JP2007109418A

JP2007109418A - Exhaust treatment device

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Publication number: JP2007109418A
Application number: JP2005296065A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Wake; 千大和氣; Akira Aoyanagi; 暁青柳; Yukio Kuroki; 幸夫黒木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP5007035B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust treatment device capable of being used for an operation test of a fuel cell system, and free from the deterioration of the performance of a fuel cell even if a fuel cell system is in an idling stop state or power generation stop state at running of a vehicle. <P>SOLUTION: A vehicle 20 placed indoors has its exhaust port 21 and fans 5 connected to each other through a water storage tank 4 and exhaust tubes 6, 7. Further, a testing device 40 is placed indoors for making an operation test of the vehicle 20, and horse-power information outputted from the vehicle 20 is sent to a control part 3 from the testing device 40. Here, when it is detected that horse power becomes negative, it is determined that the vehicle is at an idling stop state and stops a wind of a FAN 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムの運転試験に用いられる排気処理装置に関する。 The present invention relates to an exhaust treatment device used for an operation test of a fuel cell system.

燃料電池システムを搭載した自動車などでは、内燃機関を搭載した自動車と同様に、屋外だけでなく屋内においても燃料電池を発電させ、その発電により生じた電力を走行モータに供給し、駆動輪を駆動させる運転試験が行われる。このような運転試験では、例えば、車両から排出される排気ガスをポンプで吸引しながら採取して排ガス成分を分析することが行われる（特許文献１参照）。また、このような運転試験では、車両から排出された排気ガス（水素）が屋内に漏れ出るのを防ぐために、排気ガスを屋外に排出するための排気処理装置が必要になる。
特開２０００−３３８０１５号公報（段落００３０，００３１、図１） In automobiles equipped with a fuel cell system, as with automobiles equipped with an internal combustion engine, the fuel cell is generated not only outdoors but also indoors, and the electric power generated by the power generation is supplied to the travel motor to drive the drive wheels. A driving test is performed. In such an operation test, for example, exhaust gas discharged from a vehicle is collected while being sucked with a pump, and an exhaust gas component is analyzed (see Patent Document 1). Further, in such an operation test, an exhaust treatment device for exhausting the exhaust gas to the outdoors is necessary to prevent the exhaust gas (hydrogen) discharged from the vehicle from leaking indoors.
JP 2000-338015 A (paragraphs 0030 and 0031, FIG. 1)

ところで、内燃機関を搭載した車両では、二酸化炭素など地球温暖化の原因となる物質や大気汚染物質の排出を削減し、また騒音や資源（石油など）の無駄使いを防止するために、車両が一時的に停止したときにエンジンを停止させる、いわゆるアイドルストップ運動が推奨されている。このため、燃料電池自動車においても、資源の無駄な利用などを防止するためにエアコンプレッサを停止させるアイドルストップ機能を搭載した車両が種々開発されている。 By the way, in a vehicle equipped with an internal combustion engine, in order to reduce emissions of substances that cause global warming, such as carbon dioxide, and air pollutants, and to prevent waste of noise and resources (such as oil), A so-called idle stop movement that stops the engine when temporarily stopped is recommended. For this reason, various fuel cell vehicles have been developed that have an idle stop function for stopping the air compressor in order to prevent wasteful use of resources.

しかし、従来の運転試験に用いられる排気処理装置では、ポンプを用いて排気ガスを排気口から吸い込んでいるため、これを燃料電池自動車の運転試験にそのまま適用すると、車両がアイドルストップ状態（エア（空気）の供給は停止するが、水素の供給は停止しない）になった場合に、エアの供給が停止しているにもかかわらず、排気ガスを吸引するポンプの吸引力により燃料電池内にエアが取り込まれることになる。このため、発電する必要がないのに勝手に発電が行われることで燃料電池が高電位のままになるという問題、また、燃料電池にエアが流れ込むことで燃料電池が乾燥するという問題があった。また、アイドルストップだけではなく、走行中の発電停止（この場合も、エアの供給は停止するが、水素の供給は停止しない）の場合にも、前記と同様な問題が発生する。 However, in the exhaust treatment device used in the conventional driving test, the exhaust gas is sucked from the exhaust port using the pump. Therefore, when this is applied as it is to the driving test of the fuel cell vehicle, the vehicle is in the idle stop state (air ( Air) is stopped, but hydrogen supply is not stopped), even though the air supply is stopped, the air is drawn into the fuel cell by the suction force of the pump that sucks the exhaust gas. Will be captured. For this reason, there is a problem that the fuel cell remains at a high potential because power generation is performed without necessity of power generation, and there is a problem that the fuel cell dries when air flows into the fuel cell. . In addition to the idling stop, the same problem as described above also occurs when the power generation is stopped during traveling (in this case, the supply of air is stopped but the supply of hydrogen is not stopped).

本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、燃料電池システムの運転試験に用いることができるものであって、燃料電池システムがアイドルストップ状態や走行中発電停止状態になったとしても燃料電池の性能を劣化させることのない排気処理装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can be used for an operation test of a fuel cell system. Even if the fuel cell system is in an idle stop state or a power generation stop state during traveling, the fuel is It is an object of the present invention to provide an exhaust treatment device that does not deteriorate the performance of a battery.

請求項１に係る発明は、屋内に置かれた燃料電池システムの運転試験に用いられる排気処理装置であって、燃料電池に供給された反応ガスのオフガスを排出する排気口から前記オフガスを吸引して屋外に排出するオフガス排出手段と、前記燃料電池の運転停止を検出する運転停止検出手段と、を備え、前記燃料電池の運転停止を検出したときに、前記オフガス排出手段による前記オフガスの吸引を停止することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an exhaust treatment device used for an operation test of a fuel cell system placed indoors, wherein the off-gas is sucked from an exhaust port for discharging off-gas of the reaction gas supplied to the fuel cell. Off-gas discharge means for discharging the fuel cell to the outside and an operation stop detection means for detecting the stop of the fuel cell, and when the operation stop of the fuel cell is detected, the off-gas discharge means sucks the off gas. It is characterized by stopping.

