Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4707948B2 - Humidification system for fuel cell - Google Patents

Humidification system for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP4707948B2
JP4707948B2 JP2003385233A JP2003385233A JP4707948B2 JP 4707948 B2 JP4707948 B2 JP 4707948B2 JP 2003385233 A JP2003385233 A JP 2003385233A JP 2003385233 A JP2003385233 A JP 2003385233A JP 4707948 B2 JP4707948 B2 JP 4707948B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
flow rate
humidifier
reaction gas
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003385233A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005149897A (en
Inventor
邦明 尾島
健一郎 上田
慎司 吉川
順司 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2003385233A priority Critical patent/JP4707948B2/en
Publication of JP2005149897A publication Critical patent/JP2005149897A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4707948B2 publication Critical patent/JP4707948B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池自動車等に使用される燃料電池用加湿システムに関し、特に、水分透過型加湿器を備えた燃料電池用加湿システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell humidification system used in a fuel cell automobile and the like, and more particularly, to a fuel cell humidification system including a moisture permeable humidifier.

従来から、固体高分子膜を電解質膜として用いた燃料電池が知られている。この種の燃料電池においては、供給される酸素と水素との電気化学反応により生じた電子が固体電解質膜を流れることにより発電が行われる。そして、発電が効率良く行われるためには、前記固体高分子膜の導電性を高め、反応により生じた電子の移動の際の抵抗を低くする必要がある。ところで、燃料電池内では反応により水が生ずる関係で、燃料電池の反応後に排出されるオフガスには多くの水分が含まれている。したがって、燃料電池の反応後に排出されるオフガスを加湿ガスとして用い、燃料電池の反応に使用される反応ガスを加湿する水分透過型の加湿器を備えた燃料電池用加湿システムが提案されている。
この加湿器を備えた燃料電池用加湿システムにおいて、反応ガスの加湿量を調整するために、加湿器を経て燃料電池に至る反応ガス供給路に、加湿器をバイパスするバイパス路が設けられ、このバイパス路に反応ガスのバイパス流量を調整可能な流量調整弁が取付けられたものが提案されている。
Conventionally, a fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane is known. In this type of fuel cell, power is generated by electrons generated by an electrochemical reaction between supplied oxygen and hydrogen flowing through a solid electrolyte membrane. In order to efficiently generate power, it is necessary to increase the conductivity of the solid polymer film and reduce the resistance when electrons generated by the reaction move. By the way, since water is generated by the reaction in the fuel cell, the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell contains a lot of moisture. Therefore, there has been proposed a fuel cell humidification system including a moisture permeable humidifier that uses off-gas discharged after the fuel cell reaction as a humidification gas and humidifies the reaction gas used in the fuel cell reaction.
In the fuel cell humidification system equipped with the humidifier, in order to adjust the humidification amount of the reaction gas, a bypass path that bypasses the humidifier is provided in the reaction gas supply path that reaches the fuel cell through the humidifier. The thing by which the flow volume adjustment valve which can adjust the bypass flow volume of a reactive gas was attached to the bypass path is proposed.

加湿器にバイパス路が設けられた燃料電池用加湿システムとしては、例えば、加湿の状態と負荷電流の大きさにより、固体高分子電解質が過剰乾燥の状態になると出力が徐々に低下し始め、電流電圧特性を下回ったとき、バイパス路の流量調整弁が作動して加湿量の制御を行うものがある(特許文献1参照)。
また、加湿器を通流する回路に所定の時間通流して供給したのち、加湿器を迂回する回路に所定の時間通流して供給するサイクルを周期的に繰り返す制御を行うものもある(特許文献2参照)。
さらに、燃料電池内の各固体高分子膜の電圧であるセル電圧がしきい値より大きいか否かを判定して流量調整弁を作動する制御を行うものもある(特許文献3参照)。
特開平5−47394号公報 特開平10−64569号公報 特開2001−216984号公報
As a humidifying system for a fuel cell in which a humidifier is provided with a bypass, for example, due to the humidification state and the magnitude of the load current, when the solid polymer electrolyte becomes excessively dry, the output begins to gradually decrease. When the voltage characteristic falls below, there is one in which the flow rate adjustment valve of the bypass passage is operated to control the humidification amount (see Patent Document 1).
In addition, there is also a control that periodically repeats a cycle in which a humidifier is supplied for a predetermined time and then supplied to a circuit bypassing the humidifier for a predetermined time (Patent Document). 2).
Furthermore, there is also a control that determines whether or not the cell voltage, which is the voltage of each solid polymer membrane in the fuel cell, is greater than a threshold value and operates the flow rate adjustment valve (see Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-47394 JP-A-10-64569 JP 2001-216984 A

しかしながら加湿器にバイパス路が設けられた燃料電池用加湿システムにおいては、この燃料電池用加湿システムに設けられた水分透過型の加湿器には水透過膜が形成されるため、バイパス路の流量調整弁が故障した場合には、これら水透過膜に対して燃料電池からの熱が伝達されることで水透過膜の温度が上昇することとなる。その結果、水透過膜の温度が耐久温度を超えてしまうと水透過膜の機能が損なわれ、加湿器が故障するとともに、燃料電池用加湿システムの機能が損なわれることで燃料電池の出力低下や故障を引き起こしてしまうという問題がある。したがって、流量調整弁の故障を検知することで、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止する機能を有する燃料電池用加湿システムが望まれていた。   However, in a humidifying system for a fuel cell in which a bypass path is provided in the humidifier, a water permeable membrane is formed in the moisture permeable humidifier provided in the humidifying system for the fuel cell. When the valve fails, the temperature of the water permeable membrane rises by transferring heat from the fuel cell to these water permeable membranes. As a result, if the temperature of the water permeable membrane exceeds the endurance temperature, the function of the water permeable membrane is impaired, the humidifier breaks down, and the function of the fuel cell humidification system is impaired. There is a problem of causing failure. Therefore, there has been a demand for a fuel cell humidification system having a function of preventing a humidifier failure and a fuel cell output drop or failure by detecting a failure of the flow rate adjusting valve.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止する燃料電池用加湿システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a humidifying system for a fuel cell that prevents a failure of the humidifier and a decrease in output or failure of the fuel cell.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、燃料電池(例えば実施形態における燃料電池1)の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器(例えば実施形態における加湿器7)と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路(例えば実施形態におけるバイパス路8)と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁(例えば実施形態における流量調整弁9)とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段(例えば実施形態における制御部13)と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段(例えば実施形態におけるセンサ10,11,12)と、少なくとも前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度と、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合における反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度とを比較して、前記流量調整弁が故障しているか否かを判断する開度制御判断手段(例えば実施形態における制御部13)とを備えたことを特徴とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the heat exchange between the reaction gas and the off-gas with humidifying the fuel cell water in off-gas discharged reaction gases used in the reaction of (for example, a fuel cell 1 in the embodiment) after the reaction of the fuel cell A humidifier (for example, the humidifier 7 in the embodiment), a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier (for example, the bypass path 8 in the embodiment), and a reaction that passes through the bypass path In a humidification system for a fuel cell including a flow rate adjustment valve (for example, the flow rate adjustment valve 9 in the embodiment) provided in the bypass path for adjusting the flow rate of gas or off gas, the opening degree of the flow rate adjustment valve is controlled. The flow control valve control means to be performed (for example, the control unit 13 in the embodiment) and the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas are set. The temperature detecting means (for example, the sensors 10, 11, 12 in the embodiment), the temperature of at least one of the reaction gas and the off-gas detected by the temperature detecting means at least downstream of the humidifier, Whether the flow rate adjustment valve is malfunctioning by comparing the temperature of at least one of the reaction gas and the off-gas when the flow rate adjustment valve control means normally controls the opening degree of the flow rate adjustment valve. It is characterized by comprising opening degree control determining means (for example, the control unit 13 in the embodiment) for determining whether or not.

