JP2002324564A - Fuel cell device and control method therefor - Google Patents

Fuel cell device and control method therefor

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JP2002324564A
JP2002324564A JP2001128535A JP2001128535A JP2002324564A JP 2002324564 A JP2002324564 A JP 2002324564A JP 2001128535 A JP2001128535 A JP 2001128535A JP 2001128535 A JP2001128535 A JP 2001128535A JP 2002324564 A JP2002324564 A JP 2002324564A
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秀人 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a high performance for a long period in such operation condition that start and stop are repeated, with no catalyst eluting when a fuel cell device is stopped, no carbon carrying the catalyst eroding, no catalyst sintering, or no effective area of the catalyst decreasing. SOLUTION: There are provided a fuel cell 11, a fuel supply pipe line 21 connected to a fuel chamber 48, an air guide device provided to the fuel supply pipe line 21, a fuel discharge pipe line connected to the fuel chamber 48, and a forced fuel discharging device provided to the fuel discharge pipe line.

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、燃料電池装置及び
燃料電池装置の制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell device and a control method for the fuel cell device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料電池は発電効率が高く、有害
物質を排出しないので、産業用、家庭用の発電装置とし
て、又は人工衛星や宇宙船などの動力源として実用化さ
れてきたが、近年は、乗用車、バス、トラック等の車両
用の動力源として開発が進んでいる。
2. Description of the Related Art Conventionally, fuel cells have a high power generation efficiency and do not emit harmful substances. Therefore, fuel cells have been put to practical use as power sources for industrial and domestic use, or as power sources for artificial satellites and spacecraft. In recent years, development as a power source for vehicles such as passenger cars, buses, and trucks has been advanced.

【0003】図2は従来の燃料電池装置を示す図であ
る。
FIG. 2 shows a conventional fuel cell device.

【0004】図において、101は燃料電池であり、ア
ルカリ水溶液型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物
型、直接型メタノール等のものであってもよいが、固体
高分子型燃料電池が一般的である。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a fuel cell, which may be an alkaline aqueous solution type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, a direct type methanol, or the like. Is common.

【0005】この場合、固体高分子電解質膜を2枚のガ
ス拡散電極で挟み、一体化させて接合する。そして、該
ガス拡散電極の一方をアノード極とし、その表面に燃料
ガスとして水素ガスを供給すると、水素が水素イオン
(プロトン)と電子に分解され、水素イオンが固体高分
子電解質膜を透過する。また、前記ガス拡散電極の他方
をカソード極とし、その表面に酸化剤として空気を供給
すると、空気中の酸素と、前記水素イオン及び電子が結
合して、水が生成される。このような電気化学反応によ
って起電力が生じるようになっている。
In this case, the solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between two gas diffusion electrodes, integrated and joined. When one of the gas diffusion electrodes is used as an anode electrode and hydrogen gas is supplied as a fuel gas to the surface thereof, hydrogen is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons, and the hydrogen ions pass through the solid polymer electrolyte membrane. When the other of the gas diffusion electrodes is used as a cathode and air is supplied as an oxidant to the surface of the cathode, oxygen in the air is combined with the hydrogen ions and electrons to generate water. An electromotive force is generated by such an electrochemical reaction.

【0006】また、102は凝縮器であり、燃料電池1
01の酸化剤排出口に配設され、排出される空気に含ま
れる水分が凝縮して除去され、排水管路108を通って
図示されない水タンクに流入する。
Reference numeral 102 denotes a condenser, which is a fuel cell 1
The water contained in the oxidant discharge port No. 01 is condensed and removed from the discharged air, and flows into a water tank (not shown) through the drain pipe 108.

【0007】そして、103は燃料としての水素ガスが
貯蔵される水素吸蔵合金、水素ガスボンベ等の燃料貯蔵
手段であり、水素ガスは、前記燃料貯蔵手段103から
燃料供給管路111を通って、前記燃料電池101に供
給される。なお、112は、外部から水素ガスを燃料貯
蔵手段103に充填(てん)するための燃料充填管路で
あり、前記燃料供給管路111に接続される。ここで、
前記燃料供給管路111には、供給される水素ガスの圧
力を調節する燃料圧力調整弁120、供給される水素ガ
スの圧力を計測する圧力センサ119、及び、前記燃料
供給管路111を開閉する燃料供給電磁弁115が配設
される。
Reference numeral 103 denotes a fuel storage means such as a hydrogen storage alloy or a hydrogen gas cylinder in which hydrogen gas as fuel is stored. The hydrogen gas passes through the fuel supply pipe 111 from the fuel storage means 103 and passes through the fuel supply pipe 111. The fuel is supplied to the fuel cell 101. Numeral 112 denotes a fuel filling line for filling the fuel storage means 103 with hydrogen gas from the outside, and is connected to the fuel supply line 111. here,
The fuel supply line 111 has a fuel pressure regulating valve 120 for adjusting the pressure of the supplied hydrogen gas, a pressure sensor 119 for measuring the pressure of the supplied hydrogen gas, and opens and closes the fuel supply line 111. A fuel supply solenoid valve 115 is provided.

【0008】また、113は前記燃料電池101から排
出された水素ガスを大気中に排出するための燃料排出管
路である。そして、該燃料排出管路113には、水素ガ
スの逆流を防止する逆止弁116、及び、前記燃料排出
管路113を開閉する燃料排出電磁弁117が配設され
る。
Reference numeral 113 denotes a fuel discharge pipe for discharging hydrogen gas discharged from the fuel cell 101 to the atmosphere. A check valve 116 for preventing backflow of hydrogen gas and a fuel discharge solenoid valve 117 for opening and closing the fuel discharge line 113 are provided in the fuel discharge line 113.

【0009】一方、105は、酸化剤供給管路107に
配設された酸化剤供給源としての空気供給ファンであ
り、空気を燃料電池101の空気マニホールド104に
供給する。また、106は、前記空気マニホールド10
4内に水をスプレーして、燃料電池101のカソード極
である空気極を湿潤な状態に維持するための水供給ノズ
ルである。
On the other hand, reference numeral 105 denotes an air supply fan provided as an oxidant supply source disposed in the oxidant supply pipe 107, and supplies air to the air manifold 104 of the fuel cell 101. 106 is the air manifold 10
4 is a water supply nozzle for spraying water into the air electrode 4 to maintain the air electrode, which is the cathode electrode of the fuel cell 101, in a wet state.

【0010】そして、前記構成の燃料電池装置において
は、燃料電池101に供給される水素ガスの圧力があら
かじめ設定した一定の圧力に維持されるように、圧力セ
ンサ119で燃料供給管路111内の水素ガスの圧力を
モニターしながら、燃料圧力調整弁120を調節して、
水素ガスを燃料貯蔵手段103から供給する。なお、燃
料供給管111内の水素ガスの圧力があらかじめ設定し
た一定の圧力になるように燃料圧力調整弁120調整し
た後、該燃料圧力調整弁120は燃料電池101の運転
中は調整されることがなく、そのままの状態が保持され
る。
In the fuel cell device having the above-described structure, the pressure sensor 119 controls the pressure in the fuel supply pipe 111 so that the pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 101 is maintained at a predetermined constant pressure. While monitoring the hydrogen gas pressure, adjust the fuel pressure adjustment valve 120,
Hydrogen gas is supplied from the fuel storage means 103. After adjusting the fuel pressure adjusting valve 120 so that the pressure of the hydrogen gas in the fuel supply pipe 111 becomes a predetermined constant pressure, the fuel pressure adjusting valve 120 is adjusted during the operation of the fuel cell 101. And the state is maintained as it is.

【0011】また、空気供給ファン105は必要量に応
じて十分な量の空気を燃料電池101の空気極に供給す
るように作動する。この場合、供給される空気の量は、
燃料電池101の出力が最大となるために必要な空気の
量よりも十分に多い量である。
The air supply fan 105 operates to supply a sufficient amount of air to the air electrode of the fuel cell 101 according to the required amount. In this case, the amount of air supplied is
The amount is sufficiently larger than the amount of air necessary for the output of the fuel cell 101 to be maximum.

【0012】このように、前記燃料電池装置において
は、常に必要かつ十分な量の水素ガスが燃料電池101
に供給されるので、燃料電池101の構成部材が焼損し
てしまうことがなく、燃料電池101の出力が安定し、
燃費も良く、燃料電池装置にかかるコストを低減させる
ことができる。
As described above, in the fuel cell device, a necessary and sufficient amount of hydrogen gas is always supplied to the fuel cell 101.
The components of the fuel cell 101 are not burned out, the output of the fuel cell 101 is stabilized,
The fuel efficiency is good, and the cost of the fuel cell device can be reduced.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の燃料電池装置においては、起動及び停止を繰り返す
運転状況において、長期間が経過すると、燃料電池10
1の触媒が溶出したり、該触媒を担持するカーボンが腐
食したり、触媒がシンタリングして、触媒の有効面積が
減少して、燃料電池101の出力電圧が低下してしま
う。
However, in the above-mentioned conventional fuel cell device, when the fuel cell system is repeatedly started and stopped, a long period of time elapses.
No. 1 catalyst is eluted, carbon supporting the catalyst is corroded, or the catalyst sinters, the effective area of the catalyst is reduced, and the output voltage of the fuel cell 101 is reduced.

【0014】図3は従来の燃料電池装置を停止させる動
作を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of stopping the conventional fuel cell device.