請求項１に係る発明によれば、反応ガスのオフガスを吸引して排気を行うものでは、燃料電池の運転停止時にオフガスが吸引されていると、燃料電池内を反応ガス（特に空気）が流れてしまうが、燃料電池の運転停止時にオフガス排出手段によるオフガスの吸引を停止することにより、燃料電池内に反応ガスが流れるのを防止することができる。その結果、燃料電池が高電位になることや乾燥するといった不都合を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, when exhaust gas is exhausted by sucking off the reactive gas, the reactive gas (especially air) flows in the fuel cell if the off gas is sucked when the fuel cell is stopped. However, it is possible to prevent the reaction gas from flowing into the fuel cell by stopping the offgas suction by the offgas discharge means when the operation of the fuel cell is stopped. As a result, it is possible to prevent inconveniences such as the fuel cell becoming high potential and drying.

請求項２に係る発明は、前記反応ガスまたは前記オフガスの流量を検知する流量検知手段を備え、前記運転停止検出手段は、前記流量が所定値以下になったときに前記燃料電池の運転停止と判断することを特徴とする。 The invention according to claim 2 includes flow rate detection means for detecting a flow rate of the reaction gas or the off gas, wherein the operation stop detection means is configured to stop the operation of the fuel cell when the flow rate becomes a predetermined value or less. It is characterized by judging.

請求項２に係る発明によれば、燃料電池の運転停止時にはオフガス排出手段の吸引力のみによる反応ガスまたはオフガスの流量が検知されるので、燃料電池の運転停止を簡単に検知することが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, when the fuel cell is stopped, the flow rate of the reaction gas or offgas is detected only by the suction force of the offgas discharge means, so that it is possible to easily detect the stoppage of the fuel cell. Become.

請求項３に係る発明は、前記反応ガスまたは前記オフガスの圧力を検知する圧力検知手段を備え、前記運転停止検出手段は、前記圧力が所定値以下になったときに、前記燃料電池の運転停止と判断することを特徴とする。 The invention according to claim 3 includes pressure detection means for detecting a pressure of the reaction gas or the off gas, and the operation stop detection means stops the operation of the fuel cell when the pressure becomes a predetermined value or less. It is characterized by judging.

請求項３に係る発明によれば、燃料電池の運転停止時には反応ガスの供給またはオフガスの排出が停止して、反応ガスまたはオフガスの圧力が、例えば（大気圧）＋（オフガス排出手段の吸引力による圧力）になるので、燃料電池の運転停止を簡単に検知することが可能になる。 According to the third aspect of the present invention, when the fuel cell is stopped, the supply of the reaction gas or the discharge of the off gas is stopped, and the pressure of the reaction gas or the off gas is, for example, (atmospheric pressure) + (attraction force of the off gas discharge means) Therefore, it is possible to easily detect the stop of the fuel cell operation.

請求項４に係る発明は、前記燃料電池システムは、車両に搭載され、前記屋内には、前記車両の駆動輪の駆動力を検出する駆動力検出手段が設けられ、前記運転停止検出手段は、前記駆動力が回生状態であることを検知したときに、前記燃料電池の運転停止と判断することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the fuel cell system is mounted on a vehicle, and a driving force detection unit that detects a driving force of a driving wheel of the vehicle is provided inside the vehicle. When it is detected that the driving force is in a regenerative state, it is determined that the fuel cell is stopped.

請求項４に係る発明によれば、燃料電池の運転停止は、車両の走行中に回生が行われたときに起こるので、燃料電池の運転停止を判断するためのセンサを新たに設ける必要がなく、排気処理装置を安価に構成できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the stop of the fuel cell occurs when regeneration is performed while the vehicle is running, so there is no need to newly provide a sensor for determining the stop of the fuel cell. The exhaust treatment device can be configured at low cost.

本発明によれば、燃料電池システムの運転試験に適用することができ、燃料電池システムがアイドルストップなどの状態になったとしても、燃料電池が不必要に高電位になったり、また燃料電池が乾燥したりして、燃料電池の性能が劣化するのを防止できる。 According to the present invention, it can be applied to an operation test of a fuel cell system, and even if the fuel cell system is in an idle stop state or the like, the fuel cell becomes unnecessarily high potential or the fuel cell It is possible to prevent the fuel cell performance from deteriorating due to drying.

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の排気処理装置が設けられた運転試験設備の全体を示す概略図、図２は燃料電池システムの一例を示す構成図、図３はＦＡＮの運転制御を示すフローチャート、図４はセンサ出力とＦＡＮ風量との関係を示すグラフである。なお、以下では、燃料電池システム１０が搭載された車両（燃料電池自動車）２０の運転試験に用いられる排気処理装置１Ａ，１Ｂを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、燃料電池システムが搭載された船舶や航空機、定置式の装置の運転試験に用いられる排気処理装置にも適用できる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire operation test facility provided with the exhaust treatment apparatus of the first embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a fuel cell system, and FIG. 3 is a flowchart showing FAN operation control. 4 is a graph showing the relationship between the sensor output and the FAN air volume. Hereinafter, the exhaust treatment apparatuses 1A and 1B used for the operation test of the vehicle (fuel cell vehicle) 20 on which the fuel cell system 10 is mounted will be described as an example, but the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to a ship or aircraft equipped with a fuel cell system, or an exhaust treatment device used for an operation test of a stationary device.

図１に示すように、第１実施形態の排気処理装置１Ａは、燃料電池システム１０が搭載された車両２０の運転試験に用いられるものであり、オフガス排出手段２、制御部３などを備えている。なお、本実施形態での運転試験とは、例えば、走行テストや排気ガス（オフガス）の分析などの試験である。 As shown in FIG. 1, an exhaust treatment apparatus 1A according to the first embodiment is used for an operation test of a vehicle 20 on which a fuel cell system 10 is mounted, and includes an off-gas discharge means 2, a control unit 3, and the like. Yes. The operation test in the present embodiment is a test such as a running test or an analysis of exhaust gas (off gas), for example.

