JP2008078101A - Fuel cell system - Google Patents

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Kazuhiko Kobari
和彦 小針
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which can control to reduce hydrogen gas exhaust and can exhaust impurities inside a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell system is provided with a fuel cell 10, a tube passage 18 to exhaust an anode gas of the fuel cell and a large flow volume valve 24 which is provided with the tube passage 18 and exhausts the anode gas at a first flow volume to raise a pressure change inside the fuel cell 10, a small flow volume valve 32 which is provided with the tube passage 18 and exhausts anode gas at a second flow volume smaller than the first flow volume and a switching means to switch between the large flow volume valve 24 and the small flow volume valve 32. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池システムに係り、特に車両の搭載に適した燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system suitable for mounting on a vehicle.

従来、例えば、特開2005−243477号公報に開示されるように、アノードガスを内部に留める型の燃料電池システムが開示されている。アノードガスの主成分は水素ガスである。燃料電池の動作の際、カソードガスとアノードガスが供給され、電池の発電に伴い、カソード側で水が生成される。カソード側の水の一部は、アノード側へ浸透する。さらに、カソードガスに含まれる窒素などのガスの一部は、燃料電池のアノード側へ浸透する。アノードガスを内部に留める型の燃料電池システムでは、燃料電池の稼動時間の経過と共に、水や窒素などの不純物が燃料電池のアノード側に溜まり易い。燃料電池内部に不純物が多いと、電池の動作が妨げられ、電池の性能が低下してしまう。そこで、上記従来の技術では、燃料電池内部の不純物濃度が上昇した際に、燃料電池の不純物を含むアノードガスの一時的な排出を行っていた。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-243477, a fuel cell system of a type in which an anode gas is kept inside has been disclosed. The main component of the anode gas is hydrogen gas. During the operation of the fuel cell, cathode gas and anode gas are supplied, and water is generated on the cathode side as the battery generates power. A part of the water on the cathode side penetrates to the anode side. Furthermore, part of the gas such as nitrogen contained in the cathode gas penetrates into the anode side of the fuel cell. In the fuel cell system of the type in which the anode gas is kept inside, impurities such as water and nitrogen tend to accumulate on the anode side of the fuel cell as the operating time of the fuel cell elapses. When there are many impurities inside the fuel cell, the operation of the battery is hindered, and the performance of the battery is degraded. Therefore, in the above conventional technique, when the impurity concentration inside the fuel cell is increased, the anode gas containing impurities of the fuel cell is temporarily discharged.

特開2005−243477号公報JP 2005-243477 A

しかし、アノードガスには水素ガスを含むため、アノードガスの排出を多量に行うことはできない。よって、上記従来の燃料電池システムでは、燃料電池内部に不純物が残ってしまうおそれがあった。   However, since the anode gas contains hydrogen gas, the anode gas cannot be discharged in a large amount. Therefore, in the conventional fuel cell system, there is a possibility that impurities remain inside the fuel cell.

よって、この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水素ガスの排出を少なく抑えつつ、燃料電池内部の不純物を排出しやすい燃料電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel cell system that easily discharges impurities inside the fuel cell while suppressing the discharge of hydrogen gas to a small extent. .

第1の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池システムであって、燃料電池と、燃料電池のアノードガスを排出する管路と、前記管路に備えられ、前記燃料電池内部に圧力変動を起こす第1の流量でアノードガスを排出する第1流通手段と、前記管路に備えられ、第1の流量より少ない第2の流量でアノードガスを排出する第2流通手段と、前記第1流通手段と前記第2流通手段とを切り替える切り替え手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first invention is a fuel cell system, comprising a fuel cell, a conduit for discharging anode gas of the fuel cell, the conduit, and a pressure inside the fuel cell. A first flow means for discharging the anode gas at a first flow rate causing fluctuations; a second flow means for discharging the anode gas at a second flow rate less than the first flow rate provided in the conduit; And switching means for switching between the first distribution means and the second distribution means.

第2の発明は、第1の発明において、前記第1の流量でガス流通を行う第1バルブと、前記第2の流量でガス流通を行う第2バルブとを備え、前記第1流通手段は第1バルブを含み、前記第2流通手段は第2バルブを含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first valve includes a first valve that circulates gas at the first flow rate, and a second valve that circulates gas at the second flow rate. A second valve is included, and the second flow means includes a second valve.

第3の発明は、第1の発明において、前記第1の流量でガス流通を行う第1バルブを備え、前記第1流通手段は前記第1バルブと前記第1バルブを連続的に流通させる手段を含み、前記第2流通手段は前記第1バルブと前記第1バルブを断続的に流通させる手段を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first valve includes a first valve that circulates the gas at the first flow rate, and the first flow means is a means for continuously flowing the first valve and the first valve. The second circulation means includes means for intermittently circulating the first valve and the first valve.

第4の発明は、第1−3の発明のうちのいずれか1つに記載の燃料電池システムであって、前記第1の流量は、前記燃料電池内部の液体状の不純物に初動を与える圧力変動を起こす流量であることを特徴とする。   A fourth invention is the fuel cell system according to any one of the first to third inventions, wherein the first flow rate is a pressure that gives initial action to liquid impurities inside the fuel cell. It is characterized by a flow rate that causes fluctuations.

第5の発明は、第1−4の発明のうちのいずれか1つに記載の燃料電池システムであって、前記第2の流量は、前記燃料電池内部の主に気体状の不純物を排出させる流量であることを特徴とする。   A fifth invention is the fuel cell system according to any one of the first to fourth inventions, wherein the second flow rate causes mainly gaseous impurities inside the fuel cell to be discharged. It is a flow rate.

第6の発明は、第1−5のいずれか1つに記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池の発電を検出する発電検出手段をさらに備え、前記切り替え手段は、前記燃料電池の発電の増加を検出したとき、第1流通手段に切り替えること含むことを特徴とする。   6th invention is a fuel cell system as described in any one of 1-5, Comprising: The electric power generation detection means which detects the electric power generation of the said fuel cell is further provided, The said switching means is the electric power generation of the said fuel cell. Switching to the first distribution means when an increase is detected.

第7の発明は、第1−6のいずれか1つに記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池の起動を検出する起動検出手段をさらに備え、前記切り替え手段は、前記燃料電池の起動を検出したとき、前記第1流通手段に切り替えることを含むことを特徴とする。   A seventh invention is the fuel cell system according to any one of the first to sixth aspects, further comprising activation detection means for detecting activation of the fuel cell, wherein the switching means is activation of the fuel cell. Switching to the first distribution means when it is detected.

第1の発明によれば、燃料電池内部に圧力変動を与え、不純物を排出されやすくする。そして、第1の流量より少ない第2の流量での排出に切り替えても、燃料電池内部の不純物を十分に排出することができる。さらには、第2の流量の排出では、第1流量より少ない流量で排出することから、水素ガスの排出を抑えることができる。したがって、本発明によれば、水素ガスの排出を少なく抑えつつ、燃料電池内部の不純物を適度に排出することできる。   According to the first aspect of the invention, pressure fluctuation is given to the inside of the fuel cell, and impurities are easily discharged. And even if it switches to discharge | emission by the 2nd flow rate smaller than a 1st flow rate, the impurity inside a fuel cell can fully be discharged | emitted. Furthermore, since the second flow rate is discharged at a flow rate lower than the first flow rate, the discharge of hydrogen gas can be suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately discharge impurities inside the fuel cell while suppressing the discharge of hydrogen gas to a small amount.

