JP3939633B2 - The fuel cell system - Google Patents

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    • Y02E60/52Fuel cells characterised by type or design
    • Y02E60/521Proton Exchange Membrane Fuel Cells [PEMFC]

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、燃料電池自動車等に用いられる燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system for use in a fuel cell vehicle or the like.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池には、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソードとを備え、アノードに燃料ガス(例えば水素ガス)を供給し、カソードに酸化剤ガス(例えば酸素あるいは空気)を供給して、これらガスの酸化還元反応にかかる化学エネルギを直接電気エネルギとして抽出するようにしたものがある。 The fuel cell mounted on a fuel cell vehicle or the like, comprising an anode and a cathode on both sides of the solid polymer electrolyte membrane, it supplies a fuel gas (e.g., hydrogen gas) to the anode, cathode oxidant gas (e.g. oxygen or air) to supply, there is that so as to extract chemical energy according to the redox reaction of these gases directly as electrical energy.
【0003】 [0003]
燃料電池のアノードから排出されるアノードオフガス(以下、水素オフガスという)には未反応の水素ガスが含まれており、これをそのまま放出したのでは燃費が悪化してしまう。 The anode off gas (hereinafter, the hydrogen as off-gas) discharged from the anode of the fuel cell to includes the unreacted hydrogen gas, than it was as it released thus fuel consumption is deteriorated. そこで、燃費向上のため、この水素オフガスを積極的に循環させ、新鮮な水素ガスと混合して再度燃料電池に供給する燃料電池システムが提案されている。 Therefore, improve fuel efficiency, the hydrogen off-gas actively circulate, it is proposed a fuel cell system for supplying again the fuel cell is mixed with fresh hydrogen gas.
【0004】 [0004]
例えば、特許文献1には、エゼクタ(エゼクタポンプ)を用いて水素オフガスを循環させ、該水素オフガスを再度燃料電池に供給する燃料電池システムが開示されている。 For example, Patent Document 1, is circulated hydrogen off-gas with an ejector (ejector pump), the fuel cell system is disclosed which supplies again fuel cell 該水Moto off.
【0005】 [0005]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平9−213353号公報【0006】 JP-A-9-213353 [0006]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
ところで、上述のように水素オフガスの循環を繰り返すと、オフガス内の不純物濃度が上昇して出力低下の虞があるため、燃料電池に供給する水素ガスの量を一時的に増加させて、前記オフガスを燃料電池システム外部に排出する循環流路内ガス排出を行うことが一般的である。 However, repeated circulation of the hydrogen off-gas as described above, since there is a risk of the output lowering the impurity concentration increased in the off-gas, by temporarily increasing the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell, the off-gas performing the circulation passage gas exhaust for discharging the fuel cell system outside are common.
しかしながら、前記循環流路内ガス排出時には、供給される水素ガスの量が増加することによりエゼクタでの圧力損失が大きくなってしまい、アノード側での水素圧力が低下してしまう。 However, the at the time of the circulation passage gas exhaust, becomes large pressure loss in the ejector by the amount of hydrogen gas supplied is increased, the hydrogen pressure on the anode side decreases. これにより、アノードとカソードガス圧力の差(極間差圧)が変動し、燃料電池の性能を維持する上で好ましくないという問題があった。 Thus, varies the difference of the anode and the cathode gas pressure (inter-electrode differential pressure), there is a problem that undesirable in maintaining the performance of the fuel cell.
【0007】 [0007]
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、反応ガスの循環流路内ガス排出による極間差圧の変動を抑制でき、燃料電池の信頼性を維持することができる燃料電池システムを提供することを目的としている。 The present invention was made in view of the above circumstances, it is possible to suppress the fluctuation of the inter-electrode differential pressure due to the circulation passage gas exhaust of the reaction gases, a fuel cell capable of maintaining the reliability of the fuel cell is an object of the present invention to provide a system.
