JP2010272280A

JP2010272280A - Pressure detecting device

Info

Publication number: JP2010272280A
Application number: JP2009121747A
Authority: JP
Inventors: Takahito Osada; 貴仁長田; Ken Nakayama; 謙中山; Junichi Hasegawa; 淳一長谷川; Isao Itakura; 勲板倉; Kimi Izawa; 貴美井澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure detecting device of a fuel cell system capable of enhancing water content condensing capability without decreasing a diameter of a gas introduction path. SOLUTION: The pressure detecting device of a fuel cell system detects the pressure of a reactive gas flowing in the fuel cell system. The device includes a reactive gas path 31 in which the reactive gas flows, a gas introduction path 52 provided at a reactive gas path side so as to be branched from the reactive gas path 31, and a pressure detecting means 51 provided at an end of the gas introduction path 52 for detecting the pressure of reactive gas flowing in the reactive gas path 31. A protruding part 53 is formed at the gas introduction path 52 so as to condense a water content in the reactive gas in the gas introduction path 52. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システム内を流れる反応ガスの圧力を検出する圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device that detects the pressure of a reaction gas flowing in a fuel cell system.

特許文献１には、内燃機関の吸気通路を流れる空気の圧力を検出する圧力検出装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a pressure detection device that detects the pressure of air flowing through an intake passage of an internal combustion engine.

この圧力検出装置では、吸気通路内の空気を圧力センサに導くガス導入通路の内壁において空気中の水分を凝縮させ、圧力センサ近傍に残留する空気の湿度を低下させることで、圧力センサに結露が発生するのを回避して、圧力検出精度の低下を抑制する。 In this pressure detection device, moisture in the air is condensed on the inner wall of the gas introduction passage that guides the air in the intake passage to the pressure sensor, and the humidity of the air remaining in the vicinity of the pressure sensor is reduced, thereby causing condensation in the pressure sensor. Occurrence of the pressure is avoided to suppress a decrease in pressure detection accuracy.

特開平１１−１１８６３９号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-118639

ところで、上記した特許文献１に記載の圧力検出装置を、高湿度の反応ガスを流す燃料電池システムに適用する場合には、ガス導入通路での水分凝縮能力をさらに高める必要がある。 By the way, when the pressure detection device described in Patent Document 1 described above is applied to a fuel cell system in which a high-humidity reaction gas flows, it is necessary to further increase the water condensation capacity in the gas introduction passage.

ガス導入通路での水分凝縮能力を高めるためには、通路径を小さくして、ガス導入通路内のガスボリュームに対するガス導入通路の内壁表面積の割合を増加させることが考えられる。しかしながら、ガス導入通路の通路径を小さくすると、ガス導入通路の内壁に凝縮した水がガス導入通路を閉塞する等して、却って圧力検出精度を低下させる可能性がある。 In order to increase the water condensation capacity in the gas introduction passage, it is conceivable to reduce the passage diameter and increase the ratio of the inner wall surface area of the gas introduction passage to the gas volume in the gas introduction passage. However, if the passage diameter of the gas introduction passage is reduced, water condensed on the inner wall of the gas introduction passage may block the gas introduction passage, and the pressure detection accuracy may be lowered.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ガス導入通路を小径化することなく水分凝縮能力を高めることができる燃料電池システムの圧力検出装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and provides a pressure detection device for a fuel cell system capable of enhancing the moisture condensation capacity without reducing the diameter of the gas introduction passage. Objective.

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。 The present invention solves the above problems by the following means.

本発明は、燃料電池システム内を流れる反応ガスの圧力を検出する燃料電池システムの圧力検出装置である。この燃料電池システムの圧力検出装置は、反応ガスを流す反応ガス通路と、反応ガス通路から分岐するように反応ガス通路側部に設けられるガス導入通路と、ガス導入通路の端部に設けられ、反応ガス通路を流れる反応ガスの圧力を検出する圧力検出手段を備える。そして、ガス導入通路内の反応ガス中の水分を凝縮するように、突出部がガス導入通路内に突出形成される。 The present invention is a pressure detection device for a fuel cell system that detects the pressure of a reaction gas flowing in the fuel cell system. The pressure detection device of the fuel cell system is provided at a reaction gas passage through which a reaction gas flows, a gas introduction passage provided on a side of the reaction gas passage so as to branch from the reaction gas passage, and an end of the gas introduction passage, Pressure detecting means for detecting the pressure of the reaction gas flowing through the reaction gas passage is provided. And a protrusion part is formed in the gas introduction passage so as to condense the moisture in the reaction gas in the gas introduction passage.

本発明によれば、ガス導入通路内のカソードガスの水分をガス導入通路の内壁と突出部の表面とにおいて凝縮させるので、従来手法のようにガス導入通路の通路径を小さくすることなく、ガス導入通路内のガスボリュームに対する水分凝縮領域を増加させることができる。これにより水分凝縮能力を高めることが可能となり、燃料電池システム内を流れる反応ガスの圧力を精度良く検出することができる。 According to the present invention, the moisture of the cathode gas in the gas introduction passage is condensed on the inner wall of the gas introduction passage and the surface of the protruding portion, so that the gas diameter can be reduced without reducing the diameter of the gas introduction passage as in the conventional method. It is possible to increase the moisture condensation area with respect to the gas volume in the introduction passage. This makes it possible to increase the moisture condensing capacity, and to accurately detect the pressure of the reaction gas flowing in the fuel cell system.

燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a fuel cell system. 燃料電池システムの圧力検出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pressure detection part of a fuel cell system. 第２実施形態における燃料電池システムの圧力検出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pressure detection part of the fuel cell system in 2nd Embodiment. 燃料電池システムの車両搭載位置を示す図である。It is a figure which shows the vehicle mounting position of a fuel cell system. 燃料電池システムの車両搭載位置のその他の態様を示す図である。It is a figure which shows the other aspect of the vehicle mounting position of a fuel cell system. 第３実施形態における燃料電池システムの圧力検出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pressure detection part of the fuel cell system in 3rd Embodiment. 第４実施形態における燃料電池システムの圧力検出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pressure detection part of the fuel cell system in 4th Embodiment. 第５実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system in 5th Embodiment. 燃料電池システムの圧力検出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pressure detection part of a fuel cell system.

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における燃料電池システム１００の概略構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 100 according to the first embodiment.

燃料電池システム１００は、車両用の燃料電池システムであって、燃料電池スタック１０と、アノードガス吸排機構２０と、カソードガス吸排機構３０と、コントローラ４０と、を備える。 The fuel cell system 100 is a fuel cell system for a vehicle, and includes a fuel cell stack 10, an anode gas intake / exhaust mechanism 20, a cathode gas intake / exhaust mechanism 30, and a controller 40.

燃料電池スタック１０は、反応ガスであるアノードガス（燃料ガス）とカソードガス（酸化剤ガス）とによって発電する燃料電池を複数積層して構成され、車両の駆動に必要な電力を発電する。 The fuel cell stack 10 is configured by stacking a plurality of fuel cells that generate electric power using an anode gas (fuel gas) and a cathode gas (oxidant gas) that are reaction gases, and generates electric power necessary for driving the vehicle.

アノードガス吸排機構２０は、燃料タンク２１と、アノードガス供給通路２２と、アノードガス供給弁２３と、アノードガス排出通路２４と、アノードガス排出弁２５とを備える。 The anode gas intake / exhaust mechanism 20 includes a fuel tank 21, an anode gas supply passage 22, an anode gas supply valve 23, an anode gas discharge passage 24, and an anode gas discharge valve 25.

燃料タンク２１は、燃料電池スタック１０に供給するアノードガスである水素を高圧状態で貯蔵する。 The fuel tank 21 stores hydrogen, which is an anode gas supplied to the fuel cell stack 10, in a high pressure state.

アノードガス供給通路２２は、一端が燃料タンク２１に接続され、他端が燃料電池スタック１０のアノードガス入口孔に接続される。 The anode gas supply passage 22 has one end connected to the fuel tank 21 and the other end connected to the anode gas inlet hole of the fuel cell stack 10.

アノードガス供給弁２３は、アノードガス供給通路２２に設けられる。アノードガス供給通路２２は、燃料タンク２１から燃料電池スタック１０に供給されるアノードガスの流量を調整する。 The anode gas supply valve 23 is provided in the anode gas supply passage 22. The anode gas supply passage 22 adjusts the flow rate of the anode gas supplied from the fuel tank 21 to the fuel cell stack 10.

アノードガス排出通路２４は、一端が燃料電池スタック１０のアノードガス出口孔に接続され、他端が外部に開口する。 The anode gas discharge passage 24 has one end connected to the anode gas outlet hole of the fuel cell stack 10 and the other end opened to the outside.

アノードガス排出弁２５は、アノードガス排出通路２４に設けられる。アノードガス排出弁２５は、外部に排出されるアノードガスの流量を調整する。 The anode gas discharge valve 25 is provided in the anode gas discharge passage 24. The anode gas discharge valve 25 adjusts the flow rate of the anode gas discharged to the outside.

カソードガス吸排機構３０は、カソードガス供給通路３１と、コンプレッサ３２と、熱交換器３３と、加湿器３４と、圧力検出部５０と、カソードガス排出通路３５と、カソードガス排出弁３６と、を備える。 The cathode gas intake / exhaust mechanism 30 includes a cathode gas supply passage 31, a compressor 32, a heat exchanger 33, a humidifier 34, a pressure detection unit 50, a cathode gas discharge passage 35, and a cathode gas discharge valve 36. Prepare.

カソードガス供給通路３１は、一端が空気取り入れ口を形成し、他端が燃料電池スタック１０のカソードガス入口孔に接続される。 One end of the cathode gas supply passage 31 forms an air intake port, and the other end is connected to the cathode gas inlet hole of the fuel cell stack 10.

コンプレッサ３２は、カソードガス供給通路３１に設けられ、カソードガスである空気を加圧して燃料電池スタック１０に供給する。 The compressor 32 is provided in the cathode gas supply passage 31, pressurizes air that is a cathode gas, and supplies the pressurized air to the fuel cell stack 10.

熱交換器３３は、コンプレッサ３２よりも下流側のカソードガス供給通路３１に設けられる。熱交換器３３は、コンプレッサ３２によって加圧されたカソードガスを冷却し、カソードガスの温度を燃料電池の発電反応に適した温度に調節する。 The heat exchanger 33 is provided in the cathode gas supply passage 31 on the downstream side of the compressor 32. The heat exchanger 33 cools the cathode gas pressurized by the compressor 32 and adjusts the temperature of the cathode gas to a temperature suitable for the power generation reaction of the fuel cell.

加湿器３４は、加湿部３４Ａと除湿部３４Ｂとを備える。加湿部３４Ａは、熱交換器３３よりも下流側のカソードガス供給通路３１に設けられる。 The humidifier 34 includes a humidifier 34A and a dehumidifier 34B. The humidifying unit 34A is provided in the cathode gas supply passage 31 on the downstream side of the heat exchanger 33.