【0015】従来、燃料電池装置を停止させる場合、ま
ず、空気供給ファン105が停止している時には、該空
気供給ファン105作動させる(ステップS1)。な
お、空気供給ファン105が作動している時は、作動を
継続させる。
Conventionally, when stopping the fuel cell device, first, when the air supply fan 105 is stopped, the air supply fan 105 is operated (step S1). When the air supply fan 105 is operating, the operation is continued.

【0016】次に、燃料供給電磁弁115を閉じて、燃
料電池101への水素ガスの供給を遮断する(ステップ
S2)。そして、燃料排出電磁弁117を開けて、燃料
電池101内の水素ガスを燃料排出管路113から大気
中に排出させる(ステップS3)。
Next, the fuel supply solenoid valve 115 is closed to shut off the supply of hydrogen gas to the fuel cell 101 (step S2). Then, the fuel discharge solenoid valve 117 is opened, and hydrogen gas in the fuel cell 101 is discharged from the fuel discharge line 113 to the atmosphere (step S3).

【0017】そして、この状態で燃料電池101内の水
素ガスが所定の圧力(例えば、1.1〔Pa〕)以下と
なるまで待機する(ステップS4)。続いて、前記燃料
排出電磁弁117を閉じ(ステップS5)、空気供給フ
ァン105を停止させる(ステップS6)。
In this state, the process waits until the hydrogen gas in the fuel cell 101 becomes lower than a predetermined pressure (for example, 1.1 [Pa]) (step S4). Subsequently, the fuel discharge solenoid valve 117 is closed (step S5), and the air supply fan 105 is stopped (step S6).

【0018】これにより、燃料電池101内の水素ガス
が大気圧レベルまで下がった状態となり、前述された燃
料電池101の電気化学反応は停止する。
As a result, the hydrogen gas in the fuel cell 101 falls to the atmospheric pressure level, and the above-described electrochemical reaction of the fuel cell 101 stops.

【0019】この場合、燃料電池101内の水素ガスが
大気圧レベルまで下がるまでに時間がかかってしまう。
しかも、水素ガスは、燃料電池101から完全には排出
されず、わずかではあるが、流路内及び触媒層内部に残
留してしまう。
In this case, it takes time for the hydrogen gas in the fuel cell 101 to drop to the atmospheric pressure level.
In addition, the hydrogen gas is not completely discharged from the fuel cell 101, but remains in the flow channel and the catalyst layer, albeit slightly.

【0020】燃料電池101のアノード極である水素極
に水素ガスが残留し、カソード極である酸素極に酸素を
含む空気が残留した状態で、外部の負荷との電気的接続
が遮断されると、水素極と酸素極との間に電位差が生じ
る。そして、該電位差によって、触媒が溶出したり、該
触媒を担持するカーボンが腐食したり、触媒がシンタリ
ングするので、触媒の有効面積が減少してしまう。
When the hydrogen gas remains on the hydrogen electrode serving as the anode of the fuel cell 101 and the air containing oxygen remains on the oxygen electrode serving as the cathode, when the electrical connection to the external load is interrupted. Then, a potential difference occurs between the hydrogen electrode and the oxygen electrode. Then, the catalyst is eluted by the potential difference, carbon supporting the catalyst is corroded, and the catalyst sinters, so that the effective area of the catalyst is reduced.

【0021】また、前記水素極と酸素極とは極めて薄い
固体高分子電解質膜によって隔てられているだけなの
で、水素極に残留する水素ガスが電解質を透過して酸素
極に移動し、該酸素極に残留する空気中の酸素と混合
し、爆発する危険性もある。
Since the hydrogen electrode and the oxygen electrode are only separated by an extremely thin solid polymer electrolyte membrane, the hydrogen gas remaining at the hydrogen electrode passes through the electrolyte and moves to the oxygen electrode, and There is a danger of explosion if mixed with residual oxygen in the air.

【0022】したがって、燃料電池装置を停止させる場
合、燃料電池101から水素ガスを速やかに、かつ、確
実に排出する必要がある。
Therefore, when stopping the fuel cell device, it is necessary to quickly and reliably discharge hydrogen gas from the fuel cell 101.

【0023】このため、燃料電池装置を停止させた後
に、燃料電池内の水素極及び酸素極の反応ガス通路に不
活性ガスを導入して、反応性ガスをパージすることによ
って、水素極及び酸素極を不活性雰囲気とする方法が提
案されている(特開平2−33866号公報参照)。
For this reason, after the fuel cell device is stopped, an inert gas is introduced into the reaction gas passages of the hydrogen electrode and the oxygen electrode in the fuel cell, and the reactive gas is purged, whereby the hydrogen electrode and the oxygen electrode are purged. A method has been proposed in which the poles are made to have an inert atmosphere (see JP-A-2-33866).

【0024】しかし、前述された方法のように不活性ガ
スを導入しても、水素極と酸素極との間に生じた電位差
は速やかに低下することがない。これは、燃料電池の触
媒に付着した水素及び酸素は、不活性ガスを導入しても
速やかにパージされないためと考えられる。さらに、車
両用の燃料電池装置の場合、不活性ガスを貯留するタン
クやボンベを車両に収納する必要があるが、スペースや
コストの観点から、前記タンクやボンベを車両に収納す
ることは困難である。
However, even if an inert gas is introduced as in the above-described method, the potential difference generated between the hydrogen electrode and the oxygen electrode does not decrease rapidly. This is considered to be because hydrogen and oxygen attached to the catalyst of the fuel cell are not immediately purged even when the inert gas is introduced. Further, in the case of a fuel cell device for a vehicle, it is necessary to store a tank or a cylinder for storing an inert gas in the vehicle. However, it is difficult to store the tank or the cylinder in the vehicle from the viewpoint of space and cost. is there.

【0025】また、燃料電池装置を停止させた後に、燃
料電池内の水素極の反応ガス通路に冷却水を導入して、
水素ガスをパージした後、前記反応ガス通路に空気を導
入することによって、水素極と酸素極との間の電位差を
低下させる装置が提案されている(特開平7−2727
37号公報参照)。
Further, after stopping the fuel cell device, cooling water is introduced into the reaction gas passage of the hydrogen electrode in the fuel cell,
An apparatus has been proposed which reduces the potential difference between a hydrogen electrode and an oxygen electrode by introducing air into the reaction gas passage after purging hydrogen gas (Japanese Patent Laid-Open No. 7-2727).
No. 37).

【0026】しかし、車両用の燃料電池装置の場合、冷
却水を導入するために配管や制御弁の配置が複雑とな
り、コストが高くなってしまう。しかも、車両用の冷却
水には、通常、不凍液のような燃料電池の構成部材に影
響を及ぼす不純物が含まれているので、燃料電池の構成
部材が変質する危険性がある。
However, in the case of a fuel cell device for a vehicle, the arrangement of pipes and control valves for introducing cooling water becomes complicated, resulting in an increase in cost. In addition, since the cooling water for vehicles usually contains impurities such as antifreeze which affect the components of the fuel cell, there is a risk that the components of the fuel cell may be deteriorated.

【0027】本発明は、前記従来の問題点を解決して、
燃料電池装置を停止させる際、水素極側に残留する水素
ガスを速やかに排出するとともに、水素極側に空気を導
入することによって、水素極と酸素極との間に生じる電
位差を急速に低下させ、触媒が溶出したり、該触媒を担
持するカーボンが腐食したり、触媒がシンタリングした
りせず、そのため、触媒の有効面積が減少せず、起動及
び停止を繰り返す運転状況においても、長期間にわたり
高い性能を維持することができる燃料電池装置及び燃料
電池装置の制御方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems,
When stopping the fuel cell device, the hydrogen gas remaining on the hydrogen electrode side is quickly discharged, and air is introduced into the hydrogen electrode side, thereby rapidly reducing the potential difference generated between the hydrogen electrode and the oxygen electrode. The catalyst does not elute, the carbon carrying the catalyst does not corrode, or the catalyst does not sinter, so that the effective area of the catalyst does not decrease, and even in an operation state where starting and stopping are repeated, the It is an object of the present invention to provide a fuel cell device and a control method of the fuel cell device which can maintain high performance over a long period of time.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の燃
料電池装置においては、燃料極と接する燃料室と、酸素
極と接する酸素室とを備えた燃料電池と、前記燃料室に
接続され、該燃料室に燃料を供給する燃料供給管路と、
該燃料供給管路に配設された空気導入装置と、前記燃料
室を介して前記燃料供給管路と接続され、前記燃料室の
燃料を排出する燃料排出管路と、該燃料排出管路に配設
された燃料強制排出装置とを有する。
For this purpose, in a fuel cell device according to the present invention, there is provided a fuel cell including a fuel chamber in contact with a fuel electrode, an oxygen chamber in contact with an oxygen electrode, and a fuel cell connected to the fuel chamber. A fuel supply line for supplying fuel to the fuel chamber;
An air introduction device disposed in the fuel supply line; a fuel discharge line connected to the fuel supply line through the fuel chamber to discharge fuel in the fuel chamber; and a fuel discharge line. And a forced fuel discharge device arranged.

【0029】本発明の他の燃料電池装置においては、さ
らに、前記燃料強制排出装置の位置は、前記燃料排出管
の最も低い位置よりも高い位置にある。
In another fuel cell device according to the present invention, the position of the forcible fuel discharge device is higher than the lowest position of the fuel discharge pipe.

【0030】本発明の更に他の燃料電池装置において
は、さらに、前記燃料強制排出装置を作動させて前記燃
料電池内の燃料を排出した後、前記空気導入装置を作動
させて前記燃料電池内に空気を導入する制御手段を有す
る。
In still another fuel cell device according to the present invention, after the fuel in the fuel cell is discharged by operating the fuel forcible discharge device, the air introduction device is operated to allow the fuel cell to enter the fuel cell. It has control means for introducing air.

