Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7622701B2 - Fuel Cell Systems - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7622701B2 - Fuel Cell Systems - Google Patents

Fuel Cell Systems Download PDF

Info

Publication number
JP7622701B2
JP7622701B2 JP2022100953A JP2022100953A JP7622701B2 JP 7622701 B2 JP7622701 B2 JP 7622701B2 JP 2022100953 A JP2022100953 A JP 2022100953A JP 2022100953 A JP2022100953 A JP 2022100953A JP 7622701 B2 JP7622701 B2 JP 7622701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel gas
fuel cell
fuel
gas supply
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022100953A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024002019A (en
Inventor
剛 丸尾
誠一 田中
誠 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2022100953A priority Critical patent/JP7622701B2/en
Priority to CN202310356775.1A priority patent/CN117293351A/en
Publication of JP2024002019A publication Critical patent/JP2024002019A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7622701B2 publication Critical patent/JP7622701B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04179Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本明細書に開示の技術は、燃料電池システムに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a fuel cell system.

特許文献1に開示の燃料電池システムは、燃料電池に燃料ガスを供給して発電する。燃料電池で発電が行われると、燃料電池内で水が発生する。この燃料電池システムは、燃料電池内の残留水が増加すると、燃料ガスの供給流量を増加させることで燃料電池から残留水を排出する排水処理を実行する。 The fuel cell system disclosed in Patent Document 1 generates electricity by supplying fuel gas to a fuel cell. When electricity is generated in the fuel cell, water is produced within the fuel cell. When the amount of residual water in the fuel cell increases, this fuel cell system performs a drainage process to discharge the residual water from the fuel cell by increasing the supply flow rate of fuel gas.

特開2019-139910号公報JP 2019-139910 A

排水処理において燃料ガスの流量を増加させると、燃料電池内の圧力が上昇する。したがって、燃料電池内の圧力が上限値に達するよりも前に、排水処理を終了する必要がある。このため、従来の排水処理では、排水処理における燃料ガスの流量をそれほど高くすることができず、また、排水処理を長時間実行することができない。本明細書では、燃料電池内の圧力上昇を抑制しながら排水処理を実行可能な燃料電池システムを提案する。 When the flow rate of fuel gas is increased during the drainage process, the pressure inside the fuel cell rises. Therefore, it is necessary to end the drainage process before the pressure inside the fuel cell reaches an upper limit. For this reason, in conventional drainage processes, the flow rate of fuel gas during the drainage process cannot be increased very much, and the drainage process cannot be carried out for a long period of time. This specification proposes a fuel cell system that can carry out the drainage process while suppressing the pressure rise inside the fuel cell.

本明細書が開示する項目1の燃料電池システムは、積層された複数のセルを有する燃料電池と、燃料ガス供給ユニットと、制御装置を有する。前記燃料電池が、前記複数のセルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記複数のセルを通過した前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出路、を有する。前記燃料ガス供給ユニットが、前記燃料ガス供給路に供給する前記燃料ガスの流量を変更する燃料ガス供給装置と、前記燃料ガス排出路から排出された前記燃料ガスを前記燃料ガス供給路に還流させる還流経路と、前記還流経路に設けられた気液分離器と、前記気液分離器から前記燃料ガスと水を排出する排出弁、を有する。前記制御装置が、前記排出弁を閉じた状態で前記燃料ガス供給装置を作動させる通常処理と、前記排出弁を開いた状態で前記通常処理よりも高い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって前記燃料ガス排出路から水を排出する第1排水処理、を実行する。 The fuel cell system of item 1 disclosed in this specification includes a fuel cell having a plurality of stacked cells, a fuel gas supply unit, and a control device. The fuel cell includes a fuel gas supply path that supplies fuel gas to the plurality of cells, and a fuel gas exhaust path that exhausts the fuel gas that has passed through the plurality of cells. The fuel gas supply unit includes a fuel gas supply device that changes the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas supply path, a return path that returns the fuel gas exhausted from the fuel gas exhaust path to the fuel gas supply path, a gas-liquid separator provided in the return path, and a discharge valve that discharges the fuel gas and water from the gas-liquid separator. The control device executes a normal process in which the fuel gas supply device is operated with the exhaust valve closed, and a first drainage process in which water is discharged from the fuel gas exhaust path by operating the fuel gas supply device with the exhaust valve open and at a flow rate higher than the normal process.

この燃料電池システムでは、制御装置が、通常処理において、排出弁を閉じた状態で燃料ガス供給装置を作動させる。通常処理では、燃料ガス供給装置から燃料ガス供給路に燃料ガスが供給されるとともに還流経路から燃料ガス供給路に燃料ガスが供給される。通常動作では、燃料電池で発電が行われるとともに、燃料電池内で水が生成される。また、制御装置は、第1排水処理において、通常処理よりも高い流量で燃料ガス供給装置を作動させる。すると、燃料ガス排出路内を高い流量で燃料ガスが流れ、燃料ガス排出路から燃料ガスとともに水が排出される。このように、第1排水処理では、燃料電池内の水を燃料電池外に排出することができる。また、第1排水処理は、排出弁が開いた状態で実行される。したがって、還流経路内の燃料ガスの一部が排出弁から燃料ガス供給ユニットの外部に排出される。したがって、燃料電池内の圧力上昇が抑制される。このように、この燃料電池システムによれば、燃料電池内部の圧力上昇を抑制しながら排水処理を実行できる。 In this fuel cell system, the control device operates the fuel gas supply device with the exhaust valve closed in normal processing. In normal processing, fuel gas is supplied from the fuel gas supply device to the fuel gas supply path and from the return path to the fuel gas supply path. In normal operation, power is generated in the fuel cell and water is produced in the fuel cell. In addition, the control device operates the fuel gas supply device at a flow rate higher than that of the normal processing in the first drainage process. Then, fuel gas flows at a high flow rate in the fuel gas exhaust path, and water is discharged from the fuel gas exhaust path together with the fuel gas. In this way, in the first drainage process, the water in the fuel cell can be discharged outside the fuel cell. In addition, the first drainage process is performed with the exhaust valve open. Therefore, a portion of the fuel gas in the return path is discharged from the exhaust valve to the outside of the fuel gas supply unit. Therefore, the pressure rise in the fuel cell is suppressed. In this way, according to this fuel cell system, the drainage process can be performed while suppressing the pressure rise inside the fuel cell.

燃料電子システム100のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a fuel electronics system 100 . 燃料電池20の側面図。FIG. 燃料ガスの流量と、残留水Wがアノード排出口24aに達するのに要する時間との関係を示すグラフ。11 is a graph showing the relationship between the flow rate of fuel gas and the time required for residual water W to reach an anode exhaust port 24a. 第2排水処理における各値の変化を示すグラフ。Graph showing changes in each value in the second wastewater treatment. 実施例1の第1排水処理における各値の変化を示すグラフ。Graph showing changes in each value in the first wastewater treatment in Example 1. 実施例2の第1排水処理における各値の変化を示すグラフ。Graph showing changes in each value in the first wastewater treatment in Example 2. 実施例3の第1排水処理とその後の処理における各値の変化を示すグラフ。Graph showing changes in each value during the first wastewater treatment and the subsequent treatments in Example 3. 水素濃度Nと残留水Wを排出するのに必要な流量Vとの関係を示すグラフ。1 is a graph showing the relationship between hydrogen concentration N and the flow rate V required to drain residual water W.

以下に、本明細書が開示する技術の構成について、上記項目1に続けて項目ごとに説明
する。
(項目2)
前記制御装置が、前記排出弁を閉じた状態で前記通常処理よりも高く前記第1排水処理よりも低い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって、前記燃料ガス排出路から水を排出する第2排水処理を実行する、項目1に記載の燃料電池システム。
(項目3)
前記第1排水処理では前記通常処理よりも前記燃料電池の出力電流を高くする、項目1または2に記載の燃料電池システム。
(項目4)
前記制御装置が、前記第1排水処理を実行するときに、前記第1排水処理と、前記排出弁を閉じた状態で前記第1排水処理よりも低い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって前記燃料ガス排出路内の圧力を低下させる圧力低下処理を交互に実行する、項目1~3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
(項目5)
前記第1排水処理と前記圧力低下処理の繰り返し回数が基準回数を超えたときに、前記排出弁を開く頻度を低下させる項目4に記載の燃料電池システム。
The configuration of the technology disclosed in this specification will be described below item by item, following item 1 above.
(Item 2)
The fuel cell system described in item 1, wherein the control device performs a second drainage process to discharge water from the fuel gas exhaust path by operating the fuel gas supply device at a flow rate higher than the normal process and lower than the first drainage process with the exhaust valve closed.
(Item 3)
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the output current of the fuel cell is increased in the first wastewater treatment compared to the normal treatment.
(Item 4)
The fuel cell system according to any one of items 1 to 3, wherein, when the control device performs the first drainage process, the control device alternately performs the first drainage process and a pressure reduction process in which the pressure in the fuel gas exhaust path is reduced by operating the fuel gas supply device at a flow rate lower than that of the first drainage process with the exhaust valve closed.
(Item 5)
5. The fuel cell system according to item 4, wherein the frequency of opening the discharge valve is reduced when the number of times the first drainage process and the pressure reduction process are repeated exceeds a reference number.

