JP2000315514A - Fuel cell system thawing device - Google Patents

Fuel cell system thawing device

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JP2000315514A
JP2000315514A JP11126071A JP12607199A JP2000315514A JP 2000315514 A JP2000315514 A JP 2000315514A JP 11126071 A JP11126071 A JP 11126071A JP 12607199 A JP12607199 A JP 12607199A JP 2000315514 A JP2000315514 A JP 2000315514A
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JP
Japan
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fuel cell
water
temperature
flow path
air
Prior art date
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JP11126071A
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Japanese (ja)
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日出雄 ▲高▼橋
Hideo Takahashi
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To certainly perform the start after the operation is stopped in a low-temp. environment. SOLUTION: In a fuel cell system thawing device, the passage is change over by an air passage changeover means 52 so that air heated through passing in an air heater 26 flows to a battery heating flow passage 100 when the temp. sensed by a temp. sensing means 51 is lower than the predetermined reference temp. at the time of starting fuel cell system 2, and if the temp. sensed by the sensing means 51 is over the reference level, or is going to exceed, the passage is changed over by the means 52 so that heated air flows to a piping heating passage 200. In case the fuel cell system 2 is to be started in such a low-temp. environment wherein freezing of the water in a water piping system 300 is predictable, the batter itself is first heated with less power consumption, and when the temp. exceeds the reference level, heated air is fed to the piping heating passages to thereby thaw frozen apparatuses and pipings other than battery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
解凍装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system thawing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、移動体用の燃料電池システムの始
動性を良くするために備えられている燃料電池システム
解凍装置として、特開平8−273689号公報に記載
されたようなものが知られている。この従来の燃料電池
システム解凍装置は、水配管系統に沿って排ガス導入経
路を設け、運転停止期間中に水が凍結していたり凍結の
可能性があったりすれば、運転当初に改質器の加熱器で
メタノールの燃焼で生じる排ガスを導入して水配管系統
を温めることにより、解凍して水循環を良くするもので
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system decompression device provided for improving the startability of a fuel cell system for a mobile body is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-273689. ing. This conventional fuel cell system thawing device provides an exhaust gas introduction route along the water piping system, and if water is frozen or may freeze during the operation stop period, the reformer By heating the water piping system by introducing the exhaust gas generated by the combustion of methanol in the heater, the water is thawed to improve the water circulation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の燃料電池システム解凍装置では次のような問題点
があった。すなわち、従来装置は水配管系統のみの解凍
であり、機器内部の気液流路に加熱空気を流して機器を
解凍することは行なっていないので、機器の作動不良が
起こったり、機器内部の気液流路閉塞によって気液の循
環ができなくて燃料電池システムの発電が行なわれない
場合があり得る。また、機器解凍に関連して、ポンプ、
コンプレッサなどを継続的に作動させるためにはバッテ
リ容量の回復が必要であるが、バッテリの解凍について
は配慮されておらず、低温環境下で行なう運転開始した
場合にバッテリ容量不足が起こり、ポンプ、コンプレッ
サなどの特に消費電力の大きい機器が途中で停止してし
まい、解凍できなくなる恐れがある。
However, such a conventional fuel cell system thawing apparatus has the following problems. That is, in the conventional apparatus, only the water piping system is thawed, and the apparatus is not thawed by flowing heated air through the gas-liquid flow path inside the apparatus. There is a possibility that gas flow cannot be circulated due to blockage of the liquid flow path, and power generation of the fuel cell system is not performed. In addition, pumps,
Recovery of the battery capacity is necessary to continuously operate the compressor, etc., but no consideration is given to defrosting the battery. There is a risk that a device such as a compressor, which consumes particularly large power, will stop halfway and cannot be decompressed.

