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JP2007173170A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2007173170A
JP2007173170A JP2005372482A JP2005372482A JP2007173170A JP 2007173170 A JP2007173170 A JP 2007173170A JP 2005372482 A JP2005372482 A JP 2005372482A JP 2005372482 A JP2005372482 A JP 2005372482A JP 2007173170 A JP2007173170 A JP 2007173170A
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JP
Japan
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temperature
fuel cell
pressure
cell system
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005372482A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinobu Moriyama
明信 森山
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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Abstract

【課題】圧力検出器と温度検出器の配置を最適化することにより、検出精度を向上させる。
【解決手段】燃料電池本体に空気および燃料を供給して発電する燃料電池システムにおいて、空気および/または燃料の流れるガス流路(配管1)に、それぞれ2つ以上の圧力センサ22、23および温度センサ24、25を備える。圧力センサ22、23はガス流れ方向と略平行な方向Aに並べて配置し、温度センサ24、25はガス流れ方向と略直交する同一断面内に並べて配置する。圧力センサ22、23の近傍にヒータ26を備え、ヒータの近傍に温度センサ24、25を備え、2つ以上のセンサの温度情報からヒータ26の異常を検知する。
【選択図】図1
To improve detection accuracy by optimizing the arrangement of a pressure detector and a temperature detector.
In a fuel cell system for generating power by supplying air and fuel to a fuel cell body, two or more pressure sensors 22 and 23 and a temperature are respectively provided in a gas flow path (pipe 1) through which air and / or fuel flows. Sensors 24 and 25 are provided. The pressure sensors 22 and 23 are arranged side by side in a direction A substantially parallel to the gas flow direction, and the temperature sensors 24 and 25 are arranged in the same cross section substantially orthogonal to the gas flow direction. A heater 26 is provided in the vicinity of the pressure sensors 22 and 23, and temperature sensors 24 and 25 are provided in the vicinity of the heater, and an abnormality of the heater 26 is detected from temperature information of two or more sensors.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃料電池本体に空気および燃料を供給して発電する燃料電池システムに関し、主に車載用として適用される燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system that generates air by supplying air and fuel to a fuel cell body, and more particularly to a fuel cell system that is applied for in-vehicle use.

従来の燃料電池システムは、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されるように、燃料電池本体に供給する空気や燃料あるいは排出ガス等の状態をセンサで検知して、最適な状態を維持するよう制御されている。
特開2000−243418号公報 特開2005−93110号公報
For example, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, conventional fuel cell systems maintain the optimum state by detecting the state of air, fuel, exhaust gas, or the like supplied to the fuel cell body with a sensor. It is controlled to do.
JP 2000-243418 A JP-A-2005-93110

しかしながら、特許文献1、2においては、燃料電池システムを稼働する上で、圧力、温度の情報が重要との認識が示されているものの、その取付や配置については明らかにされておらず、従って、燃料電池システム特有の液水が特に圧力検出や温度検出に悪影響を及ぼす可能性があった。   However, in Patent Documents 1 and 2, although it is recognized that information on pressure and temperature is important in operating the fuel cell system, its mounting and arrangement are not clarified. The liquid water unique to the fuel cell system may adversely affect pressure detection and temperature detection.

具体的には、環境温度が低温になると、システム内の水分が凝縮し、気相と液相の混相状態でシステム内を流れることがあり、特に圧力検出に誤差が生じてしまうおそれがあった。また、環境温度が零下となって、凝縮した液水が凍結した場合、さらにその検出誤差を拡大してしまうおそれがあった。   Specifically, when the environmental temperature is low, moisture in the system may condense and flow in the system in a mixed phase of gas phase and liquid phase, which may cause an error in pressure detection in particular. . In addition, when the ambient temperature drops below zero and the condensed liquid water freezes, the detection error may be further increased.

そこで本発明は、圧力、温度の検出器をそれぞれ2つ以上有すると共に、圧力検出器と温度検出器の配置を最適化することにより、検出精度を向上させ、安定した運転を可能とする燃料電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has two or more pressure and temperature detectors and optimizes the arrangement of the pressure detector and the temperature detector to improve detection accuracy and enable stable operation. The purpose is to provide a system.