流量調整弁制御手段によって流量調整弁の開度の制御が正常に行われていない場合、流量調整弁が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放されるため、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常あるべき流量と異なっている。これにより、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの温度が、バイパス路を通過しない反応ガスまたはオフガスの温度と異なるため、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを温度検知手段によって検知した場合、開度制御判断手段によって流量調整弁の開度の制御が流量調整弁制御手段によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となる。   If the control of the opening of the flow control valve is not normally performed by the flow control valve control means, the flow control valve should be opened or closed even though it should be opened. However, since it is opened, the flow rate of the reaction gas or off gas passing through the bypass path is different from the flow rate that should normally be. As a result, the temperature of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass passage is different from the temperature of the reaction gas or off-gas that does not pass through the bypass passage, so that the temperature of the reaction gas or off-gas is higher or lower than those during normal times. . Therefore, when it is detected by the temperature detection means that the temperature of the reaction gas or off-gas is different from those at normal times, the control of the opening degree of the flow rate adjustment valve is controlled by the flow rate adjustment valve control means. It is possible to detect a failure of the flow rate adjustment valve by determining that the operation is not normally performed.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度上限値以上である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 The humidification system for a fuel cell according to the invention described in claim 1 humidifies the reaction gas used for the reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell, and the reaction gas and the off-gas. A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to open the flow control valve, said temperature sensing hand downstream of the humidifier Reaction gas temperature of the reaction gas is detected, passing through the temperature sensing means downstream of the humidifier when the opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means is successful by if the temperature upper limit value or more, wherein said flow control valve has a opening control determining means for determining that a failure.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度下限値以下である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 A humidification system for a fuel cell according to a second aspect of the present invention humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell, and combines the reaction gas and the off-gas. A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to close the flow control valve, said temperature sensing hand downstream of the humidifier Reaction gas temperature of the reaction gas is detected, passing through the temperature sensing means downstream of the humidifier when the opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means is successful by If it is lower than the temperature lower limit value, wherein said flow control valve has a opening control determining means for determining that a failure.

燃料電池から排出されたオフガスは、燃料電池の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに、所定の温度より高温となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器の下流側の反応ガスは所定の温度より低温となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値以上である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値以下である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。   The off-gas discharged from the fuel cell is high in temperature due to the reaction heat of the fuel cell. This off gas is used as a humidifying gas, and the reaction gas used for the reaction of the fuel cell is humidified by the off gas. Therefore, when the flow rate adjustment valve is closed, the reaction gas downstream of the humidifier is humidified by the off gas and becomes higher than a predetermined temperature. On the other hand, if the flow regulating valve is opened, the proportion of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell in the reaction gas downstream of the humidifier increases, so that the reaction gas downstream of the humidifier is less than the predetermined temperature. It becomes low temperature. Therefore, when the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier is equal to or higher than a predetermined value, even though control is performed to open the flow rate adjustment valve, the flow rate adjustment valve is closed. Therefore, it can be determined that the flow rate adjustment valve is malfunctioning. Similarly, when the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier is not more than a predetermined value despite the control for closing the flow rate adjustment valve, the flow rate adjustment valve is Since it is considered to be open, it can be determined that the flow rate adjustment valve has failed.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 A humidifying system for a fuel cell according to a third aspect of the present invention humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell, and combines the reaction gas and the off-gas. A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to open the flow control valve, said temperature sensing hand on the upstream side of the humidifier And temperature off-gas detected by the difference between the temperature of the humidifier reaction gas detected by the temperature detecting means on the downstream side of the normal opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means The lower temperature limit value of the difference between the temperature of the off-gas passing through the temperature detection means on the upstream side of the humidifier and the temperature of the reaction gas passing through the temperature detection means on the downstream side of the humidifier If it is less, wherein said flow control valve has a opening control determining means for determining that a failure.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell humidification system that humidifies a reaction gas used for a reaction of a fuel cell with moisture in an off gas discharged after the reaction of the fuel cell and A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to close the flow control valve, said temperature sensing hand on the upstream side of the humidifier And temperature off-gas detected by the difference between the temperature of the humidifier reaction gas detected by the temperature detecting means on the downstream side of the normal opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means The upper temperature limit value of the difference between the temperature of the off gas passing through the temperature detection means upstream of the humidifier and the temperature of the reaction gas passing through the temperature detection means downstream of the humidifier When it is above, it has the opening degree control judgment means which judges that the said flow regulating valve is out of order, It is characterized by the above-mentioned.

流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、オフガスとの温度差が所定値以下となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器の下流側の反応ガスが低温となるため、オフガスとの温度差が所定値以上となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以下である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以上である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。   When the flow rate adjustment valve is closed, the reaction gas downstream of the humidifier is humidified by the off gas and becomes high temperature, so that the temperature difference from the off gas becomes a predetermined value or less. On the other hand, when the flow rate adjustment valve is opened, the reaction gas downstream of the humidifier becomes low temperature by increasing the proportion of the reaction gas downstream of the humidifier that is not affected by the reaction of the fuel cell. The temperature difference from the off-gas becomes a predetermined value or more. Therefore, despite the control to open the flow rate adjustment valve, the temperature of the off-gas detected by the temperature detection means upstream of the humidifier and the reaction detected by the temperature detection means downstream of the humidifier When the difference from the gas temperature is equal to or less than the predetermined value, it is considered that the flow rate adjusting valve is closed, and therefore it can be determined that the flow rate adjusting valve is malfunctioning. Similarly, despite the control for closing the flow rate adjusting valve, the temperature of the off-gas detected by the temperature detecting means upstream of the humidifier and the temperature detecting means detected downstream of the humidifier. When the difference from the temperature of the reaction gas is equal to or greater than a predetermined value, it is considered that the flow rate adjustment valve is open, so that it can be determined that the flow rate adjustment valve has failed.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 A humidifying system for a fuel cell according to a fifth aspect of the present invention humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell, and combines the reaction gas and the off-gas. A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to open the flow control valve, said temperature sensing hand downstream of the humidifier And the temperature of the reaction gas detected by the difference between the temperature of the reaction gas detected by said temperature detecting means at the upstream side of the humidifier, opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means The temperature of the difference between the temperature of the reaction gas that passes through the temperature detection means on the downstream side of the humidifier and the temperature of the reaction gas that passes through the temperature detection means on the upstream side of the humidifier in a normal operation. If it is more than the upper limit value, characterized in that the flow control valve has a opening control determining means for determining that a failure.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell humidification system that humidifies a reaction gas used for a reaction of a fuel cell with moisture in an off-gas discharged after the reaction of the fuel cell, and A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas and detecting means, when the pre-Symbol flow control valve control means is controlled so as to close the flow control valve, said temperature sensing hand downstream of the humidifier And the temperature of the reaction gas detected by the difference between the temperature of the reaction gas detected by said temperature detecting means at the upstream side of the humidifier, opening control of the flow control valve by the flow rate adjusting valve control means The temperature of the difference between the temperature of the reaction gas that passes through the temperature detection means on the downstream side of the humidifier and the temperature of the reaction gas that passes through the temperature detection means on the upstream side of the humidifier in a normal operation. If it is less than the lower limit value, characterized in that the flow control valve has a opening control determining means for determining that a failure.

流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、加湿器の上流側の反応ガスとの温度差が所定値以上となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器の下流側の反応ガスが低温となるため、加湿器の上流側の反応ガスとの温度差が所定値以下となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以上である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以下である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。   When the flow rate adjustment valve is closed, the reaction gas downstream of the humidifier is humidified by the off gas and becomes high temperature, so that the temperature difference with the reaction gas upstream of the humidifier becomes a predetermined value or more. On the other hand, when the flow rate adjustment valve is opened, the reaction gas downstream of the humidifier becomes low temperature by increasing the proportion of the reaction gas downstream of the humidifier that is not affected by the reaction of the fuel cell. The temperature difference with the reaction gas upstream of the humidifier becomes a predetermined value or less. Therefore, in spite of performing control to open the flow rate adjusting valve, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier and the temperature detection means on the upstream side of the humidifier are detected. When the difference from the temperature of the reaction gas is equal to or greater than a predetermined value, it is considered that the flow rate adjustment valve is closed, and therefore it can be determined that the flow rate adjustment valve is malfunctioning. Similarly, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier and the temperature detection means on the upstream side of the humidifier are detected despite the control for closing the flow rate adjusting valve. When the difference between the reaction gas temperature and the temperature is equal to or less than a predetermined value, it is considered that the flow rate adjustment valve is open, and therefore it can be determined that the flow rate adjustment valve is malfunctioning.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって開放されていた前記流量調整弁を閉鎖するように制御したとき、または閉鎖されていた前記流量調整弁を開放するように制御したとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。 The humidification system for a fuel cell according to the invention described in claim 7 humidifies the reaction gas used for the reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and A humidifier that performs heat exchange, a bypass path that bypasses the humidifier and is connected to the downstream side of the humidifier, and is provided in the bypass path to adjust the flow rate of the reaction gas or off-gas that passes through the bypass path In the humidifying system for a fuel cell provided with the flow rate adjusting valve, the flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, and the temperature for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas detecting means and, before SL when controlled to close the flow control valve controls the flow rate adjusting valve which has been opened by means or closed which was the flow When controlled so as to open the regulating valve, it is determined that the flow rate control valve when the temperature of the humidifier reaction gas detected by the temperature detecting means on the downstream side of a constant is faulty opening And a control judging means .