上記項目2の構成によれば、燃料電池から水を排出するときに、燃料ガスの流量として高い流量が必要な場合には第1排水処理を実施し、燃料ガスの流量としてそれほど高い流量が必要ではない場合には第2排水処理を実施することができる。第2排水処理は排出弁を閉じた状態で実施されるが、第2排水処理における燃料ガスの流量が低いので、燃料電池内の圧力の上昇を抑制できる。また、第2排水処理によれば、燃料ガスを効率的に利用することができる。 According to the configuration of item 2 above, when discharging water from the fuel cell, the first drainage process can be performed if a high flow rate of fuel gas is required, and the second drainage process can be performed if a not so high flow rate of fuel gas is required. The second drainage process is performed with the discharge valve closed, but since the flow rate of fuel gas in the second drainage process is low, it is possible to suppress an increase in pressure within the fuel cell. Furthermore, the second drainage process allows the fuel gas to be used efficiently.

上記項目3の構成によれば、第1排水処理中に燃料電池内で消費される燃料ガスが増えるので、燃料電池内の圧力の上昇をより効果的に抑制できる。 According to the configuration of item 3 above, the fuel gas consumed in the fuel cell during the first wastewater treatment increases, so that the increase in pressure in the fuel cell can be more effectively suppressed.

上記項目4の構成によれば、第1排水処理で上昇した燃料電池内の圧力を圧力低下処理で低下させることができる。 According to the configuration of item 4 above, the pressure inside the fuel cell that has increased during the first drainage process can be reduced by the pressure reduction process.

上記項目5の構成によれば、燃料電池内の燃料ガスの濃度上昇を抑制できる。これによって、燃料ガスの濃度上昇によって燃料電池内の水が排出され難くなる現象を抑制できる。 The configuration of item 5 above makes it possible to suppress an increase in the concentration of fuel gas in the fuel cell. This makes it possible to suppress the phenomenon in which an increase in the concentration of fuel gas makes it difficult to discharge water from the fuel cell.

図1に示す実施例の燃料電池システム100は、電気自動車(図示省略)に搭載される。燃料電池システム100は、燃料電池20を備える。燃料電池システム100は、燃料電池20を利用して発電するためのシステムである。燃料電池システム100は、発電した電力を、電気自動車の走行用モータ(図示省略)に供給する。あるいは、燃料電池システム100は、発電した電力によって、電気自動車のバッテリ(図示省略)を充電する。 The fuel cell system 100 of the embodiment shown in FIG. 1 is mounted on an electric vehicle (not shown). The fuel cell system 100 includes a fuel cell 20. The fuel cell system 100 is a system for generating power using the fuel cell 20. The fuel cell system 100 supplies the generated power to a traction motor (not shown) of the electric vehicle. Alternatively, the fuel cell system 100 uses the generated power to charge a battery (not shown) of the electric vehicle.

燃料電池20は、燃料ガスを取り入れるアノード供給口22aと、酸化ガスを取り入れるカソード供給口22kを備える。本実施例では、燃料ガスは水素であり、酸化ガスは空気である。燃料電池20は、アノード供給口22aから取り入れた水素と、カソード供給口22kから取り入れた空気中の酸素とを化学反応させることによって発電する。 The fuel cell 20 has an anode supply port 22a that takes in fuel gas and a cathode supply port 22k that takes in oxidizing gas. In this embodiment, the fuel gas is hydrogen and the oxidizing gas is air. The fuel cell 20 generates electricity by chemically reacting the hydrogen taken in from the anode supply port 22a with the oxygen in the air taken in from the cathode supply port 22k.

燃料電池システム100は、燃料ガス供給ユニット10と、酸化ガス供給ユニット30と、制御装置40と、を備える。 The fuel cell system 100 includes a fuel gas supply unit 10, an oxidizing gas supply unit 30, and a control device 40.

燃料ガス供給ユニット10は、燃料ガスタンク1内に貯留された燃料ガスを、燃料電池20に供給するためのユニットである。燃料ガス供給ユニット10は、供給管3を備えている。供給管3の上流端は、燃料ガスタンク1に接続されている。供給管3の下流端は、燃料電池20のアノード供給口22aに接続されている。燃料ガスタンク1から供給管3を介してアノード供給口22aに燃料ガスが供給される。供給管3には、減圧弁2と、中圧側圧力センサ4と、インジェクタ6と、エジェクタ8と、低圧側圧力センサ12が設置されている。減圧弁2は、燃料ガスタンク1から供給される高圧の燃料ガスを減圧する。中圧側圧力センサ4は、減圧弁2の下流側に設けられている。中圧側圧力センサ4は、減圧弁2によって減圧された燃料ガスの圧力を検出する。中圧側圧力センサ4の下流側にインジェクタ6が設けられており、インジェクタ6の下流側にエジェクタ8が設けられている。インジェクタ6は、エジェクタ8に供給する燃料ガスの流量を調整する電磁弁である。インジェクタ6が大きく開くほど、エジェクタ8に供給される燃料ガスの流量が増加する。エジェクタ8は、インジェクタ6から供給される燃料ガスの圧力を利用して、還流管5から燃料ガスを取り入れる。低圧側圧力センサ12は、エジェクタ8から燃料電池20に供給される燃料ガスの圧力を検出する。低圧側圧力センサ12が検出する圧力は、燃料電池20内の圧力と略等しい。 The fuel gas supply unit 10 is a unit for supplying the fuel gas stored in the fuel gas tank 1 to the fuel cell 20. The fuel gas supply unit 10 is provided with a supply pipe 3. The upstream end of the supply pipe 3 is connected to the fuel gas tank 1. The downstream end of the supply pipe 3 is connected to the anode supply port 22a of the fuel cell 20. Fuel gas is supplied from the fuel gas tank 1 to the anode supply port 22a through the supply pipe 3. The supply pipe 3 is provided with a pressure reducing valve 2, a medium pressure side pressure sensor 4, an injector 6, an ejector 8, and a low pressure side pressure sensor 12. The pressure reducing valve 2 reduces the pressure of the high pressure fuel gas supplied from the fuel gas tank 1. The medium pressure side pressure sensor 4 is provided downstream of the pressure reducing valve 2. The medium pressure side pressure sensor 4 detects the pressure of the fuel gas reduced by the pressure reducing valve 2. The injector 6 is provided downstream of the medium pressure side pressure sensor 4, and the ejector 8 is provided downstream of the injector 6. The injector 6 is an electromagnetic valve that adjusts the flow rate of fuel gas supplied to the ejector 8. The wider the injector 6 opens, the greater the flow rate of fuel gas supplied to the ejector 8. The ejector 8 takes in fuel gas from the return pipe 5 using the pressure of the fuel gas supplied from the injector 6. The low-pressure side pressure sensor 12 detects the pressure of the fuel gas supplied from the ejector 8 to the fuel cell 20. The pressure detected by the low-pressure side pressure sensor 12 is approximately equal to the pressure inside the fuel cell 20.

図2に示すように、燃料電池20は、ケース21と複数のセル26を有している。複数のセル26は、これらの厚み方向に積層されている。複数のセル26の積層体が、ケース21の内部に収容されている。ケース21の1つの端面に、アノード供給口22aとアノード排出口24aとが設けられている。燃料電池20の内部には、燃料ガス供給路23と燃料ガス排出路27が設けられている。燃料ガス供給路23は、複数のセル26の積層方向に沿って伸びている。燃料ガス供給路23の上流端は、アノード供給口22aを介して供給管3に接続されている。燃料ガス供給路23の奥側端部23a(すなわち、アノード供給口22aとは反対側の端部)は、ケース21によって閉塞されている。燃料ガス排出路27は、複数のセル26の積層方向に沿って伸びている。燃料ガス排出路27は、燃料ガス供給路23の下方に配置されている。燃料ガス排出路27の下流端は、アノード排出口24aに接続されている。燃料ガス排出路27の奥側端部27a(すなわち、アノード排出口24aとは反対側の端部)は、ケース21によって閉塞されている。供給管3から燃料ガス供給路23に燃料ガスが供給される。燃料ガス供給路23から各セル26に燃料ガスが流入する。各セル26を通過した燃料ガス(すなわち、オフガス)は、燃料ガス排出路27を通ってアノード排出口24aへ流れる。オフガスには、水素ガス、窒素ガス、水等が含まれる。オフガスに含まれる水素ガスは、燃料電池20内で消費されなかった水素ガスである。また、オフガスに含まれる窒素ガスは、カソード供給口22kに供給される空気に含まれている窒素が、複数のセル26の電解質膜(図示省略)を通過してアノード側に達したものである。また、オフガスに含まれる水は、燃料電池20内で燃料ガスと酸化ガスが反応して生成された水である。 As shown in FIG. 2, the fuel cell 20 has a case 21 and a plurality of cells 26. The plurality of cells 26 are stacked in the thickness direction. The stack of the plurality of cells 26 is housed inside the case 21. An anode supply port 22a and an anode discharge port 24a are provided on one end face of the case 21. A fuel gas supply channel 23 and a fuel gas discharge channel 27 are provided inside the fuel cell 20. The fuel gas supply channel 23 extends along the stacking direction of the plurality of cells 26. The upstream end of the fuel gas supply channel 23 is connected to the supply pipe 3 via the anode supply port 22a. The rear end 23a of the fuel gas supply channel 23 (i.e., the end opposite to the anode supply port 22a) is blocked by the case 21. The fuel gas discharge channel 27 extends along the stacking direction of the plurality of cells 26. The fuel gas discharge channel 27 is disposed below the fuel gas supply channel 23. The downstream end of the fuel gas discharge channel 27 is connected to the anode discharge port 24a. The rear end 27a of the fuel gas discharge passage 27 (i.e., the end opposite to the anode discharge port 24a) is closed by the case 21. Fuel gas is supplied from the supply pipe 3 to the fuel gas supply passage 23. Fuel gas flows from the fuel gas supply passage 23 to each cell 26. The fuel gas (i.e., off-gas) that has passed through each cell 26 flows through the fuel gas discharge passage 27 to the anode discharge port 24a. The off-gas contains hydrogen gas, nitrogen gas, water, and the like. The hydrogen gas contained in the off-gas is hydrogen gas that has not been consumed in the fuel cell 20. The nitrogen gas contained in the off-gas is nitrogen contained in the air supplied to the cathode supply port 22k that has passed through the electrolyte membranes (not shown) of the multiple cells 26 and reached the anode side. The water contained in the off-gas is water that is generated by the reaction of the fuel gas and the oxidizing gas in the fuel cell 20.

