JP2020047421A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施例の燃料電池システムを示す構成図である。燃料電池システムは、制御装置1、一組のタンク2a,2b、一組の制御弁3a,3b、熱交換器4、燃料電池スタック50、電流センサ51、変換回路52、ポンプ54、ラジエータ55、分流弁56、減圧弁57、レセプタクル61、充填弁62、通信機63、及び圧力センサ64を有する。
第1実施例において、制御装置1は、図8を参照して述べたように、各タンク2a,2b内の燃料ガスの温度の大小関係が接続形態の切り替えのたびに反転するように制御を行うが、これに限定されない。制御装置1は、例えばタンク2b内の燃料ガスの温度がタンク2a内の燃料ガスの温度より高く維持されるように制御を行ってもよい。
第2実施例において、制御装置1は、タンク2a内の燃料ガスの温度が低くなりすぎないように、タンク2a,2bの接続形態を直列接続#1,#2に交互に切り替えるが、これに限定されない。第2実施例のように低温のタンク2bの充填を高温のタンク2aの後に実行する場合、接続形態の切り替えは必ずしも行われる必要はない。
第1及び第2実施例において、制御装置1は、制御弁3a,3bを交互に開閉することにより各タンク2a,2b内の燃料ガスの温度低下を抑制するが、長手方向Dxにおけるタンク2aの長さをタンク2bより短くして、短い方のタンク2aを長い方のタンク2bより低温に維持してもよい。この場合、燃料ガスの充填時、短い方のタンク2aのライナ20は、長い方のタンク2bより長手方向Dxにおける変形量が小さくなるため、負荷が低減される。
タンク2a,2bの接続形態は、第4実施例とは異なり、常に直列接続#1であってもよい。
2a,2b タンク(第1タンク、第2タンク)
3a,3b 制御弁(第1制御弁、第2制御弁)
4 熱交換器
40 冷却路
41 ファン
42 フィン
20 ライナ
23 温度センサ
26 隙間
51 電流センサ
64 圧力センサ
91 タンク接続路
92a,92b 供給系接続路
93 燃料供給路
Claims (16)
- 燃料電池に供給される燃料ガスを蓄圧する第1タンク及び第2タンクと、
前記第1タンクと前記第2タンクを接続する流路上に設けられた加熱装置と、
前記第1タンク内または前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度に関する条件が満たされる場合、前記第1タンク及び前記第2タンクの一方から前記加熱装置を経由し他方に流れる前記燃料ガスが加熱されるように前記加熱装置を作動させる制御装置とを有することを特徴とする、
燃料電池システム。 - 前記制御装置は、
前記第1タンク内及び前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度に関する前記条件が満たされない場合、前記燃料電池への前記燃料ガスの供給経路を、前記第1タンク及び前記第2タンクから前記加熱装置を経由せずに前記燃料電池に至る経路に切り替えて、前記加熱装置の動作を停止させ、
前記第1タンク内または前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度に関する前記条件が満たされる場合、前記供給経路を、前記第1タンク及び前記第2タンクの一方から前記加熱装置を経由し他方に流れて前記燃料電池に至る経路に切り替えて、前記加熱装置を作動させることを特徴とする、
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料ガスを前記第1タンクから前記加熱装置を経由せずに前記燃料電池に供給する流路上に設けられた第1制御弁と、
前記燃料ガスを前記第2タンクから前記加熱装置を経由せずに前記燃料電池に供給する流路上に設けられた第2制御弁とを有し、
前記制御装置は、
前記第1タンク内及び前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度に関する前記条件が満たされない場合、前記第1制御弁及び前記第2制御弁を開き、
前記第1タンク内または前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度に関する前記条件が満たされる場合、前記燃料ガスが前記第1タンクから前記加熱装置を経由して前記第2タンクに流れるように前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開くことを特徴とする、
請求項1または2に記載された燃料電池システム。 - 前記第1タンク内の前記燃料ガスの第1温度を検出する第1温度センサと、
前記第2タンク内の前記燃料ガスの第2温度を検出する第2温度センサとを有し、
前記制御装置は、前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開いた後、前記第2温度から前記第1温度を減じた温度差が第1基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第2タンクから前記加熱装置を経由して前記第1タンクに流れるように前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じることを特徴とする、
請求項3に記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じた後、前記第1温度から前記第2温度を減じた温度差が前記第1基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第1タンクから前記加熱装置を経由して前記第2タンクに流れるように前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開くことを特徴とする、
請求項4に記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じた後、前前記第2温度から前記第1温度を減じた温度差が、前記第1基準値より小さい第2基準値を下回った場合、前記燃料ガスが前記第1タンクから前記加熱装置を経由して前記第2タンクに流れるように記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開くことを特徴とする、
請求項4に記載された燃料電池システム。 - 前記第1タンク内及び前記第2タンク内の前記燃料ガスの圧力を検出する圧力センサを有し、
前記制御装置は、前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開いた後、前記圧力センサが検出した圧力の減少量が基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第2タンクから前記加熱装置を経由して前記第1タンクに流れるように前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じることを特徴とする、
請求項3に記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じた後、前記圧力センサが検出した圧力の減少量が前記基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第1タンクから前記加熱装置を経由して前記第2タンクに流れるように前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開くことを特徴とする、
請求項7に記載された燃料電池システム。 - 前記燃料電池から出力される電流値を検出する電流センサを有し、
前記制御装置は、前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開いた後、前記電流センサが検出した電流値の積算値が基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第2タンクから前記加熱装置を経由して前記第1タンクに流れるように前記第1制御弁を開き前記第2制御弁を閉じることを特徴とする、
請求項3に記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1制御弁を開いて前記第2制御弁を閉じた後、前記電流センサが検出した電流値の積算値が前記基準値を超えた場合、前記燃料ガスが前記第1タンクから前記加熱装置を経由して前記第2タンクに流れるように前記第1制御弁を閉じて前記第2制御弁を開くことを特徴とする、
請求項9に記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1タンク内または前記第2タンク内の前記燃料ガスの温度が、前記燃料ガスの残量に応じた閾値以下である場合、前記条件が満たされると判定することを特徴とする、
請求項1乃至10の何れかに記載された燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記第1タンク内または前記第2タンク内の前記燃料ガスの消費速度が、前記燃料ガスの残量に応じた閾値以下である場合、前記条件が満たされると判定することを特徴とする、
請求項1乃至10の何れかに記載された燃料電池システム。 - 前記第1タンク及び前記第2タンクは樹脂製のライナを有し、
前記第1タンク及び前記第2タンクは一方向に延びた形状を有し、
前記第1タンクの前記一方向の長さは前記第2タンクより長いことを特徴とする、
請求項1乃至3の何れかに記載された燃料電池システム。 - 前記第1タンクは金属製のライナを有し、
前記第2タンクは樹脂製のライナを有することを特徴とする、
請求項1乃至3の何れかに記載された燃料電池システム。 - 前記加熱装置は、前記燃料電池を冷却した冷却媒体が流れる冷却路を備えた熱交換器であることを特徴とする、
請求項1乃至14の何れかに記載された燃料電池システム。 - 前記加熱装置は、ファン及びフィンを備えた熱交換器であることを特徴とする、
請求項1乃至14の何れかに記載された燃料電池システム。
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