JP4504896B2

JP4504896B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP4504896B2
Application number: JP2005293451A
Authority: JP
Inventors: 健一郎上田; 順司上原; 裕嗣松本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: JP2007103224A

Description

本発明は、水素の遮断後、アノードガス圧力を低下させる燃料電池システムに関する。 The present invention is, after interruption of hydrogen, relates to a fuel cell system that reduces the anode gas pressure.

近年、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）などの燃料電池を搭載した燃料電池自動車の開発が盛んである。この燃料電池自動車は、燃料電池の発電電力によってモータを回転させ走行する。 In recent years, fuel cell vehicles equipped with fuel cells such as polymer electrolyte fuel cells (PEFC) have been actively developed. This fuel cell vehicle travels with a motor rotated by the power generated by the fuel cell.

燃料電池は、一般に、複数の単セルが積層されて構成されたスタックである。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を備えている。そして、ＭＥＡのアノードに水素が、カソードに酸素を含む空気がそれぞれ供給されると、各単セルにおいて電位差が発生し、次いで、燃料電池に接続するモータ等の外部負荷と導通すると、燃料電池が発電する。 A fuel cell is generally a stack formed by stacking a plurality of single cells. The single cell includes an MEA (Membrane Electrode Assembly). Then, when hydrogen containing oxygen is supplied to the anode of the MEA and oxygen-containing air is supplied to the cathode, a potential difference is generated in each single cell, and then the fuel cell is connected to an external load such as a motor connected to the fuel cell. Generate electricity.

このような燃料電池では、その出力を高めるため、一般に、高圧の水素および空気が供給される。しかしながら、燃料電池システムの運転停止後、燃料電池内に高圧の水素等が存在すると、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）等のデバイスが高圧に曝されるため好ましくない。ところが、運転停止時おいて、水素の供給を遮断した後に、残留する水素をそのまま排出することは望ましくない。 Such a fuel cell is generally supplied with high-pressure hydrogen and air in order to increase its output. However, if high-pressure hydrogen or the like is present in the fuel cell after the operation of the fuel cell system is stopped, a device such as a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter referred to as an electrolyte membrane) is exposed to high pressure, which is not preferable. However, it is not desirable to discharge the remaining hydrogen as it is after shutting off the supply of hydrogen when the operation is stopped.

そこで、燃料電池システムの運転停止後において、水素の供給を遮断した後も、空気（掃気ガス）の供給を継続してカソードを掃気しつつ、発電を継続させて、残留する水素を消費し、燃料電池のアノード側の流路の圧力（以下、アノードガス圧力）を低下させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
ここで、掃気とは、掃気ガスにより、発電の際に生成した水などを燃料電池外に押し出すことであり、空気パージとも称される。また、掃気ガスとは、このような掃気を行うために燃料電池に送り込まれるガスであり、例えば、燃料電池のカソードに空気を供給するコンプレッサが掃気ガス源として利用される。
特開２００４−３６２７９０号公報（段落番号００４４〜００４５、図１） Therefore, after shutting down the fuel cell system, even after shutting off the supply of hydrogen, the supply of air (scavenging gas) continues to scavenge the cathode while continuing to generate electricity, consuming residual hydrogen, A technique for reducing the pressure in the anode-side flow path of the fuel cell (hereinafter referred to as anode gas pressure) has been proposed (see Patent Document 1).
Here, scavenging refers to pushing out water or the like generated during power generation by scavenging gas to the outside of the fuel cell, and is also referred to as air purge. The scavenging gas is a gas sent to the fuel cell to perform such scavenging. For example, a compressor that supplies air to the cathode of the fuel cell is used as a scavenging gas source.
JP 2004-362790 A (paragraph numbers 0044 to 0045, FIG. 1)

しかしながら、前記した特許文献１に記載の技術では、水素の遮断後において、燃料電池の発電量が小さく、残留水素の消費率が低い場合、アノードガス圧力を所定圧力まで低下させるために、長時間を要する場合があった。また、水素の遮断後に、燃料電池の発電を継続できない場合もあった。 However, in the technique described in Patent Document 1 described above, when the amount of power generated by the fuel cell is small and the consumption rate of residual hydrogen is low after hydrogen is shut off, the anode gas pressure is reduced to a predetermined pressure for a long time. Sometimes required. In some cases, the fuel cell cannot continue to generate power after the hydrogen is shut off.

そこで、本発明は、このような問題を解決するため、水素等の燃料ガスの遮断後、アノードガス圧力を好適に低下可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention is, In order to solve such a problem, after interruption of the fuel gas such as hydrogen, and to provide a suitably reduced fuel cell capable systems the anode gas pressure.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、アノード流路およびカソード流路を有し、前記アノード流路に燃料ガスが、前記カソード流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する燃料電池と、前記アノード流路への燃料ガスの供給を遮断する遮断手段と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを循環させる循環手段と、前記アノード流路内のアノードガス圧力を検出する圧力検出手段と、前記カソード流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記アノード流路内のガスを排出し、前記燃料電池から排出された酸化剤ガスに合流させる排出手段と、前記酸化剤ガス供給手段および前記排出手段を制御する制御手段と、を備え、前記遮断手段により燃料ガスの供給が遮断された場合、前記酸化剤ガス供給手段は酸化剤ガスを前記カソード流路に供給し、当該カソード流路を掃気する燃料電池システムであって、前記カソード流路の掃気後、アノードガス圧力が所定圧力以下でない場合（つまり、アノードガス圧力が所定圧力より高い場合）、前記制御手段は、前記酸化剤ガス供給手段による前記カソード流路への酸化剤ガスの供給を継続しつつ、前記排出手段により前記アノード流路内のガスを排出してアノードガス圧力を下げることを特徴とする燃料電池システムである。 As means for solving the above problems, the present invention has an anode flow path and a cathode flow path, and a fuel gas is supplied to the anode flow path and an oxidant gas is supplied to the cathode flow path, thereby generating power. A fuel cell, blocking means for blocking fuel gas supply to the anode flow path, circulation means for circulating unreacted fuel gas discharged from the fuel cell, and anode gas pressure in the anode flow path Pressure detecting means for detecting oxidant gas, oxidant gas supply means for supplying oxidant gas to the cathode flow path, and gas in the anode flow path are discharged and merged with the oxidant gas discharged from the fuel cell. A discharge means, and a control means for controlling the oxidant gas supply means and the discharge means. When the supply of fuel gas is cut off by the shut-off means, the oxidant gas supply means Is a fuel cell system for supplying an oxidant gas to the cathode flow channel and scavenging the cathode flow channel, and after scavenging the cathode flow channel, when the anode gas pressure is not lower than a predetermined pressure (that is, the anode gas pressure) The control means discharges the gas in the anode flow path by the discharge means while continuing to supply the oxidant gas to the cathode flow path by the oxidant gas supply means. The fuel cell system is characterized by lowering the anode gas pressure.

このような燃料電池システムによれば、カソード流路の掃気後、アノードガス圧力が所定圧力以下でない場合、制御手段は、酸化剤ガス供給手段によるカソード流路への酸化剤ガスの供給を継続するため、燃料電池から酸化剤ガスが排出される。これに並行して、制御手段は、排出手段によりアノード流路内のガスを排出する。これにより、アノードガス圧力を所定圧力以下に下げることができる。また、排出手段により、排出されたガスは、前記燃料電池から排出された酸化剤ガスに合流し、混合・希釈される。これにより、高濃度の燃料ガスが外部に排出することは防止される。なお、排出手段による排出量は、混合・希釈後に排出されるガスが、所定燃料ガス濃度以下となるように設定する。 According to such a fuel cell system, after the scavenging of the cathode flow path, when the anode gas pressure is not lower than the predetermined pressure, the control means continues to supply the oxidant gas to the cathode flow path by the oxidant gas supply means. Therefore, the oxidant gas is discharged from the fuel cell. In parallel with this, the control means discharges the gas in the anode flow path by the discharge means. Thereby, the anode gas pressure can be lowered below a predetermined pressure. Further, the exhausted gas joins the oxidant gas exhausted from the fuel cell, and is mixed and diluted by the exhausting means. This prevents high-concentration fuel gas from being discharged to the outside. The discharge amount by the discharge means is set so that the gas discharged after mixing / dilution is below a predetermined fuel gas concentration.

このような燃料電池システムによれば、燃料ガスの供給を遮断した後、燃料電池の発電を継続しなくても、排出手段によって、アノード流路内のガスを適宜に排出することで、アノードガス圧力を所定圧力以下に、速やかに下げることができる。ただし、燃料ガスの遮断後、燃料電池を発電継続可能であれば、後記する実施形態のように、発電を継続し、この発電により燃料ガスを消費することによっても、アノードガス圧力の低下を図ることが望ましい。
その後、酸化剤ガス供給手段と停止し、カソード流路のカソードガス圧力を適宜に下げることで、ＭＥＡの両側間の差圧を好適に小さくすることができる。その結果として、燃料電池の耐久性および信頼性の向上を図ることができる。 With such a fuel cell system, after shutting off the supply of fuel gas, without continuing the power generation of the fuel cell, the discharging means is to discharge the gas in the anode channel appropriately, the anode The gas pressure can be quickly lowered below a predetermined pressure. However, if the fuel cell can continue to generate power after the fuel gas is shut off, the anode gas pressure is also reduced by continuing the power generation and consuming the fuel gas by this power generation as in the embodiment described later. It is desirable.
Then, the pressure difference between the two sides of the MEA can be suitably reduced by stopping the oxidant gas supply means and appropriately reducing the cathode gas pressure in the cathode channel. As a result, the durability and reliability of the fuel cell can be improved.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記アノードガス圧力が所定圧力以下でない場合において、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスの流量に対応して、前記排出手段による排出量を決定する排出量決定手段を備えたことを特徴とする。 Further, in the fuel cell system, when the anode gas pressure is not equal to or lower than a predetermined pressure, a discharge amount determining unit that determines a discharge amount by the discharge unit corresponding to a flow rate of the oxidant gas discharged from the fuel cell. It is provided with .