【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、低温環境下で燃料電池システムを始動
する場合、始動直後には改質器からの加熱空気によって
まずバッテリを温めることによって最小の消費電力でバ
ッテリの容量回復を図り、バッテリ容量が回復した後に
空気コンプレッサ、ポンプなどの解凍駆動機器を作動さ
せてバッテリ以外の機器、配管を解凍するようにして、
低温環境下で燃料電池システムを確実に、かつ円滑に始
動させられる燃料電池システム解凍装置を提供すること
を目的とする。
[0004] The present invention has been made in view of such conventional problems. When a fuel cell system is started in a low temperature environment, the battery is first warmed by heated air from a reformer immediately after the start. By recovering the capacity of the battery with the minimum power consumption, after the battery capacity is recovered, the decompression drive devices such as the air compressor and pump are operated to decompress the devices other than the battery and the piping,
An object of the present invention is to provide a fuel cell system thawing apparatus that can start a fuel cell system reliably and smoothly under a low temperature environment.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の燃料電
池システム解凍装置は、改質器により生成した水素リッ
チな改質ガスを燃料電池のアノード側に、空気コンプレ
ッサより送られる空気を燃料電池のカソード側に供給
し、電池反応によって電力を発生する燃料電池システム
において、前記改質器の燃焼排ガスによって前記空気コ
ンプレッサより送られる空気を加熱する空気加熱器と、
前記空気加熱器を通過して加熱された空気の流路として
の、バッテリを加熱して前記改質器に戻るバッテリ加熱
流路及び前記バッテリ以外の機器と配管を加熱して前記
改質器に戻る配管加熱流路と、前記燃料電池システムの
代表温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段
の検出する前記代表温度があらかじめ定められた基準温
度より低い場合には前記バッテリ加熱流路に、前記代表
温度が前記基準温度より高い場合には前記配管加熱流路
に前記空気加熱器を通過して加熱された空気が流れるよ
うに流路を切替える空気流路切替え手段とを備えたもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system thawing apparatus for supplying a hydrogen-rich reformed gas generated by a reformer to an anode side of a fuel cell, and supplying air sent from an air compressor to a fuel cell. In a fuel cell system that supplies power to a cathode side of a battery and generates power by a battery reaction, an air heater that heats air sent from the air compressor by combustion exhaust gas of the reformer,
As a flow path of air heated by passing through the air heater, a battery heating flow path that heats a battery and returns to the reformer, and heats equipment and piping other than the battery to the reformer. Return pipe heating flow path, temperature detecting means for detecting a representative temperature of the fuel cell system, and when the representative temperature detected by the temperature detecting means is lower than a predetermined reference temperature, the battery heating flow path Air flow switching means for switching the flow path such that the heated air flows through the air heater in the pipe heating flow path when the representative temperature is higher than the reference temperature. is there.

【0006】請求項1の発明の燃料電池システム解凍装
置では、燃料電池システムを起動する場合に、温度検出
手段の検出する代表温度があらかじめ定められた基準温
度より低いときには、空気流路切替え手段により空気加
熱器を通過して加熱された空気がバッテリ加熱流路に流
れるように流路を切替え、代表温度が基準温度を超えて
いれば、あるいは超えるようになれば空気流路切替え手
段により加熱空気を配管加熱流路に流れるように流路を
切替える。
In the fuel cell system thawing apparatus according to the first aspect of the present invention, when starting the fuel cell system, when the representative temperature detected by the temperature detecting means is lower than a predetermined reference temperature, the air flow switching means is used. The flow path is switched so that the air heated by passing through the air heater flows into the battery heating flow path, and if the representative temperature exceeds the reference temperature, or if the representative temperature exceeds the reference temperature, the heated air is switched by the air flow switching means. Is switched to flow into the pipe heating flow path.

【0007】これによって、水配管系統内の水が凍結し
ていることが予測できるような低温環境下で燃料電池シ
ステムを始動する場合、まず最初に少ない消費電力でバ
ッテリ自身を温めることによってその容量回復を図り、
代表温度が基準温度を超えたところでバッテリ以外の機
器と配管に対する配管加熱流路に加熱空気が流すことに
よってバッテリ以外の機器、配管を解凍する解凍手順を
踏むことができ、その結果として、低温環境下で燃料電
池システムを確実に、かつ円滑に始動できるようにす
る。
Accordingly, when the fuel cell system is started in a low temperature environment in which it is possible to predict that the water in the water piping system is frozen, the capacity of the battery is first increased by first heating the battery itself with low power consumption. To recover,
When the representative temperature exceeds the reference temperature, the heating air flows through the piping heating flow path for equipment other than the battery and the piping, so that the thawing procedure for thawing the equipment other than the battery and the piping can be performed. The fuel cell system below can be started reliably and smoothly.

【0008】請求項2の発明の燃料電池システム解凍装
置は、前記温度検出手段が前記代表温度として前記バッ
テリの温度を検出するようにしたものであり、燃料電池
システムの始動時に唯一のエネルギ源となるバッテリの
凍結の有無を正確に反映させた解凍手順を選択すること
により、低温環境下で燃料電池システムをいっそう確実
に、かつ円滑に始動できるようにする。
In a fuel cell system thawing apparatus according to a second aspect of the present invention, the temperature detecting means detects the temperature of the battery as the representative temperature. By selecting a thawing procedure that accurately reflects the presence or absence of freezing of the battery, the fuel cell system can be started more reliably and smoothly in a low-temperature environment.

