JP2000243422A - Fuel cell system and fuel cell cooling method - Google Patents
Fuel cell system and fuel cell cooling methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
および燃料電池の冷却方法に関し、詳しくは、ガス状の
燃料の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池を
有する燃料電池システムおよび加湿されたガス状の燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池の冷却
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system and a method for cooling a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell system having a polymer electrolyte fuel cell which receives power of gaseous fuel and generates electric power, and humidification. The present invention relates to a method for cooling a polymer electrolyte fuel cell that generates power by receiving supplied gaseous fuel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の燃料電池システムとして
は、単位セルと共に冷却水の流路を備える冷却板を複数
積層して燃料電池を構成すると共に冷却板の流路に冷却
水を供給する循環管路を備えるものが提案されている
（例えば、特開平９−９２３１０号公報など）。この燃
料電池システムでは、冷却水は循環管路に設けられた熱
交換器により冷却されこれにより燃料電池を冷却する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel cell system of this type, a fuel cell is constructed by laminating a plurality of cooling plates having cooling water channels together with unit cells, and supplying cooling water to the cooling plate channels. A device having a circulation line has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-92310). In this fuel cell system, the cooling water is cooled by the heat exchanger provided in the circulation pipe, thereby cooling the fuel cell.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体高
分子型の燃料電池システムでは、燃料電池の運転温度が
低く、外気との温度差が大きくとれないために、熱交換
器が大きくなるという問題があった。この問題は、車両
に燃料電池システムを搭載するように、限られたスペー
スに燃料電池システムを設置する場合にクローズアップ
される。However, in the polymer electrolyte fuel cell system, the operating temperature of the fuel cell is low and the temperature difference between the fuel cell and the outside air cannot be increased. there were. This problem is highlighted when the fuel cell system is installed in a limited space, such as mounting the fuel cell system in a vehicle.
【０００４】本発明の燃料電池システムは、熱交換器を
大きくすることなく燃料電池を冷却することを目的の一
つとする。また、本発明の燃料電池システムは、冷却水
を循環させる循環管路により燃料電池を冷却するシステ
ムとは異なる手法により燃料電池を冷却する燃料電池シ
ステムを提案することを目的の一つとする。本発明の燃
料電池の冷却方法は、冷却水を循環させる循環管路によ
り燃料電池を冷却するシステムとは異なる手法を提案す
ることを目的の一つとする。An object of the fuel cell system of the present invention is to cool a fuel cell without increasing the size of a heat exchanger. Another object of the fuel cell system of the present invention is to propose a fuel cell system that cools a fuel cell by a method different from a system that cools a fuel cell by a circulation pipe that circulates cooling water. An object of the fuel cell cooling method of the present invention is to propose a method different from a system for cooling a fuel cell by a circulation pipe for circulating cooling water.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池システムおよび燃料電池の冷却方法は、
上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手
段を採った。The fuel cell system and the fuel cell cooling method of the present invention are as follows.
The following measures were taken in order to achieve at least a part of the above objects.
【０００６】本発明の燃料電池システムは、ガス状の燃
料の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池を有
する燃料電池システムであって、前記燃料を加湿する加
湿手段と、該加湿された燃料に霧状の液滴を供給する液
滴供給手段とを備えることを要旨とする。A fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system having a polymer electrolyte fuel cell which receives power of gaseous fuel and generates electric power, and comprises humidifying means for humidifying the fuel, and the humidified fuel. And a droplet supply means for supplying mist droplets to the fuel.
【０００７】この本発明の燃料電池システムでは、液滴
供給手段により燃料に供給された霧状の液滴が燃料と共
に燃料電池に供給されたときに燃料電池内で気化する際
の潜熱により燃料電池を冷却することができる。この結
果、熱交換器を必要としないから燃料電池システムを小
型化することができる。ここで、燃料は、電解質を挟ん
で配置される二つの電極に供給されるものの双方を意味
する。また、液滴は燃料電池内で気化可能な液体による
ものであればよいから、液滴には水からなるものが含ま
れる他、水と他の液体の混合液によるものや水以外の液
体によるものも含まれる。In the fuel cell system according to the present invention, when the mist droplets supplied to the fuel by the droplet supply means are supplied to the fuel cell together with the fuel, the fuel cell uses latent heat generated by vaporization in the fuel cell. Can be cooled. As a result, since no heat exchanger is required, the size of the fuel cell system can be reduced. Here, the fuel means both of those supplied to two electrodes disposed with the electrolyte interposed therebetween. In addition, since the droplet may be a liquid that can be vaporized in the fuel cell, the droplet includes a liquid composed of water, a mixture of water and another liquid, or a liquid other than water. Things are also included.
【０００８】こうした本発明の燃料電池システムにおい
て、前記液滴供給手段は、前記燃料に液滴を噴霧するイ
ンジェクタであるものとすることもできる。In the fuel cell system according to the present invention, the droplet supply means may be an injector for spraying droplets on the fuel.
【０００９】また、本発明の燃料電池システムにおい
て、前記液滴供給手段は、前記加湿手段により加湿され
た燃料の水分の一部を凝縮させることにより前記液滴を
形成して前記燃料に供給する手段であるものとすること
もできる。こうすれば、液滴としての水の供給は加湿手
段のみで行なうから、液滴供給用のパイプなどを不要と
し燃料電池システムを小型化することができる。Further, in the fuel cell system of the present invention, the droplet supply means forms the droplets by condensing a part of the moisture of the fuel humidified by the humidification means and supplies the droplets to the fuel. It can also be a means. In this case, since the supply of water as droplets is performed only by the humidifying means, a pipe for supplying droplets is not required, and the fuel cell system can be downsized.
【００１０】これら各態様を含め本発明の燃料電池シス
テムにおいて、前記燃料電池の状態を検出する状態検出
手段と、該検出された燃料電池の状態に基づいて前記液
滴供給手段による前記燃料への液滴の供給を制御する液
滴供給制御手段とを備えるものとすることもできる。こ
うすれば、燃料電池の状態に応じて燃料電池を冷却する
ことができる。[0010] In the fuel cell system of the present invention including these aspects, the state detecting means for detecting the state of the fuel cell, and the liquid supply to the fuel by the droplet supply means based on the detected state of the fuel cell. Droplet supply control means for controlling the supply of droplets may also be provided. This allows the fuel cell to be cooled according to the state of the fuel cell.
【００１１】この態様の本発明の燃料電池システムにお
いて、前記状態検出手段は、前記燃料電池の温度を検出
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
燃料電池の温度に基づいて燃料電池を冷却することがで
きる。この態様の燃料電池システムにおいて、前記液滴
供給制御手段は、前記状態検出手段により検出された前
記燃料電池の温度が所定温度以上のときに該燃料電池の
温度に応じて前記液滴を前記燃料に供給するよう前記液
滴供給手段を制御する手段であるものとすることもでき
る。In the fuel cell system according to the aspect of the present invention, the state detecting means may be means for detecting a temperature of the fuel cell. This way,
The fuel cell can be cooled based on the temperature of the fuel cell. In the fuel cell system according to this aspect, when the temperature of the fuel cell detected by the state detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature, the droplet supply control means causes the liquid droplet to be supplied to the fuel in accordance with the temperature of the fuel cell. Means for controlling the liquid droplet supply means to supply the liquid droplets to the liquid droplet supply means.
【００１２】状態検出手段と液滴供給制御手段とを備え
る本発明の燃料電池システムにおいて、前記状態検出手
段は、前記燃料電池の出力を検出する手段であるものと
することもできる。こうすれば、燃料電池の出力に基づ
いて燃料電池を冷却することができる。この態様の燃料
電池システムにおいて、前記液滴供給制御手段は、前記
状態検出手段により検出された前記燃料電池の出力が所
定出力以上のときに該燃料電池の出力に応じて前記液滴
を前記燃料に供給するよう前記液滴供給手段を制御する
手段であるものとすることもできる。[0012] In the fuel cell system of the present invention comprising the state detecting means and the droplet supply control means, the state detecting means may be means for detecting the output of the fuel cell. In this case, the fuel cell can be cooled based on the output of the fuel cell. In the fuel cell system according to this aspect, when the output of the fuel cell detected by the state detection unit is equal to or more than a predetermined output, the droplet supply control unit causes the droplet to be supplied to the fuel in accordance with the output of the fuel cell. Means for controlling the liquid droplet supply means to supply the liquid droplets to the liquid droplet supply means.
【００１３】また、状態検出手段と液滴供給制御手段と
を備える本発明の燃料電池システムにおいて、前記状態
検出手段は、前記燃料電池の異常を検出する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、燃料電池の異常
に基づいて燃料電池を冷却することができる。この態様
の燃料電池システムにおいて、前記状態検出手段は、前
記燃料電池の温度の変化率が所定値以上のときに前記燃
料電池の異常を検出する手段であるものとすることもで
きる。こうすれば、燃料電池の温度の変化率により燃料
電池の異常を検出することができ、これに基づいて燃料
電池を冷却することができる。こうした燃料電池の異常
に基づいて燃料電池を冷却する態様の燃料電池システム
において、前記液滴供給制御手段は、前記状態検出手段
により前記燃料電池の異常が検出されたときに前記液滴
を前記燃料に供給するよう前記液滴供給手段を制御する
手段であるものとすることもできる。[0013] In the fuel cell system of the present invention comprising a state detecting means and a droplet supply control means, the state detecting means may be a means for detecting an abnormality of the fuel cell. This allows the fuel cell to be cooled based on the abnormality of the fuel cell. In the fuel cell system according to this aspect, the state detecting means may be means for detecting an abnormality of the fuel cell when a rate of change in temperature of the fuel cell is equal to or more than a predetermined value. In this case, the abnormality of the fuel cell can be detected from the rate of change of the temperature of the fuel cell, and the fuel cell can be cooled based on the abnormality. In such a fuel cell system in which the fuel cell is cooled based on the abnormality of the fuel cell, the droplet supply control means causes the droplet to emit the fuel when the abnormality of the fuel cell is detected by the state detection means. Means for controlling the liquid droplet supply means to supply the liquid droplets to the liquid droplet supply means.