第2の発明によれば、第1バルブで圧力変動を生じさせる排出を行う。そして、第2バルブで、アノードガスの流出を少なく抑えた不純物の排出を行う。   According to the second aspect of the invention, the first valve performs discharge that causes a pressure fluctuation. Then, the second valve discharges impurities while suppressing the outflow of the anode gas.

第3の発明によれば、第1バルブを連続的に流通させることで、第1の流量での排出を行う。さらには、第1バルブを断続的に流通させることで、第2の流量での排出を行う。本発明では、第1の流量と第2の流量での排出を、単一のバルブを用いて行うことができる。   According to the third invention, the first valve is continuously circulated to discharge at the first flow rate. Furthermore, by discharging the first valve intermittently, discharging at the second flow rate is performed. In the present invention, discharge at the first flow rate and the second flow rate can be performed using a single valve.

第4の発明によれば、第1の流量での排出では、燃料電池内部の液体の不純物に初動を与える。液体の不純物は、燃料電池内部に滞留しやすいため、燃料電池の電池性能を妨げやすい。よって、本発明によれば、液体の不純物に初動を与える流量での排出を行うことで、液体の不純物を排出しやすくする。さらには、初動を与えられた液体の不純物は、第2の流量での排出でも、十分に排出できる。したがって、本発明によれば、燃料電池内部の不純物をより多く排出できる。   According to the fourth aspect of the invention, the discharge at the first flow rate gives an initial action to the liquid impurities inside the fuel cell. Since liquid impurities are likely to stay inside the fuel cell, the cell performance of the fuel cell tends to be hindered. Therefore, according to the present invention, the liquid impurities can be easily discharged by discharging the liquid impurities at a flow rate that gives an initial motion to the liquid impurities. Furthermore, the liquid impurities given the initial motion can be sufficiently discharged even when discharged at the second flow rate. Therefore, according to the present invention, more impurities inside the fuel cell can be discharged.

第5の発明によれば、第2の流量は、燃料電池内部の主に気体状の不純物の排出を行う流量である。第2の流量で気体状の不純物を排出することで、燃料電池内部の不純物を少なくできる。   According to the fifth invention, the second flow rate is a flow rate for discharging mainly gaseous impurities inside the fuel cell. By discharging gaseous impurities at the second flow rate, impurities inside the fuel cell can be reduced.

第6の発明によれば、燃料電池の発電量が増加した際には、アノードガスの排出を行い、燃料電池内部に圧力変動を与え、不純物を排出しやすくする。燃料電池の発電量が増加するときには、燃料電池の性能の向上が特に求められる。このとき、本発明によれば、燃料電池の発電量の増加を検知したときに、効果的に不純物の排出を行い、燃料電池の電池性能を向上することができる。   According to the sixth aspect of the invention, when the power generation amount of the fuel cell increases, the anode gas is discharged, pressure fluctuation is given to the inside of the fuel cell, and impurities are easily discharged. When the amount of power generated by the fuel cell increases, it is particularly required to improve the performance of the fuel cell. At this time, according to the present invention, when an increase in the power generation amount of the fuel cell is detected, impurities are effectively discharged, and the cell performance of the fuel cell can be improved.

第7の発明によれば、燃料電池の起動時には、アノードガスの排出を行い、燃料電池内部に圧力変動を与え、不純物を排出しやすくする。燃料電池の起動時には、燃料電池内部に不純物が溜まりやすい。本発明によれば、燃料電池の起動時に不純物を排出することによって、燃料電池の電池性能を向上させることができる。   According to the seventh aspect of the invention, when starting the fuel cell, the anode gas is discharged, pressure fluctuation is given to the inside of the fuel cell, and impurities are easily discharged. When starting the fuel cell, impurities are likely to accumulate inside the fuel cell. According to the present invention, the cell performance of the fuel cell can be improved by discharging impurities when the fuel cell is started.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は本発明の実施の形態1の燃料電池システムの構成を説明するための図である。実施の形態1の燃料電池システムは、燃料電池10を備える。燃料電池10は、カソードガスを供給する管路12と、カソードガスを排出する管路14を備える。燃料電池10は、アノードガスを供給する管路16と、燃料電池から外部へアノードガスを排出する管路18を備える。また、燃料電池10は電流センサ19を備える。電流センサ19は燃料電池10の電流を測定する。電流センサ19はECU22と接続され、電流センサ19で測定された電流はECU22に送信される。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. The fuel cell system of Embodiment 1 includes a fuel cell 10. The fuel cell 10 includes a conduit 12 that supplies a cathode gas and a conduit 14 that discharges the cathode gas. The fuel cell 10 includes a conduit 16 for supplying anode gas and a conduit 18 for discharging the anode gas from the fuel cell to the outside. The fuel cell 10 includes a current sensor 19. The current sensor 19 measures the current of the fuel cell 10. The current sensor 19 is connected to the ECU 22, and the current measured by the current sensor 19 is transmitted to the ECU 22.

燃料電池10から外部への管路18には、圧力センサ20が備えられる。圧力センサ20は、管路18内のガスの圧力を測定する。また、圧力センサ20はECU22と接続され、圧力センサ20で測定された圧力はECU22に送信される。燃料電池から外部への管路18は、大流量バルブ24を介し、燃料電池システム外部への管路28に接続される。大流量バルブ24は、燃料電池から外部へアノードガスを排出する管路18から燃料電池システム外部への管路28へと、ガスを流通させる。大流量バルブ24は、ECU22と接続され、ECU22からの信号に従い、開閉することができる。また、管路18と燃料電池システム外部への管路28とを結ぶように、管路30が備えられる。管路30には、小流量バルブ32が備えられる。小流量バルブ32は、管路30内にガスを流通させる。小流量バルブ32は、ECU22と接続され、ECUからの信号に伴い、開閉することができる。   A pressure sensor 20 is provided in the pipe line 18 from the fuel cell 10 to the outside. The pressure sensor 20 measures the pressure of the gas in the pipe line 18. The pressure sensor 20 is connected to the ECU 22, and the pressure measured by the pressure sensor 20 is transmitted to the ECU 22. A pipeline 18 from the fuel cell to the outside is connected to a pipeline 28 to the outside of the fuel cell system via a large flow valve 24. The large flow rate valve 24 allows the gas to flow from the pipe line 18 for discharging the anode gas from the fuel cell to the outside to the pipe line 28 to the outside of the fuel cell system. The large flow rate valve 24 is connected to the ECU 22 and can be opened and closed in accordance with a signal from the ECU 22. Further, a conduit 30 is provided so as to connect the conduit 18 and the conduit 28 to the outside of the fuel cell system. The conduit 30 is provided with a small flow valve 32. The small flow rate valve 32 circulates gas in the pipe line 30. The small flow valve 32 is connected to the ECU 22 and can be opened and closed in accordance with a signal from the ECU.

[実施の形態1の作用]
燃料電池10の動作の際に、カソードガスとして空気が管路12から供給され、アノードガスとして水素ガスが管路16から燃料電池10に供給される。燃料電池10内部では、カソードガスとアノードガスの供給に伴い、発電反応が行われる。この発電反応に伴い、燃料電池10のカソード側で水が生成される。カソード側で生成された水の一部は、アノード側へ移動し、主に液体状の不純物として滞留する。さらに、カソードガスである空気の一部は、カソード側からアノード側に透過し、気体状の不純物として滞留する。また、燃料電池10のアノード側には、まだ発電反応に用いられていない水素ガスが存在している。したがって、燃料電池10のアノード側には、水並びに窒素などの不純物と水素ガスを含むアノードガスが存在している。
[Operation of the first embodiment]
During the operation of the fuel cell 10, air is supplied as the cathode gas from the conduit 12, and hydrogen gas is supplied as the anode gas from the conduit 16 to the fuel cell 10. In the fuel cell 10, a power generation reaction is performed with the supply of the cathode gas and the anode gas. With this power generation reaction, water is generated on the cathode side of the fuel cell 10. A part of the water generated on the cathode side moves to the anode side and stays mainly as liquid impurities. Further, a part of the air as the cathode gas permeates from the cathode side to the anode side and stays as a gaseous impurity. Further, hydrogen gas that has not been used for the power generation reaction is present on the anode side of the fuel cell 10. Therefore, anode gas containing impurities such as water and nitrogen and hydrogen gas exists on the anode side of the fuel cell 10.