【0009】請求項3の発明の燃料電池システム解凍装
置は、請求項1において、さらに、水流路配管と、前記
水流路配管の水温を検出するための水温検出手段と、前
記燃料電池システムの停止中に当該水温検出手段が検出
する水温があらかじめ定められた基準水温よりも低くな
ったときに前記水流路配管内及び当該水流路配管内に位
置する機器内の水抜きを行なう水抜き手段とを備えたも
のである。
The fuel cell system thawing apparatus according to a third aspect of the present invention is the fuel cell system thawing apparatus according to the first aspect, further comprising a water flow path pipe, a water temperature detecting means for detecting a water temperature of the water flow path pipe, and a stop of the fuel cell system. Draining means for draining water in the water flow pipe and in equipment located in the water flow pipe when the water temperature detected by the water temperature detection means becomes lower than a predetermined reference water temperature. It is provided.

【0010】請求項3の発明の燃料電池システム解凍装
置では、燃料電池システムの運転停止中に凍結が予想さ
れる場合、水抜き手段によって水流路配管内の水や内部
に冷却水を通流させる機器内の水を水抜きすることによ
り、これらの配管内に残留している水が凍結して配管を
閉塞するのを避け、低温環境下で燃料電池システムの始
動をいっそう確実に、かつ円滑に行えるようにする。
In the fuel cell system thawing apparatus according to the third aspect of the present invention, when freezing is expected while the operation of the fuel cell system is stopped, cooling water is caused to flow through the water in the water flow pipe or the inside by the water draining means. By draining the water in the equipment, it is possible to prevent water remaining in these pipes from freezing and blocking the pipes, and to start the fuel cell system more reliably and smoothly in a low-temperature environment. Be able to do it.

【0011】[0011]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、水配管系統内
の水が凍結していることが予測できるような低温環境下
で燃料電池システムを始動する場合、まず最初に少ない
消費電力でバッテリ自身を温めることによってその容量
回復を図り、代表温度が基準温度を超えたところでバッ
テリ以外の機器と配管に対する配管加熱流路に加熱空気
が流すことによってバッテリ以外の機器、配管を解凍す
る解凍手順を踏むことができ、その結果として、低温環
境下で燃料電池システムを確実に、かつ円滑に始動でき
る。
According to the first aspect of the present invention, when starting the fuel cell system in a low temperature environment in which it is possible to predict that the water in the water piping system is frozen, first, a small amount of power is consumed. Thawing procedure to recover the capacity by warming the battery itself, and to thaw equipment other than the battery and piping by passing heated air through the piping heating flow path to equipment and piping other than the battery when the representative temperature exceeds the reference temperature. As a result, the fuel cell system can be reliably and smoothly started in a low temperature environment.

【0012】請求項2の発明によれば、温度検出手段が
燃料電池システムの代表温度としてバッテリ温度を検出
するようにしたので、燃料電池システムの始動時に唯一
のエネルギ源となるバッテリの凍結の有無を正確に反映
させた解凍手順を選択することができ、低温環境下で燃
料電池システムをいっそう確実に、かつ円滑に始動でき
るようになる。
According to the second aspect of the present invention, since the temperature detecting means detects the battery temperature as the representative temperature of the fuel cell system, the presence or absence of freezing of the battery, which is the only energy source when the fuel cell system is started, is determined. Can be selected, and the fuel cell system can be started more reliably and smoothly in a low-temperature environment.

【0013】請求項3の発明によれば、請求項1及び2
の効果に加えて、燃料電池システムの運転停止中に凍結
が予想される場合、水抜き手段によって水流路配管内の
水や内部に冷却水を通流させる機器内の水を水抜きする
ので、これらの配管内に残留している水が凍結して配管
を閉塞するのを避け、低温環境下で燃料電池システムの
始動がいっそう確実に、かつ円滑に行えるようになる。
According to the invention of claim 3, claims 1 and 2
In addition to the effect of the above, if freezing is expected during shutdown of the fuel cell system, the water in the water flow pipe or the water in the equipment that allows the cooling water to flow through the water is drained by the water draining means. The water remaining in these pipes is prevented from freezing and blocking the pipes, so that the fuel cell system can be started more reliably and smoothly in a low-temperature environment.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は燃料電池システム及びそれに
付属する燃料電池システム解凍装置の構成を示してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a fuel cell system and a fuel cell system decompression device attached thereto.

【0015】まず燃料電池システムの構成を説明する。
空気コンプレッサ1と燃料電池2のカソード(K)側入
口とは、電磁弁3を備えた配管4で接続されている。燃
料電池2のカソード側出口と凝縮器5とは配管6で接続
され、凝縮器5の空気出口と改質器7の空気入口とは配
管8で接続されている。
First, the configuration of the fuel cell system will be described.
The air compressor 1 and the cathode (K) side inlet of the fuel cell 2 are connected by a pipe 4 having an electromagnetic valve 3. The cathode outlet of the fuel cell 2 and the condenser 5 are connected by a pipe 6, and the air outlet of the condenser 5 and the air inlet of the reformer 7 are connected by a pipe 8.

