13 is a circuit that connects the main circuit 11 and the recovery tank 5. Specifically, the recovery circuit 13 branches from the suction side of the circulation pump 2 and is connected to the recovery tank 5. As described above, since the fuel cell stack 1 is positioned vertically above the recovery tank 5 in the positional relationship, the cooling water circulating to the fuel cell stack 1 passes through the recovery circuit 13 due to the action of gravity. It will be led to the collection tank 5. The recovery tank 5 has an open pipe communicating with the upper part of the tank. The open pipe is located above the fuel cell stack 1 in the vertical direction, and its end is open to the atmosphere. (Therefore, the inside of the tank can be brought to atmospheric pressure without overflowing the cooling water collected in the collection tank 5).

回収回路13には、外部周囲の温度に応じて回路を自律的に開閉する温度反応バルブ6が設けられている。温度反応バルブ6としては、例えば、サーモスタットバルブを用いることができる。この温度反応バルブ6は、外部周囲の温度が、自己の開閉状態を切り替えるための設定温度よりも高い場合には閉弁し、外部周囲の温度が設定温度以下の場合には開弁する。温度反応バルブ6に関する設定温度は、任意に設定することができる。本実施形態では、燃料電池スタック1内の反応水が凍結するような低温時には、温度反応バルブ6の状態が閉状態から開状態へと切り替わり、冷却媒体が回収タンク5へと回収されように、その最適値が実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。例えば、冷却媒体として氷点下で凍る冷却水を用いるケースでは、この設定温度は、5℃〜15℃の範囲の値を用いることが好ましい。この温度反応バルブ6は、運転中または常温下(外気温>設定温度)での停止中の場合、外気温がこの設定温度よりも高いことを前提に、温度反応バルブ6が閉状態となる。そのため、回収タンク5には冷却水が進入せず、冷却水はメイン回路11を含む循環系を循環する。   The recovery circuit 13 is provided with a temperature reaction valve 6 that autonomously opens and closes the circuit according to the ambient temperature. As the temperature reaction valve 6, for example, a thermostat valve can be used. The temperature reaction valve 6 is closed when the external ambient temperature is higher than the set temperature for switching its own open / closed state, and is opened when the external ambient temperature is equal to or lower than the set temperature. The set temperature for the temperature reaction valve 6 can be arbitrarily set. In this embodiment, at a low temperature such that the reaction water in the fuel cell stack 1 is frozen, the state of the temperature reaction valve 6 is switched from the closed state to the open state, and the cooling medium is recovered to the recovery tank 5. The optimum value is set in advance through experiments and simulations. For example, in the case of using cooling water that freezes below freezing point as the cooling medium, it is preferable to use a value in the range of 5 ° C. to 15 ° C. for this set temperature. When the temperature reaction valve 6 is in operation or stopped at room temperature (outside air temperature> set temperature), the temperature reaction valve 6 is closed on the assumption that the outside air temperature is higher than the set temperature. Therefore, the cooling water does not enter the collection tank 5, and the cooling water circulates in the circulation system including the main circuit 11.

また、回収回路13には、温度反応バルブ6をバイパスし、メイン回路11と回収タンク5とを接続するバイパス回路14が設けられている。本実施形態では、このバイパス回路14は、回収回路13において、温度反応バルブ6の上流側と下流側とを接続するように設けられている。このバイパス回路14には、この回路を開閉する開閉バルブ7が設けられており、その開度に応じてバイパス回路14を流れる冷却水の流量を調整することができる。この開閉バルブ7の開度は、後述する制御部10によって制御される。   The recovery circuit 13 is provided with a bypass circuit 14 that bypasses the temperature reaction valve 6 and connects the main circuit 11 and the recovery tank 5. In the present embodiment, the bypass circuit 14 is provided in the recovery circuit 13 so as to connect the upstream side and the downstream side of the temperature reaction valve 6. The bypass circuit 14 is provided with an open / close valve 7 for opening and closing the circuit, and the flow rate of the cooling water flowing through the bypass circuit 14 can be adjusted according to the opening degree. The opening degree of the opening / closing valve 7 is controlled by the control unit 10 described later.

制御部(制御手段)10としては、例えば、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェースを主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。この制御部10は、ROMに格納された制御プログラムに従い、燃料電池スタック1の冷却に関する各種の処理を行う。制御部10には、これらの処理を行うために、各種センサからの検出信号が入力される。本実施形態において、制御部10に入力される検出信号としては、水位センサ8からの検出信号が挙げられる。水位センサ(検出手段)8は、回収タンク5の冷却水の水位を検出するレベルセンサであるが、より特定的には、そのタンク内に冷却水が存在するか否かを検出できれば足りる。   As the control unit (control means) 10, for example, a microcomputer mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output interface can be used. The control unit 10 performs various processes related to cooling of the fuel cell stack 1 according to a control program stored in the ROM. In order to perform these processes, the control unit 10 receives detection signals from various sensors. In the present embodiment, the detection signal input to the control unit 10 includes a detection signal from the water level sensor 8. The water level sensor (detection means) 8 is a level sensor that detects the water level of the cooling water in the recovery tank 5, but more specifically, it is sufficient if it is possible to detect whether or not cooling water exists in the tank.