各セル26では、燃料ガスと酸化ガスが反応して発電が行われる。各セル26で燃料ガスと酸化ガスが反応することで水が生成される。燃料ガス排出路27が燃料ガス供給路23よりも下側に配置されているので、各セル26で生成された水は、燃料ガス排出路27へ流れる。したがって、燃料ガス排出路27内に残留水Wが溜まる。 In each cell 26, the fuel gas reacts with the oxidizing gas to generate electricity. In each cell 26, the fuel gas reacts with the oxidizing gas to generate water. Because the fuel gas exhaust channel 27 is disposed below the fuel gas supply channel 23, the water generated in each cell 26 flows into the fuel gas exhaust channel 27. Therefore, residual water W accumulates in the fuel gas exhaust channel 27.

図1に示すように、燃料ガス供給ユニット10は、排出管7と、還流管5と、排出管9を有している。排出管7の上流端は、燃料電池20のアノード排出口24aに接続されている。排出管7の下流端は、気液分離器14に接続されている。燃料電池20のアノード排出口24aから排出された燃料ガスは、排出管7を通って気液分離器14に流入する。気液分離器14は、還流管5を介してエジェクタ8に接続されている。還流管5には、ポンプ18が設置されている。ポンプ18は、還流管5内の燃料ガスをエジェクタ8に向かって送り出す。気液分離器14は、排出管7から気液分離器14に流入する燃料ガスから不純物を分離する。例えば、気液分離器14は、燃料ガスから水を分離する。気液分離器14は、燃料ガスから分離した水を一時的に貯留する。ポンプ18は、気液分離器14で不純物が分離された燃料ガスを、還流管5を介してエジェクタ8に供給する。これにより、還流管5内の燃料ガスが、エジェクタ8を介して再び燃料電池20のアノード供給口22aに供給される。このように、燃料ガス供給ユニット10は、燃料ガスを還流させる。なお、変形例では、燃料ガス供給ユニット10は、ポンプ18を備えなくてもよい。その場合、エジェクタ8で生じる負圧により、還流管5内の燃料ガスがエジェクタ8に供給される。また、気液分離器14は、排出弁16を介して排出管9に接続されている。排出弁16が開くと、気液分離器14内のガスと水が排出管9を介して燃料電池システム100の外部に排出される。 As shown in FIG. 1, the fuel gas supply unit 10 has an exhaust pipe 7, a return pipe 5, and an exhaust pipe 9. The upstream end of the exhaust pipe 7 is connected to the anode exhaust port 24a of the fuel cell 20. The downstream end of the exhaust pipe 7 is connected to the gas-liquid separator 14. The fuel gas exhausted from the anode exhaust port 24a of the fuel cell 20 flows into the gas-liquid separator 14 through the exhaust pipe 7. The gas-liquid separator 14 is connected to the ejector 8 via the return pipe 5. A pump 18 is installed in the return pipe 5. The pump 18 sends the fuel gas in the return pipe 5 toward the ejector 8. The gas-liquid separator 14 separates impurities from the fuel gas flowing from the exhaust pipe 7 into the gas-liquid separator 14. For example, the gas-liquid separator 14 separates water from the fuel gas. The gas-liquid separator 14 temporarily stores the water separated from the fuel gas. The pump 18 supplies the fuel gas from which impurities have been separated in the gas-liquid separator 14 to the ejector 8 via the return pipe 5. As a result, the fuel gas in the return pipe 5 is supplied again to the anode supply port 22a of the fuel cell 20 via the ejector 8. In this way, the fuel gas supply unit 10 returns the fuel gas. In a modified example, the fuel gas supply unit 10 does not need to include the pump 18. In that case, the fuel gas in the return pipe 5 is supplied to the ejector 8 by the negative pressure generated by the ejector 8. The gas-liquid separator 14 is also connected to the exhaust pipe 9 via the exhaust valve 16. When the exhaust valve 16 opens, the gas and water in the gas-liquid separator 14 are exhausted to the outside of the fuel cell system 100 via the exhaust pipe 9.

酸化ガス供給ユニット30は、燃料電池20に空気(酸素)を供給する。酸化ガス供給ユニット30は、コンプレッサ32と、供給管33と、バイパス管35と、排出管37と、弁34、36、38と、を備えている。供給管33は、カソード供給口22kに接続されている。コンプレッサ32は、外気を圧縮し、供給管33を介して燃料電池20のカソード供給口22kに空気を供給する。排出管37は、燃料電池20のカソード排出口24kに接続されている。バイパス管35は、供給管33と排出管37とを弁38を介して接続する。弁34と弁36とは、いわゆる調圧弁である。弁34、36により、燃料電池20に供給される空気の圧力が調整される。 The oxidizing gas supply unit 30 supplies air (oxygen) to the fuel cell 20. The oxidizing gas supply unit 30 includes a compressor 32, a supply pipe 33, a bypass pipe 35, an exhaust pipe 37, and valves 34, 36, and 38. The supply pipe 33 is connected to the cathode supply port 22k. The compressor 32 compresses outside air and supplies the air to the cathode supply port 22k of the fuel cell 20 via the supply pipe 33. The exhaust pipe 37 is connected to the cathode exhaust port 24k of the fuel cell 20. The bypass pipe 35 connects the supply pipe 33 and the exhaust pipe 37 via the valve 38. The valves 34 and 36 are so-called pressure adjusting valves. The pressure of the air supplied to the fuel cell 20 is adjusted by the valves 34 and 36.

制御装置40は、CPU、メモリを有するコンピュータである。制御装置40は、燃料電池車両のアクセル開度、速度等の走行情報に基づいて、各ユニット10、30を制御する。これにより、燃料電池20は走行情報に基づいた電力を発電する。 The control device 40 is a computer having a CPU and memory. The control device 40 controls each unit 10, 30 based on driving information such as the accelerator opening and speed of the fuel cell vehicle. This causes the fuel cell 20 to generate electricity based on the driving information.

図2に示すように、燃料ガス排出路27の内部に、バイパスチューブ29が設置されている。バイパスチューブ29は、円筒形状を有しており、その両端が開放されている。バイパスチューブ29は、燃料ガス排出路27の底面に配置されている。バイパスチューブ29は、燃料ガス排出路27の奥側端部27a近傍の位置からアノード排出口24a近傍の位置まで延びている。バイパスチューブ29内の流路断面積は、バイパスチューブ29の外側の燃料ガス排出路27の流路断面積よりも小さい。このため、バイパスチューブ29を通過する燃料ガスの流速は、バイパスチューブ29の外側で燃料ガス排出路27を通過する燃料ガスの流速よりも速い。上述したように、燃料ガス排出路27内に残留水Wが溜まる。したがって、バイパスチューブ29内に残留水Wが流入する。マニホールド圧損及び動圧差によって、バイパスチューブ29の入口と出口との間に差圧が発生する。この差圧によって、バイパスチューブ29内の残留水Wが下流側(すなわち、アノード排出口24a側)に流れる。このように、バイパスチューブ29は、残留水Wを奥側端部27aからアノード排出口24aまで移送する。 2, the bypass tube 29 is installed inside the fuel gas discharge passage 27. The bypass tube 29 has a cylindrical shape and both ends are open. The bypass tube 29 is disposed on the bottom surface of the fuel gas discharge passage 27. The bypass tube 29 extends from a position near the rear end 27a of the fuel gas discharge passage 27 to a position near the anode discharge port 24a. The flow path cross-sectional area inside the bypass tube 29 is smaller than the flow path cross-sectional area of the fuel gas discharge passage 27 outside the bypass tube 29. Therefore, the flow rate of the fuel gas passing through the bypass tube 29 is faster than the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas discharge passage 27 outside the bypass tube 29. As described above, the residual water W accumulates in the fuel gas discharge passage 27. Therefore, the residual water W flows into the bypass tube 29. A pressure difference occurs between the inlet and the outlet of the bypass tube 29 due to the manifold pressure loss and the dynamic pressure difference. This pressure difference causes the residual water W in the bypass tube 29 to flow downstream (i.e., toward the anode outlet 24a). In this way, the bypass tube 29 transports the residual water W from the rear end 27a to the anode outlet 24a.

図2の傾斜角度Xは、燃料電池20の地面GLに対する傾斜角度を示している。なお、奥側端部27aがアノード排出口24aよりも下側になる向きを傾斜角度Xの正の値とする。傾斜角度Xが大きいと、燃料ガス排出路27内の奥側端部27a付近に残留水Wが溜まり、残留水Wが燃料電池20から排出され難くなる。図3は、残留水Wの量が一定の場合に、燃料ガスの流量と、残留水Wがアノード排出口24aに達するのに要する時間との関係を示している。図3に示すように、傾斜角度Xが大きいほど、残留水Wが燃料電池20から排出され難くなる。 The inclination angle X in FIG. 2 indicates the inclination angle of the fuel cell 20 with respect to the ground GL. Note that the inclination angle X is positive when the rear end 27a is below the anode exhaust port 24a. If the inclination angle X is large, the residual water W accumulates near the rear end 27a in the fuel gas exhaust channel 27, making it difficult for the residual water W to be discharged from the fuel cell 20. FIG. 3 shows the relationship between the flow rate of the fuel gas and the time it takes for the residual water W to reach the anode exhaust port 24a when the amount of residual water W is constant. As shown in FIG. 3, the larger the inclination angle X, the more difficult it is for the residual water W to be discharged from the fuel cell 20.

次に、制御装置40が実行する処理について説明する。制御装置40は、外部からの発電要求に応じて燃料電池20で発電を行う。発電中に、制御装置40は、燃料電池20の内部の残留水Wの量を算出する。残留水Wの量は、燃料電池20の稼働時間や発電量の積算値等に基づいて算出される。また、制御装置40は、図2に示す燃料電池20の傾斜角度Xを算出する。傾斜角度Xは、例えば、モータのトルク、回転数、走行速度等に基づいて算出される。また、傾斜角度Xは、図示しないセンサによって検出されてもよい。制御装置40は、残留水Wの量と傾斜角度Xに応じて、通常処理、第1排水処理、第2排水処理を選択的に実行する。 Next, the process executed by the control device 40 will be described. The control device 40 generates power in the fuel cell 20 in response to an external power generation request. During power generation, the control device 40 calculates the amount of residual water W inside the fuel cell 20. The amount of residual water W is calculated based on the operating time of the fuel cell 20 and the integrated value of the amount of power generated. The control device 40 also calculates the tilt angle X of the fuel cell 20 shown in FIG. 2. The tilt angle X is calculated based on, for example, the torque, rotation speed, and running speed of the motor. The tilt angle X may also be detected by a sensor (not shown). The control device 40 selectively executes normal processing, a first drainage process, or a second drainage process depending on the amount of residual water W and the tilt angle X.

(通常処理)
制御装置40は、残留水Wの量が基準値未満の場合に、通常処理を実行する。すなわち、制御装置40は、残留水Wの量が少なく、燃料電池20から残留水Wを排水する必要がない場合に、通常処理を実行する。通常処理では、制御装置40は、排出弁16を閉じた状態で、インジェクタ6とポンプ18を作動させる。インジェクタ6が作動すると、供給管3から燃料電池20に燃料ガスが供給される。燃料電池20を通過した燃料ガスは気液分離器14に流入し、気液分離器14において燃料ガスから不純物(すなわち、水など)が分離される。気液分離器14で不純物を分離された燃料ガスは、ポンプ18を介してエジェクタ8に供給され、エジェクタ8から再度燃料電池20へ送られる。このように、通常動作では、エジェクタ8、燃料電池20、気液分離器14、及び、ポンプ18を通る循環路に燃料ガスが循環する。また、制御装置40は、酸化ガス供給ユニット30によって燃料電池20に酸化ガスを供給する。したがって、燃料電池20で水素と酸化が反応し、発電が行われる。通常動作では、燃料電池20内で消費される水素と略同量の水素をインジェクタ6が吐出するようにインジェクタ6が制御される。したがって、通常動作では、燃料電池20内の圧力は略一定に保たれる。また、制御装置40は、通常動作中に気液分離器14内の水量が多くなると、排出弁16を開いて気液分離器14内の水を排出する。
(Normal processing)
The control device 40 executes the normal process when the amount of the residual water W is less than the reference value. That is, the control device 40 executes the normal process when the amount of the residual water W is small and there is no need to drain the residual water W from the fuel cell 20. In the normal process, the control device 40 operates the injector 6 and the pump 18 with the exhaust valve 16 closed. When the injector 6 operates, the fuel gas is supplied to the fuel cell 20 from the supply pipe 3. The fuel gas that has passed through the fuel cell 20 flows into the gas-liquid separator 14, where impurities (i.e., water, etc.) are separated from the fuel gas. The fuel gas from which the impurities have been separated in the gas-liquid separator 14 is supplied to the ejector 8 via the pump 18, and is sent from the ejector 8 to the fuel cell 20 again. In this way, in the normal operation, the fuel gas circulates in a circulation path that passes through the ejector 8, the fuel cell 20, the gas-liquid separator 14, and the pump 18. In addition, the control device 40 supplies the oxidizing gas to the fuel cell 20 by the oxidizing gas supply unit 30. Therefore, hydrogen reacts with oxidation in the fuel cell 20 to generate electricity. In normal operation, the injector 6 is controlled so that it discharges approximately the same amount of hydrogen as the hydrogen consumed in the fuel cell 20. Therefore, in normal operation, the pressure inside the fuel cell 20 is kept approximately constant. Furthermore, when the amount of water in the gas-liquid separator 14 increases during normal operation, the control device 40 opens the discharge valve 16 to discharge the water inside the gas-liquid separator 14.

通常動作中に、燃料電池20内で水素と酸素が反応し、水が生成される。したがって、通常動作中に燃料電池20内の残留水Wが増加する。残留水Wの量が基準値以上まで増加すると、制御装置40は、第1排水処理と第2排水処理のいずれかを実行する。第1排水処理と第2排水処理は、燃料電池20で発電を継続しながら燃料電池20から残留水Wを排出する処理である。すなわち、第1排水処理と第2排水処理は、燃料電池20に燃料ガスと酸化ガスを供給しながら燃料電池20から残留水Wを排出する処理である。第2排水処理は通常処理よりも高い流量で燃料ガス排出路27に燃料ガスを流すことで残留水Wを排出する処理である。第1排水処理は第2排水処理よりもさらに高い流量で燃料ガス排出路27に燃料ガスを流すことで残留水Wを排出する処理である。制御装置40は、傾斜角度Xが基準値未満の場合(すなわち、残留水Wを排出し易い状況の場合)に第2排水処理を実行し、傾斜角度Xが基準値以上の場合(すなわち、残留水Wを排出し難い状況の場合)に第1排水処理を実行する。 During normal operation, hydrogen and oxygen react in the fuel cell 20 to generate water. Therefore, the residual water W in the fuel cell 20 increases during normal operation. When the amount of residual water W increases to or above a reference value, the control device 40 executes either the first drainage process or the second drainage process. The first drainage process and the second drainage process are processes for discharging the residual water W from the fuel cell 20 while continuing power generation in the fuel cell 20. That is, the first drainage process and the second drainage process are processes for discharging the residual water W from the fuel cell 20 while supplying fuel gas and oxidizing gas to the fuel cell 20. The second drainage process is a process for discharging the residual water W by flowing fuel gas into the fuel gas discharge path 27 at a flow rate higher than that of the normal process. The first drainage process is a process for discharging the residual water W by flowing fuel gas into the fuel gas discharge path 27 at an even higher flow rate than that of the second drainage process. The control device 40 executes the second drainage process when the tilt angle X is less than the reference value (i.e., when the situation is such that it is easy to drain the remaining water W), and executes the first drainage process when the tilt angle X is equal to or greater than the reference value (i.e., when the situation is such that it is difficult to drain the remaining water W).

(第2排水処理)
図4は、第2排水処理における各値の変化を示している。図4、及び、後述する図5~7において、グラフAは燃料電池20内の圧力P(すなわち、低圧側圧力センサ12で検出される圧力)を示している。なお、グラフAにおいて、実線は圧力Pの制御目標値を示しており、破線は実際の圧力Pを示している。また、図4~7において、グラフBは排出弁16の開閉状態を示し、グラフCは燃料ガス排出路27内を流れる燃料ガスの流量Vを示している。また、符号S21は第2排水処理を示しており、符号S22は圧力低下処理を示している。制御装置40は、第2排水処理S21と圧力低下処理S22を交互に実施する。
(Second wastewater treatment)
Fig. 4 shows the changes in each value in the second drainage process. In Fig. 4 and Figs. 5 to 7 described later, graph A shows the pressure P in the fuel cell 20 (i.e., the pressure detected by the low-pressure side pressure sensor 12). In graph A, the solid line shows the control target value of the pressure P, and the dashed line shows the actual pressure P. In Figs. 4 to 7, graph B shows the open/closed state of the exhaust valve 16, and graph C shows the flow rate V of the fuel gas flowing in the fuel gas exhaust passage 27. Furthermore, symbol S21 shows the second drainage process, and symbol S22 shows the pressure reduction process. The control device 40 alternately performs the second drainage process S21 and the pressure reduction process S22.

第2排水処理S21では、制御装置40は、排出弁16を閉じる。また、第2排水処理S21では、圧力Pの制御目標値が通常制御における制御目標値P1よりも高い制御目標値P2に設定される。したがって、制御装置40は、第2排水処理S21の開始と同時にインジェクタ6の開量を大きくし、インジェクタ6から吐出される燃料ガスの流量を増加させる。したがって、第2排水処理S21の間に、燃料ガス排出路27内の燃料ガスの流量Vが、通常処理時の流量V1から流量V2まで増加する。このように、燃料ガス排出路27内で燃料ガスが高い流量で流れることで、燃料ガス排出路27内の残留水Wが下流側へ流され、残留水Wが燃料電池20から排出管7へ排出される。燃料電池20から排出管7へ排出された水は、気液分離器14内に溜められる。第2排水処理S21では、排出弁16が閉じているので、燃料ガスが、エジェクタ8、燃料電池20、気液分離器14、及び、ポンプ18を通る循環路を循環する。このように燃料ガスが循環している状態でインジェクタ6が高い流量で燃料ガスを燃料電池20に供給するため、第2排水処理S21中に燃料電池20内の圧力Pが上昇する。制御装置40は、圧力Pが圧力P2に達すると、第2排水処理S21を終了し、圧力低下処理S22を実行する。 In the second drainage process S21, the control device 40 closes the exhaust valve 16. Also, in the second drainage process S21, the control target value of the pressure P is set to a control target value P2 higher than the control target value P1 in normal control. Therefore, the control device 40 increases the opening amount of the injector 6 at the same time as the start of the second drainage process S21, and increases the flow rate of the fuel gas discharged from the injector 6. Therefore, during the second drainage process S21, the flow rate V of the fuel gas in the fuel gas exhaust path 27 increases from the flow rate V1 during normal processing to the flow rate V2. In this way, by flowing the fuel gas at a high flow rate in the fuel gas exhaust path 27, the residual water W in the fuel gas exhaust path 27 is flowed downstream, and the residual water W is discharged from the fuel cell 20 to the exhaust pipe 7. The water discharged from the fuel cell 20 to the exhaust pipe 7 is stored in the gas-liquid separator 14. In the second drainage process S21, the exhaust valve 16 is closed, so the fuel gas circulates through a circulation path that passes through the ejector 8, the fuel cell 20, the gas-liquid separator 14, and the pump 18. With the fuel gas circulating in this manner, the injector 6 supplies the fuel gas to the fuel cell 20 at a high flow rate, so the pressure P in the fuel cell 20 rises during the second drainage process S21. When the pressure P reaches pressure P2, the control device 40 ends the second drainage process S21 and executes the pressure reduction process S22.

圧力低下処理S22では、制御装置40は、排出弁16を開く。したがって、圧力低下処理S22の間に、気液分離器14から水と余剰ガスが排出される。また、圧力低下処理S22では、圧力Pの制御目標値が通常制御における制御目標値と同じ制御目標値P1(すなわち、低い値)に設定される。したがって、制御装置40は、圧力低下処理S22の開始と同時にインジェクタ6の開量を小さくし、燃料ガスの流量Vを流量V2から流量V1まで低下させる。このように、圧力低下処理S22では、排出弁16が開くとともにインジェクタ6が吐出する燃料ガスの流量が低くなる。したがって、圧力低下処理S22の間に、燃料電池20内の圧力Pが圧力P2から圧力P1まで低下する。 In the pressure reduction process S22, the control device 40 opens the exhaust valve 16. Therefore, during the pressure reduction process S22, water and excess gas are discharged from the gas-liquid separator 14. Also, in the pressure reduction process S22, the control target value of the pressure P is set to the same control target value P1 (i.e., a lower value) as the control target value in normal control. Therefore, the control device 40 reduces the opening amount of the injector 6 at the same time as the start of the pressure reduction process S22, and reduces the flow rate V of the fuel gas from flow rate V2 to flow rate V1. In this way, in the pressure reduction process S22, the exhaust valve 16 opens and the flow rate of the fuel gas discharged by the injector 6 decreases. Therefore, during the pressure reduction process S22, the pressure P in the fuel cell 20 decreases from pressure P2 to pressure P1.

制御装置40は、第2排水処理S21と圧力低下処理S22を交互に繰り返し実行する。第2排水処理S21において残留水Wが燃料電池20から排出されるとともに圧力Pが上昇し、圧力低下処理S22において圧力Pが低下する。このように、制御装置40は、第2排水処理S21と圧力低下処理S22を交互に繰り返し実行することで、圧力Pが過度に上昇することを防止しながら残留水Wを排出する。制御装置40は、残留水Wの量が基準値を下回るまで第2排水処理S21と圧力低下処理S22を交互に繰り返し実行する。 The control device 40 alternately and repeatedly executes the second drainage process S21 and the pressure reduction process S22. In the second drainage process S21, the residual water W is discharged from the fuel cell 20 and the pressure P increases, and in the pressure reduction process S22, the pressure P decreases. In this way, the control device 40 alternately and repeatedly executes the second drainage process S21 and the pressure reduction process S22 to discharge the residual water W while preventing the pressure P from increasing excessively. The control device 40 alternately and repeatedly executes the second drainage process S21 and the pressure reduction process S22 until the amount of residual water W falls below the reference value.

(第1排水処理)
図5は、第1排水処理における各値の変化を示している。符号S11は第1排水処理を示しており、符号S12は圧力低下処理を示している。制御装置40は、第1排水処理S11と圧力低下処理S12を交互に実施する。
(First wastewater treatment)
5 shows changes in each value during the first drainage process. Reference numeral S11 indicates the first drainage process, and reference numeral S12 indicates the pressure reduction process. The control device 40 alternately performs the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12.

第1排水処理S11では、制御装置40は、排出弁16を開く。また、第1排水処理S11では、圧力Pの制御目標値が通常制御における制御目標値P1よりも高い制御目標値P2に設定される。したがって、制御装置40は、第1排水処理S11の開始と同時にインジェクタ6の開量を大きくし、インジェクタ6から吐出される燃料ガスの流量を増加させる。このため、第1排水処理S11の間に、燃料ガス排出路27内の燃料ガスの流量Vが通常処理時の流量V1から増加する。第1排水処理S11では、制御装置40は、インジェクタ6から吐出される燃料ガスの流量が排出弁16から排出されるガスの流量よりも高くなるようにインジェクタ6を制御して、圧力Pを上昇させる。このため、第1排水処理S11では、燃料ガス排出路27内の燃料ガスの流量Vが、第2排水処理S21における流量V2よりも高い流量V3まで増加する。このように、第1排水処理S11では、第2排水処理S21よりもさらに高い流量V3で燃料ガス排出路27内に燃料ガスが流れる。したがって、傾斜角度Xが大きく残留水Wが排出され難い状況であっても、燃料電池20から残留水Wが排出される。排出弁16が開いているので、燃料電池20から排出管7へ排出された水は燃料ガスとともに気液分離器14と排出弁16を介して外部へ排出される。また、第1排水処理S11では、インジェクタ6から吐出される燃料ガスの流量が排出弁16から排出される燃料ガスの流量よりも高いので、燃料電池20内の圧力Pが上昇する。しかしながら、排出弁16が開いているので、インジェクタ6から吐出される燃料ガスの流量が高くでも、燃料電池20内の圧力Pの上昇速度はそれほど速くない。本実施例では、第1排水処理S11では、第2排水処理S21とほぼ同程度の速度で圧力Pが上昇する。このように、第1排水処理では、燃料ガス排出路27に極めて高い流量V3で燃料ガスを流しながら、圧力Pの上昇を抑制できる。制御装置40は、圧力Pが圧力P2に達すると、第1排水処理S11を終了し、圧力低下処理S12を実行する。 In the first drainage process S11, the control device 40 opens the exhaust valve 16. Also, in the first drainage process S11, the control target value of the pressure P is set to a control target value P2 higher than the control target value P1 in normal control. Therefore, the control device 40 increases the opening amount of the injector 6 at the same time as the start of the first drainage process S11, and increases the flow rate of the fuel gas discharged from the injector 6. Therefore, during the first drainage process S11, the flow rate V of the fuel gas in the fuel gas discharge path 27 increases from the flow rate V1 during normal processing. In the first drainage process S11, the control device 40 controls the injector 6 so that the flow rate of the fuel gas discharged from the injector 6 is higher than the flow rate of the gas discharged from the exhaust valve 16, thereby increasing the pressure P. Therefore, in the first drainage process S11, the flow rate V of the fuel gas in the fuel gas discharge path 27 increases to a flow rate V3 higher than the flow rate V2 in the second drainage process S21. In this way, in the first drainage process S11, the fuel gas flows in the fuel gas discharge passage 27 at a flow rate V3 that is even higher than that in the second drainage process S21. Therefore, even if the inclination angle X is large and the residual water W is difficult to discharge, the residual water W is discharged from the fuel cell 20. Since the discharge valve 16 is open, the water discharged from the fuel cell 20 to the discharge pipe 7 is discharged to the outside together with the fuel gas via the gas-liquid separator 14 and the discharge valve 16. Also, in the first drainage process S11, the flow rate of the fuel gas discharged from the injector 6 is higher than the flow rate of the fuel gas discharged from the discharge valve 16, so the pressure P in the fuel cell 20 rises. However, since the discharge valve 16 is open, even if the flow rate of the fuel gas discharged from the injector 6 is high, the rising speed of the pressure P in the fuel cell 20 is not so fast. In this embodiment, in the first drainage process S11, the pressure P rises at approximately the same speed as that in the second drainage process S21. In this way, in the first drainage process, the fuel gas is allowed to flow at an extremely high flow rate V3 into the fuel gas discharge passage 27 while suppressing an increase in pressure P. When pressure P reaches pressure P2, the control device 40 ends the first drainage process S11 and executes the pressure reduction process S12.

圧力低下処理S12では、圧力Pの制御目標値が通常制御における制御目標値と同じ制御目標値P1(すなわち、低い値)に設定される。したがって、制御装置40は、圧力低下処理S12の開始と同時にインジェクタ6の開量を小さくし、燃料ガスの流量Vを流量V3から流量V1まで低下させる。また、圧力低下処理S12の初期では、制御装置40は、排出弁16を開いた状態に維持する。このように、圧力低下処理S12の初期では、インジェクタ6が吐出する燃料ガスの流量が低下する一方で排出弁16が開いた状態に維持されるので、燃料電池20内の圧力Pが低下する。制御装置40は、燃料電池20内の圧力Pが圧力P1に近い値まで低下したら、排出弁16を閉じる。排出弁16を閉じている間に、圧力Pが圧力P1で安定する。 In the pressure reduction process S12, the control target value of the pressure P is set to the same control target value P1 (i.e., a low value) as the control target value in normal control. Therefore, the control device 40 reduces the opening amount of the injector 6 at the same time as the start of the pressure reduction process S12, and reduces the flow rate V of the fuel gas from flow rate V3 to flow rate V1. In addition, in the early stage of the pressure reduction process S12, the control device 40 maintains the exhaust valve 16 in an open state. Thus, in the early stage of the pressure reduction process S12, the flow rate of the fuel gas discharged by the injector 6 decreases while the exhaust valve 16 is maintained in an open state, so that the pressure P in the fuel cell 20 decreases. When the pressure P in the fuel cell 20 decreases to a value close to the pressure P1, the control device 40 closes the exhaust valve 16. While the exhaust valve 16 is closed, the pressure P stabilizes at the pressure P1.

制御装置40は、第1排水処理S11と圧力低下処理S12を交互に繰り返し実行する。第1排水処理S11において残留水Wが燃料電池20から排出されるとともに圧力Pが上昇し、圧力低下処理S12において圧力Pが低下する。このように、制御装置40は、第1排水処理S11と圧力低下処理S12を交互に繰り返し実行することで、圧力Pが過度に上昇することを防止しながら残留水Wを排出する。制御装置40は、残留水Wの量が基準値を下回るまで第1排水処理S11と圧力低下処理S12を交互に繰り返し実行する。 The control device 40 alternately and repeatedly performs the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12. In the first drainage process S11, the residual water W is discharged from the fuel cell 20 and the pressure P increases, and in the pressure reduction process S12, the pressure P decreases. In this way, the control device 40 alternately and repeatedly performs the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 to discharge the residual water W while preventing the pressure P from increasing excessively. The control device 40 alternately and repeatedly performs the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 until the amount of residual water W falls below a reference value.

以上に説明したように、実施例1の燃料電池システム100は、排水処理が必要な場合において、残留水Wを排出し易い状況では第2排水処理S21を実行し、残留水Wを排出し難い状況では第1排水処理S11を実行する。第2排水処理S21では、排出弁16を閉じた状態でインジェクタ6の吐出流量を上昇させるので、インジェクタ6から吐出された燃料ガスの大部分がエジェクタ8、燃料電池20、気液分離器14、及び、ポンプ18を通る循環路を繰り返し循環する。循環する燃料ガスが燃料電池20を通過する度に燃料ガス中の水素が消費されるので、燃料ガス中の水素濃度が上昇し難い。したがって、第2排水処理S21の後の圧力低下処理S22において排出弁16が開かれるときに、排出弁16から排出されるガス中における水素濃度が低い。このように、第2排水処理S21では、燃料ガス中の水素を有効利用することができ、また、排出弁16から水素濃度が低いガスが排出されて環境負荷を低減することができる。他方、第1排水処理では、排出弁16を開いた状態でインジェクタ6の吐出流量を上昇させるので、燃料電池20を通過した燃料ガスの多くが排出弁16から排出され、循環路を循環する燃料ガスが少ない。したがって、第1排水処理S11では、燃料ガス中の水素の利用効率が低い。上述した実施例では、残留水Wを排出し難い状況に限って第1排水処理S11を実行し、残留水Wを排出し易い状況では第2排水処理S21を実行する。これによって、水素の有効利用が図られるとともに、環境負荷が低減される。 As described above, in the fuel cell system 100 of the first embodiment, when a drainage process is required, the second drainage process S21 is performed in a situation where it is easy to drain the residual water W, and the first drainage process S11 is performed in a situation where it is difficult to drain the residual water W. In the second drainage process S21, the discharge flow rate of the injector 6 is increased with the discharge valve 16 closed, so that most of the fuel gas discharged from the injector 6 repeatedly circulates through the circulation path passing through the ejector 8, the fuel cell 20, the gas-liquid separator 14, and the pump 18. Since hydrogen in the fuel gas is consumed each time the circulating fuel gas passes through the fuel cell 20, the hydrogen concentration in the fuel gas is unlikely to increase. Therefore, when the discharge valve 16 is opened in the pressure reduction process S22 after the second drainage process S21, the hydrogen concentration in the gas discharged from the discharge valve 16 is low. In this way, in the second drainage process S21, the hydrogen in the fuel gas can be effectively utilized, and the gas with a low hydrogen concentration is discharged from the discharge valve 16, reducing the environmental load. On the other hand, in the first drainage process, the discharge flow rate of the injector 6 is increased with the exhaust valve 16 open, so that most of the fuel gas that has passed through the fuel cell 20 is exhausted from the exhaust valve 16, and little fuel gas circulates through the circulation path. Therefore, in the first drainage process S11, the utilization efficiency of hydrogen in the fuel gas is low. In the above-mentioned embodiment, the first drainage process S11 is performed only when it is difficult to discharge the residual water W, and the second drainage process S21 is performed when it is easy to discharge the residual water W. This allows for effective use of hydrogen and reduces the environmental load.

図6は、実施例2の燃料電池システムの第1排水処理S11と圧力低下処理S12を示している。上述した実施例1の燃料電池システムでは、第1排水処理S11と圧力低下処理S12において燃料電池20の出力電流Iが一定値に維持される。これに対し、実施例2の燃料電池システムでは、図6のグラフDに示すように、第1排水処理S11における出力電流I1が圧力低下処理S12における出力電流I2よりも高い。実施例2の燃料電池システムのその他の構成は、実施例1の燃料電池システムと等しい。 Figure 6 shows the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 of the fuel cell system of Example 2. In the fuel cell system of Example 1 described above, the output current I of the fuel cell 20 is maintained at a constant value in the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12. In contrast, in the fuel cell system of Example 2, as shown in graph D of Figure 6, the output current I1 in the first drainage process S11 is higher than the output current I2 in the pressure reduction process S12. The rest of the configuration of the fuel cell system of Example 2 is the same as that of the fuel cell system of Example 1.

図6のように第1排水処理S11で出力電流Iが高くなると、第1排水処理S11中に燃料電池20で消費される水素ガスが多くなる。このため、第1排水処理S11中に燃料電池20内の圧力Pがより上昇し難くなる。したがって、実施例2の燃料電池システムによれば、第1排水処理S11において、実施例1より燃料ガスの流量Vを多くしたり、実施例1より第1排水処理S11の時間を長くすることができる。したがって、実施例2によれば、残留水Wをより排出し易い。 As shown in FIG. 6, when the output current I in the first drainage treatment S11 becomes high, more hydrogen gas is consumed by the fuel cell 20 during the first drainage treatment S11. This makes it more difficult for the pressure P in the fuel cell 20 to increase during the first drainage treatment S11. Therefore, according to the fuel cell system of Example 2, in the first drainage treatment S11, the flow rate V of the fuel gas can be made larger than in Example 1, and the time for the first drainage treatment S11 can be made longer than in Example 1. Therefore, according to Example 2, it is easier to discharge the residual water W.

なお、実施例2では、第1排水処理S11において、傾斜角度Xが大きいほど(すなわち、残留水Wを排出し難く、排水に必要な流量Vが高い場合ほど)、出力電流Iを高くしてもよい。このように出力電流Iを調整することで、より効果的に残留水Wを排出できる。但し、出力電流Iが大き過ぎると、燃料電池20内で生成される水量が増え、残留水Wが減少し難くなる場合がある。したがって、傾斜角度Xが所定角度を超えた場合には、出力電流Iをそれ以上高くすることなく一定値に維持してもよい。 In Example 2, in the first drainage treatment S11, the output current I may be increased as the inclination angle X increases (i.e., as the residual water W is more difficult to drain and the flow rate V required for drainage increases). By adjusting the output current I in this manner, the residual water W can be more effectively drained. However, if the output current I is too large, the amount of water generated in the fuel cell 20 increases, and it may become difficult to reduce the residual water W. Therefore, when the inclination angle X exceeds a predetermined angle, the output current I may be maintained at a constant value without being increased any further.

図7は、実施例3の燃料電池システムの第1排水処理を示している。図7のグラフEは、燃料電池20内の燃料ガス中の水素濃度Nを示している。また、図7のグラフFは、残留水Wの量を示している。また、グラフE中の破線は、実施例1の燃料電池システムで第1排水処理S11と圧力低下処理S12を繰り返し実行した場合の水素濃度Nを示している。上述したように、第1排水処理S11では、燃料ガス中の水素の利用効率が低い。したがって、第1排水処理S11の実施中に水素濃度Nが上昇する。このため、破線で示すように、第1排水処理S11と圧力低下処理S12の繰り返し回数が増えるほど、水素濃度Nが上昇する。水素濃度Nが上昇すると、燃料ガス排出路27内の圧損が減少し、燃料ガス排出路27の奥側端部27aとアノード排出口24aの間で圧力差が生じ難くなる。このため、水素濃度Nが上昇すると、残留水Wを排出し難くなる。例えば、図8は、燃料ガス中の水素濃度Nと残留水Wを排出するのに必要な燃料ガスの流量Vの関係を、傾斜角度Xごとに示している。図8に示すように、いずれの傾斜角度Xでも、水素濃度Nが高くなるほど残留水Wを排出するのに必要な燃料ガスの流量Vが高くなる。このように、燃料ガス中の水素濃度Nが上昇すると、残留水Wを排出し難くなる。 Figure 7 shows the first drainage process of the fuel cell system of Example 3. Graph E of Figure 7 shows the hydrogen concentration N in the fuel gas in the fuel cell 20. Graph F of Figure 7 shows the amount of residual water W. The dashed line in graph E shows the hydrogen concentration N when the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 are repeatedly performed in the fuel cell system of Example 1. As described above, the first drainage process S11 has a low utilization efficiency of hydrogen in the fuel gas. Therefore, the hydrogen concentration N increases during the first drainage process S11. Therefore, as shown by the dashed line, the hydrogen concentration N increases as the number of times the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 are repeated increases. When the hydrogen concentration N increases, the pressure loss in the fuel gas discharge path 27 decreases, and a pressure difference is less likely to occur between the rear end 27a of the fuel gas discharge path 27 and the anode discharge port 24a. Therefore, when the hydrogen concentration N increases, it becomes more difficult to discharge the residual water W. For example, Figure 8 shows the relationship between the hydrogen concentration N in the fuel gas and the fuel gas flow rate V required to discharge the residual water W for each tilt angle X. As shown in Figure 8, for any tilt angle X, the higher the hydrogen concentration N, the higher the fuel gas flow rate V required to discharge the residual water W. In this way, as the hydrogen concentration N in the fuel gas increases, it becomes more difficult to discharge the residual water W.

これに対し、実施例3の燃料電池システムは、第1排水処理S11と圧力低下処理S12を繰り返し実行し、第1排水処理S11と圧力低下処理S12の繰り返し回数nが基準回数を超えたときに排出弁16を開く頻度を低下させる。例えば、図7において、タイミングt1は繰り返し回数nが基準回数を超えたタイミングである。すると、制御装置40は、タイミングt1以降に、排出弁16を閉じた状態に維持する。したがって、タイミングt1以降の処理S31では排出弁16が閉じた状態でインジェクタ6の吐出流量が増加され、流量Vと圧力Pが上昇する。処理S31の後の処理S32では、排出弁16が閉じた状態でインジェクタ6の吐出流量が減少され、流量Vと圧力Pが低下する。処理S31、S32は、残留水Wが基準値を下回るまで繰り返し実行される。このように、繰り返し回数nが基準回数を超えると、排出弁16が閉じた状態に維持される。このため、タイミングt1以降に水素濃度Nの上昇が抑制される。これによって、残留水Wの排出効率の低下が抑制される。 In contrast, the fuel cell system of the third embodiment repeatedly executes the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12, and reduces the frequency of opening the exhaust valve 16 when the number of repetitions n of the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 exceeds the reference number. For example, in FIG. 7, the timing t1 is the timing when the number of repetitions n exceeds the reference number. Then, the control device 40 maintains the exhaust valve 16 in a closed state after the timing t1. Therefore, in the process S31 after the timing t1, the discharge flow rate of the injector 6 is increased with the exhaust valve 16 closed, and the flow rate V and the pressure P increase. In the process S32 after the process S31, the discharge flow rate of the injector 6 is decreased with the exhaust valve 16 closed, and the flow rate V and the pressure P decrease. The processes S31 and S32 are repeatedly executed until the residual water W falls below the reference value. In this way, when the number of repetitions n exceeds the reference number, the exhaust valve 16 is maintained in a closed state. Therefore, the increase in the hydrogen concentration N is suppressed after the timing t1. This prevents the efficiency of draining residual water W from decreasing.

なお、上述した実施例3では、繰り返し回数nが基準回数を超えた後に排出弁16を閉じた状態に維持した(すなわち、排出弁16を開く頻度をゼロにした)。しかしながら、繰り返し回数nが基準回数を超えた後に、第1排水処理S11と圧力低下処理S12を繰り返している期間よりも低い頻度で排出弁16を開いてもよい。この構成でも、繰り返し回数nが基準回数を超えた後に水素濃度Nの上昇を抑制できる。 In the above-described third embodiment, the exhaust valve 16 is maintained in a closed state after the number of repetitions n exceeds the reference number (i.e., the frequency at which the exhaust valve 16 is opened is set to zero). However, after the number of repetitions n exceeds the reference number, the exhaust valve 16 may be opened at a frequency lower than the period during which the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 are repeated. Even with this configuration, the increase in the hydrogen concentration N can be suppressed after the number of repetitions n exceeds the reference number.

また、実施例3では、傾斜角度Xに応じて排出弁16を開く頻度を変更してもよい。例えば、1つの変形例では、傾斜角度Xが基準角度未満の場合には繰り返し回数nが基準回数を超えても第1排水処理S11と圧力低下処理S12を繰り返し実行し、傾斜角度Xが基準角度以上の場合に排出弁16を開く頻度を低下させてもよい。また、別の変形例では、傾斜角度Xが大きいほど排出弁16を開く頻度を低くしてもよい。 In addition, in Example 3, the frequency with which the discharge valve 16 is opened may be changed depending on the inclination angle X. For example, in one modified example, when the inclination angle X is less than a reference angle, the first drainage process S11 and the pressure reduction process S12 may be repeatedly executed even if the number of repetitions n exceeds the reference number, and when the inclination angle X is equal to or greater than the reference angle, the frequency with which the discharge valve 16 is opened may be reduced. In another modified example, the frequency with which the discharge valve 16 is opened may be reduced as the inclination angle X increases.

なお、上述した実施例1~3では、第1排水処理S11と第2排水処理S21とで圧力Pの上昇速度がほぼ等しくなるように流量V2、V3が設定されていた。しかしながら、第1排水処理S11で第2排水処理S21よりも圧力Pの上昇速度が低くなるように、流量V2、V3が設定されていてもよい。この構成によれば、第1排水処理S11を第2排水処理S21よりも長く実施することができる。したがって、残留水Wを排出し難い場合に、第1排水処理S11を長時間実施することで残留水Wを排出することができる。 In the above-mentioned Examples 1 to 3, the flow rates V2 and V3 were set so that the rate of increase in pressure P was approximately equal in the first drainage treatment S11 and the second drainage treatment S21. However, the flow rates V2 and V3 may be set so that the rate of increase in pressure P is slower in the first drainage treatment S11 than in the second drainage treatment S21. With this configuration, the first drainage treatment S11 can be performed longer than the second drainage treatment S21. Therefore, when it is difficult to drain the residual water W, the residual water W can be drained by performing the first drainage treatment S11 for a long period of time.

また、上述した実施例1~3では、第1排水処理S11の実施中及び第2排水処理S21の実施中に流量Vを徐々に上昇させた。しかしながら、第2排水処理S21ではインジェクタ6を制御することによって流量Vを流量V2の一定値に制御し、第1排水処理S11ではインジェクタ6を制御することによって流量Vを流量V3の一定値に制御してもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the flow rate V was gradually increased during the first drainage treatment S11 and the second drainage treatment S21. However, in the second drainage treatment S21, the flow rate V may be controlled to a constant value of flow rate V2 by controlling the injector 6, and in the first drainage treatment S11, the flow rate V may be controlled to a constant value of flow rate V3 by controlling the injector 6.

また、上述した実施例1~3では、インジェクタ6に代えてリニアソレノイドバルブを設け、リニアソレノイドバルブによって燃料電池20に供給される燃料ガスの流量を制御してもよい。 In addition, in the above-described embodiments 1 to 3, a linear solenoid valve may be provided instead of the injector 6, and the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell 20 may be controlled by the linear solenoid valve.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above. The technical elements described in this specification or drawings demonstrate technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings achieves multiple objectives simultaneously, and achieving one of these objectives is itself technically useful.

1:燃料ガスタンク、6:インジェクタ、8:エジェクタ、14:気液分離器、16:排出弁、20:燃料電池、26:セル、27:燃料ガス排出路、29:バイパスチューブ 1: Fuel gas tank, 6: Injector, 8: Ejector, 14: Gas-liquid separator, 16: Exhaust valve, 20: Fuel cell, 26: Cell, 27: Fuel gas exhaust path, 29: Bypass tube

Claims (6)

積層された複数のセルを有する燃料電池と、
燃料ガス供給ユニットと、
制御装置、
を有し、
前記燃料電池が、
前記複数のセルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、
前記複数のセルを通過した前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出路、
を有し、
前記燃料ガス供給ユニットが、
前記燃料ガス供給路に供給する前記燃料ガスの流量を変更する燃料ガス供給装置と、
前記燃料ガス排出路から排出された前記燃料ガスを前記燃料ガス供給路に還流させる還流経路と
還流経路から前記燃料ガスと水を排出する排出弁、
を有し、
前記制御装置が、
前記排出弁を閉じた状態で前記燃料ガス供給装置を作動させる通常処理と、
前記排出弁を開いた状態で前記通常処理よりも高い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって、前記燃料ガス排出路から水を排出する第1排水処理、
を実行し、
前記第1排水処理では前記通常処理よりも前記燃料電池の出力電流を高くする、
燃料電池システム。
A fuel cell having a plurality of stacked cells;
A fuel gas supply unit;
Control device,
having
The fuel cell is
a fuel gas supply channel for supplying a fuel gas to the plurality of cells;
a fuel gas discharge passage for discharging the fuel gas that has passed through the plurality of cells;
having
The fuel gas supply unit,
a fuel gas supply device that changes a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas supply path;
a return path for returning the fuel gas discharged from the fuel gas discharge path to the fuel gas supply path ;
a discharge valve for discharging the fuel gas and water from the reflux path ;
having
The control device,
a normal process of operating the fuel gas supply device with the exhaust valve closed;
a first drainage process for discharging water from the fuel gas discharge passage by operating the fuel gas supply device at a flow rate higher than that of the normal process with the discharge valve open;
Run
In the first drainage process, an output current of the fuel cell is increased as compared with that of the normal process.
Fuel cell system.
前記制御装置が、前記排出弁を閉じた状態で前記通常処理よりも高く前記第1排水処理よりも低い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって、前記燃料ガス排出路から水を排出する第2排水処理を実行する、請求項1に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system of claim 1, wherein the control device performs a second drainage process to drain water from the fuel gas exhaust passage by operating the fuel gas supply device with the exhaust valve closed and at a flow rate higher than the normal process and lower than the first drainage process. 前記還流経路に設けられた気液分離器をさらに有し、The circulation path further includes a gas-liquid separator,
前記排出弁が、前記気液分離器から前記燃料ガスと水を排出する、the exhaust valve exhausts the fuel gas and water from the gas-liquid separator;
請求項1または2に記載の燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 1 or 2.
積層された複数のセルを有する燃料電池と、
燃料ガス供給ユニットと、
制御装置、
を有し、
前記燃料電池が、
前記複数のセルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、
前記複数のセルを通過した前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出路、
を有し、
前記燃料ガス供給ユニットが、
前記燃料ガス供給路に供給する前記燃料ガスの流量を変更する燃料ガス供給装置と、
前記燃料ガス排出路から排出された前記燃料ガスを前記燃料ガス供給路に還流させる還流経路と、
前記還流経路から前記燃料ガスと水を排出する排出弁、
を有し、
前記制御装置が、
前記排出弁を閉じた状態で前記燃料ガス供給装置を作動させる通常処理と、
前記排出弁を開いた状態で前記通常処理よりも高い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって、前記燃料ガス排出路から水を排出する第1排水処理、
を実行し、
前記制御装置が、前記第1排水処理を実行するときに、前記第1排水処理と、前記排出弁を閉じた状態で前記第1排水処理よりも低い流量で前記燃料ガス供給装置を作動させることによって前記燃料ガス排出路内の圧力を低下させる圧力低下処理を交互に実行する、
料電池システム。
A fuel cell having a plurality of stacked cells;
A fuel gas supply unit;
Control device,
having
The fuel cell is
a fuel gas supply channel for supplying a fuel gas to the plurality of cells;
a fuel gas discharge passage for discharging the fuel gas that has passed through the plurality of cells;
having
The fuel gas supply unit,
a fuel gas supply device that changes a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel gas supply path;
a return path for returning the fuel gas discharged from the fuel gas discharge path to the fuel gas supply path;
a discharge valve for discharging the fuel gas and water from the reflux path;
having
The control device,
a normal process of operating the fuel gas supply device with the exhaust valve closed;
a first drainage process for discharging water from the fuel gas discharge passage by operating the fuel gas supply device at a flow rate higher than that of the normal process with the discharge valve open;
Run
When the control device executes the first drainage process, the control device alternately executes the first drainage process and a pressure reduction process in which the pressure in the fuel gas discharge path is reduced by operating the fuel gas supply device at a flow rate lower than that of the first drainage process with the discharge valve closed.
Fuel cell system.
前記第1排水処理と前記圧力低下処理の繰り返し回数が基準回数を超えたときに、前記排出弁を開く頻度を低下させる請求項4に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4, wherein the frequency of opening the exhaust valve is reduced when the number of times the first drainage process and the pressure reduction process are repeated exceeds a reference number. 前記還流経路に設けられた気液分離器をさらに有し、The circulation path further includes a gas-liquid separator,
前記排出弁が、前記気液分離器から前記燃料ガスと水を排出する、the exhaust valve exhausts the fuel gas and water from the gas-liquid separator;
請求項4または5に記載の燃料電池システム。6. The fuel cell system according to claim 4 or 5.
JP2022100953A 2022-06-23 2022-06-23 Fuel Cell Systems Active JP7622701B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022100953A JP7622701B2 (en) 2022-06-23 2022-06-23 Fuel Cell Systems
CN202310356775.1A CN117293351A (en) 2022-06-23 2023-04-04 fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022100953A JP7622701B2 (en) 2022-06-23 2022-06-23 Fuel Cell Systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024002019A JP2024002019A (en) 2024-01-11
JP7622701B2 true JP7622701B2 (en) 2025-01-28

Family

ID=89252457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022100953A Active JP7622701B2 (en) 2022-06-23 2022-06-23 Fuel Cell Systems

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7622701B2 (en)
CN (1) CN117293351A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236843A (en) 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp Elimination of flooding in fuel cell systems
JP2007027149A (en) 2006-11-06 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd Control device for fuel cell system
WO2007013453A1 (en) 2005-07-27 2007-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel battery system
JP2023119485A (en) 2022-02-16 2023-08-28 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236843A (en) 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp Elimination of flooding in fuel cell systems
WO2007013453A1 (en) 2005-07-27 2007-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel battery system
JP2007027149A (en) 2006-11-06 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd Control device for fuel cell system
JP2023119485A (en) 2022-02-16 2023-08-28 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024002019A (en) 2024-01-11
CN117293351A (en) 2023-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5698410B2 (en) Fuel cell system
JP4701624B2 (en) Fuel cell system
US20060051632A1 (en) Fuel cell system and related method
JP2004185974A (en) Fuel cell system
US7402352B2 (en) Fuel cell system and related startup method
JPWO2012036143A1 (en) Fuel cell system
CN110676484A (en) Vehicle, hydrogen circulation system of fuel cell, and hydrogen circulation control method
WO2013129453A1 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell system
US20050249990A1 (en) Fuel cell minimum fuel recycle with maximum fuel utilization
JP6555169B2 (en) Control method of fuel cell system
US11705565B2 (en) Fuel cell system
JP7622701B2 (en) Fuel Cell Systems
CN114824380B (en) Anode circulation system of fuel cell and control method thereof
JP7571746B2 (en) Fuel Cell Systems
CN117080486A (en) Marine fuel cell hydrogen supply system and control method
JP2010123427A (en) Fuel cell system
JP3622720B2 (en) Fuel cell system
US11569516B2 (en) Fuel cell system
JP7669995B2 (en) Fuel Cell Systems
JP4802486B2 (en) Fuel cell system
JP7434399B2 (en) fuel cell system
JP7476559B2 (en) Fuel Cell Systems
CN116742068A (en) Fuel cell system and vibration and noise reduction method of fuel cell system
JP2007128761A (en) Fuel cell system
JP2007066553A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241230

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7622701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150