アノードガス中に存在する気体状の不純物は、例えば、燃料電池10から少量のアノードガス排出を行うことで、燃料電池10外部に排出することができる。しかし、液体状の不純物は、アノードガスの流れが少ないと、燃料電池10内部に留まったままである。よって、少量の排出では、液体の不純物をうまく排出することができない。そこで、液体や気体にかかわらず、アノードガス中の不純物を適切に除去するために、以下のような動作を行う。   Gaseous impurities present in the anode gas can be discharged outside the fuel cell 10 by discharging a small amount of the anode gas from the fuel cell 10, for example. However, liquid impurities remain inside the fuel cell 10 when the anode gas flow is small. Therefore, liquid impurities cannot be discharged well with a small amount of discharge. Therefore, the following operation is performed to appropriately remove impurities in the anode gas regardless of liquid or gas.

図2は実施の形態1で行われる特徴的な動作を説明する図である。図2(A)は、燃料電池10から排出される水素流量の時間変化をあらわす。図2(B)は、圧力センサ20で測定したガス圧力の時間変化をあらわす。図2(C)は、大流量バルブ24を流れるガス流量の時間変化をあらわす。図2(D)は、小流量バルブ32を流れるガス流量の時間変化をあらわす。   FIG. 2 is a diagram for explaining characteristic operations performed in the first embodiment. FIG. 2A shows the change over time of the flow rate of hydrogen discharged from the fuel cell 10. FIG. 2 (B) shows the time change of the gas pressure measured by the pressure sensor 20. FIG. 2C shows the change over time in the flow rate of gas flowing through the large flow rate valve 24. FIG. 2D shows a change over time in the flow rate of the gas flowing through the small flow rate valve 32.

時刻t1から時刻t2まで、大流量バルブ24が開弁し、小流量バルブ32は閉弁している。大流量バルブ24が開弁すると、管路18付近に存在するガスは、燃料電池システム外部に排出される。ここで、このときの単位時間あたりに大流量バルブ24を流れるガスの流量を第1の流量とする。このとき、図2(B)で示されるように、管路18でのガスの圧力は急激に減少する。管路18での圧力が急激に低下すると、燃料電池10内部にガス大きな圧力変動が生じる。そして、この際、燃料電池10はアノードガスの供給を受け続けているので、燃料電池10内部にアノードガスの急激な流れが起こる。このアノードガスの流れにより、燃料電池10内部に滞留している液体状の不純物は初動を生ずる。初動を生じた液体状の不純物は、燃料電池10内部を移動しやすい。よって、液体状の不純物は、排出されるアノードガスの流れに伴い、燃料電池システム外部へ排出される。このとき、燃料電池10に存在する気体状の不純物は、排出されるアノードガスの流れに伴い、燃料電池システム外部に排出される。   From time t1 to time t2, the large flow valve 24 is opened and the small flow valve 32 is closed. When the large flow valve 24 is opened, the gas existing near the pipe 18 is discharged outside the fuel cell system. Here, the flow rate of the gas flowing through the large flow rate valve 24 per unit time at this time is defined as the first flow rate. At this time, as shown in FIG. 2 (B), the pressure of the gas in the pipe line 18 rapidly decreases. When the pressure in the pipe line 18 rapidly decreases, a large pressure fluctuation occurs in the fuel cell 10. At this time, since the fuel cell 10 continues to receive the supply of the anode gas, a rapid flow of the anode gas occurs inside the fuel cell 10. Due to the flow of the anode gas, liquid impurities staying in the fuel cell 10 cause an initial movement. The liquid impurities that cause the initial movement easily move inside the fuel cell 10. Therefore, liquid impurities are discharged to the outside of the fuel cell system with the flow of the discharged anode gas. At this time, gaseous impurities present in the fuel cell 10 are discharged to the outside of the fuel cell system along with the flow of the discharged anode gas.

時刻t2以降、大流量バルブ24は閉弁し、小流量バルブ32が開弁している。小流量バルブ32が開弁すると、燃料電池10内部のアノードガスは、単位時間あたり第2の流量で、燃料電池システム外部に排出される。第2の流量は、第1の流量より少ない流量である。大流量バルブ24での排出により初動を生じた液体の不純物は、小流量バルブ32の排出でも、燃料電池10外部に排出される。小流量バルブ32の開弁中には、燃料電池10内部の気体状の不純物も、十分に排出されている。また、第2の流量での排出は少ないので、燃料電池システム外部に排出される水素ガスは少なく抑えられる。   After time t2, the large flow valve 24 is closed and the small flow valve 32 is opened. When the small flow valve 32 is opened, the anode gas inside the fuel cell 10 is discharged outside the fuel cell system at a second flow rate per unit time. The second flow rate is a smaller flow rate than the first flow rate. The liquid impurities that have been initially moved by the discharge from the large flow valve 24 are discharged to the outside of the fuel cell 10 even when the small flow valve 32 is discharged. During the opening of the small flow rate valve 32, the gaseous impurities inside the fuel cell 10 are also sufficiently discharged. Further, since the discharge at the second flow rate is small, the amount of hydrogen gas discharged outside the fuel cell system can be reduced.

[実施の形態1の効果]
上述のとおり、燃料電池10内部の液体状の不純物は、大流量バルブ24での排出によって、初動を生ずる。初動を生じた液体状の不純物は、燃料電池10内部を動きやすい。よって、大流量バルブ24から小流量バルブ32での排出に切り替えても、液体の不純物を十分に排出することができる。
[Effect of Embodiment 1]
As described above, the liquid impurities inside the fuel cell 10 cause an initial movement when discharged by the large flow valve 24. The liquid impurities that cause the initial movement easily move inside the fuel cell 10. Therefore, even when switching from the large flow valve 24 to the small flow valve 32, the liquid impurities can be sufficiently discharged.

上述のとおり、小流量バルブ32は、十分に少ない流量での排出である。小流量バルブ32の開弁中は、気体の不純物は排出され続ける。このとき。燃料電池システム外部に排出される水素ガスは十分に少ない。よって、小流量バルブ32での開弁を続ければ、水素ガスの排出を抑えつつ、燃料電池10内部の不純物を少なくすることができる。   As described above, the small flow rate valve 32 discharges at a sufficiently small flow rate. While the small flow valve 32 is opened, gaseous impurities continue to be discharged. At this time. Hydrogen gas discharged outside the fuel cell system is sufficiently small. Therefore, if the small flow rate valve 32 is kept open, impurities inside the fuel cell 10 can be reduced while suppressing the discharge of hydrogen gas.

なお、第1の流量は、燃料電池10内部の液体状の不純物に初動を生じさせるための圧力変動を与える流量である。一般的な燃料電池の場合、第1の流量は200L/分程度である。なお、第2の流量は、十分に少なく、燃料電池10内部に滞留する主に気体状の不純物を燃料電池システム外部に排出する流量である。一般的な燃料電池の場合、第2の流量は第1の流量の1/100−1/10程度である。   The first flow rate is a flow rate that gives a pressure fluctuation for causing an initial motion to liquid impurities inside the fuel cell 10. In the case of a general fuel cell, the first flow rate is about 200 L / min. The second flow rate is a flow rate that is sufficiently small and discharges mainly gaseous impurities remaining inside the fuel cell 10 to the outside of the fuel cell system. In the case of a general fuel cell, the second flow rate is about 1 / 100-1 / 10 of the first flow rate.

