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JP5201902B2 - Fuel cell system and control method thereof - Google Patents
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Description

この発明は燃料電池システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、燃料電池に燃料水溶液を直接供給する燃料電池システムおよびその制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a control method therefor, and more particularly to a fuel cell system that directly supplies a fuel aqueous solution to a fuel cell and a control method therefor.

直接メタノール型燃料電池システムでは、起動開始から発電量を最大にするまでの時間を短くすることが望まれており、その方策として燃料電池に供給されるメタノール水溶液の所定温度までの昇温時間を短くすることが提案されている。   In a direct methanol fuel cell system, it is desired to shorten the time from the start of startup until the amount of power generation is maximized, and as a measure for this, the temperature rise time to a predetermined temperature of the aqueous methanol solution supplied to the fuel cell is desired. It has been proposed to shorten it.

たとえば、特許文献1には、所定温度までの昇温時間を短縮するため起動時に水溶液タンクに収容される燃料水溶液を他のタンクに移送させる技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technique for transferring an aqueous fuel solution stored in an aqueous solution tank to another tank at the time of startup in order to shorten the temperature raising time to a predetermined temperature.

また、特許文献2には、主に発電用の低濃度燃料を貯蔵する第1容器と、主に発電および発電セルの温度上昇用の高濃度燃料を貯蔵する第2容器とを備え、発電セルの温度に基づいて容器を選択し発電セルに供給する燃料を切り替える技術が開示されている。
WO2006/025321 特開2006−004868号公報
Patent Document 2 includes a first container that mainly stores low-concentration fuel for power generation, and a second container that mainly stores high-concentration fuel for power generation and temperature increase of the power generation cell. A technology for selecting a container based on the temperature of the fuel cell and switching the fuel supplied to the power generation cell is disclosed.
WO2006 / 025321 JP 2006-004868 A

特許文献1では、水溶液タンク内の燃料水溶液を他のタンクに移送させ昇温運転時に循環する燃料水溶液の量を少なくすることで昇温時間を短縮することができる。しかし、他のタンクに移送させた燃料水溶液を通常運転を行うために水溶液タンクに戻す必要があり、処理動作が面倒であった。   In Patent Document 1, the temperature of the temperature rise can be shortened by transferring the aqueous fuel solution in the aqueous solution tank to another tank and reducing the amount of the aqueous fuel solution circulated during the temperature raising operation. However, it is necessary to return the aqueous fuel solution transferred to another tank to the aqueous solution tank in order to perform normal operation, and the processing operation is troublesome.

また、特許文献2では、短時間で発電セルの温度を上昇させることができる。しかし、通常運転に入るために容器を切り替えると、発電セルに供給される燃料水溶液の温度や濃度が一変し、円滑に通常運転に移行することができなかった。   Moreover, in patent document 2, the temperature of a power generation cell can be raised in a short time. However, when the container is switched to enter the normal operation, the temperature and concentration of the aqueous fuel solution supplied to the power generation cell change completely, and the normal operation cannot be smoothly performed.

それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単な処理動作で昇温運転から通常運転に円滑に移行できる、燃料電池システムおよびその制御方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a fuel cell system and a control method thereof that can smoothly shift from a temperature raising operation to a normal operation with a simple processing operation.

上述の目的を達成するために、燃料電池、それぞれ燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と第1収容部および第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段、燃料電池と水溶液保持手段との間で燃料水溶液を循環供給するために、第1収容部に収容される燃料水溶液を循環供給するための第1流路と第1収容部および第2収容部に収容される燃料水溶液を循環供給するための第2流路とを含む循環手段、燃料水溶液の温度を検出する温度検出手段、ならびに温度検出手段の検出結果に基づいて第1流路および第2流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を設定する設定手段を備える、燃料電池システムが提供される。 In order to achieve the above-described object, a fuel cell, a first housing portion and a second housing portion that hold a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, respectively, and a connection portion that communicates the first housing portion and the second housing portion. An aqueous solution holding means, a first flow path for supplying the aqueous fuel solution circulated between the fuel cell and the aqueous solution holding means, the first accommodating portion, and the first accommodating portion; A circulating means including a second flow path for circulatingly supplying the aqueous fuel solution accommodated in the second accommodating portion, a temperature detecting means for detecting the temperature of the aqueous fuel solution, and the first flow based on the detection result of the temperature detecting means. A fuel cell system is provided that includes setting means for setting the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the channel and the second channel.

また、燃料電池と、それぞれ燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と第1収容部および第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段とを備え、燃料電池と水溶液保持手段との間で燃料水溶液を循環供給させる燃料電池システムの制御方法であって、燃料水溶液の温度を検出する工程、および検出された燃料水溶液の温度が所定値以上のとき、第2収容部の燃料水溶液の循環供給量燃料水溶液の温度が所定値未満の場合より多くなるように、第1収容部と第2収容部と燃料電池とを1ループに含めて燃料水溶液を循環供給する工程を備える、燃料電池システムの制御方法が提供される。 Also, an aqueous solution holding means including a fuel cell, and a first storage portion and a second storage portion that hold a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, respectively, and a connection portion that communicates the first storage portion and the second storage portion. A method of controlling a fuel cell system that circulates and supplies a fuel aqueous solution between the fuel cell and the aqueous solution holding means, the step of detecting the temperature of the aqueous fuel solution, and the detected temperature of the aqueous fuel solution is equal to or higher than a predetermined value. when circulation supply amount of the fuel aqueous solution of the second housing portion so that the temperature of the aqueous fuel solution is larger than the case of less than the predetermined value, including a first housing part and the fuel cell second housing portion to one loop fuel comprising the step of circulating and supplying an aqueous solution, a method of controlling a fuel cell system is provided.

上述の発明では、温度検出結果に基づいて第1収容部に収容される燃料水溶液を循環供給するための第1流路と第1収容部および第2収容部に収容される燃料水溶液を循環供給するための第2流路とのそれぞれを流れる燃料水溶液の量が設定される。たとえば、燃料水溶液の温度が所定値未満の昇温運転時には、第1流路を流れる燃料水溶液の量を多くすることで循環する燃料水溶液の熱容量を小さくして迅速に昇温させる。一方、燃料水溶液の温度が所定値以上になると、第2流路を流れる燃料水溶液の量を多くすることで循環する燃料水溶液の熱容量を大きくして燃料水溶液の温度を安定させる。これによれば、外部から循環手段内に燃料水溶液を戻す必要はないので、処理動作を簡単にできる。また、検出温度が所定値以上でも未満でもいずれにしても少なくとも第1収容部の燃料水溶液を循環させるので、燃料水溶液の熱容量を変更することによって燃料電池に供給される燃料水溶液の状態(たとえば温度や濃度)が大きく変化することはなく、昇温運転から通常運転に円滑に移行できる。   In the above-described invention, the first aqueous flow path for circulatingly supplying the aqueous fuel solution accommodated in the first accommodating portion based on the temperature detection result and the circulating aqueous fuel solution accommodated in the first accommodating portion and the second accommodating portion are circulated and supplied. The amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the second flow paths is set. For example, at the time of the temperature raising operation where the temperature of the aqueous fuel solution is lower than a predetermined value, the amount of the aqueous fuel solution flowing through the first flow path is increased to reduce the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution and quickly raise the temperature. On the other hand, when the temperature of the aqueous fuel solution becomes a predetermined value or more, the amount of the aqueous fuel solution flowing through the second flow path is increased to increase the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution and stabilize the temperature of the aqueous fuel solution. According to this, since it is not necessary to return the aqueous fuel solution into the circulation means from the outside, the processing operation can be simplified. In addition, at least whether the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, at least the fuel aqueous solution in the first housing portion is circulated. Therefore, the state of the fuel aqueous solution supplied to the fuel cell (for example, the temperature) is changed by changing the heat capacity of the fuel aqueous solution. And concentration) do not change greatly, and the temperature rising operation can be smoothly shifted to the normal operation.

好ましくは、第1流路は、第1収容部から燃料電池へ燃料水溶液を供給するための供給流路および燃料電池から第1収容部へ燃料水溶液を戻すための第1還流路を含み、第2流路は、供給流路および燃料電池から第2収容部へ燃料水溶液を戻すための第2還流路を含み、設定手段は、温度検出手段の検出結果に基づいて第1還流路および第2還流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を設定する。この場合、温度検出手段の検出結果に基づいて第1還流路および第2還流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を調整するだけで、循環する燃料水溶液の熱容量を簡単に変更することができる。また、検出温度が所定値以上でも未満でもいずれにしても燃料電池へは第1収容部から燃料水溶液が供給されるので、熱容量の変更直後において(第2還流路を流れる水溶液量を急激に増加させた場合であっても)燃料電池へ供給される燃料水溶液の温度や濃度の変化を抑制できる。   Preferably, the first flow path includes a supply flow path for supplying the aqueous fuel solution from the first housing portion to the fuel cell, and a first return path for returning the aqueous fuel solution from the fuel cell to the first housing portion, The two flow paths include a supply flow path and a second recirculation path for returning the aqueous fuel solution from the fuel cell to the second housing portion, and the setting means is based on the detection result of the temperature detection means. The amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the reflux paths is set. In this case, the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution can be easily changed only by adjusting the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first return path and the second return path based on the detection result of the temperature detection means. In addition, the fuel aqueous solution is supplied from the first housing part to the fuel cell regardless of whether the detected temperature is equal to or higher than the predetermined value, so immediately after the heat capacity is changed (the amount of the aqueous solution flowing through the second reflux path is rapidly increased). Even if it is made to change), the change of the temperature and density | concentration of the aqueous fuel solution supplied to a fuel cell can be suppressed.

また好ましくは、第1流路は、第1収容部から燃料電池へ燃料水溶液を供給するための第1供給流路および燃料電池から第1収容部へ燃料水溶液を戻すための還流路を含み、第2流路は、第2収容部から燃料電池へ燃料水溶液を供給するための第2供給流路および還流路を含み、設定手段は、温度検出手段の検出結果に基づいて第1供給流路および第2供給流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を設定する。この場合、温度検出手段の検出結果に基づいて第1供給流路および第2供給流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を調整するだけで、循環する燃料水溶液の熱容量を簡単に変更することができる。また、検出温度が所定値以上でも未満でもいずれにしても燃料電池へ供給される燃料水溶液には第1収容部の燃料水溶液が含まれるので、熱容量の変更直後において(第2供給流路を流れる水溶液量を急激に増加させた場合であっても)燃料電池へ供給される燃料水溶液の温度や濃度の変化を抑制できる。   Further preferably, the first flow path includes a first supply flow path for supplying the aqueous fuel solution from the first housing part to the fuel cell and a return path for returning the aqueous fuel solution from the fuel cell to the first storage part, The second flow path includes a second supply flow path and a reflux path for supplying the aqueous fuel solution from the second accommodating portion to the fuel cell, and the setting means is based on the detection result of the temperature detection means. And the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the second supply channels. In this case, it is possible to easily change the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution simply by adjusting the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first supply channel and the second supply channel based on the detection result of the temperature detection means. it can. Further, the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell regardless of whether the detected temperature is equal to or higher than the predetermined value includes the aqueous fuel solution in the first housing portion, and immediately after the change in the heat capacity (flows through the second supply channel). Even when the amount of the aqueous solution is rapidly increased, changes in temperature and concentration of the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell can be suppressed.

さらに好ましくは、循環手段はバルブを含み、設定手段は、温度検出手段の検出結果に基づいてバルブを制御することによって第1流路および第2流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を設定する。この場合、外部から循環手段内に燃料水溶液を戻す必要はなく、バルブを制御するだけで簡単に第1流路および第2流路のそれぞれを流れる燃料水溶液の量を設定することができる。   More preferably, the circulation means includes a valve, and the setting means sets the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first flow path and the second flow path by controlling the valve based on the detection result of the temperature detection means. . In this case, it is not necessary to return the aqueous fuel solution into the circulation means from the outside, and the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first flow path and the second flow path can be set simply by controlling the valve.