図２に示すように、前記燃料電池システム１０は、燃料電池ＦＣ、アノード系１１、カソード系１２などを備えて構成されている。 As shown in FIG. 2, the fuel cell system 10 includes a fuel cell FC, an anode system 11, a cathode system 12, and the like.

前記燃料電池ＦＣは、固体高分子電解質膜ｍをカソード極ｐ２とアノード極ｐ１とで挟んで構成した膜電極接合体（ＭＥＡ；ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ）をさらに導電性のセパレータで挟んで構成した単セルが厚み方向に複数枚積層された構造を有している。 The fuel cell FC is a single cell constituted by sandwiching a membrane electrode assembly (MEA) comprising a solid polymer electrolyte membrane m sandwiched between a cathode electrode p2 and an anode electrode p1, and further sandwiching a conductive separator. Has a structure in which a plurality of layers are laminated in the thickness direction.

前記アノード系１１は、燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１に水素を供給し、且つ、アノード極ｐ１から水素を排出するものであり、高圧水素タンク１３、遮断弁１４、水素循環系１５、パージ弁１６などを備えている。 The anode system 11 supplies hydrogen to the anode electrode p1 of the fuel cell FC and discharges hydrogen from the anode electrode p1, and includes a high-pressure hydrogen tank 13, a shutoff valve 14, a hydrogen circulation system 15, and a purge valve 16. Etc.

前記高圧水素タンク１３は、タンク内に高純度の水素が非常に高い圧力で充填されており、車両２０の後部に横置きで設置されている。遮断弁１４は、電磁開閉式の弁であり、高圧水素タンク１３の出口近傍または高圧水素タンク１３と一体に設けられている。水素循環系１５は、水素の効率的な利用を図るためのものであり、燃料電池ＦＣから排出された水素を再び燃料電池ＦＣの水素供給側に戻して循環させるようになっている。パージ弁１６は、遮断弁であり、カソード極ｐ２に供給された空気に含まれる窒素などの不純物が固体高分子電解質膜ｍを介してアノード極ｐ１に透過することで発電性能が損なわれるのを防止するためのものである。 The high-pressure hydrogen tank 13 is filled with high-purity hydrogen at a very high pressure, and is installed horizontally at the rear of the vehicle 20. The shut-off valve 14 is an electromagnetic open / close valve, and is provided near the outlet of the high-pressure hydrogen tank 13 or integrally with the high-pressure hydrogen tank 13. The hydrogen circulation system 15 is for efficient use of hydrogen, and returns the hydrogen discharged from the fuel cell FC to the hydrogen supply side of the fuel cell FC for circulation. The purge valve 16 is a shut-off valve, and impurities such as nitrogen contained in the air supplied to the cathode electrode p2 permeate to the anode electrode p1 through the solid polymer electrolyte membrane m. It is for preventing.

前記カソード系１２は、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に反応ガスとしての空気（酸素）を供給し、且つ、カソード極ｐ２から空気（酸素）を排出するものであり、エアコンプレッサ１７などを備えている。エアコンプレッサ１７は、モータにより駆動されるスーパーチャージャなどからなり、圧縮した空気（外気）を燃料電池ＦＣに供給する。また、図示していないが、カソード系１２には、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に供給される空気を加湿するための加湿器などが設けられている。 The cathode system 12 supplies air (oxygen) as a reaction gas to the cathode electrode p2 of the fuel cell FC and exhausts air (oxygen) from the cathode electrode p2, and includes an air compressor 17 and the like. Yes. The air compressor 17 includes a supercharger driven by a motor and supplies compressed air (outside air) to the fuel cell FC. Although not shown, the cathode system 12 is provided with a humidifier for humidifying the air supplied to the cathode electrode p2 of the fuel cell FC.

前記燃料電池システム１０では、燃料電池ＦＣの下流側において、アノード系１１の配管が、カソード系１２の配管と合流するように接続されて、車両２０の排気口２１に延びている。 In the fuel cell system 10, the piping of the anode system 11 is connected to join the piping of the cathode system 12 on the downstream side of the fuel cell FC and extends to the exhaust port 21 of the vehicle 20.

図１に示すように、前記オフガス排出手段２は、貯水タンク（水封器ともいう）４、ＦＡＮ（電動ファン）５、および排気管６，７で構成されている。 As shown in FIG. 1, the off-gas discharge means 2 includes a water storage tank (also referred to as a water sealer) 4, a FAN (electric fan) 5, and exhaust pipes 6 and 7.

前記貯水タンク４は、排気口２１から排出されたオフガス（排気ガス）が大気中にダイレクトに排出されるのを防止するためのものであり、密閉されたタンクを備え、このタンク内に工業用水８が所定量貯められている。前記排気管６は、一端が車両２０の排気口２１に接続され、他端が貯水タンク４内の工業用水８の水中に位置するように挿入されている。前記排気管７は、一端がＦＡＮ５に接続され、他端が貯水タンク４内の工業用水８の液面上の空間に位置するように挿入されている。なお、貯水タンク４の設置場所は、地中（地下）、屋外のいずれであってもよい。 The water storage tank 4 is for preventing off-gas (exhaust gas) discharged from the exhaust port 21 from being directly discharged into the atmosphere, and includes a sealed tank in which industrial water is contained. 8 is stored in a predetermined amount. The exhaust pipe 6 is inserted so that one end is connected to the exhaust port 21 of the vehicle 20 and the other end is located in the water of the industrial water 8 in the water storage tank 4. One end of the exhaust pipe 7 is connected to the FAN 5, and the other end is inserted so as to be positioned in a space above the surface of the industrial water 8 in the water storage tank 4. In addition, the installation place of the water storage tank 4 may be either underground (underground) or outdoors.