流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器の下流側の反応ガスは低温となる。したがって、開放されていた流量調整弁を閉鎖する制御を行うと加湿器の下流側の反応ガスは低温から高温に変化するにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁を開放した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、閉鎖されていた流量調整弁を開放する制御を行うと加湿器の下流側の反応ガスは高温から低温に変化するにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁を閉鎖した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。   When the flow regulating valve is closed, the reaction gas downstream of the humidifier is humidified by the off gas and becomes high temperature. On the other hand, when the flow rate adjustment valve is opened, the ratio of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell in the reaction gas downstream of the humidifier increases, so the reaction gas downstream of the humidifier becomes low temperature. Therefore, when control is performed to close the flow control valve that has been opened, the reaction gas detected by the temperature detector on the downstream side of the humidifier, even though the reaction gas on the downstream side of the humidifier changes from low temperature to high temperature. When the gas temperature is constant, it is considered that the flow rate adjusting valve has not changed since the flow rate adjusting valve is opened, and therefore it can be determined that the flow rate adjusting valve has failed. Similarly, when control is performed to open the closed flow rate adjustment valve, the reaction gas on the downstream side of the humidifier was detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier, despite the change from high temperature to low temperature. When the temperature of the reaction gas is constant, it is considered that the flow rate adjustment valve has not changed since the flow rate adjustment valve is closed, so that it can be determined that the flow rate adjustment valve has failed.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムにおいて、前記バイパス路は、前記加湿器を経て前記燃料電池に至る反応ガス供給路(例えば実施形態における反応ガス供給路4)に設けられていることを特徴とする。
反応ガス供給路に加湿器をバイパスすることで、反応ガスをバイパス路に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能である。
The fuel cell humidification system according to claim 8 , wherein the bypass path is provided in a reaction gas supply path (for example, the reaction gas supply path 4 in the embodiment) that reaches the fuel cell through the humidifier. It is characterized by being.
By bypassing the humidifier to the reaction gas supply path, it is possible to adjust the humidification amount of the reaction gas while passing the reaction gas through the bypass path.

請求項に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムにおいて、前記バイパス路は、前記燃料電池から前記加湿器を経て排出されるオフガス排出路(例えば実施形態におけるオフガス排出路6)に設けられていることを特徴とする。
オフガス供給路に加湿器をバイパスすることで、オフガスをバイパス路に通過させながらオフガスの加湿量を調整し、加湿器に供給されたオフガスを反応ガスに供給して反応ガスの加湿量を調整することが可能となる。
The fuel cell humidification system according to claim 9 , wherein the bypass path is provided in an off-gas discharge path (for example, the off-gas discharge path 6 in the embodiment) discharged from the fuel cell via the humidifier. It is characterized by being.
By bypassing the humidifier to the off gas supply path, the amount of humidification of the off gas is adjusted while passing the off gas through the bypass path, and the amount of humidification of the reaction gas is adjusted by supplying the off gas supplied to the humidifier to the reaction gas. It becomes possible.

また、燃料電池用加湿システムの故障検知方法、燃料電池(例えば実施形態における燃料電池1)の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿する加湿器(例えば実施形態における加湿器7)と、前記加湿器をバイパスするバイパス路(例えば実施形態におけるバイパス路8)と、前記バイパス路を通過する反応ガスの流量を調整する流量調整弁(例えば実施形態における流量調整弁9)とを備えた燃料電池用加湿システムの故障を検知する燃料電池用加湿システムの故障検知方法において、前記流量調整弁が正常に開放または閉鎖されているか否かを反応ガスまたはオフガスの温度を検知して判断することを特徴とする。 Further, the failure detection method of the fuel cell humidification system is a humidification method in which a reaction gas used for a reaction of a fuel cell (for example, the fuel cell 1 in the embodiment) is humidified by moisture in an off-gas discharged after the reaction of the fuel cell. (For example, the humidifier 7 in the embodiment), a bypass path for bypassing the humidifier (for example, the bypass path 8 in the embodiment), and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the reaction gas passing through the bypass path (for example, implementation) In a failure detection method for a fuel cell humidification system comprising a flow rate adjustment valve 9) in the embodiment, the reaction gas determines whether or not the flow rate adjustment valve is normally opened or closed. Alternatively, it is characterized by detecting the temperature of off-gas.

流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていない場合、流量調整弁が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放されるため、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常の流量と異なる。これにより、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを検知した場合、流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となる。   If the flow regulating valve is not normally opened or closed, it is closed regardless of whether the flow regulating valve should be opened, or opened even though it should be closed. The flow rate of the reaction gas or off gas passing through the path is different from the normal flow rate. As a result, the temperature of the reaction gas or off-gas becomes higher or lower than their normal temperature. Therefore, if it is detected that the temperature of the reaction gas or off-gas is different from those at normal times, it is determined that the flow regulating valve is not normally opened or closed, and a failure of the flow regulating valve is detected. It becomes possible.

発明によれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを温度検知手段によって検知した場合、開度制御判断手段によって、流量調整弁の開度の制御が流量調整弁制御手段によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the present invention, when the temperature detecting means detects that the temperature of the reaction gas or the off gas is different from those at the normal time, the opening degree control determining means controls the opening degree of the flow rate adjusting valve. Since it is possible to detect the malfunction of the flow regulating valve by judging that the regulating valve control means is not normally performed, it is possible to prevent the malfunction of the humidifier and the decrease or malfunction of the fuel cell. it can.

請求項またはに記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the invention described in claim 1 or 2, when the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting means on the downstream side of the humidifier is a predetermined value or a value exceeding the predetermined value, the flow regulating valve is Since it can be determined that there is a failure, it is possible to prevent the failure of the humidifier and the output reduction or failure of the fuel cell.

請求項またはに記載した発明によれば、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the invention described in claim 3 or 4 , the temperature of the off gas detected by the temperature detection means upstream of the humidifier and the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means downstream of the humidifier. When the difference is a predetermined value or a value exceeding the predetermined value, it can be determined that the flow rate adjustment valve has failed, thus preventing a humidifier failure and a fuel cell output drop or failure in advance. be able to.

請求項またはに記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the invention described in claim 5 or 6 , the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the downstream side of the humidifier, and the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means on the upstream side of the humidifier Because the difference between the two is a predetermined value or a value exceeding the predetermined value, it can be determined that the flow rate adjustment valve has failed, thus preventing a humidifier failure and a fuel cell output drop or failure in advance. can do.

請求項に記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting means is constant on the downstream side of the humidifier, it can be determined that the flow rate adjusting valve has failed. Therefore, it is possible to prevent the failure of the humidifier and the output reduction or failure of the fuel cell.

請求項またはに記載した発明によれば、反応ガスをバイパス路に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能となるので、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。 According to the invention described in claim 8 or 9 , since it becomes possible to adjust the humidification amount of the reaction gas while allowing the reaction gas to pass through the bypass path, the humidification control of the fuel cell humidification system can be performed directly and quickly. Can be done.

燃料電池用加湿システムの故障検知方法によれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを検知した場合、流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。 According to the failure detection method of the fuel cell humidification system, if it is detected that the temperature of the reaction gas or off-gas is different from those during normal operation, it is determined that the flow control valve is not normally opened or closed. As a result, it is possible to detect a failure of the flow regulating valve, so that it is possible to prevent a failure of the humidifier and a decrease or failure of the output of the fuel cell.

以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明を適用した燃料電池用加湿システムを示すブロック図である。
この燃料電池加湿システムは、例えば、燃料電池自動車に使用されるものである。同図において、1は燃料電池を示している。燃料電池1は多数の固体高分子膜を備えたものであって、アノード極及びカソード極を構成する。各固体高分子膜は酸素と水素とを隔絶しつつ、飽和含水することにより、分子中に存在するプロトン交換基によって導電性電解質として機能するものである。そして、固体高分子膜を加湿して導電性を高めるために後述する加湿器が用いられるのである。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell humidification system to which the present invention is applied.
This fuel cell humidification system is used, for example, in a fuel cell vehicle. In the figure, reference numeral 1 denotes a fuel cell. The fuel cell 1 includes a large number of solid polymer membranes, and constitutes an anode electrode and a cathode electrode. Each solid polymer membrane functions as a conductive electrolyte due to proton exchange groups present in the molecule by saturation and hydration while isolating oxygen and hydrogen. And the humidifier mentioned later is used in order to humidify a solid polymer film and to improve electroconductivity.

