JP2006310018A - Fuel gas supply device for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号圧に基づいて燃料電池のアノード供給圧力を調整するレギュレータを有する燃料電池の燃料ガス供給装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel gas supply device for a fuel cell having a regulator that adjusts an anode supply pressure of the fuel cell based on a signal pressure.
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池システムの一例としては、酸化剤ガスを燃料電池のカソード極に供給するとともに、燃料ガスを燃料電池のアノード極に供給して、これらのガスの電気化学反応により発電出力を得るシステムが知られている。
ところで、燃料電池で発電をさせる際に、アノード極の圧力を調整するレギュレータを有するシステムがある。例えば、特許文献1には、アノード極に供給する燃料ガスの圧力をレギュレータを介して自動的に調整可能とするために、カソード極に供給する酸化剤ガスの圧力を制御装置で制御して、レギュレータへの信号圧を調整する技術が提案されている(特許文献1参照)。
By the way, there is a system having a regulator for adjusting the pressure of the anode electrode when generating power with a fuel cell. For example, in Patent Document 1, in order to automatically adjust the pressure of the fuel gas supplied to the anode electrode via a regulator, the pressure of the oxidant gas supplied to the cathode electrode is controlled by a control device, A technique for adjusting the signal pressure to the regulator has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術においては、レギュレータへの信号圧が、カソード極に供給する酸化剤ガスの圧力に基づいて定まる構成となっており、アノード極に供給する燃料ガスの圧力が酸化剤ガスの圧力によって制限されてしまう。従って、燃料ガスの圧力を高めたい状況下において、要求出力が低く酸化剤ガスの圧力が低い状態では、燃料ガスの圧力も低圧に留まってしまい、その結果、燃料電池の運転が制限されてしまうという問題がある。これに対し、酸化剤ガスの圧力に基づく信号圧を急上昇させたり、レギュレート比を増大させる構成とすると、コンプレッサやレギュレータの大型化を招き、コストや設置スペースが大幅に増大してしまう。特に、車両のような限られたスペースに搭載される場合においては、コンプレッサやレギュレータを大型化することは現実的ではない。
本発明は、様々な運転状態に対応できる燃料電池の燃料ガス供給装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional technology, the signal pressure to the regulator is determined based on the pressure of the oxidant gas supplied to the cathode electrode, and the pressure of the fuel gas supplied to the anode electrode is the pressure of the oxidant gas. Will be limited by. Therefore, in a state where the pressure of the fuel gas is to be increased and the required output is low and the pressure of the oxidant gas is low, the pressure of the fuel gas remains low, and as a result, the operation of the fuel cell is limited. There is a problem. On the other hand, when the signal pressure based on the pressure of the oxidant gas is rapidly increased or the regulation ratio is increased, the size of the compressor or regulator is increased, and the cost and installation space are greatly increased. In particular, when it is mounted in a limited space such as a vehicle, it is not realistic to increase the size of the compressor or regulator.
An object of this invention is to provide the fuel gas supply apparatus of the fuel cell which can respond to various driving | running states.
