JP6973318B2 - 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.
特許文献1には、水素ボンベから燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素供給管に断熱膨張弁及び熱交換器が設けられた動力源冷却装置が開示されている。断熱膨張弁は、水素ガスの温度を断熱膨張により低温にする。熱交換器では、燃料電池スタックを冷却させる冷却水と、低温の水素ガスとの熱交換が行われる。 Patent Document 1 discloses a power source cooling device in which a heat insulating expansion valve and a heat exchanger are provided in a hydrogen supply pipe that supplies hydrogen gas from a hydrogen cylinder to a fuel cell stack. The adiabatic expansion valve lowers the temperature of the hydrogen gas by adiabatic expansion. In the heat exchanger, heat exchange is performed between the cooling water that cools the fuel cell stack and the low-temperature hydrogen gas.
水素を断熱膨張させることで水素の冷熱を生成し且つ動力としての膨張エネルギーを得る膨張機を、水素の供給管に設けた燃料電池システムがある。この燃料電池システムでは、水素が供給管に高圧状態で導入されているので、燃料電池システムを起動停止させた以降において、膨張機の下流側へ高圧の水素が漏れ出る可能性がある。そして、膨張機の下流側へ高圧の水素が漏れ出た場合には、膨張機の上流側の圧力と、膨張機の下流側の圧力との差が小さくなる。ここで、燃料電池システムを再起動させた場合には、膨張機における上流側と下流側との圧力差が小さいことから、膨張機の動作が不安定となる可能性がある。つまり、再起動した場合に膨張機を安定して作動させることができる燃料電池システムを得るには、改善の余地がある。 There is a fuel cell system in which an expander for generating cold heat of hydrogen by adiabatic expansion of hydrogen and obtaining expansion energy as power is provided in a hydrogen supply pipe. In this fuel cell system, hydrogen is introduced into the supply pipe in a high pressure state, so that high pressure hydrogen may leak to the downstream side of the expander after the fuel cell system is started and stopped. When high-pressure hydrogen leaks to the downstream side of the expander, the difference between the pressure on the upstream side of the expander and the pressure on the downstream side of the expander becomes small. Here, when the fuel cell system is restarted, the operation of the expander may become unstable because the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the expander is small. In other words, there is room for improvement in order to obtain a fuel cell system that can stably operate the expander when it is restarted.
本発明は上記事実を考慮し、再起動した場合に膨張機を安定して作動させることができる燃料電池システムを得ることを目的とする。 In consideration of the above facts, an object of the present invention is to obtain a fuel cell system capable of stably operating an expander when restarted.
請求項1に記載の本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池の冷却経路と接触する熱交換器に接触され且つ水素タンクから該燃料電池へ水素が供給される供給路と、前記供給路における前記熱交換器よりも上流側に設けられ水素を断熱膨張させる膨張機と、前記供給路における前記膨張機よりも上流側に設けられた開閉弁と、前記供給路における前記膨張機よりも下流側に設けられ、前記供給路内の水素の圧力を検出する検出手段と、前記供給路における前記膨張機よりも下流側に設けられ、前記供給路内の水素の圧力を低下させる圧力低下手段と、前記燃料電池が起動された場合で且つ前記検出手段で検出された検出圧力が設定圧力以上の場合には、前記開閉弁を閉止させ且つ該検出圧力が前記設定圧力よりも低くなるまで前記圧力低下手段を作動させる制御を行い、前記燃料電池が起動停止された場合には、前記開閉弁を閉止させる制御を行う制御手段と、を有する。 The fuel cell system according to the present invention according to claim 1 has a supply path in which hydrogen is supplied from a hydrogen tank to the fuel cell and in the supply path, which is in contact with a heat exchanger in contact with a cooling path of the fuel cell. An expander provided on the upstream side of the heat exchanger to insulate and expand hydrogen, an on-off valve provided on the upstream side of the expander in the supply path, and a downstream side of the expander in the supply path. A detection means for detecting the pressure of hydrogen in the supply passage, and a pressure lowering means provided on the downstream side of the expander in the supply passage to reduce the pressure of hydrogen in the supply passage. When the fuel cell is started and the detected pressure detected by the detecting means is equal to or higher than the set pressure, the on-off valve is closed and the pressure drops until the detected pressure becomes lower than the set pressure. It has a control means for controlling the operation of the means and controlling the closing of the on-off valve when the fuel cell is started and stopped.
請求項1に記載の本発明に係る燃料電池システムでは、起動状態において、水素タンクから供給路に供給された水素が膨張機において断熱膨張されることで、水素の冷熱が生成され、且つ動力としての膨張エネルギーが得られる。生成された水素の冷熱は、熱交換器を介して冷却経路の冷却水の冷却に用いられる。また、膨張機を通った水素は、供給路から燃料電池に供給され、燃料電池の発電に用いられる。 In the fuel cell system according to the present invention according to claim 1, in the activated state, hydrogen supplied from the hydrogen tank to the supply path is adiabatically expanded in the expander to generate cold heat of hydrogen and as power. Expansion energy is obtained. The cold heat of the generated hydrogen is used to cool the cooling water in the cooling path via the heat exchanger. Further, hydrogen that has passed through the expander is supplied to the fuel cell from the supply path and used for power generation of the fuel cell.
燃料電池システムが起動停止された場合には、水素タンクから供給路に供給された水素の圧力が高いために、水素が膨張機の下流側へ漏れ出る可能性がある。水素が膨張機の下流側へ漏れ出た場合には、膨張機よりも下流側の供給路に存在する水素の圧力が、起動停止前よりも高くなる。 When the fuel cell system is started and stopped, hydrogen may leak to the downstream side of the expander due to the high pressure of hydrogen supplied from the hydrogen tank to the supply path. When hydrogen leaks to the downstream side of the expander, the pressure of hydrogen existing in the supply path on the downstream side of the expander becomes higher than that before the start / stop.
ここで、制御手段は、燃料電池システムが起動された場合で且つ検出手段で検出された検出圧力が設定圧力以上の場合には、開閉弁を閉止させる制御を行う。また、制御手段は、燃料電池が起動停止された場合には、開閉弁を閉止させる制御を行う。このため、水素が膨張機よりも下流側へ漏れ出るのを抑制することができる。さらに、制御手段は、検出圧力が設定圧力よりも低くなるまで圧力低下手段を作動させる制御を行う。このため、膨張機よりも下流側の水素の圧力が低下される。換言すると、膨張機の出口側の水素の圧力と、膨張機の入口側の水素の圧力との比が、圧力低下手段の作動前の圧力の比に比べて大きくなる。これにより、開閉弁を開放させた場合に、膨張機の作動に必要な圧力比が確保されるので、再起動した場合に膨張機を安定して作動させることができる。 Here, the control means controls to close the on-off valve when the fuel cell system is started and the detection pressure detected by the detection means is equal to or higher than the set pressure. Further, the control means controls to close the on-off valve when the fuel cell is started and stopped. Therefore, it is possible to prevent hydrogen from leaking to the downstream side of the expander. Further, the control means controls to operate the pressure lowering means until the detected pressure becomes lower than the set pressure. Therefore, the pressure of hydrogen on the downstream side of the expander is reduced. In other words, the ratio of the pressure of hydrogen on the outlet side of the expander to the pressure of hydrogen on the inlet side of the expander is larger than the ratio of the pressure before the operation of the pressure reducing means. As a result, when the on-off valve is opened, the pressure ratio required for operating the inflator is secured, so that the inflator can be operated stably when the inflator is restarted.
以上説明したように、本発明は、再起動した場合に膨張機を安定して作動させることができる。 As described above, the present invention can stably operate the expander when it is restarted.
本実施形態の一例としての燃料電池システム10について説明する。なお、燃料電池システム10は、一例として、図示しない車両に搭載されている。
The
図1に示す燃料電池システム10は、一例として、燃料電池スタック12、冷却経路14、熱交換器16、水素タンク18、供給路22、膨張機24、開閉弁26、圧力センサ28、第1インジェクタ32及び制御部34を有する。また、燃料電池システム10は、メインバルブ42、調圧弁44、流量調整部46、サブタンク48、ラジエータ52、温度センサ54、バイパス経路56、第2インジェクタ62、還流路64、分離部66、排水弁68及びポンプ72を更に有する。
As an example, the
なお、以後の説明では、水素タンク18側を水素の流路の上流側とし、燃料電池スタック12側を水素(水素ガス)の流路の下流側として説明する。また、図1に示す矢印Hは、水素の流れを表している。矢印Wは、冷却水の流れを表している。
In the following description, the
燃料電池スタック12は、燃料電池の一例である。具体的には、燃料電池スタック12は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するユニットであり、複数の単セルが積層されることで形成されている。燃料電池スタック12には、図示しない空気供給器から圧縮空気中の酸素が供給される。また、燃料電池スタック12には、水素タンク18から供給路22又はバイパス経路56を介して水素が供給される。
The
冷却経路14は、ラジエータ52から燃料電池スタック12の内部及び熱交換器16を経由して、再度、ラジエータ52へ冷却水を循環させるパイプで構成されている。冷却経路14における冷却水の循環は、図示しないポンプによって行われる。また、冷却経路14における熱交換器16と接触する部位は、一例として、U字状に屈曲された屈曲部15とされている。屈曲部15は、屈曲部15が形成されていない構成と比べて、熱交換器16との接触面積が増えている。さらに、冷却経路14における燃料電池スタック12の出口付近には、温度センサ54が設けられている。冷却経路14を流れる冷却水によって、燃料電池スタック12が冷却される。
The
熱交換器16は、一例として、冷却経路14の屈曲部15と接触されている。また、熱交換器16は、後述する供給路22における膨張機24よりも下流側の部分と接触されている。そして、熱交換器16は、膨張機24による断熱膨張によって冷却された水素と、冷却経路14を循環する冷却水との間で熱交換を行う構成とされている。
As an example, the
さらに、熱交換器16は、一例として、膨張機24よりも上流側の供給路22とも接触されている。これは、燃料電池スタック12から冷却経路14を流れてきた高温の冷却水の熱を利用して、供給路22の水素の温度を上げてから膨張機24で断熱膨張させた場合に、水素の体積が増えて、後述する駆動力をより多く得られるためである。また、水素は、膨張された場合の温度低下率が高いので、膨張機24で過剰な冷却をしないためにも、膨張機24よりも上流側で冷却水の熱を水素に与える構成としている。
Further, the
水素タンク18には、燃料電池スタック12に供給するための高圧(例えば、70MPa以上)の水素が充填されている。また、水素タンク18には、供給路22の上流側端部が接続されている。
The
供給路22は、内部を水素が流れるパイプで構成されている。また、供給路22は、水素タンク18と燃料電池スタック12とを繋いでいる。換言すると、供給路22では、水素タンク18から燃料電池スタック12へ水素が供給される。さらに、供給路22は、既述の通り、熱交換器16に接触されている。供給路22の途中には、メインバルブ42、調圧弁44、流量調整部46、開閉弁26、膨張機24、圧力センサ28、サブタンク48、第1インジェクタ32が設けられている。
The
以後の説明では、供給路22について、水素タンク18から膨張機24までの部分を上流側供給路22Aと称し、膨張機24から燃料電池スタック12までの部分を下流側供給路22Bと称して区別する場合がある。なお、上流側供給路22Aには、供給される水素の圧力を検出する図示しない圧力センサが設けられている。圧力センサで検出された圧力情報は、後述する制御部34に出力される。
In the following description, regarding the
膨張機24は、供給路22における熱交換器16よりも上流側に設けられている。また、膨張機24は、水素タンク18から供給された水素を断熱膨張(減圧膨張)させる構成とされている。膨張機24には、エネルギー回収装置25が接続されている。エネルギー回収装置25は、一例として、ファン25Aを有しており、膨張機24が水素を断熱膨張させる際の膨張エネルギーを、機械エネルギー(ファン25Aを回転させる駆動力)に変換して回収する。ファン25Aは、ラジエータ52と対向配置されており、ラジエータ52に向けて送風する。
The
開閉弁26は、一例として、三方弁で構成されており、上流側供給路22Aにおける膨張機24の付近(膨張機24よりも上流側)に設けられている。具体的には、開閉弁26は、ポートVa、ポートVb及びポートVcを有する。ポートVaは、上流側供給路22Aにおける水素タンク18側とは反対側の端部に接続されている。ポートVbは、後述するバイパス経路56の一端部に接続されている。ポートVcは、上流側供給路22AにおけるポートVaよりも下流側(膨張機24側)に接続されている。ポートVa、Vb、Vcは、制御部34による制御によって、開状態及び閉状態の何れかの状態とされる。
As an example, the on-off
具体的には、開閉弁26は、制御部34によって、閉止状態、第1開放状態及び第2開放状態のいずれか1つの状態に切り替え可能とされている。閉止状態は、ポートVa、Vb、Vcが閉止された状態、あるいは、ポートVa、Vcが閉止され且つポートVbが開放された状態である。第1開放状態は、ポートVbのみが閉止され、ポートVa及びポートVcが開放された状態である。第1開放状態では、上流側供給路22Aから膨張機24を介して下流側供給路22Bへ水素が流れる。第2開放状態は、ポートVcのみが閉止され、ポートVa及びポートVbが開放された状態である。第2開放状態では、上流側供給路22Aからバイパス経路56へ水素が流れる。
Specifically, the on-off
圧力センサ28は、検出手段の一例である。また、圧力センサ28は、下流側供給路22Bにおける膨張機24よりも下流側に設けられている。さらに、圧力センサ28は、膨張機24とサブタンク48との間において、下流側供給路22B内の水素の圧力を検出し、得られた圧力情報を制御部34に出力する構成とされている。なお、圧力センサ28において検出された水素の検出圧力をPx〔MPa〕とする。
The
第1インジェクタ32は、圧力低下手段の一例である。また、第1インジェクタ32は、下流側供給路22Bにおける膨張機24よりも下流側で且つサブタンク48よりも下流側に設けられている。一例として、第1インジェクタ32は、電磁式の開閉弁を含む2つのインジェクタ32A、32Bを有しており、低下させる水素の圧力に応じて、インジェクタ32A、32Bの動作又は動作停止が切り替えられるように構成されている。そして、第1インジェクタ32は、下流側供給路22B内の水素の圧力を低下させる機能を有する。
The
制御部34は、制御手段の一例であり、図示しないECU(Electronic Control Unit)を備える。ECUは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を含むマイクロコンピュータで構成されている。制御部34には、燃料電池システム10の各部の動作を制御するプログラムが設定されている。
The
制御部34には、圧力センサ28における検出圧力Pxについて、下限圧力P0〔MPa〕及び上限圧力P1〔MPa〕が設定されている。上限圧力P1は、設定圧力の一例である。また、制御部34には、後述する温度センサ54における検出温度Tcについて、基準温度T0〔℃〕が設定されている。そして、制御部34は、一例として、検出圧力Px及び検出温度Tcに基づいて、ポートVa、Vb、Vcの開閉と、第1インジェクタ32、後述する第2インジェクタ62の駆動を制御するように構成されている。
In the
制御部34は、制御の一例として、燃料電池スタック12が起動された場合で且つ検出圧力Pxが上限圧力P1以上の場合に、開閉弁26のポートVcを閉止させ且つ検出圧力Pxが設定圧力よりも低くなるまで、第1インジェクタ32を作動させる制御を行う。また、制御部34は、燃料電池スタック12が起動停止された場合には、開閉弁26のポートVcを閉止させる制御を行う。
As an example of control, the
メインバルブ42は、制御部34による制御によって、開状態及び閉状態の何れかの状態となる弁体で構成されている。なお、以後は、メインバルブ42が開状態とされているものとして説明する。調圧弁44は、供給路22内の水素の圧力を調整する。流量調整部46は、上流側供給路22A内の水素の流量を調整する。
The
サブタンク48は、アキュムレータ(蓄圧器)として構成されている。また、サブタンク48は、後述する第2インジェクタ62の開閉頻度が変化する等した場合に、下流側供給路22Bを流れる水素の流量が不安定となるのを抑制する機能を有する。なお、以後の説明では、膨張機24の出口側の水素の圧力が第1インジェクタ32によって調整されるものとして説明し、サブタンク48の説明は省略する。
The
ラジエータ52は、図示しない車両の走行風を利用して、冷却経路14内の冷却水を冷却する。また、ラジエータ52では、既述のファン25Aの送風によっても冷却が行われる。温度センサ54は、冷却経路14の冷却水の温度を検出し、得られた温度情報を制御部34に出力する構成とされている。温度センサ54における検出温度をTcとする。また、冷却水の基準温度をT0とする。基準温度T0は、一例として、30〔℃〕に設定されている。
The
バイパス経路56は、内部を水素が流れるパイプで構成されている。バイパス経路56の一端部は、ポートVbに接続され、バイパス経路56の他端部は、下流側供給路22Bにおける第1インジェクタ32よりも下流側の部位で且つ後述する還流路64の接続部よりも上流側の部位に接続されている。
The
第2インジェクタ62は、バイパス経路56の途中に設けられている。一例として、第2インジェクタ62は、電磁式の開閉弁を含む2つのインジェクタ62A、62Bを有しており、燃料電池スタック12に供給する水素の量に応じて、インジェクタ62A、62Bの動作又は動作停止が切り替えられるように構成されている。つまり、第2インジェクタ62は、燃料電池スタック12に水素を供給する機能を有する。
The
還流路64の一端部は、燃料電池スタック12に接続されている。還流路64の他端部は、下流側供給路22Bにおける第1インジェクタ32よりも下流側の部位に接続されている。分離部66は、燃料電池スタック12から排出された水素ガス及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離する。排水弁68は、分離部66により分離された液体成分を外部に排出する。ポンプ72は、分離部66により分離された気体成分に含まれる水素を、下流側供給路22Bに送り出す循環ポンプとして機能する。
One end of the
〔作用及び効果〕
次に、本実施形態の燃料電池システム10の作用及び効果について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池システム10の各部については、図1を参照する。
[Action and effect]
Next, the operation and effect of the
ステップS10では、燃料電池システム10の始動又は終了要求に基づいて、ポートVaの開放又は閉止が行われる。そして、ステップS12に移行される。
In step S10, the port Va is opened or closed based on the start or end request of the
ステップS12では、ポートVaが閉止されているか否かが、制御部34によって判定される。ポートVaが閉止されている場合には、ステップS14に移行される。一方、ポートVaが開放されている場合には、ステップS16に移行される。
In step S12, the
ステップS14では、開閉弁26が操作される。具体的には、ポートVbが開放され、ポートVcが閉止される。そして、プログラムが終了される。
In step S14, the on-off
ステップS16では、圧力センサ28における検出圧力Pxが、上限圧力P1以上であるか否かが、制御部34によって判定される。検出圧力Pxが上限圧力P1以上の場合には、ステップS18に移行される。一方、検出圧力Pxが上限圧力P1よりも低い場合には、ステップS20に移行される。
In step S16, the
ステップS18では、ポートVb及びポートVcが閉止され、且つ第1インジェクタ32が駆動開始される。第1インジェクタ32の駆動は、検出圧力Pxが上限圧力P1よりも低くなるまで行われる。そして、ステップS12に移行される。
In step S18, the port Vb and the port Vc are closed, and the
ステップS20では、検出圧力Pxが下限圧力P0よりも低いか否かが、制御部34によって判定される。検出圧力Pxが下限圧力P0よりも低い場合には、ステップS22に移行される。一方、検出圧力Pxが下限圧力P0以上の場合には、ステップS24に移行される。
In step S20, the
ステップS22では、ポートVbが開放され且つポートVcが閉止された状態で、第2インジェクタ62が駆動開始される。つまり、下流側供給路22Bの水素圧力が低すぎる場合には、バイパス経路56側の水素を燃料電池スタック12に供給する。そして、ステップS12に移行される。
In step S22, the
ステップS24では、温度センサ54における検出温度Tcが、基準温度T0以下か否かが、制御部34によって判定される。検出温度Tcが基準温度T0以下の場合には、ステップS26に移行される。一方、検出温度Tcが基準温度T0よりも高い場合には、ステップS28に移行される。
In step S24, the
ステップS26では、ポートVbが開放され且つポートVcが閉止された状態で、第2インジェクタ62が駆動開始される。つまり、冷却水の温度が基準温度T0よりも低い場合には、膨張機24を作動させると水素を必要以上に冷却し過ぎてしまうために、膨張機24を作動させずに、バイパス経路56側の水素を燃料電池スタック12に供給する。そして、ステップS12に移行される。
In step S26, the
ステップS28では、ポートVbが閉止され且つポートVcが開放された状態で、第1インジェクタ32が駆動開始される。つまり、冷却水の温度が基準温度T0よりも高い場合には、膨張機24におけるエネルギー回収効率が高くなるため、下流側供給路22B側の水素を燃料電池スタック12に供給する。そして、ステップS12に移行される。
In step S28, the
以上、説明した燃料電池システム10では、燃料電池スタック12の起動状態において、水素タンク18から供給路22に供給された水素が膨張機24において断熱膨張されることで、水素の冷熱が生成され且つ動力としての膨張エネルギーが得られる。生成された水素の冷熱は、熱交換器16を介して冷却経路14の冷却水の冷却に用いられる。また、膨張機24を通った水素は、供給路22から燃料電池スタック12に供給され、燃料電池スタック12の発電に用いられる。
In the
燃料電池システム10が起動停止された場合には、水素タンク18から供給路22に供給された水素の圧力が高いために、水素が膨張機24の下流側へ漏れ出る可能性がある。水素が膨張機24の下流側へ漏れ出た場合には、膨張機24よりも下流側の供給路22に存在する水素の圧力が、起動停止前よりも高くなる。
When the
ここで、制御部34は、燃料電池スタック12が起動された場合で且つ圧力センサ28で検出された検出圧力Pxが上限圧力P1以上の場合には、開閉弁26のポートVcを閉止させる制御を行う。また、制御部34は、燃料電池スタック12が起動停止された場合には、開閉弁26のポートVcを閉止させる制御を行う。これにより、高圧状態の水素が膨張機24に流入することが遮断されるので、水素が膨張機24よりも下流側へ漏れ出るのを抑制することができる。
Here, the
さらに、ポートVcが閉じられた状態で、検出圧力Pxが上限圧力P1よりも低くなるまで、第1インジェクタ32を作動させる制御が行われることで、膨張機24よりも下流側の水素の圧力が上限圧力P1よりも低下される。換言すると、膨張機24の出口側の水素の圧力と膨張機24の入口側の水素の圧力との比が、開閉弁26を開放させた場合に、第1インジェクタ32の作動前の圧力の比に比べて大きくなる。これにより、膨張機24の作動に必要な圧力比が確保されるので、燃料電池システム10を再起動した場合に膨張機24を安定して作動させることができる。
Further, with the port Vc closed, the control to operate the
なお、燃料電池システム10では、冷却経路14が下流側供給路22Bだけでなく、上流側供給路22Aとも接触している。これにより、燃料電池スタック12から流れる温度の高い冷却水によって、膨張機24に流入される前の水素が温められ、水素の温度が上がるので、膨張エネルギーを機械エネルギーに変換して回収する回収効率を高めることができる。
In the
図3には、一例として、各時点での検出圧力PxがグラフG1、G2で示されている。時点t0は、燃料電池システム10(図1参照)の始動時点である。時点t1は、燃料電池システム10の動作を停止(起動停止)させた時点である。時点t2は、燃料電池システム10を再始動させた時点である。グラフG2は、検出圧力Pxが下限圧力P0と上限圧力P1との間にある好ましい状態を表している。
In FIG. 3, as an example, the detected pressures Px at each time point are shown in graphs G1 and G2. Time point t0 is the start time point of the fuel cell system 10 (see FIG. 1). The time point t1 is a time point when the operation of the
グラフG1では、燃料電池システム10が始動された時点t0から、起動停止される時点t1までの間で、検出圧力Pxが、上限圧力P1よりも低い状態で徐々に低下されている。これは、燃料電池スタック12(図1参照)において水素が消費されるためである。そして、時点t1において燃料電池システム10が起動停止された場合に、ポートVc(図1参照)から漏れ出た高圧の水素によって、下流側供給路22B内の水素の圧力が徐々に高まり、やがて上限圧力P1を超える圧力となる。ここで、時点t2において、燃料電池システム10が再始動(再起動)された場合に、ポートVcが閉止され且つ第1インジェクタ32(図1参照)が作動されることで、検出圧力Pxが上限圧力P1よりも低くなる。これにより、既述の通り、膨張機24(図1参照)が安定して作動される。
In the graph G1, the detected pressure Px is gradually lowered from the time t0 when the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
燃料電池システム10は、開閉弁26が三方弁ではなく一つの流路の開閉弁として構成され、且つバイパス経路56を用いない構成とされてもよい。また、燃料電池システム10において、熱交換器16は、上流側供給路22Aと接触しない構成とされてもよい。さらに、燃料電池システム10において、サブタンク48が設けられていなくてもよい。加えて、燃料電池システム10において、温度センサ54を設けなくてもよい。
The
ポートVcが開放状態のままとなることは、膨張機24への水素の漏れ抑制の観点で好ましくない。このため、ポートVaが閉じられた場合には、速やかにポートVcを閉じることが好ましい。
It is not preferable that the port Vc remains open from the viewpoint of suppressing hydrogen leakage to the
燃料電池システム10が搭載された図示しない車両は、一定の電力消費量(負荷)で走行しているわけではなく、例えば、坂道において電力消費量が増える。ここで、膨張機24を介して水素を供給していると、水素供給が追い付かず、圧力低下する可能性がある。その場合には、ポートVbを開放して、供給路22及びバイパス経路56の両方から水素を供給してもよい。
A vehicle (not shown) equipped with the
燃料電池システム10において、熱交換器16で冷却された冷却水がラジエータ52に流される構成に限らず、ラジエータ52で冷却された冷却水が熱交換器16でさらに冷却される構成とする(実施形態の方向とは逆方向に冷却水を流す)ことも可能である。
The
10 燃料電池システム
12 燃料電池スタック(燃料電池の一例)
14 冷却経路
16 熱交換器
18 水素タンク
22 供給路
24 膨張機
26 開閉弁
28 圧力センサ(検出手段の一例)
32 第1インジェクタ(圧力低下手段の一例)
34 制御部(制御手段の一例)
10
14
32 First injector (an example of pressure reducing means)
34 Control unit (an example of control means)
Claims (1)
前記供給路における前記熱交換器よりも上流側に設けられ水素を断熱膨張させる膨張機と、
前記供給路における前記膨張機よりも上流側に設けられた開閉弁と、
前記供給路における前記膨張機よりも下流側に設けられ、前記供給路内の水素の圧力を検出する検出手段と、
前記供給路における前記膨張機よりも下流側に設けられ、前記供給路内の水素の圧力を低下させる圧力低下手段と、
前記燃料電池が起動された場合で且つ前記検出手段で検出された検出圧力が設定圧力以上の場合には、前記開閉弁を閉止させ且つ該検出圧力が前記設定圧力よりも低くなるまで前記圧力低下手段を作動させる制御を行い、前記燃料電池が起動停止された場合には、前記開閉弁を閉止させる制御を行う制御手段と、
を有する燃料電池システム。 A supply path that is in contact with a heat exchanger that is in contact with the cooling path of the fuel cell and that supplies hydrogen from the hydrogen tank to the fuel cell.
An expander provided on the upstream side of the heat exchanger in the supply path to adiabatically expand hydrogen.
An on-off valve provided on the upstream side of the expander in the supply path,
A detection means provided on the downstream side of the expander in the supply path and detecting the pressure of hydrogen in the supply path.
A pressure reducing means provided on the downstream side of the expander in the supply path and reducing the pressure of hydrogen in the supply path,
When the fuel cell is started and the detected pressure detected by the detecting means is equal to or higher than the set pressure, the on-off valve is closed and the pressure drops until the detected pressure becomes lower than the set pressure. A control means that controls the operation of the means and controls the closing of the on-off valve when the fuel cell is started and stopped.
Has a fuel cell system.
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