JP6597586B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関するものである。
特許文献1には、タービンで駆動されるコンプレッサを有する燃料電池システムが開示されている。コンプレッサは燃料電池の水素循環経路に配置されており、タービンは燃料電池の空気経路におけるカソード排ガス経路に配置されている。コンプレッサとタービンは、タービン軸を介して連結されている。タービンは、燃料電池から排出された排出空気に駆動されるとともに、タービン軸を介してコンプレッサを駆動し、水素を循環させる。
特開2008−210539号公報
一般に、タービンとコンプレッサの効率は、それぞれの回転数に依存する。また、タービンが高効率となる回転数とコンプレッサが高効率となる回転数は異なる場合が多い。しかしながら、上述した従来技術では、タービンとコンプレッサはタービン軸で直結されているので、それらの効率を十分に高めることができないという問題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態として実現することが可能である。
本発明の第1の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記コンプレッサと前記タービンとの間に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、前記タービン回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記タービンと前記電動モータとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
本発明の第2の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記コンプレッサを挟んで前記タービンと反対側の位置に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、前記タービン回転軸と前記コンプレッサ回転軸に連結され、前記タービンと前記コンプレッサとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
本発明の第3の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記タービンを挟んで前記コンプレッサと反対側の位置に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記タービンとの間の変速を行う第1変速機と、前記モータ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記電動モータと前記タービンとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
尚、本発明は以下の形態としても実現できる。
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記コンプレッサと前記タービンとの間に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、前記タービン回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記タービンと前記電動モータとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
この形態の燃料電池システムによれば、第1変速機と第2変速機により、電動モータの回転数がコンプレッサの回転数及びタービンの回転数よりも低く、かつ、コンプレッサの回転数がタービンの回転数よりも高くなるように連結が行われているので、コンプレッサとタービンの効率を十分に高めることができる。
(2)本発明の他の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記コンプレッサを挟んで前記タービンと反対側の位置に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、前記タービン回転軸と前記コンプレッサ回転軸に連結され、前記タービンと前記コンプレッサとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
この形態の燃料電池システムによれば、第1変速機と第2変速機により、電動モータの回転数がコンプレッサの回転数及びタービンの回転数よりも低く、かつ、コンプレッサの回転数がタービンの回転数よりも高くなるように連結が行われているので、コンプレッサとタービンの効率を十分に高めることができる。
(3)本発明の他の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、モータ回転軸を有し、前記タービンを挟んで前記コンプレッサと反対側の位置に配置される電動モータと、前記コンプレッサ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記タービンとの間の変速を行う第1変速機と、前記モータ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記電動モータと前記タービンとの間の変速を行う第2変速機と、を備え、前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている。
この形態の燃料電池システムによれば、第1変速機と第2変速機により、電動モータの回転数がコンプレッサの回転数及びタービンの回転数よりも低く、かつ、コンプレッサの回転数がタービンの回転数よりも高くなるように連結が行われているので、コンプレッサとタービンの効率を十分に高めることができる。
(4)上記形態の燃料電池システムにおいて、前記コンプレッサ回転軸と、前記モータ回転軸と、前記タービン回転軸とは、同一直線上に配列されていてもよい。
この形態の燃料電池システムによれば、コンプレッサと、タービンと、電動モータの回転動作中のバランスを保つことができ、かつ、それらの機器をコンパクトに組み合わせることができる。
本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池用コンプレッサユニット等の形態で実現することができる。
本発明の第1実施形態における燃料電池システムを模式的に示す説明図。 第1実施形態におけるコンプレッサユニットの説明図。 タービンの効率と断熱速度比の関係を示す図。 第2実施形態におけるコンプレッサユニットの説明図。 第3実施形態におけるコンプレッサユニットの説明図。
・第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池システム700を模式的に示す説明図である。燃料電池システム700は、燃料電池600と、FC冷却系500と、アノードガス供給系200と、カソードガス供給排出系100とを備える。燃料電池600は、アノードガスとカソードガスを反応させて発電する。燃料電池システム700は、車両の動力源として車両に搭載されるものとしてもよく、定置型の燃料電池システムとしてもよい。
FC冷却系500は、冷媒供給管510と、冷媒排出管520と、ラジエータ530と、バイパス管540と、三方弁545と、冷媒ポンプ570と、を備える。冷媒としては、例えば、水、エチレングリコール等の不凍水、空気などが用いられる。冷媒ポンプ570は、冷媒供給管510に設けられており、冷媒を燃料電池600に供給する。三方弁545は、ラジエータ530とバイパス管540への冷媒の流量を調節するための弁である。ラジエータ530には、ラジエータファン535が設けられている。
アノードガス供給系200は、アノードガスタンク210と、アノードガス供給管220と、アノードガス還流管230と、主止弁250と、調圧弁260と、供給ガス圧力センサ270と、アノードガスポンプ280と、気液分離器290と、排気排水弁295と、排気排水管240とを備える。アノードガスタンク210は、例えば高圧の水素ガスを貯蔵している。アノードガスタンク210は、アノードガス供給管220を介して燃料電池600と接続されている。アノードガス供給管220には、アノードガスタンク210側から、主止弁250と、調圧弁260と、供給ガス圧力センサ270とがこの順に設けられている。主止弁250は、アノードガスタンク210からのアノードガスの供給をオン、オフする。調圧弁260は、燃料電池600に供給されるアノードガスの圧力を調整する。供給ガス圧力センサ270は、燃料電池600に供給されるアノードガスの圧力を測定する。
アノードガス還流管230は、燃料電池600とアノードガス供給管220とに接続され、燃料電池600から排出されたアノード排ガスをアノードガス供給管220に還流させる。アノードガス還流管230には、気液分離器290と、アノードガスポンプ280とが設けられている。気液分離器290は、燃料電池600から排出された液水混じりのアノード排ガスから液水を分離する。また、アノード排ガスに含まれる不純物ガス、例えば窒素ガスも液水とともに分離される。未使用の水素ガスを含むアノード排ガスは、アノードガスポンプ280によって駆動され、アノードガス供給管220に還流される。分離された液水と窒素ガスは、気液分離器290に接続された排気排水弁295と排気排水管240を通過してシステム外に放出される。
カソードガス供給排出系100は、カソードガス供給管101,102と、バイパス管103と、カソードガス排出管104,105と、エアクリーナ110と、インタークーラー120と、分流弁130と、調圧弁140と、サイレンサー150と、コンプレッサユニット160とを備える。カソードガス供給排出系100は、コンプレッサユニット160によって空気(カソードガス)をシステム内に取り組み、燃料電池600に供給した後、未使用の空気(カソード排ガス)をシステム外に排出する。
第1カソードガス供給管101には、エアクリーナ110と、大気圧センサ350と、外気温センサ360と、エアフローメータ370とが設けられている。エアクリーナ110は、カソードガスを取り込む時に塵埃を除去する。大気圧センサ350は、大気圧を測定する。外気温センサ360は、取り込む前のカソードガスの温度を測定する。エアフローメータ370は、取り込んだカソードガスの量を測定する。第2カソードガス供給管102には、インタークーラー120と、分流弁130と、供給ガス温度センサ380と、供給ガス圧力センサ390とが設けられている。インタークーラー120は、燃料電池600に供給されるカソードガスを冷却する。供給ガス温度センサ380は、燃料電池600に供給されるカソードガスの温度を測定し、供給ガス圧力センサ390は、燃料電池600に供給されるカソードガスの圧力を測定する。分流弁130は、バイパス管103に接続され、カソードガスを燃料電池600と、バイパス管103とに分流する。
第1カソードガス排出管104には、調圧弁140が設けられている。調圧弁140の下流側の第1カソードガス排出管104には、バイパス管103の下流部分が接続されている。調圧弁140は、燃料電池600におけるカソードガスの圧力を調整する。第2カソードガス排出管105には、アノードガス供給系200の排気排水管240の下流部分が接続されている。第2カソードガス排出管105の出口には、サイレンサー150が設けられている。サイレンサー150は、カソード排ガスの排気音を減少させる。
なお、第1カソードガス供給管101及び第2カソードガス供給管102はそれぞれ、コンプレッサユニット160のコンプレッサ161の入口及び出口に接続されている。また、第1カソードガス排出管104及び第2カソードガス排出管105はそれぞれ、コンプレッサユニット160のタービン165の入口及び出口に接続されている。
図2は、コンプレッサユニット160の説明図である。コンプレッサユニット160は、コンプレッサ161と、タービン165と、電動モータ163と、第1変速機162と、第2変速機164とを備える。コンプレッサ161は、コンプレッサ回転軸61を有し、コンプレッサ回転軸61の回転に応じてガスを圧縮する圧縮機である。コンプレッサ161としては、例えば遠心式コンプレッサや、軸流式コンプレッサ、回転式コンプレッサが使用可能である。但し、十分な圧力を得るためには、遠心式コンプレッサを使用することが好ましい。コンプレッサ161は、第1カソードガス供給管101から供給されたカソードガスを圧縮し、第2カソードガス供給管102を介して燃料電池600(図1)に供給する。
タービン165は、タービン回転軸65を有し、ガスの駆動により回転するガスタービンである。タービン165としては、例えばラジアル型タービンが使用可能である。タービン165は、燃料電池600から第1カソードガス排出管104を介して排出されたカソード排ガスによって駆動されて回転する。
電動モータ163は、モータ回転軸63を有し、コンプレッサ161とタービン165との間に配置されている。電動モータ163は、モータ回転軸63と一体に形成されたローター31と、ステーター33と、軸受35とを有する。ローター31の表面には、磁石32が設けられている。ステーター33の内面には、電磁コイル34が設けられている。
第1変速機162は、コンプレッサ161と電動モータ163との間に配置されている。本実施形態において、第1変速機162はプラネタリギア変速機であり、中央のサンギア21と、サンギア21の周囲に設けられた複数のプラネタリギア22と、外周のリングギア23とを有する。サンギア21は、コンプレッサ161のコンプレッサ回転軸61と連結されたサンギア回転軸62S(第1回転軸)を有する。リングギア23は、電動モータ163のモータ回転軸63と連結されたリングギア回転軸62Lを有する。複数のプラネタリギア22は、プラネタリキャリア(図示省略)に連結されて支持されている。本実施形態では、プラネタリキャリアを固定してサンギア21とリングギア23それぞれを回転させ、コンプレッサ161と電動モータ163との間の変速を行う。このとき、コンプレッサ回転軸61とモータ回転軸63は、逆方向に回転する。
第2変速機164は、第1変速機162とほぼ同様なプラネタリギア変速機であり、タービン165と電動モータ163との間に配置されている。第2変速機164は、サンギア41と、複数のプラネタリギア42と、リングギア43とを有する。サンギア41はタービン165のタービン回転軸65と連結されたサンギア回転軸64S(第2回転軸)を有し、リングギア43は電動モータ163のモータ回転軸63と連結されたリングギア回転軸64Lを有する。第2変速機164も、第1変速機162と同様に、プラネタリキャリアを固定してサンギア41とリングギア43それぞれを回転させ、タービン165と電動モータ163との間の変速を行う。このとき、タービン回転軸65とモータ回転軸63は、逆方向に回転する。
なお、第1変速機162の変速比と第2変速機164の変速比は、電動モータ163の回転数がコンプレッサ161の回転数及びタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されている。この理由は後述する。第1変速機162の変速比と第2変速機164の変速比は、それぞれ一定値である。但し、これらの変速機162,164の一方又は両方の変速比を可変としてもよい。
コンプレッサユニット160の起動時に、電動モータ163のモータ回転軸63を回転させると、第1変速機162を介してコンプレッサ回転軸61が回転し、コンプレッサ161が駆動される。通常動作時の電動モータ163の回転数は、コンプレッサ161の回転数よりも低く設定されている。すなわち、電動モータ163側を基準とした第1変速機162の変速比G1は、1よりも大きな値に設定されている。コンプレッサ161が運転し始めると、第1カソードガス供給管101から供給されたカソードガスが圧縮され、燃料電池600に供給される。
なお、コンプレッサユニット160の起動時において、電動モータ163のモータ回転軸63の回転は、更に、第2変速機164を介してタービン回転軸65を回転させ、これに応じてタービン165を駆動する。また、燃料電池600から排出されたカソード排ガスが第1カソードガス排出管104を介してタービン165に供給されると、タービン165がカソード排ガスによって駆動される。特に、燃料電池600が十分に昇温した状態では、カソード排ガスがかなり高温(例えば約100℃)になるので、その熱エネルギーを利用してタービン165の駆動が行われる。この状態では、タービン165はモータ回転軸63の回転を補助する駆動源として機能する。
なお、通常動作時には、電動モータ163の回転数がタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されている。すなわち、電動モータ163側を基準とした第2変速機164の変速比G2は、1よりも大きく、第1変速機162の変速比G1よりも小さな値に設定されている。
ここで、コンプレッサ161は大気圧のカソードガスを圧縮しているのに対し、タービン165は圧縮されたカソード排ガスを膨張させるものであるため、タービン165におけるガスの流れは、コンプレッサ161におけるガスの流れよりも遅い。このため、タービン165が高効率となる回転数は、コンプレッサ161が高効率となる回転数よりも低く、それぞれの最高回転数は高効率を維持できる値に設定される。また、一般に、電動モータ163の最高回転数は、コンプレッサ161及びタービン165の最高回転数よりも低い。よって、例えば、最高回転数が150000〜250000rpmのコンプレッサ161と、最高回転数が75000〜150000rpmのタービン165と、最高回転数が15000〜20000rpmの電動モータ163とを用いることができる。
図3は、タービン165の効率ηと断熱速度比(U/C)の関係を示す図である。Uはタービン165の動翼の周速[m/s]であり、Cは断熱熱落差による速度[m/s]である。この例では、タービン165は、断熱速度比(U/C)が特定の値X付近に達すると効率が最大になる。タービン165の回転数は、断熱速度比と正比例である。図3によれば、仮に、タービン165がコンプレッサ161と同様な回転数(断熱速度比(U/C)がXの時の回転数よりも高い回転数)で回転すると、効率が著しく低下する。本実施形態において、第1変速機162及び第2変速機164により、電動モータ163の回転数がコンプレッサ161の回転数及びタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されているので、電動モータ163と、コンプレッサ161と、タービン165の効率をそれぞれ高めることができる。
なお、コンプレッサ回転軸61と、モータ回転軸63と、タービン回転軸65とは、同一直線上に配列されている。こうすれば、コンプレッサ161と電動モータ163とタービン165の回転動作中のバランスを保つことができ、安定性を高めることができる。また、これらの機器を同一直線上に配列することにより、コンプレッサユニット160をコンパクトに設計することができる。但し、コンプレッサ回転軸61と、モータ回転軸63と、タービン回転軸65とを同一直線上に配列しなくてもよい。
また、3つの回転軸61,63,65のうち、中央に配置されたモータ回転軸63は、他の2つの回転軸61,65とは逆方向に回転する。従って、これらの機器の回転軸動作中のバランスが特に優れているという利点がある。
なお、第1変速機162と第2変速機164としては、プラネタリギア変速機の代わりに、他の種類の変速機を使用してもよい。また、第2変速機164と電動モータ163との間に、クラッチを設けてもよい。こうすれば、コンプレッサ161の運転開始の段階で、タービン165と第2変速機を電動モータ163から切り離すことにより、電動モータ163の消費電力を削減できる。
以上説明したように、第1実施形態では、第1変速機162の変速比と第2変速機164の変速比が、電動モータ163の回転数がコンプレッサ161の回転数及びタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されているので、電動モータ163と、コンプレッサ161と、タービン165の効率をそれぞれ高めることができる。
・第2実施形態:
図4は、第2実施形態におけるコンプレッサユニット160aの説明図であり、第1実施形態の図2に対応した図である。図2に示す第1実施形態との違いは、コンプレッサ161と、タービン165と、電動モータ163と、第1変速機162と、第2変速機164aの配置位置であり、他の構成は第1実施形態とほぼ同様である。
図4において、電動モータ163は、コンプレッサ161を挟んでタービン165と反対側の位置に配置されている。第2変速機164aは、コンプレッサ161とタービン165との間に配置されている。第2変速機164aのサンギア回転軸64Sはコンプレッサ回転軸61と連結されており、リングギア回転軸64Lはタービン回転軸65と連結されている。第2変速機164aは、タービン165とコンプレッサ161との間の変速を行う。第2実施形態においても、第1変速機162の変速比と第2変速機164aの変速比は、電動モータ163の回転数がコンプレッサ161の回転数及びタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されている。こうすれば、電動モータ163と、コンプレッサ161と、タービン165の効率をそれぞれ高めることができる。
・第3実施形態:
図5は、第3実施形態におけるコンプレッサユニット160bの説明図であり、第1実施形態の図2に対応した図である。図2に示す第1実施形態との違いは、コンプレッサ161と、タービン165と、電動モータ163と、第1変速機162bと、第2変速機164の配置位置であり、他の構成は第1実施形態とほぼ同様である。
図5において、電動モータ163は、タービン165を挟んでコンプレッサ161と反対側の位置に配置されている。第1変速機162bは、コンプレッサ161とタービン165との間に配置されている。第1変速機162bのサンギア回転軸62Sはコンプレッサ回転軸61と連結されており、リングギア回転軸62Lはタービン回転軸65と連結されている。第1変速機162bは、タービン165とコンプレッサ161との間の変速を行う。第3実施形態においても、第1変速機162bの変速比と第2変速機164の変速比は、電動モータ163の回転数がコンプレッサ161の回転数及びタービン165の回転数よりも低く、かつ、コンプレッサ161の回転数がタービン165の回転数よりも高くなるように設定されている。こうすれば、電動モータ163と、コンプレッサ161と、タービン165の効率をそれぞれ高めることができる。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
21…サンギア
22…プラネタリギア
23…リングギア
31…ローター
32…磁石
33…ステーター
34…電磁コイル
35…軸受
41…サンギア
42…プラネタリギア
43…リングギア
61…コンプレッサ回転軸
62L…リングギア回転軸
62S…サンギア回転軸
63…モータ回転軸
64L…リングギア回転軸
64S…サンギア回転軸
65…タービン回転軸
100…カソードガス供給排出系
101…第1カソードガス供給管
102…第2カソードガス供給管
103…バイパス管
104…第1カソードガス排出管
105…第2カソードガス排出管
110…エアクリーナ
120…インタークーラー
130…分流弁
140…調圧弁
150…サイレンサー
160,160a,160b…コンプレッサユニット
161…コンプレッサ
162,162b…第1変速機
163…電動モータ
164,164a…第2変速機
165…タービン
200…アノードガス供給系
210…アノードガスタンク
220…アノードガス供給管
230…アノードガス還流管
240…排気排水管
250…主止弁
260…調圧弁
270…供給ガス圧力センサ
280…アノードガスポンプ
290…気液分離器
295…排気排水弁
350…大気圧センサ
360…外気温センサ
370…エアフローメータ
380…供給ガス温度センサ
390…供給ガス圧力センサ
500…FC冷却系
510…冷媒供給管
520…冷媒排出管
530…ラジエータ
535…ラジエータファン
540…バイパス管
545…三方弁
570…冷媒ポンプ
600…燃料電池
700…燃料電池システム

Claims (4)

  1. 燃料電池システムであって、
    燃料電池と、
    コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、
    タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、
    モータ回転軸を有し、前記コンプレッサと前記タービンとの間に配置される電動モータと、
    前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、
    前記タービン回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記タービンと前記電動モータとの間の変速を行う第2変速機と、
    を備え、
    前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている、
    燃料電池システム。
  2. 燃料電池システムであって、
    燃料電池と、
    コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、
    タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、
    モータ回転軸を有し、前記コンプレッサを挟んで前記タービンと反対側の位置に配置される電動モータと、
    前記コンプレッサ回転軸と前記モータ回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記電動モータとの間の変速を行う第1変速機と、
    前記タービン回転軸と前記コンプレッサ回転軸に連結され、前記タービンと前記コンプレッサとの間の変速を行う第2変速機と、
    を備え、
    前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている、
    燃料電池システム。
  3. 燃料電池システムであって、
    燃料電池と、
    コンプレッサ回転軸を有し、前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、
    タービン回転軸を有し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスによって駆動されるタービンと、
    モータ回転軸を有し、前記タービンを挟んで前記コンプレッサと反対側の位置に配置される電動モータと、
    前記コンプレッサ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記コンプレッサと前記タービンとの間の変速を行う第1変速機と、
    前記モータ回転軸と前記タービン回転軸に連結され、前記電動モータと前記タービンとの間の変速を行う第2変速機と、
    を備え、
    前記第1変速機の変速比と前記第2変速機の変速比は、前記電動モータの回転数が常に前記コンプレッサの回転数及び前記タービンの回転数よりも低く、かつ、前記コンプレッサの回転数が常に前記タービンの回転数よりも高くなるように設定されている、
    燃料電池システム。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    前記コンプレッサ回転軸と、前記モータ回転軸と、前記タービン回転軸とは、同一直線上に配列されている、
    燃料電池システム。
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