JP6007023B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃料電池で生成された生成水を霧状にする霧化器を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system including an atomizer that atomizes generated water generated in a fuel cell.
水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池システムを搭載した車両が実用化されている。燃料電池では、水素と酸素による電気化学反応によって起電力が生じ、水(生成水)が生成される。このため、燃料電池システムを搭載する車両では、排気に多量の水が含まれる。
特許文献1に開示された燃料電池車両における生成水排出装置においては、自動二輪車に搭載した燃料電池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。また、燃料電池車両は、車両の走行速度を検出する車速検出手段を備え、この車速検出手段により検出された走行速度が設定速度以上のとき、霧化水を放出するように制御される。このため、上記霧化水は、走行速度が設定速度以上であるときの強い走行風によって、確実に拡散される。
Vehicles equipped with a fuel cell system that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen in the air have been put into practical use. In a fuel cell, an electromotive force is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and water (product water) is generated. For this reason, in a vehicle equipped with a fuel cell system, the exhaust gas contains a large amount of water.
In the generated water discharge device for a fuel cell vehicle disclosed in Patent Document 1, an atomizing device that atomizes generated water generated in a fuel cell mounted on a motorcycle and discharges the atomized water to the outside of the vehicle body. I have. Further, the fuel cell vehicle is provided with a vehicle speed detecting means for detecting the traveling speed of the vehicle, and is controlled so as to release the atomized water when the traveling speed detected by the vehicle speed detecting means is equal to or higher than the set speed. For this reason, the atomized water is reliably diffused by a strong traveling wind when the traveling speed is equal to or higher than the set speed.
ところで、上記のような燃料電池システムをフォークリフトなどの産業車両に適用する場合には次のような問題がある。フォークリフトは、走行モータ及び荷役モータを備え、燃料電池で発電された電力で走行モータ及び荷役モータが駆動され、フォークリフトの走行動作及び荷役動作が行われる。
フォークリフトの最高速度は、特許文献1に開示された燃料電池システムが適用された自動二輪車と比べて低速度(国内では20km/h)に制限されており、自動二輪車のような強い走行風は発生しない。よって、燃料電池システムを適用したフォークリフトでは、強い走行風による霧化水の車体の外方への拡散を行うことができない。
また、燃料電池システムを適用したフォークリフトの場合、通常、荷役作業中は車体を同じ位置に留まることが多い。このため、荷役作業中において車体に設けた霧化器から出る霧化水が特定の場所を局所的に吹き付けるという問題がある。特許文献1に開示された燃料電池システムは、この種の問題を解決することはできない。
By the way, when the fuel cell system as described above is applied to an industrial vehicle such as a forklift, there are the following problems. The forklift includes a travel motor and a cargo handling motor, and the travel motor and the cargo handling motor are driven by the electric power generated by the fuel cell to perform the travel operation and the cargo handling operation of the forklift.
The maximum speed of a forklift is limited to a low speed (20 km / h in Japan) compared to a motorcycle to which the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is applied, and a strong running wind like a motorcycle is generated. do not do. Therefore, in a forklift to which the fuel cell system is applied, it is not possible to diffuse the atomized water to the outside of the vehicle body due to strong traveling wind.
Further, in the case of a forklift to which a fuel cell system is applied, the vehicle body usually stays at the same position during cargo handling work. For this reason, there exists a problem that the atomized water which comes out of the atomizer provided in the vehicle body sprays a specific place locally during cargo handling work. The fuel cell system disclosed in Patent Document 1 cannot solve this type of problem.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、荷役作業時における
霧化された生成水の局所的な吹き付けを防止することが可能な燃料電池システムの提供にある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of preventing local spraying of atomized product water during cargo handling work. .