請求項1に係る発明は、燃料ガスを加圧状態で貯留する燃料タンク(例えば、実施の形態における高圧水素タンク30)と、該燃料タンクと燃料電池のアノード極とを接続して、前記燃料タンクから前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路(例えば、実施の形態における水素供給管13)と、該燃料ガス供給流路に介装され、信号圧に基づいて前記アノード極への燃料ガスの供給圧力を調整するレギュレータとを有する燃料電池の燃料ガス供給装置において、前記レギュレータの上流側で前記燃料ガス供給流路から分岐して前記レギュレータの信号圧室に接続し、燃料ガスを信号圧付与ガスとして供給する信号圧付与ガス供給流路(例えば、実施の形態における分岐流路14)を形成するとともに、前記信号圧を調整する信号圧調整手段(例えば、実施の形態における開度調整バルブ16、45、オリフィス34、44)を備えていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a fuel tank that stores fuel gas in a pressurized state (for example, the high-
この発明によれば、前記レギュレータに付与される信号圧が、前記加圧状態で供給される燃料ガスの圧力に基づいて前記信号圧調整手段により調整することで設定されるため、カソード極に付与される酸化剤ガスの圧力に制限されずに、アノード極に付与される燃料ガスの圧力の調整を行うことが可能となる。従って、要求出力が低くカソード極に付与される酸化剤ガスの圧力が低い状態であっても、前記信号圧は前記加圧状態で供給される燃料ガスの圧力に基づいて設定されるので、必要と判断される場合には信号圧を高く設定してアノード極に付与される燃料ガスの圧力を高めることができる。また、コンプレッサやレギュレータの大型化を招くことなく、アノード極に付与される燃料ガスの圧力を調整できるので、コストや設置スペースを抑制することが可能となり、特に車両に搭載する場合に好適である。 According to this invention, since the signal pressure applied to the regulator is set by adjusting the signal pressure adjusting means based on the pressure of the fuel gas supplied in the pressurized state, the signal pressure is applied to the cathode electrode. The pressure of the fuel gas applied to the anode electrode can be adjusted without being limited by the pressure of the oxidant gas. Therefore, even if the required output is low and the pressure of the oxidant gas applied to the cathode electrode is low, the signal pressure is set based on the pressure of the fuel gas supplied in the pressurized state. When it is judged that the signal pressure is set high, the pressure of the fuel gas applied to the anode electrode can be increased. In addition, since the pressure of the fuel gas applied to the anode electrode can be adjusted without causing an increase in size of the compressor or regulator, it is possible to reduce the cost and installation space, which is particularly suitable for mounting on a vehicle. .
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、前記信号圧付与ガス供給流路には、前記信号圧調整手段を構成するオリフィスが設けられていることを特徴とする。
この発明によれば、前記信号圧付与ガス供給流路にオリフィスを設けることにより、前記信号圧付与ガス供給流路を流れる燃料ガスの流量を制限することができるので、更に広範囲の信号圧の設定を行うことが可能となる。
The invention according to
According to this invention, since the flow rate of the fuel gas flowing through the signal pressure applying gas supply flow path can be limited by providing an orifice in the signal pressure applying gas supply flow path, a wider range of signal pressures can be set. Can be performed.
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のものであって、前記信号圧付与ガスを前記レギュレータから排出する信号圧付与ガス排出流路(例えば、実施の形態における分岐流路15、41)には、前記信号圧調整手段を構成するオリフィス(例えば、実施の形態におけるオリフィス34)が設けられていることを特徴とする。
この発明によれば、前記信号圧付与ガス排出流路にオリフィスを設けることにより、前記信号圧付与ガス排出流路を流れる燃料ガスの流量を制限することができるので、前記レギュレータの信号室内に燃料ガスを滞留させ易くすることができ、均一にレギュレータへの信号圧を供給することができる。
The invention according to
According to the present invention, since the flow rate of the fuel gas flowing through the signal pressure applying gas discharge flow path can be limited by providing an orifice in the signal pressure applying gas discharge flow path, there is no fuel in the signal chamber of the regulator. The gas can be easily retained, and the signal pressure to the regulator can be supplied uniformly.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載のものであって、前記信号圧付与ガス排出流路は、前記燃料ガス供給流路に接続されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記レギュレータの信号圧付与に供された信号圧付与ガスである燃料ガスを、前記燃料ガス供給流路に接続された燃料電池のアノード極に供給して発電に供することができるので、燃費向上に寄与することができる。
The invention according to claim 4 is the invention according to
According to this invention, the fuel gas, which is the signal pressure application gas provided to apply the signal pressure of the regulator, is supplied to the anode electrode of the fuel cell connected to the fuel gas supply flow path and used for power generation. This can contribute to improved fuel efficiency.
請求項5に係る発明は、請求項4に記載のものであって、前記アノード極から排出される燃料ガスを再度アノード極に供給させる循環流路をエゼクタを介して前記燃料ガス供給流路に接続し、前記信号圧付与ガス排出流路(例えば、実施の形態における分岐流路41)は、前記燃料ガス供給流路に前記エゼクタの上流側で接続されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記レギュレータの信号圧付与に供された信号圧付与ガスである燃料ガスを、前記エゼクタに供給することができるので、エゼクタによる燃料ガスの循環効率を向上することができる。
The invention according to
According to the present invention, since the fuel gas that is the signal pressure application gas used for applying the signal pressure of the regulator can be supplied to the ejector, the circulation efficiency of the fuel gas by the ejector can be improved.
