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JP2008288038A - Fuel cell scavenging method, humidifier, and fuel cell system - Google Patents

Fuel cell scavenging method, humidifier, and fuel cell system Download PDF

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JP2008288038A
JP2008288038A JP2007131881A JP2007131881A JP2008288038A JP 2008288038 A JP2008288038 A JP 2008288038A JP 2007131881 A JP2007131881 A JP 2007131881A JP 2007131881 A JP2007131881 A JP 2007131881A JP 2008288038 A JP2008288038 A JP 2008288038A
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Japan
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humidifier
fuel cell
gas
oxidizing gas
scavenging
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Application number
JP2007131881A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Morita
正紀 森田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】補機の増加を抑え、簡易な構成で掃気時の加湿を抑制することにより高速な掃気を実現する燃料電池の掃気方法、加湿器、及び燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】加湿器15により加湿された酸化ガスを用いて電気化学反応を行なう燃料電池2を掃気する方法において、前記加湿器15は、一端部から他端部へ前記酸化ガスが流動するものであり、該加湿器15の前記酸化ガス流路の外周部の流れを阻害し、中央部の流量を相対的に増加させた状態で、該加湿器15を通過した前記酸化ガスにより前記燃料電池の掃気を行なう。
【選択図】図1
To provide a fuel cell scavenging method, a humidifier, and a fuel cell system that realize high-speed scavenging by suppressing an increase in auxiliary equipment and suppressing humidification during scavenging with a simple configuration.
In a method of scavenging a fuel cell 2 that performs an electrochemical reaction using an oxidizing gas humidified by a humidifier 15, the humidifier 15 has the oxidizing gas flowing from one end to the other end. The fuel cell is blocked by the oxidizing gas that has passed through the humidifier 15 in a state where the flow at the outer periphery of the oxidizing gas flow path of the humidifier 15 is inhibited and the flow rate at the center is relatively increased. Perform scavenging.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃料電池の反応ガスを加湿可能な加湿器、該加湿器を備えた燃料電池システム、及び燃料電池の掃気方法に係り、特に、燃料電池の凍結防止を目的として掃気を行なう技術に関する。   The present invention relates to a humidifier capable of humidifying a reaction gas of a fuel cell, a fuel cell system including the humidifier, and a scavenging method of the fuel cell, and more particularly to a technique for scavenging for the purpose of preventing freezing of the fuel cell. .

近年、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電する燃料電池がエネルギー源として注目されている。例えば、燃料電池の一種である固体高分子型燃料電池は、固体高分子電解質膜を水素極(以下、「アノード」という場合がある。)と酸素極(以下、「カソード」という場合がある。)の両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層したスタックを備えて構成されている。   In recent years, fuel cells that generate electricity using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen have attracted attention as energy sources. For example, in a polymer electrolyte fuel cell which is a kind of fuel cell, a solid polymer electrolyte membrane may be referred to as a hydrogen electrode (hereinafter sometimes referred to as “anode”) and an oxygen electrode (hereinafter referred to as “cathode”). ) And a stack in which a plurality of cells formed by being sandwiched from both sides are provided.

燃料電池には、アノードに燃料として水素ガスが、また、カソードには酸化剤として空気がそれぞれ供給される。例えば固体高分子型燃料電池の場合、アノードに供給された水素は、当該アノードの触媒との反応によって水素イオンを発生し、この水素イオンが固体高分子電解質膜を通過して、カソードで酸素と電気化学反応を起すことで発電する。   The fuel cell is supplied with hydrogen gas as fuel at the anode and air as oxidant at the cathode. For example, in the case of a solid polymer fuel cell, hydrogen supplied to the anode generates hydrogen ions by reaction with the catalyst of the anode, and the hydrogen ions pass through the solid polymer electrolyte membrane, and oxygen and oxygen at the cathode. It generates electricity by causing an electrochemical reaction.

また、燃料電池に供給される酸化ガスとしての空気は、効率よい発電を行うために加湿量を適切に調整する必要がある。そこで、加湿器を用い、燃料電池から排出された湿度の高い排気空気(酸化オフガス)から水分を取りだし、この水分により燃料電池に供給される空気を加湿して湿度を高めている。   Further, the air as the oxidizing gas supplied to the fuel cell needs to be appropriately adjusted in humidification amount in order to perform efficient power generation. Therefore, a humidifier is used to extract moisture from the exhaust air (oxidation off gas) having a high humidity exhausted from the fuel cell, and the humidity supplied to the fuel cell is humidified by this moisture to increase the humidity.

ところで、燃料電池の作動時における水素と酸素との電気化学反応には水の生成を伴う。生成された水が燃料電池内部に残留すると凍結により燃料電池の破損を引き起こす場合があるため、燃料電池の凍結防止のために、空気(酸化ガス)を燃料電池に送り込むことにより凍結の原因となる水や水蒸気を排出する掃気を行なう必要がある(例えば特許文献1参照)。
特開2001−216987号公報
By the way, the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen during the operation of the fuel cell involves the generation of water. If the generated water remains inside the fuel cell, it may cause damage to the fuel cell due to freezing. Therefore, in order to prevent the fuel cell from freezing, it causes freezing by sending air (oxidizing gas) into the fuel cell. It is necessary to perform scavenging for discharging water and water vapor (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-216987 A

しかしながら、上記のように酸化ガスを加湿する加湿器が設けられている場合には、燃料電池に送られる空気の加湿の度合い(湿度)が増加するために、掃気に時間が掛かることがある。この場合の対策の一つとしては、掃気運転時に加湿器をバイパスさせた空気を燃料電池に送り込むことが挙げられる。
ところが、加湿器をバイパスさせるためには、加湿器に接続するエアコンプレッサガスラインと燃料電池出口ガスライン、及び、これらラインが加湿器をバイパスするためのバイパスラインに合計4個のバルブを設置することが必要となる。また、これらすべての開閉制御が必要となる。さらには、加湿器の機能の一つである熱交換機能が果たされなくなるため、掃気前のエアコンプレッサガス温度制御が必要となる。
すなわち、バルブ数追加による補機増加となり、重量、コストアップと燃費の悪化、配管の複雑化(カソードシステムの大型化)、及び、掃気時の制御項目が増える等の問題点がある。
However, when a humidifier that humidifies the oxidizing gas as described above is provided, scavenging may take time because the degree of humidification (humidity) of the air sent to the fuel cell increases. One countermeasure in this case is to send air that bypasses the humidifier during the scavenging operation to the fuel cell.
However, in order to bypass the humidifier, a total of four valves are installed in the air compressor gas line and the fuel cell outlet gas line connected to the humidifier, and the bypass line for these lines to bypass the humidifier. It will be necessary. In addition, all these opening / closing controls are required. Furthermore, since the heat exchange function which is one of the functions of the humidifier is not performed, it is necessary to control the air compressor gas temperature before scavenging.
That is, the number of auxiliary machines increases due to the addition of the number of valves, and there are problems such as an increase in weight, cost and fuel consumption, complicated piping (larger cathode system), and increased control items during scavenging.

