JP5975700B2 - Indoor industrial vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車体に燃料電池システムを搭載した屋内用産業車両に関するものである。 The present invention relates to an indoor industrial vehicle having a fuel cell system mounted on a vehicle body.
燃料電池に水素と空気（酸素）とを供給して電気化学反応によって起電力を発生させるときに、水素と酸素との反応によって水が生成される。特許文献１の生成水排出装置においては、燃料電池装置にて生じる生成水を霧化し、その霧化水を車体の外方に放出する霧化装置を備えている。 When hydrogen and air (oxygen) are supplied to the fuel cell to generate an electromotive force by an electrochemical reaction, water is generated by the reaction of hydrogen and oxygen. The generated water discharge device of Patent Literature 1 includes an atomizing device that atomizes generated water generated in the fuel cell device and discharges the atomized water to the outside of the vehicle body.
ところで、屋内用フォークリフトにおいて上述した燃料電池を搭載した場合においては、生成水を霧化して当該霧化水を車体の外方に放出すると、床に水濡れが発生してしまう。 By the way, in the case where the above-described fuel cell is mounted on an indoor forklift, when the generated water is atomized and the atomized water is discharged to the outside of the vehicle body, the floor gets wet.
本発明の目的は、燃料電池で生じる生成水による床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる屋内用産業車両を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an indoor industrial vehicle capable of treating the generated water while preventing the floor from being wetted by the generated water generated in the fuel cell.
請求項１に記載の発明では、車体に燃料電池システムが搭載され、当該燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の冷却液が循環する冷却液循環用配管と、前記冷却液循環用配管の途中に設けられ、前記冷却液と空気とを熱交換して前記冷却液を冷却するラジエータと、前記燃料電池において生成されタンクに蓄えられた生成水を霧化して前記ラジエータに吹き付けるための霧化器と、を備えた屋内用産業車両において、前記ラジエータが規定値よりも高温である場合においては生成水を前記霧化器で霧化して前記ラジエータに吹き付け、前記ラジエータが規定値よりも低温である場合においては前記霧化器での生成水の霧化を行わずに前記生成水を前記タンクに貯溜するようにしたことを要旨とする。 In the first aspect of the present invention, a fuel cell system is mounted on a vehicle body, and the fuel cell system includes a fuel cell, a coolant circulation pipe through which the coolant of the fuel cell circulates, and the coolant circulation pipe. A radiator for exchanging heat between the cooling liquid and air to cool the cooling liquid, and a mist for atomizing the generated water generated in the fuel cell and stored in the tank and sprayed to the radiator When the radiator is at a temperature higher than a specified value, the generated water is atomized by the atomizer and sprayed to the radiator, and the radiator has a temperature lower than the specified value. In this case, the generated water is stored in the tank without atomizing the generated water in the atomizer.
請求項１に記載の発明によれば、ラジエータが規定値よりも高温である場合、生成水が霧化器で霧化されてラジエータに吹き付けられる。一方、ラジエータが規定値よりも低温である場合、霧化器での生成水の霧化が行われずに生成水がタンクに蓄えられる。 According to the first aspect of the present invention, when the radiator has a higher temperature than the specified value, the generated water is atomized by the atomizer and sprayed onto the radiator. On the other hand, when the radiator is at a temperature lower than the specified value, the generated water is stored in the tank without being atomized by the atomizer.
これにより、燃料電池で生じる生成水による床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の屋内用産業車両において、前記冷却液循環用配管における前記燃料電池の入口での前記冷却液の温度と、前記冷却液循環用配管における前記燃料電池の出口での前記冷却液の温度とに基づいて、前記ラジエータが規定値よりも高温であること、および、前記ラジエータが規定値よりも低温であることを判定するようにしたことを要旨とする。
Thereby, the generated water can be treated while preventing the floor from being wetted by the generated water generated in the fuel cell.
In the invention according to claim 2, in the indoor industrial vehicle according to claim 1, the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell in the coolant circulation pipe, and the coolant circulation pipe Based on the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell, it is determined that the radiator is at a temperature higher than a specified value and that the radiator is at a temperature lower than a specified value. And
請求項２に記載の発明によれば、冷却液循環用配管における燃料電池の入口での冷却液の温度と、冷却液循環用配管における燃料電池の出口での冷却液の温度とに基づいて、ラジエータが規定値よりも高温であること、および、ラジエータが規定値よりも低温であることを判定することができる。 According to the invention described in claim 2, based on the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell in the coolant circulation pipe and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell in the coolant circulation pipe, It can be determined that the radiator is hotter than the specified value and that the radiator is colder than the specified value.
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の屋内用産業車両において、前記燃料電池の入口での前記冷却液の温度と、前記燃料電池の出口での前記冷却液の温度の平均値に基づいて、前記ラジエータが規定値よりも高温であること、および、前記ラジエータが規定値よりも低温であることを判定することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the indoor industrial vehicle according to the second aspect, an average value of the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell. Based on the above, the gist is to determine that the radiator is at a temperature higher than a specified value and that the radiator is at a temperature lower than a specified value.
請求項３に記載の発明によれば、燃料電池の入口での冷却液の温度と、燃料電池の出口での冷却液の温度の平均値に基づいて、ラジエータが規定値よりも高温であること、および、ラジエータが規定値よりも低温であることを判定することができる。 According to the invention described in claim 3, the radiator is at a temperature higher than the specified value based on the average value of the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell. It can be determined that the radiator is at a temperature lower than the specified value.
