JP2006302579A - Fuel cell cooling system and measuring structure of conductivity of cooling liquid circulation line - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池冷却システムに関し、特に、冷却液循環ラインの冷却液の導電率を測定するための構造に関する。 The present invention relates to a fuel cell cooling system, and more particularly to a structure for measuring the conductivity of a coolant in a coolant circulation line.
燃料電池冷却システムは、冷却液を循環させる冷却液循環ラインと、前記冷却液循環ラインの途中に設けられた燃料電池および放熱器および冷却液ポンプと、を備えて構成される。 The fuel cell cooling system includes a coolant circulation line for circulating a coolant, and a fuel cell, a radiator, and a coolant pump provided in the middle of the coolant circulation line.
このような燃料電池冷却システムにおいては、冷却液の導電率が高くなると燃料電池や燃料電池の補機に悪影響を及ぼすおそれがあるため、冷却液の導電率が高くなった際には導電率を低くする必要がある。そこで、冷却液の導電率の測定精度が重要となる。 In such a fuel cell cooling system, if the conductivity of the coolant increases, the fuel cell and the auxiliary equipment of the fuel cell may be adversely affected. Therefore, when the conductivity of the coolant increases, the conductivity is reduced. Need to be low. Therefore, the measurement accuracy of the conductivity of the coolant is important.
特許文献1は、導電率センサの測定精度を高めるべく導電率センサが冷却液循環ラインの脈動などの影響を受けないように、冷却液循環ラインから分岐させた閉塞分岐管部内に導電率センサを配置する技術を提案している。
しかしながら、前記従来技術では、冷却液が閉塞分岐管部内に長時間滞留してしまう。そのため、閉塞分岐管内の導電率センサでは、冷却液循環ラインを流れる冷却液の導電率の変化を即座に検出できず、検出応答性が劣る。 However, in the prior art, the cooling liquid stays in the closed branch pipe portion for a long time. Therefore, the conductivity sensor in the closed branch pipe cannot immediately detect the change in the conductivity of the coolant flowing through the coolant circulation line, and the detection response is poor.
本発明は、導電率センサの測定精度を向上させつつ検出応答性を向上できる燃料電池冷却システムおよび冷却液循環ラインの導電率の測定構造の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell cooling system capable of improving detection responsiveness while improving measurement accuracy of a conductivity sensor and a structure for measuring conductivity of a coolant circulation line.
本発明の燃料電池冷却システムは、冷却液を循環させる冷却液循環ラインと、前記冷却液循環ラインの途中に設けられた燃料電池および放熱器と、前記冷却液循環ラインの一部に並列に設けられたバイパスラインと、前記バイパスラインに配置され且つ該バイパスラインを流通する冷却液の導電率を測定する導電率センサと、前記バイパスラインのうち前記導電率センサよりも上流側に配置された多孔部材と、を備える。なお、本発明で多孔部材とは、多孔質膜やメッシュなどの他に多孔を有する部材を含み、またこれらを複数組み合わせたものも含むものとする。 The fuel cell cooling system of the present invention is provided in parallel with a coolant circulation line for circulating coolant, a fuel cell and a radiator provided in the middle of the coolant circulation line, and a part of the coolant circulation line. A bypass line, a conductivity sensor that is disposed in the bypass line and that measures a conductivity of a coolant flowing through the bypass line, and a porosity that is disposed upstream of the conductivity sensor in the bypass line. A member. In the present invention, the porous member includes a porous member in addition to a porous film and a mesh, and also includes a combination of a plurality of these members.
本発明によれば、冷却液循環ラインを流れる冷却液の一部は、バイパスラインに流入していく。バイパスラインに流入した冷却液の流速および流量は、多孔部材によって減衰するし、流速の乱れや流量の乱れも減衰する。また、冷却液に気泡が混ざっていても多孔部材によって気泡が細かくなる。そのため、多孔部材の下流側の導電率センサには、大きな気泡を含まず且つ流れの安定した冷却液が常時供給される。結果、導電率センサの測定精度が向上するとともに検出応答性が向上する。 According to the present invention, a part of the coolant flowing through the coolant circulation line flows into the bypass line. The flow velocity and flow rate of the coolant flowing into the bypass line are attenuated by the porous member, and the flow velocity disturbance and the flow velocity disturbance are also attenuated. Moreover, even if air bubbles are mixed in the coolant, the air bubbles become fine due to the porous member. For this reason, the conductivity sensor on the downstream side of the porous member is always supplied with a coolant that does not contain large bubbles and has a stable flow. As a result, the measurement accuracy of the conductivity sensor is improved and the detection responsiveness is improved.
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実施形態
図1〜3を参照しつつ第1実施形態の燃料電池冷却システムおよび冷却循環ラインの導電率の測定構造を説明する。図1は燃料電池冷却システムの概略図である。
First Embodiment A structure for measuring the conductivity of a fuel cell cooling system and a cooling circulation line according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell cooling system.
