JP5099474B2

JP5099474B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池車両

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Publication number: JP5099474B2
Application number: JP2006317071A
Authority: JP
Inventors: 剛司片野; 信貴手嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: US8741497B2; KR101088783B1; US20100062319A1; KR20090069199A; DE112007002813B4; WO2008062806A1; JP2008130492A; DE112007002813T5; CN101542805B; CN101542805A

Description

本発明は、燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池へと流すための供給流路に可変ガス供給装置を備えた燃料電池システムおよび燃料電池車両に関する。

近年、燃料タンク等の燃料供給源から供給される燃料ガス（例えば、水素ガス）を燃料電池へと流すための燃料供給流路に、機械式可変レギュレータやインジェクタ等の可変ガス供給装置を設けることにより、燃料供給源からの燃料ガスの供給圧力をシステムの運転状態に応じて変化させることを可能にした燃料電池システムが提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
特開２００５−３０２５７１号公報

しかしながら、上記燃料電池システムにおいては、インジェクタを駆動することによって燃料供給路中の燃料ガスに脈動が生じるため、この脈動が原因で燃料タンクと燃料電池とを接続している燃料供給配管に振動が生じ、この振動が燃料供給配管を固定している部材や燃料タンクに伝播して騒音が発生することがある。例えば、燃料電池車両においては、燃料ガスの脈動により生じた振動や騒音が、燃料供給配管や燃料タンクが固定されているフレームを介して車室内に伝わることがある。

また、従来の燃料電池システムにおいては、インジェクタと燃料供給路に設けられた圧力センサとが離れて配置されているため、インジェクタの実際の噴射のタイミングと、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるインジェクタの噴射のタイミングとの間にずれが生じることがあったり、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるガス圧の変化量が、インジェクタの直前における燃料供給路のガス圧の変化量よりも小さくなってしまうことがあり、インジェクタを精度よく制御することが難しいという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可変ガス供給装置を駆動しても燃料ガスに脈動が生じ難くし、それによって燃料ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生を抑えることができる燃料電池システムおよび燃料電池車両を提供することを目的としている。

本発明の他の目的は、可変ガス供給装置よりも上流側の燃料供給路のガス状態（例えば、ガス圧）を、時間的な遅れをなくして正確に測定し、それによって可変ガス供給装置を精度よく制御することができる燃料電池システムおよび燃料電池車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に設けられ、前記燃料ガス供給路におけるガス圧の変動を抑えるサージタンクと、を備える。

また、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に横断面拡張部を備え、前記横断面拡張部は少なくともその上流側よりも横断面が拡張されてなる。

この構成によれば、可変ガス供給装置を駆動しても、それに起因して生じるガス状態の変動がサージタンクあるいは横断面拡張部で吸収されるので、燃料ガス供給路中の燃料ガスに脈動が生じ難くなり、燃料ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生が抑えられる。
なお、前記可変ガス供給装置は、弁体を電磁駆動力で所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させる電磁駆動式の開閉弁でもよい。また、前記可変ガス供給装置は、前記サージタンクと一体に組み付けられていてもよい。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクが前記可変ガス供給装置の直上流に配置されていてもよい。

この構成によれば、可変ガス供給装置の駆動に起因して脈動が生じても、当該脈動はサージタンクで直ちに低減されることになり、サージタンクよりも上流側での振動や騒音の発生が抑えられる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクの前記燃料ガスの流入ポートと、前記サージタンクの前記燃料ガスの流出ポートとが並列に設けられ、前記流入ポートへの前記燃料ガスの流入方向と、前記流出ポートからの前記燃料ガスの流出方向とが相反するように設けられていてもよい。

この構成によれば、流入ポートへのガス流入方向と流出ポートからのガス流出方向とが一致あるいは平行な場合と比較して、サージタンクの実効容積が大きく確保されるので、サージタンクによる脈動抑制の効果が高まる。その結果、振動や騒音の発生が高度に抑えられる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクの前記燃料ガスの流入ポートに、オリフィスが設けられていてもよい。

この構成によれば、燃料ガスがオリフィスを通過する際に脈動の衝撃を吸収するので、サージタンクによる脈動抑制の効果がさらに高まる。その結果、振動や騒音の発生がより高度に抑えられる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクは、当該サージタンクに前記可変ガス供給装置を固定するための可変ガス供給装置固定部と、前記サージタンクを支持部材に固定するためのサージタンク固定部とが一体成形されてなる板状部材を備えていてもよい。