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の屋内用産業車両において、前記霧化器は、ベンチュリノズルにより生ずる負圧により前記生成水を吸引して霧化するベンチュリ式霧化器であり、前記ベンチュリノズルにつながる生成水の供給管の途中に設けた開閉弁の制御により、前記生成水の霧化に伴う前記ラジエータへの吹き付けと前記生成水の前記タンクへの貯溜を行うようにしたことを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the indoor industrial vehicle according to any one of the first to third aspects, the atomizer sucks the generated water by a negative pressure generated by a venturi nozzle and atomizes the generated water. A venturi-type atomizer, which is controlled by an on-off valve provided in the middle of a generated water supply pipe connected to the venturi nozzle, and sprayed to the radiator accompanying the generated water atomization and the generated water tank The gist is that storage is done.
請求項４に記載の発明によれば、ベンチュリ式霧化器において、ベンチュリノズルにより生ずる負圧により生成水を吸引して霧化することができる。ベンチュリノズルにつながる生成水の供給管の途中に設けられた開閉弁の制御により、生成水の霧化に伴うラジエータへの吹き付けと生成水のタンクへの貯溜が行われる。よって、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, in the venturi type atomizer, the generated water can be sucked and atomized by the negative pressure generated by the venturi nozzle. By controlling an on-off valve provided in the middle of the supply pipe of the generated water connected to the venturi nozzle, spraying to the radiator and storage of the generated water in the tank of the generated water are performed. Therefore, the generated water can be treated while preventing the floor or the like from getting wet.
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の屋内用産業車両において、前記霧化器は、ベンチュリノズルにより生ずる負圧により前記生成水を吸引して霧化するベンチュリ式霧化器であり、前記冷却液の温度に感応するサーモスタットにより、ベンチュリノズルにつながる生成水の供給管の途中に設けた開閉弁を開閉して前記生成水の霧化に伴う前記ラジエータへの吹き付けと前記生成水の前記タンクへの貯溜を行うようにしたことを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the indoor industrial vehicle according to the first aspect, the atomizer is a venturi type atomizer that sucks the generated water and atomizes the negative pressure generated by the venturi nozzle. There is a thermostat that is sensitive to the temperature of the coolant, and opens and closes an open / close valve provided in the middle of the supply pipe of the generated water connected to the venturi nozzle, and sprays the generated water and the generated water when the generated water is atomized. The gist of this is that storage in the tank is performed.
請求項５に記載の発明によれば、ベンチュリ式霧化器において、ベンチュリノズルにより生ずる負圧により生成水を吸引して霧化することができる。冷却液の温度に感応するサーモスタットにより、ベンチュリノズルにつながる生成水の供給管の途中に設けた開閉弁が開閉されて生成水の霧化に伴うラジエータへの吹き付けと生成水のタンクへの貯溜が行われる。よって、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 According to the invention described in claim 5, in the venturi type atomizer, the generated water can be sucked and atomized by the negative pressure generated by the venturi nozzle. A thermostat that is sensitive to the temperature of the coolant opens and closes an on-off valve provided in the middle of the product water supply pipe connected to the venturi nozzle, and sprays the product water into the radiator and stores the product water in the tank. Done. Therefore, the generated water can be treated while preventing the floor or the like from getting wet.
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の屋内用産業車両において、前記霧化器は、超音波振動子により前記生成水を霧化する超音波振動子式霧化器であり、前記超音波振動子の駆動制御により、前記生成水の霧化に伴う前記ラジエータへの吹き付けと前記生成水の前記タンクへの貯溜を行うようにしたことを要旨とする。 In the invention according to claim 6, in the indoor industrial vehicle according to claim 1, the atomizer is an ultrasonic vibrator type atomizer that atomizes the generated water by an ultrasonic vibrator, The gist of the invention is that the ultrasonic vibrator is driven and sprayed to the radiator and the generated water is stored in the tank as the generated water is atomized.
請求項６に記載の発明によれば、超音波振動子式霧化器において、超音波振動子により生成水を霧化することができる。超音波振動子の駆動制御により、生成水の霧化に伴うラジエータへの吹き付けと生成水のタンクへの貯溜が行われる。よって、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic vibrator type atomizer, the generated water can be atomized by the ultrasonic vibrator. By driving control of the ultrasonic vibrator, spraying to the radiator accompanying the atomization of the generated water and storage in the tank of the generated water are performed. Therefore, the generated water can be treated while preventing the floor or the like from getting wet.
本発明によれば、燃料電池で生じる生成水による床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, produced water can be processed, preventing the wetness of the floor etc. by the produced water produced in a fuel cell.
以下、本発明を屋内用産業車両として使用される屋内用フォークリフトに具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、フォークリフト１０には、車体１１の前部にマスト１２が設けられている。マスト１２にはフォーク１３がリフトブラケット１４を介して昇降可能に装備されるとともに、リフトシリンダ１５の伸縮運動によりフォーク１３がリフトブラケット１４とともに昇降される。車体１１の前下部には駆動輪（前輪）１６が設けられるとともに、駆動輪１６は車軸に装備された差動装置およびギヤ（いずれも図示せず）を介して走行用モータ１７により駆動される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an indoor forklift used as an indoor industrial vehicle will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the forklift 10 is provided with a mast 12 at the front portion of the vehicle body 11. The mast 12 is equipped with a fork 13 that can be lifted and lowered via a lift bracket 14, and the fork 13 is lifted and lowered together with the lift bracket 14 by the expansion and contraction of the lift cylinder 15. Drive wheels (front wheels) 16 are provided at the front lower portion of the vehicle body 11, and the drive wheels 16 are driven by a traveling motor 17 via a differential gear and gears (both not shown) mounted on the axle. .
