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公開番号2025162124
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2024065246
出願日2024-04-15
発明の名称燃料電池システム
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人弁理士法人平田国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20251020BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ポンプを用いることなく、水素オフガスから回収した未反応の水素ガスを燃料電池に供給することが可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システム1は、燃料電池2と、燃料電池2に水素ガスを供給する水素供給流路40と、水素供給流路40に設けられた可変レギュレータ43と、燃料電池2が排出する水素オフガスから得られた回収水素ガスをバッファタンク520bに貯留する気液分離器52と、気液分離器52の前段に設けられたリリーフバルブ51と、燃料電池2から水素供給流路40の下流流路402に至る循環流路50と、可変レギュレータ43及びリリーフバルブ51を制御する制御装置6とを備える。制御装置6は、リリーフバルブ51を閉状態とすると共に可変レギュレータ43の制御によって下流流路402の圧力をバッファタンク520bの圧力以下にして、バッファタンク520bの回収水素ガスを下流流路402に還流させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素ガスと酸素ガスとの電気化学反応により発電し、未反応の前記水素ガス及び水分を含む水素オフガスを排出する燃料電池と、
水素供給源から前記燃料電池に前記水素ガスを供給する水素供給流路と、
前記水素供給流路の途中に設けられた水素ガス供給弁と、
前記水素オフガスから水分を分離して回収水素ガスを得ると共に、前記回収水素ガスをバッファタンクに貯留する気液分離器と、
前記気液分離器と前記燃料電池との間に設けられたリリーフバルブと、
前記気液分離器と前記水素供給流路との間に設けられた逆止弁と、
前記燃料電池の排出口から前記リリーフバルブ、前記気液分離器、及び前記逆止弁を経て前記水素供給流路における前記水素ガス供給弁と前記燃料電池との間の下流流路に接続された循環流路と、
前記水素ガス供給弁及び前記リリーフバルブを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記バッファタンクに貯留された前記回収水素ガスを前記下流流路に還流させるとき、前記リリーフバルブを閉状態とすると共に前記水素ガス供給弁の制御によって前記下流流路における圧力を前記バッファタンクの圧力以下とする、
燃料電池システム。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
前記バッファタンクの圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出値が所定値以上となったときに前記バッファタンクに貯留された前記回収水素ガスを前記下流流路に還流させる、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記圧力センサの検出値が前記所定値未満のとき、前記リリーフバルブを断続的に開閉し、前記バッファタンクの圧力を徐々に上昇させる、
請求項２に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に水素ガスを供給して発電を行う燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給して得られた電力を電動モータに供給し、電動モータを駆動源として車両を走行させる燃料電池車が開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２に記載の燃料電池システムは、燃料電池から排出された水分を含む水素オフガスから気液分離器によって未反応の水素ガスを回収し、回収した水素ガスを再度ポンプによって燃料電池に供給するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－８０８９号公報
特開２０２１－７７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載の燃料電池システムでは、燃料電池によって発電した電力の一部をポンプの作動のために用いなければならず、ポンプの作動のために電力効率が低下してしまっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、ポンプを用いることなく、水素オフガスから回収した未反応の水素ガスを燃料電池に供給することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成するため、水素ガスと酸素ガスとの電気化学反応により発電し、未反応の前記水素ガス及び水分を含む水素オフガスを排出する燃料電池と、水素供給源から前記燃料電池に前記水素ガスを供給する水素供給流路と、前記水素供給流路の途中に設けられた水素ガス供給弁と、前記水素オフガスから水分を分離して回収水素ガスを得ると共に、前記回収水素ガスをバッファタンクに貯留する気液分離器と、前記気液分離器と前記燃料電池との間に設けられたリリーフバルブと、前記気液分離器と前記水素供給流路との間に設けられた逆止弁と、前記燃料電池の排出口から前記リリーフバルブ、前記気液分離器、及び前記逆止弁を経て前記水素供給流路における前記水素ガス供給弁と前記燃料電池との間の下流流路に接続された循環流路と、前記水素ガス供給弁及び前記リリーフバルブを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記バッファタンクに貯留された前記回収水素ガスを前記下流流路に還流させるとき、前記リリーフバルブを閉状態とすると共に前記水素ガス供給弁の制御によって前記下流流路における圧力を前記バッファタンクの圧力以下とする、燃料電池システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムによれば、ポンプを用いることなく、水素オフガスから回収した未反応の水素ガスを燃料電池に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成例を模式的に示す概略構成図である。
気液分離器の構成例をその周辺部の構成と共に示す概略構成図である。
制御装置が実行する処理の手順の一例を示すフローチャートである。
通常モード時及び循環モード時における圧力センサ及び下流側圧力センサの検出値の推移の一例をリリーフバルブの開閉状態の変化と共に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池システム１の構成例を模式的に示す概略構成図である。この燃料電池システム１は、例えば電動モータを駆動源として有する燃料電池車に搭載され、電動モータに供給するための電力を発生する。
（【００１１】以降は省略されています）

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