【0016】改質器7の改質ガス出口と燃料電池2のア
ノード(A)側入口とは、配管9で接続されている。燃
料電池2のアノード側出口と凝縮器10とは配管11で
接続され、凝縮器10の改質ガス出口と改質器7の改質
ガス入口とは、配管12で接続されている。
The reformed gas outlet of the reformer 7 and the anode (A) side inlet of the fuel cell 2 are connected by a pipe 9. The anode-side outlet of the fuel cell 2 and the condenser 10 are connected by a pipe 11, and the reformed gas outlet of the condenser 10 and the reformed gas inlet of the reformer 7 are connected by a pipe 12.

【0017】冷却水流路300として、冷却水タンク1
3と凝縮器10の水入口とは、ポンプ14を備えた配管
15で接続されている。凝縮器10の水出口と凝縮器5
の水入口とは配管16で接続され、凝縮器5の水出口と
燃料電池2の水入口とは配管17で接続され、燃料電池
2の水出口と冷却水タンク13の水入口とは、電磁弁1
8を備えた配管19で接続されている。
As the cooling water passage 300, the cooling water tank 1
3 and a water inlet of the condenser 10 are connected by a pipe 15 having a pump 14. Water outlet of condenser 10 and condenser 5
The water outlet of the condenser 5 and the water inlet of the fuel cell 2 are connected by a pipe 17, and the water outlet of the fuel cell 2 and the water inlet of the cooling water tank 13 Valve 1
8 are connected by a pipe 19.

【0018】改質器7の燃焼排ガス出口と排気ライン2
0とは、電磁弁21を備えた配管22で接続されてい
る。
A combustion exhaust gas outlet of the reformer 7 and an exhaust line 2
0 is connected by a pipe 22 having an electromagnetic valve 21.

【0019】燃料電池システム解凍装置の構成は次の通
りである。バッテリ27を加熱するバッテリ加熱空気流
路100として、電磁弁24を有する配管25がバッテ
リ27を覆ったダクト28に接続され、このダクト28
と改質器7の空気入口とが配管29で接続されている。
改質器7の排気出口は、配管22−電磁弁30−配管3
1−加熱器26−電磁弁32−配管33を経由して、排
気ライン20に接続されている。
The configuration of the fuel cell system thawing apparatus is as follows. As a battery heating air flow path 100 for heating the battery 27, a pipe 25 having an electromagnetic valve 24 is connected to a duct 28 that covers the battery 27.
And an air inlet of the reformer 7 are connected by a pipe 29.
The exhaust outlet of the reformer 7 is connected to the pipe 22-the solenoid valve 30-the pipe 3
1—the heater 26—the solenoid valve 32—the pipe 33 is connected to the exhaust line 20.

【0020】一方、配管加熱空気流路200は、加熱器
26より配管25−電磁弁34−配管35を経由して凝
縮器10の内部に入り、さらに配管16を経て凝縮器5
の内部に入り、ここから配管17に至る。配管17は燃
料電池2の水流路に接続されている。さらに燃料電池2
の出口と配管29とは、電磁弁44を備えた配管45で
接続されている。なお、この配管29から加熱器26の
出口までの流路は、バッテリ加熱空気流路100と共通
である。そして、加熱器26の出口は、電磁弁37−冷
却水タンク13を経由し、さらに水循環流路を覆ったダ
クト36−配管38を経て排気ライン20に接続されて
いる。
On the other hand, the pipe heating air flow path 200 enters the inside of the condenser 10 from the heater 26 via the pipe 25, the solenoid valve 34 and the pipe 35, and further passes through the pipe 16 to the condenser 5
, And reaches the pipe 17 from here. The pipe 17 is connected to a water flow path of the fuel cell 2. Further fuel cell 2
Is connected to a pipe 29 by a pipe 45 having an electromagnetic valve 44. The flow path from the pipe 29 to the outlet of the heater 26 is common to the battery heating air flow path 100. The outlet of the heater 26 is connected to the exhaust line 20 via a solenoid valve 37-a cooling water tank 13, and further via a duct 36-a pipe 38 covering a water circulation channel.