上記事情に鑑み、本発明は、補機の増加を抑え、簡易な構成で掃気時の加湿を抑制することにより高速な掃気を実現する燃料電池の掃気方法、加湿器、及び燃料電池システムを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a fuel cell scavenging method, a humidifier, and a fuel cell system that realize high-speed scavenging by suppressing humidification during scavenging with a simple configuration while suppressing an increase in auxiliary equipment. The purpose is to do.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池の掃気方法は、加湿器により加湿された酸化ガスを用いて電気化学反応による発電を行なう燃料電池を掃気する方法において、前記加湿器は、その内部の一端部から他端部へ前記酸化ガスが流動するものであり、該加湿器の前記酸化ガス流路の外周部の流れを阻害し、中央部の流量を相対的に増加させた状態で、該加湿器を通過した前記酸化ガスにより前記燃料電池の掃気を行なうものである。   In order to achieve the above object, a fuel cell scavenging method according to the present invention is a method of scavenging a fuel cell that performs power generation by an electrochemical reaction using an oxidizing gas humidified by a humidifier. In which the oxidizing gas flows from one end to the other end, obstructing the flow of the outer periphery of the oxidizing gas flow path of the humidifier, and relatively increasing the flow rate at the center, The fuel cell is scavenged by the oxidizing gas that has passed through the humidifier.

外周部は加湿性能が中央部よりも高い。この特性を利用し、掃気時には外周部の流れを相対的に中央部よりも低くすることで、加湿器の加湿性能を低下させる。その結果、燃料電池を掃気するガスの加湿量が低下し、燃料電池の掃気時間を短縮化できる。
掃気時には、ガスが外周部を全く流れないようにしてもよい。
The outer peripheral portion has higher humidification performance than the central portion. Utilizing this characteristic, the humidifying performance of the humidifier is lowered by making the flow at the outer peripheral portion relatively lower than that at the central portion during scavenging. As a result, the humidification amount of the gas scavenging the fuel cell is reduced, and the scavenging time of the fuel cell can be shortened.
During scavenging, the gas may not flow at all around the outer periphery.

また、本発明の燃料電池の掃気方法は、加湿器により加湿された酸化ガスを用いて電気化学反応による発電を行なう燃料電池を掃気する方法において、前記加湿器は、その内部の一端部から他端部へ前記酸化ガスが流動するものであり、該加湿器の前記酸化ガス流路の外周部を冷却した状態で、該加湿器を通過した前記酸化ガスにより前記燃料電池の掃気を行なうものである。   The scavenging method for a fuel cell according to the present invention is a method for scavenging a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction using an oxidizing gas humidified by a humidifier. The oxidizing gas flows to the end, and the fuel cell is scavenged by the oxidizing gas that has passed through the humidifier while the outer periphery of the oxidizing gas flow path of the humidifier is cooled. is there.

外周部は加湿性能が中央部よりも高い。また、加湿器は温度が高いほど加湿性能が高い。この特性を利用し、掃気時には外周部の温度を低下させ、加湿性能を低下させる。その結果、燃料電池を掃気するガスの加湿量が低下し、燃料電池の掃気時間を短縮化できる。   The outer peripheral portion has higher humidification performance than the central portion. Further, the humidifier has higher humidification performance as the temperature is higher. Utilizing this characteristic, the temperature of the outer peripheral portion is lowered during scavenging to reduce the humidification performance. As a result, the humidification amount of the gas scavenging the fuel cell is reduced, and the scavenging time of the fuel cell can be shortened.

また、本発明の加湿器は、一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、前記流路の外周部に、該流路と交差するタンクが配置され、該タンク内に流体が貯留されることにより、前記流路外周部が遮断されるものである。   Further, the humidifier of the present invention is a humidifier provided with a flow path that guides gas from one end to the other end and humidifies the gas in the process. The intersecting tanks are arranged, and the fluid is stored in the tanks, whereby the outer periphery of the flow path is blocked.

タンク内に流体(例えば水)を溜めた場合、水が圧損となって流路外周部におけるガス流が阻害される。その結果、加湿性能が高い外周部での流量が低下することとなり、加湿性能が低い流路中央部の流量が相対的に増加する。その結果、加湿器の加湿性能が低下する。   When a fluid (for example, water) is accumulated in the tank, the water becomes a pressure loss and the gas flow at the outer periphery of the flow path is obstructed. As a result, the flow rate at the outer peripheral portion with high humidification performance decreases, and the flow rate at the center portion of the flow path with low humidification performance increases relatively. As a result, the humidification performance of the humidifier decreases.

また、本発明の加湿器は、一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、前記流路の外周部に、前記流路外周部を冷却する冷却手段が設けられているものである。   Further, the humidifier of the present invention is a humidifier provided with a flow path that guides gas from one end to the other end and humidifies the gas in the process. The cooling means for cooling the part is provided.

流路の外周部は加湿性能が中央部よりも高い。また、加湿器は温度が高いほど加湿性能が高い。したがって、冷却手段により外周部の温度を低下させると、加湿器の加湿性能が低下する。   The outer peripheral part of the channel has higher humidification performance than the central part. Further, the humidifier has higher humidification performance as the temperature is higher. Therefore, when the temperature of the outer peripheral portion is lowered by the cooling means, the humidifying performance of the humidifier is lowered.

冷却手段は、冷媒を流すことにより外周部のガスを冷却させる構造を採用することができる。すなわち、燃料電池システムに適用された場合、該加湿器の冷却手段に対して、前記冷媒を導く冷却ラインが、燃料電池を冷却する冷媒を循環させる冷媒配管系から分岐するように構成することができる。これにより、加湿器の流路外周部の冷却を容易に実現できる。   The cooling means can employ a structure that cools the gas at the outer periphery by flowing a refrigerant. That is, when applied to a fuel cell system, the cooling line that guides the refrigerant to the cooling means of the humidifier may be configured to branch from a refrigerant piping system that circulates the refrigerant that cools the fuel cell. it can. Thereby, cooling of the flow-path outer peripheral part of a humidifier is realizable easily.

また、本発明の加湿器は、一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、流路中央部と流路外周部とに対して独立にガスが供給されるものである。   Further, the humidifier of the present invention is a humidifier having a flow path that guides gas from one end to the other end and humidifies the gas in the process. Gas is supplied independently.

より具体的には、流路外周部にガスを導入する中心部ラインと、流路外周部にガスを導入する外周部ラインとを備え、少なくとも外周部ラインの流路を開閉するシャットバルブを設ける。これにより、シャットバルブを閉じて外周部ラインに対するガスの供給を停止すれば、全てのガスが中央部ラインを通過し、これにより加湿性能の高い流路外周部の使用を停止できる。その結果、燃料電池を掃気するガスの加湿量が低下する。   More specifically, a center valve line for introducing gas to the outer periphery of the flow path and an outer peripheral line for introducing gas to the outer periphery of the flow path are provided, and at least a shut valve for opening and closing the flow path of the outer peripheral line is provided. . Thereby, if the shut valve is closed and the supply of gas to the outer peripheral line is stopped, all the gas passes through the central line, thereby stopping the use of the outer peripheral part of the flow path with high humidification performance. As a result, the humidification amount of the gas scavenging the fuel cell decreases.

また、このような加湿器を備えた燃料電池システムとして、燃料電池と、該燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給路と、前記燃料電池から排気された酸化ガスのオフガスを導く排気路と、前記酸化ガスのオフガスを用いて前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿する加湿器として上記加湿器を備えた燃料電池システムとしてもよい。   Further, as a fuel cell system equipped with such a humidifier, a fuel cell, an oxidizing gas supply path for supplying an oxidizing gas to the fuel cell, and an exhaust path for leading an off-gas of the oxidizing gas exhausted from the fuel cell, A fuel cell system including the humidifier may be used as a humidifier that humidifies the oxidizing gas supplied to the fuel cell using the off-gas of the oxidizing gas.

上記加湿器を備えていることにより、掃気時における加湿器の加湿性能を低下させることができ、燃料電池に対して低湿度のガスを供給することが可能となる。   By providing the humidifier, the humidifying performance of the humidifier during scavenging can be reduced, and it becomes possible to supply a low-humidity gas to the fuel cell.

本発明の燃料電池の掃気方法、加湿器、及び燃料電池システムによれば、加湿器をバイパスさせる流路を設けることなく、加湿器の加湿性能を容易に低下させることができ、その結果、重量増加、配管系の複雑化、及びコスト増大と燃費悪化等の問題を招くことなく、燃料電池の掃気を迅速に行なうことが可能となる。   According to the fuel cell scavenging method, the humidifier, and the fuel cell system of the present invention, the humidifying performance of the humidifier can be easily reduced without providing a flow path for bypassing the humidifier. The scavenging of the fuel cell can be performed quickly without causing problems such as an increase, complication of the piping system, cost increase and fuel consumption deterioration.

<第1実施形態>
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る加湿器、及び該加湿器を備えた燃料電池システムについて説明する。まず、本実施形態の加湿器を適用可能な燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池自動車(FCHV)、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができるが、本発明はこのような適用例に限らず、船舶,航空機,電車、歩行ロボット等のあらゆる移動体への適用や、例えば燃料電池が建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムへの適用も可能である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a humidifier according to a preferred embodiment of the present invention and a fuel cell system including the humidifier will be described with reference to the accompanying drawings. First, a fuel cell system to which the humidifier of this embodiment can be applied will be described. The fuel cell system of the present embodiment can be mounted on a vehicle such as a fuel cell vehicle (FCHV), an electric vehicle, or a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to such an application example, and may be a ship, an aircraft, The present invention can be applied to all moving objects such as trains and walking robots, and can also be applied to stationary power generation systems in which fuel cells are used as power generation equipment for buildings (housing, buildings, etc.).

図1に示した燃料電池システム1は、燃料電池2と、酸化ガスとしての空気(酸素)を燃料電池2に供給する酸化ガス配管系3と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池2に供給する燃料ガス配管系4と、燃料電池2に冷媒を供給して燃料電池2を冷却する冷媒配管系5と、システム1の電力を充放電する電力系6と、システム全体を統括制御する制御部7と、を備えている。   The fuel cell system 1 shown in FIG. 1 supplies a fuel cell 2, an oxidizing gas piping system 3 that supplies air (oxygen) as an oxidizing gas to the fuel cell 2, and a hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell 2. A fuel gas piping system 4, a refrigerant piping system 5 that supplies a refrigerant to the fuel cell 2 to cool the fuel cell 2, a power system 6 that charges and discharges the power of the system 1, and a control unit that controls the entire system. 7.

燃料電池2は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備えている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極(カソード)を有し、他方の面に燃料極(アノード)を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの酸化ガス流路2aに酸化ガスが供給され、他方のセパレータの燃料ガス流路2bに燃料ガスが供給される。供給された燃料ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、燃料電池2は電力を発生する。燃料電池2での電気化学反応は発熱反応であり、固体高分子電解質型の燃料電池2の温度は、およそ60〜80℃となる。   The fuel cell 2 is formed of, for example, a solid polymer electrolyte type and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell has an air electrode (cathode) on one surface of an electrolyte made of an ion exchange membrane, a fuel electrode (anode) on the other surface, and a pair of the air electrode and the fuel electrode sandwiched from both sides. Of separators. The oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas channel 2a of one separator, and the fuel gas is supplied to the fuel gas channel 2b of the other separator. The fuel cell 2 generates electric power by the electrochemical reaction of the supplied fuel gas and oxidizing gas. The electrochemical reaction in the fuel cell 2 is an exothermic reaction, and the temperature of the solid polymer electrolyte fuel cell 2 is approximately 60 to 80 ° C.

酸化ガス配管系3は、燃料電池2に供給される酸化ガスが流れる供給路11と、燃料電池2から排出された酸化オフガスが流れる排出路12と、を有している。供給路11の下流端は酸化ガス流路2aの上流端に連通し、排出路12の上流端は酸化ガス流路2aの下流端に連通している。また、酸化オフガスは、燃料電池2の電池反応により生成された水分を含むため高湿潤状態となっている。   The oxidizing gas piping system 3 has a supply path 11 through which the oxidizing gas supplied to the fuel cell 2 flows, and a discharge path 12 through which the oxidizing off gas discharged from the fuel cell 2 flows. The downstream end of the supply path 11 communicates with the upstream end of the oxidizing gas flow path 2a, and the upstream end of the discharge path 12 communicates with the downstream end of the oxidizing gas flow path 2a. Further, the oxidizing off gas is in a highly moist state because it contains moisture generated by the cell reaction of the fuel cell 2.

