JP2011181263A - Method of maintaining shutdown state of fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for maintaining a shutdown state of a fuel cell system, capable of maintaining performance of at least part of the fuel cell system even if gas leak occurs. <P>SOLUTION: In a state where the operation of a fuel cell FC is maintained in a shutdown state, a first closure target region V1 is closed, a second closure target region V2 is closed, and a gas is allowed to flow between a fuel gas generator 1 and an anode 2a, at set pressure-holding timing when a shutdown state-maintaining process to store the fuel cell FC is performed, pressure-holding processing in a pressure-holding target region between the first closure target region V1 and the second closure target region V2 is performed and at the same time, when a gas leak from the pressure-holding target range is detected while the shutdown state-maintaining process is performed, the first closure target region V1 and a third closure target region V3 are closed and the gas flow between the fuel gas generator 1 and the anode 2a is shut off, and thereby, pressure-holding target range separation processing to separate the pressure-holding target range is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムの停止状態維持方法に関する。   The present invention relates to a method for maintaining a stopped state of a fuel cell system.

燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態にその燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した段階では、カソードには酸化剤ガスとしての空気(酸素)が残留している。そのため、燃料電池システムの停止状態維持方法として、カソードの酸化による劣化を防止することを目的として、カソードへ水素含有ガスを供給した上で、次に燃料電池が始動されるまでその停止状態を維持する停止状態維持工程を実施することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。具体的には、特許文献1に記載の方法では、アノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路を特別に装備したシステムにおいて、アノードに水素含有ガスを供給することでその水素含有ガスを上記ガス導通路を介してカソードにも供給している。そして、カソードに残留していた酸化剤ガスの全部又は一部を水素含有ガスで置換した後、遮断弁を閉じてアノード及びカソードを封止する停止状態維持工程を実施している。   At the stage where the stop transition process for shifting the operation of the fuel cell to the stop state where the output of power from the fuel cell is stopped is performed, air (oxygen) as the oxidant gas remains in the cathode. Therefore, as a method for maintaining the stopped state of the fuel cell system, the hydrogen-containing gas is supplied to the cathode and the stopped state is maintained until the next start of the fuel cell in order to prevent deterioration due to oxidation of the cathode. It has been proposed to perform a stopped state maintaining step (see, for example, Patent Document 1). Specifically, in the method described in Patent Document 1, in a system specially equipped with a gas conduction path connecting the gas flow paths of the anode and the cathode, the hydrogen-containing gas is supplied by supplying the hydrogen-containing gas to the anode. It is also supplied to the cathode through the gas conduction path. Then, after all or part of the oxidant gas remaining on the cathode is replaced with a hydrogen-containing gas, a stop state maintaining step of closing the shutoff valve and sealing the anode and the cathode is performed.

特開2005−93115号公報(請求項1〜請求項4)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-93115 (Claims 1 to 4)

特許文献1に記載の方法では、残留している酸化剤ガスによるカソードの酸化を防止することを目的として、アノードからカソードへ水素含有ガスを供給している。従って、カソードへ水素含有ガスを供給するための特別な配管が必要になるため、装置の構成が複雑になり且つ装置のコストが高くなるという問題が生じる。加えて、通常の発電運転時には使用しない特別な配管を使用して、通常の発電運転時に使用しないガスをカソードに供給しようとすると、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になる。   In the method described in Patent Document 1, a hydrogen-containing gas is supplied from the anode to the cathode for the purpose of preventing the oxidation of the cathode by the remaining oxidant gas. Therefore, since special piping for supplying the hydrogen-containing gas to the cathode is required, there arises a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated and the cost of the apparatus increases. In addition, if a special pipe that is not used during normal power generation operation is used to supply gas that is not used during normal power generation operation to the cathode, complicated procedures such as switching the gas flow path and replacing the gas are required. Is required.

他には、本願出願人が出願人である特願2008−225326号に、アノードへ供給される燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で封止した状態で保管する燃料電池システムの停止状態維持方法が記載されている。具体的には、この停止状態維持方法は、燃料電池の運転を停止状態に維持し、且つ、燃料ガス生成装置からアノードへ通じるガス流通系統の改質器よりも上流側の第1閉止対象部位を閉止し、且つ、アノードからのガス排出路の途中の第2閉止対象部位を閉止し、且つ、燃料ガス生成装置とアノードとの間のガスの流通を許容した状態で燃料電池を保管する方法である。この停止状態維持方法を採用した場合、運転停止した時点で燃料ガス生成装置に多く存在している改質ガス(水素)を用いて、燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で封止できるという利点がある。
このように、燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で封止することで、燃料電池システムを停止させている間、燃料ガス生成装置(特に、改質器の改質触媒)の劣化とアノードの劣化とを併せて抑制することが可能となる。
In addition, in Japanese Patent Application No. 2008-225326 filed by the applicant of the present application, a fuel gas generator for generating fuel gas supplied to an anode using a reformer and an anode of a fuel cell are sealed together. A method for maintaining a stopped state of a fuel cell system that is stored in a stopped state is described. Specifically, this stopped state maintaining method maintains the operation of the fuel cell in a stopped state, and is a first closing target site upstream of the reformer of the gas distribution system leading from the fuel gas generator to the anode. The fuel cell is stored in a state in which the second closing target portion in the middle of the gas discharge path from the anode is closed and the gas flow between the fuel gas generating device and the anode is allowed. It is. When this stopped state maintenance method is adopted, the fuel gas generator and the anode of the fuel cell are sealed together using the reformed gas (hydrogen) that is present in the fuel gas generator when the operation is stopped. There is an advantage that you can.
As described above, the fuel gas generation device (particularly, the reforming catalyst of the reformer) is deteriorated while the fuel cell system is stopped by integrally sealing the fuel gas generation device and the anode of the fuel cell. And deterioration of the anode can be suppressed together.

更に、特願2008−225326号には、燃料電池システム内の温度低下に伴って圧力低下が発生したとき、燃料電池システム内にガスを供給して燃料電池システム内の圧力を上昇させる保圧処理についても記載されている。燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で封止している間にこのような保圧処理を適宜行うことで、その間の燃料電池システム内への酸素の侵入を回避できる。   Further, Japanese Patent Application No. 2008-225326 discloses a pressure holding process for supplying gas into the fuel cell system to increase the pressure in the fuel cell system when a pressure drop occurs with a temperature drop in the fuel cell system. Is also described. By appropriately performing such a pressure holding process while the fuel gas generation device and the anode of the fuel cell are integrally sealed, intrusion of oxygen into the fuel cell system during that time can be avoided.

尚、燃料電池システム内の温度変化及び圧力変化によって、燃料電池の電解質とアノード及びカソードとの間のシール部分に隙間が生じ、その隙間からのガス漏れが発生する可能性がある。更に、燃料ガス生成装置は、運転時には高温になり、停止時には周囲と同程度の低温になるというように、高温環境下と低温環境下とに繰り返し曝されることになる。そのため、燃料ガス生成装置の内部配管の接続箇所に溶接不良などの弱い部分があった場合、その部分にひび等が生じ、そのひび等からのガス漏れが発生する可能性がある。
燃料電池システムにガス漏れが発生するような問題が生じた場合、上述した保圧処理を中止することが好ましい。なぜならば、ガス漏れが発生するにも拘わらず保圧処理を行って燃料電池システム内の圧力を上昇させると、燃料電池システム内から更にガス(特に、残留している水素や炭化水素ガスなど)が漏れ出す虞があるからである。
Note that a change in temperature and pressure in the fuel cell system may cause a gap in the seal portion between the fuel cell electrolyte and the anode and cathode, and gas leakage from the gap may occur. Further, the fuel gas generator is repeatedly exposed to a high temperature environment and a low temperature environment such that the temperature is high during operation and the temperature is as low as the surroundings when stopped. Therefore, if there is a weak part such as poor welding at the connection point of the internal pipe of the fuel gas generation device, there is a possibility that a crack or the like will occur in that part and gas leakage from the crack or the like may occur.
When a problem such as gas leakage occurs in the fuel cell system, it is preferable to stop the pressure holding process described above. This is because if a pressure holding process is performed to increase the pressure in the fuel cell system in spite of the occurrence of gas leakage, more gas (especially residual hydrogen or hydrocarbon gas) from the fuel cell system. This is because there is a risk of leakage.

但し、燃料電池システムを停止させている間、燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で封止し、且つ、燃料ガス生成装置と燃料電池のアノードとを一体で保圧処理するような燃料電池システムの停止状態維持方法において、ガス漏れが発生したときにその保圧処理を中止してしまうと、ガス漏れが発生していない正常な部分の保圧処理も同時に中止されるという問題がある。例えば、燃料電池において問題が生じることによりガス漏れが発生した場合、燃料ガス生成装置には問題が無いにも拘わらず、燃料ガス生成装置も保圧処理されなくなる。そのため、正常であるはずの燃料ガス生成装置内の触媒(例えば、改質触媒)が酸化されたり、残留している水蒸気によって濡れてしまうといった問題に至る可能性がある。そして、燃料電池からのガス漏れを修復するメンテナンスを行った後で燃料電池システムの運転を再開するとき、燃料ガス生成装置で改質ガスの生成が十分に行われないといった問題が生じる可能性がある。   However, while the fuel cell system is stopped, the fuel gas generation device and the anode of the fuel cell are sealed together, and the fuel gas generation device and the anode of the fuel cell are integrally held with pressure. In the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system, if the pressure holding process is stopped when a gas leak occurs, the pressure holding process for a normal part where no gas leak has occurred is also stopped at the same time. is there. For example, when a gas leak occurs due to a problem in the fuel cell, the fuel gas generation device is not subjected to the pressure holding process even though there is no problem in the fuel gas generation device. Therefore, there is a possibility that the catalyst (for example, the reforming catalyst) in the fuel gas generating apparatus that should be normal is oxidized or wetted by the remaining water vapor. Further, when the operation of the fuel cell system is resumed after performing maintenance for repairing gas leakage from the fuel cell, there is a possibility that a problem that the reformed gas is not sufficiently generated by the fuel gas generation device may occur. is there.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス漏れなどが発生しても、燃料電池システム内の少なくとも一部分の性能を維持できる燃料電池システムの停止状態維持方法を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a stopped state maintaining method for a fuel cell system that can maintain at least a part of the performance of the fuel cell system even if a gas leak occurs. The point is to provide.

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の特徴構成は、水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備え、前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されている燃料電池システムの停止状態維持方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程と、
前記停止移行工程の後に、前記燃料電池の運転を前記停止状態に維持し、且つ、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の第1閉止対象部位を閉止し、且つ、前記アノードからのガス排出路の途中の第2閉止対象部位を閉止し、且つ、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通を許容した状態で、前記燃料電池を保管する停止状態維持工程とを有し、
前記停止状態維持工程を実施している間の設定保圧タイミングで、前記第1閉止対象部位と前記第2閉止対象部位との間を保圧対象範囲として当該保圧対象範囲の保圧処理を行うと共に、前記停止状態維持工程を実施している間に前記保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、前記第1閉止対象部位と、前記ガス流通系統の途中の前記燃料ガス生成装置及び前記アノードの間の第3閉止対象部位とを閉止して前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通を遮断することで前記保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理を行う点にある。
In order to achieve the above object, the fuel cell system stop state maintaining method according to the present invention is characterized in that an electrolyte is provided between an anode supplied with a fuel gas containing hydrogen and a cathode supplied with an oxidant gas. A fuel cell system comprising: a fuel cell configured to generate a fuel gas generating device for generating the fuel gas supplied to the anode using a reformer in a gas supply path to the anode; A state maintenance method,
A stop transition step of shifting the operation of the fuel cell to a stop state in which output of power from the fuel cell is stopped;
After the stop transition step, the first closing target portion upstream of the reformer of the gas distribution system that maintains the operation of the fuel cell in the stopped state and communicates from the fuel gas generation device to the anode. And the second closing target part in the middle of the gas discharge path from the anode is closed, and the flow of gas between the fuel gas generator and the anode is allowed. A stopped state maintaining step for storing the battery,
At the set pressure holding timing during the stop state maintaining step, the pressure holding process for the pressure holding target range is performed with the pressure holding target range between the first closing target part and the second closing target part. And when the gas leakage from the pressure holding target range is detected while the stop state maintaining step is being performed, the fuel gas generating device in the middle of the first closing target portion, the gas circulation system, and the A pressure holding target range separation process for separating the pressure holding target range is performed by closing a third closing target portion between the anodes and shutting off a gas flow between the fuel gas generation device and the anode. In the point.

上記特徴構成によれば、停止状態維持工程を実施している間の設定保圧タイミングで保圧対象範囲の保圧処理を実施することで、上記第1閉止対象部位から上記第2閉止対象部位に至る間の保圧対象範囲の圧力が保たれる。つまり、保圧対象範囲の圧力が保たれるので、停止状態維持工程を実施している間に燃料電池の内部温度の変化があったとしても、改質器へのガス(例えば、酸素など)の侵入や、燃料電池外部やカソードなどからアノードへのガス(例えば、酸素など)の侵入が発生し難くなる。よって、改質器の触媒やアノードの酸化が抑制される。
更に、停止状態維持工程を実施している間に保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位とを閉止して燃料ガス生成装置とアノードとの間のガスの流通を遮断することで保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理が実施される。つまり、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位とを閉止する保圧対象範囲分離処理によって、全保圧対象範囲の内の第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の範囲(即ち、燃料ガス生成装置の改質器などを含む範囲)を全保圧対象範囲から分離して選択的に隔離できる。その結果、ガス漏れが第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間(例えば、第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間にある燃料電池など)で発生していたとしても、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間(即ち、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間にある燃料ガス生成装置の改質器など)の圧力を維持できる。そして、燃料ガス生成装置の改質器などの酸化を抑制できるため、第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間で発生したガス漏れを修復するメンテナンスを行った後で燃料電池システムの運転を再開するとき、燃料ガス生成装置で改質ガスの生成が十分に行われないといった問題は生じない。
従って、ガス漏れなどが発生しても、燃料電池システム内の少なくとも一部分の性能を維持できる燃料電池システムの停止状態維持方法を提供できる。
According to the above characteristic configuration, by performing the pressure holding process in the pressure holding target range at the set pressure holding timing while the stop state maintaining step is being performed, the first closing target portion to the second closing target portion. The pressure in the pressure holding target range is maintained. That is, since the pressure in the pressure holding target range is maintained, even if there is a change in the internal temperature of the fuel cell during the stop state maintaining process, the gas to the reformer (for example, oxygen) Or gas (for example, oxygen) from the outside of the fuel cell or from the cathode to the anode is less likely to occur. Therefore, oxidation of the reformer catalyst and the anode is suppressed.
Further, when a gas leak from the pressure holding target range is detected during the stop state maintaining step, the first closing target portion and the third closing target portion are closed, and the fuel gas generating device and the anode are closed. A pressure holding target range separation process for separating the pressure holding target range by cutting off the gas flow is performed. That is, a range between the first closing target portion and the third closing target portion in the entire holding pressure range by the pressure holding target range separation process for closing the first closing target portion and the third closing target portion ( That is, the range including the reformer of the fuel gas generator can be selectively separated from the entire holding target range. As a result, even if a gas leak occurs between the third closing target part and the second closing target part (for example, a fuel cell between the third closing target part and the second closing target part). The pressure in the region between the first closing target site and the third closing target site (that is, the reformer of the fuel gas generating device between the first closing target site and the third closing target site) can be maintained. And since oxidation of the reformer etc. of the fuel gas generator can be suppressed, the maintenance of the fuel cell system is performed after performing maintenance for repairing the gas leakage generated between the third closing target part and the second closing target part. When the operation is resumed, there is no problem that the reformed gas is not sufficiently generated by the fuel gas generation device.
Therefore, it is possible to provide a method for maintaining the stopped state of the fuel cell system that can maintain the performance of at least a part of the fuel cell system even if a gas leak occurs.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の別の特徴構成は、前記保圧対象範囲分離処理において前記第2閉止対象部位を閉止する点にある。   Another characteristic configuration of the stopped state maintaining method of the fuel cell system according to the present invention is that the second closing target portion is closed in the pressure holding target range separation process.

上記特徴構成によれば、停止状態維持工程を実施している間に保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、第1閉止対象部位と第2閉止対象部位と第3閉止対象部位とを閉止して燃料ガス生成装置とアノードとの間のガスの流通を遮断することで保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理が実施される。つまり、保圧対象範囲分離処理によって、全保圧対象範囲の内の第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の範囲を個別に隔離でき、及び、全保圧対象範囲の内の第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間の範囲を個別に隔離できる。
その結果、ガス漏れが、アノード等を含む第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間の範囲、或いは、改質器等を含む第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の範囲の何れで発生していたとしても、ガス漏れの発生していない方の範囲へ、酸素が侵入する等のガス漏れの影響が及ばないようにできる。
更に、ガス漏れが検出された後も第1閉止対象部位と第2閉止対象部位と第3閉止対象部位とを閉止し続けることで、即ち、ガス漏れが発生している箇所を、ガス漏れの発生していない無事な部位から確実に分離して封止し続けることで、ガス漏れが緩やかに進行するようにできる。
According to the above characteristic configuration, when the gas leakage from the pressure holding target range is detected during the stop state maintaining step, the first closing target site, the second closing target site, and the third closing target site are closed. Then, a pressure holding target range separation process is performed in which the pressure holding target range is separated by blocking the gas flow between the fuel gas generation device and the anode. That is, by the pressure holding target range separation process, the range between the first closing target part and the third closing target part in the entire pressure holding target range can be individually separated, and The range between the 3rd closure object part and the 2nd closure object part can be isolated individually.
As a result, the gas leakage ranges between the third closing target part including the anode and the second closing target part or between the first closing target part including the reformer and the third closing target part. Even if it occurs in any of the above ranges, it is possible to prevent the influence of gas leakage such as oxygen intrusion into the range where no gas leakage occurs.
Further, by continuing to close the first closing target site, the second closing target site, and the third closing target site even after the gas leak is detected, that is, the location where the gas leak has occurred By securely separating and sealing from a safe part that has not occurred, the gas leakage can proceed slowly.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、前記保圧処理は、前記第1閉止対象部位を開放して、前記第1閉止対象部位の上流側から前記保圧対象範囲にガスを供給することで前記保圧対象範囲の内部の圧力を上昇させる処理である点にある。   Still another characteristic configuration of the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the present invention is that the pressure-holding process is performed by opening the first closing target part and the pressure holding from the upstream side of the first closing target part. This is a process for increasing the pressure inside the pressure holding target range by supplying gas to the target range.

上記特徴構成によれば、第1閉止対象部位を開放してその第1閉止対象部位の上流側から保圧対象範囲にガスを供給することで、保圧対象範囲の内部の圧力を上昇させることができる。その結果、保圧対象範囲に外部から酸素などが侵入し難くなる。   According to the above characteristic configuration, the pressure inside the pressure holding target range is increased by opening the first closing target site and supplying the gas from the upstream side of the first closing target site to the pressure holding target range. Can do. As a result, it becomes difficult for oxygen or the like to enter the holding target range from the outside.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、前記保圧対象範囲分離処理を行った後、前記保圧対象範囲の内の前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間の範囲からのガス漏れを検出すると前記保圧処理を中止する点にある。   Still another characteristic configuration of the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the present invention is that after the pressure holding target range separation processing is performed, the first closing target portion and the third closing target in the pressure holding target range. The point is that the pressure holding process is stopped when a gas leak from a range between the region to be closed is detected.

ガス漏れが発生している状況で、保圧処理を行って保圧対象範囲の内部の圧力を上昇させると、ガス漏れが促進される可能性がある。
ところが、本特徴構成では、保圧対象範囲分離処理を行った後、保圧対象範囲の内の第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の範囲からのガス漏れを検出すると保圧処理を中止するので、保圧対象範囲の外部へのガス漏れが抑制される。
In a situation where gas leakage occurs, if the pressure holding process is performed to increase the pressure inside the pressure holding target range, gas leakage may be promoted.
However, in this feature configuration, after the pressure holding target range separation processing is performed, the pressure holding pressure is detected when a gas leak from the range between the first closing target portion and the third closing target portion within the pressure holding target range is detected. Since the process is stopped, gas leakage to the outside of the pressure holding target range is suppressed.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、前記保圧対象範囲分離処理を行ってから設定判定時間経過した後で前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間からのガス漏れを検出した場合には、前記保圧対象範囲分離処理の前に検出したガス漏れは前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間からのガス漏れであったと判定し、及び、ガス漏れを検出しない場合には、前記保圧対象範囲分離処理の前に検出したガス漏れは前記第3閉止対象部位と前記第2閉止対象部位との間からのガス漏れであったと判定する点にある。   Still another characteristic configuration of the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the present invention is that the first closing target portion and the third closing target after the set determination time has elapsed since the pressure holding target range separation processing has been performed. When a gas leak from the part is detected, the gas leak detected before the pressure holding target range separation process is a gas leak from between the first closing target part and the third closing target part. And when no gas leak is detected, the gas leak detected before the pressure holding target range separation process is from between the third closing target part and the second closing target part. The point is that it is determined that the gas has leaked.

上記特徴構成によれば、前記保圧対象範囲分離処理を行ってから設定判定時間経過した後で前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間からのガス漏れを検出した場合には、保圧対象範囲分離処理の前に発生したガス漏れが、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間(即ち、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間にある燃料ガス生成装置など)からのガス漏れであったと判定でき、及び、ガス漏れを検出しない場合には、保圧対象範囲分離処理の前に発生したガス漏れが、第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間(即ち、第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間にある燃料電池など)からのガス漏れであったと判定できる。これにより、メンテナンスを施すべき箇所が第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間であるのか、或いは、第3閉止対象部位と第2閉止対象部位との間であるのかを特定することが可能となる。   According to the above characteristic configuration, when gas leakage from between the first closing target part and the third closing target part is detected after a set determination time has elapsed since the pressure holding target range separation process has been performed. The gas leakage that occurred before the pressure holding target range separation process is between the first closing target part and the third closing target part (that is, between the first closing target part and the third closing target part). When it is determined that the gas leak has occurred from the fuel gas generation device or the like, and the gas leak is not detected, the gas leak generated before the pressure holding target range separation process is the second closing target portion and the second closing target portion. It can be determined that the gas leaked from the part to be closed (that is, a fuel cell or the like between the third part to be closed and the second part to be closed). Thereby, it is specified whether the part which should perform maintenance is between the 1st closure object part and the 3rd closure object part, or between the 3rd closure object part and the 2nd closure object part. Is possible.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、
前記燃料電池システムには前記ガス流通系統の内部の圧力を検出可能な圧力計が前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間に設けられ、
前記設定保圧タイミングは、前記圧力計によって検出される前記保圧対象範囲の内部の圧力が設定保圧圧力を下回ったタイミングである点にある。
Still another characteristic configuration of the stopped state maintaining method of the fuel cell system according to the present invention is:
The fuel cell system is provided with a pressure gauge capable of detecting the pressure inside the gas distribution system between the first closing target part and the third closing target part,
The set holding pressure timing is a timing at which the pressure inside the holding pressure range detected by the pressure gauge falls below the set holding pressure.

停止状態維持工程中を実施している間、燃料電池や燃料ガス生成装置の内部温度が変化する可能性がある。燃料電池や燃料ガス生成装置の内部温度の変化が発生した場合、燃料電池のアノードや燃料ガス生成装置を含む保圧対象範囲の内部圧力が変化する。そして、保圧対象範囲の内部圧力が低下した場合には、保圧対象範囲に酸素(空気)が侵入する可能性がある。
本特徴構成では、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間に設けられる圧力計によって検出される保圧対象範囲の内部の圧力が設定保圧圧力を下回ったときに上記保圧処理が行われるので、保圧対象範囲に酸素(空気)が侵入する可能性を低くできる。更に、保圧対象範囲の圧力を検出するための圧力計が第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間に設けられているので、上記保圧対象範囲分離処理が行われた後に第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間を保圧対象範囲とした場合にも、その第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の保圧対象範囲の圧力を圧力計で検出して上記保圧処理を実行できる。
While the stop state maintaining process is being performed, the internal temperature of the fuel cell or the fuel gas generator may change. When a change in the internal temperature of the fuel cell or the fuel gas generator occurs, the internal pressure in the pressure holding target range including the anode of the fuel cell or the fuel gas generator changes. When the internal pressure in the pressure holding target range is reduced, oxygen (air) may enter the pressure holding target range.
In this characteristic configuration, when the pressure inside the pressure holding target range detected by the pressure gauge provided between the first closing target part and the third closing target part falls below the set holding pressure, the pressure holding process is performed. Therefore, the possibility that oxygen (air) enters the pressure holding target range can be reduced. Furthermore, since a pressure gauge for detecting the pressure in the pressure holding target range is provided between the first closing target portion and the third closing target portion, the pressure holding target range separation processing is performed after the pressure holding target range separation processing is performed. Even when the area between the first closing target part and the third closing target part is set as the pressure holding target range, the pressure in the pressure holding target range between the first closing target part and the third closing target part is measured with a pressure gauge. The pressure holding process can be executed upon detection.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、前記保圧処理の実施頻度が高いとき、又は、前記保圧処理において前記保圧対象範囲にガスを供給したときに前記保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間が設定所要時間以上であるとき、又は、前記保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度が設定低下速度以上のとき、ガス漏れが発生したと判定する点にある。   Still another characteristic configuration of the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the present invention is that when the pressure holding process is frequently performed or when gas is supplied to the pressure holding target range in the pressure holding process. Gas leak occurred when the time required to increase the pressure inside the pressure holding target range is equal to or longer than the set required time, or when the pressure decreasing rate inside the pressure holding target range is equal to or higher than the set decreasing speed. It is in the point to judge.

保圧処理の実施頻度が通常の頻度(基準頻度)よりも高いということは、保圧対象範囲の圧力低下(例えば、保圧対象範囲からのガスの流出)が大きいと見なすことができる。また、保圧処理において保圧対象範囲にガスを供給したときに保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間が設定所要時間以上であるということは、保圧対象範囲からのガスの流出があるために保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に長い時間を要していると見なすことができる。また或いは、保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度が設定低下速度以上であるということは、保圧対象範囲からのガスの流出量が大きいと見なすことができる。
従って、本特徴構成のように、制御手段が、上記保圧処理の実施頻度、又は、保圧処理において保圧対象範囲にガスを供給したときに保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間、又は、保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度を監視することで、保圧対象範囲からのガス漏れの可能性を迅速に検出できる。
更に、保圧対象範囲の圧力を検出するための圧力計が第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間に設けられているので、保圧対象範囲分離処理が行われた後には、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の保圧対象範囲の圧力を選択的に検出できる。つまり、上記保圧対象範囲分離処理が行われた後には、第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の保圧対象範囲からのガス漏れを選択的に検出できる。
The fact that the pressure holding process is performed more frequently than the normal frequency (reference frequency) can be regarded as a large pressure drop in the pressure holding target range (for example, gas outflow from the pressure holding target range). In addition, when the gas is supplied to the pressure holding target range during the pressure holding process, the time required for the pressure inside the pressure holding target range to rise is equal to or longer than the set required time. Therefore, it can be considered that it takes a long time to increase the pressure inside the pressure holding target range. Alternatively, the fact that the pressure decrease rate within the pressure holding target range is equal to or higher than the set pressure reducing rate can be regarded as a large outflow amount of gas from the pressure holding target range.
Therefore, as in this feature configuration, the control means needs to increase the pressure inside the pressure holding target range when the pressure holding process is performed or when gas is supplied to the pressure holding target range in the pressure holding process. By monitoring the time or the rate of pressure decrease within the pressure holding target range, the possibility of gas leakage from the pressure holding target range can be quickly detected.
Furthermore, since a pressure gauge for detecting the pressure in the pressure holding target range is provided between the first closing target site and the third closing target site, after the pressure holding target range separation processing is performed, The pressure in the pressure holding target range between the first closing target part and the third closing target part can be selectively detected. That is, after the pressure holding target range separation process is performed, gas leakage from the pressure holding target range between the first closing target site and the third closing target site can be selectively detected.

本発明に係る燃料電池システムの停止状態維持方法の更に別の特徴構成は、監視対象ガスを検出可能なガス検出センサが、設定濃度以上の監視対象ガスを検出したとき、ガス漏れが発生したと判定する点にある。   Still another characteristic configuration of the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the present invention is that a gas leak occurs when the gas detection sensor capable of detecting the monitoring target gas detects the monitoring target gas having a concentration equal to or higher than the set concentration. It is in the point to judge.

上記特徴構成によれば、ガス検出センサを用いることで、監視対象ガスのガス漏れを正確に検出できる。   According to the above characteristic configuration, the gas leakage of the monitoring target gas can be accurately detected by using the gas detection sensor.

第1実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法が実施される燃料電池システムの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the fuel cell system with which the stop state maintenance method of the fuel cell system of 1st Embodiment is implemented. 燃料電池システムの作動状態を説明するタイミング図である。It is a timing diagram explaining the operating state of a fuel cell system. 保圧対象範囲分離処理を含む制御のフローチャートである。It is a flowchart of control including a pressure holding object range separation process. 第2実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法が実施される燃料電池システムの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the fuel cell system with which the stop state maintenance method of the fuel cell system of 2nd Embodiment is implemented.

<第1実施形態>
以下に図面を参照して第1実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法について説明する。この停止状態維持方法は、以下に説明する停止状態維持工程を実施する方法である。
図1は、第1実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法が実施される燃料電池システムS1(S)の構成を説明する図である。この燃料電池システムS1は、燃料ガス生成装置1と燃料電池FCとを備える。後述する燃料電池システムS1の作動制御は、特に記載しない以外は制御手段Cによって行われる。燃料ガス生成装置1は、メタンなどの炭化水素を含む原料ガスを改質器1aにおいて水蒸気改質して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。燃料ガス生成装置1は、図1に示している改質器1aの他にも、原料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去するための脱硫器、水蒸気発生器、水蒸気改質により得られるガス中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器などを備えるが、それらの説明は省略する。改質器1aには、改質器1aの圧力を検出する圧力センサP1、及び、改質器1aの温度を検出する温度センサT1が設けられている。尚、圧力センサP1は燃料ガス生成装置1の他の部位に設けてもよいし、弁V1から弁V3の間の配管上のどこかに設けてもよい。
燃料ガス生成装置1で生成された改質ガス(水素を主成分とするガス)は、ガス供給路3を介してアノード2aへ供給される。
<First Embodiment>
A method for maintaining a stopped state of the fuel cell system according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings. This stop state maintaining method is a method of performing a stop state maintaining step described below.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a fuel cell system S1 (S) in which the method for maintaining a stopped state of the fuel cell system according to the first embodiment is implemented. The fuel cell system S1 includes a fuel gas generation device 1 and a fuel cell FC. The operation control of the fuel cell system S1 to be described later is performed by the control means C unless otherwise specified. The fuel gas generator 1 steam-reforms a raw material gas containing a hydrocarbon such as methane in a reformer 1a to generate a fuel gas mainly containing hydrogen. In addition to the reformer 1a shown in FIG. 1, the fuel gas generator 1 includes a desulfurizer, a steam generator, and a gas obtained by steam reforming for removing sulfur compounds contained in the raw material gas. The carbon monoxide remover etc. which remove the carbon monoxide contained in are provided, but those descriptions are omitted. The reformer 1a is provided with a pressure sensor P1 for detecting the pressure of the reformer 1a and a temperature sensor T1 for detecting the temperature of the reformer 1a. The pressure sensor P1 may be provided in another part of the fuel gas generator 1, or may be provided anywhere on the pipe between the valve V1 and the valve V3.
The reformed gas (gas containing hydrogen as a main component) generated by the fuel gas generator 1 is supplied to the anode 2 a via the gas supply path 3.

燃料電池FCは、発電を行う燃料電池セル2を備える。燃料電池セル2は、水素を含む燃料ガスが供給されるアノード2aと酸化剤ガスが供給されるカソード2bとの間に電解質2cを設けて構成される。アノード2aへのガス供給路3には燃料ガス生成装置1が接続されている。燃料ガス生成装置1で生成された燃料ガスは、ガス供給路3を介して供給される。アノード2aには、アノード2aの圧力を検出する圧力センサP2、及び、アノード2aの温度を検出する温度センサT2が設けられている。
本発明の「ガス流通系統」は、原料ガスが燃料ガス生成装置1に供給されるガス流路と、燃料ガス生成装置1の内部のガス流路と、燃料ガス生成装置1からアノード2aへ至るガス流路(ガス供給路3)と、アノード2aの内部のガス流路と、アノード2aから排出されるガス流路を含むものとする。
The fuel cell FC includes a fuel cell 2 that generates power. The fuel battery cell 2 is configured by providing an electrolyte 2c between an anode 2a to which a fuel gas containing hydrogen is supplied and a cathode 2b to which an oxidant gas is supplied. A fuel gas generator 1 is connected to the gas supply path 3 to the anode 2a. The fuel gas generated by the fuel gas generation device 1 is supplied via the gas supply path 3. The anode 2a is provided with a pressure sensor P2 for detecting the pressure of the anode 2a and a temperature sensor T2 for detecting the temperature of the anode 2a.
The “gas distribution system” of the present invention includes a gas flow path through which raw material gas is supplied to the fuel gas generation apparatus 1, a gas flow path inside the fuel gas generation apparatus 1, and the fuel gas generation apparatus 1 to the anode 2a. A gas flow path (gas supply path 3), a gas flow path inside the anode 2a, and a gas flow path discharged from the anode 2a are included.

アノード2aへのガス供給路3の途中には、燃料ガス用貯留水タンク4aを有する燃料ガス用加湿器4が設けられる。この燃料ガス用加湿器4は、燃料ガスが燃料ガス生成装置1からガス供給路3を通って燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する。燃料ガス用貯留水タンク4aの内部の貯留水表面上の空間はアノード2aと繋がっている。燃料ガス生成装置1からアノード2aへのガス供給路3の途中には、ガス供給路3におけるガスの流通を遮断又は許容する弁V3が設けられている。
アノード2aにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路7を介して燃料電池FCの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器(図示せず)において排熱回収された後、バーナ(図示せず)で燃焼するなどの排気処理に提供される。ガス排出路7の途中には、ガス排出路7におけるガスの流通を遮断又は許容する弁V2が設けられている。
In the middle of the gas supply path 3 to the anode 2a, a fuel gas humidifier 4 having a fuel gas storage water tank 4a is provided. In the fuel gas humidifier 4, the fuel gas is supplied from the fuel gas generating device 1 through the gas supply path 3 into the stored water stored in the fuel gas storage water tank 4 a and is supplied to the surface of the stored water. While coming out, humidify the fuel gas in contact with the stored water. The space on the surface of the stored water inside the fuel gas storage water tank 4a is connected to the anode 2a. In the middle of the gas supply path 3 from the fuel gas generating device 1 to the anode 2a, a valve V3 for blocking or allowing the gas flow in the gas supply path 3 is provided.
The gas used for the power generation reaction in the anode 2a is discharged to the outside of the fuel cell FC through the gas discharge path 7. The exhausted gas is recovered in exhaust heat in a heat exchanger (not shown) and then provided to an exhaust process such as burning in a burner (not shown). In the middle of the gas discharge path 7, a valve V <b> 2 that blocks or allows the gas flow in the gas discharge path 7 is provided.

カソード2bには、酸化剤ガスとしての空気がブロア9によってガス供給路5を介して供給される。ガス供給路5の途中には、酸化剤ガス用貯留水タンク6aを有する酸化剤ガス用加湿器6が設けられる。この酸化剤ガス用加湿器6は、ブロア9から供給される空気がガス供給路5を通って酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する。酸化剤ガス用貯留水タンク6aの内部の貯留水表面上の空間はカソード2bと繋がっている。ブロア9からカソード2bへのガス供給路5の途中には、ガス供給路5におけるガスの流通を遮断又は許容する弁V4が設けられている。
カソード2bにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路8を介して燃料電池FCの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器(図示せず)で排熱回収される。排出されたガスは、元々は周囲に存在する空気であるので、特別な排気処理は不要である。
Air as an oxidant gas is supplied to the cathode 2 b through the gas supply path 5 by the blower 9. In the middle of the gas supply path 5, an oxidant gas humidifier 6 having an oxidant gas storage water tank 6a is provided. The oxidant gas humidifier 6 is configured such that the air supplied from the blower 9 is supplied to the stored water stored in the oxidant gas storage water tank 6a through the gas supply path 5, and the surface of the stored water. While coming out, the oxidant gas is brought into contact with the stored water and humidified. The space on the surface of the stored water inside the oxidant gas storage water tank 6a is connected to the cathode 2b. In the middle of the gas supply path 5 from the blower 9 to the cathode 2b, a valve V4 for blocking or allowing the gas flow in the gas supply path 5 is provided.
The gas used for the power generation reaction at the cathode 2b is discharged to the outside of the fuel cell FC via the gas discharge path 8. The exhausted gas is recovered as exhaust heat by a heat exchanger (not shown). Since the exhausted gas is originally air present in the surroundings, no special exhaust treatment is required.

以下に、燃料電池FCの運転工程(発電中)、燃料電池FCからの電力の出力を停止する停止状態に燃料電池FCの運転を移行させる停止移行工程、及び、停止移行工程の後でその停止状態を維持する停止状態維持工程のそれぞれについて、図2に示す燃料電池システムS1の作動状態を説明するタイミング図を参照して説明する。図2の縦軸は、改質触媒温度(℃)、電池温度(℃)、カソードエア流量(リットル/min)、セル電圧(V)、原料ガス流量(リットル/min)、改質器圧力(kPa)を表すが、それぞれについて意味する数値は異なる。具体的には、改質触媒温度(℃)は図2の縦軸の数値通りで表され、電池温度(℃)を10倍した値が図2の縦軸の数値で表され、カソードエア流量(リットル/min)を10倍した値が図2の縦軸の数値で表され、セル電圧(V)を10倍した値が図2の縦軸の数値で表され、原料ガス流量(リットル/min)を102倍した値が図2の縦軸の数値で表され、改質器圧力(kPa)を10倍した値が図2の縦軸の数値で表される。 Below, the operation process of the fuel cell FC (during power generation), the stop transition process for shifting the operation of the fuel cell FC to a stop state in which the output of power from the fuel cell FC is stopped, and the stop after the stop transition process Each of the stop state maintaining steps for maintaining the state will be described with reference to a timing diagram illustrating the operating state of the fuel cell system S1 shown in FIG. 2 represents the reforming catalyst temperature (° C.), the battery temperature (° C.), the cathode air flow rate (liter / min), the cell voltage (V), the raw material gas flow rate (liter / min), and the reformer pressure ( kPa), but the meanings for each are different. Specifically, the reforming catalyst temperature (° C.) is represented by the numerical value on the vertical axis in FIG. 2, and the value obtained by multiplying the battery temperature (° C.) by 10 is represented by the numerical value on the vertical axis in FIG. A value obtained by multiplying (liter / min) by 10 is represented by a numerical value on the vertical axis in FIG. 2, a value obtained by multiplying the cell voltage (V) by 10 is represented by a numerical value on the vertical axis in FIG. The value obtained by multiplying min) by 10 2 is represented by the numerical value on the vertical axis in FIG. 2, and the value obtained by multiplying the reformer pressure (kPa) by 10 is represented by the numerical value on the vertical axis in FIG.

〔運転工程(発電中)〕
燃料電池FCを発電運転するとき、燃料ガス生成装置1も運転する必要がある。よって、燃料ガス生成装置1への原料ガスの供給を可能とするように弁V1は開放されている。改質器1aでは、原料ガスである炭化水素を水素に改質する改質反応が行われ、それにより水素を含む燃料ガスが生成される。ガス供給路3に設けられている弁V3は開放されている。よって、燃料ガス生成装置1で生成された燃料ガスは燃料ガス用加湿器4を経由してアノード2aへ供給される。弁V2は開放され、アノード2aからの排ガスが燃料電池FCの外部に排出される。
ブロア9によって供給される空気(酸化剤ガス)がカソード2bへ到達するように、ガス供給路5に設けられた弁V4は開放されている。
図示していないが、燃料電池セル2に対して電気負荷又はインバータが電気的に接続されている。
以上のようにして、アノード2aに燃料ガスが供給され、カソード2bに空気が供給されることで、燃料電池セル2において発電反応が行われ、電気負荷又はインバータに電流が流れる。
[Operation process (during power generation)]
When the power generation operation of the fuel cell FC is performed, the fuel gas generation device 1 also needs to be operated. Therefore, the valve V1 is opened so that the raw material gas can be supplied to the fuel gas generator 1. In the reformer 1a, a reforming reaction for reforming the hydrocarbon, which is the raw material gas, into hydrogen is performed, thereby generating a fuel gas containing hydrogen. The valve V3 provided in the gas supply path 3 is opened. Therefore, the fuel gas generated by the fuel gas generation device 1 is supplied to the anode 2 a via the fuel gas humidifier 4. The valve V2 is opened, and the exhaust gas from the anode 2a is discharged outside the fuel cell FC.
The valve V4 provided in the gas supply path 5 is opened so that the air (oxidant gas) supplied by the blower 9 reaches the cathode 2b.
Although not shown, an electric load or an inverter is electrically connected to the fuel cell 2.
As described above, the fuel gas is supplied to the anode 2a and the air is supplied to the cathode 2b, whereby a power generation reaction is performed in the fuel cell 2 and a current flows to the electric load or the inverter.

〔停止移行工程〕
燃料電池FCの運転を停止する停止移行工程は、電気負荷又はインバータと燃料電池FCの燃料電池セル2との電気的な接続を解除して、燃料電池FCでの発電により得られた電力の出力を停止する工程である。そのため、燃料電池FCでの発電により得られた電力の出力を停止する前に、燃料電池FCへの原料ガスの供給量及び酸化剤ガス(カソードエア)の供給量を減少させる。その結果、改質器1aの内部で生成されるガス(水蒸気を含む)の量が減少し、改質器1aの圧力も低下する。また、燃料電池FCの温度(即ち、アノード2a及びカソード2bの温度)も徐々に低下する。
[Stop transition process]
In the stop transition process for stopping the operation of the fuel cell FC, the electrical connection between the electric load or the inverter and the fuel cell 2 of the fuel cell FC is released, and the power output obtained by the power generation in the fuel cell FC is output. Is a step of stopping the process. Therefore, before the output of the electric power obtained by the power generation in the fuel cell FC is stopped, the supply amount of the raw material gas and the supply amount of the oxidant gas (cathode air) to the fuel cell FC are decreased. As a result, the amount of gas (including water vapor) generated inside the reformer 1a decreases, and the pressure of the reformer 1a also decreases. Further, the temperature of the fuel cell FC (that is, the temperature of the anode 2a and the cathode 2b) gradually decreases.

その後、ブロア9が停止されると共に、カソード2bへのガス供給路5に設けられた弁V4が閉止され、カソード2bへの空気の供給が停止される。このとき、原料ガスは燃料ガス生成装置1に供給されており、燃料ガス生成装置1からアノード2aへの燃料ガスの供給は継続されている。よって、燃料電池セル2では燃料ガスの供給量に比べて空気の供給量が非常に少ない状態になり、セル電圧が急激に減少する。つまり、ここでは、カソード2bへの空気の供給を停止した状態でカソード2bに残留している空気(酸素)とアノード2aに残留している燃料ガス(水素)とが反応する。そして、電気負荷又はインバータと燃料電池FCの燃料電池セル2との電気的な接続を解除して、燃料電池FCでの発電により得られた電力の出力を停止する。   Thereafter, the blower 9 is stopped, the valve V4 provided in the gas supply path 5 to the cathode 2b is closed, and the supply of air to the cathode 2b is stopped. At this time, the raw material gas is supplied to the fuel gas generator 1, and the supply of the fuel gas from the fuel gas generator 1 to the anode 2a is continued. Therefore, in the fuel battery cell 2, the supply amount of air is very small compared to the supply amount of fuel gas, and the cell voltage rapidly decreases. That is, here, the air (oxygen) remaining on the cathode 2b reacts with the fuel gas (hydrogen) remaining on the anode 2a in a state where the supply of air to the cathode 2b is stopped. Then, the electrical connection between the electric load or the inverter and the fuel cell 2 of the fuel cell FC is released, and the output of the electric power obtained by the power generation in the fuel cell FC is stopped.

〔停止状態維持工程〕
上記停止移行工程の後に後述する停止状態維持工程を実施する。但し、図2に示すように、停止移行工程が終了した時点では未だ改質器1aの内部の改質触媒の温度は低下しておらず、改質反応による水素の生成或いは水蒸気の発生などによる改質器1aの圧力の増加が見られる。よって、改質触媒の温度が高い状態で弁V3を開放していると、アノード2aにそれらのガス或いは水蒸気が供給されてアノード2aの圧力が増大し、空気の供給が停止されたカソード2bとの圧力差が大きくなってしまい、電解質2cが破損する可能性がある。そこで、改質触媒の温度が設定温度(図2に示す例では650℃)以下になるまで、弁V1を閉止し且つ弁V3を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を実施する。
[Stop state maintenance process]
After the stop transition step, a stop state maintaining step described later is performed. However, as shown in FIG. 2, the temperature of the reforming catalyst inside the reformer 1a has not yet decreased at the time when the stop transition process is completed, and is due to the generation of hydrogen by the reforming reaction or the generation of steam. An increase in the pressure of the reformer 1a is observed. Therefore, when the valve V3 is opened while the temperature of the reforming catalyst is high, the gas or water vapor is supplied to the anode 2a, the pressure of the anode 2a is increased, and the cathode 2b in which the supply of air is stopped There is a possibility that the pressure difference will increase and the electrolyte 2c may be damaged. Therefore, the fuel gas generator isolation process is performed in which the valve V1 is closed and the valve V3 is closed until the temperature of the reforming catalyst becomes equal to or lower than the set temperature (650 ° C. in the example shown in FIG. 2).

具体的には、この燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、改質反応による水素の生成或いは水蒸気の発生などによる改質器1aの圧力の増加が見られる。よって、弁V1と弁V3との間の圧力が設定圧力を超えると、その弁V1と弁V3との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する。具体的には、弁V1と弁V3との間に存在する改質器1aの圧力が設定圧力(例えば、6kPa)を超えると、弁V3を開放して燃料ガス生成装置1からアノード2aへガスを流入させることで弁V1と弁V3との間の圧力を低下させる。図2に示すように、この圧力低下処理により改質器1aの圧力の上昇と低下とが繰り返される間(図2において「圧力開放処理」と記載する)に改質触媒の温度が徐々に低下する。改質器1aの温度(つまり、改質触媒の温度)が設定温度(図2に示す例では250℃)以下になると、燃料ガス生成装置隔離処理を終了する。そして、燃料ガス生成装置1からアノード2aへ通じるガス流通系統の改質器1aよりも上流側の弁V1(本発明の「第1閉止対象部位」の一例)を閉止し、且つ、アノード2aからのガス排出路7の途中の弁V2(本発明の「第2閉止対象部位」の一例)を閉止し、且つ、燃料ガス生成装置1とアノード2aとの間のガスの流通を許容した状態(弁V3を開放した状態)にする停止状態維持工程を実施する。つまり、弁V1(第1閉止対象部位)と弁V2(第2閉止対象部位)との間を保圧対象範囲とする。   Specifically, an increase in the pressure of the reformer 1a due to the generation of hydrogen by the reforming reaction or the generation of water vapor is observed while the fuel gas generator isolating process is being performed. Therefore, when the pressure between the valve V1 and the valve V3 exceeds the set pressure, a pressure reduction process for reducing the pressure between the valve V1 and the valve V3 is performed. Specifically, when the pressure of the reformer 1a existing between the valve V1 and the valve V3 exceeds a set pressure (for example, 6 kPa), the valve V3 is opened and gas is supplied from the fuel gas generator 1 to the anode 2a. To reduce the pressure between the valve V1 and the valve V3. As shown in FIG. 2, the temperature of the reforming catalyst gradually decreases while the pressure reduction process repeatedly increases and decreases the pressure in the reformer 1 a (referred to as “pressure release process” in FIG. 2). To do. When the temperature of the reformer 1a (that is, the temperature of the reforming catalyst) becomes equal to or lower than the set temperature (250 ° C. in the example shown in FIG. 2), the fuel gas generator isolating process is terminated. Then, the valve V1 upstream of the reformer 1a of the gas distribution system leading from the fuel gas generator 1 to the anode 2a (an example of the “first closing target portion” of the present invention) is closed, and the anode 2a The valve V2 in the middle of the gas discharge path 7 (an example of the “second closing target portion” of the present invention) is closed, and the gas flow between the fuel gas generator 1 and the anode 2a is allowed ( A stop state maintaining step is performed in which the valve V3 is opened). That is, the pressure holding target range is defined between the valve V1 (first closing target part) and the valve V2 (second closing target part).

停止状態維持工程において上記燃料ガス生成装置隔離処理を終了した後は、改質器1aの圧力上昇は見られなくなり、逆に改質触媒の温度低下により保圧対象範囲の圧力低下が見られる。よって、上述した燃料ガス生成装置隔離処理の後、停止状態維持工程を継続して実施している間の設定保圧タイミングで、上記保圧対象範囲の保圧処理を行う。更に、停止状態維持工程を実施している間に保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、弁V1(第1閉止対象部位)と、ガス流通系統の途中の燃料ガス生成装置1及びアノード2aの間の弁V3(本発明の「第3閉止対象部位」の一例)とを閉止して燃料ガス生成装置1とアノード2aとの間のガスの流通を遮断することで保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理を行う。
以下に、保圧処理及び保圧対象範囲分離処理について説明する。
After the fuel gas generator isolating process is completed in the stop state maintaining step, the pressure increase in the reformer 1a is not observed, and conversely, the pressure decrease in the pressure holding target range is observed due to the temperature decrease of the reforming catalyst. Therefore, after the fuel gas generation device isolation process described above, the pressure holding process for the pressure holding target range is performed at the set pressure holding timing while the stop state maintaining process is continuously performed. Further, when gas leakage from the pressure holding target range is detected during the stop state maintaining process, the valve V1 (first closing target portion), the fuel gas generator 1 and the anode 2a in the middle of the gas distribution system are detected. The pressure holding target range is separated by closing the valve V3 (an example of the “third closing target portion” of the present invention) between the two and shutting off the gas flow between the fuel gas generating device 1 and the anode 2a. The pressure holding target range separation process is performed.
Hereinafter, the pressure holding process and the pressure holding target range separation process will be described.

〔保圧処理〕
本実施形態において、制御手段Cは、図2に示すように、改質器1a(「燃料ガス生成装置1の内部のアノード2aへ通じるガス流通系統の所定部位」の一例)の圧力が、燃料ガス生成装置1の温度低下による圧力低下と弁V1を開放して原料ガスを流入させることによる圧力上昇とを繰り返す。即ち、圧力センサP1で検出されるその改質器1aの圧力が低下傾向にあるとき、設定保圧圧力(図2に示す例では4kPa)を下回ると、上記設定保圧タイミングになったと判定する。そして、弁V1を設定時間だけ開放し、その間に原料ガスを燃料ガス生成装置1へ流入させる。つまり、保圧処理は、適当な設定保圧タイミングで繰り返し実施される。保圧処理により、保圧対象範囲の圧力が原料ガス及び残留している改質ガス(水素)で保たれる。その結果、改質器1a及びアノード2aへの外部からの空気の侵入を抑制できる。加えて、アノード2aへのカソード2bからの酸素の侵入があったとしても、侵入した酸素がアノード2aに供給した水素(残留している改質ガス)と反応して消費されて酸素濃度が低くなるため、その酸素によってアノード2aが酸化されることを抑制できる。
[Pressure holding treatment]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the control means C is configured such that the pressure of the reformer 1a (an example of “a predetermined part of the gas distribution system leading to the anode 2a inside the fuel gas generator 1)” The pressure drop due to the temperature drop of the gas generator 1 and the pressure rise due to opening the valve V1 and allowing the raw material gas to flow in are repeated. That is, when the pressure of the reformer 1a detected by the pressure sensor P1 tends to decrease, if the pressure falls below the set holding pressure (4 kPa in the example shown in FIG. 2), it is determined that the set holding pressure timing has come. . Then, the valve V1 is opened for a set time, and the raw material gas flows into the fuel gas generator 1 during that time. That is, the pressure holding process is repeatedly performed at an appropriate set pressure holding timing. By the pressure holding process, the pressure in the pressure holding target range is maintained by the source gas and the remaining reformed gas (hydrogen). As a result, intrusion of air from the outside to the reformer 1a and the anode 2a can be suppressed. In addition, even if oxygen enters the anode 2a from the cathode 2b, the invaded oxygen reacts with hydrogen (remaining reformed gas) supplied to the anode 2a and is consumed, resulting in a low oxygen concentration. Therefore, the oxidation of the anode 2a by the oxygen can be suppressed.

〔保圧対象範囲分離処理〕
加えて、制御手段Cは、停止状態維持工程を実施している間に保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、弁V1(本発明の「第1閉止対象部位」の一例)と、ガス流通系統の途中の燃料ガス生成装置1及びアノード2aの間の弁V3(本発明の「第3閉止対象部位」の一例)とを閉止して燃料ガス生成装置1とアノード2aとの間のガスの流通を遮断することで上記保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理を行う。つまり、当初は、弁V1から弁V2の間で構成されていた保圧対象範囲を、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲と、弁V3と弁V2との間で構成される保圧対象範囲とに分離する。そして、制御手段Cは、保圧対象範囲分離処理を行った後、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲に対して上記保圧処理を継続して実施する。本実施形態では、圧力センサP1が弁V1と弁V3との間に設けられているので、上記保圧対象範囲分離処理が行われた後に弁V1と弁V3との間を保圧対象範囲とした場合にも、その弁V1と弁V3との間の保圧対象範囲の圧力を圧力センサP1で検出して上記保圧処理を実行できる。
[Pressurization target range separation processing]
In addition, when the control means C detects a gas leak from the pressure holding target range during the stop state maintaining process, the control means C and the gas V1 (an example of the “first closing target portion” of the present invention) and the gas Gas between the fuel gas generating device 1 and the anode 2a by closing the valve V3 (an example of the “third closing target portion” of the present invention) between the fuel gas generating device 1 and the anode 2a in the middle of the distribution system The pressure holding target range separation process for separating the pressure holding target range is performed by blocking the distribution of the pressure. That is, initially, the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V2 is changed between the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V3, and the valve V3 and the valve V2. Separated into the pressure holding target range. And the control means C performs the said pressure holding process continuously with respect to the pressure holding object range comprised between the valve V1 and the valve V3, after performing the pressure holding object range isolation | separation process. In this embodiment, since the pressure sensor P1 is provided between the valve V1 and the valve V3, the pressure holding target range is defined as the pressure holding target range after the pressure holding target range separation processing is performed. Even in this case, the pressure holding process can be performed by detecting the pressure in the pressure holding target range between the valve V1 and the valve V3 with the pressure sensor P1.

つまり、この保圧対象範囲分離処理によって、全保圧対象範囲の内の弁V1と弁V3との間の範囲(即ち、燃料ガス生成装置1の改質器1aなどを含む範囲)を選択的に隔離できる。その結果、ガス漏れが弁V3と弁V2との間(例えば、弁V3と弁V2との間にある燃料電池セル2など)で発生していたとしても、弁V1と弁V3との間(即ち、弁V1と弁V3との間にある燃料ガス生成装置の改質器など)の圧力を維持できる。そして、燃料ガス生成装置1の改質器1aなどの酸化を抑制できる。
加えて、当初は、弁V1から弁V2の間で構成されていた保圧対象範囲を、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲と、弁V3と弁V2との間で構成される保圧対象範囲とに分離することで、ガス漏れが、アノード2a等を含む弁V3と弁V2との間の範囲、或いは、改質器1a等を含む弁V1と弁V3との間の範囲の何れで発生していたとしても、ガス漏れの発生していない方の範囲へ、酸素が侵入する等のガス漏れの影響が及ばないようにできる。更に、ガス漏れが検出された後も弁V1と弁V3と弁V2とを閉止し続けることで、即ち、ガス漏れが発生している箇所を封止し続けることで、ガス漏れが緩やかに進行するようにできる
従って、ガス漏れなどが発生しても、燃料電池システムS1内の少なくとも一部分の性能を維持できる。
That is, by this pressure holding target range separation processing, a range between the valve V1 and the valve V3 in the entire pressure holding target range (that is, a range including the reformer 1a of the fuel gas generation device 1) is selectively selected. Can be isolated. As a result, even if a gas leak occurs between the valve V3 and the valve V2 (for example, the fuel cell 2 between the valve V3 and the valve V2), the gas leakage between the valve V1 and the valve V3 ( That is, the pressure of the reformer of the fuel gas generation device between the valve V1 and the valve V3 can be maintained. And oxidation of the reformer 1a etc. of the fuel gas generator 1 can be suppressed.
In addition, the pressure holding target range initially configured between the valve V1 and the valve V2 is the same as the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V3, and between the valve V3 and the valve V2. The gas leakage is separated into the pressure holding target range constituted by the range between the valve V3 and the valve V2 including the anode 2a or the like, or the valve V1 and the valve V3 including the reformer 1a and the like. Can be prevented from being affected by gas leakage such as oxygen intrusion into the range where no gas leakage occurs. Furthermore, by continuing to close the valve V1, the valve V3, and the valve V2 even after the gas leak is detected, that is, by continuing to seal the portion where the gas leak has occurred, the gas leak gradually proceeds. Therefore, even if a gas leak occurs, the performance of at least a part of the fuel cell system S1 can be maintained.

本実施形態において、制御手段Cは、上記保圧処理の実施頻度が高いとき、又は、保圧処理において保圧対象範囲にガスを供給したときに保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間が設定所要時間以上であるとき、又は、保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度が設定低下速度以上のとき、保圧対象範囲からのガス漏れが発生したと判定する。   In the present embodiment, the control means C is required to increase the pressure inside the pressure holding target range when the frequency of the pressure holding processing is high or when gas is supplied to the pressure holding target range in the pressure holding processing. When the time is equal to or longer than the set required time, or when the pressure decrease rate inside the pressure holding target range is equal to or higher than the set pressure decreasing speed, it is determined that a gas leak from the pressure holding target range has occurred.

つまり、保圧処理の実施頻度が通常の頻度(基準頻度)よりも高いということは、保圧対象範囲の圧力低下(例えば、保圧対象範囲からのガスの流出)が大きいと見なすことができる。また、保圧処理において保圧対象範囲にガスを供給したときに保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間が設定所要時間以上であるということは、保圧対象範囲からのガスの流出があるために保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に長い時間を要していると見なすことができる。また或いは、保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度が設定低下速度以上であるということは、保圧対象範囲からのガスの流出量が大きいと見なすことができる。
以上のように、制御手段Cが、上記保圧処理の実施頻度、又は、保圧処理において保圧対象範囲にガスを供給したときに保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間、又は、保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度を監視することで、保圧対象範囲からのガス漏れの可能性を迅速に検出できる。特に、本実施形態では、保圧対象範囲の圧力を検出するための圧力センサP1が弁V1と弁V3との間(第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間)に設けられているので、上記保圧対象範囲分離処理が行われた後には、弁V1と弁V3との間の保圧対象範囲の圧力を選択的に検出できる。つまり、保圧対象範囲分離処理が行われた後には、弁V1と弁V3との間の保圧対象範囲からのガス漏れを選択的に検出できる。
In other words, the fact that the pressure holding process is performed more frequently than the normal frequency (reference frequency) can be regarded as a large pressure drop in the pressure holding target range (for example, outflow of gas from the pressure holding target range). . In addition, when the gas is supplied to the pressure holding target range during the pressure holding process, the time required for the pressure inside the pressure holding target range to rise is equal to or longer than the set required time. Therefore, it can be considered that it takes a long time to increase the pressure inside the pressure holding target range. Alternatively, the fact that the pressure decrease rate within the pressure holding target range is equal to or higher than the set pressure reducing rate can be regarded as a large outflow amount of gas from the pressure holding target range.
As described above, the control unit C performs the above-described holding pressure processing time, or the time required to increase the pressure inside the holding pressure target range when the gas is supplied to the holding pressure range in the holding pressure process, or The possibility of gas leakage from the pressure holding target range can be quickly detected by monitoring the rate of pressure drop within the pressure holding target range. In particular, in this embodiment, the pressure sensor P1 for detecting the pressure in the pressure holding target range is provided between the valve V1 and the valve V3 (between the first closing target site and the third closing target site). Therefore, after the pressure holding target range separation process is performed, the pressure in the pressure holding target range between the valve V1 and the valve V3 can be selectively detected. That is, after the pressure holding target range separation process is performed, gas leakage from the pressure holding target range between the valve V1 and the valve V3 can be selectively detected.

更に、制御手段Cは、保圧対象範囲分離処理を行ってから設定判定時間経過した後でガス漏れを検出した場合(上述のように、弁V1と弁V3との間の保圧対象範囲からのガス漏れを検出した場合)には、保圧対象範囲分離処理の前に検出したガス漏れは弁V1(第1閉止対象部位)と弁V3(第3閉止対象部位)との間(即ち、弁V1と弁V3との間にある燃料ガス生成装置など)からのガス漏れであったと判定し、及び、ガス漏れを検出しない場合には弁V3(第3閉止対象部位)と弁V2(第2閉止対象部位)との間(即ち、弁V3と弁V2との間にある燃料電池など)からのガス漏れであったと判定する。
そして、制御手段Cは、保圧対象範囲分離処理を行った後、保圧対象範囲の内の第1閉止対象部位と第3閉止対象部位との間の範囲からのガス漏れを検出すると保圧処理を中止する。
Further, when the control means C detects a gas leak after the set determination time has elapsed after performing the pressure holding target range separation process (as described above, from the pressure holding target range between the valve V1 and the valve V3). Gas leakage detected before the pressure holding target range separation process is performed between the valve V1 (first closing target part) and the valve V3 (third closing target part) (that is, When it is determined that the gas has leaked from the fuel gas generation device between the valve V1 and the valve V3), and when no gas leak is detected, the valve V3 (third closing target site) and the valve V2 (first valve) 2) (ie, a fuel cell located between the valve V3 and the valve V2).
Then, after performing the pressure holding target range separation process, the control means C detects the gas leakage from the range between the first closing target portion and the third closing target portion within the pressure holding target range. Cancel processing.

図3は上述した保圧対象範囲分離処理を含む制御のフローチャートであり、以下に詳細に説明する。
図3の工程#10において制御手段は、弁V3が閉止されているか否かを判定する。つまり、制御手段は、保圧対象範囲分離処理が既に実施されているか否かを判定する。未だ弁V3が閉止されていない場合(図3の工程#10において「No」の場合)は、弁V1から弁V2の間の範囲を保圧対象範囲として保圧処理が行われている状況である。これに対して、既に弁V3が閉止されている場合(図3の工程#10において「Yes」の場合)は、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲と、弁V3と弁V2との間で構成される保圧対象範囲とに分離され、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲のみに保圧処理が実施されている(弁V3と弁V2との間の範囲は単なる封止処理が実施されている)状況である。
FIG. 3 is a flowchart of control including the above-described pressure holding target range separation processing, which will be described in detail below.
In step # 10 of FIG. 3, the control means determines whether or not the valve V3 is closed. That is, the control means determines whether or not the pressure holding target range separation process has already been performed. When the valve V3 has not been closed yet (in the case of “No” in step # 10 of FIG. 3), the pressure holding process is being performed with the range between the valve V1 and the valve V2 as the pressure holding target range. is there. On the other hand, when the valve V3 is already closed (in the case of “Yes” in step # 10 of FIG. 3), the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V3, and the valve V3 The pressure holding process is performed only on the pressure holding target range constituted between the valve V1 and the valve V3 (the valve V3 and the valve V2). The range between V2 is a situation where a simple sealing process is performed).

制御手段は、工程#10において未だ弁V3が閉止されていないと判定した場合、工程#12においてガス漏れが発生しているか否かを判定する。制御手段は、工程#12においてガス漏れが発生していると判定した場合、工程#14において弁V3を閉止して保圧対象範囲分離処理を実施し、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲のみに保圧処理を実施する。つまり、ガス漏れが弁V3と弁V2との間(例えば、弁V3と弁V2との間にある燃料電池セル2など)で発生していたとしても、弁V1と弁V3との間(即ち、弁V1と弁V3との間にある燃料ガス生成装置1の改質器1aなど)の圧力を維持できる。そして、燃料ガス生成装置1の改質器1aなどの酸化を抑制できる。
これに対して、制御手段は、工程#12においてガス漏れが発生していないと判定した場合、弁V1から弁V2の間を保圧対象範囲として保圧処理を継続する。
When it is determined in step # 10 that the valve V3 is not yet closed, the control unit determines whether or not a gas leak has occurred in step # 12. If it is determined in step # 12 that a gas leak has occurred, the control means closes the valve V3 in step # 14 to perform the pressure holding target range separation process, and is configured between the valve V1 and the valve V3. The pressure holding process is performed only on the target pressure holding range. That is, even if a gas leak occurs between the valve V3 and the valve V2 (for example, the fuel battery cell 2 between the valve V3 and the valve V2), the gas leak occurs between the valve V1 and the valve V3 (that is, , The pressure of the reformer 1a, etc. of the fuel gas generator 1 between the valve V1 and the valve V3 can be maintained. And oxidation of the reformer 1a etc. of the fuel gas generator 1 can be suppressed.
On the other hand, if it is determined in step # 12 that no gas leak has occurred, the control means continues the pressure holding process with the pressure holding range between the valve V1 and the valve V2.

制御手段は、工程#10において既に弁V3が閉止されていると判定した場合、工程#16においてガス漏れが発生しているか否かを判定する。制御手段は、工程#16においてガス漏れが発生していると判定した場合(即ち、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲からガス漏れが発生していると判定した場合)、工程#18において保圧処理を中止する。つまり、保圧対象範囲からのガス漏れが発生している状況で保圧対象範囲の内部の圧力を上昇させると、ガス漏れが促進される可能性があるが、工程#18において保圧処理を中止することで、保圧対象範囲の外部へのガス漏れが抑制される。
これに対して、制御手段は、工程#16においてガス漏れが発生していないと判定した合、弁V1と弁V3との間で構成される保圧対象範囲の保圧処理を継続する。
When it is determined in step # 10 that the valve V3 has already been closed, the control means determines in step # 16 whether or not a gas leak has occurred. When it is determined in step # 16 that a gas leak has occurred (that is, when it is determined that a gas leak has occurred from the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V3). ), The pressure holding process is stopped in step # 18. That is, if the pressure inside the pressure holding target range is increased in a situation where gas leakage from the pressure holding target range occurs, the gas leakage may be promoted, but the pressure holding process is performed in step # 18. By stopping, gas leakage to the outside of the pressure holding target range is suppressed.
On the other hand, when it is determined in step # 16 that no gas leak has occurred, the control means continues the pressure holding process in the pressure holding target range configured between the valve V1 and the valve V3.

<第2実施形態>
第2実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法は、第1実施形態とガス漏れの検出方法が異なる。以下に第2実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
The method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the second embodiment is different from the first embodiment in the gas leak detection method. Hereinafter, the method for maintaining the stopped state of the fuel cell system according to the second embodiment will be described, but the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図4は、第2実施形態の燃料電池システムの停止状態維持方法が実施される燃料電池システムS2(S)の構成を説明する図である。この燃料電池システムS2は、燃料ガス用加湿器4及び酸化剤ガス用加湿器6を備えていない。加えて、燃料電池システムS2は、システム内で使用されるメタン等の原料ガス及び水素などの可燃性ガス(即ち、監視対象ガス)を検出可能なガスセンサ(ガス検出センサ)10を備えている。そして、制御手段は、ガスセンサ10によって設定濃度以上の監視対象ガスが検出されたとき、ガス漏れが発生していると判定する。つまり、本実施形態では、ガスセンサ10を用いることで、監視対象ガスのガス漏れを正確に検出できる。ガスセンサ10は、例えば、燃料電池システムSの内部であって、燃料電池システムS内を換気するための換気空気が燃料電池システムSから外に出る直前の部位などに設けられている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a fuel cell system S2 (S) in which the fuel cell system stop state maintaining method of the second embodiment is implemented. The fuel cell system S2 does not include the fuel gas humidifier 4 and the oxidant gas humidifier 6. In addition, the fuel cell system S2 includes a gas sensor (gas detection sensor) 10 capable of detecting a raw material gas such as methane and a combustible gas such as hydrogen (that is, a monitoring target gas) used in the system. And a control means determines with the gas leak having generate | occur | produced, when the monitoring object gas more than a setting density | concentration is detected by the gas sensor 10. FIG. That is, in the present embodiment, by using the gas sensor 10, it is possible to accurately detect a gas leak of the monitoring target gas. The gas sensor 10 is provided, for example, in a portion of the fuel cell system S immediately before the ventilation air for ventilating the inside of the fuel cell system S comes out of the fuel cell system S.

<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、保圧処理を行う設定保圧タイミングとして、改質器1aの圧力が低下傾向にあるときの設定保圧圧力になったタイミングを例示したが、他のタイミングを上記設定保圧タイミングとすることもできる。例えば、制御手段Cが、燃料ガス生成装置隔離処理を終了した後の経過時間を計測し、その経過時間が設定時間となる度に(例えば、燃料ガス生成装置隔離処理を終了した後の経過時間が、10分、30分、60分、120分・・・となる度に)上記設定保圧タイミングとなったと判定するように改変してもよい。
<Another embodiment>
<1>
In the above-described embodiment, as the set holding pressure timing for performing the holding pressure processing, the timing when the set holding pressure is reached when the pressure of the reformer 1a tends to decrease is illustrated, but other timings are set as the set holding pressure. It can also be a timing. For example, the control means C measures the elapsed time after the fuel gas generating device isolation process ends, and every time the elapsed time reaches a set time (for example, the elapsed time after the fuel gas generating device isolation process ends) May be modified so that it is determined that the set pressure holding timing has been reached (every 10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, ...).