【0021】バッテリ27にはその温度を検出する温度
センサ51が設けられており、コントローラ52は、運
転モードに応じてコンプレッサ1、ポンプ14を制御
し、また多数の電磁弁の弁開閉、弁開度を制御すること
により、燃料電池システム及び解凍装置を制御する。
The battery 27 is provided with a temperature sensor 51 for detecting the temperature thereof. A controller 52 controls the compressor 1 and the pump 14 in accordance with the operation mode. By controlling the degree, the fuel cell system and the thawing device are controlled.

【0022】次に、上記の構成の燃料電池システム及び
燃料電池システム解凍装置の動作を説明する。
Next, the operation of the fuel cell system and the fuel cell system thawing apparatus having the above-described configurations will be described.

【0023】<通常運転状態>図2は通常運転時の空気
系統、改質ガス系統、冷却水系統の流れを示している。
コントローラ52は温度センサ51の検出温度によりシ
ステムが暖まっていることを確認すると通常運転モード
に入る。
<Normal Operation State> FIG. 2 shows the flow of the air system, reformed gas system, and cooling water system during normal operation.
When the controller 52 confirms that the system is warm based on the temperature detected by the temperature sensor 51, the controller 52 enters the normal operation mode.

【0024】通常運転モードでは、空気コンプレッサ1
からの空気は、電磁弁3−配管4を経由して燃料電池2
のカソード側入口に供給される。さらに、燃料電池2の
カソード側出口から出る空気は、配管6−凝縮器5−配
管8を経由して改質器7に空気入口から供給され。そし
て改質器7の排気出口から出る燃焼ガスは、配管22を
経て排気ライン20に排出される。
In the normal operation mode, the air compressor 1
From the fuel cell 2 via the solenoid valve 3 and the pipe 4
Is supplied to the cathode side inlet. Further, air exiting from the cathode side outlet of the fuel cell 2 is supplied to the reformer 7 from the air inlet via the pipe 6-the condenser 5-the pipe 8. Then, the combustion gas exiting from the exhaust outlet of the reformer 7 is exhausted to an exhaust line 20 via a pipe 22.

【0025】一方、改質器7で生成される水素リッチな
改質ガスは、改質器7の改質ガス出口から配管9を経て
燃料電池2にアノード(A)側入口から供給される。そ
して燃料電池2のアノード側出口から出る改質ガスは、
配管11−凝縮器10−配管12を経て改質器7の改質
ガス入口に戻される。
On the other hand, the hydrogen-rich reformed gas generated in the reformer 7 is supplied from the reformed gas outlet of the reformer 7 to the fuel cell 2 through the pipe 9 from the anode (A) side inlet. Then, the reformed gas flowing out from the anode side outlet of the fuel cell 2 is:
The gas is returned to the reformed gas inlet of the reformer 7 via the pipe 11 -the condenser 10 -the pipe 12.

【0026】燃料電池2は、改質器7からの改質ガスを
アノード側に、空気コンプレッサ1からの空気をカソー
ド側に受入れ、アノード側からカソード側への水素イオ
ンの移動で電子を放出する電池反応によって電力を発生
する。
The fuel cell 2 receives the reformed gas from the reformer 7 on the anode side and the air from the air compressor 1 on the cathode side, and emits electrons by the movement of hydrogen ions from the anode side to the cathode side. Electric power is generated by the battery reaction.

【0027】そしてこの燃料電池発電において、ポンプ
14を起動しておき、冷却水タンク13に貯溜されてい
る冷却水を水循環流路300に流して燃料電池2を適度
な温度に冷却する。
In this fuel cell power generation, the pump 14 is activated, and the cooling water stored in the cooling water tank 13 flows through the water circulation channel 300 to cool the fuel cell 2 to an appropriate temperature.

【0028】<起動運転時>図3にシステム始動直後、
バッテリ27を加熱する加熱空気流路100が示してあ
る。コントローラ52は温度センサ51の検出温度を確
認して、低温環境下で運転停止して冷却水が凍結してお
り、また凍結している恐れがある状態で起動指令がかけ
られたと判断した場合、まず、バッテリ27の加熱運転
を優先的に行なう。
<During start-up operation> FIG.
A heated air flow path 100 for heating the battery 27 is shown. The controller 52 checks the temperature detected by the temperature sensor 51, and determines that the operation has been stopped in a low-temperature environment, the cooling water has been frozen, and that a start command has been issued in a state where there is a possibility of freezing, First, the heating operation of the battery 27 is preferentially performed.