【００１４】これら各態様を含め状態検出手段と液滴供
給制御手段とを備える本発明の燃料電池システムにおい
て、前記加湿手段による前記燃料の加湿の状態を検出す
る加湿状態検出手段を備え、前記液滴供給制御手段は前
記燃料電池の状態に加えて前記加湿状態検出手段により
検出される前記燃料の加湿の状態に基づいて前記液滴供
給手段による前記燃料への前記液滴の供給を制御する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、燃料電
池の状態に加えて燃料の加湿状態に基づいて液滴の供給
を制御するから、過剰加湿などをも防止することができ
ると共により適切に燃料電池を冷却することができる。In the fuel cell system according to the present invention comprising the state detecting means and the droplet supply control means including these aspects, the fuel cell system further comprises a humidifying state detecting means for detecting the humidifying state of the fuel by the humidifying means, The droplet supply control unit controls the supply of the droplets to the fuel by the droplet supply unit based on the humidification state of the fuel detected by the humidification state detection unit in addition to the state of the fuel cell. May be used. In this case, since the supply of the droplets is controlled based on the humidified state of the fuel in addition to the state of the fuel cell, excessive humidification and the like can be prevented, and the fuel cell can be more appropriately cooled.
【００１５】本発明の燃料電池の冷却方法は、加湿され
たガス状の燃料の供給を受けて発電する固体高分子型の
燃料電池の冷却方法であって、前記燃料に霧状の液滴を
供給し、該供給された液滴が前記燃料電池内で気体にな
る際の蒸発潜熱により該燃料電池を冷却することを要旨
とする。A method for cooling a fuel cell according to the present invention is a method for cooling a polymer electrolyte fuel cell which generates power by receiving a supply of humidified gaseous fuel, wherein mist-like droplets are formed on the fuel. The gist is to supply and cool the fuel cell by latent heat of vaporization when the supplied droplets become gas in the fuel cell.
【００１６】この本発明の燃料電池の冷却方法によれ
ば、燃料に供給された霧状の液滴が燃料電池内で気体に
なる際の蒸発潜熱により燃料電池を冷却することができ
る。この燃料電池の冷却方法では熱交換器を用いないか
ら、燃料電池システムを小型化することができる。According to the fuel cell cooling method of the present invention, the fuel cell can be cooled by the latent heat of evaporation when the mist droplets supplied to the fuel become gas in the fuel cell. Since this heat cell cooling method does not use a heat exchanger, the size of the fuel cell system can be reduced.
【００１７】こうした本発明の燃料電池の冷却方法にお
いて、前記燃料電池の状態を検出し、該検出された状態
に基づいて前記燃料に供給される前記液滴の量を調整し
て前記燃料電池の冷却を制御する手法を採ることもでき
る。こうすれば、燃料電池の状態に応じて燃料電池を冷
却することができる。In the fuel cell cooling method according to the present invention, the state of the fuel cell is detected, and the amount of the droplet supplied to the fuel is adjusted based on the detected state. A technique for controlling cooling can also be adopted. This allows the fuel cell to be cooled according to the state of the fuel cell.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池システムの構成の概略を示す構成図である。図
示するように、実施例の燃料電池システム２０は、水素
を含有する燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置２２
と、この燃料ガス供給装置２２から供給される燃料ガス
を加湿する燃料ガス加湿器２３と、酸素を含有する酸化
ガス（例えば、空気）を供給する酸化ガス供給装置２４
と、この酸化ガス供給装置２４から供給される酸化ガス
を加湿する酸化ガス加湿器２５と、酸化ガスに霧状の液
滴を供給する液滴供給装置２７と、燃料ガスと酸化ガス
との供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池３０
と、燃料電池３０を冷却する冷却装置５０と、燃料電池
システム２０の運転をコントロールする電子制御ユニッ
ト６０とを備える。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a fuel cell system according to one embodiment of the present invention. As shown, the fuel cell system 20 of the embodiment includes a fuel gas supply device 22 for supplying a fuel gas containing hydrogen.
A fuel gas humidifier 23 for humidifying the fuel gas supplied from the fuel gas supply device 22, and an oxidizing gas supply device 24 for supplying an oxidizing gas containing oxygen (for example, air).
An oxidizing gas humidifier 25 for humidifying the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supplying device 24; a droplet supplying device 27 for supplying atomized droplets to the oxidizing gas; and a supply of fuel gas and oxidizing gas. Polymer fuel cell 30 that receives and generates electricity
A cooling device 50 for cooling the fuel cell 30; and an electronic control unit 60 for controlling the operation of the fuel cell system 20.
【００１９】燃料ガス供給装置２２は、水素を含有する
燃料ガスを供給する装置であり、例えば、メタノールや
メタンなどの炭化水素系の燃料を改質して水素リッチな
燃料ガスを供給する改質器としてもよく、水素を含有す
る燃料ガスを貯蔵する燃料ガス貯蔵タンクとしてもよ
い。酸化ガス供給装置２４は、酸素を含有する酸化ガス
を供給する装置であり、単に空気を供給するエアポンプ
としてもよく、空気以外の酸化ガスを貯蔵する酸化ガス
貯蔵タンクとしてもよい。なお、燃料ガス供給装置２２
および酸化ガス供給装置２４は、信号ラインで電子制御
ユニット６０に接続されており、電子制御ユニット６０
によって燃料ガスの供給量や酸化ガスの供給量が制御さ
れるようになっている。The fuel gas supply device 22 is a device for supplying a fuel gas containing hydrogen, for example, reforming a hydrocarbon-based fuel such as methanol or methane to supply a hydrogen-rich fuel gas. The fuel gas storage tank may store the fuel gas containing hydrogen. The oxidizing gas supply device 24 is a device that supplies an oxidizing gas containing oxygen, and may be an air pump that simply supplies air or an oxidizing gas storage tank that stores an oxidizing gas other than air. The fuel gas supply device 22
The oxidizing gas supply device 24 is connected to the electronic control unit 60 by a signal line.
Thus, the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidizing gas are controlled.
【００２０】燃料ガス加湿器２３および酸化ガス加湿器
２５は、水タンク２６から汲み上げた水を気化させて燃
料ガスや酸化ガスに供給する加湿器であり、例えばバブ
ラーとしてもよい。この燃料ガス加湿器２３および酸化
ガス加湿器２５は、信号ラインで電子制御ユニット６０
に接続されており、電子制御ユニット６０によって燃料
ガスの加湿量や酸化ガスの加湿量が制御されるようにな
っている。The fuel gas humidifier 23 and the oxidizing gas humidifier 25 are humidifiers for vaporizing water pumped from the water tank 26 and supplying the gas to the fuel gas and the oxidizing gas, and may be, for example, bubblers. The fuel gas humidifier 23 and the oxidizing gas humidifier 25 are connected to the electronic control unit 60 via a signal line.
The humidification amount of the fuel gas and the humidification amount of the oxidizing gas are controlled by the electronic control unit 60.
【００２１】液滴供給装置２７は、酸化ガス中に液滴を
噴霧するインジェクタ２８とこのインジェクタ２８によ
る噴霧に必要な水圧を与える液滴供給用ポンプ２９とか
ら構成されている。インジェクタ２８は信号ラインによ
り電子制御ユニット６０に接続されており、電子制御ユ
ニット６０によってその開弁タイミングや開弁頻度が制
御されるようになっている。また、液滴供給用ポンプ２
９も信号ラインにより電子制御ユニット６０に接続され
ており、電子制御ユニット６０による駆動制御を受ける
ようになっている。The droplet supply device 27 is composed of an injector 28 for spraying droplets into the oxidizing gas and a droplet supply pump 29 for applying a water pressure required for spraying by the injector 28. The injector 28 is connected to the electronic control unit 60 by a signal line, and the electronic control unit 60 controls the valve opening timing and the valve opening frequency. In addition, the droplet supply pump 2
Reference numeral 9 is also connected to the electronic control unit 60 by a signal line, and is controlled by the electronic control unit 60.
【００２２】燃料電池３０は、単電池３１を複数積層し
て構成される固体高分子型の燃料電池である。図２に燃
料電池３０を構成する単電池３１の概略構成を示す。図
示するように、単電池３１は、フッ素系樹脂などの高分
子材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電
解質膜３２と、白金または白金と他の金属からなる合金
の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され
触媒が練り込められた面で電解質膜３２を挟持してサン
ドイッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード
３３およびカソード３４と、このサンドイッチ構造を両
側から挟みつつアノード３３およびカソード３４とで燃
料ガスや酸化ガスの流路３６，３７を形成すると共に隣
接する単電池３１との間の隔壁をなす２つのセパレータ
３５とにより構成されている。The fuel cell 30 is a polymer electrolyte fuel cell constituted by stacking a plurality of unit cells 31. FIG. 2 shows a schematic configuration of the cell 31 constituting the fuel cell 30. As shown in the figure, the unit cell 31 includes an electrolyte membrane 32, which is a proton-conductive membrane formed of a polymer material such as a fluororesin, and a catalyst of platinum or an alloy of platinum and another metal. An anode 33 and a cathode 34 serving as gas diffusion electrodes that constitute a sandwich structure by sandwiching the electrolyte membrane 32 on the surface formed by the carbon cloth and into which the catalyst has been kneaded, and the anode 33 and the anode 33 sandwiching the sandwich structure from both sides The fuel cell and oxidizing gas flow paths 36 and 37 are formed by the cathode 34 and two separators 35 forming a partition between adjacent unit cells 31.
【００２３】燃料電池３０の出力端子３８，３９には、
燃料電池３０からの出力を検出するための電圧計４０と
電流計４２とが取り付けられている。また、燃料電池３
０には、その内部の温度ＴＦを検出するための燃料電池
温度センサ４４が取り付けられている。The output terminals 38 and 39 of the fuel cell 30
A voltmeter 40 and an ammeter 42 for detecting an output from the fuel cell 30 are attached. Also, the fuel cell 3
A fuel cell temperature sensor 44 for detecting the internal temperature TF is attached to 0.
【００２４】冷却装置５０は、燃料電池３０内部に備え
られている冷却板と、この冷却板に形成された冷却水の
流路と共に循環管路を形成する冷却水管路５２と、冷却
水管路５２に取り付けられ外気との熱交換により冷却水
を冷却する熱交換器５６と、冷却水を循環管路に循環さ
せる冷却水用ポンプ５４と、冷却水管路５２の燃料電池
３０の出口付近における冷却水の温度を検出する冷却水
温度センサ５８とを備える。冷却水用ポンプ５４と冷却
水温度センサ５８は信号ラインにより電子制御ユニット
６０に接続されており、燃料電池３０の冷却の制御が電
子制御ユニット６０によって行なわれるようになってい
る。即ち、冷却水温度センサ５８により検出される冷却
水の温度に基づいて冷却水用ポンプ５４が駆動され、冷
却水の循環流量の制御がなされるのである。The cooling device 50 includes a cooling plate provided inside the fuel cell 30, a cooling water line 52 that forms a circulation line together with a flow path of cooling water formed in the cooling plate, and a cooling water line 52. A heat exchanger 56 attached to the cooling water pump for cooling the cooling water by heat exchange with the outside air, a cooling water pump 54 for circulating the cooling water through the circulation pipe, and cooling water near the outlet of the fuel cell 30 in the cooling water pipe 52. And a cooling water temperature sensor 58 for detecting the temperature of the cooling water. The cooling water pump 54 and the cooling water temperature sensor 58 are connected to the electronic control unit 60 by a signal line, and the cooling of the fuel cell 30 is controlled by the electronic control unit 60. That is, the cooling water pump 54 is driven based on the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature sensor 58, and the circulation flow rate of the cooling water is controlled.
【００２５】電子制御ユニット６０は、ＣＰＵ６２を中
心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとし
て構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ６
４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ６６と、入出力
ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット
６０には、図示しない流量計や温度計などからの燃料ガ
ス供給装置２２や酸化ガス供給装置２４から供給される
燃料ガスや酸化ガスの供給量や温度や燃料ガス加湿器２
３や酸化ガス供給装置２４の運転状態，燃料電池温度セ
ンサ４４からの燃料電池の温度ＴＦ，電圧計４０からの
燃料電池３０の出力電圧Ｖ，電流計４２からの燃料電池
３０の出力電流Ｉ，冷却水温度センサ５８からの冷却水
の温度などが入力ポートを介して入力されている。ま
た、電子制御ユニット６０からは、燃料ガス供給装置２
２や酸化ガス供給装置２４への駆動信号，燃料ガス加湿
器２３や酸化ガス加湿器２５への駆動信号，インジェク
タ２８への駆動信号，液滴供給用ポンプ２９への駆動信
号，冷却水用ポンプ５４への駆動信号などが出力ポート
を介して出力されている。The electronic control unit 60 is configured as a one-chip microprocessor mainly composed of a CPU 62, and has a ROM 6 storing a processing program.
4, a RAM 66 for temporarily storing data, and an input / output port (not shown). The electronic control unit 60 includes a supply amount and a temperature of the fuel gas and the oxidizing gas supplied from the fuel gas supply device 22 and the oxidizing gas supply device 24 from a flow meter and a thermometer (not shown).
3, the operating state of the oxidizing gas supply device 24, the fuel cell temperature TF from the fuel cell temperature sensor 44, the output voltage V of the fuel cell 30 from the voltmeter 40, the output current I of the fuel cell 30 from the ammeter 42, The temperature of the cooling water from the cooling water temperature sensor 58 is input via the input port. Further, the electronic control unit 60 sends the fuel gas supply device 2
2, a driving signal to the oxidizing gas supply device 24, a driving signal to the fuel gas humidifier 23 and the oxidizing gas humidifier 25, a driving signal to the injector 28, a driving signal to the droplet supply pump 29, a cooling water pump. A drive signal to 54 is output via an output port.
【００２６】次に、こうして構成された燃料電池システ
ム２０の動作、特に燃料電池３０の冷却の制御について
説明する。図３は、実施例の燃料電池システム２０の電
子制御ユニット６０により実行される冷却制御ルーチン
の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、
燃料電池システム２０が始動された直後からその運転が
停止されるまで所定時間毎（例えば、８ｍｓ毎）に繰り
返し実行される。実施例の燃料電池３０の冷却は冷却装
置５０によって行なわれているが、この冷却制御ルーチ
ンは冷却装置５０による冷却に加えて行なわれるもので
あり、酸化ガスに水の液滴を噴霧し、この液滴の燃料電
池３０内部で気化する際の蒸発潜熱により燃料電池３０
を冷却するためのものである。Next, the operation of the fuel cell system 20 configured as described above, particularly the control of cooling the fuel cell 30, will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a cooling control routine executed by the electronic control unit 60 of the fuel cell system 20 according to the embodiment. This routine
Immediately after the start of the fuel cell system 20 until its operation is stopped, the fuel cell system 20 is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 8 ms). The cooling of the fuel cell 30 of the embodiment is performed by the cooling device 50. This cooling control routine is performed in addition to the cooling by the cooling device 50, and sprays water droplets on the oxidizing gas. Due to the latent heat of evaporation when the droplets are vaporized inside the fuel cell 30, the fuel cell 30
It is for cooling.
【００２７】この冷却制御ルーチンが実行されると、Ｃ
ＰＵ６２は、まず燃料電池温度センサ４４により検出さ
れる燃料電池３０の温度ＴＦを読み込み（ステップＳ１
０２）、読み込んだ温度ＴＦを閾値ＴＦｒｅｆと比較す
る（ステップＳ１０４）。閾値ＴＦｒｅｆは、燃料電池
３０の冷却が必要とされる温度またはこの温度より若干
低い温度として設定されるものである。燃料電池３０の
温度ＴＦが閾値ＴＦｒｅｆ以下のときには、冷却装置５
０による冷却で燃料電池３０は冷却されていると判断し
て、インジェクタ２８を閉弁し（ステップＳ１０６）、
液滴供給用ポンプ２９の駆動を停止して（ステップＳ１
０８）、本ルーチンを終了する。このルーチンでは、イ
ンジェクタ２８や液滴供給用ポンプ２９の状態に拘わら
ずインジェクタ２８を閉弁し液滴供給用ポンプ２９を停
止するようになっているが、インジェクタ２８が閉弁状
態であったり、液滴供給用ポンプ２９が駆動していない
ときには、何もしないでこのルーチンを終了するものと
してもよいのは勿論である。When this cooling control routine is executed, C
The PU 62 first reads the temperature TF of the fuel cell 30 detected by the fuel cell temperature sensor 44 (step S1).
02), the read temperature TF is compared with a threshold value TFref (step S104). The threshold value TFref is set as a temperature at which the fuel cell 30 needs to be cooled or a temperature slightly lower than this temperature. When the temperature TF of the fuel cell 30 is equal to or lower than the threshold value TFref, the cooling device 5
It is determined that the fuel cell 30 has been cooled by the cooling by 0, and the injector 28 is closed (step S106),
The driving of the droplet supply pump 29 is stopped (step S1).
08), this routine ends. In this routine, the injector 28 is closed and the droplet supply pump 29 is stopped irrespective of the state of the injector 28 and the droplet supply pump 29, but the injector 28 is in a closed state, When the droplet supply pump 29 is not driven, this routine may be ended without doing anything.
【００２８】燃料電池３０の温度ＴＦが閾値ＴＦｒｅｆ
より大きいときには、冷却装置５０による冷却に加えて
燃料電池３０の冷却が必要と判断して、燃料電池３０に
供給される酸化ガスにインジェクタ２８から噴霧する水
の液滴量ＱＷを求めると共に（ステップＳ１１０）、求
めた液滴量ＱＷからインジェクタ２８の開弁時間を設定
する（ステップＳ１１２）。インジェクタ２８から酸化
ガスへ噴霧する水の液滴量ＱＷは、燃料電池３０を冷却
するために必要な熱量と水の蒸発潜熱とにより定まるも
のである。実施例では燃料電池３０の温度ＴＦと燃料電
池３０を冷却するのに必要な水分量（インジェクタ２８
から噴霧する液滴量ＱＷ）との関係を図４に例示するよ
うなマップとして電子制御ユニット６０のＲＯＭ６４に
予め記憶させておき、燃料電池３０の温度ＴＦが与えら
れるとＲＯＭ６４に記憶させたマップから液滴量ＱＷを
導出するものとした。インジェクタ２８の開弁時間は、
単位時間あたりにインジェクタ２８から噴霧される液滴
量がステップＳ１１０で求められた液滴量ＱＷとなるた
めの単位時間あたりの開弁時間を意味し、水圧とこの水
圧を受けているときにインジェクタ２８による噴霧量と
に基づいて定められる。The temperature TF of the fuel cell 30 becomes equal to the threshold TFref.
If it is larger, it is determined that the fuel cell 30 needs to be cooled in addition to the cooling by the cooling device 50, and the droplet amount QW of water sprayed from the injector 28 to the oxidizing gas supplied to the fuel cell 30 is obtained (step S110), the valve opening time of the injector 28 is set from the obtained droplet amount QW (step S112). The amount QW of water sprayed from the injector 28 onto the oxidizing gas is determined by the amount of heat required to cool the fuel cell 30 and the latent heat of evaporation of water. In the embodiment, the temperature TF of the fuel cell 30 and the amount of water required for cooling the fuel cell 30 (the injector 28
4 is stored in advance in the ROM 64 of the electronic control unit 60 as a map as exemplified in FIG. 4, and when the temperature TF of the fuel cell 30 is given, the map is stored in the ROM 64. Is used to derive the droplet amount QW. The valve opening time of the injector 28 is
This means the valve opening time per unit time so that the droplet amount sprayed from the injector 28 per unit time becomes the droplet amount QW determined in step S110. 28 based on the spray amount.
【００２９】インジェクタ２８の開弁時間が設定される
と、液滴供給用ポンプ２９を駆動してインジェクタ２８
による噴霧に必要な水圧を確保すると共に（ステップＳ
１１４）、設定された単位時間あたりの開弁時間となる
ようインジェクタ２８を開弁駆動して（ステップＳ１１
６）、本ルーチンを終了する。こうした処理で酸化ガス
に水の液滴が単位時間あたり液滴量ＱＷの割合で供給さ
れ、この液滴が酸化ガスと共に燃料電池３０に供給され
て燃料電池３０内で気化する。燃料電池３０は、この液
滴の気化の際の蒸発潜熱により冷却される。図５に導入
される水分量（液滴量）と燃料電池３０の必要な放熱量
との関係の一例を示す。なお、図中ハッチ部は、液滴を
酸化ガスに噴霧することにより得られる冷却の効果を示
している。When the valve opening time of the injector 28 is set, the droplet supply pump 29 is driven to operate the injector 28.
The water pressure required for spraying by
114), the injector 28 is driven to open so that the set valve opening time per unit time is reached (step S11).
6), end this routine. In this process, water droplets are supplied to the oxidizing gas at a rate of a droplet amount QW per unit time, and the droplets are supplied to the fuel cell 30 together with the oxidizing gas and vaporized in the fuel cell 30. The fuel cell 30 is cooled by the latent heat of vaporization when the droplets are vaporized. FIG. 5 shows an example of the relationship between the amount of water (the amount of droplets) introduced and the amount of heat radiation required by the fuel cell 30. The hatched portion in the figure indicates the cooling effect obtained by spraying the droplet onto the oxidizing gas.
【００３０】以上説明した実施例の燃料電池システム２
０によれば、燃料電池３０に供給される酸化ガスに液体
状の水を噴霧することにより燃料電池３０を冷却するこ
とができる。しかも、燃料電池３０の温度ＴＦに基づい
て酸化ガスに噴霧する液滴量ＱＷを調節することにより
燃料電池３０の冷却の程度を調節することができる。こ
の結果、冷却装置５０の熱交換器５６を小さなものとす
ることができるから、燃料電池システム２０をコンパク
トなものとすることができる。The fuel cell system 2 of the embodiment described above
According to 0, the fuel cell 30 can be cooled by spraying liquid water on the oxidizing gas supplied to the fuel cell 30. Moreover, the degree of cooling of the fuel cell 30 can be adjusted by adjusting the amount QW of the droplet sprayed on the oxidizing gas based on the temperature TF of the fuel cell 30. As a result, since the heat exchanger 56 of the cooling device 50 can be made small, the fuel cell system 20 can be made compact.
【００３１】実施例の燃料電池システム２０では、燃料
電池３０に取り付けられた燃料電池温度センサ４４を用
いて燃料電池３０の温度ＴＦを検出し、この温度ＴＦに
基づいて燃料電池３０を冷却するものとしたが、冷却装
置５０が備える冷却水温度センサ５８により検出される
冷却水の温度に基づいて燃料電池３０の温度ＴＦを推定
し、推定された燃料電池３０の温度ＴＦに基づいて燃料
電池３０を冷却するものとしてもよい。In the fuel cell system 20 of the embodiment, a temperature TF of the fuel cell 30 is detected by using a fuel cell temperature sensor 44 attached to the fuel cell 30, and the fuel cell 30 is cooled based on the temperature TF. However, the temperature TF of the fuel cell 30 is estimated based on the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature sensor 58 provided in the cooling device 50, and the fuel cell 30 is estimated based on the estimated temperature TF of the fuel cell 30. May be cooled.
【００３２】実施例の燃料電池システム２０では、燃料
電池３０の温度ＴＦに基づいて燃料電池３０を冷却する
ものとしたが、燃料電池３０の出力ＰＦに基づいて燃料
電池３０を冷却するものとしてもよい。このシステムで
は、図３の冷却制御ルーチンに代えて図６に例示する冷
却制御ルーチンを実行する。以下に、図６に例示する冷
却制御ルーチンを用いて燃料電池３０の出力ＰＦに基づ
いて燃料電池３０を冷却する処理について説明する。In the fuel cell system 20 of the embodiment, the fuel cell 30 is cooled based on the temperature TF of the fuel cell 30. However, the fuel cell 30 may be cooled based on the output PF of the fuel cell 30. Good. In this system, a cooling control routine illustrated in FIG. 6 is executed instead of the cooling control routine of FIG. Hereinafter, a process of cooling the fuel cell 30 based on the output PF of the fuel cell 30 using the cooling control routine illustrated in FIG. 6 will be described.
【００３３】このルーチンが実行されると、ＣＰＵ６２
は、まず燃料電池３０の出力ＰＦを読み込み（ステップ
Ｓ２０２）、読み込んだ出力ＰＦを閾値ＰＦｒｅｆと比
較する（ステップＳ２０４）。ここで、燃料電池３０の
出力ＰＦは、電圧計４０により検出される出力電圧Ｖと
電流計４２により検出される出力電流Ｉとの積として求
められるから、ステップＳ２０２の処理は、出力電圧Ｖ
と出力電流Ｉとを読み込んでこれらの積をとって出力Ｐ
Ｆとしてもよく、図示しない出力演算ルーチンにより出
力電圧Ｖと出力電流Ｉとの積を演算して出力ＰＦを求め
てＲＡＭ６６の所定アドレスに記憶させたものを読み込
むものとしてもよい。また、閾値ＰＦｒｅｆは、燃料電
池３０の冷却が必要とされる出力またはこの出力より若
干低い出力として設定されるものである。When this routine is executed, the CPU 62
First reads the output PF of the fuel cell 30 (step S202), and compares the read output PF with a threshold PFref (step S204). Here, the output PF of the fuel cell 30 is obtained as the product of the output voltage V detected by the voltmeter 40 and the output current I detected by the ammeter 42.
And the output current I, and the product thereof is taken to obtain the output P
F may be used, or a product obtained by calculating the product of the output voltage V and the output current I by an output calculation routine (not shown) to obtain the output PF and storing the output PF at a predetermined address in the RAM 66 may be read. The threshold PFref is set as an output that requires cooling of the fuel cell 30 or an output that is slightly lower than this output.
【００３４】燃料電池３０の出力ＰＦが閾値ＰＦｒｅｆ
より大きいときには、冷却装置５０による冷却に加えて
燃料電池３０の冷却が必要と判断して、燃料電池３０の
出力ＰＦに基づいてインジェクタ２８から噴霧する水の
液滴量ＱＷを求めると共に（ステップＳ２１０）、求め
た液滴量ＱＷからインジェクタ２８の開弁時間を設定し
（ステップＳ２１２）、液滴供給用ポンプ２９を駆動す
ると共に（ステップＳ２１４）、インジェクタ２８を開
弁駆動する（ステップＳ２１６）。インジェクタ２８か
ら酸化ガスへ噴霧する水の液滴量ＱＷは、前述したとお
りであり、実施例では燃料電池３０の出力ＰＦと燃料電
池３０を冷却するのに必要な水分量との関係を図７に例
示するようなマップとして電子制御ユニット６０のＲＯ
Ｍ６４に予め記憶させておき、燃料電池３０の出力ＰＦ
が与えられるとＲＯＭ６４に記憶させたマップから液滴
量ＱＷを導出するものとした。なお、ステップＳ２１２
ないしＳ２１６の処理は、図３の冷却制御ルーチンにお
けるステップＳ１１２ないしＳ１１６の処理と同一であ
るから、その詳細な説明は省略する。The output PF of the fuel cell 30 is equal to the threshold PFref
If it is larger, it is determined that the fuel cell 30 needs to be cooled in addition to the cooling by the cooling device 50, and the amount QW of water sprayed from the injector 28 is determined based on the output PF of the fuel cell 30 (step S210). The valve opening time of the injector 28 is set based on the obtained droplet amount QW (step S212), the droplet supply pump 29 is driven (step S214), and the injector 28 is driven to open (step S216). The droplet amount QW of water sprayed from the injector 28 to the oxidizing gas is as described above. In the embodiment, the relationship between the output PF of the fuel cell 30 and the amount of water required to cool the fuel cell 30 is shown in FIG. RO of the electronic control unit 60 as a map as exemplified in FIG.
M64 is stored in advance, and the output PF of the fuel cell 30 is
Is given, the droplet amount QW is derived from the map stored in the ROM 64. Step S212
The processing of steps S216 to S216 is the same as the processing of steps S112 to S116 in the cooling control routine of FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted.
【００３５】一方、燃料電池３０の出力ＰＦが閾値ＰＦ
ｒｅｆ以下のときには、冷却装置５０による冷却で燃料
電池３０は冷却されていると判断して、インジェクタ２
８を閉弁し（ステップＳ２０６）、液滴供給用ポンプ２
９の駆動を停止して（ステップＳ２０８）、本ルーチン
を終了する。このステップＳ２０６およびＳ２０８の処
理も図３の冷却制御ルーチンにおけるステップＳ１０６
およびＳ１０８の処理と同一であるから、その詳細な説
明は省略するOn the other hand, when the output PF of the fuel cell 30 is
When ref is equal to or less than ref, it is determined that the fuel cell 30 has been cooled by cooling by the cooling device 50, and the injector 2
8 is closed (step S206), and the droplet supply pump 2
9 is stopped (step S208), and this routine ends. The processing in steps S206 and S208 is also performed in step S106 in the cooling control routine of FIG.
And the processing of S108, so that the detailed description is omitted.
【００３６】以上説明した図６の冷却制御ルーチンを実
行する変形例の燃料電池システム２０によれば、燃料電
池３０の出力ＰＦに基づいて酸化ガスに噴霧する液滴量
ＱＷを調節することにより燃料電池３０の冷却の程度を
調節することができる。もとより、燃料電池３０に供給
される酸化ガスに液体状の水を噴霧することにより燃料
電池３０を冷却することができ、燃料電池システム２０
をコンパクトなものとすることもできる。According to the modified fuel cell system 20 which executes the cooling control routine shown in FIG. 6 described above, the amount of liquid droplets QW sprayed to the oxidizing gas is adjusted based on the output PF of the fuel cell 30 to control the fuel. The degree of cooling of the battery 30 can be adjusted. Naturally, the fuel cell 30 can be cooled by spraying liquid water on the oxidizing gas supplied to the fuel cell 30, and the fuel cell system 20
Can be made compact.
【００３７】実施例の燃料電池システム２０では燃料電
池３０の温度ＴＦのみに基づいて燃料電池３０を冷却
し、変形例の燃料電池システム２０では燃料電池３０の
出力ＰＦのみに基づいて燃料電池３０を冷却したが、燃
料電池３０の温度ＴＦに基づく冷却と燃料電池３０の出
力ＰＦに基づく冷却とを複合して行なってもよい。In the fuel cell system 20 of the embodiment, the fuel cell 30 is cooled only based on the temperature TF of the fuel cell 30, and in the fuel cell system 20 of the modified example, the fuel cell 30 is cooled only based on the output PF of the fuel cell 30. Although the cooling is performed, the cooling based on the temperature TF of the fuel cell 30 and the cooling based on the output PF of the fuel cell 30 may be performed in combination.
【００３８】さらに、実施例の燃料電池システム２０
は、燃料電池３０の温度ＴＦに加えて酸化ガス加湿器２
５による加湿量ＨＦにも基づいて燃料電池３０を冷却す
るものとしてもよい。このシステムでは、図３の冷却制
御ルーチンに代えて図８に例示する冷却制御ルーチンを
実行する。以下に、図８に例示する冷却制御ルーチンを
用いて燃料電池３０の温度ＴＦと加湿量ＨＦとに基づい
て燃料電池３０を冷却する処理について説明する。Further, the fuel cell system 20 of the embodiment
Is the oxidizing gas humidifier 2 in addition to the temperature TF of the fuel cell 30.
The fuel cell 30 may be cooled based on the humidification amount HF according to the fifth embodiment. In this system, a cooling control routine illustrated in FIG. 8 is executed instead of the cooling control routine of FIG. Hereinafter, a process of cooling the fuel cell 30 based on the temperature TF of the fuel cell 30 and the humidification amount HF using the cooling control routine illustrated in FIG. 8 will be described.
【００３９】このルーチンが実行されると、ＣＰＵ６２
は、まず燃料電池３０の温度ＴＦを読み込み（ステップ
Ｓ３０２）、読み込んだ温度ＴＦを閾値ＴＦｒｅｆと比
較する（ステップＳ３０４）。燃料電池３０の温度ＴＦ
が閾値ＴＦｒｅｆ以下のときには、冷却装置５０による
冷却で燃料電池３０は冷却されていると判断して、イン
ジェクタ２８を閉弁し（ステップＳ３０６）、液滴供給
用ポンプ２９の駆動を停止して（ステップＳ３０８）、
本ルーチンを終了する。なお、これらの処理は図３のス
テップＳ１０２ないしＳ１０８の処理と同一である。When this routine is executed, the CPU 62
First reads the temperature TF of the fuel cell 30 (step S302), and compares the read temperature TF with a threshold TFref (step S304). Temperature TF of fuel cell 30
Is equal to or less than the threshold value TFref, it is determined that the fuel cell 30 is cooled by cooling by the cooling device 50, the injector 28 is closed (step S306), and the driving of the droplet supply pump 29 is stopped (step S306). Step S308),
This routine ends. Note that these processes are the same as the processes of steps S102 to S108 in FIG.
【００４０】燃料電池３０の温度ＴＦが閾値ＴＦｒｅｆ
より大きいときには、冷却装置５０による冷却に加えて
燃料電池３０の冷却が必要と判断して、まず酸化ガス加
湿器２５による酸化ガスの加湿量ＨＦを読み込む処理を
実行する（ステップＳ３０９）。実施例では、電子制御
ユニット６０の出力ポートから酸化ガス加湿器２５に出
力されている駆動信号を読み込むことにより加湿量ＨＦ
を読み込むものとした。そして、温度ＴＦと加湿量ＨＦ
とに基づいてインジェクタ２８から噴霧する水の液滴量
ＱＷを求めると共に（ステップＳ３１０）、求めた液滴
量ＱＷからインジェクタ２８の開弁時間を設定し（ステ
ップＳ３１２）、液滴供給用ポンプ２９を駆動すると共
に（ステップＳ３１４）、インジェクタ２８を開弁駆動
する（ステップＳ３１６）。インジェクタ２８から酸化
ガスへ噴霧する水の液滴量ＱＷは、加湿過剰とならない
範囲内で決定され、実施例では、燃料電池３０の温度Ｔ
Ｆを用いて図４に示したマップから液滴量を求め、この
液滴量から加湿量ＨＦの大小に基づいて定まる若干量を
増減して液滴量ＱＷを算出するものとした。なお、ステ
ップＳ３１２ないしＳ３１６の処理は、図３の冷却制御
ルーチンにおけるステップＳ１１２ないしＳ１１６の処
理と同一である。The temperature TF of the fuel cell 30 is equal to the threshold TFref.
If it is larger, it is determined that the cooling of the fuel cell 30 is necessary in addition to the cooling by the cooling device 50, and first, a process of reading the humidification amount HF of the oxidizing gas by the oxidizing gas humidifier 25 is executed (step S309). In this embodiment, the drive signal output from the output port of the electronic control unit 60 to the oxidizing gas humidifier 25 is read to thereby determine the humidification amount HF.
Was read. Then, the temperature TF and the humidification amount HF
The amount of liquid droplet QW sprayed from the injector 28 is obtained based on the above (Step S310), and the valve opening time of the injector 28 is set from the obtained amount of liquid QW (Step S312). Is driven (step S314), and the injector 28 is driven to open (step S316). The droplet amount QW of water sprayed from the injector 28 onto the oxidizing gas is determined within a range that does not cause excessive humidification.
The droplet amount is obtained from the map shown in FIG. 4 using F, and the droplet amount QW is calculated by slightly increasing or decreasing the droplet amount based on the humidification amount HF. The processing in steps S312 to S316 is the same as the processing in steps S112 to S116 in the cooling control routine of FIG.
【００４１】以上説明した図８の冷却制御ルーチンを実
行する変形例の燃料電池システム２０によれば、酸化ガ
ス加湿器２５による酸化ガスの加湿量ＨＦを考慮するか
ら、燃料電池３０の過剰加湿を防止することができる。
もとより、燃料電池３０に供給される酸化ガスに液体状
の水を噴霧することにより燃料電池３０を冷却すること
ができ、燃料電池システム２０をコンパクトなものとす
ることもできる。According to the modified fuel cell system 20 which executes the cooling control routine of FIG. 8 described above, the humidification amount HF of the oxidizing gas by the oxidizing gas humidifier 25 is taken into consideration. Can be prevented.
Of course, the fuel cell 30 can be cooled by spraying liquid water on the oxidizing gas supplied to the fuel cell 30, and the fuel cell system 20 can be made compact.
【００４２】図８の冷却制御ルーチンを実行する変形例
の燃料電池システム２０では、燃料電池３０の温度ＴＦ
に加えて酸化ガス加湿器２５による加湿量ＨＦにも基づ
いて燃料電池３０を冷却するものとしたが、燃料電池３
０の出力ＰＦに加えて酸化ガス加湿器２５による加湿量
ＨＦにも基づいて燃料電池３０を冷却するものとしても
よく、燃料電池３０の温度ＴＦに基づく冷却と燃料電池
３０の出力ＰＦに基づく冷却とを複合して行なう冷却に
加えて酸化ガス加湿器２５による加湿量ＨＦにも基づい
て燃料電池３０を冷却するものとしてもよい。In the modified fuel cell system 20 which executes the cooling control routine shown in FIG.
The fuel cell 30 is cooled based on the humidification amount HF by the oxidizing gas humidifier 25 in addition to the fuel cell 3.
The fuel cell 30 may be cooled based on the humidification amount HF by the oxidizing gas humidifier 25 in addition to the output PF of 0, and the cooling based on the temperature TF of the fuel cell 30 and the cooling based on the output PF of the fuel cell 30. The fuel cell 30 may be cooled based on the humidification amount HF by the oxidizing gas humidifier 25 in addition to the cooling performed in combination with the above.
【００４３】実施例の燃料電池システム２０は、こうし
た冷却制御の他に燃料電池３０の異常時の制御も行な
う。以下に、この燃料電池３０の異常時の制御について
説明する。図９は、燃料電池３０の異常を検出すると共
に燃料電池３０の異常時の制御の一例を示す異常時制御
ルーチンである。このルーチンは、燃料電池システム２
０が始動された直後からその運転が停止されるまで所定
時間毎（例えば、８ｍｓ毎）に繰り返し実行される。な
お、燃料電池３０の異常時の処理として後述するように
燃料電池３０を冷却するが、通常、燃料電池３０が異常
のときには、燃料電池３０の温度管理ができなくなり、
燃料電池３０の温度ＴＦが上昇することに基づいてい
る。The fuel cell system 20 of the embodiment performs control when the fuel cell 30 is abnormal in addition to such cooling control. Hereinafter, control when the fuel cell 30 is abnormal will be described. FIG. 9 is an abnormality control routine that detects an abnormality of the fuel cell 30 and shows an example of control when the fuel cell 30 is abnormal. This routine is performed by the fuel cell system 2
0 is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 ms) from immediately after the start to the operation until the operation is stopped. Although the fuel cell 30 is cooled as described later as a process when the fuel cell 30 is abnormal, normally, when the fuel cell 30 is abnormal, the temperature of the fuel cell 30 cannot be controlled,
This is based on the fact that the temperature TF of the fuel cell 30 increases.
【００４４】この異常時制御ルーチンが実行されると、
ＣＰＵ６２は、まず燃料電池温度センサ４４により検出
される燃料電池３０の温度ＴＦを読み込み（ステップＳ
４０２）、読み込んだ温度ＴＦから前回このルーチンが
起動されたときに読み込んだ燃料電池３０の温度ＴＦを
減じて偏差ΔＴＦをを求める（ステップＳ４０３）。そ
して、求めた偏差ΔＴＦを閾値Ｔｒｅｆと比較する（ス
テップＳ４０４）。閾値Ｔｒｅｆは、燃料電池３０が正
常に動作しているときに許容される温度上昇率の上限値
またはこの上限値より若干低い値として設定されるもの
であり、燃料電池３０の特性や異常時制御ルーチンの起
動される頻度などによって定められる。偏差ΔＴＦが閾
値Ｔｒｅｆ以下のときには、燃料電池３０は正常に動作
していると判断して、インジェクタ２８を閉弁し（ステ
ップＳ４０６）、液滴供給用ポンプ２９の駆動を停止し
て（ステップＳ４０８）、本ルーチンを終了する。これ
らの処理は図３のステップＳ１０２ないしＳ１０８の処
理と同一である。When this abnormal time control routine is executed,
The CPU 62 first reads the temperature TF of the fuel cell 30 detected by the fuel cell temperature sensor 44 (Step S).
402), the difference ΔTF is obtained by subtracting the temperature TF of the fuel cell 30 read when the routine was last started from the read temperature TF (step S403). Then, the obtained deviation ΔTF is compared with a threshold value Tref (step S404). The threshold value Tref is set as an upper limit value of the rate of temperature increase allowed when the fuel cell 30 is operating normally or a value slightly lower than the upper limit value. It is determined by the frequency at which the routine is started. When the deviation ΔTF is equal to or smaller than the threshold value Tref, it is determined that the fuel cell 30 is operating normally, the injector 28 is closed (step S406), and the driving of the droplet supply pump 29 is stopped (step S408). ), End this routine. These processes are the same as the processes of steps S102 to S108 in FIG.
【００４５】偏差ΔＴＦが閾値Ｔｒｅｆより大きいとき
には、燃料電池３０に異常が発生したと判断して、イン
ジェクタ２８から噴霧する水の液滴量ＱＷに所定値ＱＷ
１を設定して（ステップＳ４１０）、設定した液滴量Ｑ
Ｗからインジェクタ２８の開弁時間を設定し（ステップ
Ｓ４１２）、液滴供給用ポンプ２９を駆動すると共に
（ステップＳ４１４）、インジェクタ２８を開弁駆動す
る（ステップＳ４１６）。ここで、所定値ＱＷ１は、燃
料電池３０を初期冷却するのに十分な液滴量として設定
されるものであり、燃料電池３０の大きさや燃料電池３
０の特性などによって定められる。なお、ステップＳ４
１２ないしＳ４１６の処理は、図３の冷却制御ルーチン
におけるステップＳ１１２ないしＳ１１６の処理と同一
である。If the deviation ΔTF is larger than the threshold value Tref, it is determined that an abnormality has occurred in the fuel cell 30 and the amount of water QW sprayed from the injector 28 is reduced to a predetermined value QW.
1 (step S410), and the set droplet amount Q
The valve opening time of the injector 28 is set from W (step S412), the droplet supply pump 29 is driven (step S414), and the injector 28 is driven to open (step S416). Here, the predetermined value QW1 is set as a droplet amount sufficient to initially cool the fuel cell 30, and the size of the fuel cell 30 and the fuel cell 3
It is determined by the characteristic of 0 or the like. Step S4
Steps S12 to S416 are the same as steps S112 to S116 in the cooling control routine of FIG.
【００４６】以上説明した燃料電池システム２０によれ
ば、燃料電池３０の異常時にインジェクタ２８から酸化
ガスに水を噴霧することにより、燃料電池３０を冷却す
ることができ、燃料電池３０を過熱状態とすることから
防止することができる。According to the fuel cell system 20 described above, the fuel cell 30 can be cooled by spraying water to the oxidizing gas from the injector 28 when the fuel cell 30 is abnormal, and the fuel cell 30 is brought into an overheated state. Can be prevented.
【００４７】実施例の燃料電池システム２０では、燃料
電池３０の温度ＴＦの前回の温度ＴＦとの偏差ΔＴＦに
より燃料電池３０の異常を検出したが、燃料電池３０の
温度ＴＦが所定温度以上のときに燃料電池３０の異常を
検出するものとしてもよく、燃料電池３０の出力ＰＦが
所定出力以上のときに燃料電池３０の異常を検出するも
のとしてもよい。また、燃料電池３０の出力ＰＦの変化
量が所定変化量以上のときに燃料電池３０の異常を検出
するものとしてもよい。In the fuel cell system 20 of the embodiment, the abnormality of the fuel cell 30 is detected based on the deviation ΔTF of the temperature TF of the fuel cell 30 from the previous temperature TF, but when the temperature TF of the fuel cell 30 is higher than a predetermined temperature. Alternatively, the abnormality of the fuel cell 30 may be detected, or the abnormality of the fuel cell 30 may be detected when the output PF of the fuel cell 30 is equal to or higher than a predetermined output. Further, the abnormality of the fuel cell 30 may be detected when the change amount of the output PF of the fuel cell 30 is equal to or more than a predetermined change amount.
【００４８】次に、本発明の第２の実施例としての燃料
電池システム１２０について説明する。図１０は、第２
実施例の燃料電池システム１２０の概略の構成を示す構
成図である。図示するように、第２実施例の燃料電池シ
ステム１２０は、液滴供給装置２７に代えて凝縮装置１
７０を備える点を除いて第１実施例の燃料電池システム
２０と同一の構成をしている。そこで、第２実施例の燃
料電池システム１２０の構成のうち第１実施例の燃料電
池システム２０の構成と同一の構成については１００を
加えた符号を付し、その説明を省略する。なお、その他
の符号についても第１実施例の燃料電池システム２０の
説明で用いた符号は同じ意味で用いる。Next, a description will be given of a fuel cell system 120 according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 120 according to an embodiment. As shown, the fuel cell system 120 of the second embodiment is different from the condensing device 1 in place of the droplet supply device 27.
The fuel cell system has the same configuration as the fuel cell system 20 of the first embodiment, except that the fuel cell system 70 is provided. Therefore, of the configuration of the fuel cell system 120 of the second embodiment, the same configuration as the configuration of the fuel cell system 20 of the first embodiment is denoted by the reference numeral obtained by adding 100, and the description thereof is omitted. The same reference numerals used in the description of the fuel cell system 20 of the first embodiment have the same meanings as for the other reference numerals.
【００４９】第２実施例の燃料電池システム１２０は、
酸化ガスの供給管に取り付けられた凝縮装置１７０を備
える。凝縮装置１７０は、燃料電池１３０に供給される
酸化ガスの温度を一定に保つ熱交換器として構成されて
おり、冷却媒体（例えば、水など）により酸化ガスを冷
却する第１熱交換器１７２と、外気と熱交換して冷却媒
体を冷却する第２熱交換器１７４と、第１熱交換器１７
２と第２熱交換器１７４とを連絡して冷却媒体の循環管
路を形成する冷却媒体管路１７６と、冷却媒体を循環管
路に循環させる冷却媒体用ポンプ１７８と、冷却媒体管
路１７６の第１熱交換器１７２の出口付近における冷却
媒体の温度を検出する冷却媒体温度センサ１７９とを備
える。冷却媒体用ポンプ１７８と冷却媒体温度センサ１
７９は信号ラインにより電子制御ユニット１６０に接続
されており、電子制御ユニット１６０によって燃料電池
１３０に供給される酸化ガスの温度が燃料電池１３０に
適した温度となるよう制御される。したがって、酸化ガ
ス加湿器１２５による酸化ガスの加湿量によっては過剰
加湿となる状態とすることができ、この過剰加湿の酸化
ガスを凝縮装置１７０によって冷却することにより、酸
化ガス中に液体状態の水を霧状として含ませることがで
きる。The fuel cell system 120 of the second embodiment is
A condensing device 170 attached to the oxidizing gas supply pipe is provided. The condenser 170 is configured as a heat exchanger that keeps the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 130 constant, and includes a first heat exchanger 172 that cools the oxidizing gas with a cooling medium (for example, water). A second heat exchanger 174 for exchanging heat with the outside air to cool the cooling medium, and a first heat exchanger 17
A cooling medium pipe 176 that connects the second heat exchanger 174 to the second heat exchanger 174 to form a cooling medium circulation pipe, a cooling medium pump 178 that circulates the cooling medium through the circulation pipe, and a cooling medium pipe 176. And a coolant temperature sensor 179 for detecting the temperature of the coolant near the outlet of the first heat exchanger 172. Cooling medium pump 178 and cooling medium temperature sensor 1
Reference numeral 79 is connected to the electronic control unit 160 by a signal line, and the electronic control unit 160 controls the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 130 to be a temperature suitable for the fuel cell 130. Therefore, depending on the humidification amount of the oxidizing gas by the oxidizing gas humidifier 125, an excessive humidification state can be obtained. By cooling the excessively humidifying oxidizing gas by the condenser 170, water in the liquid state in the oxidizing gas is Can be included as a mist.
【００５０】こうして構成された第２実施例の燃料電池
システム１２０の動作、特に燃料電池１３０の加湿と冷
却の制御について説明する。図１１は、第２実施例の燃
料電池システム１２０の電子制御ユニット１６０により
実行される加湿冷却制御ルーチンの一例を示すフローチ
ャートである。このルーチンは、燃料電池システム１２
０が始動された直後からその運転が停止されるまで所定
時間毎（例えば、８ｍｓ毎）に繰り返し実行される。な
お、第２実施例の燃料電池１３０の冷却も冷却装置１５
０によって行なわれているが、この加湿冷却制御ルーチ
ンは冷却装置１５０による冷却に加えて行なわれるもの
であるのは、第１実施例と同様である。The operation of the thus configured fuel cell system 120 of the second embodiment, in particular, the control of humidification and cooling of the fuel cell 130 will be described. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a humidification cooling control routine executed by the electronic control unit 160 of the fuel cell system 120 according to the second embodiment. This routine is executed by the fuel cell system 12
0 is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 ms) from immediately after the start to the operation until the operation is stopped. The cooling of the fuel cell 130 of the second embodiment is also performed by the cooling device 15.
0, this humidification cooling control routine is performed in addition to the cooling by the cooling device 150, as in the first embodiment.
【００５１】この加湿冷却制御ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ１６２は、まず燃料電池温度センサ１４４に
より検出される燃料電池１３０の温度ＴＦと、酸化ガス
の供給量ＱＯとを読み込み（ステップＳ５０２）、読み
込んだ温度ＴＦを閾値ＴＦｒｅｆと比較する（ステップ
Ｓ５０４）。酸化ガスの供給量ＱＯは、電子制御ユニッ
ト１６０から酸化ガス供給装置１２４へ出力されている
駆動信号から読み込むこともできるし、酸化ガス供給装
置１２４に流量計を設けてこの流量計により検出される
流量を読み込むこともできる。燃料電池１３０の温度Ｔ
Ｆが閾値ＴＦｒｅｆ以下のときには、冷却装置１５０に
よる冷却で燃料電池１３０は冷却されていると判断して
液滴量ＱＷに値０を設定し（ステップＳ５０６）、燃料
電池１３０の温度ＴＦが閾値ＴＦｒｅｆより大きいとき
には、冷却装置１５０による冷却に加えて燃料電池１３
０の冷却が必要と判断して、燃料電池１３０に供給され
る酸化ガス中に凝縮させる液滴量ＱＷを求める（ステッ
プＳ５０８）。第２実施例では、液滴量ＱＷを第１実施
例で用いた図４に例示するマップにより求めた。When the humidification / cooling control routine is executed, the CPU 162 first reads the temperature TF of the fuel cell 130 detected by the fuel cell temperature sensor 144 and the supply amount QO of the oxidizing gas (step S502). The temperature TF is compared with a threshold TFref (step S504). The supply amount QO of the oxidizing gas can be read from a drive signal output from the electronic control unit 160 to the oxidizing gas supply device 124, or a flow meter is provided in the oxidizing gas supply device 124 and detected by the flow meter. The flow rate can also be read. Temperature T of fuel cell 130
When F is equal to or less than the threshold value TFref, it is determined that the fuel cell 130 is cooled by cooling by the cooling device 150, and the value 0 is set to the droplet amount QW (step S506), and the temperature TF of the fuel cell 130 becomes equal to the threshold value TFref. When it is larger, the fuel cell 13
It is determined that cooling of 0 is necessary, and the amount of droplets QW to be condensed in the oxidizing gas supplied to the fuel cell 130 is obtained (step S508). In the second embodiment, the droplet amount QW was obtained from the map illustrated in FIG. 4 used in the first embodiment.
【００５２】そして、酸化ガスの供給量ＱＯと液滴量Ｑ
Ｗとに基づいて酸化ガス加湿器１２５による酸化ガスの
加湿量ＨＦを設定し（ステップＳ５１０）、酸化ガス加
湿器１２５により酸化ガスが設定した加湿量ＨＦで加湿
されるよう酸化ガス加湿器１２５を制御して（ステップ
Ｓ５１２）、本ルーチンを終了する。第２実施例では、
加湿量ＨＦは、酸化ガスの供給量ＱＯによって定まる通
常の加湿量に液滴量ＱＷを加えたものとして設定した。
このように燃料電池１３０の温度ＴＦが閾値ＴＦｒｅｆ
より大きいときには酸化ガス加湿器１２５により酸化ガ
スを過剰加湿とし、凝縮装置１７０で液滴量ＱＷに相当
する分だけ凝縮させることにより、凝縮した液滴が、酸
化ガスと共に燃料電池１３０に供給されて燃料電池１３
０内で気化し、その蒸発潜熱により燃料電池１３０を冷
却するのである。Then, the oxidizing gas supply amount QO and the droplet amount Q
Based on W, the humidification amount HF of the oxidizing gas by the oxidizing gas humidifier 125 is set (step S510), and the oxidizing gas humidifier 125 is humidified by the oxidizing gas humidifier 125 at the set humidification amount HF. The control is performed (step S512), and this routine ends. In the second embodiment,
The humidification amount HF was set as a value obtained by adding the droplet amount QW to the normal humidification amount determined by the supply amount QO of the oxidizing gas.
As described above, the temperature TF of the fuel cell 130 becomes equal to the threshold TFref.
If it is larger, the oxidizing gas is excessively humidified by the oxidizing gas humidifier 125 and condensed by the condenser 170 by an amount corresponding to the droplet amount QW, so that the condensed droplets are supplied to the fuel cell 130 together with the oxidizing gas. Fuel cell 13
It vaporizes within zero and cools the fuel cell 130 by its latent heat of vaporization.
【００５３】以上説明した第２実施例の燃料電池システ
ム１２０によれば、凝縮装置１７０により酸化ガス中の
水蒸気を凝縮させることにより、燃料電池１３０を冷却
することができる。しかも、燃料電池１３０の温度ＴＦ
に基づいて酸化ガスの加湿量を調節すると共に酸化ガス
中の水蒸気の凝縮量を調節することにより燃料電池１３
０の冷却の程度を調節することができる。この結果、冷
却装置１５０の熱交換器１５６を小さなものとすること
ができるから、燃料電池システム１２０をコンパクトな
ものとすることができる。また、第２実施例の燃料電池
システム１２０を第１実施例の燃料電池システム２０と
比べれば、インジェクタ２８へ供給される水の配管を不
要とすることができる。According to the fuel cell system 120 of the second embodiment described above, the fuel cell 130 can be cooled by condensing the water vapor in the oxidizing gas by the condenser 170. Moreover, the temperature TF of the fuel cell 130
And the amount of water vapor condensed in the oxidizing gas is adjusted based on the fuel cell 13
The degree of cooling of zero can be adjusted. As a result, the heat exchanger 156 of the cooling device 150 can be made smaller, and the fuel cell system 120 can be made more compact. In addition, when the fuel cell system 120 of the second embodiment is compared with the fuel cell system 20 of the first embodiment, a pipe for supplying water to the injector 28 can be omitted.
【００５４】第２実施例の燃料電池システム１２０で
は、燃料電池１３０の温度ＴＦに基づいて燃料電池１３
０を冷却するものとしたが、燃料電池１３０の出力ＰＦ
に基づいて燃料電池１３０を冷却するものとしてもよ
く、さらに、燃料電池１３０の温度ＴＦに基づく冷却と
燃料電池１３０の出力ＰＦに基づく冷却とを複合して行
なってもよい。In the fuel cell system 120 of the second embodiment, based on the temperature TF of the fuel cell 130, the fuel cell 13
0, but the output PF of the fuel cell 130 is
The cooling based on the temperature TF of the fuel cell 130 may be combined with the cooling based on the output PF of the fuel cell 130.
【００５５】第１実施例の燃料電池システム２０や第２
実施例の燃料電池システム１２０では、酸化ガスに霧状
の水の液滴を供給して燃料電池３０，１３０を冷却した
が、水以外の液体を霧状の液滴として酸化ガスに供給す
るものとしてもよい。The fuel cell system 20 of the first embodiment and the second
In the fuel cell system 120 of the embodiment, the fuel cells 30 and 130 are cooled by supplying mist-like water droplets to the oxidizing gas, but liquid other than water is supplied to the oxidizing gas as mist-like droplets. It may be.
【００５６】また、第１実施例の燃料電池システム２０
や第２実施例の燃料電池システム１２０では、酸化ガス
に霧状の水の液滴を供給して燃料電池３０，１３０を冷
却したが、水の液滴や水以外の液体の液滴を燃料ガスに
供給して燃料電池１３０を冷却するものとしてもよく、
あるいは、水の液滴や水以外の液体の液滴を酸化ガスと
燃料ガスの双方に供給して燃料電池１３０を冷却するも
のとしてもよい。The fuel cell system 20 of the first embodiment
In the fuel cell system 120 of the second embodiment, the fuel cells 30 and 130 are cooled by supplying atomized water droplets to the oxidizing gas. The gas may be supplied to cool the fuel cell 130,
Alternatively, the fuel cell 130 may be cooled by supplying water droplets or liquid droplets other than water to both the oxidizing gas and the fuel gas.
【００５７】第１実施例の燃料電池システム２０や第２
実施例の燃料電池システム１２０では、冷却装置５０，
１５０を備え、冷却装置５０，１５０により燃料電池３
０，１３０を冷却するものとしたが、冷却装置５０，１
５０を備えず、酸化ガスに液滴を供給するもののみを備
え、酸化ガスに液滴を供給することにより燃料電池３
０，１３０を冷却するものとしてもよい。この場合、常
に燃料電池３０，１３０の冷却が必要になるから、この
通常の冷却に必要な液滴量を図４や図７のマップから導
出される液滴量ＱＷに加えて液滴量の制御を行なえばよ
い。The fuel cell system 20 of the first embodiment and the second
In the fuel cell system 120 of the embodiment, the cooling device 50,
150, and the fuel cells 3
0, 130 was cooled, but the cooling devices 50, 1
The fuel cell 3 is provided with only a device for supplying droplets to the oxidizing gas without the fuel cell 50, and by supplying droplets to the oxidizing gas.
0, 130 may be cooled. In this case, since the cooling of the fuel cells 30 and 130 is required at all times, the droplet amount required for the normal cooling is added to the droplet amount QW derived from the maps of FIGS. Control may be performed.
【００５８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。The embodiments of the present invention have been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments may be made without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be carried out.
【図１】 本発明の一実施例である燃料電池システムの
構成の概略を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
【図２】 燃料電池３０を構成する単電池３１の概略構
成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a unit cell 31 constituting the fuel cell 30.
【図３】 実施例の燃料電池システム２０の電子制御ユ
ニット６０により実行される冷却制御ルーチンの一例を
示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a cooling control routine executed by an electronic control unit 60 of the fuel cell system 20 according to the embodiment.
【図４】 燃料電池３０の温度ＴＦと燃料電池３０を冷
却するのに必要な水分量との関係を例示するマップであ
る。FIG. 4 is a map illustrating the relationship between the temperature TF of the fuel cell 30 and the amount of water required to cool the fuel cell 30.
【図５】 導入される水分量と燃料電池３０の必要な放
熱量との関係の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the amount of water introduced and the amount of heat radiation required by the fuel cell 30.
【図６】 変形例の冷却制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a cooling control routine according to a modified example.
【図７】 燃料電池３０の出力ＰＦと燃料電池３０を冷
却するのに必要な水分量との関係を例示するマップであ
る。FIG. 7 is a map illustrating the relationship between the output PF of the fuel cell 30 and the amount of water required to cool the fuel cell 30.
【図８】 変形例の冷却制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a cooling control routine according to a modification.
【図９】 実施例の燃料電池システム２０の電子制御ユ
ニット６０により実行される異常時制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an abnormal time control routine executed by the electronic control unit 60 of the fuel cell system 20 according to the embodiment.
【図１０】 第２実施例の燃料電池システム１２０の構
成の概略を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a fuel cell system 120 according to a second embodiment.
【図１１】 第２実施例の燃料電池システム１２０の電
子制御ユニット１６０により実行される加湿冷却制御ル
ーチンの一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a humidification / cooling control routine executed by an electronic control unit 160 of the fuel cell system 120 according to the second embodiment.
２０，１２０ 燃料電池システム、２２，１２２ 燃料
ガス供給装置、２３，１２３ 燃料ガス加湿器、２４，
１２４ 酸化ガス供給装置、２５，１２５ 酸化ガス加
湿器、２７ 液滴供給装置、２８ インジェクタ、２９
液滴供給用ポンプ、３０，１３０ 燃料電池、３１
単電池、３２ 電解質膜、３３ アノード、３４ カソ
ード、３５ セパレータ、３６，３７ 流路、３８，３
９，１３８，１３９ 出力端子、４０，１４０ 電圧
計、４２，１４２ 電流計、４４，１４４ 燃料電池温
度センサ、５０，１５０ 冷却装置、５２，１５２ 冷
却水管路、５４，１５４ 冷却水用ポンプ、５６，１５
６ 熱交換器、５８，１５８冷却水温度センサ、６０，
１６０ 電子制御ユニット、６２，１６２ ＣＰＵ、６
４，１６４ ＲＯＭ、６６，１６６ ＲＡＭ、１７０
凝縮装置、１７２第１熱交換器、１７４ 第２熱交換
器、１７６ 冷却媒体管路、１７８ 冷却媒体用ポン
プ、１７９ 冷却媒体温度センサ。20, 120 fuel cell system, 22, 122 fuel gas supply device, 23, 123 fuel gas humidifier, 24,
124 oxidizing gas supply device, 25, 125 oxidizing gas humidifier, 27 droplet supply device, 28 injector, 29
Droplet supply pump, 30, 130 Fuel cell, 31
Cell, 32 electrolyte membrane, 33 anode, 34 cathode, 35 separator, 36, 37 channel, 38, 3
9,138,139 output terminal, 40,140 voltmeter, 42,142 ammeter, 44,144 fuel cell temperature sensor, 50,150 cooling device, 52,152 cooling water line, 54,154 cooling water pump, 56 , 15
6 heat exchanger, 58, 158 cooling water temperature sensor, 60,
160 electronic control unit, 62, 162 CPU, 6
4,164 ROM, 66,166 RAM, 170
Condenser, 172 first heat exchanger, 174 second heat exchanger, 176 cooling medium line, 178 cooling medium pump, 179 cooling medium temperature sensor.
Claims (15)
体高分子型の燃料電池を有する燃料電池システムであっ
て、 前記燃料を加湿する加湿手段と、 該加湿された燃料に霧状の液滴を供給する液滴供給手段
とを備える燃料電池システム。1. A fuel cell system having a polymer electrolyte fuel cell that generates power by receiving supply of gaseous fuel, comprising: humidifying means for humidifying the fuel; A fuel cell system comprising: a droplet supply unit that supplies droplets.
噴霧するインジェクタである請求項１記載の燃料電池シ
ステム。2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the droplet supply unit is an injector that sprays droplets on the fuel.
１または２記載の燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the droplet is a droplet made of water.
り加湿された燃料の水分の一部を凝縮させることにより
前記液滴を形成して前記燃料に供給する手段である請求
項１記載の燃料電池システム。4. The fuel supply system according to claim 1, wherein the droplet supply unit is a unit that forms the droplets by condensing a part of the moisture of the fuel humidified by the humidification unit and supplies the droplets to the fuel. Fuel cell system.
池システムであって、 前記燃料電池の状態を検出する状態検出手段と、 該検出された燃料電池の状態に基づいて前記液滴供給手
段による前記燃料への液滴の供給を制御する液滴供給制
御手段とを備える燃料電池システム。5. The fuel cell system according to claim 1, wherein a state detection unit that detects a state of the fuel cell, and the droplet supply unit based on the detected state of the fuel cell. And a droplet supply control means for controlling the supply of droplets to the fuel by the fuel cell system.
度を検出する手段である請求項５記載の燃料電池システ
ム。6. The fuel cell system according to claim 5, wherein said state detecting means is means for detecting a temperature of said fuel cell.
手段により検出された前記燃料電池の温度が所定温度以
上のときに該燃料電池の温度に応じて前記液滴を前記燃
料に供給するよう前記液滴供給手段を制御する手段であ
る請求項６記載の燃料電池システム。7. The droplet supply control unit supplies the droplet to the fuel according to the temperature of the fuel cell when the temperature of the fuel cell detected by the state detection unit is equal to or higher than a predetermined temperature. 7. The fuel cell system according to claim 6, wherein said means for controlling said droplet supply means.
力を検出する手段である請求項５記載の燃料電池システ
ム。8. The fuel cell system according to claim 5, wherein said state detecting means is means for detecting an output of said fuel cell.
手段により検出された前記燃料電池の出力が所定出力以
上のときに該燃料電池の出力に応じて前記液滴を前記燃
料に供給するよう前記液滴供給手段を制御する手段であ
る請求項８記載の燃料電池システム。9. The droplet supply control unit supplies the droplet to the fuel according to the output of the fuel cell when the output of the fuel cell detected by the state detection unit is equal to or higher than a predetermined output. 9. The fuel cell system according to claim 8, wherein said means for controlling said droplet supply means.
異常を検出する手段である請求項５記載の燃料電池シス
テム。10. The fuel cell system according to claim 5, wherein said state detecting means is means for detecting an abnormality of said fuel cell.
温度の変化率が所定値以上のときに前記燃料電池の異常
を検出する手段である請求項１０記載の燃料電池システ
ム。11. The fuel cell system according to claim 10, wherein said state detecting means is means for detecting an abnormality of said fuel cell when a rate of change in temperature of said fuel cell is equal to or higher than a predetermined value.
出手段により前記燃料電池の異常が検出されたときに前
記液滴を前記燃料に供給するよう前記液滴供給手段を制
御する手段である請求項１０または１１記載の燃料電池
システム。12. The liquid droplet supply control means is means for controlling the liquid droplet supply means so as to supply the liquid droplets to the fuel when an abnormality of the fuel cell is detected by the state detection means. The fuel cell system according to claim 10.
料電池システムであって、 前記加湿手段による前記燃料の加湿の状態を検出する加
湿状態検出手段を備え、 前記液滴供給制御手段は、前記燃料電池の状態に加えて
前記加湿状態検出手段により検出される前記燃料の加湿
の状態に基づいて前記液滴供給手段による前記燃料への
前記液滴の供給を制御する手段である燃料電池システ
ム。13. The fuel cell system according to claim 5, further comprising: a humidification state detection unit configured to detect a humidification state of the fuel by the humidification unit. A fuel cell system which controls the supply of the droplets to the fuel by the droplet supply unit based on the humidification state of the fuel detected by the humidification state detection unit in addition to the state of the fuel cell.
て発電する固体高分子型の燃料電池の冷却方法であっ
て、 前記燃料に霧状の液滴を供給し、該供給された液滴が前
記燃料電池内で気体になる際の蒸発潜熱により該燃料電
池を冷却する燃料電池の冷却方法。14. A method for cooling a polymer electrolyte fuel cell, which generates power by receiving supply of a humidified gaseous fuel, comprising supplying mist-like droplets to the fuel, and supplying the supplied liquid. A method of cooling a fuel cell, wherein the fuel cell is cooled by latent heat of evaporation when the droplets become gas in the fuel cell.
であって、 前記燃料電池の状態を検出し、該検出された状態に基づ
いて前記燃料に供給される前記液滴の量を調整して前記
燃料電池の冷却を制御する燃料電池の冷却方法。15. The cooling method for a fuel cell according to claim 14, wherein a state of the fuel cell is detected, and an amount of the droplet supplied to the fuel is adjusted based on the detected state. A method of cooling the fuel cell by controlling the cooling of the fuel cell.
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