[実施の形態1の具体的処理]
図3は実施の形態1のECU22での処理をあらわすフローチャートである。図3のフローチャートは、燃料電池の運転開始とともに実行される。まず、小流量バルブ32を閉じる(ステップ100)。ここでは、小流量バルブ32は閉じられ、第2の流量でのガス排出を止める。続いて、大流量バルブ24を開け、第1の流量での排出を行う(ステップ102)。ここでは、第1の流量は、液体の不純物に初動を与えて排出しやすくする流量である。
[Specific processing of the first embodiment]
FIG. 3 is a flowchart showing processing in ECU 22 of the first embodiment. The flowchart of FIG. 3 is executed when the operation of the fuel cell is started. First, the small flow valve 32 is closed (step 100). Here, the small flow rate valve 32 is closed to stop the gas discharge at the second flow rate. Subsequently, the large flow rate valve 24 is opened to discharge at the first flow rate (step 102). Here, the first flow rate is a flow rate that makes it easy to discharge liquid impurities by initial movement.

そして、圧力センサ20で測定された圧力Pを読み込む(ステップ104)。圧力センサ20は、燃料電池10から外部への管路18でのガスの圧力を測定する。ここでは、ECU22は、圧力センサ20で測定された管路18での圧力Pを取得する。そして、圧力Pとあらかじめ設定された基準値とを比較する(ステップ106)。燃料電池10内部に十分な圧力変動を与えれば、液体の不純物に初動を与えることで、液体の不純物を排出しやすくできる。ここで、燃料電池10の下流側に備えられた圧力センサ20での圧力が変動すれば、燃料電池10内部に圧力変動が生じていると考える。圧力Pが基準値以上である場合、燃料電池10内部に十分な圧力変動が与えられていないため、大流量バルブ24を開いたままにしておく。そして、圧力Pが基準値より小さくなった場合、燃料電池10内部に十分な圧力変動が与えられたと考え、大流量バルブ24を閉じる(ステップ108)。なお、ここでは、圧力が低下した後すぐに大流量バルブ24を閉じているが、圧力が基準値より小さくなった後さらに一定時間にわたり、大流量バルブ24を開くように処理を行っても良い。   Then, the pressure P measured by the pressure sensor 20 is read (step 104). The pressure sensor 20 measures the pressure of the gas in the pipe line 18 from the fuel cell 10 to the outside. Here, the ECU 22 acquires the pressure P in the pipe line 18 measured by the pressure sensor 20. Then, the pressure P is compared with a preset reference value (step 106). If sufficient pressure fluctuation is given to the inside of the fuel cell 10, the liquid impurity can be easily discharged by giving the initial action to the liquid impurity. Here, if the pressure at the pressure sensor 20 provided on the downstream side of the fuel cell 10 fluctuates, it is considered that the pressure variation has occurred in the fuel cell 10. When the pressure P is equal to or higher than the reference value, the large flow rate valve 24 is kept open because sufficient pressure fluctuation is not given to the inside of the fuel cell 10. When the pressure P becomes smaller than the reference value, it is considered that sufficient pressure fluctuation has been given inside the fuel cell 10, and the large flow valve 24 is closed (step 108). Here, the large flow rate valve 24 is closed immediately after the pressure decreases, but processing may be performed so that the large flow rate valve 24 is opened for a certain period of time after the pressure becomes smaller than the reference value. .

次に、小流量バルブ32を開け、第2の流量での排出を開始する(ステップ110)。このとき、液体の不純物には初動が与えられているため、液体の不純物とともに気体状の不純物を排出する。さらに、水素ガスの排出を十分低く抑えている。小流量バルブ32での開時間Tが、時間T2となるか否か比較する(ステップ112)。小流量バルブ32での開時間Tが時間T2より短ければ、小流量バルブ32を開け続ける。小流量バルブ32での開時間Tが時間T2以上となったとき、燃料電池10の運転終了か否か判断する(ステップ113)。燃料電池10の運転終了でない場合、燃料電池10の運転に伴って不純物の排出を行うために、ステップ100に戻って以降の処理が実行される。これより、小流量バルブ32の流量では排出できなかった液体の不純物は、大流量バルブ24での排出により初動を与えられ、排出されやすくなる。燃料電池10の運転終了である場合、本ルーチンを終了する。   Next, the small flow rate valve 32 is opened, and discharge at the second flow rate is started (step 110). At this time, since the liquid impurities are initially given, the gaseous impurities are discharged together with the liquid impurities. Furthermore, hydrogen gas emissions are kept low enough. It is compared whether or not the opening time T at the small flow rate valve 32 becomes time T2 (step 112). If the opening time T at the small flow valve 32 is shorter than the time T2, the small flow valve 32 is kept open. When the open time T at the small flow rate valve 32 becomes equal to or longer than the time T2, it is determined whether or not the operation of the fuel cell 10 is finished (step 113). If the operation of the fuel cell 10 is not finished, the process returns to step 100 and the subsequent processing is executed in order to discharge impurities with the operation of the fuel cell 10. As a result, liquid impurities that could not be discharged at the flow rate of the small flow rate valve 32 are given initial action by the discharge at the large flow rate valve 24 and are easily discharged. When the operation of the fuel cell 10 is finished, this routine is finished.

以上の具体的処理を周期的に行うことによって、圧力センサ20での測定値を基準値と比較し、比較結果により大流量バルブ24を閉めることより、大流量バルブ24の開いている時間を適当に調節することができる。したがって、大流量バルブ24での排出を過不足ない分量で行い、大流量バルブ24での不必要な水素ガスの排出を抑えることができる。   By periodically performing the above specific processing, the measured value of the pressure sensor 20 is compared with a reference value, and the large flow valve 24 is closed based on the comparison result, so that the time during which the large flow valve 24 is open is set appropriately. Can be adjusted to. Therefore, the large flow rate valve 24 can be discharged in an amount that is not excessive and insufficient, and unnecessary hydrogen gas discharge at the large flow rate valve 24 can be suppressed.

なお、小流量バルブ32の開いている時間T2は、一般的な燃料電池の場合、10分から1時間までの範囲が考えられ、より好適には30分程度である。   In the case of a general fuel cell, the time T2 during which the small flow rate valve 32 is open may be in the range of 10 minutes to 1 hour, more preferably about 30 minutes.

なお、ステップ106で用いた基準値は、あらかじめ設定された基準値を用いたが、これに限られるものではない。1例として、圧力センサ20で測定された過去の圧力の変化から基準値を設定してもよい。   The reference value used in step 106 is a preset reference value, but is not limited to this. As an example, a reference value may be set from a change in past pressure measured by the pressure sensor 20.

