JP6996237B2 - 燃料電池スタックが搭載された車両の排ガス配管構造 - Google Patents
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Description
[形態1]
本開示の一形態によれば、燃料電池スタックが搭載された車両の排ガス配管構造が提供される。この排ガス配管構造は、前記燃料電池スタックに接続される接続部と、前記車両の外部に開口する開口部と、を有する排ガス配管であって、前記燃料電池スタックから排出される排ガスが流れる排ガス配管と、ベンチュリ管と、ストレート管とのいずれかに切り替え可能な外気導入部であって、前記排ガス配管に接続された前記ベンチュリ管を介して前記排ガス配管に外気を導入する外気導入部と、前記外気導入部よりも前記排ガス配管の前記開口部側に設けられ、前記排ガスに含まれる水分を低減する水分低減部と、前記外気導入部の駆動を制御することができる制御部と、を備える。前記制御部は、前記開口部から水蒸気白煙が発生すると判定する場合に、前記外気導入部を駆動して、前記排ガス配管に外気を導入する。
図1は、燃料電池システム10の概略構造を示す構成図である。燃料電池システム10は、車両1に搭載される。燃料電池システム10は、パワースイッチ3のON操作によって起動し、OFF操作によって停止する。燃料電池システム10は、燃料電池スタック20と、アノードガス供給部60と、アノードガス循環排出部70と、カソードガス供給部30と、カソードガス排出部40と、冷媒供給部80と、制御部90とを備える。
図3は、第2実施形態に係る排ガス配管構造50aを示す図である。第2実施形態の排ガス配管41aは、外気導入部51aとの接続箇所Pにおいて、排ガス配管41aの内径が縮小したベンチュリ管が配置された構造を有する。具体的には、図3に示すように、排ガス配管41aの内径は、外気導入部51aと排ガス配管41aの接続箇所Pにおいて最も小さくなるように上流側から接続箇所Pに向けて小さくなり、接続箇所Pから下流側に向けて大きくなっている。接続箇所Pでは、いわゆるベンチュリ効果により、排ガス配管41aの他の箇所に比べて圧力が低下している。
図4及び図5は、第3実施形態に係る排ガス配管構造50bを示す図である。第3実施形態の排ガス配管41bは、外気導入部51bとの接続箇所Pにおいて、排ガス配管41aの内径が最も縮小したベンチュリ管vが配置された構造(図4)と、接続箇所P以外の箇所の内径と同一の内径を有するストレート管sが配置された構造(図5)と、が切り替えて接続される。外気導入部51bは、接続箇所Pに接続され、外気に開口した配管56bである。制御部90は、外気導入部51bに接続された図示しないモータを制御し、図4に示すように、外気導入時にはベンチュリ管vを排ガス配管41bに接続する。制御部90は、例えば、水蒸気白煙が発生すると判定した場合に、ベンチュリ管vを排ガス配管41bに接続する。ベンチュリ管vが排ガス配管41bに接続されると、圧力が低下した接続箇所Pに向けて外気が導入される。制御部90は、図5に示すように、外気非導入時にはストレート管sを排ガス配管41bに接続する。第3実施形態の排ガス配管構造50b、燃料電池システム10、車両1のその他の構成は、第2実施形態と同様であるため、説明を省略する。第3実施形態によれば、第2実施形態と同様の効果を奏するのに加え、外気非導入時には、ストレート管sにより排ガスを開口部44へ効率的に導くことができる。
図6は、第4実施形態に係る排ガス配管構造50cを示す図である。第4実施形態の水分低減部53cは、筐体内部に水分吸着材料が充填された構造を有する。水分吸着材料は、例えば、ゼオライト、シリカ等である。排ガス中の水分は、水分低減部53cにおいて水分吸着材料に吸着される。水分低減部53cには、ヒータ58が近接して配置されている。ヒータ58は、制御部90からの指令により水分低減部53cを加熱する。本実施形態では、制御部90は、パワースイッチ3がONにされた場合にヒータ58による加熱を開始し、パワースイッチ3がOFFにされた場合に加熱を停止する。水分低減部53cが加熱されることによって、水分吸着材料の水分吸着能力が再生される。第4実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
図7は、第5実施形態に係る排ガス配管構造50dを示す図である。排ガス配管構造50dは、エアコンプレッサ32とインタークーラ33の間のカソードガス配管31と、水分低減部53cと、を接続するバイパス配管46と、バイパス配管46上に設けられたバイパス弁47と、を備える。バイパス弁47は、制御部90からの指令により開閉する。制御部90は、パワースイッチ3がONにされた場合にバイパス弁47を開き、パワースイッチ3がOFFにされた場合にバイパス弁47を閉じる。バイパス弁47が開かれることで、エアコンプレッサ32下流の比較的高温度の外気が水分低減部53cに流入する。こうすることで、水分吸着材料の水分吸着能力が再生される。第5実施形態によれば、第4実施形態と同様の効果を奏する。
上記実施形態において、水分低減部53が気液分離器である場合には、気液分離器はマフラ57と一体に構成されていてもよい。
5…外気センサ
10…燃料電池システム
20…燃料電池スタック
21…燃料電池セル
30…カソードガス供給部
31…カソードガス配管
32…エアコンプレッサ
33…インタークーラ
40…カソードガス排出部
41…排ガス配管
41a…排ガス配管
41b…排ガス配管
42…排ガスセンサ
43…調圧弁
44…開口部
45…接続部
46…バイパス配管
47…バイパス弁
50…排ガス配管構造
50a…排ガス配管構造
50b…排ガス配管構造
50c…排ガス配管構造
50d…排ガス配管構造
51…外気導入部
51a…外気導入部
51b…外気導入部
52a…開閉弁
53…水分低減部
53c…水分低減部
54…排水配管
56…排水弁
56a…配管
56b…配管
57…マフラ
58…ヒータ
60…アノードガス供給部
61…アノードガス配管
62…水素タンク
63…開閉弁
64…レギュレータ
70…アノードガス循環排出部
71…アノード排ガス配管
72…気液分離器
73…アノードガス循環配管
74…水素循環用ポンプ
75…アノード排水配管
76…排水弁
80…冷媒供給部
81…冷媒用配管
82…ラジエータ
83…冷媒循環用ポンプ
90…制御部
91…メモリ
P…接続箇所
s…ストレート管
v…ベンチュリ管
Claims (1)
- 燃料電池スタックが搭載された車両の排ガス配管構造であって、
前記燃料電池スタックに接続される接続部と、前記車両の外部に開口する開口部と、を有し、前記燃料電池スタックから排出される排ガスが流れる排ガス配管と、
ベンチュリ管と、ストレート管とのいずれかに切り替え可能な外気導入部であって、前記排ガス配管に接続された前記ベンチュリ管を介して前記排ガス配管に外気を導入する外気導入部と、
前記外気導入部よりも前記排ガス配管の前記開口部側に設けられ、前記排ガスに含まれる水分を低減する水分低減部と、
前記外気導入部の駆動を制御することができる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記開口部から水蒸気白煙が発生すると判定する場合に、前記外気導入部を駆動して、前記排ガス配管に外気を導入する、
排ガス配管構造。
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JP2017211567A JP6996237B2 (ja) | 2017-11-01 | 2017-11-01 | 燃料電池スタックが搭載された車両の排ガス配管構造 |
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JP2008269983A (ja) | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
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