このような燃料電池システムによれば、排出量決定手段により、燃料電池から排出される酸化剤ガスの流量に対応して、排出手段による排出量を決定することができる。すなわち、例えば、燃料電池から大流量の酸化剤ガスが排出される場合、排出手段による排出量を多くすることで、アノードガス圧力をさらに速やかに下げることができる。 According to such a fuel cell system, the discharge amount determining means can determine the discharge amount by the discharge means corresponding to the flow rate of the oxidant gas discharged from the fuel cell. That is, for example, when a large flow of oxidant gas is discharged from the fuel cell, the anode gas pressure can be lowered more quickly by increasing the discharge amount by the discharge means.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記酸化剤ガス供給手段が異常を示す場合、前記排出手段による排出を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする。 The fuel cell system may further include a prohibiting unit that prohibits discharge by the discharge unit when the oxidant gas supply unit shows an abnormality .

このような燃料電池システムによれば、禁止手段は、酸化剤ガス供給手段の異常を示す場合、排出手段による排出を禁止する。これにより、高濃度の燃料ガスが外部に排出されることを防止できる。 According to such a fuel cell system, the prohibiting means prohibits the discharging by the discharging means when it indicates an abnormality in the oxidant gas supply means. Thereby, high concentration fuel gas can be prevented from being discharged to the outside.

また、アノード流路およびカソード流路を有し、前記アノード流路に燃料ガスが、前記カソード流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する燃料電池と、前記アノード流路への燃料ガスの供給を遮断する遮断手段と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを循環させる循環手段と、前記アノード流路内のアノードガス圧力を検出する圧力検出手段と、前記カソード流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記アノード流路内のガスを排出し、前記燃料電池から排出された酸化剤ガスに合流させる排出手段と、を備え、前記遮断手段により燃料ガスの供給が遮断された場合、前記酸化剤ガス供給手段は酸化剤ガスを前記カソード流路に供給し、当該カソード流路を掃気する燃料電池システムにおいて、前記カソード流路の掃気後、アノードガス圧力が所定圧力以下でない場合（つまり、アノードガス圧力が所定圧力より高い場合）、前記酸化剤ガス供給手段による前記カソード流路への酸化剤ガスの供給を継続しつつ、前記排出手段により前記アノード流路内のガスを排出してアノードガス圧力を下げることを特徴とする燃料電池システムの圧力低下方法である。 A fuel cell that has an anode channel and a cathode channel, and that generates power by supplying fuel gas to the anode channel and oxidant gas to the cathode channel; and fuel to the anode channel A shutoff means for shutting off the supply of gas; a circulation means for circulating unreacted fuel gas discharged from the fuel cell; a pressure detection means for detecting an anode gas pressure in the anode flow path; and the cathode flow path. An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the fuel cell, and a discharge means for discharging the gas in the anode flow path to join the oxidant gas discharged from the fuel cell. In the fuel cell system, when the gas supply is interrupted, the oxidant gas supply means supplies the oxidant gas to the cathode flow path and scavenges the cathode flow path. If the anode gas pressure is not lower than the predetermined pressure after scavenging the main channel (that is, if the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure), the oxidant gas supply means continues to supply the oxidant gas to the cathode channel. However, the pressure reducing method of the fuel cell system is characterized in that the gas in the anode flow path is discharged by the discharge means to lower the anode gas pressure.

このような燃料電池システムの圧力低下方法によれば、カソード流路の掃気後、アノードガス圧力が所定圧力以下でない場合、酸化剤ガス供給手段によるカソード流路への酸化剤ガスの供給を継続しつつ、排出手段により前記アノード流路内のガスを排出することによって、アノードガス圧力を好適に下げることができる。 According to such a pressure reduction method of the fuel cell system, after scavenging the cathode flow path, when the anode gas pressure is not lower than the predetermined pressure, the supply of the oxidant gas to the cathode flow path by the oxidant gas supply means is continued. However, the anode gas pressure can be suitably lowered by discharging the gas in the anode flow path by the discharge means.

本発明によれば、水素等の燃料ガスの遮断後、アノードガス圧力を好適に低下可能な燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel after cutoff of gas, suitably reduced fuel cell capable systems the anode gas pressure of hydrogen or the like.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

≪燃料電池システムの構成≫
本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続した走行モータ４１を備えており、燃料電池自動車は燃料電池１０の発電電力によって走行モータ４１を駆動し、走行するようになっている。 ≪Configuration of fuel cell system≫
The fuel cell system 1 according to the present embodiment is mounted on a fuel cell vehicle. The fuel cell system 1 includes a travel motor 41 connected to an output terminal (not shown) of the fuel cell 10, and the fuel cell vehicle is driven by driving the travel motor 41 with the generated power of the fuel cell 10. ing.

燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０に対して水素（燃料ガス、反応ガス）を供給・排出するアノード系２０と、燃料電池１０に対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を供給・排出するカソード系３０と、燃料電池１０の発電電力を消費する電力消費系４０と、これらを電子制御するＥＣＵ５０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。 The fuel cell system 1 includes a fuel cell 10, an anode system 20 that supplies and discharges hydrogen (fuel gas and reaction gas) to the fuel cell 10, and oxygen-containing air (oxidant gas, A cathode system 30 that supplies and discharges (reactive gas), a power consumption system 40 that consumes the power generated by the fuel cell 10, and an ECU 50 (Electronic Control Unit) that electronically controls them. Yes.

＜燃料電池＞
燃料電池１０（燃料電池スタック）は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、電解質膜１１（固体高分子膜）の両面をアノード１２（燃料極）およびカソード１３（空気極）で挟んでなるＭＥＡと、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、で構成されている。セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に水素または酸素を供給するための溝や、全単セルに水素、酸素を導くための貫通孔などが形成されており、これら溝などがアノード流路１２ａ、カソード流路１３ａとして機能している。すなわち、アノード流路１２ａには水素（燃料ガス）が流通し、各アノード１２に供給されるようになっている。一方、カソード流路１３ａには酸素を含む空気（酸化剤ガス）が流通し、各カソード１３に供給されるようになっている。 <Fuel cell>
The fuel cell 10 (fuel cell stack) is a solid polymer fuel cell configured by stacking a plurality of single cells. The single cell includes an MEA in which both surfaces of an electrolyte membrane 11 (solid polymer membrane) are sandwiched between an anode 12 (fuel electrode) and a cathode 13 (air electrode), and a pair of separators that sandwich the MEA. In the separator, a groove for supplying hydrogen or oxygen to the entire surface of the MEA constituting each single cell and a through hole for introducing hydrogen and oxygen to all the single cells are formed. It functions as a channel 12a and a cathode channel 13a. That is, hydrogen (fuel gas) flows through the anode flow path 12 a and is supplied to each anode 12. On the other hand, air containing oxygen (oxidant gas) flows through the cathode channel 13 a and is supplied to each cathode 13.

そして、燃料電池１０のアノード１２に水素が、カソード１３に酸素を含む空気が、それぞれ供給されると、アノード１２、カソード１３に含まれる触媒（Ｐｔなど）上で電気化学反応が起こり、その結果、各単セルで電位差が発生するようになっている。そして、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池１０に対して、走行モータ４１などの外部負荷から発電要求があり、後記するＶＣＵ４２（Voltage Control Unit）が制御されると、燃料電池１０が発電するようになっている。 Then, when hydrogen containing oxygen is supplied to the anode 12 of the fuel cell 10 and oxygen containing oxygen is supplied to the cathode 13, an electrochemical reaction occurs on the catalyst (such as Pt) contained in the anode 12 and cathode 13, and as a result A potential difference is generated in each single cell. When there is a power generation request from an external load such as the traveling motor 41 for the fuel cell 10 in which a potential difference has occurred in each single cell in this way, and the VCU 42 (Voltage Control Unit) described later is controlled, the fuel cell 10 Has come to generate electricity.