本発明の燃料電池システムは、空気および/または燃料の流れるガス流路に、それら被測定ガスの圧力および温度を検出するための圧力検出器および温度検出器をそれぞれ少なくとも2つ以上備えている。   The fuel cell system of the present invention includes at least two pressure detectors and temperature detectors for detecting the pressure and temperature of the gas to be measured in the gas flow path through which air and / or fuel flows.

そして、この燃料電池システムでは、前記圧力検出器を、ガス流路に、被測定ガスの流れる方向と略平行な方向に並べて配置する一方、前記温度検出器を、ガス流路に、被測定ガスの流れる方向と略直交する同一断面内に並べて配置している。   In this fuel cell system, the pressure detector is arranged in the gas flow path in a direction substantially parallel to the direction in which the gas to be measured flows, while the temperature detector is disposed in the gas flow path in the gas to be measured. Are arranged side by side in the same cross section substantially perpendicular to the flowing direction.

本発明によれば、システム内を流れるガス(空気と燃料)の状態、つまりガスの圧力と温度をそれぞれ2つ以上の圧力検出器と温度検出器とによって、それらの圧力と温度をより正確に検出することができる。   According to the present invention, the state of the gas (air and fuel) flowing through the system, that is, the pressure and temperature of the gas are more accurately determined by two or more pressure detectors and temperature detectors, respectively. Can be detected.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1(a)は本実施形態の要部を示す縦断面図、図1(b)は(a)のIb−Ib矢視断面図、図2は本実施形態の要部の外観斜視図、図3は本実施形態の概略を示すシステム構成図である。   1A is a longitudinal sectional view showing the main part of the present embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the arrow Ib-Ib of FIG. 1A, and FIG. 2 is an external perspective view of the main part of the present embodiment. FIG. 3 is a system configuration diagram showing an outline of the present embodiment.

まず、燃料電池システムの基本的な構成を図3を用いて説明する。システムの主体となる燃料電池本体10は、電解質膜11の両面に、触媒およびガス拡散電極が形成された触媒電極層12a、13aを密着的に形成し、一方を酸化ガス極12、他方を燃料極13としたものであり、燃料電池本体10のそれぞれの極側に、酸化ガスである空気20と、燃料ガスである水素30を供給することで、両極間に発生する電気を、外部の電気負荷40に電力として取り出すようになっている。   First, the basic configuration of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell main body 10 which is the main body of the system has catalyst electrode layers 12a and 13a in which a catalyst and a gas diffusion electrode are formed on both surfaces of an electrolyte membrane 11 in close contact, one of which is an oxidizing gas electrode 12 and the other is a fuel. The electrode 13 is an electrode, and by supplying air 20 as an oxidant gas and hydrogen 30 as a fuel gas to the respective electrode sides of the fuel cell main body 10, electricity generated between the two electrodes can be converted into external electricity. The power is taken out to the load 40 as electric power.

ここで、空気20を供給するライン1(ガス流路)および水素30を供給するライン(ガス流路)には、それぞれ加湿装置21、31が装着され、燃料電池本体10内の電解質膜11の湿潤状態を確保することができるようになっている。   Here, humidifiers 21 and 31 are attached to a line 1 (gas flow path) for supplying air 20 and a line (gas flow path) for supplying hydrogen 30, respectively, and the electrolyte membrane 11 in the fuel cell body 10 is attached. A wet state can be secured.

さらに、空気20を供給するラインには、圧力センサ(圧力検出器)22、23、温度センサ(温度検出器)24、25がそれぞれ2つずつ設けられている。水素30を供給するラインにも同様に、圧力センサ(圧力検出器)32、33、温度センサ(温度検出器)34、35がそれぞれ2つずつ設けられている。   Further, two pressure sensors (pressure detectors) 22 and 23 and two temperature sensors (temperature detectors) 24 and 25 are provided on the line for supplying the air 20. Similarly, two pressure sensors (pressure detectors) 32 and 33 and two temperature sensors (temperature detectors) 34 and 35 are provided on the line for supplying hydrogen 30.

