JP2007242382A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料ガス供給流路と、燃料ガス排出流路と、燃料ガス排出流路と接続され、燃料ガスの流れに伴って、燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、燃料ガス循環流路と、貯留部に設けられる排水弁と、燃料ガス循環流路に設けられる循環遮断弁と、燃料ガス循環流路であって、循環遮断弁の配置位置より燃料ガスの循環方向に対して下流側の位置に設けられる循環ポンプと、循環ポンプを駆動制御するポンプ制御部と、ポンプ制御部が、循環ポンプを駆動制御している場合に、循環遮断弁を閉弁するように制御すると共に、排水弁を開弁するように制御して、貯留部内の貯留水を貯留部外に排出させる弁制御部とを備える。
【選択図】図3
Description
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料ガス循環流路に設けられ、前記貯留部から前記燃料ガス循環流路に流入する前記燃料ガスまたは前記貯留水の流れを遮断可能な循環遮断弁と、
前記燃料ガス循環流路であって、前記循環遮断弁の配置位置より前記燃料ガスの循環方向に対して下流側の位置に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記循環ポンプを駆動制御するポンプ制御部と、
前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁するように制御すると共に、前記排水弁を開弁するように制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させる弁制御部と、
を備えることを要旨とする。
前記循環遮断弁は、前記燃料ガス循環流路の前記貯留部側の端部に設けるようにしてもよい。
前記弁制御部は、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時において、前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁制御し、前記排水弁を開制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させるようにしてもよい。
前記貯留部の貯留水が所定の水位になったか否かを監視する水位監視部を備え、
前記弁制御部は、
前記水位監視部が、前記貯留水が所定の水位になったと判断した場合であって、前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁制御し、前記排水弁を開制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させるようにしてもよい。
前記所定の水位は、最大水位としてもよい。
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料ガス循環流路に設けられ、前記貯留部から前記燃料ガス循環流路に流入する前記燃料ガスまたは前記貯留水の流れを遮断可能な循環遮断弁と、
前記燃料ガス排出流路、または、前記貯留部に接続される加圧手段と、
前記加圧手段を制御し、前記貯留部内の前記貯留水を加圧する加圧制御部と、
前記加圧制御部が前記貯留部内の前記貯留水を加圧している場合に、前記循環遮断弁を閉弁するように制御すると共に、前記排水弁を開弁するように制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させる弁制御部と、
を備えたことを要旨とする。
A.実施例:
A1.燃料電池システム100の構成:
A2.貯留部70の説明:
A3.発電中排水処理:
A4.掃気処理:
B.変形例:
A1.燃料電池システム100の構成:
図1は、本発明の実施例としての燃料電池システム100の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム100は、燃料電池10と、水素タンク20と、ブロワ30と、循環ポンプ50と、貯留部70と、水位センサ75と、水素遮断弁200と、循環遮断弁300と、制御回路400と、を備えている。
図2は、本実施例の燃料電池システム100における貯留部70の拡大図である。貯留部70は、燃料ガス排出流路26と接続されており、アノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスが燃料ガス排出流路26を介して流入するようになっている。ところで、燃料電池10のカソードでは、電気化学反応により、水が生成されるが、この生成水は、電解質膜を介して、アノード側に透過してくる場合がある。そこで、貯留部70は、カソード側から透過してくる水(以下では、透過水とも呼ぶ。)であり、アノード流路25等に溜まった水を、燃料ガス排出流路26を介して、貯留する。なお、以下では、貯留部70に貯留されている水を貯留水と呼ぶ。
図3は、本実施例の燃料電池システム100が行う発電中排水処理のフローチャートである。図4は、図3に示す発電中排水処理時における貯留水水位Xの推移を示すタイミングチャートである。この図4には、貯留水水位Xの推移に合わせて、循環遮断弁300および排気排水弁240の開閉弁タイミングも示されている。
図5は、本実施例の燃料電池システム100が行う掃気処理のフローチャートである。図6は、図5に示す掃気処理時における貯留水水位Xの推移を示すタイミングチャートである。この図6には、貯留水水位Xの推移に合わせて、循環遮断弁300および排気排水弁240の開閉弁タイミングも示されている。
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
上記実施例の燃料電池システム100は、掃気処理(図5)において、循環ポンプ50を駆動させた状態で、循環遮断弁300を閉弁することで、循環系流路内のガス圧力を上昇させ、これにより、貯留部70内の貯留水の水圧を上昇させるようにしていたが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、燃料電池システム100を、以下の燃料電池システム100aのごとく構成し、上述した掃気処理(図5)において、循環系流路内のガス圧力を上昇させることにより、貯留部70内の貯留水の水圧を上昇させるようにしてもよい。
上記実施例の燃料電池システム100では、循環遮断弁300は、ガス循環流路27の端部に設けられていたが(図2参照)、本発明は、これに限られるものではない。循環遮断弁300は、ガス循環流路27において、循環ポンプ50が設置された位置より循環方向の上流側の位置であれば、どの位置に設けられていてもよい。このようにしても、上記実施例の効果を奏することができる。
上記実施例の燃料電池システム100では、循環ポンプ50は、ガス循環流路27に設けられていたが(図1参照)、本発明は、これに限られるものではない。例えば、循環ポンプ50を燃料ガス排出流路26に設けるようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
上記実施例の燃料電池システム100が行う発電中排水処理(図3)において、弁制御部410は、水位監視部430が、貯留水水位Xが最大(FULL)になった場合に、循環遮断弁300を閉弁し、排気排水弁240を開弁するようにしていたが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、弁制御部410は、水位監視部430が、貯留水水位Xが最大(FULL)になる手前の所定値になった場合に、循環遮断弁300を閉弁し、排気排水弁240を開弁するようにしてもよい。このようにすれば、貯留部70から貯留水が循環系流路にオーバーフローすることをより抑制することができる。
上記実施例の燃料電池システム100が行う掃気処理(図5)において、弁制御部410は、掃気処理が開始されると、循環遮断弁300を閉弁し、排気排水弁240を開弁するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、弁制御部410は、水位監視部430が貯留部70の貯留水の貯留水水位Xが所定値(例えば、最大(FULL))になったと判断した場合に、循環遮断弁300を閉弁し、排気排水弁240を開弁するようにしてもよい。このようにしても、上記実施例の効果を奏することができる。
上記実施例の燃料電池システム100において、制御回路400の各部は、ソフトウェア的に構成されているものを、ハードウェア的に構成するようにしてもよいし、ハードウェア的に構成されているものを、ソフトウェア的に構成するようにしてもよい。
20…水素タンク
24…燃料ガス供給流路
25…アノード流路
26…燃料ガス排出流路
27…ガス循環流路
28…パージ流路
30…ブロワ
34…酸化ガス供給流路
35…カソード流路
36…酸化ガス排出流路
50…循環ポンプ
70…貯留部
75…水位センサ
100…燃料電池システム
100a…燃料電池システム
200…水素遮断弁
240…排気排水弁
300…循環遮断弁
310…遮断弁
315…エア流路
320…エア遮断弁
330…コンプレッサ
400…制御回路
410…弁制御部
430…水位監視部
450…ポンプ制御部
Claims (6)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料ガス循環流路に設けられ、前記貯留部から前記燃料ガス循環流路に流入する前記燃料ガスまたは前記貯留水の流れを遮断可能な循環遮断弁と、
前記燃料ガス循環流路であって、前記循環遮断弁の配置位置より前記燃料ガスの循環方向に対して下流側の位置に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記循環ポンプを駆動制御するポンプ制御部と、
前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁するように制御すると共に、前記排水弁を開弁するように制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させる弁制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記循環遮断弁は、前記燃料ガス循環流路の前記貯留部側の端部に設けられることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記弁制御部は、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時において、前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁制御し、前記排水弁を開制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記貯留部の貯留水が所定の水位になったか否かを監視する水位監視部を備え、
前記弁制御部は、
前記水位監視部が、前記貯留水が所定の水位になったと判断した場合であって、前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを駆動制御している場合に、前記循環遮断弁を閉弁制御し、前記排水弁を開制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項4に記載の燃料電池システムにおいて、
前記所定の水位は、最大水位であることを特徴とする燃料電池システム。 - 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料ガス循環流路に設けられ、前記貯留部から前記燃料ガス循環流路に流入する前記燃料ガスまたは前記貯留水の流れを遮断可能な循環遮断弁と、
前記燃料ガス排出流路、または、前記貯留部に接続される加圧手段と、
前記加圧手段を制御し、前記貯留部内の前記貯留水を加圧する加圧制御部と、
前記加圧制御部が前記貯留部内の前記貯留水を加圧している場合に、前記循環遮断弁を閉弁するように制御すると共に、前記排水弁を開弁するように制御して、前記貯留部内の前記貯留水を前記貯留部外に排出させる弁制御部と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
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