【0031】本発明の更に他の燃料電池装置において
は、さらに、前記制御手段は、前記燃料電池の出力を停
止する指示を受けた時、前記燃料強制排出装置を作動さ
せて前記燃料電池内の燃料を排出した後、前記空気導入
装置を作動させて前記燃料電池内に空気を導入する。
In still another fuel cell apparatus according to the present invention, when the control means receives an instruction to stop the output of the fuel cell, the control means activates the fuel forcible discharge device to operate the fuel cell. After discharging the fuel, the air introducing device is operated to introduce air into the fuel cell.

【0032】本発明の燃料電池装置の制御方法において
は、燃料極と接する燃料室と、酸素極と接する酸素室と
を備えた燃料電池と、前記燃料室に接続され、該燃料室
に燃料を供給する燃料供給管路と、該燃料供給管路に配
設された空気導入装置と、前記燃料室を介して前記燃料
供給管路と接続され、前記燃料室の燃料を排出する燃料
排出管路と、該燃料排出管路に配設された燃料強制排出
装置とを有する燃料電池装置の前記燃料強制排出装置を
作動させて前記燃料室内の燃料を排出した後、前記空気
導入装置を作動させて前記燃料室内に空気を導入する。
In the control method for a fuel cell device according to the present invention, a fuel cell including a fuel chamber in contact with a fuel electrode and an oxygen chamber in contact with an oxygen electrode is connected to the fuel chamber, and fuel is supplied to the fuel chamber. A fuel supply line to be supplied, an air introduction device disposed in the fuel supply line, and a fuel discharge line connected to the fuel supply line via the fuel chamber to discharge fuel from the fuel chamber And, after the fuel in the fuel chamber is discharged by operating the fuel forcible discharge device of the fuel cell device having the fuel forcible discharge device disposed in the fuel discharge line, the air introduction device is operated. Air is introduced into the fuel chamber.

【0033】本発明の他の燃料電池装置の制御方法にお
いては、さらに、前記燃料電池の出力を停止する指示を
受けた時、前記燃料強制排出装置を作動させて前記燃料
室内の燃料を排出し、前記空気導入装置を作動させて前
記燃料室内に空気を導入する。
In another control method of the fuel cell device according to the present invention, when an instruction to stop the output of the fuel cell is received, the fuel forcible discharge device is operated to discharge the fuel in the fuel chamber. Activating the air introduction device to introduce air into the fuel chamber.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0035】図1は本発明の実施の形態における燃料電
池装置の概念図、図4は本発明の実施の形態における燃
料電池の単位ユニットの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a unit unit of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

【0036】図1において、11は燃料電池(FC)で
あり、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源とし
て使用される。ここで、前記車両は、照明装置、ラジ
オ、パワーウインドウ等の車両の停車中にも使用される
電気を消費する補機類を多数備えており、また、走行パ
ターンが多様であり動力源に要求される出力範囲が極め
て広いので、動力源として燃料電池11と図示されない
蓄電手段としての2次電池とを併用して使用することが
望ましい。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a fuel cell (FC), which is used as a power source for vehicles such as cars, buses and trucks. Here, the vehicle is provided with a large number of auxiliary devices that consume electricity, such as lighting devices, radios, and power windows, which are used even when the vehicle is stopped. Since the output range is very wide, it is desirable to use the fuel cell 11 as a power source together with a secondary battery (not shown) as power storage means.

【0037】そして、燃料電池11は、アルカリ水溶液
型(AFC)、リン酸型(PAFC)、溶融炭酸塩型
(MCFC)、固体酸化物型(SOFC)、直接型メタ
ノール(DMFC)等のものであってもよいが、固体高
分子型燃料電池(PEMFC)であることが望ましい。
The fuel cell 11 is of an alkaline aqueous solution type (AFC), a phosphoric acid type (PAFC), a molten carbonate type (MCFC), a solid oxide type (SOFC), a direct type methanol (DMFC), or the like. Although it may be present, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is preferable.

【0038】なお、更に望ましくは、水素ガスを燃料と
し、酸素又は空気を酸化剤とするPEMFC(prot
on exchange membrance fue
lcell)型燃料電池、又は、PEM(proton
exchange membrance)型燃料電池
と呼ばれるものである。ここで、該PEM型燃料電池
は、一般的に、プロトン等のイオンを透過する固体高分
子電解質膜の両側に触媒、電極及びセパレータを結合し
たセル(fuel cell)を複数及び直列に結合し
たスタック(stack)から成る(特開平11−31
7235号公報参照)。
More preferably, PEMFC (prot) using hydrogen gas as a fuel and oxygen or air as an oxidant is used.
on exchange membrane fue
lcell) type fuel cell or PEM (proton)
This is called an exchange membrane type fuel cell. Here, the PEM fuel cell generally has a stack in which a plurality of cells (fuel cells) in which a catalyst, an electrode, and a separator are combined on both sides of a solid polymer electrolyte membrane that transmits ions such as protons are connected in series. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-31)
No. 7235).

【0039】本実施の形態において、セル40は、図4
に示されるように、固体高分子電解質膜45を2枚のガ
ス拡散電極43、44で挟み、カーボンブラック等から
成るセパレータ46、47で狭持して、接合する。ま
た、該セパレータの一方46には、複数の燃料室48
が、図において紙面に垂直方向に延在するように形成さ
れ、前記セパレータの他方47には、複数の酸素室49
が、図において上下方向に延在するように形成される。
なお、前記燃料室48及び酸素室49の一面は、ガス拡
散電極43、44と接している。そして、該ガス拡散電
極の一方43を燃料極(アノード極)とし、前記燃料室
48内に燃料ガスとして水素ガスを供給すると、水素が
水素イオン(プロトン)と電子に分解され、水素イオン
が固体高分子電解質膜45を透過する。また、前記ガス
拡散電極の他方44を酸素極(カソード極)とし、前記
酸素室49内に酸化ガスとして空気を供給すると、空気
中の酸素と、前記水素イオン及び電子が結合して、水が
生成される。このような電気化学反応によって起電力が
生じるようになっている。
In the present embodiment, the cell 40 corresponds to FIG.
As shown in (2), the solid polymer electrolyte membrane 45 is sandwiched between two gas diffusion electrodes 43 and 44, sandwiched between separators 46 and 47 made of carbon black or the like, and joined. Also, one of the separators 46 has a plurality of fuel chambers 48.
Are formed so as to extend in the direction perpendicular to the plane of the paper in the figure, and the other 47 of the separator has a plurality of oxygen chambers 49.
Are formed to extend in the vertical direction in the figure.
One surface of the fuel chamber 48 and one surface of the oxygen chamber 49 are in contact with the gas diffusion electrodes 43 and 44. When one of the gas diffusion electrodes 43 is used as a fuel electrode (anode electrode) and hydrogen gas is supplied as a fuel gas into the fuel chamber 48, the hydrogen is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons, and the hydrogen ions are converted into solids. The light passes through the polymer electrolyte membrane 45. When the other of the gas diffusion electrodes 44 is used as an oxygen electrode (cathode electrode) and air is supplied as an oxidizing gas into the oxygen chamber 49, oxygen in the air is combined with the hydrogen ions and electrons to form water. Generated. An electromotive force is generated by such an electrochemical reaction.

【0040】例えば、本実施の形態においては、1例と
して、PEM型燃料電池であり、400枚のセルを直列
に接続したスタックを使用する。この場合、総電極面積
は300〔cm 2〕であり、開放端子電圧は約350
〔V〕、出力は約50〔kW〕である。そして、定常動
作時の温度は50〜90〔℃〕程度である。
For example, in the present embodiment, a PEM fuel cell is used as an example, and a stack in which 400 cells are connected in series is used. In this case, the total electrode area is 300 [cm 2 ], and the open terminal voltage is about 350
[V], the output is about 50 [kW]. The temperature during the steady operation is about 50 to 90 [° C.].

【0041】なお、図示されない改質装置によってメタ
ノール、ガソリン等を改質して取り出した燃料である水
素ガスを燃料電池11に直接供給することもできるが、
車両の高負荷運転時にも安定して十分な量の水素を供給
することができるようにするためには、水素吸蔵合金、
水素ガスボンベ等の燃料貯蔵手段13に貯蔵した水素ガ
スを供給することが望ましい。これにより、水素ガスが
ほぼ一定の圧力で常に十分に供給されるので、前記燃料
電池11は車両の負荷の変動に遅れることなく追随し
て、必要な電流を供給することができる。
It should be noted that hydrogen gas, which is a fuel obtained by reforming methanol, gasoline or the like by a reformer (not shown), can be directly supplied to the fuel cell 11.
In order to stably supply a sufficient amount of hydrogen even during high-load operation of a vehicle, a hydrogen storage alloy,
It is desirable to supply the hydrogen gas stored in the fuel storage means 13 such as a hydrogen gas cylinder. As a result, the hydrogen gas is always sufficiently supplied at a substantially constant pressure, so that the fuel cell 11 can supply a necessary current without delaying the fluctuation of the load of the vehicle.

【0042】この場合、前記燃料電池11の出力インピ
ーダンスは極めて低く、0に近似することが可能であ
る。
In this case, the output impedance of the fuel cell 11 is extremely low and can be approximated to zero.

【0043】図1において、燃料電池11に燃料として
の水素ガス及び酸化剤としての空気を供給する装置が示
される。水素ガスは、水素吸蔵合金、水素ガスボンベ等
の燃料貯蔵手段13から、燃料供給管路21を通って、
燃料電池11の燃料室48(図4)に供給される。ま
た、22は外部から水素ガスを燃料貯蔵手段13に充填
するための燃料充填管路であり、前記燃料供給管路21
に接続される。そして、前記燃料供給管路21には、燃
料圧力調整弁25、燃料供給電磁弁26、逆止弁24及
び圧力センサ27が配設される。なお、前記燃料貯蔵手
段13は、十分に大きな容量を有し、常に、十分に高い
圧力の水素ガスを供給できる能力を有するものである。
FIG. 1 shows an apparatus for supplying a fuel cell 11 with hydrogen gas as fuel and air as an oxidant. Hydrogen gas is supplied from a fuel storage means 13 such as a hydrogen storage alloy or a hydrogen gas cylinder through a fuel supply line 21,
The fuel is supplied to a fuel chamber 48 (FIG. 4) of the fuel cell 11. Reference numeral 22 denotes a fuel filling line for filling the fuel storage means 13 with hydrogen gas from the outside.
Connected to. A fuel pressure adjusting valve 25, a fuel supply solenoid valve 26, a check valve 24, and a pressure sensor 27 are provided in the fuel supply pipe 21. The fuel storage means 13 has a sufficiently large capacity and always has a capability of supplying hydrogen gas at a sufficiently high pressure.

【0044】そして、燃料電池11の燃料室48から排
出される水素ガスは、燃料排出管路31を通って大気中
へ排出される。なお、前記水素ガスをそのまま大気中へ
排出せずに、酸素と結合させて水にした後で、排出させ
るようにしてもよい。また、前記燃料排出管路31に
は、フィルタ33、燃料排出電磁弁34及び逆止弁35
が配設されるとともに、前記燃料排出電磁弁34をバイ
パスするバイパス管路32が接続される。そして、該バ
イパス管路32には、燃料強制排出装置としての減圧ポ
ンプ36、及び、漏れ防止電磁弁37が配設される。
The hydrogen gas discharged from the fuel chamber 48 of the fuel cell 11 is discharged to the atmosphere through the fuel discharge pipe 31. The hydrogen gas may not be directly discharged to the atmosphere, but may be discharged after being combined with oxygen to form water. A filter 33, a fuel discharge solenoid valve 34 and a check valve 35 are provided in the fuel discharge line 31.
And a bypass line 32 that bypasses the fuel discharge solenoid valve 34 is connected. The bypass pipe 32 is provided with a pressure reducing pump 36 as a fuel forcible discharge device and a leakage prevention electromagnetic valve 37.

【0045】なお、前記減圧ポンプ36の位置は、燃料
排出管31の最も低い位置、すなわち、該燃料排出管3
1を前記燃料室48の出口に接続した位置、よりも高い
位置にある。これによって、前記車両が走行中に傾いた
時でも、燃料極(アノード極)43において生成された
水が減圧ポンプ36内に進入して、水詰まりが発生する
ようなことがない。
The position of the pressure reducing pump 36 is the lowest position of the fuel discharge pipe 31, that is, the fuel discharge pipe 3.
1 is located at a position higher than the position connected to the outlet of the fuel chamber 48. This prevents water generated at the fuel electrode (anode electrode) 43 from entering the decompression pump 36 and causing water clogging even when the vehicle is tilted while traveling.

【0046】ここで、前記燃料圧力調整弁25は、バタ
フライバルブ、レギュレータバルブ、ダイヤフラム式バ
ルブ、マスフローコントローラ、シーケンスバルブ等の
ものであるが、前記燃料圧力調整弁25の出口から流出
する水素ガスの圧力をあらかじめ設定した圧力に調整で
きるものであれば、いかなる種類のものであってもよ
い。なお、前記圧力の調整は、手動によってなされても
よいが、電気モータ、パルスモータ、電磁石等のアクチ
ュエータによってなされることが望ましい。
Here, the fuel pressure regulating valve 25 is a butterfly valve, a regulator valve, a diaphragm valve, a mass flow controller, a sequence valve, or the like. Any type can be used as long as the pressure can be adjusted to a preset pressure. The pressure may be adjusted manually, but is desirably adjusted by an actuator such as an electric motor, a pulse motor, or an electromagnet.

【0047】また、前記燃料供給電磁弁26、燃料排出
電磁弁34及び漏れ防止電磁弁37はいわゆるオン−オ
フ式のものであり、電気モータ、パルスモータ、電磁石
等からなるアクチュエータによって、作動させられる。
そして、前記逆止弁24、35は、通常の構造を有する
ものである。さらに、前記減圧ポンプ36は、水素ガス
を強制的に排出し、燃料室48内を負圧の状態にするこ
とができるポンプであれば、いかなる種類のものであっ
てもよい。
The fuel supply solenoid valve 26, the fuel discharge solenoid valve 34 and the leakage prevention solenoid valve 37 are so-called on-off solenoid valves, and are operated by actuators such as electric motors, pulse motors, electromagnets and the like. .
The check valves 24 and 35 have a normal structure. Further, the decompression pump 36 may be of any type as long as it is a pump capable of forcibly discharging hydrogen gas and bringing the inside of the fuel chamber 48 into a negative pressure state.

【0048】そして、前記圧力センサ27は後述される
燃料電池装置の制御手段に通信可能に接続され、前記燃
料供給管路21内を流れる水素ガスの圧力検出信号を前
記制御手段に送信する。なお、前記圧力センサ27は、
燃料室48、燃料排出管路31等に配設されてもよい。
この場合、水素ガスが流れる経路である燃料供給管路2
1、燃料室48及び燃料排出管路31の中で、前記燃料
供給電磁弁26から燃料排出電磁弁34又は減圧ポンプ
36までの範囲であれば、水素ガスの圧力は同一である
と考えることができる。
The pressure sensor 27 is communicably connected to control means of the fuel cell device described later, and transmits a pressure detection signal of hydrogen gas flowing in the fuel supply pipe 21 to the control means. The pressure sensor 27 is
It may be provided in the fuel chamber 48, the fuel discharge line 31, or the like.
In this case, the fuel supply line 2 which is a path through which hydrogen gas flows
1. In the fuel chamber 48 and the fuel discharge line 31, if the range is from the fuel supply solenoid valve 26 to the fuel discharge solenoid valve 34 or the pressure reducing pump 36, the hydrogen gas pressure may be considered to be the same. it can.

【0049】また、前記燃料供給管路21には、空気導
入装置としての空気導入電磁弁28が配設される。該空
気導入電磁弁28は、基本的に前記燃料供給電磁弁2
6、燃料排出電磁弁34及び漏れ防止電磁弁37と同様
の構成を有し、一端が前記燃料供給管路21に接続さ
れ、他端がフィルタ29を介して、大気に開放されてい
る。なお、前記フィルタ29及び33は基本的に同様の
構成を有し、空気に含まれる塵埃(じんあい)、不純
物、有害ガス等を除去する。
The fuel supply pipe 21 is provided with an air introduction solenoid valve 28 as an air introduction device. The air introduction solenoid valve 28 basically includes the fuel supply solenoid valve 2.
6. It has the same configuration as the fuel discharge solenoid valve 34 and the leakage prevention solenoid valve 37. One end is connected to the fuel supply pipe 21 and the other end is opened to the atmosphere via the filter 29. The filters 29 and 33 have basically the same configuration, and remove dust (dust), impurities, harmful gases and the like contained in air.

【0050】一方、酸化剤としての空気は、空気供給フ
ァン、空気ボンベ、空気タンク等の酸化剤供給源15か
ら、酸化剤供給管路17及び、マニホールド14を通っ
て、燃料電池11の酸素室49(図4)に供給される。
なお、酸化剤として、空気に代えて酸素を使用すること
もできる。そして、酸素室49から排出される空気は、
酸化剤排出管路18を通って大気中へ排出される。ま
た、前記マニホールド14内には、水をスプレーして、
燃料電池11の酸素極(カソード極)44を湿潤な状態
に維持するための水供給ノズル16が配設される。さら
に、前記燃料電池11の酸化剤排出管路18側には、排
出される空気に含まれる水分を凝縮して除去するための
凝縮器12が配設され、水分は排水管路19を通って図
示されない水タンクに回収される。
On the other hand, air as an oxidizing agent is supplied from an oxidizing agent supply source 15 such as an air supply fan, an air cylinder, an air tank, etc., through an oxidizing agent supply line 17 and a manifold 14 to an oxygen chamber of the fuel cell 11. 49 (FIG. 4).
Note that oxygen can be used instead of air as the oxidizing agent. And the air discharged from the oxygen chamber 49 is
It is discharged to the atmosphere through the oxidant discharge line 18. Also, water is sprayed into the manifold 14,
A water supply nozzle 16 for keeping the oxygen electrode (cathode electrode) 44 of the fuel cell 11 wet is provided. Further, a condenser 12 for condensing and removing water contained in the discharged air is disposed on the oxidant discharge pipe 18 side of the fuel cell 11, and the water passes through a drain pipe 19. It is collected in a water tank (not shown).

【0051】なお、前記蓄電手段としての2次電池は、
いわゆる、バッテリ(蓄電池)であり、鉛蓄電池、ニッ
ケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオ
ン電池、ナトリウム硫黄電池等が一般的であるが、電気
自動車等に使用される高性能鉛蓄電池、リチウムイオン
電池、ナトリウム硫黄電池、ニッケル水素電池等が望ま
しい。
The secondary battery as the power storage means is as follows:
It is a so-called battery (storage battery), which is generally a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, a sodium sulfur battery, or the like. , A sodium-sulfur battery, a nickel-metal hydride battery, and the like.

【0052】例えば、本実施の形態においては、1例と
して、高性能鉛蓄電池を使用する。この場合、開放端子
電圧は約210〔V〕であり、約10〔kW〕の電流を
5〜20分程度供給することができる程度の容量を有す
る。
For example, in the present embodiment, a high performance lead storage battery is used as an example. In this case, the open terminal voltage is about 210 [V], and the capacity is such that a current of about 10 [kW] can be supplied for about 5 to 20 minutes.

【0053】なお、前記蓄電手段は、必ずしもバッテリ
でなくてもよく、電気二重層コンデンサのようなコンデ
ンサ(キャパシタ)、フライホイール、超伝導コイル、
畜圧器等のように、エネルギーを電気的に蓄積し放出す
る機能を有するものであれば、いかなる形態のものであ
ってもよい。さらに、これらの中のいずれかを単独で使
用してもよいし、複数のものを組み合わせて使用しても
よい。
The storage means may not necessarily be a battery, but may be a capacitor (capacitor) such as an electric double layer capacitor, a flywheel, a superconducting coil,
Any form may be used as long as it has a function of electrically storing and releasing energy, such as an accumulator. Further, any of these may be used alone, or a plurality of them may be used in combination.

【0054】また、前記燃料電池11は図示されない負
荷に接続され、発生した電流を前記負荷に供給する。こ
こで、該負荷は、一般的には、駆動制御装置であるイン
バータ装置であり、前記燃料電池11又はバッテリから
の直流電流を交流電流に変換して、車両の車輪を回転さ
せる駆動モータに供給する。ここで、該駆動モータは発
電機としても機能するものであり、車両の減速運転時に
は、いわゆる回生電流を発生する。この場合、前記駆動
モータは車輪によって回転させられて発電するので、前
記車輪にブレーキをかける、すなわち、車両の制動装置
(ブレーキ)として機能する。そして、前記回生電流が
バッテリに供給されて該バッテリが充電される。
The fuel cell 11 is connected to a load (not shown) and supplies the generated current to the load. Here, the load is generally an inverter device that is a drive control device, and converts a direct current from the fuel cell 11 or the battery into an alternating current to supply the load to a drive motor that rotates wheels of the vehicle. I do. Here, the drive motor also functions as a generator, and generates a so-called regenerative current during deceleration operation of the vehicle. In this case, since the drive motor is rotated by the wheels to generate power, the wheels are braked, that is, function as a vehicle braking device (brake). Then, the regenerative current is supplied to the battery to charge the battery.

【0055】なお、本実施の形態において、燃料電池装
置は図示されない制御手段を有する。該制御手段は、C
PU、MPU等の演算手段、半導体メモリ等の記憶手
段、入出力インターフェイス等を備え、圧力センサ2
7、その他のセンサから燃料電池11の燃料室48及び
酸素室49に供給される水素、酸素、空気等の流量、温
度、出力電圧等を検出して、前記酸化剤供給源15、燃
料圧力調整弁25、燃料供給電磁弁26、空気導入電磁
弁28、燃料排出電磁弁34、減圧ポンプ36及び漏れ
防止電磁弁37の動作を制御する。さらに、前記制御手
段は、他のセンサ及び他の制御装置と連携して、燃料電
池11に燃料及び酸化剤を供給する装置の動作を統括的
に制御する。
In the present embodiment, the fuel cell device has control means (not shown). The control means is C
A pressure sensor 2 provided with arithmetic means such as PU and MPU, storage means such as a semiconductor memory, an input / output interface, etc.
7. oxidant supply source 15, fuel pressure adjustment by detecting the flow rate, temperature, output voltage, etc. of hydrogen, oxygen, air, etc. supplied to fuel chamber 48 and oxygen chamber 49 of fuel cell 11 from other sensors. The operation of the valve 25, the fuel supply solenoid valve 26, the air introduction solenoid valve 28, the fuel discharge solenoid valve 34, the pressure reducing pump 36, and the leakage prevention solenoid valve 37 is controlled. Further, the control means comprehensively controls the operation of the device for supplying fuel and oxidant to the fuel cell 11 in cooperation with another sensor and another control device.

【0056】次に、前記構成の燃料電池装置の動作につ
いて説明する。
Next, the operation of the fuel cell device having the above configuration will be described.

【0057】図5は本実施の形態における燃料電池の出
力を停止する時の燃料電池の特性を従来例との比較にお
いて示す図、図6は本実施の形態における燃料電池の出
力の経時変化を従来例との比較において示す図、図7は
本実施の形態における燃料電池装置の動作を示す第1の
フローチャート、図8は本実施の形態における燃料電池
装置の動作を示す第2のフローチャートである。
FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the fuel cell when the output of the fuel cell according to the present embodiment is stopped in comparison with the conventional example. FIG. 6 is a graph showing the change over time of the output of the fuel cell according to the present embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a comparison with the conventional example, FIG. 7 is a first flowchart showing the operation of the fuel cell device according to the present embodiment, and FIG. 8 is a second flowchart showing the operation of the fuel cell device according to the present embodiment. .

【0058】本実施の形態の燃料電池装置においては、
燃料圧力調整弁25の出口から流出する水素ガスの圧力
をあらかじめ設定した一定の圧力に調整した後、前記燃
料圧力調整弁25は車両の運転中は調整されることがな
く、そのままの状態が保持される。
In the fuel cell device according to the present embodiment,
After adjusting the pressure of the hydrogen gas flowing out from the outlet of the fuel pressure control valve 25 to a predetermined constant pressure, the fuel pressure control valve 25 is not adjusted during the operation of the vehicle, and the state is maintained as it is. Is done.

【0059】また、酸化剤供給源15は常に一定量の空
気を燃料電池11の酸素室49に供給するように作動す
る。この場合、供給される空気の量は、燃料電池11の
出力が最大となるために必要な空気の量よりも十分に多
い量である。
The oxidant supply source 15 operates so as to always supply a constant amount of air to the oxygen chamber 49 of the fuel cell 11. In this case, the amount of supplied air is sufficiently larger than the amount of air necessary for the output of the fuel cell 11 to be maximized.

【0060】そして、運転者が車両を停止させ、該車両
の動力源のスイッチをオフにすると、燃料電池11の出
力を停止する指示が、車両の制御装置から出され、燃料
電池装置の制御手段に送信される。すると、前記制御手
段は、酸化剤供給源15である空気供給ファンを作動さ
せる、すなわち、オンにする(ステップS11)。な
お、空気供給ファンが既に作動している時は、作動を継
続させる。
When the driver stops the vehicle and turns off the power source of the vehicle, an instruction to stop the output of the fuel cell 11 is issued from the control device of the vehicle, and the control means of the fuel cell device is controlled. Sent to. Then, the control means operates the air supply fan which is the oxidant supply source 15, that is, turns on the air supply fan (step S11). When the air supply fan is already operating, the operation is continued.

【0061】これにより、水素ガスが燃料極(アノード
極)43から固体高分子電解質膜45を透過して拡散し
てきても、酸素極(カソード極)44に滞留することな
く空気とともに排出される。このため、燃料室48から
拡散してきた水素ガスが空気極に局所的に滞留して、燃
焼爆発することがない。
Thus, even if hydrogen gas is diffused from the fuel electrode (anode) 43 through the solid polymer electrolyte membrane 45, it is discharged together with the air without staying at the oxygen electrode (cathode) 44. Therefore, the hydrogen gas diffused from the fuel chamber 48 does not locally stay at the air electrode and does not explode due to combustion.

【0062】続いて、水供給ノズル16からの水のスプ
レーを開始する(ステップS12)。これにより、燃料
極43も冷却されるので、燃料室48に残留する水素ガ
スが空気中の酸素と反応して燃焼しても、燃焼の発熱に
よる前記燃料極43の劣化を防止することができる。
Subsequently, spraying of water from the water supply nozzle 16 is started (step S12). As a result, the fuel electrode 43 is also cooled, so that even if the hydrogen gas remaining in the fuel chamber 48 reacts with oxygen in the air and burns, it is possible to prevent the fuel electrode 43 from deteriorating due to heat generated by combustion. .

【0063】次に、前記制御手段は、燃料供給電磁弁2
6を閉じて、燃料室48への水素ガスの供給を遮断する
(ステップS13)。そして、燃料排出電磁弁34を開
けて、燃料室48内の水素ガスを燃料排出管路31から
大気中に排出させる(ステップS14)。なお、大気中
に排出される水素ガスは、酸素と結合させて水にしてか
ら排出するようにしてもよい。
Next, the control means controls the fuel supply solenoid valve 2.
6, the supply of hydrogen gas to the fuel chamber 48 is shut off (step S13). Then, the fuel discharge solenoid valve 34 is opened, and the hydrogen gas in the fuel chamber 48 is discharged from the fuel discharge pipe 31 to the atmosphere (step S14). Note that the hydrogen gas discharged into the atmosphere may be combined with oxygen to form water and then discharged.