請求項6に係る発明は、請求項4に記載のものであって、前記アノード極から排出される燃料ガスを再度アノード極に供給させる循環流路をエゼクタを介して前記燃料ガス供給流路に接続し、前記信号圧付与ガス排出流路(例えば、実施の形態における分岐流路15)は、前記燃料ガス供給流路に前記エゼクタの下流側で接続されていることを特徴とする。
この発明によれば、レギュレータの信号圧付与に供された信号圧付与ガスである燃料ガスによる前記エゼクタの上流側の圧力増大を抑えることができるので、前記アノード極に供給する燃料ガスの減圧制御の応答性を向上することができる。
The invention according to
According to the present invention, it is possible to suppress an increase in pressure on the upstream side of the ejector due to the fuel gas that is a signal pressure application gas provided to the signal pressure application of the regulator. Therefore, the pressure reduction control of the fuel gas supplied to the anode electrode Responsiveness can be improved.
請求項1に係る発明によれば、カソード極に付与される酸化剤ガスの圧力に制限されずに、アノード極に付与される燃料ガスの圧力の調整を行うことが可能となり、様々な運転状態に対応できる。また、コストや設置スペースを抑制することが可能となり、特に車両に搭載する場合に好適である。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to adjust the pressure of the fuel gas applied to the anode electrode without being limited by the pressure of the oxidant gas applied to the cathode electrode. It can correspond to. In addition, the cost and installation space can be reduced, which is particularly suitable for mounting on a vehicle.
請求項2に係る発明によれば、広範囲の信号圧の設定を行うことが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、均一にレギュレータへの信号圧を供給することができる。
請求項4に係る発明によれば、燃費向上に寄与することができる。
請求項5に係る発明によれば、エゼクタによる燃料ガスの循環効率を向上することができる。
請求項6に係る発明によれば、アノード極に供給する燃料ガスの減圧制御の応答性を向上することができる。
According to the invention of
According to the invention which concerns on
According to the invention which concerns on Claim 4, it can contribute to a fuel consumption improvement.
According to the invention which concerns on
According to the invention which concerns on
以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池の燃料ガス供給装置について実施の形態を説明する。
図1は、この発明の一実施の形態における燃料電池の燃料ガス供給装置の構成を示すブロック図である。燃料電池1は、固体高分子電解質膜の両側にアノード極とカソード極が設けられ各電極の外側に反応ガスを供給するためのガス通路が設けられてなるセルを多数積層して構成されている。
この燃料電池1は、アノード極に燃料ガスとしての水素ガスが供給され、カソード極に酸化剤ガスとしての空気が供給されて発電を行う。
Embodiments of a fuel gas supply device for a fuel cell according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a fuel gas supply device for a fuel cell according to an embodiment of the present invention. The fuel cell 1 is configured by laminating a large number of cells each having an anode electrode and a cathode electrode on both sides of a solid polymer electrolyte membrane and gas passages for supplying a reaction gas to the outside of each electrode. .
The fuel cell 1 generates power by supplying hydrogen gas as a fuel gas to the anode electrode and supplying air as an oxidant gas to the cathode electrode.
空気はエアコンプレッサ2によって加圧され、カソード加湿器3で加湿されて燃料電池1のカソード極に供給され、この空気中の酸素が酸化剤として供された後、燃料電池1から空気オフガスとして排出され、圧力制御弁4を介して大気に放出される。ECU10は、燃料電池1に要求されている出力(以下、要求出力)に応じて、エアコンプレッサ2を駆動して所定量の空気を燃料電池1に供給するとともに、圧力制御弁4を制御してカソード極での空気の供給圧を燃料電池1の要求出力に応じた圧力に調整する。
The air is pressurized by the
一方、高圧水素タンク30から放出された水素ガスはレギュレータ5により減圧された後、エゼクタ6を通り、アノード加湿器7で加湿されて燃料電池1のアノード極に供給される。この水素ガスは発電に供された後、燃料電池1から水素オフガスとして排出され、水素オフガス回収路11を通ってエゼクタ6に吸引され、前記高圧水素タンク30から供給される水素ガスと合流し再び燃料電池1に供給され循環するようになっている。
On the other hand, the hydrogen gas released from the high-
レギュレータ5は、比例圧力制御弁(図2参照)からなり、高圧水素タンク30側で水素供給管13から分岐した分岐流路14を介して供給される水素ガス(信号圧付与ガス)の圧力を信号圧として入力され、レギュレータ5出口の水素ガスの圧力が前記信号圧に応じた所定圧力範囲となるように減圧制御する。
The
このレギュレータ5について図2の概略断面図を参照して説明する。
レギュレータ5のボディ21の内部空間は調圧ダイヤフラム22a、22b(22)によって上下に仕切られていて、ダイヤフラム22aよりも上側の空間は信号圧室23になっていて、ダイヤフラム22bよりも下側の空間は水素ガス通路24になっている。信号圧室23は一方の側面(この場合は図2の左側側面)に信号圧付与ガス供給孔25を備えた密閉空間になっていて、レギュレータ5の上流側で水素供給管13から分岐した分岐流路14を介して信号圧付与ガス供給孔25から信号圧室23に導入される。
また、信号圧室23は他方の側面(この場合は図2の右側側面)に信号圧付与ガス排出孔36を備え、該信号圧付与ガス排出孔36に連通するように、水素供給管13から分岐した分岐流路15がレギュレータ5に接続されている。この分岐流路15については、詳細を後述する。
The
The internal space of the
Further, the
ダイヤフラム22bの下面にはステム26が取り付けられており、ステム26には、水素ガス通路24内のバルブシート部28に対して上側から着座離反可能な弁体27が設けられている。そして、信号圧室23には、弁体27をバルブシート部28から離間する方向に付勢するバイアス設定用スプリング(弾性体)29が設けられている。
また、ボディ21には、弁体27が配置されている側の水素ガス通路24aに連通する水素ガス入口31と、弁体27が配置されていない側の水素ガス通路24bに連通する水素ガス出口32が設けられていて、水素ガス入口31、水素ガス出口32は水素供給管13に接続されている。
A
The
このように構成されたレギュレータ5では、上向きに作用する第2の推力が下向きに作用する第1の推力よりも小さいときにはダイヤフラム22a、22bに下向きの力が作用し、弁体27をバルブシート部28から離間させる方向(すなわち、開弁方向)へ押動する。これにより、バルブシート部28に形成された流通孔33が弁体27から開放されるため、水素供給管13を流通する水素ガスは、レギュレータ5内を流通可能となる。一方、第2の推力が第1の推力よりも大きくなったときにはダイヤフラム22に上向きの力が作用し、弁体27をバルブシート部28に接近する方向(すなわち、閉弁方向)へ押動する。これにより、バルブシート部28に形成された流通孔33が弁体27により閉塞されるため、水素供給管13を流通する水素ガスは、レギュレータ5内を流通不能となる。
In the
また、エゼクタ6は、水素供給流路の径が多段に切り換わるものであり、具体的には、径の異なる複数のノズルを備えたスライド部材がスライドすることにより、ノズルのいずれかが水素ガス供給流路に接続される。これにより、エゼクタ6に供給されるガス(この場合は水素ガス)の流量が制御される。
Further, the
また、レギュレータ5にその上流側で接続された分岐流路14には、開度調整バルブ16やレギュレータ圧力センサ35が設けられている。一方、レギュレータ5にその下流側で接続された分岐流路15には、オリフィス34が設けられている。
そして、ECU10は、図示しないバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサ38、大気圧センサ37、アノード入口圧センサ42、カソード入口圧センサ43、レギュレータ圧力センサ35に接続され、これらのセンサの検出値に基づいて、開度調整バルブ16の開度を調整するようにしている。
Further, an
The
なお、水素オフガス回収路11は電磁駆動式のパージ弁8を介して水素オフガス排出路12に接続されている。このパージ弁8は、燃料電池1のアノード極側に水が溜まらないように排水するなどの作用がある。
The hydrogen off-
そして、燃料電池1の入口ガス圧力を以下のように目標値に制御する。すなわち、アノード入口圧(アノード入口圧センサ42で検出される圧力)を目標値にするために、エゼクタ6での圧力損失分を考慮してレギュレータ5の出口圧を設定する。本実施の形態のように、エゼクタ6が多連方式(ノズル径を切り換える方式)になっている場合は、切り換えた径に応じて圧力損失を考慮した補正を行う。そして、レギュレータ5の特性に応じてレギュレータ5の信号圧(パイロット圧PREG)を設定し、レギュレータ5の実際のパイロット圧PREGが該調整圧になるように、レギュレータ5の信号圧室23に供給される水素ガス(信号圧付与ガス)の量を調整する。
Then, the inlet gas pressure of the fuel cell 1 is controlled to a target value as follows. That is, the outlet pressure of the
上記のように構成された燃料電池の燃料ガス供給装置の動作について説明する。図3は燃料ガス供給装置の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップS12で、燃料電池1の要求出力に基づいて目標アノード圧をマップ1(図4参照)を用いて設定する。ここで、目標アノード圧とは、燃料電池1のアノード極に供給される水素ガスの圧力のことである。図4は燃料電池の要求出力と目標アノード圧との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、燃料電池の要求出力は目標アノード圧と略比例関係にあり、要求出力が低い場合(ゼロも含む)であっても一定以上のアノード圧を確保することが要求される。
The operation of the fuel gas supply device of the fuel cell configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the fuel gas supply apparatus.