図1に示すように、本実施形態の燃料電池冷却システム10は、冷却液(この例では冷却水)を循環させる冷却液循環ラインLと、冷却液循環ラインLの途中に設けられた燃料電池としての燃料電池スタック11および放熱器としてのラジエター12および圧送手段としての冷却液ポンプ13と、を備え、ポンプ13を作動させることで冷却液循環ラインLに冷却液を循環させて、燃料電池11の発熱を放熱器12で放熱するものである。
As shown in FIG. 1, the fuel
なお、本実施形態の冷却液循環ラインLは、燃料電池11と放熱器12とを接続するラインL1と、放熱器12とポンプ13とを接続するラインL2と、ポンプ13と燃料電池11とを接続するラインL3と、を備える。
The coolant circulation line L of this embodiment includes a line L1 that connects the
冷却液循環ラインLのラインL1には、ラインL1の一部と並列に設けられたバイパスライン20が分岐接続されている。
A
図2は図1の燃料電池冷却システムのバイパスラインの拡大断面図である。 2 is an enlarged cross-sectional view of a bypass line of the fuel cell cooling system of FIG.
図2に示すように、バイパスライン20は、冷却液循環ラインL1からの分岐点21(すなわちバイパスラインの基端部)から下向きに延びる下向き通路22と、下向き通路22の下端23(湾曲部)から横向きに延びる横向き通路24と、横向き通路24の終点25(湾曲部)から上向きに延びる上向き通路26と、を備える。バイパスライン20は上向き通路26の上端27(すなわち冷却液循環ラインL1との合流部)で再び冷却液循環ラインL1に合流する。
As shown in FIG. 2, the
このバイパスライン20には、図2に示すように、例えば多孔質膜やメッシュなどの多孔部材15と、冷却液の導電率を測定する導電率センサ14と、が配置されている。導電率センサ14は、横向き通路24と上向き通路26との交点である湾曲部25に配置され、多孔部材15は、導電率センサ14よりも上流側に配置されている。
As shown in FIG. 2, for example, a
図3は図2のバイパスラインの導電率センサ近傍の拡大断面図である。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the conductivity sensor of the bypass line of FIG.
図3に示すように、導電率センサ14は、棒状の内極31および円筒状の外極32および円筒状の保護管33と、これらを固定するセンサボディ35と、を備えている。内極31および外極32および保護管33は同軸上に配置され、保護管33内に外極32が配置され、外極32内の内極31が配置されている。円筒状の保護管33の開口端部は、バイパスライン20の上流側に向けて配置されており、保護管33内に冷却液が流入するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
保護管33の周壁部には透孔37が設けられており、保護管33内に流入した冷却液を保護管33外に排出できるようになっている。この透孔37は上方すなわち上向き通路の下流側に向いている。また筒状の外極32にも同様に図示せぬ透孔が設けられている。この外極32の透孔も上方に向いている。このような構成により、センサ14の両電極31、32の間に、常時冷却液が流れるようになっている。
A through
導電率センサ14の電極31、32間を流れる冷却液の導電率は、両電極31、32に一定電圧をかけてその電流値を測定することで、求めることができる。導電率[k]は次の式で求められる。なお、セル定数[K]とは電極の形状・サイズにより決まる定数である。
The conductivity of the coolant flowing between the
導電率[k]=セル定数[K]×(電流[I]/電圧[V])
図4は冷却液循環ラインとバイパスラインとの上下位置関係を示す図であって、図2中IV−IV線に沿う断面図である。
Conductivity [k] = cell constant [K] × (current [I] / voltage [V])
FIG. 4 is a diagram showing a vertical positional relationship between the coolant circulation line and the bypass line, and is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図4に示すように、バイパスライン20の基端部21は、冷却液循環ラインL1の中心線Cよりも下側で、斜め下向きに設けられている。つまり、バイパスライン20は、冷却液循環ラインL1の中心線Cよりも下方に配置されている。また、バイパスライン20のうち導電率センサ14が配置される横向き通路24は、冷却液循環ラインの最下面29よりも下側に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
ポンプ13を作動させると、冷却液循環ラインL(L1、L2、L3)に冷却液が循環し、燃料電池11の発熱が放熱器12で放熱される(図1参照)。このとき、冷却液循環ラインL1を流れる冷却液の一部は、図2に示すように、バイパスライン20に流入していく。バイパスライン20に流入した冷却液は、多孔部材15によって、その流速および流量が減衰するし、流速の乱れや流量の乱れも減衰する。また、冷却液に気泡が混ざっていても多孔部材15によって気泡が細かくなる。そのため、多孔部材15の下流側の導電率センサ14には、大きな気泡を含まず且つ流れの安定した低速の冷却液が常時供給される。
When the
導電率センサ14内に供給される冷却液は、図3に示すように、内極31と外極との間を流通したのち、外極32の透孔(図示せぬ)および保護管33の透孔37を通じてバイパスライン20の上向き通路26にもどる。最終的に図2に示すようにバイパスライン20を流通した冷却液は、合流部27で冷却液循環ラインL1に合流して、再び冷媒循環ラインLを循環する。
As shown in FIG. 3, the coolant supplied into the
このように本実施形態によれば、導電率センサ14には大きな気泡を含まず且つ流れの安定した比較的低速の冷却液が常時供給されることとなるため、導電率センサ14の測定精度が向上するとともに検出応答性が向上する。
As described above, according to the present embodiment, the
次に、本実施形態の効果をまとめる。 Next, the effects of this embodiment will be summarized.
