JP2010212026A

JP2010212026A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2010212026A
Application number: JP2009055414A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Miyajima; 一嘉宮島; Takashi Koyama; 貴嗣小山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP5520503B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system for preventing stay of generated water in a fuel cell stack and preventing grounding of the fuel cell stack caused by the generated water. <P>SOLUTION: The fuel cell system 100 includes the fuel cell stack 40 for performing power generation by supplying reaction gas, an air supply system for supplying the reaction gas to the fuel battery stack 40, a hydrogen supply system, an anode off-gas manifold 47 for discharging the reaction gas, and a catch tank 41 provided near the anode off-gas manifold 47. The fuel cell system includes a grounding sensor for detecting grounding of the fuel cell stack 40, and a drain valve 81 for discharging the generated water W from the catch tank 41 when the grounding sensor detects grounding. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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

燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極と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枚積層して燃料電池スタックとするものが知られている。
この燃料電池では、アノード電極とアノード側セパレータとの間に形成された燃料ガス流路に燃料ガスとして水素ガス（アノードガス）を供給すると共に、カソード電極とカソード側セパレータとの間に形成された酸化ガス流路に酸化ガスとして空気（カソードガス）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て発電が行われる。 In a fuel cell, 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 arranged on both sides of the membrane electrode structure to form a flat unit fuel. A battery (hereinafter referred to as “unit cell”) is configured, and a plurality of unit cells are stacked to form a fuel cell stack.
In this fuel cell, hydrogen gas (anode gas) is supplied as a fuel gas to a fuel gas flow path formed between the anode electrode and the anode side separator, and formed between the cathode electrode and the cathode side separator. Air (cathode gas) is supplied as an oxidizing gas to the oxidizing gas channel. As a result, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode permeate the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode electrode, and the cathode electrode causes an electrochemical reaction with oxygen in the air to generate power.

また、燃料電池で発電された電気は、燃料電池に備えられた端子より取り出される仕組みとなっており、前記端子以外からは電気が流れない仕組み（地絡を防止する仕組み）となっている。このような仕組みとしては、例えば、特許文献１に示されるように、燃料電池と、燃料電池を包囲する断熱材との接触を防止するための接触防止部材が設けられ、断熱材と燃料電池との間の短絡等を防止するものがある。 In addition, electricity generated by the fuel cell is taken out from a terminal provided in the fuel cell, and electricity is prevented from flowing from other than the terminal (a mechanism for preventing a ground fault). As such a mechanism, for example, as shown in Patent Document 1, a contact prevention member for preventing contact between a fuel cell and a heat insulating material surrounding the fuel cell is provided. Some of them prevent short circuit between the two.

特開２００８−１３０２６１号公報JP 2008-130261 A

ところで、上述した燃料電池では、発電を行うと水素と酸素との反応により、燃料電池内に生成水が多量に生成される。また、燃料電池車両に搭載された燃料電池にあっては、燃料電池車両にかかる負荷が変化することで、その変化に伴って燃料電池の発電量も変化する。具体的には、燃料電池車両にかかる負荷が高負荷であれば燃料電池の発電量は多く、低負荷であれば燃料電池の発電量は少ない。また、燃料電池車両が全開走行している場合等では、燃料電池は高負荷で発電が行われるが、燃料電池車両が信号で停止した場合等、減速した場合には燃料電池の発電量が急激に低下する。 By the way, in the fuel cell described above, when power is generated, a large amount of product water is generated in the fuel cell due to the reaction between hydrogen and oxygen. Further, in the fuel cell mounted on the fuel cell vehicle, the load applied to the fuel cell vehicle changes, and the power generation amount of the fuel cell also changes with the change. Specifically, if the load applied to the fuel cell vehicle is high, the amount of power generated by the fuel cell is large, and if the load is low, the amount of power generated by the fuel cell is small. In addition, when the fuel cell vehicle is running fully open, the fuel cell generates power with a high load. However, when the fuel cell vehicle is decelerated, such as when the fuel cell vehicle is stopped by a signal, the power generation amount of the fuel cell is abrupt. To drop.

ここで、燃料電池車両が常に高負荷状態にある場合には、燃料電池内で生成された生成水は、燃料電池内へ連続的に供給されるガスと共に吹き飛ばされて燃料電池外部に排出される。しかしながら、燃料電池車両が低負荷状態になり、燃料電池の発電量が低下すると、これに伴って燃料電池に供給されるガスの供給量も減少する。これにより、燃料電池に供給される反応ガスと共に排出されていた生成水が、排出されずにガス排出路等に滞留するという課題がある。 Here, when the fuel cell vehicle is always in a high load state, the generated water generated in the fuel cell is blown off together with the gas continuously supplied into the fuel cell and discharged to the outside of the fuel cell. . However, when the fuel cell vehicle enters a low load state and the power generation amount of the fuel cell decreases, the amount of gas supplied to the fuel cell also decreases accordingly. As a result, there is a problem that the generated water discharged together with the reaction gas supplied to the fuel cell stays in the gas discharge path or the like without being discharged.

そして、燃料電池内に滞留した生成水が、燃料電池と燃料電池の外部に設けられた補機（加湿器やキャッチタンク等）との間を繋げてしまうと、そこから燃料電池が地絡する虞がある。万が一、燃料電池が地絡すると、電気トラブルが生じる可能性がある。 When the generated water staying in the fuel cell connects between the fuel cell and an auxiliary device (a humidifier, a catch tank, etc.) provided outside the fuel cell, the fuel cell causes a ground fault. There is a fear. In the unlikely event that the fuel cell is grounded, electrical problems may occur.

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、燃料電池スタック内での生成水の滞留を防ぎ、生成水による燃料電池スタックの地絡を防ぐことができる燃料電池システムを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a fuel cell system that can prevent the retention of generated water in the fuel cell stack and prevent the ground fault of the fuel cell stack due to the generated water. It is to provide.

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、反応ガスを供給し、発電を行う燃料電池スタック（例えば、第一実施形態における燃料電池スタック４０）と、前記反応ガスを前記燃料電池スタックに供給する反応ガス供給手段（例えば、第一実施形態における水素供給システム１５）と、前記反応ガスを排出する反応ガス排出手段（例えば、第一実施形態におけるアノードオフガスマニホールド４７）と、前記反応ガス排出手段近傍に設けられた気液分離器（例えば、第一実施形態におけるキャッチタンク４１）とを備えた燃料電池システム（例えば、第一実施形態における燃料電池システム１００）において、前記燃料電池スタックの地絡を検出する地絡検出手段（例えば、第一実施形態における地絡センサ３２）と、前記地絡検出手段により地絡が検出された際、前記気液分離器から液体を排出する液体排出手段（例えば、第一実施形態におけるドレインバルブ８１）とを有することを特徴とする。
このように構成することで、気液分離器に生成水（液体）が溜まり、地絡検出手段により燃料電池スタックの地絡が検出された際、液体排出手段によって気液分離器に溜まった生成水を外部に排出することができる。つまり、燃料電池スタックが低負荷状態になり発電量が低下し、反応ガスの供給量が低下した場合であっても、燃料電池スタック内に滞留した生成水を除去することができる。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is directed to a fuel cell stack (for example, the fuel cell stack 40 in the first embodiment) that supplies a reaction gas to generate power, and the reaction gas is used as the reaction gas. Reactive gas supply means for supplying the fuel cell stack (for example, hydrogen supply system 15 in the first embodiment), reactive gas discharge means for discharging the reactive gas (for example, the anode off-gas manifold 47 in the first embodiment), In a fuel cell system (for example, the fuel cell system 100 in the first embodiment) provided with a gas-liquid separator (for example, the catch tank 41 in the first embodiment) provided in the vicinity of the reactive gas discharge means, the fuel A ground fault detecting means for detecting a ground fault of the battery stack (for example, the ground fault sensor 32 in the first embodiment); When a ground fault is detected by the detection means, and having a liquid discharge means for discharging the liquid from the gas-liquid separator (e.g., a drain valve 81 in the first embodiment).
With this configuration, the generated water (liquid) accumulates in the gas-liquid separator, and when the ground fault of the fuel cell stack is detected by the ground fault detection unit, the generation of the gas / liquid separator that has accumulated by the liquid discharge unit Water can be discharged to the outside. That is, even when the fuel cell stack is in a low load state, the power generation amount is reduced, and the supply amount of the reaction gas is reduced, the generated water staying in the fuel cell stack can be removed.

請求項２に記載した発明は、前記反応ガスのパージを行うパージ手段（例えば、第一実施形態におけるパージバルブ８２）を設け、前記地絡検出手段により地絡が検出された際、前記反応ガスのパージを行うことを特徴とする。
このように構成することで、例えば、液体排出手段によって排出しきれなかった生成水を反応ガスのパージを行うことで外部に吹き飛ばすことができる。 The invention described in claim 2 is provided with a purge means for purging the reaction gas (for example, the purge valve 82 in the first embodiment), and when the ground fault is detected by the ground fault detection means, Purge is performed.
With this configuration, for example, generated water that could not be discharged by the liquid discharging means can be blown out by purging the reaction gas.

請求項３に記載した発明は、前記地絡検出手段により地絡が検出された際、前記反応ガス供給手段から供給される反応ガスの増量を行う反応ガス増量手段（例えば、第二実施形態におけるバルブ９２）を有することを特徴とする。
このように構成することで、増量された反応ガスにより燃料電池スタック内に滞留した生成水が吹き飛ばされるように燃料電池スタックの外部へ排出される。 According to a third aspect of the present invention, when a ground fault is detected by the ground fault detecting means, a reactive gas increasing means for increasing the reactive gas supplied from the reactive gas supplying means (for example, in the second embodiment) And a valve 92).
With this configuration, the generated water staying in the fuel cell stack is discharged to the outside of the fuel cell stack so as to be blown off by the increased reaction gas.

請求項１に記載した発明によれば、気液分離器に生成水（液体）が溜まり、地絡検出手段により燃料電池スタックの地絡が検出された際、液体排出手段によって気液分離器に溜まった生成水を外部に排出することができる。つまり、燃料電池スタックが低負荷状態になり発電量が低下し、反応ガスの供給量が低下した場合であっても、燃料電池スタック内に滞留した生成水を除去することができる。このため、燃料電池スタックの発電量の低下等に伴う燃料電池スタック内での生成水の滞留を防ぎ、生成水による燃料電池スタックの地絡を防ぐことができる。また、燃料電池スタック内での生成水の滞留による各セル間の電食、および漏電を防ぐことができる。 According to the first aspect of the present invention, when the generated water (liquid) accumulates in the gas-liquid separator and the ground fault of the fuel cell stack is detected by the ground fault detection means, the liquid discharge means causes the gas-liquid separator to Accumulated product water can be discharged to the outside. That is, even when the fuel cell stack is in a low load state, the power generation amount is reduced, and the supply amount of the reaction gas is reduced, the generated water staying in the fuel cell stack can be removed. For this reason, it is possible to prevent the generated water from staying in the fuel cell stack due to a decrease in the amount of power generated by the fuel cell stack, and to prevent a ground fault of the fuel cell stack due to the generated water. In addition, it is possible to prevent electric corrosion and leakage between cells due to retention of generated water in the fuel cell stack.

請求項２に記載した発明によれば、例えば、液体排出手段によって排出しきれなかった生成水を反応ガスのパージを行うことで外部に吹き飛ばすことができる。このため、より確実に生成水による燃料電池スタックの地絡を防ぐことができ、燃料電池スタック内での生成水の滞留による各セル間の電食、および漏電を防ぐことができる。 According to the second aspect of the present invention, for example, the generated water that could not be discharged by the liquid discharging means can be blown out by purging the reaction gas. For this reason, it is possible to prevent the ground fault of the fuel cell stack due to the generated water more reliably, and to prevent electrolytic corrosion and leakage between cells due to the retention of the generated water in the fuel cell stack.

請求項３に記載した発明によれば、増量された反応ガスにより燃料電池スタック内に滞留した生成水が吹き飛ばされるように燃料電池スタックの外部へ排出される。このため、さらに確実に生成水による燃料電池スタックの地絡を防ぐことができ、燃料電池スタック内での生成水の滞留による各セル間の電食、および漏電を防ぐことができる。 According to the invention described in claim 3, the generated water staying in the fuel cell stack is discharged to the outside of the fuel cell stack by the increased amount of the reaction gas. For this reason, it is possible to prevent the ground fault of the fuel cell stack due to the generated water more reliably, and to prevent electrolytic corrosion and leakage between the cells due to the retention of the generated water in the fuel cell stack.

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燃料電池のセルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cell of the fuel battery | cell 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機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the fuel cell system in a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態における燃料電池システムのフローチャートである。It is a flowchart 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機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the fuel cell system in a second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態における燃料電池システムのフローチャートである。It is a flowchart of the fuel cell system in 2nd embodiment of this invention.

（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
（燃料電池）
図１、図２に示すように、燃料電池システム１００は燃料電池車両（不図示）に搭載されたものであって、燃料電池スタック４０を有する燃料電池１と、燃料電池スタック４０から排出される生成水Ｗを収容するキャッチタンク（気液分離器）４１とを備え、パージしたアノードオフガスを使用済み反応ガスで希釈する希釈ＢＯＸ３０が接続されている。
燃料電池スタック４０は、板状に形成された単位燃料電池（以下、セルという）５５を多数積層して電気的に直列接続されたものである。 (First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Fuel cell)
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell system 100 is mounted on a fuel cell vehicle (not shown), and is discharged from the fuel cell 1 having the fuel cell stack 40 and the fuel cell stack 40. A catch tank (gas-liquid separator) 41 for containing the produced water W is provided, and a dilution BOX 30 for diluting the purged anode off gas with the used reaction gas is connected.
The fuel cell stack 40 is formed by stacking a number of unit fuel cells (hereinafter referred to as cells) 55 formed in a plate shape and electrically connected in series.

燃料電池スタック４０には、セル５５の積層方向両端に集電板５９ａ，５９ｂと、集電板５９ａ，５９ｂよりも外側に配置されたインシュレータ４２ａ，４２ｂと、インシュレータ４２ａ，４２ｂよりも外側に配置されたエンドプレート４３ａ，４３ｂとが設けられている。すなわち、多数のセル５５は、その積層方向の両端部において、集電板５９ａ，５９ｂ、およびインシュレータ４２ａ，４２ｂを間に挟んでエンドプレート４３ａ，４３ｂに挟持された状態になっている。 In the fuel cell stack 40, current collecting plates 59a and 59b, insulators 42a and 42b arranged outside the current collecting plates 59a and 59b, and outside the insulators 42a and 42b are arranged at both ends in the stacking direction of the cells 55. End plates 43a and 43b are provided. That is, the large number of cells 55 are sandwiched between the end plates 43a and 43b with the current collector plates 59a and 59b and the insulators 42a and 42b interposed therebetween at both ends in the stacking direction.

セル５５は、例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマー（登録商標「ナフィオン」）等の固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜５１をアノード５２とカソード５３とで両側から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータ５４ａ，５４ｂで挟持して形成される。また、各セル５５は、燃料ガスとしてアノードガス（水素）が流通するアノードガス通路５６と、酸化ガスとして酸素を含むカソードガス（空気）が流通するカソードガス通路５７と、冷却液が供給される冷却液通路５８とを備えている。 In the cell 55, for example, a solid polymer electrolyte membrane 51 made of a solid polymer ion exchange membrane such as perfluorosulfonic acid polymer (registered trademark “Nafion”) is sandwiched between the anode 52 and the cathode 53 from both sides, and the outside is paired. Between the separators 54a and 54b. Each cell 55 is supplied with an anode gas passage 56 through which anode gas (hydrogen) flows as a fuel gas, a cathode gas passage 57 through which cathode gas (air) containing oxygen as an oxidizing gas flows, and a coolant. And a coolant passage 58.

そして、アノード５２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５１を透過してカソード５３まで移動し、カソード５３で酸素と電気化学反応を起こして発電する。この発電に伴う発熱により燃料電池１が所定温度を越えないように、冷却液通路５８を流れる冷却液で熱を奪い冷却するようになっている。 Then, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode 52 permeate the solid polymer electrolyte membrane 51 and move to the cathode 53, causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode 53 to generate power. In order to prevent the fuel cell 1 from exceeding a predetermined temperature due to heat generated by this power generation, the cooling liquid flowing through the cooling liquid passage 58 is deprived of heat and cooled.

ここで、アノードガス通路５６は、燃料電池スタック４０に形成されたアノードガスマニホールド６２に連通している。アノードガスマニホールド６２は、各セル５５の厚さ方向（積層方向）に貫通形成されたアノードガス導入口６１が相互に連結してなるものである。
また、２つの集電板５９ａ，５９ｂのうちの一方の集電板５９ａ、２つのインシュレータ４２ａ，４２ｂのうちの一方のインシュレータ４２ａ、および２つのエンドプレート４３ａ，４３ｂのうちの一方のエンドプレート４３ａには、セル５５のアノードガス導入口５６ａに対応する位置に、それぞれアノードガス導入口６３，６４，６５が形成されている。そして、これらアノードガス導入口６３〜６５、およびアノードガスマニホールド６２を介して、後述の水素供給システム１５（図３参照）から各セル５５のアノードガス通路５６にアノードガスが導入されるようになっている。 Here, the anode gas passage 56 communicates with an anode gas manifold 62 formed in the fuel cell stack 40. The anode gas manifold 62 is formed by interconnecting anode gas inlet ports 61 that are formed to penetrate each cell 55 in the thickness direction (stacking direction).
In addition, one current collecting plate 59a of the two current collecting plates 59a and 59b, one insulator 42a of the two insulators 42a and 42b, and one end plate 43a of the two end plates 43a and 43b. In the cell 55, anode gas inlets 63, 64, and 65 are formed at positions corresponding to the anode gas inlet 56a of the cell 55, respectively. Then, the anode gas is introduced into the anode gas passage 56 of each cell 55 from the hydrogen supply system 15 (see FIG. 3), which will be described later, through the anode gas introduction ports 63 to 65 and the anode gas manifold 62. ing.

一方、カソードガス通路５７は、燃料電池スタック４０に形成された不図示のカソードガスマニホールドに連通している。カソードガスマニホールドは、各セル５５の厚さ方向（積層方向）に貫通形成された不図示のカソードガス導入口が相互に連結してなるものである。
また、それぞれ一方の集電板５９ａ、インシュレータ４２ａ、およびエンドプレート４３ａには、カソードガス導入口に対応する位置に、不図示のカソードガス導入口が形成されており、これらカソードガス導入口、およびカソードガスマニホールドを介して後述のエア供給システム７（図３参照）から各セル５５のカソードガス通路５７にカソードガスが導入されるようになっている。 On the other hand, the cathode gas passage 57 communicates with a cathode gas manifold (not shown) formed in the fuel cell stack 40. The cathode gas manifold is formed by interconnecting cathode gas inlets (not shown) penetratingly formed in the thickness direction (stacking direction) of each cell 55.
Each of the current collector plate 59a, the insulator 42a, and the end plate 43a has a cathode gas inlet port (not shown) formed at a position corresponding to the cathode gas inlet port. Cathode gas is introduced into the cathode gas passage 57 of each cell 55 from an air supply system 7 (see FIG. 3) described later via the cathode gas manifold.

さらに、各セル５５と、一方の集電板５９ａ、インシュレータ４２ａ、およびエンドプレート４３ａとには、発電に供されたカソードオフガスを排出するカソードオフガスマニホールド（不図示）や、冷却液を排出する冷却液排出マニホールドが形成されている。
また、燃料電池スタック４０には、アノードオフガスマニホールド４７が形成されている。このアノードオフガスマニホールド４７は、各セル５５の厚さ方向（積層方向）に貫通形成されたアノードオフガス排出口４４が相互に連結してなるものである。一方の集電板５９ａ、インシュレータ４２ａ、およびエンドプレート４３ａにもそれぞれセル５５のアノードオフガス排出口４４に対応する位置に、アノードオフガス排出口６６，６７，６８が形成されている。 Furthermore, each cell 55 and one current collecting plate 59a, insulator 42a, and end plate 43a include a cathode offgas manifold (not shown) that discharges cathode offgas used for power generation, and cooling that discharges coolant. A liquid discharge manifold is formed.
In addition, an anode off gas manifold 47 is formed in the fuel cell stack 40. The anode off-gas manifold 47 is formed by interconnecting anode off-gas discharge ports 44 that are formed through the cells 55 in the thickness direction (stacking direction). Anode off gas discharge ports 66, 67, and 68 are also formed in the current collector plate 59a, the insulator 42a, and the end plate 43a at positions corresponding to the anode off gas discharge ports 44 of the cells 55, respectively.

アノードオフガスマニホールド４７（アノードオフガス排出口６６〜６８）の下流側、すなわち一方のエンドプレート４３ａを間に挟んでセル５５の反対側には、燃料電池スタック４０から排出された生成水Ｗを収容するためのキャッチタンク４１が配置されている。キャッチタンク４１は、箱型形状のものであり、キャッチタンク４１内に所定量の生成水Ｗが溜まると、生成水を外部へ排出するようになっている。キャッチタンク４１とエンドプレート４３ａとの間には、これら４１，４３ａを連結する略円筒形状の中間ジョイント４８が連結されている。 The produced water W discharged from the fuel cell stack 40 is accommodated on the downstream side of the anode off gas manifold 47 (anode off gas discharge ports 66 to 68), that is, on the opposite side of the cell 55 with one end plate 43a interposed therebetween. A catch tank 41 is provided. The catch tank 41 has a box shape, and when a predetermined amount of generated water W accumulates in the catch tank 41, the generated water is discharged to the outside. Between the catch tank 41 and the end plate 43a, a substantially cylindrical intermediate joint 48 for connecting the 41 and 43a is connected.

また、キャッチタンク４１には、ドレイン流路７１を介して希釈ＢＯＸ３０が連結されている。つまり、燃料電池スタック４０からアノードオフガスマニホールド４７を流通するアノードオフガスや生成水Ｗが、中間ジョイント４８、およびキャッチタンク４１を経て希釈ＢＯＸ３０に排出され、この希釈ＢＯＸ３０から外部に排出される。
さらに、キャッチタンク４１には、アノード５２から発電に使用されなかったアノードオフガスを再びアノードガス導入口６１へと戻すためのアノードオフガス循環路１８が連結されている。このアノードオフガス循環路１８と希釈ＢＯＸ３０は、アノードオフガス排出路２２を介して互いに連結されている。 In addition, the dilution tank 30 is connected to the catch tank 41 via the drain channel 71. That is, the anode off gas and the generated water W flowing through the anode off gas manifold 47 from the fuel cell stack 40 are discharged to the dilution BOX 30 through the intermediate joint 48 and the catch tank 41, and discharged from the dilution BOX 30 to the outside.
Further, the catch tank 41 is connected to an anode off gas circulation path 18 for returning the anode off gas that has not been used for power generation from the anode 52 to the anode gas inlet 61 again. The anode off gas circulation path 18 and the dilution BOX 30 are connected to each other through an anode off gas discharge path 22.

ドレイン流路７１の途中には、ドレインバルブ８１が設けられている一方、アノードオフガス排出路２２の途中には、パージバルブ８２が設けられている。ドレインバルブ８１は、これを開閉することによって、キャッチタンク４１に溜まった生成水Ｗの希釈ＢＯＸ３０への排出／停止を行う。また、パージバルブ８２は、これを開閉することによって、アノードオフガスのパージ／停止を行う。なお、キャッチタンク４１はグランド５０に接続されており、燃料電池１の接地が行われている。 A drain valve 81 is provided in the middle of the drain flow path 71, while a purge valve 82 is provided in the middle of the anode off-gas discharge path 22. The drain valve 81 opens / closes this to discharge / stop the generated water W accumulated in the catch tank 41 to the dilution BOX 30. Further, the purge valve 82 purges / stops the anode off gas by opening and closing it. The catch tank 41 is connected to the ground 50 and the fuel cell 1 is grounded.

（燃料電池システム）
次に、図１、図３に基づいて、より詳しく燃料電池システム１００について説明する。
図１、図３に示すように、燃料電池システム１００は、アノードガスが貯留され、燃料電池１に向けてアノードガスを供給する水素供給システム１５を備えている。この水素供給システム１５は、アノードガス供給路１７を介して、アノードガスマニホールド６２に接続されている。アノードガス供給路１７には、水素供給システム１５と燃料電池１との間に、アノードガスを所定圧力に減圧する減圧弁（不図示）と、アノードオフガスをアノードガス供給路１７に合流させるエゼクタ１９とが設けられている。 (Fuel cell system)
Next, the fuel cell system 100 will be described in more detail with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 3, the fuel cell system 100 includes a hydrogen supply system 15 that stores anode gas and supplies the anode gas toward the fuel cell 1. The hydrogen supply system 15 is connected to an anode gas manifold 62 via an anode gas supply path 17. The anode gas supply path 17 includes a pressure reducing valve (not shown) for reducing the anode gas to a predetermined pressure between the hydrogen supply system 15 and the fuel cell 1, and an ejector 19 for joining the anode off gas to the anode gas supply path 17. And are provided.

一方、キャッチタンク４１に一端が連結されているアノードオフガス循環路１８は、この他端がエゼクタ１９に連結されている。これにより、アノードオフガスは、アノードオフガスマニホールド４７、キャッチタンク４１、およびアノードオフガス循環路１８に流通してエゼクタ１９に吸引され、再び燃料電池１のアノードガス供給路１７に供給される。 On the other hand, the anode off-gas circulation path 18 whose one end is connected to the catch tank 41 has its other end connected to the ejector 19. As a result, the anode off-gas flows through the anode off-gas manifold 47, the catch tank 41, and the anode off-gas circulation path 18, is sucked into the ejector 19, and is supplied again to the anode gas supply path 17 of the fuel cell 1.

また、アノードオフガスは、アノードオフガス循環路１８から分岐するアノードオフガス排出路２２に流通して希釈ＢＯＸ３０へパージされる。アノードオフガス排出路２２の途中には、パージバルブ８２が設けられているので、必要に応じてパージバルブ８２が開閉し、アノードオフガスの一部を希釈ＢＯＸにパージしたり、停止したりする。
より具体的には、希釈ＢＯＸ３０からの排出部には、水素センサ３３が設けられており、この水素センサ３３の検出結果に基づいて、燃料電池１を循環するアノードガス中の不純物（水分や窒素等）の濃度が高い判断されたなど、必要に応じてパージバルブ８２を開放してアノードオフガスを排出する。 Further, the anode off gas flows through the anode off gas discharge path 22 branched from the anode off gas circulation path 18 and is purged to the dilution BOX 30. Since the purge valve 82 is provided in the middle of the anode off-gas discharge path 22, the purge valve 82 is opened and closed as necessary, and a part of the anode off-gas is purged into the dilution BOX or stopped.
More specifically, a hydrogen sensor 33 is provided at the discharge portion from the dilution BOX 30, and impurities (moisture and nitrogen) in the anode gas circulating through the fuel cell 1 are based on the detection result of the hydrogen sensor 33. If necessary, the purge valve 82 is opened to discharge the anode off gas.

また、燃料電池システム１００は、カソードガスである空気を所定圧力に加圧するスーパーチャージャー等のエア供給システム（反応ガス供給手段及び反応ガス増量手段）７を備えている。このエア供給システム７には、エア供給システム７から燃料電池１にカソードガスを供給するためのカソードガス供給路８が接続されている。
このカソードガス供給路８は、エア供給システム７から加湿器３１を経てカソードガスマニホールド（不図示）に接続されている。また、カソードオフガスマニホールド（不図示）には、カソードオフガス排出路９が接続されている。そして、カソードオフガス排出路９は、加湿器３１を経て希釈ＢＯＸ３０に接続されている。 The fuel cell system 100 also includes an air supply system (reaction gas supply means and reaction gas increase means) 7 such as a supercharger that pressurizes air, which is a cathode gas, to a predetermined pressure. A cathode gas supply path 8 for supplying cathode gas from the air supply system 7 to the fuel cell 1 is connected to the air supply system 7.
The cathode gas supply path 8 is connected from the air supply system 7 through the humidifier 31 to a cathode gas manifold (not shown). Further, a cathode offgas discharge path 9 is connected to a cathode offgas manifold (not shown). The cathode offgas discharge path 9 is connected to the dilution BOX 30 via the humidifier 31.

加湿器３１には、カソードガス供給路８とカソードオフガス排出路９とが接続されており、燃料電池１の反応後に燃料電池１から排出されるカソードオフガスを加湿ガスとして用い、燃料電池１の反応に使用されるカソードガスを加湿するようになっている。そして、加湿器３１を流通したカソードオフガスは、さらにカソードオフガス排出路９に流通されて希釈ＢＯＸ３０に排出される。 A cathode gas supply path 8 and a cathode offgas discharge path 9 are connected to the humidifier 31, and the cathode offgas discharged from the fuel cell 1 after the reaction of the fuel cell 1 is used as the humidified gas to react the fuel cell 1. The cathode gas used in is humidified. Then, the cathode offgas that has circulated through the humidifier 31 is further circulated through the cathode offgas discharge passage 9 and discharged to the dilution BOX 30.

また、燃料電池システム１００は、生成水Ｗによる地絡を検出するための地絡センサ３２を備えている。この地絡センサ３２は、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値を常時モニタリングしているものであり、モニタリングの結果を抵抗値検出信号として制御部３９に向けて出力している。 Further, the fuel cell system 100 includes a ground fault sensor 32 for detecting a ground fault due to the generated water W. The ground fault sensor 32 constantly monitors the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 and outputs the monitoring result to the control unit 39 as a resistance value detection signal.

ここで、燃料電池システム１００は、燃料電池システム１００を統括的に制御するための制御部３９を備えている。例えば、制御部３９には、燃料電池１が地絡する虞のある絶縁抵抗値の閾値（以下、地絡判定値Ｒという）が記憶されており、この地絡判定値Ｒと地絡センサ３２から出力された抵抗値検出信号とを比較する。これにより、燃料電池１が地絡したか否かが検出できるようになっている。 Here, the fuel cell system 100 includes a control unit 39 for overall control of the fuel cell system 100. For example, the control unit 39 stores a threshold value of an insulation resistance value (hereinafter referred to as a ground fault determination value R) that may cause the fuel cell 1 to ground, and the ground fault determination value R and the ground fault sensor 32 are stored. The resistance value detection signal output from is compared. Thereby, it is possible to detect whether or not the fuel cell 1 is grounded.

そして、制御部３９は、燃料電池１が地絡していると判断した場合、ドレインバルブ８１を開放する開信号を出力し、この開信号に基づいてドレインバルブ８１が開放される。
また、制御部３９は、ドレインバルブ８１を開放した後、さらに地絡が検出されている場合には、生成水Ｗの滞留以外を原因として地絡が発生しているフェール状態であると判定するフェール判定部を備えている。 When the control unit 39 determines that the fuel cell 1 is grounded, the control unit 39 outputs an open signal for opening the drain valve 81, and the drain valve 81 is opened based on the open signal.
Moreover, after opening the drain valve 81, the control part 39 determines with it being the failure state in which the ground fault has generate | occur | produced for reasons other than retention of the produced water W, when the ground fault is detected further. A fail determination unit is provided.

（地絡検出方法）
次に、図１に基づいて本実施形態の地絡検出方法について説明する。まず始めに、燃料電池の地絡の発生原因について説明する。
図１に示すように、燃料電池１では、発電を行うとアノードガスとカソードガスとの反応により、燃料電池１内に生成水Ｗが多量に生成される。生成された生成水Ｗは、アノードオフガスと共に各セル５５のアノードガス通路５６を流通してアノードオフガスマニホールド４７に排出される。アノードオフガスマニホールド４７に排出された生成水Ｗは、中間ジョイント４８内を流通してキャッチタンク４１内に排出される。そして、生成水Ｗがキャッチタンク４１内に所定量溜まると、生成水Ｗが燃料電池１の外部へ排出されるようになっている。 (Ground fault detection method)
Next, the ground fault detection method of this embodiment will be described based on FIG. First, the cause of the occurrence of a ground fault in the fuel cell will be described.
As shown in FIG. 1, in the fuel cell 1, when power generation is performed, a large amount of produced water W is generated in the fuel cell 1 due to the reaction between the anode gas and the cathode gas. The generated product water W flows through the anode gas passage 56 of each cell 55 together with the anode off gas, and is discharged to the anode off gas manifold 47. The generated water W discharged to the anode off gas manifold 47 flows through the intermediate joint 48 and is discharged into the catch tank 41. When a predetermined amount of the generated water W is accumulated in the catch tank 41, the generated water W is discharged to the outside of the fuel cell 1.

ここで、燃料電池車両が高負荷状態にある場合には、燃料電池１内で生成された生成水Ｗは、燃料電池１内からアノードオフガスマニホールド４７へ連続的に排出されるアノードオフガスと共にキャッチタンク４１に向けて吹き飛ばされるように排出される。
一方、燃料電池車両が高負荷状態から低負荷状態に低下した場合（発電量が低下した場合）には、負荷の低下に伴い水素供給システム１５から燃料電池１に供給されるアノードガスの供給量が減少するため、アノードオフガスマニホールド４７から排出されるアノードオフガスの排出量も減少する。 Here, when the fuel cell vehicle is in a high load state, the produced water W generated in the fuel cell 1 is caught together with the anode off gas continuously discharged from the fuel cell 1 to the anode off gas manifold 47. It is discharged so as to be blown off toward 41.
On the other hand, when the fuel cell vehicle is reduced from a high load state to a low load state (when the power generation amount is reduced), the supply amount of the anode gas supplied from the hydrogen supply system 15 to the fuel cell 1 as the load decreases. Therefore, the discharge amount of the anode off gas discharged from the anode off gas manifold 47 also decreases.

これに加え、カソード５３側で生成された生成水Ｗが固体高分子電解質膜５１を透過し、アノード５２側へ伝ってキャッチタンク４１内に排出された場合、カソードオフガスの排出量の制御ではキャッチタンク４１に溜まった生成水Ｗを外部に吹き飛ばすことが困難である。
これにより、燃料電池１に供給されるカソードオフガスと共に排出されていた生成水Ｗが、排出されずにアノードオフガスマニホールド４７、中間ジョイント４８、およびキャッチタンク４１内等に滞留する。 In addition to this, when the generated water W generated on the cathode 53 side permeates the solid polymer electrolyte membrane 51 and is discharged to the catch tank 41 through the anode 52 side, the control of the cathode off-gas discharge amount is performed. It is difficult to blow off the generated water W accumulated in the tank 41 to the outside.
As a result, the produced water W discharged together with the cathode offgas supplied to the fuel cell 1 stays in the anode offgas manifold 47, the intermediate joint 48, the catch tank 41 and the like without being discharged.

この時、生成水Ｗが燃料電池スタック４０とキャッチタンク４１との間を架け渡すことになり、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が減少する。この結果、燃料電池１が地絡する。万が一、燃料電池１が地絡すると、燃料電池１に過剰電流が流れる等、電気トラブルが生じる可能性がある。また、生成水Ｗがアノードオフガスマニホールド４７内に滞留すると、各セル５５間において電食や漏電が生じる虞もある。このような場合、ドレインバルブ８１などを開放してキャッチタンク４１に溜まった生成水を希釈ＢＯＸ３０へと排出するようになっている。より詳しく、以下に説明する。 At this time, the generated water W bridges between the fuel cell stack 40 and the catch tank 41, and the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 decreases. As a result, the fuel cell 1 is grounded. In the unlikely event that the fuel cell 1 is grounded, an electrical trouble such as an excessive current flowing through the fuel cell 1 may occur. Further, if the generated water W stays in the anode off gas manifold 47, there is a possibility that electrolytic corrosion or electric leakage occurs between the cells 55. In such a case, the drain valve 81 and the like are opened, and the generated water accumulated in the catch tank 41 is discharged to the dilution BOX 30. More detailed description will be given below.

（作用）
次に、図４に基づいて、燃料電池システム１００の作用について説明する。
まず、燃料電池システム１００は、地絡センサ３２によりグランド５０と燃料電池１（高電圧部）との間の絶縁抵抗値を常時モニタリングする（ＳＴ１１）。そして、地絡センサ３２は、モニタリングにより得られた結果を抵抗値検出信号として、制御部３９に向けて出力する。 (Function)
Next, the operation of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG.
First, the fuel cell system 100 constantly monitors the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 (high voltage part) by the ground fault sensor 32 (ST11). And the ground fault sensor 32 outputs the result obtained by monitoring toward the control part 39 as a resistance value detection signal.

次に、制御部３９は、地絡センサ３２により出力された抵抗値検出信号と、制御部３９に記憶された地絡判定値Ｒとを比較して、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより低いか否かを判定する（ＳＴ１２）。
ＳＴ１２における判断が「Ｎｏ」、つまり、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒよりも高い場合、燃料電池１は地絡していないと判断する。そして、ＳＴ１１に戻り、地絡センサ３２による絶縁抵抗値のモニタリングを継続する。 Next, the control unit 39 compares the resistance value detection signal output from the ground fault sensor 32 with the ground fault determination value R stored in the control unit 39, and determines between the ground 50 and the fuel cell 1. It is determined whether or not the insulation resistance value is lower than the ground fault determination value R (ST12).
If the determination in ST12 is “No”, that is, if the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is higher than the ground fault determination value R, it is determined that the fuel cell 1 is not grounded. Then, returning to ST11, the insulation resistance value monitoring by the ground fault sensor 32 is continued.

一方、ＳＴ１２における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒ以下の場合、制御部３９は燃料電池１が地絡したと判断する。すると、制御部３９は、ドレインバルブ８１を開放する開信号を出力し、この開信号に基づいて、ドレインバルブ８１が所定のインターバルをあけて、または所定時間連続で開放される（ＳＴ１３）。 On the other hand, if the determination in ST12 is “Yes”, that is, if the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is equal to or less than the ground fault determination value R, the control unit 39 determines that the fuel cell 1 is grounded. Then, the control unit 39 outputs an open signal for opening the drain valve 81, and based on the open signal, the drain valve 81 is opened at a predetermined interval or continuously for a predetermined time (ST13).

これにより、キャッチタンク４１に溜まった生成水Ｗが希釈ＢＯＸ３０へと排出されると共に、アノードオフガスマニホールド４７から中間ジョイント４８内に至る間に滞留した生成水Ｗも除去され、絶縁抵抗値が回復する。なお、所定のインターバル、および所定時間は、絶縁抵抗値が回復するために充分な時間に設定されている。そして、所定のインターバル、または所定時間経過後、ドレインバルブ８１を閉鎖する。 As a result, the generated water W accumulated in the catch tank 41 is discharged to the dilution BOX 30, and the generated water W staying between the anode off-gas manifold 47 and the intermediate joint 48 is also removed, and the insulation resistance value is recovered. . The predetermined interval and the predetermined time are set to a time sufficient for the insulation resistance value to recover. Then, after a predetermined interval or a predetermined time has elapsed, the drain valve 81 is closed.

ところで、燃料電池１の地絡の原因が生成水Ｗの滞留によるものである場合、ＳＴ１３においてドレインバルブ８１を所定のインターバルをあけて、または所定時間連続で開放することで生成水Ｗを除去する。これにより、グランド５０と燃料電池１との絶縁抵抗値が上昇し、地絡を回復させることができる。
しかしながら、地絡の原因が生成水Ｗの滞留（キャッチタンク４１内に生成水Ｗが貯留している）によるものではない場合、例えば、燃料電池１内における電気配線の短絡等、他の原因がある場合には、生成水Ｗが除去されても絶縁抵抗値は回復せずに地絡した状態が維持される。 By the way, when the cause of the ground fault of the fuel cell 1 is due to retention of the generated water W, the generated water W is removed by opening the drain valve 81 at predetermined intervals or continuously for a predetermined time in ST13. . Thereby, the insulation resistance value of the ground 50 and the fuel cell 1 increases, and the ground fault can be recovered.
However, when the cause of the ground fault is not due to the retention of the generated water W (the generated water W is stored in the catch tank 41), there are other causes such as a short circuit of the electrical wiring in the fuel cell 1, for example. In some cases, even if the generated water W is removed, the insulation resistance value does not recover and a grounded state is maintained.

そこで、ドレインバルブ８１を所定のインターバル、または所定時間開放し、その後閉鎖すると、再び制御部３９によりグランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより高いか否かを判断する（ＳＴ１４）。なお、この場合の地絡判定値Ｒは、ＳＴ１２における地絡判定値Ｒと同値に設定してもよいが、ＳＴ１２における地絡判定値Ｒより若干高く設定すれば制御を安定させることができる。 Therefore, when the drain valve 81 is opened for a predetermined interval or for a predetermined time and then closed, whether or not the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is higher than the ground fault determination value R by the control unit 39 again. Is determined (ST14). Note that the ground fault determination value R in this case may be set to the same value as the ground fault determination value R in ST12. However, if the ground fault determination value R is set slightly higher than the ground fault determination value R in ST12, the control can be stabilized.

ＳＴ１４における判断が「Ｎｏ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒ以下の場合、生成水Ｗを除去しても地絡が回復していないと判断する。このため、フェール判定部により燃料電池１がフェール状態にあると判定して、ＳＴ１５に進む。
一方、ＳＴ１４における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒよりも高い場合、生成水Ｗが除去されることで絶縁抵抗値が回復したと判断し、処理を終了する。なお、絶縁抵抗値が回復後、再びが低下した場合には、上述のフローを繰り返す。 If the determination in ST14 is “No”, that is, if the insulation resistance value is equal to or less than the ground fault determination value R, it is determined that the ground fault is not recovered even if the generated water W is removed. For this reason, the failure determination unit determines that the fuel cell 1 is in a failure state, and proceeds to ST15.
On the other hand, if the determination in ST14 is “Yes”, that is, if the insulation resistance value is higher than the ground fault determination value R, it is determined that the insulation resistance value has been recovered by removing the generated water W, and the process ends. When the insulation resistance value recovers and then decreases again, the above flow is repeated.

したがって、上述の第一実施形態によれば、キャッチタンク４１や中間ジョイント４８などに生成水Ｗが溜まり、地絡センサ３２により燃料電池１が地絡したと判断された際、ドレインバルブ８１を開放することによって、生成水Ｗを外部に排出することができる。つまり、燃料電池スタック４０が低負荷状態になり発電量が低下し、カソードガスの供給量が低下した場合であっても、燃料電池スタック４０内に滞留した生成水Ｗを除去することができる。このため、燃料電池スタック４０の発電量の低下やカソード５３側で生成された生成水Ｗがアノード５２側へ伝ってキャッチタンク４１内に排出された場合であっても燃料電池１の地絡を防止することができる。また、燃料電池スタック４０内での生成水Ｗの滞留による各セル５５間の電食、および漏電を防ぐことができる。 Therefore, according to the first embodiment described above, when the generated water W accumulates in the catch tank 41, the intermediate joint 48, etc., and the ground fault sensor 32 determines that the fuel cell 1 is grounded, the drain valve 81 is opened. By doing, generated water W can be discharged outside. That is, even when the fuel cell stack 40 is in a low load state, the amount of power generation is reduced, and the supply amount of the cathode gas is reduced, the generated water W staying in the fuel cell stack 40 can be removed. For this reason, even if the power generation amount of the fuel cell stack 40 is reduced or the generated water W generated on the cathode 53 side is transmitted to the anode 52 side and discharged into the catch tank 41, the ground fault of the fuel cell 1 is caused. Can be prevented. Further, it is possible to prevent electric corrosion and leakage between the cells 55 due to the retention of the generated water W in the fuel cell stack 40.

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図１を援用し、図５、図６に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
この第二実施形態において、燃料電池システム１０１は、燃料電池スタック４０を有する燃料電池１と、燃料電池スタック４０から排出される生成水Ｗを収容するキャッチタンク（気液分離器）４１とを備え、パージしたアノードオフガスを使用済み反応ガスで希釈する希釈ＢＯＸ３０が接続されている点、水素供給システム１５を有し、これと燃料電池１との間にエゼクタ１９が設けられている点、エア供給システム７を有し、これと燃料電池１との間に加湿器３１が設けられている点等の基本的接続構成は前記第一実施形態と同様である。
ここで、第二実施形態の燃料電池システム１０１は、加湿器３１と燃料電池１との間にバルブ９２が設けられており、カソードガスの流量を調整することができるようになっている。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 5 and 6 with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same aspect as 1st embodiment.
In the second embodiment, the fuel cell system 101 includes a fuel cell 1 having a fuel cell stack 40 and a catch tank (gas-liquid separator) 41 that stores generated water W discharged from the fuel cell stack 40. A dilution BOX 30 for diluting the purged anode off-gas with a spent reaction gas is connected, a hydrogen supply system 15 is provided, and an ejector 19 is provided between the hydrogen supply system 15 and an air supply. The basic connection configuration including the system 7 and the humidifier 31 provided between the system 7 and the fuel cell 1 is the same as that of the first embodiment.
Here, in the fuel cell system 101 of the second embodiment, a valve 92 is provided between the humidifier 31 and the fuel cell 1 so that the flow rate of the cathode gas can be adjusted.

（作用）
次に、図１、図６に基づいて、燃料電池システム１０１の作用について説明する。なお、以下の説明において、前記第一実施形態と同様のフローについては説明を省略する。
同図に示すように、まず、燃料電池システム１００は、地絡センサ３２によりグランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値を常時モニタリングする（ＳＴ２１）。
そして、グランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより低いか否かを判定する（ＳＴ２２）。 (Function)
Next, the operation of the fuel cell system 101 will be described with reference to FIGS. In the following description, description of the same flow as in the first embodiment is omitted.
As shown in the figure, first, the fuel cell system 100 constantly monitors the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 by the ground fault sensor 32 (ST21).
Then, it is determined whether or not the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is lower than the ground fault determination value R (ST22).

ＳＴ２２における判断が「Ｎｏ」の場合、燃料電池１は地絡していないと判断し、ＳＴ２１に戻り、地絡センサ３２による絶縁抵抗値のモニタリングを継続する。
一方、ＳＴ２２における判断が「Ｙｅｓ」の場合、制御部３９は燃料電池１が地絡したと判断し、ドレインバルブ８１が所定のインターバルをあけて、または所定時間連続で開放される（ＳＴ２３）。 If the determination in ST22 is “No”, it is determined that the fuel cell 1 is not in a ground fault, the process returns to ST21, and monitoring of the insulation resistance value by the ground fault sensor 32 is continued.
On the other hand, when the determination in ST22 is “Yes”, the control unit 39 determines that the fuel cell 1 is grounded, and the drain valve 81 is opened at a predetermined interval or continuously for a predetermined time (ST23).

ドレインバルブ８１を所定のインターバル、または所定時間開放し、その後閉鎖すると、再び制御部３９によりグランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより高いか否かを判断する（ＳＴ２４）。
ＳＴ２４における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒよりも高い場合、生成水Ｗが除去されることで絶縁抵抗値が回復したと判断し、処理を終了する。 When the drain valve 81 is opened for a predetermined interval or a predetermined time and then closed, the control unit 39 again determines whether or not the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is higher than the ground fault determination value R. (ST24).
If the determination in ST24 is “Yes”, that is, if the insulation resistance value is higher than the ground fault determination value R, it is determined that the insulation resistance value has been recovered by removing the generated water W, and the process is terminated.

一方、ＳＴ２４における判断が「Ｎｏ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒ以下の場合、生成水Ｗを除去しても地絡が回復していないと判断する。すると、制御部３９は、パージバルブ８２を開放する開信号を出力し、この開信号に基づいて、パージバルブ８２が所定時間開放される（ＳＴ２５）。
これにより、キャッチタンク４１や燃料電池スタック４０内に溜まった生成水Ｗがパージされたアノードオフガスと共に吹き飛ばされて希釈ＢＯＸ３０へと排出される（図１における矢印Ｙ１参照）。 On the other hand, if the determination in ST24 is “No”, that is, if the insulation resistance value is equal to or less than the ground fault determination value R, it is determined that the ground fault has not recovered even if the generated water W is removed. Then, the control unit 39 outputs an open signal for opening the purge valve 82, and the purge valve 82 is opened for a predetermined time based on the open signal (ST25).
As a result, the generated water W accumulated in the catch tank 41 and the fuel cell stack 40 is blown off together with the purged anode off gas and discharged to the dilution BOX 30 (see arrow Y1 in FIG. 1).

パージバルブ８２を所定時間開放し、その後閉鎖すると、再び制御部３９によりグランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより高いか否かを判断する（ＳＴ２６）。
ＳＴ２６における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒよりも高い場合、生成水Ｗが除去されることで絶縁抵抗値が回復したと判断し、処理を終了する。 When the purge valve 82 is opened for a predetermined time and then closed, the control unit 39 again determines whether or not the insulation resistance value between the ground 50 and the fuel cell 1 is higher than the ground fault determination value R (ST26).
If the determination in ST26 is "Yes", that is, if the insulation resistance value is higher than the ground fault determination value R, it is determined that the insulation resistance value has been recovered by removing the generated water W, and the process is terminated.

一方、ＳＴ２６における判断が「Ｎｏ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒ以下の場合、生成水Ｗを除去しても地絡が回復していないと判断する。すると、制御部３９は、バルブ９２に向けてエア制御信号を出力し、このエア制御信号に基づいて、バルブ９２の開度が所定のインターバルをあけて、または所定時間連続で大きくなる（ＳＴ２７）。これにより、カソード５３側に供給されるカソードガスの量が増量される。
なお、カソードガスを増量させる方法としては、制御部３９によってバルブ９２の開閉制御を行う他に、制御部３９によってスーパーチャージャーの制御を行って空気を所定圧力に加圧する方法としてもよい。 On the other hand, if the determination in ST26 is “No”, that is, if the insulation resistance value is equal to or less than the ground fault determination value R, it is determined that the ground fault is not recovered even if the generated water W is removed. Then, the control unit 39 outputs an air control signal toward the valve 92, and based on the air control signal, the opening degree of the valve 92 increases at a predetermined interval or continuously for a predetermined time (ST27). . Thereby, the amount of cathode gas supplied to the cathode 53 side is increased.
As a method of increasing the amount of cathode gas, in addition to controlling the opening and closing of the valve 92 by the control unit 39, a method of controlling the supercharger by the control unit 39 and pressurizing air to a predetermined pressure may be used.

増量されたカソードガスは、カソードガス供給路８内を流通し、加湿器３１を経て燃料電池スタック４０内に供給される。そして、燃料電池スタック４０内を流通したカソードガスは、カソードオフガスとなってカソードガス通路５７からカソードオフガスマニホールド（不図示）に排出される。 The increased cathode gas flows through the cathode gas supply path 8 and is supplied into the fuel cell stack 40 via the humidifier 31. Then, the cathode gas flowing through the fuel cell stack 40 becomes cathode offgas and is discharged from the cathode gas passage 57 to a cathode offgas manifold (not shown).

ここで、カソードオフガスマニホールド（不図示）に排出されたカソードオフガスは、カソードオフガス排出路９を流通して加湿器３１に排出される。このとき、カソードオフガスマニホールド（不図示）に溜まった生成水Ｗがカソードオフガスと共に吹き飛ばされる。燃料電池スタック４０の発電に伴う生成水Ｗは、主にカソードオフガスマニホールド（不図示）に滞留するが、固体高分子電解質膜５１を透過してアノードオフガスマニホールド４７側に拡散するので、カソードオフガスマニホールド（不図示）に溜まった生成水Ｗ吹き飛ばすことによって結果的に燃料電池スタック４０内に溜まった生成水Ｗを除去できる。 Here, the cathode offgas discharged to the cathode offgas manifold (not shown) flows through the cathode offgas discharge path 9 and is discharged to the humidifier 31. At this time, the generated water W accumulated in the cathode offgas manifold (not shown) is blown off together with the cathode offgas. The generated water W accompanying the power generation of the fuel cell stack 40 mainly stays in the cathode offgas manifold (not shown), but permeates the solid polymer electrolyte membrane 51 and diffuses to the anode offgas manifold 47 side. As a result, the generated water W accumulated in the fuel cell stack 40 can be removed by blowing off the generated water W collected (not shown).

続いて、バルブ９２の開度を所定のインターバルをあけて、または所定時間連続で大きくさせ、その後、所定の開度に戻すと、再び制御部３９によりグランド５０と燃料電池１との間の絶縁抵抗値が、地絡判定値Ｒより高いか否かを判断する（ＳＴ２８）。 Subsequently, when the opening degree of the valve 92 is increased at predetermined intervals or continuously for a predetermined time and then returned to the predetermined opening degree, the control unit 39 again insulates the ground 50 from the fuel cell 1. It is determined whether or not the resistance value is higher than the ground fault determination value R (ST28).

ＳＴ２８における判断が「Ｎｏ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒ以下の場合、生成水Ｗを除去しても地絡が回復していないと判断する。このため、フェール判定部により燃料電池１がフェール状態にあると判定して、ＳＴ２９に進む。
一方、ＳＴ２８における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、絶縁抵抗値が地絡判定値Ｒよりも高い場合、生成水Ｗが除去されることで絶縁抵抗値が回復したと判断し、処理を終了する。 If the determination in ST is “No”, that is, if the insulation resistance value is equal to or less than the ground fault determination value R, it is determined that the ground fault is not recovered even if the generated water W is removed. For this reason, the failure determination unit determines that the fuel cell 1 is in a failure state, and proceeds to ST29.
On the other hand, if the determination in ST28 is "Yes", that is, if the insulation resistance value is higher than the ground fault determination value R, it is determined that the insulation resistance value has been recovered by removing the generated water W, and the process is terminated.

したがって、上述の第二実施形態によれば、ドレインバルブ８１によって排出しきれなかった生成水Ｗをアノードオフガスをパージすることで外部に吹き飛ばすことができる。このため、より確実に生成水Ｗによる燃料電池１の地絡を防ぐことができ、燃料電池スタック４０内での生成水Ｗの滞留による各セル５５間の電食、および漏電を防ぐことができる。
また、増量されたカソードガスを利用し、カソードオフガスマニホールド（不図示）に溜まった生成水Ｗ吹き飛ばすことによって、燃料電池スタック４０内に溜まった生成水Ｗをより確実に除去できる。
なお、本発明は上述の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、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 Therefore, according to the second embodiment described above, the generated water W that could not be discharged by the drain valve 81 can be blown outside by purging the anode off gas. For this reason, it is possible to prevent the ground fault of the fuel cell 1 due to the generated water W more reliably, and to prevent electric corrosion and leakage between the cells 55 due to the retention of the generated water W in the fuel cell stack 40. .
Further, the generated water W accumulated in the fuel cell stack 40 can be more reliably removed by blowing off the generated water W accumulated in the cathode off-gas manifold (not shown) using the increased cathode gas.
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.

１…燃料電池７…エア供給システム（反応ガス供給手段）９…カソードオフガス排出路（反応ガス排出手段）１５…水素供給システム（反応ガス供給手段）１８…アノードオフガス循環路２２…アノードオフガス排出路（反応ガス供給手段）３２…地絡センサ（地絡検出手段）４０…燃料電池スタック４１…キャッチタンク（気液分離器）４４…カソードオフガス排出口（反応ガス排出手段）４７…カソードオフガスマニホールド（反応ガス排出手段）８１…ドレインバルブ（液体排出手段）８２…パージバルブ（パージ手段）９２…バルブ（反応ガス増量手段）１００，１０１…燃料電池システムＷ…生成水（液体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 7 ... Air supply system (reaction gas supply means) 9 ... Cathode off-gas discharge path (reaction gas discharge means) 15 ... Hydrogen supply system (reaction gas supply means) 18 ... Anode off-gas circulation path 22 ... Anode off-gas discharge path (Reactive gas supply means) 32 ... Ground fault sensor (ground fault detection means) 40 ... Fuel cell stack 41 ... Catch tank (gas-liquid separator) 44 ... Cathode off-gas outlet (reactive gas discharge means) 47 ... Cathode off-gas manifold ( Reactive gas discharge means) 81 ... Drain valve (liquid discharge means) 82 ... Purge valve (purge means) 92 ... Valve (reaction gas increase means) 100, 101 ... Fuel cell system W ... Generated water (liquid)

Claims

A fuel cell stack for supplying reaction gas and generating power;
Reactive gas supply means for supplying the reactive gas to the fuel cell stack;
Reactive gas discharging means for discharging the reactive gas;
In a fuel cell system comprising a gas-liquid separator provided in the vicinity of the reactive gas discharge means,
A ground fault detecting means for detecting a ground fault of the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a liquid discharge means for discharging a liquid from the gas-liquid separator when a ground fault is detected by the ground fault detection means.

Providing a purge means for purging the reaction gas;
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the ground fault is detected by the ground fault detection unit, the reaction gas is purged. 3.

The reactive gas increasing means for increasing the reactive gas supplied from the reactive gas supply means when a ground fault is detected by the ground fault detecting means. Fuel cell system.