First, in step S12, the target anode pressure is set using the map 1 (see FIG. 4) based on the required output of the fuel cell 1. Here, the target anode pressure is the pressure of hydrogen gas supplied to the anode electrode of the fuel cell 1. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the required output of the fuel cell and the target anode pressure. As shown in the figure, the required output of the fuel cell is substantially proportional to the target anode pressure, and even when the required output is low (including zero), it is required to ensure an anode pressure above a certain level. .
次に、ステップS14で、目標アノード圧に基づいて目標信号圧をマップ2(図5参照)を用いて設定する。ここで、目標信号圧とは、レギュレータ5の信号圧室23に付与される圧力のことである。図5は目標アノード圧と目標信号圧との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、目標アノード圧と目標信号圧とは略比例関係にある。そして、図4に示したように、FC要求出力が低い出力の場合であっても一定以上の目標アノード圧が要求されるので、目標信号圧もこれに対応した一定以上の圧力が要求される。
Next, in step S14, a target signal pressure is set using map 2 (see FIG. 5) based on the target anode pressure. Here, the target signal pressure is a pressure applied to the
ついで、ステップS16で、目標信号圧に基づいて開度調整バルブ16のバルブ開度をマップ3(図6参照)を用いて設定する。図6は目標信号圧とバルブ開度との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、目標信号圧とバルブ開度とは略比例関係にあり、目標信号圧が大きい場合には、開度調整バルブ16の開度も大きく設定されてる。
そして、ステップS18で、アノード入口圧センサ42で検出したアノード圧がステップS12で設定した目標圧に一致したか否かを判定する。この判定結果がYESであれば本フローチャートの制御を終了する。また、この判定結果がNOであればステップS20に進んで、開度調整バルブ16の開度を再度調整するフィードバック制御を行って、ステップS18の判定を再度行う。
In step S16, the valve opening of the
In step S18, it is determined whether or not the anode pressure detected by the anode
このように、高圧水素タンク30から供給される高圧の水素ガスに基づいて、レギュレータ5に付与される信号圧を開度調整バルブ16やオリフィス34により設定することができるので、カソード極に付与される空気圧に制限されずに、アノード極に付与される水素ガスの圧力の調整を行うことが可能となる。
As described above, the signal pressure applied to the
これについて、図7、図8を用いて説明する。図7は本発明に相当する燃料電池の燃料ガス供給装置における燃料電池出力とレギュレータ吐出との関係を示すグラフ図である。図8は従来例に相当する燃料電池の燃料ガス供給装置における燃料電池出力とレギュレータ吐出との関係を示すグラフ図である。
まず、従来例においては、図8のように、レギュレータ5の信号圧を、カソード極に供給する空気圧に比例して設定すると、燃料電池出力が低い場合(ゼロも含む)にカソード圧が低い値に設定されるため、レギュレータ5の圧力がその分低い値に制限されてしまう。従って、燃料電池出力が低い場合には、目標アノード圧を確保できない状態が存在してしまう(図4参照)。
This will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the fuel cell output and the regulator discharge in the fuel gas supply device of the fuel cell corresponding to the present invention. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the fuel cell output and the regulator discharge in the fuel gas supply device of the fuel cell corresponding to the conventional example.
