JP2021022425A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
(燃料電池システム10)
図1は、実施の形態1における燃料電池システム10を模式的に示す図である。燃料電池システム10は、燃料電池1、カソードガス供給系2およびアノードガス供給系(不図示)を備える。燃料電池1は、アノードガス(水素)およびカソードガス(空気)が供給されることにより発電する。
上述の実施の形態1(図1)では、出口弁5vおよびタービンバイパス弁7vが相互に離間して配置される。制御部9は、出口弁5vおよびタービンバイパス弁7vをそれぞれ独立して駆動することができる。
図6に示すようなボールバルブにて上述のような制御動作が実現されてもよい。図4,図5では、弁体12は半円の断面形状を有し、各配管は約60°の角度間隔を有してハウジング11に設けられている。図6に示す構成例では、各配管が約90°の角度間隔を有してハウジング11に設けられており、弁体12は内角が約120°である略扇形状を有している。当該構成によっても同様の機能を実現可能である。
図7および図8に示す構成においては、ハウジング11がレバー状の弁体12を収容している。ハウジング11のうちの弁体12を収容している空間には、燃料電池1(図1)に連通する配管部5aと、タービン3cに連通する配管部5cと、配管部5eに連通する第2接続部7bとが接続されている。
図9に示すような板状の弁体12にて上述のような制御動作が実現されてもよい。図7,図8では、弁体12の周方向に延びる外周面によってタービンバイパス弁7vの開度が調節される。図6に示す板状の弁体12ではそのような調節はできないものの、弁体12とタービンバイパス弁7v側の配管(第2接続部7b)との間の間隔を調節することによって略同様の機能を実現可能である。
図10を参照して、上述のような機能と同様な機能が、直動弁の構造を有する弁体12によって実現されてもよい。アクチュエータ14は、複数のギヤなどを介してシャフト13に駆動連結されており、シャフト13に螺合しているギヤの作用によってシャフト13を軸方向に往復移動させることができる。
図11を参照して、上述のような機能と同様な機能が、2つの弁体12a,12bによって実現されてもよい。弁体12aは、回転式のバタフライバルブであり、タービンバイパス弁7vの開度を調節できる。弁体12bは、直動弁の構造を有しており、出口弁5vの開度を調節できる。
Claims (6)
- 燃料電池と、
前記燃料電池にカソードガスを供給する供給流路と、
前記燃料電池からカソード排ガスを排出する排出流路と、
前記排出流路からのカソード排ガスが供給されて動力を生成するタービンと、
前記排出流路における前記燃料電池と前記タービンとの間に設けられ、前記燃料電池から前記排出流路に排出されるカソード排ガスの流量を調節可能な出口弁と、
互いに連通可能な第1接続部と第2接続部とを有し、前記排出流路における前記出口弁と前記タービンとの間の位置に前記第1接続部が接続され、前記排出流路における前記タービンよりも下流の位置に前記第2接続部が接続されたタービンバイパス流路と、
前記タービンバイパス流路における前記第1接続部と前記第2接続部との間に設けられ、前記タービンバイパス流路を流れるカソード排ガスの流量を調節可能なタービンバイパス弁と、
前記燃料電池内の圧力を検知する圧力センサと、
前記圧力センサが検知した情報に基づき前記出口弁の開度と前記タービンバイパス弁の開度とを制御する制御部と、を備え、
前記燃料電池に対する出力要求値に応じて前記燃料電池内の目標圧力値が定められ、
前記タービンは、前記タービンに供給されるエア流量と前記タービンの上流側および下流側の圧力の比である圧力比との関係である設定圧力ラインを有し、
前記制御部は、前記燃料電池の前記目標圧力値が前記設定圧力ラインよりも低いときには第1制御を行ない、前記燃料電池の前記目標圧力値が前記設定圧力ラインよりも高いときには第2制御を行ない、
前記制御部は、前記第2制御を行なう際には、前記タービンバイパス弁が全閉の状態で前記出口弁を全開としないようにする、
燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記目標圧力値に向けて前記燃料電池内の圧力を高くする際には、前記出口弁および前記タービンバイパス弁のうちの少なくとも一方の開度を縮小させ、
前記制御部は、前記目標圧力値に向けて前記燃料電池内の圧力を低くする際には、前記出口弁および前記タービンバイパス弁のうちの少なくとも一方の開度を拡大させる、
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記タービンバイパス弁を全閉の状態で前記出口弁の開度を縮小させることによって、前記目標圧力値に向けて前記燃料電池内の圧力を高くする、
請求項1または2に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記出口弁を全開の状態で前記タービンバイパス弁の開度を拡大することによって、前記目標圧力値に向けて前記燃料電池内の圧力を低くする、
請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 一つのアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは、前記制御部によって駆動されることで、前記タービンバイパス弁の開度と前記出口弁の開度との双方を調節可能である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 一つの弁体を備え、
前記弁体は、前記制御部によって駆動されることで、前記タービンバイパス弁の開度と前記出口弁の開度との双方を調節可能である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
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