JP5282398B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
燃料電池システムは、反応ガスである燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源として用いられている。この燃料電池に供給される酸化ガスは、大気中の空気を取り込んで圧縮するコンプレッサから送出されている(下記特許文献1〜3参照)。
ところで、外気温が低い場合には、コンプレッサに取り込まれる空気の温度が低くなるため、燃料電池に供給される酸化ガスの温度も低くなる。したがって、上述した従来の燃料電池システムを低温下で起動させた場合には、燃料電池自体の温度が低いだけではなく、燃料電池に供給される酸化ガスの温度も低くなるため、燃料電池を昇温させるのに要する時間が長くなり、燃料電池の発電効率が低下する。 By the way, when the outside air temperature is low, the temperature of the air taken into the compressor becomes low, so the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell also becomes low. Therefore, when the above-described conventional fuel cell system is started at a low temperature, not only the temperature of the fuel cell itself but also the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell is lowered. The time required for heating increases, and the power generation efficiency of the fuel cell decreases.
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、低温下で起動させた場合の燃料電池の昇温時間を短縮させ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する。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and provides a fuel cell system capable of shortening the temperature rise time of the fuel cell when started at a low temperature. Objective.
上述した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガスの供給を受けて当該反応ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池と、反応ガスのうちの酸化ガスを燃料電池に供給するための酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路に設けられ、酸化ガスを燃料電池に供給するコンプレッサと、コンプレッサの下流側の酸化ガス供給流路から分岐し、コンプレッサから吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサの上流側の酸化ガス供給流路に循環させるための酸化ガス循環流路と、酸化ガス循環流路に設けられ、当該酸化ガス循環流路への酸化ガスの流入を遮断または許容する弁と、所定の温度センサにより検出される温度が所定の低温閾値以下である場合に、弁を開弁させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that receives supply of a reactive gas and generates electric power by an electrochemical reaction of the reactive gas, and an oxidizing gas in the reactive gas. Are provided in the oxidizing gas supply channel, the compressor for supplying the oxidizing gas to the fuel cell, and the oxidizing gas supply channel on the downstream side of the compressor, and discharged from the compressor. An oxidizing gas circulation channel for circulating a part of the oxidizing gas to the oxidizing gas supply channel on the upstream side of the compressor, and an inflow of the oxidizing gas to the oxidizing gas circulation channel. And a control means for opening the valve when the temperature detected by a predetermined temperature sensor is equal to or lower than a predetermined low temperature threshold value.
この発明によれば、低温である場合に、酸化ガス循環流路への酸化ガスの流入を許容して、コンプレッサで圧縮されてから吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサの上流側の酸化ガス供給流路に循環させることができるため、低温下で燃料電池に供給される酸化ガスの温度を、コンプレッサを用いてより迅速に上昇させることができるとともに、燃料電池に供給される温度の低い酸化ガスの供給流量を減少させることができる。したがって、燃料電池の昇温(暖機)をより短時間で行うことが可能となる。 According to the present invention, when the temperature is low, the oxidizing gas is allowed to flow into the oxidizing gas circulation flow path, and a part of the oxidizing gas discharged after being compressed by the compressor is discharged to the upstream side of the compressor. Since it can be circulated through the supply flow path, the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell at a low temperature can be increased more quickly using a compressor, and the oxidation at a low temperature supplied to the fuel cell can be performed. The gas supply flow rate can be reduced. Therefore, the temperature rise (warming up) of the fuel cell can be performed in a shorter time.
上記燃料電池システムにおいて、上記所定の温度センサは、燃料電池の温度を検出する温度センサであって、上記制御手段は、温度センサにより検出される温度が所定の低温閾値以下である場合に、弁を開弁させることができる。 In the fuel cell system, the predetermined temperature sensor is a temperature sensor that detects a temperature of the fuel cell, and the control means is configured to control the valve when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined low temperature threshold. Can be opened.
これにより、燃料電池の温度が低い場合に、コンプレッサから吐出された酸化ガスの一部をコンプレッサの上流側にある酸化ガス供給流路に循環させることができるため、燃料電池に供給される酸化ガスの温度をより迅速に上昇させることができる。 As a result, when the temperature of the fuel cell is low, a part of the oxidizing gas discharged from the compressor can be circulated to the oxidizing gas supply channel on the upstream side of the compressor, so that the oxidizing gas supplied to the fuel cell The temperature can be increased more quickly.