上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、燃料電池と、走行モータ及び荷役モータと、前記燃料電池の発電に伴って排出されるオフガスを生成水とガスに分離する気液分離器と、分離後の前記ガスを移送する排気路に供給された前記生成水を霧化する霧化器と、前記気液分離器と前記霧化器を接続し、分離後の前記ガスを前記霧化器に案内する排気管と、前記気液分離器と前記霧化器を接続し、前記気液分離器に貯留された前記生成水を前記霧化器に供給する導水管とを備えた燃料電池システムであって、前記導水管に設けられ、開閉可能な導水管バルブと、前記導水管バルブを開閉制御する制御装置と、を備え、前記制御装置には、前記荷役モータの負荷の閾値が記憶され、荷役モータの負荷が前記閾値より大きいとき、前記制御装置は前記導水管バルブを閉じることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is directed to a fuel cell, a traveling motor and a cargo handling motor, and a gas / liquid that separates off-gas discharged with power generation of the fuel cell into product water and gas. A separator, an atomizer for atomizing the generated water supplied to an exhaust passage for transferring the gas after separation, the gas-liquid separator and the atomizer are connected, and the gas after separation is An exhaust pipe for guiding the atomizer; and a water conduit that connects the gas-liquid separator and the atomizer and supplies the generated water stored in the gas-liquid separator to the atomizer. A fuel cell system comprising: a water conduit tube valve provided on the water conduit and capable of being opened and closed; and a control device that controls the opening and closing of the water conduit tube valve, the control device including a load of the load handling motor. A threshold value is stored, and when the load on the cargo handling motor is greater than the threshold value, Control device is characterized by closing the water conduit valve.
請求項1記載の発明によれば、制御装置は、荷役モータの負荷が閾値より大きいとき、導水管バルブを閉じる制御をするので、荷役モータの負荷が閾値より大きく荷役作業が行われている場合には、導水管バルブを閉じて、霧化処理を停止(中断)する状態に設定できる。また、荷役モータの負荷が閾値より小さく荷役作業が行われていない場合には、導水管バルブを開く制御をして、霧化処理を行える状態に設定できる。よって、荷役作業時においては霧化処理を停止して霧化された生成水の局所的な吹き付けを防止できる。 According to the first aspect of the present invention, when the load of the cargo handling motor is larger than the threshold value, the control device performs control to close the water conduit valve. Therefore, when the cargo handling work is performed with the load of the cargo handling motor being larger than the threshold value. Can be set to a state where the water conduit valve is closed and the atomization process is stopped (interrupted). In addition, when the load of the cargo handling motor is smaller than the threshold value and the cargo handling operation is not performed, it is possible to control the opening of the conduit pipe valve so that the atomization process can be performed. Therefore, at the time of cargo handling work, the atomization process can be stopped and local spraying of the atomized generated water can be prevented.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、前記霧化器により霧化された前記生成水のうち、前記排気路に残存する前記生成水を回収して貯留する回収タンクと、前記回収タンクと前記霧化器を接続し、前記回収タンクに貯留された回収水を前記霧化器に供給する循環管と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the fuel cell system according to claim 1, in which the generated water remaining in the exhaust passage is recovered and stored out of the generated water atomized by the atomizer. A tank, and a circulation pipe for connecting the recovery tank and the atomizer and supplying the recovered water stored in the recovery tank to the atomizer are provided.
請求項2記載の発明によれば、循環管を介して回収タンクに回収された回収水を霧化器に供給し、霧化を行うことができる。よって、回収水を効率よく霧化処理することが可能である。 According to invention of Claim 2, the recovered water collect | recovered by the collection tank via the circulation pipe can be supplied to an atomizer, and atomization can be performed. Therefore, the recovered water can be efficiently atomized.
請求項3記載の発明は、請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、前記循環管に開閉可能な循環管バルブを設けたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the second aspect , a circulation pipe valve that can be opened and closed is provided in the circulation pipe.
請求項3記載の発明によれば、循環管には循環管バルブが設けられているので、荷役作業時においては循環管バルブを閉じることにより、霧化処理を停止する状態に設定でき、
霧化された回収水の局所的な吹き付けを防止できる。
According to the invention described in claim 3, since the circulation pipe valve is provided in the circulation pipe, it is possible to set the atomization process to be stopped by closing the circulation pipe valve at the time of cargo handling work.