燃料電池1のガス入口2,2aにはそれぞれ、燃料電池の反応に使用される反応ガス具体的にはエア供給システム3から供給される空気あるいは水素供給システム3aから供給される水素ガスを供給する反応ガス供給路4,4aが接続されている。この反応ガス供給路4は、エア供給システム3から加湿器7を経て燃料電池1のガス入口2に至るようになっている。また、反応ガス供給路4aは、水素供給システム3aから燃料電池1のガス入口2aに至るようになっている。   The gas inlets 2 and 2a of the fuel cell 1 are each supplied with a reaction gas used for the reaction of the fuel cell, specifically, air supplied from the air supply system 3 or hydrogen gas supplied from the hydrogen supply system 3a. The reaction gas supply paths 4 and 4a are connected. The reaction gas supply path 4 extends from the air supply system 3 through the humidifier 7 to the gas inlet 2 of the fuel cell 1. The reaction gas supply path 4a extends from the hydrogen supply system 3a to the gas inlet 2a of the fuel cell 1.

燃料電池1のガス出口5,5aにはそれぞれ、反応を終えて燃料電池1から排出されるオフガスのオフガス排出路6,6aが接続されている。上記反応ガス供給路4とオフガス排出路6とにまたがって、反応ガスである空気をオフガス内の水分により加湿する加湿器7が、水分透過型のカソード加湿器として設けられている。
また、反応ガス供給路4には、加湿器7をバイパスするバイパス路8が設けられている。このバイパス路8には、バイパス路8を通過する空気の流量を調整する流量調整弁9が設けられている。
The gas outlets 5 and 5 a of the fuel cell 1 are connected to off-gas discharge paths 6 and 6 a for off-gas discharged from the fuel cell 1 after the reaction is completed. A humidifier 7 is provided as a moisture permeable cathode humidifier across the reaction gas supply path 4 and the offgas discharge path 6 to humidify the reaction gas air with moisture in the offgas.
The reaction gas supply path 4 is provided with a bypass path 8 that bypasses the humidifier 7. The bypass path 8 is provided with a flow rate adjusting valve 9 that adjusts the flow rate of air passing through the bypass path 8.

燃料電池1の上流側かつバイパス路8の下流側には燃料電池1に供給される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ10が設けられ、燃料電池1の下流側には燃料電池1から排出される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ11が設けられている。また、バイパス路8の上流側にはエア供給システム3から加湿器7あるいはバイパス路8に供給される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ12が設けられている。   A sensor 10 as a temperature detecting means for detecting the temperature of air supplied to the fuel cell 1 is provided on the upstream side of the fuel cell 1 and on the downstream side of the bypass passage 8, and the fuel cell 1 is provided on the downstream side of the fuel cell 1. A sensor 11 is provided as temperature detecting means for detecting the temperature of the air discharged from the air. Further, a sensor 12 is provided on the upstream side of the bypass path 8 as temperature detecting means for detecting the temperature of the air supplied from the air supply system 3 to the humidifier 7 or the bypass path 8.

この燃料電池加湿システムには、流量調整弁9の制御を行う流量調整弁制御手段としての制御部13が設けられている。この制御部13は、温度検知手段としてのセンサ10,11,12によって検知された温度に関する信号を入力し、エア供給システム3、水素供給システム3a、及び流量調整弁9を駆動させる信号を出力するようになっている。
また、この制御部13には、流量調整弁9の開度の制御が正常に行われているか否かを、センサ10,11,12によって検知された反応ガスまたはオフガスの温度に基づいて判断する開度制御判断手段としての機能を有している。
This fuel cell humidification system is provided with a control unit 13 as a flow rate adjusting valve control means for controlling the flow rate adjusting valve 9. The control unit 13 inputs a signal related to the temperature detected by the sensors 10, 11, and 12 as temperature detecting means, and outputs a signal for driving the air supply system 3, the hydrogen supply system 3 a, and the flow rate adjustment valve 9. It is like that.
Further, the control unit 13 determines whether or not the control of the opening degree of the flow rate adjusting valve 9 is normally performed based on the temperature of the reaction gas or off gas detected by the sensors 10, 11, and 12. It has a function as an opening degree control determination means.

上記の構成からなる燃料電池用加湿システムにおいて、燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法を、フローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法は以下の(1)〜(4)であり、それらフローチャートをそれぞれ図2〜図5に示す。また、図6は、流量調整弁9を閉鎖した場合における反応ガスの温度及びオフガスの温度を示すグラフ図であり、図7は、流量調整弁9を開放した場合における反応ガスの温度及びオフガスの温度を示すグラフ図である。   A method of detecting a failure of the fuel cell humidification system in the fuel cell humidification system having the above configuration will be described with reference to a flowchart. In addition, the method of detecting the failure of the humidification system for fuel cells is the following (1) to (4), and those flowcharts are shown in FIGS. FIG. 6 is a graph showing the reaction gas temperature and off-gas temperature when the flow rate adjusting valve 9 is closed, and FIG. 7 is a graph showing the reaction gas temperature and off-gas temperature when the flow rate adjusting valve 9 is opened. It is a graph which shows temperature.

(1)センサ10によって検出した反応ガスの温度から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部13は、予めセンサ10を通過する反応ガスの温度上限値及び温度下限値を認識している(ステップS1)。
制御部13は、エア供給システム3及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁9を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS2)。
(1) Method for Detecting Failure of Fuel Cell Humidification System from Reaction Gas Temperature Detected by Sensor 10 First, the controller 13 recognizes the upper temperature limit value and the lower temperature limit value of the reaction gas passing through the sensor 10 in advance. (Step S1).
After driving the air supply system 3 and the hydrogen supply system, the control unit 13 selects whether to open or close the flow rate adjusting valve 9 (step S2).

制御部13が流量調整弁9を開放させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し、制御部13がセンサ10によって検知された反応ガスの温度を認識する(ステップS3)。そして、その検知した反応ガスの温度と、予め認識していた温度上限値とを比較する(ステップS4)。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS5)。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS2に戻る。
When the control unit 13 selects to open the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas, and the control unit 13 recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 (step S3). Then, the detected temperature of the reaction gas is compared with the temperature upper limit value recognized in advance (step S4).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 has failed (step S5). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S2.

制御部13が流量調整弁9を閉鎖させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し、制御部13がセンサ10によって検知された反応ガスの温度を認識する(ステップS6)。そして、その検知した反応ガスの温度と、予め認識していた温度下限値とを比較する(ステップS7)。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS5)。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS2に戻る。
When the control unit 13 selects to close the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas, and the control unit 13 recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 (step S6). Then, the detected temperature of the reaction gas is compared with the temperature lower limit value recognized in advance (step S7).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S5). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S2.

ここで、制御部13によって流量調整弁9の開度の制御が正常に行われていない場合、流量調整弁9が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放される状態となっている。そのため、この状態においては、バイパス路8を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常あるべき流量とは異なっている。これにより、反応ガスまたはオフガスの温度が、バイパス路を通過しない反応ガスまたはオフガスの温度と異なるため、通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ10によって検知した場合、制御部13によって流量調整弁9の開度の制御が制御部13によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁9の故障を検知することが可能となる。   Here, when control of the opening degree of the flow rate adjusting valve 9 is not normally performed by the control unit 13, the flow rate adjusting valve 9 should be opened or should be closed even though it should be opened. In spite of being, it is in a state to be opened. Therefore, in this state, the flow rate of the reaction gas or off gas passing through the bypass 8 is different from the flow rate that should normally be. As a result, the temperature of the reaction gas or off-gas is different from the temperature of the reaction gas or off-gas that does not pass through the bypass, so that the temperature is higher or lower than those temperatures during normal operation. Therefore, when the sensor 10 detects that the temperature of the reaction gas or off-gas is different from those at the normal time, the control unit 13 controls the opening of the flow rate adjusting valve 9 normally. Therefore, it is possible to detect a failure of the flow rate adjusting valve 9.

