JP2007005289A

JP2007005289A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2007005289A
Application number: JP2006136399A
Authority: JP
Inventors: Shuji Hirakata; 修二平形; Kenichi Hamada; 研一濱田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-01-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate discharge of water from a fuel cell system in stopping the fuel cell system. <P>SOLUTION: This fuel cell system 100 is provided with: a fuel gas supply part for supplying a fuel gas to a fuel cell 110 through a fuel gas supply pipe 132; and a fuel gas discharge part having a discharge valve 360 for discharging, to the outside of a piping system of the fuel cell system 100, the fuel gas discharged from the fuel cell 110 to a fuel gas discharge pipe 134. The fuel cell system 100 has a returning part for returning the fuel gas discharged from the fuel cell 110 to the fuel gas discharge pipe 134 to the fuel gas supply pipe 132. A fuel cell control part 400 executes a reverse flow mode for supplying the fuel gas from the fuel gas supply pipe 132 to the discharge valve 360 through the returning part by reversing the delivery direction of the gas of a circulation pump 340 arranged in the returning part in stopping the fuel cell system 100. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池システムにおける燃料ガス給排装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply / discharge device in a fuel cell system.

水素ガスを燃料とする燃料電池システムでは、水素の利用率の向上と、アノードでの水の滞留の抑制のため、循環式の燃料ガス給排装置が用いられる。この燃料ガス給排装置では、燃料電池から排出される燃料ガス（アノードオフガス）中の液状の水（凝縮水）は、気液分離器により分離される。気液分離器により凝縮水が分離されたアノードオフガスは、還流部に設けられた循環ポンプにより、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス供給配管に還流される。 In a fuel cell system using hydrogen gas as a fuel, a circulation type fuel gas supply / discharge device is used to improve the utilization rate of hydrogen and to suppress the retention of water at the anode. In this fuel gas supply / discharge device, liquid water (condensed water) in the fuel gas (anode off gas) discharged from the fuel cell is separated by the gas-liquid separator. The anode off-gas from which the condensed water has been separated by the gas-liquid separator is recirculated to the fuel gas supply pipe for supplying the fuel gas to the fuel cell by a circulation pump provided in the recirculation unit.

特開平１１−２７３７０５号公報JP-A-11-273705 特開２００３−１５７８７５号公報JP 2003-157875 A 特開２００２−２８９２３７号公報JP 2002-289237 A

しかしながら、アノードオフガスは、気液分離器により凝縮水が分離されても湿潤な状態となっている。そのため、気液分離器から燃料ガス供給配管にアノードオフガスを還流する還流部の配管や循環ポンプの内部には、アノードオフガス中の水分が凝縮した水が付着する可能性がある。還流部では、水の排出方向とは逆方向の気液分離器から燃料ガス供給配管方向にアノードオフガスが流れるため、燃料電池システムを停止した際に、還流部中の水が排出されず還流部に残留する可能性がある。このように還流部に残留した水は、外気温の低下に伴って凍結し、還流部の圧力損失の増大や閉塞を発生させるおそれがある。 However, the anode off-gas is in a wet state even when condensed water is separated by the gas-liquid separator. Therefore, there is a possibility that water in which the moisture in the anode off gas is condensed adheres to the inside of the circulation pump and the piping of the recirculation unit that circulates the anode off gas from the gas-liquid separator to the fuel gas supply pipe. In the reflux section, the anode off gas flows from the gas-liquid separator in the direction opposite to the water discharge direction to the fuel gas supply piping direction, so that when the fuel cell system is stopped, the water in the reflux section is not discharged. May remain. As described above, the water remaining in the reflux portion is frozen as the outside air temperature is lowered, and there is a risk of causing an increase in pressure loss or blockage in the reflux portion.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池システムの停止の際に、燃料電池システムからの水の排出を促進する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a technique for promoting the discharge of water from the fuel cell system when the fuel cell system is stopped.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガス供給配管を介して燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス供給部と、前記燃料電池から燃料ガス排出配管に排出される前記燃料ガスを前記燃料電池システムの配管系統外に排出する排出弁を有する燃料ガス排出部と、前記燃料電池から前記燃料ガス排出配管に排出される前記燃料ガスを前記燃料ガス供給配管に還流する還流部と、燃料電池制御部と、を備え、前記還流部は、前記燃料ガス排出配管と前記燃料ガス供給配管とを接続する還流流路と、前記還流流路上に設けられ、ガスの送出方向が反転可能な循環ポンプと、を有しており、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池システムを停止する際に、前記循環ポンプのガスの送出方向の反転させることにより、前記還流部を介して前記燃料ガス供給配管から前記排出弁に前記燃料ガスを供給する逆流モードを実行することを特徴とする。 In order to achieve at least a part of the above object, a fuel cell system of the present invention includes a fuel gas supply unit that supplies fuel gas to a fuel cell via a fuel gas supply pipe, and a fuel gas discharge pipe from the fuel cell. A fuel gas discharge portion having a discharge valve for discharging the discharged fuel gas outside the piping system of the fuel cell system; and the fuel gas supply piping for discharging the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas discharge piping. A recirculation part that recirculates to the fuel cell, and a fuel cell control part, wherein the recirculation part is provided on the recirculation flow path, and a recirculation flow path that connects the fuel gas discharge pipe and the fuel gas supply pipe. And the fuel cell control unit reverses the gas delivery direction of the circulation pump when the fuel cell system is stopped. Ri, and executes a reverse flow mode for supplying the fuel gas to the exhaust valve from the fuel gas supply pipe through the return portion.

この構成によれば、燃料電池制御部による逆流モードの実行の際、燃料ガスが循環ポンプにより還流部を介して排出弁方向に送出されるため、還流部を排出弁方向に逆流する燃料ガスの流量を十分大きくすることができる。逆流する燃料ガスの流量を十分大きくすることにより、還流部を逆流する燃料ガスの動圧により還流部内部に付着した水には十分大きな力が排出弁方向に加わるので、還流部の内部に付着した水の排出弁からの排出が促進される。 According to this configuration, when the reverse flow mode is executed by the fuel cell control unit, the fuel gas is sent by the circulation pump to the discharge valve direction through the return unit. The flow rate can be increased sufficiently. By sufficiently increasing the flow rate of the backflowing fuel gas, a sufficiently large force is applied in the direction of the discharge valve to the water adhering to the inside of the recirculation portion due to the dynamic pressure of the fuel gas flowing back through the recirculation portion, so that it adheres to the inside of the recirculation portion. The drainage of the drained water is promoted.

前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の発電の停止の後に前記燃料ガスを前記燃料ガス排出配管から前記燃料ガス供給配管に還流する順流モードの実行を一定時間維持した後、前記逆流モードを実行するものとしてもよい。 The fuel cell control unit executes the reverse flow mode after maintaining the forward flow mode for returning the fuel gas from the fuel gas discharge pipe to the fuel gas supply pipe for a predetermined time after the power generation of the fuel cell is stopped. It is good also as what to do.

この構成によれば、燃料電池の発電の停止により湿度が低下した燃料ガスが、燃料電池制御部による順流モードの実行により、燃料ガス排出配管を排出弁方向に流れる。そのため、燃料ガス排出配管内に付着した水の排出弁からの排出が促進される。 According to this configuration, the fuel gas whose humidity has been reduced by stopping the power generation of the fuel cell flows in the fuel gas discharge pipe in the direction of the discharge valve by the forward flow mode being executed by the fuel cell controller. Therefore, the discharge from the discharge valve of the water adhering to the fuel gas discharge pipe is promoted.

前記燃料電池制御部は、前記逆流モードを実行しているときに前記排出弁を開いた状態に維持するものとしてもよい。 The fuel cell control unit may maintain the discharge valve in an open state when the reverse flow mode is being executed.

この構成によれば、燃料電池制御部の逆流モードの実行時に還流部を通過したガスが排出弁から排出されるので、還流部を通過したガスの燃料電池への流入を抑制できる。 According to this configuration, since the gas that has passed through the recirculation unit when the fuel cell control unit executes the reverse flow mode is discharged from the discharge valve, the inflow of the gas that has passed through the recirculation unit to the fuel cell can be suppressed.

前記燃料電池制御部は、前記逆流モードの実行中に前記排出弁を間欠的に開閉するものとしてもよい。 The fuel cell control unit may intermittently open and close the discharge valve during execution of the reverse flow mode.

この構成によれば、排出弁を閉じている状態では、還流部を介した燃料ガスの供給により燃料ガス排出配管の圧力が高められる。燃料ガス排出配管の圧力が高められた後、排出弁を開くことにより、排出弁から排出される燃料ガス排出配管中の燃料ガスの流速が高くなる。そのため、燃料ガス排出配管内に付着した水には排出弁方向の力が加えられるので、燃料ガス排出配管内の水の排出を促進することができる。 According to this configuration, when the discharge valve is closed, the pressure of the fuel gas discharge pipe is increased by supplying the fuel gas via the reflux portion. After the pressure of the fuel gas discharge pipe is increased, the flow rate of the fuel gas in the fuel gas discharge pipe discharged from the discharge valve is increased by opening the discharge valve. Therefore, since the force in the direction of the discharge valve is applied to the water adhering to the fuel gas discharge pipe, the discharge of the water in the fuel gas discharge pipe can be promoted.

前記燃料電池制御部は、前記順流モードの実行の後、前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止するとともに、前記燃料電池から前記燃料ガス排出配管を介して前記排出弁に前記燃料ガスを供給することにより、前記燃料電池から前記燃料ガスを排出する順方向ガス排出モードを実行し、前記順方向ガス排出モードの実行の後、前記順流モードと前記逆流モードとを実行するものとしても良い。 The fuel cell control unit stops supply of fuel gas to the fuel cell after execution of the forward flow mode, and supplies the fuel gas from the fuel cell to the discharge valve via the fuel gas discharge pipe. By doing so, a forward gas discharge mode for discharging the fuel gas from the fuel cell may be executed, and the forward flow mode and the reverse flow mode may be executed after the execution of the forward gas discharge mode.

この構成によれば、順方向ガス排出モードの実行により、燃料電池からの排水が促進される。そのため、燃料電池停止時に燃料電池に必要以上の水分が残留することを抑制することが可能となる。 According to this configuration, drainage from the fuel cell is promoted by executing the forward gas discharge mode. For this reason, it is possible to suppress the remaining of excessive water in the fuel cell when the fuel cell is stopped.

前記燃料電池制御部は、前記順方向ガス排出モードと前記順流モードと前記逆流モードとの実行を複数回繰り返し、前記逆流モードの実行時に前記燃料ガス供給部からの前記燃料ガス供給配管への前記燃料ガスの供給を停止するものとしても良い。 The fuel cell control unit repeats the forward gas discharge mode, the forward flow mode, and the reverse flow mode a plurality of times, and the fuel gas supply unit supplies the fuel gas supply pipe to the fuel gas supply pipe when the reverse flow mode is executed. The supply of fuel gas may be stopped.

この構成によれば、逆流モードの実行後の順流モードの実行の際、前記燃料電池システムの配管系統内に圧力変動が生じる。圧力変動により配管系統内に付着した水が移動することにより、順方向ガス排出モードと逆流モードとの再度の実行時において水の排出が促進される。 According to this configuration, pressure fluctuation occurs in the piping system of the fuel cell system when the forward flow mode is executed after the reverse flow mode is executed. The water adhering to the inside of the piping system due to the pressure fluctuation moves, so that the discharge of water is promoted when the forward gas discharge mode and the reverse flow mode are executed again.

前記燃料ガス供給部は、水素ガスタンクを備え、前記燃料ガスとして前記水素ガスタンクから供給される水素ガスを前記燃料電池に供給するものとしてもよい。 The fuel gas supply unit may include a hydrogen gas tank, and supply hydrogen gas supplied from the hydrogen gas tank as the fuel gas to the fuel cell.

この構成によれば、逆流モードの実行により、水素ガスタンクから供給される乾燥した水素ガスが還流部を排出弁方向に逆流するので、還流部の内部に付着した水の排出をより促進することができる。 According to this configuration, since the dry hydrogen gas supplied from the hydrogen gas tank flows backward in the direction of the discharge valve by the execution of the reverse flow mode, the discharge of water adhering to the inside of the reflux unit can be further promoted. it can.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムにおける燃料ガス給排装置とその給排装置の制御装置および制御方法、その給排装置と制御装置および制御方法を利用した燃料電池システム、また、その燃料電池システムを利用した発電装置およびその燃料電池を搭載した電気自動車等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various modes, for example, a fuel gas supply / discharge device in a fuel cell system, a control device and control method for the supply / discharge device, a supply / discharge device, a control device, and a control thereof. The fuel cell system using the method, the power generation device using the fuel cell system, and the electric vehicle equipped with the fuel cell can be realized.

次に、本発明を実施するための最良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：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例： Next, the best mode for carrying out the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Fourth embodiment:
E. Variation:

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システム１００の構成を示す説明図である。燃料電池システム１００は、複数のセル１１２を積層することにより構成された燃料電池１１０と、酸化剤ガス給排部２００と、燃料ガス給排部３００と、燃料電池制御部４００と、を備えている。 A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 110 configured by stacking a plurality of cells 112, an oxidant gas supply / discharge unit 200, a fuel gas supply / discharge unit 300, and a fuel cell control unit 400. Yes.

酸化剤ガス給排部２００と燃料電池１１０とは、酸化剤ガス供給配管１２２と酸化剤ガス排出配管１２４との２つの配管で互いに接続されている。同様に、燃料ガス給排部３００と燃料電池１１０とは、燃料ガス供給配管１３２と燃料ガス排出配管１３４との２つの配管で互いに接続されている。 The oxidant gas supply / discharge unit 200 and the fuel cell 110 are connected to each other by two pipes, an oxidant gas supply pipe 122 and an oxidant gas discharge pipe 124. Similarly, the fuel gas supply / discharge unit 300 and the fuel cell 110 are connected to each other through two pipes, a fuel gas supply pipe 132 and a fuel gas discharge pipe 134.

酸化剤ガス給排部２００は、空気ポンプ２０２と、カソードオフガス排出部２０４と、を備えている。空気ポンプ２０２は、外気から圧縮空気を生成する。生成された圧縮空気は、燃料電池１１０で使用される酸素を含む酸化剤ガスとして、酸化剤ガス供給配管１２２を介して燃料電池１１０に供給される。燃料電池１１０に供給された酸化剤ガスは、セル１１２内のカソードに供給される。カソードでは、酸化剤ガス中の酸素が燃料電池反応により消費されるとともに、水分が生成される。酸素の消費により酸素濃度が低下するとともに、生成された水分により湿潤状態になった酸化剤ガス（一般に、「カソードオフガス」と呼ばれる）は、酸化剤ガス排出配管１２４を介してカソードオフガス排出部２０４に排出される。カソードオフガス排出部２０４は、燃料電池１１０から排出されたカソードオフガスを大気中に放出する。 The oxidant gas supply / discharge unit 200 includes an air pump 202 and a cathode off-gas discharge unit 204. The air pump 202 generates compressed air from outside air. The generated compressed air is supplied to the fuel cell 110 through the oxidant gas supply pipe 122 as an oxidant gas containing oxygen used in the fuel cell 110. The oxidant gas supplied to the fuel cell 110 is supplied to the cathode in the cell 112. At the cathode, oxygen in the oxidant gas is consumed by the fuel cell reaction, and moisture is generated. Oxidant gas (generally referred to as “cathode off-gas”) that has become wet due to the generated moisture while the oxygen concentration decreases due to the consumption of oxygen, is commonly referred to as “cathode off-gas” through the oxidant gas discharge pipe 124. To be discharged. The cathode offgas discharge unit 204 releases the cathode offgas discharged from the fuel cell 110 into the atmosphere.

なお、図１においては、カソードオフガスのように湿潤なガスの流れ方向を黒塗りの太矢印で示し、後述する水素ガスのように乾燥したガスの流れ方向を白抜きの太矢印で示している。また、酸化剤ガスのように、湿潤状態と乾燥状態との中間的な湿度を有するガスの流れ方向は、ハッチングされた太矢印で示している。 In FIG. 1, the flow direction of a wet gas such as a cathode off gas is indicated by a thick black arrow, and the flow direction of a dry gas such as hydrogen gas described later is indicated by a thick thick arrow. . Further, the flow direction of a gas having an intermediate humidity between a wet state and a dry state, such as an oxidant gas, is indicated by a hatched thick arrow.

燃料ガス給排部３００は、水素ガスタンク３１０と、遮断弁３２０と、調圧弁３３０と、循環ポンプ３４０と、気液分離器３５０と、排気・排水弁３６０と、水・アノードオフガス排出部３７０と、を備えている。 The fuel gas supply / discharge unit 300 includes a hydrogen gas tank 310, a shutoff valve 320, a pressure regulating valve 330, a circulation pump 340, a gas-liquid separator 350, an exhaust / drain valve 360, a water / anode off-gas discharge unit 370, It is equipped with.

高圧の水素ガスが充填された水素ガスタンク３１０は、第１の高圧水素配管３１２を介して遮断弁３２０に接続されている。燃料電池システム１００を運転する際には、遮断弁３２０が開かれる。遮断弁３２０が開くことにより、第１の高圧水素配管３１２と、遮断弁３２０と、第２の高圧水素配管３２２とを介して、水素ガスタンク３１０から調圧弁３３０に水素ガスが供給される。燃料電池システム１００を停止する際には、遮断弁３２０が閉じられて水素ガスの供給が停止される。 A hydrogen gas tank 310 filled with high-pressure hydrogen gas is connected to a shut-off valve 320 via a first high-pressure hydrogen pipe 312. When operating the fuel cell system 100, the shutoff valve 320 is opened. When the shut-off valve 320 is opened, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas tank 310 to the pressure regulating valve 330 via the first high-pressure hydrogen pipe 312, the shut-off valve 320, and the second high-pressure hydrogen pipe 322. When stopping the fuel cell system 100, the shutoff valve 320 is closed and the supply of hydrogen gas is stopped.

調圧弁３３０は、第２の高圧水素配管３２２を通して供給された高圧の水素ガスを適当な圧力にまで減圧する。このように高圧の水素ガスを減圧することにより得られる水素ガスは、一般に、湿度が低い乾燥したガスとなる。低圧水素配管３３２から供給される水素ガスと、第１の還流配管３４２から供給されるアノードオフガス（後述する）とは混合されて、燃料ガスとして燃料ガス供給配管１３２を介して燃料電池１１０に供給される。 The pressure regulating valve 330 reduces the high-pressure hydrogen gas supplied through the second high-pressure hydrogen pipe 322 to an appropriate pressure. The hydrogen gas obtained by reducing the pressure of the high-pressure hydrogen gas is generally a dry gas having a low humidity. Hydrogen gas supplied from the low-pressure hydrogen pipe 332 and anode off-gas (described later) supplied from the first reflux pipe 342 are mixed and supplied to the fuel cell 110 via the fuel gas supply pipe 132 as fuel gas. Is done.

燃料電池１１０に供給された燃料ガスは、セル１１２内のアノードに供給される。アノードでは、燃料電池反応により燃料ガス中の水素が消費される。アノードにおいては、燃料ガス中の水素が消費されるとともに、カソードで生成されカソードからアノードに透過してきた水分が燃料ガスに加わるため、燃料ガスの湿度が高くなる。このように、湿潤な燃料ガス（一般に、「アノードオフガス」と呼ばれる）は、燃料ガス排出配管１３４を介して気液分離器３５０に供給される。気液分離器３５０では、凝縮して液状となった水（凝縮水）がアノードオフガスから除去されるが、気液分離器３５０により凝縮水が除去されてもアノードオフガスは湿潤な状態となっている。なお、気液分離器３５０は、アノードオフガス中の凝縮水の量に応じて省略することも可能である。 The fuel gas supplied to the fuel cell 110 is supplied to the anode in the cell 112. At the anode, hydrogen in the fuel gas is consumed by the fuel cell reaction. In the anode, hydrogen in the fuel gas is consumed, and moisture generated at the cathode and permeated from the cathode to the anode is added to the fuel gas, so that the humidity of the fuel gas increases. Thus, the wet fuel gas (generally called “anode off gas”) is supplied to the gas-liquid separator 350 via the fuel gas discharge pipe 134. In the gas-liquid separator 350, water that has been condensed to become liquid (condensed water) is removed from the anode off-gas, but even if the condensed water is removed by the gas-liquid separator 350, the anode off-gas is in a wet state. Yes. The gas-liquid separator 350 can be omitted depending on the amount of condensed water in the anode off gas.

凝縮水が除去されたアノードオフガスは、第２の還流配管３５４を介して循環ポンプ３４０に供給される。循環ポンプ３４０は、駆動軸の回転方向に応じてガスの送出方向を反転することが可能な機械式のポンプである。循環ポンプ３４０の駆動軸を第１の回転方向に回転させることにより、循環ポンプ３４０に供給されたアノードオフガスは、第１の還流配管３４２を介して燃料ガス供給配管１３２に送出される。なお、本明細書においては、駆動軸の第１の回転方向への回転を「正回転」とも呼び、駆動軸の第１の回転方向とは逆の方向への回転を「逆回転」とも呼ぶ。循環ポンプ３４０としては、ルーツポンプ、歯車ポンプ、スクロールポンプ等の容積移送式のポンプや、ターボポンプ等を使用することができる。なお、ガスの送出方向の反転については、後述する。 The anode off gas from which the condensed water has been removed is supplied to the circulation pump 340 via the second reflux pipe 354. The circulation pump 340 is a mechanical pump capable of reversing the gas delivery direction according to the rotation direction of the drive shaft. By rotating the drive shaft of the circulation pump 340 in the first rotation direction, the anode off gas supplied to the circulation pump 340 is sent to the fuel gas supply pipe 132 via the first reflux pipe 342. In this specification, the rotation of the drive shaft in the first rotation direction is also referred to as “forward rotation”, and the rotation of the drive shaft in the direction opposite to the first rotation direction is also referred to as “reverse rotation”. . As the circulation pump 340, a volume transfer pump such as a Roots pump, a gear pump, a scroll pump, or a turbo pump can be used. The reversal of the gas delivery direction will be described later.

図２は、燃料電池システム１００の運転中の循環ポンプ３４０の駆動の様子を示す説明図である。図２のグラフの縦軸は、循環ポンプ３４０の回転数Ｒ（循環ポンプ回転数Ｒ）を表している。縦軸の「＋」側は正回転している場合の回転数を表し、縦軸の「−」側は逆回転している場合の回転数を表している。また、図２のグラフの横軸は、時間を表している。循環ポンプ３４０の回転数は、燃料電池１１０（図１）が出力する電力（出力電力）に応じて制御される。図２の例では、燃料電池１１０の出力電力が時間とともに漸増しているため、循環ポンプ３４０の回転数も出力電力の変化に応じて増加している。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing how the circulation pump 340 is driven during the operation of the fuel cell system 100. The vertical axis of the graph in FIG. 2 represents the rotation speed R (circulation pump rotation speed R) of the circulation pump 340. The “+” side of the vertical axis represents the number of rotations in the case of normal rotation, and the “−” side of the vertical axis represents the number of rotations in the case of reverse rotation. In addition, the horizontal axis of the graph of FIG. 2 represents time. The number of revolutions of circulation pump 340 is controlled according to the power (output power) output from fuel cell 110 (FIG. 1). In the example of FIG. 2, since the output power of the fuel cell 110 gradually increases with time, the rotational speed of the circulation pump 340 also increases according to the change in the output power.

図２に示すように、燃料電池システム１００の運転中は、循環ポンプ３４０が正回転の状態に維持される。そのため、図１に示すように、循環ポンプ３４０は、第２の還流配管３５４から第１の還流配管３４２にアノードオフガスを送出する。第１の還流配管３４２に送出されたアノードオフガスは、水素ガスと混合され、燃料ガスとして燃料電池１１０に供給される。 As shown in FIG. 2, during the operation of the fuel cell system 100, the circulation pump 340 is maintained in the forward rotation state. Therefore, as shown in FIG. 1, the circulation pump 340 sends the anode off gas from the second reflux pipe 354 to the first reflux pipe 342. The anode off-gas sent to the first reflux pipe 342 is mixed with hydrogen gas and supplied to the fuel cell 110 as fuel gas.

このように、燃料電池システム１００の運転中は、循環ポンプ３４０を正回転させることにより、燃料電池１１０と、気液分離器３５０と、循環ポンプ３４０との間を燃料ガスが循環する。なお、本明細書においては、燃料電池１１０と気液分離器３５０と循環ポンプ３４０とこれらの機器を接続する配管１３２，１３４，３５４，３４２とを併せて「アノード循環流路」とも呼ぶ。 Thus, during operation of the fuel cell system 100, the fuel gas circulates among the fuel cell 110, the gas-liquid separator 350, and the circulation pump 340 by rotating the circulation pump 340 forward. In the present specification, the fuel cell 110, the gas-liquid separator 350, the circulation pump 340, and the pipes 132, 134, 354, and 342 connecting these devices are also collectively referred to as “anode circulation flow path”.

アノード循環流路のうち、第１の還流配管３４２と循環ポンプ３４０と第２の還流配管３５４と（以下、これらを併せて「還流部」とも呼ぶ）には湿潤なアノードオフガスが流れるので、還流部の内部には水が付着する。また、燃料ガス排出配管１３４には、凝縮水分離前のアノードオフガスが流れるので、燃料ガス排出配管１３４には水が付着する。 Since the anode anode gas passes through the first reflux pipe 342, the circulation pump 340, and the second reflux pipe 354 (hereinafter also referred to as “reflux section”) in the anode circulation flow path, Water adheres to the inside of the section. Further, since the anode off-gas before the condensed water separation flows through the fuel gas discharge pipe 134, water adheres to the fuel gas discharge pipe 134.

図１に示す排気・排水弁３６０は、気液分離器３５０中の水の量が所定量以上となった場合や、循環する燃料ガス中の不純物濃度が高くなった場合等、必要に応じて開かれる。排気・排水弁３６０は、燃料電池システム１００を停止する際にも開閉されるが、この場合の動作については後述する。排気・排水弁３６０を開くことにより、気液分離器３５０中の水とアノードオフガスとは、配管３５２と、排気・排水弁３６０と、配管３６２とを介して、水・アノードオフガス排出部３７０に排出される。水・アノードオフガス排出部３７０は、排出されたアノードオフガス中に含まれる水素を燃焼させて不活性化した後、不活性化したアノードオフガスを大気中に放出する。 The exhaust / drain valve 360 shown in FIG. 1 is used as necessary when the amount of water in the gas-liquid separator 350 exceeds a predetermined amount or when the concentration of impurities in the circulating fuel gas increases. be opened. The exhaust / drain valve 360 is also opened and closed when the fuel cell system 100 is stopped. The operation in this case will be described later. By opening the exhaust / drain valve 360, the water and anode off-gas in the gas-liquid separator 350 are supplied to the water / anode off-gas discharge unit 370 via the pipe 352, the exhaust / drain valve 360, and the pipe 362. Discharged. The water / anode off-gas discharge unit 370 burns and inactivates hydrogen contained in the discharged anode off-gas, and then releases the deactivated anode off-gas into the atmosphere.

燃料電池制御部４００は、外部制御部からの電力要求や起動・停止の指示などの制御信号と、燃料電池システム１００に設けられた各種センサ（図示しない）とに基づいて、燃料電池システム１００の空気ポンプ２０２と、開閉弁３２０，３６０と、調圧弁３３０と、循環ポンプ３４０とを制御する。 The fuel cell control unit 400 is configured to control the fuel cell system 100 based on control signals such as a power request from the external control unit and start / stop instructions and various sensors (not shown) provided in the fuel cell system 100. The air pump 202, the on-off valves 320 and 360, the pressure regulating valve 330, and the circulation pump 340 are controlled.

図３は、燃料電池システム１００（図１）を停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャートである。図４は、燃料電池制御部４００が停止処理ルーチンを実行する際の燃料電池システム１００の状態を示す説明図である。図４（ａ）の縦軸は循環ポンプ回転数Ｒを表しており、図４（ｂ）は排気・排水弁３６０の開閉状態を示している。 FIG. 3 is a flowchart showing a stop processing routine that is executed when the fuel cell system 100 (FIG. 1) is stopped. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the state of the fuel cell system 100 when the fuel cell control unit 400 executes a stop processing routine. The vertical axis of FIG. 4A represents the circulation pump rotational speed R, and FIG. 4B shows the open / closed state of the exhaust / drain valve 360.

図４の時刻ｔ₀以前では、燃料電池システム１００は運転状態となっている。上述したように、燃料電池システム１００の運転中は、循環ポンプ３４０は正回転の状態に維持されている。また、排気・排水弁３６０の開閉状態は、不定である。図４の例では、時刻ｔ₀において、燃料電池１１０による発電が停止されるとともに、燃料電池制御部４００に燃料電池システム１００を停止する指示が与えられる。なお、発電の停止は、燃料電池１１０に接続された負荷（図示しない）への燃料電池１１０からの電力の供給を停止することにより行われる。 Prior to time t _{0 in} FIG. 4, the fuel cell system 100 is in an operating state. As described above, the circulation pump 340 is maintained in the normal rotation state during the operation of the fuel cell system 100. The open / close state of the exhaust / drain valve 360 is indefinite. In the example of FIG. 4, at time t ₀ , power generation by the fuel cell 110 is stopped, and an instruction to stop the fuel cell system 100 is given to the fuel cell control unit 400. The power generation is stopped by stopping the supply of power from the fuel cell 110 to a load (not shown) connected to the fuel cell 110.

燃料電池システム１００を停止する指示が与えられると、燃料電池制御部４００は、ステップＳ１１０において、排気・排水弁３６０を閉じる。排気・排水弁３６０が閉じた後、燃料電池制御部４００は、ステップＳ１２０において、発電停止から所定の時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。発電停止から時間Ｔ１が経過している場合には、制御はステップＳ１３０に移される。一方、発電停止から時間Ｔ１が経過していない場合には、制御は戻され、発電停止から時間Ｔ１が経過するまでの間ステップＳ１２０が繰り返し実行される。図４の例では、時刻ｔ₀における発電停止から時間Ｔ１が経過する時刻ｔ₁まで、ステップＳ１２０が繰り返し実行される。なお、所定の時間Ｔ１の設定方法については、後述する。 When an instruction to stop the fuel cell system 100 is given, the fuel cell control unit 400 closes the exhaust / drain valve 360 in step S110. After the exhaust / drain valve 360 is closed, the fuel cell control unit 400 determines in step S120 whether or not a predetermined time T1 has elapsed since the power generation was stopped. If the time T1 has elapsed since the power generation was stopped, control is transferred to step S130. On the other hand, when the time T1 has not elapsed since the power generation stop, the control is returned, and step S120 is repeatedly executed until the time T1 elapses after the power generation is stopped. In the example of FIG. 4, step S120 is repeatedly executed from the power generation stop at time t ₀ until time t ₁ when time T1 elapses. A method for setting the predetermined time T1 will be described later.

図５（ａ）は、時刻ｔ₀と時刻ｔ₁との間におけるアノード循環流路のガスの流れを示す説明図である。燃料電池１１０による発電は時刻ｔ₀において停止されるので、時刻ｔ₀以後は発電による水素の消費が停止する。水素の消費が停止することにより、調圧弁からの水素ガスの供給が停止する。また、発電の停止により、水素の消費が停止するとともに、カソードにおける水の生成も止まりカソードからアノードに透過する水分量も低下する。そのため、燃料電池１１０から燃料ガス排出配管１３４に送出される燃料ガスの湿度は、燃料電池システム１００の運転時よりも低下する。 FIG. 5A is an explanatory diagram showing the gas flow in the anode circulation channel between time t ₀ and time t ₁ . Since power generation by the fuel cell 110 is stopped at time t ₀ , hydrogen consumption by power generation stops after time t ₀ . When the consumption of hydrogen is stopped, the supply of hydrogen gas from the pressure regulating valve is stopped. In addition, the stoppage of power generation stops the consumption of hydrogen, stops the generation of water at the cathode, and reduces the amount of moisture that permeates from the cathode to the anode. Therefore, the humidity of the fuel gas sent from the fuel cell 110 to the fuel gas discharge pipe 134 is lower than when the fuel cell system 100 is in operation.

図５（ａ）に示すように、時刻ｔ₀と時刻ｔ₁との間では、燃料電池システム１００運転時のアノードオフガスよりも湿度が低い燃料ガスがアノード循環流路を循環する。このとき、燃料電池１１０から燃料ガス排出配管１３４に送出される燃料ガスの湿度が低下するので、燃料ガス排出配管１３４内での水の凝縮が抑制される。また、燃料ガス排出配管１３４には、燃料電池１１０から気液分離器３５０に向かって燃料ガスが流れるので、燃料ガス排出配管１３４内に付着している水には、気液分離器３５０に向かう方向の力が加えられる。そのため、燃料ガス排出配管１３４内に付着した水は、時刻ｔ₀での発電停止後の燃料ガスの循環により除去される。なお、所定の時間Ｔ１は、このように燃料ガス排出配管１３４内の水の除去に要する時間に基づいて設定される。 As shown in FIG. 5A, between time t ₀ and time t ₁ , fuel gas having a lower humidity than the anode off-gas during operation of the fuel cell system 100 circulates in the anode circulation flow path. At this time, since the humidity of the fuel gas sent from the fuel cell 110 to the fuel gas discharge pipe 134 is reduced, condensation of water in the fuel gas discharge pipe 134 is suppressed. Further, since the fuel gas flows from the fuel cell 110 toward the gas-liquid separator 350 in the fuel gas discharge pipe 134, the water adhering in the fuel gas discharge pipe 134 goes to the gas-liquid separator 350. Directional force is applied. Therefore, the water adhering in the fuel gas discharge pipe 134 is removed by the circulation of the fuel gas after the power generation is stopped at the time t ₀ . The predetermined time T1 is set based on the time required for removing the water in the fuel gas discharge pipe 134 as described above.

発電の停止から所定の時間Ｔ１が経過した時刻ｔ₁において、燃料電池制御部４００は、循環ポンプ３４０の駆動を停止する（ステップＳ１３０）。図４（ａ）に示すように、循環ポンプ３４０は、その駆動が停止されても慣性により回転はすぐに停止せず、徐々にその回転数が低下して時刻ｔ₂で循環ポンプ３４０の回転が停止する。 At time t ₁ when a predetermined time T1 has elapsed since the stop of power generation, the fuel cell control unit 400 stops driving the circulation pump 340 (step S130). As shown in FIG. 4 (a), the circulation pump 340 is rotated by inertia driving is stopped does not stop immediately, gradually rotation of the circulation pump 340 at time t ₂ the rotation speed is reduced Stops.

循環ポンプ３４０の回転が停止すると、図４（ｂ）に示すように、燃料電池制御部４００は、排気・排水弁３６０を開く（ステップＳ２１０）。そして、時刻ｔ₃において、燃料電池制御部４００は、循環ポンプ３４０を逆回転させる（ステップＳ２２０）。循環ポンプ３４０の回転数は、時間とともに大きくなり、時刻ｔ₄で所定の回転数に到達する。なお、循環ポンプ３４０の逆回転は、例えば、循環ポンプ３４０を駆動する電気モータの回転方向を反転することによって行うことができ、ギアやプーリ等を用いた反転機構を用いて行うこともできる。 When the rotation of the circulation pump 340 stops, as shown in FIG. 4B, the fuel cell control unit 400 opens the exhaust / drain valve 360 (step S210). At time t ₃ , the fuel cell controller 400 rotates the circulation pump 340 in the reverse direction (step S220). The rotational speed of the circulation pump 340 increases with time, and reaches a predetermined rotational speed at time t ₄ . The reverse rotation of the circulation pump 340 can be performed, for example, by reversing the rotation direction of the electric motor that drives the circulation pump 340, and can also be performed using a reversing mechanism using a gear, a pulley, or the like.

上述のように循環ポンプ３４０は、回転方向を反転することにより、ガスの送出方向を反転することができる。そのため、循環ポンプ３４０が逆回転している状態では、循環ポンプ３４０は、第１の還流配管３４２から第２の還流配管３５４に向かってガスを送出する。 As described above, the circulation pump 340 can reverse the gas delivery direction by reversing the rotation direction. Therefore, in a state where the circulation pump 340 is rotating in the reverse direction, the circulation pump 340 sends gas from the first reflux pipe 342 toward the second reflux pipe 354.

図５（ｂ）は、循環ポンプ３４０が逆回転している状態でのアノード循環流路を流れるガスの様子を示している。循環ポンプ３４０を逆回転させることにより、水素ガスは、低圧水素配管３３２と還流部とを介して、調圧弁から気液分離器３５０に供給される。このとき、気液分離器３５０に配管３５２を介して接続されている排気・排水弁３６０は開状態であるので、気液分離器３５０に供給された水素ガスは、配管３５２と排気・排水弁３６０と配管３６２とを介して水・アノードオフガス排出部に排出される。このように、循環ポンプ３４０を逆回転させることにより、還流部には乾燥した水素ガスが水・アノードオフガス排出部に向かって流れるため、還流部内部の水が水素ガスの動圧と水素ガス中への蒸発により燃料電池システム１００外部に排出される。 FIG. 5B shows the state of the gas flowing through the anode circulation channel in a state where the circulation pump 340 rotates in the reverse direction. By rotating the circulation pump 340 in the reverse direction, the hydrogen gas is supplied from the pressure regulating valve to the gas-liquid separator 350 via the low-pressure hydrogen pipe 332 and the reflux unit. At this time, since the exhaust / drain valve 360 connected to the gas-liquid separator 350 via the pipe 352 is in an open state, the hydrogen gas supplied to the gas-liquid separator 350 is supplied to the pipe 352 and the exhaust / drain valve. 360 and the pipe 362 are discharged to the water / anode off-gas discharge unit. Thus, by rotating the circulation pump 340 in the reverse direction, the dried hydrogen gas flows toward the water / anode off-gas discharge part in the reflux part, so that the water in the reflux part is in the dynamic pressure of the hydrogen gas and in the hydrogen gas. It is discharged outside the fuel cell system 100 by evaporation.

図３のステップＳ２３０において、燃料電池制御部４００は、循環ポンプ３４０の逆回転の開始から所定の時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。逆回転の開始から時間Ｔ２が経過している場合には、制御はステップＳ２４０に移される。一方、逆回転の開始から時間Ｔ２が経過していない場合には、制御は戻され、逆回転の開始から時間Ｔ２が経過するまでの間ステップＳ２３０が繰り返し実行される。図４の例では、時刻ｔ₃における逆回転の開始から時間Ｔ２が経過する時刻ｔ₅まで、ステップＳ２３０が繰り返し実行される。なお、所定の時間Ｔ２は、上述のように還流部からの水の排出に要する時間に基づいて設定される。 In step S230 of FIG. 3, the fuel cell control unit 400 determines whether or not a predetermined time T2 has elapsed from the start of reverse rotation of the circulation pump 340. If time T2 has elapsed from the start of reverse rotation, control is transferred to step S240. On the other hand, when the time T2 has not elapsed since the start of the reverse rotation, the control is returned, and step S230 is repeatedly executed until the time T2 elapses from the start of the reverse rotation. In the example of FIG. 4, from the start of the reverse rotation at the time t ₃ to time t ₅ the time T2 has elapsed, step S230 is repeatedly executed. Note that the predetermined time T2 is set based on the time required for discharging water from the reflux section as described above.

時刻ｔ₃（図４）における逆回転の開始から所定の時間Ｔ２が経過した時刻ｔ₅において、燃料電池制御部４００は、循環ポンプ３４０の駆動を停止する（ステップＳ２４０）。循環ポンプ３４０の回転数は時刻ｔ₅から徐々に低下し、時刻ｔ₆で循環ポンプ３４０の回転が停止する。循環ポンプ３４０の回転が停止すると、図４（ｂ）に示すように、燃料電池制御部４００は、排気・排水弁３６０を閉じ（ステップＳ３１０）、図３に示す停止処理ルーチンは終了する。 At time t ₃ the time t ₅ to a predetermined time T2 from the start of the reverse rotation has passed in (FIG. 4), the fuel cell controller 400 stops driving of the circulation pump 340 (step S240). Rotational speed of the circulation pump 340 is gradually decreased from time t _5, the rotation of the circulation pump 340 at time t ₆ is stopped. When the rotation of the circulation pump 340 stops, as shown in FIG. 4B, the fuel cell control unit 400 closes the exhaust / drain valve 360 (step S310), and the stop processing routine shown in FIG. 3 ends.

第１実施例では、燃料電池システム１００を停止する際に、発電を停止し排気・排水弁３６０を閉じた後に、循環ポンプ３４０が所定の時間Ｔ１正回転に維持される。これにより、燃料ガス排出配管１３４内部に付着した水は気液分離器３５０に送られるので、気液分離器から排水することにより燃料電池システム１００外に排出することができる。また、排気・排水弁３６０を開いた状態で循環ポンプを逆回転させることにより、還流部には乾燥した水素ガスが排気・排水弁３６０方向に流れるので、還流部内部の水を燃料電池システム１００外部に排出することができる。 In the first embodiment, when the fuel cell system 100 is stopped, after the power generation is stopped and the exhaust / drain valve 360 is closed, the circulation pump 340 is maintained at the normal rotation T1 for a predetermined time. As a result, the water adhering to the inside of the fuel gas discharge pipe 134 is sent to the gas-liquid separator 350 and can be discharged out of the fuel cell system 100 by draining from the gas-liquid separator. In addition, by rotating the circulation pump in the reverse direction with the exhaust / drain valve 360 open, dry hydrogen gas flows in the reflux part in the direction of the exhaust / drain valve 360, so that the water in the reflux part is used as the fuel cell system 100. It can be discharged to the outside.

なお、第１実施例では、時刻ｔ₂での循環ポンプ３４０の正回転の停止と同時に排気・排水弁３６０を開き、時刻ｔ₆での循環ポンプ３４０の逆回転の停止と同時に排気・排水弁３６０を閉じているが、一般に、排気・排水弁３６０は、循環ポンプ３４０が逆回転している間（時刻ｔ₃〜時刻ｔ₆）開状態に維持されていればよい。具体的には、排気・排水弁３６０は、発電が停止される時刻ｔ₀から循環ポンプ３４０の逆回転が開始する時刻ｔ₃の間の任意の時点で開くものとしてもよく、循環ポンプ３４０の逆回転が停止する時刻ｔ₆以降の任意の時点で閉じるものとしてもよい。なお、排気・排水弁３６０からの空気の逆流を抑制するため、排気・排水弁３６０は、循環ポンプ３４０の正回転が停止する時刻ｔ₂から循環ポンプ３４０の逆回転が開始する時刻ｔ₃の間で開かれるのが好ましく、循環ポンプ３４０の逆回転が停止する時刻ｔ₆で閉じられるのが好ましい。 In the first embodiment, to open the forward rotation of the stop at the same time the exhaust-drain valve 360 of the circulation pump 340 in the time t _2, the reverse rotation stop at the same time the exhaust-drain valve of the circulation pump 340 at time t ₆ Although 360 is closed, in general, the exhaust / drain valve 360 only needs to be maintained in the open state while the circulation pump 340 rotates in reverse (time t ₃ to time t ₆ ). Specifically, the exhaust / drain valve 360 may be opened at any time between time t ₀ when power generation is stopped and time t ₃ when the reverse rotation of the circulation pump 340 starts. reverse rotation may alternatively be closed at any time after time t ₆ to stop. In order to suppress the reverse flow of air from the exhaust and drainage valve 360, the exhaust-drain valve 360, forward rotation of the time t ₃ when the reverse rotation starts the circulation pump 340 from time t ₂ to stop the circulating pump 340 is preferably opened between, preferably reverse rotation of the circulation pump 340 is closed at time t ₆ to stop.

Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例において、燃料電池システム１００（図１）を停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャートである。図７は、燃料電池制御部４００が図６のフローチャートで示される停止処理ルーチンを実行する際の燃料電池システム１００の状態を示す説明図である。図６のフローチャートは、２つのステップＳ２１０，Ｓ３１０が省略されている点と、ステップＳ２２０とステップＳ２３０との間にステップＳ２２２が付加されている点と、ステップＳ２３０とステップＳ２４０との間にステップＳ２３２が付加されている点とで、図３に示す第１実施例のフローチャートと異なっている。また、図７のグラフは、時刻ｔ₂から時刻ｔ₆の間の排気・排水弁の開閉状態が異なっている点で、図４のグラフと異なっている。他の点は、同じである。 B. Second embodiment:
FIG. 6 is a flowchart showing a stop processing routine that is executed when the fuel cell system 100 (FIG. 1) is stopped in the second embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the state of the fuel cell system 100 when the fuel cell control unit 400 executes the stop processing routine shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 6, two steps S210 and S310 are omitted, step S222 is added between steps S220 and S230, and step S232 between steps S230 and S240. Is different from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. The graph of FIG. 7 is different from the graph of FIG. 4 in that the open / close state of the exhaust / drain valve is different between time t ₂ and time t ₆ . The other points are the same.

時刻ｔ₄で循環ポンプ３４０の逆回転が所定の回転数に達すると、燃料電池制御部４００（図１）は、排気・排水弁３６０の開閉状態を周期的に切り替える間欠開閉を開始する（ステップＳ２２２）。そして、時刻ｔ₃における逆回転の開始から時間Ｔ２が経過する時刻ｔ₅まで、ステップＳ２３０が繰り返し実行される。時間Ｔ２が経過した後、燃料電池制御部４００は、排気・排水弁３６０の間欠開閉を停止する（ステップＳ２３２）。 When the reverse rotation of the circulation pump 340 reaches a predetermined rotation number at time t ₄ , the fuel cell control unit 400 (FIG. 1) starts intermittent opening / closing that periodically switches the opening / closing state of the exhaust / drain valve 360 (step). S222). Then, from the start of the reverse rotation at the time t ₃ to time t ₅ the time T2 has elapsed, step S230 is repeatedly executed. After the time T2 has elapsed, the fuel cell control unit 400 stops the intermittent opening / closing of the exhaust / drain valve 360 (step S232).

第２実施例では、循環ポンプ３４０が逆回転している際に、排気・排水弁３６０が間欠的に開閉される。排気・排水弁３６０が閉じている状態で循環ポンプ３４０が逆回転すると、第２の還流配管３５４と気液分離器３５０と配管３５２，１３４（以下、これらを併せて「燃料電池出口流路」とも呼ぶ）の圧力が上昇する。燃料電池出口流路の圧力が高くなった状態で排気・排水弁３６０を開くと、燃料電池出口流路中の水素ガスは、水・アノードオフガス排出部３７０（図１）を介して排出される。一般に、水・アノードオフガス排出部３７０は圧損が小さくほぼ大気圧となっているので、排出される水素ガスの流速は高くなる。そのため、燃料電池出口流路内部に付着した水には、排気・排水弁３６０に向かう方向の力が加えられ、その排出が促進される。一方、排気・排水弁３６０が開いている状態では、第１実施例と同様に、乾燥した水素ガスが還流部を流れるので、還流部内部の水が燃料電池システム１００外部に排出される。 In the second embodiment, the exhaust / drain valve 360 is intermittently opened and closed when the circulation pump 340 rotates in the reverse direction. When the circulation pump 340 rotates in the reverse direction with the exhaust / drain valve 360 closed, the second recirculation pipe 354, the gas-liquid separator 350, the pipes 352, 134 (hereinafter referred to as “fuel cell outlet flow path” together) Pressure) increases. When the exhaust / drain valve 360 is opened while the pressure of the fuel cell outlet channel is high, the hydrogen gas in the fuel cell outlet channel is discharged through the water / anode off-gas discharge unit 370 (FIG. 1). . In general, since the water / anode off-gas discharge unit 370 has a small pressure loss and is almost atmospheric pressure, the flow rate of the discharged hydrogen gas increases. Therefore, a force in the direction toward the exhaust / drain valve 360 is applied to the water adhering to the inside of the fuel cell outlet channel, and the discharge is promoted. On the other hand, in the state where the exhaust / drain valve 360 is open, the dry hydrogen gas flows through the recirculation part as in the first embodiment, so that the water inside the recirculation part is discharged outside the fuel cell system 100.

このように、第２実施例では、第１実施例と同様に、燃料ガス排出配管１３４内部に付着した水と、還流部内部の水と、の燃料電池システム１００外部への排出が促進される。また、第２実施例では、循環ポンプ３４０を逆回転中に排気・排水弁３６０を間欠的に開閉することにより、燃料電池出口流路の内部に付着した水の燃料電池システム１００外部への排出を促進することができる。 As described above, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the discharge of the water adhering to the inside of the fuel gas discharge pipe 134 and the water inside the reflux portion to the outside of the fuel cell system 100 is promoted. . Further, in the second embodiment, the exhaust / drain valve 360 is intermittently opened and closed while the circulation pump 340 is rotating in the reverse direction, so that the water adhering to the inside of the fuel cell outlet channel is discharged to the outside of the fuel cell system 100. Can be promoted.

Ｃ．第３実施例：
図８は、第３実施例における燃料電池システム１００ａの構成を示す説明図である。第３実施例の燃料電池システム１００ａは、燃料ガス供給部３００から燃料電池１１０に燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管１３２ａ，１３２ｂ上に入口弁１４２が設けられている点と、燃料電池１１０から燃料ガス給排部３００にアノードオフガスを供給する燃料ガス排出配管１３４ａ，１３４ｂ上に出口弁１４４が設けられている点とで、図１に示す第１実施例の燃料電池システム１００と異なっている。他の点は、第１実施例の燃料電池システム１００と同じである。 C. Third embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the fuel cell system 100a according to the third embodiment. The fuel cell system 100a of the third embodiment includes an inlet valve 142 provided on fuel gas supply pipes 132a and 132b for supplying fuel gas from the fuel gas supply unit 300 to the fuel cell 110, and from the fuel cell 110. 1 is different from the fuel cell system 100 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that an outlet valve 144 is provided on the fuel gas discharge pipes 134a and 134b for supplying the anode off gas to the fuel gas supply / discharge section 300. . The other points are the same as the fuel cell system 100 of the first embodiment.

図９は、第３実施例において、燃料電池システム１００ａ（図８）を停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャートである。図１０は、図９に示す停止処理ルーチン実行時のアノード循環流路のガスの流れの様子を示す説明図である。図９のフローチャートは、ステップＳ１１０〜Ｓ２３０が５つのステップＳ４１０〜Ｓ４５０に替えられている点で、図３に示す第１実施例のフローチャートと異なっている。 FIG. 9 is a flowchart showing a stop processing routine executed when the fuel cell system 100a (FIG. 8) is stopped in the third embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the state of gas flow in the anode circulation passage when the stop processing routine shown in FIG. 9 is executed. The flowchart of FIG. 9 differs from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 3 in that steps S110 to S230 are replaced with five steps S410 to S450.

図１０では、ガスの流れ方向を白抜きの矢印で示している。また、循環ポンプ３４０の回転方向を循環ポンプ３４０の左側に付した矢印で示している。循環ポンプ３４０の回転方向を示す矢印は、図１０の下から上に向かう方向が循環ポンプ３４０の正回転方向を示しており、図１０の上から下に向かう方向が循環ポンプ３４０の逆回転方向を示している。なお、図１０では、図示の便宜上、３つの配管１３４ｂ，３５２，３５４が接続される気液分離器の図示を省略している。 In FIG. 10, the gas flow direction is indicated by white arrows. Further, the rotation direction of the circulation pump 340 is indicated by an arrow attached to the left side of the circulation pump 340. In the arrow indicating the rotation direction of the circulation pump 340, the direction from the bottom to the top in FIG. 10 indicates the normal rotation direction of the circulation pump 340, and the direction from the top to the bottom in FIG. Is shown. In addition, in FIG. 10, illustration of the gas-liquid separator to which the three piping 134b, 352, 354 is connected is abbreviate | omitted for convenience of illustration.

図９のステップＳ４１０において、燃料電池制御部４００ａ（図８）は、アノード循環流路に水素ガスを充填する。具体的には、燃料電池制御部４００ａは、図１０（ａ）に示すように、入口弁１４２と出口弁１４４とを開けるとともに、排気・排水弁３６０を閉じる。排気・排水弁３６０が閉じられることにより、アノード循環流路には、低圧水素配管３３２を介して調圧弁３３０から供給される水素ガスが充填される。水素ガス充填時には、図１０（ａ）に示すように、水素ガスが還流部を燃料ガス排出配管１３４ａ，１３４ｂから燃料ガス供給配管１３２ａ，１３４ｂに流れるように制御される。そのため、水素ガスの充填時には、燃料電池制御部４００ａが順流モードの制御を行っているともいうことができる。 In step S410 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400a (FIG. 8) fills the anode circulation channel with hydrogen gas. Specifically, as shown in FIG. 10A, the fuel cell control unit 400a opens the inlet valve 142 and the outlet valve 144 and closes the exhaust / drain valve 360. When the exhaust / drain valve 360 is closed, the anode circulation passage is filled with hydrogen gas supplied from the pressure regulating valve 330 via the low-pressure hydrogen pipe 332. When the hydrogen gas is filled, as shown in FIG. 10A, the hydrogen gas is controlled to flow through the reflux portion from the fuel gas discharge pipes 134a and 134b to the fuel gas supply pipes 132a and 134b. Therefore, it can be said that the fuel cell control unit 400a controls the forward flow mode during the filling of the hydrogen gas.

なお、アノード循環流路に水素ガスを充填する際には、調圧弁３３０から供給される水素ガスの圧力を燃料電池システム１００ａの通常運転時よりも高くするのが好ましい。アノード循環流路の水素ガスの圧力を高くすれば、アノード循環流路からガスを排出する際のガスの流速が高くなる。ガスの流速が高くなると、アノード循環流路中の水に加わる力が大きくなるので、アノード循環流路からの水の排出がより促進される。 When filling the anode circulation passage with hydrogen gas, it is preferable that the pressure of the hydrogen gas supplied from the pressure regulating valve 330 is higher than that during normal operation of the fuel cell system 100a. If the pressure of the hydrogen gas in the anode circulation channel is increased, the gas flow rate when the gas is discharged from the anode circulation channel is increased. As the gas flow rate increases, the force applied to the water in the anode circulation channel increases, so that the discharge of water from the anode circulation channel is further promoted.

図９のステップＳ４２０において、燃料電池制御部４００ａは、アノード循環流路から充填された水素ガスを排出する。ステップＳ４２０における水素ガスの排出は、排出されるガスの流れ方向がアノード循環流路の順方向となるように行われる。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、燃料電池制御部４００ａは、入口弁１４２を閉じるとともに、排気・排水弁３６０を開ける。燃料電池１１０に充填された水素ガスは、排気・排水弁３６０を介して水・アノードオフガス排出部に排出される。 In step S420 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400a discharges the hydrogen gas filled from the anode circulation channel. The hydrogen gas is discharged in step S420 so that the flow direction of the discharged gas is the forward direction of the anode circulation channel. Specifically, as shown in FIG. 10B, the fuel cell control unit 400a closes the inlet valve 142 and opens the exhaust / drain valve 360. The hydrogen gas filled in the fuel cell 110 is discharged to the water / anode off-gas discharge section via the exhaust / drain valve 360.

この際、図１０（ｂ）に示すように、循環ポンプ３４０は正方向に回転している。そのため、低圧水素配管３３２を介して供給される水素ガスは、還流部を介しては排出されない。なお、図１０（ｂ）の例では、循環ポンプ３４０を正方向に回転させているが、循環ポンプ３４０を停止させるものとしても良い。循環ポンプ３４０を停止していても、循環ポンプ３４０の圧損により、水素ガスが還流部を逆方向に流れることが抑制される。 At this time, as shown in FIG. 10B, the circulation pump 340 rotates in the forward direction. Therefore, the hydrogen gas supplied through the low-pressure hydrogen pipe 332 is not discharged through the reflux unit. In the example of FIG. 10B, the circulation pump 340 is rotated in the forward direction, but the circulation pump 340 may be stopped. Even if the circulation pump 340 is stopped, the pressure loss of the circulation pump 340 prevents the hydrogen gas from flowing in the reverse direction in the reverse direction.

図９のステップＳ４３０において、燃料電池制御部４００ａは、アノード循環流路に水素ガスを充填する。なお、ステップＳ４３０における水素ガスの充填は、ステップＳ４１０における水素ガスの充填と同様であるので、ここではその説明を省略する。 In step S430 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400a fills the anode circulation channel with hydrogen gas. Note that the filling of hydrogen gas in step S430 is the same as the filling of hydrogen gas in step S410, and thus the description thereof is omitted here.

図９のステップＳ４４０において、燃料電池制御部４００ａは、充填された水素ガスをアノード循環流路から排出する。ステップＳ４４０における水素ガスの排出は、排出されるガスの流れ方向がアノード循環流路の逆方向となるように行われる。具体的には、図１０（ｄ）に示すように、燃料電池制御部４００ａは、出口弁１４４を閉じるとともに、排気・排水弁３６０を開け、循環ポンプ３４０を逆方向に回転させる。 In step S440 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400a discharges the filled hydrogen gas from the anode circulation channel. In step S440, the hydrogen gas is discharged so that the flow direction of the discharged gas is opposite to the anode circulation flow path. Specifically, as shown in FIG. 10 (d), the fuel cell control unit 400a closes the outlet valve 144, opens the exhaust / drain valve 360, and rotates the circulation pump 340 in the reverse direction.

このとき、燃料電池１１０に充填された水素ガスは、還流部と排気・排水弁３６０とを介して水・アノードオフガス排出部に排出される。また、低圧水素配管３３２を介して調圧弁３３０から供給される水素ガスも、還流部と排気・排水弁３６０とを介して水・アノードオフガス排出部に排出される。そのため、逆方向ガス排出時には、燃料電池制御部４００ａが逆流モードの制御を行っているともいうことができる。 At this time, the hydrogen gas filled in the fuel cell 110 is discharged to the water / anode off-gas discharge unit via the reflux unit and the exhaust / drain valve 360. The hydrogen gas supplied from the pressure regulating valve 330 via the low-pressure hydrogen pipe 332 is also discharged to the water / anode off-gas discharge unit via the reflux unit and the exhaust / drain valve 360. Therefore, it can be said that the fuel cell control unit 400a performs the control of the reverse flow mode when the backward gas is discharged.

このように、循環ポンプ３４０を逆回転させることにより、アノード循環流路に充填された水素ガスは、還流部を水・アノードオフガス排出部に向かって流れる。そのため、還流部内部の水が水素ガスの動圧により燃料電池システム１００外部に排出される。また、調圧弁３３０から供給される乾燥した水素ガスが還流部を通過することにより、還流部の水分除去が促進される。 In this way, by rotating the circulation pump 340 in the reverse direction, the hydrogen gas filled in the anode circulation channel flows through the reflux part toward the water / anode off-gas discharge part. Therefore, the water inside the reflux part is discharged outside the fuel cell system 100 by the dynamic pressure of hydrogen gas. Further, when the dry hydrogen gas supplied from the pressure regulating valve 330 passes through the reflux portion, moisture removal in the reflux portion is promoted.

図９のステップＳ４５０において、燃料電池制御部４００ａは、ステップＳ４１０〜Ｓ４４０の各工程の繰り返しが所定の回数に達したか否かを判断する。繰り返しが所定の回数に達した場合、制御はステップＳ２４０に移される。一方、繰り返しが所定の回数に達していない場合、制御はステップＳ４１０に戻され、ステップＳ４１０〜Ｓ４４０の各工程の繰り返しが所定の回数に達するまで、ステップＳ４１０〜Ｓ４５０が繰り返し実行される。 In step S450 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400a determines whether or not the repetition of each step of steps S410 to S440 has reached a predetermined number of times. If the repetition has reached a predetermined number of times, control is transferred to step S240. On the other hand, when the repetition has not reached the predetermined number of times, the control is returned to step S410, and steps S410 to S450 are repeatedly executed until the repetition of each step of steps S410 to S440 reaches the predetermined number of times.

なお、所定の回数は、アノード循環流路中の水が十分な量まで低減可能となるように実験等により適宜設定される。ステップＳ４１０〜Ｓ４４０を１回実行することによりアノード循環流路中の水が十分な量まで排出可能であれば、ステップＳ４５０は省略することが可能である。 Note that the predetermined number of times is appropriately set by an experiment or the like so that water in the anode circulation channel can be reduced to a sufficient amount. If the water in the anode circulation channel can be discharged to a sufficient amount by executing Steps S410 to S440 once, Step S450 can be omitted.

また、図９のステップＳ４５０では、ステップＳ４１０〜Ｓ４４０の各工程の繰り返しを行うか否かを、繰り返しの回数で判断しているが、繰り返しの要否を他の方法で判断することも可能である。例えば、アノード循環流路中の水分量を測定し、その測定結果に基づいて繰り返しの要否を判断するものとしても良い。 Further, in step S450 of FIG. 9, whether or not to repeat each of steps S410 to S440 is determined by the number of repetitions, but the necessity of repetition can be determined by other methods. is there. For example, the amount of water in the anode circulation channel may be measured, and the necessity of repetition may be determined based on the measurement result.

第３実施例では、燃料電池システム１００ａを停止する際に、アノード循環流路に水素ガスが充填される。そして、排気・排水弁３６０を開いた状態で循環ポンプ３４０を逆回転させることにより、充填された水素ガスが排気・排水弁３６０方向に流れるので、還流部内部の水を燃料電池システム１００ａ外部に排出することができる。 In the third embodiment, when the fuel cell system 100a is stopped, the anode circulation passage is filled with hydrogen gas. Then, by rotating the circulation pump 340 in the reverse direction with the exhaust / drain valve 360 opened, the filled hydrogen gas flows in the direction of the exhaust / drain valve 360, so that the water in the reflux section is discharged to the outside of the fuel cell system 100a. Can be discharged.

なお、第３実施例は、燃料電池１１０に充填された水素ガスを排出することにより、燃料電池１１０からの水分の排出が可能になる点で、第１および第２実施例よりも好ましい。一方、第１および第２実施例は、燃料電池システムの構成がより簡単になる点で第３実施例よりも好ましい。 Note that the third embodiment is preferable to the first and second embodiments in that it is possible to discharge moisture from the fuel cell 110 by discharging the hydrogen gas filled in the fuel cell 110. On the other hand, the first and second embodiments are preferable to the third embodiment in that the configuration of the fuel cell system becomes simpler.

Ｄ．第４実施例：
図１１は、第４実施例における燃料電池システム１００ｂの構成を示す説明図である。第４実施例の燃料電池システム１００ｂは、燃料ガス供給部３００ａの低圧水素配管３３２ａ，３３２ｂ上に低圧遮断弁３３４が設けられている点で図８に示す第３実施例の燃料電池システム１００ａと異なっている。他の点は、第３実施例と同じである。 D. Fourth embodiment:
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration of the fuel cell system 100b according to the fourth embodiment. The fuel cell system 100b of the fourth embodiment is different from the fuel cell system 100a of the third embodiment shown in FIG. 8 in that a low-pressure shut-off valve 334 is provided on the low-pressure hydrogen pipes 332a and 332b of the fuel gas supply unit 300a. Is different. The other points are the same as in the third embodiment.

図１２は、停止処理ルーチン実行時のアノード循環流路のガスの流れの様子を示す説明図である。なお、第４実施例における停止処理ルーチンは、図９に示す第３実施例における停止処理ルーチンと同じである。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing the state of gas flow in the anode circulation passage when the stop process routine is executed. Note that the stop processing routine in the fourth embodiment is the same as the stop processing routine in the third embodiment shown in FIG.

図９のステップＳ４１０において、燃料電池制御部４００ｂ（図１１）は、燃料電池制御部４００ｂは、図１２（ａ）に示すように、低圧遮断弁３３４と入口弁１４２と出口弁１４４とを開くとともに、排気・排水弁３６０を閉じる。排気・排水弁３６０が閉じられることにより、アノード循環流路には水素ガスが充填される。 In step S410 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400b (FIG. 11) opens the low pressure shut-off valve 334, the inlet valve 142, and the outlet valve 144 as shown in FIG. 12 (a). At the same time, the exhaust / drain valve 360 is closed. When the exhaust / drain valve 360 is closed, the anode circulation passage is filled with hydrogen gas.

図９のステップＳ４２０において、燃料電池制御部４００ｂは、アノード循環流路から充填された水素ガスを排出する。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、燃料電池制御部４００ｂは、低圧遮断弁３３４と入口弁１４２とを閉じるとともに、排気・排水弁３６０を開ける。燃料電池１１０に充填された水素ガスは、排気・排水弁３６０を介して水・アノードオフガス排出部に排出される。 In step S420 of FIG. 9, the fuel cell controller 400b discharges the hydrogen gas filled from the anode circulation channel. Specifically, as shown in FIG. 12B, the fuel cell control unit 400b closes the low pressure shut-off valve 334 and the inlet valve 142 and opens the exhaust / drain valve 360. The hydrogen gas filled in the fuel cell 110 is discharged to the water / anode off-gas discharge section via the exhaust / drain valve 360.

図９のステップＳ４４０において、燃料電池制御部４００ｂは、充填された水素ガスをアノード循環流路から排出する。具体的には、図１２（ｄ）に示すように、燃料電池制御部４００ｂは、低圧遮断弁３３４と出口弁１４４とを閉じるとともに、排気・排水弁３６０を開け、循環ポンプ３４０を逆方向に回転させる。 In step S440 of FIG. 9, the fuel cell control unit 400b discharges the filled hydrogen gas from the anode circulation channel. Specifically, as shown in FIG. 12D, the fuel cell control unit 400b closes the low pressure shut-off valve 334 and the outlet valve 144, opens the exhaust / drain valve 360, and turns the circulation pump 340 in the reverse direction. Rotate.

このとき、燃料電池１１０に充填された水素ガスは、還流部と排気・排水弁３６０とを介して水・アノードオフガス排出部に排出される。図１２（ｄ）の例では、低圧遮断弁３３４が閉じられているため、アノード循環流路中の圧力が低下する。そのため、図９のステップＳ４１０においてアノード循環流路に再度水素ガスを充填する際、圧力が低下したアノード循環流路に水素ガスが供給される。このように、圧力が低下したアノード循環流路に水素ガスを供給することにより、アノード循環流路内には圧力変動が生じる。 At this time, the hydrogen gas filled in the fuel cell 110 is discharged to the water / anode off-gas discharge unit via the reflux unit and the exhaust / drain valve 360. In the example of FIG. 12D, since the low-pressure shut-off valve 334 is closed, the pressure in the anode circulation channel decreases. Therefore, when the anode circulation channel is filled again with hydrogen gas in step S410 of FIG. 9, the hydrogen gas is supplied to the anode circulation channel whose pressure has decreased. In this way, by supplying hydrogen gas to the anode circulation channel whose pressure has decreased, pressure fluctuations occur in the anode circulation channel.

アノード循環流路内で圧力変動が生じると、ガス排出（ステップＳ４２０，Ｓ４４０）の際に排出されなかった残留水が移動する。残留水が移動することにより、再度のガス排出により残留水の排出が促進される。 When pressure fluctuations occur in the anode circulation channel, residual water that has not been discharged during gas discharge (steps S420 and S440) moves. By moving the residual water, the discharge of the residual water is promoted by the gas discharge again.

第４実施例は、低圧遮断弁３３４の開閉で生じるアノード循環流路内で圧力変動により、アノード循環流路内に残留した水の排出がより促進される点で、第３実施例よりも好ましい。一方、第３実施例は、調圧弁３３０から供給される乾燥した水素ガスが還流部を通過することにより、還流部の水分除去が促進される点で第４実施例よりも好ましい。 The fourth embodiment is preferable to the third embodiment in that discharge of water remaining in the anode circulation channel is further promoted by pressure fluctuations in the anode circulation channel caused by opening and closing of the low pressure shut-off valve 334. . On the other hand, the third embodiment is more preferable than the fourth embodiment in that the dry hydrogen gas supplied from the pressure regulating valve 330 passes through the reflux section, thereby promoting water removal in the reflux section.

Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 E. Variation:
In addition, this invention is not restricted to the said Example and embodiment, It can implement in a various aspect in the range which does not deviate from the summary, For example, the following deformation | transformation is also possible.

Ｅ１．変形例１：
上記第１および第２実施例では、燃料電池制御部４００は、発電の停止の後、燃料ガスを気液分離器３５０から燃料ガス供給配管１３２に供給する制御（順流モード）を実行し、順流モードの実行後、水素ガスを燃料ガス供給配管１３２から気液分離器３５０に供給する制御（逆流モード）を実行しているが、順流モードの実行を省略することも可能である。この場合、燃料ガス排出配管１３４内部に付着した水の除去は、例えば、発電の停止前に循環ポンプ３４０の回転数を高めることによって行うことができる。 E1. Modification 1:
In the first and second embodiments, the fuel cell control unit 400 performs control (forward flow mode) for supplying the fuel gas from the gas-liquid separator 350 to the fuel gas supply pipe 132 after the power generation is stopped. After execution of the mode, control (backflow mode) for supplying hydrogen gas from the fuel gas supply pipe 132 to the gas-liquid separator 350 is executed, but execution of the forward flow mode may be omitted. In this case, the water adhering to the inside of the fuel gas discharge pipe 134 can be removed, for example, by increasing the number of revolutions of the circulation pump 340 before stopping the power generation.

Ｅ２．変形例２：
上記第３および第４実施例では、燃料電池制御部４００ａ，４００ｂは、水素ガス充填（ステップＳ４１０）と順方向ガス排出（Ｓ４２０）とを行うことにより、燃料電池１１０および燃料ガス排出配管１３４ａ，１３４ｂから水を排出しているが、これらのステップの実行を省略することも可能である。この場合、燃料電池１１０および燃料ガス排出配管１３４ａ，１３４ｂからの水の排出は、例えば、発電の停止前に循環ポンプ３４０の回転数を高めることによって行うことができる。 E2. Modification 2:
In the third and fourth embodiments, the fuel cell control units 400a and 400b perform the hydrogen gas filling (step S410) and the forward gas discharge (S420), whereby the fuel cell 110 and the fuel gas discharge pipe 134a, Although water is discharged from 134b, it is possible to omit the execution of these steps. In this case, water can be discharged from the fuel cell 110 and the fuel gas discharge pipes 134a and 134b, for example, by increasing the rotational speed of the circulation pump 340 before power generation is stopped.

Ｅ３．変形例３：
上記第１および第２実施例では、循環ポンプ３４０を逆回転させることにより水素ガスを燃料ガス供給配管１３２から気液分離器３５０に供給しているが、他の方法により水素ガスを低圧水素配管３３２から気液分離器３５０に供給することも可能である。例えば、循環ポンプ３４０にターボポンプ等のガスの逆流が可能なポンプを使用している場合には、循環ポンプ３４０の停止後に排気・排水弁３６０を開くことにより低圧水素配管３３２から気液分離器３５０に水素ガスを供給することができる。また、循環ポンプとしてエゼクタを使用する場合には、エゼクタに供給する水素ガスの流量を低減することにより低圧水素配管３３２から気液分離器３５０に水素ガスを供給することができる。 E3. Modification 3:
In the first and second embodiments, hydrogen gas is supplied from the fuel gas supply pipe 132 to the gas-liquid separator 350 by rotating the circulation pump 340 in the reverse direction, but the hydrogen gas is supplied to the low-pressure hydrogen pipe by other methods. It is also possible to supply the gas-liquid separator 350 from 332. For example, when a pump capable of backflow of gas such as a turbo pump is used as the circulation pump 340, the gas-liquid separator is opened from the low-pressure hydrogen pipe 332 by opening the exhaust / drain valve 360 after the circulation pump 340 is stopped. Hydrogen gas can be supplied to 350. When an ejector is used as the circulation pump, the hydrogen gas can be supplied from the low-pressure hydrogen pipe 332 to the gas-liquid separator 350 by reducing the flow rate of the hydrogen gas supplied to the ejector.

Ｅ４．変形例４：
上記各実施例では、水素ガスタンク３１０から供給される水素ガスを燃料ガスとして燃料電池１１０に供給しているが、燃料電池１１０に供給される燃料ガスとしては、燃料電池の燃料となる成分を含む種々のガスを使用することも可能である。例えば、炭化水素系の改質原料から改質器を用いて生成された改質ガスを燃料ガスとして燃料電池１１０に供給するものとしてもよい。 E4. Modification 4:
In each of the above embodiments, the hydrogen gas supplied from the hydrogen gas tank 310 is supplied to the fuel cell 110 as a fuel gas. However, the fuel gas supplied to the fuel cell 110 includes a component that becomes a fuel of the fuel cell. It is also possible to use various gases. For example, a reformed gas generated from a hydrocarbon-based reforming raw material using a reformer may be supplied to the fuel cell 110 as a fuel gas.

本発明の一実施形態としての燃料電池システム１００の構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell system 100 as one Embodiment of this invention. 燃料電池システム１００の運転中の循環ポンプ３４０の駆動の様子を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the circulation pump 340 is driven during operation of the fuel cell system 100. 第１実施例において、燃料電池システム１００を停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャート。5 is a flowchart showing a stop processing routine that is executed when the fuel cell system 100 is stopped in the first embodiment. 第１実施例において、燃料電池制御部４００が停止処理ルーチンを実行する際の燃料電池システム１００の状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state of the fuel cell system 100 at the time of the fuel cell control part 400 performing a stop process routine in 1st Example. 停止処理ルーチン実行中におけるアノード循環流路のガスの流れの様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mode of the flow of the gas of an anode circulation flow path during stop process routine execution. 第２実施例において、燃料電池システム１００を停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャート。7 is a flowchart showing a stop processing routine that is executed when the fuel cell system 100 is stopped in the second embodiment. 第２実施例において、燃料電池制御部４００が停止処理ルーチンを実行する際の燃料電池システム１００の状態を示す説明図。In 2nd Example, explanatory drawing which shows the state of the fuel cell system 100 when the fuel cell control part 400 performs a stop process routine. 第３実施例における燃料電池システム１００ａの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell system 100a in 3rd Example. 第３実施例において、燃料電池システム１００ａを停止する際に実行される停止処理ルーチンを示すフローチャート。In 3rd Example, the flowchart which shows the stop process routine performed when stopping the fuel cell system 100a. 第３実施例における停止処理ルーチン実行時のアノード循環流路のガスの流れの様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mode of the gas flow of the anode circulation flow path at the time of the stop process routine execution in 3rd Example. 第４実施例における燃料電池システム１００ｂの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell system 100b in 4th Example. 第４実施例における停止処理ルーチン実行時のアノード循環流路のガスの流れの様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mode of the gas flow of the anode circulation flow path at the time of stop process routine execution in 4th Example.

Explanation of symbols

１００，１００ａ，１００ｂ…燃料電池システム
１１０…燃料電池
１１２…セル
１２２…酸化剤ガス供給配管
１２４…酸化剤ガス排出配管
１３２，１３２ａ，１３２ｂ…燃料ガス供給配管
１３４，１３４ａ，１３４ｂ…燃料ガス排出配管
１４２…入口弁
１４４…出口弁
２００…酸化剤ガス給排部
２０２…空気ポンプ
２０４…カソードオフガス排出部
３００，３００ｂ…燃料ガス給排部
３１０…水素ガスタンク
３１２，３２２…高圧水素配管
３２０…遮断弁
３３０…調圧弁
３３２，３３２ａ，３３２ｂ…低圧水素配管
３３４…低圧遮断弁
３４０…循環ポンプ
３４２，３５４…還流配管
３５０…気液分離器
３５２，３６２…配管
３６０…排気・排水弁
３７０…水・アノードオフガス排出部
４００，４００ａ，４００ｂ…燃料電池制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a, 100b ... Fuel cell system 110 ... Fuel cell 112 ... Cell 122 ... Oxidant gas supply piping 124 ... Oxidant gas discharge piping 132, 132a, 132b ... Fuel gas supply piping 134, 134a, 134b ... Fuel gas discharge piping DESCRIPTION OF SYMBOLS 142 ... Inlet valve 144 ... Outlet valve 200 ... Oxidant gas supply / discharge part 202 ... Air pump 204 ... Cathode off gas discharge part 300, 300b ... Fuel gas supply / discharge part 310 ... Hydrogen gas tank 312, 322 ... High-pressure hydrogen piping 320 ... Shut-off valve 330 ... Pressure regulating valves 332, 332a, 332b ... Low pressure hydrogen piping 334 ... Low pressure shut-off valve 340 ... Circulation pump 342, 354 ... Recirculation piping 350 ... Gas-liquid separator 352, 362 ... Piping 360 ... Exhaust / drain valve 370 ... Water / Anode Off-gas discharge part 400, 400a, 400b ... Fuel cell Control unit

Claims

A fuel cell system,
A fuel gas supply unit for supplying fuel gas to the fuel cell via the fuel gas supply pipe;
A fuel gas discharge section having a discharge valve for discharging the fuel gas discharged from the fuel cell to a fuel gas discharge pipe outside the piping system of the fuel cell system;
A recirculation unit for recirculating the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas discharge pipe to the fuel gas supply pipe;
A fuel cell control unit;
With
The reflux part is
A return flow path connecting the fuel gas discharge pipe and the fuel gas supply pipe;
A circulation pump provided on the reflux flow path and capable of reversing the gas delivery direction;
Have
The fuel cell control unit reverses the gas delivery direction of the circulation pump when the fuel cell system is stopped, so that the fuel gas is supplied from the fuel gas supply pipe to the discharge valve via the reflux unit. A fuel cell system that executes a reverse flow mode.

The fuel cell system according to claim 1, wherein
The fuel cell control unit executes the reverse flow mode after maintaining the forward flow mode for returning the fuel gas from the fuel gas discharge pipe to the fuel gas supply pipe for a predetermined time after the power generation of the fuel cell is stopped. A fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein
The fuel cell control unit maintains the exhaust valve in an open state when the reverse flow mode is being executed.

The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein
The fuel cell control unit is a fuel cell system that intermittently opens and closes the discharge valve during execution of the reverse flow mode.

The fuel cell system according to claim 2, wherein
The fuel cell controller is
After the execution of the forward flow mode, the supply of the fuel gas to the fuel cell is stopped, and the fuel gas is supplied from the fuel cell to the discharge valve via the fuel gas discharge pipe. A forward gas discharge mode for discharging the fuel gas from
After the execution of the forward gas discharge mode, the forward flow mode and the reverse flow mode are executed.
Fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 5, wherein
The fuel cell control unit maintains the exhaust valve in an open state when the reverse flow mode is being executed.

The fuel cell system according to claim 5 or 6, wherein
The fuel cell control unit repeats the forward gas discharge mode, the forward flow mode, and the reverse flow mode a plurality of times, and the fuel gas supply unit supplies the fuel gas supply pipe to the fuel gas supply pipe when the reverse flow mode is executed. The fuel cell system, wherein supply of fuel gas is stopped.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
The fuel gas supply unit includes a hydrogen gas tank, and supplies the fuel cell with hydrogen gas supplied from the hydrogen gas tank as the fuel gas.