加湿部３４Ａは、コンプレッサ３２によって加圧されたカソードガスを加湿し、電解質膜の湿潤状態を発電に適した湿潤状態に維持する。除湿部３４Ｂは、カソードガス排出通路３５に設けられる。除湿部３４Ｂは、燃料電池スタック１０から排出されたカソードガスを除湿し、回収した水蒸気を加湿部３４Ａに供給する。 The humidifying unit 34A humidifies the cathode gas pressurized by the compressor 32, and maintains the wet state of the electrolyte membrane in a wet state suitable for power generation. The dehumidifying part 34 B is provided in the cathode gas discharge passage 35. The dehumidifying unit 34B dehumidifies the cathode gas discharged from the fuel cell stack 10 and supplies the recovered water vapor to the humidifying unit 34A.

圧力検出部５０は、加湿器３４の加湿部３４Ａよりも下流側のカソードガス供給通路３１に設けられる。圧力検出部５０は圧力センサを有しており、この圧力センサによってカソードガス供給通路３１内を流れるカソードガスの圧力を検出する。 The pressure detector 50 is provided in the cathode gas supply passage 31 on the downstream side of the humidifier 34A of the humidifier 34. The pressure detector 50 has a pressure sensor, and detects the pressure of the cathode gas flowing in the cathode gas supply passage 31 by this pressure sensor.

カソードガス排出通路３５は、一端が燃料電池スタック１０のカソードガス出口孔に接続され、他端が外部に開口する。 The cathode gas discharge passage 35 has one end connected to the cathode gas outlet hole of the fuel cell stack 10 and the other end opened to the outside.

カソードガス排出弁３６は、加湿器３４の除湿部３４Ｂよりも下流側のカソードガス排出通路３５に設けられる。カソードガス排出弁３６は、外部に排出されるカソードガスの流量を調整する。 The cathode gas discharge valve 36 is provided in the cathode gas discharge passage 35 on the downstream side of the dehumidifying part 34 B of the humidifier 34. The cathode gas discharge valve 36 adjusts the flow rate of the cathode gas discharged to the outside.

コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４０には、圧力検出部５０の圧力センサの他、燃料電池スタック１０の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力する。コントローラ４０は、これらの入力信号に基づいてカソードガス供給圧力を算出したり、アノードガス供給弁２３やアノードガス排出弁２５、カソードガス排出弁３６の開度を制御したりする。 The controller 40 includes a microcomputer that includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). In addition to the pressure sensor of the pressure detection unit 50, signals from various sensors that detect the operating state of the fuel cell stack 10 are input to the controller 40. The controller 40 calculates the cathode gas supply pressure based on these input signals, and controls the opening degree of the anode gas supply valve 23, the anode gas discharge valve 25, and the cathode gas discharge valve 36.

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、圧力検出部５０の詳細について説明する。図２（Ａ）は、燃料電池システム１００の圧力検出部５０近傍の拡大図である。また、図２（Ｂ）は、圧力検出部５０を図２（Ａ）のＢ方向から見た図である。 The details of the pressure detection unit 50 will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). FIG. 2A is an enlarged view of the vicinity of the pressure detection unit 50 of the fuel cell system 100. FIG. 2B is a diagram of the pressure detection unit 50 viewed from the B direction in FIG.

図２（Ａ）に示すように、圧力検出部５０は、圧力センサ５１と、ガス導入通路５２と、突出部５３と、を備える。 As shown in FIG. 2A, the pressure detection unit 50 includes a pressure sensor 51, a gas introduction passage 52, and a protrusion 53.

ガス導入通路５２は、両端が開口する円管として形成される。ガス導入通路５２の一端は、略水平方向に延びるカソードガス供給通路３１の上側側部に接続する。ガス導入通路５２の他端には、圧力センサ５１が設けられる。 The gas introduction passage 52 is formed as a circular tube that is open at both ends. One end of the gas introduction passage 52 is connected to the upper side portion of the cathode gas supply passage 31 extending in a substantially horizontal direction. A pressure sensor 51 is provided at the other end of the gas introduction passage 52.

圧力センサ５１は、ガス導入通路５２の他端側を閉塞するようにハウジング５１Ａを介してガス導入通路５２に固定される。圧力センサ５１は、ガス導入通路５２内を臨むようにダイヤフラム５１Ｂを有し、カソードガスの圧力によるダイヤフラム５１Ｂの変形を信号変換部５１Ｃによって電気信号に変換してコントローラ４０に出力する。 The pressure sensor 51 is fixed to the gas introduction passage 52 via the housing 51A so as to close the other end side of the gas introduction passage 52. The pressure sensor 51 includes a diaphragm 51B so as to face the inside of the gas introduction passage 52, and the deformation of the diaphragm 51B due to the pressure of the cathode gas is converted into an electric signal by the signal conversion unit 51C and output to the controller 40.

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、突出部５３は、棒状部材によって構成され、ガス導入通路５２の内側に突出するようにガス導入通路５２に設けられる。突出部５３は、基端部５３Ａと先端部５３Ｂとを備える。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the protruding portion 53 is formed of a rod-shaped member, and is provided in the gas introduction passage 52 so as to protrude inside the gas introduction passage 52. The protruding portion 53 includes a proximal end portion 53A and a distal end portion 53B.

基端部５３Ａは、ガス導入通路５２に接続する。 The base end portion 53 A is connected to the gas introduction passage 52.