First, in the conventional example, as shown in FIG. 8, when the signal pressure of the
これに対し、本発明の実施の形態においては、図7のように、カソード極に付与される空気圧に制限されずに、アノード圧の調整を行うことが可能となる。ゆえに、要求出力が低くカソード極に付与される空気圧が低い状態であっても、必要と判断される場合には信号圧を高く設定してアノード極に付与される水素ガスの圧力を高めることができる。このように、燃料電池1の様々な運転状態に対応してアノード圧の調整を行うことが可能となる。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, the anode pressure can be adjusted without being limited to the air pressure applied to the cathode electrode as shown in FIG. Therefore, even if the required output is low and the air pressure applied to the cathode electrode is low, the signal pressure can be set high to increase the pressure of the hydrogen gas applied to the anode electrode when judged necessary. it can. As described above, the anode pressure can be adjusted in accordance with various operating states of the fuel cell 1.
また、カソード圧によらずにアノード圧の調整を行うので、レギュレート比やエアコンプレッサ2の供給流量を急上昇させる必要がなくなる。このため、コンプレッサ2やレギュレータ5の大型化を招くことなく、アノード極に付与される水素ガス圧を調整できるので、コストや設置スペースを抑制することが可能となり、特に車両に搭載する場合に好適である。
また、エゼクタ6上流の圧力を任意に調整できるので、低出力域でも小さいノズルを使用してエゼクタ6のノズルから吐き出される圧力が確保できることで、エゼクタ6による循環流量を増大することができるためストイキ比は向上し、燃料電池1の発電安定性が向上する。これは、燃料電池1での発電に使用された水素量とエゼクタ6のノズルから吐出される水素量(新鮮な水素量)は等しいためである。ここで、ストイキ比とは、燃料電池1への水素供給量と、燃料電池1での発電に使用された水素量との比である。そして、燃料電池1への水素供給量は、エゼクタ6のノズルから吐出される水素量(換言すれば燃料電池で発電に使用された水素量)と循環する水素量との和である。
Further, since the anode pressure is adjusted regardless of the cathode pressure, it is not necessary to rapidly increase the regulation ratio and the supply flow rate of the
Further, since the pressure upstream of the
また、レギュレータ5から信号圧付与ガス(水素ガス)を排出する分岐流路15にオリフィス34を設けることにより、分岐流路15を流れる水素ガスの流量を制限することができる。ゆえに、前記レギュレータ5の信号圧室23内に水素ガスを滞留させ易くすることができ、均一にレギュレータ5への信号圧を供給することができる。
Further, by providing the
また、分岐流路15は、水素供給管13に接続されているので、レギュレータ5の信号圧付与に供された水素ガスを、燃料電池1のアノード極に供給して発電に供することができるので、燃費向上に寄与することができる。
また、信号圧付与ガスを排出する分岐流路15は、エゼクタ6の下流側で水素供給管13に接続されているので、レギュレータ5の信号圧付与に供された信号圧付与ガスによる前記エゼクタ6の上流側の圧力増大を抑えることができるので、前記アノード極に供給する水素ガスの減圧制御の応答性を向上することができる。
In addition, since the
Further, since the
さらに、信号圧付与ガスを供給する分岐流路14に開度調整バルブ16を、信号圧付与ガスを排出する分岐流路15にオリフィス34を、それぞれ形成している。これにより、燃料電池1の出力に伴って開度調整バルブ16の開度が増加するために、エゼクタ6を通過せずに分岐流路15から燃料電池1のアノード極に供給される水素量は燃料電池1が低出力である程微量となっている。この特性により、分岐流路15から供給される水素ガスによるエゼクタ6の性能低下を軽減することができる。
Further, an opening
次に、本発明の第2の実施の形態について図9を用いて説明する。本実施の形態においては、信号圧付与ガスを排出する分岐流路41が水素供給管13にエゼクタ6の上流側で接続されている点が、上述の実施の形態と異なっている。このようにすると、前記レギュレータ5の信号圧付与に供された水素ガスをエゼクタ6に供給することができるので、エゼクタ6による水素ガスの循環効率を向上することができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the
次に、本発明の第3の実施の形態について図10を用いて説明する。本実施の形態においては、信号圧付与ガスを供給する分岐流路14にオリフィス44を、信号圧付与ガスを排出する分岐流路15に開度調整バルブ45を形成している点が、上述の実施の形態と異なっている。このようにすると、レギュレータ5の下流側で開度調整を行うため、減圧レスポンスを向上することができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