図1、図2は、例えば、空気20を供給するラインにおける、圧力センサ22、23と温度センサ24、25の取付・配置例を示している。水素側のラインについても同様であるが、ここでは代表として空気側のラインについてだけ説明する。なお、図示する例は、構成および作用を解り易く説明するために誇張して示してあり、必ずしも現実の寸法関係を表わしているわけではない。   1 and 2 show examples of mounting and arrangement of pressure sensors 22 and 23 and temperature sensors 24 and 25 in a line for supplying air 20, for example. The same applies to the hydrogen side line, but only the air side line will be described here as a representative. Note that the illustrated example is exaggerated for easy understanding of the configuration and operation, and does not necessarily represent an actual dimensional relationship.

図1、2において、符号1で示すものは、空気ラインを構成する配管(ガス流路)で、1aは配管内壁を示す。この配管1の一方は、図示しない空気コンプレッサに連通し、他方は、燃料電池本体10内の酸化ガス極12に連通している。従って、コンプレッサから送られた空気は、配管1を通過して、燃料電池本体10に供給されるようになっている。   1 and 2, reference numeral 1 indicates a pipe (gas flow path) constituting an air line, and 1a indicates a pipe inner wall. One of the pipes 1 communicates with an air compressor (not shown), and the other communicates with an oxidizing gas electrode 12 in the fuel cell main body 10. Therefore, the air sent from the compressor passes through the pipe 1 and is supplied to the fuel cell main body 10.

ここで、配管1の略水平方向に配されたストレート部分の管壁(流路壁)には、2つの圧力センサ22、23が、ガス(被測定ガスである空気)の流れる方向Aと平行な方向に並べて配置されており、両圧力センサ22、23のポート部22a、23aが、配管内壁1aに同じように開口している。換言すれば、2つの圧力センサ22、23は、水平方向に配設された配管1のストレート部分に、空気の流れ方向Aに沿って互いに接近するように隣接配置されており、その圧力センサ22、23のポート部22a、23aを、ガス流路内に臨ませるようにして設けられている。   Here, two pressure sensors 22 and 23 are parallel to the flow direction A of the gas (air to be measured) on the pipe wall (flow path wall) of the straight portion arranged in the substantially horizontal direction of the pipe 1. The port portions 22a and 23a of both pressure sensors 22 and 23 open in the same manner to the pipe inner wall 1a. In other words, the two pressure sensors 22 and 23 are arranged adjacent to a straight portion of the pipe 1 arranged in the horizontal direction so as to approach each other along the air flow direction A. , 23 are provided so that the port portions 22a, 23a face the gas flow path.

また、圧力センサ22に近接して、配管1の管壁(流路壁)には、2つの温度センサ24、25が、ガス(被測定ガス)の流れる方向Aと略直交する(略直角となる)同一断面内に並べて配置されている。換言すれば、ガスの流れる方向Aと直交する配管1の任意断面上に、2つの温度センサ24、25を並べて配置している。   Further, in the vicinity of the pressure sensor 22, two temperature sensors 24, 25 are substantially orthogonal to the flow direction A of the gas (measured gas) (substantially perpendicular to the pipe wall (flow path wall) of the pipe 1. Are arranged side by side in the same cross section. In other words, the two temperature sensors 24 and 25 are arranged side by side on an arbitrary cross section of the pipe 1 orthogonal to the gas flow direction A.

この場合、ガス流れ方向の上流側に位置する圧力センサ22と、2つの温度センサ24、25は、同じ断面内に配置されている。つまり、互いに配管1の中心で交わる水平中心線をX線、垂直中心線をY線とすると、X線とY線を含む同じ断面内(Ib−Ib断面内)に、2つの温度センサ24、25と1つの圧力センサ22が配置されている。   In this case, the pressure sensor 22 located on the upstream side in the gas flow direction and the two temperature sensors 24 and 25 are arranged in the same cross section. That is, if the horizontal center line intersecting with each other at the center of the pipe 1 is an X-ray and the vertical center line is a Y-line, the two temperature sensors 24 are included in the same cross section (Xb-Ib cross section) including the X-ray and the Y-line 25 and one pressure sensor 22 are arranged.