好ましくは、設定手段は、温度検出手段の検出結果に基づいてバルブを制御することによって第1流路および第2流路のいずれか一方を選択する。この場合、温度検出手段の検出結果に基づいて第1流路および第2流路のいずれか一方を選択し燃料水溶液を循環させるだけで、簡単に熱容量を変更することができる。検出温度が所定値未満では第1収容部の燃料水溶液が循環供給され、検出温度が所定値以上では第1収容部および第2収容部の燃料水溶液が循環供給される。   Preferably, the setting means selects one of the first flow path and the second flow path by controlling the valve based on the detection result of the temperature detection means. In this case, the heat capacity can be easily changed simply by selecting one of the first flow path and the second flow path based on the detection result of the temperature detection means and circulating the aqueous fuel solution. When the detected temperature is less than a predetermined value, the aqueous fuel solution in the first housing portion is circulated and supplied, and when the detected temperature is equal to or higher than the predetermined value, the aqueous fuel solution in the first and second housing portions is circulated and supplied.

さらに好ましくは、燃料水溶液を冷却するために第2還流路に冷却手段が設けられる。この場合、第2還流路を通る燃料水溶液を冷却することによって通常運転時に燃料電池に供給される燃料水溶液の温度をより安定させることができる。   More preferably, a cooling means is provided in the second reflux path for cooling the aqueous fuel solution. In this case, the temperature of the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell during normal operation can be further stabilized by cooling the aqueous fuel solution passing through the second reflux path.

好ましくは、接続部は、第1収容部の液層と第2収容部の液層とを接続する第1接続部を含む。この場合、第1収容部の液層と第2収容部の液層とが接続されているので、第1収容部の燃料水溶液と第2収容部の燃料水溶液との濃度、温度の差が縮まるように第1収容部および第2収容部相互間で燃料水溶液が拡散していく。したがって、熱容量の切り替え直後において(第2流路を流れる水溶液量を急激に増加させた場合であっても)燃料電池へ供給される燃料水溶液の温度や濃度の変化をさらに抑制できる。   Preferably, the connection part includes a first connection part that connects the liquid layer of the first storage part and the liquid layer of the second storage part. In this case, since the liquid layer of the first container and the liquid layer of the second container are connected, the difference in concentration and temperature between the aqueous fuel solution in the first container and the aqueous fuel solution in the second container is reduced. As described above, the aqueous fuel solution diffuses between the first housing portion and the second housing portion. Therefore, it is possible to further suppress changes in the temperature and concentration of the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell immediately after switching the heat capacity (even when the amount of the aqueous solution flowing through the second flow path is rapidly increased).

また好ましくは、接続部は、第1収容部の気層と第2収容部の気層とを接続する第2接続部をさらに備える。このように第1収容部および第2収容部のそれぞれの気層をさらに接続することによって、2つの収容部相互間での燃料水溶液の拡散を促進でき、第1収容部および第2収容部間での燃料水溶液の温度、濃度の均一化をさらに促進できる。   Preferably, the connection unit further includes a second connection unit that connects the air layer of the first storage unit and the gas layer of the second storage unit. By further connecting the respective gas layers of the first storage portion and the second storage portion in this way, the diffusion of the aqueous fuel solution between the two storage portions can be promoted, and between the first storage portion and the second storage portion. The temperature and concentration of the aqueous fuel solution can be further promoted.

この発明のその他の見地によれば、燃料電池、それぞれ燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と第1収容部および第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段、燃料電池と水溶液保持手段との間で燃料水溶液を循環供給する循環手段、燃料水溶液の温度を検出する温度検出手段、ならびに温度検出手段の検出結果に基づいて第1収容部に収容される燃料水溶液を循環供給する第1モードか第1収容部第2収容部と燃料電池とを1ループに含めた燃料水溶液循環供給を有する第2モードかのいずれかに循環手段を設定する設定手段を備える、燃料電池システムが提供される。 According to another aspect of the present invention, a fuel cell, a first accommodating portion and a second accommodating portion for holding a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, respectively, and a connecting portion that communicates the first accommodating portion and the second accommodating portion. An aqueous solution holding means, a circulating means for circulating and supplying an aqueous fuel solution between the fuel cell and the aqueous solution holding means, a temperature detecting means for detecting the temperature of the aqueous fuel solution, and a first accommodating portion based on the detection result of the temperature detecting means circulating in any of the aqueous fuel solution is contained in either the second mode to have a circulating supply of aqueous fuel solution, including a first mode or first housing portion circularly supplying the second housing part and the fuel cell 1 loop There is provided a fuel cell system comprising setting means for setting means.

この発明では、温度検出結果に基づいて第1収容部の燃料水溶液を循環供給する第1モードか第1収容部および前記第2収容部の燃料水溶液を循環供給する第2モードかのいずれかが設定される。すなわち、燃料水溶液の温度が所定値未満の昇温運転時には、循環する燃料水溶液の熱容量の小さい第1モードによって迅速に昇温させる。一方、燃料水溶液の温度が所定値以上になると、循環する燃料水溶液の熱容量を第1モードより大きい第2モードに切り替えて通常運転(定常運転)に入り燃料水溶液の温度を安定させる。これによれば、外部から循環手段内に燃料水溶液を戻す必要はなくモードを切り替えるだけでよいので、処理動作を簡単にできる。また、第1モードまたは第2モードのいずれにしても少なくとも第1収容部の燃料水溶液を循環させるので、モードの切り替えによって燃料電池に供給される燃料水溶液の状態(たとえば温度や濃度)が大きく変化することはなく、昇温運転から通常運転に円滑に移行できる。   In the present invention, either the first mode in which the aqueous fuel solution in the first accommodating portion is circulated based on the temperature detection result or the second mode in which the aqueous fuel solution in the first accommodating portion and the second accommodating portion is circulated is supplied. Is set. That is, at the time of the temperature raising operation in which the temperature of the aqueous fuel solution is less than a predetermined value, the temperature is rapidly raised by the first mode in which the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution is small. On the other hand, when the temperature of the aqueous fuel solution becomes equal to or higher than a predetermined value, the heat capacity of the circulating aqueous fuel solution is switched to the second mode larger than the first mode to enter the normal operation (steady operation) and stabilize the temperature of the aqueous fuel solution. According to this, since it is not necessary to return the aqueous fuel solution into the circulation means from the outside, it is only necessary to switch the mode, so that the processing operation can be simplified. In addition, in either the first mode or the second mode, at least the fuel aqueous solution in the first housing portion is circulated, so that the state (for example, temperature and concentration) of the fuel aqueous solution supplied to the fuel cell is greatly changed by switching the mode. There is no need to do so, and the temperature rising operation can be smoothly shifted to the normal operation.

この発明は輸送機器に好適に用いられる。   The present invention is suitably used for transportation equipment.

この発明によれば、簡単な処理動作で昇温運転から通常運転に円滑に移行できる。   According to this invention, it is possible to smoothly shift from the temperature raising operation to the normal operation with a simple processing operation.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。ここでは、この発明の燃料電池システム100を、輸送機器の一例である自動二輪車10に搭載した場合について説明する。
まず、自動二輪車10について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、自動二輪車10のシートにドライバーがそのハンドル24に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the fuel cell system 100 of the present invention is mounted on a motorcycle 10 which is an example of a transportation device will be described.
First, the motorcycle 10 will be described. Left and right, front and rear, and top and bottom in the embodiment of the present invention mean left and right, front and back, and top and bottom, based on the state where the driver is seated on the seat of the motorcycle 10 toward the handle 24 thereof.

図1を参照して、自動二輪車10は車体フレーム12を有する。車体フレーム12は、ヘッドパイプ14、ヘッドパイプ14から後方へ斜め下方に延びる縦断面I字型のフロントフレーム16、フロントフレーム16の後端部に連結されかつ後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム18、およびリヤフレーム18の上端部に取り付けられるシートレール20を備えている。   Referring to FIG. 1, a motorcycle 10 has a body frame 12. The vehicle body frame 12 includes a head pipe 14, a front frame 16 having an I-shaped longitudinal section extending obliquely downward from the head pipe 14, a rear frame 18 connected to a rear end portion of the front frame 16 and rising obliquely upward rearward, And a seat rail 20 attached to the upper end of the rear frame 18.

フロントフレーム16は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材16aと、それぞれ板状部材16aの上端縁および下端縁に形成されかつ左右方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びるフランジ部16bおよび16cと、板状部材16aの両表面に突設される補強リブ16dとを備えている。補強リブ16dは、フランジ部16bおよび16cと共に板状部材16aの両表面を区画して、後述する燃料電池システム100の構成部材を収納する収納スペースを形成している。   The front frame 16 has a plate-like member 16a having a width in the vertical direction, extending obliquely downward to the rear and orthogonal to the left-right direction, and formed at the upper and lower edges of the plate-like member 16a, respectively, and in the left-right direction. Flange portions 16b and 16c having a width and extending obliquely downward to the rear, and reinforcing ribs 16d projecting on both surfaces of the plate-like member 16a. The reinforcing rib 16d partitions both surfaces of the plate-like member 16a together with the flange portions 16b and 16c to form a storage space for storing components of the fuel cell system 100 described later.

一方、リヤフレーム18は、それぞれ前後方向に幅を有して後方へ斜め上方に延びかつフロントフレーム16の後端部を挟むように左右に配置される一対の板状部材を含む。なお、図1には、リヤフレーム18の左側の板状部材が示されている。   On the other hand, the rear frame 18 includes a pair of plate-like members each having a width in the front-rear direction, extending obliquely upward to the rear, and arranged on the left and right sides so as to sandwich the rear end portion of the front frame 16. In FIG. 1, the left plate member of the rear frame 18 is shown.

ヘッドパイプ14内には、車体方向変更用のステアリング軸22が回動自在に挿通されている。ステアリング軸22の上端にはハンドル24が固定されたハンドル支持部26が取り付けられている。ハンドル支持部26の上端には表示操作部28が配置されている。   A steering shaft 22 for changing the vehicle body direction is rotatably inserted into the head pipe 14. A handle support portion 26 to which a handle 24 is fixed is attached to the upper end of the steering shaft 22. A display operation unit 28 is disposed at the upper end of the handle support unit 26.

図3をも参照して、表示操作部28は、自動二輪車10を駆動する電動モータ44(後述)の各種データを計測表示するためのメータ28a、走行状態等の各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成される表示部28b、および各種指示や各種情報入力用の入力部28cを一体的に設けたものである。入力部28cには、リレー176を切り替えることで電動モータ44等の外部負荷と燃料電池セルスタック(以下、単にセルスタックという)102および二次電池126(後述)とを接続するための始動ボタン30a、運転停止指示後にセルスタック102の発電停止を指示するための停止ボタン30b、および停止ボタン30bを点灯させるためのバックライト30cが設けられている。   Referring also to FIG. 3, the display operation unit 28 is a meter 28 a for measuring and displaying various data of an electric motor 44 (described later) for driving the motorcycle 10, for example, a liquid crystal display for providing various information such as a running state And the like, and an input unit 28c for inputting various instructions and various information are integrally provided. A start button 30a for connecting an external load such as the electric motor 44, a fuel cell stack (hereinafter simply referred to as a cell stack) 102, and a secondary battery 126 (described later) to the input unit 28c by switching the relay 176. A stop button 30b for instructing to stop power generation of the cell stack 102 after an operation stop instruction and a backlight 30c for lighting the stop button 30b are provided.

また、図1に示すように、ステアリング軸22の下端には左右一対のフロントフォーク32が取り付けられており、フロントフォーク32それぞれの下端には、前輪34が前車軸36を介して取り付けられている。前輪34は、フロントフォーク32によって緩衝懸架された状態で前車軸36によって回転自在に軸支されている。   As shown in FIG. 1, a pair of left and right front forks 32 are attached to the lower end of the steering shaft 22, and a front wheel 34 is attached to the lower end of each front fork 32 via a front axle 36. . The front wheel 34 is rotatably supported by a front axle 36 while being buffered and suspended by a front fork 32.

一方、リヤフレーム18の上端部には、前後方向に延びるフレーム状のシートレール20がたとえば溶接によって固設されている。シートレール20上には図示しないシートが開閉自在に設けられている。   On the other hand, a frame-like seat rail 20 extending in the front-rear direction is fixed to the upper end portion of the rear frame 18 by, for example, welding. A seat (not shown) is provided on the seat rail 20 so as to be freely opened and closed.

また、リヤフレーム18の下端部には、スイングアーム(リヤアーム)38がピボット軸40を介して揺動自在に支持されている。スイングアーム38の後端部38aには、後輪42に連結されかつ後輪42を回転駆動させるためのたとえばアキシャルギャップ型の電動モータ44が内蔵されている。また、スイングアーム38には、電動モータ44に電気的に接続される駆動ユニット46が内蔵されている。駆動ユニット46は、電動モータ44の回転駆動を制御するためのコントローラ48、および二次電池126の蓄電量を検出する蓄電量検出器50を含む。スイングアーム38および後輪42は、図示しないリヤクッションによってリヤフレーム18に対して緩衝懸架されている。   A swing arm (rear arm) 38 is swingably supported on the lower end portion of the rear frame 18 via a pivot shaft 40. A rear end portion 38a of the swing arm 38 incorporates, for example, an axial gap type electric motor 44 that is connected to the rear wheel 42 and drives the rear wheel 42 to rotate. Further, the swing arm 38 includes a drive unit 46 that is electrically connected to the electric motor 44. The drive unit 46 includes a controller 48 for controlling the rotational drive of the electric motor 44 and a storage amount detector 50 for detecting the storage amount of the secondary battery 126. The swing arm 38 and the rear wheel 42 are buffered and suspended with respect to the rear frame 18 by a rear cushion (not shown).

このような自動二輪車10には、車体フレーム12に沿って燃料電池システム100の構成部材が配置されている。燃料電池システム100は、電動モータ44や補機類等を駆動するための電気エネルギを生成する。   In such a motorcycle 10, components of the fuel cell system 100 are arranged along the body frame 12. The fuel cell system 100 generates electric energy for driving the electric motor 44 and auxiliary machines.

以下、図1および図2を参照して、燃料電池システム100について説明する。
燃料電池システム100は、メタノール(メタノール水溶液)を改質せずにダイレクトに電気エネルギの生成(発電)に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
Hereinafter, the fuel cell system 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The fuel cell system 100 is a direct methanol fuel cell system that directly uses methanol (aqueous methanol solution) for generation (electric power generation) of electric energy without reforming.

燃料電池システム100は、セルスタック102を含む。図1に示すように、セルスタック102は、フランジ部16cから吊るされ、フロントフレーム16の下方に配置されている。   The fuel cell system 100 includes a cell stack 102. As shown in FIG. 1, the cell stack 102 is suspended from the flange portion 16 c and disposed below the front frame 16.

図2に示すように、セルスタック102は、メタノールに基づく水素イオンと酸素との電気化学反応によって発電できる燃料電池(燃料電池セル)104を、セパレータ106を挟んで複数個積層(スタック)して構成されている。セルスタック102を構成する各燃料電池104は、固体高分子膜等から構成される電解質膜104aと、電解質膜104aを挟んで互いに対向するアノード(燃料極)104bおよびカソード(空気極)104cとを含む。アノード104bおよびカソード104cはそれぞれ、電解質膜104a側に設けられる白金触媒層を含む。   As shown in FIG. 2, the cell stack 102 is formed by stacking a plurality of fuel cells (fuel cell) 104 that can generate electricity by an electrochemical reaction between hydrogen ions based on methanol and oxygen. It is configured. Each fuel cell 104 constituting the cell stack 102 includes an electrolyte membrane 104a made of a solid polymer membrane or the like, and an anode (fuel electrode) 104b and a cathode (air electrode) 104c facing each other across the electrolyte membrane 104a. Including. Each of the anode 104b and the cathode 104c includes a platinum catalyst layer provided on the electrolyte membrane 104a side.

また、図1に示すように、フロントフレーム16の下方でありかつセルスタック102の上方には、ラジエータユニット108が配置されている。ラジエータユニット108は、その前面が下向きに配置され、走行時に風を十分に受けることができる。   Further, as shown in FIG. 1, a radiator unit 108 is disposed below the front frame 16 and above the cell stack 102. The front surface of the radiator unit 108 is disposed downward, and can sufficiently receive wind during traveling.

図2に示すように、ラジエータユニット108は、水溶液用のラジエータ108aと気液分離用のラジエータ108bとを一体的に設けたものである。ラジエータユニット108の裏面側には、ラジエータ108aを冷却するためのファン110と、ラジエータ108bを冷却するためのファン112(図3参照)とが設けられている。なお、図1においては、ラジエータ108aと108bとが左右に配置されているものとし、左側のラジエータ108aを冷却するためのファン110が示されている。   As shown in FIG. 2, the radiator unit 108 is a unit in which an aqueous solution radiator 108 a and a gas-liquid separation radiator 108 b are integrally provided. On the back side of the radiator unit 108, a fan 110 for cooling the radiator 108a and a fan 112 (see FIG. 3) for cooling the radiator 108b are provided. In FIG. 1, it is assumed that the radiators 108a and 108b are arranged on the left and right, and a fan 110 for cooling the left radiator 108a is shown.

また、リヤフレーム18の一対の板状部材の間には、上方から順に燃料タンク114、水溶液タンク116a,116bおよび水タンク118が配置されている。   Between the pair of plate-like members of the rear frame 18, a fuel tank 114, aqueous solution tanks 116a and 116b, and a water tank 118 are arranged in this order from above.

燃料タンク114は、シートレール20の下側に配置され、シートレール20の後端部に取り付けられている。燃料タンク114は、セルスタック102の電気化学反応の燃料となる高濃度(たとえば、メタノールを約50wt%含む)のメタノール燃料(高濃度メタノール水溶液)を収容している。燃料タンク114にはレベルセンサ120が装着され、燃料タンク114内のメタノール燃料の液面の高さひいては液量が検出される。   The fuel tank 114 is disposed on the lower side of the seat rail 20 and is attached to the rear end portion of the seat rail 20. The fuel tank 114 accommodates a methanol fuel (high concentration aqueous methanol solution) with a high concentration (for example, containing about 50 wt% of methanol) that serves as a fuel for the electrochemical reaction of the cell stack 102. A level sensor 120 is attached to the fuel tank 114 to detect the height of the liquid level of the methanol fuel in the fuel tank 114 and the liquid amount.

水溶液タンク116a,116bは、燃料タンク114の下側において左右に並置され、リヤフレーム18に取り付けられている。水溶液タンク116aは、燃料タンク114からのメタノール燃料をセルスタック102の電気化学反応に適した濃度(たとえば、メタノールを約3wt%含む)に希釈したメタノール水溶液を収容している。水溶液タンク116aにはレベルセンサ122が装着され、水溶液タンク116a内のメタノール水溶液の液面の高さひいては液量が検出される。水溶液タンク116bも同様のメタノール水溶液を収容している。水溶液タンク116a,116bのそれぞれの液層L1,L2は相互に第1接続部117aで接続され、水溶液タンク116a,116bのそれぞれの気層G1,G2は相互に第2接続部117bで接続されている。   The aqueous solution tanks 116 a and 116 b are juxtaposed side by side on the lower side of the fuel tank 114 and attached to the rear frame 18. The aqueous solution tank 116 a contains a methanol aqueous solution obtained by diluting the methanol fuel from the fuel tank 114 to a concentration suitable for the electrochemical reaction of the cell stack 102 (for example, containing about 3 wt% of methanol). A level sensor 122 is attached to the aqueous solution tank 116a to detect the height of the liquid level of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116a and the amount of liquid. The aqueous solution tank 116b also contains the same aqueous methanol solution. The liquid layers L1 and L2 of the aqueous solution tanks 116a and 116b are connected to each other by the first connection part 117a, and the gas layers G1 and G2 of the aqueous solution tanks 116a and 116b are connected to each other by the second connection part 117b. Yes.

水タンク118は、セルスタック102の後側に配置され、リヤフレーム18に取り付けられている。水タンク118にはレベルセンサ124が装着され、水タンク118内の水面の高さひいては水量が検出される。   The water tank 118 is disposed on the rear side of the cell stack 102 and is attached to the rear frame 18. A level sensor 124 is attached to the water tank 118 to detect the height of the water surface in the water tank 118 and the amount of water.

また、燃料タンク114の前側でありかつフロントフレーム16のフランジ部16bの上側には、二次電池126が配置されている。二次電池126は、セルスタック102からの電力を蓄え、コントローラ142(後述)の指令に応じて電気構成部材に電力を供給する。   Further, a secondary battery 126 is disposed on the front side of the fuel tank 114 and on the upper side of the flange portion 16 b of the front frame 16. The secondary battery 126 stores electric power from the cell stack 102 and supplies electric power to an electric component in accordance with a command from a controller 142 (described later).

二次電池126の上側かつシートレール20の下側には、燃料ポンプ128が配置されている。また、燃料タンク114の前側かつ二次電池126の後方斜め上側には、キャッチタンク130が配置されている。   A fuel pump 128 is disposed above the secondary battery 126 and below the seat rail 20. In addition, a catch tank 130 is disposed on the front side of the fuel tank 114 and on the diagonally upper side of the secondary battery 126.

フロントフレーム16とセルスタック102とラジエータユニット108とによって囲まれた空間には、気体に含まれる塵等の異物を除去するためのエアフィルタ132が配置され、エアフィルタ132の後方斜め下側には水溶液フィルタ134が配置されている。   In a space surrounded by the front frame 16, the cell stack 102, and the radiator unit 108, an air filter 132 for removing foreign matters such as dust contained in the gas is disposed. An aqueous solution filter 134 is disposed.

フロントフレーム16の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ136およびエアポンプ138が収納されている。エアポンプ138の左側にはエアチャンバ140が配置されている。   In the storage space on the left side of the front frame 16, an aqueous solution pump 136 and an air pump 138 are stored. An air chamber 140 is disposed on the left side of the air pump 138.

フロントフレーム16の右側の収納スペースには、コントローラ142、防錆用バルブ144および水ポンプ146が配置されている。   In the storage space on the right side of the front frame 16, a controller 142, a rust prevention valve 144, and a water pump 146 are arranged.

フロントフレーム16には、フロントフレーム16の収納スペースを右側から左側に貫通するようにメインスイッチ148が設けられている。メインスイッチ148がオンされることによってコントローラ142に運転開始指示が与えられ、メインスイッチ148がオフされることによってコントローラ142に運転停止指示が与えられる。   The front frame 16 is provided with a main switch 148 so as to penetrate the storage space of the front frame 16 from the right side to the left side. When the main switch 148 is turned on, an operation start instruction is given to the controller 142, and when the main switch 148 is turned off, an operation stop instruction is given to the controller 142.

図2に示すように、燃料タンク114と燃料ポンプ128とはパイプP1によって連通され、燃料ポンプ128と水溶液タンク116aとはパイプP2によって連通され、水溶液タンク116aと水溶液ポンプ136とはパイプP3によって連通され、水溶液ポンプ136と水溶液フィルタ134とはパイプP4によって連通され、水溶液フィルタ134とセルスタック102とはパイプP5によって連通されている。パイプP5はセルスタック102のアノード入口I1に接続され、水溶液ポンプ136を駆動させることによってセルスタック102にメタノール水溶液が供給される。セルスタック102のアノード入口I1付近にはメタノール水溶液の温度を検出する温度センサ150が設けられている。温度センサ150がセルスタック102内を流れるメタノール水溶液の温度を検出することによって、セルスタック102の温度を検出できる。   As shown in FIG. 2, the fuel tank 114 and the fuel pump 128 are connected by a pipe P1, the fuel pump 128 and the aqueous solution tank 116a are connected by a pipe P2, and the aqueous solution tank 116a and the aqueous solution pump 136 are connected by a pipe P3. The aqueous solution pump 136 and the aqueous solution filter 134 are communicated with each other by a pipe P4, and the aqueous solution filter 134 and the cell stack 102 are communicated with each other by a pipe P5. The pipe P5 is connected to the anode inlet I1 of the cell stack 102, and an aqueous methanol solution is supplied to the cell stack 102 by driving the aqueous solution pump 136. Near the anode inlet I1 of the cell stack 102, a temperature sensor 150 for detecting the temperature of the aqueous methanol solution is provided. When the temperature sensor 150 detects the temperature of the aqueous methanol solution flowing in the cell stack 102, the temperature of the cell stack 102 can be detected.

セルスタック102と水溶液タンク116aとは、パイプP6、切替バルブ151およびパイプP7を介して接続されている。セルスタック102と水溶液タンク116bとは、パイプP6、切替バルブ151、パイプP7a、水溶液用のラジエータ108aおよびパイプP7bを介して接続されている。セルスタック102が水溶液タンク116a,116bのいずれに連通するかは、切替バルブ151によって設定される。パイプP6はセルスタック102のアノード出口I2に接続されている。
上述したパイプP1〜P7,P7aおよびP7bは主として燃料の流路となる。
The cell stack 102 and the aqueous solution tank 116a are connected via a pipe P6, a switching valve 151, and a pipe P7. The cell stack 102 and the aqueous solution tank 116b are connected via a pipe P6, a switching valve 151, a pipe P7a, an aqueous solution radiator 108a, and a pipe P7b. The switching valve 151 determines which of the aqueous solution tanks 116 a and 116 b communicates with the cell stack 102. The pipe P6 is connected to the anode outlet I2 of the cell stack 102.
The pipes P1 to P7, P7a and P7b described above mainly serve as fuel flow paths.

また、エアフィルタ132とエアチャンバ140とはパイプP8によって連通され、エアチャンバ140とエアポンプ138とはパイプP9によって連通され、エアポンプ138と防錆用バルブ144とはパイプP10によって連通され、防錆用バルブ144とセルスタック102とはパイプP11によって連通されている。パイプP11はセルスタック102のカソード入口I3に接続されている。燃料電池システム100の発電時には防錆用バルブ144を開いておき、その状態でエアポンプ138を駆動させることによって、酸素を含む空気が外部から吸入される。防錆用バルブ144は、燃料電池システム100の停止時には閉じられており、エアポンプ138への水蒸気の逆流を防ぎエアポンプ138の錆を防止する。エアフィルタ132付近には、外気温度を検出する外気温度センサ152が設けられている。   Further, the air filter 132 and the air chamber 140 are communicated by a pipe P8, the air chamber 140 and the air pump 138 are communicated by a pipe P9, and the air pump 138 and the rust prevention valve 144 are communicated by a pipe P10 and are used for rust prevention. The valve 144 and the cell stack 102 are communicated with each other by a pipe P11. The pipe P11 is connected to the cathode inlet I3 of the cell stack 102. When the fuel cell system 100 generates power, the rust prevention valve 144 is opened, and the air pump 138 is driven in this state, whereby oxygen-containing air is sucked from the outside. The rust prevention valve 144 is closed when the fuel cell system 100 is stopped, and prevents the backflow of water vapor to the air pump 138 and prevents the air pump 138 from rusting. In the vicinity of the air filter 132, an outside air temperature sensor 152 that detects the outside air temperature is provided.

セルスタック102と気液分離用のラジエータ108bとはパイプP12によって連通され、ラジエータ108bと水タンク118とはパイプP13によって連通され、水タンク118にはパイプ(排気管)P14が設けられている。
上述したパイプP8〜P14は主として酸化剤の流路となる。
The cell stack 102 and the gas-liquid separating radiator 108b are communicated by a pipe P12. The radiator 108b and the water tank 118 are communicated by a pipe P13. The water tank 118 is provided with a pipe (exhaust pipe) P14.
The pipes P8 to P14 described above mainly serve as an oxidant flow path.

さらに、水タンク118と水ポンプ146とはパイプP15によって連通され、水ポンプ146と水溶液タンク116aとはパイプP16によって連通されている。
上述したパイプP15,P16は水の流路となる。
Further, the water tank 118 and the water pump 146 are communicated by a pipe P15, and the water pump 146 and the aqueous solution tank 116a are communicated by a pipe P16.
The pipes P15 and P16 described above serve as a water flow path.

また、パイプP4の分岐部Aには、パイプP4を流れるメタノール水溶液の一部が流入するようにパイプP17が接続されている。パイプP17には超音波センサ154が取り付けられている。超音波センサ154は、メタノール濃度に応じて超音波の伝搬時間(伝搬速度)が変化することを利用して、メタノール水溶液のメタノール濃度(メタノール水溶液におけるメタノールの割合)を検出するために用いられる。超音波センサ154は、発信部154aと受信部154bとを含み、発信部154aから発信した超音波を受信部154bで受信してパイプP17内での超音波伝搬時間を検出し、その伝搬時間に相当する電圧値を物理的な濃度情報とする。コントローラ142は、その濃度情報に基づいて、パイプP17内のメタノール水溶液のメタノール濃度を検出する。   Further, a pipe P17 is connected to the branch part A of the pipe P4 so that a part of the methanol aqueous solution flowing through the pipe P4 flows. An ultrasonic sensor 154 is attached to the pipe P17. The ultrasonic sensor 154 is used to detect the methanol concentration of the aqueous methanol solution (ratio of methanol in the aqueous methanol solution) using the fact that the propagation time (propagation speed) of the ultrasonic wave changes according to the methanol concentration. The ultrasonic sensor 154 includes a transmission unit 154a and a reception unit 154b. The ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 154a is received by the reception unit 154b, and the ultrasonic propagation time in the pipe P17 is detected. The corresponding voltage value is used as physical concentration information. The controller 142 detects the methanol concentration of the aqueous methanol solution in the pipe P17 based on the concentration information.

パイプP17には検出用バルブ156が接続され、検出用バルブ156と水溶液タンク116aとはパイプP18によって連通されている。メタノール濃度の検出時には検出用バルブ156が閉じられ、パイプP17内でのメタノール水溶液の流れが止められる。メタノール濃度の検出後、検出用バルブ156が開けられ、濃度検出済みのメタノール水溶液が水溶液タンク116aに戻される。
上述したパイプP17,P18は主として濃度検出用の流路となる。
A detection valve 156 is connected to the pipe P17, and the detection valve 156 and the aqueous solution tank 116a communicate with each other by a pipe P18. When detecting the methanol concentration, the detection valve 156 is closed, and the flow of the aqueous methanol solution in the pipe P17 is stopped. After detecting the methanol concentration, the detection valve 156 is opened, and the methanol aqueous solution whose concentration has been detected is returned to the aqueous solution tank 116a.
The pipes P17 and P18 described above mainly serve as a concentration detection flow path.

さらに、水溶液タンク116aとキャッチタンク130とはパイプP19,P20によって連通され、キャッチタンク130とエアチャンバ140とはパイプP21によって連通されている。
上述したパイプP19〜P21は主として燃料処理用の流路となる。
Further, the aqueous solution tank 116a and the catch tank 130 are communicated by pipes P19 and P20, and the catch tank 130 and the air chamber 140 are communicated by a pipe P21.
The pipes P19 to P21 described above mainly serve as fuel processing flow paths.

ついで、図3を参照して、燃料電池システム100の電気的構成について説明する。
燃料電池システム100のコントローラ142は、必要な演算を行い燃料電池システム100の動作を制御するためのCPU158、CPU158にクロックを与えるクロック回路160、燃料電池システム100の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納するための、たとえばEEPROMからなるメモリ162、外部負荷にセルスタック102を接続するための電気回路164における電圧を検出するための電圧検出回路166、燃料電池104ひいてはセルスタック102を流れる電流を検出するための電流検出回路168、電気回路164を開閉するためのON/OFF回路170、電気回路164に設けられるダイオード172、および電気回路164に所定の電圧を供給するための電源回路174を含む。
Next, the electrical configuration of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG.
The controller 142 of the fuel cell system 100 performs necessary calculations to control the operation of the fuel cell system 100, a clock circuit 160 that gives a clock to the CPU 158, a program and data for controlling the operation of the fuel cell system 100 And a memory 162 made of, for example, an EEPROM for storing operation data, a voltage detection circuit 166 for detecting a voltage in the electric circuit 164 for connecting the cell stack 102 to an external load, the fuel cell 104 and the cell stack 102 Current detection circuit 168 for detecting the current flowing through the circuit, ON / OFF circuit 170 for opening and closing the electric circuit 164, a diode 172 provided in the electric circuit 164, and a power source for supplying a predetermined voltage to the electric circuit 164 Circuit 174 No.

このようなコントローラ142のCPU158には、レベルセンサ120,122および124からの検出信号、ならびに温度センサ150、外気温度センサ152および超音波センサ154からの検出信号が入力される。また、CPU158には、電源をオン/オフするためのメインスイッチ148からの入力信号や、入力部28cの始動ボタン30aおよび停止ボタン30bからの入力信号が入力される。また、CPU158には蓄電量検出器50からの検出信号が入力される。CPU158は、蓄電量検出器50からの検出信号と二次電池126の容量に関する情報とを用いて二次電池126の蓄電率(二次電池126の容量に対する蓄電量の割合)を算出する。さらに、CPU158には電圧検出回路166からの電圧検出値および電流検出回路168からの電流検出値が入力される。CPU158は、電圧検出値と電流検出値とを用いてセルスタック102の出力を算出する。   Detection signals from the level sensors 120, 122, and 124 and detection signals from the temperature sensor 150, the outside air temperature sensor 152, and the ultrasonic sensor 154 are input to the CPU 158 of the controller 142. The CPU 158 receives an input signal from the main switch 148 for turning on / off the power and an input signal from the start button 30a and the stop button 30b of the input unit 28c. Further, the detection signal from the charged amount detector 50 is input to the CPU 158. The CPU 158 calculates the storage rate of the secondary battery 126 (the ratio of the stored amount to the capacity of the secondary battery 126) using the detection signal from the stored amount detector 50 and the information related to the capacity of the secondary battery 126. Further, the voltage detection value from the voltage detection circuit 166 and the current detection value from the current detection circuit 168 are input to the CPU 158. The CPU 158 calculates the output of the cell stack 102 using the voltage detection value and the current detection value.

また、CPU158によって、燃料ポンプ128、水溶液ポンプ136、エアポンプ138、水ポンプ146、ファン110,112、防錆用バルブ144、切替バルブ151および検出用バルブ156等の補機類が制御される。また、CPU158によって、各種情報を表示し自動二輪車10のドライバーに各種情報を報知するための表示部28bが制御される。さらに、CPU158によって、入力部28cのバックライト30cの点灯/消灯が制御される。   Further, the CPU 158 controls auxiliary equipment such as the fuel pump 128, the aqueous solution pump 136, the air pump 138, the water pump 146, the fans 110 and 112, the antirust valve 144, the switching valve 151, and the detection valve 156. Further, the CPU 158 controls the display unit 28b for displaying various information and informing the driver of the motorcycle 10 of various information. Further, the CPU 158 controls turning on / off of the backlight 30c of the input unit 28c.

セルスタック102には二次電池126および駆動ユニット46が接続される。二次電池126および駆動ユニット46はリレー176を介して電動モータ44等の外部負荷に接続される。二次電池126は、セルスタック102からの出力を補完するものであり、セルスタック102からの電力によって充電され、その放電によって電動モータ44、駆動ユニット46および補機類等に電力を与える。   A secondary battery 126 and a drive unit 46 are connected to the cell stack 102. The secondary battery 126 and the drive unit 46 are connected to an external load such as the electric motor 44 via the relay 176. The secondary battery 126 complements the output from the cell stack 102, is charged by the electric power from the cell stack 102, and supplies electric power to the electric motor 44, the drive unit 46, and auxiliary machines by the discharge.

電動モータ44には、電動モータ44の各種データを計測するためのメータ28aが接続され、メータ28aによって計測されたデータや電動モータ44の状況は、インターフェイス回路178を介してCPU158に与えられる。   A meter 28 a for measuring various data of the electric motor 44 is connected to the electric motor 44, and the data measured by the meter 28 a and the state of the electric motor 44 are given to the CPU 158 via the interface circuit 178.

また、インターフェイス回路178には充電器200が接続可能であり、充電器200は外部電源(商用電源)202に接続できる。インターフェイス回路178に充電器200を介して外部電源202が接続されている場合には、インターフェイス回路178を介してCPU158に外部電源接続信号が与えられる。充電器200のスイッチ200aはCPU158によってオン/オフできる。   In addition, a charger 200 can be connected to the interface circuit 178, and the charger 200 can be connected to an external power source (commercial power source) 202. When the external power supply 202 is connected to the interface circuit 178 via the charger 200, an external power supply connection signal is given to the CPU 158 via the interface circuit 178. The switch 200a of the charger 200 can be turned on / off by the CPU 158.

メモリ162には、図5に示す動作を実行するためのプログラムが格納されている。また、メモリ162には、メタノール水溶液の温度の閾値となる所定値、演算データ、ならびに図4に示すような超音波の伝搬時間(濃度情報)と液温と燃料濃度との対応関係を示すテーブルデータ等が格納されている。   The memory 162 stores a program for executing the operation shown in FIG. Further, the memory 162 has a table indicating a predetermined value as a threshold value of the temperature of the aqueous methanol solution, calculation data, and a correspondence relationship between ultrasonic propagation time (concentration information), liquid temperature, and fuel concentration as shown in FIG. Data etc. are stored.