先端部５３Ｂは、基端部５３Ａから複数、例えば３つに分岐する枝形状として形成される。先端部５３Ｂはそれぞれ、ガス導入通路５２軸方向に対して直交方向に平行に延設され、ガス導入通路５２軸方向に等間隔で配置される。 The distal end portion 53B is formed as a branch shape that branches into a plurality, for example, three from the proximal end portion 53A. The distal end portions 53B extend in parallel to the direction perpendicular to the axial direction of the gas introduction passage 52, and are arranged at equal intervals in the axial direction of the gas introduction passage 52.

上記した燃料電池システム１００では、システム作動時に、高温・高湿度のカソードガスが圧力検出部５０のガス導入通路５２内に満たされる。ガス導入通路５２内のカソードガスはガス導入通路５２の内壁や突出部５３の表面で冷却されるので、カソードガス中の水分はガス導入通路５２の内壁や突出部５３の表面で凝縮する。これによりガス導入通路５２内のカソードガスの湿度が低下するので、圧力センサ５１のダイヤフラム５１Ｂでの結露の発生が抑制される。 In the fuel cell system 100 described above, a high-temperature and high-humidity cathode gas is filled in the gas introduction passage 52 of the pressure detection unit 50 during system operation. Since the cathode gas in the gas introduction passage 52 is cooled on the inner wall of the gas introduction passage 52 and the surface of the protrusion 53, the moisture in the cathode gas is condensed on the inner wall of the gas introduction passage 52 and the surface of the protrusion 53. As a result, the humidity of the cathode gas in the gas introduction passage 52 is reduced, so that the occurrence of condensation on the diaphragm 51B of the pressure sensor 51 is suppressed.

以上により、第１実施形態の燃料電池システム１００の圧力検出装置では下記の効果を得ることができる。 As described above, the pressure detector of the fuel cell system 100 according to the first embodiment can obtain the following effects.

圧力検出部５０はガス導入通路５２の内側に突出部５３を備え、ガス導入通路５２内のカソードガスの水分をガス導入通路５２の内壁と突出部５３の表面とにおいて凝縮させる。そのため本実施形態では、従来手法のようにガス導入通路５２の通路径を小さくすることなく、ガス導入通路５２内のガスボリュームに対する水分凝縮領域を増加させることができ、水分凝縮能力を高めることが可能となる。したがって、ガス導入通路５２が凝縮水によって閉塞されるのを抑えることができ、圧力検出精度の悪化を抑制することができる。 The pressure detection unit 50 includes a protrusion 53 inside the gas introduction passage 52, and condenses the moisture of the cathode gas in the gas introduction passage 52 on the inner wall of the gas introduction passage 52 and the surface of the protrusion 53. Therefore, in the present embodiment, the moisture condensation region with respect to the gas volume in the gas introduction passage 52 can be increased without reducing the diameter of the gas introduction passage 52 as in the conventional method, and the moisture condensation capacity can be increased. It becomes possible. Therefore, the gas introduction passage 52 can be prevented from being blocked by the condensed water, and the deterioration of the pressure detection accuracy can be suppressed.

突出部５３はガス導入通路５２内に突出形成されるので、ガス導入通路５２内のカソードガス中の水分のみを凝縮させ、カソードガス供給通路３１を流れるカソードガスの湿度を低下させることがない。したがって、カソードガスの湿度低下による燃料電池スタック１０の発電性能の低下を抑制することができる。 Since the protrusion 53 is formed so as to protrude into the gas introduction passage 52, only moisture in the cathode gas in the gas introduction passage 52 is condensed, and the humidity of the cathode gas flowing through the cathode gas supply passage 31 is not lowered. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the power generation performance of the fuel cell stack 10 due to a decrease in the humidity of the cathode gas.

また、ガス導入通路５２の下端はカソードガス供給通路３１の上側壁部に接続し、ガス導入通路５２の上端に圧力センサ５１を設置するので、ガス導入通路５２や突出部５３で凝縮した凝縮水は、カソードガス供給通路３１側に落下する。そのため、圧力センサ５１のダイヤフラム５１Ｂに凝縮水が付着するのを防止でき、圧力検出精度の悪化を抑制することができる。 Further, the lower end of the gas introduction passage 52 is connected to the upper wall portion of the cathode gas supply passage 31, and the pressure sensor 51 is installed at the upper end of the gas introduction passage 52. Therefore, the condensed water condensed in the gas introduction passage 52 and the protruding portion 53. Falls to the cathode gas supply passage 31 side. Therefore, it is possible to prevent the condensed water from adhering to the diaphragm 51B of the pressure sensor 51, and to suppress the deterioration of the pressure detection accuracy.

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態における燃料電池システム１００の圧力検出部５０を示す図である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating the pressure detection unit 50 of the fuel cell system 100 according to the second embodiment.

第２実施形態における燃料電池システム１００は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、圧力検出部５０の突出部５３の構成において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。 The fuel cell system 100 according to the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but differs in the configuration of the protrusion 53 of the pressure detection unit 50. Hereinafter, the difference will be mainly described.

圧力検出部５０では、突出部５３とガス導入通路５２内のカソードガスとの温度差によって、カソードガス中の水分を突出部５３の表面に凝縮させる。しかしながら、燃料電池システム１００を長時間作動させると、高温のカソードガスによって突出部５３の温度が上昇し、突出部５３とカソードガスとの温度差が小さくなって突出部５３での水分凝縮能力が低下してしまう。 In the pressure detection unit 50, moisture in the cathode gas is condensed on the surface of the projection 53 due to a temperature difference between the projection 53 and the cathode gas in the gas introduction passage 52. However, when the fuel cell system 100 is operated for a long time, the temperature of the protrusion 53 is increased by the high-temperature cathode gas, the temperature difference between the protrusion 53 and the cathode gas is reduced, and the water condensation capacity in the protrusion 53 is increased. It will decline.