Local spraying of atomized recovered water can be prevented.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置には、第1の閾値と前記第1の閾値より大きい第2の閾値とが記憶され、前記制御装置は、前記荷役モータの負荷が前記第1の閾値より大きいとき、前記導水管バルブを閉じ、前記荷役モータの負荷が前記第2の閾値より大きいとき、前記循環管バルブを閉じることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the third aspect, the control device stores a first threshold value and a second threshold value that is greater than the first threshold value, and the control device includes: When the load of the cargo handling motor is larger than the first threshold, the conduit pipe valve is closed, and when the load of the cargo handling motor is larger than the second threshold, the circulation pipe valve is closed.
請求項4記載の発明によれば、制御装置は、閾値として荷役モータの負荷が第1の閾値より大きい荷役作業時には、導水管バルブを閉じて、霧化処理を停止する状態に設定できるので、多量の生成水が霧化処理されることによる局所的な吹き付けを防止できる。しかし、回収水については少量の生成水(回収水)が霧化されるのみであるため、荷役モータの負荷が第2の閾値より小さい時に霧化処理されることにより回収水を効率的に霧化処理することができる。 According to the invention of claim 4, the control device can set the state in which the atomizing process is stopped by closing the conduit pipe valve when the load handling work is greater than the first threshold value as the threshold value. Local spraying due to the atomization of a large amount of generated water can be prevented. However, since only a small amount of generated water (recovered water) is atomized with respect to the recovered water, the recovered water is efficiently atomized by being atomized when the load of the cargo handling motor is smaller than the second threshold value. Can be processed.
本発明によれば、荷役作業時における霧化された生成水の局所的な吹き付けを防止することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to prevent local spraying of the atomized produced water at the time of cargo handling work.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る燃料電池システムを搭載したフォークリフトについて、図1〜図5に基づき説明を行う。
図1に示すように、フォークリフト10は、産業車両としてのフォークリフトであって荷役装置12を有している。荷役装置12は、車体11の前部に立設されたマスト12Aと、マスト12Aに昇降可能に取り付けられたリフトブラケット12Bと、リフトブラケット12Bに取り付けられたフォーク12Cを有している。マスト12Aには、油圧ポンプ16と油圧ポンプ16によって伸縮するリフトシリンダ12Dが設けられている。なお、油圧ポンプ16は図2に示す荷役モータ17と接続され、荷役モータ17を駆動することにより油圧ポンプ16を作動させることができる。フォーク12Cとリフトブラケット12Bは、リフトシリンダ12Dの作動によるマスト12Aの昇降によって昇降される。
(First embodiment)
Hereinafter, a forklift equipped with the fuel cell system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、フォークリフト10は、車体11の前下部に駆動輪(前輪)13を有し、車体11の後下部に後輪14を有している。車体11の内部には駆動輪13に動力を付与する走行モータ15が設けられている。車体11の内部には燃料電池18と水素タンク19などを備える燃料電池システム35が設けられている。燃料電池18で発電された電力で、走行モータ15及び荷役モータ17が駆動され、フォークリフト10の走行動作及び荷役動作が行われる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、燃料電池システム35は、燃料電池18を有する燃料電池ユニット34を備えている。燃料電池ユニット34は、燃料電池18と、水素を貯蔵する水素タンク19と、燃料電池18に対して空気を供給するコンプレッサ20を備えている。燃料電池18のアノード側には管路24を介して水素タンク19が接続されている。燃料電池18のカソード側には管路26を介して加湿器21が接続され、加湿器21には管路25を介してコンプレッサ20が接続されている。
燃料電池18は、例えば、固体高分子型の燃料電池であり、水素タンク19から供給される水素と、コンプレッサ20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。
As shown in FIG. 2, the
The
燃料電池18のアノード側に供給された水素分子は、水素イオンとなって電解質膜に含まれる水分を伴ってカソード側へ移動する。カソード側に供給された空気中の酸素分子は、酸素イオンとなって水素イオンと結合して生成水となる。生成水は、カソードに供給された空気の排気と共に管路27を介して加湿器21に供給され、一部が加湿器21にて抽出されて再利用される。残りの生成水は、排気ガスと共に管路28を介して気液分離器22に排出される。
Hydrogen molecules supplied to the anode side of the
燃料電池18のカソード側の水や窒素ガスの一部は、逆拡散してアノード側へ移動する。そして、アノード側においてこれらの濃度が高くなると発電効率が低下する。これを抑制するために、アノード側にはパージガス用の管路29が接続されている。管路29に設けられた開閉弁30は、燃料電池18が所定時間稼動を継続した時点で制御装置31によって制御されて開放される。これによりアノード側に溜まった水分と窒素ガスは水素ガスと共に管路29を介して気液分離器22側へ排出される。
気液分離器22は排気管36を介して霧化器23と接続されている。
A part of the water or nitrogen gas on the cathode side of the
The gas-
図2に示すように、燃料電池18にはパワーコントロールユニット32を介してキャパシタ33が接続されている。燃料電池18で発電された電力は、パワーコントロールユニット32で電圧調整されたのち、キャパシタ33に充電される。また、パワーコントロールユニット32は走行モータ15及び荷役モータ17と接続されている。さらに、燃料電池システム35には、燃料電池システム35のシステム全体を制御する制御装置31が設けられ、制御装置31は、燃料電池ユニット34、パワーコントロールユニット32、霧化器23などと接続されている。
As shown in FIG. 2, a
図3に示すように、気液分離器22は管路28、29を介して燃料電池18と接続され、燃料電池18で発生したオフガスが導入される。なお、オフガスは、管路28を通る生成水および排気ガスと、管路29を通るアノード側に溜まった水分と窒素ガスと水素ガスの両者を併せたものである。オフガスは気液分離器22内において、気体(ガス)と液体(生成水)に分離される。生成水は落下して気液分離器22内の貯水部37に貯留される。気液分離器22内において分離されたガス(水素や空気など)は、排気管36に接続された霧化器23に移送される。なお、排気路は、気液分離器22と霧化器23を接続し、分離後のガスを霧化器23に案内する排気管36と、分離後のガスを移送する排気路に供給された生成水を霧化する霧化器23により形成されている。
As shown in FIG. 3, the gas-
霧化器23内には、排気管36を移送されたガスの流速を増加させるためのベンチュリ部38と、ベンチュリ部38の下流側に接続されると共に排気口40に連通する膨張室39が形成されている。ベンチュリ部38における流路断面径は、排気管36側から膨張室39に向かって大きくなると共に、ベンチュリ部38において最も流路断面径を小さくした小径部38Aを上流側に有する。排気管36と霧化器23(ベンチュリ部38及び膨張室39)により、分離後のガスの排気路が形成される。
In the
気液分離器22には、貯水部37に貯留される生成水を、ガスの排出路となるベンチュリ部38の小径部38Aに導く導水管41が接続されている。導水管41の先端には、小径部38Aに生成水を導入する導水管ノズル42が設けられている。導水管41の途中には、管路の開閉可能な導水管バルブ43が設けられている。導水管バルブ43は、制御装置31と接続されている。制御装置31は導水管バルブ43の開閉制御を行う。
The gas-
また、膨張室39には、排気口40から外部に排出されずに膨張室39内に残存した生成水を回収する回収管44が接続されている。排気口40から外部に排出されなかった生成水は、霧化されなかった生成水や、霧化されても結露により液滴となった生成水である。そして、回収管44には、回収した生成水(回収水)を貯留する回収タンク45が接続されている。また、回収タンク45には、循環管46が接続されている。なお、回収水は膨張室39内に残存した生成水であり、気液分離器22にて分離される生成水と比較すると少量である。そのため、回収タンク45は、貯水部37と比較して生成水(回収水)を貯留する容積は小さい。循環管46は、回収タンク45に貯留されている回収水を、ガスの排出路となるベンチュリ部38の小径部38Aに循環させる循環路として機能する。循環管46の先端には、小径部38Aに回収水を導入する循環管ノズル47が設けられている。循環管46の途中には、管路の開閉可能な循環管バルブ48が設けられている。循環管バルブ48は、制御装置31と接続されている。制御装置31は循環管バルブ48の開閉制御を行う。
The
このように霧化器23には、ベンチュリ部38が形成されていることにより、小径部38Aの圧力が他の部位の圧力に比較して低くなる。このため、排気管36を介して導入される分離後のガスは、小径部38Aを通過する際に流速が急激に増加する。そして、小径部38Aの圧力は、気液分離器22における分離後の生成水を貯留する貯水部37の圧力よりも低い。このため、貯水部37内の生成水は、ベンチュリ効果によって導水管41及び導水管ノズル42を介して小径部38Aに導入される。すると、小径部38A内に導入された生成水は、流速が増加したガスによって霧化されて、ガスとともに膨張室39へ流入し、霧化された生成水の大部分は排気口40から外部に排出される。
なお、導水管バルブ43が開いている場合には、生成水が小径部38A内に導入されるため霧化器23における生成水の霧化処理は行われるが、導水管バルブ43が閉じている場合には、生成水が小径部38A内に導入されないため霧化処理は行われない。
As described above, since the
When the
また、排気口40から外部に排出されず膨張室39内に残存した生成水は、膨張室39に接続される回収管44を介して回収タンク45に回収される。そして、膨張室39内の圧力は、ベンチュリ部38の小径部38Aの圧力に比較して高い。このため、回収タンク45内の回収水は、ベンチュリ効果によって循環管46及び循環管ノズル47を介して再び小径部38Aに導入される。これにより、回収タンク45内の回収水は、再び流速が増加したガスによって霧化されて、ガスとともに膨張室39へ流入し、霧化された回収水の大部分は排気口40から外部に排出される。回収タンク45内の生成水(回収水)の量は、貯水部37内の生成水の量と比較して少量であるので、霧化される回収水(回収タンク45に貯留され循環管ノズル47を介して霧化される回収水)の量は、同流速で霧化される生成水(貯留部37に貯留され導水管ノズル42を介して霧化される生成水)の量よりも少量となるように、循環管46及び循環管ノズル47の直径が設定されている。
なお、循環管バルブ48が開いている場合には、回収水が小径部38A内に導入されるため霧化器23における回収水の霧化処理は行われるが、循環管バルブ48が閉じている場合には、回収水が小径部38A内に導入されないため霧化処理は行われない。
Further, the generated water remaining in the
When the
ところで、生成水又は回収水を霧化器23で霧化処理するには、一定以上のガス流速が必要である。図4に示すグラフは、ガス流速と生成される霧(ミスト)の粒子径との関係を示すグラフである。霧化処理によって生成されるミストの粒子径は、排気管36を介して流入するガスの流速が速いほど小径となる。なお、図4は、本出願人が行った実験結果を示すものであり、ガス流速はノズル付近の流速を表している。
そして、ガス流速は、燃料電池18の発電負荷に関係し、燃料電池18の発電負荷が高い状態ほどガス流速は速くなる。フォークリフト10では、走行モータ15や荷役モータ17が駆動され、フォークリフト10の走行動作や荷役動作が行われている状態で燃料電池18の発電負荷が高くなる。また、走行動作のみやフォークリフトを停止しての荷役動作においても、走行負荷、荷役負荷が大きい状態では燃料電池の発電負荷は高くなる。したがって、霧化器23で霧化処理を実施することが可能なのは、走行モータ15および荷役モータ17の少なくとも一方が駆動され、燃料電池18の発電負荷が高い状態となった時である。
By the way, in order to atomize generated water or recovered water with the
The gas flow rate is related to the power generation load of the
次に、燃料電池システム35における導水管バルブ43および循環管バルブ48の制御フローを図5に示すフローチャートに基づき説明する。
まず制御ルーチンがスタートすると、ステップS101において、制御装置31は、荷役モータ17の負荷情報を入手する。荷役モータ17の負荷情報とは、モータトルク、モータ回転数などの情報を指す。
次にステップS102において、制御装置31では、荷役モータ17の負荷が、予め設定されメモリに記憶されている閾値Sより大きいかどうかの判断処理が行われる。なお、閾値Sは、荷役モータ17が駆動されて荷役作業が開始される時の負荷情報に基づき設定されている。
Next, the control flow of the
First, when the control routine starts, the
Next, in step S102, the
荷役モータ17の負荷が閾値Sより大きい場合は、荷役作業が行われているときに該当する。この場合には、ステップS103に進み、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を閉じる制御をする。導水管バルブ43及び循環管バルブ48が閉じるよう制御されることにより、導水管41及び循環管46の管路は遮断される。よって、気液分離器22の貯水部37に貯留されている生成水は、導水管41及び導水管ノズル42を介して小径部38Aに導入されず、霧化処理を行わない。また、回収タンク45に貯留されている回収水は、循環管46及び循環管ノズル47を介して小径部38Aに導入されず、霧化処理を行わない。
The case where the load of the
ステップS102において、荷役モータ17の負荷が閾値Sより小さい場合は、荷役作業が全く行われていないか、若しくは、荷役作業の開始時などでモータ負荷の小さいときに該当する。この場合は、ステップS104に進み、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を開く制御をする。導水管バルブ43及び循環管バルブ48が開くよう制御されることにより、導水管41及び循環管46の管路は開通する。よって、気液分離器22の貯水部37に貯留されている生成水は、導水管41及び導水管ノズル42を介して小径部38Aに導入され、霧化処理を行うことができる。また、回収タンク45に貯留されている回収水は、循環管46及び循環管ノズル47を介して小径部38Aに導入され、霧化処理を行うことができる。
したがって、この状態で走行動作が行われ、燃料電池18の発電負荷が大きくなった場合には霧化処理が行われる。
以上で一連の制御ルーチンは終了する。この制御ルーチンは所定の間隔で繰り返し行われる。
In step S102, when the load of the
Therefore, when the traveling operation is performed in this state and the power generation load of the
Thus, the series of control routines ends. This control routine is repeatedly performed at predetermined intervals.
次に、本実施形態の燃料電池システム35について作用説明を行う。
霧化器23で霧化処理を実施することが可能なのは、走行モータ15や荷役モータ17が駆動され、フォークリフト10の走行動作や荷役動作が行われている状態であり燃料電池18の発電負荷が高い状態である。例えば、燃料電池18の発電負荷が高い状態にあり、且つ荷役モータ17の負荷が閾値Sより小さい場合には、走行モータ15の負荷が大きく、フォークリフト10は走行動作中である。このとき、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を開く制御をするので、導水管41及び循環管46を介して生成水及び回収水がベンチュリ部38の小径部38Aに導入され、流速が増加したガスによって霧化されミストが生成される。そして、生成されたミストはガスとともに膨張室39へ流入し、排気口40から外部に排出される。よって、走行動作中に霧化処理を実施できるので、生成水及び回収水を霧化して確実に外部に排出することが可能である。
Next, the operation of the
The
また、燃料電池18の発電負荷が高い状態にあり、且つ荷役モータ17の負荷が閾値Sより大きい場合には、フォークリフト10は荷役作業中である。このとき、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を閉じる制御をするので、導水管41及び循環管46を介して生成水及び回収水がベンチュリ部38の小径部38Aに導入されず、霧化処理は実施されない。また、荷役作業時には、フォークリフト10は移動せず特定の位置に留まっている。よって、フォークリフト10が特定の位置に留まっていても霧化処理が実施されないため、霧化された生成水及び回収水が局所的に吹き付けられることを防止できる。
Further, when the power generation load of the
第1の実施形態に係る燃料電池システム35によれば以下の効果を奏する。
(1)燃料電池18の発電負荷が高い状態にあり、且つ荷役モータ17の負荷が閾値Sより大きい場合(荷役作業が行われている場合)には、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を閉じる制御をするので、霧化処理は実施されない。また、荷役作業時には、フォークリフト10は移動せず特定の位置に留まっている。よって、フォークリフト10が特定の位置に留まっていても霧化処理が実施されないため、霧化された生成水及び回収水が局所的に吹き付けられることを防止できる。
(2)燃料電池18の発電負荷が高い状態にあり、且つ荷役モータ17の負荷が閾値Sより小さい場合(荷役作業が全く行われていないか、若しくは、荷役作業の開始時)には、走行モータ15の負荷が大きくなっており、フォークリフト10は走行動作中である。このとき、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を開く制御をするので、導水管41及び循環管46を介して生成水及び回収水がベンチュリ部38の小径部38Aに導入され、流速が増加したガスによって霧化されて、排気口40から外部に排出される。よって、走行動作中に霧化処理を実施できるので、低速走行により強い走行風が得られないフォークリフト10であっても、生成水及び回収水を霧化して確実に外部に排出することが可能である。
(3)回収タンク45に貯留された回収水を循環管46を介して霧化器23に導入し、霧化を行うので、回収水を効率よく霧化処理することが可能である。
The
(1) When the power generation load of the
(2) When the power generation load of the
(3) Since the recovered water stored in the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る燃料電池システム35について図面を参照して説明する。
この実施形態は、第1の実施形態における導水管バルブ43及び循環管バルブ48の制御フローを変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
(Second Embodiment)
Next, the
In this embodiment, the control flow of the
Therefore, here, for convenience of explanation, some of the reference numerals used in the previous explanation are used in common, explanation of common configurations is omitted, and only the changed parts are explained.
図6に示すように、まず制御ルーチンがスタートすると、ステップS201において、制御装置31は、荷役モータ17の負荷情報を入手する。
次にステップS202において、制御装置31では、荷役モータ17の負荷が、別途定められメモリに記憶されている第1の閾値としての閾値T1より大きいかどうかの判断処理が行われる。
As shown in FIG. 6, when the control routine starts, the
Next, in step S202, the
荷役モータ17の負荷が閾値T1より大きい場合(荷役作業時)においては、ステップS203に進み、制御装置31は導水管バルブ43を閉じるように制御する。導水管バルブ43が閉じるように制御されることにより、導水管41の管路は遮断される。よって、導水管41及び導水管ノズル42を介しての貯水部37に貯留されている生成水の霧化処理を行わない。
When the load of the
次にステップS205において、制御装置31では、荷役モータ17の負荷が、別途定められメモリに記憶されている第2の閾値としての閾値T2より大きいかどうかの判断処理が行われる。なお、閾値T2は閾値T1より大きい。
荷役モータ17の負荷が閾値T2より大きい荷役作業時においては、ステップS206に進み、制御装置31は循環管バルブ48を閉じる制御をする。循環管バルブ48が閉じるように制御されることにより、循環管46の管路は遮断される。よって、循環管46及び循環管ノズル47を介しての回収タンク45に貯留されている回収水の霧化処理を行わない。
Next, in step S205, the
When the cargo handling operation is performed in which the load of the
ステップS205において、荷役モータ17の負荷が閾値T2より小さい荷役作業時においては、ステップS207に進み、制御装置31は循環管バルブ48を開く制御をする。この場合には、循環管46及び循環管ノズル47を介しての回収タンク45に貯留されている回収水の霧化処理が行われる。
In step S205, when the load handling operation is performed with the load of the
なお、ステップS202において、荷役モータ17の負荷が閾値T1より小さい場合(荷役作業の開始時)においては、ステップS204に進み、制御装置31は導水管バルブ43及び循環管バルブ48を開く制御をする。導水管バルブ43及び循環管バルブ48が開くよう制御されることにより、導水管41及び循環管46の管路は開通する。よって、気液分離器22の貯水部37に貯留されている生成水は、導水管41及び導水管ノズル42を介して小径部38Aに導入され、霧化処理を行うことができる。また、回収タンク45に貯留されている回収水は、循環管46及び循環管ノズル47を介して小径部38Aに導入され、霧化処理を行うことができる。したがって、この状態で走行動作が行われ、燃料電池18の発電負荷が大きくなった場合には霧化処理が行われる。
以上で一連の制御ルーチンは終了する。この制御ルーチンは所定の間隔で繰り返し行われる。
In step S202, when the load of the
Thus, the series of control routines ends. This control routine is repeatedly performed at predetermined intervals.