【0008】 [0008]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項1に係る発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを供給されて発電を行う燃料電池(例えば、後述する実施の形態における燃料電池1)と、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路(例えば、後述する実施の形態における水素ガス供給システム2)と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料ガス供給流路に戻す燃料オフガス循環流路(例えば、後述する実施の形態における水素オフガス循環流路6)と、前記燃料ガス供給流路に設けられ前記燃料オフガス循環流路の燃料オフガスを燃料ガス供給流路に送り込むエゼクタ(例えば、後述する実施の形態におけるエゼクタ9)と、前記燃料オフガス循環流路内のガスを排出する排出弁(例えば、後述する実施の形態におけ The invention according to claim 1 of the present invention made in order to achieve the above object, a fuel cell (e.g., a fuel cell 1 in the embodiment described later) for generating electricity and a fuel gas and oxidant gas are supplied , the fuel cell to the fuel gas fuel gas supply channel for supplying (e.g., hydrogen gas supply system 2 in the embodiment described below) and returns the fuel offgas discharged from the fuel cell to the fuel gas supply passage fuel off-gas circulation passage (e.g., the hydrogen off-gas circulation passage 6 in the embodiment described below) ejector and, provided in the fuel gas supply passage feeding fuel off gas of the fuel off-gas circulation passage to the fuel gas supply channel (e.g., an ejector 9 in the embodiment that will be described later) and the fuel off-gas circulation passage gas exhaust valve for discharging (for example, put to the embodiments set forth herein 排出弁8)と、前記排出弁を開く循環流路内ガス排出時に、 燃料ガスの流量を増加させるとともに、前記エゼクタのノズル径を最大に切り替えて、前記燃料電池内における前記燃料ガスの圧力と前記酸化剤ガスの圧力との差の変動を防ぐ制御手段(例えば、後述する実施の形態におけるECU11)と、を備えることを特徴とする。 A discharge valve 8), during the circulation passage gas exhaust opening said discharge valve, with increasing the flow rate of the fuel gas by switching the nozzle diameter of the ejector to the maximum, the pressure of the fuel gas in the said fuel cell It said control means for preventing fluctuation of the difference between the pressure of the oxidant gas (e.g., ECU 11 in the embodiment described below), characterized in that it comprises a a.
【0009】 [0009]
この発明によれば、前記循環流路内ガス排出時に燃料ガスの流量が増加した場合においても、前記エゼクタのノズル径を最大に切り替えることにより、エゼクタでの圧力損失を低減でき、アノード側での水素圧力の低下を抑えることができるため、アノードとカソードガス圧力の差(極間差圧)の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the present invention, when the flow rate of the fuel gas when the circulation channel in the gas discharge is also increased, by switching to the maximum nozzle diameter of the ejector, it is possible to reduce the pressure loss in the ejector, at the anode side it is possible to suppress a decrease in the hydrogen pressure, it is possible to suppress the variation of the difference between the anode and the cathode gas pressure (inter-electrode differential pressure), to maintain the performance of the fuel cell. この場合には、前記極間差圧の変動を防いで、燃料電池の信頼性をさらに高めることができる。 In this case, to prevent fluctuation of the inter-electrode differential pressure, it is possible to further enhance the reliability of the fuel cell.
【0010】 [0010]
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、 前記制御手段による前記エゼクタのノズル径を最大に切り替える制御を、前記循環流路内ガス排出後も所定時間継続することを特徴とする。 The invention according to claim 2, arrangement as claimed in claim 1, the control of switching the nozzle diameter of the ejector by the control unit to the maximum, also continues for a predetermined time after the circulation passage gas exhaust it is characterized in.
この発明によれば、循環流路内ガス排出終了後においても、エゼクタに供給されるガスの流量変動に伴うエゼクタでの圧力損失を低減することができるため、循環流路内ガス排出終了後においても極間差圧の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the present invention, even after completion of the circulation passage gas exhaust, you are possible to reduce the pressure loss in the ejector with the flow rate variation of the gas supplied to the ejector, after completion of the circulation passage gas exhaust it can be suppressed variations in the machining gap differential pressure, to maintain the performance of the fuel cell.
【0011】 [0011]
また、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のものであって、記エゼクタは、径の異なる複数のノズル(例えば、後述する実施の形態におけるノズル12a〜12b)と、これらのノズルを切り換えて前記燃料ガス供給流路に接続する切換手段(例えば、後述する実施の形態におけるエゼクタ切換弁10)を備え、 前記制御手段による前記エゼクタのノズル径を最大に切り替える制御を、前記複数のノズルのうち最大の径のノズル(例えば、後述する実施の形態におけるノズル12a)に切り換える。 The invention according to claim 3, arrangement as claimed in claim 1 or claim 2, serial ejector, different nozzles (e.g., nozzles 12a~12b in the embodiment described below) in diameter and , switching means for connecting by switching these nozzles to the fuel gas supply channel (e.g., an ejector switching valve 10 in the embodiment described below) provided with a control for switching the nozzle diameter of the ejector by the control means to the maximum switches nozzle of the largest diameter among the plurality of nozzles (e.g., nozzles 12a in the embodiment described below) to.