図4には、4つの濃度(0wt%、1.9wt%、2.9wt%および4.6wt%)における伝搬時間と液温との対応関係(曲線)しか示されていないが、実際には伝搬時間と液温とが決まれば対応する燃料濃度を決定できるように5つ以上の曲線に対応するテーブルデータが用いられる。   FIG. 4 shows only the correspondence relationship (curve) between the propagation time and the liquid temperature at four concentrations (0 wt%, 1.9 wt%, 2.9 wt% and 4.6 wt%). Table data corresponding to five or more curves is used so that the fuel concentration corresponding to the propagation time and the liquid temperature can be determined.

すなわち、濃度情報と液温とが得られると、CPU158は上記テーブルデータを参照してメタノール水溶液の濃度を検出する。   That is, when the concentration information and the liquid temperature are obtained, the CPU 158 detects the concentration of the aqueous methanol solution with reference to the table data.

この実施形態では、水溶液保持手段は水溶液タンク116a,116b、第1接続部117aおよび第2接続部117bを含む。水溶液タンク116aが第1収容部に相当し、水溶液タンク116bが第2収容部に相当する。供給流路はパイプP3〜P5を含む。第1還流路はパイプP6およびP7を含む。第2還流路はパイプP6,P7aおよびP7bを含む。循環手段は、供給流路、第1還流路、第2還流路および切替バルブ151を含む。バルブとして切り替えバルブ151が用いられる。第1流路は供給流路と第1還流路とを含み、第2流路は供給流路と第2還流路とを含む。冷却手段は,水溶液用のラジエータ108aおよびファン110を含む。温度センサ150が温度検出手段に相当する。CPU158が設定手段に相当する。   In this embodiment, the aqueous solution holding means includes aqueous solution tanks 116a and 116b, a first connection portion 117a, and a second connection portion 117b. The aqueous solution tank 116a corresponds to the first storage unit, and the aqueous solution tank 116b corresponds to the second storage unit. The supply flow path includes pipes P3 to P5. The first return path includes pipes P6 and P7. The second reflux path includes pipes P6, P7a and P7b. The circulation means includes a supply flow path, a first return path, a second return path, and a switching valve 151. A switching valve 151 is used as the valve. The first flow path includes a supply flow path and a first return path, and the second flow path includes a supply flow path and a second return path. The cooling means includes an aqueous solution radiator 108 a and a fan 110. The temperature sensor 150 corresponds to temperature detection means. The CPU 158 corresponds to setting means.

ついで、燃料電池システム100の基本的な動作について説明する。
燃料電池システム100は、メインスイッチ148がオンされることを契機として、コントローラ142を起動し、運転を開始する。そして、コントローラ142の起動後に始動ボタン30aが押されることを契機として、リレー176の切り替えが行われ、電動モータ44等の外部負荷がセルスタック102および二次電池126に接続される。また、二次電池126の蓄電率が所定値以下となると、二次電池126からの電力によって水溶液ポンプ136やエアポンプ138等の補機類を駆動し、セルスタック102の発電を開始する。
Next, the basic operation of the fuel cell system 100 will be described.
The fuel cell system 100 starts the operation by starting the controller 142 when the main switch 148 is turned on. Then, when the start button 30 a is pressed after the controller 142 is activated, the relay 176 is switched, and an external load such as the electric motor 44 is connected to the cell stack 102 and the secondary battery 126. Further, when the storage rate of the secondary battery 126 becomes equal to or lower than a predetermined value, auxiliary equipment such as the aqueous solution pump 136 and the air pump 138 is driven by the electric power from the secondary battery 126, and the power generation of the cell stack 102 is started.

なお、外部負荷とは、セルスタック102の発電を維持するために必要な電力を除いた電力を消費する負荷をいう。具体的に、この実施形態においては電動モータ44や自動二輪車10のヘッドライト等が外部負荷に挙げられる。   The external load refers to a load that consumes electric power excluding electric power necessary for maintaining the power generation of the cell stack 102. Specifically, in this embodiment, the electric motor 44, the headlight of the motorcycle 10, and the like are listed as external loads.

図2を参照して、水溶液タンク116a内のメタノール水溶液は、水溶液ポンプ136の駆動によってパイプP3,P4を介して水溶液フィルタ134に供給される。そして、水溶液フィルタ134で不純物等が除去されたメタノール水溶液は、パイプP5、アノード入口I1を介してセルスタック102を構成する各燃料電池104のアノード104bにダイレクトに供給される。   Referring to FIG. 2, the aqueous methanol solution in aqueous solution tank 116a is supplied to aqueous solution filter 134 via pipes P3 and P4 by driving aqueous solution pump 136. The methanol aqueous solution from which impurities and the like have been removed by the aqueous solution filter 134 is directly supplied to the anode 104b of each fuel cell 104 constituting the cell stack 102 via the pipe P5 and the anode inlet I1.

また、水溶液タンク116a内にある気体(主に、二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気)は、パイプP19を介してキャッチタンク130に与えられる。キャッチタンク130内では気化したメタノールと水蒸気とが冷却される。そして、キャッチタンク130内で得られたメタノール水溶液は、パイプP20を介して水溶液タンク116aに戻される。また、キャッチタンク130内の気体(二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気)は、パイプP21を介してエアチャンバ140に与えられる。   Further, the gas (mainly carbon dioxide, vaporized methanol and water vapor) in the aqueous solution tank 116a is given to the catch tank 130 via the pipe P19. In the catch tank 130, the vaporized methanol and water vapor are cooled. Then, the aqueous methanol solution obtained in the catch tank 130 is returned to the aqueous solution tank 116a through the pipe P20. Further, the gas (carbon dioxide, unliquefied methanol and water vapor) in the catch tank 130 is given to the air chamber 140 through the pipe P21.

一方、エアポンプ138の駆動によってエアフィルタ132から吸入された空気(エア)は、パイプP8を介してエアチャンバ140に流入することによって消音される。そして、エアチャンバ140に与えられた空気およびキャッチタンク130からの気体が、パイプP9を介してエアポンプ138に流入し、さらに、パイプP10、防錆用バルブ144、パイプP11およびカソード入口I3を介してセルスタック102を構成する各燃料電池104のカソード104cに供給される。   On the other hand, air (air) sucked from the air filter 132 by driving the air pump 138 is silenced by flowing into the air chamber 140 through the pipe P8. The air supplied to the air chamber 140 and the gas from the catch tank 130 flow into the air pump 138 through the pipe P9, and further through the pipe P10, the rust prevention valve 144, the pipe P11, and the cathode inlet I3. This is supplied to the cathode 104 c of each fuel cell 104 constituting the cell stack 102.

各燃料電池104のアノード104bでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質膜104aを介してカソード104cに流入し、そのカソード104c側に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水(水蒸気)および電気エネルギが生成される。つまり、セルスタック102において発電が行われる。セルスタック102からの電力は、二次電池126への充電や自動二輪車10の走行駆動等に利用される。セルスタック102は、電気化学反応に伴って発生する熱によって温度上昇する。セルスタック102の出力はその温度上昇に伴って上昇し、セルスタック102は約60℃で定常的に発電可能となる。この実施形態では後述のように、燃料電池システム100は、セルスタック102の温度が60℃を超えると昇温運転から通常運転に移行する。   In the anode 104b of each fuel cell 104, methanol and water in the supplied aqueous methanol solution chemically react to generate carbon dioxide and hydrogen ions. The generated hydrogen ions flow into the cathode 104c through the electrolyte membrane 104a, and electrochemically react with oxygen in the air supplied to the cathode 104c side to generate water (water vapor) and electric energy. That is, power generation is performed in the cell stack 102. The electric power from the cell stack 102 is used for charging the secondary battery 126, driving the motorcycle 10, and the like. The cell stack 102 rises in temperature due to heat generated by the electrochemical reaction. The output of the cell stack 102 increases as the temperature rises, and the cell stack 102 can generate power constantly at about 60 ° C. In this embodiment, as will be described later, when the temperature of the cell stack 102 exceeds 60 ° C., the fuel cell system 100 shifts from the temperature raising operation to the normal operation.

各燃料電池104のアノード104bで生成された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、上記電気化学反応に伴って熱せられる。当該二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、昇温運転時には、セルスタック102のアノード出口I2、パイプP6およびP7を介して水溶液タンク116aに戻され、一方、通常運転時には、パイプP6,P7aを介して水溶液用のラジエータ108aに与えられ冷却された後、パイプP7bを介して水溶液タンク116bに戻される。ラジエータ108aによる二酸化炭素および未反応メタノールの冷却動作は、ファン110を動作させることによって促進される。   The carbon dioxide and unreacted methanol aqueous solution generated at the anode 104b of each fuel cell 104 are heated with the electrochemical reaction. The carbon dioxide and the unreacted methanol aqueous solution are returned to the aqueous solution tank 116a via the anode outlet I2 of the cell stack 102 and the pipes P6 and P7 during the temperature raising operation, while they are returned via the pipes P6 and P7a during the normal operation. After being supplied to the aqueous solution radiator 108a and cooled, it is returned to the aqueous solution tank 116b through the pipe P7b. The cooling operation of carbon dioxide and unreacted methanol by the radiator 108 a is promoted by operating the fan 110.

一方、各燃料電池104のカソード104cで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック102のカソード出口I4から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口I4から排出された水蒸気の一部は、パイプP12を介してラジエータ108bに与えられ、ラジエータ108bで冷却され露点以下となることによって液化される。ラジエータ108bによる水蒸気の液化動作は、ファン112を動作させることによって行われる。水分(水および水蒸気)、二酸化炭素および未反応の空気を含むカソード出口I4からの排気は、パイプP12、ラジエータ108bおよびパイプP13を介して水タンク118に与えられ、水タンク118に水が回収された後にパイプP14を介して外部に排出される。   On the other hand, most of the water vapor generated at the cathode 104c of each fuel cell 104 is liquefied and becomes water, and is discharged from the cathode outlet I4 of the cell stack 102, but the saturated water vapor is discharged in a gas state. A part of the water vapor discharged from the cathode outlet I4 is supplied to the radiator 108b through the pipe P12, and is cooled by the radiator 108b to be liquefied by being below the dew point. The water vapor liquefaction operation by the radiator 108b is performed by operating the fan 112. Exhaust gas from the cathode outlet I4 containing moisture (water and water vapor), carbon dioxide and unreacted air is supplied to the water tank 118 through the pipe P12, the radiator 108b and the pipe P13, and water is collected in the water tank 118. After that, it is discharged to the outside through the pipe P14.

また、各燃料電池104のカソード104cでは、キャッチタンク130からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソード104cに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と反応して無害な水分と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水分と二酸化炭素とは、カソード出口I4から排出されラジエータ108bを介して水タンク118に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池104のカソード104cに移動した水分が、カソード出口I4から排出されラジエータ108bを介して水タンク118に与えられる。水タンク118に回収された水は、水ポンプ146の駆動によってパイプP15,P16を介して水溶液タンク116aに適宜還流され、メタノール水溶液の水として利用される。   Further, in the cathode 104c of each fuel cell 104, the vaporized methanol from the catch tank 130 and the methanol moved to the cathode 104c due to crossover react with oxygen in the platinum catalyst layer and are decomposed into harmless moisture and carbon dioxide. . Moisture and carbon dioxide decomposed from methanol are discharged from the cathode outlet I4 and supplied to the water tank 118 via the radiator 108b. Further, the water moved to the cathode 104c of each fuel cell 104 due to the water crossover is discharged from the cathode outlet I4 and supplied to the water tank 118 via the radiator 108b. The water collected in the water tank 118 is appropriately returned to the aqueous solution tank 116a via the pipes P15 and P16 by driving the water pump 146, and used as water of the methanol aqueous solution.

ついで、図5を参照して、燃料電池システム100における昇温運転時および通常(定常)運転時の主要動作について説明する。なお、図5において、メタノール水溶液の温度が所定値未満であれば昇温運転時、メタノール水溶液の温度が所定値以上になれば通常運転時となる。   Next, with reference to FIG. 5, main operations in the temperature rising operation and the normal (steady) operation in the fuel cell system 100 will be described. In FIG. 5, when the temperature of the aqueous methanol solution is lower than a predetermined value, the temperature raising operation is performed, and when the temperature of the aqueous methanol solution is equal to or higher than the predetermined value, the normal operation is performed.