2つの圧力センサ22、23は、一方がシステム制御用、もう一方がセンサ診断用として機能設定されている。   One of the two pressure sensors 22 and 23 is set for system control, and the other is set for sensor diagnosis.

この場合、同じ圧力下にあることが前提で診断することになるため、2つの圧力センサ22、23は、常時(定常運転時でも小流量から大流量の広範囲で)同じ圧力下となる位置に配置しておく必要がある。圧力媒体が気相であるならば、2つの圧力センサ22、23の配置の同一性はさほど気にしなくても問題は小さいが、気液混相流のような場合は、2つの圧力センサ22、23の配置の同一性を高めておく必要がある。   In this case, since the diagnosis is based on the premise that the pressure is the same, the two pressure sensors 22 and 23 are always at positions where the pressure is the same (in a wide range from a small flow to a large flow even during steady operation). It is necessary to arrange. If the pressure medium is a gas phase, there is little problem even if the arrangement of the two pressure sensors 22 and 23 is not particularly concerned, but in the case of a gas-liquid mixed phase flow, the two pressure sensors 22 and 23 It is necessary to increase the identity of the 23 arrangements.

そこで、2つの圧力センサ22、23を、ガス流れ方向と平行な方向に並べて配置する。しかも、2つの圧力センサ22、23は、配管1の中心を通る水平中心線Xよりも上側に取り付けてある。この取付位置は、好ましくは、図1(b)に示すように、水平中心線Xを基準にした 角度θ=45°〜135°の範囲に設定するのが良い。これは、車両に搭載した場合の姿勢を考慮してのものである。   Therefore, the two pressure sensors 22 and 23 are arranged side by side in a direction parallel to the gas flow direction. Moreover, the two pressure sensors 22 and 23 are attached above the horizontal center line X passing through the center of the pipe 1. This mounting position is preferably set in a range of an angle θ = 45 ° to 135 ° with respect to the horizontal center line X as shown in FIG. This is in consideration of the posture when mounted on a vehicle.

一方、第1の温度センサ24は、上流側の圧力センサ22近傍の前記水平中心線X上に設け、第2の温度センサ24は、第1の温度センサ24より下側の、圧力センサ22の中心を通る配管1の垂直中心線Y上に設けてある。つまり、2つの温度センサ24、25は、90度をなす角度として互いに直交する位置関係に配置されている。   On the other hand, the first temperature sensor 24 is provided on the horizontal center line X in the vicinity of the upstream pressure sensor 22, and the second temperature sensor 24 is located below the first temperature sensor 24. It is provided on the vertical center line Y of the pipe 1 passing through the center. That is, the two temperature sensors 24 and 25 are disposed in a positional relationship orthogonal to each other as an angle forming 90 degrees.

また、本実施の形態では、上流側の圧力センサ22に隣接した位置にヒータ26を設けている。このヒータ26は、圧力センサ22、23の凍結防止、あるいは、凍結後の解凍用として備えたものである。圧力センサ22、23は、検出部で凍結が生じると検出誤差を生じることがあるので、零下となる環境下では、ヒータ26を作動させる。   In the present embodiment, a heater 26 is provided at a position adjacent to the upstream pressure sensor 22. The heater 26 is provided for preventing the pressure sensors 22 and 23 from freezing or for thawing after freezing. Since the pressure sensors 22 and 23 may cause a detection error when freezing occurs in the detection unit, the heater 26 is operated under an environment of zero.

ヒータ26をONした後の温度センサ24、25の検出値は、ヒータ26からの距離に応じて、それぞれ遅れ時間を持って上昇することになる。つまり、ヒータ26をONした後、ヒータ26の熱は配管1を伝熱し、まず、ヒータ26に近い位置にある温度センサ24の検出値を上昇させる。次いで、少し遅れて、ヒータ26から遠い位置にある温度センサ25の検出値を上昇させる。   The detection values of the temperature sensors 24 and 25 after the heater 26 is turned on rise with a delay time according to the distance from the heater 26. That is, after the heater 26 is turned on, the heat of the heater 26 is transferred through the pipe 1 and firstly increases the detection value of the temperature sensor 24 located near the heater 26. Next, the detection value of the temperature sensor 25 located far from the heater 26 is increased with a slight delay.

このような2つの温度センサ24、25の検出値の上昇の時間的なずれは、ヒータ26の加熱によるものと判断することができる。したがって、逆に、このような温度センサ24、25の検出値の時間的なずれの現象を利用することによって、ヒータ26が正常に作動しているかどうかの判断を下すことができる。   It can be determined that such a time lag in the rise in the detection values of the two temperature sensors 24, 25 is due to the heating of the heater 26. Therefore, conversely, it is possible to make a determination as to whether or not the heater 26 is operating normally by utilizing such a phenomenon of time deviation of the detection values of the temperature sensors 24 and 25.

つまり、燃料電池システムを起動させた場合は、ヒータ26以外の要素の影響によっても、温度センサ24、25の検出値が上昇するが、ヒータ26以外の要素の影響による場合は、時間的なずれがほとんどない。一方、ヒータ26の加熱による影響の場合は、予測された範囲内の時間的なずれが現れる。   That is, when the fuel cell system is activated, the detection values of the temperature sensors 24 and 25 are increased due to the influence of elements other than the heater 26. There is almost no. On the other hand, in the case of the influence of heating by the heater 26, a time lag within the predicted range appears.

そこで、その時間的なずれを監視することによって、ヒータ26による影響であるかどうかを判断することができる。即ち、ヒータ26をONした後、一定の時間的なずれを持った関係で、温度センサ24、25の検出値が上昇した場合は、ヒータ26が正常に機能していると判定することができるのである。   Therefore, it is possible to determine whether or not the influence is due to the heater 26 by monitoring the time difference. That is, after the heater 26 is turned on, if the detection values of the temperature sensors 24 and 25 rise with a certain time lag, it can be determined that the heater 26 is functioning normally. It is.

本実施の形態によれば、システム内を流れるガス(空気と燃料)の状態、つまりガスの圧力と温度を、それぞれ2つの圧力センサ22、23および温度センサ24、25によって判断するので、より正確に検出することができる。   According to the present embodiment, the state of the gas (air and fuel) flowing through the system, that is, the pressure and temperature of the gas are determined by the two pressure sensors 22 and 23 and the temperature sensors 24 and 25, respectively. Can be detected.

例えば、ガス流れの影響を受け易い圧力の検出については、小流量から大流量まで流れの影響が同じになる位置に並べて2つ以上の圧力センサ22、23を配置しているので、それらの情報に基づいて判断することにより、検出誤差をできるだけ低減することができる。また、一方を制御用、他方を診断用としているので、検出値の信頼性を高めることができる。   For example, for the detection of pressure that is easily affected by the gas flow, since two or more pressure sensors 22 and 23 are arranged in a position where the influence of the flow is the same from a small flow rate to a large flow rate, information on them is provided. By making the determination based on the detection error, the detection error can be reduced as much as possible. Moreover, since one is used for control and the other is used for diagnosis, the reliability of the detected value can be improved.

なお、仮に、2つの圧力センサ22、23を温度センサ24、25と同じようにガスの流れる方向と直交する同一断面内に互いに離して配置してしまうと、ガス流れの影響を受けて検出誤差が生じてしまう。 これは、ガス流れの断面内での不均一さによるもので、特に低温環境下においては、気相と液相の混相流となり低温ほど液相分が増え、重力影響が強くなる。このような場合、同一断面に形成しようとすると、どうしても対地の取り付け角度が異なってしまい、不均一な流れ場による圧力検出差が増大されてしまう。   If the two pressure sensors 22 and 23 are arranged apart from each other in the same cross section orthogonal to the gas flow direction like the temperature sensors 24 and 25, the detection error is caused by the influence of the gas flow. Will occur. This is due to non-uniformity in the cross section of the gas flow. In particular, in a low temperature environment, the gas phase and the liquid phase become a mixed phase flow, and the liquid phase component increases and the influence of gravity becomes stronger as the temperature decreases. In such a case, if they are formed in the same cross section, the ground mounting angle will inevitably differ, and the pressure detection difference due to the non-uniform flow field will increase.

また、温度の検出については、ガスの流れ方向に温度差を生じやすいという条件があるが、ガスの流れ方向と直交する同一断面内に2つの温度センサ24、25を配置しているので、それらの情報に基づいて判断することにより、ガスの流れ方向に生じる温度差の影響を受けることなく、検出誤差をできるだけ低減することができる。   In addition, regarding temperature detection, there is a condition that a temperature difference tends to occur in the gas flow direction. However, since two temperature sensors 24 and 25 are arranged in the same cross section orthogonal to the gas flow direction, By making the determination based on the above information, the detection error can be reduced as much as possible without being affected by the temperature difference generated in the gas flow direction.

なお、仮に、温度センサ24、25を圧力センサ22、23と同じようにガスの流れ方向と平行な方向に並べて配置してしまうと、ガスの流れ方向に生じる温度差の影響を受けて検出誤差が生じてしまう。 これは、流れ方向に温度勾配生じるためである。 If the temperature sensors 24 and 25 are arranged in a direction parallel to the gas flow direction in the same manner as the pressure sensors 22 and 23, the detection error is affected by the temperature difference generated in the gas flow direction. Will occur. This is because a temperature gradient occurs in the flow direction.

また、2つの温度センサ24、25を、任意の圧力センサ22と同一断面内に配置しているので、ガス流れの同じ断面上の圧力、温度を知ることができるので、燃料電池本体10内へのガス供給状態を同一流れ断面上で正しく把握することができ、これによって、燃料電池本体10の主に過渡時(過渡時とは、例えば、アイドルのように低負荷運転からアクセル全開のような高負荷運転の間を急激に変化させること、或いは、ゆっくり変化させることも過渡という。ここで、本発明は、急激な変化のときほど効果が大きい。圧力、温度変化を的確に検出できるためである。特に温度検出遅れが小さい)の運転制御性を向上させることができる。また、このようにして、圧力センサ22、23と温度センサ24、25の配置を最適化することで、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。   Further, since the two temperature sensors 24 and 25 are arranged in the same cross section as the arbitrary pressure sensor 22, the pressure and temperature on the same cross section of the gas flow can be known. The gas supply state of the fuel cell 10 can be correctly grasped on the same flow cross section, and as a result, the fuel cell main body 10 is mainly in a transitional state (for example, a transitional state is, for example, from low load operation such as idle to full accelerator opening. Changing suddenly or slowly during high-load operation is also called transient, because the present invention is more effective at sudden changes, because pressure and temperature changes can be accurately detected. The operation controllability (especially the temperature detection delay is small) can be improved. Further, the reliability of the fuel cell system can be improved by optimizing the arrangement of the pressure sensors 22 and 23 and the temperature sensors 24 and 25 in this way.

以上説明したように、本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池本体10に空気および燃料を供給して発電する燃料電池システムにおいて、空気および/または燃料の流れるガス流路(配管1)に、それらの圧力および温度を検出するための圧力センサ22、23、32、33および温度センサ24、25、34、35をそれぞれ少なくとも2つ以上備え、前記圧力センサ22、23、32、33は、前記配管1に、被測定ガスの流れる方向Aと略平行な方向に並べて配置され、前記温度センサ24、25、34、35は、前記配管1に、被測定ガスの流れる方向と略直交する同一断面内に並べて配置されているので、検出誤差をできるだけ低減することができ、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。   As described above, in the fuel cell system according to the present embodiment, the fuel cell system 10 generates electricity by supplying air and fuel to the fuel cell main body 10, and the gas flow path (pipe 1) through which air and / or fuel flows is provided. The pressure sensors 22, 23, 32, 33 and the temperature sensors 24, 25, 34, 35 for detecting their pressure and temperature are provided at least two, respectively. The pipes 1 are arranged side by side in a direction substantially parallel to the direction A of the gas to be measured, and the temperature sensors 24, 25, 34, and 35 are identical to the pipe 1 and substantially perpendicular to the direction of the gas to be measured. Since they are arranged side by side in the cross section, the detection error can be reduced as much as possible, and the reliability of the fuel cell system can be improved.

また、本実施の形態の燃料電池システムによれば、温度センサ24、25、34、35を任意の圧力センサ22、32と同一断面内に配置したので、ガス供給状態を同一流れ断面上で正しく把握することができる。   Further, according to the fuel cell system of the present embodiment, the temperature sensors 24, 25, 34, and 35 are arranged in the same cross section as the arbitrary pressure sensors 22 and 32, so that the gas supply state is correctly set on the same flow cross section. I can grasp it.

また、本実施の形態の燃料電池システムによれば、2つの圧力センサ22、23をガスの流れに対して同じ側且つ同じ角度で配置したので、これら圧力センサ22、23で検出される検出誤差をさらに低減することができる。   Further, according to the fuel cell system of the present embodiment, since the two pressure sensors 22 and 23 are arranged on the same side and at the same angle with respect to the gas flow, detection errors detected by the pressure sensors 22 and 23 are detected. Can be further reduced.

また、本実施の形態の燃料電池システムによれば、圧力センサ22、23、32、33の近傍にヒータ26を備えると共に、ヒータ26の近傍に少なくとも2つ以上の温度センサ24、25、34、35を備え、これら2つ以上の温度センサ24、25、34、35より得られる2つ以上の温度情報から、前記ヒータ26の異常を検知するようにしたので、システムの信頼性を一層高めることができる。   Further, according to the fuel cell system of the present embodiment, the heater 26 is provided in the vicinity of the pressure sensors 22, 23, 32, 33, and at least two temperature sensors 24, 25, 34, 35, and the abnormality of the heater 26 is detected from two or more temperature information obtained from the two or more temperature sensors 24, 25, 34, 35, thereby further improving the reliability of the system. Can do.

また、本実施の形態の燃料電池システムによれば、圧力センサ22、23、32、33および温度センサ24、25、34、35が、略水平方向に配設されたストレートな前記配管1の流路壁に装備され、前記圧力センサ22、23、32、33が、前記配管1の中心線(水平中心線X)より上側に配置されているので、圧力検出の精度を高めることができる。特に、気液混相流の場合、液水の浸入による圧力変動を低減できる。   Further, according to the fuel cell system of the present embodiment, the pressure sensors 22, 23, 32, 33 and the temperature sensors 24, 25, 34, 35 are arranged in a flow of the straight pipe 1 arranged in a substantially horizontal direction. Since the pressure sensors 22, 23, 32, and 33 are provided on the road wall and are disposed above the center line (horizontal center line X) of the pipe 1, the pressure detection accuracy can be increased. In particular, in the case of a gas-liquid mixed phase flow, pressure fluctuation due to the ingress of liquid water can be reduced.

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は本発明の一例であり、これら実施の形態に制限されることはない。   Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the above-described embodiments are examples of the present invention and are not limited to these embodiments.

なお、上記実施の形態では、圧力センサ22、23、32、33と温度センサ24、25、34、35をそれぞれ2つずつ設けた場合を示したが、これらをそれぞれ3つ以上設けてもよい。   In the above embodiment, two pressure sensors 22, 23, 32, and 33 and two temperature sensors 24, 25, 34, and 35 are provided. However, three or more of these may be provided. .