【0012】 [0012]
この発明によれば、 前記制御手段による前記エゼクタのノズル径を最大に切り替える制御を、前記最大の径のノズルに切り換えることにより行うため、前記エゼクタでの圧力損失を最大限抑えることができ、極間差圧の変動を最大限抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the present invention, the control of switching the nozzle diameter of the ejector by the control unit to the maximum, because performed by switching to the nozzle of the largest diameter, it is possible to suppress most of the pressure loss at the ejector, pole the variation between differential pressure and maximum suppression, it is possible to maintain the performance of the fuel cell.
【0013】 [0013]
また、請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のものであって、 前記制御手段は、循環流路内ガス排出終了後所定時間経過するまではエゼクタのノズル径を最大に維持する手段と、循環流路内ガス排出終了後所定時間経過後はエゼクタのノズル径を切り換え前の状態に戻す手段と、を備えたことを特徴とする。 Further, invention has been made according to any one of claims 1 to 3, wherein, the nozzle of the ejector until the elapse of a predetermined After completion circulation passage gas exhaust time according to claim 4 means for maintaining the diameter to a maximum, after a predetermined after completion circulation passage gas exhaust time is characterized by comprising means for returning to the state before switching the nozzle diameter of the ejector, the.
【0014】 [0014]
この発明によれば、循環流路内ガス排出中や処理後において、エゼクタでの圧力損失を低減でき、燃料ガスのアノード側での水素圧力の低下を抑えることができるため、極間差圧の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the present invention, after the circulation passage gas exhaust or during processing, can reduce the pressure loss in the ejector, it is possible to suppress a decrease in the hydrogen pressure at the anode side of the fuel gas, the inter-electrode differential pressure by suppressing variation, it is possible to maintain the performance of the fuel cell.
【0015】 [0015]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
初めに、この発明に係る燃料電池システムの実施の形態を図1の図面を参照して説明する。 First, an embodiment of the fuel cell system according to the present invention with reference to the drawings of FIG.
図1は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの概略構成図である。 Figure 1 is a schematic block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 前記燃料電池システムが備える燃料電池1は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなる。 The fuel cell 1 provided in the fuel cell system, for example, a solid polymer electrolyte membrane comprising a solid polymer ion exchange membrane or the like from the anode and cathode and is constituted by stacking a plurality of cells formed by sandwiching from both sides in the stack .
【0016】 [0016]
前記燃料電池1には、燃料である水素ガスを供給する水素ガス供給システム2と、酸化剤ガスであるエアを供給するエア供給システム3とが接続されている。 Wherein the fuel cell 1, a hydrogen gas supply system 2 which supplies hydrogen gas as a fuel, the air supply system 3 for supplying air as an oxidizing agent gas are connected. 水素ガス供給システム2は、例えば高圧で水素を保持する高圧水素タンクを備え、水素ガス供給流路4を介して燃料電池1のアノードに水素を供給する。 Hydrogen gas supply system 2, for example, a high-pressure hydrogen tank for holding the hydrogen at high pressure, and supplies the hydrogen to the anode of the fuel cell 1 via a hydrogen gas supply passage 4. エア供給システム3は、例えばエアコンプレッサを備えており、エア供給流路5を介して燃料電池1のカソードに酸化剤である空気(エア)を供給する。 Air supply system 3, for example, an air compressor supplies air (air) as an oxidizing agent to the cathode of the fuel cell 1 via an air supply passage 5.
【0017】 [0017]
これらのシステム2,3から反応ガス(水素、エア)が燃料電池1に供給されると、アノードの反応面(図示せず)に供給された水素がイオン化され、固体高分子電解質膜を介してカソードの方に移動する。 When the reaction gas from these systems 2 (hydrogen, air) is supplied to the fuel cell 1, hydrogen supplied to the anode of the reaction surface (not shown) is ionized through the solid polymer electrolyte membrane It moves toward the cathode. この間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。 Electrons generated during this time are extracted to an external circuit and used as electric energy of the DC. 燃料電池1には走行モータなどの負荷(図示せず)が接続されており、該負荷に燃料電池1からの出力(発電電力)が供給される。 The fuel cell 1 is connected a load such as a travel motor (not shown), the output from the fuel cell 1 to the load (generated power) is supplied.
【0018】 [0018]
燃料電池1に供給された水素ガスは発電に供された後、未反応の水素ガスが水素オフガスとして燃料電池1のアノードから水素オフガス循環流路7に排出される。 After the hydrogen gas supplied to the fuel cell 1, which is used for power generation, unreacted hydrogen gas discharged from the anode of the fuel cell 1 to the hydrogen off-gas circulation passage 7 as a hydrogen off-gas. 水素オフガス循環流路7は、前記水素ガス供給流路4に設けられたエゼクタ9の吸込側に接続されている。 Hydrogen off-gas circulation passage 7 is connected to the suction side of the ejector 9 provided in the hydrogen gas supply flow passage 4.
前記エゼクタ9は、流体の流れ(この場合は水素ガス)によるエネルギで駆動されるものであり、前記水素オフガス循環流路7の水素オフガスを水素ガス供給流路4に送り込む。 The ejector 9, fluid flow (in this case, hydrogen gas) which is driven by the energy by, feeding the hydrogen off-gas of the hydrogen off-gas circulation passage 7 in the hydrogen gas supply flow passage 4.
【0019】 [0019]
これにより、水素オフガスは、水素ガス供給システム2から供給される新鮮な水素ガスと混合されて、再び燃料電池1のアノードに供給されるようになっている。 Thus, the hydrogen off-gas is mixed with fresh hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply system 2, and is again supplied to the anode of the fuel cell 1.
【0020】 [0020]
また、前記エゼクタ9は、径の異なる複数のノズル12a〜12cを備えている。 Further, the ejector 9 is provided with different multiple nozzles 12a~12c diameters. 本実施の形態においては、径の大きさが、ノズル12a、ノズル12b、ノズル12cの順に小さくなっており、ノズル12aの径が最も大きく設定されている。 In the present embodiment, the diameter is, the nozzle 12a, a nozzle 12b, are smaller in the order of the nozzle 12c, the diameter of the nozzle 12a is largest set. また、ノズル12a〜12cはスライド部材13に一体的に設けられ、スライド部材13がスライドすることにより、ノズル12a〜12cのいずれかが水素ガス供給流路4に接続される。 The nozzle 12a~12c is provided integrally with the slide member 13, by the slide member 13 slides, one of the nozzles 12a~12c is connected to the hydrogen gas supply flow passage 4. そして、前記エゼクタ9の上流側に設けられたエゼクタ切換弁10により、水素ガス供給流路4に接続されるノズル12a〜12cが切り換えられる。 By ejector switching valve 10 provided upstream of the ejector 9, the nozzle 12a~12c is switched to be connected to the hydrogen gas supply flow passage 4. これにより、エゼクタ9に供給されるガス(この場合は水素ガス)の流量が制御される。 Thus, the flow rate of the gas (in this case, hydrogen gas) supplied to the ejector 9 is controlled.
【0021】 [0021]
また、前記水素オフガス循環流路7は、水素オフガス排出流路6に接続しており、この分岐した水素オフガス排出流路6には排出弁8が設けられている。 Also, the hydrogen off-gas circulation passage 7 is connected to the hydrogen off gas discharge passage 6, the discharge valve 8 is provided in the hydrogen off-gas discharge passage 6 was the branch. この排出弁8が閉じられると、水素オフガス循環流路7の水素オフガスはエゼクタ9を介して燃料電池1のアノードに供給される。 When the exhaust valve 8 is closed, the hydrogen off-gas of the hydrogen off-gas circulation flow path 7 is supplied to the anode of the fuel cell 1 through the ejector 9. 一方、排出弁8が開かれると、前記水素オフガスは水素オフガス排出流路6から排出弁8を介して燃料電池システムの外部に排出される。 On the other hand, when the discharge valve 8 is opened, the hydrogen off-gas is discharged to the outside of the fuel cell system through the discharge valve 8 from the hydrogen off-gas discharge flow path 6.
【0022】 [0022]
前記水素ガス供給システム2、エア供給システム3、排出弁8、エゼクタ切換弁10のそれぞれには、制御装置(ECU)11が接続されている。 The hydrogen gas supply system 2, the air supply system 3, each of the discharge valve 8, the ejector switching valve 10, the controller (ECU) 11 is connected. この制御装置11は、負荷の作動に必要な電力を算出して、この算出した電力に基づいて水素ガス供給システム2、エア供給システム3にそれぞれ制御信号を送信する。 The control unit 11 calculates the power necessary for the operation of the load, the hydrogen gas supply system 2 on the basis of the calculated power, and transmits the control signals to the air supply system 3. これにより、水素ガス供給システム2,エア供給システム3から供給される反応ガスの量が調整され、燃料電池1での発電量が制御される。 Thus, the hydrogen gas supply system 2, is adjusted the amount of the reaction gas supplied from the air supply system 3, the power generation amount in the fuel cell 1 is controlled.
【0023】 [0023]
また、制御装置11は、燃料電池1のアノードに供給される水素ガスの水素濃度を検出するセンサ(図示せず)を備え、検出された水素濃度に応じて排出弁8を開くとともに、供給する水素の流量を増加させて不純物を排出する循環流路内ガス排出を行う。 The control device 11 is provided with a sensor (not shown) for detecting the hydrogen concentration of the hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell 1, with opening the discharge valve 8 according to the detected hydrogen concentration, supplies increasing the flow rate of the hydrogen performs circulation passage gas exhaust for discharging impurities. 加えて、この循環流路内ガス排出に基づいて、前記エゼクタ9のノズル12a〜12cを切り換える制御を行う。 In addition, based on the circulation passage gas exhaust, it performs control for switching the nozzle 12a~12c of the ejector 9. これについて図2を用いて説明する。 This will be described with reference to FIG.
【0024】 [0024]
図2は、図1に示した燃料電池システムにおけるエゼクタ9の切換制御処理を示すフローチャートである。 Figure 2 is a flowchart showing a changeover control of the ejector 9 in the fuel cell system shown in FIG. まず、ステップS12に示したように、循環流路内ガス排出中かどうかを判定し、判定結果がYESであればステップS20に進み、判定結果がNOであればステップS14に進む。 First, as shown in step S12, to determine whether the circulation passage gas exhaust, the determination result proceeds to step S20 if YES, the judgment result is advanced to step S14 if NO. ここで、排出弁8が開いているときが循環流路内ガス排出中であり、排出弁8を閉じているときが循環流路内ガス排出を行っていないときである。 Here, a circulation passage gas discharged when the exhaust valve 8 is opened, is when the is not performing the gas exhaust circulation passage while closing the discharge valve 8.
【0025】 [0025]
ステップS20では、タイマーTMに所定値TM1を設定する。 In step S20, setting a predetermined value TM1 in the timer TM. この所定値TM1は、例えば、循環流路内ガス排出により増加したガス流量が、要求出力に応じて制御される通常のガス流量に移行するまでの時間である。 The predetermined value TM1 is, for example, gas flow rate was increased by the circulation passage gas exhaust is the time to shift to the normal gas flow rate is controlled in accordance with the required output.
ステップS22で、エゼクタ9のノズル径を最大に切換・保持を行う。 In step S22, for switching and holding the maximum nozzle diameter of the ejector 9. すなわち、エゼクタ9のノズル径が最大でない場合には最大に切り換える。 That is, switching to the maximum in the case the nozzle diameter of the ejector 9 is not maximum. また、ノズル径がすでに最大の場合にはその状態を維持する。 The nozzle diameter is already in the case of maximum maintains its state. この場合には、水素ガス供給流路4に接続されるノズルをノズル12aに切換・保持することにより行う。 In this case, it carried out by switching and holding the nozzle to be connected to the hydrogen gas supply channel 4 to a nozzle 12a. そして、一連の処理を終了する。 Then, the series of processing is terminated.
【0026】 [0026]
このようにしたため、前記循環流路内ガス排出時に水素ガスの流量が増加した場合においても、前記エゼクタ9のノズル径を最大に切り換えて、流量を所定値よりも大きくすることにより、エゼクタ9での圧力損失を低減でき、アノード側での水素圧力の低下を抑えることができるため、アノードとカソードガス圧力の差(極間差圧)の変動を抑制して、燃料電池1の性能を維持することができる。 Since this is done, when the flow rate of the hydrogen gas during the circulation channel in the gas discharge is also increased, by switching the nozzle diameter of the ejector 9 to the maximum, by a flow rate larger than a predetermined value, in the ejector 9 pressure loss can be reduced, since it is possible to suppress the decrease of the hydrogen pressure at the anode side, thereby suppressing the variation of the difference between the anode and the cathode gas pressure (inter-electrode differential pressure), to maintain the performance of the fuel cell 1 be able to.
【0027】 [0027]
また、循環流路内ガス排出中でないと判定されたステップS14ではタイマーTMが0かどうかの判定を行い、判定結果がYESであればステップS16に進み、判定結果がNOの場合にはステップS18に進む。 Moreover, the circulation passage gas exhaust during non been judged step S14 the timer TM is responsible for determining whether 0, the determination result proceeds to step S16 if YES, i.e., when the determination result is NO step S18 proceed to.
ステップS18の場合にはタイマーTMの値を所定値αで減算し、ステップS22の処理に進み、その後一連の処理を終了する。 If in step S18 subtracts the value of the timer TM with a predetermined value alpha, the process proceeds to step S22, and then terminates the series of processes.
【0028】 [0028]
ステップS16の場合には、エゼクタ9のノズル径を通常状態(循環流路内ガス排出以外の状態)に切換・保持を行う。 In the case of step S16, for switching and holding the nozzle diameter of the ejector 9 in the normal state (the state other than the gas discharge circulation flow path). すなわち、エゼクタ9のノズル径が最大に切り換えられていた場合には、要求出力に応じたノズル径(例えばノズル12b、12c)に切り換える。 That is, when the nozzle diameter of the ejector 9 has been switched to maximum and switches the nozzle diameter corresponding to the required output (e.g. the nozzle 12b, 12c). また、ノズル径がすでに通常状態の場合にはその状態を維持する。 The nozzle diameter is already in the normal state is maintained as it is. そして、一連の処理を終了する。 Then, the series of processing is terminated.
【0029】 [0029]
このように、循環流路内ガス排出終了後においても、エゼクタ9に供給されるガスの流量変動に伴うエゼクタ9での圧力損失を低減することができるため、循環流路内ガス排出終了後においても極間差圧の変動を抑制して、燃料電池1の性能を維持することができる。 Thus, even after the completion of the circulation passage gas exhaust, you are possible to reduce the pressure loss in the ejector 9 due to the flow rate fluctuation of the gas supplied to the ejector 9, after completion of the circulation passage gas exhaust it can be suppressed variations in the machining gap differential pressure, to maintain the performance of the fuel cell 1.
【0030】 [0030]
なお、本発明における燃料電池システムは、上述した実施の形態のみに限られるものではない。 The fuel cell system of the present invention is not limited only to the embodiments described above. 例えば、上述した実施の形態においては、エゼクタ7は径の異なる複数のノズル12a〜12bを備えたスライド式のものを用いたが、ノズルに絞り機構を備えてノズル径を調整できる電磁弁であってもよい。 For example, in the embodiment described above, the ejector 7 has been used as a sliding with different multiple nozzles 12a~12b diameters, there solenoid valve capable of adjusting the nozzle diameter provided with a diaphragm mechanism to the nozzle it may be. また、前記燃料電池システムは、燃料電池自動車に好適に用いることができるが、他の用途にも適用することができるのはもちろんである。 Further, the fuel cell system can be suitably used for a fuel cell vehicle, it is of course also applicable to other applications.
【0031】 [0031]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、請求項1に係る発明によれば、エゼクタでの圧力損失を低減でき、燃料ガスのアノード側での水素圧力の低下を抑えることができるため、アノードとカソードガス圧力の差(極間差圧)の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 As described above, according to the invention according to claim 1, can reduce the pressure loss in the ejector, it is possible to suppress a decrease in the hydrogen pressure at the anode side of the fuel gas, the difference between the anode and the cathode gas pressure by suppressing the variation of the (inter-electrode differential pressure), it is possible to maintain the performance of the fuel cell.
【0032】 [0032]
請求項2に係る発明によれば、循環流路内ガス排出終了後においても極間差圧の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the invention of claim 2, also suppress the variation of the interelectrode differential pressure after completion of the circulation passage gas exhaust, it can maintain the performance of the fuel cell.
請求項3に係る発明によれば、前記エゼクタでの圧力損失を最大限抑えることができ、極間差圧の変動を最大限抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the invention of claim 3, it is possible to suppress most of the pressure loss at the ejector, and maximally suppressing the fluctuation of the inter-electrode differential pressure, it is possible to maintain the performance of the fuel cell.
請求項4に係る発明によれば、循環流路内ガス排出中や処理後において、極間差圧の変動を抑制して、燃料電池の性能を維持することができる。 According to the invention of claim 4, after the circulation passage gas emissions and processing, to suppress the fluctuation of the inter-electrode differential pressure, it is possible to maintain the performance of the fuel cell.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 本発明の実施の形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示した燃料電池システムにおけるエゼクタの切換制御処理を示すフローチャートである。 2 is a flowchart showing a changeover control of the ejector in the fuel cell system shown in FIG.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 燃料電池2 水素ガス供給システム3 エア供給システム8 排出弁9 エゼクタ10 エゼクタ切換弁11 ECU 1 fuel cell 2 hydrogen gas supply system 3 air supply system 8 discharge valve 9 ejector 10 ejector switching valve 11 ECU

Claims (4)

  1. 燃料ガスと酸化剤ガスとを供給されて発電を行う燃料電池と、 A fuel cell for generating electricity and a fuel gas and an oxidant gas is supplied,
    前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、 A fuel gas supply passage for supplying the fuel gas to the fuel cell,
    前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料ガス供給流路に戻す燃料オフガス循環流路と、 A fuel off-gas circulation flow path of the fuel offgas returned to the fuel gas supply passage that is discharged from the fuel cell,
    前記燃料ガス供給流路に設けられ前記燃料オフガス循環流路の燃料オフガスを燃料ガス供給流路に送り込むエゼクタと、 And ejector provided in the fuel gas supply passage feeding fuel off gas of the fuel off-gas circulation passage to the fuel gas supply channel,
    前記燃料オフガス循環流路内のガスを排出する排出弁と、 A discharge valve for discharging the gas in the fuel off-gas circulation passage,
    前記排出弁を開く循環流路内ガス排出時に、 燃料ガスの流量を増加させるとともに、前記エゼクタのノズル径を最大に切り替えて、前記燃料電池内における前記燃料ガスの圧力と前記酸化剤ガスの圧力との差の変動を防ぐ制御手段と、 During circulation passage gas exhaust opening said discharge valve, with increasing the flow rate of the fuel gas by switching the nozzle diameter of the ejector to the maximum, the pressure of the pressure and the oxidizing agent gas in the fuel gas in the said fuel cell and a control means for preventing fluctuation of the difference between,
    を備えることを特徴とする燃料電池システム。 Fuel cell system comprising: a.
  2. 前記制御手段による前記エゼクタのノズル径を最大に切り替える制御を、前記循環流路内ガス排出後も所定時間継続す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。 The fuel cell system according to claim 1, characterized in that the control switch to the maximum nozzle diameter of the ejector by the control unit, also continues for a predetermined time after the circulation passage gas exhaust.
  3. 前記エゼクタは、径の異なる複数のノズルと、これらのノズルを切り換えて前記燃料ガス供給流路に接続する切換手段を備え、 The ejector is provided with a plurality of nozzles having different diameters, a switching means for connecting to the fuel gas supply channel by switching these nozzles,
    前記制御手段による前記エゼクタのノズル径を最大に切り替える制御を、前記複数のノズルのうち最大の径のノズルに切り換えることにより行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or claim 2, characterized in that by switching the control switch to the maximum nozzle diameter of the ejector by the control means, the nozzle of the largest diameter among the plurality of nozzles .
  4. 前記制御手段は、循環流路内ガス排出終了後所定時間経過するまではエゼクタのノズル径を最大に維持する手段と、循環流路内ガス排出終了後所定時間経過後はエゼクタのノズル径を切り換え前の状態に戻す手段と、を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池システム。 Wherein the control means, switching means for maintaining the maximum nozzle diameter of the ejector until the elapse of a predetermined After completion circulation passage gas exhaust time, the circulation flow path after the gas discharge after the end of the predetermined time the nozzle diameter of the ejector the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, characterized by comprising, a means for returning to the previous state.
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