次に、本発明の第4の実施の形態について図11を用いて説明する。本実施の形態においては、信号圧付与ガスを供給する分岐流路14にオリフィス44を、信号圧付与ガスを排出する分岐流路41に開度調整バルブ45を形成している点が、上述の実施の形態と異なっている。このようにしても、前記レギュレータ5の信号圧付与に供された水素ガスをエゼクタ6に供給することができるので、エゼクタ6による水素ガスの循環効率を向上することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池を動力源とする燃料電池車両に適用しているので、車両に要求される様々な運転状態(例えば、全負荷に出力を供給する全負荷出力状態やアイドル停止状態など)に対応できる様に燃料電池の運転状態を制御することができる。なお、本発明の内容は実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんであり、例えば、車両以外の燃料電池システムにも適用することができる。 As described above, according to the present invention, since it is applied to a fuel cell vehicle using a fuel cell as a power source, various operating states required for the vehicle (for example, full load for supplying output to full load) The operating state of the fuel cell can be controlled so that it can cope with the output state and the idle stop state. Of course, the contents of the present invention are not limited to the embodiments, and can be applied to, for example, a fuel cell system other than a vehicle.
1…燃料電池
5…レギュレータ
6…エゼクタ
13…水素供給管(燃料ガス供給流路)
14…分岐流路(信号圧付与ガス供給流路)
15、41…分岐流路(信号圧付与ガス排出流路)
16、45…開度調整バルブ(信号圧調整手段)
30…水素タンク(燃料タンク)
34、44…オリフィス(信号圧調整手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
14 ... Branch channel (Signal pressure applying gas supply channel)
15, 41 ... Branch channel (signal pressure application gas discharge channel)
16, 45... Opening adjustment valve (signal pressure adjusting means)
30 ... Hydrogen tank (fuel tank)
34, 44 ... Orifice (signal pressure adjusting means)
Claims (6)
該燃料タンクと燃料電池のアノード極とを接続して、前記燃料タンクから前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
該燃料ガス供給流路に介装され、信号圧に基づいて前記アノード極への燃料ガスの供給圧力を調整するレギュレータとを有する燃料電池の燃料ガス供給装置において、
前記レギュレータの上流側で前記燃料ガス供給流路から分岐して前記レギュレータの信号圧室に接続し、燃料ガスを信号圧付与ガスとして供給する信号圧付与ガス供給流路を形成するとともに、
前記信号圧を調整する信号圧調整手段を備えていることを特徴とする燃料電池の燃料ガス供給装置。 A fuel tank for storing fuel gas in a pressurized state;
A fuel gas supply channel that connects the fuel tank and an anode electrode of the fuel cell, and supplies a fuel gas from the fuel tank to the anode electrode;
A fuel gas supply device for a fuel cell, which is provided in the fuel gas supply flow path and has a regulator for adjusting a supply pressure of the fuel gas to the anode electrode based on a signal pressure;
Branching from the fuel gas supply channel upstream of the regulator and connecting to the signal pressure chamber of the regulator, forming a signal pressure application gas supply channel for supplying fuel gas as signal pressure application gas,
A fuel gas supply device for a fuel cell, comprising signal pressure adjusting means for adjusting the signal pressure.
前記信号圧付与ガス排出流路は、前記燃料ガス供給流路に前記エゼクタの上流側で接続されていることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池の燃料ガス供給装置。 A circulation channel for supplying the fuel gas discharged from the anode electrode to the anode electrode again is connected to the fuel gas supply channel via an ejector;
5. The fuel gas supply device of a fuel cell according to claim 4, wherein the signal pressure applying gas discharge channel is connected to the fuel gas supply channel on the upstream side of the ejector. 6.
前記信号圧付与ガス排出流路は、前記燃料ガス供給流路に前記エゼクタの下流側で接続されていることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池の燃料ガス供給装置。
A circulation channel for supplying the fuel gas discharged from the anode electrode to the anode electrode again is connected to the fuel gas supply channel via an ejector;
5. The fuel gas supply device for a fuel cell according to claim 4, wherein the signal pressure applying gas discharge channel is connected to the fuel gas supply channel on the downstream side of the ejector. 6.
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