車体１１の後方には燃料電池システム１８が搭載されている。燃料電池システム１８はフード１９で覆われている。燃料電池システム１８は、リフトシリンダ１５およびティルトシリンダの油圧源となる油圧モータ（図示せず）および走行用モータ１７の電源として使用される。 A fuel cell system 18 is mounted behind the vehicle body 11. The fuel cell system 18 is covered with a hood 19. The fuel cell system 18 is used as a power source for a hydraulic motor (not shown) that serves as a hydraulic pressure source for the lift cylinder 15 and the tilt cylinder, and a traveling motor 17.
次に、燃料電池システム１８について図２を用いて説明する。
図２に示すように、燃料電池（スタック）２０は、例えば固体高分子型の燃料電池が使用される。燃料電池２０の水素供給ポートには流路２１を介して水素タンク２２が接続されている。また、コンプレッサ２３が備えられ、コンプレッサ２３は、流路２４を介して加湿器２５に接続されている。加湿器２５は、供給流路２６を介して燃料電池２０の酸素供給ポートに接続されるとともに、流路２７を介してオフガス排出ポートに接続されている。そして、コンプレッサ２３で加圧された空気が加湿器２５で加湿された後、燃料電池２０の酸素供給ポートに供給されるとともに、燃料電池２０のカソード極からのオフガス（カソードオフガス）は流路２７を介して加湿器２５に排出される。
Next, the fuel cell system 18 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the fuel cell (stack) 20 is, for example, a solid polymer fuel cell. A hydrogen tank 22 is connected to the hydrogen supply port of the fuel cell 20 via a flow path 21. Further, a compressor 23 is provided, and the compressor 23 is connected to the humidifier 25 via the flow path 24. The humidifier 25 is connected to the oxygen supply port of the fuel cell 20 via the supply flow path 26 and is connected to the off-gas discharge port via the flow path 27. After the air pressurized by the compressor 23 is humidified by the humidifier 25, the air is supplied to the oxygen supply port of the fuel cell 20, and off gas (cathode off gas) from the cathode electrode of the fuel cell 20 flows through the flow path 27. It is discharged to the humidifier 25 via
燃料電池２０は、水素タンク２２から供給される水素と、コンプレッサ２３から供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。この際、燃料電池２０において生成水が発生する（水が生成される）。 The fuel cell 20 reacts hydrogen supplied from the hydrogen tank 22 with oxygen in the air supplied from the compressor 23 to generate DC electric energy (DC power). At this time, generated water is generated in the fuel cell 20 (water is generated).
なお、流路２１には燃料電池２０へ供給される水素の圧力を調整する調圧弁（図示せず）が設けられている。
加湿器２５は排出流路２８を介して希釈器２９に接続されるとともに、排出流路２８には調圧バルブ３０が設けられている。また、燃料電池２０のアノード極からのオフガス（アノードオフガス）はパージガス用配管３１を介して希釈器２９に排出される。パージガス用配管３１には開閉弁（アノードパージバルブ）３２が設けられている。
The flow path 21 is provided with a pressure regulating valve (not shown) for adjusting the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 20.
The humidifier 25 is connected to a diluter 29 via a discharge flow path 28, and a pressure regulating valve 30 is provided in the discharge flow path 28. Further, off gas (anode off gas) from the anode electrode of the fuel cell 20 is discharged to the diluter 29 via the purge gas pipe 31. The purge gas pipe 31 is provided with an on-off valve (anode purge valve) 32.
さらに、希釈器２９においてはタンク２９ａを具備し、タンク２９ａにおいて分離した生成水が蓄えられる。また、タンク２９ａ内の圧力は大気圧よりも１．３倍程度高くなる（コンプレッサ２３により高圧にされる）。希釈器２９には排出管３３を介してベンチュリ式霧化器３４が接続されている。ベンチュリ式霧化器３４のベンチュリノズル３５には希釈器２９からのガスが供給される。ベンチュリノズル３５は流路の一部が絞られており、この絞り部３５ａにおいて流速が速くなり負圧が発生する。即ち、ベンチュリノズル３５でのガスの通過に伴い負圧が発生する。 Further, the diluter 29 includes a tank 29a, and the generated water separated in the tank 29a is stored. Further, the pressure in the tank 29a is about 1.3 times higher than the atmospheric pressure (the pressure is increased by the compressor 23). A venturi-type atomizer 34 is connected to the diluter 29 via a discharge pipe 33. The gas from the diluter 29 is supplied to the venturi nozzle 35 of the venturi atomizer 34. The venturi nozzle 35 has a part of the flow path narrowed, and the flow speed becomes high and negative pressure is generated in the throttle part 35a. That is, a negative pressure is generated as the gas passes through the venturi nozzle 35.
ベンチュリ式霧化器３４のベンチュリノズル３５の絞り部３５ａと希釈器２９のタンク底部とは生成水の供給管３６により接続されている。生成水の供給管３６の途中には開閉弁としてのベンチュリバルブ３７が設けられている。ベンチュリバルブ（開閉弁）３７を開けた状態において、ベンチュリノズル３５において生ずる負圧により、燃料電池２０で生成されタンク２９ａに蓄えられた生成水を吸引して霧化することができる。 The throttle part 35 a of the venturi nozzle 35 of the venturi type atomizer 34 and the tank bottom part of the diluter 29 are connected by a supply pipe 36 for generated water. A venturi valve 37 as an on-off valve is provided in the middle of the generated water supply pipe 36. In a state where the venturi valve (open / close valve) 37 is opened, the generated water generated in the fuel cell 20 and stored in the tank 29a can be sucked and atomized by the negative pressure generated in the venturi nozzle 35.
燃料電池２０における冷却液が冷却液循環用配管３８により循環されるようになっている。燃料電池２０の冷却液が循環する冷却液循環用配管３８の途中にはラジエータ３９が設けられている。また、冷却液循環用配管３８の途中には循環ポンプ（ウォータポンプ）４０が設けられている。循環ポンプ４０の駆動によりラジエータ３９に冷却液が通過する。また、ファンＦの駆動により空気がラジエータ３９に供給される。そして、ラジエータ３９により燃料電池２０の冷却液と空気とが熱交換されて燃料電池２０の冷却液を冷却することができる。 The coolant in the fuel cell 20 is circulated through the coolant circulation pipe 38. A radiator 39 is provided in the middle of the coolant circulation pipe 38 through which the coolant of the fuel cell 20 circulates. A circulation pump (water pump) 40 is provided in the middle of the coolant circulation pipe 38. The coolant passes through the radiator 39 by driving the circulation pump 40. Further, air is supplied to the radiator 39 by driving the fan F. Then, the coolant of the fuel cell 20 and the air are heat-exchanged by the radiator 39 so that the coolant of the fuel cell 20 can be cooled.
ベンチュリ式霧化器３４のベンチュリノズル３５は、その出口がラジエータ３９に向けられており、ベンチュリ式霧化器３４において霧化された生成水はラジエータ３９に吹き付けられるようになっている。 The venturi nozzle 35 of the venturi type atomizer 34 has an outlet directed to the radiator 39, and the water atomized in the venturi type atomizer 34 is sprayed onto the radiator 39.
冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の入口部には入口温度検出センサ４１が設置されている。この入口温度検出センサ４１により燃料電池２０の入口での冷却液の温度が検出される。また、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の出口部には出口温度検出センサ４２が設置されている。この出口温度検出センサ４２により燃料電池２０の出口での冷却液の温度が検出される。 An inlet temperature detection sensor 41 is installed at the inlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38. The inlet temperature detection sensor 41 detects the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20. An outlet temperature detection sensor 42 is installed at the outlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38. The outlet temperature detection sensor 42 detects the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20.
コントローラ４３が備えられている。コントローラ４３はマイコンを中心に構成されている。コントローラ４３は入口温度検出センサ４１からの信号により燃料電池２０の入口での冷却液の温度を検知する。また、コントローラ４３は出口温度検出センサ４２からの信号により燃料電池２０の出口での冷却液の温度を検知する。 A controller 43 is provided. The controller 43 is mainly composed of a microcomputer. The controller 43 detects the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 based on a signal from the inlet temperature detection sensor 41. Further, the controller 43 detects the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20 based on a signal from the outlet temperature detection sensor 42.
また、入口温度検出センサ４１からの信号による燃料電池２０の入口での冷却液の温度、および、出口温度検出センサ４２からの信号による燃料電池２０の出口での冷却液の温度に基づいて燃料電池２０の温度が所定範囲内に収まるように冷却液循環ポンプ４０およびファンＦの制御が行われる。例えば、燃料電池２０の出入口での冷却液の温度が高いと燃料電池２０が高温になったとしてコントローラ４３により冷却液循環ポンプ４０が高回転駆動されるとともにファンＦが高回転駆動される。一方、燃料電池２０の出入口での冷却液の温度が低いと燃料電池２０が低温になったとしてコントローラ４３により冷却液循環ポンプ４０が低回転駆動もしくは停止されるとともにファンＦが低回転駆動もしくは停止される。 Further, the fuel cell is based on the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 based on the signal from the inlet temperature detection sensor 41 and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20 based on the signal from the outlet temperature detection sensor 42. The coolant circulation pump 40 and the fan F are controlled so that the temperature of 20 falls within a predetermined range. For example, if the temperature of the coolant at the inlet / outlet of the fuel cell 20 is high, the coolant 43 is driven at a high speed and the fan F is driven at a high speed by the controller 43, assuming that the temperature of the fuel cell 20 becomes high. On the other hand, if the temperature of the coolant at the inlet / outlet of the fuel cell 20 is low, the coolant 43 is driven or stopped at low speed by the controller 43 and the fan F is driven or stopped at low speed because the fuel cell 20 becomes low temperature. Is done.
次に、このように構成したフォークリフト１０の作用について説明する。
燃料電池２０の稼動時には、水素タンク２２から所定の加圧状態で水素が燃料電池２０のアノード（水素極）に供給される。また、コンプレッサ２３が稼動されて、空気が所定の圧力に加圧されるとともに加湿器２５で加湿されて燃料電池２０のカソード（空気極）に供給される。
Next, the operation of the forklift 10 configured as described above will be described.
During operation of the fuel cell 20, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 22 to the anode (hydrogen electrode) of the fuel cell 20 in a predetermined pressurized state. In addition, the compressor 23 is operated so that air is pressurized to a predetermined pressure and is humidified by the humidifier 25 to be supplied to the cathode (air electrode) of the fuel cell 20.
アノードに供給された水素は、触媒によって水素イオンと電子とに解離し、水素イオンが電解質膜を通ってカソードへ移動する。カソードでは、カソードに供給された空気中の酸素と、電解質膜中を移動してカソードに達した水素イオンと、外部回路を通ってきた電子とが結合して電力を発生させるとともに水が生成される。そして、調圧バルブ３０が開放されると、カソードで発生した水は水蒸気の状態で未反応の空気とともにカソードオフガスとして加湿器２５に排出され、加湿器２５から排出流路２８を介して希釈器２９に送られる。カソードオフガスに含まれる水分は、希釈器２９で分離されてタンク２９ａ内に溜められる。 The hydrogen supplied to the anode is dissociated into hydrogen ions and electrons by the catalyst, and the hydrogen ions move to the cathode through the electrolyte membrane. At the cathode, oxygen in the air supplied to the cathode, hydrogen ions that move through the electrolyte membrane and reach the cathode, and electrons that have passed through the external circuit combine to generate power and generate water. The When the pressure regulating valve 30 is opened, water generated at the cathode is discharged into the humidifier 25 as a cathode off gas together with unreacted air in the state of water vapor, and is diluted from the humidifier 25 through the discharge flow path 28. 29. Moisture contained in the cathode off gas is separated by the diluter 29 and stored in the tank 29a.