この構成によれば、可変ガス供給装置がサージタンクに一体化されるので、可変ガス供給装置およびサージタンクを、例えば燃料電池などの支持部材に固定するとき、各部品間の組み付け精度が向上する。

すなわち、可変ガス供給装置およびサージタンクを支持部材に個別に固定する場合は、燃料電池に対する可変ガス供給装置の組み付け精度と、燃料電池に対するサージタンクの組み付け精度との誤差により、可変ガス供給装置とサージタンクとの間にずれが生じ、可変ガス供給装置とサージタンクとの係合が適正になされない可能性があるのに対し、本発明の構成によれば、可変ガス供給装置がサージタンクに一体化され、かつ可変ガス供給装置を一体化されたサージタンクが燃料電池に固定されるので、可変ガス供給装置とサージタンクとの間にずれが生じることがない。したがって、可変ガス供給装置とサージタンクとの係合が適正になされる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクの前記可変ガス供給装置と対向する壁面に、凸部または凹部が形成されていてもよい。

この構成によれば、サージタンクの壁面の剛性が増すので、サージタンクに流入する燃料ガスの勢いが強くても、当該サージタンクの壁面での振動の発生が抑えられる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記サージタンクに、前記燃料ガスの圧力を計測する圧力センサが配置されていてもよい。

この構成によれば、可変ガス供給装置と圧力センサとがより接近して配置されるので、可変ガス供給装置の実際の噴射のタイミングと、圧力センサの測定結果に基づいて検知される可変ガス供給装置の噴射のタイミングとの間にずれが生じ難くなる。しかも、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるガス圧の変化量が、可変ガス供給装置の直前における燃料ガス供給路のガス圧の変化量とほぼ等しくなる。したがって、圧力センサの計測結果に基づいて可変ガス供給装置を精度よく制御することができる。

本発明の燃料電池車両は、燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に設けられ、前記燃料ガス供給路のガス圧の変動を抑えるサージタンクと、を備え、前記サージタンクが、前記可変ガス供給装置と客室空間との間に配置されている。

この構成によれば、サージタンクが遮音材あるいは吸音材として機能するので、可変ガス供給装置において騒音が生じても、その騒音の客室空間への伝播が抑制される。

本発明によれば、可変ガス供給装置を駆動しても燃料ガスに脈動が生じ難くなるので、燃料ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生を抑えることができる。また、可変ガス供給装置よりも上流側の水素供給路のガス圧を、時間的な遅れをなくして正確に測定し、それによって可変ガス供給装置を精度よく制御することができる。

次に、本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態を説明する。以下、この燃料電池システムを燃料電池車両の車載発電システムに適用した場合について説明するが、本発明はこのような適用例に限らず、船舶、航空機、電車、歩行ロボット等のあらゆる移動体への適用や、例えば燃料電池が建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムへの適用も可能である。

図１に示される燃料電池システム１において、酸化ガスとしての空気（外気、被加湿ガス）は、空気供給路７１を介して燃料電池２０の空気供給口に供給される。空気供給路７１には、空気から微粒子を除去するエアフィルタＡ１、空気を加圧するコンプレッサＡ３、及び空気に所要の水分を加える加湿器Ａ２１が設けられている。エアフィルタＡ１には、空気流量を検出する図示省略のエアフローメータが設けられている。コンプレッサＡ３は、モータＭによって駆動される。

燃料電池２０から排出される空気オフガス（酸化オフガス）は、排気路７２を経て外部に放出される。排気路７２には、圧力調整弁Ａ４、及び加湿器Ａ２１が設けられている。圧力調整弁Ａ４は、燃料電池２０への供給空気圧を設定する調圧器として機能する。

燃料ガスとしての水素ガスは、水素供給源３０から水素供給路７４を介して燃料電池２０の水素供給口に供給される。水素供給源３０は、例えば高圧水素タンクが該当するが、いわゆる燃料改質器や水素吸蔵合金等であっても良い。

水素供給路７４には、水素供給源３０から水素を供給しあるいは供給を停止する遮断弁Ｈ１００、燃料電池２０への水素ガスの供給圧力を減圧して調整する水素調圧弁Ｈ９、水素供給路７４内の水素ガスの圧力を計測する圧力センサＰ１、及びインジェクタ（可変ガス供給装置）８０が設けられている。

インジェクタ８０は、流量調整弁としての機能と、可変調圧弁としての機能とを併せもち、両機能によりストイキ比や背圧を制御する。また、インジェクタ８０よりも上流側の水素供給路７４には、水素供給路７４のガス圧の変動を抑えるサージタンク８１が設けられている。サージタンク８１は、図２に示すように、インジェクタ８０と燃料電池車両Ｖの客室空間ＰＳとの間に配置されている。

燃料電池２０で消費されなかった水素ガスは、水素オフガス（燃料オフガス）として水素循環路７５に排出され、水素供給路７４の水素調圧弁Ｈ９の下流側に戻される。水素循環路７５には、水素オフガスから水分を回収する気液分離装置Ｈ４２、回収した生成水を水素循環路７５外の図示しないタンク等に回収する排水弁Ｈ４１、及び水素オフガスを加圧する水素ポンプＨ５０が設けられている。

遮断弁Ｈ２１は、燃料電池２０のアノード側を閉鎖する。水素ポンプＨ５０は、制御部５０によって動作が制御され、水素供給路７４を通じて燃料電池２０に水素ガスを供給したり、水素供給路７４および水素循環路７５を通じて燃料電池２０に水素ガスを供給したりすることが可能である。水素オフガスは、水素供給路７４で水素ガスと合流し、燃料電池２０に供給されて再利用される。

水素循環路７５は、排出制御弁Ｈ５１を介して、パージ流路７６によって加湿器Ａ２１の下流側の排気路７２に接続されている。排出制御弁Ｈ５１は、電磁式の遮断弁であり、制御部５０からの指令によって作動することにより、水素オフガスは燃料電池２０から排出された空気オフガスとともに外部へ排出（パージ）される。このパージ動作を間欠的に行うことによって、水素ガス中の不純物濃度が増加することによるセル電圧の低下を防止することができる。

燃料電池２０の冷却水出入口には、冷却水を循環させる冷却路７３が設けられている。冷却路７３には、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ（熱交換器）Ｃ２、及び冷却水を加圧して循環させるポンプＣ１が設けられている。また、ラジエータＣ２には、モータによって回転駆動される冷却ファンＣ１３が設けられている。

燃料電池２０は、水素ガスと空気の供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなる燃料電池スタックとして構成されている。燃料電池２０が発生した電力は、図示しないパワーコントロールユニットに供給される。パワーコントロールユニットは、車両の駆動モータに電力を供給するインバータと、コンプレッサモータや水素ポンプ用モータなどの各種の補機類に電力を供給するインバータと、二次電池等の蓄電手段への充電や該蓄電手段からのモータ類への電力供給を行うＤＣ−ＤＣコンバータなどが備えられている。

制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイなどの公知構成から成る制御コンピュータシステムによって構成されており、図示しない車両のアクセル信号などの要求負荷や燃料電池システム１の各部のセンサ（圧力センサ、温度センサ、流量センサ、出力電流計、出力電圧計等）から制御情報を受け取り、システム各部の弁類やモータ類の運転を制御する。

インジェクタ８０は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持されて噴射孔を開閉する弁体とを備えている。

インジェクタ８０の弁体は、例えばソレノイドへの給電によって発生する電磁駆動力により駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン／オフにより、噴射孔の開口面積（開口状態）を二段階以上の多段階あるいは無段階に切り替えることができる。インジェクタ８０のガス噴射時間およびガス噴射時期が、制御部５０から出力される制御信号によって制御されることにより、水素ガスの流量および圧力が高精度に制御される。

図３に示すように、サージタンク８１は、インジェクタ８０に当接してその直上流に配置されている。サージタンク８１は、一部にドーム部を有するプレート状の下部材（板状部材）８２と、ドーム状の上部材８３とからなる。つまり、サージタンク８１は、インジェクタ８０よりも上流側の水素供給路７４に設けられていると共に当該サージタンク８１の上流側よりも横断面が拡張された横断面拡張部として構成されている。

上部材８３は、下部材８２の上に伏せるように配置されており、両部材の周囲が気密に接合されている。下部材８２および上部材８３は、いずれも金属製の薄板を打ち抜き加工したものである。下部材８２には、水素ガスの流入ポート８４と、水素ガスの流出ポート８５と、サージタンク８１を燃料電池２０に固定するためのブラケット（サージタンク固定部）８６とが設けられている。

