JP2010108757A - Fuel cell system and method for stopping fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of reliably starting the operation of a fuel cell system at zero temperature or lower, and to provide the scavenging method of the fuel cell system. <P>SOLUTION: The fuel cell system 10 including a fuel cell 11, reactant gas piping 38 through which reactant gas exhausted from the fuel cell flows, and a reactant gas-adjusting means 34 arranged onto the reactant gas piping and adjusting the flow of reactant gas, further includes a temperature detecting means 55 detecting the temperature of the reactant gas-adjusting means, a scavenging means 33 removing the produced water of the fuel cell attached to the reactant gas-adjusting means during stop of the power generation of the fuel cell, and a freezing determination means determining whether the produced water is freezed or not in the reactant gas-adjusting means based on the detected value of the temperature detecting means, wherein when the freezing determination means determines that the produced water may freeze in the reactant gas-adjusting means, the fuel cell system scavenges with the scavenging means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの停止方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system and a method for stopping the fuel cell system.

従来から、例えば車両に搭載される燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極およびカソード電極で両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池(以下、単位セルという。)を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタック(以下、燃料電池という。)とするものが知られている。このような燃料電池では、アノード電極とセパレータとの間にアノードガス(燃料ガス)として水素ガスを供給するとともに、カソード電極とセパレータとの間にカソードガス(酸化剤ガス)として空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こし、発電が行われる。なお、この発電に伴って、燃料電池内部で水が生成される。   Conventionally, for example, in a fuel cell mounted on a vehicle, a membrane electrode structure is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides, and a pair of separators are provided on both sides of the membrane electrode structure. A flat unit fuel cell (hereinafter referred to as a unit cell) is arranged to form a fuel cell stack (hereinafter referred to as a fuel cell) by stacking a plurality of unit cells. In such a fuel cell, hydrogen gas is supplied as an anode gas (fuel gas) between the anode electrode and the separator, and air is supplied as a cathode gas (oxidant gas) between the cathode electrode and the separator. As a result, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode electrode, causing an electrochemical reaction with oxygen in the air at the cathode electrode, thereby generating power. It should be noted that water is generated inside the fuel cell with this power generation.

このような燃料電池を備える燃料電池システムでは、例えば氷点下環境で使用されると、燃料電池システムの停止中に内部に残留している生成水が凍結してしまうため、生成水が凍結した場合に燃料電池システムの起動を禁止する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1の燃料電池システムは、燃料電池システムの起動操作が行われたら、シャットバルブを開くとともに、温度センサにより温度を測定する。測定された温度が所定値以下の場合には、圧力センサにより圧力値が正常であるか否かを判定し、正常である場合は排出バルブを開き、圧力センサにより測定される圧力低下量が正常であるか否かを判定する。次に、排出バルブを閉じ、圧力センサにより測定される圧力上昇量が正常であるか否かを判定する。次に、水素ポンプを起動し、回転数が正常であるかを判定する。次に、コンプレッサを作動し、圧力センサにより測定される圧力値が正常であるか否かを判定する。以上の判定において、一つでも異常があれば、凍結している部品が存在すると判断して、燃料電池システムの起動を禁止するものである。
特開2008−204957号公報
In a fuel cell system equipped with such a fuel cell, for example, when used in a sub-freezing environment, the generated water remaining inside is frozen while the fuel cell system is stopped. A technique for prohibiting activation of a fuel cell system is disclosed (for example, see Patent Document 1).
In the fuel cell system of Patent Document 1, when a start operation of the fuel cell system is performed, the shut valve is opened and the temperature is measured by a temperature sensor. If the measured temperature is less than the predetermined value, the pressure sensor determines whether the pressure value is normal. If it is normal, the discharge valve is opened and the pressure drop measured by the pressure sensor is normal. It is determined whether or not. Next, the discharge valve is closed, and it is determined whether or not the amount of pressure increase measured by the pressure sensor is normal. Next, the hydrogen pump is started and it is determined whether the rotation speed is normal. Next, the compressor is operated, and it is determined whether or not the pressure value measured by the pressure sensor is normal. In the above determination, if there is any abnormality, it is determined that there are frozen parts, and the activation of the fuel cell system is prohibited.
JP 2008-204957 A

ところで、特許文献1の燃料電池システムでは、上述したように凍結している部品がある場合には燃料電池システムの起動を禁止するものであるが、このような氷点下環境下においても燃料電池システムを使用できる技術が望まれている。
また、燃料電池システムには、燃料電池システムの停止中に内部に残留している生成水が凍結してしまうため、生成水が凍結しないように燃料電池システム内に付着した水滴を除去(掃気)する方法が開示されている。しかしながら、従来の燃料電池システムの掃気方法では、燃料電池の温度に応じて掃気を行うか否かを判定しているため、例えば、燃料電池システムを短時間起動して、燃料電池は暖機されたが、バルブ類などは暖機されない場合は掃気が行われないことになる。そのため、生成水がバルブ類などに付着して凍結し、燃料電池システムの次回起動時に正常に起動できなくなる虞がある。
By the way, in the fuel cell system of Patent Document 1, the start of the fuel cell system is prohibited when there are frozen parts as described above. However, even in such a sub-freezing environment, the fuel cell system is A technique that can be used is desired.
Further, in the fuel cell system, the generated water remaining inside the fuel cell system is frozen while the fuel cell system is stopped, so that water droplets adhering to the fuel cell system are removed so that the generated water does not freeze (scavenging). A method is disclosed. However, since the conventional scavenging method for a fuel cell system determines whether or not scavenging is performed according to the temperature of the fuel cell, for example, the fuel cell is warmed up by starting the fuel cell system for a short time. However, scavenging is not performed when the valves are not warmed up. For this reason, the generated water adheres to the valves and freezes, and there is a possibility that the fuel cell system cannot be normally started when the fuel cell system is next started.

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、氷点下環境下において燃料電池システムを確実に起動することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法を提供するものである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel cell system and a scavenging method for the fuel cell system that can reliably start the fuel cell system in a sub-freezing environment.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池(例えば、実施形態における燃料電池11)と、該燃料電池から排出された反応ガスが流通する反応ガス配管(例えば、実施形態におけるカソードオフガス排出配管38)と、該反応ガス配管に配され、前記反応ガスの流れを調整する反応ガス調整手段(例えば、実施形態における背圧弁34)と、を備えた燃料電池システム(例えば、実施形態における燃料電池システム10)であって、前記反応ガス調整手段の温度を検出する温度検出手段(例えば、実施形態における温度センサ55)と、前記燃料電池の発電停止中に、前記反応ガス調整手段に付着した前記燃料電池の生成水の除去を行う掃気手段(例えば、実施形態におけるエアコンプレッサ33)と、前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記反応ガス調整手段において前記生成水が凍結するか否かを判定する凍結判定手段(例えば、実施形態における背圧弁凍結判定部48)と、をさらに有し、該凍結判定手段により前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結する虞があると判定された際に、前記掃気手段による掃気を実行可能に構成されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a fuel cell (for example, fuel cell 11 in the embodiment) that generates electricity by supplying an anode gas to an anode electrode and a cathode gas to a cathode electrode; A reaction gas pipe (for example, the cathode offgas discharge pipe 38 in the embodiment) through which the reaction gas discharged from the fuel cell flows, and a reaction gas adjusting means that is arranged in the reaction gas pipe and adjusts the flow of the reaction gas ( For example, a fuel cell system (for example, the fuel cell system 10 in the embodiment) including the back pressure valve 34 in the embodiment, and a temperature detection unit (for example, the embodiment) that detects the temperature of the reaction gas adjusting unit. The temperature sensor 55) of the fuel cell, and removal of water produced by the fuel cell adhering to the reaction gas adjusting means during the power generation stop of the fuel cell. A scavenging means (for example, the air compressor 33 in the embodiment) and a freezing determining means (for example, determining whether or not the generated water is frozen in the reaction gas adjusting means based on the detection value of the temperature detecting means) A back pressure valve freezing determination unit 48) according to the embodiment, and when the freezing determination unit determines that the generated water may be frozen by the reaction gas adjustment unit, scavenging by the scavenging unit is performed. It is configured to be executable.

請求項2に記載した発明は、前記燃料電池の発電中に、該燃料電池で生成される生成水量を検出する生成水量検出手段(例えば、実施形態における生成水量検出部47)を有し、前記生成水量が所定量以下である場合には、前記反応ガス調整手段の掃気を実行しないことを特徴としている。   The invention described in claim 2 includes a generated water amount detecting means (for example, a generated water amount detecting unit 47 in the embodiment) for detecting the generated water amount generated in the fuel cell during power generation of the fuel cell, When the amount of generated water is less than or equal to a predetermined amount, scavenging of the reaction gas adjusting means is not executed.

請求項3に記載した発明は、前記燃料電池内部の前記生成水の凍結可否を判定する燃料電池内部凍結判定手段(例えば、実施形態における燃料電池内部凍結判定部50)を有し、前記反応ガス調整手段の掃気後に、前記燃料電池内部が凍結する虞があると判定された場合には、前記掃気手段により前記燃料電池内部の掃気を実行可能に構成されていることを特徴としている。   The invention described in claim 3 includes fuel cell internal freezing determination means (for example, the fuel cell internal freezing determination unit 50 in the embodiment) for determining whether or not the generated water in the fuel cell can be frozen, and the reaction gas. If it is determined that the inside of the fuel cell may freeze after scavenging by the adjusting means, the scavenging means is configured to execute scavenging inside the fuel cell.

請求項4に記載した発明は、前記掃気手段は蓄電装置により駆動され、該蓄電装置の残量が、前記反応ガス調整手段の掃気および前記燃料電池内部の掃気に費やす電力量合計以下となっている場合であって、前記燃料電池内部の掃気によって前記反応ガス調整手段も掃気できる場合には、前記反応ガス調整手段の掃気を取り止めて、前記燃料電池内部の掃気を実行可能に構成されていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the scavenging means is driven by a power storage device, and the remaining amount of the power storage device is less than or equal to the total amount of power consumed for scavenging the reaction gas adjusting means and scavenging inside the fuel cell. If the reaction gas adjustment means can also be scavenged by scavenging inside the fuel cell, scavenging of the reaction gas adjustment means is stopped and scavenging inside the fuel cell can be executed. It is characterized by that.

請求項5に記載した発明は、アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、該燃料電池から排出された反応ガスが流通する反応ガス配管と、該反応ガス配管に配され、前記反応ガスの流れを調整する反応ガス調整手段と、該反応ガス調整手段の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料電池の発電停止中に、前記反応ガス調整手段に付着した前記燃料電池の生成水の除去を行う掃気手段と、前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結するか否かを判定する凍結判定手段と、を備え、該凍結判定手段により前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結する虞があると判定された際に、前記掃気手段による掃気を実行する燃料電池システムの停止方法であって、前記燃料電池の後流側に位置する反応ガス調整手段の温度を測定するデバイス温度測定ステップと、前記反応ガス調整手段の凍結防止のための掃気が必要か否かを判定するデバイス掃気判定ステップと、前記反応ガス調整手段を掃気するデバイス掃気ステップと、有することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell for generating power by supplying an anode gas to the anode electrode and a cathode gas to the cathode electrode, a reaction gas pipe through which the reaction gas discharged from the fuel cell flows, and the reaction A reaction gas adjusting means for adjusting a flow of the reaction gas, a temperature detecting means for detecting a temperature of the reaction gas adjusting means, and a reaction gas adjusting means when power generation of the fuel cell is stopped. Scavenging means for removing the generated water of the fuel cell attached thereto, freezing determination means for determining whether or not the generated water is frozen by the reaction gas adjusting means based on a detection value of the temperature detecting means; And a method for stopping the fuel cell system, wherein scavenging by the scavenging means is performed when the freezing judging means determines that the generated water is likely to freeze by the reaction gas adjusting means. A device temperature measuring step for measuring the temperature of the reaction gas adjusting means located on the downstream side of the fuel cell; and a device scavenging determining step for determining whether or not scavenging for preventing freezing of the reaction gas adjusting means is necessary. And a device scavenging step for scavenging the reaction gas adjusting means.

請求項1に記載した発明によれば、反応ガス調整手段の温度を検出し、反応ガス調整手段が凍結する虞があると判定された場合には、燃料電池停止直後に反応ガス調整手段の掃気を行うため、反応ガス調整手段に付着した液滴を確実に除去することができる。また、このように反応ガス調整手段の温度に基づいて、反応ガス調整手段の掃気の有無を判定することにより、例えば、燃料電池の暖機が完了された状態において、反応ガス調整手段が凍結する虞があると判定された場合であっても、反応ガス調整手段に付着した液滴を確実に除去することができる。したがって、燃料電池システムの次回起動時に、反応ガス調整手段が凍結による動作不良になるのを防止できるため、燃料電池システムを確実に起動することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the temperature of the reaction gas adjusting means is detected and it is determined that the reaction gas adjusting means may freeze, the scavenging of the reaction gas adjusting means immediately after the fuel cell is stopped. Therefore, the droplets adhering to the reaction gas adjusting means can be surely removed. In addition, by determining whether or not scavenging of the reaction gas adjusting unit is performed based on the temperature of the reaction gas adjusting unit in this manner, for example, the reaction gas adjusting unit is frozen in a state where the warm-up of the fuel cell is completed. Even when it is determined that there is a risk, the droplets adhering to the reactive gas adjusting means can be reliably removed. Therefore, when the fuel cell system is started next time, the reaction gas adjusting means can be prevented from malfunctioning due to freezing, so that the fuel cell system can be started reliably.

請求項2に記載した発明によれば、燃料電池システムが起動してから停止するまでの間に燃料電池で生成された生成水量が所定量以下の場合には、反応ガス調整手段に付着する生成水量も少ないため、反応ガス調整手段が凍結により動作不良になる可能性が低くなる。したがって、生成水量が少ない場合には反応ガス調整手段の掃気を実行しないようにすることで、反応ガス調整手段の掃気のためのエネルギを削減することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the amount of water generated in the fuel cell between the time when the fuel cell system is started and the time when the fuel cell system is stopped is less than a predetermined amount, the amount adhering to the reaction gas adjusting means is generated. Since the amount of water is also small, the possibility that the reaction gas adjusting means will malfunction due to freezing is reduced. Therefore, when the amount of generated water is small, the scavenging of the reaction gas adjusting unit is not executed, so that the energy for scavenging the reaction gas adjusting unit can be reduced.

請求項3に記載した発明によれば、燃料電池内部に残留した生成水により燃料電池内部が凍結するのを防止できるため、燃料電池内部で生成水が凍結することにより生じる内部破壊を防止することができる。   According to the invention described in claim 3, since the inside of the fuel cell can be prevented from freezing due to the produced water remaining inside the fuel cell, it is possible to prevent internal destruction caused by freezing of the produced water inside the fuel cell. Can do.

請求項4に記載した発明によれば、蓄電装置の残量が不足している場合であっても、反応ガス調整手段および燃料電池内部の掃気をまとめて行うことができるため、反応ガス調整手段および燃料電池内部において生成水が凍結して、燃料電池システムの発電が不可能になるのを防止することができる。   According to the invention described in claim 4, since the scavenging of the reaction gas adjusting means and the fuel cell can be performed collectively even when the remaining amount of the power storage device is insufficient, the reaction gas adjusting means In addition, it is possible to prevent the generated water from freezing inside the fuel cell and making it impossible to generate power in the fuel cell system.

請求項5に記載した発明によれば、反応ガス調整手段の温度を検出し、反応ガス調整手段が凍結する虞があると判定された場合には、燃料電池停止直後に反応ガス調整手段の掃気を行うため、反応ガス調整手段に付着した液滴を確実に除去することができる。また、このように反応ガス調整手段の温度に基づいて、反応ガス調整手段の掃気の有無を判定することにより、例えば、燃料電池の暖機が完了された状態において、反応ガス調整手段が凍結する虞があると判定された場合であっても、反応ガス調整手段に付着した液滴を確実に除去することができる。したがって、燃料電池システムの次回起動時に、反応ガス調整手段が凍結による動作不良になるのを防止できるため、燃料電池システムを確実に起動することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the temperature of the reaction gas adjusting means is detected and it is determined that the reaction gas adjusting means may freeze, the scavenging of the reaction gas adjusting means immediately after the fuel cell is stopped. Therefore, the droplets adhering to the reaction gas adjusting means can be surely removed. In addition, by determining whether or not scavenging of the reaction gas adjusting unit is performed based on the temperature of the reaction gas adjusting unit in this manner, for example, the reaction gas adjusting unit is frozen in a state where the warm-up of the fuel cell is completed. Even when it is determined that there is a risk, the droplets adhering to the reactive gas adjusting means can be reliably removed. Therefore, when the fuel cell system is started next time, the reaction gas adjusting means can be prevented from malfunctioning due to freezing, so that the fuel cell system can be started reliably.

(第一実施形態)
次に、本発明に係る燃料電池システムの第一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。なお、本実施形態では燃料電池システムを車両に搭載した場合の説明をする。
(燃料電池システム)
図1は燃料電池システムの概略構成図である。
図1に示すように、燃料電池システム10の燃料電池11は、水素ガスなどのアノードガスと空気などのカソードガスとの電気化学反応により発電を行う固体高分子膜型燃料電池である。燃料電池11に形成されたアノードガス供給用連通孔13(アノードガス流路21の入口側)にはアノードガス供給配管23が連結され、その上流端部には水素タンク30が接続されている。また、燃料電池11に形成されたカソードガス供給用連通孔15(カソードガス流路22の入口側)にはカソードガス供給配管24が連結され、その上流端部にはエアコンプレッサ33が接続されている。なお、燃料電池11に形成されたアノードオフガス排出用連通孔14(アノードガス流路21の出口側)にはアノードオフガス排出配管35が連結され、カソードオフガス排出用連通孔16(カソードガス流路22の出口側)にはカソードオフガス排出配管38が連結されている。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where the fuel cell system is mounted on a vehicle will be described.
(Fuel cell system)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system.
As shown in FIG. 1, the fuel cell 11 of the fuel cell system 10 is a solid polymer membrane fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between an anode gas such as hydrogen gas and a cathode gas such as air. An anode gas supply pipe 23 is connected to the anode gas supply communication hole 13 (inlet side of the anode gas passage 21) formed in the fuel cell 11, and a hydrogen tank 30 is connected to the upstream end thereof. A cathode gas supply pipe 24 is connected to the cathode gas supply communication hole 15 (inlet side of the cathode gas flow path 22) formed in the fuel cell 11, and an air compressor 33 is connected to the upstream end thereof. Yes. An anode off-gas exhaust pipe 35 (cathode gas flow path 22) is connected to the anode off-gas discharge communication hole 14 (exit side of the anode gas flow path 21) formed in the fuel cell 11. Is connected to a cathode offgas discharge pipe 38.

また、水素タンク30からアノードガス供給配管23に供給された水素ガスは、レギュレータ(不図示)により減圧された後、エゼクタ26を通り、燃料電池11のアノードガス流路21に供給される。また、水素タンク30の下流側近傍には、電磁駆動式の電磁弁25が設けられており、水素タンク30からの水素ガスの供給を遮断することができるように構成されている。   Further, the hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 30 to the anode gas supply pipe 23 is decompressed by a regulator (not shown), then passes through the ejector 26 and is supplied to the anode gas flow path 21 of the fuel cell 11. An electromagnetically driven solenoid valve 25 is provided in the vicinity of the downstream side of the hydrogen tank 30 so that the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30 can be shut off.

また、アノードオフガス排出配管35は、エゼクタ26に接続され、燃料電池11を通過してきたアノードオフガスを再度燃料電池11のアノードガスとして再利用できるように構成されている。さらに、アノードオフガス排出配管35は、途中で2本の配管が分岐して設けられており、一方はアノードエア排出配管36であり、他方はパージガス排出配管37である。アノードエア排出配管36およびパージガス排出配管37は、ともに希釈ボックス31に接続されている。そして、アノードエア排出配管36には電磁駆動式のアノードエア排出弁51が設けられており、パージガス排出配管37には電磁駆動式のパージ弁52が設けられている。なお、アノードエア排出配管36は、パージガス排出配管37よりも配管径の大きいものが取り付けられている。   The anode off-gas discharge pipe 35 is connected to the ejector 26 so that the anode off-gas that has passed through the fuel cell 11 can be reused as the anode gas of the fuel cell 11 again. Further, the anode off-gas discharge pipe 35 is provided with two pipes branched in the middle, one being an anode air discharge pipe 36 and the other being a purge gas discharge pipe 37. Both the anode air discharge pipe 36 and the purge gas discharge pipe 37 are connected to the dilution box 31. The anode air discharge pipe 36 is provided with an electromagnetically driven anode air discharge valve 51, and the purge gas discharge pipe 37 is provided with an electromagnetically driven purge valve 52. The anode air discharge pipe 36 has a pipe diameter larger than that of the purge gas discharge pipe 37.

次に、空気(カソードガス)はエアコンプレッサ33によって加圧され、カソードガス供給配管24を通過した後、燃料電池11のカソードガス流路22に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池11からカソードオフガスとしてカソードオフガス排出配管38に排出される。カソードオフガス排出配管38は希釈ボックス31に接続され、その後、車外へと排気される。なお、カソードオフガス排出配管38には背圧弁34が設けられている。
ここで、背圧弁34の上流側(燃料電池11と背圧弁34との間)における背圧弁34の直近には温度センサ55が設けられている。温度センサ55により背圧弁34の温度と略同一の温度を検出することができるようになっている。温度センサ55からの検出結果(センサ出力)は、制御装置(ECU)45へ伝達され、その検出結果に基づいて、背圧弁34の掃気(後に詳述する。)を実行するか否かを決定するように構成されている。
Next, air (cathode gas) is pressurized by the air compressor 33, passes through the cathode gas supply pipe 24, and is then supplied to the cathode gas flow path 22 of the fuel cell 11. After this oxygen in the air is used as an oxidizing agent for power generation, it is discharged from the fuel cell 11 to the cathode offgas discharge pipe 38 as cathode offgas. The cathode offgas discharge pipe 38 is connected to the dilution box 31 and then exhausted to the outside of the vehicle. A back pressure valve 34 is provided in the cathode off gas discharge pipe 38.
Here, a temperature sensor 55 is provided in the immediate vicinity of the back pressure valve 34 on the upstream side of the back pressure valve 34 (between the fuel cell 11 and the back pressure valve 34). The temperature sensor 55 can detect substantially the same temperature as the temperature of the back pressure valve 34. A detection result (sensor output) from the temperature sensor 55 is transmitted to a control unit (ECU) 45, and based on the detection result, it is determined whether or not scavenging of the back pressure valve 34 (which will be described in detail later) is executed. Is configured to do.

また、エアコンプレッサ33と燃料電池11との間を繋ぐカソードガス供給配管24において、配管が分岐され掃気ガス導入配管53の一端が接続されている。掃気ガス導入配管53は、アノードガス供給配管23におけるエゼクタ26と燃料電池11との間に他端が接続されている。つまり、エアコンプレッサ33にて加圧された空気を燃料電池11のアノードガス流路21に供給できるようになっている。なお、掃気ガス導入配管53には電磁駆動式の電磁弁54が設けられており、エアコンプレッサ33からの空気の供給を遮断できるように構成されている。   Further, in the cathode gas supply pipe 24 connecting the air compressor 33 and the fuel cell 11, the pipe is branched and one end of the scavenging gas introduction pipe 53 is connected. The other end of the scavenging gas introduction pipe 53 is connected between the ejector 26 and the fuel cell 11 in the anode gas supply pipe 23. That is, the air pressurized by the air compressor 33 can be supplied to the anode gas passage 21 of the fuel cell 11. The scavenging gas introduction pipe 53 is provided with an electromagnetically driven solenoid valve 54 so that the supply of air from the air compressor 33 can be shut off.

さらに、アノードオフガス排出配管35におけるアノードオフガス排出用連通孔14の直後(下流側)に、温度センサ41が設けられている。温度センサ41により、燃料電池11の内部の温度と略同一の温度を検知することができるようになっている。温度センサ41からの検出結果(センサ出力)は、制御装置(ECU)45へ伝達され、その検出結果に基づいて、燃料電池11内部の掃気(後に詳述する。)を実行するか否かを決定するように構成されている。   Further, a temperature sensor 41 is provided immediately after (on the downstream side of) the anode off gas discharge communication hole 14 in the anode off gas discharge pipe 35. The temperature sensor 41 can detect substantially the same temperature as the temperature inside the fuel cell 11. A detection result (sensor output) from the temperature sensor 41 is transmitted to a control unit (ECU) 45, and based on the detection result, whether or not scavenging inside the fuel cell 11 (which will be described in detail later) is executed. Is configured to determine.

図2は制御装置45の概略ブロック図である。図2に示すように、制御装置45は、燃料電池11で生成された生成水量を検出する生成水量検出部47と、温度センサ55の検出結果に基づいて背圧弁34が凍結する虞があるか否かを判定する背圧弁凍結判定部48と、燃料電池システム10が停止状態になってからの時間をカウントする停止時間検出部49と、停止時間検出部49でカウントしている時間が所定時間を経過したときに、温度センサ41の検出結果に基づいて燃料電池11内部が凍結する虞があるか否かを判定する燃料電池内部凍結判定部50と、を有している。   FIG. 2 is a schematic block diagram of the control device 45. As shown in FIG. 2, the control device 45 has a possibility that the back pressure valve 34 may freeze based on the detection result of the generated water amount detection unit 47 that detects the generated water amount generated by the fuel cell 11 and the temperature sensor 55. A back pressure valve freezing determination unit 48 that determines whether or not, a stop time detection unit 49 that counts the time since the fuel cell system 10 is stopped, and a time that is counted by the stop time detection unit 49 for a predetermined time And a fuel cell internal freezing determination unit 50 that determines whether or not the inside of the fuel cell 11 is likely to freeze based on the detection result of the temperature sensor 41.

さらに、制御装置45は、燃料電池11に要求される出力に応じて、電磁弁25を制御して水素タンク30から所定量の水素ガスを燃料電池11に供給することができるようになっている。また、制御装置45は、燃料電池11に要求される出力に応じて、エアコンプレッサ33を駆動して所定量の空気を燃料電池11に供給するとともに、背圧弁34を制御してカソードガス流路22への空気の供給圧力を調整できるように構成されている。   Further, the control device 45 can supply a predetermined amount of hydrogen gas from the hydrogen tank 30 to the fuel cell 11 by controlling the electromagnetic valve 25 according to the output required for the fuel cell 11. . The control device 45 drives the air compressor 33 according to the output required for the fuel cell 11 to supply a predetermined amount of air to the fuel cell 11 and controls the back pressure valve 34 to control the cathode gas flow path. It is comprised so that the supply pressure of the air to 22 can be adjusted.

そして、燃料電池内部凍結判定部50からの指示により燃料電池11内部などを掃気する際に、掃気ガス導入配管53の電磁弁54を制御して所定量の空気をアノード側にも供給することができるように構成されている。   Then, when scavenging the inside of the fuel cell 11 or the like according to an instruction from the fuel cell internal freezing determination unit 50, the electromagnetic valve 54 of the scavenging gas introduction pipe 53 is controlled to supply a predetermined amount of air to the anode side. It is configured to be able to.

(燃料電池システムの停止方法)
次に、本実施形態における燃料電池システム10の停止方法について説明する。
図3は燃料電池システム10の停止方法を示すフローチャートである。
図3に示すように、ステップS11では、燃料電池システム10の起動信号であるイグニッションスイッチ(不図示)をオフにした後に、生成水量検出部47において、燃料電池11でイグニッションスイッチがオフされるまでの間に生成された生成水量を検出し、所定量以上の生成水が生成された場合にはステップS12へ進み、所定量未満の生成水しか生成されていない場合にはステップS15へ進む。例えば、生成水量は燃料電池11に設けた電流センサ(不図示)から検出される積算電流量に基づいて算出される。
(How to stop the fuel cell system)
Next, a method for stopping the fuel cell system 10 in the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing a method for stopping the fuel cell system 10.
As shown in FIG. 3, in step S <b> 11, after turning off an ignition switch (not shown) that is a start signal of the fuel cell system 10, the generated water amount detection unit 47 until the ignition switch is turned off in the fuel cell 11. The amount of generated water generated during the period is detected, and when the generated water of a predetermined amount or more is generated, the process proceeds to step S12, and when only the generated water less than the predetermined amount is generated, the process proceeds to step S15. For example, the amount of generated water is calculated based on an integrated current amount detected from a current sensor (not shown) provided in the fuel cell 11.

ステップS12では、背圧弁34の温度を検出する。本実施形態では、背圧弁34の近傍に設けられた温度センサ55の検出結果を背圧弁34の温度と推定している。   In step S12, the temperature of the back pressure valve 34 is detected. In the present embodiment, the detection result of the temperature sensor 55 provided in the vicinity of the back pressure valve 34 is estimated as the temperature of the back pressure valve 34.

ステップS13では、背圧弁凍結判定部48において、背圧弁34が凍結する虞があるか否かを温度センサ55の検出結果に応じて判定する。例えば、温度センサ55の検出温度が5℃以下である場合には、背圧弁34が凍結する虞があると判定する。背圧弁34が凍結する虞があると判定した場合にはステップS14へ進み、凍結する虞がないと判定した場合にはステップS15へ進む。   In step S <b> 13, the back pressure valve freezing determination unit 48 determines whether or not the back pressure valve 34 is likely to freeze according to the detection result of the temperature sensor 55. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 55 is 5 ° C. or lower, it is determined that the back pressure valve 34 may freeze. If it is determined that the back pressure valve 34 is likely to freeze, the process proceeds to step S14. If it is determined that there is no possibility that the back pressure valve 34 will freeze, the process proceeds to step S15.

ステップS14では、背圧弁34の掃気を実行する。具体的には、掃気ガス導入配管53の電磁弁54を閉弁し、カソードオフガス排出配管38の背圧弁34を開弁する。そして、エアコンプレッサ33を駆動させることにより、加圧された空気をカソード側の配管に供給することで、背圧弁34の掃気を実行する。   In step S14, scavenging of the back pressure valve 34 is executed. Specifically, the electromagnetic valve 54 of the scavenging gas introduction pipe 53 is closed, and the back pressure valve 34 of the cathode offgas discharge pipe 38 is opened. Then, by driving the air compressor 33, the pressurized air is supplied to the piping on the cathode side, thereby scavenging the back pressure valve 34.

ステップS15では、燃料電池内部凍結判定部50において、燃料電池11内部が凍結する虞があるか否かを温度センサ41の検出結果に応じて判定する。例えば、温度センサ41の検出温度が5℃以下である場合には、燃料電池11内部が凍結する虞があると判定する。燃料電池11内部が凍結する虞があると判定した場合にはステップS16へ進み、凍結する虞がないと判定した場合にはステップS17へ進む。   In step S <b> 15, the fuel cell internal freezing determination unit 50 determines whether there is a possibility that the inside of the fuel cell 11 is frozen according to the detection result of the temperature sensor 41. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 41 is 5 ° C. or lower, it is determined that the inside of the fuel cell 11 may be frozen. If it is determined that the inside of the fuel cell 11 may be frozen, the process proceeds to step S16, and if it is determined that there is no possibility that the fuel cell 11 is frozen, the process proceeds to step S17.

ステップS16では、燃料電池11内部の掃気を実行する。具体的には、掃気ガス導入配管53の電磁弁54、アノードエア排出配管36のアノードエア排出弁51、パージガス排出配管37のパージ弁52およびカソードオフガス排出配管38の背圧弁34を開弁し、エアコンプレッサ33を駆動させることにより、加圧された空気をアノード側およびカソード側の配管などに供給することで、燃料電池11内部の掃気を実行する。燃料電池11内部の掃気が実行されると処理が終了する。   In step S16, scavenging inside the fuel cell 11 is executed. Specifically, the solenoid valve 54 of the scavenging gas introduction pipe 53, the anode air discharge valve 51 of the anode air discharge pipe 36, the purge valve 52 of the purge gas discharge pipe 37, and the back pressure valve 34 of the cathode off gas discharge pipe 38 are opened. By driving the air compressor 33, the compressed air is supplied to the anode side and cathode side piping and the like, thereby scavenging the fuel cell 11 inside. When the scavenging inside the fuel cell 11 is executed, the process ends.

ステップS17では、燃料電池システム10の起動信号であるイグニッションスイッチがオンされたか否かを判定し、いまだオフの状態であればステップS15へ戻り、イグニッションスイッチがオンされた場合には処理を終了する。なお、ステップS15〜S17は、例えば、停止時間検出部49で検出した停止時間により5分ごとに処理を実行するようにすればよい。   In step S17, it is determined whether or not the ignition switch that is the activation signal of the fuel cell system 10 is turned on. If the ignition switch is still in the off state, the process returns to step S15, and if the ignition switch is turned on, the process ends. . In addition, what is necessary is just to make it process step S15-S17 every 5 minutes by the stop time detected by the stop time detection part 49, for example.

なお、上述した背圧弁34の掃気および燃料電池11内部の掃気の際に必要な電力は、例えば燃料電池の電力を蓄電するバッテリ(不図示)から確保する。   Note that the electric power necessary for the above-described scavenging of the back pressure valve 34 and scavenging inside the fuel cell 11 is secured from, for example, a battery (not shown) that stores the electric power of the fuel cell.

本実施形態によれば、背圧弁34の温度を検出し、背圧弁34が凍結する虞があると判定された場合には、燃料電池11の発電停止直後に背圧弁34の掃気を行うため、背圧弁34に付着した液滴を確実に除去することができる。また、このように背圧弁34の温度に基づいて、背圧弁凍結判定部48で背圧弁34の掃気の必要有無を判定することにより、燃料電池11の暖機が完了された状態において、背圧弁34が凍結する虞があると判定された場合であっても、背圧弁34に付着した液滴を確実に除去することができる。したがって、燃料電池システム10の次回起動時に、背圧弁34が凍結による動作不良になるのを防止できるため、燃料電池システム10を確実に起動することができる。   According to the present embodiment, when the temperature of the back pressure valve 34 is detected and it is determined that the back pressure valve 34 may be frozen, the back pressure valve 34 is scavenged immediately after the fuel cell 11 stops generating power. The droplets adhering to the back pressure valve 34 can be reliably removed. In addition, the back pressure valve freezing determination unit 48 determines whether or not the back pressure valve 34 needs to be scavenged based on the temperature of the back pressure valve 34 in this way, so that the back pressure valve 34 is warmed up. Even when it is determined that there is a risk of the 34 being frozen, the droplets adhering to the back pressure valve 34 can be reliably removed. Therefore, when the fuel cell system 10 is started next time, the back pressure valve 34 can be prevented from malfunctioning due to freezing, so that the fuel cell system 10 can be reliably started.

また、燃料電池システム10が起動してから停止するまでの間に燃料電池11で生成された生成水量が所定量以下の場合には、背圧弁34に付着する生成水量も少ないため、背圧弁34が凍結により動作不良になる可能性が低くなる。したがって、生成水量が少ない場合には背圧弁34の掃気を実行しないようにすることで、背圧弁34の掃気のためのエネルギを削減することができる。   In addition, when the amount of water generated by the fuel cell 11 between the start and stop of the fuel cell system 10 is less than or equal to a predetermined amount, the amount of generated water adhering to the back pressure valve 34 is small, so the back pressure valve 34 Is less likely to malfunction due to freezing. Therefore, when the amount of generated water is small, the scavenging of the back pressure valve 34 is not executed so that the energy for scavenging the back pressure valve 34 can be reduced.

さらに、燃料電池内部凍結判定部50を設け、燃料電池11内部が凍結する虞があると判定した場合には、燃料電池11内部を掃気できるように構成したため、燃料電池11内部に残留した生成水により燃料電池11内部が凍結するのを防止できる。したがって、燃料電池11内部で生成水が凍結することにより生じる内部破壊を防止することができる。   Further, the fuel cell internal freezing determination unit 50 is provided, and when it is determined that the inside of the fuel cell 11 may be frozen, the inside of the fuel cell 11 can be scavenged. As a result, the inside of the fuel cell 11 can be prevented from freezing. Therefore, internal destruction caused by freezing of the generated water inside the fuel cell 11 can be prevented.

(第二実施形態)
次に、本発明に係る燃料電池システムの第二実施形態を図4〜図5に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と掃気の方法が異なるのみであり、燃料電池システムの構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the first embodiment only in the scavenging method, and the configuration of the fuel cell system is substantially the same as that of the first embodiment. Is omitted.

(燃料電池システムの停止方法)
本実施形態における燃料電池システム10の停止方法について説明する。
図4は燃料電池システム10の停止方法を示すフローチャートである。
図4に示すように、ステップS21では、生成水量検出部47において、燃料電池11でイグニッションスイッチがオフされるまでの間に生成された生成水量を検出し、所定量以上の生成水が生成された場合にはステップS22へ進み、所定量未満の生成水しか生成されていない場合にはステップS26へ進む。
(How to stop the fuel cell system)
A method for stopping the fuel cell system 10 in the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a method for stopping the fuel cell system 10.
As shown in FIG. 4, in step S <b> 21, the generated water amount detection unit 47 detects the generated water amount generated until the ignition switch is turned off in the fuel cell 11, and generated water of a predetermined amount or more is generated. If the generated water is less than a predetermined amount, the process proceeds to step S26.

ステップS22では、背圧弁34の温度を検出する。本実施形態では、背圧弁34の近傍に設けられた温度センサ55の検出結果を背圧弁34の温度と推定している。   In step S22, the temperature of the back pressure valve 34 is detected. In the present embodiment, the detection result of the temperature sensor 55 provided in the vicinity of the back pressure valve 34 is estimated as the temperature of the back pressure valve 34.

ステップS23では、背圧弁凍結判定部48において、背圧弁34が凍結する虞があるか否かを温度センサ55の検出結果に応じて判定する。例えば、温度センサ55の検出温度が5℃以下である場合には、背圧弁34が凍結する虞があると判定する。背圧弁34が凍結する虞があると判定した場合にはステップS24へ進み、凍結する虞がないと判定した場合にはステップS26へ進む。   In step S <b> 23, the back pressure valve freezing determination unit 48 determines whether or not the back pressure valve 34 may freeze according to the detection result of the temperature sensor 55. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 55 is 5 ° C. or lower, it is determined that the back pressure valve 34 may freeze. If it is determined that the back pressure valve 34 is likely to freeze, the process proceeds to step S24. If it is determined that there is no possibility that the back pressure valve 34 will freeze, the process proceeds to step S26.

ステップS24では、バッテリに蓄電された電力量が、この後実行が予測される背圧弁34の掃気および燃料電池11内部の掃気に必要な電力量の合計よりも残量が多いか否かを判定する。バッテリの残量が両方の掃気に必要な電力量の合計以上の場合には、ステップS25へ進み、合計に満たない場合にはステップS27へ進む。   In step S24, it is determined whether the amount of power stored in the battery is greater than the total amount of power required for scavenging the back pressure valve 34 and scavenging inside the fuel cell 11 predicted to be executed thereafter. To do. If the remaining amount of the battery is equal to or greater than the total amount of power required for both scavenging operations, the process proceeds to step S25, and if not, the process proceeds to step S27.

ステップS25では、背圧弁34の掃気を実行する。具体的には、掃気ガス導入配管53の電磁弁54を閉弁し、カソードオフガス排出配管38の背圧弁34を開弁する。そして、エアコンプレッサ33を駆動させることにより、加圧された空気をカソード側の配管に供給することで、背圧弁34の掃気を実行する。   In step S25, scavenging of the back pressure valve 34 is executed. Specifically, the electromagnetic valve 54 of the scavenging gas introduction pipe 53 is closed, and the back pressure valve 34 of the cathode offgas discharge pipe 38 is opened. Then, by driving the air compressor 33, the pressurized air is supplied to the piping on the cathode side, thereby scavenging the back pressure valve 34.

ステップS26では、燃料電池内部凍結判定部50において、燃料電池11内部が凍結する虞があるか否かを温度センサ41の検出結果に応じて判定する。例えば、温度センサ41の検出温度が5℃以下である場合には、燃料電池11内部が凍結する虞があると判定する。燃料電池11内部が凍結する虞があると判定した場合にはステップS27へ進み、凍結する虞がないと判定した場合にはステップS28へ進む。   In step S <b> 26, the fuel cell internal freezing determination unit 50 determines whether there is a possibility that the inside of the fuel cell 11 is frozen according to the detection result of the temperature sensor 41. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 41 is 5 ° C. or lower, it is determined that the inside of the fuel cell 11 may be frozen. If it is determined that the inside of the fuel cell 11 is likely to freeze, the process proceeds to step S27. If it is determined that there is no possibility that the fuel cell 11 is frozen, the process proceeds to step S28.

ステップS27では、燃料電池11内部の掃気を実行する。具体的には、掃気ガス導入配管53の電磁弁54、アノードエア排出配管36のアノードエア排出弁51、パージガス排出配管37のパージ弁52およびカソードオフガス排出配管38の背圧弁34を開弁し、エアコンプレッサ33を駆動させることにより、加圧された空気をアノード側およびカソード側の配管などに供給することで、燃料電池11内部の掃気を実行する。燃料電池11内部の掃気が実行されると処理が終了する。
なお、ステップS24においてバッテリの残量が少ないために、背圧弁34の掃気を行わずに燃料電池11内部の掃気を実行する場合は、上述のステップS25にあたる背圧弁34の掃気を実行しないため、ステップS27においては背圧弁34を必ず開弁して掃気を行うことにより、背圧弁34に付着した液滴を可能な限り除去することができる。
In step S27, scavenging inside the fuel cell 11 is executed. Specifically, the solenoid valve 54 of the scavenging gas introduction pipe 53, the anode air discharge valve 51 of the anode air discharge pipe 36, the purge valve 52 of the purge gas discharge pipe 37, and the back pressure valve 34 of the cathode off gas discharge pipe 38 are opened. By driving the air compressor 33, the compressed air is supplied to the anode side and cathode side piping and the like, thereby scavenging the fuel cell 11 inside. When the scavenging inside the fuel cell 11 is executed, the process ends.
In addition, since the remaining amount of the battery is low in step S24, when scavenging the fuel cell 11 without performing scavenging of the back pressure valve 34, scavenging of the back pressure valve 34 corresponding to step S25 described above is not performed. In step S27, the back pressure valve 34 is always opened to perform scavenging, so that the droplets adhering to the back pressure valve 34 can be removed as much as possible.

上述の流れをより詳細に説明する。
図5に示すように、例えば、発電停止時にバッテリに蓄電されている電力量を100とし、背圧弁34の掃気に必要な電力量を50、燃料電池11内部の掃気に必要な電力量を80とする。このとき、背圧弁34の掃気を実行すると、燃料電池11内部の凍結防止掃気を実行する電力量が不足してしまい、燃料電池11内部が凍結により破損する虞が生じる。一方、燃料電池11内部の凍結防止掃気を確実に実行するために、残り20の電力量で背圧弁34の掃気を実行しても、対策が不十分なため、背圧弁34に付着した液滴を確実に除去することができない。したがって、背圧弁34の掃気を実行せずに、燃料電池11内部の掃気を実行し、併せて背圧弁34の掃気も行うように構成することで、燃料電池11の破損および背圧弁34の凍結をまとめて防止することができる。
The above flow will be described in more detail.
As shown in FIG. 5, for example, the amount of power stored in the battery when power generation is stopped is 100, the amount of power required for scavenging the back pressure valve 34 is 50, and the amount of power required for scavenging inside the fuel cell 11 is 80. And At this time, if the scavenging of the back pressure valve 34 is executed, the amount of electric power for executing the antifreezing scavenging inside the fuel cell 11 becomes insufficient, and the inside of the fuel cell 11 may be damaged due to freezing. On the other hand, even if scavenging of the back pressure valve 34 is executed with the remaining 20 electric energy in order to surely execute the antifreezing scavenging inside the fuel cell 11, since the countermeasure is insufficient, the droplets adhering to the back pressure valve 34 Cannot be removed reliably. Therefore, the scavenging of the fuel cell 11 is performed without performing the scavenging of the back pressure valve 34, and the scavenging of the back pressure valve 34 is also performed, so that the fuel cell 11 is damaged and the back pressure valve 34 is frozen. Can be prevented collectively.

ステップS28では、燃料電池システム10の起動信号であるイグニッションスイッチがオンされたか否かを判定し、いまだオフの状態であればステップS26へ戻り、イグニッションスイッチがオンされた場合には処理を終了する。なお、ステップS26〜S28は、例えば、停止時間検出部49で検出した停止時間により5分ごとに処理を実行するようにすればよい。   In step S28, it is determined whether or not the ignition switch that is the activation signal of the fuel cell system 10 is turned on. If the ignition switch is still in the off state, the process returns to step S26, and if the ignition switch is turned on, the process ends. . In addition, what is necessary is just to make it process step S26-S28 every 5 minutes by the stop time detected by the stop time detection part 49, for example.

本実施形態によれば、第一実施形態の作用効果に加えて、バッテリの残量が不足している場合であっても、背圧弁34および燃料電池11内部の掃気をまとめて行うことができるため、背圧弁34および燃料電池11内部において生成水が凍結して、燃料電池システム10の発電が不可能になるのを防止することができる。   According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, scavenging of the back pressure valve 34 and the fuel cell 11 can be performed collectively even when the remaining amount of the battery is insufficient. Therefore, it is possible to prevent the generated water from being frozen in the back pressure valve 34 and the fuel cell 11 and making it impossible to generate power in the fuel cell system 10.

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、背圧弁の温度を検出する温度センサをカソードオフガス排出配管に取り付けた構成にしたが、背圧弁の温度を直接検出してもよく、冷媒、ガス、周辺補機の温度を代替温度として採用してもよい。また、温度センサは1箇所だけでなく、複数箇所に取り付けてもよく(例えば、背圧弁の上流側および下流側)、その場合には、いずれかの温度を検出するようにしたり、各温度センサの平均値を求めるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and configuration described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
For example, in this embodiment, the temperature sensor that detects the temperature of the back pressure valve is attached to the cathode offgas discharge pipe, but the temperature of the back pressure valve may be directly detected, and the temperature of the refrigerant, gas, and peripheral auxiliary equipment May be adopted as an alternative temperature. Further, the temperature sensor may be attached not only to one place but also to a plurality of places (for example, upstream and downstream of the back pressure valve). In that case, either temperature is detected or each temperature sensor is detected. You may make it obtain | require the average value of.

本発明の実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における燃料電池システムの停止方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stop method of the fuel cell system in 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における燃料電池システムの停止方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stop method of the fuel cell system in 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における燃料電池システムの停止方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the stop method of the fuel cell system in 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池システム 11…燃料電池 33…エアコンプレッサ(掃気手段) 34…背圧弁(反応ガス調整手段) 38…カソードオフガス排出配管(反応ガス配管) 47…生成水量検出部(生成水量検出手段) 48…背圧弁凍結判定部(凍結判定手段) 50…燃料電池内部凍結判定部(燃料電池内部凍結判定手段) 55…温度センサ(温度検出手段)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 11 ... Fuel cell 33 ... Air compressor (scavenging means) 34 ... Back pressure valve (reaction gas adjustment means) 38 ... Cathode off-gas discharge piping (reaction gas piping) 47 ... Generated water amount detection part (generated water amount detection means) 48 ... Back pressure valve freezing determination unit (freezing determination unit) 50 ... Fuel cell internal freezing determination unit (fuel cell internal freezing determination unit) 55 ... Temperature sensor (temperature detection unit)

Claims (5)

アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、
該燃料電池から排出された反応ガスが流通する反応ガス配管と、
該反応ガス配管に配され、前記反応ガスの流れを調整する反応ガス調整手段と、を備えた燃料電池システムであって、
前記反応ガス調整手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池の発電停止中に、前記反応ガス調整手段に付着した前記燃料電池の生成水の除去を行う掃気手段と、
前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記反応ガス調整手段において前記生成水が凍結するか否かを判定する凍結判定手段と、をさらに有し、
該凍結判定手段により前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結する虞があると判定された際に、前記掃気手段による掃気を実行可能に構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell for generating electricity by supplying an anode gas to the anode electrode and a cathode gas to the cathode electrode; and
A reaction gas pipe through which the reaction gas discharged from the fuel cell flows;
A reaction gas adjusting means arranged in the reaction gas pipe to adjust the flow of the reaction gas, and a fuel cell system comprising:
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reaction gas adjusting means;
Scavenging means for removing generated water of the fuel cell attached to the reaction gas adjusting means during power generation stop of the fuel cell;
Freezing determination means for determining whether or not the generated water is frozen in the reaction gas adjustment means based on the detection value of the temperature detection means,
A fuel cell system configured to be able to perform scavenging by the scavenging means when it is determined by the freezing determination means that the generated water is likely to be frozen by the reaction gas adjusting means.
前記燃料電池の発電中に、該燃料電池で生成される生成水量を検出する生成水量検出手段を有し、
前記生成水量が所定量以下である場合には、前記反応ガス調整手段の掃気を実行しないことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
During the power generation of the fuel cell, it has a generated water amount detection means for detecting the amount of generated water generated in the fuel cell,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the amount of generated water is equal to or less than a predetermined amount, scavenging of the reaction gas adjusting unit is not executed.
前記燃料電池内部の前記生成水の凍結可否を判定する燃料電池内部凍結判定手段を有し、前記反応ガス調整手段の掃気後に、前記燃料電池内部が凍結する虞があると判定された場合には、前記掃気手段により前記燃料電池内部の掃気を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。   A fuel cell internal freezing determination means for determining whether or not the generated water inside the fuel cell can be frozen; The fuel cell system according to claim 1, wherein the scavenging means is configured to execute scavenging inside the fuel cell. 前記掃気手段は蓄電装置により駆動され、
該蓄電装置の残量が、前記反応ガス調整手段の掃気および前記燃料電池内部の掃気に費やす電力量合計以下となっている場合であって、前記燃料電池内部の掃気によって前記反応ガス調整手段も掃気できる場合には、前記反応ガス調整手段の掃気を取り止めて、前記燃料電池内部の掃気を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。
The scavenging means is driven by a power storage device,
The remaining amount of the power storage device is less than or equal to the total amount of power consumed for scavenging the reaction gas adjusting means and scavenging inside the fuel cell, and the reaction gas adjusting means is also caused by scavenging inside the fuel cell. 4. The fuel cell system according to claim 3, wherein when scavenging is possible, the scavenging of the reaction gas adjusting unit is stopped and scavenging inside the fuel cell can be executed. 5.
アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、
該燃料電池から排出された反応ガスが流通する反応ガス配管と、
該反応ガス配管に配され、前記反応ガスの流れを調整する反応ガス調整手段と、
該反応ガス調整手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池の発電停止中に、前記反応ガス調整手段に付着した前記燃料電池の生成水の除去を行う掃気手段と、
前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結するか否かを判定する凍結判定手段と、を備え、
該凍結判定手段により前記反応ガス調整手段で前記生成水が凍結する虞があると判定された際に、前記掃気手段による掃気を実行する燃料電池システムの停止方法であって、
前記燃料電池の後流側に位置する反応ガス調整手段の温度を測定するデバイス温度測定ステップと、
前記反応ガス調整手段の凍結防止のための掃気が必要か否かを判定するデバイス掃気判定ステップと、
前記反応ガス調整手段を掃気するデバイス掃気ステップと、有することを特徴とする燃料電池システムの停止方法。
A fuel cell for generating electricity by supplying an anode gas to the anode electrode and a cathode gas to the cathode electrode; and
A reaction gas pipe through which the reaction gas discharged from the fuel cell flows;
A reaction gas adjusting means arranged in the reaction gas pipe for adjusting the flow of the reaction gas;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reaction gas adjusting means;
Scavenging means for removing generated water of the fuel cell attached to the reaction gas adjusting means during power generation stop of the fuel cell;
Freezing determination means for determining whether or not the generated water is frozen by the reaction gas adjustment means based on a detection value of the temperature detection means,
A method of stopping a fuel cell system, wherein scavenging by the scavenging means is performed when the freezing judgment means determines that the generated water may be frozen by the reaction gas adjusting means,
A device temperature measuring step for measuring the temperature of the reaction gas adjusting means located on the downstream side of the fuel cell;
A device scavenging determination step for determining whether scavenging for freezing prevention of the reaction gas adjusting means is necessary;
A device scavenging step for scavenging the reaction gas adjusting means; and a method for stopping the fuel cell system.
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