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公開番号2024156838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024125758,2022047009
出願日2024-08-01,2022-03-23
発明の名称燃料電池システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241029BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ドレイン弁からの液水の排出を正確に制御することにより、ドレイン弁から排出される燃料オフガスの量を抑制してエネルギ効率化を図る燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料オフガス流路74に設けられる気液分離器36に設けられ、気液分離器36内の液水を排出するドレイン弁164と、燃料ガス供給流路72又は前記燃料オフガス流路74に設けられ、流路内のガス圧力Phを検出する圧力センサ73と、燃料電池スタック18の発電状態を取得する発電状態取得部115と、制御装置15と、を備える。制御装置15は、前記発電状態及び前記ガス圧力Phに基づき、ドレイン弁164の開閉を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、
前記燃料ガスを前記燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスが流通する燃料オフガス流路と、
前記燃料オフガス流路に設けられる気液分離器と、
該気液分離器に設けられ、該気液分離器内の液水を排出するドレイン弁と、
前記燃料ガス供給流路又は前記燃料オフガス流路に設けられ、流路内のガス圧力を検出する圧力センサと、
前記燃料電池スタックの発電状態を取得する発電状態取得部と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記発電状態及び前記ガス圧力に基づき、前記ドレイン弁の開閉を制御し、
さらに、前記制御装置は、
前記ドレイン弁が閉弁しているときの前記気液分離器内の水位を前記発電状態に基づき推定し、推定した水位が閾値水位以上になると前記ドレイン弁を開弁して前記液水を排出するとともに、
前記ドレイン弁の開弁中に、前記発電状態における発電電流の変動幅が所定電流変動幅内であるか否かを判定し、
前記発電電流が前記所定電流変動幅の上限発電電流を上回っている場合には、前記ガス圧力の圧力降下速度の判定を実施することなく、且つ前記ドレイン弁の開弁を維持し、
前記発電電流の変動幅が前記所定電流変動幅内である場合には、前記ドレイン弁が開弁中に、前記圧力センサにより検出されている前記ガス圧力の前記圧力降下速度が閾値降下速度以上になったとき、前記ドレイン弁を閉弁する
燃料電池システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料オフガス流路から酸化剤ガス供給流路に接続される接続流路と、
該接続流路の連通状態を開閉する開閉弁と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記開閉弁が閉弁されているときに、前記発電状態及び前記ガス圧力に基づき、前記ドレイン弁の開閉を制御する
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックを収容するケースに設けられ、前記燃料電池スタック内の液水を外部に排出するケース側開閉弁をさらに備え、
前記制御装置は、
前記ケース側開閉弁が閉弁されているときに、前記発電状態及び前記ガス圧力に基づき、前記ドレイン弁の開閉を制御する
燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、水位センサを設けることなく、燃料オフガス流路に設けられたドレイン弁からの排水制御を正確に実施し得る燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池（ＦＣ）に関する研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックの燃料オフガス流路に気液分離器が設けられている。この気液分離器には、該気液分離器内の水位を検出する水位センサが設けられている。
【０００４】
燃料電池システムの制御部は、前記水位センサの検出信号に基づきドレイン弁の開弁と閉弁を切り換える。
【０００５】
これにより気液分離器から水と共に燃料ガスが排出されることを抑制しつつ、適宜のタイミングで水を排出することができる、と開示されている。
【０００６】
特許文献２には、水位センサを設けることなく、気液分離器内の圧力変動を検出して前記ドレイン弁の開弁を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２１－４８０６４号公報
特開２０１９－１１４３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、燃料電池スタックの発電状態に変動があると、発電による燃料ガスの消費によって、アノード経路内の圧力変動が起こり、気液分離器内の水位の変化を正確に判断することが難しいという課題がある。
【０００９】
この発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の一態様に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、前記燃料ガスを前記燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスが流通する燃料オフガス流路と、前記燃料オフガス流路に設けられる気液分離器と、該気液分離器に設けられ、該気液分離器内の液水を排出するドレイン弁と、前記燃料ガス供給流路又は前記燃料オフガス流路に設けられ、流路内のガス圧力を検出する圧力センサと、前記燃料電池スタックの発電状態を取得する発電状態取得部と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記発電状態及び前記ガス圧力に基づき、前記ドレイン弁の開閉を制御し、さらに、前記制御装置は、前記ドレイン弁が閉弁しているときの前記気液分離器内の水位を前記発電状態に基づき推定し、推定した水位が閾値水位以上になると前記ドレイン弁を開弁して前記液水を排出するとともに、前記ドレイン弁の開弁中に、前記発電状態における発電電流の変動幅が所定電流変動幅内であるか否かを判定し、前記発電電流が前記所定電流変動幅の上限発電電流を上回っている場合には、前記ガス圧力の圧力降下速度の判定を実施することなく、且つ前記ドレイン弁の開弁を維持し、前記発電電流の変動幅が前記所定電流変動幅内である場合には、前記ドレイン弁が開弁中に、前記圧力センサにより検出されている前記ガス圧力の前記圧力降下速度が閾値降下速度以上になったとき、前記ドレイン弁を閉弁する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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