このような構成を有する冷却システムにおいて、以下、その詳細な動作について説明する。ここで、図2は、第1の実施形態に係る冷却システムの起動処理の手順を示すフローチャートである。同図に示す処理は、燃料電池スタック1の始動に応じて、制御部10によって実行される。なお、この冷却システムの起動処理と平行して、燃料電池スタック1には燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給され、発電を始動する。この起動処理の前提となる燃料電池スタック1の停止中には、回収回路13の温度反応バルブ6aは外気温に感応して回収回路13の開閉を行っており、バイパス回路14の開閉バルブ7aは閉じられたままとなっている。   The detailed operation of the cooling system having such a configuration will be described below. Here, FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the startup process of the cooling system according to the first embodiment. The processing shown in the figure is executed by the control unit 10 in response to the start of the fuel cell stack 1. In parallel with the startup process of the cooling system, fuel gas and oxidant gas are supplied to the fuel cell stack 1, and power generation is started. During the stop of the fuel cell stack 1 which is the premise of this starting process, the temperature reaction valve 6a of the recovery circuit 13 opens and closes the recovery circuit 13 in response to the outside air temperature, and the open / close valve 7a of the bypass circuit 14 It remains closed.

まず、ステップ1において、制御部10は、水位センサ8の検出値を読み込み、回収タンク内の水位が判定値以上であるか否かを判定する。この判定値には、タンク内に冷却水があると見なせる程度のタンク内水位の下限値が、予め設定されている。すなわち、このステップ1において、制御部10は、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。燃料電池スタック1が運転を停止している際に、温度反応バルブ6の設定温度以下に外気温が低下した場合には、この温度反応バルブ6が開状態となるため、循環系内の冷却水は、回収回路13を介して回収タンク5に回収された状態となっている(それ故に、回収タンク5には冷却水が存在する)。一方、外気温が設定温度よりも高い場合には、温度反応バルブ6が閉状態のままを維持するので、冷却水は循環系内に留まったままとなる(それ故に、回収タンク5には冷却水は存在しない)。   First, in step 1, the control part 10 reads the detected value of the water level sensor 8, and determines whether the water level in a collection tank is more than a determination value. In this determination value, a lower limit value of the water level in the tank that can be regarded as having cooling water in the tank is set in advance. That is, in step 1, the control unit 10 determines whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. When the fuel cell stack 1 is not in operation, if the outside air temperature falls below the set temperature of the temperature reaction valve 6, the temperature reaction valve 6 is opened, so the cooling water in the circulation system Is recovered in the recovery tank 5 via the recovery circuit 13 (therefore, cooling water exists in the recovery tank 5). On the other hand, when the outside air temperature is higher than the set temperature, the temperature reaction valve 6 is kept closed, so that the cooling water remains in the circulation system (therefore, the recovery tank 5 is cooled). There is no water).

このステップ1において肯定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在する場合には、ステップ2に進む。一方、このステップ1において否定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在しない場合には、ステップ2以降の処理をスキップして、本処理を終了する。   If an affirmative determination is made in step 1, that is, if cooling water exists in the recovery tank 5, the process proceeds to step 2. On the other hand, if a negative determination is made in step 1, that is, if there is no cooling water in the recovery tank 5, the processing after step 2 is skipped and this processing is terminated.

ステップ2において、制御部10は、開閉バルブ7を開弁し、バイパス回路14を開ける。そして、ステップ3において、制御部10は、循環ポンプ2を駆動させる。燃料電池スタック1の始動時、外気温が設定温度以下の場合には、温度反応バルブ6が開状態であるので、この循環ポンプ2の駆動に応じて、回収タンク5内の冷却水は、回収回路13またはバイパス回路14を経由して、メイン回路11を含む循環系へと導出される。   In step 2, the control unit 10 opens the on-off valve 7 and opens the bypass circuit 14. In step 3, the control unit 10 drives the circulation pump 2. When the fuel cell stack 1 is started, when the outside air temperature is equal to or lower than the set temperature, the temperature reaction valve 6 is open, so that the cooling water in the recovery tank 5 is recovered according to the driving of the circulation pump 2. Via the circuit 13 or the bypass circuit 14, it is led out to the circulation system including the main circuit 11.

ステップ4において、制御部10は、ステップ1と同様、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。このステップ4では、回収タンク5に冷却水が存在する限り、肯定判定されるため、後述するステップ5の処理には進まない。一方、回収タンク5の冷却水が存在しなくなると、ステップ4の判定結果が肯定から否定へと切り替わり、ステップ5に進む。そして、ステップ5において、制御部10は、開閉バルブ7を閉弁し、バイパス回路14を遮断し、本処理を終了する。   In step 4, as in step 1, the control unit 10 determines whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. In Step 4, as long as there is cooling water in the recovery tank 5, an affirmative determination is made, so that the process does not proceed to Step 5 described later. On the other hand, when there is no cooling water in the recovery tank 5, the determination result in step 4 is switched from positive to negative, and the process proceeds to step 5. In step 5, the control unit 10 closes the open / close valve 7, shuts off the bypass circuit 14, and ends the present process.