前記ＦＡＮ５は、屋外に設置され、車両２０から排出されたオフガスを強制的に吸引して大気中に排出する。また、ＦＡＮ５は、運転停止検出手段を含む制御部３と電気的に接続され、制御部３によってＦＡＮ５の風量（吸引力）が制御される。なお、制御部３は、ＣＰＵ、メモリなどで構成されている。 The FAN 5 is installed outdoors and forcibly sucks off-gas discharged from the vehicle 20 and discharges it into the atmosphere. The FAN 5 is electrically connected to the control unit 3 including an operation stop detection unit, and the air volume (suction force) of the FAN 5 is controlled by the control unit 3. The control unit 3 includes a CPU, a memory, and the like.

本実施形態では、車両２０が置かれた屋内に車両２０の運転試験を行うための試験装置４０としてシャーシダイナモが設けられている。この試験装置４０は、公知の試験装置であり、車両２０の駆動輪Ｗと接触して駆動輪Ｗからの駆動力を受けるローラ形状のダイナモ４１と、ダイナモ４１が駆動輪Ｗから受けた駆動力を検出するダイナモ吸収馬力計４２とを備えている。このダイナモ吸収馬力計４２は、制御部３と電気的に接続され、得られる馬力情報に基づいてＦＡＮ５の風量を制御する。 In this embodiment, a chassis dynamo is provided as a test apparatus 40 for performing an operation test of the vehicle 20 indoors where the vehicle 20 is placed. This test apparatus 40 is a known test apparatus, and is a roller-shaped dynamo 41 that receives a driving force from the driving wheel W in contact with the driving wheel W of the vehicle 20, and a driving force that the dynamo 41 receives from the driving wheel W. And a dynamo absorption horsepower meter 42 for detecting. This dynamo absorption horsepower meter 42 is electrically connected to the control unit 3 and controls the air volume of the FAN 5 based on the obtained horsepower information.

なお、図示していないが、燃料電池システム１０の運転試験装置としては、試験装置４０（シャーシダイナモ）に限定されず、車両２０の排気口２１からの排気ガスを分析する他の装置が設けられていてもよい。 Although not shown in the drawings, the operation test apparatus of the fuel cell system 10 is not limited to the test apparatus 40 (chassis dynamo), and another apparatus for analyzing the exhaust gas from the exhaust port 21 of the vehicle 20 is provided. It may be.

次に、第１実施形態の排気処理装置の動作について図３および図４を参照しながら説明する。
まず、燃料電池システム１０が搭載された車両２０では、イグニッションスイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、遮断弁１４が開弁して高圧水素タンク１３の水素が燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１に供給されるとともに、エアコンプレッサ１７が駆動して加湿空気が燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に供給される（図２参照）。これにより、燃料電池ＦＣは、水素と酸素との電気化学反応により発電が行われ、車両２０の駆動輪Ｗを回転させる走行モータ（図示せず）などの負荷に発電電流（電力）を供給する。なお、前記したパージ弁１６の開弁により、燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１から排出された水素は、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２から排出されたカソードオフガス（空気＋水）と合流して希釈されて、車両２０の排気口２１に向けて排出される。 Next, the operation of the exhaust treatment apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
First, in the vehicle 20 equipped with the fuel cell system 10, by turning on an ignition switch (not shown), the shut-off valve 14 is opened and the hydrogen in the high-pressure hydrogen tank 13 is transferred to the anode electrode p1 of the fuel cell FC. And the air compressor 17 is driven to supply humidified air to the cathode electrode p2 of the fuel cell FC (see FIG. 2). As a result, the fuel cell FC generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and supplies a generated current (electric power) to a load such as a travel motor (not shown) that rotates the drive wheels W of the vehicle 20. . By opening the purge valve 16, the hydrogen discharged from the anode p1 of the fuel cell FC merges with the cathode offgas (air + water) discharged from the cathode p2 of the fuel cell FC to be diluted. And discharged toward the exhaust port 21 of the vehicle 20.

車両２０の駆動輪Ｗが前記発電電流によって駆動されると、駆動輪Ｗのタイヤとダイナモ４１との摩擦力によってダイナモ４１が回転され、ダイナモ吸収馬力計４２によって車両２０の駆動力（馬力）が検出され、この駆動力（馬力）情報が制御部３に送られる。このとき、車両２０の排気口２１からは、オフガス（燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１から排出されたアノードオフガスとカソード極ｐ２から排出されたカソードオフガスとの混合ガス）が排出され、このオフガスが排気管６を介して貯水タンク４に流れ込む。前記イグニッションＯＮと同時にＦＡＮ５が駆動されるので、排気管６を介して貯水タンク４内の工業用水８中に導入されたオフガスは、ＦＡＮ５の吸引力によって排気管７を介して屋外の大気中へと排出される。すなわち、ＦＡＮ５の吸引力によって貯水タンク４内が負圧になることと、排気口２１から排出されるオフガスの排気圧とで、排気管６内のオフガスが貯水タンク４内に吸引され、気泡となって工業用水８の液面に向けて浮上し、浮上したオフガスが排気管７内に吸引される。 When the driving wheel W of the vehicle 20 is driven by the generated current, the dynamo 41 is rotated by the frictional force between the tire of the driving wheel W and the dynamo 41, and the dynamo absorption horsepower meter 42 generates the driving force (horsepower) of the vehicle 20. The driving force (horsepower) information is detected and sent to the control unit 3. At this time, off-gas (mixed gas of anode off-gas discharged from the anode electrode p1 of the fuel cell FC and cathode off-gas discharged from the cathode electrode p2) is discharged from the exhaust port 21 of the vehicle 20, and this off-gas is discharged. It flows into the water storage tank 4 through the pipe 6. Since the FAN 5 is driven simultaneously with the ignition ON, the off-gas introduced into the industrial water 8 in the water storage tank 4 via the exhaust pipe 6 enters the outdoor atmosphere via the exhaust pipe 7 by the suction force of the FAN 5. And discharged. That is, offgas in the exhaust pipe 6 is sucked into the water storage tank 4 due to the negative pressure in the water storage tank 4 due to the suction force of the FAN 5 and the exhaust pressure of the offgas discharged from the exhaust port 21, and bubbles and Then, it floats toward the liquid surface of the industrial water 8 and the off-gas that has floated is sucked into the exhaust pipe 7.

ところで、本実施形態におけるアイドルストップ（燃料電池の運転停止）機能を備えた車両２０では、遮断弁１４を開弁した状態、つまり水素の供給は停止しない状態でエアコンプレッサ１７が停止され、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２への空気の供給を停止する。このため、アイドルストップ状態でＦＡＮ５を駆動させ続けていると、排気口２１が吸引され続けることになる。排気口２１は、燃料電池システム１０の各配管を通って車両２０の空気の取り入れ口であるエアコンプレッサ１７（図２参照）と一続きである。このため、カソード極ｐ２では、ＦＡＮ５による吸引力によってエアコンプレッサ１７側の給気口（図示せず）から空気が取り込まれるため燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２を空気が流通し、アノード極ｐ１では遮断弁１４を閉じずに燃料電池ＦＣへの水素の供給を継続しているため、燃料電池ＦＣでは発電する必要がないにもかかわらず（走行モータなどの負荷が電力を要求していないにもかかわらず）水素と酸素とが反応して発電してしまい、燃料電池ＦＣが高電位になる。また、ＦＡＮ５の吸引力によって、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２を空気が流通することにより、燃料電池ＦＣ（特に、固体高分子電解質膜ｍ）が乾燥する。ちなみに、空気を加湿するための加湿器の加湿源としては、燃料電池の発電によって生成された水が利用されるため、アイドルストップによって燃料電池での発電が停止すると水が生成されなくなるため、非加湿や低加湿の空気が燃料電池ＦＣに導入されることになって、燃料電池ＦＣが乾燥することになる。したがって、燃料電池ＦＣが高電位になることや、燃料電池ＦＣが乾燥することによって、燃料電池ＦＣの性能が低下(劣化)することになる。 By the way, in the vehicle 20 having the idle stop (fuel cell operation stop) function in the present embodiment, the air compressor 17 is stopped in a state in which the shut-off valve 14 is opened, that is, in a state in which the supply of hydrogen is not stopped. Supply of air to the cathode p2 of the FC is stopped. For this reason, if the FAN 5 is continuously driven in the idle stop state, the exhaust port 21 is continuously sucked. The exhaust port 21 is connected to the air compressor 17 (see FIG. 2) that is an air intake port of the vehicle 20 through each pipe of the fuel cell system 10. For this reason, since air is taken in from the air supply port (not shown) on the air compressor 17 side by the suction force of FAN5 at the cathode electrode p2, air flows through the cathode electrode p2 of the fuel cell FC, and is blocked at the anode electrode p1. Since the supply of hydrogen to the fuel cell FC is continued without closing the valve 14, the fuel cell FC does not need to generate power (although the load such as the traveling motor does not require power). I) Hydrogen and oxygen react to generate power, and the fuel cell FC becomes high potential. Further, the air flows through the cathode p2 of the fuel cell FC by the suction force of the FAN 5, so that the fuel cell FC (particularly, the solid polymer electrolyte membrane m) is dried. By the way, as the humidification source of the humidifier for humidifying the air, the water generated by the power generation of the fuel cell is used, so when the power generation in the fuel cell is stopped by the idle stop, water is not generated. Humidification or low-humidification air is introduced into the fuel cell FC, and the fuel cell FC is dried. Therefore, the performance of the fuel cell FC decreases (deteriorates) when the fuel cell FC becomes high potential or the fuel cell FC dries.

そこで、第１実施形態の排気処理装置１Ａでは、図３に示すように、Ｓ１（ステップ１）において、制御部３は、試験装置４０から出力（ダイナモ吸収馬力）を読み込む。そして、Ｓ２（ステップ２）において、制御部３は、出力が予め設定された第１閾値（Ａ）以上であり、かつ、この第１閾値以上の出力が所定時間継続したか否かを判断する。なお、この第１閾値（Ａ）は、ＦＡＮ５の風量（吸引力）をＱ１からＱ２に切り替えるための判断基準となる出力であり、後記する閾値Ｃ（図４参照）よりも大きな値に設定される。また、風量Ｑ１は、０もしくは極小流量に設定する。また、試験装置４０などの大型の設備に適用する場合には、試験装置４０の出力にばらつきが発生することが予想されるため、出力が単に第１閾値（Ａ）となったことだけでは判断せず、第１閾値（Ａ）となり、さらに第１閾値（Ａ）以上の出力が所定時間継続したか否かで判断することで、ＦＡＮ５の風量を頻繁にＱ１からＱ２に無駄に切り替えるといったことを防止できる。なお、Ｓ２（ステップ２）での所定時間は、出力を確定することができる時間であり、排気処理装置１Ａの規模などにより適宜に設定される。 Therefore, in the exhaust treatment apparatus 1A of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the control unit 3 reads the output (dynamo absorption horsepower) from the test apparatus 40 in S1 (step 1). In S2 (step 2), the control unit 3 determines whether the output is equal to or greater than a preset first threshold (A) and whether the output equal to or greater than the first threshold has continued for a predetermined time. . The first threshold value (A) is an output serving as a criterion for switching the air volume (suction force) of FAN 5 from Q1 to Q2, and is set to a value larger than the threshold value C (see FIG. 4) described later. The The air volume Q1 is set to 0 or a minimum flow rate. In addition, when applied to a large facility such as the test apparatus 40, it is expected that the output of the test apparatus 40 will vary. Therefore, it is determined only by the output being the first threshold (A). The air flow rate of FAN5 is frequently switched from Q1 to Q2 wastefully by determining whether or not the output exceeding the first threshold value (A) has continued for a predetermined time. Can be prevented. The predetermined time in S2 (step 2) is a time during which the output can be determined, and is appropriately set depending on the scale of the exhaust treatment apparatus 1A.

Ｓ２（ステップ２）において、出力が第１閾値以上で、且つ、第１閾値以上の出力が所定時間継続した場合には（Ｙｅｓ）、Ｓ３（ステップ３）に移行して、ＦＡＮ５を駆動、つまりＦＡＮ５の風量をＱ１（＝０）からＱ２に切り替える（図４参照）。また、Ｓ２（ステップ２）において、出力が第１閾値（Ａ）未満であると判断された場合、または、出力が第１閾値（Ａ）以上と判断されたが第１閾値（Ａ）以上の出力が所定時間継続しなかったと判断された場合には（Ｎｏ）、Ｓ４（ステップ４）に移行する。Ｓ４（ステップ４）では、出力（ダイナモ吸収馬力）が第２閾値（Ｂ）未満、且つ、第２閾値（Ｂ）未満の出力が所定時間継続したか否かを判断する。なお、この第２閾値（Ｂ）は、ＦＡＮ５の風量をＱ２からＱ１（＝０）に切り替えるための判断基準となる出力であり、閾値Ｃ（＝０）よりも小さい値に設定される（図４参照）。また、Ｓ２（ステップ２）の処理と同様に出力のバラツキを考慮して、出力が第２閾値未満となっただけでなく、さらに第２閾値未満の出力が所定時間継続したか否かで判断することで、ＦＡＮ５を駆動させる必要があるにもかかわらずＦＡＮ５を停止させるといった不都合を防止できる。 In S2 (Step 2), when the output is equal to or greater than the first threshold and the output equal to or greater than the first threshold continues for a predetermined time (Yes), the process proceeds to S3 (Step 3) to drive FAN5. The air volume of FAN5 is switched from Q1 (= 0) to Q2 (see FIG. 4). In S2 (step 2), when it is determined that the output is less than the first threshold (A), or when the output is determined to be greater than or equal to the first threshold (A), the output is greater than or equal to the first threshold (A). If it is determined that the output has not continued for a predetermined time (No), the process proceeds to S4 (step 4). In S4 (step 4), it is determined whether the output (dynamo absorption horsepower) is less than the second threshold (B) and the output less than the second threshold (B) has continued for a predetermined time. The second threshold value (B) is an output serving as a determination criterion for switching the air volume of FAN5 from Q2 to Q1 (= 0), and is set to a value smaller than the threshold value C (= 0) (FIG. 4). Similarly to the process of S2 (step 2), considering the output variation, it is determined whether or not the output is less than the second threshold and whether the output less than the second threshold continues for a predetermined time. By doing so, it is possible to prevent inconvenience such as stopping FAN5 even though it is necessary to drive FAN5.

Ｓ４（ステップ４）において、出力が第２閾値未満、且つ、第２閾値未満の出力が所定時間継続したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、Ｓ５（ステップ５）に移行してＦＡＮ５を停止する。また、Ｓ４（ステップ４）において、出力が第２閾値以上と判断された場合、または、出力が第２閾値未満と判断されたが第２閾値未満の出力が所定時間継続しなかった場合には（Ｎｏ）、Ｓ６（ステップ６）に移行して前回のＦＡＮ５の動きを保持、つまりＦＡＮ５の風量Ｑ２を保持する。 In S4 (Step 4), when it is determined that the output is less than the second threshold and the output less than the second threshold has continued for a predetermined time (Yes), the process proceeds to S5 (Step 5) and FAN5 is stopped. . In S4 (step 4), if the output is determined to be greater than or equal to the second threshold, or if the output is determined to be less than the second threshold but the output less than the second threshold has not continued for a predetermined time. (No), the process proceeds to S6 (step 6) and the previous movement of FAN5 is held, that is, the air volume Q2 of FAN5 is held.

また、第１実施形態では、出力（ダイナモ吸収馬力）が負（回生、＜０）になったときに、車両２０がアイドルストップ状態であると判断できる。このアイドルストップ時にＦＡＮ５を停止（Ｑ２→Ｑ１）することで、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２にエアコンプレッサ１７の吸気口から空気が取り込まれて燃料電池ＦＣ内を流れて、燃料電池ＦＣが発電して高電位になったり、また燃料電池ＦＣが乾燥したりするのを防止できる。 In the first embodiment, when the output (dynamo absorption horsepower) becomes negative (regeneration, <0), it can be determined that the vehicle 20 is in the idle stop state. By stopping FAN5 (Q2 → Q1) at the time of idling stop, air is taken into the cathode pole p2 of the fuel cell FC from the intake port of the air compressor 17 and flows through the fuel cell FC, and the fuel cell FC generates power. Therefore, it is possible to prevent the fuel cell FC from becoming high potential and drying.

また、第１実施形態では、ダイナモ吸収馬力に基づいてＦＡＮ５の風量を制御できるので、車両２０がアイドルストップ状態になったことを検知するためのセンサを新たに設置することなく、排気処理装置１Ａを安価に製造することが可能になる。 Moreover, in 1st Embodiment, since the air volume of FAN5 can be controlled based on a dynamo absorption horsepower, without installing the sensor for detecting that the vehicle 20 became the idle stop state newly, 1 A of exhaust gas processing apparatuses are provided. Can be manufactured at low cost.

また、ＦＡＮ５を停止させる場合の条件としては、アイドルストップの状態に限定されるものではなく、走行中の発電停止（燃料電池の運転停止）、例えば高速道路などで車両２０を一定速度で走行させるいわゆるクルーズ走行状態（この場合も、エアコンプレッサ１７は停止するが、水素の供給は停止しない）を想定した試験の場合にＦＡＮ５を停止させることで、燃料電池ＦＣの保護が可能になる。 In addition, the condition for stopping the FAN 5 is not limited to the idle stop state, but the power generation is stopped during driving (fuel cell operation stop), for example, the vehicle 20 is driven at a constant speed on a highway or the like. The fuel cell FC can be protected by stopping the FAN 5 in a test assuming a so-called cruise traveling state (in this case, the air compressor 17 is stopped but the supply of hydrogen is not stopped).

また、第１実施形態では、ＦＡＮ５の風量をＱ１からＱ２に切り替える場合の第１閾値（Ａ）と、風量をＱ２からＱ１に切り替える場合の第２閾値（Ｂ）とに、ヒステリシス（Ｄ）を持たせて制御することで、風量の切り替えポイントでのハンチングを防止することが可能になる。なお、出力にバラツキが生じないまたは生じにくいものであれば、ヒステリシスＤを持たせずに、閾値Ｃのみを設定して、風量Ｑ１から風量Ｑ２への切り替えと、風量Ｑ２から風量Ｑ１への切り替えとを同じ閾値Ｃで制御するようにしてもよい。 In the first embodiment, the hysteresis (D) is set between the first threshold value (A) when the air volume of the FAN 5 is switched from Q1 to Q2 and the second threshold value (B) when the air volume is switched from Q2 to Q1. By providing and controlling it, it becomes possible to prevent hunting at the air volume switching point. If the output does not vary or is difficult to occur, without setting the hysteresis D, only the threshold C is set to switch from the air volume Q1 to the air volume Q2, and from the air volume Q2 to the air volume Q1. May be controlled with the same threshold C.

（第２実施形態）
図５は第２実施形態の排気処理装置が設けられた運転試験設備の全体を示す外略図である。この第２実施形態の排気処理装置１Ｂと、前記した第１実施形態の排気処理装置１Ａとのちがいは、アイドルストップ状態を判断するセンサとして、オフガスの流量を検出する流量センサ（流量検知手段）２２を排気口２１に設けたものであり、その他の構成および制御については、第１実施形態と同様であるので同一の符号を付してその説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic view showing the entire operation test facility provided with the exhaust treatment apparatus of the second embodiment. The difference between the exhaust treatment device 1B of the second embodiment and the exhaust treatment device 1A of the first embodiment described above is a flow rate sensor (flow rate detection means) that detects the flow rate of off-gas as a sensor for determining an idle stop state. 22 is provided in the exhaust port 21. Since the other configuration and control are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

前記流量センサ２２は、制御部３と電気的に接続され、制御部３が流量センサ２２で検出した流量情報を読み込むように構成されている。また、ＦＡＮ５の制御についても、図３及び図４で説明した場合と実質的に同じようにして制御される。本実施形態では、流量センサ２２で検出された出力（流量）に基づいてアイドルストップ状態であるか否かを判断すること、つまりアイドルストップ状態の場合にはエアコンプレッサ１７が停止して燃料電池システム１０にＦＡＮ５の吸引力のみによる予め実験等で設定された空気の流量が流通していることを検知することで判断できる。この予め設定された流量を下回ったこと（所定値以下）を検知したときに、風量をＱ２からＱ１（停止）に切り替える。この第２実施形態においても、図４で説明した場合と同様に、ヒステリシスＤを持たせることにより、風量の切り替えポイントでのハンチングを防止できる。また、第１実施形態と同様に、燃料電池ＦＣが高電位になることや燃料電池ＦＣが乾燥するのを防止して、燃料電池ＦＣの性能劣化を防止できる。 The flow rate sensor 22 is electrically connected to the control unit 3 and is configured to read flow rate information detected by the control unit 3 with the flow rate sensor 22. Further, the control of FAN 5 is controlled in substantially the same manner as in the case described with reference to FIGS. In the present embodiment, it is determined whether or not the engine is in the idle stop state based on the output (flow rate) detected by the flow sensor 22, that is, in the idle stop state, the air compressor 17 is stopped and the fuel cell system is stopped. 10 can be determined by detecting that a flow rate of air set in advance by an experiment or the like using only the suction force of FAN 5 is circulating. When it is detected that the flow rate has fallen below this preset flow rate (predetermined value or less), the air volume is switched from Q2 to Q1 (stop). Also in the second embodiment, hunting at the air volume switching point can be prevented by providing the hysteresis D as in the case described with reference to FIG. Further, similarly to the first embodiment, it is possible to prevent the fuel cell FC from becoming a high potential and to prevent the fuel cell FC from drying, thereby preventing the performance deterioration of the fuel cell FC.

なお、第２実施形態では、排気口２１に流量センサ２２を設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図５において２点鎖線で示すように、燃料電池システム１０の空気の取入口、つまりエアコンプレッサ１７の吸気口側に、燃料電池ＦＣに供給する空気（反応ガス）の流量を検出する流量センサ（流量検知手段）２３を設けてもよい。この位置であっても、燃料電池システム１０がアイドルストップした場合には、前記流量センサ２２と同様に、流量センサ２３から検出された出力（流量）が予め設定された流量を検知することで容易に判断できる。 In the second embodiment, the case where the flow rate sensor 22 is provided in the exhaust port 21 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and as shown by a two-dot chain line in FIG. A flow rate sensor (flow rate detection means) 23 for detecting the flow rate of air (reactive gas) supplied to the fuel cell FC may be provided on the air intake port of the system 10, that is, on the intake port side of the air compressor 17. Even in this position, when the fuel cell system 10 is idlingly stopped, the output (flow rate) detected from the flow rate sensor 23 is easily detected by detecting a preset flow rate, similar to the flow rate sensor 22. Can be judged.

また、第２実施形態では、流量センサ２２，２３で検出される出力（流量）に基づいてアイドルストップを検知するように構成したが、本発明は流量センサ２２，２３に限定されるものではなく、流量センサ２２，２３に替えて燃料電池ＦＣに供給される空気（反応ガス）の圧力または燃料電池ＦＣから排出されるオフガスの圧力を検出する圧力センサ（圧力検知手段）を設けて、この出力（圧力）に基づいてアイドルストップなどを検出するようにしてもよい。圧力に基づいてアイドルストップを検知してＦＡＮ５の風量を制御すると、燃料電池システム１０がアイドルストップした場合には、例えば、大気圧と、ＦＡＮ５の吸引力による空気の圧力と、を合わせた圧力になることで容易に検知できる。また、圧力センサを排気口２１側に設置した場合には、圧力センサから得られる圧力を用いてフィードバック制御してＦＡＮ５の風量を制御するようにしてもよい。 In the second embodiment, the idle stop is detected based on the output (flow rate) detected by the flow sensors 22 and 23. However, the present invention is not limited to the flow sensors 22 and 23. In place of the flow sensors 22 and 23, a pressure sensor (pressure detecting means) for detecting the pressure of air (reactive gas) supplied to the fuel cell FC or the pressure of off-gas discharged from the fuel cell FC is provided, and this output is provided. An idle stop or the like may be detected based on (pressure). When the idle stop is detected based on the pressure and the air volume of the FAN 5 is controlled, when the fuel cell system 10 is idle stopped, for example, the pressure is a combination of the atmospheric pressure and the air pressure by the suction force of the FAN 5. This makes it easy to detect. When the pressure sensor is installed on the exhaust port 21 side, feedback control may be performed using the pressure obtained from the pressure sensor to control the air volume of the FAN 5.

また、図示していないが、燃料電池システム１０内に設けられた圧力センサから得られる圧力（出力）に基づいて、アイドルストップや走行中発電停止を検知して、ＦＡＮ５の風量を制御するようにしてもよい。あるいは、燃料電池システム１０内に設けられた流量センサから得られる流量（出力）に基づいて、アイドルストップや走行中発電停止を検知して、ＦＡＮ５の風量を制御するようにしてもよい。 Although not shown, based on the pressure (output) obtained from the pressure sensor provided in the fuel cell system 10, an idle stop and a power generation stop during traveling are detected to control the air volume of the FAN 5. May be. Alternatively, based on a flow rate (output) obtained from a flow rate sensor provided in the fuel cell system 10, it is possible to detect an idle stop or a power generation stop during traveling to control the air volume of FAN5.

また、前記したＦＡＮ５の流量Ｑ１は、必ずしも０にする必要はなく、極小流量に設定してもよい。なお、極小流量とは、排気管６，７を含む排気処理装置１Ａ，１Ｂにオフガス中の水素が停留・逆流しない流量である。 Further, the flow rate Q1 of the FAN 5 is not necessarily set to 0, and may be set to a minimum flow rate. The minimum flow rate is a flow rate at which hydrogen in the off-gas does not stop and flow backward in the exhaust treatment apparatuses 1A and 1B including the exhaust pipes 6 and 7.

また、ＦＡＮ５の位置は、図１に示すように屋外に限定されるものではなく、車両２０の排気口２１の直後に設けてもよく、あるいは屋内と屋外の双方に設置してもよい。 Further, the position of the FAN 5 is not limited to the outdoors as shown in FIG. 1, but may be provided immediately after the exhaust port 21 of the vehicle 20, or may be installed both indoors and outdoors.

また、オフガスの吸引を停止する手段としては、ＦＡＮ５を停止させることだけに限定されず、例えば、屋内の外気と連通する経路を新たに設けて、この経路に切り替えることでオフガスの吸引を停止するようにしてもよい。 Further, the means for stopping the offgas suction is not limited to stopping the FAN 5. For example, a new path that communicates with indoor outside air is provided, and switching to this path stops the offgas suction. You may do it.

第１実施形態の排気処理装置が設けられた運転試験設備の全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole driving | operation test installation provided with the exhaust-gas treatment apparatus of 1st Embodiment. 燃料電池システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a fuel cell system. ＦＡＮの運転制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation control of FAN. センサ出力とＦＡＮ風量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a sensor output and FAN air volume. 第２実施形態の排気処理装置が設けられた運転試験設備の全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole driving | operation test installation provided with the exhaust-gas treatment apparatus of 2nd Embodiment.

Explanation of symbols

１Ａ，１Ｂ排気処理装置
２オフガス排出手段
３制御部（運転停止検出手段）
４貯水タンク
５ＦＡＮ
６，７排気管
１０燃料電池システム
２０車両
２１排気口
４０試験装置（駆動力検出手段）
ＦＣ燃料電池
Ｗ駆動輪 1A, 1B Exhaust treatment device 2 Off-gas discharge means 3 Control unit (operation stop detection means)
4 Water storage tank 5 FAN
6,7 Exhaust pipe 10 Fuel cell system 20 Vehicle 21 Exhaust port 40 Test device (driving force detection means)
FC fuel cell W drive wheel

Claims

An exhaust treatment device used for an operation test of a fuel cell system placed indoors,
Off-gas discharge means for sucking the off-gas from an exhaust port for discharging off-gas of the reaction gas supplied to the fuel cell and discharging it to the outside;
An operation stop detecting means for detecting an operation stop of the fuel cell,
An exhaust processing apparatus, wherein when the operation stop of the fuel cell is detected, the suction of the off gas by the off gas discharge means is stopped.

Comprising a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the reaction gas or the off gas,
The exhaust treatment device according to claim 1, wherein the operation stop detection means determines that the operation of the fuel cell is stopped when the flow rate becomes a predetermined value or less.

Pressure detecting means for detecting the pressure of the reaction gas or the off gas,
The exhaust treatment device according to claim 1, wherein the operation stop detection means determines that the operation of the fuel cell is stopped when the pressure becomes a predetermined value or less.

The fuel cell system is mounted on a vehicle,
In the indoor, driving force detection means for detecting the driving force of the driving wheels of the vehicle is provided,
The exhaust processing apparatus according to claim 1, wherein the operation stop detection means determines that the operation of the fuel cell is stopped when it is detected that the driving force is in a regenerative state.