[実施の形態1の具体的処理の変形例1]
図4は実施の形態1の具体的処理の変形例をあらわすフローチャートである。図4のフローチャートは、ステップ104とステップ106がステップ114に置換されている点を除いて、図3のフローチャートと同様である。図4において図3に示すステップと同じ部分は、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
[Modified Example 1 of Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart showing a modification of the specific process of the first embodiment. The flowchart of FIG. 4 is the same as the flowchart of FIG. 3 except that step 104 and step 106 are replaced by step 114. 4, the same parts as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4に示すルーチンでは、ステップ102に続いて、大流量バルブ24の開時間T´が時間T1となるか否か比較する(ステップ114)。時間T1は、あらかじめ設定された時間であり、水素ガスの排出を抑えつつ、液体の不純物に十分な初動を与える排出を行うための時間である。ステップ114において、開時間T´が時間T1に満たない場合、液体の不純物に十分な初動が与えられていないと判断し、大流量バルブ24を開け続ける。開時間T´が時間T1以上となった場合、液体の不純物に十分な初動が与えられたと判断し、大流量バルブ24を閉じる。よって、図4に示すルーチンを行う場合、実施の形態1の構成において圧力センサ20を備えずとも、燃料電池10内部の不純物を十分に排出し、かつ水素ガスの排出を抑えることができる。なお、大流量バルブの開時間T1は、一般的な燃料電池の場合、1秒程度が好ましい。   In the routine shown in FIG. 4, following step 102, it is compared whether or not the opening time T ′ of the large flow rate valve 24 is equal to time T1 (step 114). The time T1 is a preset time, and is a time for performing a discharge that gives a sufficient initial motion to liquid impurities while suppressing the discharge of hydrogen gas. In step 114, when the opening time T ′ is less than the time T1, it is determined that sufficient initial movement is not given to the liquid impurities, and the large flow rate valve 24 is kept open. When the opening time T ′ is equal to or longer than the time T1, it is determined that sufficient initial movement is given to the liquid impurities, and the large flow rate valve 24 is closed. Therefore, when the routine shown in FIG. 4 is performed, the impurities in the fuel cell 10 can be sufficiently discharged and the discharge of hydrogen gas can be suppressed without providing the pressure sensor 20 in the configuration of the first embodiment. The open time T1 of the large flow rate valve is preferably about 1 second in the case of a general fuel cell.

[実施の形態1の具体的処理の変形例2]
図5は実施の形態1の具体的処理の変形例をあらわすフローチャートである。図5のフローチャートは、ステップ112がステップ116に置換されている点を除いて、図3のフローチャートと同様である。図5において図3に示すステップと同じ部分は、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
[Modification Example 2 of Specific Processing of Embodiment 1]
FIG. 5 is a flowchart showing a modification of the specific process of the first embodiment. The flowchart in FIG. 5 is the same as the flowchart in FIG. 3 except that step 112 is replaced with step 116. 5, the same parts as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図5に示すルーチンでは、ステップ110に続いて、燃料電池10内部での不純物が多いか否かを判定する(ステップ116)。ここでは、不純物の測定は、電流センサ19での出力電流Iを測定する。燃料電池10内部の不純物が多いと、燃料電池の発電性能が妨げられる。このとき、発電量が負荷により一定で電圧が小さく、出力電流Iが大きい。出力電流Iの変化から、不純物の多さを推定することが可能である。ステップ116では、より具体的には、出力電流Iがあらかじめ設定された基準値より大きいか否かが判断される。ステップ116で、出力電流Iが基準値より大きくない場合、不純物が多くないと判断できる。このとき、小流量バルブ32を開けたままとする。ステップ116で、出力電流Iが基準値より大きい場合、不純物が多いと判断される。このとき、ステップ100に戻り小流量バルブ32を閉じ、大流量バルブ24を開けて、より多くの不純物を排出する。以上の処理により、大流量バルブ24での排出開始の時期を適当に調節することができる。   In the routine shown in FIG. 5, following step 110, it is determined whether or not there are many impurities inside the fuel cell 10 (step 116). Here, the impurity is measured by measuring the output current I from the current sensor 19. When there are many impurities inside the fuel cell 10, the power generation performance of the fuel cell is hindered. At this time, the power generation amount is constant depending on the load, the voltage is small, and the output current I is large. From the change in the output current I, it is possible to estimate the amount of impurities. In step 116, more specifically, it is determined whether or not the output current I is larger than a preset reference value. In step 116, if the output current I is not larger than the reference value, it can be determined that there are not many impurities. At this time, the small flow rate valve 32 is kept open. In step 116, if the output current I is larger than the reference value, it is determined that there are many impurities. At this time, returning to step 100, the small flow valve 32 is closed and the large flow valve 24 is opened to discharge more impurities. With the above processing, the discharge start timing of the large flow rate valve 24 can be appropriately adjusted.

なお、ステップ116において、燃料電池10内部での不純物が多いか否かの判断は、出力電流Iの測定を用いて行ったが、これに限られるものではない。例えば、燃料電池10の起電力やインピーダンスの測定を用いて不純物の多少を判断してもよい。また、燃料電池がセルのスタック構造を有する場合には、セル毎の起電力や出力電流Iやインピーダンスの分布から、不純物の多少を判断してもよい。さらには、セル毎の起電力や出力電流Iやインピーダンスの時間変化の分布を用いて行ってもよい。または、不純物そのものの濃度の測定を用いて行ってもよい。   In step 116, the determination of whether or not there is a large amount of impurities inside the fuel cell 10 is performed using the measurement of the output current I, but is not limited to this. For example, the amount of impurities may be determined by measuring the electromotive force or impedance of the fuel cell 10. When the fuel cell has a cell stack structure, the amount of impurities may be determined from the electromotive force, output current I, and impedance distribution for each cell. Furthermore, it may be performed by using the electromotive force for each cell, the output current I, and the distribution of changes in impedance over time. Alternatively, the measurement may be performed by measuring the concentration of the impurity itself.

なお、実施の形態1の燃料電池システムは、アノードガスを少量ずつ排出し続ける燃料電池システムである。しかしながら、本発明の対象とするシステムは、アノードガスを循環させない燃料電池であれば、これに限られるものではない。例えば、アノードガスを内部に留める型の燃料電池システムに用いてもよい。このときの本発明の具体的な動作は、第1の流量での排出と第2の流量での排出と無排出とを切り替えて行う。より具体的には、第2の流量での排出を止め、無排出を一定期間行った後に、第1の流量での排出を行う。アノードガスの無排出時には排出時と比べ、燃料電池10内部の圧力は高い。無排出期間を設けることで、燃料電池10内部の圧力を高めることができる。よって、無排出期間の後に第1の流量での排出を行うことより、燃料電池10内部に多くの圧力変動を与えることができる。   The fuel cell system according to Embodiment 1 is a fuel cell system that continuously discharges the anode gas little by little. However, the system targeted by the present invention is not limited to this as long as the fuel cell does not circulate the anode gas. For example, it may be used for a fuel cell system in which anode gas is kept inside. The specific operation of the present invention at this time is performed by switching between discharge at the first flow rate, discharge at the second flow rate, and no discharge. More specifically, after the discharge at the second flow rate is stopped and no discharge is performed for a certain period, the discharge at the first flow rate is performed. When the anode gas is not discharged, the pressure inside the fuel cell 10 is higher than when the anode gas is discharged. By providing the non-discharge period, the pressure inside the fuel cell 10 can be increased. Therefore, many pressure fluctuations can be given to the inside of the fuel cell 10 by discharging at the first flow rate after the non-discharge period.

なお、本実施の形態1では、燃料電池は、水素ガスと空気ガスを燃料とする燃料電池を用いたが、これに限られるものではない。例えば、燃料電池は、メタノール直接型燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell)を用いることができる。このとき、アノードガスとしてメタノール溶液を用い、カソードガスとして、空気(酸素ガス)を用いる。   In the first embodiment, a fuel cell using hydrogen gas and air gas as fuel is used as the fuel cell, but the present invention is not limited to this. For example, a direct methanol fuel cell can be used as the fuel cell. At this time, a methanol solution is used as the anode gas, and air (oxygen gas) is used as the cathode gas.

なお、本実施の形態では、水素ガスがアノードガスの燃料成分に相当する。たとえば、燃料電池としてメタノール直接型燃料電池を用いる場合、メタノールがアノードガスの燃料成分である。   In the present embodiment, hydrogen gas corresponds to the fuel component of the anode gas. For example, when a methanol direct fuel cell is used as the fuel cell, methanol is a fuel component of the anode gas.

実施の形態2.
図6は実施の形態2の燃料電池システムの構成を説明するための図である。図6の実施の形態2の燃料電池システムの構成は、管路18の下流側を除いて、図1と同様である。図6において図1と同じ部分には、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment. The configuration of the fuel cell system according to Embodiment 2 in FIG. 6 is the same as that in FIG. 1 except for the downstream side of the pipe 18. In FIG. 6, the same parts as those in FIG.

燃料電池10から外部への管路18は、大流量バルブ24を備える。大流量バルブ24は、管路33を介し、可変流量調節弁34結ばれる。可変流量調節弁34は、燃料電池システム外部への管路28と接続される。可変流量調節弁34は、管路33と燃料電池システム外部への管路28との間を流通するガスの流量を、所定の流量に調節する。可変流量調節弁34はECU22と接続される。可変流量調節弁34は、ECU22からの信号に従って、ガスの流量を変化させることができる。   The pipe line 18 from the fuel cell 10 to the outside includes a large flow rate valve 24. The large flow rate valve 24 is connected to a variable flow rate adjustment valve 34 via a pipe line 33. The variable flow rate control valve 34 is connected to a pipe line 28 to the outside of the fuel cell system. The variable flow rate adjusting valve 34 adjusts the flow rate of the gas flowing between the pipe line 33 and the pipe line 28 to the outside of the fuel cell system to a predetermined flow rate. The variable flow rate adjustment valve 34 is connected to the ECU 22. The variable flow rate adjustment valve 34 can change the gas flow rate in accordance with a signal from the ECU 22.

図7は実施の形態2の具体的処理を説明するためのフローをあらわす図である。実施の形態2の具体的処理は、ステップ100と102をステップ118に、ステップ108と110をステップ120に置き換える点を除いて、図3と同様である。ステップ118では、大流量バルブ24を開き、可変流量調節弁34でのガス流量を第1の流量とし、第1の流量での排出を行う。このとき、第1の流量での排出より、燃料電池10内部の液体状の不純物に初動が与えられる。ステップ120では、大流量バルブ24を開き、可変流量調節弁34でのガス流量を第2の流量とし、第2の流量での排出を行う。このとき、第2の流量での排出より、初動を与えられた液体状の不純物とともに、気体状の不純物を排出する。以上の具体的処理により、可変流量調節弁34でのガス流量を調節することによって、燃料電池10内部の不純物を効果的に排出することができる。   FIG. 7 is a diagram showing a flow for explaining the specific processing of the second embodiment. The specific processing of the second embodiment is the same as that in FIG. 3 except that steps 100 and 102 are replaced with step 118 and steps 108 and 110 are replaced with step 120. In step 118, the large flow rate valve 24 is opened, the gas flow rate at the variable flow rate adjustment valve 34 is set to the first flow rate, and the discharge is performed at the first flow rate. At this time, the initial movement is given to the liquid impurities in the fuel cell 10 by the discharge at the first flow rate. In step 120, the large flow rate valve 24 is opened, the gas flow rate at the variable flow rate adjustment valve 34 is set as the second flow rate, and the discharge is performed at the second flow rate. At this time, from the discharge at the second flow rate, the gaseous impurities are discharged together with the liquid impurities given the initial movement. By adjusting the gas flow rate at the variable flow rate adjustment valve 34 by the above specific processing, impurities inside the fuel cell 10 can be effectively discharged.

図8は実施の形態2で行われる特徴的な動作を説明する図である。図8(A)は、燃料電池10から排出される水素流量の時間変化をあらわす。図8(B)は、圧力センサ20で測定したガス圧力の時間変化をあらわす。図8(C)は、可変流量調節弁34を流通するガス流量の時間変化をあらわす。まず、時刻t1から時刻t2の間は、可変流量調節弁34を流通するガス流量は第1の流量であり、第1の流量でのアノードガスの排出が行われる。このとき、燃料電池10内部の圧力は急激に低下し、燃料電池10内部に圧力変動が生じる。そして、時刻0から時刻t1までと時刻t2以降において、可変流量調節弁34でのガス流量は第2の流量である。このとき、燃料電池10から第2の流量での排出が行われる。このとき、初動を与えられた液体の不純物とともに、気体の不純物の排出が行われる。   FIG. 8 is a diagram for explaining characteristic operations performed in the second embodiment. FIG. 8A shows the change over time in the flow rate of hydrogen discharged from the fuel cell 10. FIG. 8B shows the time change of the gas pressure measured by the pressure sensor 20. FIG. 8C shows the change over time in the flow rate of the gas flowing through the variable flow rate adjustment valve 34. First, from time t1 to time t2, the gas flow rate flowing through the variable flow rate control valve 34 is the first flow rate, and the anode gas is discharged at the first flow rate. At this time, the pressure inside the fuel cell 10 rapidly decreases and a pressure fluctuation occurs inside the fuel cell 10. From time 0 to time t1 and after time t2, the gas flow rate at the variable flow rate adjustment valve 34 is the second flow rate. At this time, the fuel cell 10 is discharged at the second flow rate. At this time, the gaseous impurities are discharged together with the liquid impurities given the initial action.

なお、実施の形態2のシステムでは、燃料電池から外部への管路18に備えられた大流量バルブ24を閉弁すると、燃料電池10から外部へアノードガスは排出されない。ただし、本発明の構成はこれに限られるものでなく、アノードガスの排出が不要の場合、大流量バルブ24を備えなくてもよい。   In the system of the second embodiment, when the large flow rate valve 24 provided in the pipe line 18 from the fuel cell to the outside is closed, the anode gas is not discharged from the fuel cell 10 to the outside. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and the large flow valve 24 may not be provided when the anode gas does not need to be discharged.

実施の形態3.
実施の形態3の燃料電池システムについて説明する。実施の形態3の燃料電池システムは、小流量バルブ32と管路30を備えないという点を除いて、実施の形態1の燃料電池システムと同様である。実施の形態3において実施の形態1と同じ部分は、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
A fuel cell system according to Embodiment 3 will be described. The fuel cell system of the third embodiment is the same as the fuel cell system of the first embodiment except that the small flow valve 32 and the pipe line 30 are not provided. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施の形態3では、大流量バルブ24を連続的に開けると、第1の流量での排出が行われる。そして、大流量バルブ24を断続的に開けると、第2の流量での排出が行われ、水素ガスの排出をより抑えた排出が実現される。これらより、単一のバルブを用いて、第1と第2の流量での排出を行い、不純物を排出することができる。   In the third embodiment, when the large flow rate valve 24 is continuously opened, the discharge at the first flow rate is performed. Then, when the large flow rate valve 24 is opened intermittently, the discharge at the second flow rate is performed, and the discharge with reduced hydrogen gas discharge is realized. From these, it is possible to discharge at the first and second flow rates using a single valve to discharge impurities.

図9は実施の形態3の具体的処理を説明するためのフローをあらわす図である。実施の形態3の具体的処理は、ステップ100と102をステップ122に、ステップ108と110をステップ124に置き換える点を除いて、図3と同様である。本実施の形態では、大流量バルブ24を連続的に開いて、第1の流量での排出を行う(ステップ122)。このとき、燃料電池10内部の液体の不純物は、圧力変動を与えられ、初動を生じる。そして、ステップ106で圧力変動の発生が認められたら、大流量バルブ24を断続的に開いて、単位時間あたり第2の流量での排出を行う(ステップ124)。ここでは、大流量バルブ24の短時間の開閉を繰り返す。大流量バルブ24が開いているときは、第1の流量での排出が行われる。そこで、大流量バルブ24の開閉を所定の割合で繰り返すと、単位時間あたり平均して第2の流量での排出が実現される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a flow for explaining specific processing of the third embodiment. The specific processing of the third embodiment is the same as that of FIG. 3 except that steps 100 and 102 are replaced with step 122 and steps 108 and 110 are replaced with step 124. In the present embodiment, the large flow rate valve 24 is continuously opened to discharge at the first flow rate (step 122). At this time, the liquid impurities inside the fuel cell 10 are subjected to pressure fluctuations to cause initial movement. When occurrence of pressure fluctuation is recognized in step 106, the large flow rate valve 24 is intermittently opened to discharge at the second flow rate per unit time (step 124). Here, the large flow valve 24 is repeatedly opened and closed for a short time. When the large flow valve 24 is open, the discharge at the first flow rate is performed. Therefore, when the large flow rate valve 24 is repeatedly opened and closed at a predetermined rate, the discharge at the second flow rate is realized on an average per unit time.

図10は実施の形態3の特徴的な動作を説明するための図である。時刻t1から時刻t2までの間、大流量バルブ24を連続的に開くと、単位時間あたり第1の流量での燃料電池10からの排出が行われる。時刻0から時刻t1までと時刻t2以降には、大流量バルブ24を断続的に開くことによって、第2の流量でのアノードガスの排出が行われる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the characteristic operation of the third embodiment. When the large flow rate valve 24 is continuously opened from the time t1 to the time t2, the fuel cell 10 is discharged at the first flow rate per unit time. From time 0 to time t1 and after time t2, the large flow valve 24 is intermittently opened to discharge the anode gas at the second flow rate.

実施の形態4.
実施の形態4の燃料電池システムについて説明する。実施の形態4の構成は、図1と同様である。図11は実施の形態4の具体的処理を説明するためのフローチャートである。図11のフローチャートにおいて、図3,4と同じ部分には、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。図11に示すフローチャートは、実施の形態1から3に示すフローチャートと同時に用いることができる。まず、出力電流Iを読み込む(ステップ126)。ここでは、電流センサ19で測定された出力電流Iを取得する。次に、出力電流Iの微分値が基準値より大きいか否かを比較する(ステップ128)。ここで、基準値はあらかじめ設定された所定の値を用いる。燃料電池システムの動作中、発電量が急激に増加する場合がある。このとき、発電量の増加に対応するため、電池性能を上昇させる必要がある。燃料電池10内部の不純物を少なくすると、その分電池性能が上昇する。そこで、出力電流Iの微分値が基準値より大きければ、発電量が急激に増加したと判断し、大流量バルブ24を開弁し、時間T1のあいだ第1の流量での排出を行う(ステップ102、114)。出力電流Iの微分値が基準値より小さければ、発電量がそれほど増加していないと判断し、通常の動作を続行する(ステップ130)。ここで、通常の動作は、周期的に行われている実施の形態1のフローチャート(図3)である。以上のステップを所定の間隔ごとに周期的に行うことで、発電量の急激な増加時に効果的に不純物を排出し、電池性能を上昇させることができる。
Embodiment 4 FIG.
A fuel cell system according to Embodiment 4 will be described. The configuration of the fourth embodiment is the same as that of FIG. FIG. 11 is a flowchart for explaining specific processing of the fourth embodiment. In the flowchart of FIG. 11, the same parts as those in FIGS. The flowchart shown in FIG. 11 can be used simultaneously with the flowcharts shown in the first to third embodiments. First, the output current I is read (step 126). Here, the output current I measured by the current sensor 19 is acquired. Next, it is compared whether or not the differential value of the output current I is larger than a reference value (step 128). Here, a predetermined value set in advance is used as the reference value. During the operation of the fuel cell system, the power generation amount may increase rapidly. At this time, in order to cope with an increase in the amount of power generation, it is necessary to improve the battery performance. When the impurities inside the fuel cell 10 are reduced, the cell performance is increased accordingly. Therefore, if the differential value of the output current I is larger than the reference value, it is determined that the amount of power generation has increased abruptly, the large flow rate valve 24 is opened, and discharge is performed at the first flow rate for the time T1 (step). 102, 114). If the differential value of the output current I is smaller than the reference value, it is determined that the amount of power generation has not increased so much and normal operation is continued (step 130). Here, the normal operation is a flowchart (FIG. 3) of the first embodiment that is performed periodically. By periodically performing the above steps at predetermined intervals, impurities can be effectively discharged when the amount of power generation is rapidly increased, and battery performance can be improved.

なお、ステップ114において、大流量バルブ24の開いている時間は時間T1としたが、これに限られるものではない。例えば、大流量バルブ24の開いている時間は、通常の動作での開時間T1より長い所定の時間としてもよい。このとき、大流量バルブ24の開いている時間が長いと、排出する不純物の量は多くなる。不純物をより多く排出すると、燃料電池10の電池性能をより向上させることができる。例えば、大流量バルブ24の開いている時間は、圧力センサ20で測定された圧力が十分小さくなるまでのあいだとしてもよい。また、大流量バルブ24の開いている時間は、十分な圧力変動を与えた後さらに一定時間としてもよい。   In step 114, the time during which the large flow rate valve 24 is open is time T1, but is not limited thereto. For example, the opening time of the large flow valve 24 may be a predetermined time longer than the opening time T1 in normal operation. At this time, if the large flow rate valve 24 is open for a long time, the amount of impurities to be discharged increases. If more impurities are discharged, the cell performance of the fuel cell 10 can be further improved. For example, the time during which the large flow valve 24 is open may be until the pressure measured by the pressure sensor 20 becomes sufficiently small. Further, the time during which the large flow rate valve 24 is open may be set to a certain time after a sufficient pressure fluctuation is applied.

なお、ステップ130において、通常の動作は、実施の形態1の具体的処理を用いたが、これに限られるものではない。例えば、実施の形態1−3に挙げられる具体的処理を用いてもよい。これにかかわらず、大流量バルブ24と小流量バルブ32の切り替えを行う排出であればよい。   In step 130, the normal operation uses the specific process of the first embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, the specific processing described in Embodiment 1-3 may be used. Regardless of this, any discharge that switches between the large flow valve 24 and the small flow valve 32 may be used.

なお、本実施の形態では、発電量の増加の判断は、出力電流Iの測定を用いて行っているが、これに限られるものではない。発電量の変化が検知できるものであればよい。例えば、起電力の測定や発電量そのものの測定を用いて、発電量の増加を判断してもよい。   In the present embodiment, the determination of the increase in the amount of power generation is performed using the measurement of the output current I, but is not limited to this. Any device that can detect a change in the amount of power generation is acceptable. For example, an increase in the amount of power generation may be determined using measurement of electromotive force or measurement of the amount of power generation itself.

実施の形態5.
実施の形態5の燃料電池システムについて説明する。実施の形態5の構成は図3と同様である。図12は実施の形態5の具体的処理を説明するためのフローチャートである。図12のフローチャートは、ステップ126とステップ127がステップ132に置き換わっている点を除いて、図11のフローチャートと同様である。図12のフローチャートにおいて図11と同じ部分には、同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。図12に示すフローチャートは、実施の形態1から4に示すフローチャートと同時に用いることができる。図12に示すフローチャートでは、まず、燃料電池10の始動時か否かを判断する(ステップ132)。ここで、燃料電池10の起動時での電池内部の温度は、燃料電池10の動作中に比べ、低くなっている。このとき燃料電池10内部の水は、主に液体状として存在する。液体状の水は、燃料電池10内部に滞留しやすい。液体状の水が多いと、電池性能が下がってしまう。ステップ132では、より具体的には、電流センサ19での出力電流Iを取得し、出力電流Iが立ち上がりであるか否かが判断される。出力電流が出力0からの立ち上がりであると判断された場合には、燃料電池10の起動時と考えられる。このとき、大流量バルブ24を開けて第1の流量でガスを排出する(ステップ102)。また出力電流Iが立ち上がりでないと判断された場合には、燃料電池10の起動時でないと考え、通常の動作を行う(ステップ130)。ここで、通常の動作は、周期的に行われている実施の形態1のフローチャート(図3)である。以上の具体的処理を周期的に行うことにより、燃料電池10の起動時に、効果的に不純物を排出することができる。
Embodiment 5. FIG.
A fuel cell system according to Embodiment 5 will be described. The configuration of the fifth embodiment is the same as that of FIG. FIG. 12 is a flowchart for explaining specific processing of the fifth embodiment. The flowchart of FIG. 12 is the same as the flowchart of FIG. 11 except that step 126 and step 127 are replaced with step 132. In the flowchart of FIG. 12, the same parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The flowchart shown in FIG. 12 can be used simultaneously with the flowcharts shown in the first to fourth embodiments. In the flowchart shown in FIG. 12, first, it is determined whether or not the fuel cell 10 is being started (step 132). Here, the temperature inside the battery at the time of startup of the fuel cell 10 is lower than that during the operation of the fuel cell 10. At this time, the water in the fuel cell 10 exists mainly as a liquid. Liquid water tends to stay inside the fuel cell 10. When there is much liquid water, battery performance will fall. More specifically, at step 132, the output current I from the current sensor 19 is acquired, and it is determined whether or not the output current I is rising. When it is determined that the output current is rising from the output 0, it is considered that the fuel cell 10 is activated. At this time, the large flow rate valve 24 is opened to discharge the gas at the first flow rate (step 102). If it is determined that the output current I is not rising, it is considered not when the fuel cell 10 is started, and normal operation is performed (step 130). Here, the normal operation is a flowchart (FIG. 3) of the first embodiment that is performed periodically. By periodically performing the above specific processing, impurities can be effectively discharged when the fuel cell 10 is started.

なお、本実施の形態では、燃料電池10の起動時の検知は、出力電流Iの測定を用いて行っている。これに限られるものではなく、燃料電池10の起動を検知できるものであればよい。例えば、発電量の測定を用いて燃料電池10の起動を検知してもよい。車載の燃料電池の場合、イグニッションスイッチを用いて燃料電池の起動を検知してもよい。   In the present embodiment, detection at the time of startup of the fuel cell 10 is performed using measurement of the output current I. It is not restricted to this, What is necessary is just to be able to detect the start of the fuel cell 10. For example, the activation of the fuel cell 10 may be detected using measurement of the amount of power generation. In the case of an on-vehicle fuel cell, the start of the fuel cell may be detected using an ignition switch.

図1は本発明の実施の形態1の燃料電池システムの構成を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は実施の形態1で行われる特徴的な動作を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining characteristic operations performed in the first embodiment. 図3は実施の形態1のECU22での処理をあらわすフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing processing in ECU 22 of the first embodiment. 図4は実施の形態1の具体的処理の変形例をあらわすフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a modification of the specific process of the first embodiment. 図5は実施の形態1の具体的処理の変形例をあらわすフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a modification of the specific process of the first embodiment. 図6は実施の形態2の燃料電池システムの構成を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment. 図7は実施の形態2の具体的処理を説明するためのフローをあらわす図である。FIG. 7 is a diagram showing a flow for explaining the specific processing of the second embodiment. 図8は実施の形態2で行われる特徴的な動作を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining characteristic operations performed in the second embodiment. 図9は実施の形態3の具体的処理を説明するためのフローをあらわす図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a flow for explaining specific processing of the third embodiment. 図10は実施の形態3の特徴的な動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the characteristic operation of the third embodiment. 図11は実施の形態4の具体的処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart for explaining specific processing of the fourth embodiment. 図12は実施の形態5の具体的処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for explaining specific processing of the fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池
18 燃料電池から外部へアノードガスを排出する管路
19 電流センサ
20 圧力センサ
24 大流量バルブ
32 小流量バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 18 Pipe line 19 which discharges anode gas from a fuel cell to the outside 19 Current sensor 20 Pressure sensor 24 Large flow valve 32 Small flow valve

Claims (7)

燃料電池と、
燃料電池のアノードガスを排出する管路と、
前記管路に備えられ、前記燃料電池内部に圧力変動を起こす第1の流量でアノードガスを排出する第1流通手段と、
前記管路に備えられ、第1の流量より少ない第2の流量でアノードガスを排出する第2流通手段と、
前記第1流通手段と前記第2流通手段とを切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell;
A conduit for discharging the anode gas of the fuel cell;
First flow means provided in the pipe line and discharging anode gas at a first flow rate causing pressure fluctuation inside the fuel cell;
A second flow means provided in the conduit for discharging the anode gas at a second flow rate less than the first flow rate;
Switching means for switching between the first distribution means and the second distribution means;
A fuel cell system comprising:
請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記第1の流量でガス流通を行う第1バルブと、
前記第2の流量でガス流通を行う第2バルブとを備え、
前記第1流通手段は第1バルブを含み、
前記第2流通手段は第2バルブを含むことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
A first valve for flowing gas at the first flow rate;
A second valve for circulating gas at the second flow rate,
The first flow means includes a first valve;
The fuel cell system, wherein the second circulation means includes a second valve.
請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記第1の流量でガス流通を行う第1バルブを備え、
前記第1流通手段は前記第1バルブと前記第1バルブを連続的に流通させる手段を含み、
前記第2流通手段は前記第1バルブと前記第1バルブを断続的に流通させる手段を含むことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
Comprising a first valve for circulating gas at the first flow rate;
The first flow means includes means for continuously flowing the first valve and the first valve;
The fuel cell system, wherein the second circulation means includes means for intermittently circulating the first valve and the first valve.
請求項1−3のいずれか1項記載の燃料電池システムであって、
前記第1の流量は、前記燃料電池内部の液体状の不純物に初動を与える圧力変動を起こす流量であることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system according to any one of claims 1-3,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the first flow rate is a flow rate causing a pressure fluctuation that causes an initial motion to liquid impurities inside the fuel cell.
請求項1−4のいずれか1項記載の燃料電池システムであって、
前記第2の流量は、前記燃料電池内部の主に気体状の不純物を排出させる流量であることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system according to any one of claims 1-4,
The fuel cell system characterized in that the second flow rate is a flow rate for discharging mainly gaseous impurities inside the fuel cell.
請求項1−5のいずれか1項記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の発電を検出する発電検出手段をさらに備え、
前記切り替え手段は、前記燃料電池の発電の増加を検出したとき、第1流通手段に切り替えること含むことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein
Further comprising power generation detection means for detecting power generation of the fuel cell,
The switching means includes switching to the first distribution means when an increase in power generation of the fuel cell is detected.
請求項1−6のいずれか1項記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の起動を検出する起動検出手段をさらに備え、
前記切り替え手段は、前記燃料電池の起動を検出したとき、前記第1流通手段に切り替えることを含むことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein
Further comprising activation detection means for detecting activation of the fuel cell;
The switching means includes switching to the first distribution means when detecting activation of the fuel cell.
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