JP2011129396A - Solid polymer fuel cell power generation system - Google Patents

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Keiichi Nakagawa
慶一 中川
Eiki Ito
栄基 伊藤
Takuya Moriga
卓也 森賀
Setsuo Omoto
節男 大本
Toshihiro Tani
俊宏 谷
Mitsuyoshi Iwata
光由 岩田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer fuel cell power generation system capable of continuing power generation operation without a problem even if there occurs an abnormality in a switching means to switch over the position of sub-stacks against the gas circulation direction. <P>SOLUTION: The power generation system has a first and a second sub-stacks 111, 112 connected so that a circulation route of hydrogen gas 1 may be in a series loop form, and is provided with main valves 101, 102 which connects and cut between a hydrogen gas supply source 130 and each sub-stacks 111, 112, main valves 103, 104 which connect and cut between the sub-stacks 111, 112, sub-valves 101b-104b installed in series and bypass valves 101a-104a installed in parallel to the valves 101-104, and a control device 140 which controls the valves 101-104 so as to switch over the positions of the sub-stacks 111-112 in gas circulation direction, and controls the valves 101a-104a, 101b-104b based on an information from voltmeters 141, 142. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体高分子形燃料電池発電システムに関する。   The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell power generation system.

固体高分子形燃料電池発電システムは、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を導電性及びガス透過性を有する燃料極及び酸化極で挟んだセルと、水素ガスを含有する燃料ガスの流路及び酸素ガスを含有する酸化ガスの流路をそれぞれ形成されると共に導電性を有するセパレータとを交互に複数積層して構成される固体高分子形燃料電池を備えており、当該燃料電池の上記セルの前記燃料極側に燃料ガスを供給すると共に、上記セルの前記酸化極側に酸化ガスを供給すると、前記水素ガス及び前記酸素ガスが上記セルで電気化学的に反応して、電力を発生することができるようになっている。そして、使用済みの前記燃料ガス及び前記酸化ガスは、上記電気化学反応に伴って生じた生成水と共に上記燃料電池の外部へ排出される。   A polymer electrolyte fuel cell power generation system includes a cell in which a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity is sandwiched between a fuel electrode and an oxide electrode having conductivity and gas permeability, and a flow path of a fuel gas containing hydrogen gas And a polymer electrolyte fuel cell that is formed by alternately laminating a plurality of conductive separators, each of which is formed with a flow path for oxidizing gas containing oxygen gas, and the cell of the fuel cell. When the fuel gas is supplied to the fuel electrode side and the oxidizing gas is supplied to the oxidation electrode side of the cell, the hydrogen gas and the oxygen gas react electrochemically in the cell to generate electric power. Be able to. The spent fuel gas and the oxidizing gas are discharged to the outside of the fuel cell together with the generated water generated by the electrochemical reaction.

このような固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、前記燃料ガスとして水素ガスそのものを利用し、前記酸化ガスとして酸素ガスそのものを利用する場合には、例えば、下記特許文献1,2等に開示されているように、セルとセパレータとを交互に複数積層したサブスタックを、前記ガスの流通経路をそれぞれ直列ループ状にするように複数(例えば2つ)接続して固体高分子形燃料電池を構成し、前記ガスの流通方向上流側に位置するサブスタックと前記ガスの流通方向下流側に位置するサブスタックとを所定期間毎に切り換えるようにバルブ開閉を行うことにより、上記サブスタックに供給した前記ガスを上記発電運転でほとんどすべて消費させながらも、前記生成水を当該サブスタック内に滞留させることなく外部へ排出できるようにしたものがある。   In such a polymer electrolyte fuel cell power generation system, when hydrogen gas itself is used as the fuel gas and oxygen gas itself is used as the oxidizing gas, it is disclosed, for example, in Patent Documents 1 and 2 listed below. As shown, a plurality of (for example, two) sub-stacks in which a plurality of cells and separators are alternately stacked are connected so that each of the gas flow paths has a series loop shape, thereby forming a polymer electrolyte fuel cell. Then, by opening and closing the valve so as to switch the sub-stack located on the upstream side in the gas flow direction and the sub-stack located on the downstream side in the gas flow direction at a predetermined period, The generated water can be discharged to the outside without stagnation in the sub-stack while consuming almost all of the gas in the power generation operation. There are things was Unishi.

特開2008−147178号公報JP 2008-147178 A 特開2008−147179号公報JP 2008-147179 A 特開2009−026632号公報JP 2009-026632 A 特開2009−158209号公報JP 2009-158209 A

ところで、上記特許文献1,2等に開示されている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、例えば、ガス流通方向に対するサブスタックの位置を所定期間毎に切り換えるバルブに何らかの異常を生じて、上記サブスタックの切り換えに不具合を生じてしまうと、発電運転を行なうことが短時間でできなくなってしまうおそれがあった。   By the way, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like, for example, some abnormality occurs in the valve that switches the position of the sub stack with respect to the gas flow direction every predetermined period, and the sub If a problem occurs in switching the stack, there is a possibility that the power generation operation cannot be performed in a short time.

このようなことから、本発明は、ガス流通方向に対するサブスタックの位置を切り換える切換手段に異常を生じたとしても、発電運転を問題なく継続することができる固体高分子形燃料電池発電システムを提供することを目的とする。   For this reason, the present invention provides a polymer electrolyte fuel cell power generation system that can continue power generation operation without any problem even if an abnormality occurs in the switching means that switches the position of the sub-stack with respect to the gas flow direction. The purpose is to do.

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、固体高分子電解質膜を燃料極及び酸化極で挟んだセルと燃料ガス及び酸化ガスの流路を形成されたセパレータとを交互に複数積層した固体高分子形燃料電池と、前記固体高分子形燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記固体高分子形燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段とを備え、前記固体高分子形燃料電池が、前記セルと前記セパレータとを交互に複数積層したサブスタックを、前記燃料ガスの流通経路を直列ループ状にするように複数接続したものであり、前記燃料ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの燃料ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された燃料ガス用気液分離手段と、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する燃料ガス用最上流位置切換手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する燃料ガス用最下流位置切換手段と、運転時間、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する燃料ガス用切換時期確認手段と、前記燃料ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記燃料ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記燃料ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御する制御手段とを備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた燃料ガス用最上流位置切換サブ手段と、前記燃料ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該燃料ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた燃料ガス用最上流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた燃料ガス用最下流位置切換サブ手段と、前記燃料ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該燃料ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの受入口部分及び排出口部分の前記燃料ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する燃料ガス用切換不具合検出手段とを備え、前記制御手段が、さらに、前記燃料ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものであることを特徴とする。   A solid polymer fuel cell power generation system according to a first invention for solving the above-described problem is a cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode, and a flow path for the fuel gas and the oxidation gas. A polymer electrolyte fuel cell in which a plurality of separators are alternately stacked; fuel gas supply means for supplying a fuel gas to the polymer electrolyte fuel cell; and an oxidizing gas for the polymer electrolyte fuel cell The solid polymer fuel cell includes a plurality of sub-stacks in which the cells and the separators are alternately stacked so that a flow path of the fuel gas has a series loop shape. The fuel gas supply means is connected to a fuel gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell, and is connected to the polymer electrolyte fuel cell. Gas-liquid separation means for fuel gas respectively disposed in the flow path of the fuel gas between the sub-stacks, the fuel gas supply means, and the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cells The most upstream position switching means for fuel gas that cuts or connects between each of the fuel gas inlets and the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively. Or the most downstream position switching means for the fuel gas to be connected, the operation time, the amount of fuel gas fed from the fuel gas supply means, the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the solid The voltage value of the cells in the sub-stack of the polymer fuel cell, the amount of moisture in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the sub-cell of the polymer electrolyte fuel cell A fuel gas switching timing confirmation means for measuring at least one of a pressure loss value in a fuel cell and a pressure value of the fuel gas outlet of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell; and the fuel Based on the information from the gas switching timing confirmation means, the fuel gas uppermost stream position switching means is configured to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the fuel gas flow direction. And control means for controlling the fuel gas most downstream position switching means so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the fuel gas flow direction. In the polymer electrolyte fuel cell power generation system, between the fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, respectively Without going through the most upstream position switching means for fuel gas and the most upstream position switching means for fuel gas provided in series with the most upstream position switching means for fuel gas so as to be disconnected or connected, Parallel to the most upstream position switching means for the fuel gas so as to cut or connect between the fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell. The fuel gas-use fuel gas so as to cut or connect the flow path of the fuel gas between the provided fuel gas most upstream position switching bypass means and the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell. The fuel gas most downstream position switching sub-unit provided in series with the most downstream position switching means, and the solid height component without passing through the fuel gas most downstream position switching means. The fuel gas outermost section provided in parallel with the fuel gas most downstream position switching means so as to cut or connect the fuel gas flow path between the sub-stacks connected to the fuel cell. Downstream position switching bypass means, voltage values of the cells of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, pressures of the fuel gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell A switching failure detection means for fuel gas that measures at least one of a value and a flow rate of the fuel gas in the fuel gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell; The control means is further configured based on information from the fuel gas switching failure detection means, and the fuel gas supply means and each of the polymer electrolyte fuel cells. The fuel gas most upstream position switching sub means and the fuel gas most downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to cut or connect between the fuel gas inlets of the stack and the solid polymer type. The fuel gas most downstream position switching sub means and the fuel gas most downstream position switching bypass means are respectively connected to cut or connect the flow path of the fuel gas between the sub stacks connected to the fuel cell. It is what controls.

また、第二番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、固体高分子電解質膜を燃料極及び酸化極で挟んだセルと燃料ガス及び酸化ガスの流路を形成されたセパレータとを交互に複数積層した固体高分子形燃料電池と、前記固体高分子形燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記固体高分子形燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段とを備え、前記固体高分子形燃料電池が、前記セルと前記セパレータとを交互に複数積層したサブスタックを、前記酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように複数接続したものであり、前記酸化ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの酸化ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された酸化ガス用気液分離手段と、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最上流位置切換手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最下流位置切換手段と、運転時間、前記酸化ガス供給手段からの前記酸化ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換時期確認手段と、前記酸化ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御する制御手段とを備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換サブ手段と、前記酸化ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換サブ手段と、前記酸化ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の前記酸化ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換不具合検出手段とを備え、前記制御手段が、さらに、前記酸化ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものであることを特徴とする。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the second invention comprises a cell having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode, and a separator having a flow path for the fuel gas and the oxidation gas. A plurality of polymer electrolyte fuel cells alternately stacked, a fuel gas supply means for supplying a fuel gas to the polymer electrolyte fuel cell, and an oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the polymer electrolyte fuel cell A plurality of sub-stacks in which a plurality of the cells and the separators are alternately stacked, and a plurality of the sub-stacks connected in a series loop form, The oxidizing gas supply means is connected to the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell, and the same as the sub-stack connected to the polymer electrolyte fuel cell. Gas-liquid separating means for oxidizing gas respectively disposed in the flow path of the oxidizing gas between the oxidizing gas supply means, the oxidizing gas supply means, and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell; The most upstream position switching means for oxidizing gas that cuts or connects each of them, and the oxidizing gas that cuts or connects the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively Most downstream position switching means, operating time, supply amount of the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means, amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the polymer electrolyte fuel cell A voltage value of the cell of the sub-stack, a moisture content in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, a pressure loss value in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, Information from switching time confirmation means for oxidizing gas that measures at least one of the pressure values of the outlet portion of the oxidizing gas in the sub-stack of the polymer fuel cell, and information from the switching time confirmation means for the oxidizing gas And controlling the oxidizing gas most upstream position switching means to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the flowing direction of the oxidizing gas, and the flow of the oxidizing gas A polymer electrolyte fuel cell power generation system comprising control means for controlling the most downstream position switching means for oxidizing gas so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the direction The oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected in advance. An oxidizing gas upstream flow position switching sub-unit provided in series with the oxidizing gas upstream flow position switching means, and the oxidizing gas supply means without passing through the oxidizing gas upstream flow position switching means; For the oxidizing gas provided in parallel with the most upstream position switching means for the oxidizing gas so as to cut or connect the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell. The most downstream position switching means for the oxidizing gas so as to cut off or connect the flow path of the oxidizing gas between the most upstream position switching bypass means and the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively. Before connecting the solid polymer fuel cell without passing through the downstreammost position switching sub means for oxidizing gas provided in series and the downstreammost position switching means for oxidizing gas. Oxidizing gas most downstream position switching bypass means provided in parallel with the oxidizing gas most downstream position switching means so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks, respectively, The voltage value of the cells of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the pressure values of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the solid polymer type An oxidizing gas switching failure detecting means for measuring at least one of the oxidizing gas flow rate of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the fuel cell; and the control means Further, based on information from the oxidizing gas switching failure detecting means, the oxidizing gas supply means and the oxidation gas of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell The oxidant gas most upstream position switching sub-unit and the oxidant gas most downstream position switching bypass unit are controlled so as to be disconnected or connected to the receiving port, respectively, and the solid polymer fuel cell is connected. The oxidizing gas most downstream position switching sub means and the oxidizing gas most downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub stacks. It is characterized by that.

また、第三番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目の発明において、前記固体高分子形燃料電池が、さらに、前記酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように前記サブスタックを複数接続したものであり、前記酸化ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの酸化ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された酸化ガス用気液分離手段と、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最上流位置切換手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最下流位置切換手段と、運転時間、前記酸化ガス供給手段からの前記酸化ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換時期確認手段と、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換サブ手段と、前記酸化ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換サブ手段と、前記酸化ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段と、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の前記酸化ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換不具合検出手段とを備え、前記制御手段が、前記酸化ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御し、さらに、前記酸化ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものであることを特徴とする。   In addition, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the third aspect of the invention is that, in the first aspect of the invention, the polymer electrolyte fuel cell further makes the flow path of the oxidizing gas a series loop. A plurality of the substacks connected to each other, and the oxidizing gas supply means is connected to the oxidizing gas inlets of the substacks of the polymer electrolyte fuel cell, respectively, and the polymer electrolyte fuel cell Gas-liquid separating means for oxidizing gas respectively disposed in the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to each other, the oxidizing gas supply means, and the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell Between the oxidant gas most upstream position switching means for cutting or connecting each of the oxidant gas inlets and the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell The most downstream position switching means for oxidizing gas for cutting or connecting the flow path of the oxidizing gas respectively, the operating time, the amount of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply means, the above-mentioned of the polymer electrolyte fuel cell The amount of current flowing through the sub-stack, the voltage value of the cell in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the amount of water in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the amount of water in the polymer electrolyte fuel cell An oxidizing gas switching timing confirmation means for measuring at least one of a pressure loss value in the sub stack and a pressure value of the oxidizing gas outlet of the sub stack of the polymer electrolyte fuel cell; The most upstream position switching means for oxidizing gas so as to cut or connect between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. The oxidant gas most upstream position switching sub-unit provided in series, and the oxidant gas supply means and the polymer electrolyte fuel cell without passing through the oxidant gas most upstream position switching means. An oxidizing gas upstream-flow position switching bypass means provided in parallel to the oxidizing gas upstream-flow position switching means so as to cut or connect between the oxidizing gas inlets of the sub-stack, and the solid Oxidizing gas provided in series with the oxidizing gas most downstream position switching means so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer fuel cell. The oxidation between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell without passing through the downstream most downstream position switching sub means and the most downstream position switching means for oxidizing gas An oxidizing gas most downstream position switching bypass means provided in parallel to the oxidizing gas most downstream position switching means so as to cut or connect the gas flow paths, respectively, and the polymer electrolyte fuel cell A voltage value of the cell of the substack, a pressure value of an inlet portion and an outlet portion of the oxidizing gas of the substack of the polymer electrolyte fuel cell, the pressure value of the substack of the polymer electrolyte fuel cell An oxidizing gas switching failure detecting means for measuring at least one of the flow amount of the oxidizing gas at the inlet portion and the outlet portion of the oxidizing gas, and the control means confirms the switching timing for the oxidizing gas. Based on the information from the means, the most upstream flow for the oxidizing gas so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the flow direction of the oxidizing gas Controlling the device switching means, and controlling the oxidizing gas most downstream position switching means so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the flow direction of the oxidizing gas, Based on information from the oxidizing gas switching failure detecting means, the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected to each other. The oxidant gas upstream flow position switching sub-unit and the oxidant gas downstream position switching bypass means are respectively controlled, and the flow of the oxidant gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell is performed. The oxidizing gas most downstream position switching sub means and the oxidizing gas most downstream position switching bypass means are respectively connected to cut or connect the paths. Characterized in that it is intended to respective control.

また、第四番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目又は第三番目の発明において、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路を流通する当該燃料ガスに圧力損失を付与する燃料ガス用圧損付与手段を備えていることを特徴とする。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a fourth invention is the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell in the first or third invention. The fuel gas pressure loss applying means for applying pressure loss to the fuel gas flowing through the flow path is provided.

また、第五番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第四番目の発明において、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路を流通する当該燃料ガスの流量を検知する燃料ガス用圧損付与量検知手段を備え、前記燃料ガス用圧損付与手段が、開度調整バルブであり、前記制御手段が、前記燃料ガス用圧損付与量検知手段からの情報に基づいて、前記燃料ガスに一定の圧力損失を付与するように前記開度調整バルブを制御するものであることを特徴とする。   Further, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the fifth invention is the distribution path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell in the fourth invention. Fuel gas pressure loss application amount detecting means for detecting the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas, the fuel gas pressure loss application means is an opening adjustment valve, and the control means is the fuel gas pressure loss application amount. Based on the information from the detection means, the opening degree adjusting valve is controlled so as to give a constant pressure loss to the fuel gas.

また、第六番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第五番目の発明において、前記燃料ガス用圧損付与量検知手段が、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、又は、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの排出口部分の前記燃料ガスの流通量を計測するものであることを特徴とする。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a sixth invention is the fifth invention, wherein the fuel gas pressure loss application amount detecting means flows into the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. The fuel gas flow rate is measured in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell.

また、第七番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二番目又は第三番目の発明において、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路を流通する当該酸化ガスに圧力損失を付与する酸化ガス用圧損付与手段を備えていることを特徴とする。   Moreover, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the seventh invention is the oxidation gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell in the second or third invention. And an oxidizing gas pressure loss applying means for applying a pressure loss to the oxidizing gas flowing through the flow path.

また、第八番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第七番目の発明において、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路を流通する当該酸化ガスの流量を検知する酸化ガス用圧損付与量検知手段を備え、前記酸化ガス用圧損付与手段が、開度調整バルブであり、前記制御手段が、前記酸化ガス用圧損付与量検知手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスに一定の圧力損失を付与するように前記開度調整バルブを制御するものであることを特徴とする。   Moreover, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to an eighth aspect of the invention is the seventh aspect of the invention, wherein the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell is the seventh invention. An oxidizing gas pressure loss applying amount detecting means for detecting the flow rate of the oxidizing gas flowing through the gas, the oxidizing gas pressure loss applying means being an opening adjustment valve, and the control means being the oxidizing gas pressure loss applying amount. Based on the information from the detection means, the opening degree adjusting valve is controlled so as to give a constant pressure loss to the oxidizing gas.

また、第九番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第八番目の発明において、前記酸化ガス用圧損付与量検知手段が、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、又は、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の前記酸化ガスの流通量を計測するものであることを特徴とする。   Further, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the ninth invention, in the eighth invention, the pressure loss applying amount detecting means for oxidizing gas flows into the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. In addition, the flow rate of the oxidizing gas in the oxidizing gas outlet portion of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell is measured.

また、第十番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目又は第三番目の発明において、前記制御手段が、前記燃料ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該燃料ガスの流通方向最上流側に位置させるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御するものであることを特徴とする。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a tenth aspect of the invention is the first or third aspect of the invention, wherein the control means is located at the most downstream side in the fuel gas flow direction. The fuel gas most upstream position switching means and the fuel gas most downstream position switching means are controlled so that the sub-stack of the molecular fuel cell is positioned on the most upstream side in the flow direction of the fuel gas. Features.

また、第十一番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二番目又は第三番目の発明において、前記制御手段が、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該酸化ガスの流通方向最上流側に位置させるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御するものであることを特徴とする。   Further, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the tenth invention, in the second or third invention, the control means is located on the most downstream side in the flow direction of the oxidizing gas. The oxidizing gas upstream flow position switching means and the oxidizing gas downstream position switching means are controlled so that the sub-stack of the polymer fuel cell is positioned on the upstream side in the flow direction of the oxidizing gas. It is characterized by.

また、第十二番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目又は第三番目の発明において、前記制御手段が、前記燃料ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該燃料ガスの流通方向最下流側に位置させるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御するものであることを特徴とする。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the twelfth invention is the solid polymer fuel cell power generation system according to the first or third invention, wherein the control means is located on the most upstream side in the fuel gas flow direction. The fuel gas most upstream position switching means and the fuel gas most downstream position switching means are controlled so that the sub-stack of the polymer fuel cell is positioned on the most downstream side in the flow direction of the fuel gas. It is characterized by.

また、第十三番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二番目又は第三番目の発明において、前記制御手段が、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該酸化ガスの流通方向最下流側に位置させるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御するものであることを特徴とする。   Further, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the thirteenth invention, in the second or third invention, the control means is located on the most upstream side in the flow direction of the oxidizing gas. The oxidizing gas most upstream position switching means and the oxidizing gas most downstream position switching means are controlled so that the sub-stack of the polymer fuel cell is positioned on the most downstream side in the flow direction of the oxidizing gas. It is characterized by.

また、第十四番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一,三,四〜六,十,十二番目の発明のいずれかにおいて、前記燃料ガス供給手段が、濃度99%以上の水素ガスを供給するものであることを特徴とする。   In addition, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the fourteenth aspect of the invention is any one of the first, third, fourth to sixth, twelfth and twelfth aspects, wherein the fuel gas supply means has a concentration of 99. % Hydrogen gas is supplied.

また、第十五番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二,三,七〜九,十一,十三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス供給手段が、濃度99%以上の酸素ガスを供給するものであることを特徴とする。   In addition, the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the fifteenth aspect of the invention is any one of the second, third, seventh to ninth, eleventh, and thirteenth aspects, wherein the oxidizing gas supply means has a concentration. It is characterized by supplying 99% or more oxygen gas.

本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムによれば、前記最上流位置切換手段や前記最下流位置切換手段に不具合を生じたとしても、前期切換不具合検出手段からの情報に基づいて、制御手段が、前記切換サブ手段や前記切換バイパス手段を制御することにより、発電運転を問題なく継続することができる。   According to the polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention, even if a malfunction occurs in the most upstream position switching means and the most downstream position switching means, the control is performed based on information from the previous period switching malfunction detection means. By the means controlling the switching sub means and the switching bypass means, the power generation operation can be continued without any problem.

本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態の燃料ガス系統側の主要部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the principal part by the side of the fuel gas system of 1st embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態の定常運転時の作動説明図である。It is an operation explanatory view at the time of steady operation of the first embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態の異常発生時の作動説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of abnormality generation | occurrence | production of 1st embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態の他の異常発生時の作動説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of other abnormality generation | occurrence | production of 1st embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第二番目の実施形態の燃料ガス系統側の主要部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the principal part by the side of the fuel gas system of 2nd embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第三番目の実施形態の燃料ガス系統側の主要部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the principal part by the side of the fuel gas system of 3rd embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第三番目の実施形態におけるサブスタックの電流値と開度調整バルブのガス流量、開度、圧力損失との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the electric current value of the substack in the third embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention, the gas flow rate, the opening degree, and the pressure loss of the opening degree adjusting valve.

本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。   Embodiments of a polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments described with reference to the drawings.

[第一番目の実施形態]
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態を図1〜4に基づいて説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of a polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を導電性及びガス透過性を有する燃料極及び酸化極で挟んだセルと、燃料ガスの流路及び酸化ガスの流路をそれぞれ形成されると共に導電性を有するセパレータとを交互に複数積層して構成された複数(本実施形態では2つ)の第一,二のサブスタック111,112を、燃料ガスの流通経路を直列ループ状にするように接続すると共に、酸化ガスの流通経路も直列ループ状にするように接続した構造となっている。   As shown in FIG. 1, a solid polymer fuel cell includes a cell in which a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity is sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode having conductivity and gas permeability, and a fuel gas flow path. And a plurality of (two in this embodiment) first and second sub-stacks 111 and 112, each of which is formed by alternately laminating a plurality of separators each having a flow path for oxidizing gas and having conductivity, The fuel gas flow path is connected to form a series loop, and the oxidation gas flow path is also connected to form a series loop.

各前記サブスタック111,112の各燃料ガス受入口には、燃料ガスである濃度99%以上の水素ガス1を供給する燃料ガス供給手段である水素ガス供給源130が接続している。また、各前記サブスタック111,112の各酸化ガス受入口には、酸化ガスである濃度99%以上の酸素ガスを供給する酸化ガス供給手段である酸素ガス供給源が接続している(図示省略)。   A hydrogen gas supply source 130 which is a fuel gas supply means for supplying hydrogen gas 1 having a concentration of 99% or more, which is a fuel gas, is connected to each fuel gas inlet of each of the sub stacks 111 and 112. Further, an oxygen gas supply source, which is an oxidizing gas supply means for supplying an oxygen gas having a concentration of 99% or more, which is an oxidizing gas, is connected to each oxidizing gas receiving port of each of the sub stacks 111 and 112 (not shown). ).

前記水素ガス供給源130と各前記サブスタック111,112の各前記燃料ガス受入口との間には、電磁式のメインバルブ101,102がそれぞれ配設されると共に、当該メインバルブ101,102を経由させることなく上記水素ガス1を流通させるバイパスライン101B,102Bが当該メインバルブ101,102に対して並列的にそれぞれ設けられている。これらバイパスライン101B,102Bには、電磁式のバイパスバルブ101a,102aがそれぞれ設けられている。   Electromagnetic main valves 101 and 102 are respectively disposed between the hydrogen gas supply source 130 and the fuel gas inlets of the sub-stacks 111 and 112. Bypass lines 101B and 102B through which the hydrogen gas 1 flows without being routed are provided in parallel to the main valves 101 and 102, respectively. The bypass lines 101B and 102B are provided with electromagnetic bypass valves 101a and 102a, respectively.

また、前記水素ガス供給源130と各前記サブスタック111,112の各前記燃料ガス受入口との間、より具体的には、前記サブスタック111,112と前記メインバルブ101,102との間には、電磁式のサブバルブ101b,102bが当該メインバルブ101,102に対して直列的にそれぞれ設けられている。   Further, between the hydrogen gas supply source 130 and the fuel gas inlets of the sub-stacks 111 and 112, more specifically, between the sub-stacks 111 and 112 and the main valves 101 and 102. The electromagnetic sub valves 101b and 102b are provided in series with the main valves 101 and 102, respectively.

前記第一のサブスタック111の燃料ガス排出口と前記第二のサブスタック112の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路には、燃料ガス用気液分離手段であるドレントラップ121及び電磁式のメインバルブ103が介在している。   A drain trap that is a gas-liquid separation means for fuel gas is provided in the flow path of the hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the first substack 111 and the fuel gas inlet of the second substack 112. 121 and an electromagnetic main valve 103 are interposed.

そして、前記第一のサブスタック111の燃料ガス排出口と前記第二のサブスタック112の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路、より具体的には、前記ドレントラップ121と前記第二のサブスタック112の前記燃料ガス受入口との間には、前記メインバルブ103を経由させることなく上記水素ガス1を流通させるバイパスライン103Bが当該メインバルブ103に対して並列的に設けられている。このバイパスライン103Bには、電磁式のバイパスバルブ103aが設けられている。   A flow path of the hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the first substack 111 and the fuel gas inlet of the second substack 112, more specifically, the drain trap 121 and Between the fuel gas inlet of the second sub-stack 112, a bypass line 103B for allowing the hydrogen gas 1 to flow without passing through the main valve 103 is provided in parallel to the main valve 103. It has been. The bypass line 103B is provided with an electromagnetic bypass valve 103a.

また、前記第一のサブスタック111の燃料ガス排出口と前記第二のサブスタック112の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路、より具体的には、前記メインバルブ103と前記第二のサブスタック112との間には、電磁式のサブバルブ103bが当該メインバルブ103に対して直列的に設けられている。   Further, the flow path of the hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the first substack 111 and the fuel gas inlet of the second substack 112, more specifically, the main valve 103 and An electromagnetic sub-valve 103 b is provided in series with the main valve 103 between the second sub-stack 112.

前記第二のサブスタック112の燃料ガス排出口と前記第一のサブスタック111の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路には、燃料ガス用気液分離手段であるドレントラップ122及び電磁式のメインバルブ104が介在している。   A drain trap that is a gas-liquid separation means for fuel gas is provided in the flow path of the hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the second substack 112 and the fuel gas inlet of the first substack 111. 122 and an electromagnetic main valve 104 are interposed.

そして、前記第二のサブスタック112の燃料ガス排出口と前記第一のサブスタック111の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路、より具体的には、前記ドレントラップ122と前記第一のサブスタック111の前記燃料ガス受入口との間には、前記メインバルブ104を経由させることなく上記水素ガス1を流通させるバイパスライン104Bが当該メインバルブ104に対して並列的に設けられている。このバイパスライン104Bには、電磁式のバイパスバルブ104aが設けられている。   A flow path of hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the second substack 112 and the fuel gas inlet of the first substack 111, more specifically, the drain trap 122 Between the fuel gas inlet of the first sub-stack 111, a bypass line 104B for allowing the hydrogen gas 1 to flow without passing through the main valve 104 is provided in parallel to the main valve 104. It has been. The bypass line 104B is provided with an electromagnetic bypass valve 104a.

また、前記第二のサブスタック112の燃料ガス排出口と前記第一のサブスタック111の前記燃料ガス受入口との間の水素ガス1の流通経路、より具体的には、前記メインバルブ104と前記第一のサブスタック111との間には、電磁式のサブバルブ104bが当該メインバルブ104に対して直列的に設けられている。   Further, the flow path of the hydrogen gas 1 between the fuel gas outlet of the second substack 112 and the fuel gas inlet of the first substack 111, more specifically, the main valve 104 and An electromagnetic sub-valve 104 b is provided in series with the main valve 104 between the first sub-stack 111.

このような本実施形態においては、前記メインバルブ101,102等により燃料ガス用最上流位置切換手段を構成し、前記バイパスライン101B,102B、前記バイパスバルブ101a,102a等により燃料ガス用最上流位置切換バイパス手段を構成し、前記サブバルブ101b、102b等により燃料ガス用最上流位置切換サブ手段を構成し、前記メインバルブ103,104等により燃料ガス用最下流位置切換手段を構成し、前記バイパスライン103B,104B、前記バイパスバルブ103a,104a等により燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段を構成し、前記サブバルブ103b,104b等により燃料ガス用最下流位置切換サブ手段を構成している。   In such an embodiment, the main valve 101, 102 or the like constitutes the fuel gas most upstream position switching means, and the bypass line 101B, 102B, the bypass valve 101a, 102a or the like constitutes the most upstream position for fuel gas. The switching bypass means is configured, the sub-valves 101b, 102b, etc. constitute the fuel gas most upstream position switching sub-means, the main valves 103, 104, etc. constitute the fuel gas most downstream position switching means, and the bypass line The most downstream position switching bypass means for fuel gas is constituted by 103B, 104B, the bypass valves 103a, 104a, etc., and the most downstream position switching sub means for fuel gas is constituted by the sub valves 103b, 104b, etc.

なお、図面の煩雑化を避けるため、前記酸化ガス供給手段を始めとして、酸化ガス用気液分離手段、酸化ガス用最上流位置切換手段、酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段、酸化ガス用最上流位置切換サブ手段、酸化ガス用最下流位置切換手段、酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段、酸化ガス用最下流位置切換サブ手段等の酸化ガス系統は、その記載を省略しているものの、上述した燃料ガス用気液分離手段、燃料ガス用最上流位置切換手段、燃料ガス用最上流位置切換バイパス手段、燃料ガス用最上流位置切換サブ手段、燃料ガス用最下流位置切換手段、燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段、燃料ガス用最下流位置切換サブ手段等の燃料ガス系統と同様にして構成されている。また、温調水流通手段等の温調水系統等も、図面の煩雑化を避けるため、その記載を省略しているものの、従来の固体高分子形燃料電池発電システムの場合と同様にして備えられている。   In order to avoid complication of the drawing, the oxidizing gas supply means, the oxidizing gas gas-liquid separation means, the oxidizing gas most upstream position switching means, the oxidizing gas most upstream position switching bypass means, the oxidizing gas maximum means, etc. Although the oxidizing gas system such as the upstream position switching sub means, the oxidizing gas most downstream position switching means, the oxidizing gas most downstream position switching bypass means, the oxidizing gas most downstream position switching sub means, etc. is omitted, Gas-liquid separation means for fuel gas, most upstream position switching means for fuel gas, most upstream position switching bypass means for fuel gas, most upstream position switching sub means for fuel gas, most downstream position switching means for fuel gas, fuel gas The most downstream position switching bypass means for fuel and the most downstream position switching sub means for fuel gas are configured in the same manner as the fuel gas system. Also, a temperature control system such as a temperature control water distribution means is provided in the same manner as in the case of a conventional polymer electrolyte fuel cell power generation system, although the description is omitted in order to avoid complication of the drawing. It has been.

そして、前記サブスタック111,112には、当該サブスタック111,112の前記セルの電圧を計測する燃料ガス用切換不具合検出手段(酸化ガス用切換不具合検出手段も兼ねる)である電圧計141,142がそれぞれ電気的に接続している。これら電圧計141,142は、制御手段である制御装置140の入力部にそれぞれ電気的に接続されている。   The substacks 111 and 112 include voltmeters 141 and 142 which are fuel gas switching failure detection means (also serving as oxidizing gas switching failure detection means) for measuring the voltage of the cells of the substacks 111 and 112. Are electrically connected to each other. These voltmeters 141 and 142 are each electrically connected to an input unit of a control device 140 that is a control means.

前記制御装置140の出力部は、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bにそれぞれ電気的に接続しており、当該制御装置140は、燃料ガス用切換時期確認手段(酸化ガス用切換時期確認手段も兼ねる)である内蔵された図示しないタイマからの情報(運転時間)及び上記電圧計141,142からの情報に基づいて、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bの開閉を制御すると共に、前記酸化ガス用最上流位置切換手段、前記酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段、前記酸化ガス用最下流位置切換手段、前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段等も制御することができるようになっている(詳細は後述する)。   The output unit of the control device 140 is electrically connected to the valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b, respectively. The control device 140 includes a fuel gas switching timing confirmation means (oxidation gas switching unit). The valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b are opened and closed based on information (operating time) from a built-in timer (not shown) that also serves as time confirmation means and information from the voltmeters 141 and 142. The most upstream position switching means for oxidizing gas, the most upstream position switching bypass means for oxidizing gas, the most upstream position switching sub means for oxidizing gas, the most downstream position switching means for oxidizing gas, and the oxidizing gas The most downstream position switching bypass means, the most downstream position switching sub means for oxidizing gas, etc. can be controlled. That (details will be described later).

このようにして構成された本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100の作動を次に説明する。なお、燃料ガス系統と酸化ガス系統とは、実質的に同様に作動することから、説明の煩雑化を避けるため、燃料ガス系統側の説明をもって酸化ガス系統側の説明に代えて、酸化ガス系統の詳細な説明を省略することとする。   Next, the operation of the thus configured polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to this embodiment will be described. Since the fuel gas system and the oxidizing gas system operate substantially in the same manner, the description on the fuel gas system side is replaced with the description on the oxidizing gas system side in order to avoid complication of the description, and the oxidizing gas system The detailed description of will be omitted.

まず、前記制御装置140を作動させると、当該制御装置140は、前記バイパスバルブ101a〜104aを閉鎖すると共に、前記サブバルブ101b〜104bを開放する一方、前記メインバルブ102,104を閉鎖すると共に、前記メインバルブ101,103を開放するように、これらバルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bを制御する(図2A参照)。   First, when the control device 140 is operated, the control device 140 closes the bypass valves 101a to 104a and opens the sub valves 101b to 104b, while closing the main valves 102 and 104, and These valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b are controlled so as to open the main valves 101 and 103 (see FIG. 2A).

これにより、水素ガス供給源130内の水素ガス1が、前記メインバルブ101及び前記サブバルブ101bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給されて、各前記セパレータの各前記流路内を流通し、当該第一のサブスタック111において、酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、当該電気化学反応に伴って生じた生成水2と共に各上記流路を流通して、燃料ガス排出口から排出され、ドレントラップ121で当該生成水2を分離された後、前記メインバルブ103及び前記サブバルブ103bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給され、各前記セパレータの各前記流路内を流通し、当該第二のサブスタック112において、酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   Thereby, the hydrogen gas 1 in the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas inlet of the first sub-stack 111 via the main valve 101 and the sub-valve 101b, and each of the separators. In the first sub-stack 111, the gas reacts with the oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell to generate electric power, and the generated hydrogen gas 1 (about 1/2) The remaining about 1/2) is used to circulate through each of the flow paths together with the generated water 2 generated by the electrochemical reaction, and is discharged from the fuel gas discharge port. 2 is separated and then fed to the fuel gas inlet of the second sub-stack 112 via the main valve 103 and the sub-valve 103b, and flows through each flow path of each separator. And, in the second sub-stack 112, and electrochemically react with oxygen gas and the cells of the oxidizing gas system, power is generated.

このとき、前記第二のサブスタック112においては、送給された水素ガス1(残りの約半分)のほとんどが消費されて、燃料ガス排出口から排出されるガスがほとんどないので、上記電気化学反応に伴って生じた生成水2が、前記流路内に次第に滞留し始め、発電性能が低下するようになる。   At this time, in the second sub-stack 112, most of the supplied hydrogen gas 1 (about the remaining half) is consumed and almost no gas is discharged from the fuel gas discharge port. The produced water 2 generated with the reaction starts to stay in the flow path gradually, and the power generation performance is lowered.

ここで、前記制御装置140は、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記メインバルブ102,104を開放すると共に、前記メインバルブ101,103を閉鎖するように、当該メインバルブ101〜104を制御する(図2B参照)。   Here, the control device 140 opens the main valves 102 and 104 and closes the main valves 101 and 103 when a preset operation time elapses based on information from the timer. The main valves 101 to 104 are controlled (see FIG. 2B).

これにより、水素ガス供給源130からの全流量の水素ガス1が、前記メインバルブ102及び前記サブバルブ102bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給されて、各前記セパレータの各前記流路内を流通し、当該第二のサブスタック112において、当該流路内に滞留している水3を押し出しながら、酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応して(供給量の約半分)、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、当該電気化学反応に伴って新たに生じた生成水2及び滞留していた上記生成水2と共に各上記流路を流通して、燃料ガス排出口から排出され、ドレントラップ123で当該生成水2を分離された後、前記メインバルブ104及び前記サブバルブ104bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給され、各前記セパレータの各前記流路内を流通し、当該第一のサブスタック111において、酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   As a result, the hydrogen gas 1 at the entire flow rate from the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas inlet of the second sub stack 112 via the main valve 102 and the sub valve 102b, and each separator is supplied. In the second sub-stack 112, the water reacts with the oxygen gas of the oxidizing gas system and reacts electrochemically with the cell while extruding the water 3 staying in the flow path. (About half of the supply amount), electric power is generated, and used hydrogen gas 1 (about half of the used half) is newly generated along with the electrochemical reaction. The generated water 2 and the retained generated water 2 are circulated through the flow paths, discharged from the fuel gas discharge port, and separated from the generated water 2 by the drain trap 123. Then, the main valve 104 and the sub The fuel gas is supplied to the fuel gas inlet of the first sub-stack 111 via the lub 104b and flows through the flow paths of the separators. In the first sub-stack 111, the oxygen gas of the oxidizing gas system And electrochemically react in the cell to generate electric power.

このとき、前記第一のサブスタック111においては、送給された水素ガス1(残りの約半分)のほとんどが消費されて、燃料ガス排出口から排出されるガスがほとんどないので、上記電気化学反応に伴って生じた生成水2が、前記流路内に次第に滞留し始め、発電性能が低下するようになる。   At this time, in the first sub-stack 111, most of the supplied hydrogen gas 1 (the remaining half) is consumed and almost no gas is discharged from the fuel gas discharge port. The produced water 2 generated with the reaction starts to stay in the flow path gradually, and the power generation performance is lowered.

ここで、前記制御装置140は、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記メインバルブ101,103を開放すると共に、前記メインバルブ102,104を閉鎖するように、当該メインバルブ101〜104を制御する(図2A参照)。   Here, the control device 140 opens the main valves 101 and 103 and closes the main valves 102 and 104 when a preset operation time elapses based on information from the timer. The main valves 101 to 104 are controlled (see FIG. 2A).

以下、前記制御装置140が上述した前記メインバルブ101〜104の制御を繰り返すことにより、前記固体高分子形燃料電池は、水素ガス1の流通方向最上流側及び最下流側に位置する前記サブスタック111,112が運転経過時間に対応して順次切り換えられる、すなわち、水素ガス1の流通方向最下流側に位置する前記サブスタック(例えば、第二のサブスタック112)を当該流通方向最上流側に位置させると共に、当該流通方向最上流側に位置する前記サブスタック(例えば、第一のサブスタック111)を当該流通方向最下流側に位置させるように前記メインバルブ101〜104が切り換え制御されるので、ブロアやエジェクタ等のガス循環装置がなくても、前記流路内から生成水2を排出することができると同時に、水素ガス供給源130から送給された水素ガス1をほとんどすべて発電に使用することができるようになる。   Hereinafter, the control device 140 repeats the control of the main valves 101 to 104 described above, so that the polymer electrolyte fuel cell is located on the most upstream side and the most downstream side in the flow direction of the hydrogen gas 1. 111, 112 are sequentially switched in accordance with the elapsed operation time, that is, the sub stack (for example, the second sub stack 112) positioned on the most downstream side in the flow direction of the hydrogen gas 1 is moved to the most upstream side in the flow direction. Since the main valves 101 to 104 are controlled to be positioned so that the sub-stack (for example, the first sub-stack 111) positioned on the most upstream side in the flow direction is positioned on the most downstream side in the flow direction. Even without a gas circulation device such as a blower or an ejector, the generated water 2 can be discharged from the flow path, It is possible to use almost all power generation of hydrogen gas 1 is fed from the gas supply source 130.

また、酸化ガス系統においても、上述した燃料ガス系統と同様にして構成されて作動するため、上述した燃料ガス系統の場合と同様に、ブロアやエジェクタ等のガス循環装置がなくても、前記流路内から生成水2を排出することができると同時に、酸素ガス供給源から送給された酸素ガスをほとんどすべて発電に使用することができるようになる(より詳しくは前記特許文献1,2等参照)。   In addition, since the oxidizing gas system is configured and operated in the same manner as the above-described fuel gas system, the flow can be performed without a gas circulation device such as a blower or an ejector, as in the case of the above-described fuel gas system. The generated water 2 can be discharged from the inside of the road, and at the same time, almost all of the oxygen gas supplied from the oxygen gas supply source can be used for power generation (more specifically, Patent Documents 1, 2, etc.) reference).

このようにして発電運転を行なっている際に、何らかの原因で、例えば、すべての前記メインバルブ101〜104が開放できずに閉鎖した状態のままになってしまうと、前記サブスタック111,112に前記水素ガス1が供給されなくなり、当該サブスタック111,112の前記セルの電圧が低下するため、前記制御装置140は、前記電圧計141,142からの情報に基づいて、当該サブスタック111,112の前記セルの電圧値が規定値以下になると、前記メインバルブ101〜104に不具合を生じたと判断し、前記バイパスバルブ101a,103aを開放すると共に、前記サブバルブ102b,104bを閉鎖するように、当該バルブ101a,103a,102b,104bを制御する(前記バイパスバルブ102a,104aは閉鎖状態、前記サブバルブ101b,103bは開放状態のまま)(図3A参照)。   When the power generation operation is performed in this manner, if for some reason, for example, all the main valves 101 to 104 cannot be opened and remain closed, the sub stacks 111 and 112 are not closed. Since the hydrogen gas 1 is not supplied and the voltage of the cells of the substacks 111 and 112 is lowered, the control device 140 determines the substacks 111 and 112 based on information from the voltmeters 141 and 142. When the voltage value of the cell becomes equal to or less than a specified value, it is determined that the main valves 101 to 104 have malfunctioned, the bypass valves 101a and 103a are opened, and the sub valves 102b and 104b are closed. Controls the valves 101a, 103a, 102b, 104b (the bypass valve 102a 104a is closed, the sub-valve 101b, 103b are left open) (see FIG. 3A).

これにより、水素ガス供給源130内の水素ガス1が、前記バイパスバルブ101a及び前記サブバルブ101bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第一のサブスタック111において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応して、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、先の説明と同様にして燃料ガス排出口から排出され、前記バイパスバルブ103a及び前記サブバルブ103bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第二のサブスタック112において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   As a result, the hydrogen gas 1 in the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas receiving port of the first substack 111 via the bypass valve 101a and the subvalve 101b, and the first substack. In 111, the oxygen gas of the oxidizing gas system is electrochemically reacted in the cell in the same manner as described above to generate electric power, and at the same time, the used hydrogen gas 1 (about half of the remaining used hydrogen gas is used). About 1/2) is discharged from the fuel gas discharge port in the same manner as described above, and is sent to the fuel gas reception port of the second sub stack 112 via the bypass valve 103a and the sub valve 103b. Then, in the second sub-stack 112, electric power is generated by electrochemically reacting with the oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell in the same manner as described above.

そして、前記制御装置140は、先の説明と同様に、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記バイパスバルブ102a,104a及び前記サブバルブ102b,104bを開放すると共に、前記バイパスバルブ101a,103a及び前記サブバルブ101b,103bを閉鎖するように、当該バルブ101a〜104a,101b〜104bを制御する(図3B参照)。   Then, the control device 140 opens the bypass valves 102a and 104a and the sub valves 102b and 104b when a preset operation time has elapsed based on the information from the timer, as described above. The valves 101a to 104a and 101b to 104b are controlled so as to close the bypass valves 101a and 103a and the sub valves 101b and 103b (see FIG. 3B).

これにより、水素ガス供給源130からの全流量の水素ガス1が、前記バイパスバルブ102a及び前記サブバルブ102bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第二のサブスタック112において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応して(供給量の約半分)、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、先の説明と同様にして燃料ガス排出口から排出され、前記バイパスバルブ104a及び前記サブバルブ104bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給され、当該第一のサブスタック111において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   As a result, the hydrogen gas 1 at the entire flow rate from the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas inlet of the second sub stack 112 via the bypass valve 102a and the sub valve 102b, and the second gas is supplied to the second sub stack 112. In the sub-stack 112, the oxygen gas of the oxidizing gas system reacts electrochemically with the cell (about half of the supply amount) in the same manner as described above to generate electric power, and the used hydrogen gas 1 (The remaining about 1/2 used about 1/2) is discharged from the fuel gas outlet in the same manner as described above, and passes through the bypass valve 104a and the subvalve 104b to the first substack. 111, and in the first sub-stack 111, electrochemically reacts with oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell in the same manner as described above, Force is generated.

引き続き、前記制御装置140は、先の説明と同様に、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記バイパスバルブ101a,103a及び前記サブバルブ101b,103bを開放すると共に、前記バイパスバルブ102a,104a及び前記サブバルブ102b,104bを閉鎖するように、当該バルブ101a〜104a,101b〜104bを制御する(図3A参照)。   Subsequently, as described above, the control device 140 opens the bypass valves 101a and 103a and the sub valves 101b and 103b when a preset operation time has elapsed based on information from the timer. The valves 101a to 104a and 101b to 104b are controlled so as to close the bypass valves 102a and 104a and the sub valves 102b and 104b (see FIG. 3A).

以下、前記制御装置140が上述した前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bの制御を繰り返すことにより、前記メインバルブ101〜104の開放不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   Hereinafter, the control device 140 repeats the control of the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b described above, so that the control device 140 does not depend on the opening failure of the main valves 101 to 104, and similarly to the above description. The sub stacks 111 and 112 can be switched sequentially in accordance with the operation elapsed time without any problem.

そして、酸化ガス系統においても、上述した燃料ガス系統と同様にして構成されて作動するため、上述した燃料ガス系統の場合と同様に、メインバルブの開放不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   Since the oxidant gas system is also configured and operated in the same manner as the fuel gas system described above, as in the case of the fuel gas system described above, the above description is not affected by the opening failure of the main valve. Similarly, the sub-stacks 111 and 112 can be switched sequentially in accordance with the elapsed operation time without any problem.

また、何らかの原因で、例えば、すべての前記メインバルブ101〜104が閉鎖できずに開放した状態のままになってしまうと、前記第一のサブスタック111と前記第二のサブスタック112との両方に水素ガス1が全供給量の半分ずつ同時に供給されるようになってしまい、これらサブスタック111,112の両方共に内部から生成水2を排出できずに当該サブスタック111,112内に生成水2が滞留して、当該サブスタック111,112の前記セルの電圧が低下するため、前記制御装置140は、前記電圧計141,142からの情報に基づいて、当該サブスタック111,112の前記セルの電圧値が規定値以下になると、先に説明した場合と同様に、前記メインバルブ101〜104に不具合を生じたと判断し、前記バイパスバルブ101a,103aを開放すると共に、前記サブバルブ102b,104bを閉鎖するように、当該バルブ101a,103a,102b,104bを制御する(前記バイパスバルブ102a,104aは閉鎖状態、前記サブバルブ101b,103bは開放状態のまま)(図4A参照)。   For some reason, for example, if all the main valves 101 to 104 cannot be closed and remain open, both the first sub-stack 111 and the second sub-stack 112 are Thus, half of the total supply amount of hydrogen gas 1 is supplied at the same time, and both of the substacks 111 and 112 cannot discharge the generated water 2 from the inside, and the generated water is supplied into the substacks 111 and 112. 2 stays, and the voltage of the cells of the substacks 111 and 112 decreases, so that the control device 140 determines the cells of the substacks 111 and 112 based on information from the voltmeters 141 and 142. When the voltage value of the main valve 101-104 becomes equal to or less than the specified value, it is determined that the main valves 101 to 104 have failed, as in the case described above. The valves 101a, 103a, 102b, 104b are controlled so that the pass valves 101a, 103a are opened and the sub valves 102b, 104b are closed (the bypass valves 102a, 104a are closed, and the sub valves 101b, 103b are opened). (See Fig. 4A).

これにより、水素ガス供給源130内の水素ガス1が、前記バルブ101,101a,101bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第一のサブスタック111において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応して、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、先の説明と同様にして燃料ガス排出口から排出され、前記バルブ103,103a,103bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第二のサブスタック112において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   Accordingly, the hydrogen gas 1 in the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas inlet of the first substack 111 via the valves 101, 101 a, 101 b, and the first substack 111 In the same manner as described above, oxygen reacts with the oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell to generate electric power, and at the same time, the used hydrogen gas 1 (about half of the remaining used hydrogen gas is used). About 1/2) is discharged from the fuel gas discharge port in the same manner as described above, and is sent to the fuel gas receiving port of the second sub-stack 112 via the valves 103, 103a, 103b, In the second sub-stack 112, electric power is generated by electrochemically reacting with the oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell in the same manner as described above.

そして、前記制御装置140は、先に説明した場合と同様に、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記バイパスバルブ102a,104a及び前記サブバルブ102b,104bを開放すると共に、前記バイパスバルブ101a,103a及び前記サブバルブ101b,103bを閉鎖するように、当該バルブ101a〜104a,101b〜104bを制御する(図4B参照)。   Then, similarly to the case described above, the control device 140 opens the bypass valves 102a and 104a and the sub valves 102b and 104b when a preset operation time has passed based on the information from the timer. At the same time, the valves 101a to 104a and 101b to 104b are controlled so as to close the bypass valves 101a and 103a and the sub valves 101b and 103b (see FIG. 4B).

これにより、水素ガス供給源130からの全流量の水素ガス1が、前記バルブ102,102a,102bを経由して第二のサブスタック112の燃料ガス受入口へ送給されて、当該第二のサブスタック112において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応して(供給量の約半分)、電力が発生すると共に、使用済みの水素ガス1(約1/2を使用された残りの約1/2)が、先の説明と同様にして燃料ガス排出口から排出され、前記バルブ104,104a,104bを経由して第一のサブスタック111の燃料ガス受入口へ送給され、当該第一のサブスタック111において、先の説明と同様にして酸化ガス系統の酸素ガスと前記セルで電気化学的に反応し、電力が発生する。   As a result, the hydrogen gas 1 at the entire flow rate from the hydrogen gas supply source 130 is supplied to the fuel gas inlet of the second sub-stack 112 via the valves 102, 102a, 102b, and the second gas In the sub-stack 112, the oxygen gas of the oxidizing gas system reacts electrochemically with the cell (about half of the supply amount) in the same manner as described above to generate electric power, and the used hydrogen gas 1 ( About half of the remaining half used) is discharged from the fuel gas outlet in the same manner as described above, and the first sub-stack 111 passes through the valves 104, 104a, 104b. In the first sub-stack 111, electric power is generated in the first sub-stack 111 by electrochemically reacting with the oxygen gas of the oxidizing gas system in the cell in the same manner as described above.

引き続き、前記制御装置140は、先に説明した場合と同様に、前記タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間が経過すると、前記バイパスバルブ101a,103a及び前記サブバルブ101b,103bを開放すると共に、前記バイパスバルブ102a,104a及び前記サブバルブ102b,104bを閉鎖するように、当該バルブ101a〜104a,101b〜104bを制御する(図4A参照)。   Subsequently, as in the case described above, the control device 140 opens the bypass valves 101a and 103a and the sub valves 101b and 103b when a preset operation time has elapsed based on information from the timer. At the same time, the valves 101a to 104a and 101b to 104b are controlled so as to close the bypass valves 102a and 104a and the sub valves 102b and 104b (see FIG. 4A).

以下、前記制御装置140が先に説明した場合と同様に上述した前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bの制御を繰り返すことにより、前記メインバルブ101〜104の閉鎖不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   Hereinafter, the control device 140 depends on the closing failure of the main valves 101 to 104 by repeating the control of the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b as described above. In the same manner as described above, the sub-stacks 111 and 112 can be switched sequentially corresponding to the elapsed operation time without any problem.

そして、酸化ガス系統においても、上述した燃料ガス系統と同様にして構成されて作動するため、上述した燃料ガス系統の場合と同様に、メインバルブの閉鎖不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   Since the oxidant gas system is also configured and operated in the same manner as the above-described fuel gas system, as in the case of the above-described fuel gas system, the above explanation is not affected by the malfunction of the main valve. Similarly, the sub-stacks 111 and 112 can be switched sequentially in accordance with the elapsed operation time without any problem.

したがって、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100によれば、ガス流通方向に対するサブスタック111,112の位置を切り換えるメインバルブ101〜104等に異常を生じたとしても、発電運転を問題なく継続することができる。   Therefore, according to the polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to the present embodiment, even if an abnormality occurs in the main valves 101 to 104 that switch the positions of the sub stacks 111 and 112 with respect to the gas flow direction, the power generation operation is performed. Can continue without problems.

[第二番目の実施形態]
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第二番目の実施形態を図5に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を図面に付すことにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to FIG. However, with respect to the same parts as those in the above-described embodiment, the same reference numerals as those used in the description of the above-described embodiment are attached to the drawings, and the description overlapping with the description in the above-described embodiment is omitted.

図5に示すように、前記サブスタック111,112の前記燃料ガス受入口の近傍には、当該サブスタック111,112の当該燃料ガス受入口部分の圧力を計測する入側圧力計243,244がそれぞれ設けられている。前記サブスタック111,112の前記燃料ガス排出口の近傍には、当該サブスタック111,112の当該燃料ガス排出口部分の圧力を計測する出側圧力計244,246がそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 5, in the vicinity of the fuel gas inlets of the sub-stacks 111 and 112, inlet pressure gauges 243 and 244 for measuring the pressure of the fuel gas inlet portions of the sub-stacks 111 and 112 are provided. Each is provided. In the vicinity of the fuel gas discharge port of the sub stacks 111 and 112, outlet pressure gauges 244 and 246 for measuring the pressure of the fuel gas discharge port portions of the sub stacks 111 and 112 are provided, respectively.

このような本実施形態においては、前記圧力計243〜246等により燃料ガス用切換不具合検出手段を構成している。   In this embodiment, the pressure gauges 243 to 246 constitute fuel gas switching failure detection means.

なお、本実施形態においても、図面の煩雑化を避けるため、酸化ガス用切換不具合検出手段等の酸化ガス系統は、その記載を省略しているものの、上述した燃料ガス用切換不具合検出手段等の燃料ガス系統と同様にして構成されている。   Also in this embodiment, in order to avoid complication of the drawing, although the description of the oxidizing gas system such as the oxidizing gas switching failure detecting means is omitted, the above-described fuel gas switching failure detecting means and the like are omitted. It is configured in the same manner as the fuel gas system.

前記圧力計243〜246は、制御手段である制御装置240の入力部にそれぞれ電気的に接続されている。この制御装置240の出力部は、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bにそれぞれ電気的に接続しており、当該制御装置240は、燃料ガス用切換時期確認手段(酸化ガス用切換時期確認手段も兼ねる)である内蔵された図示しないタイマからの情報(運転時間)及び上記圧力計243〜246からの情報に基づいて、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bの開閉を制御すると共に、前記酸化ガス用最上流位置切換手段、前記酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段、前記酸化ガス用最下流位置切換手段、前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段等も前述した実施形態の場合と同様に制御することができるようになっている(前述した実施形態と異なるところは後述する)。   The pressure gauges 243 to 246 are electrically connected to input portions of a control device 240 serving as control means. The output unit of the control device 240 is electrically connected to the valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b, respectively. The control device 240 is a fuel gas switching timing confirmation means (oxidizing gas switching unit). The valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b are opened and closed based on information (operating time) from a built-in timer (not shown) that is also a timing confirmation means and information from the pressure gauges 243 to 246. The most upstream position switching means for oxidizing gas, the most upstream position switching bypass means for oxidizing gas, the most upstream position switching sub means for oxidizing gas, the most downstream position switching means for oxidizing gas, and the oxidizing gas The downstream most downstream position switching bypass means, the most downstream position switching sub means for oxidizing gas, and the like are also controlled in the same manner as in the above-described embodiment. (It will be described later differs from the previously described embodiments) that is to be able to.

このような本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200においては、前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100の場合と同様に作動させることにより、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、ブロアやエジェクタ等のガス循環装置がなくても、前記サブスタック111,112内から生成水2を排出することができると同時に、水素ガス供給源130からの水素ガス1及び酸素ガス供給源からの酸素ガスをほとんどすべて発電に使用することができる。   In such a polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to this embodiment, the above-described operation is performed in the same manner as in the case of the polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to the first embodiment described above. As in the case of the first embodiment, the generated water 2 can be discharged from the sub-stacks 111 and 112 without using a gas circulation device such as a blower or an ejector. Almost all of the hydrogen gas 1 from 130 and the oxygen gas from the oxygen gas supply source can be used for power generation.

そして、発電運転を行なっている際に、何らかの原因で、前記メインバルブ101〜104の開閉に不具合を生じてしまうと、前記制御装置240は、前記圧力計243〜246からの情報に基づき、下記の表1に示すような条件に対応して、当該メインバルブ101〜104に不具合を生じたと判断して、前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bの開閉作動をさらに制御する。   And, when performing a power generation operation, if there is a problem in the opening and closing of the main valves 101 to 104 for some reason, the control device 240, based on information from the pressure gauges 243 to 246, the following In response to the conditions shown in Table 1, the main valves 101 to 104 are determined to have malfunctioned, and the opening and closing operations of the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b are further controlled.

Figure 2011129396
Figure 2011129396

このような前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bの作動により、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200においては、前記メインバルブ101〜104の開閉不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   In the polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to the present embodiment, the operation of the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b depends on the opening / closing failure of the main valves 101 to 104. In the same manner as described above, the sub-stacks 111 and 112 can be switched sequentially corresponding to the elapsed operation time without any problem.

そして、酸化ガス系統においても、上述した燃料ガス系統と同様にして構成されて作動するため、上述した燃料ガス系統の場合と同様に、メインバルブの開閉不具合に左右されることなく先の説明と同様に前記サブスタック111,112を運転経過時間に対応して順次切り換えることが何ら問題なくできる。   Since the oxidant gas system is also configured and operated in the same manner as the above-described fuel gas system, the same as in the case of the above-described fuel gas system, the above description is not affected by the opening / closing malfunction of the main valve. Similarly, the sub-stacks 111 and 112 can be switched sequentially in accordance with the elapsed operation time without any problem.

つまり、前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100においては、前記電圧計141,142からの情報により、前記メインバルブ101〜104の開閉不具合の有無を検出して、前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bをすべて同時に作動制御するようにしたが、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200においては、前記圧力計243〜246からの情報により、不具合を生じた前記メインバルブ101〜104を特定すると共にその不具合状態を特定して、当該不具合を解消するために必要な前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bのみを作動制御するようにしたのである。   That is, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to the first embodiment described above, the information from the voltmeters 141 and 142 is used to detect whether or not the main valves 101 to 104 are open / closed. The bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b are all controlled at the same time. In the polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to this embodiment, information from the pressure gauges 243 to 246 is used. Thus, the main valves 101 to 104 in which the malfunction has occurred are identified and the malfunction state is identified, and only the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b that are necessary for solving the malfunction are controlled. I did it.

このため、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200では、作動させる必要のない前記バイパスバルブ101a〜104a及び前記サブバルブ101b〜104bを作動させずに済ますことができるので、上記不具合を解消させるのに要する上記バルブ101a〜104a,101b〜104bの作動電力の無駄を削減することができる。   For this reason, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to the present embodiment, the bypass valves 101a to 104a and the sub valves 101b to 104b that do not need to be operated can be dispensed with. It is possible to reduce the waste of operating power required for the valves 101a to 104a and 101b to 104b to be eliminated.

したがって、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200によれば、前述した実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述した実施形態の場合よりも省電力で不具合の解消を図ることができる。   Therefore, according to the polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described embodiment, and it is possible to save more than the case of the above-described embodiment. The problem can be solved with electric power.

[第三番目の実施形態]
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第三番目の実施形態を図6,7に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を図面に付すことにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS. However, with respect to the same parts as those in the above-described embodiment, the same reference numerals as those used in the description of the above-described embodiment are attached to the drawings, and the description overlapping with the description in the above-described embodiment is omitted.

図6に示すように、前記第一のサブスタック111の燃料ガス排出口と前記第二のサブスタック112の燃料ガス受入口との間となる前記サブバルブ103aの前記水素ガス1の流通方向下流側近傍位置には、電磁式の開度調整バルブ351が設けられている。前記第二のサブスタック112の燃料ガス排出口と前記第一のサブスタック111の燃料ガス受入口との間となる前記サブバルブ104aの前記水素ガス1の流通方向下流側近傍位置には、電磁式の開度調整バルブ352が設けられている。   As shown in FIG. 6, the flow direction of the hydrogen gas 1 downstream of the sub valve 103a between the fuel gas outlet of the first sub stack 111 and the fuel gas inlet of the second sub stack 112 is shown. An electromagnetic opening degree adjusting valve 351 is provided in the vicinity position. A position near the downstream side in the flow direction of the hydrogen gas 1 of the sub valve 104a between the fuel gas discharge port of the second sub stack 112 and the fuel gas inlet of the first sub stack 111 is an electromagnetic type. The opening degree adjusting valve 352 is provided.

このような本実施形態においては、前記開度調整バルブ351,352等により燃料ガス用圧損付与手段を構成している。   In the present embodiment, the opening adjustment valves 351, 352 and the like constitute fuel gas pressure loss applying means.

なお、本実施形態においても、図面の煩雑化を避けるため、酸化ガス用圧損付与手段等の酸化ガス系統は、その記載を省略しているものの、上述した燃料ガス用圧損付与手段等の燃料ガス系統と同様にして構成されている。   Also in this embodiment, in order to avoid complication of the drawing, although the description of the oxidizing gas system such as the oxidizing gas pressure loss applying means is omitted, the fuel gas such as the fuel gas pressure loss applying means described above is omitted. It is configured in the same way as the system.

前記サブスタック111,112には、当該サブスタック111,112に流れた電流量を計測する燃料ガス用圧損付与量検知手段(酸化ガス用圧損付与量検知手段も兼ねる)である電流計347,348がそれぞれ電気的に接続している。これら電流計347,348及び前記圧力計243〜246は、制御手段である制御装置340の入力部にそれぞれ電気的に接続されている。   The sub-stacks 111 and 112 include ammeters 347 and 348 which are fuel gas pressure loss application amount detection means (also serving as oxidation gas pressure loss application amount detection means) for measuring the amount of current flowing through the sub stacks 111 and 112. Are electrically connected to each other. These ammeters 347 and 348 and the pressure gauges 243 to 246 are electrically connected to input portions of a control device 340 which is a control means.

前記制御装置340の出力部は、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104b,351,352にそれぞれ電気的に接続しており、当該制御装置240は、燃料ガス用切換時期確認手段(酸化ガス用切換時期確認手段も兼ねる)である内蔵された図示しないタイマからの情報(運転時間)及び上記圧力計243〜246並びに上記電流計347,348からの情報に基づいて、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104b,351,352の開閉を制御すると共に、前記酸化ガス用最上流位置切換手段、前記酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段、前記酸化ガス用最下流位置切換手段、前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段、前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段、酸化ガス用圧損付与手段等も前述した実施形態の場合と同様に制御することができるようになっている(前述した実施形態と異なるところは後述する)。   The output unit of the control device 340 is electrically connected to the valves 101 to 104, 101a to 104a, 101b to 104b, 351 and 352, respectively, and the control device 240 includes a fuel gas switching timing confirmation means ( Based on the information (operating time) from a built-in timer (not shown) that also serves as an oxidizing gas switching time confirmation means and information from the pressure gauges 243 to 246 and the ammeters 347 and 348, the valves 101 to 104, 101a to 104a, 101b to 104b, 351, and 352 are controlled, and the most upstream position switching means for oxidizing gas, the most upstream position switching bypass means for oxidizing gas, and the most upstream position switching sub for oxidizing gas. Means, the most downstream position switching means for oxidizing gas, the most downstream position switching bypass means for oxidizing gas, the oxidation gas Use the most downstream position switching sub unit (will be described later is different from the above-described embodiment) so it is possible to control as in the embodiment also described above oxidizing gas pressure drop applying means and the like.

このような本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム300においては、前述した第一,二番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100,200の場合と同様に作動させることにより、前述した第一,二番目の実施形態の場合と同様に、ブロアやエジェクタ等のガス循環装置がなくても、前記サブスタック111,112内から生成水2を排出することができると同時に、水素ガス供給源130からの水素ガス1及び酸素ガス供給源からの酸素ガスをほとんどすべて発電に使用することができる。   The polymer electrolyte fuel cell power generation system 300 according to this embodiment is operated in the same manner as the polymer electrolyte fuel cell power generation systems 100 and 200 according to the first and second embodiments described above. Thus, as in the case of the first and second embodiments described above, the produced water 2 can be discharged from the sub-stacks 111 and 112 without a gas circulation device such as a blower or an ejector. At the same time, almost all of the hydrogen gas 1 from the hydrogen gas supply source 130 and the oxygen gas from the oxygen gas supply source can be used for power generation.

さらに、前記制御装置340は、前記開度調整バルブ351,352を流通する水素ガス1に一定の圧力損失P1を付与するように、前記電流計347,348からの情報に基づいて、当該開度調整バルブ351,352の開度を調整制御する。   Further, the control device 340 determines the opening degree based on information from the ammeters 347 and 348 so as to give a constant pressure loss P1 to the hydrogen gas 1 flowing through the opening degree adjusting valves 351 and 352. The opening degree of the adjustment valves 351 and 352 is adjusted and controlled.

すなわち、前記サブスタック111,112は、電流負荷が増加するほど、供給されるガス量も増加するため、図7に示すように、前記電流計347,348の電流値が大きくなるほど、ガス流通方向上流側に位置する前記サブスタック(例えば、第一のサブスタック111)のガス排出口側に位置する上記開度調整バルブ(例えば、開度調整バルブ351)を流通するガス流通量も次第に増加することから(ガス流通方向下流側に位置する前記サブスタック(例えば、第二のサブスタック112)のガス排出口側に位置する上記開度調整バルブ(例えば、開度調整バルブ352)にはガスが流通しない)、上記開度調整バルブ351,352の開度を調整することにより、当該ガスに常に一定の圧力損失値P1を付与することができるのである。   That is, as the current load increases, the amount of gas supplied to the sub stacks 111 and 112 increases. Therefore, as the current values of the ammeters 347 and 348 increase as shown in FIG. The amount of gas flowing through the opening adjustment valve (for example, the opening adjustment valve 351) positioned on the gas discharge port side of the sub stack (for example, the first sub stack 111) positioned on the upstream side gradually increases. Therefore, (the opening degree adjusting valve 352, for example, the opening degree adjusting valve 352) located on the gas outlet side of the sub stack (for example, the second sub stack 112) located on the downstream side in the gas flow direction has a gas. By adjusting the opening degree of the opening degree adjusting valves 351 and 352, a constant pressure loss value P1 can always be given to the gas. That.

このため、例えば、前記サブスタック111,112内の流通によって付与される水素ガス1に対する圧力損失が小さい場合であっても、当該水素ガス供給源130から水素ガス1を供給される場合と、当該水素ガス1の流通方向上流側に位置する前記サブスタック111,112の前記水素ガス排出口から排出された上記水素ガス1を供給される場合とにおいて、前記入側圧力計243,244で計測される当該水素ガス1の圧力値に明確な違いを生じさせることができる。   Therefore, for example, even when the pressure loss with respect to the hydrogen gas 1 imparted by the flow in the substacks 111 and 112 is small, when the hydrogen gas 1 is supplied from the hydrogen gas supply source 130, When the hydrogen gas 1 discharged from the hydrogen gas discharge port of the sub-stacks 111 and 112 located upstream in the flow direction of the hydrogen gas 1 is supplied, it is measured by the inlet side pressure gauges 243 and 244. It is possible to make a clear difference in the pressure value of the hydrogen gas 1.

したがって、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム300によれば、前述した第二番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、不具合を生じている前記メインバルブ101〜104の不具合状態(特に、前記メインバルブ103,104が開放できずに閉鎖した状態のままのとき)をさらに確実に検知することができる。   Therefore, according to the polymer electrolyte fuel cell power generation system 300 according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the case of the second embodiment described above, and there is a problem. The malfunction state of the main valves 101 to 104 (particularly when the main valves 103 and 104 cannot be opened but remain closed) can be detected more reliably.

[他の実施形態]
なお、前述した第三番目の実施形態においては、前記サブスタック111,112に流れた電流量を計測する前記電流計347,348からの情報に基づいて、前記開度調整バルブ351,352を流通するガスの流量を検知するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記サブスタック111,112の前記ガス排出口部分のガス流通量を計測するガス流量計をそれぞれ設け、当該ガス流量計からの情報に基づいて、前記開度調整バルブ351,352を流通するガスの流量を検知するようにすることも可能である。
[Other Embodiments]
In the third embodiment described above, the opening adjustment valves 351 and 352 are circulated based on information from the ammeters 347 and 348 that measure the amount of current flowing through the sub-stacks 111 and 112. In another embodiment, for example, a gas flow meter for measuring a gas flow rate in the gas outlet portion of the sub-stacks 111 and 112 is provided, and the gas flow meter is provided. It is also possible to detect the flow rate of the gas flowing through the opening degree adjusting valves 351 and 352 based on the information from.

また、前述した第三番目の実施形態においては、前記ガスに常に一定の圧力損失P1を付与できる前記開度調整バルブ351,352を圧損付与手段として適用するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記ガスを常に一定量以下で流通させるレデューサ等のような圧損付与手段を適用することも可能である。しかしながら、前述した第三番目の実施形態のように、開度調整バルブ351,352を圧損付与手段として適用すると、前記ガスに圧力損失を無駄に付与しなくて済ますことができ、無駄なエネルギ消費を抑えることができるようになるので好ましい。   In the third embodiment described above, the opening degree adjusting valves 351 and 352 that can always give a constant pressure loss P1 to the gas are applied as pressure loss applying means. However, as other embodiments, For example, it is also possible to apply a pressure loss applying means such as a reducer that always circulates the gas at a certain amount or less. However, if the opening adjustment valves 351 and 352 are applied as pressure loss applying means as in the third embodiment described above, it is possible to avoid applying pressure loss to the gas unnecessarily and useless energy consumption. This is preferable.

また、前述した第三番目の実施形態においては、前記開度調整バルブ351,352等によって前記ガスに圧力損失を付与することにより、前記ガス供給源から前記ガスを供給される場合と、当該ガスの流通方向上流側に位置する前記サブスタックの前記ガス排出口から排出された上記ガスを供給される場合との相違を明確に検知できるようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記スタック111,112の前記ガス受入口部分のガス流量を計測するガス流量計をそれぞれ設け、当該スタック111,112に供給される前記ガスの流通量を計測することや(前記ガス供給源からの前記ガスは多い一方、前記スタック111,112の前記ガス排出口からの前記ガスは少ない。)、前記スタック111,112の前記ガス受入口近傍に湿度計又は露点計を設け、当該スタック111,112に供給される前記ガスの湿度又は露点を計測すること(前記ガス供給源からの前記ガスは乾燥している一方、前記スタック111,112の前記ガス排出口からの前記ガスは加湿されている。)等によって、前記ガス供給源から前記ガスを供給される場合と、当該ガスの流通方向上流側に位置する前記サブスタックの前記ガス排出口から排出された上記ガスを供給される場合との相違を明確に検知できるようにすることも可能である。   In the third embodiment described above, when the gas is supplied from the gas supply source by applying pressure loss to the gas by the opening adjustment valves 351, 352, etc., and the gas The difference between the case where the gas discharged from the gas discharge port of the sub stack located on the upstream side in the flow direction is supplied can be clearly detected, but as another embodiment, for example, the stack Gas flow meters for measuring the gas flow rates of the gas inlet portions of 111 and 112 are provided, respectively, for measuring the flow rate of the gas supplied to the stacks 111 and 112 (the gas from the gas supply source). However, the gas from the gas outlets of the stacks 111 and 112 is small.) In the vicinity of the gas inlets of the stacks 111 and 112 Providing a meter or dew point meter to measure the humidity or dew point of the gas supplied to the stacks 111 and 112 (while the gas from the gas supply source is dry, the stack 111, 112 The gas from the gas discharge port is humidified.) And the like, and when the gas is supplied from the gas supply source, and from the gas discharge port of the sub stack located upstream in the flow direction of the gas. It is also possible to clearly detect the difference from the case where the discharged gas is supplied.

また、前述した第一番目の実施形態においては、前記スタック111,112に設けた前記電圧計141,142からの情報に基づいて、前記メインバルブ101〜104の不具合を判断し、前述した第二,三番目の実施形態においては、前記スタック111,112の前記ガス受入口及び前記ガス排出口の近傍に設けた前記圧力計243〜246等からの情報に基づいて、前記メインバルブ101〜104の不具合を判断するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記スタック111,112の前記ガス受入口部分及び前記ガス排出口部分の前記ガスの流通量を計測するガス流量計をそれぞれ設け、当該流量計からの情報に基づいて、前述した第二番目の実施形態の場合と同様に、前記メインバルブ101〜104の不具合を判断するようにすることも可能である。   In the first embodiment described above, the malfunction of the main valves 101-104 is determined based on information from the voltmeters 141, 142 provided in the stacks 111, 112, and the second described above. In the third embodiment, based on the information from the pressure gauges 243 to 246 provided in the vicinity of the gas inlet and the gas outlet of the stacks 111 and 112, the main valves 101 to 104 are controlled. Although the malfunction is determined, as another embodiment, for example, a gas flow meter for measuring the gas flow rate in the gas inlet portion and the gas outlet portion of the stacks 111 and 112 is provided, Based on the information from the flow meter, as in the case of the second embodiment described above, the malfunction of the main valves 101 to 104 is determined. It is also possible to so that.

また、前述した第一~三番目の実施形態では、燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、運転時間を計測する前記タイマを設け、前記制御装置140,240,340が、当該タイマからの情報に基づいて、予め設定された運転時間の経過により、前記バルブ101〜104,101a〜104a,101b〜104bを制御するようにしたが、他の実施形態として、例えば、以下のようにすること等によっても、前述した各実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。   In the first to third embodiments described above, the timer for measuring the operation time is provided as the fuel gas switching timing confirmation means and the oxidizing gas switching timing confirmation means, and the control devices 140, 240, 340 are provided. The valves 101 to 104, 101a to 104a, and 101b to 104b are controlled based on the information from the timer and with the elapse of a preset operation time. As another embodiment, for example, By doing so, it is possible to obtain the same operational effects as those of the above-described embodiments.

(1)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、燃料ガス供給手段からの燃料ガスの送給量や酸化ガス供給手段からの酸化ガスの送給量を計測するガス流量計測手段(例えば、マスフローメータやオリフィス式ガス流量計等)を設け、制御手段が、当該ガス流量計測手段からの情報に基づいて、燃料ガスや酸化ガスの送給量の積算値により、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする。 (1) Gas flow rate for measuring the amount of fuel gas supplied from the fuel gas supply means and the amount of oxidation gas supplied from the oxidizing gas supply means as the fuel gas switching time confirmation means and the oxidizing gas switching time confirmation means Measuring means (for example, a mass flow meter, an orifice type gas flow meter, etc.) is provided, and the control means uses the integrated value of the supply amount of the fuel gas or the oxidizing gas based on the information from the gas flow measuring means. The position switching means such as is controlled.

(2)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、前記サブスタックに流れる電流量を計測する電流量計測手段を設け、制御手段が、当該電流量計測手段からの情報に基づいて、前記サブスタックに流れた電流量の積算値により、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする。 (2) A current amount measuring means for measuring the amount of current flowing through the sub-stack is provided as a fuel gas switching timing confirmation means or an oxidizing gas switching timing confirmation means, and the control means uses the information from the current amount measurement means as a reference. Based on the integrated value of the amount of current flowing through the sub stack, the position switching means such as the valve is controlled.

(3)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、前記セルの電圧を計測するセル電圧計測手段を設け、制御手段が、当該セル電圧計測手段からの情報に基づいて、予め設定されたセル電圧基準値よりも小さくなったときに、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする(例えば、特開2002−151125号公報等に記載されている技術の応用)。 (3) As a fuel gas switching timing confirmation means and an oxidizing gas switching timing confirmation means, a cell voltage measurement means for measuring the voltage of the cell is provided, and the control means is based on information from the cell voltage measurement means, When the voltage becomes smaller than a preset cell voltage reference value, the position switching means such as the valve is controlled (for example, application of the technique described in JP-A-2002-151125).

(4)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、前記サブスタックの前記ガス流通方向下流側の水分量を計測するセル水分計測手段を設け、制御手段が、当該セル水分計測手段からの情報に基づいて、前記ガス流通方向最下流側に位置する前記サブスタックの、前記ガス流通方向下流側の水分量が、予め設定された水分量基準値よりも大きくなったときに、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする。 (4) As a fuel gas switching timing confirmation means and an oxidizing gas switching timing confirmation means, a cell moisture measuring means for measuring the moisture content downstream of the sub stack in the gas flow direction is provided, and the control means is configured to control the cell moisture. Based on the information from the measuring means, when the water content on the downstream side in the gas flow direction of the sub stack located on the most downstream side in the gas flow direction becomes larger than a preset water content reference value. The position switching means such as the valve is controlled.

(5)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、前記サブスタック内の圧損値を計測する圧損計測手段を設け、制御手段が、当該圧損計測手段からの情報に基づいて、前記ガス流通方向最下流側に位置する前記サブスタック内の圧損が、予め設定された圧損基準値よりも大きくなったときに(前記流路内の滞留水が多くなると圧力損失が大きくなる)、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする。 (5) Pressure loss measuring means for measuring the pressure loss value in the sub-stack is provided as the fuel gas switching timing confirmation means and the oxidizing gas switching timing confirmation means, and the control means is based on information from the pressure loss measuring means. When the pressure loss in the sub-stack located on the most downstream side in the gas flow direction becomes larger than a preset pressure loss reference value (the pressure loss increases as the amount of accumulated water in the flow path increases) The position switching means such as the valve is controlled.

(6)燃料ガス用切換時期確認手段や酸化ガス用切換時期確認手段として、前記サブスタックの前記ガス排出口部分の圧力を計測する排出口圧力計測手段を設け、制御手段が、当該排出口圧力計測手段からの情報に基づいて、前記ガス流通方向最下流側に位置する前記サブスタックの前記ガス排出口部分の圧力が、予め設定された圧力基準値よりも小さくなったときに(前記流路内の滞留水が多くなると圧力が小さくなる)、前記バルブ等の位置切換手段を制御するようにする。 (6) As a fuel gas switching timing confirmation means and an oxidant gas switching timing confirmation means, there is provided an outlet pressure measuring means for measuring the pressure of the gas outlet portion of the sub-stack, and the control means has the outlet pressure Based on the information from the measuring means, when the pressure of the gas outlet portion of the sub-stack located on the most downstream side in the gas flow direction becomes smaller than a preset pressure reference value (the flow path When the amount of accumulated water increases, the pressure decreases), and the position switching means such as the valve is controlled.

また、前述した各実施形態においては、燃料ガスの流通経路や酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように2つの前記サブスタック111,112を接続した固体高分子形燃料電池の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、燃料ガスの流通経路や酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように3つ以上の前記サブスタックを接続した固体高分子形燃料電池の場合であっても、前述した各実施形態の場合と同様にして適用することができ、前述した各実施形態の場合と同様な効果を得ることができる。   Further, in each of the above-described embodiments, a case of a polymer electrolyte fuel cell in which the two sub-stacks 111 and 112 are connected so that the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path are in a series loop shape will be described. However, the present invention is not limited to this, and as another embodiment, for example, a solid mass in which three or more sub-stacks are connected so that a fuel gas flow path and an oxidizing gas flow path are formed in a series loop shape. Even in the case of a molecular fuel cell, it can be applied in the same manner as in the above-described embodiments, and the same effects as in the above-described embodiments can be obtained.

また、前述した各実施形態においては、燃料ガス系統及び酸化ガス系統の両者共に、前記最上流位置切換手段、前記最上流位置切換バイパス手段、前記最上流位置切換サブ手段、前記切換時期確認手段、前記切換不具合検出手段等を備えている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、燃料ガス系統及び酸化ガス系統のいずれか一方のみに、前記最上流位置切換手段、前記最上流位置切換バイパス手段、前記最上流位置切換サブ手段、前記切換時期確認手段、前記切換不具合検出手段等を備えるようにすることも可能である。   Further, in each of the above-described embodiments, both the fuel gas system and the oxidant gas system include the most upstream position switching means, the most upstream position switching bypass means, the most upstream position switching sub means, the switching timing confirmation means, Although the case where the switching failure detection means and the like are provided has been described, the present invention is not limited to this, and as another embodiment, for example, only one of the fuel gas system and the oxidant gas system has the most upstream position. It is also possible to provide switching means, the most upstream position switching bypass means, the most upstream position switching sub means, the switching timing confirmation means, the switching failure detection means, and the like.

また、前述した各実施形態において、前記バイパスバルブ101a〜101bが非作動時に閉鎖状態となるタイプであり、前記サブバルブ101b〜104bが非作動時に開放状態となるタイプであると、電力消費量を抑制することができ、システムの全体効率の低下を抑制することができるので好ましい。   Further, in each of the above-described embodiments, when the bypass valves 101a to 101b are in a closed state when not in operation and the sub valves 101b to 104b are in an open state when not in operation, power consumption is suppressed. This is preferable because it can suppress a decrease in the overall efficiency of the system.

本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、前記最上流位置切換手段や前記最下流位置切換手段に不具合を生じたとしても、前期切換不具合検出手段からの情報に基づいて、制御手段が、前記切換サブ手段や前記切換バイパス手段を制御することにより、発電運転を問題なく継続することができることから、産業上、極めて有益に利用することができる。   In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention, even if a malfunction occurs in the most upstream position switching means or the most downstream position switching means, the control means is based on information from the previous switching malfunction detection means. Since the power generation operation can be continued without any problems by controlling the switching sub means and the switching bypass means, it can be used extremely beneficially industrially.

1 水素ガス
2 生成水
100 固体高分子形燃料電池発電システム
101〜104 メインバルブ
101B〜104B バイパスライン
101a〜104a バイパスバルブ
101b〜104b サブバルブ
111 第一のサブスタック
112 第二のサブスタック
121,122 ドレントラップ
130 水素ガス供給源
140 制御装置
141,142 電圧計
200 固体高分子形燃料電池発電システム
240 制御装置
243 入側圧力計
244 出側圧力計
245 入側圧力計
246 出側圧力計
300 固体高分子形燃料電池発電システム
340 制御装置
347,348 電流計
351,352 開度調整バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen gas 2 Generated water 100 Polymer electrolyte fuel cell power generation system 101-104 Main valve 101B-104B Bypass line 101a-104a Bypass valve 101b-104b Sub valve 111 1st substack 112 2nd substack 121,122 Drain Trap 130 Hydrogen gas supply source 140 Controller 141, 142 Voltmeter 200 Solid polymer fuel cell power generation system 240 Controller 243 Inlet pressure gauge 244 Outlet pressure gauge 245 Inlet pressure gauge 246 Outlet pressure gauge 300 Solid polymer Fuel cell power generation system 340 Control device 347,348 Ammeter 351,352 Opening adjustment valve

Claims (15)

固体高分子電解質膜を燃料極及び酸化極で挟んだセルと燃料ガス及び酸化ガスの流路を形成されたセパレータとを交互に複数積層した固体高分子形燃料電池と、
前記固体高分子形燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記固体高分子形燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と
を備え、
前記固体高分子形燃料電池が、前記セルと前記セパレータとを交互に複数積層したサブスタックを、前記燃料ガスの流通経路を直列ループ状にするように複数接続したものであり、
前記燃料ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの燃料ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された燃料ガス用気液分離手段と、
前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する燃料ガス用最上流位置切換手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する燃料ガス用最下流位置切換手段と、
運転時間、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する燃料ガス用切換時期確認手段と、
前記燃料ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記燃料ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記燃料ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御する制御手段と
を備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた燃料ガス用最上流位置切換サブ手段と、
前記燃料ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該燃料ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた燃料ガス用最上流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた燃料ガス用最下流位置切換サブ手段と、
前記燃料ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該燃料ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの受入口部分及び排出口部分の前記燃料ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する燃料ガス用切換不具合検出手段と
を備え、
前記制御手段が、さらに、前記燃料ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記燃料ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記燃料ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記燃料ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
A solid polymer electrolyte fuel cell in which a plurality of cells each having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode and separators formed with fuel gas and oxidation gas flow paths are laminated;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the polymer electrolyte fuel cell;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the polymer electrolyte fuel cell,
In the polymer electrolyte fuel cell, a plurality of sub-stacks in which the cells and the separators are alternately stacked are connected so as to form a series loop shape in the flow path of the fuel gas,
The fuel gas supply means is connected to the fuel gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell;
Gas-liquid separation means for fuel gas respectively disposed in the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
A fuel gas most upstream position switching means for cutting or connecting between the fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell;
Fuel gas most downstream position switching means for cutting or connecting the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The operating time, the amount of fuel gas supplied from the fuel gas supply means, the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the cell of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell Voltage value, moisture content in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, pressure loss value in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the fuel gas in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell A fuel gas switching timing confirmation means for measuring at least one of the pressure values at the discharge port portion,
Based on information from the fuel gas switching timing confirmation means, the fuel gas uppermost position switching is performed so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the fuel gas flow direction. And control means for controlling the fuel gas most downstream position switching means so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the fuel gas flow direction. In a polymer electrolyte fuel cell power generation system,
In series with the most upstream position switching means for fuel gas so as to cut or connect between the fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. Provided uppermost position switching sub means for fuel gas,
The fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected without going through the most upstream position switching means for the fuel gas. The most upstream position switching bypass means for fuel gas provided in parallel to the most upstream position switching means for the fuel gas;
Provided in series with the fuel gas most downstream position switching means so as to cut or connect the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively. A most downstream position switching sub means for fuel gas;
The fuel gas so as to cut or connect the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell without going through the most downstream position switching means for the fuel gas. Fuel gas most downstream position switching bypass means provided in parallel with the most downstream position switching means,
Voltage value of the cells of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, pressure values of the fuel gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the solid polymer type A fuel gas switching failure detection means for measuring at least one of the fuel gas flow rate in the fuel gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the fuel cell, and
The control means further includes a gap between the fuel gas supply means and the fuel gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell based on information from the fuel gas switching failure detection means. The fuel gas most upstream position switching sub means and the fuel gas most downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to be disconnected or connected, and between the sub stacks to which the polymer electrolyte fuel cell is connected. The fuel gas most downstream position switching sub-means and the fuel gas most downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to cut or connect the flow paths of the fuel gas respectively. Polymer fuel cell power generation system.
固体高分子電解質膜を燃料極及び酸化極で挟んだセルと燃料ガス及び酸化ガスの流路を形成されたセパレータとを交互に複数積層した固体高分子形燃料電池と、
前記固体高分子形燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記固体高分子形燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と
を備え、
前記固体高分子形燃料電池が、前記セルと前記セパレータとを交互に複数積層したサブスタックを、前記酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように複数接続したものであり、
前記酸化ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの酸化ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された酸化ガス用気液分離手段と、
前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最上流位置切換手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最下流位置切換手段と、
運転時間、前記酸化ガス供給手段からの前記酸化ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換時期確認手段と、
前記酸化ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御する制御手段と
を備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換サブ手段と、
前記酸化ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換サブ手段と、
前記酸化ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の前記酸化ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換不具合検出手段と
を備え、
前記制御手段が、さらに、前記酸化ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
A solid polymer electrolyte fuel cell in which a plurality of cells each having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode and separators formed with fuel gas and oxidation gas flow paths are laminated;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the polymer electrolyte fuel cell;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the polymer electrolyte fuel cell,
The polymer electrolyte fuel cell is formed by connecting a plurality of sub-stacks in which the cells and the separators are alternately stacked, so that the flow path of the oxidizing gas is in a series loop shape,
The oxidizing gas supply means is connected to the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell;
Gas-liquid separation means for oxidizing gas respectively disposed in the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The most upstream position switching means for oxidizing gas for cutting or connecting between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell;
An oxidizing gas most downstream position switching means for cutting or connecting the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The operating time, the amount of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply means, the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the cell of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell Voltage value, moisture content in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, pressure loss value in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the oxidizing gas in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell Oxidization gas switching time confirmation means for measuring at least one of the pressure values of the outlet portion of the
Based on the information from the oxidant gas switching timing confirmation means, the oxidant gas uppermost position switching is performed so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the oxidant gas flow direction. Control means for controlling the oxidizing gas most downstream position switching means so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the flowing direction of the oxidizing gas. In a polymer electrolyte fuel cell power generation system,
In series with the most upstream position switching means for oxidizing gas so as to cut or connect between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. Provided, the most upstream position switching sub means for oxidizing gas;
The oxidant gas supply means and the oxidant gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected without going through the oxidant gas most upstream position switching means. The most upstream position switching bypass means for oxidizing gas provided in parallel with the most upstream position switching means for oxidizing gas;
Provided in series with the oxidizing gas most downstream position switching means so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively. A most downstream position switching sub means for oxidizing gas;
The oxidizing gas so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell without passing through the downstream-most position switching means for the oxidizing gas. An oxidizing gas most downstream position switching bypass means provided in parallel with the most downstream position switching means;
The voltage value of the cells of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the pressure values of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the solid polymer type An oxidizing gas switching failure detecting means for measuring at least one of the oxidizing gas flow rate of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the fuel cell; and
The control means further includes a gap between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell based on information from the oxidizing gas switching failure detecting means. The oxidizing gas upstreammost position switching sub means and the oxidizing gas downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to be disconnected or connected, and between the sub stacks to which the polymer electrolyte fuel cell is connected. The oxidizing gas most downstream position switching sub means and the oxidizing gas most downstream position switching bypass means are respectively controlled so as to cut or connect the flow paths of the oxidizing gas respectively. Polymer fuel cell power generation system.
請求項1に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体高分子形燃料電池が、さらに、前記酸化ガスの流通経路を直列ループ状にするように前記サブスタックを複数接続したものであり、
前記酸化ガス供給手段が、前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの酸化ガス受入口にそれぞれ接続されると共に、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路にそれぞれ配設された酸化ガス用気液分離手段と、
前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最上流位置切換手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続する酸化ガス用最下流位置切換手段と、
運転時間、前記酸化ガス供給手段からの前記酸化ガスの送給量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の水分量、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタック内の圧損値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の圧力値、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換時期確認手段と、
前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換サブ手段と、
前記酸化ガス用最上流位置切換手段を経由することなく、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最上流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最上流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換手段に対して直列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換サブ手段と、
前記酸化ガス用最下流位置切換手段を経由することなく、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように当該酸化ガス用最下流位置切換手段に対して並列的に設けられた酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段と、
前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記セルの電圧値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の圧力値、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの受入口部分及び排出口部分の前記酸化ガスの流通量、のうちの少なくとも一つを計測する酸化ガス用切換不具合検出手段と
を備え、
前記制御手段が、前記酸化ガス用切換時期確認手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段を制御すると共に、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを切り換えるように前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御し、さらに、前記酸化ガス用切換不具合検出手段からの情報に基づいて、前記酸化ガス供給手段と前記固体高分子形燃料電池の各前記サブスタックの前記酸化ガス受入口との間をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最上流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御すると共に、前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路をそれぞれ切断又は接続するように前記酸化ガス用最下流位置切換サブ手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換バイパス手段をそれぞれ制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1,
The polymer electrolyte fuel cell further includes a plurality of the sub-stacks connected so as to form a circulation path of the oxidizing gas in a series loop shape,
The oxidizing gas supply means is connected to the oxidizing gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell;
Gas-liquid separation means for oxidizing gas respectively disposed in the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The most upstream position switching means for oxidizing gas for cutting or connecting between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell;
An oxidizing gas most downstream position switching means for cutting or connecting the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The operating time, the amount of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply means, the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the cell of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell Voltage value, moisture content in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, pressure loss value in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the oxidizing gas in the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell Oxidization gas switching time confirmation means for measuring at least one of the pressure values of the outlet portion of the
In series with the most upstream position switching means for oxidizing gas so as to cut or connect between the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. Provided, the most upstream position switching sub means for oxidizing gas;
The oxidant gas supply means and the oxidant gas inlet of each of the sub-stacks of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected without going through the oxidant gas most upstream position switching means. The most upstream position switching bypass means for oxidizing gas provided in parallel with the most upstream position switching means for oxidizing gas;
Provided in series with the oxidizing gas most downstream position switching means so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell, respectively. A most downstream position switching sub means for oxidizing gas;
The oxidizing gas so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell without passing through the downstream-most position switching means for the oxidizing gas. An oxidizing gas most downstream position switching bypass means provided in parallel with the most downstream position switching means;
The voltage value of the cells of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the pressure values of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell, the solid polymer type An oxidizing gas switching failure detecting means for measuring at least one of the oxidizing gas flow rate of the oxidizing gas inlet and outlet portions of the sub-stack of the fuel cell; and
The control means switches the oxidant gas so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the flow direction of the oxidant gas based on information from the oxidant gas switching time confirmation part And controlling the most downstream position switching means for oxidizing gas so as to switch the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the flow direction of the oxidizing gas. Further, based on information from the oxidizing gas switching failure detecting means, the oxidizing gas supply means and the oxidizing gas inlet of each sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell are disconnected or connected, respectively. Controlling the most upstream position switching sub means for oxidizing gas and the most downstream position switching bypass means for oxidizing gas, respectively, and the solid polymer The oxidizing gas most downstream position switching sub-means and the oxidizing gas most downstream position switching bypass means so as to cut or connect the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the fuel cell, respectively. A polymer electrolyte fuel cell power generation system characterized by being controlled.
請求項1又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路を流通する当該燃料ガスに圧力損失を付与する燃料ガス用圧損付与手段を備えている
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1 or 3,
A fuel gas pressure loss applying means for applying a pressure loss to the fuel gas flowing through the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell; Solid polymer fuel cell power generation system.
請求項4に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記燃料ガスの前記流通経路を流通する当該燃料ガスの流量を検知する燃料ガス用圧損付与量検知手段を備え、
前記燃料ガス用圧損付与手段が、開度調整バルブであり、
前記制御手段が、前記燃料ガス用圧損付与量検知手段からの情報に基づいて、前記燃料ガスに一定の圧力損失を付与するように前記開度調整バルブを制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 4,
A fuel gas pressure loss application amount detecting means for detecting a flow rate of the fuel gas flowing through the flow path of the fuel gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The fuel gas pressure loss applying means is an opening adjustment valve,
The control means controls the opening adjustment valve so as to give a constant pressure loss to the fuel gas based on information from the fuel gas pressure loss application amount detection means. Solid polymer fuel cell power generation system.
請求項5に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料ガス用圧損付与量検知手段が、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、又は、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記燃料ガスの排出口部分の前記燃料ガスの流通量を計測するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 5,
The fuel gas pressure drop application amount detection means is configured to detect the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell or the fuel gas discharge port portion of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. A solid polymer fuel cell power generation system characterized by measuring the flow rate of the fuel gas.
請求項2又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路を流通する当該酸化ガスに圧力損失を付与する酸化ガス用圧損付与手段を備えている
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 2 or 3,
Characterized in that it comprises pressure loss applying means for oxidizing gas that applies pressure loss to the oxidizing gas flowing through the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell. Solid polymer fuel cell power generation system.
請求項7に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体高分子形燃料電池の接続する前記サブスタック同士の間の前記酸化ガスの前記流通経路を流通する当該酸化ガスの流量を検知する酸化ガス用圧損付与量検知手段を備え、
前記酸化ガス用圧損付与手段が、開度調整バルブであり、
前記制御手段が、前記酸化ガス用圧損付与量検知手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスに一定の圧力損失を付与するように前記開度調整バルブを制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 7,
An oxidizing gas pressure loss application amount detecting means for detecting a flow rate of the oxidizing gas flowing through the flow path of the oxidizing gas between the sub-stacks connected to the polymer electrolyte fuel cell;
The pressure loss applying means for oxidizing gas is an opening adjustment valve,
The control means controls the opening adjustment valve so as to give a constant pressure loss to the oxidizing gas based on information from the oxidizing gas pressure loss applying amount detecting means. Solid polymer fuel cell power generation system.
請求項8に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記酸化ガス用圧損付与量検知手段が、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックに流れた電流量、又は、前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックの前記酸化ガスの排出口部分の前記酸化ガスの流通量を計測するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 8,
The oxidant gas pressure drop application amount detecting means is configured to detect the amount of current flowing through the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell or the oxidant gas outlet portion of the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell. A solid polymer fuel cell power generation system, characterized in that it measures the flow rate of the oxidizing gas.
請求項1又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記制御手段が、前記燃料ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該燃料ガスの流通方向最上流側に位置させるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1 or 3,
The most upstream position for the fuel gas so that the control means positions the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the flow direction of the fuel gas on the most upstream side in the flow direction of the fuel gas. A solid polymer fuel cell power generation system characterized by controlling switching means and the most downstream position switching means for fuel gas.
請求項2又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記制御手段が、前記酸化ガスの流通方向最下流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該酸化ガスの流通方向最上流側に位置させるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 2 or 3,
The most upstream position for the oxidizing gas so that the control means positions the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most downstream side in the flowing direction of the oxidizing gas on the most upstream side in the flowing direction of the oxidizing gas. A solid polymer fuel cell power generation system characterized by controlling switching means and the most downstream position switching means for oxidizing gas.
請求項1又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記制御手段が、前記燃料ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該燃料ガスの流通方向最下流側に位置させるように前記燃料ガス用最上流位置切換手段及び前記燃料ガス用最下流位置切換手段を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1 or 3,
The most upstream position for the fuel gas so that the control means positions the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the fuel gas flow direction on the most downstream side in the fuel gas flow direction A solid polymer fuel cell power generation system characterized by controlling switching means and the most downstream position switching means for fuel gas.
請求項2又は請求項3に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記制御手段が、前記酸化ガスの流通方向最上流側に位置する前記固体高分子形燃料電池の前記サブスタックを当該酸化ガスの流通方向最下流側に位置させるように前記酸化ガス用最上流位置切換手段及び前記酸化ガス用最下流位置切換手段を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 2 or 3,
The most upstream position for the oxidizing gas so that the control means positions the sub-stack of the polymer electrolyte fuel cell located on the most upstream side in the flowing direction of the oxidizing gas on the most downstream side in the flowing direction of the oxidizing gas. A solid polymer fuel cell power generation system characterized by controlling switching means and the most downstream position switching means for oxidizing gas.
請求項1,3,4〜6,10,12のいずれか一項に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段が、濃度99%以上の水素ガスを供給するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of claims 1, 3, 4 to 6, 10, and 12,
The fuel gas supply means supplies hydrogen gas having a concentration of 99% or more. A solid polymer fuel cell power generation system, wherein:
請求項2,3,7〜9,11,13のいずれか一項に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記酸化ガス供給手段が、濃度99%以上の酸素ガスを供給するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of claims 2, 3, 7 to 9, 11, and 13,
The solid polymer fuel cell power generation system, characterized in that the oxidizing gas supply means supplies oxygen gas having a concentration of 99% or more.
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