図1(a)は本実施形態の要部を示す縦断面図、図1(b)は(a)のIb−Ib矢視断面図である。Fig.1 (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of this embodiment, FIG.1 (b) is Ib-Ib arrow sectional drawing of (a). 本実施形態の要部の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the principal part of this embodiment. 本実施形態の概略を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing the outline of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…配管(ガス流路)
10…燃料電池本体
22,23…圧力センサ(圧力検出器)
24,25…温度センサ(温度検出器)
26 … ヒータ
1 ... Piping (gas flow path)
10 ... Fuel cell body 22, 23 ... Pressure sensor (pressure detector)
24, 25 ... Temperature sensor (temperature detector)
26… Heater

Claims (5)

燃料電池本体に空気および燃料を供給して発電する燃料電池システムにおいて、
前記空気および/または燃料の流れるガス流路に、それら被測定ガスの圧力および温度を検出するための圧力検出器および温度検出器をそれぞれ少なくとも2つ以上備え、
前記圧力検出器は、前記ガス流路に、前記被測定ガスの流れる方向と略平行な方向に並べて配置され、
前記温度検出器は、前記ガス流路に、前記被測定ガスの流れる方向と略直交する同一断面内に並べて配置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system for generating electricity by supplying air and fuel to the fuel cell body,
At least two or more pressure detectors and temperature detectors for detecting the pressure and temperature of the gas to be measured are provided in the gas flow path through which the air and / or fuel flows,
The pressure detector is arranged in the gas flow path in a direction substantially parallel to the direction in which the measurement gas flows,
The temperature detector is arranged in the gas flow path side by side in the same cross section substantially perpendicular to the flow direction of the gas to be measured.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
2つ以上の前記温度検出器を、少なくとも一つの前記圧力検出器と同一断面内に配置した
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1,
Two or more temperature detectors are arranged in the same cross section as at least one of the pressure detectors. A fuel cell system.
請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムであって、
2つ以上の前記圧力検出器を、前記被測定ガスの流れに対して同じ側且つ同じ角度で配置した
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein
Two or more pressure detectors are arranged on the same side and at the same angle with respect to the flow of the gas to be measured. A fuel cell system.
少なくとも請求項1〜3の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記圧力検出器の近傍にヒータを備えると共に、
前記ヒータの近傍に少なくとも2つ以上の前記温度検出器を備え、
これら2つ以上の温度検出器より得られる2つ以上の温度情報から、前記ヒータの異常を検知する
ことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
With a heater in the vicinity of the pressure detector,
Comprising at least two or more temperature detectors in the vicinity of the heater;
An abnormality of the heater is detected from two or more pieces of temperature information obtained from the two or more temperature detectors.
少なくとも請求項1〜4の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記圧力検出器および前記温度検出器が、略水平方向に配設されたストレートな前記ガス流路の流路壁に装備され、前記圧力検出器が、前記ガス流路の中心線より上側に配置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, comprising:
The pressure detector and the temperature detector are mounted on a straight flow path wall of the gas flow path disposed in a substantially horizontal direction, and the pressure detector is disposed above the center line of the gas flow path. A fuel cell system characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010080403A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Nissan Motor Co Ltd Heating control device
US8413517B2 (en) 2010-03-10 2013-04-09 Ford Global Technologies, Llc Fuel cell system and heated pressure sensor
JP2017063025A (en) * 2015-09-25 2017-03-30 本田技研工業株式会社 Fuel battery stack
EP3665461A4 (en) * 2017-08-10 2021-04-28 BAE Systems Controls Inc. PRESSURE DETECTION SYSTEM EQUIPPED WITH A HEATING ASSEMBLY

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010080403A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Nissan Motor Co Ltd Heating control device
US8413517B2 (en) 2010-03-10 2013-04-09 Ford Global Technologies, Llc Fuel cell system and heated pressure sensor
JP2017063025A (en) * 2015-09-25 2017-03-30 本田技研工業株式会社 Fuel battery stack
EP3665461A4 (en) * 2017-08-10 2021-04-28 BAE Systems Controls Inc. PRESSURE DETECTION SYSTEM EQUIPPED WITH A HEATING ASSEMBLY

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