【0064】そして、この状態で燃料室48内の水素ガ
スの圧力が所定圧力、例えば1.1〔Pa〕以下となる
か、または、所定時間、例えば3〔秒〕、が経過するま
で、待機する(ステップS15)。ただし、燃料室48
内の水素ガスの圧力が負圧となることがないようにす
る。ここで、前記燃料室48内の水素ガスの圧力は、圧
力センサ27によって検出される。この場合、水素ガス
の流れる経路において燃料供給電磁弁26から燃料排出
電磁弁34又は減圧ポンプ36までの範囲では水素ガス
の圧力は同一であると考えることができるので、圧力セ
ンサ27が前記範囲内に配設されていれば、該圧力セン
サ27の検出する圧力は、燃料電池11の燃料室48の
圧力に等しい。
In this state, the process waits until the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 becomes a predetermined pressure, for example, 1.1 [Pa] or less, or until a predetermined time, for example, 3 [seconds] elapses. (Step S15). However, the fuel chamber 48
The pressure of the hydrogen gas in the inside should not be negative. Here, the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 is detected by the pressure sensor 27. In this case, the pressure of the hydrogen gas can be considered to be the same in the range from the fuel supply solenoid valve 26 to the fuel discharge solenoid valve 34 or the pressure reducing pump 36 in the flow path of the hydrogen gas. , The pressure detected by the pressure sensor 27 is equal to the pressure of the fuel chamber 48 of the fuel cell 11.

【0065】なお、前記所定時間は、燃料室48内の水
素ガスの圧力が前記所定圧力となるまでの時間であっ
て、あらかじめ、実験によって求められる。
The predetermined time is a time required until the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 reaches the predetermined pressure, and is obtained in advance by an experiment.

【0066】そして、燃料室48内の水素ガスの圧力が
前記所定圧力以下となるか、または、前記所定時間が経
過すると、前記制御手段は、燃料排出電磁弁34を閉じ
て燃料排出管路31を遮断し(ステップS16)、減圧
ポンプ36を作動させる(ステップS17)とともに、
漏れ防止電磁弁37を開ける(ステップS18)。
When the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 becomes equal to or lower than the predetermined pressure or when the predetermined time elapses, the control means closes the fuel discharge electromagnetic valve 34 and closes the fuel discharge line 31. Is shut off (step S16), and the pressure reducing pump 36 is operated (step S17).
The leakage prevention electromagnetic valve 37 is opened (step S18).

【0067】これにより、バイパス管路32が開放さ
れ、前記燃料室48内の水素ガスは、減圧ポンプ36に
吸引され、前記バイパス管路32を経由して大気中に強
制的に排出される。この場合、燃料室48の内部が負圧
となるので、燃料室48内から水素ガスが確実に速やか
に除去されて排出される。
Thus, the bypass pipe 32 is opened, and the hydrogen gas in the fuel chamber 48 is sucked by the pressure reducing pump 36 and is forcibly discharged into the atmosphere via the bypass pipe 32. In this case, since the inside of the fuel chamber 48 has a negative pressure, hydrogen gas is reliably and promptly removed from the fuel chamber 48 and discharged.

【0068】続いて、この状態で燃料室48内の水素ガ
スの圧力が所定圧力、例えば0.1〔MPa〕以下とな
るか、前記圧力が所定圧力となるまでの時間である所定
時間、例えば40〔秒〕、が経過するか、または、燃料
電池の出力が所定電圧、例えば、30〔V〕となるまで
待機する(ステップS19)。この場合、前記所定圧力
は、相当の負圧であるので、前記燃料室48内の燃料通
路に水素ガスが実質的に残留していない状態である。
Subsequently, in this state, the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 becomes a predetermined pressure, for example, 0.1 [MPa] or less, or a predetermined time, which is a time until the pressure becomes the predetermined pressure, for example, It waits until 40 [seconds] elapses or until the output of the fuel cell reaches a predetermined voltage, for example, 30 [V] (step S19). In this case, since the predetermined pressure is a considerable negative pressure, there is substantially no hydrogen gas remaining in the fuel passage in the fuel chamber 48.

【0069】なお、前記所定時間は、燃料室48内の水
素ガスの圧力が前記所定圧力となるまでの時間であり、
前記所定電圧は前記水素ガスの圧力が前記所定圧力であ
る時の燃料電池11の出力電圧である。そして、前記所
定時間及び所定電圧は、あらかじめ、実験によって求め
られる。
The predetermined time is a time required until the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 reaches the predetermined pressure.
The predetermined voltage is an output voltage of the fuel cell 11 when the pressure of the hydrogen gas is at the predetermined pressure. The predetermined time and the predetermined voltage are obtained in advance by experiments.

【0070】そして、燃料室48内の水素ガスの圧力が
前記所定圧力以下となるか、または、前記所定時間が経
過すると、前記制御手段は空気導入電磁弁28を開き、
空気を燃料室48内へ導入する(ステップS20)。こ
の場合、燃料供給電磁弁26は閉じた状態であるので、
導入された空気が燃料貯蔵手段13の方へ流入すること
はない。これにより、前記燃料室48内には空気が充満
する。なお、前記空気はフィルタ29を通過して濾過さ
れた空気なので、大気中に存在する塵埃、不純物、有害
ガス等を含んでいない。したがって、前記燃料室48に
おける触媒等の部材が前記塵埃、不純物、有害ガス等に
よって汚染されたり変質させられることがない。
When the pressure of the hydrogen gas in the fuel chamber 48 becomes equal to or lower than the predetermined pressure or when the predetermined time elapses, the control means opens the air introduction solenoid valve 28,
Air is introduced into the fuel chamber 48 (step S20). In this case, since the fuel supply solenoid valve 26 is in the closed state,
The introduced air does not flow toward the fuel storage means 13. Thus, the fuel chamber 48 is filled with air. Since the air is filtered through the filter 29, it does not include dust, impurities, harmful gases, etc. existing in the atmosphere. Therefore, members such as the catalyst in the fuel chamber 48 are not contaminated or deteriorated by the dust, impurities, harmful gas and the like.

【0071】また、空気を導入することによって、触媒
上において残留水素が空気中の酸素と反応して燃焼す
る。そのため、電位差がなくなって、燃料電池11の出
力電圧が低下する。その時、燃焼によって一時的に熱が
発生するが、燃料電池11の熱容量が十分に大きく、か
つ、水供給ノズル16から酸素室49内に水をスプレー
しているので、温度の急激な上昇を抑制することができ
る。
Further, by introducing air, residual hydrogen reacts with oxygen in the air on the catalyst and burns. Therefore, the potential difference disappears, and the output voltage of the fuel cell 11 decreases. At this time, heat is temporarily generated by combustion, but since the heat capacity of the fuel cell 11 is sufficiently large and water is sprayed from the water supply nozzle 16 into the oxygen chamber 49, a rapid rise in temperature is suppressed. can do.

【0072】続いて、この状態で燃料電池11の出力が
所定電圧、例えば5〔V〕以下となるか、または、前記
出力が所定電圧となるまでの時間である所定時間、例え
ば10〔秒〕、が経過するまで、待機する(ステップS
21)。ここで、前記所定電圧は、燃料室48に水素ガ
スが残留しておらず、空気が充満しており、燃料極43
と酸素極44との間に実質的に電位差が生じていない状
態に対応する出力電圧である。
Subsequently, in this state, the output of the fuel cell 11 becomes equal to or lower than a predetermined voltage, for example, 5 [V], or a predetermined time which is a time until the output becomes the predetermined voltage, for example, 10 [sec]. , Waits (step S
21). Here, the predetermined voltage is such that no hydrogen gas remains in the fuel chamber 48, the air is
This is an output voltage corresponding to a state in which substantially no potential difference occurs between the oxygen electrode 44 and the oxygen electrode 44.

【0073】そして、燃料電池11の出力が前記所定電
圧以下となるか、または、前記所定時間が経過すると、
前記水供給ノズル16からの水のスプレーを停止させ
(ステップS22)、前記制御手段は減圧ポンプ36を
停止させ(ステップS23)、空気導入電磁弁28を閉
じ(ステップS24)、漏れ防止電磁弁37を閉じ(ス
テップS25)、最後に酸化剤供給源15を停止させる
(ステップS26)。
Then, when the output of the fuel cell 11 falls below the predetermined voltage or when the predetermined time has elapsed,
The water spray from the water supply nozzle 16 is stopped (step S22), the control means stops the pressure reducing pump 36 (step S23), closes the air introduction solenoid valve 28 (step S24), and the leakage prevention solenoid valve 37 Is closed (step S25), and finally the oxidant supply source 15 is stopped (step S26).

【0074】これにより、燃料電池11の出力が停止さ
れた状態となる。
Thus, the output of the fuel cell 11 is stopped.

【0075】この場合、燃料電池11の出力を停止する
指示が出されると、該燃料電池11の出力は速やかに低
下する。
In this case, when an instruction to stop the output of the fuel cell 11 is issued, the output of the fuel cell 11 rapidly decreases.

【0076】図5において、41は、本実施の形態の燃
料電池装置における燃料電池11を構成する多数のセル
40の中の1つのセル40の出力電圧の変化を示す線で
あり、42は、「従来の技術」において説明した従来の
燃料電池装置における燃料電池101を構成する多数の
セルの中の1つのセルの出力電圧の変化を示す線であ
る。
In FIG. 5, reference numeral 41 denotes a line indicating a change in the output voltage of one cell 40 out of a number of cells 40 constituting the fuel cell 11 in the fuel cell device of the present embodiment, and reference numeral 42 denotes a line. It is a line which shows a change of output voltage of one cell among many cells which constitute fuel cell 101 in a conventional fuel cell device explained in "prior art".

【0077】図に示されるように、本実施の形態の燃料
電池装置においては、燃料電池11の出力を停止する指
示が出されて20〔秒〕経過せずに、セルの出力電圧が
低下し始める。これに対し、従来の燃料電池装置におけ
る燃料電池101のセルの出力電圧は、前記指示が出さ
れてから40分、すなわち、2400〔秒〕経過した時
点で、低下し始める。また、セルの出力電圧が低下し始
めてからも、本実施の形態の燃料電池装置においては急
速に低下するのに対して、従来の燃料電池装置において
はゆっくりと低下する。
As shown in the figure, in the fuel cell device of the present embodiment, the output of the fuel cell 11 is instructed to stop, and the output voltage of the cell drops without elapse of 20 [seconds]. start. On the other hand, the output voltage of the cell of the fuel cell 101 in the conventional fuel cell device starts to decrease 40 minutes after the instruction is issued, that is, when 2400 [seconds] have elapsed. Further, even after the output voltage of the cell starts to decrease, the output voltage decreases rapidly in the fuel cell device of the present embodiment, but decreases slowly in the conventional fuel cell device.

【0078】このため、前記従来の燃料電池装置におい
ては、燃料電池101の出力を停止する度に、外部の負
荷との電気的接続が遮断された後、燃料室に水素ガスが
残留し、酸素室に酸素を含む空気が残留して、燃料極と
酸素極との間に電位差が生じる状態が長時間継続してし
まう。そして、該電位差によって、触媒が溶出したり、
該触媒を担持するカーボンが腐食したり、触媒がシンタ
リングするので、触媒の有効面積が減少してしまう。し
たがって、燃料電池装置の起動及び停止を繰り返すと、
燃料電池101の性能が劣化して、出力電圧が低下して
しまう。
For this reason, in the conventional fuel cell device, every time the output of the fuel cell 101 is stopped, the electrical connection to the external load is cut off, and then hydrogen gas remains in the fuel chamber and oxygen gas remains. The state where air containing oxygen remains in the chamber and a potential difference occurs between the fuel electrode and the oxygen electrode continues for a long time. And, depending on the potential difference, the catalyst elutes,
Since the carbon carrying the catalyst corrodes or sinters the catalyst, the effective area of the catalyst decreases. Therefore, when starting and stopping of the fuel cell device are repeated,
The performance of the fuel cell 101 deteriorates, and the output voltage decreases.

【0079】これに対し、本実施の形態の燃料電池装置
においては、燃料電池11の出力を停止する際に、外部
の負荷との電気的接続が遮断された後、燃料室48に水
素ガスが残留し、酸素室49に酸素を含む空気が残留し
て、燃料極43と酸素極44との間に電位差が生じる状
態が極めて短時間で終了する。そのため、該電位差によ
り、触媒が溶出したり、該触媒を担持するカーボンが腐
食したり、触媒がシンタリングすることがないので、触
媒の有効面積が減少しない。したがって、燃料電池装置
の起動及び停止を繰り返しても、燃料電池11の性能が
劣化せず、出力電圧が低下することがない。
On the other hand, in the fuel cell device of the present embodiment, when the output of the fuel cell 11 is stopped, the electric connection with the external load is cut off, and then the hydrogen gas is supplied to the fuel chamber 48. The state in which air containing oxygen remains and oxygen-containing air remains in the oxygen chamber 49 and a potential difference occurs between the fuel electrode 43 and the oxygen electrode 44 is completed in an extremely short time. Therefore, the catalyst does not elute, the carbon supporting the catalyst does not corrode, or the catalyst does not sinter due to the potential difference, so that the effective area of the catalyst does not decrease. Therefore, even if the start and stop of the fuel cell device are repeated, the performance of the fuel cell 11 does not deteriorate and the output voltage does not decrease.

【0080】図6において、51は、本実施の形態の燃
料電池装置における燃料電池11を構成する多数のセル
40の平均出力電圧の変化を示す線であり、52は、
「従来の技術」において説明した従来の燃料電池装置に
おける燃料電池101を構成する多数のセルの平均出力
電圧の変化を示す線である。
In FIG. 6, reference numeral 51 denotes a line indicating a change in the average output voltage of a large number of cells 40 constituting the fuel cell 11 in the fuel cell device of the present embodiment, and 52 denotes a line.
7 is a line showing a change in average output voltage of a large number of cells constituting a fuel cell 101 in the conventional fuel cell device described in “Prior Art”.

【0081】図に示されるように、従来の燃料電池装置
における燃料電池101のセルの平均出力電圧は、停止
回数の増加に伴って低下していくのに対して、本実施の
形態の燃料電池装置においては、燃料電池11の平均出
力電圧は、停止回数が増加してもほぼ一定に維持される
ことが分かる。
As shown in the figure, the average output voltage of the cells of the fuel cell 101 in the conventional fuel cell device decreases as the number of stops increases, whereas the average output voltage of the fuel cell of the present embodiment increases. It can be seen that in the device, the average output voltage of the fuel cell 11 is maintained substantially constant even when the number of stops increases.

【0082】なお、前記燃料電池11を起動させる場合
には、まず、燃料排出電磁弁34を開けて、燃料室48
内の空気が燃料排出管路31を通って排出されるように
する。続いて、燃料供給電磁弁26をオンして燃料貯蔵
手段13からの水素ガスが燃料供給管路21を通って燃
料室48に供給されるようにする。この時、燃料排出電
磁弁34が開いているので、前記燃料室48内の圧力が
衝撃的に上昇することがなく、電解質膜等に損傷を与え
る恐れがない。また、燃料室48内に残留する空気が供
給された水素ガスによってパージされる(特開平11−
317235号公報参照)。
When the fuel cell 11 is started, first, the fuel discharge solenoid valve 34 is opened and the fuel chamber 48 is opened.
The inside air is discharged through the fuel discharge line 31. Subsequently, the fuel supply solenoid valve 26 is turned on so that the hydrogen gas from the fuel storage means 13 is supplied to the fuel chamber 48 through the fuel supply pipe 21. At this time, since the fuel discharge solenoid valve 34 is open, the pressure in the fuel chamber 48 does not rise suddenly, and there is no possibility of damaging the electrolyte membrane and the like. Further, the air remaining in the fuel chamber 48 is purged by the supplied hydrogen gas (Japanese Patent Laid-Open No.
317235).

【0083】その後、燃料電池11が定常運転になる
と、燃料排出電磁弁34は間欠的にオン−オフを繰り返
す。例えば、2秒間オンした後58秒間オフするという
サイクルを繰り返す。一方、燃料供給電磁弁26はオン
の状態を維持する。
Thereafter, when the fuel cell 11 enters a steady operation, the fuel discharge solenoid valve 34 intermittently turns on and off. For example, a cycle of turning on for 2 seconds and then turning off for 58 seconds is repeated. On the other hand, the fuel supply solenoid valve 26 is kept on.

【0084】このように、本実施の形態においては、燃
料電池11を停止させる指示が出されると、減圧ポンプ
36が作動して、燃料室48内の水素ガスを吸引して燃
料排出管路31から強制的に排出する。その後、空気導
入電磁弁28が開き、空気が燃料供給管路21から燃料
室48内に導入される。
As described above, in the present embodiment, when an instruction to stop the fuel cell 11 is issued, the pressure reducing pump 36 is operated to suck the hydrogen gas in the fuel chamber 48 to cause the fuel discharge line 31 Forcibly discharged from Thereafter, the air introduction solenoid valve 28 is opened, and air is introduced from the fuel supply pipe 21 into the fuel chamber 48.

【0085】したがって、燃料電池11の出力を停止す
る際に、外部の負荷との電気的接続が遮断された後、燃
料室48に水素ガスが残留し、酸素室49に酸素を含む
空気が残留して、燃料極43と酸素極44との間に電位
差が生じる状態が極めて短時間で終了する。そのため、
該電位差により、触媒が溶出したり、該触媒を担持する
カーボンが腐食したり、触媒がシンタリングすることが
ないので、触媒の有効面積が減少しない。したがって、
燃料電池装置の起動及び停止を繰り返しても、燃料電池
11の性能が劣化せず、出力電圧が低下することがな
く、長期間にわたり高い性能を維持することができる。
Therefore, when the output of the fuel cell 11 is stopped, after the electrical connection to the external load is cut off, hydrogen gas remains in the fuel chamber 48 and air containing oxygen remains in the oxygen chamber 49. Then, the state in which a potential difference occurs between the fuel electrode 43 and the oxygen electrode 44 is completed in a very short time. for that reason,
The potential difference does not elute the catalyst, corrode the carbon supporting the catalyst, or sinter the catalyst, so that the effective area of the catalyst does not decrease. Therefore,
Even if the start and stop of the fuel cell device are repeated, the performance of the fuel cell 11 does not deteriorate, the output voltage does not decrease, and high performance can be maintained for a long period of time.

【0086】また、本実施の形態においては、燃料室4
8内の水素ガスを吸引して燃料排出管路31から強制的
に排出するためには、燃料排出管路31に減圧ポンプ3
6及び漏れ防止電磁弁37が配設されたバイパス管路3
2を接続し、空気を燃料供給管路21から燃料室48内
に導入するために、空気導入電磁弁28を燃料供給管路
21に接続しただけである。
In this embodiment, the fuel chamber 4
In order to suck the hydrogen gas inside the fuel discharge line 8 and forcibly discharge the hydrogen gas from the fuel discharge line 31, the pressure reducing pump 3
6 and a bypass line 3 provided with a leakage prevention solenoid valve 37
2 and the air introduction solenoid valve 28 is merely connected to the fuel supply line 21 in order to introduce air from the fuel supply line 21 into the fuel chamber 48.

【0087】そのため、管路や弁の配置が簡素であり、
製造コスト及びメンテナンスコストを低くすることがで
きる。
Therefore, the arrangement of pipes and valves is simple,
Manufacturing costs and maintenance costs can be reduced.

【0088】さらに、燃料室48内に導入する空気は、
フィルタ29を通過して濾過された空気なので、大気中
に存在する塵埃、不純物、有害ガス等を含んでいない。
Further, the air introduced into the fuel chamber 48 is
Since the air is filtered through the filter 29, it does not contain dust, impurities, harmful gases and the like existing in the atmosphere.

【0089】したがって、前記燃料室48における触媒
等の部材が前記塵埃、不純物、有害ガス等によって汚染
されたり変質させられることがない。
Therefore, members such as the catalyst in the fuel chamber 48 are not contaminated or deteriorated by the dust, impurities, harmful gas and the like.

【0090】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃料電池装置においては、燃料極と接する燃料室
と、酸素極と接する酸素室とを備えた燃料電池と、前記
燃料室に接続され、該燃料室に燃料を供給する燃料供給
管路と、該燃料供給管路に配設された空気導入装置と、
前記燃料室を介して前記燃料供給管路と接続され、前記
燃料室の燃料を排出する燃料排出管路と、該燃料排出管
路に配設された燃料強制排出装置とを有する。
As described above in detail, according to the present invention, in a fuel cell device, a fuel cell including a fuel chamber in contact with a fuel electrode, an oxygen chamber in contact with an oxygen electrode, and the fuel chamber A fuel supply line connected to and supplying fuel to the fuel chamber, and an air introduction device disposed in the fuel supply line,
The fuel supply system includes a fuel discharge pipe connected to the fuel supply pipe via the fuel chamber to discharge fuel from the fuel chamber, and a fuel forcible discharge device disposed in the fuel discharge pipe.

【0092】燃料電池装置の制御方法においては、燃料
極と接する燃料室と、酸素極と接する酸素室とを備えた
燃料電池と、前記燃料室に接続され、該燃料室に燃料を
供給する燃料供給管路と、該燃料供給管路に配設された
空気導入装置と、前記燃料室を介して前記燃料供給管路
と接続され、前記燃料室の燃料を排出する燃料排出管路
と、該燃料排出管路に配設された燃料強制排出装置とを
有する燃料電池装置の前記燃料強制排出装置を作動させ
て前記燃料室内の燃料を排出した後、前記空気導入装置
を作動させて前記燃料室内に空気を導入する。
In the control method of the fuel cell device, the fuel cell includes a fuel chamber in contact with the fuel electrode, an oxygen chamber in contact with the oxygen electrode, and a fuel cell connected to the fuel chamber and supplying fuel to the fuel chamber. A supply pipe, an air introduction device disposed in the fuel supply pipe, a fuel discharge pipe connected to the fuel supply pipe via the fuel chamber, and discharging fuel in the fuel chamber; After the fuel in the fuel chamber is discharged by operating the fuel forcible discharging device of the fuel cell device having a fuel forcibly discharging device disposed in a fuel discharge line, the air introducing device is operated to cause the fuel in the fuel chamber. Introduce air into the

【0093】この場合、燃料電池装置を停止させる際
に、燃料室に残留する水素ガスを速やかに排出するとと
もに、燃料室に空気を導入するので、燃料極と酸素極と
の間に生じる電位差を急速に低下させることができる。
したがって、触媒が溶出したり、該触媒を担持するカー
ボンが腐食したり、触媒がシンタリングしたりせず、触
媒の有効面積が減少しないので、起動及び停止を繰り返
す運転状況においても、長期間にわたり高い性能を維持
することができる。
In this case, when the fuel cell device is stopped, the hydrogen gas remaining in the fuel chamber is quickly discharged and air is introduced into the fuel chamber, so that the potential difference between the fuel electrode and the oxygen electrode is reduced. Can be reduced rapidly.
Therefore, the catalyst does not elute, the carbon carrying the catalyst does not corrode, or the catalyst does not sinter, and the effective area of the catalyst does not decrease. High performance can be maintained.

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

【図1】本発明の実施の形態における燃料電池装置の概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の燃料電池装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional fuel cell device.

【図3】従来の燃料電池装置を停止させる動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of stopping a conventional fuel cell device.

【図4】本発明の実施の形態における燃料電池の単位ユ
ニットの構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a unit unit of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

【図5】本実施の形態における燃料電池の出力を停止す
る時の燃料電池の特性を従来例との比較において示す図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of the fuel cell when the output of the fuel cell according to the present embodiment is stopped, in comparison with a conventional example.

【図6】本実施の形態における燃料電池の出力の経時変
化を従来例との比較において示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of the output of the fuel cell in the present embodiment in comparison with a conventional example.

【図7】本実施の形態における燃料電池装置の動作を示
す第2のフローチャートである。
FIG. 7 is a second flowchart showing the operation of the fuel cell device according to the present embodiment.

【図8】本実施の形態における燃料電池装置の動作を示
す第2のフローチャートである。
FIG. 8 is a second flowchart showing the operation of the fuel cell device according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 燃料電池 21 燃料供給管路 28 空気導入電磁源 36 燃料排出ポンプ Reference Signs List 11 fuel cell 21 fuel supply line 28 air introduction electromagnetic source 36 fuel discharge pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 正隆 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 Fターム(参考) 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA13 BA14 DD03 MM01 MM08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masataka Ueno 2--19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Equos Research Co., Ltd. 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA13 BA14 DD03 MM01 MM08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料極と接する燃料室と、酸素極と接する
酸素室とを備えた燃料電池と、前記燃料室に接続され、
該燃料室に燃料を供給する燃料供給管路と、該燃料供給
管路に配設された空気導入装置と、前記燃料室を介して
前記燃料供給管路と接続され、前記燃料室の燃料を排出
する燃料排出管路と、該燃料排出管路に配設された燃料
強制排出装置とを有することを特徴とする燃料電池装
置。
1. A fuel cell having a fuel chamber in contact with a fuel electrode, an oxygen chamber in contact with an oxygen electrode, connected to the fuel chamber,
A fuel supply pipe for supplying fuel to the fuel chamber, an air introduction device provided in the fuel supply pipe, and the fuel supply pipe connected to the fuel supply pipe via the fuel chamber; A fuel cell device comprising: a fuel discharge pipe to be discharged; and a fuel forcible discharge device disposed in the fuel discharge pipe.
【請求項2】前記燃料強制排出装置の位置は、前記燃料
排出管の最も低い位置よりも高い位置にある請求項1に
記載の燃料電池装置。
2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the position of the forcible fuel discharge device is higher than the lowest position of the fuel discharge pipe.
【請求項3】前記燃料強制排出装置を作動させて前記燃
料電池内の燃料を排出した後、前記空気導入装置を作動
させて前記燃料電池内に空気を導入する制御手段を有す
る請求項1又は2に記載の燃料電池装置。
3. The fuel cell system according to claim 1, further comprising: control means for activating said fuel forcible discharge device to discharge the fuel in said fuel cell and thereafter activating said air introduction device to introduce air into said fuel cell. 3. The fuel cell device according to 2.
【請求項4】前記制御手段は、前記燃料電池の出力を停
止する指示を受けた時、前記燃料強制排出装置を作動さ
せて前記燃料電池内の燃料を排出した後、前記空気導入
装置を作動させて前記燃料電池内に空気を導入する請求
項3に記載の燃料電池装置。
4. When the control means receives an instruction to stop the output of the fuel cell, the control means activates the fuel forcible discharge device to discharge the fuel in the fuel cell, and then activates the air introduction device. 4. The fuel cell device according to claim 3, wherein air is introduced into the fuel cell.
【請求項5】燃料極と接する燃料室と、酸素極と接する
酸素室とを備えた燃料電池と、前記燃料室に接続され、
該燃料室に燃料を供給する燃料供給管路と、該燃料供給
管路に配設された空気導入装置と、前記燃料室を介して
前記燃料供給管路と接続され、前記燃料室の燃料を排出
する燃料排出管路と、該燃料排出管路に配設された燃料
強制排出装置とを有する燃料電池装置の前記燃料強制排
出装置を作動させて前記燃料室内の燃料を排出した後、
前記空気導入装置を作動させて前記燃料室内に空気を導
入することを特徴とする燃料電池装置の制御方法。
5. A fuel cell having a fuel chamber in contact with a fuel electrode, an oxygen chamber in contact with an oxygen electrode, and a fuel cell connected to the fuel chamber;
A fuel supply pipe for supplying fuel to the fuel chamber, an air introduction device provided in the fuel supply pipe, and the fuel supply pipe connected to the fuel supply pipe via the fuel chamber; After operating the fuel forcible discharge device of the fuel cell device having a fuel discharge line to be discharged and a fuel forcible discharge device disposed in the fuel discharge line to discharge the fuel in the fuel chamber,
A method for controlling a fuel cell device, comprising: activating the air introduction device to introduce air into the fuel chamber.
【請求項6】前記燃料電池の出力を停止する指示を受け
た時、前記燃料強制排出装置を作動させて前記燃料室内
の燃料を排出し、前記空気導入装置を作動させて前記燃
料室内に空気を導入する請求項5に記載の燃料電池装置
の制御方法。
6. When receiving an instruction to stop the output of the fuel cell, the fuel forcible discharge device is operated to discharge the fuel in the fuel chamber, and the air introduction device is operated to cause air to enter the fuel chamber. The method for controlling a fuel cell device according to claim 5, wherein:
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