＜アノード系＞
アノード系２０は、水素が貯蔵された水素タンク２１と、遮断弁２２（遮断手段）と、エゼクタ２３と、気液分離器２４と、ドレン弁２５（排出手段）と、パージ弁２６（排出手段）と、圧力センサ２７（圧力検出手段）と、を主に備えている。
水素タンク２１は配管２１ａを介して遮断弁２２に接続されており、遮断弁２２は配管２２ａを介してエゼクタ２３に接続されている。エゼクタ２３は、配管２３ａを介してアノード流路１２ａに接続されている。配管２２ａには、減圧弁（図示しない）が設けられている。そして、ＥＣＵ５０の制御部５１によって、遮断弁２２が開かれると、水素が前記減圧弁で減圧された後、アノード流路１２ａに供給されるようになっている。 <Anode system>
The anode system 20 includes a hydrogen tank 21 storing hydrogen, a shut-off valve 22 (shut-off means), an ejector 23, a gas-liquid separator 24, a drain valve 25 (discharge means), and a purge valve 26 (discharge means). ) And a pressure sensor 27 (pressure detection means).
The hydrogen tank 21 is connected to a shutoff valve 22 via a pipe 21a, and the shutoff valve 22 is connected to an ejector 23 via a pipe 22a. The ejector 23 is connected to the anode flow path 12a via the pipe 23a. The piping 22a is provided with a pressure reducing valve (not shown). When the shutoff valve 22 is opened by the control unit 51 of the ECU 50, hydrogen is depressurized by the pressure reducing valve and then supplied to the anode flow path 12a.

圧力センサ２７は、アノード流路１２ａ内のアノードガス圧力を検出するように配管２３ａに設けられている。そして、圧力センサ２７は、ＥＣＵ５０の制御部５１と接続されており、制御部５１はアノードガス圧力を監視するようになっている。 The pressure sensor 27 is provided in the pipe 23a so as to detect the anode gas pressure in the anode flow path 12a. The pressure sensor 27 is connected to the control unit 51 of the ECU 50, and the control unit 51 monitors the anode gas pressure.

次に、アノード流路１２ａの下流側は、配管２４ａを介して気液分離器２４に接続されており、アノード流路１２ａから排出された水分および未反応の水素を含むアノードオフガスが、気液分離器２４に送られるようになっている。なお、前記水分は、発電によりカソード１３で生成した水などの一部が、電解質膜１１を透過したものである。 Next, the downstream side of the anode channel 12a is connected to the gas-liquid separator 24 via the pipe 24a, and the anode off gas containing moisture and unreacted hydrogen discharged from the anode channel 12a It is sent to the separator 24. Note that the moisture is a part of the water generated at the cathode 13 by power generation that has passed through the electrolyte membrane 11.

気液分離器２４（キャッチタンク）は、このように送られるアノードオフガス中の水分を分離するための機器であり、例えば、アノードオフガスを適宜に冷却して水分を分離するため、冷媒が流通する冷媒配管（図示しない）を内蔵している。ただし、気液分離器２４の気液分離方式はこれに限定されず、例えば、遠心力により分離する方式であってもよい。 The gas-liquid separator 24 (catch tank) is a device for separating the moisture in the anode offgas sent in this way. For example, the refrigerant flows in order to cool the anode offgas appropriately and separate the moisture. Built-in refrigerant piping (not shown). However, the gas-liquid separation method of the gas-liquid separator 24 is not limited to this, and may be a method of separating by a centrifugal force, for example.

そして、気液分離器２４で分離された水分は、気液分離器２４の適所（底壁など）に設けられた配管２４ｂを介して、ドレン弁２５に送られるようになっている。ドレン弁２５は、配管２５ａを介して希釈器３２に接続されると共に、制御部５１により適宜に開／閉され、ドレン弁２５が開かれると、気液分離器２４内の水が希釈器３２に送られるようになっている。また、後記するように、ドレン弁２５は、遮断弁２２が閉じた後、アノード流路１２ａのアノードガス圧力を下げる場合にも開かれ、この場合は、アノード流路１２ａ内のガスが配管２４ｂ、ドレン弁２５、配管２５ａを介して、希釈器３２に送られるようになっている。 And the water | moisture content isolate | separated with the gas-liquid separator 24 is sent to the drain valve 25 via the piping 24b provided in the appropriate place (bottom wall etc.) of the gas-liquid separator 24. FIG. The drain valve 25 is connected to the diluter 32 via the pipe 25a, and is appropriately opened / closed by the control unit 51. When the drain valve 25 is opened, the water in the gas-liquid separator 24 is diluted. To be sent to. As will be described later, the drain valve 25 is also opened when the anode gas pressure in the anode flow path 12a is lowered after the shutoff valve 22 is closed. In this case, the gas in the anode flow path 12a is connected to the pipe 24b. The diluter 32 is sent via a drain valve 25 and a pipe 25a.

一方、気液分離器２４で分離された水素は、気液分離器２４の適所（上壁など）に設けられた配管２４ｃ（循環手段）を介して、エゼクタ２３に戻され、水素が循環するようになっている。 On the other hand, the hydrogen separated by the gas-liquid separator 24 is returned to the ejector 23 through a pipe 24c (circulation means) provided at an appropriate position (such as the upper wall) of the gas-liquid separator 24, and hydrogen circulates. It is like that.

また、配管２４ａの途中である途中点Ｊ１は配管２４ｄを介してパージ弁２６に接続されており、さらに、パージ弁２６は配管２６ａを介して希釈器３２に接続されている。そして、パージ弁２６は、制御部５１と接続されており、制御部５１により適宜に開／閉されるようになっている。さらに説明すると、パージ弁２６は、燃料電池システム１の通常運転時は閉じられ、未反応の水素が配管２４ｃを経由することで循環し、水素の利用効率が高められるようになっている。
一方、燃料電池１０の出力が低下し、アノードオフガスに含まれる不純物（水、窒素など）が多いと推定される場合、パージ弁２６が開かれ、アノードオフガスが希釈器３２に排出されるようになっている。 A midpoint J1 in the middle of the pipe 24a is connected to the purge valve 26 via the pipe 24d, and the purge valve 26 is connected to the diluter 32 via the pipe 26a. The purge valve 26 is connected to the control unit 51 and is appropriately opened / closed by the control unit 51. More specifically, the purge valve 26 is closed during normal operation of the fuel cell system 1, and unreacted hydrogen circulates through the pipe 24c, so that the utilization efficiency of hydrogen is enhanced.
On the other hand, when it is estimated that the output of the fuel cell 10 decreases and the impurities (water, nitrogen, etc.) contained in the anode off gas are large, the purge valve 26 is opened so that the anode off gas is discharged to the diluter 32. It has become.

さらに、本実施形態では、パージ弁２６は、後記するように遮断弁２２が閉じられた後において、アノードガス圧力を下げるために、適宜に開かれる設定となっている。 Further, in the present embodiment, the purge valve 26 is set to be appropriately opened in order to lower the anode gas pressure after the shutoff valve 22 is closed as will be described later.

ここで、配管２４ｄと、パージ弁２６と、配管２６ａとを通るライン（以下、パージ弁ライン）の流路最小断面積は、途中点Ｊ１の下流側の配管２４ａと、気液分離器２４と、配管２４ｂと、ドレン弁２５と、配管２５ａとを通るライン（以下、ドレン弁ライン）の流路最小断面積よりも、大きい設定となっている。そして、後記するように、カソード流路１３ａの掃気後であって、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０よりも高い場合に、ドレン弁２５をパージ弁２６よりも先に開くことで、水素を含むガスが大量に希釈器３２に供給されにくいようになっている。これにより、高濃度の水素が外部に排出されにくくなってりる。 Here, the minimum cross-sectional area of the flow path of the line passing through the pipe 24d, the purge valve 26, and the pipe 26a (hereinafter referred to as the purge valve line) is the pipe 24a downstream of the midpoint J1, the gas-liquid separator 24, The pipe 24b, the drain valve 25, and a line passing through the pipe 25a (hereinafter referred to as a drain valve line) are set to be larger than the minimum flow path cross-sectional area. As will be described later, after scavenging the cathode flow path 13a, when the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure P0, the drain valve 25 is opened before the purge valve 26, so that the gas containing hydrogen Is difficult to be supplied to the diluter 32 in large quantities. This makes it difficult for high concentration hydrogen to be discharged to the outside.

＜カソード系＞
カソード系３０は、コンプレッサ３１（スーパーチャージャ、酸化剤ガス供給手段）と、希釈器３２と、流量計３３とを主に備えている。コンプレッサ３１は、外気を取り込んで圧縮し、酸化剤ガスとして燃料電池１０のカソード１３に向けて送る機器であり、配管３１ａを介してカソード流路１３ａに接続されている。配管３１ａには加湿器（図示しない）が設けられており、カソード１３に送られる空気が適宜に加湿されるようになっている。なお、アノード系２０の遮断弁２２が閉じられた後は、コンプレッサ３１からの空気が前記加湿器を迂回し、非加湿の空気である掃気ガスが、カソード流路１３ａに供給されるようになっている。 <Cathode system>
The cathode system 30 mainly includes a compressor 31 (supercharger, oxidant gas supply means), a diluter 32, and a flow meter 33. The compressor 31 is a device that takes in external air, compresses it, and sends it to the cathode 13 of the fuel cell 10 as an oxidant gas, and is connected to the cathode channel 13a via a pipe 31a. The pipe 31a is provided with a humidifier (not shown) so that air sent to the cathode 13 is appropriately humidified. After the shutoff valve 22 of the anode system 20 is closed, the air from the compressor 31 bypasses the humidifier, and the scavenging gas, which is non-humidified air, is supplied to the cathode channel 13a. ing.

一方、カソード１３の下流側は、配管３２ａを介して、希釈器３２が接続されている。希釈器３２は、アノード系２０からのアノードオフガス中の水素を希釈するための機器であって、その内部に希釈空間を有している。この希釈空間には、カソード１３から排出されたカソードオフガス（希釈用ガス）と、アノード系２０からの水素を含むアノードオフガスとが導入され、アノードオフガス中の水素が、カソードオフガスに合流し希釈され、所定水素濃度以下に低下した希釈ガスとなった後、排気されるになっている。 On the other hand, a diluter 32 is connected to the downstream side of the cathode 13 via a pipe 32a. The diluter 32 is a device for diluting hydrogen in the anode off-gas from the anode system 20 and has a dilution space therein. In this dilution space, cathode off-gas (dilution gas) discharged from the cathode 13 and anode off-gas containing hydrogen from the anode system 20 are introduced, and the hydrogen in the anode off-gas merges with the cathode off-gas and is diluted. The exhaust gas is exhausted after the dilution gas is reduced below a predetermined hydrogen concentration.

流量計３３は、配管３１ａ上に設けられており、カソード流路１３ａ（つまり希釈器３２）に供給される酸化剤ガス（カソードオフガス）の流量を検出するようになっている。そして、流量計３３は、ＥＣＵ５０の排出量決定部５２と接続されており、排出量決定部５２は希釈器３２に供給されるカソードオフガスの流量を監視するようになっている。
ただし、流量計３３の位置は、希釈器３２に供給されるカソードオフガスの流量を検出可能であればよく、燃料電池１０の下流側の配管３２ａに設けられてもよい。 The flow meter 33 is provided on the pipe 31a and detects the flow rate of the oxidant gas (cathode off-gas) supplied to the cathode flow path 13a (that is, the diluter 32). The flow meter 33 is connected to the discharge amount determination unit 52 of the ECU 50, and the discharge amount determination unit 52 monitors the flow rate of the cathode off gas supplied to the diluter 32.
However, the position of the flow meter 33 is not limited as long as the flow rate of the cathode off gas supplied to the diluter 32 can be detected, and may be provided in the pipe 32 a on the downstream side of the fuel cell 10.

＜電力消費系＞
電力消費系４０は、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続されており、燃料電池１０で発生した電力を消費する系である。電力消費系４０は、燃料電池自動車を走行させる走行モータ４１（外部負荷）と、ＶＣＵ４２（Voltage Control Unit）と、を主に備えている。この他、コンプレッサ３１のモータも、電力消費系４０に含まれる。 <Power consumption system>
The power consumption system 40 is connected to an output terminal (not shown) of the fuel cell 10 and is a system that consumes power generated in the fuel cell 10. The power consuming system 40 mainly includes a traveling motor 41 (external load) that causes the fuel cell vehicle to travel, and a VCU 42 (Voltage Control Unit). In addition, the motor of the compressor 31 is also included in the power consumption system 40.

走行モータ４１は、ＶＣＵ４２を介して燃料電池１０の出力端子に接続されている。ＶＣＵ４２は、燃料電池１０の出力電流や出力電圧を制御する電流電圧制御器である。言い換えると、ＶＣＵ４２は、電流を適宜に取り出すことによって燃料電池１０を発電させる機器である。このようなＶＣＵ４２は、例えば、コンタクタ（リレー）、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備えている。そして、ＶＣＵ４２は制御部５１と接続されており、制御部５１は出力電流および出力電圧を制御自在となっている。すなわち、例えば、制御部５１が出力電流を０にすれば、燃料電池１０は発電しない設定となっている。 The travel motor 41 is connected to the output terminal of the fuel cell 10 via the VCU 42. The VCU 42 is a current / voltage controller that controls the output current and output voltage of the fuel cell 10. In other words, the VCU 42 is a device that generates power from the fuel cell 10 by appropriately taking out current. Such a VCU 42 includes, for example, a contactor (relay), a DC-DC converter, and the like. The VCU 42 is connected to the control unit 51, and the control unit 51 can control the output current and the output voltage. That is, for example, if the control unit 51 sets the output current to 0, the fuel cell 10 is set not to generate power.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ５０は、燃料電池システム１を電子制御するユニットであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などから構成され、制御部５１（制御手段）と、排出量決定部５２（排出量決定手段）と、禁止部５３（禁止手段）とを主に備えている。 <ECU>
The ECU 50 is a unit that electronically controls the fuel cell system 1 and includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like, and includes a control unit 51 (control means) and an emission amount determination unit 52 (emission amount). A determination unit) and a prohibition unit 53 (prohibition unit).

［制御部］
制御部５１は、アノード系２０の遮断弁２２、ドレン弁２５およびパージ弁２６と、カソード系３０のコンプレッサ３１と、電力消費系４０のＶＣＵ４２とに接続されており、これらを適宜に制御するようになっている。また、制御部５１は、圧力センサ２７と接続されており、アノード流路１２ａ内のアノードガス圧力を監視するようになっている。 [Control unit]
The control unit 51 is connected to the shutoff valve 22, the drain valve 25 and the purge valve 26 of the anode system 20, the compressor 31 of the cathode system 30, and the VCU 42 of the power consumption system 40 so as to appropriately control them. It has become. Moreover, the control part 51 is connected with the pressure sensor 27, and monitors the anode gas pressure in the anode flow path 12a.

［排出量決定部］
排出量決定部５２は、流量計３３を介して、希釈器３２に送られるカソードオフガス（酸化剤ガス）の流量を監視している。そして、排出量決定部５２は、流量計３３が検出した流量と、その内部に記憶された排出量マップとに基づいて、ドレン弁２５またはパージ弁２６を開いて、希釈器３２に排出するアノードオフガスの排出量を決定するようになっている。 [Emission amount determination unit]
The discharge amount determination unit 52 monitors the flow rate of the cathode off gas (oxidant gas) sent to the diluter 32 via the flow meter 33. The discharge amount determination unit 52 opens the drain valve 25 or the purge valve 26 based on the flow rate detected by the flow meter 33 and the discharge amount map stored therein, and discharges the anode to the diluter 32. The amount of off-gas emission is determined.

排出量マップは、カソードオフガスの流量と、ドレン弁２５またはパージ弁２６が開かれたことで排出される排出量（具体的には、ドレン弁２５等の開時間や開度）とが関連付けられたマップである。なお、排出量マップは、カソードオフガスの流量が多くなると、ドレン弁２５等の開による排出量が多くなるという関係を有している。そして、カソードオフガスの流量とアノードオフガスの排出量とが、前記関係を満たせば、アノードオフガス中の水素が、カソードオフガスによって好適に希釈され、希釈器３２の下流側に高濃度の水素が排出されない設定となっている。その結果として、高濃度の水素の排出を防止しつつ、アノードガス圧力が速やかに低下するようになっている。 The discharge amount map associates the flow rate of the cathode off-gas with the discharge amount discharged by opening the drain valve 25 or the purge valve 26 (specifically, the opening time or opening degree of the drain valve 25 or the like). Map. Note that the discharge map has a relationship that, as the cathode off-gas flow rate increases, the discharge amount due to the opening of the drain valve 25 and the like increases. If the cathode offgas flow rate and the anode offgas discharge amount satisfy the above relationship, hydrogen in the anode offgas is suitably diluted by the cathode offgas, and high concentration hydrogen is not discharged downstream of the diluter 32. It is set. As a result, the anode gas pressure is rapidly reduced while preventing high-concentration hydrogen from being discharged.

［禁止部］
禁止部５３は、コンプレッサ３１と接続されており、コンプレッサ３１が異常であるか否かを監視するようになっている。そして、禁止部５３は、コンプレッサ３１が異常である場合、制御部５１にドレン弁２５およびパージ弁２６を開くことを禁止する指令を送るようになっている。 [Prohibited part]
The prohibition unit 53 is connected to the compressor 31 and monitors whether or not the compressor 31 is abnormal. And the prohibition part 53 sends the command which prohibits opening the drain valve 25 and the purge valve 26 to the control part 51, when the compressor 31 is abnormal.

≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作と共に、本実施形態に係る燃料電池システム１の圧力低下方法について、図２、図３を主に参照して説明する。本実施形態に係る燃料電池システム１の圧力低下方法は、遮断弁２２が閉じた後、カソード流路１３ａを掃気し、この掃気後、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下でない場合、コンプレッサ３１によるカソード流路１３ａへの掃気ガス（酸化剤ガス）の供給を継続しつつ、ドレン弁２５、パージ弁２６を適宜に開きアノード流路１２ａ内のガスを排出し、アノードガス圧力を下げることを特徴とする。 ≪Operation of fuel cell system≫
Next, together with the operation of the fuel cell system 1, a method for reducing the pressure of the fuel cell system 1 according to the present embodiment will be described with reference mainly to FIGS. In the pressure reducing method of the fuel cell system 1 according to the present embodiment, the cathode flow path 13a is scavenged after the shut-off valve 22 is closed. While continuously supplying the scavenging gas (oxidant gas) to the flow path 13a, the drain valve 25 and the purge valve 26 are appropriately opened to discharge the gas in the anode flow path 12a, thereby reducing the anode gas pressure. To do.

なお、図２に示すフローチャートは、運転（発電）中の燃料電池システム１において、遮断弁２２が閉じられるとスタートするようになっている。また、本発明では、遮断弁２２がどのような場合に閉じられるかは、特に限定されず、例えば、燃料電池自動車（燃料電池システム１）の起動スイッチであるＩＧ（イグニション）のＯＦＦに連動して制御部５１が遮断弁２２を閉じる場合や、コンプレッサ３１の異常を検知して制御部５１が遮断弁２２を閉じる場合がある。さらに、本実施形態では、遮断弁２２が閉じた後も燃料電池１０の発電を継続させることで、残存する水素を消費し、アノードガス圧力の低下を図っている。 2 is started when the shutoff valve 22 is closed in the fuel cell system 1 during operation (power generation). In the present invention, the case where the shut-off valve 22 is closed is not particularly limited. For example, the shut-off valve 22 is interlocked with the IG (ignition) that is the start switch of the fuel cell vehicle (fuel cell system 1) being turned off. In some cases, the control unit 51 closes the shut-off valve 22, or the control unit 51 closes the shut-off valve 22 when an abnormality of the compressor 31 is detected. Furthermore, in the present embodiment, by continuing the power generation of the fuel cell 10 even after the shut-off valve 22 is closed, the remaining hydrogen is consumed and the anode gas pressure is reduced.

ステップＳ１０１において、制御部５１は、コンプレッサ３１が正常であるか否かを判定する。なお、この判定は、例えば、コンプレッサ３１から正常な動作信号が送られているか否かに基づいて行う。コンプレッサ３１は正常であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。一方、コンプレッサ３１は正常でない、つまり、異常であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ステップＳ１１５に進む。 In step S101, the control unit 51 determines whether or not the compressor 31 is normal. This determination is made based on whether a normal operation signal is sent from the compressor 31, for example. When it determines with the compressor 31 being normal (S101 * Yes), it progresses to step S102. On the other hand, when it is determined that the compressor 31 is not normal, that is, abnormal (S101 / No), the process proceeds to step S115.

ステップＳ１０２において、制御部５１は、所定時間ｔ１の間、カソード掃気を行う。具体的に説明すると、カソード流路１３ａに、掃気ガス（つまり、非加湿の空気）を送り込み、カソード流路１３ａ内の水分を、燃料電池１０の外に押し出す。所定時間ｔ１は、カソード流路１３ａの容積や、コンプレッサ３１から送られる掃気ガスの流量に関係し、予備実験等により求められる。なお、本実施形態では、遮断弁２２が閉じられた後、カソード掃気を含め一連の処理を行う間、コンプレッサ３１の回転速度を高め、掃気ガスが大流量となるように設定されており、掃気時間の短縮化等が図られている。 In step S102, the control unit 51 performs cathode scavenging for a predetermined time t1. More specifically, scavenging gas (that is, non-humidified air) is sent into the cathode flow path 13a, and moisture in the cathode flow path 13a is pushed out of the fuel cell 10. The predetermined time t1 is related to the volume of the cathode flow path 13a and the flow rate of the scavenging gas sent from the compressor 31, and is obtained by a preliminary experiment or the like. In the present embodiment, after the shut-off valve 22 is closed, the rotation speed of the compressor 31 is increased during a series of processes including the cathode scavenging, and the scavenging gas has a large flow rate. Time is shortened.

ステップＳ１０３において、制御部５１は、アノード流路１２ａ内のアノードガス圧力が、その内部に記憶された所定圧力Ｐ０以下であるか否かを判定する。アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下であると判定した場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６に進む。一方、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下でない、つまり、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０より高いと判定した場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進む。 In step S103, the control unit 51 determines whether or not the anode gas pressure in the anode flow path 12a is equal to or lower than a predetermined pressure P0 stored therein. When it is determined that the anode gas pressure is equal to or lower than the predetermined pressure P0 (S103 / Yes), the process proceeds to step S116. On the other hand, when it is determined that the anode gas pressure is not equal to or lower than the predetermined pressure P0, that is, the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure P0 (S103, No), the process proceeds to step S104.

なお、所定圧力Ｐ０は、例えば、アノード流路１２ａ内がこの圧力以下になれば、燃料電池システム１の停止後、残存する水素が電解質膜１１をカソード１３側に透過しないと推定される圧力であり、予備実験等により求められる。 The predetermined pressure P0 is, for example, a pressure that is estimated to prevent hydrogen remaining from passing through the electrolyte membrane 11 to the cathode 13 side after the fuel cell system 1 is stopped if the pressure in the anode flow path 12a is equal to or lower than this pressure. Yes, determined by preliminary experiments.

ステップＳ１０４において、排出量決定部５２は、ドレン弁２５を開いて排出するガスの排出量を、希釈器３２に供給されるカソードオフガスの流量に対応して算出する。具体的に説明すると、排出量決定部５２は、流量計３３を介して希釈器３２に供給されるカソードオフガスの流量を読み込み、これと排出量マップとに基づいて、ドレン弁２５の開時間（排出量）を決定する。そして、排出量決定部５２は、決定したドレン弁２５の開時間を制御部５１に送る。 In step S 104, the discharge amount determination unit 52 calculates the discharge amount of the gas discharged by opening the drain valve 25 in accordance with the flow rate of the cathode off gas supplied to the diluter 32. More specifically, the discharge amount determination unit 52 reads the flow rate of the cathode off-gas supplied to the diluter 32 via the flow meter 33 and, based on this and the discharge map, opens the drain valve 25 ( Emissions). Then, the discharge amount determination unit 52 sends the determined open time of the drain valve 25 to the control unit 51.

なお、後記する動作例では、遮断弁２２が閉じられた後、コンプレッサ３１が一定の回転速度で作動し、カソードオフガスが一定流量である場合を例示するが、ステップＳ１０４や後記するステップＳ１１０において、アノードガス圧力を低下させるため、ドレン弁２５またはパージ弁２６を開き、ガスを排出する際に、コンプレッサ３１の回転速度を高め、希釈器３２に供給されるカソードオフガスを増量すると共に、ドレン弁２５等の開による排出量も増量し、アノードガス圧力を速やかに低下させる構成としてもよい。 In the operation example described later, the compressor 31 is operated at a constant rotational speed after the shutoff valve 22 is closed, and the cathode off gas is at a constant flow rate. However, in step S104 and step S110 described later, In order to reduce the anode gas pressure, when the drain valve 25 or the purge valve 26 is opened and the gas is discharged, the rotational speed of the compressor 31 is increased, the cathode off-gas supplied to the diluter 32 is increased, and the drain valve 25 It is also possible to increase the discharge amount due to the opening, etc., and to quickly decrease the anode gas pressure.

ステップＳ１０５において、制御部５１は、排出量決定部５２から送られたドレン弁２５の開時間に従って、ドレン弁２５を開く。これにより、アノード流路１２ａ、気液分離器２４、配管２３ａ、２４ａ、２４ｃ内のガスが排出される。その結果として、アノードガス圧力が低下する。ドレン弁２５の開により排出されたガスは、希釈器３２に送られ、カソードオフガスと合流する。そして、所定に希釈された後に、外部に排気される。したがって、高濃度の水素が排出されることは防止される。 In step S 105, the control unit 51 opens the drain valve 25 according to the opening time of the drain valve 25 sent from the discharge amount determination unit 52. Thereby, the gas in the anode flow path 12a, the gas-liquid separator 24, and the pipes 23a, 24a, and 24c is discharged. As a result, the anode gas pressure decreases. The gas discharged by opening the drain valve 25 is sent to the diluter 32 and merges with the cathode off gas. Then, after being diluted to a predetermined level, the air is exhausted to the outside. Therefore, high concentration hydrogen is prevented from being discharged.

ステップＳ１０６において、制御部５１は、ステップＳ１０３と同様に、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下であるか否かを判定する。アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下であると判定した場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。一方、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下でない、つまり、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０より高いと判定した場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、ステップＳ１０７に進む。 In step S106, the control unit 51 determines whether or not the anode gas pressure is equal to or lower than a predetermined pressure P0, as in step S103. When it is determined that the anode gas pressure is equal to or lower than the predetermined pressure P0 (S106 / Yes), the process proceeds to step S117. On the other hand, when it is determined that the anode gas pressure is not equal to or lower than the predetermined pressure P0, that is, the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure P0 (No in S106), the process proceeds to Step S107.

ステップＳ１０７において、制御部５１は、所定時間ｔ２の間、カソードオフガスを希釈器３２に送る。これにより、ステップＳ１０５においてドレン弁２５の開によって希釈器３２に排出された水素が、カソードオフガスによって希釈される。その結果として、高濃度の水素が外部に排出されることは防止される。
なお、所定時間ｔ２は、ドレン弁２５が開かれたことによって、希釈器３２に排出された排出量と、カソードオフガスの供給量とに関係する。したがって、例えば、制御部５１は、ドレン弁２５の開による排出量と、コンプレッサ３１の回転速度と、これらが関連付けられ、その内部に記憶されたマップとに基づいて、所定時間ｔ２を算出する。 In step S107, the control unit 51 sends the cathode off gas to the diluter 32 for a predetermined time t2. As a result, the hydrogen discharged to the diluter 32 by opening the drain valve 25 in step S105 is diluted by the cathode off gas. As a result, high concentration hydrogen is prevented from being discharged to the outside.
Note that the predetermined time t2 is related to the discharge amount discharged to the diluter 32 and the supply amount of the cathode off gas when the drain valve 25 is opened. Therefore, for example, the control unit 51 calculates the predetermined time t2 based on the discharge amount due to the opening of the drain valve 25, the rotational speed of the compressor 31, and a map stored in the associated relationship.

ステップＳ１０８において、制御部５１は、内蔵するクロックを利用して、遮断弁２２の閉後、所定時間ｔ４が経過したか否かを判定する。そして、所定時間ｔ４が経過したと判定した場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０に進む。一方、所定時間ｔ４が経過していないと判定した場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、ステップＳ１０９に進む。 In step S108, the control unit 51 determines whether or not a predetermined time t4 has elapsed after the shut-off valve 22 is closed, using a built-in clock. And when it determines with predetermined time t4 having passed (S108 * Yes), it progresses to step S120. On the other hand, when it determines with predetermined time t4 not having passed (S108 * No), it progresses to step S109.

なお、所定時間ｔ４は、遮断弁２２が閉じた後、アノードガス圧力を低下させるため、ドレン弁２５、パージ弁２６を開いたにも関わらず、遮断弁２２の閉から所定時間ｔ４経過した場合、ドレン弁２５等が故障しているおそれがあると判定するための時間である。このような所定時間ｔ４は、遮断弁２２の下流側において、遮断弁２２の閉後に残存する水素が存在し得る流路の容積と、ドレン弁２５、パージ弁２６の開により排出される基準水素排出量と、ドレン弁２５、パージ弁２６を開く基準排出インターバルとに関係し、予備実験等により求められる。 Note that the predetermined time t4 is when the predetermined time t4 has elapsed since the shutoff valve 22 was closed even though the drain valve 25 and the purge valve 26 were opened to reduce the anode gas pressure after the shutoff valve 22 was closed. This is the time for determining that the drain valve 25 or the like may be broken. The predetermined time t4 is such that, on the downstream side of the shut-off valve 22, the volume of the flow path in which hydrogen remaining after the shut-off valve 22 can exist and the reference hydrogen discharged by opening the drain valve 25 and the purge valve 26 The discharge amount is related to the reference discharge interval at which the drain valve 25 and the purge valve 26 are opened, and is obtained by a preliminary experiment or the like.

ステップＳ１０９において、排出量決定部５２は、パージ弁２６を開いて排出するガスの排出量を、希釈器３２に供給されるカソードオフガス量に対応して算出する。具体的に説明すると、排出量決定部５２は、流量計３３を介して希釈器３２に供給されるカソードオフガスの量を読み込み、これと排出量マップとに基づいて、パージ弁２６の開時間（排出量）を決定する。そして、排出量決定部５２は、決定したパージ弁２６の開時間を制御部５１に送る。 In step S 109, the discharge amount determination unit 52 calculates the discharge amount of the gas discharged by opening the purge valve 26 corresponding to the cathode off-gas amount supplied to the diluter 32. More specifically, the discharge amount determination unit 52 reads the amount of cathode off-gas supplied to the diluter 32 via the flow meter 33, and based on this and the discharge amount map, the purge valve 26 opening time ( Emissions). Then, the discharge amount determination unit 52 sends the determined opening time of the purge valve 26 to the control unit 51.

ステップＳ１１０において、制御部５１は、排出量決定部５２から送られたパージ弁２６の開時間に従って、パージ弁２６を開く。これにより、アノード流路１２ａ、気液分離器２４、配管２３ａ、２４ａ、２４ｃ内のガスが排出される。その結果として、アノードガス圧力が低下する。 In step S 110, the control unit 51 opens the purge valve 26 according to the opening time of the purge valve 26 sent from the discharge amount determination unit 52. Thereby, the gas in the anode flow path 12a, the gas-liquid separator 24, and the pipes 23a, 24a, and 24c is discharged. As a result, the anode gas pressure decreases.

また、このように、アノードガス圧力を下げるために、（１）まず、ドレン弁２５を含み、流路最小断面積が小さいドレン弁ラインを利用し（Ｓ１０５）、（２）次に、ドレン弁ラインよりも流路最小断面積が大きいパージ弁ラインを利用することにより（Ｓ１１０）、すなわち、アノードガス圧力が高いと推定される場合、まず、流路最小断面積が小さいラインを利用して排出することによって、希釈器３２に大流量の水素が送り込まれ、希釈されずに排気されることを防止できる。 In order to reduce the anode gas pressure in this way, (1) First, a drain valve line including the drain valve 25 and having a small minimum cross-sectional area of the flow path is used (S105). (2) Next, the drain valve By using a purge valve line having a larger minimum cross-sectional area than the line (S110), that is, when it is estimated that the anode gas pressure is high, first, discharge is performed using a line having a smaller minimum cross-sectional area. By doing so, it is possible to prevent a large flow rate of hydrogen from being fed into the diluter 32 and exhausted without being diluted.

ステップＳ１１１において、制御部５１は、ステップＳ１０３、Ｓ１０６と同様に、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下であるか否かを判定する。
アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下であると判定した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、制御部５１は、アノードガス圧力が好適に低下したため、発電の継続により水素を消費しなくてよいと推定し、ＶＣＵ４２を制御して燃料電池１０の発電を停止する。
一方、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下でない、つまり、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０より高いと判定した場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、ステップＳ１１９に進む。 In step S111, the control unit 51 determines whether or not the anode gas pressure is equal to or lower than a predetermined pressure P0, similarly to steps S103 and S106.
When it is determined that the anode gas pressure is equal to or lower than the predetermined pressure P0 (S111 / Yes), the process proceeds to step S112. In step S112, the control unit 51 estimates that it is not necessary to consume hydrogen due to the continuation of power generation because the anode gas pressure has suitably decreased, and controls the VCU 42 to stop the power generation of the fuel cell 10.
On the other hand, when it is determined that the anode gas pressure is not equal to or lower than the predetermined pressure P0, that is, the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure P0 (S111 · No), the process proceeds to step S119.

ステップＳ１１３において、制御部５１は、所定時間ｔ３の間、カソードオフガスを希釈器３２に送り続ける。これにより、ステップＳ１１０においてパージ弁２６が開かれたことにより希釈器３２に排出された水素が、カソードオフガスによって希釈される。その結果として、高濃度の水素が外部に排出されることは防止される。
なお、所定時間ｔ３は、パージ弁２６が開かれたことによって、希釈器３２に排出されたガスの排出量と、コンプレッサ３１の作動による希釈器３２へのカソードオフガスの供給量とに関係する。したがって、例えば、制御部５１は、パージ弁２６の開による排出量と、コンプレッサ３１の回転速度と、これらが関連付けられ、その内部に記憶されたマップとに基づいて、所定時間ｔ３を算出する。 In step S113, the control unit 51 continues to send the cathode off gas to the diluter 32 for a predetermined time t3. As a result, the hydrogen discharged to the diluter 32 due to the opening of the purge valve 26 in step S110 is diluted with the cathode off gas. As a result, high concentration hydrogen is prevented from being discharged to the outside.
The predetermined time t3 is related to the amount of gas discharged to the diluter 32 due to the opening of the purge valve 26 and the amount of cathode off-gas supplied to the diluter 32 by the operation of the compressor 31. Therefore, for example, the control unit 51 calculates the predetermined time t3 based on the discharge amount due to the opening of the purge valve 26, the rotational speed of the compressor 31, and the map in which these are associated and stored.

ステップＳ１１４において、制御部５１は、コンプレッサ３１を停止させることによって、燃料電池システム１を停止させる。そして、エンドに進み、遮断弁２２の閉後の制御を終了する。 In step S 114, the control unit 51 stops the fuel cell system 1 by stopping the compressor 31. And it progresses to an end and complete | finishes the control after the shut-off valve 22 is closed.

＜コンプレッサが異常を示す場合＞
ステップＳ１１５において、制御部５１は、ステップＳ１１２と同様に、ＶＣＵ４２を制御して燃料電池１０の発電を停止する。また、このようにコンプレッサ３１が異常である場合、制御部５１が警報装置（図示しない）を作動させ、運転者にコンプレッサ３１の異常を警告することが好ましい。そして、ステップＳ１１４に進む。 <When the compressor shows an abnormality>
In step S115, the control unit 51 controls the VCU 42 to stop the power generation of the fuel cell 10 as in step S112. In addition, when the compressor 31 is abnormal as described above, it is preferable that the control unit 51 activates an alarm device (not shown) to warn the driver of the abnormality of the compressor 31. Then, the process proceeds to step S114.

また、このようにコンプレッサ３１が異常を示し、希釈器３２にカソードオフガスが供給されているか否か不明である場合、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０より高くても、ステップＳ１０５、Ｓ１１０を経由せず、アノード系２０から水素を含むガスを排出しないことにより、高濃度の水素が外部に排出されることを防止できる。 Further, when the compressor 31 thus shows an abnormality and it is unclear whether or not the cathode off-gas is supplied to the diluter 32, even if the anode gas pressure is higher than the predetermined pressure P0, it does not go through steps S105 and S110. By not discharging the gas containing hydrogen from the anode system 20, high concentration hydrogen can be prevented from being discharged to the outside.

＜カソード掃気後、アノードガス圧力が低下した場合＞
ステップＳ１１６において、制御部５１は、ステップＳ１１２と同様に、ＶＣＵ４２を制御して燃料電池１０の発電を停止する。そして、ステップＳ１１４に進む。 <When anode gas pressure drops after cathode scavenging>
In step S116, the control unit 51 controls the VCU 42 to stop the power generation of the fuel cell 10 as in step S112. Then, the process proceeds to step S114.

＜ドレン弁の開により、アノードガス圧力が低下した場合＞
ステップＳ１１７において、制御部５１は、ステップＳ１１２と同様に、燃料電池１０の発電を停止する。そして、ステップＳ１１８に進む。
ステップＳ１１８において、制御部５１は、ステップＳ１０７と同様に、ステップＳ１０５におけるドレン弁２５の開により、希釈器３２に排出された水素を希釈する。そして、ステップＳ１１４に進む。 <When anode gas pressure drops due to drain valve opening>
In step S117, the control unit 51 stops the power generation of the fuel cell 10 as in step S112. Then, the process proceeds to step S118.
In step S118, similarly to step S107, the control unit 51 dilutes the hydrogen discharged to the diluter 32 by opening the drain valve 25 in step S105. Then, the process proceeds to step S114.

＜パージ弁の開により、アノードガス圧力が低下しない場合＞
ステップＳ１１９において、制御部５１は、ステップＳ１１３と同様に、ステップＳ１１０におけるパージ弁２６の開により、希釈器３２に排出された水素を希釈する。そして、ステップＳ１０８に戻る。 <When the anode gas pressure does not decrease due to the opening of the purge valve>
In step S119, similarly to step S113, the control unit 51 dilutes the hydrogen discharged to the diluter 32 by opening the purge valve 26 in step S110. Then, the process returns to step S108.

＜遮断弁の閉から所定時間ｔ４経過した場合＞
ステップＳ１２０において、制御部５１は、ステップＳ１１２と同様に、ＶＣＵ４２を制御して燃料電池１０の発電を停止する。そして、ステップＳ１１４に進む。
なお、このように遮断弁２２を閉じた後、ドレン弁２５、パージ弁２６を開き、アノードガス圧力の低下を図っているにも関わらず、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下せずに所定時間ｔ４が経過した場合、遮断弁２２、ドレン弁２５、パージ弁２６や、圧力センサ２７が異常であるおそれがある。したがって、制御部５１は警報装置（図示しない）を作動させ、運転者にアノードのドレン弁２５等の異常を警告することが好ましい。 <When a predetermined time t4 has elapsed since the shut-off valve was closed>
In step S120, the control unit 51 controls the VCU 42 to stop the power generation of the fuel cell 10 as in step S112. Then, the process proceeds to step S114.
In addition, after closing the shutoff valve 22 in this way, the drain valve 25 and the purge valve 26 are opened to reduce the anode gas pressure, but the anode gas pressure does not fall below the predetermined pressure P0. When the predetermined time t4 has elapsed, the shutoff valve 22, the drain valve 25, the purge valve 26, and the pressure sensor 27 may be abnormal. Therefore, it is preferable that the control unit 51 operates an alarm device (not shown) to warn the driver of an abnormality such as the drain valve 25 of the anode.

≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、燃料電池システム１の動作例Ａ〜Ｄについて、図４から図７を主に参照して説明する。 ≪Example of fuel cell system operation≫
Next, operation examples A to D of the fuel cell system 1 will be described with reference mainly to FIGS. 4 to 7.

＜動作例Ａ＞
まず、図４を参照して、ＩＧのＯＦＦに連動して遮断弁２２が閉じ、カソード掃気が行われ後、ドレン弁２５が開かれたことにより、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下する動作例Ａについて説明する。 <Operation example A>
First, referring to FIG. 4, the shutoff valve 22 is closed in conjunction with the IG being turned off, the cathode scavenging is performed, and then the drain valve 25 is opened, whereby the anode gas pressure is reduced to a predetermined pressure P0 or less. An operation example A will be described.

燃料電池自動車を停止させるために、運転者によってＩＧがＯＦＦされると、制御部５１が、ＩＧのＯＦＦ信号を受け、遮断弁２２を閉じる。そして、燃料電池１０の発電を継続したまま、コンプレッサ３１の回転速度はカソード掃気に対応して高められ、所定時間ｔ１の間、カソード掃気が行われる（Ｓ１０２）。所定時間ｔ１後、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下していないため（Ｓ１０３・Ｎｏ）、ドレン弁２５が所定時間にて開かれる（Ｓ１０５）。 When the IG is turned off by the driver to stop the fuel cell vehicle, the control unit 51 receives the IG OFF signal and closes the shutoff valve 22. Then, while the power generation of the fuel cell 10 is continued, the rotational speed of the compressor 31 is increased corresponding to the cathode scavenging, and the cathode scavenging is performed for a predetermined time t1 (S102). After the predetermined time t1, since the anode gas pressure has not dropped below the predetermined pressure P0 (S103, No), the drain valve 25 is opened for a predetermined time (S105).

ドレン弁２５が開かれたことによって、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０に低下したため（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、燃料電池１０の発電は停止される（Ｓ１１７）。その後、所定時間ｔ２の間、希釈器３２に送り込まれた水素が希釈される（Ｓ１１８）。そして、所定時間ｔ２後、コンプレッサ３１が停止される（Ｓ１１４）。 Since the anode gas pressure has decreased to the predetermined pressure P0 by opening the drain valve 25 (S106, Yes), the power generation of the fuel cell 10 is stopped (S117). Thereafter, the hydrogen fed to the diluter 32 is diluted for a predetermined time t2 (S118). Then, after the predetermined time t2, the compressor 31 is stopped (S114).

＜動作例Ｂ＞
次に、図５を参照して、ＩＧのＯＦＦに連動して遮断弁２２が閉じ、カソード掃気が行われ後、ドレン弁２５、パージ弁２６が順次に開かれたことにより、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下する動作例Ｂについて説明する。なお、ドレン弁２５が開かれるまでは、動作例Ａと同じであるため、ここでの説明は省略する。 <Operation example B>
Next, referring to FIG. 5, the shutoff valve 22 is closed in conjunction with the IG being turned off, the cathode scavenging is performed, and then the drain valve 25 and the purge valve 26 are sequentially opened. An operation example B that decreases below the predetermined pressure P0 will be described. Since the operation is the same as in the operation example A until the drain valve 25 is opened, the description thereof is omitted here.

ドレン弁２５が開かれたことによっても、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下していないため（Ｓ１０６・Ｎｏ）、燃料電池１０の発電は継続される。そして、所定時間ｔ２の間、希釈器３２に送り込まれた水素が希釈される（Ｓ１０７）。その後、パージ弁２６が開かれる（Ｓ１１０）。 Even when the drain valve 25 is opened, since the anode gas pressure has not decreased below the predetermined pressure P0 (No in S106), the power generation of the fuel cell 10 is continued. Then, the hydrogen sent to the diluter 32 is diluted for a predetermined time t2 (S107). Thereafter, the purge valve 26 is opened (S110).

パージ弁２６が開かれたことによって、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０に低下したため（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、燃料電池１０の発電が停止される（Ｓ１１２）。その後、所定時間ｔ３の間、希釈器３２に送り込まれた水素が希釈される（Ｓ１１３）。そして、所定時間ｔ３後、コンプレッサ３１が停止される（Ｓ１１４）。 Since the anode gas pressure has decreased to the predetermined pressure P0 by opening the purge valve 26 (S111, Yes), the power generation of the fuel cell 10 is stopped (S112). Thereafter, the hydrogen fed into the diluter 32 is diluted for a predetermined time t3 (S113). Then, after the predetermined time t3, the compressor 31 is stopped (S114).

＜動作例Ｃ＞
次に、図６を参照して、ＩＧのＯＦＦに連動して遮断弁２２が閉じ、カソード掃気が行われ後、ドレン弁２５、パージ弁２６を順次に開いたものの、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下せず、タイムアウトする動作例Ｃについて説明する。なお、パージ弁２６の１回目の開までは、動作例Ｂと同じであるため、ここでの説明は省略する。 <Operation example C>
Next, referring to FIG. 6, the shutoff valve 22 is closed in conjunction with the IG being turned off, and after the cathode scavenging is performed, the drain valve 25 and the purge valve 26 are sequentially opened, but the anode gas pressure is a predetermined pressure. An operation example C that times out without decreasing below P0 will be described. Since the operation up to the first opening of the purge valve 26 is the same as in the operation example B, description thereof is omitted here.

パージ弁２６が開かれたことによっても、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下していないため（Ｓ１１１・Ｎｏ）、燃料電池１０の発電は継続される。そして、所定時間ｔ３の間、希釈器３２に送り込まれた水素が希釈される（Ｓ１１９）。その後、２回目のパージ弁２６の開を行う（Ｓ１１０）。 Even when the purge valve 26 is opened, since the anode gas pressure has not decreased below the predetermined pressure P0 (No in S111), the power generation of the fuel cell 10 is continued. Then, for a predetermined time t3, the hydrogen fed into the diluter 32 is diluted (S119). Thereafter, the purge valve 26 is opened for the second time (S110).