燃料電池システム100の発電が開始されると、温度センサ150によってメタノール水溶液の温度が検出され(ステップS1)、検出されたメタノール水溶液の温度が所定値(この実施形態では60℃)以上か否かがCPU158によって判断される(ステップS3)。メタノール水溶液の温度が所定値未満であれば、セルスタック102をさらに昇温させる必要があるため、CPU158によって切替バルブ151が水溶液タンク116a側に設定される(ステップS5)。すなわち、セルスタック102からのメタノール水溶液がパイプP6およびP7を介して水溶液タンク116aに戻され、水溶液タンク116aのメタノール水溶液がセルスタック102に循環供給される第1モードが設定される。これによって、循環するメタノール水溶液の熱容量を小さくでき、セルスタック102の温度を素早く上昇させることができる。   When power generation of the fuel cell system 100 is started, the temperature of the aqueous methanol solution is detected by the temperature sensor 150 (step S1), and whether or not the detected temperature of the aqueous methanol solution is equal to or higher than a predetermined value (60 ° C. in this embodiment). Is determined by the CPU 158 (step S3). If the temperature of the aqueous methanol solution is lower than the predetermined value, the cell stack 102 needs to be further heated, so the CPU 158 sets the switching valve 151 on the aqueous solution tank 116a side (step S5). That is, the first mode is set in which the aqueous methanol solution from the cell stack 102 is returned to the aqueous solution tank 116a via the pipes P6 and P7, and the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116a is circulated and supplied to the cell stack 102. Thereby, the heat capacity of the circulating aqueous methanol solution can be reduced, and the temperature of the cell stack 102 can be quickly raised.

そして、CPU158からの指示により燃料ポンプ128、水溶液ポンプ136および水ポンプ146を制御することによって、メタノール水溶液の濃度制御、流量制御およびセルスタック102の出力制御等の各種制御が行われ(ステップS7)、ステップS1に戻り発電が続けられる。なお、昇温運転時において、昇温時間を短縮するためにはメタノール水溶液の濃度を大きくすることが効果的であり、たとえば5wt%に設定される。   Then, by controlling the fuel pump 128, the aqueous solution pump 136, and the water pump 146 according to instructions from the CPU 158, various controls such as concentration control of methanol aqueous solution, flow rate control, and output control of the cell stack 102 are performed (step S7). Returning to step S1, power generation is continued. In order to shorten the temperature raising time during the temperature raising operation, it is effective to increase the concentration of the methanol aqueous solution, and is set to 5 wt%, for example.

ステップS3において、メタノール水溶液の温度が所定値以上であれば、セルスタック102を通常運転(定常運転)させることが可能であると判定され、CPU158によって切替バルブ151が水溶液タンク116b側に設定される(ステップS9)。すなわち、セルスタック102からのメタノール水溶液がパイプP6およびP7a、水溶液用ラジエータ108a、パイプP7bを介して水溶液タンク116bに戻され、水溶液タンク116aおよび116b両方のメタノール水溶液がセルスタック102に循環供給される第2モードが設定される。これによって、循環するメタノール水溶液の熱容量を大きくでき、通常運転時におけるセルスタック102の温度を安定させることができる。   In step S3, if the temperature of the methanol aqueous solution is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the cell stack 102 can be normally operated (steady operation), and the CPU 158 sets the switching valve 151 to the aqueous solution tank 116b side. (Step S9). That is, the aqueous methanol solution from the cell stack 102 is returned to the aqueous solution tank 116b through the pipes P6 and P7a, the aqueous solution radiator 108a, and the pipe P7b, and the aqueous methanol solution in both the aqueous solution tanks 116a and 116b is circulated and supplied to the cell stack 102. The second mode is set. As a result, the heat capacity of the circulating aqueous methanol solution can be increased, and the temperature of the cell stack 102 during normal operation can be stabilized.

なお、昇温運転時に水溶液タンク116aの高濃度のメタノール水溶液が水溶液タンク116bに拡散し、昇温運転から通常運転への切り替え後にその高濃度のメタノール水溶液が水溶液タンク116aに戻され、水溶液タンク116aからセルスタック102に供給されるメタノール水溶液の濃度が急激に上昇する可能性がある。   During the temperature raising operation, the high-concentration methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 116a diffuses into the aqueous solution tank 116b. After switching from the temperature raising operation to the normal operation, the high-concentration methanol aqueous solution is returned to the aqueous solution tank 116a. There is a possibility that the concentration of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 suddenly increases.

したがって、ステップS9において切替バルブ151を切り替えた後、メタノール水溶液の濃度が検出され(ステップS11)、その濃度が一定時間内に一定値(この実施形態では1wt%)以上上昇したか否かが判断される(ステップS13)。一定値以上の濃度上昇が確認されると水ポンプ146が一定時間駆動され、水溶液タンク116a内に水が供給される(ステップS15)。これによってメタノール水溶液の濃度を安定させる。メタノール水溶液の濃度を低下させるためには多くの水を必要とするため、ステップS15において水ポンプ146を駆動させる際には、水溶液タンク116aの液位制御を中断することが望ましい。   Therefore, after switching the switching valve 151 in step S9, the concentration of the aqueous methanol solution is detected (step S11), and it is determined whether or not the concentration has increased by a certain value (1 wt% in this embodiment) or more within a certain time. (Step S13). When it is confirmed that the concentration rises above a certain value, the water pump 146 is driven for a certain time, and water is supplied into the aqueous solution tank 116a (step S15). This stabilizes the concentration of the aqueous methanol solution. Since a large amount of water is required to reduce the concentration of the aqueous methanol solution, it is desirable to interrupt the liquid level control of the aqueous solution tank 116a when driving the water pump 146 in step S15.

ステップS15の処理後、ステップS7に進む。また、ステップS13において、温度上昇が一定値未満であればステップS7に進む。そして、ステップS7において、メタノール水溶液の濃度制御、流量制御およびセルスタック102の出力制御等の各種制御が行われ、ステップS1に戻る。通常運転時にはメタノール水溶液の濃度をたとえば3wt%となるように制御することが望ましい。   It progresses to step S7 after the process of step S15. In step S13, if the temperature rise is less than a certain value, the process proceeds to step S7. In step S7, various controls such as methanol aqueous solution concentration control, flow rate control, and cell stack 102 output control are performed, and the process returns to step S1. During normal operation, it is desirable to control the concentration of the methanol aqueous solution to be, for example, 3 wt%.

なお、ステップS11における濃度検出では、超音波センサ154によって濃度情報が検出されるとともに温度センサ150によってメタノール水溶液の温度が検出され、図4に示すようなテーブルデータを参照してメタノール水溶液の濃度が検出される。   In the concentration detection in step S11, concentration information is detected by the ultrasonic sensor 154 and the temperature of the aqueous methanol solution is detected by the temperature sensor 150. The concentration of the aqueous methanol solution is determined by referring to table data as shown in FIG. Detected.

上述の動作例において、昇温運転時には、セルスタック102からのメタノール水溶液が水溶液タンク116aに戻されるため、水溶液タンク116aの液位の増減は通常運転時よりも小さい。したがって、昇温運転時には、水溶液タンク116bに保持されるメタノール水溶液が水溶液タンク116aに流入し難く、ほぼ水溶液タンク116aに保持されるメタノール水溶液のみを用いて発電することができる。   In the above operation example, during the temperature raising operation, the methanol aqueous solution from the cell stack 102 is returned to the aqueous solution tank 116a, so that the increase / decrease in the liquid level of the aqueous solution tank 116a is smaller than that during the normal operation. Therefore, during the temperature raising operation, the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 116b hardly flows into the aqueous solution tank 116a, and power can be generated using only the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 116a.

一方、通常運転時には、セルスタック102からのメタノール水溶液を水溶液タンク116bに戻すことによって、水溶液タンク116aの液位は減少し水溶液タンク116bの液位は上昇する。水溶液タンク116aと116bとは、それぞれの液層L1およびL2が接続されかつ気層G1およびG2が接続されているので、水溶液タンク116aおよび116bの液位を均一にしようと水溶液タンク116bのメタノール水溶液が水溶液タンク116aに流入する。これによって、水溶液タンク116aおよび116bの両方に保持されるメタノール水溶液を用いて発電を行うことができる。   On the other hand, during normal operation, by returning the aqueous methanol solution from the cell stack 102 to the aqueous solution tank 116b, the liquid level in the aqueous solution tank 116a decreases and the liquid level in the aqueous solution tank 116b increases. Since the aqueous liquid tanks 116a and 116b are connected to the liquid layers L1 and L2 and connected to the gas layers G1 and G2, the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116b tries to make the liquid level of the aqueous solution tanks 116a and 116b uniform. Flows into the aqueous solution tank 116a. As a result, power generation can be performed using the methanol aqueous solution held in both the aqueous solution tanks 116a and 116b.

このように動作する燃料電池システム100によれば、昇温運転時には、循環するメタノール水溶液の熱容量の小さい第1モードによって迅速に昇温させ、一方、通常運転時には、循環するメタノール水溶液の熱容量が第1モードより大きい第2モードに切り替えてメタノール水溶液の温度を安定させる。これによれば、外部から循環手段内にメタノール水溶液を戻す必要はなくモードを切り替えるだけでよいので、処理動作を簡単にできる。また、第1モードまたは第2モードのいずれにしても少なくとも水溶液タンク116aのメタノール水溶液を循環させるので、モードの切り替えによって(第2還流路を流れる水溶液量を急激に増加させた場合であっても)セルスタック102に供給されるメタノール水溶液の状態(たとえば温度や濃度)が大きく変化することはなく、昇温運転から通常運転に円滑に移行できる。   According to the fuel cell system 100 operating in this manner, during the temperature raising operation, the temperature is rapidly raised by the first mode in which the heat capacity of the circulating methanol aqueous solution is small, while during the normal operation, the heat capacity of the circulating methanol aqueous solution is the first. The temperature of the aqueous methanol solution is stabilized by switching to the second mode larger than the first mode. According to this, since it is not necessary to return the aqueous methanol solution into the circulation means from the outside, it is only necessary to switch the mode, so that the processing operation can be simplified. Further, in any of the first mode and the second mode, at least the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116a is circulated. Therefore, even when the amount of the aqueous solution flowing through the second reflux path is suddenly increased by switching the mode. ) The state (for example, temperature and concentration) of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 does not change greatly, and the temperature rising operation can be smoothly shifted to the normal operation.

また、温度検出結果に基づいて切替バルブ151を切り替えメタノール水溶液の戻り先を水溶液タンク116aか水溶液タンク116bかのいずれかに設定するだけで、簡単にモードを切り替えることができ循環するメタノール水溶液の熱容量を変更することができる。また、いずれのモードであってもセルスタック102へは水溶液タンク116aからメタノール水溶液が供給されるので、第1モードから第2モードへの切り替え直後においてセルスタック102へ供給されるメタノール水溶液の温度や濃度の変化を抑制できる。   Further, the mode can be easily switched by simply switching the switching valve 151 based on the temperature detection result and setting the return destination of the aqueous methanol solution to either the aqueous solution tank 116a or the aqueous solution tank 116b. The heat capacity of the circulating aqueous methanol solution Can be changed. In any mode, since the aqueous methanol solution is supplied from the aqueous solution tank 116a to the cell stack 102, the temperature of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 immediately after switching from the first mode to the second mode The change in concentration can be suppressed.

さらに、水溶液タンク116bにつながる第2還流路を流れるメタノール水溶液を冷却することによって通常運転時にセルスタック102に供給されるメタノール水溶液の温度をより安定させることができる。   Furthermore, the temperature of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 during normal operation can be further stabilized by cooling the aqueous methanol solution flowing through the second reflux path connected to the aqueous solution tank 116b.

また、水溶液タンク116aの液層L1と水溶液タンク116bの液層L2とが接続され、気層G1とG2とが接続されているので、水溶液タンク116aのメタノール水溶液と水溶液タンク116bのメタノール水溶液との濃度、温度の差が縮まるように水溶液タンク116a,116b相互間でメタノール水溶液が拡散していく。したがって、第1モードから第2モードへの切り替え直後においてセルスタック102へ供給されるメタノール水溶液の温度や濃度の変化をさらに抑制できる。   Further, since the liquid layer L1 of the aqueous solution tank 116a and the liquid layer L2 of the aqueous solution tank 116b are connected and the gas layers G1 and G2 are connected, the methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 116a and the methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 116b are connected. The aqueous methanol solution diffuses between the aqueous solution tanks 116a and 116b so that the difference in concentration and temperature is reduced. Therefore, changes in the temperature and concentration of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 immediately after switching from the first mode to the second mode can be further suppressed.

図6に、上述の燃料電池システム100と比較例とについての一実験結果を示す。
比較例では、燃料電池システム100の水溶液タンク116aと116bとが相互に接続されることなく個別に設けられており、図6には、水溶液タンク116aのメタノール水溶液を循環供給するモードから、水溶液タンク116bのメタノール水溶液を循環供給するモードへ切り替えたときのメタノール水溶液の温度が示されている。
FIG. 6 shows an experimental result of the fuel cell system 100 and the comparative example.
In the comparative example, the aqueous solution tanks 116a and 116b of the fuel cell system 100 are individually provided without being connected to each other. FIG. 6 shows the aqueous solution tank from the mode in which the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116a is circulated and supplied. The temperature of the methanol aqueous solution when the mode is switched to the mode in which the methanol aqueous solution 116b is circulated and supplied is shown.

図6を参照して、燃料電池システム100では、水溶液タンク116aと116bとが連通されており、昇温運転時の水溶液タンク116aに保持されるメタノール水溶液の温度が徐々に水溶液タンク116bに伝搬する。しかも、モードに拘わらず常に水溶液タンク116aからのメタノール水溶液がセルスタック102に供給される。したがって、昇温運転から通常運転に切り替えてもさほどメタノール水溶液の温度は低下しない。それに対し、比較例では、切り替え前には水溶液タンク116b側の水溶液温度が上昇していないため、切り替え時にセルスタック102に供給される水溶液温度が大幅に低下し、水溶液タンク116bのメタノール水溶液の温度が目標温度に達する時間が遅くなる。このことからも、燃料電池システム100によれば、メタノール水溶液の状態の変化を抑制できることがわかる。   Referring to FIG. 6, in fuel cell system 100, aqueous solution tanks 116a and 116b are in communication, and the temperature of the aqueous methanol solution held in aqueous solution tank 116a during the temperature raising operation gradually propagates to aqueous solution tank 116b. . Moreover, the aqueous methanol solution from the aqueous solution tank 116a is always supplied to the cell stack 102 regardless of the mode. Therefore, the temperature of the methanol aqueous solution does not decrease so much even when switching from the temperature raising operation to the normal operation. On the other hand, in the comparative example, since the aqueous solution temperature on the aqueous solution tank 116b side does not rise before switching, the temperature of the aqueous solution supplied to the cell stack 102 at the time of switching greatly decreases, and the temperature of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 116b The time to reach the target temperature is delayed. This also shows that according to the fuel cell system 100, the change in the state of the methanol aqueous solution can be suppressed.

なお、上述の燃料電池システム100において、水溶液タンク116aと116bとの位置関係は左右方向に並置される場合に限定されず前後方向に並置されてもよい。   In the fuel cell system 100 described above, the positional relationship between the aqueous solution tanks 116a and 116b is not limited to being juxtaposed in the left-right direction, and may be juxtaposed in the front-rear direction.

また、図7に示すように、水溶液保持手段を1つの水溶液タンク204によって構成してもよい。この場合、水溶液タンク204内の中央部において仕切り板206を、上下に隙間208aおよび208bを設けて配置する。仕切板206の左側および右側にそれぞれ第1収容部204aおよび第2収容部204bが設けられ、上側の隙間208aが気層G1,G2を接続するための第2接続部に相当し、下側の隙間208bが液層L1,L2を接続するための第1接続部に相当する。その他の構成については先の燃料電池システム100と同様である。   Further, as shown in FIG. 7, the aqueous solution holding means may be constituted by one aqueous solution tank 204. In this case, the partition plate 206 is arranged at the center in the aqueous solution tank 204 with gaps 208a and 208b provided vertically. A first accommodating portion 204a and a second accommodating portion 204b are provided on the left and right sides of the partition plate 206, respectively, and the upper gap 208a corresponds to a second connecting portion for connecting the gas layers G1 and G2, and the lower portion The gap 208b corresponds to a first connection portion for connecting the liquid layers L1 and L2. Other configurations are the same as those of the previous fuel cell system 100.

この場合、水溶液保持手段ひいては燃料電池システムをより小さく構成できる。   In this case, the aqueous solution holding means and thus the fuel cell system can be made smaller.

さらに、図8に示すように、水溶液保持手段を1つの水溶液タンク210によって構成してもよい。水溶液タンク210の中央部には凹み212が形成され、凹み212の左側および右側にそれぞれ第1収容部210aおよび第2収容部210bが設けられる。そして、凹み212に沿って液層L1,L2を連通させる連通管214が設けられる。水溶液タンク210内のうち連通管214の上方の空間216を介して気層G1,G2が連通される。   Further, as shown in FIG. 8, the aqueous solution holding means may be constituted by one aqueous solution tank 210. A recess 212 is formed at the center of the aqueous solution tank 210, and a first storage portion 210a and a second storage portion 210b are provided on the left and right sides of the recess 212, respectively. A communication pipe 214 that allows the liquid layers L1 and L2 to communicate with each other along the recess 212 is provided. The gas layers G1 and G2 communicate with each other through a space 216 above the communication pipe 214 in the aqueous solution tank 210.

この場合、サイフォン効果によって第1収容部210aのメタノール水溶液の液位と第2収容部210bのメタノール水溶液の液位とが等しくなるように第1収容部210aと第2収容部210bとの間をメタノール水溶液が移動する。   In this case, due to the siphon effect, the liquid level of the methanol aqueous solution in the first container 210a and the level of the methanol aqueous solution in the second container 210b are equalized between the first container 210a and the second container 210b. Methanol aqueous solution moves.

また、図9に示すように、図2に示す燃料電池システム100から水溶液タンク116bが省かれ、水溶液用ラジエータ108aがパイプP7bを介して水溶液タンク116aに接続されてもよい。この場合、水溶液保持手段は、水溶液タンク116a、水溶液用ラジエータ108aおよびパイプP7bを含む。水溶液タンク116aが第1収容部に相当し、水溶液用ラジエータ108aが第2収容部に相当し、パイプP7bが接続部に相当する。第2還流路はパイプP6およびP7aを含む。その他の構成については燃料電池システム100と同様である。   As shown in FIG. 9, the aqueous solution tank 116b may be omitted from the fuel cell system 100 shown in FIG. 2, and the aqueous solution radiator 108a may be connected to the aqueous solution tank 116a via a pipe P7b. In this case, the aqueous solution holding means includes an aqueous solution tank 116a, an aqueous solution radiator 108a, and a pipe P7b. The aqueous solution tank 116a corresponds to the first storage portion, the aqueous solution radiator 108a corresponds to the second storage portion, and the pipe P7b corresponds to the connection portion. The second return path includes pipes P6 and P7a. Other configurations are the same as those of the fuel cell system 100.

この場合においても、燃料電池システムをより小さく構成できる。   Even in this case, the fuel cell system can be made smaller.

なお、気液分離用のラジエータ108bと水溶液用のラジエータ108aとはそれぞれ個別に構成されてもよい。   The gas-liquid separating radiator 108b and the aqueous solution radiator 108a may be individually configured.

第1接続部117aにバルブが設けられてもよい。   A valve may be provided in the first connection portion 117a.

また、切替バルブ151は流れる水溶液量を調整できるものであってもよい。この場合、メタノール水溶液の温度検出結果に基づいて切替バルブ151を制御するだけで簡単に第1還流路および第2還流路のそれぞれを流れるメタノール水溶液の量を設定することができる。   Further, the switching valve 151 may be capable of adjusting the amount of the aqueous solution flowing. In this case, the amount of the methanol aqueous solution flowing through each of the first reflux path and the second reflux path can be set simply by controlling the switching valve 151 based on the temperature detection result of the methanol aqueous solution.

たとえば、メタノール水溶液の温度が所定値未満であれば第1還流路にのみメタノール水溶液を流し、メタノール水溶液の温度が所定値以上になると第1還流路および第2還流路のメタノール水溶液の流量割合を調整し両還流路にメタノール水溶液を流すようにしてもよい。また、メタノール水溶液の温度が所定値以上になると第2還流路にのみメタノール水溶液を流すようにしてもよい。これらの例では、第1還流路および第2還流路のうち、メタノール水溶液が第1還流路にのみ流れる場合が第1モードとなり、メタノール水溶液が第1および第2の両還流路に流れる場合や第2還流路にのみ流れる場合が第2モードとなる。   For example, if the temperature of the methanol aqueous solution is less than a predetermined value, the methanol aqueous solution is allowed to flow only in the first reflux path, and when the temperature of the methanol aqueous solution exceeds the predetermined value, the flow rate ratio of the methanol aqueous solution in the first reflux path and the second reflux path is set. The aqueous methanol solution may be adjusted to flow through both reflux paths. Alternatively, the aqueous methanol solution may flow only through the second reflux path when the temperature of the aqueous methanol solution reaches a predetermined value or higher. In these examples, when the methanol aqueous solution flows only in the first reflux path among the first reflux path and the second reflux path, the first mode is set, and when the methanol aqueous solution flows in both the first and second reflux paths, The case where it flows only to the second return path is the second mode.

また、メタノール水溶液の温度上昇に応じて、第1還流路および第2還流路のメタノール水溶液の流量割合を第2還流路側が増大していくように徐々に変更してもよい。典型的には、メタノール水溶液が第1還流路にのみ流れている第1状態から、第1および第2の両還流路に流れる第2状態に移り、さらに第2還流路にのみ流れる第3状態に至る。この場合、メタノール水溶液の温度検出結果に基づいて第1還流路および第2還流路のそれぞれを流れるメタノール水溶液の量を調整するだけで、循環するメタノール水溶液の熱容量を簡単に変更することができる。   Further, the flow rate ratio of the methanol aqueous solution in the first reflux path and the second reflux path may be gradually changed so as to increase on the second reflux path side in accordance with the temperature rise of the methanol aqueous solution. Typically, the third state flows from the first state where the aqueous methanol solution flows only to the first reflux path to the second state where it flows to both the first and second reflux paths, and further flows only to the second reflux path. To. In this case, it is possible to easily change the heat capacity of the circulating aqueous methanol solution only by adjusting the amount of the aqueous methanol solution flowing through each of the first reflux path and the second reflux path based on the temperature detection result of the aqueous methanol solution.

また、上述の実施形態では、循環手段は、1つの供給流路と2つの還流路(第1還流路および第2還流路)を含んで構成されていたが、これに限定されない。循環手段は2つの供給流路と1つの還流路とを含んで構成されてもよい。   In the above-described embodiment, the circulation unit is configured to include one supply channel and two reflux channels (a first reflux channel and a second reflux channel). However, the present invention is not limited to this. The circulation means may include two supply channels and one reflux channel.

図10を参照して、たとえば、水溶液タンク116aおよび116bにそれぞれ、メタノール水溶液をセルスタック102に供給するためのパイプP3aおよびP3bを設けておき、セルスタック102からのメタノール水溶液は、パイプP7を介して水溶液タンク116aにのみ還流させるようにしてもよい。この例では、第1供給流路はパイプP3aを含み、第2供給路はパイプP3bを含み、還流路はパイプP7を含む。第1流路は第1供給流路と還流路とを含み、第2流路は第2供給流路と還流路とを含む。この場合、メタノール水溶液の温度検出結果に基づいて、パイプP3aおよびP3bのそれぞれを流れるメタノール水溶液の量を調整するだけで、循環するメタノール水溶液の熱容量を簡単に変更することができる。また、検出温度が所定値以上でも未満でもいずれにしてもセルスタック102へ供給されるメタノール水溶液には水溶液タンク116aのメタノール水溶液が含まれるので、熱容量の変更直後において(パイプP3bを流れる水溶液量を急激に増加させた場合であっても)セルスタック102へ供給されるメタノール水溶液の温度や濃度の変化を抑制できる。   Referring to FIG. 10, for example, pipes P3a and P3b for supplying an aqueous methanol solution to cell stack 102 are provided in aqueous solution tanks 116a and 116b, respectively, and the aqueous methanol solution from cell stack 102 passes through pipe P7. Thus, it may be recirculated only to the aqueous solution tank 116a. In this example, the first supply flow path includes a pipe P3a, the second supply path includes a pipe P3b, and the return path includes a pipe P7. The first flow path includes a first supply flow path and a reflux path, and the second flow path includes a second supply flow path and a reflux path. In this case, based on the temperature detection result of the methanol aqueous solution, the heat capacity of the circulating methanol aqueous solution can be easily changed only by adjusting the amount of the methanol aqueous solution flowing through each of the pipes P3a and P3b. In addition, the methanol aqueous solution supplied to the cell stack 102 regardless of whether the detected temperature is equal to or higher than the predetermined value includes the methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 116a. Therefore, immediately after the heat capacity is changed (the amount of aqueous solution flowing through the pipe P3b is reduced). Even if it is rapidly increased, changes in the temperature and concentration of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 can be suppressed.

また、第1流路および第2流路は、共用部分を有さず個別に形成されてもよい。   Further, the first flow path and the second flow path may not be shared and may be formed individually.

メタノール水溶液の温度検出は、温度センサ150によって検出される場合に限定されず、超音波センサ154の近傍に温度センサを設けてパイプP17内のメタノール水溶液の温度を検出するようにしてもよい。   The temperature detection of the aqueous methanol solution is not limited to the case where it is detected by the temperature sensor 150, and a temperature sensor may be provided in the vicinity of the ultrasonic sensor 154 to detect the temperature of the aqueous methanol solution in the pipe P17.

この発明の燃料電池システムは、自動二輪車だけではなく、自動車、船舶等の任意の輸送機器に好適に用いることができる。   The fuel cell system of the present invention can be suitably used not only for motorcycles but also for any transportation equipment such as automobiles and ships.

上述の実施形態では、燃料としてメタノールを、燃料水溶液としてメタノール水溶液を用いたが、これに限定されず、燃料としてエタノール等のアルコール系燃料、燃料水溶液としてエタノール水溶液等のアルコール系水溶液を用いてもよい。   In the above embodiment, methanol is used as the fuel, and methanol aqueous solution is used as the fuel aqueous solution. However, the present invention is not limited to this, and alcohol-based fuel such as ethanol may be used as the fuel, and alcohol-based aqueous solution such as ethanol aqueous solution may be used as the fuel aqueous solution. Good.

また、この発明は、液体燃料を用いるものであれば、据え付けタイプの燃料電池システムにも適用でき、さらに、パーソナルコンピュータ、携帯機器、小型電子機器等の燃料電池システムにも適用できる。   The present invention can be applied to a stationary fuel cell system as long as it uses liquid fuel, and can also be applied to fuel cell systems such as personal computers, portable devices, and small electronic devices.

この発明が詳細に説明され図示されたが、それは単なる図解および一例として用いたものであり、限定であると解されるべきではないことは明らかであり、この発明の精神および範囲は添付された特許請求の範囲の文言のみによって限定される。   Although the present invention has been described and illustrated in detail, it is clear that it has been used merely as an illustration and example and should not be construed as limiting, and the spirit and scope of the present invention are attached Limited only by the language of the claims.

この発明の一実施形態の自動二輪車を示す左側面図である。1 is a left side view showing a motorcycle according to an embodiment of the present invention. 燃料電池システムの配管を示すシステム図である。It is a system diagram which shows piping of a fuel cell system. 燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a fuel cell system. 超音波伝搬時間と液温と燃料濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ultrasonic propagation time, liquid temperature, and fuel concentration. この発明の動作の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of this invention. 一実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental result. 水溶液保持手段の変形例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the modification of aqueous solution holding means. 水溶液保持手段の他の変形例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the other modification of aqueous solution holding means. この発明の他の実施形態を示すシステム図である。It is a system diagram which shows other embodiment of this invention. 循環手段の他の例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the other example of a circulation means.

符号の説明Explanation of symbols

10 自動二輪車
100 燃料電池システム
102 燃料電池セルスタック
104 燃料電池(燃料電池セル)
108a 水溶液用ラジエータ
110,112 ファン
116a,116b,204,210 水溶液タンク
117a 第1接続部
117b 第2接続部
142 コントローラ
150 温度センサ
151 切替バルブ
154 超音波センサ
158 CPU
204a,210a 第1収容部
204b,210b 第2収容部
206 仕切り板
208a,208b 隙間
214 連通管
216 空間
G1,G2 気層
L1,L2 液層
P1〜P21,P3a,P3b,P7a,P7b パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motorcycle 100 Fuel cell system 102 Fuel cell stack 104 Fuel cell (fuel cell)
108a Aqueous solution radiator 110, 112 Fan 116a, 116b, 204, 210 Aqueous solution tank 117a First connection portion 117b Second connection portion 142 Controller 150 Temperature sensor 151 Switching valve 154 Ultrasonic sensor 158 CPU
204a, 210a 1st accommodating part 204b, 210b 2nd accommodating part 206 Partition plate 208a, 208b Gap 214 Communication pipe 216 Space G1, G2 Air layer L1, L2 Liquid layer P1-P21, P3a, P3b, P7a, P7b Pipe

Claims (11)

燃料電池、
それぞれ前記燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と前記第1収容部および前記第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段、
前記燃料電池と前記水溶液保持手段との間で前記燃料水溶液を循環供給するために、前記第1収容部に収容される前記燃料水溶液を循環供給するための第1流路と前記第1収容部および前記第2収容部に収容される前記燃料水溶液を循環供給するための第2流路とを含む循環手段、
前記燃料水溶液の温度を検出する温度検出手段、ならびに
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記第1流路および前記第2流路のそれぞれを流れる前記燃料水溶液の量を設定する設定手段を備える、燃料電池システム。
Fuel cell,
An aqueous solution holding means, each of which includes a first storage portion and a second storage portion for holding a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, and a connection portion communicating the first storage portion and the second storage portion;
In order to circulate and supply the aqueous fuel solution between the fuel cell and the aqueous solution holding means, a first flow path for circulatingly supplying the aqueous fuel solution accommodated in the first accommodating portion and the first accommodating portion And a circulation means including a second flow path for circulatingly supplying the aqueous fuel solution accommodated in the second accommodating portion,
Temperature detection means for detecting the temperature of the aqueous fuel solution; and setting means for setting the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first flow path and the second flow path based on the detection result of the temperature detection means. , Fuel cell system.
前記第1流路は、前記第1収容部から前記燃料電池へ前記燃料水溶液を供給するための供給流路および前記燃料電池から前記第1収容部へ前記燃料水溶液を戻すための第1還流路を含み、
前記第2流路は、前記供給流路および前記燃料電池から前記第2収容部へ前記燃料水溶液を戻すための第2還流路を含み、
前記設定手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記第1還流路および前記第2還流路のそれぞれを流れる前記燃料水溶液の量を設定する、請求項1に記載の燃料電池システム。
The first flow path includes a supply flow path for supplying the aqueous fuel solution from the first housing part to the fuel cell, and a first return path for returning the aqueous fuel solution from the fuel cell to the first housing part. Including
The second flow path includes a second recirculation path for returning the aqueous fuel solution from the supply flow path and the fuel cell to the second housing portion,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the setting means sets the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first return path and the second return path based on a detection result of the temperature detection means.
前記第1流路は、前記第1収容部から前記燃料電池へ前記燃料水溶液を供給するための第1供給流路および前記燃料電池から前記第1収容部へ前記燃料水溶液を戻すための還流路を含み、
前記第2流路は、前記第2収容部から前記燃料電池へ前記燃料水溶液を供給するための第2供給流路および前記還流路を含み、
前記設定手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記第1供給流路および前記第2供給流路のそれぞれを流れる前記燃料水溶液の量を設定する、請求項1に記載の燃料電池システム。
The first flow path includes a first supply flow path for supplying the aqueous fuel solution from the first housing portion to the fuel cell, and a return path for returning the aqueous fuel solution from the fuel cell to the first housing portion. Including
The second flow path includes a second supply flow path for supplying the aqueous fuel solution from the second housing portion to the fuel cell and the return path,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the setting unit sets the amount of the aqueous fuel solution flowing through each of the first supply channel and the second supply channel based on a detection result of the temperature detection unit. .
前記循環手段はバルブをさらに含み、
前記設定手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記バルブを制御することによって前記第1流路および前記第2流路のそれぞれを流れる前記燃料水溶液の量を設定する、請求項1に記載の燃料電池システム。
The circulating means further comprises a valve;
The said setting means sets the quantity of the said fuel aqueous solution which flows through each of the said 1st flow path and the said 2nd flow path by controlling the said valve based on the detection result of the said temperature detection means. The fuel cell system described.
前記設定手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記バルブを制御することによって前記第1流路および前記第2流路のいずれか一方を選択する、請求項4に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 4, wherein the setting unit selects one of the first flow path and the second flow path by controlling the valve based on a detection result of the temperature detection means. . 前記燃料水溶液を冷却するために前記第2還流路に設けられる冷却手段をさらに備える、請求項2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, further comprising cooling means provided in the second reflux path for cooling the aqueous fuel solution. 前記接続部は、前記第1収容部の液層と前記第2収容部の液層とを接続する第1接続部を含む、請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the connection portion includes a first connection portion that connects the liquid layer of the first storage portion and the liquid layer of the second storage portion. 前記接続部は、前記第1収容部の気層と前記第2収容部の気層とを接続する第2接続部をさらに備える、請求項7に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 7, wherein the connection unit further includes a second connection unit that connects the air layer of the first storage unit and the gas layer of the second storage unit. 請求項1から8のいずれかに記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。   Transportation equipment including the fuel cell system according to claim 1. 燃料電池、
それぞれ前記燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と前記第1収容部および前記第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段、
前記燃料電池と前記水溶液保持手段との間で前記燃料水溶液を循環供給する循環手段、
前記燃料水溶液の温度を検出する温度検出手段、ならびに
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記第1収容部に収容される前記燃料水溶液を循環供給する第1モードか前記第1収容部前記第2収容部と前記燃料電池とを1ループに含めた前記燃料水溶液循環供給を有する第2モードかのいずれかに前記循環手段を設定する設定手段を備える、燃料電池システム。
Fuel cell,
An aqueous solution holding means, each of which includes a first storage portion and a second storage portion for holding a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, and a connection portion communicating the first storage portion and the second storage portion;
Circulating means for circulatingly supplying the aqueous fuel solution between the fuel cell and the aqueous solution holding means;
Wherein said temperature detecting means for detecting the temperature of the aqueous fuel solution, and the temperature detection result to the first mode or the first housing portion for supplying circulating said fuel aqueous solution to be accommodated in the first housing portion based detection means comprising a setting means for setting the circulating means and said fuel cell and the second housing part to either the second mode to have a circulating supply of the aqueous fuel solution, including one loop, the fuel cell system.
燃料電池と、それぞれ前記燃料電池に供給すべき燃料水溶液を保持する第1収容部および第2収容部と前記第1収容部および前記第2収容部を連通する接続部とを含む水溶液保持手段とを備え、前記燃料電池と前記水溶液保持手段との間で前記燃料水溶液を循環供給させる燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料水溶液の温度を検出する工程、および
検出された前記燃料水溶液の温度が所定値以上のとき、前記第2収容部の前記燃料水溶液の循環供給量前記燃料水溶液の温度が前記所定値未満の場合より多くなるように、前記第1収容部と前記第2収容部と前記燃料電池とを1ループに含めて前記燃料水溶液を循環供給する工程を備える、燃料電池システムの制御方法。
An aqueous solution holding means comprising: a fuel cell; and a first storage portion and a second storage portion for holding a fuel aqueous solution to be supplied to the fuel cell, respectively, and a connection portion communicating the first storage portion and the second storage portion. A control method of a fuel cell system for circulatingly supplying the aqueous fuel solution between the fuel cell and the aqueous solution holding means,
When said step of detecting the temperature of the aqueous fuel solution, and the detected temperature of the said fuel aqueous solution is higher than the predetermined value, the second housing part the circulation supply amount of the aqueous fuel solution is lower than the temperature the predetermined value of the aqueous fuel solution to be larger than in the case of, comprising the step of circulating and supplying the aqueous fuel solution including said fuel cell and said first housing portion and said second housing portion to one loop, the control method of the fuel cell system.
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JP6087106B2 (en) * 2012-10-25 2017-03-01 ダイハツ工業株式会社 Fuel supply system
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