そこで、第２実施形態では、ガス導入通路５２に挿入されて固定される突出部５３に放熱部５４を設置して、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制する。 Therefore, in the second embodiment, the heat radiating portion 54 is installed in the protruding portion 53 that is inserted and fixed in the gas introduction passage 52 to suppress a decrease in the moisture condensing capacity in the protruding portion 53.

放熱部５４は、ガス導入通路５２の外側に設けられ、基端部５４Ａと先端部５４Ｂとを備える。 The heat dissipation part 54 is provided outside the gas introduction passage 52 and includes a base end part 54A and a front end part 54B.

放熱部５４の基端部５４Ａは、突出部５３の基端部５３Ａに接続するように固定される。 The base end portion 54 A of the heat radiating portion 54 is fixed so as to be connected to the base end portion 53 A of the protruding portion 53.

放熱部５４の先端部５４Ｂは、基端部５４Ａから複数、例えば３つに分岐する枝形状として形成される。先端部５４Ｂはそれぞれ、ガス導入通路軸方向の直交方向に平行に延設され、ガス導入通路軸方向に等間隔で配置される。 The distal end portion 54B of the heat radiating portion 54 is formed as a branch shape that branches into a plurality, for example, three from the proximal end portion 54A. The tip portions 54B extend in parallel to the direction perpendicular to the gas introduction passage axial direction and are arranged at equal intervals in the gas introduction passage axial direction.

図４は、車両に搭載される燃料電池システム１００の概略構成図である。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 100 mounted on a vehicle.

図４に示すように、燃料電池システム１００は、車両１の座席２の下方であって、アンダーカバー３上に配置される。アンダーカバー３には、車両１走行時に走行風を車体内部に取り入れる開口部３Ａが形成される。 As shown in FIG. 4, the fuel cell system 100 is disposed on the under cover 3 below the seat 2 of the vehicle 1. The under cover 3 is formed with an opening 3 A for taking a running wind into the vehicle body when the vehicle 1 is running.

圧力検出部５０の放熱部５４は、開口部３Ａの近傍であって、開口部３Ａから取り入れられた走行風が吹き当たるように配置される。放熱部５４は、走行風によって冷却される。 The heat radiating part 54 of the pressure detecting unit 50 is arranged in the vicinity of the opening 3A so that the traveling wind taken from the opening 3A is blown. The heat radiation part 54 is cooled by the traveling wind.

以上により、第２実施形態の燃料電池システム１００の圧力検出装置では下記の効果を得ることができる。 As described above, the pressure detector of the fuel cell system 100 according to the second embodiment can obtain the following effects.

カソードガスから突出部５３に伝達された熱を突出部５３の基端部５３Ａに接続した放熱部５４を介して外部に放熱するので、突出部５３の温度上昇を抑えることができ、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制できる。 Since the heat transferred from the cathode gas to the protrusion 53 is radiated to the outside through the heat dissipation part 54 connected to the base end part 53A of the protrusion 53, the temperature rise of the protrusion 53 can be suppressed, and the protrusion 53 It is possible to suppress a decrease in the water condensation capacity at.

また、開口部３Ａが取り入れられた走行風によって放熱部５４を冷却するので、突出部５３での水分凝縮能力の低下を効率的に抑制することができる。 Moreover, since the heat radiating part 54 is cooled by the traveling wind in which the opening 3A is introduced, it is possible to efficiently suppress a decrease in the moisture condensing capacity at the protruding part 53.

なお、本実施形態では燃料電池システム１００を車両１の座席２の下方のアンダーカバー３上に配置するようにしたが、図６に示すように燃料電池システム１００を車両１の前方のアンダーカバー上に配置するように構成してもよい。この場合には、車両１の前方から取り入れられた走行風を圧力検出部５０の放熱部５４に吹き当てるようにすることで、突出部５３での水分凝縮能力の低下を効率的に抑制することができる。 In the present embodiment, the fuel cell system 100 is disposed on the under cover 3 below the seat 2 of the vehicle 1, but the fuel cell system 100 is disposed on the under cover in front of the vehicle 1 as shown in FIG. You may comprise so that it may arrange | position. In this case, it is possible to efficiently suppress a decrease in the moisture condensing capacity at the projecting portion 53 by blowing the traveling wind taken from the front of the vehicle 1 against the heat radiating portion 54 of the pressure detecting unit 50. Can do.

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態における燃料電池システム１００の圧力検出部５０を示す図である。 (Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating the pressure detection unit 50 of the fuel cell system 100 according to the third embodiment.

第３実施形態における燃料電池システム１００は、第２実施形態とほぼ同様の構成であるが、圧力検出部５０のガス導入通路５２の構成において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。 The fuel cell system 100 according to the third embodiment has substantially the same configuration as that of the second embodiment, but differs in the configuration of the gas introduction passage 52 of the pressure detection unit 50. Hereinafter, the difference will be mainly described.

燃料電池システム１００を長時間作動させると、高温のカソードガスによってガス導入通路５２の温度が上昇する。突出部５３は、カソードガスによって直接温められるだけでなく、ガス導入通路５２からの熱伝導によっても温められる。そうすると、突出部５３とカソードガスとの温度差が小さくなって突出部５３での水分凝縮能力が低下してしまう。 When the fuel cell system 100 is operated for a long time, the temperature of the gas introduction passage 52 is increased by the high-temperature cathode gas. The protrusion 53 is not only warmed directly by the cathode gas, but is also warmed by heat conduction from the gas introduction passage 52. If it does so, the temperature difference of the protrusion part 53 and cathode gas will become small, and the moisture condensation capability in the protrusion part 53 will fall.