このようにパージ弁２６の２回目の開が行われたことによっても、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下していないため（Ｓ１１１・Ｎｏ）、燃料電池１０の発電は継続される。その後、２回目の所定時間ｔ３における希釈が行われる（Ｓ１１９）。このような、パージ弁２６の開による排出（Ｓ１１０）と、所定時間ｔ３における希釈（Ｓ１１９）とが、アノードガス圧力が所定圧力Ｐ０以下に低下しないため、繰り返される。 Even when the purge valve 26 is opened for the second time as described above, since the anode gas pressure has not decreased below the predetermined pressure P0 (No in S111), the power generation of the fuel cell 10 is continued. Thereafter, dilution is performed at a predetermined time t3 for the second time (S119). Such discharge by opening the purge valve 26 (S110) and dilution (S119) at the predetermined time t3 are repeated because the anode gas pressure does not fall below the predetermined pressure P0.

そして、４回目の所定時間ｔ３における希釈後（Ｓ１１９）、遮断弁２２が閉じてから所定時間ｔ４が経過したため（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、燃料電池１０の発電が停止し（Ｓ１２０）、コンプレッサ３１が停止する（Ｓ１１４）。 Then, after the dilution at the predetermined time t3 for the fourth time (S119), since the predetermined time t4 has elapsed since the shutoff valve 22 was closed (Yes at S108), the power generation of the fuel cell 10 is stopped (S120), and the compressor 31 is stopped. (S114).

＜動作例Ｄ＞
次に、図７を参照して、ＩＧのＯＦＦに連動するのではなく、遮断弁２２が閉じた際に、コンプレッサ３１が異常を示す場合について説明する。このように遮断弁２２が閉じる場合は、例えば、コンプレッサ３１の異常を示す異常信号を制御部５１が検知して、制御部５１が遮断弁２２を閉じる場合が挙げられる。
この場合、遮断弁２２が閉じた際に、コンプレッサ３１が異常を示しているため（Ｓ１０１・Ｎｏ）、燃料電池１０の発電は停止される（Ｓ１１５）。また、このようにコンプレッサ３１が異常を示す場合、ドレン弁２５およびパージ弁２６を開かないため、高濃度の水素が排出されることはない。 <Operation example D>
Next, with reference to FIG. 7, a case will be described in which the compressor 31 shows an abnormality when the shut-off valve 22 is closed, not in conjunction with turning off the IG. When the shut-off valve 22 is closed in this way, for example, a case where the control unit 51 detects an abnormal signal indicating an abnormality of the compressor 31 and the control unit 51 closes the shut-off valve 22 can be mentioned.
In this case, when the shut-off valve 22 is closed, the compressor 31 indicates an abnormality (S101, No), so that the power generation of the fuel cell 10 is stopped (S115). Further, when the compressor 31 shows an abnormality as described above, the drain valve 25 and the purge valve 26 are not opened, so that high-concentration hydrogen is not discharged.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば、次のように変更することもできる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as follows, for example, without departing from the spirit of the present invention.

前記した実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合について例示したが、燃料電池システムの使用態様はこれに限定されず、その他の移動体（例えば自動二輪車）に搭載された場合であってもよい。また、家庭用の据え置き型の燃料電池システムであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system 1 is mounted on a fuel cell vehicle is illustrated. However, the usage mode of the fuel cell system is not limited to this, and the fuel cell system 1 is mounted on another mobile body (for example, a motorcycle). It may be the case. Moreover, a stationary fuel cell system for home use may be used.

前記した実施形態では、圧力センサ２７が燃料電池１０の上流側に位置する場合を例示したが、アノード流路１２ａのアノードガス圧力を検出可能であれば、この位置に限定されない。すなわち、圧力センサ２７は、例えば、燃料電池１０に設けられてもよいし、燃料電池１０の下流側の配管２４ａに設けられてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the pressure sensor 27 is located on the upstream side of the fuel cell 10 is exemplified, but the position is not limited to this position as long as the anode gas pressure in the anode flow path 12a can be detected. That is, the pressure sensor 27 may be provided, for example, in the fuel cell 10 or may be provided in the pipe 24 a on the downstream side of the fuel cell 10.

前記した実施形態では、遮断弁２２が閉じた後も、燃料電池１０の発電を継続させることで、水素を消費し、アノードガス圧力の低下を図る場合を例示したが、燃料電池１０の発電を停止させる構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where hydrogen is consumed and the anode gas pressure is reduced by continuing the power generation of the fuel cell 10 even after the shut-off valve 22 is closed is illustrated. It may be configured to stop.

本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートの前半部分である。It is the first half part of the flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートの後半部分である。It is the latter half part of the flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example of the fuel cell system concerning this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example of the fuel cell system concerning this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example of the fuel cell system concerning this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example of the fuel cell system concerning this embodiment.

Explanation of symbols

１燃料電池システム
１０燃料電池
１１電解質膜
１２アノード
１２ａアノード流路
１３カソード
１３ａカソード流路
２２遮断弁（遮断手段）
２４ｃ配管（循環手段）
２５ドレン弁（排出手段）
２６パージ弁（排出手段）
２７圧力センサ（圧力検出手段）
３１コンプレッサ（酸化剤ガス供給手段）
３２希釈器
４１走行モータ
５０ＥＣＵ
５１制御部（制御手段）
５２排出量決定部（排出量決定手段）
５３禁止部（禁止手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 10 Fuel cell 11 Electrolyte membrane 12 Anode 12a Anode flow path 13 Cathode 13a Cathode flow path 22 Shut-off valve (cut-off means)
24c Piping (circulation means)
25 Drain valve (discharge means)
26 Purge valve (discharge means)
27 Pressure sensor (pressure detection means)
31 Compressor (Oxidant gas supply means)
32 Diluter 41 Traveling motor 50 ECU
51 Control unit (control means)
52 Emission determination unit (Emission determination means)
53 Prohibited Section (prohibited means)

Claims

A fuel cell having an anode channel and a cathode channel, wherein fuel gas is generated by supplying fuel gas to the anode channel and oxidant gas to the cathode channel;
A fuel gas supply channel through which the fuel gas directed to the anode channel flows;
A blocking means provided in the fuel gas supply channel, for blocking the supply of fuel gas to the anode channel;
An ejector provided in the fuel gas supply channel downstream of the blocking means;
A fuel gas circulation passage for connecting the outlet of the anode passage and the ejector, returning an anode off gas containing unreacted fuel gas discharged from the anode passage to the ejector, and circulating the fuel gas;
A gas-liquid separator that is provided in the fuel gas circulation flow path and separates water contained in the anode off-gas;
Pressure detecting means for detecting an anode gas pressure in the anode flow path;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the cathode channel;
A cathode offgas channel through which the cathode offgas discharged from the cathode channel flows;
A diluter provided in the cathode offgas flow path;
A purge valve line connecting the fuel gas circulation flow path and the diluter;
A purge valve provided in the purge valve line;
Connecting the gas-liquid separator and the diluter, and a drain valve line having a smaller minimum cross-sectional area than the purge valve line;
A drain valve provided in the drain valve line;
Control means for controlling the oxidant gas supply means, the purge valve, and the drain valve;
The fuel gas concentration in the gas that is generated by the gas from the purge valve or the drain valve that is opened and the cathode off-gas merges in the diluter and is discharged to the outside from the diluter is less than the predetermined fuel gas concentration A discharge amount determining means for determining a discharge amount to be discharged by opening the purge valve or the drain valve, based on the flow rate of the cathode off-gas toward the diluter,
With
When the supply of fuel gas is interrupted by the shut-off means, the oxidant gas supply means supplies an oxidant gas to the cathode channel, and scavenges the cathode channel,
The control means includes
The oxidant gas supply means supplies the oxidant gas to the cathode channel for a first predetermined time calculated based on the volume of the cathode channel and the flow rate of the oxidant gas. If the anode gas pressure is not less than or equal to a predetermined pressure after the scavenging, the oxidant gas supply means continues to supply the oxidant gas to the cathode flow path and based on the discharge amount determined by the discharge amount determination means. Open the drain valve, discharge the gas in the anode flow path to lower the anode gas pressure,
After the drain valve is opened and the anode gas pressure is lowered, if the anode gas pressure is not less than the predetermined pressure, the purge valve is opened based on the discharge amount determined by the discharge amount determining means, A fuel cell system that discharges gas to reduce anode gas pressure.

The control means is configured such that when the purge valve or the drain valve is opened, the flow rate of the oxidant gas from the oxidant gas supply means toward the cathode flow path is the flow rate of the oxidant gas when scavenging the cathode flow path. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the oxidant gas supply unit is controlled so as to increase further.

After opening the drain valve and lowering the anode gas pressure, if the anode gas pressure is not less than the predetermined pressure,
The control means, after the elapse of a second predetermined time calculated based on the discharge amount discharged to the diluter through the opened drain valve and the supply amount of cathode off gas supplied to the diluter , The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the purge valve is opened.

After opening the purge valve and lowering the anode gas pressure, if the anode gas pressure is not less than the predetermined pressure,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means repeatedly opens the purge valve until an anode gas pressure becomes equal to or lower than the predetermined pressure.

When repeatedly opening the purge valve,
After the elapse of a third predetermined time calculated based on the discharge amount discharged to the diluter through the purge valve opened last time and the supply amount of the cathode off-gas supplied to the diluter, the control means The fuel cell system according to claim 4, wherein the purge valve is opened this time.

6. The fuel cell according to claim 1, further comprising a prohibiting unit that prohibits discharge by the purge valve or the drain valve when the oxidant gas supply unit shows abnormality. system.