このように、荷役作業の開始に伴い、荷役モータ17の負荷が閾値T1より大きい場合には、先ず、導水管バルブ43を閉じ、次に、荷役モータ17の負荷が閾値T2より大きくなった場合には、循環管バルブ48を閉じる。
すなわち、荷役モータの負荷がT2より大きい場合には、生成水及び回収水の両方の霧化が行われず、荷役モータの負荷がT1より大きくT2以下の場合には、回収水のみの霧化が行われる。そして、荷役モータの負荷がT1以下の場合には、生成水及び回収水の両方の霧化が行われる。このように、荷役作業時における荷役モータ17の負荷の時間経過による上昇に伴い導水管バルブ43及び循環管バルブ48を順次閉じるよう制御されるので、回収水の霧化処理時間を増やすことができ、回収水を効率的に霧化処理できる。なお、循環管バルブ48のみが開いているときは回収タンク45に貯留されている回収水の霧化処理を行うことができるが、霧化される量が少ない。このため、フォークリフト10が荷役作業時に特定の位置に留まっていても、多量の回収水(生成水)が局所的に吹き付けることにはならないので、排出される回収水のミストが周囲に与える影響は小さい。
また、荷役モータ17の負荷が閾値T1より小さい荷役作業の開始時には、導水管バルブ43及び循環管バルブ48を開いて、霧化処理を行うことができる。
As described above, when the load of the
That is, when the load of the cargo handling motor is larger than T2, both the generated water and the recovered water are not atomized. When the load of the cargo handling motor is larger than T1 and equal to or less than T2, only the recovered water is atomized. Done. And when the load of a cargo handling motor is T1 or less, atomization of both produced | generated water and collection | recovery water is performed. In this way, since the water
Further, at the start of a cargo handling operation in which the load of the
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 第1、第2の実施形態では、導水管41の途中に導水管バルブ43を設け、循環管46の途中に循環管バルブ48を設けるとして説明したが、燃料電池システムは導水管バルブ43のみを設け循環管バルブ48を設けない構成でも良い。この場合には、循環管46側は、霧化処理を実施しても排出されるのは回収タンク45内の回収水に限られるため、微量のミストが許容される環境であれば、燃料電池18の発電負荷に応じて霧化処理は自動的に行われる。
○ 第1、第2の実施形態では、フォークリフト10の例で説明したが、フォークリフトに限らず、建設車両や、牽引車など他の産業車両及び、一般車両に適用してもよい。燃料電池システムを搭載でき荷役装置を備えたものであれば、どのような車両にも適用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the spirit of the invention. For example, the following modifications may be made.
In the first and second embodiments, it has been described that the water
In the first and second embodiments, the example of the
10 フォークリフト
15 走行モータ
17 荷役モータ
18 燃料電池
22 気液分離器
23 霧化器
31 制御装置
35 燃料電池システム
36 排気管
38 ベンチュリ部
41 導水管
42 導水管ノズル
43 導水管バルブ
45 回収タンク
46 循環管
47 循環管ノズル
48 循環管バルブ
S 閾値
T1、T2 閾値
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記導水管に設けられ、開閉可能な導水管バルブと、
前記導水管バルブを開閉制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置には、前記荷役モータの負荷の閾値が記憶され、荷役モータの負荷が前記閾値より大きいとき、前記制御装置は前記導水管バルブを閉じることを特徴とする燃料電池システム。 Supplied to a fuel cell, a travel motor and a cargo handling motor, a gas-liquid separator that separates off-gas discharged as a result of power generation of the fuel cell into produced water and gas, and an exhaust path that transports the separated gas. An atomizer for atomizing the generated water, an exhaust pipe for connecting the gas-liquid separator and the atomizer, and guiding the separated gas to the atomizer, and the gas-liquid separator, A fuel cell system comprising: a water conduit that connects the atomizer and supplies the generated water stored in the gas-liquid separator to the atomizer;
A water conduit valve provided on the water conduit and capable of opening and closing;
A controller for controlling the opening and closing of the conduit pipe valve,
The control device stores a load threshold of the cargo handling motor, and when the load of the cargo handling motor is greater than the threshold, the control device closes the conduit pipe valve.
前記制御装置は、前記荷役モータの負荷が前記第1の閾値より大きいとき、前記導水管バルブを閉じ、前記荷役モータの負荷が前記第2の閾値より大きいとき、前記循環管バルブを閉じることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。 The control device stores a first threshold value and a second threshold value greater than the first threshold value,
The controller closes the conduit pipe valve when the load of the cargo handling motor is greater than the first threshold value, and closes the circulation pipe valve when the load of the cargo handling motor is greater than the second threshold value. The fuel cell system according to claim 3, wherein
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