上記燃料電池システムにおいて、上記所定の温度センサは、外気温を検出する外気温センサであって、上記制御手段は、外気温センサにより検出される温度が所定の低温閾値以下である場合に、弁を開弁させることができる。 In the fuel cell system, the predetermined temperature sensor is an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature, and the control means controls the valve when the temperature detected by the outside air temperature sensor is equal to or lower than a predetermined low temperature threshold. Can be opened.
これにより、外気温が低い場合に、コンプレッサから吐出された酸化ガスの一部をコンプレッサの上流側にある酸化ガス供給流路に循環させることができるため、燃料電池に供給される酸化ガスの温度をより迅速に上昇させることができる。 Accordingly, when the outside air temperature is low, a part of the oxidizing gas discharged from the compressor can be circulated to the oxidizing gas supply channel on the upstream side of the compressor, so that the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell is increased. Can be raised more quickly.
上記燃料電池システムにおいて、コンプレッサから吐出される前記酸化ガスの温度を検出する吐出温度センサをさらに備え、上記制御手段は、吐出温度センサにより検出される温度が所定の吐出温度以上である場合には、弁を閉弁させることができる。 The fuel cell system further includes a discharge temperature sensor for detecting the temperature of the oxidizing gas discharged from the compressor, and the control means is configured to detect a temperature detected by the discharge temperature sensor at or above a predetermined discharge temperature. The valve can be closed.
これにより、燃料電池に供給される酸化ガスの熱によって燃料電池が損傷してしまう事態を事前に回避させることができる。 Thereby, the situation where a fuel cell is damaged by the heat | fever of the oxidizing gas supplied to a fuel cell can be avoided beforehand.
本発明によれば、低温下で起動させた場合の燃料電池の昇温時間を短縮させることができる。 According to the present invention, it is possible to shorten the temperature rise time of the fuel cell when it is started at a low temperature.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムとして用いた場合について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fuel cell system according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. This embodiment demonstrates the case where the fuel cell system which concerns on this invention is used as a vehicle-mounted power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle).
本発明に係る燃料電池システムは、低温下で起動させる場合に、コンプレッサで圧縮されてから吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサの上流側に循環させることで、燃料電池に供給される酸化ガスの温度を、コンプレッサを用いてより迅速に上昇させるとともに、燃料電池に供給される温度の低い酸化ガスの供給流量を減少させる点に特徴がある。以下に、このような特徴を有する燃料電池システムの構成および動作について詳細に説明する。 When the fuel cell system according to the present invention is started at a low temperature, an oxidizing gas supplied to the fuel cell is circulated by circulating a part of the oxidizing gas discharged after being compressed by the compressor to the upstream side of the compressor. The temperature is raised more quickly by using a compressor, and the supply flow rate of the low-temperature oxidizing gas supplied to the fuel cell is reduced. Hereinafter, the configuration and operation of the fuel cell system having such characteristics will be described in detail.
まず、図1を参照して、本実施形態における燃料電池システムの構成について説明する。図1は、本実施形態における燃料電池システムを模式的に示した構成図である。 First, the configuration of the fuel cell system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell system in the present embodiment.
同図に示すように、燃料電池システム1は、反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池2と、酸化ガスとしての空気を燃料電池2に供給する酸化ガス配管系3と、燃料ガスとしての水素を燃料電池2に供給する水素ガス配管系4と、燃料電池2に冷却水を循環供給する冷却系5と、システム全体を統括制御する制御部6(制御手段)とを有する。なお、燃料電池システム1には、外気温を測定するための外気温センサT3も含まれる。
As shown in the figure, a fuel cell system 1 includes a
燃料電池2は、例えば、高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面にカソード極(空気極)を有し、他方の面にアノード極(燃料極)を有し、さらにカソード極およびアノード極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。
The
酸化ガス配管系3は、フィルタ30を介して大気中の酸化ガスを取り込んで圧縮してから送出するコンプレッサ31と、酸化ガスを燃料電池2に供給するための空気供給流路32(酸化ガス供給流路)と、燃料電池2から排出された酸化オフガスを排出するための空気排出流路33と、コンプレッサ31から吐出された酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側にある空気供給流路32に戻すための空気循環流路34(酸化ガス循環流路)とを有する。空気供給流路32および空気排出流路33には、コンプレッサ31から圧送された酸化ガスを燃料電池2から排出された酸化オフガスを用いて加湿する加湿器35が設けられている。この加湿器35で水分交換等された酸化オフガスは、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
The oxidizing
空気循環流路34は、コンプレッサ31の下流側にある空気供給流路32から分岐し、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側にある空気供給流路32に循環させることで、燃料電池2への酸化ガスの供給量を減少させる。空気循環流路34には、空気循環流路34への酸化ガスの流入を遮断または許容する遮断弁36(弁)が設けられている。この遮断弁36は、例えば、電磁弁によって構成されている。コンプレッサ31の下流側には、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの温度(以下、吐出温度という。)を検出する温度センサT1(吐出温度センサ)が設けられている。
The
水素ガス配管系4は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク40と、水素タンク40の水素ガスを燃料電池2に供給するための燃料供給流路としての水素供給流路41と、燃料電池2から排出された水素オフガスを水素供給流路41に戻すための水素循環流路42とを有する。
The hydrogen
水素供給流路41には、水素タンク40からの水素ガスの供給を遮断または許容する主止弁43と、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に調圧するレギュレータ44とが設けられている。
The
水素循環流路42には、水素循環流路42内の水素オフガスを加圧して水素供給流路41側へ送り出す水素ポンプ45が設けられている。また、水素循環流路42には、気液分離器46及び排気排水弁47を介して排出流路48が接続されている。気液分離器46は、水素オフガスから水分を回収する。排気排水弁47は、制御部6からの指令に従って、気液分離器46で回収された水分と水素循環流路42内の不純物を含む水素オフガスとを排出(パージ)する。排気排水弁47から排出された水素オフガスは、希釈器49によって希釈されて空気排出流路33内の酸化オフガスと合流する。
The
冷却系5は、冷却水を冷却するラジエータ51と、冷却水を燃料電池2およびラジエータ51に循環供給する冷却水循環流路52と、冷却水を冷却水循環流路52に循環させる冷却水循環ポンプ53とを有する。冷却水循環流路52のうち、燃料電池2の出口側には、冷却水の温度を検出する温度センサT2(温度センサ)が設けられている。
The
制御部6は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材(アクセル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えば、トラクションモータ等の電力消費装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータの他に、例えば、燃料電池2を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ31や水素ポンプ45、冷却水循環ポンプ53のモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等が含まれる。
The control unit 6 detects an operation amount of an acceleration operation member (accelerator or the like) provided in the fuel cell vehicle, and provides control information such as an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a power consumption device such as a traction motor). In response, the operation of various devices in the system is controlled. In addition to the traction motor, the power consuming device includes, for example, an auxiliary device (for example, a motor for the
制御部6は、燃料電池システム1を起動させるときに、温度センサT2により検出された冷却水の温度が所定の低温起動開始温度(所定の低温閾値)以下であるか否かを判定する。所定の低温起動開始温度としては、例えば、燃料電池2の標準運転時における冷却水の温度よりも10℃程低い温度が該当する。
When the fuel cell system 1 is started, the control unit 6 determines whether or not the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor T2 is equal to or lower than a predetermined low temperature start start temperature (a predetermined low temperature threshold). The predetermined low temperature start start temperature corresponds to, for example, a temperature about 10 ° C. lower than the temperature of the cooling water during the standard operation of the
制御部6は、冷却水の温度が所定の低温起動開始温度以下であると判定した場合に、空気循環流路34の遮断弁36を開弁させて低温起動時運転を開始させる。低温起動時運転は、燃料電池システム1を低温時に起動させる際の運転モードである。具体的には、空気循環流路34の遮断弁36を開弁し、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側にある空気供給流路32に循環させることで、燃料電池2に供給する酸化ガスの流量を減少させる運転モードである。
When it is determined that the temperature of the cooling water is equal to or lower than the predetermined low-temperature start start temperature, the control unit 6 opens the shut-off
低温起動時運転を行うことによって、十分に温まっていない燃料電池2に対して供給される温度の低い酸化ガスの供給流量を減少させることができる。また、コンプレッサ31で圧縮されてから吐出される酸化ガスの温度は、コンプレッサ31に取り込まれる空気の温度よりも高くなる。したがって、低温起動時運転を行うことによって、コンプレッサ31に取り込まれる冷たい空気に対してコンプレッサ31から吐出される酸化ガスの熱を付与することができるため、燃料電池2に供給する酸化ガスの温度をより迅速に上昇させることができる。
By performing the low temperature start-up operation, the supply flow rate of the low temperature oxidizing gas supplied to the
なお、低温起動時運転を開始する際に、温度センサT2により検出された冷却水の温度を用いて開始するか否かを判定しているが、判定に用いる温度は冷却水の温度に限定されない。例えば、燃料電池のスタックの温度等を用いてもよく、その時点の燃料電池2の温度に対応させることが可能な温度であれば、いずれの温度であってもよい。
In addition, when starting the low temperature start-up operation, it is determined whether to start using the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor T2, but the temperature used for the determination is not limited to the temperature of the cooling water. . For example, the temperature of the stack of fuel cells may be used, and any temperature may be used as long as the temperature can correspond to the temperature of the
制御部6は、低温起動時運転中に、温度センサT2により検出された冷却水の温度が所定の低温起動終了温度以上であるか否かを判定する。所定の低温起動終了温度としては、例えば、燃料電池2の標準運転時における冷却水の温度が該当する。
The controller 6 determines whether or not the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor T2 is equal to or higher than a predetermined low-temperature start end temperature during the low-temperature start-up operation. As the predetermined low temperature startup end temperature, for example, the temperature of the cooling water during the standard operation of the
制御部6は、冷却水の温度が所定の低温起動終了温度以上であると判定した場合に、空気循環流路34の遮断弁36を閉弁させて通常運転に移行させる。これにより、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスを循環させることなく、吐出された酸化ガスの全てを燃料電池2に供給させることができる。
When it is determined that the temperature of the cooling water is equal to or higher than the predetermined low-temperature start end temperature, the control unit 6 closes the
ここで、制御部6は、物理的には、例えば、CPUと、CPUで処理される制御プログラムや制御データを記憶するROMと、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるRAMと、入出力インターフェースとを有する。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、温度センサT1、T2等の各種センサが接続されているとともに、コンプレッサ31、遮断弁36、主止弁43、水素ポンプ45、排気排水弁47および冷却水循環ポンプ53等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。
Here, the control unit 6 physically includes, for example, a CPU, a ROM that stores a control program and control data processed by the CPU, a RAM that is mainly used as various work areas for control processing, And an input / output interface. These elements are connected to each other via a bus. Various sensors such as temperature sensors T1 and T2 are connected to the input / output interface, and the
CPUは、ROMに記憶された制御プログラムに従って、入出力インターフェースを介して温度センサT1、T2での検出結果を受信し、RAM内の各種データ等を用いて処理することで、燃料電池システムの起動時処理等を制御する。また、CPUは、入出力インターフェースを介して各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム1全体を制御する。 The CPU receives the detection results of the temperature sensors T1 and T2 via the input / output interface according to the control program stored in the ROM, and processes them using various data in the RAM, thereby starting the fuel cell system. Control time processing. Further, the CPU controls the entire fuel cell system 1 by outputting control signals to various drivers via the input / output interface.
次に、図2に示すフローチャートを用いて、本実施形態における燃料電池システムの起動時処理について説明する。 Next, the startup process of the fuel cell system according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、制御部6は、イグニッションON等の運転起動命令を受信すると(ステップS1)、温度センサT2により検出された冷却水の温度が所定の低温起動開始温度以下であるか否かを判定する(ステップS2)。この判定がNOである場合(ステップS2;NO)には、処理を後述するステップS6に移行する。 First, when receiving an operation start command such as ignition ON (step S1), the control unit 6 determines whether or not the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor T2 is equal to or lower than a predetermined low temperature start start temperature ( Step S2). If this determination is NO (step S2; NO), the process proceeds to step S6 described later.
一方、上記ステップS2の判定で冷却水の温度が所定の低温起動開始温度以下であると判定された(ステップS2;YES)場合に、制御部6は、空気循環流路34にある遮断弁36を開弁させ(ステップS3)、低温起動時運転を開始させる。これにより、コンプレッサから吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側にある空気供給流路32に循環させることができるため、燃料電池2に供給される酸化ガスの温度を、コンプレッサ31を用いてより迅速に上昇させることができるとともに、燃料電池2に供給される温度の低い酸化ガスの流量を減少させることができる。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the temperature of the cooling water is equal to or lower than the predetermined low-temperature start temperature (step S2; YES), the control unit 6 has the
続いて、制御部6は、温度センサT2により検出された冷却水の温度が所定の低温起動終了温度以上であるか否かを判定する(ステップS4)。この判定がNOである場合(ステップS4;NO)には、この判定処理を繰り返す。 Subsequently, the control unit 6 determines whether or not the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor T2 is equal to or higher than a predetermined low temperature activation end temperature (step S4). If this determination is NO (step S4; NO), this determination process is repeated.
一方、上記ステップS4の判定で冷却水の温度が所定の低温起動終了温度以上であると判定された場合(ステップS4;YES)に、制御部6は、遮断弁36を閉弁させ(ステップS5)、通常運転に移行させる(ステップS6)。これにより、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスを循環させることなくその全てを燃料電池2に供給させることができる。
On the other hand, when it is determined in step S4 that the temperature of the cooling water is equal to or higher than the predetermined low temperature start end temperature (step S4; YES), the control unit 6 closes the shutoff valve 36 (step S5). ) And shift to normal operation (step S6). Thereby, all of the oxidizing gas discharged from the
上述してきたように、実施形態における燃料電池システム1によれば、燃料電池2の温度が所定の低温起動開始温度以下である場合には、空気循環流路34への酸化ガスの流入を許容して、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側の空気供給流路32に循環させることができるため、燃料電池2に供給される酸化ガスの温度を、コンプレッサ31を用いてより迅速に上昇させることができるとともに、燃料電池2に供給される温度の低い酸化ガスの供給流量を減少させることができる。したがって、燃料電池2の昇温(暖機)をより短時間で行うことが可能となり、燃料電池2の発電効率を向上させることができる。
As described above, according to the fuel cell system 1 in the embodiment, when the temperature of the
なお、上述した実施形態では、低温起動時運転に移行する際に、冷却水の温度が所定の低温起動開始温度以下であることを条件にしているが、低温起動時運転に移行する条件は、これに限定されない。例えば、制御部6が、外気温センサT3によって検出された温度が所定の外気温度(所定の低温閾値)以下であるか否かを判定し、この判定が成立(YES)する場合に、遮断弁36を開弁して低温起動時運転を開始させることとしてもよい。所定の外気温度としては、例えば、0℃程度が該当する。外気温が低い場合には、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの温度も低くなるため、吐出された酸化ガスの一部をコンプレッサ31の上流側にある空気供給流路32に循環させることで、燃料電池に供給される酸化ガスの温度をより迅速に上昇させることができ、燃料電池2の昇温をより短時間で行うことが可能となる。これにより、燃料電池2の発電効率を向上させることができる。
In the above-described embodiment, when shifting to the low temperature startup operation, it is a condition that the temperature of the cooling water is equal to or lower than a predetermined low temperature startup start temperature. It is not limited to this. For example, the control unit 6 determines whether or not the temperature detected by the outside air temperature sensor T3 is equal to or lower than a predetermined outside air temperature (a predetermined low temperature threshold), and when this determination is satisfied (YES), the shut-off
また、上述した実施形態では、低温起動時運転から通常運転に移行する際に、冷却水の温度が所定の低温起動終了温度以上であることを条件にしているが、低温起動時運転から通常運転に移行する条件は、これに限定されない。例えば、制御部6が、低温起動時運転中に、温度センサT1により検出された温度が所定の吐出温度以上であるか否かを判定し、この判定が成立(YES)する場合に、遮断弁36を閉弁させて通常運転に移行することとしてもよい。所定の吐出温度としては、例えば、燃料電池2に供給される酸化ガスの熱によって燃料電池2のスタック等が損傷することのない程度の温度が該当する。これにより、燃料電池2に供給される酸化ガスの熱によって燃料電池2のスタック等が損傷してしまう事態を事前に回避させることができる。
Further, in the above-described embodiment, the condition that the temperature of the cooling water is equal to or higher than the predetermined low-temperature start-up temperature when shifting from the low-temperature start-up operation to the normal operation is provided. The condition for shifting to is not limited to this. For example, the control unit 6 determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor T1 is equal to or higher than a predetermined discharge temperature during the low temperature startup operation, and when this determination is satisfied (YES), the
また、上述した実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した場合について説明しているが、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)にも本発明に係る燃料電池システムを適用することができる。また、本発明に係る燃料電池システムを、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に適用することもできる。 In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system according to the present invention is mounted on a fuel cell vehicle has been described. However, the present invention is also applied to various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. The fuel cell system according to the invention can be applied. Moreover, the fuel cell system according to the present invention can also be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for buildings (houses, buildings, etc.).
1…燃料電池システム、2…燃料電池、3…酸化ガス配管系、4…水素ガス配管系、5…冷却系、6…制御部、30…フィルタ、31…コンプレッサ、32…空気供給流路、33…空気排出流路、34…空気循環流路、35…加湿器、36…遮断弁、T1、T2…温度センサ、T3…外気温センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell, 3 ... Oxidation gas piping system, 4 ... Hydrogen gas piping system, 5 ... Cooling system, 6 ... Control part, 30 ... Filter, 31 ... Compressor, 32 ... Air supply flow path, 33 ... Air discharge flow path, 34 ... Air circulation flow path, 35 ... Humidifier, 36 ... Shut-off valve, T1, T2 ... Temperature sensor, T3 ... Outside air temperature sensor.
Claims (3)
前記反応ガスのうちの前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給流路と、
前記酸化ガス供給流路に設けられ、前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するコンプレッサと、
前記コンプレッサの下流側の前記酸化ガス供給流路から分岐し、前記コンプレッサから吐出される前記酸化ガスの一部を前記コンプレッサの上流側の前記酸化ガス供給流路に循環させるための酸化ガス循環流路と、
前記酸化ガス循環流路に設けられ、当該酸化ガス循環流路への前記酸化ガスの流入を遮断または許容する弁と、
前記燃料電池の温度を検出する温度センサによって検出される温度が所定の低温閾値以下である場合に、前記弁を開弁させて、前記コンプレッサから吐出される前記酸化ガスのうち、一部の前記酸化ガスを前記酸化ガス循環流路に循環させ、残りの前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させる制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that receives supply of a reactive gas and generates electric power by an electrochemical reaction of the reactive gas;
An oxidizing gas supply channel for supplying the oxidizing gas of the reaction gas to the fuel cell;
A compressor that is provided in the oxidizing gas supply flow path and supplies the oxidizing gas to the fuel cell;
An oxidizing gas circulation flow for branching from the oxidizing gas supply channel on the downstream side of the compressor and circulating a part of the oxidizing gas discharged from the compressor to the oxidizing gas supply channel on the upstream side of the compressor Road,
A valve provided in the oxidant gas circulation channel, for blocking or allowing the inflow of the oxidant gas to the oxidant gas circulation channel;
When the temperature detected by the temperature sensor for detecting the temperature of the fuel cell is equal to or lower than a predetermined low temperature threshold, the valve is opened , and a part of the oxidizing gas discharged from the compressor Control means for circulating an oxidizing gas through the oxidizing gas circulation flow path and supplying the remaining oxidizing gas to the fuel cell ;
A fuel cell system comprising:
前記制御手段は、前記外気温センサにより検出される温度が所定の低温閾値以下である場合に、前記弁を開弁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。 It further includes an outside air temperature sensor for detecting outside air temperature,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the control means opens the valve when the temperature detected by the outside air temperature sensor is equal to or lower than a predetermined low temperature threshold.
前記制御手段は、前記吐出温度センサにより検出される温度が所定の吐出温度以上である場合に、前記弁を閉弁させることを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池システム。 A discharge temperature sensor for detecting the temperature of the oxidizing gas discharged from the compressor;
The fuel cell system according to claim 1 or 2 , wherein the control means closes the valve when the temperature detected by the discharge temperature sensor is equal to or higher than a predetermined discharge temperature.
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