JP4923810B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図8に基づいて説明する。本実施形態は、本発明の燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車(燃料電池車両)に適用した例である。
カソード(酸素極)4H++O2+4e−→2H2O
全体 2H2+O2→2H2O
燃料電池システムには、車外の気温を検出する外気温センサ101と車内の気温を検出する内気温センサ102が設けられている。
次に、暖房モード時の空調制御について説明する。図3は、暖房モード時の空調制御の流れを示すフローチャートである。図4は、暖房制御時の冷凍サイクルのモリエル線図である。
次に、冷却モード時の空調制御について説明する。図5は、冷房モード時の空調制御の流れを示すフローチャートである。図6は、冷房制御時の冷凍サイクルのモリエル線図である。
次に、除湿モード時の空調制御について説明する。図7は、除湿モード時の空調制御の流れを示すフローチャートである。
次に、空調オフモード時の空調制御について説明する。図8は、空調オフモード時の空調制御の流れを示すフローチャートである。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
なお、上記各実施形態では、空気用放熱器305と空気−冷媒熱交換器508のそれぞれの下流側に気液分離器310、311を設けたが、気液分離器310、311を省略し、空気用放熱器305と空気−冷媒熱交換器508のそれぞれに気液分離機能を持たせるように構成してもよい。
Claims (12)
- 酸化剤ガスと燃料ガスを電気化学反応させて発電する燃料電池(100)と、
前記燃料電池(100)に供給された酸化剤ガスのうち前記電気化学反応に用いられなかった酸化剤ガスが外部に排出される際に通過する酸化剤ガス排出経路(301)と、
冷媒が循環する冷媒循環経路(500)と、
前記冷媒を前記冷媒循環経路に圧送する冷媒圧縮機(501)と、
外気と前記冷媒圧縮機から吐出された前記冷媒との間で熱交換する外気−冷媒熱交換器(502)と、
前記酸化剤ガス排出経路を流れる酸化剤ガスと前記冷媒循環経路を流れる冷媒との間で熱交換を行う酸化剤−冷媒熱交換器(508)と、
前記冷媒循環経路における前記冷媒圧縮機と前記酸化剤−冷媒熱交換器との間で前記冷媒の減圧を行う第1減圧弁(509)と、
前記冷媒循環経路における前記酸化剤−冷媒熱交換器と前記冷媒−外気熱交換器との間で前記冷媒の減圧を行う第2減圧弁(510)とを備え、
前記酸化剤−冷媒熱交換器により前記酸化剤ガスから前記冷媒に伝熱される場合に、前記第1減圧弁で減圧された前記冷媒の温度が前記酸化剤ガスに含まれる水分が凍結しない所定温度以上となるように、前記第1減圧弁による前記冷媒の減圧が行われることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記所定温度は0℃であ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。
- 前記酸化剤−冷媒熱交換器で前記酸化剤ガスから前記冷媒に伝熱する場合に、前記第2減圧弁で減圧された前記冷媒の温度が外気温以下となるように、前記第2減圧弁による前記冷媒の減圧が行われることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。
- 前記冷媒−外気熱交換器の出口側冷媒を減圧する第3減圧弁(504)と、
前記第3減圧弁により減圧された低圧冷媒を蒸発させ、室内に供給される空調用空気を冷却するように構成された蒸発器(505)とを備え、
前記第1減圧弁と前記第2減圧弁は、それぞれ開度が調整可能に構成されており、
前記蒸発器により前記空調用空気の冷却が行われる場合に、前記第1減圧弁と前記第2減圧弁は全開にされることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電池システム。 - 前記酸化剤ガス排出経路に設けられ、前記酸化剤ガス排出経路を流れる酸化剤ガスの熱を外気に放出する酸化剤ガス放熱器(305)を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
- 前記酸化剤ガス放熱器に外気を送風する送風ファン(306)を備えることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。
- 前記酸化剤ガス排出経路を流れる酸化剤ガスが前記酸化剤ガス放熱器をバイパスすることができる第1バイパス経路(308)を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の燃料電池システム。
- 前記酸化剤ガス排出経路を流れる酸化剤ガスが前記酸化剤ガス−冷媒熱交換器をバイパスすることができる第2バイパス経路(317)を備えることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
- 前記酸化剤ガス排出経路から外部に排出された酸化剤ガスに含まれる水分により結露が発生することを検出する結露検出センサ(316)を備え、
前記結露検出センサ(316)により結露が発生することが検知された場合には、前記酸化剤ガス放熱器での放熱量を増大させることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の燃料電池システム。 - 前記結露検出センサが露点計であることを特徴とする請求項9に記載の燃料電池システム。
- 前記結露検出センサは、前記酸化剤ガス排出経路から外部に排出される酸化剤ガスが通過する配管(316a)と、前記配管の内壁に設けられた鏡面(316d)と、前記鏡面に対して発光する発光部(316e)と、前記鏡面で反射した光を受光する受光部(316f)と、前記鏡面と外気温との間で伝熱を行う伝熱手段(316b、316c)とを備えていることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記鏡面が前記配管における鉛直方向の上部の内壁に設けられていることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池システム。
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