第1に、本実施形態の燃料電池冷却システム10および冷却液循環ラインLの導電率の測定構造は、冷却液循環ラインL1の一部に並列に設けられたバイパスライン20と、バイパスライン20に配置され且つ冷却液の導電率を測定する導電率センサと14、バイパスライン20の導電率センサ14よりも上流側に配置された多孔部材15と、を備える。
1stly, the measurement structure of the electric conductivity of the fuel
そのため、多孔部材15によって、バイパスライン20に流入した冷却液の流速および流量が減衰するし、流速の乱れや流量の乱れも減衰する。また、冷却液に気泡が混ざっていても多孔部材15によって気泡が細かくなる。つまり、多孔部材15の下流側の導電率センサ14には、大きな気泡を含まず且つ流れの安定した冷却液が常時供給される。結果、導電率センサ14の測定精度が向上するとともに検出応答性が向上する。
Therefore, the
第2に、本実施形態では、バイパスライン20の基端部21は、冷却液循環ラインL1の中心線Cよりも下方に設けられている。つまり、バイパスライン20は、冷却液循環ラインL1の中心線Cよりも下方に設けられている。そのため、バイパスライン20には冷却液循環ラインL1から気泡が入り込みにくく、導電率センサ14の電極間に大きな気泡がさらに入り難い構造となる。
Secondly, in the present embodiment, the
第3に、本実施形態では、バイパスライン20のうち導電率センサ14が配置される通路24が、冷却液循環ラインL1の底面29よりも下側に設けられている。そのため、導電率センサ14の電極間に大きな気泡がさらに入り難い構造となる。
Thirdly, in the present embodiment, the
以下、本発明の他の実施形態を説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同一符号を付して構成および作用効果の説明を省略する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description of a structure and an effect is abbreviate | omitted.
第2実施形態
図5は第2実施形態の燃料電池冷却システムのバイパスラインの断面図である。
Second Embodiment FIG. 5 is a sectional view of a bypass line of a fuel cell cooling system according to a second embodiment.
第2実施形態では、バイパスライン20内に、バイパスライン20の上流側から下流側に冷却液を送り出す送出手段16が設けられている。送出手段16は、多孔部材15よりも上流側に配置されている。より具体的には、下向き通路22と横向き通路24との交点である湾曲部23に配置されている。
In the second embodiment, in the
このように第2実施形態では、バイパスライン20内に冷却液を送り出す送出手段16を備えるため、導電率センサ14へ向かう冷却液の流動が足りない場合など、導電率センサ14へ向かう冷却液の流動を適正値に容易に変更できる。
Thus, in 2nd Embodiment, since the delivery means 16 which sends out a cooling fluid in the
また、第2実施形態では、送出手段16が多孔部材15よりも上流側に配置されている。そのため、送出手段16で冷却液の流れに乱れが若干生じたとしても、乱れを多孔部材15で減衰させることができるため、導電率センサ14の測定精度を高いまま維持できる。
Further, in the second embodiment, the delivery means 16 is arranged on the upstream side of the
なお、第2実施形態では、導電率センサ14よりも上流側に送出手段16を設けてあるが、本発明では導電率センサ14よりも下流側に送出手段16を設けてもよい。
In the second embodiment, the sending means 16 is provided on the upstream side of the
第3実施形態
図6は第3実施形態の燃料電池冷却システムのバイパスラインの断面図である。
Third Embodiment FIG. 6 is a sectional view of a bypass line of a fuel cell cooling system according to a third embodiment.
バイパスライン20の横向き通路24には、導電率センサ14よりも上流側に、上方に分岐したエア抜きライン41が設けられている。このエア抜きライン41は、大気に開放可能な開放部を有する冷却液タンク(図示せぬ)に接続されている。また、エア抜きライン41は、基端部に大径部41aを備えている。
In the
第3実施形態によれば、バイパスライン20に気泡が流入してきたとしても、エア抜きライン41通じて取り除かれるため、気泡が導電率センサ14にさらに流入しにくくなる。これにより、さらに導電率センサ14の測定精度の信頼性が向上する。
According to the third embodiment, even if air bubbles flow into the
なお、本発明は上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で変更可能である。 In addition, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, It can change within the range which does not deviate from the technical idea of this invention.
本発明の燃料電池冷却システムおよび冷却液循環ラインの導電率の測定構造は、導電率センサの測定精度を向上できるとともに検出応答性を向上できるものであり、車両用の燃料電池システムに利用されるのみならず、家庭用やその他の定置用の燃料電池システムに利用でき、その利用範囲は広範である。 The fuel cell cooling system and the structure for measuring the conductivity of the coolant circulation line according to the present invention can improve the measurement accuracy of the conductivity sensor and improve the detection response, and are used in a fuel cell system for vehicles. It can be used not only for household and other stationary fuel cell systems, but has a wide range of uses.
10…燃料電池冷却システム
11…燃料電池スタック(燃料電池)
12…ラジエター(放熱器)
13…冷却液ポンプ
14…導電率センサ
15…多孔部材
16…送出手段
20…バイパスライン
21…下向き通路の上端(基端部)
22…下向き通路
23…下向き通路の下端(湾曲部)
24…横向き通路
25…横向き通路の終点(湾曲部)
26…上向き通路
27…上向き通路の上端(合流部)
29…冷却液循環ラインの底面
31…内極
32…外極
33…保護管
35…センサボディ
37…透孔
41 エア抜きライン
41a 大径部
C…中心線
L(L1、L2、L3)…冷却液循環ライン
10 ... Fuel
12 ... Radiator (heat radiator)
DESCRIPTION OF
22 ...
24 ...
26 ...
29 ... Bottom surface of
Claims (6)
前記冷却液循環ラインの途中に設けられた燃料電池および放熱器と、
前記冷却液循環ラインの一部に並列に設けられたバイパスラインと、
前記バイパスラインに配置され且つ前記バイパスラインを流通する冷却液の導電率を測定する導電率センサと、
前記バイパスラインのうち前記導電率センサよりも上流側に配置された多孔部材と、
を備える燃料電池冷却システム。 A coolant circulation line for circulating the coolant,
A fuel cell and a radiator provided in the middle of the coolant circulation line;
A bypass line provided in parallel with a part of the coolant circulation line;
A conductivity sensor that is disposed in the bypass line and that measures the conductivity of a coolant flowing through the bypass line;
A porous member disposed upstream of the conductivity sensor in the bypass line; and
A fuel cell cooling system comprising:
前記バイパスラインに、該バイパスラインの冷却液を送り出す送出手段を備えることを特徴とする燃料電池冷却システム。 The fuel cell cooling system according to claim 1,
A fuel cell cooling system comprising a delivery means for delivering a coolant for the bypass line to the bypass line.
前記送出手段は、前記バイパスラインのうち前記多孔部材よりも上流側に配置されていることを特徴とする燃料電池冷却システム。 The fuel cell cooling system according to claim 2,
The fuel cell cooling system, wherein the delivery means is disposed upstream of the porous member in the bypass line.
前記バイパスラインは、前記冷却液循環ラインの中心線よりも下方に配置されていることを特徴とする燃料電池冷却システム。 The fuel cell cooling system according to any one of claims 1 to 3,
The fuel cell cooling system, wherein the bypass line is disposed below a center line of the coolant circulation line.
前記導電率センサよりも上流側に、前記バイパスラインから上方に分岐したエア抜きラインを備えることを特徴とする燃料電池冷却システム。 The fuel cell cooling system according to any one of claims 1 to 4,
A fuel cell cooling system comprising an air vent line branched upward from the bypass line upstream of the conductivity sensor.
前記冷却液循環ラインの一部に並列に設けられたバイパスラインと、
前記バイパスラインに配置され且つ該バイパスラインを流通する冷却液の導電率を測定する導電率センサと、
前記バイパスラインのうち前記導電率センサよりも上流側に配置された多孔部材と、
を備える冷媒循環ラインの導電率の測定構造。
A structure for measuring the conductivity of a coolant in a coolant circulation line in which a fuel cell is interposed,
A bypass line provided in parallel with a part of the coolant circulation line;
A conductivity sensor that is disposed in the bypass line and that measures the conductivity of the coolant flowing through the bypass line;
A porous member disposed upstream of the conductivity sensor in the bypass line; and
A structure for measuring the conductivity of the refrigerant circulation line.
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---|---|---|---|
JP2005119936A JP2006302579A (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Fuel cell cooling system and measuring structure of conductivity of cooling liquid circulation line |
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Cited By (1)
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WO2014032850A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Battery system |
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2005
- 2005-04-18 JP JP2005119936A patent/JP2006302579A/en active Pending
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WO2014032850A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Battery system |
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