【0029】このバッテリ27の加熱運転では、改質器
7を作動させることによってここに供給される空気と原
料ガスとを燃焼させ、その排燃焼ガスを配管22−電磁
弁30−配管31−加熱器26−電磁弁32−配管33
−排気ライン20に通す。一方、コンプレッサ1からの
空気は空気流路100を電磁弁23−加熱器26−配管
25−電磁弁24−バッテリダクト28−配管29と経
由して改質器7の空気入口に至るまで流れる。
In the heating operation of the battery 27, the reformer 7 is operated to burn the air and the raw material gas supplied thereto, and the exhaust combustion gas is supplied to the pipe 22-electromagnetic valve 30-pipe 31-heater. Vessel 26-solenoid valve 32-piping 33
Through the exhaust line 20; On the other hand, the air from the compressor 1 flows through the air flow path 100 to the air inlet of the reformer 7 via the solenoid valve 23, the heater 26, the pipe 25, the solenoid valve 24, the battery duct 28, and the pipe 29.

【0030】これによって加熱器26において、改質器
7からの排燃焼ガスの熱でコンプレッサ1からの空気を
加熱し、この加熱された空気が空気流路100によって
バッテリダクト28を通ることにより、バッテリ27を
加熱してその容量回復を図る。
As a result, in the heater 26, the air from the compressor 1 is heated by the heat of the exhaust combustion gas from the reformer 7, and the heated air passes through the battery duct 28 through the air flow path 100. The battery 27 is heated to recover its capacity.

【0031】この起動運転では、コンプレッサ1の電力
と電磁弁の制御電力だけを必要とするので、低温の故に
容量が低下した状態のバッテリ27でも必要電力を賄う
ことが出来る。
In this start-up operation, only the power of the compressor 1 and the control power of the solenoid valve are required, so that the battery 27 whose capacity is reduced due to low temperature can supply the required power.

【0032】このバッテリ27の加熱運転は、温度セン
サ51の検出温度がバッテリ27の容量回復できる温度
まで上昇したときに終了し、続いて、解凍運転に移行す
る。
The heating operation of the battery 27 ends when the temperature detected by the temperature sensor 51 rises to a temperature at which the capacity of the battery 27 can be recovered, and then the operation shifts to a thawing operation.

【0033】<解凍運転>バッテリ27の加熱運転が完
了すれば、コントローラ52は、図4に示した配管加熱
流路200を形成して、機器及び冷却水循環流路300
内の水分を解凍するための解凍運転に移行する。
<Thawing Operation> When the heating operation of the battery 27 is completed, the controller 52 forms the piping heating flow path 200 shown in FIG.
The operation shifts to the thawing operation for thawing the water inside.

【0034】この解凍運転では、改質器7を作動させる
ことによってここに供給される空気と原料ガスとを燃焼
させ、その排燃焼ガスを配管22−電磁弁30−配管3
1−加熱器26−電磁弁37を経由して冷却水タンク1
3内に通し、冷却水タンク13内の冷却水を解凍する。
さらに排燃焼ガスを冷却水タンク13から水循環流路3
00を覆ったダクト36−配管38を経由して排気ライ
ン20に通す。一方、コンプレッサ1から出て加熱器2
6において排燃焼ガスによって加熱された空気、配管2
5,35、凝縮器10,5の内部流路に通し、配管17
に通す。さらに加熱空気を配管17から燃料電池2の水
流路を通し、配管45、電磁弁44を経て配管29を通
し、改質器7の空気入口に至らせる。
In this thawing operation, the air and the raw material gas supplied thereto are burned by operating the reformer 7, and the exhaust combustion gas is supplied to the pipe 22-the solenoid valve 30-the pipe 3
1-heater 26-cooling water tank 1 via solenoid valve 37
3 to defrost the cooling water in the cooling water tank 13.
Further, the exhaust combustion gas is transferred from the cooling water tank 13 to the water circulation passage 3.
The gas is passed through the exhaust line 20 via the duct 36 and the pipe 38 which cover 00. On the other hand, the heater 2
6. Air heated by exhaust combustion gas in 6, pipe 2
5 and 35, through the internal flow paths of the condensers 10 and 5, pipe 17
Through. Further, the heated air passes from the pipe 17 through the water flow path of the fuel cell 2, passes through the pipe 45 and the solenoid valve 44, passes through the pipe 29, and reaches the air inlet of the reformer 7.

【0035】これにより、バッテリ27に負担をかける
ことなく、冷却水タンク13内の冷却水や水循環流路3
00内の水分、さらには水循環流路300内に位置する
機器内の水分を解凍することができる。
Thus, the cooling water in the cooling water tank 13 and the water
00, and further, the moisture in the equipment located in the water circulation channel 300 can be thawed.

【0036】そしてこの解凍運転も一定時間継続した
後、コントローラ52は上述した通常運転モードに移行
して通常運転を開始することになる。
After the thawing operation has been continued for a certain period of time, the controller 52 shifts to the normal operation mode and starts the normal operation.