供給路11には、エアクリーナ13を介して酸化ガス(外気)を取り込むコンプレッサ14(圧縮機)と、コンプレッサ14によって燃料電池2に圧送される酸化ガスを加湿する加湿器15と、が設けられている。加湿器15は、供給路11を流れる低湿潤状態の酸化ガスと、排出路12を流れる高湿潤状態の酸化オフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池2に供給される酸化ガスを適度に加湿する。   The supply path 11 is provided with a compressor 14 (compressor) that takes in the oxidizing gas (outside air) via the air cleaner 13, and a humidifier 15 that humidifies the oxidizing gas pumped to the fuel cell 2 by the compressor 14. Yes. The humidifier 15 exchanges moisture between the low-humidity oxidizing gas flowing in the supply passage 11 and the high-humidity oxidizing off-gas flowing in the discharge passage 12, and appropriately supplies the oxidizing gas supplied to the fuel cell 2. Humidify.

燃料電池2に供給される酸化ガスの背圧は、カソード出口付近の排出路12に配設された調圧弁16によって調圧される。調圧弁16は、例えばステップモータで駆動する弁であり、制御部7に電気的に接続されている。調圧弁16の弁開度は、制御部7によって、全開、半開及び全閉を含む任意の範囲で調整可能に構成されている。酸化オフガスは、調圧弁16及び加湿器15を経て最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。   The back pressure of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 2 is regulated by a pressure regulating valve 16 disposed in the discharge path 12 near the cathode outlet. The pressure regulating valve 16 is, for example, a valve driven by a step motor, and is electrically connected to the control unit 7. The valve opening degree of the pressure regulating valve 16 is configured to be adjustable by the control unit 7 in an arbitrary range including full open, half open, and full close. The oxidizing off gas passes through the pressure regulating valve 16 and the humidifier 15 and is finally exhausted into the atmosphere outside the system as exhaust gas.

燃料ガス配管系4は、水素供給源21と、水素供給源21から燃料電池2に供給される水素ガスが流れる供給路22と、燃料電池2から排出された水素オフガス(燃料オフガス)を供給路22の合流点Aに戻すための循環路23と、循環路23内の水素オフガスを供給路22に圧送するポンプ24と、循環路23に分岐接続されたパージ路25と、を有している。元弁26を開くことで水素供給源21から供給路22に流出した水素ガスは、調圧弁27その他の減圧弁、及び遮断弁28を経て、燃料電池2に供給される。パージ路25には、水素オフガスを水素希釈器(図示省略)に排出するためのパージ弁33が設けられている。   The fuel gas piping system 4 includes a hydrogen supply source 21, a supply path 22 through which hydrogen gas supplied from the hydrogen supply source 21 to the fuel cell 2 flows, and a supply path for supplying hydrogen offgas (fuel offgas) discharged from the fuel cell 2. 22, a circulation path 23 for returning to the junction point A of 22, a pump 24 that pumps the hydrogen off-gas in the circulation path 23 to the supply path 22, and a purge path 25 that is branched and connected to the circulation path 23. . The hydrogen gas flowing out from the hydrogen supply source 21 to the supply path 22 by opening the main valve 26 is supplied to the fuel cell 2 through the pressure regulating valve 27 and other pressure reducing valves and the shutoff valve 28. The purge passage 25 is provided with a purge valve 33 for discharging the hydrogen off gas to a hydrogen diluter (not shown).

冷媒配管系5は、燃料電池2内の冷却流路2cに連通する冷媒流路41と、冷媒流路41に設けられた冷却ポンプ42と、燃料電池2から排出される冷媒を冷却するラジエータ(冷却手段)43と、ラジエータ43をバイパスするバイパス流路44と、ラジエータ43及びバイパス流路44への冷却水の通流を設定する切替え弁45と、を有している。冷却ポンプ42は、モータ駆動により、冷媒流路41内の冷媒を燃料電池2に循環供給する。   The refrigerant piping system 5 includes a refrigerant channel 41 communicating with the cooling channel 2 c in the fuel cell 2, a cooling pump 42 provided in the refrigerant channel 41, and a radiator that cools the refrigerant discharged from the fuel cell 2 ( Cooling means) 43, a bypass flow path 44 that bypasses the radiator 43, and a switching valve 45 that sets the flow of cooling water to the radiator 43 and the bypass flow path 44. The cooling pump 42 circulates and supplies the refrigerant in the refrigerant channel 41 to the fuel cell 2 by driving the motor.

電力系6は、高圧DC/DCコンバータ61、バッテリ62、トラクションインバータ63、トラクションモータ64、及び各種の補機インバータ65,66,67を備えている。高圧DC/DCコンバータ61は、直流の電圧変換器であり、バッテリ62から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ63側に出力する機能と、燃料電池2又はトラクションモータ64から入力された直流電圧を調整してバッテリ62に出力する機能と、を有する。高圧DC/DCコンバータ61のこれらの機能により、バッテリ62の充放電が実現される。また、高圧DC/DCコンバータ61により、燃料電池2の出力電圧が制御される。   The power system 6 includes a high-voltage DC / DC converter 61, a battery 62, a traction inverter 63, a traction motor 64, and various auxiliary inverters 65, 66, and 67. The high-voltage DC / DC converter 61 is a direct-current voltage converter that adjusts the direct-current voltage input from the battery 62 and outputs it to the traction inverter 63 side, and the direct-current input from the fuel cell 2 or the traction motor 64. And a function of adjusting the voltage and outputting it to the battery 62. The charge / discharge of the battery 62 is realized by these functions of the high-voltage DC / DC converter 61. Further, the output voltage of the fuel cell 2 is controlled by the high voltage DC / DC converter 61.

トラクションインバータ63は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ64に供給する。トラクションモータ64(動力発生装置)は、例えば三相交流モータである。トラクションモータ64は、燃料電池システム1が搭載される例えば車両100の主動力源を構成し、車両100の車輪101L,101Rに連結されている。補機インバータ65、66、67は、それぞれ、コンプレッサ14、ポンプ24、冷却ポンプ42のモータ14a、24a、42aの駆動を制御する。   The traction inverter 63 converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the traction motor 64. The traction motor 64 (power generation device) is, for example, a three-phase AC motor. The traction motor 64 constitutes, for example, a main power source of the vehicle 100 on which the fuel cell system 1 is mounted, and is connected to the wheels 101L and 101R of the vehicle 100. Auxiliary machine inverters 65, 66, and 67 control driving of motors 14a, 24a, and 42a of compressor 14, pump 24, and cooling pump 42, respectively.

制御部7は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成される。CPUは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ROMは、CPUで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。RAMは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。   The control unit 7 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM inside. The CPU executes a desired calculation according to the control program and performs various processes and controls. The ROM stores control programs and control data processed by the CPU. The RAM is mainly used as various work areas for control processing.

制御部7は、ガス系統(3,4)や冷媒系統5に用いられる圧力センサ及び温度センサ、燃料電池システム1が置かれる環境の外気温を検出する外気温センサ、並びに、車両100のアクセル開度を検出するアクセル開度センサなどの各種センサからの検出信号を入力し、各構成要素(コンプレッサ14、調圧弁16など)に制御信号を出力する。   The control unit 7 includes a pressure sensor and a temperature sensor used in the gas system (3, 4) and the refrigerant system 5, an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature in the environment where the fuel cell system 1 is placed, and an accelerator opening of the vehicle 100. Detection signals from various sensors such as an accelerator opening sensor for detecting the degree are input, and a control signal is output to each component (compressor 14, pressure regulating valve 16, etc.).

図2に加湿器15を示した。加湿器15は、ケーシング80の内部に中空糸束81を収容してなる。中空糸束81は複数の中空糸81aの束であり、一端(例えば紙面上端)側のケーシング80に設けられた圧縮酸化ガス入口80aから導入された圧縮酸化ガスが各中空糸81aに流入し、ケーシング80の他端(例えば紙面下端)に設けられた圧縮酸化ガス出口80bから排出されるようになっている。ケーシング80の周壁には、圧縮酸化ガス出口80bの近傍に加湿ガス入口80cが設けられ、圧縮酸化ガス入口80aの近傍に加湿ガス出口80dがそれぞれ設けられている。   FIG. 2 shows the humidifier 15. The humidifier 15 is configured by housing a hollow fiber bundle 81 inside a casing 80. The hollow fiber bundle 81 is a bundle of a plurality of hollow fibers 81a, and the compressed oxidizing gas introduced from the compressed oxidizing gas inlet 80a provided in the casing 80 on one end (for example, the upper end of the paper surface) flows into each hollow fiber 81a. The casing 80 is discharged from a compressed oxidizing gas outlet 80b provided at the other end (for example, the lower end of the paper). On the peripheral wall of the casing 80, a humidified gas inlet 80c is provided in the vicinity of the compressed oxidizing gas outlet 80b, and a humidified gas outlet 80d is provided in the vicinity of the compressed oxidized gas inlet 80a.

さらに、ケーシング80の両端部には、ポッティング部83が設けられている。圧縮酸化ガス入口80a側のポッティング部83には水タンク85が設けられている。さらに中空糸束81の圧縮酸化ガス入口80a近傍の外周側は切断されて、水タンク85の一部が中空糸束81の外周部の内側に挿入された状態となっている。
水タンク85は、気液分離器86に貯留した液体状態の水が、流路87を介して供給されるようになっている。流路87には、供給シャットバルブ88が設けられている。さらに水タンク85から水を排水する排水路89が設けられ、排水路89には排気シャットバルブ90が設けられている。気液分離器86は、加湿器15の入口側または出口側にてガスから水を取り出すように構成することができる。
Further, potting portions 83 are provided at both ends of the casing 80. A water tank 85 is provided in the potting portion 83 on the compressed oxidizing gas inlet 80a side. Further, the outer peripheral side of the hollow fiber bundle 81 in the vicinity of the compressed oxidizing gas inlet 80 a is cut, and a part of the water tank 85 is inserted inside the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle 81.
The water tank 85 is configured such that liquid water stored in the gas-liquid separator 86 is supplied via the flow path 87. A supply shut valve 88 is provided in the flow path 87. Further, a drainage channel 89 for draining water from the water tank 85 is provided, and an exhaust shut-off valve 90 is provided in the drainage channel 89. The gas-liquid separator 86 can be configured to extract water from the gas at the inlet side or the outlet side of the humidifier 15.

このように構成された加湿器15を使用した燃料電池2の掃気方法について説明する。なお、本掃気制御は制御部7により行なわれる。まず、カソードライン掃気時に、まず排気シャットバルブ90を閉、供給シャットバルブ88を開とし、気液分離器86に溜まった水を水タンク85に投入開始する。所定時間投入したら供給シャットバルブ88を閉じる。
続いて、コンプレッサ14を掃気流量流し、カソードラインを掃気する。加湿器15に対しては、圧縮酸化ガス入口80aから乾燥した圧縮酸化ガスが導入され、加湿ガス入口80cへは燃料電池2から排出された高湿度の酸化オフガスが導入される。乾燥した圧縮酸化ガスは、中空糸束81を介して高湿度の酸化オフガスにより加湿される。その後、圧縮酸化ガスは圧縮酸化ガス出口80bから排出され、酸化オフガスは加湿ガス出口80dから排出する。
A scavenging method for the fuel cell 2 using the humidifier 15 configured as described above will be described. The scavenging control is performed by the control unit 7. First, at the time of cathode line scavenging, the exhaust shut valve 90 is first closed, the supply shut valve 88 is opened, and the water accumulated in the gas-liquid separator 86 is started to be introduced into the water tank 85. When the predetermined time has passed, the supply shut valve 88 is closed.
Subsequently, a scavenging flow rate is passed through the compressor 14 to scavenge the cathode line. A dry compressed oxidant gas is introduced into the humidifier 15 from the compressed oxidant gas inlet 80a, and a high-humidity oxidant off-gas discharged from the fuel cell 2 is introduced into the humidified gas inlet 80c. The dried compressed oxidizing gas is humidified by the high-humidity oxidizing off gas through the hollow fiber bundle 81. Thereafter, the compressed oxidizing gas is discharged from the compressed oxidizing gas outlet 80b, and the oxidizing off gas is discharged from the humidified gas outlet 80d.

ここで、一般に、中空糸束81の外周部は加湿性能が高く、中心部は加湿性能が低い(図3参照)。上記のように外周部には水が投入された水タンク85が設けられているため、加湿器15内のガス流れの抵抗は水を投入した外周部において大きくなり、酸化ガスが流れにくくなる。この場合のガス(圧縮酸化ガス)は、加湿性能の低い中心部を主として流れるようになり、その結果、導入された酸化ガスに対する加湿の程度が抑えられて加湿器15から排出され、燃料電池2に導入される。   Here, in general, the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle 81 has high humidification performance, and the central portion has low humidification performance (see FIG. 3). As described above, since the water tank 85 filled with water is provided at the outer peripheral portion, the resistance of the gas flow in the humidifier 15 is increased at the outer peripheral portion where water is added, and the oxidizing gas does not flow easily. In this case, the gas (compressed oxidant gas) mainly flows through the central portion with low humidification performance. As a result, the degree of humidification with respect to the introduced oxidant gas is suppressed and discharged from the humidifier 15, and the fuel cell 2. To be introduced.

掃気終了後、排気シャットバルブ90を開き、水タンク85内の水を排出する。通常運転時には水タンク85に水を貯留させない状態で加湿器15を使用する。   After completion of scavenging, the exhaust shut valve 90 is opened, and the water in the water tank 85 is discharged. During normal operation, the humidifier 15 is used without storing water in the water tank 85.

以上のように構成された本実施形態の加湿器15では、加湿性能が低い中心部を酸化ガスが流れることにより、掃気時の酸化ガス加湿量が低減し、燃料電池2への加湿量を低下させることができる。すなわち、重量増加、配管系の複雑化、及びコスト増大と燃費悪化等の問題を招くことなく、燃料電池を迅速に掃気することが可能となる。   In the humidifier 15 of the present embodiment configured as described above, the oxidizing gas flows in the central portion where the humidifying performance is low, so that the oxidizing gas humidification amount during scavenging is reduced and the humidification amount to the fuel cell 2 is reduced. Can be made. That is, it is possible to quickly scavenge the fuel cell without causing problems such as weight increase, complicated piping system, cost increase and fuel consumption deterioration.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、燃料電池システムの全体構成は上記第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図4に示した本実施形態に係る加湿器95は、冷媒系統5から冷却水が導入され、中空糸束の外周部が冷却される構成である。加湿器95は、ケーシング96の内部に中空糸束81を収容してなる。中空糸束81は複数の中空糸81aの束であり、一端(例えば紙面上端)側のケーシング80に設けられた圧縮酸化ガス入口96aから導入された供給路11の圧縮酸化ガスが各中空糸81aに流入し、ケーシング96の他端(例えば紙面下端)に設けられた圧縮酸化ガス出口96bから排出される。ケーシング96の周壁には、圧縮酸化ガス出口96bの近傍に加湿ガス入口96cが設けられ、圧縮酸化ガス入口96aの近傍に加湿ガス出口96dがそれぞれ設けられている。さらに、ケーシング96の両端部には、ポッティング部97が設けられている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, since the whole structure of a fuel cell system is the same as that of the said 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
The humidifier 95 according to the present embodiment shown in FIG. 4 has a configuration in which cooling water is introduced from the refrigerant system 5 and the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle is cooled. The humidifier 95 is formed by housing a hollow fiber bundle 81 inside a casing 96. The hollow fiber bundle 81 is a bundle of a plurality of hollow fibers 81a, and the compressed oxidant gas in the supply passage 11 introduced from the compressed oxidant gas inlet 96a provided in the casing 80 on one end (for example, the upper end of the paper surface) is each hollow fiber 81a. And is discharged from a compressed oxidizing gas outlet 96b provided at the other end of the casing 96 (for example, the lower end of the drawing). A humidified gas inlet 96c is provided in the vicinity of the compressed oxidizing gas outlet 96b on the peripheral wall of the casing 96, and a humidified gas outlet 96d is provided in the vicinity of the compressed oxidized gas inlet 96a. Furthermore, potting portions 97 are provided at both ends of the casing 96.

本実施形態の加湿器95では、中空糸束81とケーシング96の内壁との間に、外周部冷却用ライン98が設けられている。外周部冷却用ライン98は、ケーシング96の長手方向一端から他端へ延在する複数の冷却水配管であり、その一端に対して、冷媒流路41から分岐した冷却ライン99を介してラジエータ43により冷却された冷却水が供給され、他端から排出された冷却水が再び冷媒流路41へ戻されるようになっている。冷却ライン99には、冷却ライン99に対する冷却水の供給を開閉するシャットバルブ94が設けられている。   In the humidifier 95 of the present embodiment, an outer periphery cooling line 98 is provided between the hollow fiber bundle 81 and the inner wall of the casing 96. The outer periphery cooling line 98 is a plurality of cooling water pipes extending from one end to the other end in the longitudinal direction of the casing 96, and the radiator 43 is connected to one end of the casing 96 via a cooling line 99 branched from the refrigerant flow path 41. The cooling water cooled by the above is supplied, and the cooling water discharged from the other end is returned to the refrigerant flow path 41 again. The cooling line 99 is provided with a shut valve 94 that opens and closes the supply of cooling water to the cooling line 99.

このように構成された加湿器95を使用した燃料電池2の掃気方法について説明する。なお、本掃気制御は制御部7により行なわれる。まず、カソードライン掃気時に、シャットバルブ94を開き、加湿器95の外周部冷却用ライン98に冷却水を流す。
続いて、コンプレッサ14を掃気流量流し、カソードラインを掃気する。加湿器95に対しては、圧縮酸化ガス入口96aから乾燥した圧縮酸化ガスが導入され、加湿ガス入口96cへは燃料電池2から排出された高湿度の酸化オフガスが導入される。乾燥した圧縮酸化ガスは、中空糸束81を介して高湿度の酸化オフガスにより加湿される。その後、圧縮酸化ガスは圧縮酸化ガス出口96bから排出され、酸化オフガスは加湿ガス出口96dから排出する。
A scavenging method for the fuel cell 2 using the humidifier 95 configured as described above will be described. The scavenging control is performed by the control unit 7. First, at the time of cathode line scavenging, the shut valve 94 is opened, and cooling water is caused to flow through the outer periphery cooling line 98 of the humidifier 95.
Subsequently, a scavenging flow rate is passed through the compressor 14 to scavenge the cathode line. A dry compressed oxidant gas is introduced into the humidifier 95 from the compressed oxidant gas inlet 96a, and a high-humidity oxidant off-gas discharged from the fuel cell 2 is introduced into the humidified gas inlet 96c. The dried compressed oxidizing gas is humidified by the high-humidity oxidizing off gas through the hollow fiber bundle 81. Thereafter, the compressed oxidizing gas is discharged from the compressed oxidizing gas outlet 96b, and the oxidizing off gas is discharged from the humidified gas outlet 96d.

その際、加湿器95の外周部は冷却水により温度が低下し、加湿性能が低下する。すなわち、加湿性能が高い外周部の加湿性能を冷却水によって低下させることで、低湿度の酸化ガスが燃料電池2に供給される。
通常運転時にはシャットバルブ94を閉じて加湿器95外周部が冷却されない状態で加湿器95を使用する。
At that time, the temperature of the outer peripheral portion of the humidifier 95 is lowered by the cooling water, and the humidification performance is lowered. That is, the low-humidity oxidizing gas is supplied to the fuel cell 2 by reducing the humidifying performance of the outer peripheral portion having high humidifying performance with the cooling water.
During normal operation, the humidifier 95 is used in a state where the shut valve 94 is closed and the outer periphery of the humidifier 95 is not cooled.

以上のように構成された本実施形態の加湿器95では、加湿器95の加湿性能を低下させることにより、掃気時の酸化ガス加湿量が低減し、燃料電池2への加湿量を容易に低下させることができる。すなわち、重量増加、配管系の複雑化、及びコスト増大と燃費悪化等の問題を招くことなく、燃料電池を迅速に掃気することが可能となる。   In the humidifier 95 of the present embodiment configured as described above, the humidification performance of the humidifier 95 is reduced, so that the amount of humidification of the oxidizing gas during scavenging is reduced, and the amount of humidification to the fuel cell 2 is easily reduced. Can be made. That is, it is possible to quickly scavenge the fuel cell without causing problems such as weight increase, complicated piping system, cost increase and fuel consumption deterioration.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、燃料電池システムの全体構成は上記第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図5に示した加湿器102は、ケーシング103の内部に中空糸束81を収容してなる。中空糸束81は複数の中空糸81aの束であり、一端(例えば紙面上端)側のケーシング103に設けられた中心部ガス投入口104、及び外周部ガス投入口105から導入された供給路11の圧縮酸化ガスが各中空糸81aに流入し、ケーシング103の他端(例えば紙面下端)に設けられた圧縮酸化ガス出口103bから排出される。ケーシング103の周壁には、圧縮酸化ガス出口103b近傍に加湿ガス入口103cが設けられ、他端側に加湿ガス出口103dが設けられている。さらに、ケーシング103の両端部には、ポッティング部106が設けられている。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, since the whole structure of a fuel cell system is the same as that of the said 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
The humidifier 102 shown in FIG. 5 includes a hollow fiber bundle 81 accommodated in the casing 103. The hollow fiber bundle 81 is a bundle of a plurality of hollow fibers 81 a, and the supply path 11 introduced from the central part gas inlet 104 provided in the casing 103 on one end (for example, the upper end of the paper surface) and the outer peripheral gas inlet 105. The compressed oxidizing gas flows into each hollow fiber 81a and is discharged from a compressed oxidizing gas outlet 103b provided at the other end of the casing 103 (for example, the lower end of the paper). On the peripheral wall of the casing 103, a humidified gas inlet 103c is provided in the vicinity of the compressed oxidizing gas outlet 103b, and a humidified gas outlet 103d is provided on the other end side. Further, potting portions 106 are provided at both ends of the casing 103.

中心部ガス投入口104は、中空糸束81の中心部に対向して開口しており、中心部ガス投入口104を通じて供給路11から連続する中心部ライン108から導入された圧縮酸化ガスが中空糸束81の中心部に導かれる。外周部ガス投入口105は、中心部ガス投入口104を取り囲んで位置し、外周部ガス投入口105を通じて、供給路11から分岐した外周部ライン107から導入された圧縮酸化ガスが、中空糸束81の外周部に導かれる。外周部ライン107にはシャットバルブ109が設けられ、シャットバルブ109を開閉することにより、供給路11のガスを加湿器102の中心部にのみ流すか、中心部と外周部の両方に流すかを決定することができる。   The central gas inlet 104 is opened facing the center of the hollow fiber bundle 81, and the compressed oxidizing gas introduced from the central line 108 continuing from the supply path 11 through the central gas inlet 104 is hollow. Guided to the center of the yarn bundle 81. The outer peripheral gas inlet 105 is positioned so as to surround the central gas inlet 104, and the compressed oxidizing gas introduced from the outer peripheral line 107 branched from the supply path 11 through the outer peripheral gas inlet 105 is a hollow fiber bundle. 81 is guided to the outer peripheral portion. The outer peripheral line 107 is provided with a shut valve 109. By opening and closing the shut valve 109, it is determined whether the gas in the supply path 11 is allowed to flow only in the central part of the humidifier 102 or in both the central part and the outer peripheral part. Can be determined.

このように構成された加湿器102を使用した燃料電池の掃気方法について説明する。なお、本掃気制御は制御部7により行なわれる。まず、カソードライン掃気時に、シャットバルブ109を閉じ、供給路11から導入される酸化ガスを全量中心部ライン108にて中心部ガス投入口104に投入する。
コンプレッサ14を掃気流量流し、カソードラインを掃気する。加湿器102の中心部に対しては、中心部ガス投入口104から乾燥した圧縮酸化ガスが導入され、加湿ガス入口103cへは燃料電池2を排出した高湿度の酸化オフガスが導入される。乾燥した圧縮酸化ガスは、中空糸束81を介して高湿度の酸化オフガスにより加湿される。その後圧縮酸化ガスは圧縮酸化ガス出口103bから排出され、酸化オフガスはケーシング103から排出する。
通常運転時にはシャットバルブ109を開いた状態で、外周部ガス投入口105を経て供給路11から酸化ガスが加湿器102の外周部に対しても送られるようにした状態で加湿器102を使用する。
A fuel cell scavenging method using the humidifier 102 configured as described above will be described. The scavenging control is performed by the control unit 7. First, during the cathode line scavenging, the shut valve 109 is closed, and the oxidizing gas introduced from the supply passage 11 is introduced into the central gas inlet 104 through the central line 108.
A scavenging flow rate is passed through the compressor 14 to scavenge the cathode line. A dry compressed oxidizing gas is introduced into the central portion of the humidifier 102 from the central gas inlet 104, and a high-humidity oxidizing off gas discharged from the fuel cell 2 is introduced into the humidified gas inlet 103c. The dried compressed oxidizing gas is humidified by the high-humidity oxidizing off gas through the hollow fiber bundle 81. Thereafter, the compressed oxidizing gas is discharged from the compressed oxidizing gas outlet 103 b, and the oxidizing off gas is discharged from the casing 103.
During normal operation, the humidifier 102 is used in a state where the shut valve 109 is opened and the oxidizing gas is also sent from the supply path 11 to the outer peripheral portion of the humidifier 102 via the outer peripheral gas inlet 105. .

以上のように構成された本実施形態の加湿器102では、加湿性能が高い加湿器102の外周部を使用しないことにより、掃気時の酸化ガス加湿量が低減し、燃料電池2への加湿量を容易に低下させることができる。すなわち、重量増加、配管系の複雑化、及びコスト増大と燃費悪化等の問題を招くことなく、燃料電池を迅速に掃気することが可能となる。   In the humidifier 102 of the present embodiment configured as described above, by not using the outer peripheral portion of the humidifier 102 with high humidification performance, the amount of humidification of the oxidizing gas during scavenging is reduced, and the amount of humidification to the fuel cell 2 Can be easily reduced. That is, it is possible to quickly scavenge the fuel cell without causing problems such as weight increase, complicated piping system, cost increase and fuel consumption deterioration.

本発明に係る加湿器を備えた燃料電池システムの一実施形態を概略的に示したシステム構成図である。1 is a system configuration diagram schematically illustrating an embodiment of a fuel cell system including a humidifier according to the present invention. 同加湿器を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the humidifier was expanded. 同加湿器の水タンク設置位置と加湿性能との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the water tank installation position and humidification performance of the humidifier. 第2実施形態として示した加湿器の断面図である。It is sectional drawing of the humidifier shown as 2nd Embodiment. 第3実施形態として示した加湿器の断面図である。It is sectional drawing of the humidifier shown as 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム、2…燃料電池、3…酸化ガス配管系、5…冷媒配管系、7…制御部、11…供給路、12…排出路、14…コンプレッサ、15…加湿器、23…循環路、41…冷媒流路、43…ラジエータ(冷却手段)、85…水タンク、95…加湿器、98…外周部冷却用ライン、99…冷却ライン、102…加湿器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell, 3 ... Oxidation gas piping system, 5 ... Refrigerant piping system, 7 ... Control part, 11 ... Supply path, 12 ... Discharge path, 14 ... Compressor, 15 ... Humidifier, 23 ... Circulation path 41. Refrigerant flow path 43 43 Radiator (cooling means) 85 Water tank 95 Humidifier 98 Perimeter cooling line 99 Cooling line 102 Humidifier

Claims (7)

加湿器により加湿された酸化ガスを用いて電気化学反応による発電を行なう燃料電池を掃気する方法において、
前記加湿器は、その内部の一端部から他端部へ前記酸化ガスが流動するものであり、該加湿器の前記酸化ガス流路の外周部の流れを阻害し、中央部の流量を相対的に増加させた状態で、該加湿器を通過した前記酸化ガスにより前記燃料電池の掃気を行なう、燃料電池の掃気方法。
In a method of scavenging a fuel cell that performs power generation by an electrochemical reaction using an oxidizing gas humidified by a humidifier,
The humidifier is one in which the oxidizing gas flows from one end to the other end inside the humidifier, obstructs the flow of the outer peripheral portion of the oxidizing gas flow path of the humidifier, and makes the flow rate at the center relatively A scavenging method for a fuel cell, wherein the scavenging of the fuel cell is performed with the oxidizing gas that has passed through the humidifier in a state where the fuel cell is increased.
加湿器により加湿された酸化ガスを用いて電気化学反応による発電を行なう燃料電池を掃気する方法において、
前記加湿器は、その内部の一端部から他端部へ前記酸化ガスが流動するものであり、該加湿器の前記酸化ガス流路の外周部を冷却した状態で、該加湿器を通過した前記酸化ガスにより前記燃料電池の掃気を行なう、燃料電池の掃気方法。
In a method of scavenging a fuel cell that performs power generation by an electrochemical reaction using an oxidizing gas humidified by a humidifier,
The humidifier is one in which the oxidizing gas flows from one end to the other end inside the humidifier, and the humidifier passes through the humidifier in a state where the outer peripheral portion of the oxidizing gas channel of the humidifier is cooled. A fuel cell scavenging method for scavenging the fuel cell with an oxidizing gas.
一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、
前記流路の外周部に、該流路と交差するタンクが配置され、該タンク内に流体が貯留されることにより、前記流路外周部でのガス流が阻害される、加湿器。
In a humidifier equipped with a flow path that guides gas from one end to the other, and the gas is humidified in the process,
A humidifier in which a tank that intersects with the flow path is disposed at an outer peripheral portion of the flow path, and a fluid is stored in the tank, thereby inhibiting a gas flow at the outer peripheral portion of the flow path.
一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、
前記流路の外周部に、前記流路外周部を冷却する冷却手段が設けられている、加湿器。
In a humidifier equipped with a flow path that guides gas from one end to the other, and the gas is humidified in the process,
A humidifier, wherein a cooling means for cooling the outer periphery of the flow path is provided on the outer periphery of the flow path.
一端部から他端部へガスを導き、その過程で該ガスが加湿される流路を備えた加湿器において、
流路中央部と流路外周部とに対して独立にガスが供給される、加湿器。
In a humidifier equipped with a flow path that guides gas from one end to the other, and the gas is humidified in the process,
A humidifier in which gas is supplied independently to the central portion of the flow channel and the outer peripheral portion of the flow channel.
燃料電池と、該燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給路と、前記燃料電池から排気された酸化ガスのオフガスを導く排気路と、前記酸化ガスのオフガスを用いて前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿する加湿器と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記加湿器は、請求項3から5のいずれかに記載の加湿器である、燃料電池システム。
A fuel cell, an oxidizing gas supply path for supplying an oxidizing gas to the fuel cell, an exhaust path for leading off-gas of the oxidizing gas exhausted from the fuel cell, and the oxidizing gas supplied to the fuel cell using the off-gas A fuel cell system comprising a humidifier for humidifying oxidizing gas,
The fuel cell system, wherein the humidifier is the humidifier according to any one of claims 3 to 5.
燃料電池と、該燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給路と、前記燃料電池から排気された酸化ガスのオフガスを導く排気路と、前記酸化ガスのオフガスを用いて前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿する加湿器と、前記燃料電池を冷却する冷媒を循環させる冷媒配管系と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記加湿器は、請求項4に記載の加湿器であり、該加湿器の冷却手段に対して前記冷媒を導く冷却ラインが、前記冷媒配管系から分岐している、燃料電池システム。
A fuel cell, an oxidizing gas supply path for supplying an oxidizing gas to the fuel cell, an exhaust path for leading off-gas of the oxidizing gas exhausted from the fuel cell, and the oxidizing gas supplied to the fuel cell using the off-gas A fuel cell system comprising a humidifier that humidifies the oxidizing gas and a refrigerant piping system that circulates a refrigerant that cools the fuel cell.
5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the humidifier is a humidifier according to claim 4, and a cooling line that guides the refrigerant to a cooling unit of the humidifier is branched from the refrigerant piping system.
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