JP2006080027A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素極側から排出される排ガスを循環して使用する燃料電池システムに関し、詳しくは、酸化剤ガスの流れる経路内から水分を除去する掃気処理に関する。 The present invention relates to a fuel cell system that circulates and uses exhaust gas discharged from the oxygen electrode side, and more particularly, to a scavenging process for removing moisture from a path through which an oxidant gas flows.
酸化剤ガス(例えば、空気)と燃料ガス(例えば、水素)との電気化学反応を利用して発電する燃料電池システムでは、所定の発電効率を確保するため、燃料電池に供給される酸化剤ガスを加湿する必要がある。従来から、燃料電池システムでは、電気化学反応により酸素極側で生成された水蒸気を含んだ排ガスを、酸化剤ガスの供給側へ循環させる循環路を備えたシステムが採用されている(例えば、特許文献1参照)。 In a fuel cell system that generates electricity using an electrochemical reaction between an oxidant gas (for example, air) and a fuel gas (for example, hydrogen), the oxidant gas supplied to the fuel cell in order to ensure a predetermined power generation efficiency Need to be humidified. Conventionally, in a fuel cell system, a system including a circulation path that circulates exhaust gas containing water vapor generated on the oxygen electrode side by an electrochemical reaction to the supply side of the oxidant gas has been employed (for example, patents). Reference 1).
また、従来から、システムの運転停止時などに、燃料電池システム、特に燃料電池内や酸化剤ガスの排気管に残存する水分を除去する掃気処理の技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。こうした技術によれば、システムに残存する水分を除去できるとされている。 Conventionally, a scavenging treatment technique for removing moisture remaining in a fuel cell system, particularly in a fuel cell or in an exhaust pipe for an oxidant gas when the system is stopped has been disclosed (for example, Patent Document 2). reference). According to such a technique, it is said that moisture remaining in the system can be removed.
酸化剤ガスの循環路を備えた燃料電池システムでは、システムの運転により、燃料電池内や酸化剤ガスの排気管と共に、循環路内にも水分が溜まり、各種機器に影響を与えるという問題があった。例えば、外気温の低下により循環路内の水分が凍結し、循環路を閉塞してしまうことがあった。こうした循環路内に対する効率の良い掃気方法の開示はなく、循環路を含めたシステム全体の効率的な掃気処理が困難であった。 In a fuel cell system equipped with an oxidant gas circulation path, there is a problem that moisture accumulates in the circulation path along with the exhaust pipe of the oxidant gas inside the fuel cell and the oxidant gas due to the operation of the system. It was. For example, moisture in the circulation path may be frozen due to a decrease in the outside air temperature, and the circulation path may be blocked. There is no disclosure of an efficient scavenging method for the inside of the circulation path, and it is difficult to efficiently perform scavenging processing for the entire system including the circulation path.
本発明は、こうした問題を踏まえて、システム全体、特に循環路の効率的な掃気処理を実行する燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of these problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that performs efficient scavenging processing of the entire system, particularly a circulation path.
本発明の燃料電池システムは、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、酸化剤ガスの供給経路を介して燃料電池の酸素極側に酸化剤ガスを供給し、該酸化剤ガスを用いた該燃料電池の運転により該酸素極側で生成される水蒸気を含む排ガスを排気経路を介して排気する燃料電池システムであって、前記供給経路と前記排気経路とを接続する循環用経路を介して、前記排気経路側から前記供給経路側への循環方向へ前記排ガスを循環する循環制御手段と、前記循環用経路内のガスの流れを前記供給経路側から前記排気経路側への方向に反転する方向反転手段と、前記燃料電池の所定の運転タイミングで、前記方向反転手段を用いて前記ガスの流れを反転し、前記循環用経路の掃気を行なう掃気制御手段とを備えたことを要旨としている。 In view of the above problems, the fuel cell system of the present invention employs the following method. That is, an exhaust gas containing water vapor generated on the oxygen electrode side by supplying the oxidant gas to the oxygen electrode side of the fuel cell through the supply path of the oxidant gas and operating the fuel cell using the oxidant gas A fuel cell system that exhausts the exhaust gas in a circulation direction from the exhaust path side to the supply path side via a circulation path that connects the supply path and the exhaust path. Circulating circulation control means, direction reversing means for reversing the gas flow in the circulation path from the supply path side to the exhaust path side, and the direction reversal at a predetermined operation timing of the fuel cell And a scavenging control means for reversing the gas flow using the means and scavenging the circulation path.
本発明の燃料電池システムによれば、循環用経路内のガスの流れを循環方向から反転し、ガスと共に、循環用経路内の水分を排気経路側へ排出する。したがって、例えば、供給経路,燃料電池,排気経路の順に流体を流し、排気経路を流れる流体を循環用経路に導いて循環方向に流すことで水分を除去する場合に比べ、速やかに循環用経路内の水分を除去することができる。その結果、循環用経路を備えた燃料電池システムにおいて、システム全体の効率的な掃気処理を実行することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the flow of the gas in the circulation path is reversed from the circulation direction, and the moisture in the circulation path is discharged to the exhaust path side together with the gas. Therefore, for example, compared with the case where moisture is removed by flowing the fluid in the order of the supply path, the fuel cell, and the exhaust path, and removing the moisture by guiding the fluid flowing through the exhaust path to the circulation path and flowing it in the circulation direction, Can remove moisture. As a result, an efficient scavenging process for the entire system can be executed in the fuel cell system having the circulation path.
上記の構成の燃料電池システムの方向反転手段は、前記排気経路と前記循環用経路との接続箇所よりも下流側の該排気経路上に設けられ、該循環用経路を流れる前記ガスを吸引する吸引手段であるものとしても良い。 The direction reversing means of the fuel cell system configured as described above is provided on the exhaust path downstream from the connection point between the exhaust path and the circulation path, and sucks the gas flowing through the circulation path It may be a means.
かかる燃料電池システムによれば、循環用経路内のガスを接続箇所より下流側の排気経路から吸引し、循環用経路内の循環方向の流れを反転してガスと共に水分を除去することで掃気処理を行なう。こうした吸引手段としては、例えば、ポンプ、ブロワ、ファンなどの流体機器を想定することができる。かかる掃気処理専用の機器を配置するため、掃気処理に適した機器を選定することができ、システム全体として効率的な掃気処理を行なうことができる。 According to such a fuel cell system, the scavenging process is performed by sucking the gas in the circulation path from the exhaust path downstream from the connection location, reversing the flow in the circulation direction in the circulation path, and removing moisture together with the gas. To do. As such suction means, for example, fluid devices such as a pump, a blower, and a fan can be assumed. Since a device dedicated to the scavenging process is arranged, a device suitable for the scavenging process can be selected, and the entire system can perform an efficient scavenging process.
上記の構成を有する燃料電池システムの循環制御手段は、前記循環用経路上に、前記循環方向へ流れる前記排ガスの流量を調整する流量調整弁を備え、前記掃気制御手段は、前記流量調整弁の開弁量を低減し、前記吸引手段を制御して前記ガスを吸引し、前記循環用経路内の掃気を行なうものとしても良い。 The circulation control means of the fuel cell system having the above configuration includes a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing in the circulation direction on the circulation path, and the scavenging control means includes the flow rate adjustment valve. The amount of valve opening may be reduced, the gas may be sucked by controlling the suction means, and scavenging in the circulation path may be performed.
かかる燃料電池システムによれば、燃料電池の発電時には流量調整弁の開弁量を調整し、循環方向に流れる排ガスの流量を調整する。掃気処理を行なう時には、流量調整弁の開弁量を低減、あるいは、閉弁状態として、接続箇所より下流側の排気経路からガスを吸引する。この吸引によって、循環用経路内および排気経路内は負圧となり、特に排気経路内が負圧となることで燃料電池内の水分を吸引することが容易となる。なお、循環用経路の掃気の観点から、流量調整弁は循環用経路上の供給経路側の近傍に設けることが好ましいが、排気経路側の近傍であっても、流量調整弁内の排気経路側の流路を掃気することができる。 According to such a fuel cell system, when the fuel cell generates power, the valve opening amount of the flow rate adjustment valve is adjusted to adjust the flow rate of the exhaust gas flowing in the circulation direction. When performing the scavenging process, the opening amount of the flow rate adjustment valve is reduced or the valve is closed, and the gas is sucked from the exhaust path downstream from the connection location. By this suction, the inside of the circulation path and the inside of the exhaust path become negative pressure, and in particular, the inside of the exhaust path becomes negative pressure, thereby facilitating the suction of moisture in the fuel cell. From the viewpoint of scavenging the circulation path, the flow rate adjustment valve is preferably provided in the vicinity of the supply path side on the circulation path, but even in the vicinity of the exhaust path side, The flow path can be scavenged.
上記の構成を有する燃料電池システムの方向反転手段は、前記循環用経路上に設けられ、前記循環方向または反転方向に前記ガスを圧送する圧送手段であるものとしても良い。 The direction reversing means of the fuel cell system having the above-described configuration may be a pressure feeding means that is provided on the circulation path and pumps the gas in the circulation direction or the reversing direction.
かかる燃料電池システムによれば、循環用経路内のガスを反転方向に圧送し、圧送されるガスと共に水分を除去することで掃気を行なう。したがって、速やかに循環用経路の掃気処理を実行することができる。 According to such a fuel cell system, scavenging is performed by pumping the gas in the circulation path in the reverse direction and removing moisture together with the pumped gas. Therefore, the scavenging process for the circulation path can be executed promptly.
上記の構成を有する燃料電池システムは、更に、外部から酸化剤ガスを吸気し、前記供給経路を介して前記燃料電池に供給する供給部を備え、前記掃気制御手段は、前記圧送手段を用いた前記循環用経路の掃気に加え、前記供給部からの酸化剤ガスを、前記燃料電池を介して前記排気経路に流すことで酸化剤ガスの流れる経路の掃気を行なうものとしても良い。 The fuel cell system having the above configuration further includes a supply unit that sucks oxidant gas from the outside and supplies the oxidant gas to the fuel cell through the supply path, and the scavenging control means uses the pressure feeding means. In addition to scavenging of the circulation path, scavenging of the path through which the oxidant gas flows may be performed by flowing the oxidant gas from the supply unit to the exhaust path through the fuel cell.
かかる燃料電池システムによれば、反転方向に流体を流すことで循環用経路の掃気を速やかに行なうと共に、システムの供給部からの酸化剤ガスを利用して、酸化剤ガスの流れる経路の掃気を行なう。つまり、圧送手段により循環用経路の掃気を実行し、供給部により酸化剤ガスの経路、例えば、供給経路や排気経路などの掃気を実行する。したがって、効率的にシステム全体の掃気処理を行なうことができる。 According to such a fuel cell system, the circulation path is quickly purged by flowing a fluid in the reverse direction, and the oxidant gas flow path is scavenged using the oxidant gas from the system supply unit. Do. That is, scavenging of the circulation path is performed by the pressure feeding means, and scavenging of the oxidant gas path, for example, the supply path and the exhaust path, is performed by the supply unit. Therefore, the scavenging process for the entire system can be performed efficiently.
上記の構成を有する燃料電池システムにおいて、更に、外部から酸化剤ガスを吸気し、前記供給経路を介して前記燃料電池に供給する供給部を備え、前記循環制御手段は、前記循環用経路上に、前記循環方向へ流れる前記排ガスの流量を調整する流量調整弁を備え、前記方向反転手段は、前記流量調整弁よりも前記排気経路側である前記循環用経路上に、前記供給部から前記燃料電池へ向かう酸化剤ガスの一部または全部を送り込む経路を形成する掃気用経路と、該掃気用経路を開閉する掃気バルブとからなり、前記掃気制御手段は、前記流量調整弁の開弁量を低減し、前記掃気バルブを開弁して前記酸化剤ガスを前記循環用経路に送り込み、該循環用経路の掃気を行なうものとすることができる。 In the fuel cell system having the above-described configuration, the fuel cell system further includes a supply unit that sucks oxidant gas from the outside and supplies the oxidant gas to the fuel cell through the supply path. A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing in the circulation direction, wherein the direction reversing means is disposed on the circulation path, which is closer to the exhaust path than the flow rate adjusting valve, from the supply unit to the fuel. A scavenging path that forms a path for sending part or all of the oxidant gas toward the battery, and a scavenging valve that opens and closes the scavenging path, wherein the scavenging control means controls the valve opening amount of the flow regulating valve. And the scavenging valve is opened to feed the oxidant gas into the circulation path, thereby scavenging the circulation path.
かかる燃料電池システムによれば、掃気バルブを開弁することで、システムの供給部からの酸化剤ガスの一部または全部を循環用経路へ送り込む。つまり、供給部を利用して、反転方向に流体を流して循環用経路の掃気を行なう。例えば、酸化剤ガスの供給部としてエアコンプレッサなどを備えたシステムにおいては、既存の機器を利用して比較的簡易なシステム構成で掃気処理を行なうことができる。 According to such a fuel cell system, by opening the scavenging valve, part or all of the oxidant gas from the supply part of the system is sent to the circulation path. That is, using the supply unit, the fluid is flowed in the reverse direction to scavenge the circulation path. For example, in a system equipped with an air compressor or the like as an oxidant gas supply unit, scavenging processing can be performed with a relatively simple system configuration using existing equipment.