そこで、第３実施形態では、ガス導入通路５２と突出部５３との間に断熱部５５を配置して、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制する。 Therefore, in the third embodiment, a heat insulating portion 55 is disposed between the gas introduction passage 52 and the protruding portion 53 to suppress a decrease in moisture condensation capability at the protruding portion 53.

断熱部５５は、ガス導入通路５２よりも低熱伝導率の部材によって構成される。この断熱部５５は、ガス導入通路５２の通路壁にはめ込まれる。突出部５３は、断熱部５５を介してガス導入通路５２に設置される。 The heat insulating portion 55 is configured by a member having a lower thermal conductivity than the gas introduction passage 52. The heat insulating portion 55 is fitted into the passage wall of the gas introduction passage 52. The protruding portion 53 is installed in the gas introduction passage 52 via the heat insulating portion 55.

以上により、第３実施形態の燃料電池システム１００の圧力検出装置では下記の効果を得ることができる。 As described above, the pressure detector of the fuel cell system 100 according to the third embodiment can obtain the following effects.

断熱部５５を介して突出部５３をガス導入通路５２に設置するので、ガス導入通路５２から突出部５３への熱伝導を断熱部５５によって抑えることができる。これにより突出部５３の温度上昇が抑えられるので、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制できる。 Since the protruding portion 53 is installed in the gas introduction passage 52 via the heat insulating portion 55, the heat conduction from the gas introducing passage 52 to the protruding portion 53 can be suppressed by the heat insulating portion 55. Thereby, since the temperature rise of the protrusion part 53 is suppressed, the fall of the moisture condensation capability in the protrusion part 53 can be suppressed.

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態における燃料電池システム１００の圧力検出部５０を示す図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating the pressure detection unit 50 of the fuel cell system 100 according to the fourth embodiment.

第４実施形態における燃料電池システム１００は、第３実施形態とほぼ同様の構成であるが、圧力検出部５０のガス導入通路５２とカソードガス供給通路３１との接続の仕方において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。 The fuel cell system 100 according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as that of the third embodiment, but differs in the manner of connection between the gas introduction passage 52 and the cathode gas supply passage 31 of the pressure detection unit 50. Hereinafter, the difference will be mainly described.

第４実施形態では、ガス導入通路５２をカソードガス流れ方向上流側に向かって傾斜させた状態で、カソードガス供給通路３１に接続する。ここで、ガス導入通路５２の軸心Ｃ₁と、カソードガス供給通路３１の軸心Ｃ₂とがカソードガス流れ方向上流側においてなす挟み角度θは９０°以下となるように設定される。 In the fourth embodiment, the gas introduction passage 52 is connected to the cathode gas supply passage 31 while being inclined toward the upstream side in the cathode gas flow direction. Here, the axis C ₁ of the gas introduction passage 52, and the axis C ₂ of the cathode gas supply passage 31 is sandwiched angle θ formed in the cathode gas flow direction upstream side is set to be 90 ° or less.

挟み角度θを９０°よりも大きくすると、カソードガス供給通路３１を流れるカソードガスの一部がガス導入通路５２内に流入しやすくなる。特に、燃料電池システム１００の高負荷運転時にはカソードガスの流速が速く、ガス導入通路５２内に流れ込んだカソードガスによって、ガス導入通路５２の内壁や突出部５３の表面に凝縮した凝縮水が圧力センサ５１側に巻き上げられるおそれがある。このように凝縮水が巻き上げられると、圧力センサ５１のダイヤフラム５１Ｂに凝縮水が付着し、付着した凝縮水が凍結等すると圧力センサ５１の圧力検出精度が低下する可能性がある。 When the sandwiching angle θ is larger than 90 °, a part of the cathode gas flowing through the cathode gas supply passage 31 easily flows into the gas introduction passage 52. In particular, when the fuel cell system 100 is operated at a high load, the flow rate of the cathode gas is high, and the condensed water condensed on the inner wall of the gas introduction passage 52 and the surface of the protrusion 53 by the cathode gas flowing into the gas introduction passage 52 is a pressure sensor. There is a risk of being wound up to the 51 side. When the condensed water is wound up in this way, the condensed water adheres to the diaphragm 51B of the pressure sensor 51. If the attached condensed water freezes, the pressure detection accuracy of the pressure sensor 51 may be lowered.

しかしながら、本実施形態では、挟み角度θを９０°以下に設定するようにしたので、カソードガス供給通路３１からガス導入通路５２へのカソードガスの流入が抑制される。 However, in the present embodiment, since the sandwiching angle θ is set to 90 ° or less, the inflow of the cathode gas from the cathode gas supply passage 31 to the gas introduction passage 52 is suppressed.

以上により、第４実施形態の燃料電池システム１００の圧力検出装置では下記の効果を得ることができる。 As described above, the pressure detector of the fuel cell system 100 according to the fourth embodiment can obtain the following effects.

ガス導入通路５２をカソードガス流れ方向上流側に傾斜させてカソードガス供給通路３１に接続し、挟み角度θを９０°以下に設定することで、カソードガス供給通路３１からガス導入通路５２へのカソードガスの流入を低減する。これにより、ガス導入通路５２の内壁及び突出部５３の表面の凝縮水の圧力センサ５１側への巻き上げを抑制することができる。 The gas introduction passage 52 is inclined to the upstream side in the cathode gas flow direction and connected to the cathode gas supply passage 31, and the sandwiching angle θ is set to 90 ° or less, whereby the cathode from the cathode gas supply passage 31 to the gas introduction passage 52 is set. Reduce gas inflow. As a result, it is possible to suppress the inner wall of the gas introduction passage 52 and the surface of the protruding portion 53 from winding up the condensed water to the pressure sensor 51 side.

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態における燃料電池システム１００の概略構成図である。図９は、第５実施形態における燃料電池システム１００の圧力検出部５０の概略構成図である。 (Fifth embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 100 according to the fifth embodiment. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the pressure detection unit 50 of the fuel cell system 100 according to the fifth embodiment.

第５実施形態における燃料電池システム１００は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、圧力検出部５０の突出部５３をカソードガスを利用して冷却するように構成した点で相違する。以下、その相違点を中心に説明する。 The fuel cell system 100 according to the fifth embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but is different in that the protruding portion 53 of the pressure detection unit 50 is cooled using cathode gas. Hereinafter, the difference will be mainly described.

燃料電池システム１００の圧力検出部５０では、突出部５３とガス導入通路５２内のカソードガスとの温度差によって、カソードガス中の水分を突出部５３の表面に凝縮させる。しかしながら、燃料電池システム１００を長時間作動させると、高温のカソードガスによって突出部５３の温度が上昇し、突出部５３とカソードガスとの温度差が小さくなって突出部５３での水分凝縮能力が低下してしまう。 In the pressure detector 50 of the fuel cell system 100, moisture in the cathode gas is condensed on the surface of the protrusion 53 due to a temperature difference between the protrusion 53 and the cathode gas in the gas introduction passage 52. However, when the fuel cell system 100 is operated for a long time, the temperature of the protrusion 53 is increased by the high-temperature cathode gas, the temperature difference between the protrusion 53 and the cathode gas is reduced, and the water condensation capacity in the protrusion 53 is increased. It will decline.

そこで、第５実施形態では、圧力検出部５０の突出部５３をカソードガスによって冷却することで、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制する。 Therefore, in the fifth embodiment, the protrusion 53 of the pressure detection unit 50 is cooled by the cathode gas, thereby suppressing a decrease in water condensation capability at the protrusion 53.

図８に示すように、燃料電池システム１００のカソードガス供給通路３１には、圧力検出部５０にカソードガスを送る入側通路６１と、圧力検出部５０からのカソードガスをカソードガス供給通路３１に戻す出側通路６２とが設けられる。 As shown in FIG. 8, the cathode gas supply passage 31 of the fuel cell system 100 has an inlet side passage 61 for sending the cathode gas to the pressure detection unit 50, and the cathode gas from the pressure detection unit 50 to the cathode gas supply passage 31. A return side passage 62 is provided.

入側通路６１は、コンプレッサ３２よりも上流側のカソードガスを圧力検出部５０に流すように構成される。入側通路６１を流れるカソードガスは、入側通路６１とカソードガス供給通路３１との間に設けられる弁６３によって調整される。 The inlet side passage 61 is configured to flow the cathode gas upstream of the compressor 32 to the pressure detection unit 50. The cathode gas flowing through the inlet side passage 61 is adjusted by a valve 63 provided between the inlet side passage 61 and the cathode gas supply passage 31.

出側通路６２は、圧力検出部５０からのカソードガスを弁６３とコンプレッサ３２との間に流すように構成される。 The outlet passage 62 is configured to allow the cathode gas from the pressure detector 50 to flow between the valve 63 and the compressor 32.

また、入側通路６１と出側通路６２との間に圧力差をつけるために、弁６３と出側通路６２の合流部との間のカソードガス供給通路３１には、オリフィス６４が設けられる。 In addition, an orifice 64 is provided in the cathode gas supply passage 31 between the valve 63 and the junction of the outlet side passage 62 in order to create a pressure difference between the inlet side passage 61 and the outlet side passage 62.

図９に示すように、圧力検出部５０は、ガス導入通路５２内のカソードガス中の水分を凝縮させるための突出部５３を有する。 As shown in FIG. 9, the pressure detection unit 50 has a protrusion 53 for condensing moisture in the cathode gas in the gas introduction passage 52.

突出部５３は、円管部５３Ｃと突起５３Ｄとを備える。 The protruding portion 53 includes a circular pipe portion 53C and a protrusion 53D.

円管部５３Ｃは、入側通路６１からのカソードガスを流すような通路として構成され、ガス導入通路５２軸方向の直交方向（径方向）に亘って設けられる。円管部５３Ｃは、ガス導入通路５２によって両端部が支持される。円管部５３Ｃの一端は入側通路６１に接続し、他端は出側通路６２に接続する。 The circular pipe portion 53 C is configured as a passage through which the cathode gas from the inlet-side passage 61 flows, and is provided across the direction perpendicular to the axial direction (radial direction) of the gas introduction passage 52. Both ends of the circular pipe portion 53C are supported by the gas introduction passage 52. One end of the circular pipe portion 53 C is connected to the entrance side passage 61, and the other end is connected to the exit side passage 62.

突起５３Ｄは、ガス導入通路５２内部の円管部５３Ｃの外周に形成される。突起５３Ｄは、円管部５３Ｃ軸方向に沿って複数設けられる。 The protrusion 53D is formed on the outer periphery of the circular pipe portion 53C inside the gas introduction passage 52. A plurality of protrusions 53D are provided along the axial direction of the circular pipe portion 53C.