このように、本実施形態の冷却システムでは、燃料電池スタック1の運転停止時、外気温が設定温度以下となると温度反応バルブ6が閉状態から開状態へと切り替わる。そのため、燃料電池スタック1のセパレータ内にある冷却水は、ポンプの中を逆流し、また、ラジエータ3、メイン回路11に存在する冷却水とともに、重力で回収タンク5内に回収される。この温度反応バルブ6は、外部周囲の気温に反応して自律的に開閉状態が切り替わるので、その温度を適切に設定しておくことで、低温時には冷却水を自動的に回収タンク5に回収することができる。すなわち、低温時には、停止中の状態であっても冷却水が回収タンク5に回収されるので、始動時に循環系から冷却水を回収する必要がなく、起動時間の短縮を図ることができる。   Thus, in the cooling system of the present embodiment, when the operation of the fuel cell stack 1 is stopped, the temperature reaction valve 6 is switched from the closed state to the open state when the outside air temperature becomes equal to or lower than the set temperature. Therefore, the cooling water in the separator of the fuel cell stack 1 flows back in the pump, and is collected in the collection tank 5 by gravity together with the cooling water present in the radiator 3 and the main circuit 11. This temperature reaction valve 6 autonomously switches between open and closed states in response to the ambient air temperature. Therefore, by appropriately setting the temperature, the cooling water is automatically recovered in the recovery tank 5 at low temperatures. be able to. That is, when the temperature is low, the cooling water is recovered in the recovery tank 5 even when the vehicle is stopped. Therefore, it is not necessary to recover the cooling water from the circulation system at the time of starting, and the startup time can be shortened.

燃料電池スタック1の運転停止時と、始動時とがともに低温(外気温≦設定温度)の場合は、温度反応バルブ6があれば良い。すなわち、始動時には、回収回路13の温度反応バルブが開状態となっているため、循環ポンプ2を駆動することにより、回収タンク5内に回収された冷却水を循環系に導くことができる。また、燃料電池スタック1が運転を再開し、反応熱などによって外気温が暖められることにより、温度反応バルブ6が閉状態となり、冷却水はメイン回路11を含む閉ループ(循環系)内で循環することとなる。   If the fuel cell stack 1 is stopped and started at both low temperatures (outside temperature ≦ set temperature), the temperature reaction valve 6 may be provided. That is, since the temperature reaction valve of the recovery circuit 13 is open at the time of start-up, the cooling water recovered in the recovery tank 5 can be guided to the circulation system by driving the circulation pump 2. Further, when the fuel cell stack 1 resumes operation and the outside air temperature is warmed by reaction heat or the like, the temperature reaction valve 6 is closed, and the cooling water circulates in a closed loop (circulation system) including the main circuit 11. It will be.

一方、停止時が低温(外気温≦設定温度)でも、始動時に常温(外気温>設定温度)になっている場合には、温度反応バルブ6は開状態から閉状態へと切り替わっている。この点、本実施形態では、開閉バルブ7を備えたバイパス回路14が設けられている。そのため、起動時、回収タンク5から冷却水を汲み出すときのみ、開閉バルブ7を開き、バイパス回路14を経由して、回収タンク5から冷却水を汲み出す。そして、回収タンク5内の冷却水がなくなった段階で、開閉バルブ7が閉じられる。これにより、停止中に外気温が低温に下がり、回収タンク5に冷却水が回収された後、起動時に常温に戻った場合でも、回収タンク5内の冷却水をメイン回路11に戻すことができる。   On the other hand, even when the temperature is stopped (outside temperature ≦ set temperature), when the temperature is normal (outside temperature> set temperature) at the start, the temperature reaction valve 6 is switched from the open state to the closed state. In this regard, in the present embodiment, a bypass circuit 14 including an on-off valve 7 is provided. Therefore, at the time of start-up, only when the cooling water is pumped from the recovery tank 5, the opening / closing valve 7 is opened and the cooling water is pumped from the recovery tank 5 via the bypass circuit 14. Then, when the cooling water in the recovery tank 5 runs out, the opening / closing valve 7 is closed. As a result, the cooling water in the recovery tank 5 can be returned to the main circuit 11 even when the outside temperature falls to a low temperature during the stop and the cooling water is recovered in the recovery tank 5 and then returns to normal temperature at the time of startup. .

なお、起動時間の短縮といった点に鑑みれば、燃料電池スタック1の発電を停止する際に、冷却水を回収タンクへ回収することも考えられる。燃料電池スタック1の停止直後に回収する場合には、冷却媒体の温度が運転中の温度のため、粘性が低い状態で排出することができる。しかしながら、冷却媒体を一旦排出してしまうと、停止中の燃料電池スタック1の熱容量が小さくなるため、燃料電池スタック1の温度が外気温に影響され易くなり、短期間の停止あるいは外気温があまり低い温度になっていなくても、スタック温度が低下してしまう。それ故に、起動時にスタックを温めるための時間を要することになるが、本実施形態によれば、このような不都合を解消することができる。   In view of shortening the startup time, it is also conceivable to collect the cooling water in the collection tank when stopping the power generation of the fuel cell stack 1. When the fuel cell stack 1 is recovered immediately after it is stopped, the coolant can be discharged with a low viscosity because the temperature of the cooling medium is the operating temperature. However, once the cooling medium is discharged, the heat capacity of the stopped fuel cell stack 1 is reduced, so that the temperature of the fuel cell stack 1 is easily affected by the outside air temperature, and the stop or outside air temperature is short for a short time. Even if the temperature is not low, the stack temperature is lowered. Therefore, it takes time to warm the stack at the time of startup, but according to the present embodiment, such inconvenience can be solved.

すなわち、停止直後には、運転中の燃料電池スタック1の発熱が作用して、温度反応バルブ6は閉状態となる。これにより、燃料電池スタック1内部には冷却水が保持されたままとなるので、燃料電池スタック1の熱容量は大きい状態を保つ。それ故に、燃料電池スタック1自体が冷めにくく、保温性が確保される。ところで、一旦冷却水が外気温にまで下がり、かつ、温度反応バルブ6が開状態となるような低温状態となった場合には、メイン回路11を含む循環系の冷却水は回収タンク5に回収される。それ故に、起動時には、燃料電池スタック1は、始動時には熱容量が小さい分、昇温時間が短縮でき、効率よい発電状態まで短時間に到達することができる。   That is, immediately after the stop, the heat generation of the fuel cell stack 1 during operation acts, and the temperature reaction valve 6 is closed. As a result, the cooling water remains held in the fuel cell stack 1, so that the heat capacity of the fuel cell stack 1 is kept large. Therefore, the fuel cell stack 1 itself is difficult to cool, and heat retention is ensured. By the way, when the cooling water is once lowered to the outside temperature and the temperature reaction valve 6 is in a low temperature state that is opened, the cooling water of the circulation system including the main circuit 11 is recovered in the recovery tank 5. Is done. Therefore, at the time of start-up, the fuel cell stack 1 can shorten the temperature rising time by the small heat capacity at the time of start-up, and can reach an efficient power generation state in a short time.

特に本実施形態では、温度反応バルブ6が、5℃〜15℃の範囲の値を設定温度として、この設定温度を境に、開閉状態が切り替わる。そのため、冷却媒体が水など氷点下で凍る液体を使用する場合には、スタック内で凍結し、スタックが破壊することを抑制することができる。また、冷却媒体が不凍液の場合であっても、停止中に循環系から冷却媒体を排出することができるので、粘性が高く、排出までに時間を要するようなケースでも、始動後に冷却媒体を回収するケースと比較して、起動時間の短縮を図ることができる。   In particular, in the present embodiment, the temperature reaction valve 6 switches the open / closed state with the set temperature as a set temperature in a range of 5 ° C. to 15 ° C. Therefore, when using a liquid that freezes below freezing point, such as water, it is possible to suppress freezing in the stack and destruction of the stack. Even if the cooling medium is antifreeze, the cooling medium can be discharged from the circulation system during stoppage, so even in cases where the viscosity is high and it takes time to discharge, the cooling medium is recovered after startup. Compared with the case where it does, shortening of starting time can be aimed at.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。この第2の実施形態における冷却システムは、第1の実施形態と同様、燃料電池スタック1、循環ポンプ2、ラジエータ3、リザーバタンク4、回収タンク5を主体に構成されている。この第2の実施形態に係る燃料電池の冷却システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、燃料電池スタック1を冷却する冷却水の経路において、回収回路13の位置が相違している。なお、第1の実施形態と同一の構成については説明を省略し、以下、相違点について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a cooling system for a fuel cell according to the second embodiment of the present invention. As in the first embodiment, the cooling system in the second embodiment is mainly composed of the fuel cell stack 1, the circulation pump 2, the radiator 3, the reservoir tank 4, and the recovery tank 5. The fuel cell cooling system according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in that the position of the recovery circuit 13 is different in the path of the cooling water for cooling the fuel cell stack 1. . In addition, description is abbreviate | omitted about the structure same as 1st Embodiment, and difference is demonstrated hereafter.

具体的には、この回収回路13は、メイン回路11と回収タンク5とを接続する点において第1の実施形態と同じであるが、循環ポンプ2の排出側から分岐して、回収タンク5へと接続されている。この回収回路13には、第1の実施形態と同様、温度反応バルブ6aが設けられている。この温度反応バルブ6aは、第1の実施形態における温度反応バルブ6と同様の機能を担うものである。また、バイパス回路14は、メイン回路11の循環ポンプ2の吸入側から分岐して、回収タンク5へと接続されており、これにより、温度反応バルブ6をバイパスし、メイン回路11と回収タンク5とを接続する。このバイパス回路14には、開閉バルブ7aが設けられており、この開閉バルブ7aは、第1の実施形態における開閉バルブ7と同様の機能を担うものである。   Specifically, the recovery circuit 13 is the same as that of the first embodiment in that the main circuit 11 and the recovery tank 5 are connected, but branches from the discharge side of the circulation pump 2 to the recovery tank 5. Connected with. As in the first embodiment, the recovery circuit 13 is provided with a temperature reaction valve 6a. The temperature reaction valve 6a has the same function as the temperature reaction valve 6 in the first embodiment. Further, the bypass circuit 14 branches from the suction side of the circulation pump 2 of the main circuit 11 and is connected to the recovery tank 5, thereby bypassing the temperature reaction valve 6 and bypassing the main circuit 11 and the recovery tank 5. And connect. This bypass circuit 14 is provided with an opening / closing valve 7a, and this opening / closing valve 7a has the same function as the opening / closing valve 7 in the first embodiment.

このような構成を有する冷却システムにおいて、以下、その詳細な動作について説明する。ここで、図4は、第2の実施形態に係る冷却システムの起動処理の手順を示すフローチャートである。この図に示す処理は、制御部10によって実行される。なお、この冷却システムの起動処理と平行して、燃料電池スタック1には燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給され、発電を始動する。この起動処理の前提となる燃料電池スタック1の停止中には、回収回路13の温度反応バルブ6は外気温に感応して回収回路13の開閉を行っており、バイパス回路14の開閉バルブ7は閉じられたままとなっている。   The detailed operation of the cooling system having such a configuration will be described below. Here, FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the startup process of the cooling system according to the second embodiment. The processing shown in this figure is executed by the control unit 10. In parallel with the startup process of the cooling system, fuel gas and oxidant gas are supplied to the fuel cell stack 1, and power generation is started. During the stop of the fuel cell stack 1 which is the premise of this startup process, the temperature reaction valve 6 of the recovery circuit 13 opens and closes the recovery circuit 13 in response to the outside air temperature, and the open / close valve 7 of the bypass circuit 14 It remains closed.

まず、ステップ10において、制御部10は、水位センサ8からの検出を読み込み、回収タンク内の水位が判定値以上であるか否か、すなわち、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。このステップ10において肯定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在する場合には、ステップ11に進む。一方、このステップ10において否定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在しない場合には、ステップ11以降の処理をスキップして、本処理を終了する。   First, in step 10, the control unit 10 reads the detection from the water level sensor 8 and determines whether or not the water level in the recovery tank is equal to or higher than a determination value, that is, whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. Determine. If an affirmative determination is made in step 10, that is, if cooling water is present in the recovery tank 5, the process proceeds to step 11. On the other hand, if a negative determination is made in step 10, that is, if there is no cooling water in the recovery tank 5, the processing after step 11 is skipped and the present processing is terminated.

ステップ11において、制御部10は、開閉バルブ7aを開弁し、バイパス回路14を開ける。そして、ステップ12において、制御部10は、循環ポンプ2を駆動させる。   In step 11, the control unit 10 opens the on-off valve 7 a and opens the bypass circuit 14. In step 12, the control unit 10 drives the circulation pump 2.

ステップ13において、制御部10は、ステップ10と同様、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。このステップ13では、回収タンク5に冷却水が存在する限り、肯定判定されるため、後述するステップ14の処理には進まない。一方、回収タンク5の冷却水が存在しなくなると、ステップ13の判定結果が肯定から否定へと切り替わり、ステップ14に進む。そして、ステップ14において、制御部10は、開閉バルブ7aを閉弁し、バイパス回路14を遮断し、本処理を終了する。   In step 13, as in step 10, the control unit 10 determines whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. In this step 13, as long as there is cooling water in the recovery tank 5, an affirmative determination is made, so that the process of step 14 described later does not proceed. On the other hand, when there is no cooling water in the recovery tank 5, the determination result in step 13 is switched from affirmative to negative and the process proceeds to step 14. In step 14, the control unit 10 closes the opening / closing valve 7a, shuts off the bypass circuit 14, and ends the present process.

このように、本実施形態の冷却システムでは、運転中または常温下(外気温>設定温度)で停止している場合、温度反応バルブ6aは閉状態となる。また、開閉バルブ7aも閉状態となっているため、回収タンク5内には冷却水が進入せず、メイン回路11を含む循環系のみに冷却水が存在することとなる。一方、システムが停止し、かつ、外気温が氷点下などの低温(外気温≦設定温度)になった場合、温度反応バルブ6aは開状態となる。そのため、燃料電池スタック1内部を含む循環系内の冷却水は、回収タンク5に回収される。   Thus, in the cooling system of the present embodiment, the temperature reaction valve 6a is in a closed state during operation or when stopped at normal temperature (outside temperature> set temperature). Further, since the open / close valve 7 a is also closed, the cooling water does not enter the recovery tank 5, and the cooling water exists only in the circulation system including the main circuit 11. On the other hand, when the system is stopped and the outside air temperature becomes a low temperature such as below freezing (outside air temperature ≦ set temperature), the temperature reaction valve 6a is opened. Therefore, the cooling water in the circulation system including the inside of the fuel cell stack 1 is recovered in the recovery tank 5.

また、燃料電池スタック1の発電始動時、冷却水が回収タンク5に存在する場合には、開閉バルブ7aが開状態に制御される。外気温が低温(外気温≦設定温度)のままである場合には、温度反応バルブ6aも開状態のままであり、循環ポンプ2を駆動することにより、回収タンク5と循環ポンプ2との間で冷却水が循環を始める。この間、燃料電池スタック1内部には冷却水がないため、その熱容量は小さく、発電による発熱が促進される。そのため、循環ポンプ2の発熱や、燃料電池スタック1の発電による発熱などで周囲の温度が上がり、冷却水が温まった段階で、温度反応バルブ6aが自然に閉状態となる。そして、回収タンク5内の冷却水が循環ポンプ2によって汲み出され、冷却水は、メイン回路11を含む循環系へと導出される。そして、回収タンク5内に冷却水がなくなる、すなわち、メイン回路11を含む循環系に冷却水が満たされた段階で、開閉バルブ7aが閉じられる。これらにより、メイン回路11を含む循環系内において、冷却水が循環する。   When the fuel cell stack 1 starts generating power, if the cooling water is present in the recovery tank 5, the opening / closing valve 7a is controlled to be in the open state. When the outside air temperature remains low (outside air temperature ≦ set temperature), the temperature reaction valve 6a also remains open, and the circulation pump 2 is driven to drive the recovery tank 5 and the circulation pump 2 between them. The cooling water begins to circulate. During this time, since there is no cooling water inside the fuel cell stack 1, its heat capacity is small and heat generation by power generation is promoted. Therefore, the temperature reaction valve 6a naturally closes when the ambient temperature rises due to heat generated by the circulation pump 2 or heat generated by the power generation of the fuel cell stack 1 and the cooling water is warmed. Then, the cooling water in the recovery tank 5 is pumped out by the circulation pump 2, and the cooling water is led out to the circulation system including the main circuit 11. The open / close valve 7 a is closed when there is no cooling water in the recovery tank 5, that is, when the cooling water is filled in the circulation system including the main circuit 11. As a result, the cooling water circulates in the circulation system including the main circuit 11.

このように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏するとともに、更に、以下のような効果を奏する。すなわち、始動時、冷却水が氷点下などの低温状態のまま燃料電池スタック1に戻ると、燃料電池スタック1が逆に冷却されてしまう。この点、本実施形態によれば、冷却水の温度が温度反応バルブ6aの設定温度まで上昇した段階で、燃料電池スタック1に冷却水が導出されるので、燃料電池スタック1の発熱による昇温を抑制することなく、燃料電池スタック1の始動をスムーズに行うことができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and further, the following effects can be obtained. That is, at the time of start-up, if the cooling water returns to the fuel cell stack 1 in a low temperature state such as below freezing point, the fuel cell stack 1 is cooled in reverse. In this respect, according to the present embodiment, the cooling water is led out to the fuel cell stack 1 when the temperature of the cooling water rises to the set temperature of the temperature reaction valve 6a. The fuel cell stack 1 can be started smoothly without suppressing the above.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。この第3の実施形態に係る燃料電池の冷却システムは、基本的に第2の実施形態のそれと同じであるが、その相違点は、回収タンクの構成である。具体的には、第3の実施形態において、回収タンク5aは、タンク内に回収されている冷却水を加温する加温手段として、タンク内にヒータ9を内蔵している。なお、加温手段としては、電熱タイプでもよいし、熱交換器タイプでもよい。また、燃料電池スタック1に供給される圧縮空気の熱を利用し、冷却水を加温する構成であってもよい。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a cooling system for a fuel cell according to the third embodiment of the present invention. The fuel cell cooling system according to the third embodiment is basically the same as that of the second embodiment, but the difference is the configuration of the recovery tank. Specifically, in the third embodiment, the recovery tank 5a incorporates a heater 9 in the tank as a heating means for heating the cooling water recovered in the tank. The heating means may be an electric heating type or a heat exchanger type. Moreover, the structure which heats cooling water using the heat | fever of the compressed air supplied to the fuel cell stack 1 may be sufficient.

このような構成を有する冷却システムにおいて、以下、その詳細な動作について説明する。ここで、図4は、第3の実施形態に係る冷却システムの起動処理の手順を示すフローチャートである。この図に示す処理は、制御部10によって実行される。なお、この冷却システムの起動処理と平行して、燃料電池スタック1には燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給され、発電を始動する。この起動処理の前提となる燃料電池スタック1の停止中には、回収回路13の温度反応バルブ6aは外気温に感応して回収回路13の開閉を行っており、バイパス回路14の開閉バルブ7aは閉じられたままとなっている。   The detailed operation of the cooling system having such a configuration will be described below. Here, FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the startup process of the cooling system according to the third embodiment. The processing shown in this figure is executed by the control unit 10. In parallel with the startup process of the cooling system, fuel gas and oxidant gas are supplied to the fuel cell stack 1, and power generation is started. During the stop of the fuel cell stack 1 which is the premise of this starting process, the temperature reaction valve 6a of the recovery circuit 13 opens and closes the recovery circuit 13 in response to the outside air temperature, and the open / close valve 7a of the bypass circuit 14 It remains closed.

まず、ステップ20において、制御部10は、水位センサ8からの検出値を読み込み、回収タンク内の水位が判定値以上であるか否か、すなわち、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。このステップ20において肯定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在する場合には、ステップ21に進む。一方、このステップ20において否定判定された場合、すなわち、回収タンク5に冷却水が存在しない場合には、ステップ21以降の処理をスキップして、本処理を終了する。   First, in step 20, the control unit 10 reads the detection value from the water level sensor 8 and determines whether or not the water level in the recovery tank is equal to or higher than the determination value, that is, whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. Determine whether. If an affirmative determination is made in step 20, that is, if cooling water is present in the recovery tank 5, the process proceeds to step 21. On the other hand, if a negative determination is made in step 20, that is, if there is no cooling water in the recovery tank 5, the processing after step 21 is skipped and the present processing is terminated.

ステップ21において、制御部10は、開閉バルブ7aを開弁し、バイパス回路14を開放する。そして、ステップ22において、制御部10は、循環ポンプ2に制御信号を出力することで、循環ポンプ2を駆動する。また、ステップ23において、制御部10は、回収タンク5のヒータ9を作動させ、回収タンク5内の冷却水を加温する。   In step 21, the control unit 10 opens the opening / closing valve 7 a and opens the bypass circuit 14. In step 22, the control unit 10 drives the circulation pump 2 by outputting a control signal to the circulation pump 2. In step 23, the control unit 10 operates the heater 9 of the recovery tank 5 to heat the cooling water in the recovery tank 5.

ステップ24において、制御部10は、ステップ20と同様、回収タンク5内に冷却水が存在するか否かを判定する。このステップ24では、回収タンク5に冷却水が存在する限り、肯定判定されるため、後述するステップ25の処理には進まない。一方、回収タンク5の冷却水が存在しなくなると、ステップ24の判定結果が肯定から否定へと切り替わり、ステップ25に進む。そして、ステップ25において、制御部10は、開閉バルブ7aを閉弁し、バイパス回路14を遮断する。また、ステップ26において、制御部10は、ヒータ9を停止し、本処理を終了する。   In step 24, as in step 20, the control unit 10 determines whether or not cooling water exists in the recovery tank 5. In this step 24, as long as there is cooling water in the recovery tank 5, an affirmative determination is made, so that the process does not proceed to step 25 described later. On the other hand, when there is no cooling water in the recovery tank 5, the determination result in step 24 is switched from affirmative to negative, and the process proceeds to step 25. In step 25, the control unit 10 closes the on-off valve 7a and shuts off the bypass circuit 14. Moreover, in step 26, the control part 10 stops the heater 9, and complete | finishes this process.

このように、第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果を奏するとともに、更に、以下のような効果を奏する。燃料電池スタック1の発電始動時には、冷却水を回収タンク5と循環ポンプ2との間で循環させるが、この間、ヒータ9が作動しているため、冷却水が加温される。これにより冷却水の温度の上昇が促進される。そのため、始動時に冷却水を早く温めることができ、また、燃料電池スタック1の電力をより多く取り出すことができる。よって、燃料電池スタック1の発熱を促進させることができ、起動時間の短縮を図ることができる。また、冷却水が不凍液ではなく、水のように凍ってしまう場合でも、起動時に始動させることが可能となる。   Thus, according to 3rd Embodiment, while there exists an effect similar to 2nd Embodiment, there exist the following effects further. At the start of power generation of the fuel cell stack 1, the cooling water is circulated between the recovery tank 5 and the circulation pump 2. During this time, the heater 9 is operating, so the cooling water is heated. This promotes an increase in the temperature of the cooling water. Therefore, the cooling water can be quickly warmed at the time of start-up, and more electric power from the fuel cell stack 1 can be taken out. Therefore, the heat generation of the fuel cell stack 1 can be promoted, and the startup time can be shortened. Moreover, even when the cooling water freezes like water instead of antifreeze, it can be started at the time of startup.

第1の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling system of the fuel cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る冷却システムの起動時に実行される制御動作の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control operation performed at the time of starting of the cooling system which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling system of the fuel cell which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る冷却システムの起動時に実行される制御動作の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control operation performed at the time of starting of the cooling system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る燃料電池の冷却システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling system of the fuel cell which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る冷却システムの起動時に実行される制御動作の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control operation performed at the time of starting of the cooling system which concerns on 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池スタック
2 ポンプ
3 ラジエータ
4 リザーバタンク
5 回収タンク
5a 回収タンク
6 温度反応バルブ
6a 温度反応バルブ
7 開閉バルブ
7a 開閉バルブ
8 水位センサ
9 ヒータ
10 制御部
11 メイン回路
12 サブ回路
13 回収回路
14 バイパス回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Pump 3 Radiator 4 Reservoir tank 5 Recovery tank 5a Recovery tank 6 Temperature reaction valve 6a Temperature reaction valve 7 Open / close valve 7a Open / close valve 8 Water level sensor 9 Heater 10 Control part 11 Main circuit 12 Sub circuit 13 Recovery circuit 14 Bypass circuit

Claims (7)

燃料電池の冷却システムにおいて、
冷却媒体を冷却する冷却手段と前記燃料電池とを相互に接続し、前記冷却媒体が前記冷却手段と前記燃料電池との間で循環する循環系を構成する冷却回路と、
鉛直方向において前記燃料電池よりも下方に配置された回収タンクと、
前記冷却回路と前記回収タンクとを接続し、前記燃料電池へ循環する冷却媒体が重力の作用によって前記回収タンクへと導かれる回収回路と、
外部周囲の温度に応じて前記回収回路の開閉を自律的に行う温度反応バルブとを有し、
前記温度反応バルブは、外部周囲の温度が、自己の開閉状態を切り替えるための設定温度よりも高い場合には閉弁し、外部周囲の温度が前記設定温度以下の場合には開弁することを特徴とする燃料電池の冷却システム。
In the fuel cell cooling system,
A cooling circuit that interconnects the cooling means for cooling the cooling medium and the fuel cell, and constitutes a circulation system in which the cooling medium circulates between the cooling means and the fuel cell;
A collection tank disposed below the fuel cell in the vertical direction;
A recovery circuit that connects the cooling circuit and the recovery tank, and a cooling medium circulating to the fuel cell is guided to the recovery tank by the action of gravity;
A temperature reaction valve that autonomously opens and closes the recovery circuit according to the external ambient temperature;
The temperature reaction valve is closed when the external ambient temperature is higher than the set temperature for switching its open / closed state, and is opened when the external ambient temperature is equal to or lower than the set temperature. A fuel cell cooling system.
前記温度反応バルブは、5℃から15℃の間の温度に前記設定温度が設定されていることを特徴とする請求項1に記載された燃料電池の冷却システム。   2. The fuel cell cooling system according to claim 1, wherein the set temperature is set to a temperature between 5 ° C. and 15 ° C. in the temperature reaction valve. 3. 前記冷却回路に設けられ、自己の駆動に応じて前記循環系内の冷却媒体を循環させる循環手段と、
前記温度反応バルブをバイパスして、前記冷却回路と前記回収タンクとを接続するバイパス回路と、
前記バイパス回路に設けられており、前記バイパス回路の開閉を行う開閉バルブと、
前記回収タンクに冷却媒体が存在するか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記開閉バルブを制御する制御手段とさらに有し、
前記制御手段は、前記燃料電池の発電始動時に、前記回収タンクに冷却媒体が存在する場合には、閉弁状態にある前記開閉バルブを開弁するとともに、前記循環手段を駆動させることを特徴とする請求項1または2に記載された燃料電池の冷却システム。
A circulation means provided in the cooling circuit for circulating the cooling medium in the circulation system according to its own drive;
A bypass circuit that bypasses the temperature reaction valve and connects the cooling circuit and the recovery tank;
An open / close valve provided in the bypass circuit for opening and closing the bypass circuit;
Detecting means for detecting whether a cooling medium is present in the recovery tank;
Control means for controlling the open / close valve based on the detection result of the detection means,
The control means opens the open / close valve in a closed state and drives the circulation means when a cooling medium is present in the recovery tank at the start of power generation of the fuel cell. The fuel cell cooling system according to claim 1 or 2.
前記回収回路は、前記冷却回路における前記循環手段の吸入側と、前記回収タンクとを接続し、
前記バイパス回路は、前記回収回路における前記温度反応バルブの上流側と下流側とを接続することを特徴とする請求項3に記載された燃料電池の冷却システム。
The recovery circuit connects a suction side of the circulation means in the cooling circuit and the recovery tank,
4. The fuel cell cooling system according to claim 3, wherein the bypass circuit connects an upstream side and a downstream side of the temperature reaction valve in the recovery circuit.
前記回収回路は、前記冷却回路における前記循環手段の排出側と、前記回収タンクとを接続し、
前記バイパス回路は、前記冷却回路における前記循環手段の吸入側と、前記回収タンクとを接続することを特徴とする請求項3に記載された燃料電池の冷却システム。
The recovery circuit connects a discharge side of the circulation means in the cooling circuit and the recovery tank,
4. The fuel cell cooling system according to claim 3, wherein the bypass circuit connects a suction side of the circulation means in the cooling circuit and the recovery tank.
前記回収タンクは、回収された冷却水を加温する加温手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記燃料電池の発電始動時に、前記回収タンクに冷却媒体が存在する場合には、前記加温手段をさらに作動させることを特徴とする請求項5に記載された燃料電池の冷却システム。
The recovery tank further has a heating means for heating the recovered cooling water,
6. The cooling of a fuel cell according to claim 5, wherein the control means further operates the heating means when a cooling medium is present in the recovery tank at the start of power generation of the fuel cell. system.
冷却媒体を冷却する冷却手段と燃料電池との間で冷却媒体が循環する循環系を有する燃料電池の冷却システムにおいて、
外部周囲の温度が規定の温度以下となることを条件として、前記循環系に接続する回収回路の開閉状態が閉状態から開状態へと自律的に切り替わり、前記燃料電池内の冷却媒体が重力の作用によって前記回収回路を介して回収タンクへと回収されることを特徴する燃料電池の冷却システム。
In a fuel cell cooling system having a circulation system in which a cooling medium circulates between a cooling means for cooling the cooling medium and the fuel cell,
On the condition that the external ambient temperature is below a specified temperature, the open / close state of the recovery circuit connected to the circulation system autonomously switches from the closed state to the open state, and the cooling medium in the fuel cell A fuel cell cooling system, wherein the fuel cell is recovered to a recovery tank through the recovery circuit by an action.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008256184A (en) * 2007-04-09 2008-10-23 Toyota Motor Corp Lubricating device
US7947171B2 (en) * 2003-11-13 2011-05-24 Nissan Motor Co., Ltd. Cooling device for fuel cell

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