流入ポート８４および流出ポート８５は並列に設けられ、かつ流入ポート８４への水素ガスの流入方向と、流出ポート８５からの水素ガスの流出方向とが逆を向いて相反するように設けられている。流入ポート８４には、オリフィス８７が設けられている。流出ポート８５は、インジェクタ８０をサージタンク８１に固定するためのインジェクタ固定部をなしている。詳述すると、流出ポート８５は、サージタンク８１の内側に突き出す筒状に形成されており、流出ポート８５の内径は、インジェクタ８０の流入ポート８０ａの外径にほぼ等しい。

インジェクタ８０は、サージタンク８１との間に弾性体からなるマウント８８を挟んだうえで、インジェクタ８０の流入ポート８０ａをサージタンク８１の流出ポート８５に嵌め合わせることにより、サージタンク８１に一体的に固定されている。また、インジェクタ８０は、燃料電池２０と一体の支持部材８９との間に別のマウント８８を挟んだうえで、ブラケット８６を介してサージタンク８１を燃料電池２０のエンドプレート（図示略）に固定することにより、支持部材８９上の定位置に配置されている。

サージタンク８１の流出ポート８５に対するインジェクタ８０の流入ポート８０ａの嵌め合い、および支持部材８９に対するインジェクタ８０の流出ポート８０ｂの嵌め合いは厳密に管理されている。これにより、インジェクタ８０とサージタンク８１との間は気密に封止されている。

上記のように構成された燃料電池システム１においては、水素供給源３０から供給された水素ガスが、流入ポート８４を通じてサージタンク８１に流入し、ドーム形の上部材８３の内面に沿って流れる過程でＵターンするように流れの向きを変え、インジェクタ８０に流入する。

上記燃料電池システム１によれば、水素供給路７４のガス圧の変動を抑えるサージタンク８１が設けられているので、インジェクタ８０を駆動しても、水素供給路７４中の水素ガスに脈動が生じ難くなり、水素ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生が抑えられる。特に、サージタンク８１がインジェクタ８０の直上流に配置されているので、インジェクタ８０の駆動に起因して脈動が生じても、当該脈動はサージタンク８１で直ちに低減されることになり、サージタンク８１よりも上流側での振動や騒音の発生が抑えられる。

また、サージタンク８１の流入ポート８４が、同タンクの流出ポート８５と並列に設けられており、かつ流入ポート８４への水素ガスの流入方向と、流出ポート８５からの水素ガスの流出方向とが相反しているので、これらガス流入方向とガス流出方向とが一致あるいは平行な場合と比較して、サージタンク８１の内部に水素ガスの淀みが生じ難くなり、サージタンク８１の実効容積が大きく確保される。したがって、サージタンク８１による脈動抑制の効果が高まる。その結果、振動や騒音の発生が高度に抑えられる。

さらに、水素ガスが流入ポート８４のオリフィス８７を通過する際に脈動の衝撃が吸収されるので、サージタンクによる脈動抑制の効果がさらに高まる。その結果、振動や騒音の発生がより高度に抑えられる。

加えて、インジェクタ８０がサージタンク８１に一体化され、そのサージタンク８１が燃料電池２０のエンドプレートにブラケット８６を介して固定されるので、各部品間の組み付け精度が向上する。詳述すると、インジェクタ８０およびサージタンク８１を燃料電池２０に個別に固定する場合は、燃料電池２０に対するインジェクタ８０の組み付け精度と、燃料電池２０に対するサージタンク８１の組み付け精度との誤差により、インジェクタ８０とサージタンク８１との間にずれが生じ、インジェクタ８０とサージタンク８１との係合が適正になされない可能性がある。

しかしながら、インジェクタ８０がサージタンク８１に一体化され、かつインジェクタ８０を一体化されたサージタンク８１が燃料電池２０に固定されるので、インジェクタ８０とサージタンク８１との間にずれが生じることはない。したがって、インジェクタ８０とサージタンク８１との係合が適正になされる。また、サージタンク８１に対するインジェクタ８０、および支持部材８９に対するインジェクタ８０にずれが生じないので、マウント８８に生じる歪みが均一化する。したがって、マウントの性能が損なわれることがない。

なお、本実施形態の燃料電池システム１においては、サージタンク８１を構成する上部材８３および下部材８２が、いずれも金属製の薄板を打ち抜き加工したものであったが、図４に示すように、サージタンク８１を、上部材８３、中間の板状部材９０、および下部材９１の３つの部材から構成してもよい。板状部材９０は、金属製の肉厚の板から削り出したものであり、下部材９１は、上部材８３と同じく金属製の薄板を打ち抜き加工したものである。

板状部材９０には、水素ガスの流入ポート９３と、水素ガスの流出ポート９４と、サージタンク８１を燃料電池２０に固定するためのブラケット９５とが設けられている。また、板状部材９０には、上部材８３によって区画される空間と、下部材９１によって区画される空間とを連通する貫通孔９０ａが形成されている。

そして、流入ポート９３および流出ポート９４は並列に設けられ、かつ流入ポート９３への水素ガスの流入方向と、流出ポート９４からの水素ガスの流出方向とが相反するように設けられている。流入ポート９３には、オリフィス９５が設けられている。

かかる構成によれば、サージタンク８１を構成する部品に、肉厚の金属板から削り出した板状部材９０を採用することにより、サージタンク８１の壁面の剛性が増すので、サージタンク８１に流入する水素ガスの勢いが強くても、サージタンク８１の壁面での振動の発生が抑えられる。したがって、水素ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生が抑えられる。

次に、本発明に係る燃料電池システムの第２の実施形態を説明する。なお、上記第１の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態のサージタンク１００は、インジェクタ８０に当接してその直上流に配置されており、一部にドーム部を有するプレート状の下部材（板状部材）１０１と、ドーム状の上部材１０２とからなる。上部材１０２は、下部材１０１の上に伏せるように配置されており、両部材の周囲が気密に接合されている。下部材１０１および上部材１０２は、いずれも金属製の薄板を打ち抜き加工したものである。

そして、下部材１０１には、水素ガスの流入ポート１０３と、水素ガスの流出ポート１０４と、サージタンク１００を燃料電池２０に固定するためのブラケット（サージタンク固定部）１０５とが設けられている。

上部材１０２には、サージタンク１００の内側に凹む凹部１０６が形成されている。凹部１０３は、上部材１０２を打ち抜き加工する際に同時に形成される。凹部１０６は、上部材１０２のほぼ中央に形成され、インジェクタ８０およびサージタンク１００を燃料電池車両の所定の位置に搭載した状態ではインジェクタ８０のほぼ直上に同軸に配置される。

上記のように構成された燃料電池システムにおいては、水素供給源３０から供給された水素ガスが、流入ポート１０３を通じてサージタンク１００に流入し、ドーム形の上部材１０２の内面に沿って流れ、サージタンク１００の内側に突き出した凹部１０６に沿ってＵターンするように流れの向きを変え、インジェクタ８０に流入する。

上記のように構成された燃料電池システムによれば、サージタンク１００の壁面の剛性が増すので、サージタンク１００に流入する水素ガスの勢いが強くても、サージタンク１００の壁面での振動の発生が抑えられる。したがって、水素ガスの脈動に起因する振動や騒音の発生が抑えられる。

なお、本実施形態においては、上部材１０２には、サージタンク１００の内側に凹む凹部１０６が形成されていたが、上部材１０２に、サージタンク１００の外側に突き出す凸部を形成してもよい。その他にも、上部材１０２に、その縦断面形状が波形となるように、同心円状の凹凸を形成してもよい。この場合、凹凸の中心がインジェクタ８０のほぼ直上流に配置されるように凹凸を形成することが好ましい。

次に、本発明に係る燃料電池システムの第３の実施形態を説明する。なお、上記第２の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態のサージタンク２００には、圧力センサＰ１が配置されている。圧力センサＰ１は、流出ポート８５を挟んで流入ポート８４のほぼ対称の位置に、上部材８３の壁面からサージタンク８１の内部に突き出すように設けられている。なお、上部材１０２に凸部１０６は形成されていない。

従来の燃料電池システムでは、インジェクタと水素供給路の圧力センサとの間が離れていため、図７に示すように、インジェクタの実際の噴射のタイミングと、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるインジェクタの噴射のタイミングとの間にずれが生じてしまうことがあった。

つまり、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるインジェクタの噴射のタイミングが、実際の噴射のタイミングよりも遅れてしまうことがあった。しかも、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるガス圧の変化量が、インジェクタの直前における水素供給路のガス圧の変化量よりも小さくなってしまうことがあった。

これに対し、本実施形態の燃料電池システムによれば、圧力センサＰ１が、インジェクタ８０の直上流に配置されたサージタンク８１に直付けされているので、図８に示すように、インジェクタ８０の実際の噴射のタイミングと、圧力センサＰ１の測定結果に基づいて検知されるインジェクタ８０の噴射のタイミングとの間にずれが生じ難くなる。

しかも、圧力センサＰ１の測定結果に基づいて検知されるガス圧の変化量が、インジェクタ８０の直前における水素供給路７４のガス圧の変化量とほぼ等しくなる。したがって、圧力センサＰ１の計測結果に基づいてインジェクタ８０を精度よく制御することができる。

また、圧力センサＰ１は、流出ポート８５を挟んで流入ポート８４のほぼ対称の位置に設けられているので、サージタンク２００の内部を流れる水素ガスの圧力変動の影響を受け難い。したがって、より正確な圧力測定を行うことができる。

本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態を示す概略図である。第１の実施形態の燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の概略図である。本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態を示す図であって、サージタンクの断面図である。本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態の変形例を示す図であって、サージタンクの断面図である。本発明に係る燃料電池システムの第２の実施形態を示す図であって、サージタンクの断面図である。本発明に係る燃料電池システムの第３の実施形態を示す図であって、サージタンクの断面図である。本発明に係る燃料電池システムの第３の実施形態との比較に用いる図であって、従来の燃料電池システムにおけるインジェクタの実際の噴射のタイミングと、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるインジェクタの噴射のタイミングとの関係を示すグラフである。本発明に係る燃料電池システムの第３の実施形態を説明するための図であって、本実施形態の燃料電池システムにおけるインジェクタの実際の噴射のタイミングと、圧力センサの測定結果に基づいて検知されるインジェクタの噴射のタイミングとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１…燃料電池システム、２０…燃料電池、３０…水素供給源、７４…水素供給路（燃料ガス供給流路）、８０…インジェクタ（可変ガス供給装置）、８１…サージタンク（横断面拡張部）、８２…下部材（板状部材）、８４…流入ポート、８５…流出ポート、１０６…凹部、Ｐ１…圧力センサ、ＰＳ…客室空間、Ｖ…燃料電池車両

Claims

燃料電池と、
燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、
前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に設けられ、前記燃料ガス供給路におけるガス圧の変動を抑えるサージタンクと、を備え、
前記サージタンクの前記燃料ガスの流入ポートと、前記サージタンクの前記燃料ガスの流出ポートとが並列に設けられ、
前記流入ポートへの前記燃料ガスの流入方向と、前記流出ポートからの前記燃料ガスの流出方向とが相反する燃料電池システム。
前記サージタンクが前記可変ガス供給装置の直上流に配置されている請求項１に記載の燃料電池システム。
前記サージタンクの前記燃料ガスの流入ポートに、オリフィスが設けられている請求項１または２に記載の燃料電池システム。
前記サージタンクが、当該サージタンクに前記可変ガス供給装置を固定するための可変ガス供給装置固定部と、前記サージタンクを支持部材に固定するためのサージタンク固定部とが一体成形されてなる板状部材を備える請求項１から３の何れかに記載の燃料電池システム。
前記サージタンクの前記可変ガス供給装置と対向する壁面に、凸部または凹部が形成されている請求項１から４の何れかに記載の燃料電池システム。
前記サージタンクに、前記燃料ガスの圧力を計測する圧力センサが配置されている請求項１から５の何れかに記載の燃料電池システム。
燃料電池と、
燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、
前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に横断面拡張部を備え、
前記横断面拡張部は少なくともその上流側よりも横断面が拡張され、
前記横断面拡張部の前記燃料ガスの流入ポートと、前記横断面拡張部の前記燃料ガスの流出ポートとが並列に設けられ、
前記流入ポートへの前記燃料ガスの流入方向と、前記流出ポートからの前記燃料ガスの流出方向とが相反する燃料電池システム。
前記可変ガス供給装置は、弁体を電磁駆動力で所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させる電磁駆動式の開閉弁である請求項１から７の何れかに記載の燃料電池システム。
燃料電池と、
燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するとともに、前記燃料ガスを噴射して供給する可変ガス供給装置と、
前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記燃料ガス供給路に設けられ、前記燃料ガス供給路のガス圧の変動を抑えるサージタンクと、を備え、
前記サージタンクが、前記可変ガス供給装置と客室空間との間に配置され、
前記サージタンクの前記燃料ガスの流入ポートと、前記サージタンクの前記燃料ガスの流出ポートとが並列に設けられ、
前記流入ポートへの前記燃料ガスの流入方向と、前記流出ポートからの前記燃料ガスの流出方向とが相反する燃料電池車両。
前記可変ガス供給装置と前記サージタンクとが一体に組み付けられている請求項１から８の何れかに記載の燃料電池システム。