上記の構成を有する燃料電池システムの所定の運転タイミングは、少なくとも、前記燃料電池の発電開始前、発電停止後、該燃料電池の間欠運転における停止中の所定のタイミングのいずれかであるものとすることができる。 The predetermined operation timing of the fuel cell system having the above-described configuration is at least one of the predetermined timings during the stop of the intermittent operation of the fuel cell before the start of power generation of the fuel cell, after the power generation is stopped. be able to.
かかる燃料電池システムによれば、燃料電池の発電開始前、発電停止後、該燃料電池の間欠運転における停止中のいずれかのタイミングで掃気処理を実行する。いずれのタイミングで掃気処理を実行しても、燃料電池、各経路等に発生した生成水や滞留した水分を排除することができる。こうしたタイミングを組み合わせて、掃気処理を実行するものとしても良い。 According to such a fuel cell system, the scavenging process is executed at any timing before the start of power generation of the fuel cell, after the stop of power generation, and during the stop of the intermittent operation of the fuel cell. Even if the scavenging process is executed at any timing, the generated water and the accumulated water generated in the fuel cell, each path, and the like can be excluded. The scavenging process may be executed by combining these timings.
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A−1.システム構成:
A−2.掃気処理:
B.第2実施例:
B−1.システム構成:
B−2.掃気処理:
B−3.希釈処理:
C.第3実施例:
C−1.システム構成:
C−2.掃気処理:
D.変形例:
Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A-1. System configuration:
A-2. Scavenging treatment:
B. Second embodiment:
B-1. System configuration:
B-2. Scavenging treatment:
B-3. Dilution process:
C. Third embodiment:
C-1. System configuration:
C-2. Scavenging treatment:
D. Variations:
A.第1実施例:
A−1.システム構成:
図1は、本発明の第1実施例としての燃料電池システムの概略構成図である。このシステムは、水素と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池スタック20を備えた燃料電池システム10であり、燃料電池スタック20による発電力を動力とする車両に搭載されている。
A. First embodiment:
A-1. System configuration:
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system as a first embodiment of the present invention. This system is a
図示するように、燃料電池システム10は、主に、燃料電池スタック20,反応に用いる水素として水素ガスを供給する水素系統30,反応に用いる酸素として空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ48を中心とした空気系統40,燃料電池スタック20を冷却する冷却水を供給する冷却系統70,反応後の排ガスを排出する排気系統80,出力系統90,制御ユニット100などから構成されている。
As shown in the figure, the
燃料電池スタック20は、水素極,電解質膜,酸素極,セパレータなどを備えた単セル21を複数枚有し、この複数枚の単セル21を積層し、両端からエンドプレート28,29で挟み込んで形成されている。エンドプレート28は、燃料電池スタック20内部に水素ガスや空気といった反応ガスや冷却水を供給する複数の入口ポートと、これらを外部へ排出する複数の出口ポートとを備え、これらのポートは、燃料電池スタック20内部で各単セル21と接続されている。すなわち、外部から供給される反応ガスや冷却水は、エンドプレート28の複数の入口ポートを介して、各単セル21に適切に供給される。
The
単セル21のセパレータには、反応ガスの流路と、冷却水の流路とが設けてあり、エンドプレート28を介して供給された反応ガス,冷却水は、この流路を介して単セル21内に行き届く。各単セル21は、供給された反応ガスの電気化学反応により発電する。燃料電池スタック20は、こうした単セル21を複数直列に接続することで、高い電圧を得ている。なお、本実施例では、電解質膜に固体高分子膜であるナフィオン(登録商標)を使用している。こうした電解質膜は、湿潤状態で良好に作用する。
The separator of the
水素系統30は、主に、水素タンク31,水素供給経路32,水素循環経路33,水素排出経路35等から構成されている。水素供給経路32は、高圧の水素ガスを貯留する水素タンク31とエンドプレート28の入口ポートとを接続する配管と、この配管上に設けられた図示しないバルブなどを備えている。水素タンク31からの高圧の水素ガスは、配管上の図示しないバルブにより減圧され、入口ポート(つまり、燃料電池スタック20)に供給され、電気化学反応に使用される。
The
水素循環経路33は、エンドプレート28の出口ポートと水素供給経路32の配管とを接続する配管と、この配管上に設けられた循環ポンプ34などを備えている。燃料電池スタック20内で反応に使用された後の排ガスは、燃料電池スタック20から水素循環経路33の配管に流入し、循環ポンプ34によって水素供給経路32に供給される。こうした循環を行なうことで、電気化学反応に使用されずに排出された水素ガスを有効に利用している。
The
水素排出経路35は、水素循環経路33の配管と排気系統80の希釈器82とを接続する配管と、この配管により形成される経路の開閉を行なう開閉バルブ36などを備えている。循環ポンプ34により水素供給経路32へ押し出される排ガスの一部(つまり、循環過程の水素ガスの一部)は、開閉バルブ36の開弁タイミングで、希釈器82へ流れ、希釈の後に排出される。なお、燃料電池スタック20への水素ガスは、水素タンク31からの供給に代えて、例えば、メタン、メタノール等を改質して水素を生成し、これを供給するものとしても良い。
The
空気系統40は、主に、空気供給経路45,空気排出経路50,空気循環経路60の3つの経路から構成されている。
The
空気供給経路45は、一端を開口端として、他端をエンドプレート28の入口ポートと接続する配管と、この配管上に設けられたエアクリーナ46,エアフロメータ47,エアコンプレッサ48,インタークーラ49などとを備えている。
The
エアコンプレッサ48の駆動により外部から取り込んだ空気は、エアクリーナ46で浄化され、エアフロメータ47を経て、エアコンプレッサ48で圧縮後、インタークーラ49により冷却されて燃料電池スタック20へ供給される。エアフロメータ47は、外部から吸入される空気の流量を検出する。この空気の流量は、燃料電池スタック20の運転を制御する制御ユニット100に出力され、エアコンプレッサ48の制御に利用されている。
The air taken in from the outside by driving the
エアコンプレッサ48は、モータを駆動源としており、モータの回転数に応じた空気を吸気する。この吸気により、エアコンプレッサ48上流の空気供給経路45の配管内の圧力は負圧となる。
The
空気排出経路50は、エンドプレート28の出口ポートと排気系統80の希釈器82とを接続する配管と、この配管上に設けられた温度センサ56,圧力センサ57,調圧弁51,圧力センサ58,ブロワ55などとを備えている。
The
燃料電池スタック20から排出された排ガスは、調圧弁51,ブロワ55を経て、希釈器82に供給され、排気系統80のマフラ81を経て外部へ排出される。調圧弁51は、内部の弁の進退動作によりバルブ開度を調整可能であり、制御ユニット100によるバルブ開度の調整によって、燃料電池スタック20に供給する空気の圧力を調整している。なお、こうしたバルブ開度の制御は、弁の駆動用モータの回転角を制御することで行なわれている。
The exhaust gas discharged from the
ブロワ55は、モータを駆動原としており、モータの回転数に応じて、主に空気排出経路50内の排ガスを吸引することができる。このブロワ55は、燃料電池スタック20内の電気化学反応によって酸素極側で発生し、空気系統40の各種配管内に滞留した水分を除去する掃気処理に利用される。この掃気処理については、後に詳しく説明する。
The
なお、温度センサ56,圧力センサ57,58は、空気排出経路50を流れる排ガスとしての空気の温度、圧力をそれぞれ検出し、制御ユニット100に検出値を出力している。こうした検出値は、各種バルブなどの制御に利用されている。
The
空気循環経路60は、調圧弁51とブロワ55との間の空気排出経路50の配管と、エアフロメータ47とエアコンプレッサ48との間の空気供給経路45の配管とを接続する配管と、この配管上に設けられた循環バルブ65などとを備えている。燃料電池スタック20から排出された排ガスは、空気排出経路50の調圧弁51を経て、排気系統80へ流出すると共に、その一部または全部は、空気循環経路60に流入する。
The
循環バルブ65は、制御ユニット100によるバルブ開度の調整により、所定の流量の空気を空気供給経路45に供給している。この所定流量の空気は、電気化学反応による水蒸気を含んで湿潤状態である空気(換言すると加湿された空気)である。したがって、この燃料電池システム10では、空気を加湿する加湿モジュールを設けることなく、電解質膜に必要な加湿量を確保している。つまり、循環バルブ65を直接制御して、空気の循環流量を調整することで、燃料電池スタック20に供給される空気の加湿量の制御を行なっている。
The
冷却系統70は、ラジエータ71,ポンプ72とこれらを接続する配管等とから構成されている。燃料電池スタック20内部での電気化学反応は、発熱反応であるため、内部の温度は上昇する。この温度上昇を抑えるために燃料電池スタック20に流入する冷却水は、ラジエータ71にて冷却され、ポンプ72により循環される。
The
排気系統80は、希釈器82,マフラ81とこれらを接続する配管や、水素濃度センサ83等を備え、燃料電池スタック20から排出される排ガスを燃料電池システム10の外部へ排出している。上述の水素系統30および空気系統40からの排ガスは、希釈器82に導かれる。希釈器82では、水素系統30からの排ガスに含まれる水素ガスを空気で十分に薄め、これをマフラ81を介して外部へ排出する。こうした水素ガスの希釈は、ブロワ55を用いて希釈器82内に取り込む空気の流量を制御することで行なわれている。
The
出力系統90は、インバータ91、車両の走行モータ92、DC/DCコンバータ93、二次電池94等から構成されている。燃料電池スタック20に供給された水素ガスと空気との電気化学反応による電力は、インバータ91を介して車両の走行モータ92の駆動に使用され、例えば、定常走行時や減速時などに発生する余剰分はDC/DCコンバータ93を介して二次電池94に蓄電される。
The
制御ユニット100は、こうした機器から構成される燃料電池システム10の各種バルブやモータ、ポンプなどのアクチュエータを制御している。具体的には、圧力センサ57,58,温度センサ56,エアフロメータ47,水素濃度センサ83や、図示しないアクセルポジションセンサ,車速センサ等の各種センサからの圧力P1,P2、温度T、空気流量q、水素濃度S、アクセル開度θ、車速V等を入力し、要求される出力(電力)を算出し、エアコンプレッサ48,調圧弁51,循環バルブ65,ブロワ55,循環ポンプ34,ポンプ72等を制御して燃料電池システム10を運転する。
The
特に、上述のように加湿モジュールを設けていない本燃料電池システム10においては、制御ユニット100は、必要な加湿量の制御を行なっている。具体的には、燃料電池スタック20の電流、電圧値などの出力(図示なし),温度センサ56からの温度T,エアフロメータ47からの流量q,エアコンプレッサ48のモータ回転数からの吸入量などの検出値と、予め設定された水分量のマップとから加湿量を算定し、算定された水分量に基づいて必要な加湿量に相当する排ガスの循環流量を決定し、循環バルブ65のバルブ開度を決定している。例えば、要求量に対して加湿量が少ないと判断した時には、循環バルブ65のバルブ開度を増加し、加湿量が多いと判断した時には、循環バルブ65のバルブ開度を減少する制御を行なっている。
In particular, in the present
以上、説明した構成において、空気供給経路45の配管は特許請求の範囲の「供給経路」に、空気排出経路50の配管は「排気経路」に、空気循環経路60の配管は「循環用経路」に、それぞれ該当する。なお、本実施例では、各種機器を配管で接続する構成について説明するが、ダクトなどにより機器を接続するものとしても良い。
In the configuration described above, the piping of the
こうした燃料電池システム10では、システムの運転により生成水が発生し、燃料電池スタック20内部と共に、空気系統40の各種配管内、特に、空気排出経路50や空気循環経路60の配管内に水分が付着し、滞留する。以下、こうした滞留する水分を除去する掃気処理について説明する。
In such a
A−2.掃気処理:
図2は、第1実施例の燃料電池システム10における掃気処理のフローチャートである。この処理は、燃料電池スタック20の発電停止後のタイミングで、制御ユニット100にて実行される。
A-2. Scavenging treatment:
FIG. 2 is a flowchart of the scavenging process in the
処理が開始されると、制御ユニット100は、調圧弁51に開弁を、循環バルブ65に閉弁を、それぞれ指令する(ステップS200)。こうした指令を受けて、調圧弁51は全開、循環バルブ65は全閉状態となる。なお、発電停止後のタイミングであるため、エアコンプレッサ48は停止状態である。
When the process is started, the
制御ユニット100は、バルブへの指令と共に、ブロワ55のモータに始動の指令を出力する(ステップS210)。指令を受けたブロワ55は、モータを回転して空気の吸引を始める。ブロワ55は、空気排出経路50と空気循環経路60との合流点よりも下流に配置されているため、空気排出経路50内のみならず、空気循環経路60内の空気を吸引する。この吸引動作により、空気循環経路60内を空気が循環方向とは逆方向に流れ、空気循環経路60に滞留した水分を除去している。
The
ブロワ55による吸引動作の過程において、循環バルブ65は閉弁しているため、外部からエアクリーナ46,エアフロメータ47を介して新たに空気が流入することはない。ブロワ55は、空気循環経路60および空気排出経路50内から所定量の空気,水分を吸引すると、開弁した調圧弁51を介して、燃料電池スタック20内部の空気,水分を吸引し、最終的には、空気供給経路45の空気,水分を吸引する。
In the course of the suction operation by the
続いて、制御ユニット100は、ブロワ55による吸引動作を実行する所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS220)。具体的には、ブロワ55の始動と共に、経過時間をカウントし、予め設定した時間と比較している。
Subsequently, the
ステップS220で、設定した時間を経過していない(No)と判断した場合には、所定のタイミングで、この判断処理を繰り返す。なお、所定のタイミング毎にブロワ55の駆動量を変更する処理を行なうものとしても良い。
If it is determined in step S220 that the set time has not elapsed (No), this determination process is repeated at a predetermined timing. In addition, it is good also as what performs the process which changes the drive amount of the
他方、ステップS220で、設定した時間を経過した(Yes)と判断した場合には、ブロワ55のモータに停止の指令を出力し(ステップS230)、掃気処理を終了する。この指令を受けたブロワ55は吸引動作を停止する。
On the other hand, if it is determined in step S220 that the set time has elapsed (Yes), a stop command is output to the motor of the blower 55 (step S230), and the scavenging process is terminated. Upon receiving this command, the
以上、第1実施例の燃料電池システム10における掃気処理によれば、空気排出経路50と空気循環経路60との合流点よりも下流側に設けたブロワ55の吸引動作によって、空気循環経路60内の空気、水分は、経路内を逆方向に流れる。逆方向に流れた空気、水分は、燃料電池スタック20を通過することなく、空気排出経路50から外部へ排出される。こうした掃気処理を実行することで、例えば、エアコンプレッサ48の駆動により空気を循環させて空気循環経路60内を掃気する場合に比べ、速やかに空気循環経路60内の掃気を行なうことができる。その結果、空気循環経路60、循環バルブ65等に滞留した水分を除去し、例えばシステム停止中の外気温の低下による凍結等を防ぐことができる。
As described above, according to the scavenging process in the
また、合流点よりも下流側から吸引を行なうことで、空気排出経路50内の掃気も実行することができる。さらに、ブロワ55による吸引動作中に循環バルブ65を閉弁するため、空気排出経路50内は負圧になり易く、燃料電池スタック20内の水分も容易に排出することができる。
Moreover, scavenging in the
こうしたブロワ55を備えない一般的な燃料電池システムでは、エアコンプレッサ48の機能を掃気処理に兼用することが考えられる。この場合、エアコンプレッサ48を効率の低い領域で駆動させる必要があり、システムの消費電力が増大する。これに対し、第1実施例の燃料電池システム10では、掃気専用のブロワ55を新たに備えているため、エアコンプレッサ48を効率の悪い領域で駆動させる必要がなく、全体として消費電力を低減したシステムを構築することができる。
In a general fuel cell system that does not include such a
なお、こうした掃気処理は、燃料電池システム10の起動時(発電開始前)に実行するものとしても良い。図3は、起動時の掃気処理における各アクチュエータの動作タイミングを示したタイミング図である。図示するように、燃料電池システム10の停止期間中は、ブロワ55,エアコンプレッサ48は停止し、調圧弁51,循環バルブ65は開弁状態にある。
Such scavenging processing may be executed when the
制御ユニット100は、燃料電池システム10を起動するタイミングで、循環バルブ65を閉弁してブロワ55を所定時間駆動し、掃気処理を行なう。この場合、調圧弁51は全開状態のままである。掃気処理を終了すると共に、ブロワ55を停止し、燃料電池スタック20による発電を開始する。制御ユニット100は、エアコンプレッサ48を駆動し、調圧弁51、循環バルブ65を所定量開弁する。こうして燃料電池システム10は、運転条件に応じた電力を出力する。
The
こうしたタイミングで各アクチュエータの動作を制御することで、発電開始前に掃気処理を実行することができ、燃料電池システム10の性能の低下を抑制することができる。勿論、燃料電池システム10の起動時のみに限らず、燃料電池スタック20からの発電の間欠時に、掃気処理を実行するものとしても良い。
By controlling the operation of each actuator at such timing, the scavenging process can be executed before the start of power generation, and the performance degradation of the
B.第2実施例:
B−1.システム構成:
図4は、本発明の第2実施例としての燃料電池システムの概略構成図である。図示するように、この燃料電池システム12は、主に、燃料電池スタック20,水素系統30,空気系統41,冷却系統70,排気系統80,出力系統90,制御ユニット100などから構成されている。この燃料電池システム12は、第1実施例の燃料電池システム10とは、空気系統41の機器の構成のみが異なる。したがって、空気系統41以外の部分については、第1実施例と符号を同一とし、説明を省略する。
B. Second embodiment:
B-1. System configuration:
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system as a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
燃料電池システム12における空気系統41は、第1実施例と同様、空気供給経路45,空気排出経路50,空気循環経路60の3つの経路から構成されている。このうち、空気循環経路60上には、第1実施例の循環バルブ65に代えてブロワ110が配置されている。このブロワ110は、空気循環経路60内の空気を、空気排出経路50側から空気供給経路45側への循環方向や、逆方向(すなわち、双方向)に流すことができる。つまり、ブロワ110は、加湿空気を循環させる場合には循環方向に、掃気を行なう場合には逆方向に、それぞれ動作し、第1実施例の循環バルブ65とブロワ55との2つの機能を果たすことができる。したがって、第1実施例で示した吸引用のブロワ55は、空気排出経路50上に設けられていない。
The
以上の構成の燃料電池システム12において、燃料電池スタック20からの発電を行なう場合、制御ユニット100は、エアコンプレッサ48,調圧弁51等のアクチュエータを起動して、燃料電池スタック20に空気を供給すると共に、必要な加湿量に対する循環量を算定し、その循環量に応じた回転数でブロワ110を駆動する。こうして空気循環経路60内を循環方向に空気が流れ、燃料電池スタック20には加湿された空気が供給され、電気化学反応が良好に行なわれる。
In the
他方、掃気処理を行なう場合には、制御ユニット100は、以下に示すフローチャートに従ってブロワ110の動作を制御する。
On the other hand, when the scavenging process is performed, the
B−2.掃気処理:
図5は、第2実施例の燃料電池システム12における掃気処理のフローチャートである。この処理は、燃料電池システム12の起動時または停止時、あるいは間欠時に、制御ユニット100にて実行される。
B-2. Scavenging treatment:
FIG. 5 is a flowchart of the scavenging process in the
処理が開始されると、制御ユニット100は、調圧弁51に開弁指令を出力する(ステップS500)。この指令を受けて、調圧弁51は全開状態となる。
When the process is started, the
続いて、制御ユニット100は、エアコンプレッサ48に始動指令を出力する(ステップS510)。この指令を受けて、エアコンプレッサ48は回転し、外部から空気を吸引して、燃料電池スタック20に空気を送り込む。送り込まれた空気は、燃料電池スタック20、空気排出経路50内を流れ、排気系統80から排出される。この空気の流れの過程で、空気供給経路45,燃料電池スタック20,空気排出経路50、それぞれの内部の水分が押し流され、除去される。
Subsequently, the
制御ユニット100は、エアコンプレッサ48によって掃気を実行する所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS520)。具体的には、エアコンプレッサ48の始動と共に、経過時間をカウントしている。
The
ステップS520で、設定した時間を経過していない(No)と判断した場合には、所定のタイミングで、この判断処理を繰り返す。他方、ステップS520で、設定した時間を経過した(Yes)と判断した場合には、エアコンプレッサ48に停止指令を出力する(ステップS530)。この指令を受けて、エアコンプレッサ48は停止する。なお、ここまでのステップでは、ブロワ110は停止した状態のままである。
If it is determined in step S520 that the set time has not elapsed (No), this determination process is repeated at a predetermined timing. On the other hand, if it is determined in step S520 that the set time has elapsed (Yes), a stop command is output to the air compressor 48 (step S530). In response to this command, the
続いて、制御ユニット100は、ブロワ110に始動指令を出力する(ステップS540)。ここでは、通常の燃料電池システム12の運転時とは異なり、ブロワ110に対して、循環方向とは逆方向に空気を流すように指令している。具体的には、ブロワ110のモータに、循環時の回転とは逆回転を行なう指令を出力している。
Subsequently, the
ブロワ110は、指令を受けて、空気循環経路60内の空気を逆方向、つまり、空気供給経路45側から空気排出経路50側へ押し流し、空気循環経路60内を掃気する。
In response to the command, the
制御ユニット100は、ブロワ110によって掃気を実行する所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS550)。具体的には、ブロワ110の始動と共に、経過時間をカウントしている。
The
ステップS550で、設定した時間を経過していない(No)と判断した場合には、所定のタイミングで、この判断処理を繰り返す。他方、ステップS550で、設定した時間を経過した(Yes)と判断した場合には、ブロワ110に停止指令を出力し(ステップS560)、一連の掃気処理を終了する。この指令を受けたブロワ110は回転を停止する。
If it is determined in step S550 that the set time has not elapsed (No), this determination process is repeated at a predetermined timing. On the other hand, if it is determined in step S550 that the set time has elapsed (Yes), a stop command is output to the blower 110 (step S560), and the series of scavenging processes is terminated. Upon receiving this command, the
以上、第2実施例の燃料電池システム12における掃気処理によれば、双方向に空気の流れを調整することができるブロワ110の動作により、空気循環経路60内の空気、水分は、配管内を逆方向に流れる。したがって、第1実施例と同様、空気循環経路60内を速やかに掃気することができる。加えて、双方向のブロワ110によって、第1実施例の循環バルブ65とブロワ55との2つの機能を果たすことができるため、システム全体の部品点数を低減することができる。
As described above, according to the scavenging process in the
こうした第2実施例の燃料電池システム12では、ブロワ110の動作によって、外部から吸入した空気を、空気循環経路60を介して空気排出経路50、排気系統80の希釈器82へ送り出すことができる。この空気の流れ、すなわち、燃料電池スタック20を通過しない空気の流れは、上述のように掃気処理に利用できることに加えて、水素ガスを多量の空気により薄める希釈処理に利用することができる。つまり、所定のタイミングで、ブロワ110により外部からの空気を多量に希釈器82に供給することで、エアコンプレッサ48を用いずに十分に水素ガスを希釈して排出することができる。以下に、この希釈処理について説明する。
In the
B−3.希釈処理:
図6は、第2実施例の燃料電池システム12における希釈処理のフローチャートである。水素系統30における開閉バルブ36は、通常は閉弁状態にあるが、回路内の圧抜きや窒素成分の排出のため、所定のタイミングで所定時間だけ開弁する。開弁と同時に、水素排出経路35を介して、希釈器82には高濃度の水素ガスが流入する。この希釈処理は、開閉バルブ36の開弁タイミングで、制御ユニット100にて実行される。
B-3. Dilution process:
FIG. 6 is a flowchart of the dilution process in the
処理が開始されると、制御ユニット100は、ブロワ110に始動指令を出力する(ステップS600)。具体的には、ブロワ110のモータに、循環時の回転とは逆回転を行なう指令を出力している。ブロワ110は、指令を受けて所定回転数で回転を始め、外部から吸入した所定量の空気を、空気循環経路60,空気排気経路50を経由し、希釈器82へ送り込む。
When the process is started, the
続いて、制御ユニット100は、水素濃度センサ83からの水素濃度Sを入力する(ステップS610)。開閉バルブ36の開弁により希釈器82に流入した水素ガスは、ブロワ110からの空気により希釈され、混合ガスとして下流のマフラ81へ向かって流れる。水素濃度センサ83は、この混合ガス中の水素濃度Sを検出し、制御ユニット100に出力する。
Subsequently, the
水素濃度Sを入力した制御ユニット100は、水素濃度Sが所定値α以下であるか否かを判断する(ステップS620)。ステップS620で、水素濃度Sが所定値α以下でないと判断した(No)場合には、ブロワ110に回転数増加の指令を出力し(ステップS630)、ステップS610に戻って、再度、水素濃度Sを入力する。ブロワ110は、指令を受けて所定のステップだけ回転数を増加して、希釈器82へ送り出す空気量を増量する。
The
他方、ステップS620で、水素濃度Sが所定値α以下であると判断した(Yes)場合には、ブロワ110に停止指令を出力し(ステップS640)、一連の希釈処理を終了する。なお、開閉バルブ36は、開弁時間が短く、ブロワ110の停止指令までには、閉弁している。したがって、ブロワ110停止後に、希釈器82から高濃度の水素ガスが排出されることはない。
On the other hand, if it is determined in step S620 that the hydrogen concentration S is less than or equal to the predetermined value α (Yes), a stop command is output to the blower 110 (step S640), and the series of dilution processes is terminated. The on-off
以上の希釈処理では、掃気処理に用いる双方向のブロワ110の動作によって、水素ガスを希釈する。つまり、発電のための空気はエアコンプレッサ48により供給し、希釈のための空気はブロワ110により供給する。したがって、希釈のためにエアコンプレッサ48を過度に駆動させることもなく、効率の良いシステムを構築することができる。また、ブロワ110により希釈器82に供給する空気は、燃料電池スタック20を通過しない乾燥したガスである。こうした乾燥ガスを排気系統80へ送るため、排気の湿度が低下し、外部に排出された排気から白煙が出難い構成とすることができる。
In the above dilution process, the hydrogen gas is diluted by the operation of the
C.第3実施例:
C−1.システム構成:
図7は、本発明の第3実施例としての燃料電池システムの概略構成図である。図示するように、この燃料電池システム15は、主に、燃料電池スタック20,水素系統30,空気系統42,冷却系統70,排気系統80,出力系統90,制御ユニット100などから構成されている。この燃料電池システム15は、第1実施例の燃料電池システム10とは、空気系統42の機器の構成のみが異なる。したがって、空気系統42以外の部分については、第1実施例と符号を同一とし、説明を省略する。
C. Third embodiment:
C-1. System configuration:
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system as a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
燃料電池システム15における空気系統42は、第1実施例と同様の、空気供給経路45,空気排出経路50,空気循環経路60の3つの経路と、掃気用経路120とから構成されている。
The
掃気用経路120は、インタークーラ49と燃料電池スタック20との間の空気供給経路45と、循環バルブ65よりも空気排出経路50側の空気循環経路60とを接続する配管であり、その配管上には掃気バルブ125を備えている。掃気バルブ125は、掃気用経路120を開閉するバルブであり、後述する掃気時のみ開弁する。この掃気バルブ125の動作により、エアコンプレッサ48からの空気を掃気用経路120を介して空気循環経路60に送り込み、掃気を行なうことができる。したがって、第1実施例で示した吸引用のブロワ55は、空気排出経路50上に設けられていない。
The scavenging
以上の構成の燃料電池システム15において、燃料電池スタック20からの発電を行なう場合、制御ユニット100は、掃気バルブ125により掃気用経路120を閉じ、各種アクチュエータを起動して運転を行なう。他方、掃気処理を行なう場合には、制御ユニット100は、以下に示すフローチャートに従って各種アクチュエータの動作を制御する。
In the
C−2.掃気処理:
図8は、第3実施例の燃料電池システム15における掃気処理のフローチャートである。この処理は、燃料電池システム15の起動時または停止時、あるいは間欠時に、制御ユニット100にて実行される。
C-2. Scavenging treatment:
FIG. 8 is a flowchart of the scavenging process in the
処理が開始されると、制御ユニット100は、調圧弁51に開弁を、循環バルブ65に閉弁を、それぞれ指令する(ステップS800)。続いて、掃気バルブ125に閉弁を指令する(ステップS810)。こうした指令を受けて、調圧弁51は全開、循環バルブ65は全閉、掃気バルブ125は全閉状態となる。
When the process is started, the
制御ユニット100は、エアコンプレッサ48に始動指令を出力する(ステップS830)。この指令を受けて、エアコンプレッサ48は回転し、外部から空気を吸引して、燃料電池スタック20に空気を送り込む。送り込まれた空気は、燃料電池スタック20、空気排出経路50内を流れ、排気系統80から排出される。このステップによって、空気供給経路45,燃料電池スタック20,空気排出経路50の掃気が行なわれる。
The
制御ユニット100は、エアコンプレッサ48によって掃気を実行する所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS8320)。具体的には、エアコンプレッサ48の始動と共に、経過時間をカウントしている。
The
ステップS830で、設定した時間を経過していない(No)と判断した場合には、所定のタイミングで、この判断処理を繰り返す。他方、ステップS830で、設定した時間を経過した(Yes)と判断した場合には、掃気バルブ125に開弁指令を出力する(ステップS840)。この指令を受けて、掃気バルブ125は全開状態となり、空気供給経路45と空気循環経路60とを接続する掃気用経路120が連通する。エアコンプレッサ48から供給され続ける空気は、燃料電池スタック20側よりも圧力損失の少ない掃気用経路120内を流れ、空気循環経路60内を掃気する。
If it is determined in step S830 that the set time has not elapsed (No), this determination process is repeated at a predetermined timing. On the other hand, if it is determined in step S830 that the set time has elapsed (Yes), a valve opening command is output to the scavenging valve 125 (step S840). In response to this command, the scavenging valve 125 is fully opened, and the scavenging
制御ユニット100は、掃気バルブ125の開弁による掃気を実行する所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS850)。具体的には、掃気バルブ125の開弁の指令と共に、経過時間をカウントしている。
The
ステップS850で、設定した時間を経過していない(No)と判断した場合には、所定のタイミングで、この判断処理を繰り返す。他方、ステップS850で、設定した時間を経過した(Yes)と判断した場合には、エアコンプレッサ48に停止指令を出力し(ステップS860)、一連の掃気処理を終了する。この指令を受けたエアコンプレッサ48は回転を停止する。
If it is determined in step S850 that the set time has not elapsed (No), this determination process is repeated at a predetermined timing. On the other hand, if it is determined in step S850 that the set time has elapsed (Yes), a stop command is output to the air compressor 48 (step S860), and the series of scavenging processes is terminated. Receiving this command, the
以上、第3実施例の燃料電池システム15の掃気処理によれば、掃気用経路120および掃気バルブ125を設けて新たな経路を形成し、エアコンプレッサ48による空気を、燃料電池スタック20を介さずに空気循環経路60に供給する。こうすることで、空気循環経路60内を逆流させることができ、第1実施例と同様、空気循環経路60を速やかに掃気することができる。加えて、比較的、簡易な構成で空気循環経路60を掃気するシステムを構築することができる。
As described above, according to the scavenging process of the
D.変形例:
第1実施例では、循環バルブ65を閉弁して掃気処理を実行するものとしたが、所定時間の掃気処理の終了後に、循環バルブ65を開弁してブロワ55を駆動し、外部からの空気を吸引する処理を実行するものとしても良い。こうすることで、空気循環経路60内を外部からの空気が流れ、より確実に水分除去を行なうことができる。また、掃気処理の際に循環バルブ65を僅かに開弁状態としておくものとしても良い。この場合でも、外部からの空気は、空気循環経路60には流入し難く、第1実施例と同様の効果を奏する。
D. Variations:
In the first embodiment, the
さらに、第1実施例の燃料電池システム10において、ブロワ55を希釈処理に利用するものとしても良い。例えば、開閉バルブ36の開弁タイミングに応じて、循環バルブ65の開度を増加し、ブロワ55を駆動して外部から空気を取り込み、希釈器82へ供給する処理を行なうものとすれば良い。こうすることで、エアコンプレッサ48に負荷をかけることなく、水素ガスの希釈を行なうことができる。
Furthermore, in the
また、第2実施例における希釈処理では、水素ガスの希釈に必要な空気は双方向のブロワ110により供給するものとしたが、例えばエアコンプレッサ48との共働によるものとしても良い。こうすることで水素濃度に応じて、効率よく希釈処理を実行することができる。
In the dilution process in the second embodiment, the air necessary for diluting the hydrogen gas is supplied by the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、第2実施例における双方向のブロワ110の回転モータを回生モータを用いる構成とすることもできる。かかる構成において、ブロワ110前後の差圧が大きく、循環方向への流れができる場合には、回生モータで循環する流量を調整すると共に、流体のエネルギを利用して発電を行なうこともできる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention. . For example, a regenerative motor may be used as the rotary motor of the
10...第1の燃料電池システム
12...第2の燃料電池システム
15...第3の燃料電池システム
20...燃料電池スタック
21...単セル
28,29...エンドプレート
30...水素系統
31...水素タンク
32...水素供給経路
33...水素循環経路
34...循環ポンプ
35...水素排出経路
36...開閉バルブ
40,41,42...空気系統
45...空気供給経路
46...エアクリーナ
47...エアフロメータ
48...エアコンプレッサ
49...インタークーラ
50...空気排出経路
51...調圧弁
55...ブロワ
56...温度センサ
57,58...圧力センサ
60...空気循環経路
65...循環バルブ
70...冷却系統
71...ラジエータ
72...ポンプ
80...排気系統
81...マフラ
82...希釈器
83...水素濃度センサ
90...出力系統
91...インバータ
92...走行モータ
93...DC/DCコンバータ
94...二次電池
100...制御ユニット
110...ブロワ
120...掃気用経路
125...掃気バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記供給経路と前記排気経路とを接続する循環用経路を介して、前記排気経路側から前記供給経路側への循環方向へ前記排ガスを循環する循環制御手段と、
前記循環用経路内のガスの流れを前記供給経路側から前記排気経路側への方向に反転する方向反転手段と、
前記燃料電池の所定の運転タイミングで、前記方向反転手段を用いて前記ガスの流れを反転し、前記循環用経路の掃気を行なう掃気制御手段と
を備えた燃料電池システム。 An oxidant gas is supplied to the oxygen electrode side of the fuel cell through an oxidant gas supply path, and exhaust gas containing water vapor generated on the oxygen electrode side is exhausted by the operation of the fuel cell using the oxidant gas. A fuel cell system that exhausts through a path,
A circulation control means for circulating the exhaust gas in a circulation direction from the exhaust path side to the supply path side via a circulation path connecting the supply path and the exhaust path;
Direction reversing means for reversing the gas flow in the circulation path from the supply path side to the exhaust path side;
A fuel cell system comprising: scavenging control means for reversing the gas flow using the direction reversing means at a predetermined operation timing of the fuel cell and scavenging the circulation path.
前記方向反転手段は、前記排気経路と前記循環用経路との接続箇所よりも下流側の該排気経路上に設けられ、該循環用経路を流れる前記ガスを吸引する吸引手段である燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The fuel cell system, wherein the direction reversing means is a suction means that is provided on the exhaust path downstream of the connection point between the exhaust path and the circulation path, and sucks the gas flowing through the circulation path.
前記循環制御手段は、前記循環用経路上に、前記循環方向へ流れる前記排ガスの流量を調整する流量調整弁を備え、
前記掃気制御手段は、前記流量調整弁の開弁量を低減し、前記吸引手段を制御して前記ガスを吸引し、前記循環用経路内の掃気を行なう燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The circulation control means includes a flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing in the circulation direction on the circulation path,
The scavenging control means reduces the valve opening amount of the flow rate adjusting valve, controls the suction means to suck the gas, and scavenges the circulation path.
前記方向反転手段は、前記循環用経路上に設けられ、前記循環方向または反転方向に前記ガスを圧送する圧送手段である燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The direction reversing unit is a fuel cell system that is provided on the circulation path and is a pressure feeding unit that pumps the gas in the circulation direction or the reversal direction.
外部から酸化剤ガスを吸気し、前記供給経路を介して前記燃料電池に供給する供給部を備え、
前記掃気制御手段は、前記圧送手段を用いた前記循環用経路の掃気に加え、前記供給部からの酸化剤ガスを、前記燃料電池を介して前記排気経路に流すことで酸化剤ガスの流れる経路の掃気を行なう燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4, further comprising:
A supply unit for sucking oxidant gas from the outside and supplying the fuel cell to the fuel cell through the supply path;
In addition to scavenging the circulation path using the pumping means, the scavenging control means flows the oxidant gas from the supply section to the exhaust path by flowing the oxidant gas through the fuel cell. Fuel cell system for scavenging.
外部から酸化剤ガスを吸気し、前記供給経路を介して前記燃料電池に供給する供給部を備え、
前記循環制御手段は、前記循環用経路上に、前記循環方向へ流れる前記排ガスの流量を調整する流量調整弁を備え、
前記方向反転手段は、前記流量調整弁よりも前記排気経路側である前記循環用経路上に、前記供給部から前記燃料電池へ向かう酸化剤ガスの一部または全部を送り込む経路を形成する掃気用経路と、該掃気用経路を開閉する掃気バルブとからなり、
前記掃気制御手段は、前記流量調整弁の開弁量を低減し、前記掃気バルブを開弁して前記酸化剤ガスを前記循環用経路に送り込み、該循環用経路の掃気を行なう燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, further comprising:
A supply unit for sucking oxidant gas from the outside and supplying the fuel cell to the fuel cell through the supply path;
The circulation control means includes a flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing in the circulation direction on the circulation path,
The direction reversing means forms a path for feeding a part or all of the oxidant gas from the supply section toward the fuel cell on the circulation path on the exhaust path side of the flow rate adjusting valve. Path and a scavenging valve for opening and closing the scavenging path,
The scavenging control means reduces a valve opening amount of the flow rate adjusting valve, opens the scavenging valve, sends the oxidant gas into the circulation path, and scavenges the circulation path.
前記所定の運転タイミングは、少なくとも、前記燃料電池の発電開始前、発電停止後、該燃料電池の間欠運転における停止中の所定のタイミングのいずれかである燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6,
The predetermined operation timing is at least one of predetermined timings during stoppage of intermittent operation of the fuel cell after the start of power generation of the fuel cell, after power generation is stopped.
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