上記のように構成される圧力検出部５０では、外気温とほぼ同温度のカソードガスを突出部５３に供給して、突出部５３を冷却する。突出部５３の温度はガス導入通路５２内のカソードガスの温度よりも低くなるので、カソードガス中の水分が突出部５３の表面で凝縮する。これによりガス導入通路５２内のカソードガスの湿度が低下するので、圧力センサ５１のダイヤフラム５１Ｂでの結露の発生が抑制される。 In the pressure detection unit 50 configured as described above, cathode gas having substantially the same temperature as the outside air temperature is supplied to the protrusion 53 to cool the protrusion 53. Since the temperature of the protrusion 53 is lower than the temperature of the cathode gas in the gas introduction passage 52, moisture in the cathode gas is condensed on the surface of the protrusion 53. As a result, the humidity of the cathode gas in the gas introduction passage 52 is reduced, so that the occurrence of condensation on the diaphragm 51B of the pressure sensor 51 is suppressed.

以上により、第５実施形態の燃料電池システム１００の圧力検出装置では下記の効果を得ることができる。 As described above, the pressure detection device of the fuel cell system 100 according to the fifth embodiment can obtain the following effects.

コンプレッサ３２で圧縮されて高温となる前のカソードガスを突出部５３に供給して、突出部５３を冷却するので、燃料電池システム１００を長時間作動させても突出部５３の温度上昇を抑えることができ、突出部５３での水分凝縮能力の低下を抑制できる。 The cathode gas before being heated to a high temperature by being compressed by the compressor 32 is supplied to the projecting portion 53 and the projecting portion 53 is cooled, so that the temperature rise of the projecting portion 53 can be suppressed even when the fuel cell system 100 is operated for a long time. Thus, it is possible to suppress a decrease in water condensation capability at the protrusion 53.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

第１〜第４実施形態における圧力検出部５０はカソードガス供給通路３１を流れる反応ガスの圧力を検出すように構成したが、カソードガス排出通路３５やアノードガス供給通路２２、アノードガス排出通路２４を流れる反応ガスの圧力を検出するように構成してもよい。 The pressure detector 50 in the first to fourth embodiments is configured to detect the pressure of the reaction gas flowing through the cathode gas supply passage 31, but the cathode gas discharge passage 35, the anode gas supply passage 22, and the anode gas discharge passage 24 are configured. You may comprise so that the pressure of the reactive gas which flows through may be detected.

１００燃料電池システム
１０燃料電池スタック
３１カソードガス供給通路（反応ガス通路）
３２コンプレッサ
３３熱交換器
４０コントローラ
５０圧力検出部
５１圧力センサ（圧力検知手段）
５２ガス導入通路
５３突出部
５３Ａ基端部
５３Ｂ先端部
５３Ｃ円管部
５３Ｄ突起
５４放熱部
５５断熱部 100 Fuel cell system 10 Fuel cell stack 31 Cathode gas supply passage (reaction gas passage)
32 Compressor 33 Heat exchanger 40 Controller 50 Pressure detection unit 51 Pressure sensor (pressure detection means)
52 Gas Introduction Passage 53 Projection 53A Base End 53B Tip 53C Circular Pipe 53D Projection 54 Heat Dissipation 55 Heat Insulation

Claims

In a pressure detector for a fuel cell system for detecting the pressure of a reaction gas flowing in the fuel cell system,
A reaction gas passage for flowing a reaction gas;
A gas introduction passage provided on the side of the reaction gas passage so as to branch from the reaction gas passage;
A pressure detection means provided at an end of the gas introduction passage for detecting the pressure of the reaction gas flowing through the reaction gas passage;
A protruding portion that is formed to protrude from the gas introduction passage so as to condense moisture in the reaction gas in the gas introduction passage;
A pressure detection device for a fuel cell system, comprising:

A heat dissipating part which is provided outside the gas introduction passage and is connected to the projecting part, and dissipates heat transferred to the projecting part to the outside;
The pressure detection device for a fuel cell system according to claim 1.

The protruding portion is provided in the gas introduction passage through a low heat conduction member having a lower heat conductivity than the gas introduction passage.
The pressure detection device for a fuel cell system according to claim 2.

The projecting portion is formed as a branch shape with a tip branching into a plurality of portions.
The pressure detection device for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure detection device is a fuel cell system.

The heat dissipating part is arranged at a position where a traveling wind blows when the vehicle travels.
The pressure detection device for a fuel cell system according to any one of claims 2 to 4, wherein:

The heat dissipating part is disposed on the vehicle front side.
The pressure detection device for a fuel cell system according to claim 5.

The heat dissipating part is disposed below the vehicle seat and in the vicinity of the opening of the under cover that takes the traveling wind into the vehicle body.
The pressure detection device for a fuel cell system according to claim 5.

The protrusion is formed as a tubular member for flowing a reaction gas before being pressurized by a compressor.
The pressure detection device for a fuel cell system according to claim 1.

The protrusion is provided across the gas introduction passage radial direction so that both ends are supported by the gas introduction passage.
The pressure detection apparatus for a fuel cell system according to claim 8.

The gas introduction passage is provided on an upper side portion of the reaction gas passage.
The pressure detection device for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 9, wherein:

The gas introduction passage is inclined to the upstream side of the reaction gas passage, and is set so that a sandwiching angle formed between the gas introduction passage axis and the reaction gas axis on the upstream side of the reaction gas passage is 90 ° or less.
The pressure detection device for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 10, wherein: