JP2007066548A

JP2007066548A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2007066548A
Application number: JP2005247477A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nitta; 高弘新田; Kenji Matsunaga; 健司松永
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively discharge surplus moisture staying in a fuel cell stack in a fuel cell system having the fuel cell stack. <P>SOLUTION: The fuel cell system comprises a fuel cell stack laminating a plurality of unit cells to generate power, a gas supply switching part which supplies air to a part of the plurality of unit cells included in the fuel cell stack and is capable of changing its supply place of air, and a gas supply control part to control the gas supply switching part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system.

従来、水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面にそれぞれアノード（水素極）とカソード（酸素極）とを備えた単セルを複数積層させた燃料電池スタックがある。そして、単セルのカソードでは、発電時のカソード反応によって、水（生成水）が生成される。この生成水は、燃料電池スタック内部に設けられた反応ガス（水素や酸素）のガス流路から排出ガスとともに排出される。 Conventionally, a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen has attracted attention as an energy source. This fuel cell includes a fuel cell stack in which a plurality of single cells each having an anode (hydrogen electrode) and a cathode (oxygen electrode) are stacked on both surfaces of an electrolyte membrane having proton conductivity. And in the cathode of a single cell, water (product water) is produced | generated by the cathode reaction at the time of electric power generation. This generated water is discharged together with the exhaust gas from the gas flow path of the reaction gas (hydrogen or oxygen) provided inside the fuel cell stack.

生成水は、燃料電池システムの運転停止後に、燃料電池スタック内部で凍結すると、アノードやカソードへの反応ガスの供給が妨げられ、起動できなくなる場合がある。そこで、このような不具合を防止するための技術として、例えば、下記特許文献１には、燃料電池システムの運転停止後に、燃料電池スタック内部に乾燥ガスを供給して生成水を排出する技術が記載されている。 If the generated water freezes inside the fuel cell stack after the operation of the fuel cell system is stopped, the supply of the reaction gas to the anode and the cathode may be hindered and the water may not be started. Therefore, as a technique for preventing such problems, for example, Patent Document 1 below describes a technique for supplying dry gas into the fuel cell stack and discharging generated water after the operation of the fuel cell system is stopped. Has been.

特開２００２−２０８４２２号公報JP 2002-208422 A

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、燃料電池スタック内部の乾燥ガスの下流部分に水分が滞留し、その部分において、水分を十分に排出できない場合があった。さらに、このような燃料電池スタック内部からの余剰水分の排出についての課題は、燃料電池システムの運転停止後に限らず、燃料電池システムの運転中においても、同様に生じていた。燃料電池システムの運転中における燃料電池スタック内部からの余剰水分の排出についての課題としては、例えば、フラッディングが挙げられる。 However, in the technique described in Patent Document 1, moisture stays in the downstream portion of the dry gas inside the fuel cell stack, and there is a case where moisture cannot be sufficiently discharged in that portion. Furthermore, the problem regarding the discharge of excess water from the inside of the fuel cell stack occurs not only after the operation of the fuel cell system is stopped, but also during the operation of the fuel cell system. An example of a problem regarding the discharge of excess water from the fuel cell stack during operation of the fuel cell system is flooding.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック内部に滞留する余剰水分を効果的に排出することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to effectively discharge excess water remaining in the fuel cell stack in the fuel cell system including the fuel cell stack.

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の燃料電池システムは、
発電を行う単セルを複数積層した燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに含まれる複数の前記単セルのうちの一部のみに所定のガスを供給するとともに、該ガスの供給先を切り換え可能なガス供給切換部と、
前記燃料電池システムの運転停止時に、前記ガス供給切換部を制御するガス供給制御部と、
を備えることを要旨とする。 In order to solve at least a part of the above-described problems, the present invention employs the following configuration.
The first fuel cell system of the present invention comprises:
A fuel cell stack in which a plurality of single cells for generating power are stacked,
A gas supply switching unit capable of supplying a predetermined gas to only a part of the plurality of single cells included in the fuel cell stack, and capable of switching a supply destination of the gas;
A gas supply control unit that controls the gas supply switching unit when the fuel cell system is shut down;
It is a summary to provide.

ここで、「所定のガス」としては、例えば、水素や、酸素や、その他の不活性ガス等が挙げられる。 Here, examples of the “predetermined gas” include hydrogen, oxygen, and other inert gases.

本発明によって、燃料電池システムの運転停止時に、燃料電池スタックに含まれる複数の単セルのうちの、余剰水分が滞留した単セル、あるいは、滞留しやすい単セルなど、所望の単セルのみに、集中的にガスを供給するようにすることができる。したがって、燃料電池スタック内部に滞留する余剰水分を、効果的、つまり、少ないエネルギで、短時間に排出することができる。 According to the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, out of a plurality of single cells included in the fuel cell stack, only a desired single cell, such as a single cell in which excess moisture stays, or a single cell that easily stays, Gas can be supplied intensively. Therefore, excess water staying inside the fuel cell stack can be discharged effectively, that is, with a small amount of energy in a short time.

上記燃料電池システムにおいて、
前記ガス供給制御部は、前記燃料電池システムの運転中に前記ガスが流れる最下流部に配置されている前記単セルを含む一部に前記ガスを供給するように、前記ガス供給切換部を制御してもよい。 In the fuel cell system,
The gas supply control unit controls the gas supply switching unit so as to supply the gas to a part including the single cell arranged at the most downstream portion where the gas flows during operation of the fuel cell system. May be.

ここで、「燃料電池システムの運転中にガスが流れる最下流部に配置されている単セル」とは、ガスの排出口が単セルの積層方向の端部に設けられており、排出口の最も近傍に配置されている単セルを意味している。 Here, “the single cell arranged at the most downstream portion where the gas flows during operation of the fuel cell system” means that the gas discharge port is provided at the end of the single cell in the stacking direction. It means a single cell arranged closest.

本発明によって、燃料電池システムの運転停止時に、上記最下流部に配置された単セルに生成水が滞留することを回避することができるので、その後の氷点下における凍結を抑制することができる。 According to the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, it is possible to prevent the generated water from staying in the single cell arranged in the most downstream portion, and thus freezing below freezing point can be suppressed.

上記燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックは、複数の前記単セルが鉛直方向に積層されており、
前記ガスが、前記燃料電池システムの運転中に、前記燃料電池スタックの最上部に配置された前記単セルから、最下部に配置された前記単セルに向かって流れている場合、
前記ガス供給制御部は、前記燃料電池スタックの最下部に配置された前記単セルを含む一部に前記ガスを供給するように、前記ガス供給切換部を制御してもよい。 In the fuel cell system,
In the fuel cell stack, a plurality of the single cells are stacked in the vertical direction,
When the gas flows from the single cell arranged at the top of the fuel cell stack toward the single cell arranged at the bottom during operation of the fuel cell system,
The gas supply control unit may control the gas supply switching unit so as to supply the gas to a part including the single cell disposed at the lowermost part of the fuel cell stack.

複数の単セルが鉛直方向に積層された燃料電池スタックの場合、各単セルで生成された生成水は、重力によって下方に流れやすいため、ガスの流れの最下流部である燃料電池スタックの最下部に配置された単セルに滞留しやすい。 In the case of a fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked in the vertical direction, the generated water generated in each single cell tends to flow downward due to gravity, so the most downstream portion of the fuel cell stack that is the most downstream part of the gas flow. It tends to stay in a single cell placed at the bottom.

本発明によって、燃料電池スタックの最下部に配置された単セルに滞留した水分を、効率的に排出することができる。 According to the present invention, moisture staying in a single cell arranged at the bottom of the fuel cell stack can be efficiently discharged.

本発明の第２の燃料電池システムは、
発電を行う単セルを複数積層した燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに含まれる複数の前記単セルのうちの一部のみに所定のガスを供給するとともに、該ガスの供給先を切り換え可能なガス供給切換部と、
前記発電時に電流を取り出す前記単セルを切り換え可能な切換スイッチと、
該ガス供給切換部、および、前記切換スイッチを制御するガス供給制御部と、を備え、
前記ガス供給制御部は、前記燃料電池システムの低負荷運転時に、要求された出力に基づいて、前記発電を行う単セルの数を切り換えるように、前記ガス供給切換部、および、前記切換スイッチを制御することを要旨とする。 The second fuel cell system of the present invention comprises:
A fuel cell stack in which a plurality of single cells for generating power are stacked,
A gas supply switching unit capable of supplying a predetermined gas to only a part of the plurality of single cells included in the fuel cell stack, and capable of switching a supply destination of the gas;
A change-over switch capable of switching the single cell for extracting current during power generation;
The gas supply switching unit, and a gas supply control unit for controlling the changeover switch,
The gas supply control unit is configured to switch the gas supply switching unit and the changeover switch so as to switch the number of single cells that perform the power generation based on a requested output during low load operation of the fuel cell system. The gist is to control.

燃料電池システムの低負荷運転時、すなわち、発電量が少ないときには、ガスの供給量は少なくなるので、燃料電池スタック内部に生成水が滞留し、フラッディングが生じやすくなる。 During low-load operation of the fuel cell system, that is, when the amount of power generation is small, the amount of gas supply decreases, so that the generated water stays in the fuel cell stack and flooding is likely to occur.

本発明では、要求出力に応じて発電を行う単セルの数を切り換えるので、ガスの供給量が少ない場合であっても、ガスを供給する単セルの数を少なくすることによって、１つの単セルに流れるガスの量を増やすことができる。この結果、生成水を排出し、フラッディングを抑制することができる。 In the present invention, since the number of single cells that generate power is switched according to the required output, even if the amount of gas supply is small, by reducing the number of single cells that supply gas, one single cell The amount of gas flowing into the can be increased. As a result, generated water can be discharged and flooding can be suppressed.

上記いずれかの燃料電池システムにおいて、
前記ガス供給制御部は、さらに、前記燃料電池システムの起動時に、前記燃料電池スタックの前記単セルの積層方向の端部に配置された前記単セルを含む一部に前記ガスを供給するように、前記ガス供給切換部を制御してもよい。 In any of the above fuel cell systems,
The gas supply control unit further supplies the gas to a part including the unit cell disposed at an end portion of the unit cell in the stacking direction of the unit cell when the fuel cell system is started. The gas supply switching unit may be controlled.

一般に、燃料電池スタックの積層方向の端部には、エンドプレート等が配置されており、単セルからの放熱が大きい。このため、燃料電池スタックの積層方向の端部では、単セルの温度が低下しやすく、発電時に生成水が凝縮しやすい。 In general, an end plate or the like is disposed at the end of the fuel cell stack in the stacking direction, and heat dissipation from the single cell is large. For this reason, at the end in the stacking direction of the fuel cell stack, the temperature of the single cell tends to decrease, and the generated water tends to condense during power generation.

本発明では、燃料電池スタックの積層方向の端部に配置された単セルに集中的にガスを供給することができるので、凝縮した生成水を速やかに排出することができる。 In the present invention, the gas can be intensively supplied to the single cells arranged at the end of the fuel cell stack in the stacking direction, so that the condensed product water can be quickly discharged.

上記いずれかの燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックは、該燃料電池スタックの内部に、前記ガスを複数の前記単セルに分岐して供給するためのマニホールドを備えており、
前記ガス供給切換部として、前記マニホールド内に、前記ガスの流路を切り換えるための切換バルブを備えるようにしてもよい。 In any of the above fuel cell systems,
The fuel cell stack includes a manifold for branching and supplying the gas to the plurality of single cells inside the fuel cell stack,
As the gas supply switching unit, a switching valve for switching the gas flow path may be provided in the manifold.

こうすることによって、燃料電池スタックの一部の単セルにガスを供給するための配管を増設する等の部品点数の増加を抑制することができる。 By doing so, it is possible to suppress an increase in the number of parts such as adding a pipe for supplying gas to some single cells of the fuel cell stack.

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。本発明は、上述の燃料電池システムとしての構成の他、燃料電池システムの制御方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。 The present invention does not necessarily have all the various features described above, and may be configured by omitting some of them or combining them appropriately. The present invention can be configured as an invention of a control method of a fuel cell system in addition to the above-described configuration as a fuel cell system. Further, the present invention can be realized in various modes such as a computer program that realizes these, a recording medium that records the program, and a data signal that includes the program and is embodied in a carrier wave. In addition, in each aspect, it is possible to apply the various additional elements shown above.

本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、燃料電池システムの動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。 When the present invention is configured as a computer program or a recording medium storing the program, the entire program for controlling the operation of the fuel cell system may be configured, or only the portion that performs the function of the present invention is configured. It is good also as what to do. The recording medium includes a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a magneto-optical disk, an IC card, a ROM cartridge, a punch card, a printed matter on which a code such as a barcode is printed, a computer internal storage device (RAM or Various types of computer-readable media such as a memory such as a ROM and an external storage device can be used.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池システムの構成：
Ｂ．運転制御：
Ｂ１．起動制御：
Ｂ２．運転制御：
Ｃ．変形例： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Configuration of fuel cell system:
B. Operation control:
B1. Start control:
B2. Operation control:
C. Variation:

Ａ．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。図示するように、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、負荷２０と、制御ユニット４０とを備えている。燃料電池スタック１０と、負荷２０とは、４つの切換スイッチ３０，３１，３２，３３を介して接続されている。また、図中に、燃料電池スタック１０の概略構成を模式的に示した。 A. Configuration of fuel cell system:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment of the present invention. As illustrated, the fuel cell system 100 includes a fuel cell stack 10, a load 20, and a control unit 40. The fuel cell stack 10 and the load 20 are connected via four change-over switches 30, 31, 32, and 33. The schematic configuration of the fuel cell stack 10 is schematically shown in the drawing.

本実施例の燃料電池スタック１０は、概ね、３つのサブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３を、鉛直方向に積層することによって構成されている。ここで、サブスタックとは、単セル１４を所定数積層した積層体である。単セル１４は、図示、および、詳細な説明は省略するが、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノード（水素極）とカソード（酸素極）とを形成し、これをセパレータによって挟んだものであり、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う。セパレータには、アノード、および、カソードに、それぞれ燃料ガスとしての水素、および、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を供給するためのガス流路や、冷却水用の流路などが形成されている。なお、本実施例では、燃料電池スタック１０は、電解質膜として固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池であるものとした。他の燃料電池を用いるものとしてもよい。 The fuel cell stack 10 of this embodiment is generally configured by stacking three sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3 in the vertical direction. Here, the sub-stack is a stacked body in which a predetermined number of single cells 14 are stacked. Although the single cell 14 is not shown or described in detail, an anode (hydrogen electrode) and a cathode (oxygen electrode) are formed on both surfaces of an electrolyte membrane having proton conductivity, and these are sandwiched between separators. It generates electricity through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. In the separator, a gas flow path for supplying air containing hydrogen as a fuel gas and oxygen as an oxidant gas, a flow path for cooling water, and the like are formed on the anode and the cathode, respectively. Yes. In this embodiment, the fuel cell stack 10 is a solid polymer fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane. Other fuel cells may be used.

燃料電池スタック１０は、最上部から最下部に向かって、一端からエンドプレート１１ａ、絶縁板１２ａ、集電板１３ａ、サブスタック１０ｓ１、集電板１３ｂ、サブスタック１０ｓ２、集電板１３ｃ、サブスタック１０ｓ３、集電板１３ｄ、絶縁板１２ｂ、エンドプレート１１ｂの順に積層されて構成される。本実施例では、これらは、すべて矩形形状を有している。そして、エンドプレート１１ａ，１１ｂ、絶縁板１２ａ，１２ｂ、集電板１３ａ〜１３ｄは、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３よりも外形形状が大きく、エンドプレート１１ａ，１１ｂ、絶縁板１２ａ，１２ｂ、集電板１３ａ〜１３ｄの四隅には、それぞれ、積層させたときに貫通する位置に、貫通孔が設けられている。燃料電池スタック１０は、これらの貫通孔にボルト１５を貫通させて、ナット１６を締めることによって締結されている。 The fuel cell stack 10 has an end plate 11a, an insulating plate 12a, a current collecting plate 13a, a sub stack 10s1, a current collecting plate 13b, a sub stack 10s2, a current collecting plate 13c, and a sub stack from one end toward the bottom. 10s3, current collector plate 13d, insulating plate 12b, and end plate 11b are laminated in this order. In the present embodiment, these all have a rectangular shape. The end plates 11a and 11b, the insulating plates 12a and 12b, and the current collecting plates 13a to 13d are larger in outer shape than the substacks 10s1, 10s2, and 10s3, and the end plates 11a and 11b, the insulating plates 12a and 12b, the current collecting In the four corners of the plates 13a to 13d, through holes are provided at positions where the plates 13a to 13d penetrate when stacked. The fuel cell stack 10 is fastened by passing bolts 15 through these through holes and tightening nuts 16.

エンドプレート１１ａ，１１ｂには、それぞれ空気供給口１０ｉ、空気排出口１０ｏが設けられている。なお、図示は省略しているが、エンドプレート１１ａ，１１ｂには、水素供給口、水素排出口、冷却水供給口、冷却水排出口も設けられている。以下、燃料電池スタック１０についての説明において、酸化剤ガスとしての空気の流れについてのみ説明し、水素や冷却水の流れについては、説明を省略する。 The end plates 11a and 11b are provided with an air supply port 10i and an air discharge port 10o, respectively. Although not shown, the end plates 11a and 11b are also provided with a hydrogen supply port, a hydrogen discharge port, a cooling water supply port, and a cooling water discharge port. Hereinafter, in the description of the fuel cell stack 10, only the flow of air as the oxidant gas will be described, and the description of the flow of hydrogen and cooling water will be omitted.

燃料電池スタック１０の内部には、空気供給口１０ｉから供給された空気を分岐して、各単セル１４に供給するためのマニホールド、および、各単セル１４を通った空気をまとめて排気するためのマニホールドが形成されている。そして、集電板１３ｂ，１３ｃの内部の上記マニホールドを形成する空気の流路には、それぞれ、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３における空気の流れを切り換えるための切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２が設けられている。空気供給口１０ｉから供給された空気は、切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態に応じて、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３の各単セル１４を通り、空気排出口１０ｏから排出される。切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２は、本発明におけるガス供給切換部に相当する。 In the fuel cell stack 10, the air supplied from the air supply port 10 i is branched, and a manifold for supplying the air to each single cell 14 and the air passing through each single cell 14 are collectively exhausted. The manifold is formed. In addition, switching valves 17b1 and 17b2 for switching the air flow in the sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3, and switching valves are provided in the air flow paths forming the manifolds inside the current collecting plates 13b and 13c, respectively. 17c1 and 17c2 are provided. The air supplied from the air supply port 10i passes through the single cells 14 of the sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3 in accordance with the open / close state of the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2. Discharged from. The switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 correspond to the gas supply switching unit in the present invention.

集電板１３ａ〜１３ｄには、それぞれ出力端子が設けられており、切換スイッチ３０〜３３の接続状態に応じて、燃料電池スタック１０で発電した電力を出力可能となっている。また、集電板１３ａ〜１３ｄには、それぞれに対応して、集電板１３ａ〜１３ｄを加熱するためのヒータ１８ａ〜１８ｄ、および、集電板１３ａ〜１３ｄの温度を検出するための温度センサ１９ａ〜１９ｄが設けられている。 Each of the current collecting plates 13a to 13d is provided with an output terminal, which can output power generated by the fuel cell stack 10 in accordance with the connection state of the changeover switches 30 to 33. In addition, the current collector plates 13a to 13d are respectively corresponding to heaters 18a to 18d for heating the current collector plates 13a to 13d and temperature sensors for detecting the temperatures of the current collector plates 13a to 13d. 19a to 19d are provided.

燃料電池システム１００の運転は、制御ユニット４０によって制御される。制御ユニット４０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、システムの運転を制御する。 The operation of the fuel cell system 100 is controlled by the control unit 40. The control unit 40 is configured as a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like inside, and controls the operation of the system according to a program stored in the ROM.

例えば、制御ユニット４０は、後述するように、燃料電池システム１００の要求出力等に応じて、切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態や、切換スイッチ３０〜３３の接続状態や、反応ガスの供給量等を制御する。また、制御ユニット４０は、燃料電池システム１００の起動時には、ヒータ１８ａ〜１８ｄのオン／オフの制御も行う。制御ユニット４０は、本発明におけるガス供給制御部に相当する。 For example, as will be described later, the control unit 40 determines whether the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 are opened and closed and the connection states of the changeover switches 30 to 33 according to the required output of the fuel cell system 100. In addition, the supply amount of the reaction gas is controlled. The control unit 40 also controls on / off of the heaters 18a to 18d when the fuel cell system 100 is activated. The control unit 40 corresponds to the gas supply control unit in the present invention.

Ｂ．運転制御：
Ｂ１．起動制御：
図２は、燃料電池システム１００の起動制御の流れを示すフローチャートである。この処理は、燃料電池システム１００の起動時に、制御ユニット４０のＣＰＵが実行する処理である。なお、図３に、起動制御時の切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態、および、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に流れる空気の様子を示した。 B. Operation control:
B1. Start control:
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of startup control of the fuel cell system 100. This process is a process executed by the CPU of the control unit 40 when the fuel cell system 100 is activated. FIG. 3 shows the open / close state of the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 and the state of the air flowing through the sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3 during the start-up control.

まず、ＣＰＵは、燃料電池スタック１０の集電板１３ａ〜１３ｄにそれぞれ備えられたヒータ１８ａ〜１８ｄをＯＮにし（ステップＳ１００）、集電板１３ａ〜１３ｄ、および、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３を加熱する。 First, the CPU turns on the heaters 18a to 18d provided in the current collector plates 13a to 13d of the fuel cell stack 10 (step S100), and turns on the current collector plates 13a to 13d and the sub stacks 10s1, 10s2, and 10s3. Heat.

次に、ＣＰＵは、切換バルブ１７ｂ１を閉、切換バルブ１７ｂ２を開、切換バルブ１７ｃ１を開、切換バルブ１７ｃ２を閉として（ステップＳ１１０）、燃料電池スタック１０に空気を供給し、発電を行う。こうすることによって、図３に示すように、空気は、サブスタック１０ｓ１、サブスタック１０ｓ２、サブスタック１０ｓ３の順に直列に流れ、外部に排出される。このとき、各単セル１４では、発電が行われているので、自らも昇温する。また、サブスタック１０ｓ１、サブスタック１０ｓ２、サブスタック１０ｓ３に空気を直列に流すので、並列に流すよりも、１つの単セル１４に流れる空気の流量を増やすことができる。 Next, the CPU closes the switching valve 17b1, opens the switching valve 17b2, opens the switching valve 17c1, closes the switching valve 17c2 (step S110), supplies air to the fuel cell stack 10, and generates electricity. By doing so, as shown in FIG. 3, the air flows in series in the order of the sub-stack 10s1, the sub-stack 10s2, and the sub-stack 10s3, and is discharged to the outside. At this time, since each single cell 14 is generating electric power, the temperature rises itself. In addition, since air is allowed to flow in series through the substack 10s1, the substack 10s2, and the substack 10s3, the flow rate of air flowing through one single cell 14 can be increased as compared to flowing in parallel.

次に、ＣＰＵは、全ての集電板１３ａ〜１３ｄの温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ以上になったか否かを判断する（ステップＳ１２０）。所定温度Ｔｔｈは、発電による生成水が凝縮しにくい範囲で設定されている。全ての集電板１３ａ〜１３ｄの温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ以上になったら（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、各ヒータをＯＦＦにし（ステップＳ１３０）、起動処理を終了する。 Next, the CPU determines whether or not the temperature T of all the current collector plates 13a to 13d has become equal to or higher than a predetermined temperature Tth (step S120). The predetermined temperature Tth is set in a range in which water generated by power generation is difficult to condense. When the temperature T of all the current collector plates 13a to 13d becomes equal to or higher than the predetermined temperature Tth (step S120: YES), each heater is turned off (step S130), and the start-up process is terminated.

なお、起動処理時には、３つのサブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３によって発電を行い、電流を取り出すので、ＣＰＵは、負荷２０が集電板１３ａ、および、集電板１３ｄに接続されるように、切換スイッチ３０，３２，３３の接続状態を切り換える。 During the startup process, power is generated by the three sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3, and the current is extracted. Therefore, the CPU switches so that the load 20 is connected to the current collector plate 13a and the current collector plate 13d. The connection state of the switches 30, 32, and 33 is switched.

燃料電池システム１００の起動時には、燃料電池スタック１０の温度が低いので、発電による生成水が燃料電池スタック１０内部で凝縮してフラッディングが生じやすい。本実施例の燃料電池システム１００では、起動時にヒータ１８ａ〜１８ｄを用いて加熱するので、燃料電池スタック１０を速やかに昇温することができ、燃料電池システム１００の起動時の生成水の凝縮を抑制することができる。 When the fuel cell system 100 is started up, the temperature of the fuel cell stack 10 is low, so that water generated by power generation is condensed inside the fuel cell stack 10 and flooding is likely to occur. In the fuel cell system 100 of the present embodiment, the heaters 18a to 18d are heated at the time of start-up, so that the temperature of the fuel cell stack 10 can be quickly raised and the generated water is condensed at the time of start-up of the fuel cell system 100. Can be suppressed.

Ｂ２．運転制御：
図４は、燃料電池システム１００の運転制御の流れを示すフローチャートである。この処理は、上述した起動制御の終了後、燃料電池システム１００の運転中に、制御ユニット４０のＣＰＵが実行する処理である。なお、図５に、燃料電池システム１００の高負荷運転時の切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態、および、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に流れる空気の様子を示した。また、図６に、燃料電池システム１００の低負荷運転時の切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態、および、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に流れる空気の様子を示した。また、図７に、燃料電池システム１００の運転停止時の切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２、および、切換バルブ１７ｃ１，１７ｃ２の開閉状態、および、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に流れる空気の様子を示した。 B2. Operation control:
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of operation control of the fuel cell system 100. This process is a process executed by the CPU of the control unit 40 during the operation of the fuel cell system 100 after the above-described start control is completed. FIG. 5 shows the open / close state of the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 during high load operation of the fuel cell system 100, and the state of the air flowing through the substacks 10s1, 10s2, and 10s3. . FIG. 6 shows the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 during the low-load operation of the fuel cell system 100, and the state of the air flowing through the substacks 10s1, 10s2, and 10s3. . FIG. 7 shows the switching valves 17b1 and 17b2 and the switching valves 17c1 and 17c2 when the fuel cell system 100 is stopped, and the state of air flowing through the substacks 10s1, 10s2, and 10s3.

まず、ＣＰＵは、要求出力Ｗを取得し、要求出力Ｗが所定値Ｗ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２００）。所定値Ｗ１は、後述する高負荷運転を行うか、低負荷運転を行うかを判断するための値である。 First, the CPU acquires the requested output W and determines whether the requested output W is equal to or greater than a predetermined value W1 (step S200). The predetermined value W1 is a value for determining whether to perform high load operation or low load operation, which will be described later.

ステップＳ２００において、要求出力Ｗが所定値Ｗ１以上である場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、高負荷運転を実行する。すなわち、ＣＰＵは、図５に示すように、切換バルブ１７ｂ１，１７ｂ２，１７ｃ１，１７ｃ２をすべて開として（ステップＳ２１０）、３つのサブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に、空気を並列に流す。そして、ＣＰＵは、要求出力Ｗに応じて、ガス流量を制御する（ステップＳ２５０）。 In step S200, when the required output W is greater than or equal to the predetermined value W1 (step S200: YES), the CPU executes a high load operation. That is, as shown in FIG. 5, the CPU opens all the switching valves 17b1, 17b2, 17c1, and 17c2 (step S210), and allows air to flow through the three substacks 10s1, 10s2, and 10s3 in parallel. Then, the CPU controls the gas flow rate according to the required output W (step S250).

このような高負荷運転を行うことによって、すべての単セル１４を用いて発電を行い、大電流を出力することができる。なお、高負荷運転時には、３つのサブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３によって発電を行い、電流を取り出すので、ＣＰＵは、負荷２０が集電板１３ａ、および、集電板１３ｄに接続されるように、切換スイッチ３０，３２，３３の接続状態を切り換える。 By performing such a high load operation, it is possible to generate power using all the single cells 14 and output a large current. Note that, during high load operation, power is generated by the three substacks 10s1, 10s2, and 10s3, and the current is extracted, so that the CPU is connected to the current collector plate 13a and the current collector plate 13d. The connection state of the change-over switches 30, 32, and 33 is switched.

ステップＳ２００において、要求出力Ｗが所定値Ｗ１未満である場合には（ステップＳ２００：ＮＯ）、ＣＰＵは、低負荷運転を実行する。この低負荷運転では、後述するように、発電を行う単セル１４の数を、高負荷運転の場合よりも少なくする。このとき、発電を行う単セル１４の数を減少させたことによる電圧の低下分は、電流量を増やすことによって、電力量の低下を抑制する。なお、本実施例の低負荷運転では、所定出力に応じて、要求出力Ｗが比較的高い第１の低負荷運転と、要求出力Ｗが比較的低い第２の低負荷運転とを切り換える。 In step S200, when the required output W is less than the predetermined value W1 (step S200: NO), the CPU executes a low load operation. In this low load operation, as will be described later, the number of single cells 14 that generate power is made smaller than in the case of high load operation. At this time, the decrease in the voltage due to the decrease in the number of single cells 14 that generate power suppresses the decrease in the amount of power by increasing the amount of current. In the low load operation of the present embodiment, the first low load operation with a relatively high required output W and the second low load operation with a relatively low required output W are switched according to a predetermined output.

低負荷運転を行う場合、まず、ＣＰＵは、要求出力Ｗが所定値Ｗ２以上（Ｗ１未満）であるか否かに基づいて、第１の低負荷運転を実行するか、第２の低負荷運転を実行するかを判断する（ステップＳ２２０）。 When performing the low load operation, first, the CPU executes the first low load operation based on whether or not the request output W is equal to or greater than the predetermined value W2 (less than W1) or the second low load operation. Is determined (step S220).

ステップＳ２２０において、要求出力Ｗが所定値Ｗ２以上Ｗ１未満である場合には（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第１の低負荷運転を実行する。すなわち、ＣＰＵは、図６（ａ）に示すように、切換バルブ１７ｂ１を開、切換バルブ１７ｂ２を閉、切換バルブ１７ｃ１を開、切換バルブ１７ｃ２を開として（ステップＳ２３０）、２つのサブスタック１０ｓ２，１０ｓ３に、空気を並列に流す。そして、ＣＰＵは、要求出力Ｗに応じて、ガス流量を制御する（ステップＳ２５０）。このとき、サブスタック１０ｓ１では、発電は行わず、２つのサブスタック１０ｓ２，１０ｓ３によって発電を行い、電流を取り出すので、ＣＰＵは、負荷２０が集電板１３ｂ、および、集電板１３ｄに接続されるように、切換スイッチ３０，３１，３２，３３の接続状態を切り換える。なお、サブスタック１０ｓ１では、発電を行わないので、サブスタック１０ｓ１内には、ガスが滞留し、新たにガスは流れ込まない。 In step S220, when the required output W is not less than the predetermined value W2 and less than W1 (step S220: YES), the CPU executes the first low-load operation. That is, as shown in FIG. 6 (a), the CPU opens the switching valve 17b1, closes the switching valve 17b2, opens the switching valve 17c1, and opens the switching valve 17c2 (step S230). In 10s3, air is allowed to flow in parallel. Then, the CPU controls the gas flow rate according to the required output W (step S250). At this time, power generation is not performed in the substack 10s1, and power is generated by the two substacks 10s2 and 10s3, and current is extracted. Therefore, the CPU is connected to the current collector plate 13b and the current collector plate 13d. Thus, the connection state of the change-over switches 30, 31, 32, 33 is switched. In addition, since power generation is not performed in the substack 10s1, gas stays in the substack 10s1, and no new gas flows.

一方、ステップＳ２２０において、要求出力Ｗが所定値Ｗ２未満である場合には（ステップＳ２２０：ＮＯ）、ＣＰＵは、第２の低負荷運転を実行する。すなわち、ＣＰＵは、図６（ｂ）に示すように、切換バルブ１７ｂ１を開、切換バルブ１７ｂ２を閉、切換バルブ１７ｃ１を開、切換バルブ１７ｃ２を閉として（ステップＳ２３０）、１つのサブスタック１０ｓ３にのみ、空気を流す。そして、ＣＰＵは、要求出力Ｗに応じて、ガス流量を制御する（ステップＳ２５０）。このとき、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２では、発電は行わず、サブスタック１０ｓ３のみによって発電を行い、電流を取り出すので、ＣＰＵは、負荷２０が集電板１３ｃ、および、集電板１３ｄに接続されるように、切換スイッチ３０，３１，３２，３３の接続状態を切り換える。なお、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２では、発電を行わないので、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２内には、ガスが滞留し、新たにガスは流れ込まない。 On the other hand, when the required output W is less than the predetermined value W2 in step S220 (step S220: NO), the CPU executes the second low-load operation. That is, as shown in FIG. 6B, the CPU opens the switching valve 17b1, closes the switching valve 17b2, opens the switching valve 17c1, and closes the switching valve 17c2 (step S230). Only shed air. Then, the CPU controls the gas flow rate according to the required output W (step S250). At this time, power generation is not performed in the substacks 10s1 and 10s2, and power is generated only by the substack 10s3 and current is extracted. Therefore, the CPU connects the load 20 to the current collector plate 13c and the current collector plate 13d. As described above, the connection states of the change-over switches 30, 31, 32, and 33 are switched. In addition, since power generation is not performed in the substacks 10s1 and 10s2, gas stays in the substacks 10s1 and 10s2, and no new gas flows.

このように、要求出力Ｗが小さく、空気の供給量が少ない低負荷運転の場合であっても、空気を供給する単セル１４の数を少なくすることによって、１つの単セル１４に流れる空気の量を増やすことができる。この結果、単セル１４から速やかに生成水を排出し、フラッディングを抑制することができる。 In this way, even in the case of low load operation where the required output W is small and the amount of air supplied is small, the number of single cells 14 that supply air can be reduced to reduce the amount of air flowing into one single cell 14. The amount can be increased. As a result, the generated water can be quickly discharged from the single cell 14 to suppress flooding.

ＣＰＵは、ガス流量の制御（ステップＳ２５０）を行った後、燃料電池システム１００の運転停止の指示があったか否かを判断する（ステップＳ２６０）。運転停止の指示がない場合には（ステップＳ２６０：ＮＯ）、ステップＳ２００に戻る。 After controlling the gas flow rate (step S250), the CPU determines whether or not there has been an instruction to stop the operation of the fuel cell system 100 (step S260). If there is no instruction to stop the operation (step S260: NO), the process returns to step S200.

一方、ステップＳ２６０において、運転停止の指示があった場合には、その後、燃料電池スタック１０内部に残留した生成水が氷点下で凍結し、起動できなくなることを抑制するため、以下の制御を行う。 On the other hand, when an instruction to stop operation is given in step S260, the following control is performed to prevent the generated water remaining in the fuel cell stack 10 from freezing below the freezing point and being unable to start.

まず、ＣＰＵは、図７（ａ）に示すように、切換バルブ１７ｂ１を閉、切換バルブ１７ｂ２を開、切換バルブ１７ｃ１を開、切換バルブ１７ｃ２を閉として（ステップＳ２７０）、３つのサブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３に、空気を直列に流す。そして、所定時間経過後、ＣＰＵは、図７（ｂ）に示すように、切換バルブ１７ｂ１を開、切換バルブ１７ｂ２を閉、切換バルブ１７ｃ１を開、切換バルブ１７ｃ２を閉として（ステップＳ２８０）、燃料電池スタック１０の最下部に配置されたサブスタック１０ｓ３のみに、集中的に空気を流す。 First, as shown in FIG. 7A, the CPU closes the switching valve 17b1, opens the switching valve 17b2, opens the switching valve 17c1, and closes the switching valve 17c2 (step S270). Air is flowed in series to 10s2 and 10s3. Then, after the predetermined time has elapsed, as shown in FIG. 7B, the CPU opens the switching valve 17b1, closes the switching valve 17b2, opens the switching valve 17c1, and closes the switching valve 17c2 (step S280), and fuel. Air is intensively supplied only to the sub-stack 10s3 arranged at the lowermost part of the battery stack 10.

燃料電池スタック１０内部において、生成水は、これを排出するための空気の下流部分に滞留しやすい。特に、本実施例では、燃料電池スタック１０は、単セル１４が鉛直方向に積層されているため、生成水は、重力によって下方に流れ、最下部に配置された単セル１４に滞留しやすい。本実施例では、燃料電池スタック１０の最下部に配置されたサブスタック１０ｓ３に、集中的に空気を流すので、生成水を、効率的に排出することができる。 Within the fuel cell stack 10, the produced water tends to stay in the downstream portion of the air for discharging it. In particular, in the present embodiment, in the fuel cell stack 10, since the single cells 14 are stacked in the vertical direction, the generated water flows downward due to gravity and tends to stay in the single cells 14 arranged at the bottom. In this embodiment, air is intensively passed through the sub-stack 10s3 arranged at the lowermost part of the fuel cell stack 10, so that the generated water can be efficiently discharged.

以上説明した本実施例の燃料電池システム１００によれば、燃料電池スタック１０に含まれる複数のサブスタックのうちの、所望のサブスタックのみに、集中的に空気を供給することができる。したがって、燃料電池スタック１０内部に滞留する余剰水分を、効果的、つまり、少ないエネルギで、短時間に排出することができる。 According to the fuel cell system 100 of the present embodiment described above, air can be intensively supplied only to a desired substack among the plurality of substacks included in the fuel cell stack 10. Therefore, the excess water staying inside the fuel cell stack 10 can be discharged effectively, that is, with less energy in a short time.

Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。 C. Variation:
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and implementation in various aspects is possible within the range which does not deviate from the summary. It is. For example, the following modifications are possible.

Ｃ１．変形例１：
図８は、変形例１の燃料電池スタック１０Ａの概略構成を模式的に示す説明図である。この燃料電池スタック１０Ａは、単セル１４の積層方向の両端部に配置された一部の単セル１４に、空気を集中的に供給できるように、サブスタック１０Ａｓ１，１０Ａｓ２，１０Ａｓ３が形成されている。具体的には、燃料電池スタック１０Ａの単セル１４の積層方向の両端部に配置されたサブスタック１０Ａｓ１，１０Ａｓ３は、単セル１４の数がサブスタック１０Ａ２よりも少ない。これらは、サブスタック１０Ａ２よりも放熱が大きく、温度が低下しやすいため、発電による生成水が凝縮しやすい。したがって、燃料電池スタック１０Ａを上述した構成とし、例えば、図示するように、切換バルブ１７ｂ１を閉、切換バルブ１７ｂ２を開、切換バルブ１７ｃ１を閉、切換バルブ１７ｃ２を開として、サブスタック１０Ａｓ１のみに空気を供給するなど、燃料電池システム１００の起動時に、両端部に配置されたサブスタック１０Ａｓ１，１０Ａｓ３の単セル１４に集中的に空気を供給するようにすることによって、凝縮した生成水を速やかに排出し、フラッディングを抑制することができる。 C1. Modification 1:
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of a fuel cell stack 10A of the first modification. In this fuel cell stack 10A, sub-stacks 10As1, 10As2, and 10As3 are formed so that air can be intensively supplied to some of the single cells 14 disposed at both ends in the stacking direction of the single cells 14. . Specifically, the substacks 10As1 and 10As3 arranged at both ends in the stacking direction of the single cells 14 of the fuel cell stack 10A have fewer single cells 14 than the substacks 10A2. These heat dissipation is larger than that of the sub-stack 10A2, and the temperature tends to decrease, so that water generated by power generation is likely to condense. Therefore, the fuel cell stack 10A has the above-described configuration. For example, as shown in the drawing, the switching valve 17b1 is closed, the switching valve 17b2 is opened, the switching valve 17c1 is closed, and the switching valve 17c2 is opened. When the fuel cell system 100 is started up, the condensed product water is quickly discharged by supplying air intensively to the single cells 14 of the sub-stacks 10As1 and 10As3 arranged at both ends. In addition, flooding can be suppressed.

Ｃ２．変形例２：
図９は、変形例２の燃料電池スタック１０Ｂの概略構成を模式的に示す説明図である。図示するように、この燃料電池スタック１０Ｂでは、全体の単セル１４の数は、上記実施例と同じであるが、上記実施例よりも、サブスタックの数が多く、サブスタック１０Ｂｓ１，１０Ｂｓ２，・・・，１０Ｂｓｎにそれぞれ含まれる単セル１４の数が少ない。このようにサブスタックの数を多くすることによって、上記実施例よりも柔軟な制御を行うようにすることができる。 C2. Modification 2:
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of a fuel cell stack 10B of the second modification. As shown in the figure, in this fuel cell stack 10B, the total number of single cells 14 is the same as in the above embodiment, but there are more substacks than in the above embodiment, and the substacks 10Bs1, 10Bs2,. ... There are few single cells 14 included in 10 Bsn. Thus, by increasing the number of sub-stacks, it is possible to perform more flexible control than in the above embodiment.

Ｃ３．変形例３：
上記実施例、および、変形例１、変形例２では、サブスタックごとに切換バルブを備えるようにしたが、単セル１４ごとに備えるようにしてもよい。 C3. Modification 3:
In the above-described embodiment, the first modification, and the second modification, the switching valve is provided for each sub-stack, but may be provided for each single cell 14.

Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、集電板１３ａ〜１３ｄ、すなわち、燃料電池スタック１０内に設けられマニホールド内に、切換バルブを備えるようにしたが、これに限られない。燃料電池スタック１０の外部に、燃料電池スタック１０の一部の単セル１４に空気を供給するための配管や、切換バルブを設けるようにしてもよい。ただし、上記実施例によれば、燃料電池スタック１０の一部の単セル１４に空気を供給するための配管を増設する等の部品点数の増加を抑制することができる。 C4. Modification 4:
In the above-described embodiment, the current collector plates 13a to 13d, that is, the changeover valves are provided in the manifold provided in the fuel cell stack 10, but the present invention is not limited thereto. A pipe for supplying air to some of the single cells 14 of the fuel cell stack 10 or a switching valve may be provided outside the fuel cell stack 10. However, according to the above embodiment, it is possible to suppress an increase in the number of parts such as adding a pipe for supplying air to a part of the single cells 14 of the fuel cell stack 10.

Ｃ５．変形例５：
上記実施例では、燃料電池スタック１０は、サブスタック１０ｓ１，１０ｓ２，１０ｓ３、すなわち、単セル１４を、鉛直方向に積層するものとしたが、これに限られない。単セル１４を、水平方向、あるいは、斜め方向に積層するものとしてもよい。 C5. Modification 5:
In the above embodiment, the fuel cell stack 10 has the sub-stacks 10s1, 10s2, and 10s3, that is, the single cells 14 stacked in the vertical direction, but is not limited thereto. The single cells 14 may be stacked in the horizontal direction or in an oblique direction.

燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 100. FIG. 燃料電池システム１００の起動制御の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of startup control of the fuel cell system 100. 起動制御時の各切換バルブの開閉状態、および、各サブスタックに流れる空気の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the opening / closing state of each switching valve at the time of starting control, and the mode of the air which flows into each substack. 燃料電池システム１００の運転制御の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of operation control of the fuel cell system 100. 燃料電池システム１００の高負荷運転時の各切換バルブの開閉状態、および、各サブスタックに流れる空気の様子を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the open / close state of each switching valve during high load operation of the fuel cell system 100 and the state of air flowing through each sub-stack. 燃料電池システム１００の低負荷運転時の各切換バルブの開閉状態、および、各サブスタックに流れる空気の様子を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the open / close state of each switching valve during low load operation of the fuel cell system 100 and the state of air flowing through each sub-stack. 燃料電池システム１００の運転停止時の各切換バルブの開閉状態、および、各サブスタックに流れる空気の様子を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing the open / close state of each switching valve when the operation of the fuel cell system 100 is stopped and the state of air flowing through each sub-stack. 燃料電池スタック１０Ａの概略構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically schematic structure of 10 A of fuel cell stacks. 燃料電池スタック１０Ｂの概略構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically schematic structure of the fuel cell stack 10B.

Explanation of symbols

１００...燃料電池システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ...燃料電池スタック
１０ｓ１〜１０ｓ３，１０Ａｓ１〜１０Ａｓ３，１０Ｂｓ１〜１０Ｂｓｎ...サブスタック
１０ｉ...空気供給口
１０ｏ...空気排出口
１１ａ，１１ｂ...エンドプレート
１２ａ，１２ｂ...絶縁板
１３ａ〜１３ｄ...集電板
１４...単セル
１５...ボルト
１６...ナット
１７ｂ１，１７ｂ２，１７ｃ１，１７ｃ２...切換バルブ
１８ａ〜１８ｄ...ヒータ
１９ａ〜１９ｄ...温度センサ
２０...負荷
３０〜３３...切換スイッチ
４０...制御ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell system 10, 10A, 10B ... Fuel cell stack 10s1-10s3, 10As1-10As3, 10Bs1-10Bsn ... Substack 10i ... Air supply port 10o ... Air discharge port 11a, 11b ... End plate 12a, 12b ... Insulating plate 13a-13d ... Current collecting plate 14 ... Single cell 15 ... Bolt 16 ... Nut 17b1, 17b2, 17c1, 17c2 ... Switching Valve 18a-18d ... Heater 19a-19d ... Temperature sensor 20 ... Load 30-33 ... Changeover switch 40 ... Control unit

Claims

A fuel cell system,
A fuel cell stack in which a plurality of single cells for generating power are stacked,
A gas supply switching unit capable of supplying a predetermined gas to only a part of the plurality of single cells included in the fuel cell stack, and capable of switching a supply destination of the gas;
A gas supply control unit that controls the gas supply switching unit when the fuel cell system is shut down;
A fuel cell system comprising:

The fuel cell system according to claim 1, wherein
The gas supply control unit controls the gas supply switching unit so as to supply the gas to a part including the single cell arranged at the most downstream portion where the gas flows during operation of the fuel cell system. To
Fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 2, wherein
In the fuel cell stack, a plurality of the single cells are stacked in the vertical direction,
During the operation of the fuel cell system, the gas flows from the single cell disposed at the top of the fuel cell stack toward the single cell disposed at the bottom,
The gas supply control unit controls the gas supply switching unit so as to supply the gas to a part including the single cell disposed at the lowermost part of the fuel cell stack.
Fuel cell system.

A fuel cell system,
A fuel cell stack in which a plurality of single cells for generating power are stacked,
A gas supply switching unit capable of supplying a predetermined gas to only a part of the plurality of single cells included in the fuel cell stack, and capable of switching a supply destination of the gas;
A change-over switch capable of switching the single cell for extracting current during power generation;
The gas supply switching unit, and a gas supply control unit for controlling the changeover switch,
The gas supply control unit is configured to switch the gas supply switching unit and the changeover switch so as to switch the number of single cells that perform the power generation based on a requested output during low load operation of the fuel cell system. Control,
Fuel cell system.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein
The gas supply control unit further supplies the gas to a part including the unit cell disposed at an end of the unit cell in the stacking direction of the unit cell when starting the fuel cell system. Controlling the gas supply switching unit;
Fuel cell system.

A fuel cell system according to any one of claims 1 to 5,
The fuel cell stack includes a manifold for branching and supplying the gas to the plurality of single cells inside the fuel cell stack,
As the gas supply switching unit, a switching valve for switching the gas flow path is provided in the manifold.
Fuel cell system.

A control method of a fuel cell system comprising a fuel cell stack in which a plurality of single cells for generating power are stacked,
Inputting an instruction to stop operation of the fuel cell system;
Of the plurality of single cells included in the fuel cell stack, when the operation stop instruction is input, the single unit disposed in the most downstream portion through which a predetermined gas flows during operation of the fuel cell system. Supplying the gas to a part including the cell;
A control method comprising: