JP2010177123A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池への酸化ガスの供給量の測定精度の向上を図る技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving the measurement accuracy of the amount of oxidant gas supplied to a fuel cell.
燃料電池は、一般に、例えば、酸化ガスとして用いられる空気と、燃料ガスとしての水素とを、電気化学反応させることにより発電する。この燃料電池を用いた燃料電池システム、例えば、燃料電池車と呼ばれる自動車、を開発する場合において、従来の内燃機関(エンジン)を用いた自動車(以下、「エンジン車」と呼ぶ)をベースとして開発する場合が一般的である。 In general, for example, a fuel cell generates electricity by causing an electrochemical reaction between air used as an oxidizing gas and hydrogen as a fuel gas. When developing a fuel cell system using this fuel cell, for example, an automobile called a fuel cell vehicle, it is developed based on an automobile using an internal combustion engine (engine) (hereinafter referred to as an “engine vehicle”). It is common to do this.
従来のエンジン車では、燃料を燃焼するために用いられる空気の供給量を測定するためのエアフローメーター(以下、「AFM」とも略す)が空気の吸気口付近に設けられたエアクリーナ内に設定されるのが一般的である。 In a conventional engine vehicle, an air flow meter (hereinafter also abbreviated as “AFM”) for measuring the supply amount of air used for burning fuel is set in an air cleaner provided near the air intake port. It is common.
しかしながら、燃料電池車のような燃料電池システムにおいては、エアクリーナから出力される酸化ガスとしての空気の燃料電池への供給流路に、燃料電池から排出される酸化排ガスを酸化ガスとして排出流路から循環させるためのバイパス流路が設けられる場合がある。このため、エアクリーナから出力される酸化ガスの流量の一部がバイパス流路を介してリークし、燃料電池に実際に供給される酸化ガスの供給量が、流量計による測定流量よりも少なくなる可能性がある。 However, in a fuel cell system such as a fuel cell vehicle, air as an oxidizing gas output from an air cleaner is supplied to the fuel cell through the exhaust gas flow from the fuel cell. There may be a bypass flow path for circulation. For this reason, a part of the flow rate of the oxidizing gas output from the air cleaner leaks through the bypass flow path, and the supply amount of the oxidizing gas actually supplied to the fuel cell may be smaller than the flow rate measured by the flow meter. There is sex.
従って、燃料電池における発電性能を高めるためには、必要十分な酸化ガスおよび燃料ガスのストイキを確保することが望ましいため、測定流量が設定供給量よりも多くし、実際に燃料電池への供給量が設定流量となるように、コンプレッサを調整することが要求される。この結果、燃料電池システムの燃料利用効率が低下する、という問題が発生する。 Therefore, in order to improve the power generation performance in the fuel cell, it is desirable to ensure the necessary and sufficient oxidation gas and fuel gas stoichiometry, so the measured flow rate is larger than the set supply amount, and the actual supply amount to the fuel cell It is required to adjust the compressor so that becomes the set flow rate. As a result, there arises a problem that the fuel utilization efficiency of the fuel cell system is lowered.
そこで、本発明は、燃料電池システムにおける燃料電池への酸化ガスの供給量の測定精度の向上を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the measurement accuracy of the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell in the fuel cell system.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
燃料電池システムであって、
ケース内に収納された燃料電池と、
前記燃料電池の酸化ガスの供給口に接続される前記酸化ガスの供給流路と、前記燃料電池の酸化排ガスの排出口に接続されるから酸化排ガスの排出流路と、前記酸化排ガスを前記酸化ガスとして前記排出流路から前記供給流路へ還流させるバイパス流路と、を有する酸化ガス給排系と、
を備え、
前記酸化ガス給排系には、前記供給流路のうち、前記バイパス流路の合流位置よりも下流側で、かつ、前記ケース内の部分に、ガス流量計が設置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
この燃料電池システムにおいては、ガス流量計が燃料電池の酸化ガスの供給口の近傍に設置されるので、燃料電池に供給される酸化ガスの供給量の測定精度を向上させることができる。また、燃料電池を収納したケース内に流量計が設けられているので、例えば、燃料電池システムを燃料電池車に適用した場合において、燃料電池を車両床下に搭載するようか構造においては、ガス流量計がケース内に収納されていない場合には、防水機能を有するガス流量計が必要となるのに対して、防水機能を有さないガス流量計を用いることができるので、コスト低減効果がある。
[Application Example 1]
A fuel cell system,
A fuel cell housed in a case;
The oxidation gas supply flow path connected to the oxidation gas supply port of the fuel cell, the oxidation exhaust gas discharge flow path connected to the oxidation exhaust gas discharge port of the fuel cell, and the oxidation exhaust gas to the oxidation An oxidant gas supply / discharge system having a bypass flow path for refluxing from the discharge flow path to the supply flow path as a gas;
With
The oxidant gas supply / exhaust system is characterized in that a gas flow meter is installed in a part of the supply channel downstream of the merging position of the bypass channel and in the case. Fuel cell system.
In this fuel cell system, since the gas flow meter is installed in the vicinity of the oxidizing gas supply port of the fuel cell, the measurement accuracy of the supply amount of the oxidizing gas supplied to the fuel cell can be improved. In addition, since the flow meter is provided in the case containing the fuel cell, for example, when the fuel cell system is applied to a fuel cell vehicle, in the structure in which the fuel cell is mounted under the vehicle floor, the gas flow rate When the meter is not housed in the case, a gas flow meter with a waterproof function is required, but a gas flow meter without a waterproof function can be used, so there is a cost reduction effect. .