カソードの水や窒素の一部が電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散するため、アノードの水や窒素の濃度が高くなり、発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制すべくアノードに溜まった水分および窒素が水素ガスと共にパージガス用配管３１へ排出される（アノードパージが行われる）。 Since some of the water and nitrogen in the cathode back diffuses the electrolyte membrane from the cathode side to the anode side, the concentration of water and nitrogen in the anode increases and the power generation efficiency decreases. In order to prevent or suppress this, water and nitrogen accumulated in the anode are discharged together with hydrogen gas to the purge gas pipe 31 (anode purge is performed).
アノードパージにより燃料電池２０からパージガス用配管３１へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用配管３１を介して希釈器２９に送られる。アノードオフガスに含まれる水分は、希釈器２９で分離されてタンク２９ａ内に溜められる。 The anode off gas (purge gas) discharged from the fuel cell 20 to the purge gas pipe 31 by the anode purge is sent to the diluter 29 through the purge gas pipe 31. Moisture contained in the anode off gas is separated by the diluter 29 and stored in the tank 29a.
希釈器２９では、アノードオフガスはカソードオフガスにより水素濃度が希釈される。そして、カソードオフガスとアノードオフガスとの混合ガスは、排出管３３からベンチュリ式霧化器３４のベンチュリノズル３５に送られる。 In the diluter 29, the hydrogen concentration of the anode off gas is diluted by the cathode off gas. Then, the mixed gas of the cathode off gas and the anode off gas is sent from the discharge pipe 33 to the venturi nozzle 35 of the venturi atomizer 34.
一方、コントローラ４３は図３に示す処理を実行する。
図３に示すように、コントローラ４３はステップ１００において入口温度検出センサ４１からの信号により燃料電池２０の入口での冷却液の温度Ｔｉｎを取り込むとともに、出口温度検出センサ４２からの信号により燃料電池２０の出口での冷却液の温度Ｔｏｕｔを取り込む。
On the other hand, the controller 43 executes the process shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in step 100, the controller 43 takes in the coolant temperature Tin at the inlet of the fuel cell 20 from the signal from the inlet temperature detection sensor 41 and at the same time from the signal from the outlet temperature detection sensor 42. The temperature Tout of the coolant at the outlet is taken in.
そして、コントローラ４３はステップ１０１において燃料電池２０の入口での冷却液の温度Ｔｉｎおよび燃料電池２０の出口での冷却液の温度Ｔｏｕｔの平均温度Ｔａｖを算出する。具体的には、相加平均値を算出する。即ち、Ｔａｖ＝（Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ）／２を算出する。なお、相加平均値に代わり相乗平均値を算出してもよい。 In step 101, the controller 43 calculates an average temperature Tav of the coolant temperature Tin at the inlet of the fuel cell 20 and the coolant temperature Tout at the outlet of the fuel cell 20. Specifically, an arithmetic average value is calculated. That is, Tav = (Tin + Tout) / 2 is calculated. A geometric mean value may be calculated instead of the arithmetic mean value.
コントローラ４３はステップ１０２において平均温度Ｔａｖと閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）とを比較する。その結果、コントローラ４３は平均温度Ｔａｖが閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）以上であると、ラジエータ３９が規定値よりも高温であると判定してステップ１０３に移行する。コントローラ４３はステップ１０３においてベンチュリバルブ（開閉弁）３７を開く。これにより、生成水が霧化器３４で霧化されてラジエータ３９に吹き付けられる。ラジエータ３９に吹き付けられた霧化水は気化するとともに気化熱によりラジエータ３９が冷やされる。 In step 102, the controller 43 compares the average temperature Tav with a threshold Tth (for example, 60 ° C.). As a result, if the average temperature Tav is equal to or higher than a threshold value Tth (for example, 60 ° C.), the controller 43 determines that the radiator 39 is at a higher temperature than the specified value, and proceeds to step 103. In step 103, the controller 43 opens the venturi valve (open / close valve) 37. Thereby, the generated water is atomized by the atomizer 34 and sprayed to the radiator 39. The atomized water sprayed on the radiator 39 is vaporized and the radiator 39 is cooled by the heat of vaporization.
一方、コントローラ４３はステップ１０２において平均温度Ｔａｖが閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）未満であると、ラジエータ３９が規定値よりも低温であると判定してステップ１０４に移行する。コントローラ４３はステップ１０４においてベンチュリバルブ（開閉弁）３７を閉じる。これにより、生成水の霧化が行われずに生成水がタンク２９ａに貯溜される。なお、タンク２９ａにおける生成水を溜める容量は低温時の始動の際に十分に生成水を溜めることができる容量となっている。 On the other hand, if the average temperature Tav is lower than the threshold value Tth (for example, 60 ° C.) in step 102, the controller 43 determines that the radiator 39 is at a lower temperature than the specified value, and proceeds to step 104. In step 104, the controller 43 closes the venturi valve (open / close valve) 37. Thereby, the generated water is stored in the tank 29a without being atomized. In addition, the capacity | capacitance which stores the produced water in the tank 29a is a capacity | capacitance which can fully accumulate the produced water at the time of starting at low temperature.
このようにして、ステップ１０２，１０３，１０４の実行により、ラジエータ３９の温度に応じた生成水の霧化に伴うラジエータ３９への吹き付けと生成水のタンク２９ａへの貯溜が行われる。 In this manner, by performing steps 102, 103, and 104, spraying of the generated water according to the temperature of the radiator 39 and spraying of the generated water in the tank 29a are performed.
このような霧化器３４の温度制御を行うことで低温時のミスト液化を防止することができる。つまり、低温時等においてフォークリフト１０の運転を開始する際（燃料電池２０を起動する際）に、フォークリフト１０の車体１１の床やフォークリフト１０が走行する工場の床等に水濡れが発生するのを防止することができる。 By performing such temperature control of the atomizer 34, mist liquefaction at a low temperature can be prevented. In other words, when the operation of the forklift 10 is started (when the fuel cell 20 is started) at a low temperature or the like, the floor of the body 11 of the forklift 10 or the floor of the factory where the forklift 10 travels is prevented from getting wet. can do.
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）車体１１に搭載される燃料電池システム１８は、燃料電池２０と冷却液循環用配管３８とラジエータ３９と霧化器３４とコントローラ４３と温度検出センサ４１，４２を備える。コントローラ４３は、ラジエータ３９が規定値よりも高温である場合においては生成水をベンチュリ式霧化器３４で霧化してラジエータ３９に吹き付ける。一方、コントローラ４３は、ラジエータ３９が規定値よりも低温である場合においてはベンチュリ式霧化器３４での生成水の霧化を行わずに生成水をタンク２９ａに貯溜する。これにより、燃料電池２０で生じる生成水による床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The fuel cell system 18 mounted on the vehicle body 11 includes the fuel cell 20, a coolant circulation pipe 38, a radiator 39, an atomizer 34, a controller 43, and temperature detection sensors 41 and 42. When the radiator 39 is at a temperature higher than the specified value, the controller 43 atomizes the generated water with the venturi-type atomizer 34 and sprays it on the radiator 39. On the other hand, the controller 43 stores the produced water in the tank 29a without atomizing the produced water in the venturi-type atomizer 34 when the radiator 39 is at a temperature lower than the specified value. As a result, the generated water can be treated while preventing the floor from being wetted by the generated water generated in the fuel cell 20.
（２）冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の入口での冷却液の温度と、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の出口での冷却液の温度とに基づいて、ラジエータ３９が規定値よりも高温であること、および、ラジエータ３９が規定値よりも低温であることを判定するようにした。これにより、正確に判定することができる。 (2) A radiator 39 is defined based on the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38. It is determined that the temperature is higher than the value and that the radiator 39 is lower than the specified value. Thereby, it can determine correctly.
この場合、使用されるセンサ４１，４２は冷却液循環ポンプ４０とファンＦの制御を行う温度検出センサであり、冷却液循環ポンプ４０とファンＦの制御用の温度検出センサ４１，４２を用いて生成水の霧化器３４の温度制御を容易に行うことができる。 In this case, the sensors 41 and 42 used are temperature detection sensors for controlling the coolant circulation pump 40 and the fan F, and the temperature detection sensors 41 and 42 for controlling the coolant circulation pump 40 and the fan F are used. It is possible to easily control the temperature of the generated water atomizer 34.
（３）具体的には、燃料電池２０の入口での冷却液の温度と、燃料電池２０の出口での冷却液の温度の平均値に基づいて、ラジエータ３９が規定値よりも高温であること、および、ラジエータ３９が規定値よりも低温であることを判定するようにした。これにより、より正確に判定することができる。 (3) Specifically, based on the average value of the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 and the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20, the radiator 39 is higher than the specified value. In addition, it is determined that the radiator 39 has a temperature lower than the specified value. Thereby, it can determine more correctly.
（４）霧化器３４は、ベンチュリノズル３５により生ずる負圧により生成水を吸引して霧化するベンチュリ式霧化器である。また、ベンチュリノズル３５につながる生成水の供給管３６の途中に設けた開閉弁としてのベンチュリバルブ３７の制御により、生成水の霧化に伴うラジエータ３９への吹き付けと生成水のタンク２９ａへの貯溜を行うようにした。これにより、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 (4) The atomizer 34 is a venturi type atomizer that sucks the generated water by the negative pressure generated by the venturi nozzle 35 and atomizes it. Further, by controlling a venturi valve 37 as an on-off valve provided in the middle of the product water supply pipe 36 connected to the venturi nozzle 35, spraying to the radiator 39 accompanying the atomization of the product water and storage in the product water tank 29 a. To do. Thereby, the generated water can be treated while preventing the floor or the like from getting wet.
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図４に示すように、霧化器は、超音波振動子５０により生成水を霧化する超音波振動子式霧化器であり、超音波振動子５０の駆動制御により、生成水の霧化に伴うラジエータ３９への吹き付けと生成水のタンク２９ａへの貯溜を行うようにしてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
As shown in FIG. 4, the atomizer is an ultrasonic vibrator type atomizer that atomizes the generated water by the ultrasonic vibrator 50, and the generated water mist is controlled by driving control of the ultrasonic vibrator 50. It is also possible to spray the radiator 39 and store the generated water in the tank 29a.
図４において、超音波振動子５０はタンク２９ａ内の底部に配置され、生成水に浸かっている。また、タンク２９ａの上部から延びる排出管３３は、その出口側がラジエータ３９に向けられている。そして、タンク２９ａ内で霧化された生成液はラジエータ３９に吹き付けられるようになっている。 In FIG. 4, the ultrasonic transducer | vibrator 50 is arrange | positioned at the bottom part in the tank 29a, and is immersed in produced | generated water. Further, the outlet side of the discharge pipe 33 extending from the upper part of the tank 29 a is directed to the radiator 39. The generated liquid atomized in the tank 29 a is sprayed to the radiator 39.
この場合、コントローラ４３は図５に示す処理を実行する。
図５において、コントローラ４３はステップ２００において入口温度検出センサ４１からの信号により燃料電池２０の入口での冷却液の温度Ｔｉｎを取り込むとともに、出口温度検出センサ４２からの信号により燃料電池２０の出口での冷却液の温度Ｔｏｕｔを取り込む。そして、コントローラ４３はステップ２０１において燃料電池２０の入口での冷却液の温度Ｔｉｎおよび燃料電池２０の出口での冷却液の温度Ｔｏｕｔの平均温度Ｔａｖを算出する。
In this case, the controller 43 executes the process shown in FIG.
In FIG. 5, the controller 43 takes in the coolant temperature Tin at the inlet of the fuel cell 20 based on a signal from the inlet temperature detection sensor 41 in step 200, and at the outlet of the fuel cell 20 based on a signal from the outlet temperature detection sensor 42. The temperature Tout of the coolant is taken in. In step 201, the controller 43 calculates an average temperature Tav of the coolant temperature Tin at the inlet of the fuel cell 20 and the coolant temperature Tout at the outlet of the fuel cell 20.
コントローラ４３はステップ２０２において平均温度Ｔａｖと閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）とを比較する。その結果、コントローラ４３は平均温度Ｔａｖが閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）以上であると、ラジエータ３９が規定値よりも高温であると判定してステップ２０３に移行する。コントローラ４３はステップ２０３において超音波振動子５０を駆動して生成水を霧化してラジエータ３９に吹き付ける。 In step 202, the controller 43 compares the average temperature Tav with a threshold Tth (for example, 60 ° C.). As a result, if the average temperature Tav is equal to or higher than a threshold value Tth (for example, 60 ° C.), the controller 43 determines that the radiator 39 is at a higher temperature than the specified value, and proceeds to step 203. In step 203, the controller 43 drives the ultrasonic vibrator 50 to atomize the generated water and sprays it on the radiator 39.
一方、コントローラ４３はステップ２０２において平均温度Ｔａｖが閾値Ｔｔｈ（例えば６０℃）未満であると、ラジエータ３９が規定値よりも低温であると判定してステップ２０４に移行する。コントローラ４３はステップ２０４において超音波振動子５０の駆動を停止して生成水の霧化を行わずに生成水をタンク２９ａに貯溜する。これにより、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 On the other hand, if the average temperature Tav is lower than the threshold value Tth (for example, 60 ° C.) in step 202, the controller 43 determines that the radiator 39 is at a lower temperature than the specified value, and proceeds to step 204. In step 204, the controller 43 stops driving the ultrasonic vibrator 50 and stores the generated water in the tank 29a without atomizing the generated water. Thereby, the generated water can be treated while preventing the floor or the like from getting wet.
図４のように霧化器は超音波振動子５０により生成水を霧化する超音波振動子式霧化器であるので、生成水の霧化の制御性に優れている。
・ラジエータ３９が高温であるか低温であるかを判別するために、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の入口での冷却液の温度と、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の出口での冷却液の温度とを測定した。これに代わり、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の入口での冷却液の温度のみ、または、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の出口での冷却液の温度のみ測定してもよい。
As shown in FIG. 4, the atomizer is an ultrasonic vibrator type atomizer that atomizes the generated water by the ultrasonic vibrator 50, and thus has excellent controllability of the generated water.
In order to determine whether the radiator 39 is hot or cold, the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 and the outlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 The temperature of the cooling liquid at was measured. Alternatively, only the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 or only the temperature of the coolant at the outlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 may be measured. .
・ラジエータ３９が高温であるか低温であるかを判別するために、冷却液循環用配管３８におけるラジエータ３９の入口での冷却液の温度と、冷却液循環用配管３８におけるラジエータ３９の出口での冷却液の温度とを測定してもよい。他にも、冷却液循環用配管３８におけるラジエータ３９の入口での冷却液の温度のみ、または、冷却液循環用配管３８におけるラジエータ３９の出口での冷却液の温度のみを測定してもよい。 In order to determine whether the radiator 39 is hot or cold, the coolant temperature at the inlet of the radiator 39 in the coolant circulation pipe 38 and the outlet of the radiator 39 in the coolant circulation pipe 38 The temperature of the coolant may be measured. Alternatively, only the temperature of the coolant at the inlet of the radiator 39 in the coolant circulation pipe 38 or only the temperature of the coolant at the outlet of the radiator 39 in the coolant circulation pipe 38 may be measured.
・ラジエータ３９の温度を直接測定してもよい。
・図２ではコントローラ４３により温度検出センサ４１，４２による温度測定値を監視してバルブ３７の開閉を電子制御した。これに代わり、図６に示すように、サーモスタット６０によるメカ式でバルブ３７を開閉してもよい。つまり、図６において、冷却液の温度に感応するサーモスタット６０を用いてもよい。具体的には、図６で用いたサーモスタット６０は、冷却液循環用配管３８における燃料電池２０の入口部に装着され、燃料電池２０の入口での冷却液の温度に感応する。なお、サーモスタットは他の部位に装着してもよい。
-You may measure the temperature of the radiator 39 directly.
In FIG. 2, the controller 43 monitors the temperature measurement values by the temperature detection sensors 41 and 42 and electronically controls the opening and closing of the valve 37. Instead, as shown in FIG. 6, the valve 37 may be opened and closed by a mechanical system using a thermostat 60. That is, in FIG. 6, a thermostat 60 that is sensitive to the temperature of the coolant may be used. Specifically, the thermostat 60 used in FIG. 6 is attached to the inlet of the fuel cell 20 in the coolant circulation pipe 38 and is sensitive to the temperature of the coolant at the inlet of the fuel cell 20. The thermostat may be attached to other parts.
この図６のように、霧化器３４は、ベンチュリノズル３５により生ずる負圧により生成水を吸引して霧化するベンチュリ式霧化器である。そして、冷却液の温度に感応するサーモスタット６０により、ベンチュリノズル３５につながる生成水の供給管３６の途中に設けた開閉弁としてのベンチュリバルブ３７を開閉して生成水の霧化に伴うラジエータ３９への吹き付けと生成水のタンク２９ａへの貯溜を行う。この場合も、サーモスタット６０を用いて、床等の水濡れを防止しつつ生成水を処理することができる。 As shown in FIG. 6, the atomizer 34 is a venturi type atomizer that sucks the generated water by the negative pressure generated by the venturi nozzle 35 and atomizes the generated water. Then, by a thermostat 60 that is sensitive to the temperature of the coolant, a venturi valve 37 serving as an on-off valve provided in the middle of the generated water supply pipe 36 connected to the venturi nozzle 35 is opened and closed to the radiator 39 associated with the atomization of the generated water. And the generated water is stored in the tank 29a. Also in this case, the generated water can be treated using the thermostat 60 while preventing the floor or the like from getting wet.
・冷却水温を検出するセンサを用いるのではなく外気温検出センサによる外気温度と始動後の経過時間とから、ラジエータが規定値よりも高温であるかラジエータが規定値よりも低温であるかを判定するようにしてもよい。更に燃料電池２０の始動後の電力量（積算電力）を加味して判定してもよい。つまり、外気温検出センサによる外気温度と、始動後の経過時間と、燃料電池２０の始動後の電力量（積算電力）から、ラジエータが規定値よりも高温であるかラジエータが規定値よりも低温であるかを判定するようにしてもよい。 ・ Determines whether the radiator is hotter than the specified value or the radiator is lower than the specified value based on the outside air temperature by the outside air temperature detection sensor and the elapsed time after starting, instead of using the sensor that detects the cooling water temperature You may make it do. Further, the determination may be made in consideration of the amount of electric power (integrated electric power) after starting the fuel cell 20. That is, based on the outside air temperature by the outside air temperature detection sensor, the elapsed time after starting, and the electric energy (integrated power) after starting the fuel cell 20, the radiator is higher than the specified value or the radiator is lower than the specified value. You may make it determine whether it is.
・上記実施形態では希釈器を用いた場合に適用して希釈器のタンク２９ａにラジエータ３９の低温時における生成水を貯溜するようにした。これに限ることなく、希釈器を用いない場合に適用してもよく、要は、ラジエータ３９の低温時には生成水の霧化を行わずに生成水をタンク（生成水収容容器）に貯溜するようにすればよい。 In the above embodiment, applied to the case where the diluter is used, the generated water at the low temperature of the radiator 39 is stored in the tank 29a of the diluter. The present invention is not limited to this, and may be applied when a diluter is not used. In short, when the radiator 39 is at a low temperature, the generated water is stored in a tank (generated water storage container) without being atomized. You can do it.
・屋内用産業車両としてのフォークリフト１０に適用したが、これに限らず、例えば、屋内用産業車両としての牽引車やハンドリフタ（移動は作業者が押すことで行い、荷の昇降はリフタで行う装置）等に適用してもよい。 -Although it applied to the forklift 10 as an indoor industrial vehicle, it is not restricted to this, For example, the tow vehicle and hand lifter as an indoor industrial vehicle (The movement is performed by an operator, and the apparatus which lifts and lowers a load with a lifter. ) Etc.
１０…フォークリフト、１１…車体、１８…燃料電池システム、２０…燃料電池、２９ａ…タンク、３４…霧化器、３５…ベンチュリノズル、３６…供給管、３７…ベンチュリバルブ、３８…冷却液循環用配管、３９…ラジエータ、４３…コントローラ、５０…超音波振動子、６０…サーモスタット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Forklift, 11 ... Vehicle body, 18 ... Fuel cell system, 20 ... Fuel cell, 29a ... Tank, 34 ... Atomizer, 35 ... Venturi nozzle, 36 ... Supply pipe, 37 ... Venturi valve, 38 ... For coolant circulation Piping, 39 ... radiator, 43 ... controller, 50 ... ultrasonic transducer, 60 ... thermostat.
Claims (6)
前記ラジエータが規定値よりも高温である場合においては生成水を前記霧化器で霧化して前記ラジエータに吹き付け、前記ラジエータが規定値よりも低温である場合においては前記霧化器での生成水の霧化を行わずに前記生成水を前記タンクに貯溜するようにしたことを特徴とする屋内用産業車両。 A fuel cell system is mounted on the vehicle body, and the fuel cell system is provided in the middle of the fuel cell, a coolant circulation pipe through which the coolant of the fuel cell circulates, and the coolant circulation pipe. And a radiator for cooling the coolant by exchanging heat with air, and an atomizer for atomizing the generated water generated in the fuel cell and stored in the tank and spraying the water on the radiator In industrial vehicles,
When the radiator is hotter than a specified value, the generated water is atomized by the atomizer and sprayed to the radiator, and when the radiator is lower than the specified value, the generated water in the atomizer An indoor industrial vehicle characterized in that the generated water is stored in the tank without being atomized.
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