【0037】このようにして、第1の実施の形態の燃料
電池システム解凍装置では、改質器7の燃焼排ガスを利
用した加熱器26により、空気コンプレッサ1からの空
気を加温し、加温された空気でバッテリ27を加熱し、
改質器7、加熱器26を経て排気ライン20に放出し、
圧力損失を最小限にすることによって始動開始時のコン
プレッサ1の消費電力が少なくて済むバッテリ加熱専用
の流路100と、バッテリ27以外の機器、水流路30
0を解凍する流路200とを備えているので、システム
始動直後にはバッテリ27のみを加熱して低温下で低下
している容量の回復を図り、容量が回復した時点をバッ
テリ以外の機器、水流路の解凍ができ、低温環境下でも
燃料電池システムを確実に始動することができる。
As described above, in the fuel cell system thawing apparatus according to the first embodiment, the air from the air compressor 1 is heated by the heater 26 utilizing the combustion exhaust gas of the reformer 7, and the heating is performed. The battery 27 is heated by the generated air,
Released to the exhaust line 20 via the reformer 7 and the heater 26,
A flow path 100 dedicated to battery heating, in which power consumption of the compressor 1 at the start of startup can be reduced by minimizing pressure loss, and a device other than the battery 27 and a water flow path 30
Since the system is provided with a flow path 200 for defrosting 0, immediately after the system is started, only the battery 27 is heated to recover the capacity that has been reduced at a low temperature. The water channel can be thawed, and the fuel cell system can be started reliably even in a low temperature environment.

【0038】次に、本発明の第2の実施の形態を図5に
基づいて説明する。第2の実施の形態は、水循環流路3
00上の位置的に低い位置(ここでは配管17途上)に
ドレインバルブ40を設け、また配管17への水の流れ
を遮断してドレインバルブ40側に水を流すための遮断
弁41を設け、またドレインバルブ40から落ちる水を
貯めるための水タンク42を設け、また水循環流路30
0を流れる水の水温を検出するための水温センサ43を
設けたことを特徴としている。その他の構成は、図1に
示した第1の実施の形態と同じである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the water circulation channel 3
A drain valve 40 is provided at a position lower than the position 00 (in the middle of the pipe 17), and a shutoff valve 41 for shutting off the flow of water to the pipe 17 and flowing water to the drain valve 40 side is provided. In addition, a water tank 42 for storing water falling from the drain valve 40 is provided.
It is characterized in that a water temperature sensor 43 for detecting the temperature of the water flowing through zero is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

【0039】第2の実施の形態の燃料電池システムは第
1の実施の形態と同様に動作する。そして、燃料電池シ
ステム解凍装置も燃料電池システムの始動時、冷却水解
凍運転時に第1の実施の形態と同様に動作する。
The fuel cell system according to the second embodiment operates similarly to the first embodiment. The fuel cell system thawing device operates in the same manner as in the first embodiment at the time of starting the fuel cell system and at the time of cooling water thawing operation.

【0040】そして、第2の実施の形態の燃料電池シス
テム解凍装置は、特に、運転停止期間中の水温が低下し
てきた場合、次のように動作することを特徴とする。運
転停止中に、水温センサ43が水循環流路300内の水
温を水温センサ43で検出し、コントローラ52に出力
する。コントローラ52は検出水温が冷却水の凍結の恐
れがある温度まで低下している場合、遮蔽弁41を閉
じ、ドレインバルブ40を開き、ポンプ14を起動して
冷却水タンク13内の冷却水を水タンク42に回収す
る。
The fuel cell system thawing apparatus according to the second embodiment is characterized in that it operates as follows particularly when the water temperature during the operation stop period decreases. While the operation is stopped, the water temperature sensor 43 detects the water temperature in the water circulation channel 300 with the water temperature sensor 43 and outputs the detected water temperature to the controller 52. When the detected water temperature has dropped to a temperature at which the cooling water may freeze, the controller 52 closes the shut-off valve 41, opens the drain valve 40, activates the pump 14, and discharges the cooling water in the cooling water tank 13 into water. Collected in tank 42.

【0041】これによって、水循環路300内の水が凍
結温度近くまで低下するまで水循環流路300内に残し
ておくことにより配管及び機器内部の流路を比熱の高い
水によって保温しておくことができ、配管及び機器が氷
点下にさらす時間を短くすることができ、凍結の進行を
抑えることができ、また、ある程度まで水温が低下すれ
ば水循環流路300内の水を回収することによって、凍
結によって起こる機器、配管類の破壊を防止でき、また
後の起動時の解凍運転時間を短くすることができる。
Accordingly, the water in the water circulation path 300 is kept in the water circulation path 300 until the water drops to a temperature close to the freezing temperature, so that the pipes and the flow path inside the apparatus can be kept warm with water having a high specific heat. It is possible to shorten the time required for the piping and equipment to be exposed to a temperature below the freezing point, to suppress the progress of freezing, and to collect water in the water circulation channel 300 when the water temperature decreases to a certain extent, thereby freezing the water. The resulting destruction of equipment and piping can be prevented, and the thawing operation time at the time of subsequent startup can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】上記の実施の形態における燃料電池システムの
通常運転状態を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a normal operation state of the fuel cell system according to the embodiment.

【図3】上記の実施の形態における燃料電池システム解
凍装置のバッテリ加熱運転状態を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a battery heating operation state of the fuel cell system thawing apparatus in the embodiment.

【図4】上記の実施の形態における燃料電池システム解
凍装置の解凍運転状態を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a thawing operation state of the fuel cell system thawing apparatus in the embodiment.

【図5】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンプレッサ 2 燃料電池 5 凝縮器 7 改質器 10 凝縮器 13 冷却水タンク 14 ポンプ 26 加熱器 27 バッテリ 28 ダクト 40 ドレインバルブ 42 水タンク 43 水温センサ 50 温度センサ 51 コントローラ 100 バッテリ加熱流路 200 配管加熱流路 300 水循環流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Fuel cell 5 Condenser 7 Reformer 10 Condenser 13 Cooling water tank 14 Pump 26 Heater 27 Battery 28 Duct 40 Drain valve 42 Water tank 43 Water temperature sensor 50 Temperature sensor 51 Controller 100 Battery heating flow path 200 Pipe heating Channel 300 Water circulation channel

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】改質器により生成した水素リッチな改質ガ
スを燃料電池のアノード側に、空気コンプレッサより送
られる空気を燃料電池のカソード側に供給し、電池反応
によって電力を発生する燃料電池システムにおいて、 前記改質器の燃焼排ガスによって前記空気コンプレッサ
より送られる空気を加熱する空気加熱器と、 前記空気加熱器を通過して加熱された空気の流路として
の、バッテリを加熱して前記改質器に戻るバッテリ加熱
流路及び前記バッテリ以外の機器と配管を加熱して前記
改質器に戻る配管加熱流路と、 前記燃料電池システムの代表温度を検出する温度検出手
段と、 前記温度検出手段の検出する前記代表温度があらかじめ
定められた基準温度より低い場合には前記バッテリ加熱
流路に、前記代表温度が前記基準温度より高い場合には
前記配管加熱流路に前記空気加熱器を通過して加熱され
た空気が流れるように流路を切替える空気流路切替え手
段とを備えて成る燃料電池システム解凍装置。
1. A fuel cell, wherein a hydrogen-rich reformed gas generated by a reformer is supplied to an anode side of a fuel cell and air sent from an air compressor is supplied to a cathode side of the fuel cell to generate electric power by a cell reaction. In the system, an air heater that heats air sent from the air compressor by a combustion exhaust gas of the reformer, and a battery as a flow path of air that has been heated by passing through the air heater, heating a battery, A battery heating flow path returning to the reformer and a piping heating flow path for heating equipment and piping other than the battery and returning to the reformer; a temperature detecting means for detecting a representative temperature of the fuel cell system; When the representative temperature detected by the detecting means is lower than a predetermined reference temperature, the representative temperature is higher than the reference temperature in the battery heating flow path. In such a case, the fuel cell system decompression device includes an air flow path switching means for switching the flow path so that the heated air passing through the air heater flows through the pipe heating flow path.
【請求項2】 前記温度検出手段は、前記代表温度とし
て前記バッテリの温度を検出することを特徴とする請求
項1に記載の燃料電池システム解凍装置。
2. The fuel cell system thawing device according to claim 1, wherein the temperature detecting means detects the temperature of the battery as the representative temperature.
【請求項3】 水流路配管と、前記水流路配管の水温を
検出するための水温検出手段と、前記燃料電池システム
の停止中に当該水温検出手段が検出する水温があらかじ
め定められた基準水温よりも低くなったときに前記水流
路配管内及び当該水流路配管内に位置する機器内の水抜
きを行なう水抜き手段とを備えたことを特徴とする請求
項1又は2に記載の燃料電池システム解凍装置。
3. A water flow path pipe, a water temperature detection means for detecting a water temperature of the water flow path pipe, and a water temperature detected by the water temperature detection means while the fuel cell system is stopped is lower than a predetermined reference water temperature. 3. The fuel cell system according to claim 1, further comprising: a water draining unit configured to drain water in the water flow path pipe and in a device located in the water flow path pipe when the temperature of the fuel cell pipe becomes low. 4. Thawing device.
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