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムや燃料電池などの種々の形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms, for example, in various forms such as a fuel cell system and a fuel cell.
図1は、実施例としての燃料電池システムの主に酸化ガスの給排系の部分の概略構成を示すブロック図である。この燃料電池システム10は、燃料電池100と、酸化ガス給排系200と、を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an oxidizing gas supply / discharge system of a fuel cell system as an embodiment. The
燃料電池100は、図示しないアノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス(水素)と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化ガス(空気、より詳細には空気に含まれる酸素)との電気化学反応により電力を発生する。この燃料電池100としては、固体高分子型燃料電池等の種々の燃料電池を用いることができる。なお、通常、燃料電池100は、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造とされる。
The
酸化ガス給排系200は、燃料電池100の酸化ガス供給口102に接続された酸化ガスの供給流路としての酸化ガス供給配管210と、燃料電池100の酸化排ガス排出口104に接続された酸化排ガスの排出流路としての酸化排ガス排出配管220と、酸化排ガスを酸化ガスとして酸化排ガス排出配管220から酸化ガス供給配管210へ還流させるバイパス流路としてのバイパス配管230と、を備えている。
The oxidizing gas supply /
酸化ガス供給配管210には、吸気口からバイパス配管230との合流位置G1までの部分に、エアクリーナ212およびエアコンプレッサ(ACP)214が設けられている。また、合流位置G1よりも下流で酸化ガス供給口102の近傍にエアフローメータ(AFM)216が設けられている。
The oxidizing
酸化排ガス排出配管220には、バイパス配管230との合流位置G1から排気口までの部分に、マフラー222が設けられている。また、合流位置G2よりも上流で酸化排ガス排出口104の近傍に酸化排ガスの排出を制御する排出バルブ224が設けられている。この排出バルブ224の開閉により酸化排ガスや生成水の排出が実行される。なお、この排出バルブ224としては、例えば、電磁弁が用いられる。
The oxidation exhaust
バイパス配管230には、酸化排ガスの循環を制御する循環制御バルブ232が設けられている。この循環制御バルブ232の開閉により酸化排ガスの循環のオン/オフが実行される。なお、この循環制御バルブ232としては、例えば、電磁弁が用いられる。
The
上記のように、エアフローメータ216が燃料電池100の酸化ガス供給口102の近傍に設けられることにより、燃料電池100に供給される酸化ガスの測定精度を向上させることができる。
As described above, by providing the
また、燃料電池100は、例えば、燃料電池車に搭載する場合を想定すると、車両の床下に設置する可能性が高い。このため、水に濡れないようにするために防水することが好ましい。そこで、本実施例の燃料電池100は、防水機能を有する収納ケース300に収納されている。また、同様に、燃料電池100の酸化ガス供給口102の近傍に設けられたエアフローメータ216も、収納ケース300に収納されている。これにより、エアフローメータ216として用いる部品としては、防水機能を有しない標準部品を用いることが可能であり、コスト低減に有利である。
Further, for example, assuming that the
なお、排出バルブ224等の種々のバルブの防水性を高めるため、収納ケース300内に収納する構成としてもよい。
In addition, in order to improve waterproofness of various valves, such as the
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施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おいて実施することが可能である。 In addition, elements other than the elements claimed in the independent claims among the constituent elements in each of the above embodiments are additional elements and can be omitted as appropriate. The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
10…燃料電池システム
30…収納ケース
100…燃料電池
102…酸化ガス供給口
104…酸化排ガス排出口
200…酸化ガス給排系
210…酸化ガス供給配管
212…エアクリーナ
216…エアフローメータ
220…酸化排ガス排出配管
222…マフラー
224…排出バルブ
230…バイパス配管
232…循環制御バルブ
300…収納ケース
G1…合流位置
G2…合流位置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
ケース内に収納された燃料電池と、
前記燃料電池への酸化ガスの供給流路と、前記燃料電池から排出される酸化排ガスの排出流路と、前記酸化排ガスを前記酸化ガスとして前記排出流路から前記供給流路へ還流させるバイパス流路と、を有する酸化ガス給排系と、
を備え、
前記酸化ガス給排系には、前記供給流路のうち、前記バイパス流路の合流位置よりも下流側で、かつ、前記ケース内の部分に、ガス流量計が設置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell housed in a case;
A supply flow path for oxidizing gas to the fuel cell, a discharge flow path for oxidizing exhaust gas discharged from the fuel cell, and a bypass flow for returning the oxidizing exhaust gas as the oxidizing gas from the discharge flow path to the supply flow path An oxidizing gas supply / exhaust system having a path;
With
The oxidant gas supply / exhaust system is characterized in that a gas flow meter is installed in a part of the supply channel downstream of the merging position of the bypass channel and in the case. Fuel cell system.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009020429A JP2010177123A (en) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
DE102020134946A1 (en) | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
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2009
- 2009-01-30 JP JP2009020429A patent/JP2010177123A/en active Pending
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DE102020134946A1 (en) | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
US11329301B2 (en) | 2020-01-16 | 2022-05-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
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