この場合、燃料電池1から排出されたオフガスは、燃料電池1の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池1の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁9を閉鎖すると、加湿器7の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに、所定の温度より高温となる。一方、流量調整弁9を開放すると、加湿器7の下流側の反応ガスのうち燃料電池1の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器7の下流側の反応ガスは所定の温度より低温となる。したがって、流量調整弁9を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度が温度上限値以上である場合には、流量調整弁9を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁9を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度が温度下限値以下である場合には、流量調整弁9を開放していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。   In this case, the off gas discharged from the fuel cell 1 is at a high temperature because it involves the reaction heat of the fuel cell 1. This off gas is used as a humidified gas, and the reaction gas used for the reaction of the fuel cell 1 is humidified by the off gas. Therefore, when the flow rate adjusting valve 9 is closed, the reaction gas downstream of the humidifier 7 is humidified by the off gas and becomes higher than a predetermined temperature. On the other hand, when the flow regulating valve 9 is opened, the proportion of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell 1 in the reaction gas downstream of the humidifier 7 increases. The temperature is lower than a predetermined temperature. Therefore, in the case where the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 is equal to or higher than the temperature upper limit value despite the control for opening the flow rate adjustment valve 9, the flow rate adjustment valve 9 is considered to be closed, it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is out of order. Similarly, the flow rate adjustment is performed when the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 is equal to or lower than the temperature lower limit value despite the control for closing the flow rate adjustment valve 9. Since it is considered that the valve 9 is open, it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is out of order.

(2)センサ10によって検出した反応ガスの温度とセンサ11によって検出した反応ガスの温度との差から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部13は、予めセンサ10を通過する反応ガスの温度とセンサ11を通過するオフガスの温度との差についての温度下限値及び温度上限値を認識している(ステップS11)。
制御部13は、エア供給システム3及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁9を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS12)。
(2) Method for Detecting Failure of Humidification System for Fuel Cell from Difference between Temperature of Reactive Gas Detected by Sensor 10 and Temperature of Reactive Gas Detected by Sensor 11 First, the control unit 13 passes the sensor 10 in advance. The temperature lower limit value and the temperature upper limit value regarding the difference between the temperature of the reaction gas and the temperature of the off gas passing through the sensor 11 are recognized (step S11).
After driving the air supply system 3 and the hydrogen supply system, the control unit 13 selects whether to open or close the flow rate adjustment valve 9 (step S12).

制御部13が流量調整弁9を開放させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し(ステップS13)、センサ11がオフガスの温度を検知して(ステップS14)、制御部13がセンサ10及びセンサ11によって検知された反応ガス及びオフガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が検知した反応ガスの温度とセンサ11が検知したオフガスの温度との差と、予め認識していた温度下限値とを比較する(ステップS15)。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS16)。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS12に戻る。
When the control unit 13 selects to open the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas (step S13), the sensor 11 detects the off-gas temperature (step S14), and the control unit 13 Reactant gas and offgas temperatures detected by the sensor 10 and the sensor 11 are recognized. Then, the difference between the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the temperature of the off gas detected by the sensor 11 is compared with the temperature lower limit value recognized in advance (step S15).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S16). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S12.

制御部13が流量調整弁9を閉鎖させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し(ステップS17)、センサ11がオフガスの温度を検知して(ステップS18)、制御部13がセンサ10及びセンサ11によって検知された反応ガス及びオフガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が検知した反応ガスの温度とセンサ11が検知したオフガスの温度との差と、予め認識していた温度上限値とを比較する(ステップS19)。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS16)。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS12に戻る。
When the control unit 13 selects to close the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas (step S17), the sensor 11 detects the off-gas temperature (step S18), and the control unit 13 Reactant gas and offgas temperatures detected by the sensor 10 and the sensor 11 are recognized. Then, the difference between the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the temperature of the off gas detected by the sensor 11 is compared with the temperature upper limit value recognized in advance (step S19).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S16). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S12.

この場合、燃料電池1から排出されたオフガスは、燃料電池1の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池1の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁9を閉鎖すると、加湿器7の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、オフガスとの温度差が温度下限値以下となる。一方、流量調整弁9を開放すると、加湿器7の下流側の反応ガスのうち燃料電池1の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器7の下流側の反応ガスが低温となるため、オフガスとの温度差が温度上限値以上となる。したがって、流量調整弁9を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の上流側でセンサ11によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度との差が温度下限値以下である場合には、流量調整弁9を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁9を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の上流側でセンサ11によって検知されたオフガスの温度と、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度との差が温度上限値以上である場合には、流量調整弁9を開放していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。   In this case, the off gas discharged from the fuel cell 1 is at a high temperature because it involves the reaction heat of the fuel cell 1. This off gas is used as a humidified gas, and the reaction gas used for the reaction of the fuel cell 1 is humidified by the off gas. Therefore, when the flow rate adjusting valve 9 is closed, the reaction gas downstream of the humidifier 7 is humidified by the off gas and becomes high temperature, so that the temperature difference from the off gas becomes equal to or lower than the temperature lower limit value. On the other hand, when the flow rate adjusting valve 9 is opened, the proportion of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell 1 in the reaction gas downstream of the humidifier 7 increases, so that the reaction gas downstream of the humidifier 7 is reduced. Since the temperature is low, the temperature difference from the off gas is equal to or greater than the temperature upper limit value. Therefore, the temperature of the off-gas detected by the sensor 11 on the upstream side of the humidifier 7 and the reaction detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier, despite the control for opening the flow regulating valve 9. When the difference from the gas temperature is equal to or lower than the lower temperature limit value, it is considered that the flow rate adjusting valve 9 is closed, and therefore it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is out of order. Similarly, the temperature of the off-gas detected by the sensor 11 on the upstream side of the humidifier 7 and the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 are detected despite the control for closing the flow rate adjusting valve 9. If the difference from the temperature of the reaction gas is equal to or higher than the upper temperature limit value, it is considered that the flow rate adjusting valve 9 is open, so that it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is out of order.

(3)センサ10によって検出した反応ガスの温度とセンサ12によって検出した反応ガスの温度との差から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部13は、予めセンサ10を通過する反応ガスの温度とセンサ12を通過する反応ガスの温度との差についての温度上限値及び温度下限値を認識している(ステップS21)。
制御部13は、エア供給システム3及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁9を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS22)。
(3) Method of Detecting Failure of Humidification System for Fuel Cell from Difference between Temperature of Reactive Gas Detected by Sensor 10 and Temperature of Reactive Gas Detected by Sensor 12 First, the control unit 13 passes through the sensor 10 in advance. The temperature upper limit value and the temperature lower limit value regarding the difference between the temperature of the reaction gas and the temperature of the reaction gas passing through the sensor 12 are recognized (step S21).
After driving the air supply system 3 and the hydrogen supply system, the control unit 13 selects whether to open or close the flow rate adjustment valve 9 (step S22).

制御部13が流量調整弁9を開放させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し(ステップS23)、センサ12が反応ガスの温度を検知して(ステップS24)、制御部13がセンサ10及びセンサ12によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が検知した反応ガスの温度とセンサ12が検知した反応ガスの温度との差と、予め認識していた温度上限値とを比較する(ステップS25)。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS26)。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS22に戻る。
When the control unit 13 selects to open the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas (step S23), the sensor 12 detects the temperature of the reaction gas (step S24), and the control unit 13 Recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the sensor 12, respectively. Then, the difference between the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the temperature of the reaction gas detected by the sensor 12 is compared with the temperature upper limit value recognized in advance (step S25).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S26). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S22.

制御部13が流量調整弁9を閉鎖させると選択した場合、センサ10が反応ガスの温度を検知し(ステップS27)、センサ12が反応ガスの温度を検知して(ステップS28)、制御部13がセンサ10及びセンサ12によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が検知した反応ガスの温度とセンサ12が検知した反応ガスの温度との差と、予め認識していた温度下限値とを比較する(ステップS29)。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS26)。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS22に戻る。
When the control unit 13 selects to close the flow rate adjusting valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas (step S27), the sensor 12 detects the temperature of the reaction gas (step S28), and the control unit 13 Recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the sensor 12, respectively. Then, the difference between the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 and the temperature of the reaction gas detected by the sensor 12 is compared with a temperature lower limit value recognized in advance (step S29).
If the detected temperature of the reaction gas is equal to or lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S26). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S22.

この場合、燃料電池1から排出されたオフガスは、燃料電池1の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池1の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁9を閉鎖すると、加湿器7の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、加湿器7の上流側の反応ガスとの温度差が温度上限値以上となる。一方、流量調整弁9を開放すると、加湿器7の下流側の反応ガスのうち燃料電池1の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器7の下流側の反応ガスが低温となるため、加湿器7の上流側の反応ガスとの温度差が温度下限値以下となる。したがって、流量調整弁9を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度と、加湿器7の上流側でセンサ12によって検知された反応ガスの温度との差が温度上限値以上である場合には、流量調整弁9を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁9を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度と、加湿器7の上流側でセンサ12によって検知された反応ガスの温度との差が温度下限値以下である場合には、流量調整弁9を開放していると考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。   In this case, the off gas discharged from the fuel cell 1 is at a high temperature because it involves the reaction heat of the fuel cell 1. This off gas is used as a humidified gas, and the reaction gas used for the reaction of the fuel cell 1 is humidified by the off gas. Therefore, when the flow rate adjusting valve 9 is closed, the reaction gas downstream of the humidifier 7 is humidified by the off gas and becomes high temperature, so that the temperature difference with the reaction gas upstream of the humidifier 7 is equal to or higher than the temperature upper limit value. Become. On the other hand, when the flow rate adjusting valve 9 is opened, the proportion of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell 1 in the reaction gas downstream of the humidifier 7 increases, so that the reaction gas downstream of the humidifier 7 is reduced. Since the temperature is low, the temperature difference with the reaction gas upstream of the humidifier 7 is equal to or lower than the temperature lower limit value. Therefore, the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 and the sensor 12 on the upstream side of the humidifier 7 are detected despite the control for opening the flow rate adjusting valve 9. If the difference from the temperature of the reaction gas is equal to or higher than the upper temperature limit value, it is considered that the flow rate adjusting valve 9 is closed, and therefore it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is out of order. Similarly, the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 and the sensor 12 on the upstream side of the humidifier 7 in spite of the control for closing the flow rate adjusting valve 9. When the difference between the temperature of the reaction gas and the temperature is equal to or lower than the lower temperature limit value, it is considered that the flow rate adjusting valve 9 is open, and therefore it can be determined that the flow rate adjusting valve 9 is broken. .

(4)センサ10によって検出した反応ガスの温度の変化から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
制御部13は、エア供給システム3及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁9を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS31)。
その後、制御部13は、流量調整弁9を開放させると選択した場合、流量調整弁9を改めて開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS32)。流量調整弁9を切替えない場合には、流量調整弁9を切替えるまでこの選択を繰り返す。
(4) Method for Detecting Failure of Fuel Cell Humidification System from Change in Temperature of Reactive Gas Detected by Sensor 10 The control unit 13 drives the air supply system 3 and the hydrogen supply system, and then controls the flow rate adjustment valve 9 It is selected whether to open or close (step S31).
Thereafter, when it is selected that the flow rate adjustment valve 9 is to be opened, the control unit 13 selects whether to open or close the flow rate adjustment valve 9 again (step S32). If the flow rate adjusting valve 9 is not switched, this selection is repeated until the flow rate adjusting valve 9 is switched.

制御部13が開放された流量調整弁9を閉鎖させると選択した場合、センサ10が流量調整弁9を切替える前の反応ガスの温度を検知し(ステップS33)、流量調整弁9を閉鎖させ(ステップS34)、センサ10が流量調整弁9を切替えた後の反応ガスの温度を検知して(ステップS35)、制御部13がセンサ10によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が流量調整弁9を切替える前に検知した反応ガスの温度とセンサ10が流量調整弁9を切替えた後に検知した反応ガスの温度とを比較する(ステップS36)。
検知した反応ガスの温度が一定であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS37)。一方、検知した反応ガスの温度が一定でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS31に戻る。
When the control unit 13 selects to close the opened flow rate adjustment valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas before switching the flow rate adjustment valve 9 (step S33), and closes the flow rate adjustment valve 9 ( In step S34), the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas after switching the flow rate adjusting valve 9 (step S35), and the control unit 13 recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10, respectively. Then, the temperature of the reaction gas detected before the sensor 10 switches the flow rate adjustment valve 9 is compared with the temperature of the reaction gas detected after the sensor 10 switches the flow rate adjustment valve 9 (step S36).
If the detected temperature of the reaction gas is constant, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S37). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not constant, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S31.

制御部13は、ステップS31において流量調整弁9を閉鎖させると選択した場合、流量調整弁9を改めて開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する(ステップS38)。流量調整弁9を切替えない場合には、流量調整弁9を切替えるまでこの選択を繰り返す。
制御部13が閉鎖された流量調整弁9を開放させると選択した場合、センサ10が流量調整弁9を切替える前の反応ガスの温度を検知し(ステップS39)、流量調整弁9を開放させ(ステップS40)、センサ10が流量調整弁9を切替えた後の反応ガスの温度を検知して(ステップS41)、制御部13がセンサ10によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ10が流量調整弁9を切替える前に検知した反応ガスの温度とセンサ10が流量調整弁9を切替えた後に検知した反応ガスの温度とを比較する(ステップS42)。
検知した反応ガスの温度が一定であれば、流量調整弁9が故障したと判断する(ステップS37)。一方、検知した反応ガスの温度が一定でなければ、流量調整弁9が正常に機能していると判断し、ステップS31に戻る。
When the control unit 13 selects to close the flow rate adjustment valve 9 in step S31, the control unit 13 selects whether to open or close the flow rate adjustment valve 9 again (step S38). If the flow rate adjusting valve 9 is not switched, this selection is repeated until the flow rate adjusting valve 9 is switched.
When the control unit 13 selects to open the closed flow control valve 9, the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas before switching the flow control valve 9 (step S39), and opens the flow control valve 9 ( Step S40), the sensor 10 detects the temperature of the reaction gas after switching the flow rate adjusting valve 9 (step S41), and the controller 13 recognizes the temperature of the reaction gas detected by the sensor 10, respectively. Then, the temperature of the reaction gas detected before the sensor 10 switches the flow rate adjustment valve 9 is compared with the temperature of the reaction gas detected after the sensor 10 switches the flow rate adjustment valve 9 (step S42).
If the detected temperature of the reaction gas is constant, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 has failed (step S37). On the other hand, if the detected temperature of the reaction gas is not constant, it is determined that the flow rate adjustment valve 9 is functioning normally, and the process returns to step S31.

この場合、燃料電池1から排出されたオフガスは、燃料電池1の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池1の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁9を閉鎖すると、加湿器7の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となる。一方、流量調整弁9を開放すると、加湿器7の下流側の反応ガスのうち燃料電池1の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器7の下流側の反応ガスは低温となる。したがって、開放されていた流量調整弁9を閉鎖する制御を行うと加湿器7の下流側の反応ガスは低温から高温に変化するにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度が流量調整弁9の切替え前後で一定である場合には、流量調整弁9を開放した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。同様に、閉鎖されていた流量調整弁9を開放する制御を行うと加湿器7の下流側の反応ガスは高温から低温に変化するにもかかわらず、加湿器7の下流側でセンサ10によって検知された反応ガスの温度が流量調整弁9の切替え前後で一定である場合には、流量調整弁9を閉鎖した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁9が故障していると判断することができる。   In this case, the off gas discharged from the fuel cell 1 is at a high temperature because it involves the reaction heat of the fuel cell 1. This off gas is used as a humidified gas, and the reaction gas used for the reaction of the fuel cell 1 is humidified by the off gas. Therefore, when the flow regulating valve 9 is closed, the reaction gas downstream of the humidifier 7 is humidified by the off gas and becomes high temperature. On the other hand, when the flow regulating valve 9 is opened, the proportion of the reaction gas that is not affected by the reaction of the fuel cell 1 in the reaction gas downstream of the humidifier 7 increases. It becomes low temperature. Therefore, when the control for closing the opened flow rate adjusting valve 9 is performed, the reaction gas on the downstream side of the humidifier 7 is detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 despite the change from the low temperature to the high temperature. If the temperature of the reaction gas is constant before and after the switching of the flow regulating valve 9, it is considered that the flow regulating valve 9 is not changed from the opened state. Judgment can be made. Similarly, when control is performed to open the closed flow regulating valve 9, the reaction gas on the downstream side of the humidifier 7 is detected by the sensor 10 on the downstream side of the humidifier 7 even though the reaction gas changes from high temperature to low temperature. When the temperature of the reaction gas is constant before and after the switching of the flow regulating valve 9, the flow regulating valve 9 is broken because it is considered that the flow regulating valve 9 has not changed from the closed state. It can be judged.

上記の構成における燃料電池用加湿システムによれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ10,11,12によって検知した場合、制御部13によって、流量調整弁9の開度の制御が制御部13によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁9の故障を検知することが可能となるので、加湿器7の故障及び燃料電池1の出力低下や故障を未然に防止することができる。
また、反応ガス供給路4に加湿器7をバイパス路8によってバイパスすることで、反応ガスをバイパス路8に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能である。したがって、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。
According to the fuel cell humidification system having the above-described configuration, when the sensors 10, 11, and 12 detect that the temperature of the reaction gas or the off gas is different from those at the normal time, the control unit 13 adjusts the flow rate. Since it is determined that the control of the opening degree of the valve 9 is not normally performed by the control unit 13 and a failure of the flow rate adjusting valve 9 can be detected, the failure of the humidifier 7 and the output of the fuel cell 1 are detected. A drop or failure can be prevented in advance.
In addition, by humidifying the reaction gas supply path 4 with the humidifier 7 by the bypass path 8, it is possible to adjust the humidification amount of the reaction gas while passing the reaction gas through the bypass path 8. Therefore, the humidification control of the fuel cell humidification system can be performed directly and quickly.

なお、上記(1)〜(4)に示す燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法は、温度センサ10,11,12の出力値及び燃料電池1の発電が安定している状態において特に有効である。したがって、例えば燃料電池1の起動時など各構成要素の温度が低温である場合、または燃料電池1の出力変化量が所定値以上である場合には、反応ガス及びオフガスの温度が不安定であることにより、温度センサ10,11,12による温度の誤検知を起こしてしまうおそれがあるため、故障の検知を行わないようにすることが好ましい。しかしながら、これらの場合であっても、オフガスの温度が所定値以上であり、かつオフガスの温度変化が所定の温度範囲内である場合には、温度センサ10,11,12の出力値及び燃料電池1の発電が安定していると考えてよい。   Note that the method of detecting a failure of the fuel cell humidification system shown in the above (1) to (4) is particularly effective in a state where the output values of the temperature sensors 10, 11, 12 and the power generation of the fuel cell 1 are stable. It is. Therefore, for example, when the temperature of each component is low, such as when the fuel cell 1 is started up, or when the output change amount of the fuel cell 1 is a predetermined value or more, the temperature of the reaction gas and off-gas is unstable. This may cause erroneous detection of temperature by the temperature sensors 10, 11, and 12. Therefore, it is preferable not to detect a failure. However, even in these cases, when the off-gas temperature is equal to or higher than a predetermined value and the temperature change of the off-gas is within a predetermined temperature range, the output values of the temperature sensors 10, 11 and 12 and the fuel cell It may be considered that power generation 1 is stable.

次に、本発明の第2実施形態について、図面を参照して説明する。
図8は、本発明を適用した燃料電池用加湿システムを示すブロック図である。
図8においては、上記第1実施形態における図1と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a block diagram showing a fuel cell humidification system to which the present invention is applied.
In FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

オフガス排出路6には、加湿器をバイパスするバイパス路8aが設けられている。このバイパス路8aには、バイパス路8aを通過する空気の流量を調整する流量調整弁9aが設けられている。
燃料電池1の上流側には燃料電池1に供給される空気の温度を検知するセンサ10が設けられ、燃料電池1の下流側には燃料電池1から排出される空気の温度を検知するセンサ11が設けられている。また、加湿器7の上流側にはエア供給システム3から加湿器7に供給される空気の温度を検知するセンサ12が設けられている。
The off gas discharge path 6 is provided with a bypass path 8a that bypasses the humidifier. The bypass path 8a is provided with a flow rate adjusting valve 9a for adjusting the flow rate of air passing through the bypass path 8a.
A sensor 10 for detecting the temperature of air supplied to the fuel cell 1 is provided upstream of the fuel cell 1, and a sensor 11 for detecting the temperature of air discharged from the fuel cell 1 is provided downstream of the fuel cell 1. Is provided. A sensor 12 that detects the temperature of the air supplied from the air supply system 3 to the humidifier 7 is provided on the upstream side of the humidifier 7.

上記の構成における燃料電池用加湿システムにおいても、第1実施形態における(1)〜(4)と同様の燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法を用い、その結果、第1実施形態における燃料電池用加湿システムと同様に、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ10,11,12によって検知した場合、制御部13によって、流量調整弁9の開度の制御が制御部13によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁9の故障を検知することが可能となるので、加湿器7の故障及び燃料電池1の出力低下や故障を未然に防止することができる。
また、オフガス供給路6に加湿器7をバイパス路8aによってバイパスすることで、オフガスをバイパス路8aに通過させながらオフガスの加湿量を調整し、加湿器7に供給されたオフガスを反応ガスに供給して反応ガスの加湿量を調整することが可能となる。したがって、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。
The fuel cell humidification system having the above-described configuration also uses the same method for detecting a failure in the fuel cell humidification system as in (1) to (4) in the first embodiment, and as a result, the fuel in the first embodiment. As in the case of the battery humidification system, when the sensors 10, 11, and 12 detect that the temperature of the reaction gas or off gas is different from those at the normal time, the opening of the flow rate adjusting valve 9 is controlled by the control unit 13. Therefore, it is possible to detect the failure of the flow rate adjusting valve 9 and to detect the failure of the humidifier 7 and the output reduction or failure of the fuel cell 1. Can be prevented.
Further, by bypassing the humidifier 7 to the off gas supply path 6 by the bypass path 8a, the amount of humidification of the off gas is adjusted while passing the off gas to the bypass path 8a, and the off gas supplied to the humidifier 7 is supplied to the reaction gas. Thus, it becomes possible to adjust the humidification amount of the reaction gas. Therefore, the humidification control of the fuel cell humidification system can be performed directly and quickly.

本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿システムのブロック図である。It is a block diagram of the humidification system for fuel cells concerning a 1st embodiment in the present invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。It is a flowchart of the humidification system for fuel cells which concerns on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。It is a flowchart of the humidification system for fuel cells which concerns on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。It is a flowchart of the humidification system for fuel cells which concerns on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。It is a flowchart of the humidification system for fuel cells which concerns on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿反応ガス及びオフガスの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of the humidification reaction gas for fuel cells and off-gas which concern on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第1実施形態に係る燃料電池用加湿反応ガス及びオフガスの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of the humidification reaction gas for fuel cells and off-gas which concern on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第2実施形態に係る燃料電池用加湿システムのブロック図である。It is a block diagram of the humidification system for fuel cells which concerns on 2nd Embodiment in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
3 エア供給システム
3a 水素供給システム
4,4a 反応ガス供給路
6,6a オフガス排出路
7 加湿器
8,8a バイパス路
9,9a 流量調整弁
10,11,12 センサ(温度検知手段)
13 制御部(流量調整弁制御手段、開度制御判断手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 3 Air supply system 3a Hydrogen supply system 4, 4a Reaction gas supply path 6, 6a Off-gas discharge path 7 Humidifier 8, 8a Bypass path 9, 9a Flow control valve 10, 11, 12 Sensor (temperature detection means)
13 Control unit (flow rate adjusting valve control means, opening degree control judgment means)

Claims (9)

燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow rate adjusting valve control unit is controlled to open the flow rate adjusting valve, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting unit on the downstream side of the humidifier is controlled by the flow rate adjusting valve control unit. When the opening degree control of the flow rate adjusting valve is normally performed, the flow rate adjusting valve fails when it is equal to or higher than the temperature upper limit value of the reaction gas passing through the temperature detecting means on the downstream side of the humidifier. A fuel cell humidification system, comprising: an opening degree control determination unit that determines that the fuel cell is open.
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow rate adjusting valve control unit controls the flow rate adjusting valve to close, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting unit on the downstream side of the humidifier is controlled by the flow rate adjusting valve control unit. When the opening control of the flow rate adjusting valve is normally performed, the flow rate adjusting valve fails when it is below the lower temperature limit value of the reaction gas passing through the temperature detecting means on the downstream side of the humidifier. A fuel cell humidification system, comprising: an opening degree control determination unit that determines that the fuel cell is open.
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow regulating valve is controlled to open the flow regulating valve, the off-gas temperature detected by the temperature detecting means upstream of the humidifier and the downstream of the humidifier The difference between the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means and the temperature detection on the upstream side of the humidifier when the flow rate adjustment valve control means normally controls the opening degree of the flow rate adjustment valve. When the temperature of the off-gas passing through the means and the temperature of the reaction gas passing through the temperature detecting means downstream of the humidifier is equal to or lower than the temperature lower limit value, it is determined that the flow rate adjusting valve has failed. And a fuel cell humidification system comprising: an opening degree control determination means for performing the operation.
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow control valve is controlled to close the flow control valve by the flow control valve control means, the temperature of the off-gas detected by the temperature detection means upstream of the humidifier and the downstream of the humidifier The difference between the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means and the temperature detection on the upstream side of the humidifier when the flow rate adjustment valve control means normally controls the opening degree of the flow rate adjustment valve. If the temperature difference between the temperature of the off-gas passing through the means and the temperature of the reaction gas passing through the temperature detection means on the downstream side of the humidifier is equal to or higher than the temperature upper limit value, it is determined that the flow regulating valve has failed. And a fuel cell humidification system comprising: an opening degree control determination means for performing the operation.
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow regulating valve is controlled to open the flow regulating valve, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting means on the downstream side of the humidifier and the upstream side of the humidifier. The difference from the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means is that the temperature on the downstream side of the humidifier when the opening control of the flow rate adjustment valve is normally performed by the flow rate adjustment valve control unit. When the temperature of the reaction gas passing through the detection means and the temperature upper limit value of the difference between the temperature of the reaction gas passing through the temperature detection means on the upstream side of the humidifier are equal to or higher than the upper limit temperature, the flow rate adjustment valve has failed. A fuel cell humidification system comprising: an opening degree control determination means for determining
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When the flow control valve is controlled to close the flow control valve, the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection device on the downstream side of the humidifier and the upstream side of the humidifier. The difference from the temperature of the reaction gas detected by the temperature detection means is that the temperature on the downstream side of the humidifier when the opening control of the flow rate adjustment valve is normally performed by the flow rate adjustment valve control unit. When the temperature of the reaction gas passing through the detection means is equal to or lower than the temperature lower limit value of the difference between the temperature of the reaction gas passing through the temperature detection means on the upstream side of the humidifier, the flow rate adjustment valve has failed. A fuel cell humidification system comprising: an opening degree control determination means for determining
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって開放されていた前記流量調整弁を閉鎖するように制御したとき、または閉鎖されていた前記流量調整弁を開放するように制御したとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。
A humidifier that humidifies a reaction gas used for a reaction of the fuel cell with moisture in the off-gas discharged after the reaction of the fuel cell and performs heat exchange between the reaction gas and the off-gas, and bypasses the humidifier and In a fuel cell humidification system comprising a bypass path connected to a downstream side of a humidifier, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass path for adjusting a flow rate of a reaction gas or an off gas passing through the bypass path,
A flow rate adjusting valve control means for controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve, a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the reaction gas and the off gas,
When controlling to close the flow regulating valve that has been opened by the flow regulating valve control means, or when controlling to open the flow regulating valve that has been closed, the downstream side of the humidifier 7. An opening degree control determining means for determining that the flow rate adjusting valve is broken when the temperature of the reaction gas detected by the temperature detecting means is constant. A humidification system for a fuel cell according to claim 1.
前記バイパス路は、前記加湿器を経て前記燃料電池に至る反応ガス供給路に設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。   The fuel cell humidification system according to any one of claims 1 to 7, wherein the bypass path is provided in a reaction gas supply path that reaches the fuel cell through the humidifier. 前記バイパス路は、前記燃料電池から前記加湿器を経て排出されるオフガス排出路に設けられていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。 The bypass passage, humidification system for a fuel cell according to any one of claims 1 to 7, characterized in that provided in the off-gas discharge passage is discharged through the humidifier from the fuel cell.
JP2003385233A 2003-11-14 2003-11-14 Humidification system for fuel cell Expired - Fee Related JP4707948B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003385233A JP4707948B2 (en) 2003-11-14 2003-11-14 Humidification system for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003385233A JP4707948B2 (en) 2003-11-14 2003-11-14 Humidification system for fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005149897A JP2005149897A (en) 2005-06-09
JP4707948B2 true JP4707948B2 (en) 2011-06-22

Family

ID=34693373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003385233A Expired - Fee Related JP4707948B2 (en) 2003-11-14 2003-11-14 Humidification system for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4707948B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100653674B1 (en) 2005-07-07 2006-12-05 (주)오선텍 An apparatus for controlling humidity of gas for fuel cell and method thereof
EP2127007B1 (en) * 2007-02-09 2011-06-08 Daimler AG Supply system and warning device for a fuel cell stack, and method for controlling the supply system
JP5262638B2 (en) * 2008-12-03 2013-08-14 パナソニック株式会社 Fuel cell power generation system
JP5406561B2 (en) 2009-02-27 2014-02-05 ヤマハ発動機株式会社 Fuel cell system and transportation equipment including the same
KR101509788B1 (en) 2009-10-01 2015-04-06 현대자동차주식회사 Diagnostic method for solenoid valve
CN113363540B (en) * 2021-06-03 2022-12-20 上海重塑能源科技有限公司 Humidifier leak diagnosis method and fuel cell system

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0922711A (en) * 1995-07-05 1997-01-21 Sanyo Electric Co Ltd Fuel cell and trouble diagnosing method for it
JPH10266858A (en) * 1997-03-27 1998-10-06 Nippon Thermostat Kk Self diagnosing device for fluid control valve
JPH10317966A (en) * 1997-05-16 1998-12-02 Nippon Thermostat Kk Cooling controller for internal combustion engine
JP2000303842A (en) * 1999-04-21 2000-10-31 Honda Motor Co Ltd Cooling control device for engine
JP2001329840A (en) * 2000-05-17 2001-11-30 Mazda Motor Corp Failure diagnostic device for thermostat
JP2002289232A (en) * 2001-03-28 2002-10-04 Honda Motor Co Ltd Temperature control device for feed gas fed to fuel cell
JP2002313405A (en) * 2001-04-16 2002-10-25 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2003173810A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2004076647A (en) * 2002-08-19 2004-03-11 Denso Corp Cooling device for engine and fuel cell

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0922711A (en) * 1995-07-05 1997-01-21 Sanyo Electric Co Ltd Fuel cell and trouble diagnosing method for it
JPH10266858A (en) * 1997-03-27 1998-10-06 Nippon Thermostat Kk Self diagnosing device for fluid control valve
JPH10317966A (en) * 1997-05-16 1998-12-02 Nippon Thermostat Kk Cooling controller for internal combustion engine
JP2000303842A (en) * 1999-04-21 2000-10-31 Honda Motor Co Ltd Cooling control device for engine
JP2001329840A (en) * 2000-05-17 2001-11-30 Mazda Motor Corp Failure diagnostic device for thermostat
JP2002289232A (en) * 2001-03-28 2002-10-04 Honda Motor Co Ltd Temperature control device for feed gas fed to fuel cell
JP2002313405A (en) * 2001-04-16 2002-10-25 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2003173810A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2004076647A (en) * 2002-08-19 2004-03-11 Denso Corp Cooling device for engine and fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005149897A (en) 2005-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3671898B2 (en) Fuel cell system
US7998628B2 (en) Fuel cell system and control method for an open/close mechanism thereof
JP2003092125A (en) Fuel cell control device
JP5114904B2 (en) Fuel cell system
CA2837838C (en) Fuel cell with pulsation operation and control
WO2013105590A1 (en) Fuel cell system
JP2007220625A (en) Fuel cell system
WO2005101543A2 (en) Control apparatus and control method for fuel cell
WO2011004485A1 (en) Fuel cell system and method for operating fuel cell system
JP4707948B2 (en) Humidification system for fuel cell
JP4338914B2 (en) Fuel circulation fuel cell system
US6898964B2 (en) Failure determination method for an air supply system in a fuel cell apparatus
WO2008053768A1 (en) Fuel cell system
JP2005216519A (en) Fuel cell system
JP2002141094A (en) Fuel cell system
US20070138309A1 (en) Non-linear cathode inlet/outlet humidity control
WO2006085211A1 (en) Fuel cell system
JP4413587B2 (en) Humidification system for fuel cell
JP5266626B2 (en) Fuel cell system
JP2007294359A (en) Fuel cell system
JP2009004168A (en) Fuel cell system
JP4675605B2 (en) Fuel cell oxidant supply device
JP4982977B2 (en) Fuel cell system
JP2006164685A (en) Fuel cell system
JP2006221980A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080422

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080604

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110316

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4707948

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees