(57)【要約】【課題】排水弁の製造誤差等による排水能力のばらつきを考慮した最適な排水量を設定することができるようにし、これによって排気排水弁から排出される水素を最小限に抑える。【解決手段】貯水量が所定の許容水量ｔｈを超えたら排水弁を所定の開時間Ｔ開弁する際における排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法であって、排水弁の開時間Ｔを、排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の高いもので一定量排水するのに要する時間を基準に設定し、開時間Ｔのあいだ排水した後の貯水量ｄｗｅｔを、排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の低いものを基準に、実際の貯水量にかかわらず一定量と仮設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水量が所定の許容水量ｔｈを超えたら排水弁を所定の開時間Ｔ開弁する際における前記排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法であって、
前記排水弁の開時間Ｔを、前記排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の高いもので一定量排水するのに要する時間を基準に設定し、
前記開時間Ｔのあいだ排水した後の貯水量ｄｗｅｔを、前記排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の低いものを基準に、実際の貯水量にかかわらず一定量と仮設定する、排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池の生成水をためておき、一定量たまったらバルブを開いて排出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この手順の一例を示すと、
(1) 電流値、温度により、貯水量を推定する。
(2) 貯水量推定値が規定の数値に達した時、排水弁を開く。
(3) 圧力を監視し、圧力の低下が規定値に達した時、排水弁を閉じる。
のごときである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の手法においては、排水弁の製造誤差等による排水能力のばらつきが考慮されていない。
【０００５】
また、排水能力の低い排水弁であっても確実にすべて排水しきるように設定された場合には、排水能力の高い排水弁では常に余計なアノードオフガスが排出されてしまうおそれがある。例えば、排水弁「開」時、従来の制御では、排水完了判定として排水後の気体放出によるアノード圧力低下を参照することがあったが、この場合は、その際に水素も排出してしまうことがあり、これだと、排水時に毎回水素を放出してしまうため燃料が無駄になり、水素濃度希釈のためにエアコンプレッサーの動力損も生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、排水弁の製造誤差等による排水能力のばらつきを考慮した最適な排水量を設定することができ、これによって排気排水弁から排出される水素を最小限に抑えることを可能にする排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法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】
かかる課題を解決するべく、本発明は、貯水量が所定の許容水量ｔｈを超えたら排水弁を所定の開時間Ｔ開弁する際における前記排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法であって、
前記排水弁の開時間Ｔを、前記排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の高いもので一定量排水するのに要する時間を基準に設定し、
前記開時間Ｔのあいだ排水した後の貯水量ｄｗｅｔを、前記排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の低いものを基準に、実際の貯水量にかかわらず一定量と仮設定する、というものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排水弁の製造誤差等による排水能力のばらつきを考慮した最適な排水量を設定することができ、これによって排気排水弁から排出される水素を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】排水弁の開閉およびそのタイミングの一例を示すフローチャートである。
【図２】排水弁の排水性能が１５[ml/sec] （排水性能「高」）の場合における排水弁の開閉およびそのタイミングの一例を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示す制御模式図である。
【図３】排水弁の排水性能が１０[ml/sec] （排水性能「低」）の場合における排水弁の開閉およびそのタイミングの一例を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示す制御模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図３に、排水弁の開閉およびそのタイミングの設定方法の一実施形態を示す。特に図示はしないが、対象とする燃料電池および該燃料電池を含むシステム（燃料電池システム）は、スタック、ガス供給装置（エアーコンプレッサー）、圧力センサー（アノード）、ＥＣＵ（制御装置）、排気排水弁（本明細書では単に排水弁と表す場合がある）、ガス循環装置（水素循環ポンプ、エゼクター等）、電流センサー等を備えたものである。
【００１２】
本実施形態では、燃料電池の生成水を排出する排水弁を「閉」とするタイミングおよび「開」としている時間を、排水弁のハード面でのばらつきとこれによる影響（製造誤差等による排水能力のばらつき等）を考慮したうえで、最適な値に設定する。この際、排水弁内に微量の生成水が残るモードが想定されるが、排出する水素量を最小限に抑えることが可能となる。
【００１３】
具体的には、排水弁の単位時間当たり排水量をＬｏｕｔ１、所定の貯水量をＬ１とした場合、開閉弁の所定の開時間Ｔ１が、Ｌ１／Ｌｏｕｔ１  となるように設定されている。また、単位時間当たり排水量Ｌｏｕｔ１は、排水弁の排水能力のばらつきのうち排水能力の高いものの値となっている。
【００１４】
図２に、排水弁の排水性能が１５[ml/sec] （排水性能「高」）の場合における排水弁の開閉およびそのタイミングの一例、図３に、排水弁の排水性能が１０[ml/sec] （排水性能「低」）の場合における排水弁の開閉およびそのタイミングの一例をそれぞれ示す。なお、符号Ｔは排水弁の開時間、符号ｔｈは排水弁の許容水量、符号ｄｗｅｔは推定貯水量（貯水量の仮の設定値）をそれぞれ示す。本実施形態では許容水量ｔｈ＝３０[ml]と仮定した例を示している。
【００１５】
ここで、排水時間Ｔは、排水弁の性能にかかわらず一定時間とする。排水時間Ｔを決めるに当たっては、排水性の良い排水弁で一定量排水するのに要する時間を用いる。一例として、本実施形態では、排水弁の排水性能が１５[ml/sec] （排水性能「高」）であるとして見積もった許容水量ｔｈ相当の排水にかかる時間（＝２[sec]）を示している。
【００１６】
また、Ｔ時間排水後の貯水量ｄｗｅｔは、実際の貯水量にかかわらず一定量とする。貯水量ｄｗｅｔを決めるに当たっては、排水性の悪い弁を想定する。
【００１７】
なお、Ｔ時間経過前に排水しきったことをアノード圧力の低下によって検知した場合はすぐさま排水を停止し、貯水量ｄｗｅｔを０とする（リセット）。
【００１８】
図１に、排水弁の開閉およびそのタイミングの一例を示す。運転中は、常時、図１のフローに沿ってＥＣＵが駆動する。電流、温度センサー値より推定されたｄｗｅｔ（貯水量）が指定した許容水量ｔｈ（閾値）を超えたとき（ステップＳＰ１にてＹ）、排水弁を開く（ステップＳＰ２）。排水弁を開いている時間が設定したＴ時間（排水時間）に達したときは（ステップＳＰ３にてＹ）、本発明に係る制御にしたがって排水弁を閉じ（ステップＳＰ５）、また、Ｔ時間に達していなくても（ステップＳＰ３にてＮ）、アノード圧力（ＡＮ圧力）が一定値低下したときは従来手法にしたがって排水弁を閉じる（ステップＳＰ５）。
【００１９】
以上のようにすることで、排水性の悪い弁では常に一定の液水を残したまま排水処理を終了するため、排水時に水素を放出することがなくなり、余計な燃料損失や水素希釈のためのエアコンプレッサー動力（電力）損失を抑えることができる。
【００２０】
一方、排水性の良い弁では、貯水量ｄｗｅｔをリセットした後は最適な排水時間となるため、その結果、従来のように毎回排水しきってから排水弁を閉じる場合と比較して、余計な水素排気を行う頻度が低減される。
【００２１】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、燃料電池の生成水を排出する排水弁などの各種排水弁に適用して好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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