(57)【要約】【課題】燃料電池への酸化ガスの供給量の測定精度の向上を図る。【解決手段】本発明の燃料電池は、ケース内に収納された燃料電池と、燃料電池への酸化ガスの供給流路と、燃料電池から排出される酸化排ガスの排出流路と、酸化排ガスを酸化ガスとして排出流路から供給流路へ還流させるバイパス流路と、を有する酸化ガス給排系と、を備える。酸化ガス給排系には、供給流路のうち、バイパス流路の合流位置よりも下流側で、かつ、ケース内の部分に、ガス流量計が設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
ケース内に収納された燃料電池と、
前記燃料電池への酸化ガスの供給流路と、前記燃料電池から排出される酸化排ガスの排出流路と、前記酸化排ガスを前記酸化ガスとして前記排出流路から前記供給流路へ還流させるバイパス流路と、を有する酸化ガス給排系と、
を備え、
前記酸化ガス給排系には、前記供給流路のうち、前記バイパス流路の合流位置よりも下流側で、かつ、前記ケース内の部分に、ガス流量計が設置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池への酸化ガスの供給量の測定精度の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般に、例えば、酸化ガスとして用いられる空気と、燃料ガスとしての水素とを、電気化学反応させることにより発電する。この燃料電池を用いた燃料電池システム、例えば、燃料電池車と呼ばれる自動車、を開発する場合において、従来の内燃機関（エンジン）を用いた自動車（以下、「エンジン車」と呼ぶ）をベースとして開発する場合が一般的である。
【０００３】
従来のエンジン車では、燃料を燃焼するために用いられる空気の供給量を測定するためのエアフローメーター（以下、「ＡＦＭ」とも略す）が空気の吸気口付近に設けられたエアクリーナ内に設定されるのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、燃料電池車のような燃料電池システムにおいては、エアクリーナから出力される酸化ガスとしての空気の燃料電池への供給流路に、燃料電池から排出される酸化排ガスを酸化ガスとして排出流路から循環させるためのバイパス流路が設けられる場合がある。このため、エアクリーナから出力される酸化ガスの流量の一部がバイパス流路を介してリークし、燃料電池に実際に供給される酸化ガスの供給量が、流量計による測定流量よりも少なくなる可能性がある。
【０００５】
従って、燃料電池における発電性能を高めるためには、必要十分な酸化ガスおよび燃料ガスのストイキを確保することが望ましいため、測定流量が設定供給量よりも多くし、実際に燃料電池への供給量が設定流量となるように、コンプレッサを調整することが要求される。この結果、燃料電池システムの燃料利用効率が低下する、という問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１０２１３号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８１７０号公報
【特許文献３】特開２００２−３６２１６４号公報
【特許文献４】特開２００６−２１６４７９号公報
【特許文献５】特開２００６−２１６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、燃料電池システムにおける燃料電池への酸化ガスの供給量の測定精度の向上を図ることが可能な技術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】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池システムであって、
ケース内に収納された燃料電池と、
前記燃料電池の酸化ガスの供給口に接続される前記酸化ガスの供給流路と、前記燃料電池の酸化排ガスの排出口に接続されるから酸化排ガスの排出流路と、前記酸化排ガスを前記酸化ガスとして前記排出流路から前記供給流路へ還流させるバイパス流路と、を有する酸化ガス給排系と、
を備え、
前記酸化ガス給排系には、前記供給流路のうち、前記バイパス流路の合流位置よりも下流側で、かつ、前記ケース内の部分に、ガス流量計が設置されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
この燃料電池システムにおいては、ガス流量計が燃料電池の酸化ガスの供給口の近傍に設置されるので、燃料電池に供給される酸化ガスの供給量の測定精度を向上させることができる。また、燃料電池を収納したケース内に流量計が設けられているので、例えば、燃料電池システムを燃料電池車に適用した場合において、燃料電池を車両床下に搭載するようか構造においては、ガス流量計がケース内に収納されていない場合には、防水機能を有するガス流量計が必要となるのに対して、防水機能を有さないガス流量計を用いることができるので、コスト低減効果がある。
【００１０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムや燃料電池などの種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例としての燃料電池システムの主に酸化ガスの給排系の部分の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、実施例としての燃料電池システムの主に酸化ガスの給排系の部分の概略構成を示すブロック図である。この燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、酸化ガス給排系２００と、を備えている。
【００１３】
燃料電池１００は、図示しないアノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス（水素）と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化ガス（空気、より詳細には空気に含まれる酸素）との電気化学反応により電力を発生する。この燃料電池１００としては、固体高分子型燃料電池等の種々の燃料電池を用いることができる。なお、通常、燃料電池１００は、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造とされる。
【００１４】
酸化ガス給排系２００は、燃料電池１００の酸化ガス供給口１０２に接続された酸化ガスの供給流路としての酸化ガス供給配管２１０と、燃料電池１００の酸化排ガス排出口１０４に接続された酸化排ガスの排出流路としての酸化排ガス排出配管２２０と、酸化排ガスを酸化ガスとして酸化排ガス排出配管２２０から酸化ガス供給配管２１０へ還流させるバイパス流路としてのバイパス配管２３０と、を備えている。
【００１５】
酸化ガス供給配管２１０には、吸気口からバイパス配管２３０との合流位置Ｇ１までの部分に、エアクリーナ２１２およびエアコンプレッサ（ＡＣＰ）２１４が設けられている。また、合流位置Ｇ１よりも下流で酸化ガス供給口１０２の近傍にエアフローメータ（ＡＦＭ）２１６が設けられている。
【００１６】
酸化排ガス排出配管２２０には、バイパス配管２３０との合流位置Ｇ１から排気口までの部分に、マフラー２２２が設けられている。また、合流位置Ｇ２よりも上流で酸化排ガス排出口１０４の近傍に酸化排ガスの排出を制御する排出バルブ２２４が設けられている。この排出バルブ２２４の開閉により酸化排ガスや生成水の排出が実行される。なお、この排出バルブ２２４としては、例えば、電磁弁が用いられる。
【００１７】
バイパス配管２３０には、酸化排ガスの循環を制御する循環制御バルブ２３２が設けられている。この循環制御バルブ２３２の開閉により酸化排ガスの循環のオン／オフが実行される。なお、この循環制御バルブ２３２としては、例えば、電磁弁が用いられる。
【００１８】
上記のように、エアフローメータ２１６が燃料電池１００の酸化ガス供給口１０２の近傍に設けられることにより、燃料電池１００に供給される酸化ガスの測定精度を向上させることができる。
【００１９】
また、燃料電池１００は、例えば、燃料電池車に搭載する場合を想定すると、車両の床下に設置する可能性が高い。このため、水に濡れないようにするために防水することが好ましい。そこで、本実施例の燃料電池１００は、防水機能を有する収納ケース３００に収納されている。また、同様に、燃料電池１００の酸化ガス供給口１０２の近傍に設けられたエアフローメータ２１６も、収納ケース３００に収納されている。これにより、エアフローメータ２１６として用いる部品としては、防水機能を有しない標準部品を用いることが可能であり、コスト低減に有利である。
【００２０】
なお、排出バルブ２２４等の種々のバルブの防水性を高めるため、収納ケース３００内に収納する構成としてもよい。
【００２１】
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０…燃料電池システム
３０…収納ケース
１００…燃料電池
１０２…酸化ガス供給口
１０４…酸化排ガス排出口
２００…酸化ガス給排系
２１０…酸化ガス供給配管
２１２…エアクリーナ
２１６…エアフローメータ
２２０…酸化排ガス排出配管
２２２…マフラー
２２４…排出バルブ
２３０…バイパス配管
２３２…循環制御バルブ
３００…収納ケース
Ｇ１…合流位置
Ｇ２…合流位置
【図１】
2010177123.tif 000003