<2>
上記実施形態において、アノード2aの圧力及び温度を検出する必要がなければ、アノード2aの圧力を検出する圧力センサP2、及び、アノード2aの温度を検出する温度センサT2を設けなくてもよい。
或いは、上記第1実施形態では、制御手段Cが、ガス流通系統の内部(改質器1a)の圧力を検出する圧力センサP1を用いて、保圧対象範囲の内部の圧力が設定保圧圧力を下回ったか否かを判定する例を記載したが、ガス流通系統の内部としてのアノード2aの圧力を検出する圧力センサP2を用いて、保圧対象範囲の内部の圧力が設定保圧圧力を下回ったか否かを判定するように改変してもよい。
<2>
In the above embodiment, if it is not necessary to detect the pressure and temperature of the anode 2a, the pressure sensor P2 for detecting the pressure of the anode 2a and the temperature sensor T2 for detecting the temperature of the anode 2a may not be provided.
Or in the said 1st Embodiment, the control means C uses the pressure sensor P1 which detects the pressure of the inside (reformer 1a) of a gas distribution system, and the pressure inside the pressure retention object range is set pressure holding pressure. Although the example of determining whether or not the pressure is lower than the above is described, the pressure inside the holding pressure range is lower than the set holding pressure by using the pressure sensor P2 that detects the pressure of the anode 2a as the inside of the gas distribution system. You may modify | change so that it may determine whether it was.

<3>
上記実施形態では、カソード2bへのガス供給路5に弁V4を設けたが、この弁V4を設けなくてもよい。
<3>
In the above embodiment, the valve V4 is provided in the gas supply path 5 to the cathode 2b, but this valve V4 may not be provided.

<4>
上記実施形態では、弁V1と弁V2との間を保圧対象範囲としている間にガス漏れを検出すると、弁V1、V2、V3の全てを閉止するような保圧対象範囲分離処理を行う例を示したが、他の形態の保圧対象範囲分離処理、例えば、弁V1及び弁V3を閉止し及び弁V2を開放するような保圧対象範囲分離処理を行ってもよい。つまり、弁V1と弁V3との間のみを保圧対象範囲とするような保圧対象範囲分離処理を行ってもよい。例えば、燃料電池FCからのガス漏れがあった場合には、燃料電池FCを新品に入れ換えるメンテナンスを行う必要があるようなシステムがある。そのような場合、ガス漏れが発生し、交換されるのを待っている燃料電池FCには空気が侵入しても構わないため、弁V2を閉止しておく必要はない。その結果、弁V2を閉止しておくための電力は不要となる。
<4>
In the above embodiment, an example of performing a pressure holding target range separation process that closes all of the valves V1, V2, and V3 when a gas leakage is detected while the pressure holding range is between the valve V1 and the valve V2. However, the pressure holding target range separation processing of another form, for example, the pressure holding target range separation processing such as closing the valve V1 and the valve V3 and opening the valve V2 may be performed. That is, the pressure holding target range separation process may be performed so that only the space between the valve V1 and the valve V3 is set as the pressure holding target range. For example, when there is a gas leak from the fuel cell FC, there is a system in which maintenance is required to replace the fuel cell FC with a new one. In such a case, it is not necessary to close the valve V2 because air may enter the fuel cell FC that has been leaked and is waiting to be replaced. As a result, no electric power is required to keep the valve V2 closed.

本発明は、ガス漏れなどが発生しても、燃料電池システム内の少なくとも一部分の性能を維持するために利用できる。   The present invention can be used to maintain the performance of at least a part of the fuel cell system even when a gas leak or the like occurs.

1 燃料ガス生成装置
1a 改質器
2 燃料電池セル
2a アノード
2b カソード
3 ガス供給路(ガス流通系統)
7 ガス排出路
10 ガスセンサ(ガス検出センサ)
C 制御手段
FC 燃料電池
P1 圧力センサ(圧力計)
S(S1、S2) 燃料電池システム
V1 弁(第1閉止対象部位)
V2 弁(第2閉止対象部位)
V3 弁(第3閉止対象部位)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas production | generation apparatus 1a Reformer 2 Fuel cell 2a Anode 2b Cathode 3 Gas supply path (gas distribution system)
7 Gas exhaust passage 10 Gas sensor (gas detection sensor)
C Control means FC Fuel cell P1 Pressure sensor (pressure gauge)
S (S1, S2) Fuel cell system V1 valve (first part to be closed)
V2 valve (second closing target)
V3 valve (third closing target)

Claims (8)

水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備え、前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されている燃料電池システムの停止状態維持方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程と、
前記停止移行工程の後に、前記燃料電池の運転を前記停止状態に維持し、且つ、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の第1閉止対象部位を閉止し、且つ、前記アノードからのガス排出路の途中の第2閉止対象部位を閉止し、且つ、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通を許容した状態で、前記燃料電池を保管する停止状態維持工程とを有し、
前記停止状態維持工程を実施している間の設定保圧タイミングで、前記第1閉止対象部位と前記第2閉止対象部位との間を保圧対象範囲として当該保圧対象範囲の保圧処理を行うと共に、前記停止状態維持工程を実施している間に前記保圧対象範囲からのガス漏れを検出すると、前記第1閉止対象部位と、前記ガス流通系統の途中の前記燃料ガス生成装置及び前記アノードの間の第3閉止対象部位とを閉止して前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通を遮断することで前記保圧対象範囲を分離する保圧対象範囲分離処理を行う燃料電池システムの停止状態維持方法。
A fuel cell comprising an electrolyte provided between an anode to which a fuel gas containing hydrogen is supplied and a cathode to which an oxidant gas is supplied, is supplied to the anode through a gas supply path to the anode A method for maintaining a stopped state of a fuel cell system to which a fuel gas generation device that generates the fuel gas using a reformer is connected,
A stop transition step of shifting the operation of the fuel cell to a stop state in which output of power from the fuel cell is stopped;
After the stop transition step, the first closing target portion upstream of the reformer of the gas distribution system that maintains the operation of the fuel cell in the stopped state and communicates from the fuel gas generation device to the anode. And the second closing target part in the middle of the gas discharge path from the anode is closed, and the flow of gas between the fuel gas generator and the anode is allowed. A stopped state maintaining step for storing the battery,
At the set pressure holding timing during the stop state maintaining step, the pressure holding process for the pressure holding target range is performed with the pressure holding target range between the first closing target part and the second closing target part. And when the gas leakage from the pressure holding target range is detected while the stop state maintaining step is being performed, the fuel gas generating device in the middle of the first closing target portion, the gas circulation system, and the A pressure holding target range separation process for separating the pressure holding target range is performed by closing a third closing target portion between the anodes and shutting off a gas flow between the fuel gas generation device and the anode. A method for maintaining a stopped state of a fuel cell system.
前記保圧対象範囲分離処理において前記第2閉止対象部位を閉止する請求項1記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   The method for maintaining a stopped state of a fuel cell system according to claim 1, wherein the second closing target part is closed in the pressure holding target range separation process. 前記保圧処理は、前記第1閉止対象部位を開放して、前記第1閉止対象部位の上流側から前記保圧対象範囲にガスを供給することで前記保圧対象範囲の内部の圧力を上昇させる処理である請求項1又は2記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   The pressure holding process increases the pressure inside the pressure holding target range by opening the first closing target site and supplying gas from the upstream side of the first closing target site to the pressure holding target range. The method for maintaining a stopped state of a fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein 前記保圧対象範囲分離処理を行った後、前記保圧対象範囲の内の前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間の範囲からのガス漏れを検出すると前記保圧処理を中止する請求項1〜3の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   After performing the pressure holding target range separation process, if a gas leak from a range between the first closing target part and the third closing target part in the pressure holding target range is detected, the pressure holding process is performed. The stop state maintaining method for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the stop state is maintained. 前記保圧対象範囲分離処理を行ってから設定判定時間経過した後で前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間からのガス漏れを検出した場合には、前記保圧対象範囲分離処理の前に検出したガス漏れは前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間からのガス漏れであったと判定し、及び、ガス漏れを検出しない場合には、前記保圧対象範囲分離処理の前に検出したガス漏れは前記第3閉止対象部位と前記第2閉止対象部位との間からのガス漏れであったと判定する請求項1〜4の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   When a gas leakage from between the first closing target part and the third closing target part is detected after a set determination time has elapsed since the pressure holding target range separation process has been performed, the pressure holding target range When it is determined that the gas leak detected before the separation process is a gas leak from between the first closing target part and the third closing target part, and the gas leakage is not detected, the pressure holding The gas leak detected before the target range separation process is determined to be a gas leak from between the third closing target part and the second closing target part. A method for maintaining a stopped state of a fuel cell system. 前記燃料電池システムには前記ガス流通系統の内部の圧力を検出可能な圧力計が前記第1閉止対象部位と前記第3閉止対象部位との間に設けられ、
前記設定保圧タイミングは、前記圧力計によって検出される前記保圧対象範囲の内部の圧力が設定保圧圧力を下回ったタイミングである請求項1〜5の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。
The fuel cell system is provided with a pressure gauge capable of detecting the pressure inside the gas distribution system between the first closing target part and the third closing target part,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein the set pressure holding timing is a timing at which a pressure inside the pressure holding target range detected by the pressure gauge falls below a set pressure holding pressure. How to maintain the stopped state.
前記保圧処理の実施頻度が高いとき、又は、前記保圧処理において前記保圧対象範囲にガスを供給したときに前記保圧対象範囲の内部の圧力の上昇に要する時間が設定所要時間以上であるとき、又は、前記保圧対象範囲の内部の圧力の低下速度が設定低下速度以上のとき、ガス漏れが発生したと判定する請求項6記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   When the pressure holding process is frequently performed or when gas is supplied to the pressure holding target range in the pressure holding process, the time required to increase the pressure inside the pressure holding target range is equal to or longer than the set required time. The method for maintaining a stopped state of a fuel cell system according to claim 6, wherein it is determined that a gas leak has occurred at a certain time or when the rate of pressure decrease within the pressure holding target range is equal to or greater than a set rate of decrease. 監視対象ガスを検出可能なガス検出センサが、設定濃度以上の監視対象ガスを検出したとき、ガス漏れが発生したと判定する請求項1〜5の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止状態維持方法。   The stop of the fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein a gas detection sensor capable of detecting a monitoring target gas determines that a gas leak has occurred when the monitoring target gas having a set concentration or more is detected. State maintenance method.
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