JP4220925B2 - Fuel cell power generation system - Google Patents

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JP4220925B2 JP2004092111A JP2004092111A JP4220925B2 JP 4220925 B2 JP4220925 B2 JP 4220925B2 JP 2004092111 A JP2004092111 A JP 2004092111A JP 2004092111 A JP2004092111 A JP 2004092111A JP 4220925 B2 JP4220925 B2 JP 4220925B2
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Description

本発明は燃料電池発電システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell power generation system.

従来、燃料電池発電システムでは、燃料ガス通路から燃料ガスを燃料電池の燃料極に供給すると共に、酸化剤ガス通路から酸化剤ガスを燃料電池の酸化剤極に供給する。燃料電池では、発電反応に伴い燃料電池の酸化剤極に水が生成される。燃料電池の酸化剤極に生成水が溜まると、酸化剤ガスの流れが妨げられ、発電効率が低下するおそれがある。生成水により燃料電池の内部においてガスの流れが妨げられることをフラッディングという。フラッディング現象が生じると、燃料電池の電圧の落ち込みが速く、しかも突発的である。   Conventionally, in a fuel cell power generation system, fuel gas is supplied from the fuel gas passage to the fuel electrode of the fuel cell, and oxidant gas is supplied from the oxidant gas passage to the oxidant electrode of the fuel cell. In a fuel cell, water is generated at the oxidant electrode of the fuel cell with a power generation reaction. If generated water accumulates at the oxidant electrode of the fuel cell, the flow of the oxidant gas may be hindered, and power generation efficiency may be reduced. The fact that the generated water hinders the flow of gas inside the fuel cell is called flooding. When the flooding phenomenon occurs, the fuel cell voltage drops rapidly and suddenly.

そこでフラッディングを抑制すべく、特許文献1には、加湿器を迂回させて酸化剤ガスを燃料電池に供給する加湿バイパスラインを設けている燃料電池発電システムが開示されている。そして燃料電池の酸化剤極に生成水が溜まり、発電効率が低下したときには、空気を加湿器を介して燃料電池の酸化剤極に供給する他に、運転中に、空気を加湿バイパスラインを介して、つまり、加湿器を介することなく、燃料電池の酸化剤極に供給し、酸化剤極に溜まった生成水を運転中に下流側に押し流すことにしている。   Therefore, in order to suppress flooding, Patent Document 1 discloses a fuel cell power generation system provided with a humidification bypass line that bypasses a humidifier and supplies oxidant gas to the fuel cell. When the generated water accumulates in the oxidant electrode of the fuel cell and the power generation efficiency decreases, air is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell via the humidifier and air is supplied via the humidification bypass line during operation. In other words, the water supplied to the oxidant electrode of the fuel cell without passing through the humidifier is forced to flow downstream in the operation during operation.

特許文献2には、水が添加された燃料ガスをアノード側に供給するとともに酸化剤ガスをカソード側に供給する起動方法において、設定電圧以上でないと判定されときに燃料ガスへの水の添加を停止させるとともに、設定電圧以上であると判定されたときには、燃料ガスへの水の添加を開始する加水制御ステップを実行する起動方法が開示されている。これによりチャンネル内の水を解消することにしている。   In Patent Document 2, in a start-up method in which a fuel gas to which water is added is supplied to the anode side and an oxidant gas is supplied to the cathode side, water is added to the fuel gas when it is determined that the voltage is not higher than a set voltage. An activation method is disclosed in which a hydration control step for starting addition of water to the fuel gas is executed when it is determined that the voltage is equal to or higher than the set voltage. This will eliminate the water in the channel.

特許文献3には、通常運転停止後に、酸素極に乾燥酸素を供給するとともに燃料極に乾燥水素を供給する燃料電池システムが開示されている。
特開2000−306595号公報 特開平8−315843号公報 特開2002−208421号公報
Patent Document 3 discloses a fuel cell system that supplies dry oxygen to an oxygen electrode and dry hydrogen to a fuel electrode after stopping normal operation.
JP 2000-306595 A JP-A-8-315843 JP 2002-208421 A

上記した従来技術によれば、フラッディング現象をある程度抑制できるものの、燃料電池の前回の運転時の状態、燃料電池の前回の運転後の停止時の状態などによって、燃料電池の内部の濡れ状態は変化するため、単にガスを燃料電池の内部に供給するだけでは、フラッディング現象を抑制するには限界があり、発電効率を高めるには限界があった。また、燃料電池の前回の運転の経過履歴の如何によっては、運転を開始した後に直ちに電圧が落ち込むことがある。この場合には、燃料電池の内部の濡れ状態を判定している時間的な余裕もない。   According to the above-described conventional technology, although the flooding phenomenon can be suppressed to some extent, the wet state inside the fuel cell changes depending on the state of the previous operation of the fuel cell and the state of the fuel cell after the previous operation stop. Therefore, simply supplying gas to the inside of the fuel cell has a limit in suppressing the flooding phenomenon, and there is a limit in improving the power generation efficiency. Further, depending on the history of the previous operation of the fuel cell, the voltage may drop immediately after the operation is started. In this case, there is no time margin for determining the wet state inside the fuel cell.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の運転を開始するとき、運転の開始当初からフラッディング現象を抑制するのに有利であり、発電効率を高めるのに有利な燃料電池発電システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and when starting the operation of the fuel cell, it is advantageous to suppress the flooding phenomenon from the beginning of the operation and is advantageous to increase the power generation efficiency. It is an object to provide a power generation system.

様相1に係る燃料電池発電システムは、電解質膜と電解質膜を挟む燃料極及び酸化剤極とをもつ燃料電池と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路と、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路とを具備し、負荷給電以前にガスを燃料電池の内部に供給して燃料電池の内部の湿分を調整する燃料電池発電システムにおいて、
燃料電池の運転を開始するとき、
前回運転中の前記燃料電池の内部の湿分状態、前回運転終了時の前記燃料電池の内部の湿分状態、前回運転停止後の前記燃料電池の周囲環境の湿度の状態のうちの少なくとも一つからなる、前記燃料電池の起動開始前の経過履歴に応じて
前記燃料電池の内部に供給するガスにより前記燃料電池の内部を乾燥させる開始用の湿分調整処理を行う湿分調整手段を有することを特徴とする。負荷とは燃料電池により駆動されるものをいう。
A fuel cell power generation system according to aspect 1 includes a fuel cell having an electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the electrolyte membrane, an oxidant gas passage for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell, a fuel cell In a fuel cell power generation system, comprising a fuel gas passage for supplying fuel gas to the fuel electrode of the battery, and adjusting the moisture inside the fuel cell by supplying gas into the fuel cell before load feeding
When starting the fuel cell operation,
At least one of the moisture state inside the fuel cell during the previous operation, the moisture state inside the fuel cell at the end of the previous operation, and the humidity state of the surrounding environment of the fuel cell after the previous operation stop According to the progress history before starting the fuel cell ,
It has a moisture adjustment means for performing a moisture adjustment process for starting to dry the inside of the fuel cell with the gas supplied to the inside of the fuel cell. A load means what is driven by a fuel cell.

この場合、燃料電池の運転を開始するとき、前回運転中の燃料電池の内部の湿分状態、前回運転終了時の燃料電池の内部の湿分状態、前回運転停止後の燃料電池の周囲環境の湿度の状態のうちの少なくとも一つからなる、燃料電池の起動開始前の経過履歴に応じて、燃料電池に供給するガスにより燃料電池の内部を乾燥させる湿分調整処理を実行する。 In this case, when starting the operation of the fuel cell, the humidity state inside the fuel cell during the previous operation, the moisture state inside the fuel cell at the end of the previous operation, and the surrounding environment of the fuel cell after the previous operation stop A moisture adjustment process for drying the inside of the fuel cell with the gas supplied to the fuel cell is executed in accordance with the history of the progress before the start of the fuel cell consisting of at least one of the humidity states .

ここで、燃料電池の内部の湿分が相対的に高くなるような経過履歴のときには、湿分調整処理では、燃料電池に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に増加させることができる。これに対して、燃料電池の内部の湿分が相対的に低めになるような経過履歴のときには、湿分調整処理では、燃料電池に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に減少させることができる。この結果、燃料電池の運転を開始するとき、燃料電池の起動開始前の経過履歴に関わらず、運転の開始当初から、燃料電池の内部における湿分が良好となり、運転の当初からフラッディング現象が抑制される。このため燃料電池の運転の開始当初から運転を良好に行うことができる。   Here, when the moisture history inside the fuel cell is relatively high, in the moisture adjustment process, the drying power (generally, the gas flow rate) of the gas supplied to the fuel cell is relatively set. Can be increased. On the other hand, when the moisture history inside the fuel cell is relatively low, in the moisture adjustment process, the drying power (generally, the gas flow rate) of the gas supplied to the fuel cell is set. It can be reduced relatively. As a result, when starting fuel cell operation, the moisture inside the fuel cell is good from the beginning of operation, regardless of the history before the start of fuel cell startup, and flooding is suppressed from the beginning of operation. Is done. For this reason, the operation can be satisfactorily performed from the beginning of the operation of the fuel cell.

様相2に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、改質原料を改質して燃料ガスを生成する改質器が設けられており、燃料電池の運転を開始するとき、湿分調整手段は、改質器の立ち上がり運転時に時間的に重複させて開始用の湿分調整処理を実行することを特徴とする。この場合、燃料電池の運転を開始するとき、湿分調整手段は、改質器の立ち上がり運転に時間的に重複させて開始用の湿分調整処理を実行する。従って、改質器の立ち上がり運転時にこれと並行して開始用の湿分調整処理が実行される。故に、燃料電池の立ち上がり時間が長期化することを防止することができる。更に、湿分調整処理において燃料電池の内部にガスを供給するブロア、ファン、コンプレッサ等の搬送源が改質処理において駆動するため、作動音が発生することが多い。一方、改質器の立ち上がり運転時においても改質器の作動音が発生する。従って開始用の湿分調整処理における作動音の発生時期と、改質器の作動音の発生時期とを時間的に重複させることができ、作動音の発生時期の長時間化を抑えることができる。 According to the fuel cell power generation system according to aspect 2, in addition to the above-described features, a reformer that reforms the reforming raw material to generate fuel gas is provided, and when the operation of the fuel cell is started, The moisture adjustment means is characterized in that the moisture adjustment process for start is executed in a time-overlapping manner during the start- up operation of the reformer. In this case, when the operation of the fuel cell is started, the moisture adjustment means performs the moisture adjustment process for the start in time overlap with the start- up operation of the reformer. Accordingly, a moisture adjustment process for starting is executed in parallel with the start- up operation of the reformer. Therefore, it is possible to prevent the rise time of the fuel cell from being prolonged. Further, since a carrier such as a blower, a fan, or a compressor that supplies gas to the inside of the fuel cell in the moisture adjustment process is driven in the reforming process, an operation noise is often generated. On the other hand, the operation sound of the reformer is generated even during the start-up operation of the reformer. Therefore, the generation time of the operation sound in the moisture adjustment process for start and the generation time of the operation sound of the reformer can be overlapped in time, and the generation time of the operation sound can be prevented from being prolonged. .

様相3に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、燃料電池の運転を終了するとき改質器にパージガスを供給するパージ処理部が設けられており、燃料電池の運転を開始するとき、湿分調整手段は開始用の湿分調整処理を実行すると共に、燃料電池の運転を終了するとき、湿分調整手段は、パージガス処理部により改質器にパージガスを供給するパージ処理に時間的に重複させて、燃料電池の内部に供給するガスにより燃料電池の内部を乾燥させる終了用の湿分調整処理を実行することを特徴とする。このように湿分調整手段は、パージ処理部によってパージガスを改質器に供給するパージ処理に時間的に重複させて終了用の湿分調整処理を実行する。従って、燃料電池の運転を終了するとき、パージ処理に並行して終了用の湿分調整処理が実行される。終了用の湿分調整処理ではガスを燃料電池に送給するブロア、ファン、コンプレッサ等の搬送源が湿分調整処理において駆動するため、作動音が発生することが多い。一方、パージ処理部によってパージガスを改質器に供給するときにおいても、改質器の作動音が発生する。従って終了用の湿分調整処理における作動音の発生時期とパージ処理部による作動音の発生時期とを時間的に重複させることができ、作動音の発生時期の長時間化を抑えることができる。 According to the fuel cell power generation system according to aspect 3, in addition to the features described above, and the purge processing unit is provided for supplying purge gas to the reformer when exiting the operation of the fuel cell, starts the operation of the fuel cell to time, the the moisture adjusting unit to execute the moisture adjustment process for starting, when to end the operation of the fuel cell, humidity adjusting means, the purge process for supplying purge gas to the reformer by the purge gas processing unit It is characterized in that a moisture adjustment process for termination is performed in which the inside of the fuel cell is dried with the gas supplied into the inside of the fuel cell in a time-overlapping manner. Thus humidity adjusting means, purge the purge processing temporally overlap to be supplied to the reformer to perform the moisture adjustment process for completion by the purge unit. Therefore, when the operation of the fuel cell is terminated, a moisture adjustment process for termination is executed in parallel with the purge process. In the moisture adjustment process for termination, since a carrier source such as a blower, a fan, and a compressor for supplying gas to the fuel cell is driven in the moisture adjustment process, an operation noise is often generated. On the other hand, even when supplying a purge gas to the reformer by the purge unit, the operation sound of the reformer is generated. Accordingly, the generation time of the operation sound in the moisture adjustment processing for termination and the generation time of the operation sound by the purge processing unit can be overlapped in time, and the generation time of the operation sound can be prevented from being prolonged.

様相4に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、湿分調整手段は、燃料電池に供給して燃料電池の内部の湿分を調整するための開始用の湿分調整処理を行うガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整してガスの乾燥力を増加させるガス乾燥力増加手段(ガス乾燥力調整手段)を有することを特徴とする。このようにガス乾燥力増加手段によりガスの乾燥力を調整すれば、燃料電池の内部の湿分を調整することができる。ガス乾燥力増加手段は、ガスの単位時間当たり流量、ガスの温度及びガスの湿度のうちの少なくとも一つを調整することができる。ガスの乾燥力を増加させるときには、ガスの単位時間当たりの流量を増加させたり、あるいは、加熱したりすれば良い。 According to the fuel cell power generation system according to aspect 4, in addition to the above-described features, the moisture adjustment means supplies the fuel cell to the moisture adjustment process for starting to adjust the moisture inside the fuel cell. It is characterized by having gas drying power increasing means (gas drying power adjusting means) for increasing the drying power of the gas by adjusting at least one of the temperature, humidity and flow rate of the gas. Thus, if the gas drying power is adjusted by the gas drying power increasing means, the moisture inside the fuel cell can be adjusted. The gas drying power increasing means can adjust at least one of a gas flow rate per unit time, a gas temperature, and a gas humidity. In order to increase the drying power of the gas, the gas flow rate per unit time may be increased or heated.

様相5に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、前回の運転の終了時の大気の湿度に関する情報と、今回の運転開始時における大気の湿度に関する情報と、前回の運転の終了時から今回の運転開始時までの大気湿度に関する情報とのうちの少なくとも一つの情報に基づいて、燃料電池の周囲環境の湿度を判定する周囲環境湿度判定手段が設けられており、周囲環境の湿度が相対的に高いと周囲環境湿度判定手段により判定されるとき、湿分調整手段は、燃料電池に供給するガスによる乾燥力を相対的に増加させ、且つ、周囲環境の湿度が相対的に低いと周囲環境湿度判定手段により判定されるとき、湿分調整手段は、燃料電池に供給するガスによる乾燥力を相対的に減少させることを特徴とする。 According to the fuel cell power generation system according to aspect 5, in addition to the above-described features, information on the atmospheric humidity at the end of the previous operation, information on the atmospheric humidity at the start of the current operation, Ambient environment humidity determination means for determining the humidity of the ambient environment of the fuel cell based on at least one of the information on the humidity of the atmosphere from the end to the start of the current operation is provided. When the ambient humidity is determined to be relatively high by the ambient environment humidity determining means, the moisture adjusting means relatively increases the drying power by the gas supplied to the fuel cell, and the ambient humidity is relatively high. When the humidity is determined by the ambient environment humidity determination means, the moisture adjustment means relatively reduces the drying power by the gas supplied to the fuel cell.

燃料電池の運転停止中においては、周囲環境の湿度に応じて燃料電池内部の濡れ状態が変化することが多い。この場合、周囲環境の湿度が相対的に高いとき、湿分調整手段は、燃料電池の内部に供給するガスによる乾燥力を相対的に増加させる。周囲環境の湿度が相対的に低いとき、湿分調整手段は、燃料電池の内部に供給するガスによる乾燥力を相対的に減少させる。従って、周囲環境の湿度に応じて燃料電池の内部の濡れ状態が変化したときであっても、それに対処することができる。 During the operation stop of the fuel cell, it is often the internal wetting state of the fuel cell varies depending on the humidity of the surrounding environment. In this case, when the humidity of the surrounding environment is relatively high, the moisture adjusting means relatively increases the drying power by the gas supplied to the inside of the fuel cell. When the humidity of the surrounding environment is relatively low, the moisture adjusting means relatively reduces the drying power by the gas supplied to the inside of the fuel cell. Therefore, even when the wet state inside the fuel cell changes according to the humidity of the surrounding environment, it can be dealt with.

様相6に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、燃料電池の運転中、燃料電池の運転終了時、燃料電池の運転停止中、燃料電池の運転開始時の少なくとも一つにおいて、燃料電池の内部の濡れ状態を判定する濡れ状態判定手段が設けられていることを特徴とする。 According to the fuel cell power generation system according to aspect 6, in addition to the above-described features, at least one of during the operation of the fuel cell, when the operation of the fuel cell is completed, when the operation of the fuel cell is stopped, and when the operation of the fuel cell is started , characterized in that the determined wet state determining means internal wetting state of the fuel cell is provided.

上記したように濡れ状態判定手段は、燃料電池の内部の濡れ状態を判定する。これにより燃料電池の内部の運転時の濡れ状態、燃料電池の内部の運転終了時の濡れ状態、燃料電池の内部の運転開始前の濡れ状態のうちの少なくとも一つが推定される。
様相7に係る燃料電池発電システムによれば、上記した特徴の他に、燃料電池の運転を終了するとき、湿分調整手段は、燃料電池に供給するガスにより燃料電池の内部を乾燥させる終了用の湿分調整処理を実行することを特徴とする。燃料電池の運転を終了するときにおいても、燃料電池に供給するガスにより燃料電池の内部は乾燥される。
As described above, the wet state determination means determines the wet state inside the fuel cell. Thus wet state during internal operation of the fuel cell, the inside of the operation at the end of wetting state of the fuel cell, at least one of the inner operation before starting wet state of the fuel cell Ru is estimated.
According to the fuel cell power generation system according to aspect 7, in addition to the above-described features, when the operation of the fuel cell is terminated, the moisture adjusting means is for ending the inside of the fuel cell with the gas supplied to the fuel cell. The moisture adjustment process is executed. Even when the operation of the fuel cell is terminated, the inside of the fuel cell is dried by the gas supplied to the fuel cell.

本発明に係る燃料電池発電システムによれば、燃料電池1の運転を開始するとき、負荷給電以前に、前記した経過履歴に応じて、湿分調整手段は、ガスを燃料電池の内部に供給して燃料電池の内部の湿分を調整して乾燥する開始用の湿分調整処理を実行する。この結果、燃料電池の運転を開始するとき、運転の開始当初から燃料電池内部の湿分の適正化を図ることができる。ひいては運転の当初から、フラッディング現象を抑制することができ、燃料電池の運転を良好に行うことができる。 According to the fuel cell power generation system according to the present invention, when starting the operation of the fuel cell 1, the load power supply previously, according to the elapsed history described above, moisture adjustment means supply gas to the fuel cell Then , the moisture adjustment process for starting to adjust the moisture inside the fuel cell and dry it is executed. As a result, when the operation of the fuel cell is started, the moisture inside the fuel cell can be optimized from the beginning of the operation. As a result, the flooding phenomenon can be suppressed from the beginning of operation, and the fuel cell can be operated satisfactorily.

燃料電池の起動開始前の経過履歴としては、たとえば、燃料電池の前回運転時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池の前回運転終了時の内部の状態(湿分状態)、及び、燃料電池の前回運転停止の周囲環境の状態(湿度)のうちの少なくとも一つが挙げられる。 Examples of the history of the fuel cell before starting the start include, for example, the internal state (humidity state) at the previous operation of the fuel cell, the internal state (humidity state) at the end of the previous operation of the fuel cell, and the fuel Examples include at least one of the states (humidities) of the surrounding environment after the previous stop of the battery.

運転中における燃料電池の内部の湿分を参照するときには、たとえば次のように行うことができる。すなわち、前回運転中における燃料電池の内部の湿分が相対的に高いときには、燃料電池の内部の運転開始前における湿分が相対的に高いと推定されるため、湿分調整処理では、燃料電池の内部に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に増加させることができる。
前回運転中における燃料電池の内部の湿分が相対的に低いときには、燃料電池の内部の運転開始前における湿分が相対的に低いと推定されるため、湿分調整処理では、燃料電池の内部に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に減少させることができる。燃料電池の内部に湿分調整のために供給するガスを予熱するガス予熱手段を設けることができる。ガス予熱手段としては、熱交換器を例示することができる。熱交換器としては、改質器用燃焼器等の改質系から排出された排ガスの熱で加熱されるものを例示できる。
When referring to the moisture inside the fuel cell during operation, it can be performed, for example, as follows. That is, when the humidity inside the fuel cell during the previous operation is relatively high, it is estimated that the moisture before the start of operation inside the fuel cell is relatively high. The drying power (generally, gas flow rate) of the gas supplied to the inside of the gas generator can be relatively increased.
When a relatively low moisture inside the fuel cell in the previous during operation, because the moisture in the interior of the operation before the start of the fuel cell is estimated to be relatively low, in moisture adjustment process, the fuel cell The drying power (generally gas flow rate) of the gas supplied to the gas can be relatively reduced. A gas preheating means for preheating gas supplied for moisture adjustment can be provided inside the fuel cell. An example of the gas preheating means is a heat exchanger. As a heat exchanger, what is heated with the heat | fever of the waste gas discharged | emitted from reforming systems, such as a combustor for reformers, can be illustrated.

更に、燃料電池をこれの内部から予熱させて燃料電池の内部の湿分を調整する燃料電池予熱手段を設けることもできる。燃料電池予熱手段としては、燃料電池の運転中において燃料電池を冷却させる冷却系を流れる水を予熱し、この予熱した水を燃料電池の内部に通水することにより、燃料電池を内部から暖めて燃料電池の内部の湿分を調整する方式を例示できる。   Furthermore, a fuel cell preheating means for adjusting the moisture inside the fuel cell by preheating the fuel cell from the inside can be provided. As fuel cell preheating means, the fuel cell is warmed from the inside by preheating water flowing through a cooling system that cools the fuel cell during operation of the fuel cell and passing the preheated water into the fuel cell. A method for adjusting the moisture inside the fuel cell can be exemplified.

また前回運転終了時における燃料電池の内部の湿分を参照するときには、たとえば次のように行うことができる。すなわち、前回運転終了時における燃料電池の内部の湿分が相対的に高いときには、燃料電池の内部の運転開始前における湿分が相対的に高いと推定されるため、湿分調整処理では、燃料電池の内部に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に増加させることができる。前回運転終了時における燃料電池の内部の湿分が相対的に低いときには、燃料電池の内部の運転開始前における湿分が相対的に低いと推定されるため、湿分調整処理では、燃料電池の内部に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に減少させることができる。 Further, when referring to the moisture inside the fuel cell at the end of the previous operation, for example, it can be performed as follows. That is, when the humidity inside the fuel cell at the end of the previous operation is relatively high, it is estimated that the moisture before the start of operation inside the fuel cell is relatively high. drying power of the gas supplied into the battery (typically gas flow rate) can be relatively increased. When the humidity inside the fuel cell at the end of the previous operation is relatively low, it is estimated that the moisture before the start of operation inside the fuel cell is relatively low . The drying power (generally, gas flow rate) of the gas supplied to the inside can be relatively reduced.

更に、燃料電池を設置している周囲環境(一般的には大気の状態)の湿分を参照するときには、たとえば次のように行うことができる。すなわち、燃料電池の運転停止中における周囲環境の状態の湿分が相対的に高いときには、運転停止中の周囲環境の乾燥力は相対的に低いため、運転開始前における燃料電池の内部の湿分が相対的に高いと推定され、従って湿分調整処理では、燃料電池に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に増加させることができる。また燃料電池の運転停止中における周囲環境の状態(一般的には大気の状態)の湿分が相対的に低いときには、運転停止中の周囲環境の乾燥力は相対的に高いため、運転開始前における燃料電池の内部の湿分が相対的に低いと推定され、従って湿分調整処理では、燃料電池の内部に供給するガスの乾燥力(一般的にはガス流量)を相対的に減少させることができる。なお、ガスの乾燥力を減少させることは、燃料電池に供給される乾燥用のガスの流量を0とすることも含む。 Furthermore, when referring to the moisture in the surrounding environment (generally the atmospheric state) in which the fuel cell is installed, it can be performed, for example, as follows. That is, when the humidity of the surrounding environment during the shutdown of the fuel cell is relatively high, the drying power of the surrounding environment during the shutdown is relatively low. Therefore, in the moisture adjustment process, it is possible to relatively increase the drying power (generally, gas flow rate) of the gas supplied to the fuel cell. In addition, when the humidity of the surrounding environment (generally the atmospheric state) is relatively low when the fuel cell is stopped, the drying power of the surrounding environment is relatively high when the operation is stopped. The humidity inside the fuel cell is estimated to be relatively low in the fuel cell. Therefore, in the moisture adjustment process, the drying power (generally, the gas flow rate) of the gas supplied to the inside of the fuel cell is relatively reduced. Can do. Note that reducing the drying power of the gas includes setting the flow rate of the drying gas supplied to the fuel cell to zero.

発明を実施するための形態について各実施例に基づいて以下説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for inventing is demonstrated below based on each Example.

図1は実施例1を説明する。燃料電池発電システムは、電解質膜と電解質膜を挟む燃料極及び酸化剤極とをもつ複数の燃料電池1を積層したスタック13と、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路2と、燃料電池1の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路3と、燃料電池1の運転を制御する制御装置7とを有する。   FIG. 1 illustrates a first embodiment. The fuel cell power generation system includes a stack 13 in which a plurality of fuel cells 1 having an electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the electrolyte membrane are stacked, and an oxidant that supplies an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell 1. It has a gas passage 2, a fuel gas passage 3 that supplies fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell 1, and a control device 7 that controls the operation of the fuel cell 1.

図1に示すように、燃料ガス通路3は、改質系4の出口4a、入口バルブ30、燃料電池1の燃料通路の入口1aに向かう往路3aと、燃料電池1の燃料通路の出口1b、出口バルブ33、第1オフガスバルブ34を経て改質器用燃焼器43の入口43aに至る復路3bとを有する。往路3aと復路3bとの間には、燃料電池1を迂回するバイパス通路35、バイパスバルブ36が設けられている。   As shown in FIG. 1, the fuel gas passage 3 includes an outlet 4 a of the reforming system 4, an inlet valve 30, an outward path 3 a toward the inlet 1 a of the fuel path of the fuel cell 1, an outlet 1 b of the fuel path of the fuel cell 1, And a return path 3b that reaches the inlet 43a of the reformer combustor 43 via the outlet valve 33 and the first off-gas valve 34. A bypass passage 35 and a bypass valve 36 that bypass the fuel cell 1 are provided between the forward path 3a and the return path 3b.

改質系4は、改質原料を燃料ガスとして生成する改質器40と、改質器40に改質原料を供給する通路41と、水蒸気となる原料水を改質器40に供給する通路42と、改質器40を高温状態に維持する改質器用燃焼器43と、可燃ガスをフィルタ44を経て改質器用燃焼器43に供給するブロア45(空気供給源)とをもつ。   The reforming system 4 includes a reformer 40 that generates a reformed raw material as a fuel gas, a passage 41 that supplies the reformed raw material to the reformer 40, and a passage that supplies raw water serving as steam to the reformer 40. 42, a reformer combustor 43 that maintains the reformer 40 at a high temperature, and a blower 45 (air supply source) that supplies combustible gas to the reformer combustor 43 through the filter 44.

図1に示すように、燃料ガス通路3の復路3bは、第2オフガスバルブ37を介してオフガス燃焼器38に繋がる。エアブロア39(空気供給源)が作動すると、空気がオフガス燃焼器38に供給され、オフガス燃焼器38における燃焼が良好に行われる。オフガス燃焼器38から排出された排気ガスの熱で加熱される熱交換器6には、運転中の燃料電池1を冷却するために、燃料電池1の冷却水通路を介して水が循環する水循環系5が設けられている。水循環系5は、循環通路5a,5bと、オフガス燃焼器38に隣設してオフガス燃焼器38からの排気ガスが通過しその排気ガスの熱により加熱される熱交換器6と、水を搬送するポンプなどの水搬送源51とを有する。   As shown in FIG. 1, the return path 3 b of the fuel gas passage 3 is connected to an offgas combustor 38 via a second offgas valve 37. When the air blower 39 (air supply source) is activated, air is supplied to the off-gas combustor 38, and combustion in the off-gas combustor 38 is favorably performed. The heat exchanger 6 heated by the heat of the exhaust gas discharged from the off-gas combustor 38 has a water circulation in which water circulates through the cooling water passage of the fuel cell 1 in order to cool the fuel cell 1 in operation. A system 5 is provided. The water circulation system 5 conveys water to the circulation passages 5a and 5b, the heat exchanger 6 provided adjacent to the off-gas combustor 38, through which the exhaust gas from the off-gas combustor 38 passes and is heated by the heat of the exhaust gas. And a water conveyance source 51 such as a pump.

図1に示すように、酸化剤ガス通路2は、ブロア等で形成された酸化剤ガス搬送源20から燃料電池1の酸化剤通路の入口1eに至る往路2aと、燃料電池1の酸化剤通路の出口1fから排気部28に至る復路2bとを有する。   As shown in FIG. 1, the oxidant gas passage 2 includes an oxidant gas transport source 20 formed of a blower or the like, and a forward path 2 a from the oxidant passage inlet 1 e of the fuel cell 1, and an oxidant passage of the fuel cell 1. And a return path 2b from the outlet 1f to the exhaust section 28.

さて、燃料電池1の運転を開始するときには、改質器40の運転を立ち上げる必要がある。そこで、ブロア45により供給される可燃ガスを改質器用燃焼器43で燃焼させることにより改質器40を高温に加熱し、その状態で、改質原料(例えば天然ガス、都市ガス等)及び原料水が通路41,42を介して改質器40に供給される。すると、原料で生成した水蒸気を用いた改質反応が改質器40で生じ、改質原料が燃料ガスとして改質され、改質器40の出口4aから燃料ガス通路3の往路3aに向けて供給される。   Now, when the operation of the fuel cell 1 is started, it is necessary to start up the operation of the reformer 40. Therefore, the reformer 40 is heated to a high temperature by burning the combustible gas supplied from the blower 45 in the reformer combustor 43, and in this state, the reforming raw material (for example, natural gas, city gas, etc.) and the raw material are heated. Water is supplied to the reformer 40 through the passages 41 and 42. Then, a reforming reaction using the steam generated from the raw material occurs in the reformer 40, the reforming raw material is reformed as a fuel gas, and from the outlet 4 a of the reformer 40 toward the forward path 3 a of the fuel gas passage 3. Supplied.

但し、改質器40の立ち上がり当初では、改質器40で改質された改質ガスはその組成が必ずしも安定しない。このため改質器40の立ち上がり当初では、入口バルブ30及び出口バルブ33は閉鎖されており、燃料ガスは燃料電池1に供給されない。また第1オフガスバルブ34は閉鎖されている。そして改質器40の運転の立ち上がり当初では、バイパスバルブ36、第2オフガスバルブ37が開放している。従って、改質器40の運転の立ち上がり当初では、燃料ガスは往路3a,バイパスバルブ36、バイパス通路35、第2オフガスバルブ37を介してオフガス燃焼器38に供給され、オフガス燃焼器38で燃焼する。このようにオフガス燃焼器38は燃焼加熱され、オフガス燃焼器38の排気ガスは熱交換器6を通過して熱交換器6を加熱して排気部28に至る。   However, at the beginning of the reformer 40, the composition of the reformed gas reformed by the reformer 40 is not necessarily stable. Therefore, at the beginning of the reformer 40, the inlet valve 30 and the outlet valve 33 are closed, and the fuel gas is not supplied to the fuel cell 1. The first off-gas valve 34 is closed. At the beginning of the operation of the reformer 40, the bypass valve 36 and the second offgas valve 37 are open. Therefore, at the beginning of the operation of the reformer 40, the fuel gas is supplied to the offgas combustor 38 via the forward path 3 a, the bypass valve 36, the bypass passage 35, and the second offgas valve 37, and burns in the offgas combustor 38. . Thus, the off-gas combustor 38 is combusted and heated, and the exhaust gas of the off-gas combustor 38 passes through the heat exchanger 6 to heat the heat exchanger 6 and reach the exhaust section 28.

ここで、水搬送源51の作動により水循環系5の水が熱交換器6を通過すると、その水は熱交換されて加熱される。このように熱交換器6で加熱された水は循環通路5bを介して燃料電池1の冷却水通路を流れるため、改質器40の運転の立ち上がり時に、燃料電池1は予熱される。このように燃料電池1の運転を開始するときに燃料電池1が予熱されると、燃料電池1はその内部から乾燥が進行するため、発電を開始したとき、燃料電池1の内部におけるフラッディング現象を抑制するのに貢献できる。熱交換器6は、燃料電池1の内部を乾燥させる乾燥力アシスト手段として機能することができる。このような熱交換器6及び水循環系5は、燃料電池1の運転開始前に燃料電池1を内部から予熱して燃料電池1の内部の湿分を調整する燃料電池予熱手段として機能することができる。   Here, when the water in the water circulation system 5 passes through the heat exchanger 6 by the operation of the water conveyance source 51, the water is heat-exchanged and heated. Thus, since the water heated by the heat exchanger 6 flows through the cooling water passage of the fuel cell 1 through the circulation passage 5b, the fuel cell 1 is preheated at the start of operation of the reformer 40. Thus, if the fuel cell 1 is preheated when the operation of the fuel cell 1 is started, the fuel cell 1 is dried from the inside thereof. Therefore, when the power generation is started, the flooding phenomenon inside the fuel cell 1 is caused. Can contribute to control. The heat exchanger 6 can function as a drying force assisting means for drying the inside of the fuel cell 1. The heat exchanger 6 and the water circulation system 5 function as fuel cell preheating means for preheating the fuel cell 1 from the inside and adjusting the moisture inside the fuel cell 1 before the operation of the fuel cell 1 is started. it can.

改質器40の運転の立ち上がり時には、改質器40の種類にもよるが、一般的には5〜70分間程度で安定する。改質器40の運転の立ち上がりが終了すると、改質器40での改質反応が安定するため、バイパスバルブ36、第2オフガスバルブ37が閉鎖され、オフガス燃焼器38での燃焼が停止されると共に、入口バルブ30及び出口バルブ33、第1オフガスバルブ34が開放して、燃料ガスは改質器40の出口4aから往路3a、入口バルブ30を経て燃料電池1の燃料極に供給される。また酸化剤ガス搬送源20が作動するので、酸化剤ガス通路2の往路2aから酸化剤ガス(一般的には空気)が燃料電池1の酸化剤極に供給される。これにより燃料電池1により発電反応が生じ、運転が行われる。   At the start of operation of the reformer 40, although it depends on the type of the reformer 40, it generally stabilizes in about 5 to 70 minutes. When the start-up of the operation of the reformer 40 is completed, the reforming reaction in the reformer 40 is stabilized, so that the bypass valve 36 and the second offgas valve 37 are closed, and the combustion in the offgas combustor 38 is stopped. At the same time, the inlet valve 30, the outlet valve 33, and the first off-gas valve 34 are opened, and the fuel gas is supplied from the outlet 4a of the reformer 40 to the fuel electrode of the fuel cell 1 through the forward path 3a and the inlet valve 30. Further, since the oxidant gas transport source 20 operates, the oxidant gas (generally air) is supplied from the forward path 2 a of the oxidant gas path 2 to the oxidant electrode of the fuel cell 1. As a result, a power generation reaction occurs in the fuel cell 1 and operation is performed.

ところで燃料電池1が運転の定常運転をしているとき、第2オフガスバルブ37が閉鎖され、オフガス燃焼器38での燃焼は停止しており、水循環系5における水は熱交換器6では加熱されないため、水搬送源51を駆動させて水の循環を継続すれば、水循環系5を循環する水により燃料電池1をその内部から冷却することができる。   By the way, when the fuel cell 1 is in a steady operation, the second off-gas valve 37 is closed, combustion in the off-gas combustor 38 is stopped, and water in the water circulation system 5 is not heated in the heat exchanger 6. Therefore, if the water conveyance source 51 is driven to continue the water circulation, the fuel cell 1 can be cooled from the inside by the water circulating in the water circulation system 5.

燃料電池1が定常運転をしているときには、燃料電池1の燃料極の出口1bから吐出された発電反応後の燃料オフガスは、復路3b,開放状態の出口バルブ33、開放状態の第1オフガスバルブ34を経て入口43aから改質器用燃焼器43に供給され、改質器用燃焼器43で燃焼される。このとき一般的にはブロア45も作動しており、ブロア45により供給された可燃ガスは改質器用燃焼器43で燃焼している。但し、燃料オフガスを改質器用燃焼器43で燃焼させるだけで改質器40を改質反応に適するように加熱できるときには、ブロア45を停止させる。   When the fuel cell 1 is in steady operation, the fuel off-gas after the power generation reaction discharged from the outlet 1b of the fuel electrode of the fuel cell 1 is the return path 3b, the opened outlet valve 33, and the opened first off-gas valve. 34 is supplied from the inlet 43 a to the reformer combustor 43 and burned by the reformer combustor 43. At this time, the blower 45 is also generally operated, and the combustible gas supplied by the blower 45 is combusted in the reformer combustor 43. However, the blower 45 is stopped when the reformer 40 can be heated to be suitable for the reforming reaction simply by burning the fuel off-gas in the reformer combustor 43.

図2は燃料電池1の運転を開始する時における工程を示す。図2に示すように、制御装置7の起動スイッチが時刻T1で操作されると、時刻T3を越えた頃、改質器40の立ち上がり運転は安定することになる。時刻T1から時刻T4にかけて、オフガス燃焼器38での燃焼は継続されて熱交換器6が加熱されているため、熱交換器6を流れる水循環系5の水の温度は次第に上昇する。この結果、改質器40の立ち上がり運転中において、燃料電池1は次第に予熱される。従って、時刻T1から時刻T4頃まで、水循環系5の水により燃料電池1の内部は乾燥される。なお、時刻T1から時刻T4までは、改質器40の種類等によるが、一般的には、5〜70分間程度である。   FIG. 2 shows a process when the operation of the fuel cell 1 is started. As shown in FIG. 2, when the start switch of the control device 7 is operated at time T1, when the time T3 is exceeded, the start-up operation of the reformer 40 becomes stable. From time T1 to time T4, combustion in the off-gas combustor 38 is continued and the heat exchanger 6 is heated, so that the temperature of the water in the water circulation system 5 flowing through the heat exchanger 6 gradually increases. As a result, during the start-up operation of the reformer 40, the fuel cell 1 is gradually preheated. Accordingly, the interior of the fuel cell 1 is dried by the water in the water circulation system 5 from time T1 to time T4. Note that, from time T1 to time T4, depending on the type of the reformer 40, etc., it is generally about 5 to 70 minutes.

ところで、燃料電池1の運転が継続すると、発電反応により燃料電池1の酸化剤極には水が生成する。燃料電池1の内部において生成水が過剰に溜まると、前述したように、燃料電池1におけるガス通路の流路が生成水で塞がれるフラッディング現象が生じることがある。この場合、燃料電池1の内部におけるガス通過性を影響を与えるおそれがある。燃料電池1の運転を停止しても、この水は燃料電池1の次の運転再開時まで燃料電池1の内部に残留するおそれがある。このように燃料電池1の次の運転再開時まで水が残留すると、燃料電池1の運転を再開したとき、フラッディング現象が生じ易くなるため、燃料電池1のガス通路の流路が水で塞がり、燃料電池1の発電出力に影響を与えるおそれがある。   By the way, if the operation of the fuel cell 1 is continued, water is generated at the oxidant electrode of the fuel cell 1 by the power generation reaction. When the generated water is excessively accumulated in the fuel cell 1, as described above, a flooding phenomenon may occur in which the flow path of the gas passage in the fuel cell 1 is blocked with the generated water. In this case, there is a risk of affecting gas permeability in the fuel cell 1. Even if the operation of the fuel cell 1 is stopped, this water may remain in the fuel cell 1 until the next operation restart of the fuel cell 1. If water remains until the next operation restart of the fuel cell 1 in this way, when the operation of the fuel cell 1 is restarted, a flooding phenomenon is likely to occur, so that the gas passage of the fuel cell 1 is blocked with water, There is a possibility of affecting the power generation output of the fuel cell 1.

そこで本実施例によれば、燃料電池1の運転を終了するときには、燃料電池1におけるガス通路の流路が水で塞がれているおそれがある場合、湿分調整手段を構成する制御装置7は、燃料電池1の運転中の経過履歴に応じて、ブロア、ファン、コンプレッサ等の酸化剤ガス搬送源20を所定時間(例えば3秒〜120分間、20秒〜60分間、30秒〜10分間)駆動させる。これにより制御装置7は、酸化剤ガス(一般的には空気)を燃料電池1の酸化剤極に供給し、燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる終了用の湿分調整処理を実行するものであり、湿分調整手段として機能することができる。 Therefore, according to the present embodiment, when the operation of the fuel cell 1 is finished, if there is a possibility that the flow path of the gas passage in the fuel cell 1 is clogged with water, the control device 7 constituting the moisture adjusting means 7 The oxidant gas transport source 20 such as a blower, a fan, and a compressor is turned on for a predetermined time (for example, 3 seconds to 120 minutes, 20 seconds to 60 minutes, 30 seconds to 10 minutes) according to the progress history during operation of the fuel cell 1. ) Drive. Thus, the control device 7 supplies an oxidant gas (generally air) to the oxidant electrode of the fuel cell 1 and executes a moisture adjustment process for ending that dries the oxidant electrode of the fuel cell 1. And can function as moisture adjustment means.

また本実施例によれば、運転を停止していた燃料電池1の運転を開始するときには、燃料電池1におけるガス通路の流路が水で塞がれているおそれがあるため、燃料電池1の起動開始前の内部の経過履歴(例えば燃料電池1の前回運転中における内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の前回運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の前回運転停止後の周囲環境の状態などのうちの少なくとも一つ)に応じて、湿分調整手段を構成する制御装置7は、ブロア、ファン、コンプレッサ等の酸化剤ガス搬送源20を駆動させる。これにより酸化剤ガス(一般的には空気)を燃料電池1の酸化剤極に供給し、燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる開始用の湿分調整処理を実行する。 Further, according to this embodiment, when the operation of the fuel cell 1 that has been stopped is started, the flow path of the gas passage in the fuel cell 1 may be blocked with water. start internal state (moisture conditions in the previous in operation before the start of the internal elapsed history (for example, a fuel cell 1), the internal state (moisture state at the time of previous operation end of the fuel cell 1), the last fuel cell 1 The control device 7 constituting the moisture adjusting means drives the oxidant gas transport source 20 such as a blower, a fan, and a compressor in accordance with at least one of the conditions of the surrounding environment after the operation is stopped. As a result, an oxidant gas (generally air) is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 and a moisture adjustment process for starting is performed to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1.

この結果、燃料電池1の運転を開始するとき、開始当初から燃料電池1の酸化剤極における湿分が適切化され、運転に移行したときフラッディング現象が抑制される。このため燃料電池1の運転を良好に行うことができる。   As a result, when the operation of the fuel cell 1 is started, the moisture in the oxidant electrode of the fuel cell 1 is optimized from the beginning, and the flooding phenomenon is suppressed when the operation is shifted to the operation. For this reason, the operation of the fuel cell 1 can be performed satisfactorily.

本実施例によれば、湿分調整処理において酸化剤ガスの単位時間当たりの流量V1は、一般的には、燃料電池1の定常運転時における単位時間当たりの流量V2に比較して、小さく設定されている(V1<V2)。これにより酸化剤ガスの供給にあたり消費電力の低減に有利である。但し、これに限らず、場合によっては、V1=V2,V1≒V2、V1>V2に設定することもできる。他の実施例についてもV1<V2などのように同様に設定することができる。   According to this embodiment, in the moisture adjustment process, the flow rate V1 per unit time of the oxidant gas is generally set smaller than the flow rate V2 per unit time during steady operation of the fuel cell 1. (V1 <V2). This is advantageous in reducing power consumption when supplying the oxidizing gas. However, the present invention is not limited to this, and in some cases, V1 = V2, V1≈V2, and V1> V2 can be set. Other embodiments can be similarly set such as V1 <V2.

本実施例によれば、前述したように燃料電池1の運転を開始するとき、改質器40の運転を立ち上げるが、湿分調整手段を構成する制御装置7は、改質器40の立ち上がり運転時に時間的に重複させて、上記した開始用の湿分調整処理を実行する。即ち、制御装置7は、図2に示すように、改質器40の運転が安定するまでの改質器40の立ち上がり運転に対して、時間的に重複させて、上記した開始用の湿分調整処理を並行して実行する。この結果、余分の時間がかかることなく、湿分調整処理の時間が節約され、燃料電池1の立ち上がり時間が長期化することを防止することができる。 According to the present embodiment, as described above, when the operation of the fuel cell 1 is started, the operation of the reformer 40 is started. However, the control device 7 constituting the moisture adjusting means The above-described start moisture adjustment processing is executed by overlapping in time during operation. That is, as shown in FIG. 2, the control device 7 overlaps in time with the start- up operation of the reformer 40 until the operation of the reformer 40 becomes stable, and the above-described start moisture Run the adjustment process in parallel. As a result, the time for moisture adjustment processing is saved without taking extra time, and it is possible to prevent the rise time of the fuel cell 1 from being prolonged.

更に、開始用の湿分調整処理は酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給して行う。このため、酸化剤ガスを送給するブロア、ファン、コンプレッサ等の酸化剤ガス搬送源20が湿分調整処理において駆動し、作動音が発生することが多い。一方、改質器40の運転の立ち上がり時においても、改質系4のブロア45等の作動音が発生している。従って前記した改質器40の運転が安定するまでの改質器40の運転の立ち上がり時に対して、時間的に重複させて開始用の湿分調整処理を並行して実行すれば、改質系4の立ち上がり時の作動音の発生時期と湿分調整処理における作動音の発生時期とが時間的に重複するため、作動音の発生時期が長期化することが抑えられる。 Further, the moisture adjustment process for starting is performed by supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell 1. For this reason, the oxidant gas conveyance source 20 such as a blower, a fan, and a compressor for supplying the oxidant gas is driven in the moisture adjustment process, and operation noise is often generated. On the other hand, even when the operation of the reformer 40 is started, the operation noise of the blower 45 and the like of the reforming system 4 is generated. Therefore, if the moisture adjustment process for start is executed in parallel with the time when the operation of the reformer 40 is started until the operation of the reformer 40 is stabilized, the reforming system is performed. Since the generation time of the operation sound at the rise of 4 and the generation time of the operation sound in the moisture adjustment process overlap in time, it is possible to prevent the generation time of the operation sound from being prolonged.

図3は実施例2を示す。実施例2は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1が負荷に給電する前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態など)に応じて、燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。 FIG. 3 shows a second embodiment. The second embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started, before the fuel cell 1 supplies power to the load, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state during operation of the fuel cell 1 (humidity state)) The internal state of the fuel cell 1 at the end of operation (humidity state) , the state of the surrounding environment after the fuel cell 1 is stopped, etc. A gas (generally air) is supplied to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1.

以下、異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、実施例1と同様に、燃料電池1の運転を終了するときにも、運転を開始するときにも、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、湿分調整手段を構成する制御装置7は、ブロア、ファン、コンプレッサ等の酸化剤ガス搬送源20を駆動させ、酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給して酸化剤極を乾燥させる終了用または開始用の湿分調整処理を実行する。この結果、燃料電池1の運転を開始するとき、開始当初から燃料電池1の酸化剤極における湿分が適正化される。このため運転を開始したときに、フラッディング現象が抑制され、燃料電池1の運転を良好に行うことができる。 In the following, different parts will be mainly described. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, similar to the first embodiment, when the operation of the fuel cell 1 is finished and when the operation is started, the history of the start of the fuel cell 1 before starting (for example, the fuel cell 1) Depending on the internal state during operation (humidity state) , the internal state at the end of operation of the fuel cell 1 (humidity state) , the state of the surrounding environment after the operation of the fuel cell 1 (humidity), etc.) The control device 7 constituting the moisture adjusting means drives the oxidant gas transport source 20 such as a blower, a fan, and a compressor, supplies the oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell 1 and dries the oxidant electrode. Execute the moisture adjustment process for end or start . As a result, when the operation of the fuel cell 1 is started, moisture in the oxidant electrode of the fuel cell 1 is optimized from the beginning. For this reason, when the operation is started, the flooding phenomenon is suppressed, and the fuel cell 1 can be operated satisfactorily.

本実施例によれば、図3に示すように、熱交換器6は第1熱交換器61と第2熱交換器62とで形成されている。改質器40の運転の立ち上がり時には、入口バルブ30、出口バルブ33、第1オフガスバルブ34が閉鎖している状態で、バイパスバルブ36及び第2オフガスバルブ37が開放するので、改質器40の出口4aから吐出された燃料ガスは、往路3a,バイパスバルブ36及び第2オフガスバルブ37を経てオフガス燃焼器38に供給され、エアブロア39から供給された空気と共にオフガス燃焼器38で燃焼される。このように燃焼した排気ガスは第1熱交換器61及び第2熱交換器62を通過して排気部28に至るため、第1熱交換器61及び第2熱交換器62が加熱される。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the heat exchanger 6 is formed of a first heat exchanger 61 and a second heat exchanger 62. At the start of operation of the reformer 40, the bypass valve 36 and the second offgas valve 37 are opened while the inlet valve 30, the outlet valve 33, and the first offgas valve 34 are closed. The fuel gas discharged from the outlet 4a is supplied to the off-gas combustor 38 through the forward path 3a, the bypass valve 36 and the second off-gas valve 37, and combusted in the off-gas combustor 38 together with the air supplied from the air blower 39. The exhaust gas thus burned passes through the first heat exchanger 61 and the second heat exchanger 62 and reaches the exhaust part 28, so that the first heat exchanger 61 and the second heat exchanger 62 are heated.

そして、改質器40の運転の立ち上がり時には、図3から理解できるように、水搬送源51の作動により水循環系5の水が第2熱交換器62を通過するため、その水は第2熱交換器62において熱交換されて加熱される。このように加熱された水は燃料電池1の冷却水通路を流れるため、改質器40の立ち上がり運転時に、燃料電池1はその内部から予熱される。このように燃料電池1の運転を開始するときに燃料電池1が予熱されると、燃料電池1の乾燥は内部(殊に燃料電池1の酸化剤通路から)から進行するため、燃料電池1の内部における湿分が適切化される。故に運転を開始したとき、フラッディング現象が有効に抑制される。   Then, at the start of the operation of the reformer 40, as can be understood from FIG. 3, the water in the water circulation system 5 passes through the second heat exchanger 62 by the operation of the water conveyance source 51. Heat is exchanged in the exchanger 62 and heated. Since the heated water flows through the cooling water passage of the fuel cell 1, the fuel cell 1 is preheated from the inside when the reformer 40 starts up. Thus, when the fuel cell 1 is preheated when the operation of the fuel cell 1 is started, the drying of the fuel cell 1 proceeds from the inside (particularly from the oxidant passage of the fuel cell 1). The moisture inside is optimized. Therefore, when the operation is started, the flooding phenomenon is effectively suppressed.

更に本実施例によれば、改質器40の運転の立ち上がり時には、図3から理解できるように、酸化剤ガス搬送源20で搬送された酸化剤ガスが往路2aを介して第1熱交換器61を通過し、第1熱交換器61で予熱され、このように予熱された状態で燃料電池1の酸化剤通路の入口1eに供給される。   Furthermore, according to the present embodiment, at the start of operation of the reformer 40, as can be understood from FIG. 3, the oxidant gas transported by the oxidant gas transport source 20 is transferred to the first heat exchanger via the forward path 2a. 61, is preheated by the first heat exchanger 61, and is supplied to the inlet 1e of the oxidant passage of the fuel cell 1 in such a preheated state.

上記したように改質器40の運転の立ち上がり時には、第1熱交換器61で予熱された暖かい酸化剤ガスを燃料電池1の内部に供給する開始用の湿分調整処理が行われるため、燃料電池1はその内部(殊に燃料電池1の酸化剤通路から)から酸化剤ガスにより一層乾燥される。この結果、燃料電池1の内部における湿分の適切化が図られ、運転を開始したときフラッディング現象が一層抑制される。第1熱交換器61は、燃料電池1の内部の湿分を調整するガスの乾燥力を増加させるガス乾燥力増加手段として機能することができる。 As described above, at the start of the operation of the reformer 40, the moisture adjustment process for starting supplying the warm oxidant gas preheated by the first heat exchanger 61 to the inside of the fuel cell 1 is performed. The cell 1 is further dried with oxidant gas from its inside (especially from the oxidant passage of the fuel cell 1). As a result, the moisture inside the fuel cell 1 is optimized, and the flooding phenomenon is further suppressed when the operation is started. The first heat exchanger 61 can function as a gas drying power increasing unit that increases the drying power of the gas that adjusts the moisture inside the fuel cell 1.

本実施例においても、運転を開始するときには、湿分調整手段を構成する制御装置7は、改質器40の立ち上がり運転時に時間的に重複させて、上記した開始用の湿分調整処理を実行するため、余分の時間がかかることなく、湿分調整処理の時間が節約され、燃料電池1の立ち上がり時間が長期化することを防止することができる。 Also in this embodiment, when the operation is started, the control device 7 constituting the moisture adjustment means performs the above-described start moisture adjustment process by overlapping in time during the start-up operation of the reformer 40. Therefore, the time of moisture adjustment processing is saved without taking extra time, and it is possible to prevent the rise time of the fuel cell 1 from being prolonged.

図4は実施例3を示す。実施例3は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1が負荷に給電する前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態、燃料電池1の運転終了時の内部の状態、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態など)に応じて、燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例においても、改質器40の運転を立ち上げる時にはこれと時間的に重複するように、湿分調整手段を構成する制御装置7は、酸化剤ガス搬送源20を駆動させ、酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給して酸化剤極を乾燥させる開始用の湿分調整処理を実行する。この結果、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の酸化剤極の湿分は適切化されている。故に運転を開始したときフラッディング現象が抑制され、燃料電池1の運転を良好に行うことができる。なお燃料電池1の運転を終了するときにも、上記した湿分調整処理(終了用の湿分調整処理)を実行することができる。 FIG. 4 shows a third embodiment. The third embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started, before the fuel cell 1 supplies power to the load, the history of the fuel cell 1 before starting to start (for example, the internal state during the operation of the fuel cell 1, the fuel cell 1 The oxidant gas (generally air) is supplied to the interior of the fuel cell 1, particularly to the oxidant electrode, depending on the internal state at the end of the operation and the surrounding environment after the operation of the fuel cell 1 is stopped. Then, the oxidant electrode of the fuel cell 1 is dried. In the following, different parts will be mainly described. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. Also in the present embodiment, when the operation of the reformer 40 is started, the control device 7 constituting the moisture adjustment means drives the oxidant gas transport source 20 so as to overlap with this in time, and the oxidant A moisture adjustment process for starting is performed by supplying gas to the oxidant electrode of the fuel cell 1 and drying the oxidant electrode. As a result, when the operation of the fuel cell 1 is started, the moisture of the oxidant electrode of the fuel cell 1 is made appropriate. Therefore, the flooding phenomenon is suppressed when the operation is started, and the operation of the fuel cell 1 can be performed satisfactorily. Note that the above-described moisture adjustment process (end moisture adjustment process) can also be performed when the operation of the fuel cell 1 is terminated.

本実施例によれば、図4に示すように、電気、化学反応または温水により高温に加熱される暖機装置9が設けられている。また、運転中の燃料電池1を冷却するために、燃料電池1の冷却水通路を介して水が循環する水循環系5が設けられている。水循環系5は、循環通路5a,5bと、暖機装置9と、水を搬送するポンプなどの水搬送源51とを有する。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 4, a warming-up device 9 that is heated to a high temperature by electricity, chemical reaction, or warm water is provided. Further, in order to cool the fuel cell 1 in operation, a water circulation system 5 in which water circulates through the cooling water passage of the fuel cell 1 is provided. The water circulation system 5 includes circulation passages 5a and 5b, a warm-up device 9, and a water conveyance source 51 such as a pump for conveying water.

改質器40の運転の立ち上がり時に、湿分調整処理により暖機装置9は加熱される。このため水搬送源51が駆動すると、水循環系5の水が暖機装置9を通過して暖機装置9により加熱され、温水として水循環系5を循環し、ひいては燃料電池1は予熱される。このように燃料電池1の運転を開始するとき(つまり改質器40の運転の立ち上がり時)に燃料電池1が予熱されると、燃料電池1の内部の乾燥は進行し湿分が適切化される。故に、運転時を開始したときフラッディング現象が一層抑制される。   At the start of operation of the reformer 40, the warm-up device 9 is heated by the moisture adjustment process. Therefore, when the water conveyance source 51 is driven, the water in the water circulation system 5 passes through the warm-up device 9 and is heated by the warm-up device 9, circulates in the water circulation system 5 as hot water, and thus the fuel cell 1 is preheated. As described above, when the fuel cell 1 is preheated when the operation of the fuel cell 1 is started (that is, at the start of the operation of the reformer 40), the inside of the fuel cell 1 is dried and moisture is made appropriate. The Therefore, the flooding phenomenon is further suppressed when the operation is started.

本実施例においても、改質器40の運転の立ち上がり時に時間的に重複するように開始用の湿分調整処理が実行されるが、このとき酸化剤ガスは暖機装置9を経て予熱される。そして、予熱された酸化剤ガスが燃料電池1の内部に供給されるため、酸化剤ガスによる乾燥力を増加させることができる。従って、燃料電池1の酸化剤ガスの湿分調整処理を短時間で済ませるのに有利となる。暖機装置9は、燃料電池1の内部を乾燥させる際の補助となる乾燥力アシスト手段として機能することができる。 Also in this embodiment, the starting moisture adjustment process is executed so as to overlap in time when the reformer 40 starts up. At this time, the oxidant gas is preheated through the warm-up device 9. . And since the preheated oxidant gas is supplied into the fuel cell 1, the drying power by the oxidant gas can be increased. Therefore, it is advantageous to finish the moisture adjustment process of the oxidant gas in the fuel cell 1 in a short time. The warming-up device 9 can function as a drying force assisting unit that assists in drying the inside of the fuel cell 1.

図5に示す実施例4は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1が負荷に給電する前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、図5に示すように、電気、化学反応または温水により高温に加熱される暖機装置9が設けられている。運転中の燃料電池1を冷却するために、燃料電池1の冷却水通路を介して水が循環する水循環系5が設けられている。水循環系5は、循環通路5a,5bと、暖機装置9に隣設する熱交換器6と、水を搬送するポンプなどの水搬送源51とを有する。 The fourth embodiment shown in FIG. 5 has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started, before the fuel cell 1 supplies power to the load, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state during operation of the fuel cell 1 (humidity state)) The internal state of the fuel cell 1 at the end of operation (humidity state) , the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped, etc.) An oxidant gas (generally air) is supplied to the fuel cell 1 to dry the oxidant electrode. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, as shown in FIG. 5, a warming-up device 9 is provided that is heated to a high temperature by electricity, chemical reaction, or warm water. In order to cool the fuel cell 1 in operation, a water circulation system 5 is provided in which water circulates through a cooling water passage of the fuel cell 1. The water circulation system 5 includes circulation passages 5a and 5b, a heat exchanger 6 provided adjacent to the warm-up device 9, and a water conveyance source 51 such as a pump for conveying water.

本実施例においても開始用の湿分調整処理は改質器40の運転の立ち上がりに時間的に重複させて実行される。改質器40の運転の立ち上がり時に暖機装置9は加熱されているため、図5から理解できるように、酸化剤ガス搬送源20で燃料電池1の酸化剤極に供給される酸化剤ガスは暖機装置9で加熱され、更に熱交換器6を加熱し、燃料電池1の酸化剤極の入口1eに供給される。これにより燃料電池1は内部から乾燥が進行する。暖機装置9は、燃料電池1の内部の湿分を調整するガスの乾燥力を増加させるガス乾燥力増加手段として機能することができる。 Also in this embodiment, the starting moisture adjustment process is executed in a time-overlapping manner at the start of operation of the reformer 40. Since the warm-up device 9 is heated at the start of the operation of the reformer 40, as can be understood from FIG. 5, the oxidant gas supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 by the oxidant gas transport source 20 is Heated by the warm-up device 9, further heats the heat exchanger 6 and is supplied to the inlet 1 e of the oxidant electrode of the fuel cell 1. As a result, the fuel cell 1 is dried from the inside. The warm-up device 9 can function as gas drying power increasing means for increasing the drying power of the gas that adjusts the moisture inside the fuel cell 1.

更に、上記した湿分調整処理において水搬送源51が駆動するため、図5から理解できるように、水循環系5の水は熱交換器6を通り、熱交換器6で加熱される。このように加熱された水が燃料電池1に供給されるため、改質器40の運転の立ち上がり時に燃料電池1を予熱することができ、これにより燃料電池1の乾燥度を高めることができ、燃料電池1のフラッディング現象が一層抑制される。熱交換器6は、改質器40の運転の立ち上がり時に燃料電池1の内部を乾燥させる乾燥力アシスト手段として機能することができる。   Furthermore, since the water conveyance source 51 is driven in the moisture adjustment process described above, the water in the water circulation system 5 passes through the heat exchanger 6 and is heated by the heat exchanger 6 as can be understood from FIG. Since the heated water is supplied to the fuel cell 1 in this way, the fuel cell 1 can be preheated at the start of operation of the reformer 40, thereby increasing the dryness of the fuel cell 1, The flooding phenomenon of the fuel cell 1 is further suppressed. The heat exchanger 6 can function as a drying force assisting means for drying the inside of the fuel cell 1 at the start of operation of the reformer 40.

図6は実施例5を示す。実施例5は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1が負荷に給電する前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、図6に示すように、改質器用燃焼器43からの排ガスで加熱される熱交換器6が設けられている。水循環系5は、循環通路5a,5bと、熱交換器6と、水を搬送するポンプなどの水搬送源51とを有する。 FIG. 6 shows a fifth embodiment. The fifth embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started, before the fuel cell 1 supplies power to the load, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state during operation of the fuel cell 1 (humidity state)) The oxidant gas at the oxidant electrode of the fuel cell 1 according to the internal state (humidity state) at the end of the operation of the fuel cell 1 and the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped) (Generally air) is supplied to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the heat exchanger 6 heated by the exhaust gas from the reformer combustor 43 is provided. The water circulation system 5 includes circulation passages 5a and 5b, a heat exchanger 6, and a water conveyance source 51 such as a pump for conveying water.

燃料電池1の運転の立ち上がり時(つまり改質器40の運転の立ち上がり時)に、改質器用燃焼器43から排出された熱をもつ排ガスで熱交換器6が加熱される。このため、水搬送源51が駆動すると、水循環系5の水は熱交換器6を通り、熱交換器6で加熱される。このように燃料電池1の運転の立ち上がり時に、熱交換器6で加熱された水が燃料電池1に供給されるため、改質系4の運転の立ち上がり時において、燃料電池1を予熱することができる。熱交換器6は、改質系4の運転の立ち上がり時に燃料電池1の内部を乾燥させる乾燥力アシスト手段として機能することができる。   At the start of operation of the fuel cell 1 (that is, at the start of operation of the reformer 40), the heat exchanger 6 is heated with exhaust gas having heat discharged from the reformer combustor 43. For this reason, when the water conveyance source 51 is driven, the water in the water circulation system 5 passes through the heat exchanger 6 and is heated by the heat exchanger 6. Thus, since the water heated by the heat exchanger 6 is supplied to the fuel cell 1 at the start of operation of the fuel cell 1, the fuel cell 1 can be preheated at the start of operation of the reforming system 4. it can. The heat exchanger 6 can function as a drying force assisting means for drying the inside of the fuel cell 1 at the start of operation of the reforming system 4.

更に、開始用の湿分調整処理は、改質系4の運転の立ち上がり時に時間的に重複して行われる。即ち、改質系4の運転の立ち上がり時に酸化剤ガス搬送源20が作動して酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給する。このため燃料電池1は内部から乾燥が進行する。これにより燃料電池1の乾燥度を高めることができる。故に運転が開始されたとき、燃料電池1のフラッディング現象が一層抑制される。 Furthermore, the moisture adjustment process for starting is performed in a time-overlapping manner at the start of the operation of the reforming system 4. That is, at the start of the operation of the reforming system 4, the oxidant gas transport source 20 operates to supply the oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell 1. Therefore, the fuel cell 1 is dried from the inside. Thereby, the dryness of the fuel cell 1 can be increased. Therefore, when the operation is started, the flooding phenomenon of the fuel cell 1 is further suppressed.

図7は実施例6を示す。実施例6は実施例5と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の負荷給電の前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の内部、殊に酸化剤極を乾燥させる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、図7に示すように、改質器用燃焼器43から排出された排ガスの熱で加熱される熱交換器6が設けられている。熱交換器6は第1熱交換器61と第2熱交換器62とで形成されている。湿分調整処理は、改質器40の運転の立ち上がり時に時間的に重複して行われる。即ち、改質器40の運転の立ち上がり時に酸化剤ガス搬送源20が作動し、酸化剤ガスは往路2aを経て第1熱交換器61に至り、第1熱交換器61での熱交換により予熱され、燃料電池1の酸化剤通路の入口1eに供給される。 FIG. 7 shows a sixth embodiment. The sixth embodiment has basically the same configuration and function as the fifth embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started , before the load feeding of the fuel cell 1, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state (humidity state) during operation of the fuel cell 1 ) , Depending on the internal state (humidity state) at the end of the operation of the fuel cell 1 and the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped, an oxidant gas ( In general, air) is supplied to dry the inside of the fuel cell 1, particularly the oxidizer electrode. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the heat exchanger 6 that is heated by the heat of the exhaust gas discharged from the reformer combustor 43 is provided. The heat exchanger 6 is formed by a first heat exchanger 61 and a second heat exchanger 62. The moisture adjustment process is performed in a time-overlapping manner when the reformer 40 starts operation. That is, the oxidant gas transport source 20 is activated at the start of the operation of the reformer 40, and the oxidant gas reaches the first heat exchanger 61 via the forward path 2a and is preheated by heat exchange in the first heat exchanger 61. And supplied to the inlet 1 e of the oxidant passage of the fuel cell 1.

水循環系5は、循環通路5a,5bと、第2熱交換器62と、水を搬送するポンプなどの水搬送源51とを有する。ブロア45で供給された可燃ガスが改質器用燃焼器43で燃焼されて改質器40が加熱されると、改質器用燃焼器43からの排気ガスは第1熱交換器61及び第2熱交換器62を経て排気部28に至る。このとき排気ガスは第1熱交換器61及び第2熱交換器62を加熱する。   The water circulation system 5 includes circulation passages 5a and 5b, a second heat exchanger 62, and a water conveyance source 51 such as a pump for conveying water. When the combustible gas supplied by the blower 45 is combusted in the reformer combustor 43 and the reformer 40 is heated, the exhaust gas from the reformer combustor 43 is converted into the first heat exchanger 61 and the second heat. The exhaust 62 is reached through the exchanger 62. At this time, the exhaust gas heats the first heat exchanger 61 and the second heat exchanger 62.

改質器40の運転の立ち上がり時には、水搬送源51の作動により水循環系5の水が第2熱交換器62を通過し、その水は第2熱交換器62において熱交換されて加熱される。加熱された水は循環通路5bを経た後に燃料電池1の冷却水通路を流れるため、改質器40の立ち上がり運転時に、燃料電池1はその内部から予熱される。故に、第2熱交換器62は、改質器40の立ち上がり運転時に燃料電池1の内部を乾燥させる際の補助となる乾燥力アシスト手段として機能することができる。   At the start of operation of the reformer 40, the water in the water circulation system 5 passes through the second heat exchanger 62 by the operation of the water conveyance source 51, and the water is heat-exchanged and heated in the second heat exchanger 62. . Since the heated water flows through the cooling water passage of the fuel cell 1 after passing through the circulation passage 5b, the fuel cell 1 is preheated from the inside during the start-up operation of the reformer 40. Therefore, the second heat exchanger 62 can function as a drying force assisting unit that assists in drying the inside of the fuel cell 1 during the start-up operation of the reformer 40.

また上記した湿分調整処理において、酸化剤ガス搬送源20が作動すると、酸化剤ガスは第1熱交換器61に至り、第1熱交換器61での熱交換により加熱され、加熱された酸化剤ガスが燃料電池1の酸化剤通路の入口1eに供給される。   In the moisture adjustment process described above, when the oxidant gas transport source 20 is activated, the oxidant gas reaches the first heat exchanger 61 and is heated by heat exchange in the first heat exchanger 61, and the heated oxidation is performed. The agent gas is supplied to the inlet 1 e of the oxidant passage of the fuel cell 1.

このように改質器40の運転の立ち上がり時において、湿分調整処理が行われると、燃料電池1の酸化剤極の乾燥は進行するため、燃料電池1の内部におけるフラッディング現象が運転の当初から抑制される。故に、第1熱交換器61は、料電池1の内部の湿分を調整するガスの乾燥力を増加させるガス乾燥力増加手段として機能することができる。 As described above, when the moisture adjustment process is performed at the start of the operation of the reformer 40, the drying of the oxidant electrode of the fuel cell 1 proceeds, and therefore the flooding phenomenon inside the fuel cell 1 starts from the beginning of the operation. It is suppressed. Thus, the first heat exchanger 61 can function as a gas drying power increasing means for increasing the dry strength of the gas adjusting the moisture inside the fuel cell 1.

図8は実施例7を示す。実施例7は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の負荷給電の前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、図8に示すように燃料電池1の運転を終了するとき、改質器40の内部を保護するために、活性度が低いパージガス(窒素ガス等の不活性ガスなど)を改質器40に供給するパージ処理部8が設けられている。図8に示すように、パージ処理部8は、改質器40にパージガスを供給する通路80と、通路80に繋がるパージガス源81と、通路80を開閉する開閉弁82とを有する。 FIG. 8 shows a seventh embodiment. The seventh embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started , before the load feeding of the fuel cell 1, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state (humidity state) during operation of the fuel cell 1 ) , Depending on the internal state (humidity state) at the end of the operation of the fuel cell 1 and the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped, an oxidant gas ( In general, air) is supplied to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, as shown in FIG. 8, when the operation of the fuel cell 1 is finished, a purge gas having a low activity (such as an inert gas such as nitrogen gas) is used to protect the interior of the reformer 40. A purge processing unit 8 is provided for supplying the reformer 40 to the reformer 40. As shown in FIG. 8, the purge processing unit 8 includes a passage 80 that supplies purge gas to the reformer 40, a purge gas source 81 that is connected to the passage 80, and an on-off valve 82 that opens and closes the passage 80.

また燃料電池1の運転を終了するとき、改質器40の内部を保護するために、図8に示すように、活性度が低いパージガス(窒素ガス等の不活性ガスなど)を燃料電池1に供給するパージ処理部8Xが設けられている。図8に示すように、パージ処理部8Xは、燃料電池1にパージガスを供給する通路80Xと、通路80Xに繋がるパージガス源81Xと、通路80Xを開閉する開閉弁82Xとを有する。   Further, when the operation of the fuel cell 1 is terminated, in order to protect the interior of the reformer 40, a purge gas (inert gas such as nitrogen gas) having a low activity is applied to the fuel cell 1 as shown in FIG. A purge processing unit 8X for supplying is provided. As shown in FIG. 8, the purge processing unit 8X includes a passage 80X for supplying purge gas to the fuel cell 1, a purge gas source 81X connected to the passage 80X, and an on-off valve 82X for opening and closing the passage 80X.

そして、燃料電池1の運転を終了するときには、パージガス処理部8によりパージガスを改質器40の内部に供給し、改質器40に残留している可燃性の改質ガスを改質器40から排出させると共に、活性度が低いパージガスを改質器40内に封入するパージ処理に行う。またパージガス処理部8Xによりパージガスを燃料電池1の内部に供給し、燃料電池1に残留している可燃性の燃料ガスを燃料電池1から排出させると共に、活性度が低いパージガスを燃料電池1内に封入するパージ処理に行う。   When the operation of the fuel cell 1 is terminated, the purge gas processing unit 8 supplies the purge gas into the reformer 40, and the combustible reformed gas remaining in the reformer 40 is supplied from the reformer 40. A purge process in which a purge gas having a low activity is sealed in the reformer 40 is performed. Further, purge gas is supplied into the fuel cell 1 by the purge gas processing unit 8X, the combustible fuel gas remaining in the fuel cell 1 is discharged from the fuel cell 1, and a purge gas having low activity is put into the fuel cell 1. The purge process is performed.

湿分調整手段を構成する制御装置7は、燃料電池1の運転を終了させるとき、上記したパージ処理に時間的に重複させて終了用の湿分調整処理を並行して実行する。即ち、湿分調整処理では酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給するため、酸化剤ガス搬送源20が湿分調整処理において駆動するため、作動音が発生することが多い。一方、上記したパージ処理部8によってパージガスを改質器40に供給するときにおいても、作動音が発生する。従って燃料電池1の運転を終了させるとき、パージ処理の作動音の発生時期と、終了用の湿分調整処理における作動音の発生時期とを時間的に重複させることができ、作動音の発生時間の長期化を避けることができる。 When the operation of the fuel cell 1 is ended, the control device 7 constituting the moisture adjusting means executes the ending moisture adjusting process in parallel with the above purge process in time. That is, since the oxidant gas is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 in the moisture adjustment process, the oxidant gas transport source 20 is driven in the moisture adjustment process, so that an operation noise is often generated. On the other hand, even when supplying Therefore purge gas to the purge unit 8 as described above in the reformer 4 0, operation sound is generated. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is ended, the generation time of the operation noise in the purge process and the generation time of the operation sound in the moisture adjustment process for the end can be overlapped in time, and the generation time of the operation sound Can be prolonged.

図9は実施例8の要部を示す。実施例8は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の負荷給電の前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の内部、殊に酸化剤極を乾燥させる。以下、異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、図9に示すように燃料電池1の酸化剤極が濡れ状態を検知する濡れ状態検知手段が設けられている。濡れ状態検知手段は、燃料電池1のスタック13の積層方向の厚みまたは距離を検知する距離検知センサ方式、あるいは、燃料電池1のスタック13の積層方向の荷重を検知する荷重検知センサ方式、あるいは、燃料電池1の酸化剤極の出口から吐出される発電反応後の酸化剤オフガスの湿度を検知する湿度センサ方式を採用することができる。燃料電池1の内部の湿分が高いときには、スタック13がこれの積層方向に膨張するため、積層方向の荷重、厚み、距離などを検知すれば、燃料電池1の内部の濡れ状態が間接的に検知される。 FIG. 9 shows a main part of the eighth embodiment. The eighth embodiment has basically the same configuration and effect as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started , before the load feeding of the fuel cell 1, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state (humidity state) during operation of the fuel cell 1 ) , Depending on the internal state (humidity state) at the end of the operation of the fuel cell 1 and the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped, an oxidant gas ( In general, air) is supplied to dry the inside of the fuel cell 1, particularly the oxidizer electrode. In the following, different parts will be mainly described. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, as shown in FIG. 9, the wet state detecting means for detecting the wet state of the oxidant electrode of the fuel cell 1 is provided. The wet state detection means is a distance detection sensor method for detecting the thickness or distance in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1, or a load detection sensor method for detecting a load in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1, or A humidity sensor system that detects the humidity of the oxidant off-gas after the power generation reaction discharged from the outlet of the oxidant electrode of the fuel cell 1 can be employed. When the moisture inside the fuel cell 1 is high, the stack 13 expands in the stacking direction. Therefore, if the load, thickness, distance, etc. in the stacking direction are detected, the wet state inside the fuel cell 1 is indirectly detected. Detected.

すなわち、燃料電池1の内部が過剰に濡れ状態であるときには、燃料電池1のスタック13の積層方向の厚みまたは距離が増加したり、燃料電池1のスタック13の積層方向の荷重が増大したりする。これに対して燃料電池1の酸化剤極が過剰に乾き状態であるときには、燃料電池1のスタック13の積層方向の厚みまたは距離が減少したり、燃料電池1のスタック13の積層方向の荷重が減少したりする。また、燃料電池1の酸化剤極の出口1fから吐出される発電反応後の酸化剤オフガスの湿度がかなり高ければ、燃料電池1の内部が過剰に濡れ状態であると判定でき、当該酸化剤オフガスの湿度がかなり低ければ、燃料電池1の内部が過剰に乾燥状態であると判定できる。   That is, when the inside of the fuel cell 1 is excessively wet, the thickness or distance in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1 increases, or the load in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1 increases. . On the other hand, when the oxidant electrode of the fuel cell 1 is in an excessively dry state, the thickness or distance in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1 is reduced, or the load in the stacking direction of the stack 13 of the fuel cell 1 is reduced. Or decrease. Further, if the humidity of the oxidant off-gas after the power generation reaction discharged from the outlet 1f of the oxidant electrode of the fuel cell 1 is considerably high, it can be determined that the inside of the fuel cell 1 is excessively wet, and the oxidant off-gas is concerned. If the humidity of the fuel cell is quite low, it can be determined that the inside of the fuel cell 1 is excessively dry.

濡れ状態判定手段を構成する制御装置7は、上記した濡れ状態検知手段の検知信号に基づいて、燃料電池1の運転中、燃料電池1の運転終了時、あるいは、燃料電池1の運転停止中、あるいは、燃料電池1の運転開始時において、燃料電池1の内部の酸化剤極が濡れ状態であるか、乾き状態であるかを否かを判定することができる。 Based on the detection signal of the wet state detection unit, the control device 7 constituting the wet state determination unit is in operation of the fuel cell 1, at the end of the operation of the fuel cell 1, or during the stop of the operation of the fuel cell 1. Alternatively, at the start of operation of the fuel cell 1, it can be determined whether or not the oxidant electrode inside the fuel cell 1 is in a wet state or a dry state.

図10は実施例9を示す。実施例9は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の負荷給電の前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態、燃料電池1の運転終了時の内部の状態、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の内部を乾燥させる。以下、異なる部分を中心として説明する。図10は制御装置7が実行するフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。図10に示すように、起動スイッチが起動されて燃料電池発電システムが起動中か否か判定する(ステップS102)。起動中であれば、燃料電池1の運転を前回終了したとき、前回の運転の終了時点において、燃料電池1の内部の湿分は正常であったか否か判定する(ステップS104)。燃料電池1の運転を前回終了したとき、燃料電池1の湿分が正常であれば、燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に酸化剤ガスを(単位時間当たりの流量:const)流す(ステップS106)。 FIG. 10 shows a ninth embodiment. The ninth embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when starting the operation of the fuel cell 1, before the load feeding of the fuel cell 1, the history of the fuel cell 1 before starting to start (for example, the internal state during the operation of the fuel cell 1, the operation of the fuel cell 1) The oxidant gas (generally air) is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 according to the internal state at the time of termination, the state of the surrounding environment after the operation of the fuel cell 1 is stopped, etc. Dry the inside. In the following, different parts will be mainly described. FIG. 10 shows an example of a flowchart executed by the control device 7. The flowchart is not limited to this. As shown in FIG. 10, it is determined whether the start switch is activated and the fuel cell power generation system is being activated (step S102). If it is activated, when the operation of the fuel cell 1 is ended last time, it is determined whether or not the moisture inside the fuel cell 1 is normal at the end of the previous operation (step S104). If the moisture of the fuel cell 1 is normal when the operation of the fuel cell 1 is completed last time, an oxidant gas (flow rate per unit time: const) flows through the inside of the fuel cell 1, particularly the oxidant electrode ( Step S106).

また、燃料電池1の運転を前回終了したとき、燃料電池1の湿分は乾き気味であるか否か(濡れ気味であるか否か)を判定する(ステップS108)。前回の運転の終了時において、燃料電池1の内部が乾き気味であるときには、酸化剤ガス(カソードエア)の流量をk2相当ぶん減少させ(単位時間当たりの流量:const−k2)、酸化剤ガスを燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に供給する(ステップS110)。   Further, when the operation of the fuel cell 1 is finished last time, it is determined whether or not the moisture of the fuel cell 1 is dry (whether it is wet) (step S108). When the inside of the fuel cell 1 is dry at the end of the previous operation, the flow rate of the oxidant gas (cathode air) is reduced by k2 (flow rate per unit time: const-k2), and the oxidant gas. Is supplied to the inside of the fuel cell 1, particularly to the oxidant electrode (step S110).

また、燃料電池1の前回の運転の終了時において、燃料電池1の内部が濡れ気味であるときには、酸化剤ガス(カソードエア)の流量をk1相当ぶん増加させ(単位時間当たりの流量:const+k1)、酸化剤ガスを燃料電池1の内部、殊に酸化剤極に供給する(ステップS112)。そして開始用の湿分調整処理を終了して良いか判定し(ステップS114)、終了してよければ開始用の湿分調整処理を終了する。終了か否かは内部タイマーに基づいて行うことができる。開始用の湿分調整処理を継続する必要があるときには、ステップS104に戻る。このように前回の運転の終了時における燃料電池1の濡れ状態に応じて、燃料電池1の内部に供給する乾燥用のガスの乾燥力(ガス流量)を調整する。 Also, at the end of the previous operation of the fuel cell 1, if the inside of the fuel cell 1 is wet, the flow rate of the oxidant gas (cathode air) is increased by an amount equivalent to k1 (flow rate per unit time: const + k1) The oxidant gas is supplied to the inside of the fuel cell 1, particularly to the oxidant electrode (step S112). And it may or determined to exit the moisture adjustment process for starting (step S114), and ends the moisture adjustment process for starting well that ends. Whether or not to end can be determined based on an internal timer. When it is necessary to continue the moisture adjustment process for the start, the process returns to step S104. Thus, the drying power (gas flow rate) of the drying gas supplied to the inside of the fuel cell 1 is adjusted according to the wet state of the fuel cell 1 at the end of the previous operation.

なお、酸化剤ガスの流量を調整するのではなく、酸化剤ガスの温度を調整することにしても良い。即ち、前回の運転の終了時において燃料電池1の湿分が濡れ気味であるときには、酸化剤ガスの温度を高めとする。前回の運転の終了時において燃料電池1の湿分が乾き気味であるときには、酸化剤ガスの温度を低めとする。   Instead of adjusting the flow rate of the oxidant gas, the temperature of the oxidant gas may be adjusted. That is, when the moisture of the fuel cell 1 is wet at the end of the previous operation, the temperature of the oxidant gas is increased. When the moisture of the fuel cell 1 is dry at the end of the previous operation, the temperature of the oxidant gas is set low.

上記したように本実施例によれば、図10に示すフローチャートから理解できるように、燃料電池1の運転を前回終了したとき、燃料電池1の内部の湿分が正常であるか、燃料電池1の内部の湿分は乾き気味であるか、燃料電池1の湿分は濡れ気味であるか判定し、その判定に応じた流量及び/または温度をもつ酸化剤ガスを燃料電池1の酸化剤極に供給し(開始用の湿分調整処理)、燃料電池1の湿分状態を適切にすることができる。 As described above, according to the present embodiment, as understood from the flowchart shown in FIG. 10, when the operation of the fuel cell 1 was finished last time, whether the moisture inside the fuel cell 1 is normal or whether the fuel cell 1 is normal. It is determined whether the moisture inside the fuel cell is dry or the moisture of the fuel cell 1 is wet, and an oxidant gas having a flow rate and / or temperature corresponding to the determination is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1. (Moisture adjustment processing for starting ) can be made appropriate, and the moisture state of the fuel cell 1 can be made appropriate.

図11は実施例10を示す。実施例10は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1の負荷給電の前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。 FIG. 11 shows a tenth embodiment. The tenth embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started , before the load feeding of the fuel cell 1, a history of progress before the start of the fuel cell 1 (for example, an internal state (humidity state) during operation of the fuel cell 1 ) , Depending on the internal state (humidity state) at the end of the operation of the fuel cell 1 and the surrounding environment state (humidity) after the operation of the fuel cell 1 is stopped, an oxidant gas ( In general, air) is supplied to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1. In the following, different parts will be mainly described. Parts having common functions are denoted by common reference numerals.

図11は制御装置7が実行するフローチャートを示す。湿度センサなどに基づいて、燃料電池1の前回の運転の終了時から今回の運転開始時までの大気湿度の平均値を求める(ステップS202)。つまり、燃料電池1の運転停止中における燃料電池1の周囲環境の平均湿度を求める。平均湿度は所定時間ごとの湿度の平均値とすることができる。そして、燃料電池1を設置している周囲環境の湿度の大きさを判定する(ステップS204,206)。燃料電池1を設置している周囲環境の湿度が相対的に高いと判定されるとき、湿分調整手段を形成する制御装置7は、燃料電池1の酸化剤極に供給する単位時間当たりの酸化剤ガスの流量を増加させるように、係数α1(α1>1)を選択し、燃料電池1の酸化剤極に供給する単位時間当たりの酸化剤ガスの基本流量をconst×係数α1とし、酸化剤ガスによる乾燥力を相対的に増加させる(ステップS208,S210)。ステップS208,S210は、燃料電池1の酸化剤極に供給して酸化剤極の湿分を調整するガスの乾燥力を相対的に増加させるガス乾燥力増加手段を有する。   FIG. 11 shows a flowchart executed by the control device 7. Based on the humidity sensor or the like, an average value of the atmospheric humidity from the end of the previous operation of the fuel cell 1 to the start of the current operation is obtained (step S202). That is, the average humidity of the surrounding environment of the fuel cell 1 when the operation of the fuel cell 1 is stopped is obtained. The average humidity can be an average value of humidity every predetermined time. And the magnitude | size of the humidity of the surrounding environment in which the fuel cell 1 is installed is determined (step S204, 206). When it is determined that the humidity of the surrounding environment in which the fuel cell 1 is installed is relatively high, the control device 7 that forms the moisture adjusting means oxidizes per unit time supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1. The coefficient α1 (α1> 1) is selected so as to increase the flow rate of the oxidant gas, the basic flow rate of the oxidant gas per unit time supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is const × the coefficient α1, and the oxidant The drying power by gas is relatively increased (steps S208 and S210). Steps S208 and S210 have gas drying power increasing means for relatively increasing the drying power of the gas that is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 and adjusts the moisture of the oxidant electrode.

また、燃料電池1を設置している周囲環境の湿度が相対的に低いと判定されるときには、燃料電池1の酸化剤極に供給する酸化剤ガスの流量を減少させるように、係数α3(α3<1)を選択し、燃料電池1の酸化剤極に供給する単位時間当たりの基本流量をconst×係数α3とし、酸化剤ガスによる乾燥力を相対的に減少させる(ステップS212,214)。ステップS212,S214は、燃料電池1の酸化剤極に供給して酸化剤極の湿分を調整するガスの乾燥力を相対的に減少させるガス乾燥力減少手段(ガス乾燥力調整手段)を有する。   Further, when it is determined that the humidity of the surrounding environment where the fuel cell 1 is installed is relatively low, the coefficient α3 (α3) is set so that the flow rate of the oxidant gas supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is decreased. <1) is selected, the basic flow rate per unit time supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is set to const × coefficient α3, and the drying power by the oxidant gas is relatively reduced (steps S212 and 214). Steps S212 and S214 include gas drying power reducing means (gas drying power adjusting means) that relatively decreases the drying power of the gas that is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 to adjust the moisture of the oxidant electrode. .

また燃料電池1を設置している周囲環境の湿度が相対的に中間と判定されるときには、燃料電池1の酸化剤極に供給する酸化剤ガスの流量を中間とするように、係数α2(α2≒1)を選択し、燃料電池1の酸化剤極に供給する単位時間当たりの基本流量をconst×係数α2とし、酸化剤ガスによる乾燥力を調整する(ステップS216,S218)。ステップS216,S218は、燃料電池1の酸化剤極に供給して酸化剤極の湿分を調整するガスの乾燥力を中間域にさせるガス乾燥力中間設定手段を有する。これにより、前回の運転の終了時から今回の運転開始時までの周囲環境である大気の湿度に応じて、つまり、燃料電池1の運転停止中における周囲環境の湿度に応じて、酸化剤極に供給する酸化剤ガスの乾燥力を調整する。なお、酸化剤ガスの流量ではなく、温度を調整することにしても良い。この場合、酸化剤ガスの流量増加は酸化剤ガスの温度増加に相当する。酸化剤ガスの流量減少は酸化剤ガスの温度減少に相当する。   When it is determined that the humidity of the surrounding environment where the fuel cell 1 is installed is relatively intermediate, the coefficient α2 (α2) is set so that the flow rate of the oxidant gas supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is intermediate. 1) is selected, the basic flow rate per unit time supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is set to const × coefficient α2, and the drying power by the oxidant gas is adjusted (steps S216 and S218). Steps S216 and S218 have gas drying force intermediate setting means for setting the drying force of the gas that is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 to adjust the moisture of the oxidant electrode to an intermediate region. Thereby, according to the humidity of the atmosphere which is the ambient environment from the end of the previous operation to the start of the current operation, that is, according to the humidity of the ambient environment when the operation of the fuel cell 1 is stopped, Adjust the drying power of the supplied oxidant gas. Note that the temperature may be adjusted instead of the flow rate of the oxidant gas. In this case, an increase in the flow rate of the oxidant gas corresponds to an increase in the temperature of the oxidant gas. A decrease in the flow rate of the oxidant gas corresponds to a decrease in the temperature of the oxidant gas.

図12及び図13は実施例11を示す。実施例11は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。したがって、燃料電池1の運転を開始するとき、燃料電池1から負荷に給電される前に、燃料電池1の起動開始前の経過履歴(例えば燃料電池1の運転中の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転終了時の内部の状態(湿分状態)、燃料電池1の運転停止後の周囲環境の状態(湿度)など)に応じて、燃料電池1の酸化剤極に酸化剤ガス(一般的には空気)供給して燃料電池1の酸化剤極を乾燥させる。以下、異なる部分を中心として説明する。共通する機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施例によれば、制御装置7は、前回の運転の終了時において燃料電池1の酸化剤極の濡れ状態を判定する濡れ状態判定手段を構成する。湿分調整手段を構成する制御装置7は、改質器40の立ち上がり運転時に時間的に重複させて、上記した濡れ状態判定手段に応じて開始用の湿分調整処理を実行する。 12 and 13 show Example 11. FIG. The eleventh embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Therefore, when the operation of the fuel cell 1 is started, before power is supplied from the fuel cell 1 to the load, a history of progress before starting the fuel cell 1 (for example, an internal state during operation of the fuel cell 1 (humidity state) ) , The internal state at the end of operation of the fuel cell 1 (moisture state) , the state of the surrounding environment after the operation of the fuel cell 1 is stopped (humidity), etc.) A gas (generally air) is supplied to dry the oxidant electrode of the fuel cell 1. In the following, different parts will be mainly described. Parts having common functions are denoted by common reference numerals. According to the present embodiment, the control device 7 constitutes a wet state determination unit that determines the wet state of the oxidizer electrode of the fuel cell 1 at the end of the previous operation. The control device 7 that constitutes the moisture adjustment means performs the start moisture adjustment processing according to the above-described wet state determination means, with the time overlap during the start-up operation of the reformer 40.

以下、本実施例に係る濡れ状態判定手段について説明を加える。濡れ状態判定手段は前回の運転の終了時において燃料電池1の内部の濡れ状態を判定するものであり、複数の基本セルからなる燃料電池1のセル電圧を統計的に処理して得られた制御指標に基づいて、燃料電池1の内部の濡れ状態を判定する。上記制御指標は、複数の基本セルのセル電圧の分布の歪度である。この場合、セル電圧の分布の歪度に基づいて、燃料電池1の内部の湿分の状態を判別することが可能となる。即ち、上記複数の基本セルのセル電圧分布の対称性の乱れ(非対称)として出現する異常に基づいて、燃料電池1の内部の湿分を効果的に検出することが出来る。 Hereinafter, the wet state determination unit according to the present embodiment will be described. The wet state determination means determines the internal wet state of the fuel cell 1 at the end of the previous operation, and is a control obtained by statistically processing the cell voltage of the fuel cell 1 composed of a plurality of basic cells. Based on the index, the wet state inside the fuel cell 1 is determined. The control index is the skewness of the cell voltage distribution of the plurality of basic cells. In this case, it is possible to determine the state of moisture inside the fuel cell 1 based on the degree of distortion of the cell voltage distribution. That is, the moisture inside the fuel cell 1 can be detected effectively based on an abnormality that appears as a symmetric disturbance (asymmetrical) in the cell voltage distribution of the plurality of basic cells.

例えば、セルの電解質における過剰濡れ(水分過剰)、電解質膜の過剰乾燥(水分不足)などによるセルの異常を推定することが可能となる。更に説明を加える。図12は、燃料電池1の各セルの出力電圧の分布(セル電圧分布)示すグラフである。図12において横軸はセル電圧を示し、縦軸はセルのサンプル数を示す。図12において、標準状態の特性例が実線M1で示され、電解質膜の近傍の水分過剰(フラッディング)状態の特性例が一点鎖線M2で示され、また、電解質膜の過剰乾燥(ドライアウト)状態の特性例が点線M3で示されている。   For example, it is possible to estimate an abnormality of the cell due to excessive wetting (excess water) in the electrolyte of the cell, excessive drying of the electrolyte membrane (insufficient water), or the like. Further explanation will be added. FIG. 12 is a graph showing a distribution (cell voltage distribution) of the output voltage of each cell of the fuel cell 1. In FIG. 12, the horizontal axis represents the cell voltage, and the vertical axis represents the number of cell samples. In FIG. 12, the characteristic example in the standard state is indicated by a solid line M1, the characteristic example in an excessive water (flooding) state near the electrolyte membrane is indicated by a one-dot chain line M2, and the electrolyte membrane is excessively dried (dry out). An example of the characteristic is indicated by a dotted line M3.

セルの電解質膜が過剰乾き状態や過剰水分状態になると、図12に示すように、セルの電圧がばらつき、セル電圧の分布の裾野が広がる傾向が認められる。また、セル電圧の分布が正規分布からずれ、平均値を中心とする分布曲線の対称性が低下することも認められる。その理由としては、過剰な水によってガスの通路が遮断されると、セル電圧が大きく低下して、セル電圧の平均値から下方に離間した位置に極大値を発生するためであると推察される。   When the electrolyte membrane of the cell is in an excessively dry state or an excessive moisture state, as shown in FIG. 12, there is a tendency that the cell voltage varies and the base of the cell voltage distribution is widened. It can also be seen that the cell voltage distribution deviates from the normal distribution, and the symmetry of the distribution curve centered on the average value decreases. The reason is that if the gas passage is blocked by excess water, the cell voltage is greatly reduced, and a maximum value is generated at a position spaced downward from the average value of the cell voltage. .

本実施例によれば、燃料電池1のセル電圧分布の統計的処理によって与えられる値に、平均値から離間したデータの影響を相対的に大きく反映させる。また、平均値から離間したデータの平均値からの離間方向を当該値に反映させる。このために、統計的処理にセル電庄分布の平均値と、当該測定値との差の3乗値(歪度)を導入している。セル電圧の平均値より下方に離間した部分に発生するフラッディングによる異常値や、電解質膜等の水分加減によるセル電圧分布のピーク特性のシフト等を「当該数値」によって推定可能とする。このような推定結果に基づいて燃料電池発電システムの制御を行うことによって適正な燃料電池1の運転を行う。   According to the present embodiment, the influence of the data separated from the average value is reflected relatively large in the value given by the statistical processing of the cell voltage distribution of the fuel cell 1. Further, the separation direction from the average value of the data separated from the average value is reflected in the value. For this purpose, the average value of the cell voltage distribution and the cube value (distortion) of the difference between the measured values are introduced into the statistical processing. It is possible to estimate an abnormal value due to flooding that occurs in a portion spaced below the average value of the cell voltage, a shift in the peak characteristics of the cell voltage distribution due to moisture adjustment of the electrolyte membrane, and the like by “the value”. An appropriate operation of the fuel cell 1 is performed by controlling the fuel cell power generation system based on such an estimation result.

更に説明を加える。燃料電池1は高分子電解質膜型の燃料電池であり、単位セルを複数積層して構成されている。例えば単位セルを数十〜数100枚積層して構成されている。各セルの出力電圧はセル電圧モニタによって検出され、制御装置7に送られる。   Further explanation will be added. The fuel cell 1 is a polymer electrolyte membrane type fuel cell, and is configured by stacking a plurality of unit cells. For example, tens to hundreds of unit cells are stacked. The output voltage of each cell is detected by a cell voltage monitor and sent to the control device 7.

図13は、制御装置7の統計処理モードを説明するフローチャートである。このフローチャートによれば、制御装置7は、燃料電池1の各単位セルの出力電圧(セル電圧)データを読取る(ステップS302)。読取ったセル電圧のデータに基づいて、セル電圧の分散(あるいは標準備差)を計算する(ステップS304)。各データxiと平均xmとの差を△xとしたとき、分散Vは、△xの2乗の平均値(V=Σ△xi/n)である。ここでnはデータ数であり、Σは1〜n個のデータについて累積値を求めることを意味する。また、標準偏差σは分散Vの平方根として求められる。分散V(あるいは標準偏差)は、セル電圧全体の測定結果が平均のところに集まっているか、あるいは、散らばっているかを表す指標である。分散Vが小さいほど、データは平均値付近にまとまっている。分散Vが大きいほどデータは平均値から散らばっている。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the statistical processing mode of the control device 7. According to this flowchart, the control device 7 reads output voltage (cell voltage) data of each unit cell of the fuel cell 1 (step S302). Based on the read cell voltage data, the cell voltage variance (or standard deviation) is calculated (step S304). When the difference between each data xi and the average xm is Δx, the variance V is an average value of the square of Δx (V = Σ n Δxi 2 / n). Here, n is the number of data, and Σ n means that a cumulative value is obtained for 1 to n pieces of data. The standard deviation σ is obtained as the square root of the variance V. The variance V (or standard deviation) is an index indicating whether the measurement results of the entire cell voltage are gathered at an average or scattered. The smaller the variance V, the closer the data is to the average value. The greater the variance V, the more scattered the data from the average value.

上記したフローチャートによれば、計算された分散Vが、設計上のしきい値よりも大きいかどうかを判断する(ステップS306)。大きくないときには、セル電圧の分布は正常であると判断し(ステップS308)、燃料電池1の内部の濡れ状態を示す状態フラグを「正常」に設定する。その後、元の処理に戻る。分散Vが設計上のしきい値よりも大きいときには、歪度sを計算する(ステップS310)。歪度sは、s=(1/n)Σ(xi−Xm)/σ として計算される。 According to the flowchart described above, it is determined whether or not the calculated variance V is larger than a design threshold value (step S306). If not, it is determined that the cell voltage distribution is normal (step S308), and the state flag indicating the wet state inside the fuel cell 1 is set to “normal”. Thereafter, the process returns to the original process. When the variance V is larger than the design threshold value, the skewness s is calculated (step S310). The skewness s is calculated as s = (1 / n) Σ n (xi−Xm) 3 / σ 3 .

この歪度sは、セル電圧分布の平均値を中心とする非対称の度合いをある程度表す尺度となる。歪度sは正負いずれの値もとりうる。   This skewness s is a measure that represents the degree of asymmetry around the average value of the cell voltage distribution to some extent. The skewness s can be either positive or negative.

歪度sが「正」の値となる分布の例としては、セル電圧分布が単ピーク型の分布であり、ピークが左方に寄り、分布の右側の裾野が長くなった形が挙げられる。セルの電解質膜10に供給される水分が不足し、電解質膜10のイオン伝導度が低下してセルの性能を低下させる(ドライアウト)と、このような分布になり易い。   As an example of the distribution in which the skewness s is a “positive” value, the cell voltage distribution is a single peak type distribution, the peak is shifted to the left, and the tail on the right side of the distribution is elongated. If the moisture supplied to the electrolyte membrane 10 of the cell is insufficient and the ionic conductivity of the electrolyte membrane 10 is lowered to reduce the cell performance (dry out), such a distribution is likely to occur.

歪度sが「負」の値となる分布の例としては、セル電圧分布が単ピーク型の分布であり、ピークが右方に寄り、分布の左側の裾野が長くなった形が挙げられる。フラッディング現象が発生すると、このような分布傾向になり易い。   As an example of the distribution in which the skewness s is a “negative” value, there is a shape in which the cell voltage distribution is a single peak type distribution, the peak is shifted to the right, and the left side of the distribution is elongated. When the flooding phenomenon occurs, such a distribution tendency tends to occur.

電解質膜が歪度sが「0」に近い値となる例としては、セル電圧分布が平均の回りに対称形に近い形である場合が挙げられ。   As an example in which the degree of distortion s of the electrolyte membrane is close to “0”, there is a case where the cell voltage distribution is close to a symmetrical shape around the average.

このように、歪度の「正」、「負」の符号は分布の傾向を示し、歪度sの値の大きさは正規分布の歪み度の程度を示す指標となる。もっとも、セル電圧分布が対称形の場合には、歪度は「0」になるが、対称でない分布でも「0」になる形はあるので、予め分散による異常チェックも加えて推定の確実を図っている。   As described above, the signs of skewness “positive” and “negative” indicate the tendency of the distribution, and the magnitude of the skewness s is an index indicating the degree of the skewness of the normal distribution. However, if the cell voltage distribution is symmetric, the skewness will be “0”, but even non-symmetric distributions may be “0”. ing.

上記したフローチャートによれば、得られた歪度sが基準値clよりも大きいか否かを判定する(ステップS312)。基準値clは、燃料電池1の機種毎に設定されるが、例えば、−2〜4に設定される。ステップS312においてNOであれば、制御装置7はセルの電解質膜10が乾き状態(ドライアウト)にあると判定し、燃料電池1の運転状態を示す状態フラグを「ドライアウト」に設定する。そして電解質膜10に水分を保持するべく、酸化剤ガス(カソードエア)の単位時間当たりの流量を低下させ、流量をk3だけ減らす(ステップS316)。その後、元の処理に戻る。   According to the flowchart described above, it is determined whether or not the obtained skewness s is larger than the reference value cl (step S312). The reference value cl is set for each model of the fuel cell 1, and is set to −2 to 4, for example. If NO in step S312, the control device 7 determines that the electrolyte membrane 10 of the cell is in a dry state (dry out), and sets a state flag indicating the operating state of the fuel cell 1 to “dry out”. In order to retain moisture in the electrolyte membrane 10, the flow rate per unit time of the oxidant gas (cathode air) is decreased and the flow rate is decreased by k3 (step S316). Thereafter, the process returns to the original process.

分散が大きく、得られた歪度が基準値clよりも小さい場合(YES)には、制御装置7はフラッディング状態にあると判定し、燃料電池1の運転状態を示す状態フラグを「フラッディング」に設定する(ステップS318)。   When the variance is large and the obtained skewness is smaller than the reference value cl (YES), the control device 7 determines that it is in the flooding state, and sets the state flag indicating the operation state of the fuel cell 1 to “flooding”. Setting is made (step S318).

更に、フラッディングの程度を判別するべく、歪度sが基準値c2よりも小さいかどうかを判別する(ステップS320)。歪度sが負で値が基準値c2よりも小さいときには、燃料電池1の酸化剤極に供給される酸化剤ガス(カソードエア)の単位時間当たりの流量をklだけ増加させる。これにより、セル内の過剰な水分を除去する(ステップS322)。その後、元の処理に戻る。   Further, in order to determine the degree of flooding, it is determined whether or not the skewness s is smaller than the reference value c2 (step S320). When the skewness s is negative and the value is smaller than the reference value c2, the flow rate per unit time of the oxidant gas (cathode air) supplied to the oxidant electrode of the fuel cell 1 is increased by kl. Thereby, excess moisture in the cell is removed (step S322). Thereafter, the process returns to the original process.

歪度sが負で値がc2よりも大きいときには、燃料電池1の内部の酸化剤極に供給される酸化剤ガス(カソードエア)の単位時間当たりの流量をk2(k2>kl)だけ増加させる。これによりセル内の過剰な水分をより早期に除去する(ステップS324)。その後、元の処理に戻る。 When the skewness s is negative and the value is larger than c2, the flow rate per unit time of the oxidant gas (cathode air) supplied to the oxidant electrode inside the fuel cell 1 is increased by k2 (k2> kl). . As a result, excess water in the cell is removed earlier (step S324). Thereafter, the process returns to the original process.

このようにしてステップS302〜S324を周期的に繰り返すことによってセル電圧の統計処理に基づく燃料電池1の内部の湿分調整が行われる。なお、セル電圧の調整に燃料電池1の内部の酸化剤極に供給する酸化剤ガスの流量を調整するのではなく、これに代えて、酸化剤ガスの温度を調整しても良い。 In this way, the internal moisture adjustment of the fuel cell 1 based on the statistical processing of the cell voltage is performed by periodically repeating steps S302 to S324. Instead of adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the oxidant electrode inside the fuel cell 1 to adjust the cell voltage, the temperature of the oxidant gas may be adjusted instead.

(他の例)
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
[付記項1]電解質膜と電解質膜を挟む燃料極及び酸化剤極とをもつ燃料電池と、前記燃料電池の前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路と、前記燃料電池の前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路とを具備し、負荷給電以前にガスを前記燃料電池に供給して前記燃料電池の内部の湿分を調整する燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池の濡れ状態を判定する濡れ状態判定手段が設けられており、前記燃料電池の内部の濡れ状態が相対的に高いと前記濡れ状態判定手段により判定されるとき、前記湿分調整手段は、前記燃料電池に湿分調整ために供給する前記ガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整して前記ガスの乾燥力を相対的に増加させ、且つ、前記燃料電池の内部の濡れ状態が相対的に低いと前記濡れ状態判定手段により判定されるとき、前記湿分調整手段は、前記燃料電池の内部に湿分調整のために供給する前記ガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整して前記ガスの乾燥力を相対的に低下させることを特徴とする燃料電池発電システム。
(Other examples)
In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.
[Additional Item 1] A fuel cell having an electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the electrolyte membrane, an oxidant gas passage for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell, and the fuel cell A fuel cell power generation system comprising a fuel gas passage for supplying fuel gas to the fuel electrode, wherein gas is supplied to the fuel cell before load feeding to adjust moisture inside the fuel cell. When the wet state determination unit determines that the wet state inside the fuel cell is relatively high, the moisture adjustment unit is configured to determine the wet state of the fuel cell. Adjusting at least one of the temperature, humidity and flow rate of the gas supplied to adjust the moisture to the battery to relatively increase the drying power of the gas, and the wet state inside the fuel cell is Relatively low And the wetness state determination means adjusts at least one of the temperature, humidity and flow rate of the gas supplied to adjust the moisture inside the fuel cell. A fuel cell power generation system characterized by relatively reducing the drying power of the gas.

本発明は車両用、定置用、携帯用、電子機器、電気装置等の燃料電池発電システムに利用することができる。   The present invention can be used in fuel cell power generation systems for vehicles, stationary devices, portable devices, electronic devices, electric devices, and the like.

実施例1に係る燃料電池発電システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る燃料電池発電システムの運転を開始するときにおける工程図である。FIG. 3 is a process diagram when starting operation of the fuel cell power generation system according to Embodiment 1; 実施例2に係る燃料電池発電システムの構成図である。6 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to Embodiment 2. FIG. 実施例3に係る燃料電池発電システムの構成図である。6 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to Embodiment 3. FIG. 実施例4に係る燃料電池発電システムの構成図である。6 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to Embodiment 4. FIG. 実施例5に係る燃料電池発電システムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to a fifth embodiment. 実施例6に係る燃料電池発電システムの構成図である。10 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to Embodiment 6. FIG. 実施例7に係る燃料電池発電システムの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system according to a seventh embodiment. 実施例8に係り、濡れ状態検知手段をもつ燃料電池のスタック付近の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram in the vicinity of a stack of a fuel cell having a wet state detection unit according to an eighth embodiment. 実施例9に係る燃料電池発電システムのフローチャートである。10 is a flowchart of a fuel cell power generation system according to Embodiment 9. 実施例10に係る燃料電池発電システムのフローチャートである。12 is a flowchart of a fuel cell power generation system according to Example 10. 実施例11に係り、セル電圧とサンプル数との関係を示すグラフである。12 is a graph showing a relationship between a cell voltage and the number of samples according to Example 11. 実施例11に係る燃料電池発電システムのフローチャートである。12 is a flowchart of a fuel cell power generation system according to Example 11.

符号の説明Explanation of symbols

図中、1は燃料電池、13はスタック、2は酸化剤ガス通路、2aは往路、2bは復路、3は燃料ガス通路、3aは往路、3bは復路、4は改質系、40は改質器、43は改質器用燃焼器、45はブロア、5は水循環系、51は水搬送源、6は熱交換器、61は第1熱交換器、62は第2熱交換器、7は制御装置(湿分調整手段)、8はパージ処理部、9は暖機装置を示す。   In the figure, 1 is a fuel cell, 13 is a stack, 2 is an oxidant gas passage, 2a is an outgoing route, 2b is a return route, 3 is a fuel gas passage, 3a is an outgoing route, 3b is a return route, 4 is a reforming system, and 40 is a modified system. 43, reformer combustor, 45 blower, 5 water circulation system, 51 water transfer source, 6 heat exchanger, 61 first heat exchanger, 62 second heat exchanger, 7 A control device (moisture adjusting means), 8 is a purge processing unit, and 9 is a warm-up device.

Claims (8)

電解質膜と電解質膜を挟む燃料極及び酸化剤極とをもつ燃料電池と、前記燃料電池の前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路と、前記燃料電池の前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路とを具備し、負荷給電以前にガスを前記燃料電池の内部に供給して前記燃料電池の内部の湿分を調整する燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池の運転を開始するとき、
前回運転中の前記燃料電池の内部の湿分状態、前回運転終了時の前記燃料電池の内部の湿分状態、前回運転停止後の前記燃料電池の周囲環境の湿度の状態のうちの少なくとも一つからなる、前記燃料電池の起動開始前の経過履歴に応じて、
前記燃料電池の内部に供給するガスにより前記燃料電池の内部を乾燥させる開始用の湿分調整処理を行う湿分調整手段を有することを特徴とする燃料電池発電システム。
A fuel cell having an electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the electrolyte membrane, an oxidant gas passage for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell, and a fuel to the fuel electrode of the fuel cell A fuel gas power generation system including a fuel gas passage for supplying gas, and supplying moisture to the inside of the fuel cell before load power feeding to adjust moisture inside the fuel cell;
When starting the operation of the fuel cell,
At least one of the moisture state inside the fuel cell during the previous operation, the moisture state inside the fuel cell at the end of the previous operation, and the humidity state of the surrounding environment of the fuel cell after the previous operation stop According to the progress history before starting the fuel cell,
A fuel cell power generation system comprising moisture adjustment means for performing moisture adjustment processing for starting to dry the inside of the fuel cell with a gas supplied to the inside of the fuel cell.
請求項1において、改質原料を改質して燃料ガスを生成する改質器が設けられており、前記燃料電池の運転を開始するとき、前記湿分調整手段は、前記改質器の立ち上がり運転に時間的に重複させて開始用の前記湿分調整処理を実行することを特徴とする燃料電池発電システム。   2. The reformer according to claim 1, wherein a reformer that reforms the reforming raw material to generate a fuel gas is provided, and when the operation of the fuel cell is started, the moisture adjusting means starts up the reformer. A fuel cell power generation system, wherein the moisture adjustment process for start is executed in time overlap with the operation. 請求項2において、前記燃料電池の運転を終了するとき前記改質器に不活性ガスで形成されたパージガスを供給するパージ処理部が設けられており、
前記燃料電池の運転を開始するとき、前記湿分調整手段は開始用の前記湿分調整処理を実行すると共に、
前記燃料電池の運転を終了するとき、前記湿分調整手段は、前記パージガス処理部により前記改質器に前記パージガスを供給するパージ処理に時間的に重複させて前記燃料電池に供給するガスにより前記燃料電池の内部を乾燥させる終了用の湿分調整処理を実行することを特徴とする燃料電池発電システム。
In Claim 2, when the operation of the fuel cell is terminated, a purge processing unit is provided for supplying a purge gas formed of an inert gas to the reformer,
When starting the operation of the fuel cell, the moisture adjustment means executes the moisture adjustment process for starting,
To end the operation of the fuel cell, the humidity adjustment unit, wherein the gas supplied to the fuel cell the purge gas temporally overlap the purge process for supplying to the reformer by the purge gas processing unit A fuel cell power generation system that performs a moisture adjustment process for ending to dry the inside of the fuel cell.
請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項において、前記湿分調整手段は、前記燃料電池の内部の湿分を調整するための開始用の前記湿分調整処理を行う前記ガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整して前記ガスの乾燥力を増加させるガス乾燥力増加手段を有することを特徴とする燃料電池発電システム。   4. The temperature of the gas according to claim 1, wherein the moisture adjustment unit performs the moisture adjustment process for starting to adjust moisture inside the fuel cell. 5. A fuel cell power generation system comprising gas drying power increasing means for adjusting at least one of humidity and flow rate to increase the drying power of the gas. 請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項において、前回の運転の終了時の大気の湿度に関する情報と、今回の運転開始時における大気の湿度に関する情報と、前回の運転の終了時から今回の運転開始時までの大気の湿度に関する情報とのうちの少なくとも一つの情報に基づいて、前記燃料電池の前記周囲環境の湿度を判定する周囲環境湿度判定手段が設けられており、
前記周囲環境の湿度が相対的に高いと前記周囲環境湿度判定手段により判定されるとき、前記湿分調整手段は、前記燃料電池に供給する前記ガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整して前記ガスによる乾燥力を相対的に増加させ、且つ、
前記周囲環境の湿度が相対的に低いと前記周囲環境湿度判定手段により判定されるとき、前記湿分調整手段は、前記燃料電池に供給する前記ガスの温度、湿度および流量のうちの少なくとも一つを調整して前記ガスによる乾燥力を相対的に減少させることを特徴とする燃料電池発電システム。
The information on the atmospheric humidity at the end of the previous operation, the information on the atmospheric humidity at the start of the current operation, and the end of the previous operation in any one of claims 1 to 4. Ambient environment humidity determination means for determining the humidity of the ambient environment of the fuel cell based on at least one of the information on the humidity of the atmosphere until the start of operation this time,
When the ambient environment humidity determination means determines that the humidity of the surrounding environment is relatively high, the moisture adjustment means includes at least one of the temperature, humidity, and flow rate of the gas supplied to the fuel cell. To relatively increase the drying power by the gas, and
When the ambient environment humidity determining means determines that the humidity of the surrounding environment is relatively low, the moisture adjusting means is at least one of the temperature, humidity, and flow rate of the gas supplied to the fuel cell. The fuel cell power generation system is characterized in that the drying power by the gas is relatively reduced by adjusting.
請求項1〜請求項5のうちのいずれか一項において、前記燃料電池の運転中、前記燃料電池の運転終了時、前記燃料電池の運転停止中、前記燃料電池の運転開始時の少なくとも一つにおいて、前記燃料電池の内部の濡れ状態を判定する濡れ状態判定手段が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システム。   6. The fuel cell according to claim 1, wherein at least one of the operation of the fuel cell, the end of the operation of the fuel cell, the stop of the operation of the fuel cell, and the start of operation of the fuel cell is performed. The fuel cell power generation system according to claim 1, further comprising wet state determination means for determining a wet state inside the fuel cell. 請求項1〜請求項6のうちのいずれか一項において、前記燃料電池の内部に湿分調整のために供給する前記ガスを予熱するガス予熱手段が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。   7. The fuel cell according to claim 1, further comprising gas preheating means for preheating the gas supplied for moisture adjustment inside the fuel cell. system. 請求項1または2において、前記燃料電池の運転を終了するとき、前記湿分調整手段は、前記燃料電池に供給するガスにより前記燃料電池の内部を乾燥させる終了用の湿分調整処理を実行することを特徴とする燃料電池発電システム。   3. The operation of the fuel cell according to claim 1, wherein when the operation of the fuel cell is terminated, the moisture adjustment means performs a moisture adjustment process for ending the interior of the fuel cell with a gas supplied to the fuel cell. A fuel cell power generation system.
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