JP5187477B2

JP5187477B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP5187477B2
Application number: JP2006330971A
Authority: JP
Inventors: 真司麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: JP2008146938A

Description

本発明は、燃料電池の掃気に用いる補機類を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including auxiliary machines used for scavenging a fuel cell.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電する燃料電池としては、例えば、固体高分子型燃料電池がある。この固体高分子型燃料電池は、複数のセルを積層することで構成されたスタックを備えている。スタックを構成するセルは、アノード（燃料極）とカソード（空気極）とを備えており、これらのアノードとカソードとの間には、イオン交換基としてスルフォンサン基を有する固体高分子電解質膜が介在している。 An example of a fuel cell that generates electricity using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is a polymer electrolyte fuel cell. This polymer electrolyte fuel cell includes a stack constituted by stacking a plurality of cells. The cell constituting the stack includes an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode), and a solid polymer electrolyte membrane having a sulfone sun group as an ion exchange group is provided between the anode and the cathode. Intervene.

アノードには燃料ガス（水素ガスまたは炭化水素を改質して水素リッチにした改質水素）を含む燃料ガスが供給され、カソードには酸化剤として酸素を含むガス、一例として、空気が供給される。アノードに燃料ガスが供給されることで、燃料ガスに含まれる水素がアノードを構成する触媒層の触媒と反応し、これによって水素イオンが発生する。発生した水素イオンは固体高分子電解質膜を通過して、カソードで酸素と電気反応を起こす。この電気化学反応によって発電が行われる構成となっている。 Fuel gas containing fuel gas (hydrogen gas or reformed hydrogen made by reforming hydrocarbons to make hydrogen rich) is supplied to the anode, and gas containing oxygen as an oxidant, for example, air, is supplied to the cathode. The By supplying the fuel gas to the anode, hydrogen contained in the fuel gas reacts with the catalyst of the catalyst layer constituting the anode, thereby generating hydrogen ions. The generated hydrogen ions pass through the solid polymer electrolyte membrane and cause an electrical reaction with oxygen at the cathode. Power generation is performed by this electrochemical reaction.

ところで、固体高分子型燃料電池を動力源とする燃料電池システムにおいて、システムの運転を停止すると、燃料電池の温度が下がり、高温多湿の状態にあった燃料電池内部の水分が凝結して結露したり、凍結したりすることがある。結露が生じたままにしておくと、次回の起動時に、燃料極通路（燃料ガス通路）が結露によって閉塞され、起動時間が長くなることがある。このため、システムの運転を停止するに際しては、水素ガスの加湿量を通常運転時よりも低下させ、湿度の低下した水素ガスで燃料極通路をパージする掃気処理を行うとともに、停止時の残水量が多い程、掃気時間を長く設定することが行われている（特許文献１参照）。 By the way, in a fuel cell system using a polymer electrolyte fuel cell as a power source, when the operation of the system is stopped, the temperature of the fuel cell decreases, and moisture inside the fuel cell that has been in a hot and humid state condenses and dew condensation occurs. Or it may freeze. If dew condensation occurs, the fuel electrode passage (fuel gas passage) may be blocked by condensation at the next start-up, resulting in a longer start-up time. For this reason, when shutting down the system operation, the humidification amount of hydrogen gas is reduced from that during normal operation, and the scavenging process of purging the fuel electrode passage with hydrogen gas with reduced humidity is performed, and the remaining water amount at the time of stoppage As the amount of gas increases, the scavenging time is set longer (see Patent Document 1).

特開２００３−２９７３９９号公報JP 2003-297399 A

しかし、システムの運転停止時に、単に掃気処理を実行したのでは、掃気に用いる補機類、例えば、水素ポンプやエアコンプレッサの騒音が懸念される。システムの運転停止時は、走行時とは異なり、走行用のトラクションモータや車輪の回転に伴う騒音が無いので、補機類の騒音が目立つことになるからである。 However, if the scavenging process is simply executed when the system is shut down, there is a concern about the noise of accessories used for scavenging, such as hydrogen pumps and air compressors. This is because when the system is stopped, unlike the traveling, there is no noise associated with the rotation of the traction motor and wheels for traveling, so that the noise of the auxiliary equipment becomes conspicuous.

特に、燃料電池システムが搭載された車両の運転停止時に、掃気処理として、燃料ガス（水素）を燃料電池に圧送する水素ポンプと酸化ガス（空気）を燃料電池に圧送するエアコンプレッサを通常の運転時と同じ回転数で駆動すると、水素ポンプとエアコンプレッサの駆動音が騒音として車室内に伝播することがある。 In particular, when a vehicle equipped with a fuel cell system is shut down, as a scavenging process, a hydrogen pump that pumps fuel gas (hydrogen) to the fuel cell and an air compressor that pumps oxidant gas (air) to the fuel cell operate normally. When driven at the same rotational speed as the hour, the drive sound of the hydrogen pump and air compressor may propagate as noise into the passenger compartment.

そこで、本発明は、燃料電池システムの掃気に用いる補機類の騒音を低減することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the noise of auxiliary equipment used for scavenging a fuel cell system.

前記課題を解決するために、本発明は、燃料電池の掃気に用いる補機類を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の掃気に用いる補機類として、燃料ガス流路に配置されて燃料ガスを燃料電池に圧送する燃料ガスポンプと、酸化ガス流路に配置されて酸化ガスを該燃料電池に圧送するエアコンプレッサと、を少なくとも含み、前記燃料電池の掃気処理時に、前記燃料電池の温度が高い程、前記燃料ガスポンプまたは前記エアコンプレッサのうち少なくとも一方の回転数を低くするように構成したものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fuel cell system including auxiliary equipment used for scavenging a fuel cell, and is arranged in a fuel gas flow path as an auxiliary equipment used for scavenging the fuel cell. a fuel gas pump for pumping the gas to the fuel cell, an air compressor for pumping an oxidizing gas to the fuel cell is arranged in the oxidation gas flow path, at least comprising, during the scavenging process of the fuel cell, the temperature of the fuel cell The higher the value, the lower the rotational speed of at least one of the fuel gas pump or the air compressor .

係る構成によれば、燃料電池の掃気処理時に、燃料電池の温度が高い程、掃気に用いる補機類である燃料ガスポンプまたはエアコンプレッサのうち少なくとも一方の回転数を低くすることで、掃気伴う補機類の騒音を低減することができる。すなわち、燃料電池の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素、空気）の流量が少なくても掃気ができるので、低騒音で掃気を実施することができる。ここで、「燃料電池の掃気処理時」とは、燃料電池内部の含水量を低下させるための処理をする期間の少なくとも一部を意味し、例えば燃料電池を停止させるための前処理段階である。 According to such a configuration, at the time of the scavenging process of the fuel cell, the higher the temperature of the fuel cell, the lower the rotational speed of at least one of the fuel gas pump or the air compressor that is an auxiliary device used for scavenging, so Noise of machinery can be reduced. That is, when the temperature of the fuel cell is high, scavenging can be performed even when the flow rate of the fluid (hydrogen, air) required for scavenging is smaller than when the temperature is low, and thus scavenging can be performed with low noise. Here, “at the time of scavenging the fuel cell” means at least a part of a period for performing a process for reducing the water content inside the fuel cell, and is a pretreatment stage for stopping the fuel cell, for example. .

好適には、前記燃料電池の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて前記エアコンプレッサと前記燃料ガスポンプの回転数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度センサの検出による前記燃料電池の温度が高い程、前記エアコンプレッサまたは前記燃料ガスポンプのうち少なくとも一方の回転数を低くする。 Preferably, a temperature sensor that detects the temperature of the fuel cell, and a control unit that controls the rotation speed of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor, the control unit includes: The higher the temperature of the fuel cell as detected by the temperature sensor, the lower the rotational speed of at least one of the air compressor and the fuel gas pump.

係る構成によれば、制御部が、温度センサの検出温度に基づいてエアコンプレッサと燃料ガスポンプの回転数を制御するに際して、燃料電池の温度が高い程、燃料ガスポンプまたはエアコンプレッサのうち少なくとも一方の回転数を低くすることで、掃気伴う補機類の騒音を低減することができる。すなわち、燃料電池の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素、空気）の流量が少なくても掃気ができるので、低騒音で掃気を実施することができる。 According to this configuration, when the control unit controls the rotation speed of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor, the higher the temperature of the fuel cell, the higher the rotation of at least one of the fuel gas pump or the air compressor. By reducing the number, it is possible to reduce the noise of auxiliary equipment accompanying scavenging. That is, when the temperature of the fuel cell is high, scavenging can be performed even when the flow rate of the fluid (hydrogen, air) required for scavenging is smaller than when the temperature is low, and thus scavenging can be performed with low noise.

具体的には、上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の温度の上昇に対応させて、前記回転数が漸減するように制御されることが好ましい。温度が高いほど、電解質膜等から水分が蒸発しやすい状態となっているので、掃気に必要なガス量も温度の上昇に対応して少なくなっていくのであるから、係る構成によれば、騒音の元となる補機類の回転数を掃気に必要なガス量の減少割合に対応させて適切に低減していくことができる。 Specifically, in the fuel cell system, it is preferable that the rotation speed is controlled so as to gradually decrease in response to an increase in the temperature of the fuel cell. The higher the temperature, the easier it is for the water to evaporate from the electrolyte membrane, etc., so the amount of gas required for scavenging also decreases as the temperature rises. The number of rotations of the auxiliary machinery that is the source of the above can be appropriately reduced in accordance with the rate of decrease in the amount of gas necessary for scavenging.

また具体的には、上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の温度の上昇に対応させて、前記回転数が段階的に減少するよう制御されることが好ましい。係る構成によれば、騒音の元となる補機類の回転数を掃気に必要なガス量の減少にほぼ対応させて段階的に低くしていくことができ、かつ、補機類に対する制御頻度を少なくすることができる。 More specifically, in the fuel cell system, it is preferable that the rotation speed is controlled to decrease stepwise in response to an increase in the temperature of the fuel cell. According to such a configuration, the rotational speed of the auxiliary machinery that is the source of noise can be lowered step by step in response to a decrease in the amount of gas required for scavenging, and the control frequency for the auxiliary machinery can be reduced. Can be reduced.

好適には、前記燃料電池の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて前記エアコンプレッサと前記燃料ガスポンプの回転数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度センサの検出温度が所定温度以上のときには、前記エアコンプレッサまたは前記燃料ガスポンプのうち少なくとも一方の回転数を、前記温度センサの検出温度が所定温度未満のときよりも、低くする。 Preferably, a temperature sensor that detects the temperature of the fuel cell, and a control unit that controls the rotation speed of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor, the control unit includes: When the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined temperature, the rotational speed of at least one of the air compressor and the fuel gas pump is set lower than when the temperature detected by the temperature sensor is lower than the predetermined temperature.

係る構成によれば、制御部が、温度センサの検出温度に基づいてエアコンプレッサと燃料ガスポンプの回転数を制御するに際して、温度センサの検出温度が所定温度以上のときには、エアコンプレッサまたは燃料ガスポンプのうち少なくとも一方の回転数を、温度センサの検出温度が所定温度未満のときよりも、低くすることで、掃気伴う補機類の騒音を低減することができる。すなわち、燃料電池の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素、空気）の流量が少なくても掃気ができるので、低騒音で掃気を実施することができる。 According to this configuration, when the control unit controls the rotation speeds of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor, when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the predetermined temperature, By making at least one of the rotational speeds lower than when the temperature detected by the temperature sensor is lower than a predetermined temperature, it is possible to reduce the noise of auxiliary equipment accompanying scavenging. That is, when the temperature of the fuel cell is high, scavenging can be performed even when the flow rate of the fluid (hydrogen, air) required for scavenging is smaller than when the temperature is low, and thus scavenging can be performed with low noise.

本発明によれば、燃料電池の温度上昇による掃気必要量の減少を考慮した上で、燃料電池の掃気に用いる補機類の回転数を減少させるので、掃気が必要なやむを得ない場合を除き、掃気に伴う補機類の騒音を効果的に低減することができる。 According to the present invention, since the number of rotations of auxiliary equipment used for scavenging the fuel cell is reduced in consideration of a decrease in the required amount of scavenging due to the temperature rise of the fuel cell , unless scavenging is unavoidable, Auxiliary noise caused by scavenging can be effectively reduced.

次に本発明の好適な実施の形態を説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、理想的な回転数制御曲線に従って、燃料電池運転停止時の補機類の回転数を制御するものである。
図１は、本発明が適用された燃料電池システムのシステム構成図である。図１において、燃料電池システム１０は、燃料電池２０に燃料ガス（水素ガス）を供給するための燃料ガス供給系統と、燃料電池２０に酸化ガス（空気）を供給するための酸化ガス供給系統と、燃料電池２０を冷却するための冷却系統とを備えて構成されている。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
The first embodiment of the present invention controls the rotational speeds of auxiliary equipment when the fuel cell operation is stopped according to an ideal rotational speed control curve.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a fuel cell system to which the present invention is applied. In FIG. 1, a fuel cell system 10 includes a fuel gas supply system for supplying fuel gas (hydrogen gas) to the fuel cell 20, and an oxidizing gas supply system for supplying oxidizing gas (air) to the fuel cell 20. And a cooling system for cooling the fuel cell 20.

燃料電池２０は、フッ素系樹脂などにより形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜などから成る高分子電解質膜２１の両面にアノード極２２とカソード極２３をスクリーン印刷などで形成した膜・電極接合体２４を備えている。膜・電極接合体２４の両面は、燃料ガス、酸化ガス、冷却水の流路を有するセパレータ（図示せず）によってサンドイッチされ、このセパレータとアノード極２２およびカソード極２３との間に、それぞれ溝状のアノードガスチャンネル２５およびカソードガスチャンネル２６を形成している。アノード極２２は、燃料極用触媒層を多孔質支持層上に設けて構成され、カソード極２３は、空気極用触媒層を多孔質支持層上に設けて構成されている。これら電極の触媒層は、例えば、白金粒子を付着して構成されている。アノード極２２では、次の（１）式の酸化反応が生じ、カソード極２３では、次の（２）式の還元反応が生じる。燃料電池２０全体としては、次の（３）式の起電反応が生じる。 The fuel cell 20 is a membrane / electrode assembly in which an anode electrode 22 and a cathode electrode 23 are formed by screen printing or the like on both surfaces of a polymer electrolyte membrane 21 made of a proton conductive ion exchange membrane or the like formed of a fluorine-based resin or the like. 24. Both surfaces of the membrane / electrode assembly 24 are sandwiched by separators (not shown) having flow paths of fuel gas, oxidizing gas, and cooling water, and grooves are respectively formed between the separator and the anode electrode 22 and the cathode electrode 23. An anode gas channel 25 and a cathode gas channel 26 are formed. The anode electrode 22 is configured by providing a fuel electrode catalyst layer on a porous support layer, and the cathode electrode 23 is configured by providing an air electrode catalyst layer on the porous support layer. The catalyst layers of these electrodes are configured by adhering platinum particles, for example. The anode electrode 22 undergoes an oxidation reaction of the following formula (1), and the cathode electrode 23 undergoes a reduction reaction of the following formula (2). In the fuel cell 20 as a whole, an electromotive reaction of the following formula (3) occurs.

Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-・・・（１）
（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ・・・（２）
Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ・・・（３） H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ (1)
(1/2) O ₂ + 2H ⁺ + 2e ⁻ → H ₂ O (2)
H ₂ + (1/2) O ₂ → H ₂ O (3)

なお、同図では説明の便宜上、膜・電極接合体２４、アノードガスチャンネル２５およびカソードガスチャンネル２６からなる単位セルの構造を模式的に図示しているが、実際には、上述したセパレータを介して複数の単位セルが直列に接続したスタック構造を備えている。 For convenience of explanation, the figure schematically shows the structure of a unit cell composed of the membrane / electrode assembly 24, the anode gas channel 25, and the cathode gas channel 26. A plurality of unit cells connected in series.

燃料電池システム１０の冷却系統には、冷却水を循環させる冷却路３１、燃料電池２０から排水される冷却水の温度を検出する温度センサ３２、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ（熱交換器）３３、ラジエータ３３へ流入する冷却水の水量を調整するバルブ３４、冷却水を加圧して循環させる冷却水ポンプ３５、燃料電池２０に供給される冷却水の温度を検出する温度センサ３６などが設けられている。 The cooling system of the fuel cell system 10 includes a cooling path 31 that circulates the cooling water, a temperature sensor 32 that detects the temperature of the cooling water drained from the fuel cell 20, and a radiator that radiates the heat of the cooling water to the outside (heat exchange). 33), a valve 34 for adjusting the amount of cooling water flowing into the radiator 33, a cooling water pump 35 for pressurizing and circulating the cooling water, a temperature sensor 36 for detecting the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell 20, etc. Is provided.

燃料電池システム１０の燃料ガス供給系統には、アノードガスチャンネル２５に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路４１と、アノードガスチャンネル２５から排気される燃料オフガスを燃料ガス流路４１に循環させるための循環流路（循環経路）５１が配管されており、これらのガス流路によって燃料ガス循環系統が構成されている。 In the fuel gas supply system of the fuel cell system 10, a fuel gas passage 41 for supplying fuel gas to the anode gas channel 25 and a fuel off-gas exhausted from the anode gas channel 25 are circulated through the fuel gas passage 41. A circulation path (circulation path) 51 is provided for this purpose, and a fuel gas circulation system is constituted by these gas paths.

燃料ガス流路４１には、燃料ガス供給装置４２からの燃料ガス、例えば、水素ガスを昇圧して下流側に圧送する燃料ガスポンプとしての水素ポンプ４３、燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ４４、燃料ガスの圧力調整を行うレギュレータ４５、燃料電池の燃料ガス供給口（入口）を開閉する遮断弁４６などが設置されている。燃料ガス供給装置４２は、例えば高圧水素タンク、水素吸蔵合金、改質器などより構成される。 In the fuel gas flow path 41, a fuel gas from the fuel gas supply device 42, for example, a hydrogen pump 43 as a fuel gas pump that pressurizes and pumps hydrogen gas downstream, a pressure sensor 44 that detects the pressure of the fuel gas, A regulator 45 for adjusting the pressure of the fuel gas, a shutoff valve 46 for opening and closing the fuel gas supply port (inlet) of the fuel cell, and the like are installed. The fuel gas supply device 42 includes, for example, a high-pressure hydrogen tank, a hydrogen storage alloy, a reformer, and the like.

循環流路５１には、燃料電池２０からの燃料オフガスを排出する遮断弁５２、燃料オフガスから水分を回収する気液分離器５３、気液分離器５３によって回収した水を図示しないタンクに回収する排水弁５４、モータによって駆動される循環ポンプ（加圧手段）５５、燃料ガス流路４１の燃料ガスが循環流路５１側に逆流するのを防止する逆流阻止弁５６などが設置されている。 In the circulation channel 51, a shutoff valve 52 for discharging the fuel off-gas from the fuel cell 20, a gas-liquid separator 53 for recovering water from the fuel off-gas, and water recovered by the gas-liquid separator 53 are recovered in a tank (not shown). A drain valve 54, a circulation pump (pressurizing means) 55 driven by a motor, a backflow prevention valve 56 for preventing the fuel gas in the fuel gas passage 41 from flowing back to the circulation passage 51, and the like are installed.

循環ポンプ５５は、制御部８０の制御に基づき、アノードガスチャンネル２５を通過する際に、圧力損失を受けた燃料オフガスを圧縮して適度なガス圧まで昇圧させ、燃料ガス流路４１に還流させる。この燃料オフガスは、燃料ガス流路４１で燃料ガス供給装置４２から供給される燃料ガスと合流した後、燃料電池２０に供給されて再利用される。 Based on the control of the control unit 80, the circulation pump 55 compresses the fuel off-gas that has received the pressure loss to increase to an appropriate gas pressure when passing through the anode gas channel 25, and returns it to the fuel gas passage 41. . This fuel off-gas is combined with the fuel gas supplied from the fuel gas supply device 42 in the fuel gas flow path 41, and then supplied to the fuel cell 20 for reuse.

さらに、循環流路５１には、燃料ガス循環系統から排気された燃料オフガスを、希釈器（例えば水素濃度低減装置）６２を介して車外に排気するための排気流路６１が分岐して配管されている。排気流路６１には排気弁（排気手段）６３が設置されており、燃料オフガスの排気制御を行えるように構成されている。排気弁６３を開閉することで、燃料電池２０内の循環を繰り返して、不純濃度が増加した燃料オフガスを外部に排出し、新規の燃料ガスを導入してセル電圧の低下を防止することができる。また、循環流路５１の内圧に脈動を起こし、ガス流路に蓄積した水分を除去することもできる。 Further, an exhaust passage 61 for exhausting the fuel off-gas exhausted from the fuel gas circulation system to the outside of the vehicle via a diluter (for example, a hydrogen concentration reducing device) 62 is branched and connected to the circulation passage 51. ing. An exhaust valve (exhaust means) 63 is installed in the exhaust flow path 61, and is configured to perform exhaust control of the fuel off gas. By opening and closing the exhaust valve 63, it is possible to repeatedly circulate in the fuel cell 20, discharge the fuel off-gas having increased impurity concentration to the outside, and introduce a new fuel gas to prevent the cell voltage from decreasing. . It is also possible to remove the water accumulated in the gas flow path by causing a pulsation in the internal pressure of the circulation flow path 51.

一方、燃料電池システム１０の酸化ガス供給系統には、カソードガスチャンネル２６に酸化ガスを供給するための酸化ガス流路７１と、カソードガスチャンネル２６から排気されるカソードオフガスを排気するためのカソードオフガス流路７２が配管されている。酸化ガス流路７１には、大気から取り込んだエアに含まれる粉塵などを除去するエアフィルタ７４、モータによって駆動されるエアコンプレッサ７５などから構成され、圧縮エアを酸化ガスとして酸化ガス流路７１に供給する酸化ガス供給装置７３が設置されている。 On the other hand, the oxidizing gas supply system of the fuel cell system 10 includes an oxidizing gas channel 71 for supplying oxidizing gas to the cathode gas channel 26 and a cathode off gas for exhausting cathode off gas exhausted from the cathode gas channel 26. A flow path 72 is piped. The oxidizing gas channel 71 includes an air filter 74 that removes dust and the like contained in air taken from the atmosphere, an air compressor 75 that is driven by a motor, and the like. An oxidizing gas supply device 73 is installed.

また、酸化ガス供給装置７３の下流に配置された加湿器７６では、燃料電池２０の電池反応で生じた生成水によって高湿潤状態となったカソードオフガスと、大気より取り込んだ低湿潤状態の酸化ガスとの間で水分交換が行われる。カソードガスチャンネル２６の背圧はカソードオフガス流路７２に設置された圧力調整弁７７によってほぼ一定圧に調圧される。カソードオフガス流路７２を流れるカソードオフガスは、設計に応じて気液分離器７８やマフラ７９などを経由して車外に排気され、またその一部は希釈器６２に流れ込み、希釈器６２内に滞留する燃料オフガスを混合希釈して車外に排気される。 In addition, in the humidifier 76 disposed downstream of the oxidizing gas supply device 73, the cathode off gas that has become highly wet by the generated water generated by the cell reaction of the fuel cell 20, and the low wet humidity oxidizing gas that has been taken in from the atmosphere. Moisture exchange takes place between the two. The back pressure of the cathode gas channel 26 is adjusted to a substantially constant pressure by a pressure regulating valve 77 installed in the cathode off gas flow path 72. The cathode off gas flowing through the cathode off gas flow path 72 is exhausted to the outside of the vehicle via a gas-liquid separator 78 and a muffler 79 according to the design, and part of the cathode off gas flows into the diluter 62 and stays in the diluter 62. The fuel off gas is mixed and diluted and exhausted outside the vehicle.

さらに、酸化ガス流路７１には、加湿器７６の入口側と出口側とを結ぶバイパル流路８１が接続されており、バイパス流路８１の流路途中には、制御部８０からの制御信号に従ってバイパス流路８１を開閉するバイパスバルブ８２が配置されている。 Further, a bipal flow path 81 that connects the inlet side and the outlet side of the humidifier 76 is connected to the oxidizing gas flow path 71, and a control signal from the control unit 80 is in the middle of the flow path of the bypass flow path 81. Accordingly, a bypass valve 82 for opening and closing the bypass channel 81 is disposed.

制御部８０は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ，インターフェイス回路などを備えた汎用コンピュータで構成されており、各流路に設置された温度センサＴ、圧力センサＰからのセンサ信号を受け取り、電池運転の状態、例えば、電力負荷に応じて各モータを駆動して、水素ポンプ４３と循環ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５の回転数を調整し、さらに、各種の弁の開閉制御または弁開度の調整などを行うようになっている。 The control unit 80 is composed of a general-purpose computer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), RAM, ROM, interface circuit, and the like, and sensor signals from the temperature sensor T and the pressure sensor P installed in each flow path. The motors are driven according to the battery operating state, for example, the electric power load, and the rotation speeds of the hydrogen pump 43, the circulation pump 55, and the air compressor 75 are adjusted. It is designed to adjust the opening.

（動作の説明）
次の本発明に係る動作を説明する。
本実施形態においては、特に、制御部８０は、燃料電池２０の運転停止時に、掃気処理を行うに際して、燃料電池２０の温度を検出する温度センサ、例えば、温度センサ３２の検出温度を基に、燃料電池２０の温度が高い程、掃気に用いる補機類のうち少なくとも一部の回転数を低くするようになっている。 (Description of operation)
Next, the operation according to the present invention will be described.
In the present embodiment, in particular, the control unit 80 performs the scavenging process when the operation of the fuel cell 20 is stopped, based on a temperature sensor that detects the temperature of the fuel cell 20, for example, the temperature detected by the temperature sensor 32. The higher the temperature of the fuel cell 20, the lower the rotational speed of at least some of the auxiliary machines used for scavenging.

具体的には、制御部８０は、燃料電池２０の運転停止時に、掃気に用いる補機類として、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５を選択し、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を、図２に示すように、燃料電池２０の温度が高い程、低くするようになっている。これは、燃料電池２０の温度が高いときには、暖機が十分であって、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が少なくても掃気ができるので、掃気に要する流体の流量が少なくできる分、低騒音で掃気を実施することができるためである。なお、通常カソード極側で水分生成が活発であるならば、エアコンプレッサ７５の回転数を制御することが好ましい。 Specifically, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the control unit 80 selects the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 as auxiliary equipment used for scavenging, and at least one of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 is selected. As shown in FIG. 2, the number of revolutions of the fuel cell 20 is decreased as the temperature of the fuel cell 20 increases. This is because when the temperature of the fuel cell 20 is high, warm-up is sufficient and scavenging can be performed even when the flow rate of the fluid (hydrogen gas, air) required for scavenging is smaller than when the temperature is low. This is because scavenging can be performed with low noise as much as the flow rate of the fluid can be reduced. Note that it is preferable to control the rotation speed of the air compressor 75 if moisture generation is normally active on the cathode electrode side.

すなわち、図２に示すように、一般に温度の上昇に従って蒸気圧曲線、すなわち水分の蒸発のし易さが上昇していく。この傾向は燃料電池の電解質膜において生成された水分の蒸発にも当てはまる。燃料電池の掃気処理を考えた場合、水分が蒸発しにくい程、掃気に必要なガス量が増えることになる。図２では、水分の蒸発し易さの程度に応じた、掃気に必要なガス量を供給するための補機類の回転数の変化を、理想回転数制御曲線として示してある。水素ポンプ４３またはエアコンプレッサ７５の回転数を、この理想回転数制御曲線に対応させて制御すれば、必要にして十分な掃気量を確保しながら、騒音レベルも必要最小限に抑えることができるのである。 That is, as shown in FIG. 2, the vapor pressure curve, that is, the ease of evaporation of moisture generally increases as the temperature increases. This tendency also applies to the evaporation of moisture generated in the electrolyte membrane of the fuel cell. When considering the scavenging process of the fuel cell, the amount of gas required for scavenging increases as the moisture hardly evaporates. In FIG. 2, the change in the rotational speed of the auxiliary machines for supplying the gas amount necessary for scavenging according to the degree of evaporating the water is shown as an ideal rotational speed control curve. If the rotational speed of the hydrogen pump 43 or the air compressor 75 is controlled in accordance with this ideal rotational speed control curve, the noise level can be suppressed to the minimum necessary while ensuring a sufficient amount of scavenging. is there.

水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数を制御するに際しては、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち一方の回転数を、図２のような理想回転数制御曲線に従って、燃料電池２０の温度が高い程、低くし、他方の回転数を一定にすることができるとともに、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の両方の回転数を燃料電池２０の温度が高い程、低くすることもできる。また、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５との双方で、燃料電池の温度が高くなるに連れての回転数の制限量をシステムの動作状態に応じて異なるように設定してもよい。 When controlling the rotational speeds of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75, the rotational speed of one of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 is set to be high according to the ideal rotational speed control curve as shown in FIG. As the rotational speed of the fuel cell 20 can be made lower and the other rotational speed can be made constant, the rotational speeds of both the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 can be lowered as the temperature of the fuel cell 20 increases. Further, both the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 may be set such that the limit amount of the rotational speed as the temperature of the fuel cell becomes higher differs according to the operating state of the system.

上記構成において、燃料電池２０の運転が開始されると、制御部８０からの指令に従って、水素ポンプ４３と循環ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５の回転数が調整されるとともに、各種の弁の開閉制御または弁開度が調整される。こにより、燃料電池２０には燃料供給装置４２からの水素ガスが水素ポンプ４３の駆動によって燃料電池２０に供給されるとともに、空気がエアコンプレッサ７５の駆動によって燃料電池２０に供給され、燃料電池２０による発電が行われる。 In the above configuration, when the operation of the fuel cell 20 is started, the rotation speeds of the hydrogen pump 43, the circulation pump 55, and the air compressor 75 are adjusted according to a command from the control unit 80, and opening / closing control of various valves or The valve opening is adjusted. Thus, the hydrogen gas from the fuel supply device 42 is supplied to the fuel cell 20 by driving the hydrogen pump 43, and the air is supplied to the fuel cell 20 by driving the air compressor 75. Power generation is performed.

燃料電池２０による発電が行われているときに、燃料電池２０の運転停止が指令されると、制御部８０によって掃気処理が実行される。この場合、制御部８０は、燃料電池２０の運転停止時に、掃気に用いる補機類として、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５を選択するとともに、温度センサ３２の検出温度を基に補機類の回転数を決定し、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を、燃料電池２０の温度が高い程、低くする制御を実行するとともに、バイパスバルブ８２を開く制御を実行する。 When power generation by the fuel cell 20 is being performed, if the operation stop of the fuel cell 20 is instructed, a scavenging process is executed by the control unit 80. In this case, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the control unit 80 selects the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 as auxiliary devices used for scavenging, and rotates the auxiliary devices based on the temperature detected by the temperature sensor 32. The number is determined, and control is performed to lower the rotational speed of at least one of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 as the temperature of the fuel cell 20 is higher, and control to open the bypass valve 82 is performed.

制御部８０による掃気処理が実行されると、燃料電池２０には、水素ポンプ４３の駆動に従って水素ガスが供給されるとともに、エアコンプレッサ７５の駆動に従って空気がバイパス流路８１を介して供給され、燃料電池２０内の水分が水素ガスまたは空気によって掃気され、燃料電池２０内に水分が残留するのを防止することができ、燃料電池２０内に結露が生じたり、燃料電池２０内が凍結したりするのを防止することができる。 When the scavenging process is executed by the control unit 80, the fuel cell 20 is supplied with hydrogen gas according to the drive of the hydrogen pump 43, and with air is supplied via the bypass passage 81 according to the drive of the air compressor 75, Moisture in the fuel cell 20 is scavenged by hydrogen gas or air, so that moisture can be prevented from remaining in the fuel cell 20, condensation occurs in the fuel cell 20, or the inside of the fuel cell 20 freezes. Can be prevented.

そして、上述したように、制御部８０が掃気処理を実行するに際して、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を、図２の理想回転数制御曲線に従って、燃料電池２０の温度が高い程、低くすると、燃料電池２０の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が少なくまたは流速が低くても、燃料電池２０内の水分が蒸発するので、掃気に要する流体の流量が少なくまたは流速が低くできる分、低騒音で掃気を実施することができる。 As described above, when the control unit 80 executes the scavenging process, the temperature of the fuel cell 20 is determined according to the ideal rotation speed control curve of FIG. 2 with respect to the rotation speed of at least one of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75. The higher the temperature is, the lower the temperature is. When the temperature of the fuel cell 20 is high, the moisture in the fuel cell 20 evaporates even if the flow rate of the fluid (hydrogen gas, air) required for scavenging is smaller or the flow velocity is lower than when the temperature is low. Therefore, scavenging can be performed with low noise as much as the flow rate of the fluid required for scavenging is small or the flow velocity can be lowered.

本実施例によれば、燃料電池２０の運転停止時等の掃気処理時に、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を、燃料電池２０の温度が高い程、低くするようにしたため、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５を含む補機類の掃気駆動に伴う騒音を低減することができる。このため、燃料電池システム１０を車両に搭載しても、システムの運転停止時に、運転者などが補機類の掃気駆動に伴う騒音が気になるのを抑制することができる。 According to the present embodiment, at the time of scavenging processing such as when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the rotational speed of at least one of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 is decreased as the temperature of the fuel cell 20 increases. Further, it is possible to reduce noise accompanying scavenging driving of auxiliary machines including the hydrogen pump 43 and the air compressor 75. For this reason, even if the fuel cell system 10 is mounted on a vehicle, it is possible to prevent the driver and the like from being concerned about noise associated with the scavenging drive of the auxiliary devices when the system is stopped.

（実施形態２）
上記実施形態１では理想的な回転数制御曲線に応じて補機類の回転数を制御していたが、本実施形態２では、補機類の回転数を段階的に制御する。
本実施形態２のシステム構成は実施形態１と同様なので説明を省略する。 (Embodiment 2)
In the first embodiment, the rotational speed of the auxiliary machinery is controlled according to the ideal rotational speed control curve. However, in the second embodiment, the rotational speed of the auxiliary machinery is controlled stepwise.
Since the system configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

上記実施形態１では、図２に示されるような理想回転数制御曲線に応じて、燃料電池の温度に対応させた回転数の漸減をさせていたが、本実施形態２では、これを段階的な減少に変更する点で異なる。 In the first embodiment, the rotational speed corresponding to the temperature of the fuel cell is gradually decreased according to the ideal rotational speed control curve as shown in FIG. 2, but in the second embodiment, this is stepwise. It is different in that it is changed to a decrease.

本実施形態２では、制御部８０による掃気処理を実行するに際して、制御部８０において、燃料電池２０の運転停止時に、バイパスバルブ８２を開き、掃気に用いる補機類として、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５を選択する。ここまでは、上記実施形態１と同様である。次いで、制御部８０は、温度センサ３２の検出温度が所定温度を参照して、検出温度に対応した補機類の回転数を決定する。 In the second embodiment, when the scavenging process is performed by the control unit 80, the control unit 80 opens the bypass valve 82 when the operation of the fuel cell 20 is stopped, and the hydrogen pump 43 and the air compressor are used as auxiliary equipment for scavenging. 75 is selected. Up to this point, the process is the same as in the first embodiment. Next, the control unit 80 refers to the predetermined temperature detected by the temperature sensor 32 and determines the rotational speed of the auxiliary equipment corresponding to the detected temperature.

図３に、本実施形態２における燃料電池の温度と掃気量、すなわち補機類の回転数との関係図を示す。
図３に示すように、理想回転数制御曲線（破線）が連続的な漸減を示すのに対し、本実施形態の回転数制御曲線（実線）は段階的に減少するように設定されている。このような燃料電池の検出温度に対応する回転数の関係は、関係テーブルで設定することもできるし、ソフトウェアプログラム中の分岐判断条件として設定することもできる。
制御部８０は、温度センサ３２の検出温度に基づいて、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を決定し、その決定した回転数で選択された補機類を回転させるように制御信号を出力する。 FIG. 3 shows the relationship between the temperature of the fuel cell and the scavenging amount, that is, the rotational speed of the auxiliary machinery in the second embodiment.
As shown in FIG. 3, the ideal rotational speed control curve (broken line) shows a continuous gradual decrease, whereas the rotational speed control curve (solid line) of the present embodiment is set to decrease stepwise. Such a relationship of the rotational speed corresponding to the detected temperature of the fuel cell can be set by a relationship table or can be set as a branch determination condition in the software program.
The control unit 80 determines the rotational speed of at least one of the selected hydrogen pump 43 and the air compressor 75 based on the temperature detected by the temperature sensor 32, and rotates the selected auxiliary machinery at the determined rotational speed. The control signal is output as follows.

制御部８０が掃気処理を実行するに際して、温度センサ３２の検出温度に応じて、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を段階的に低くしたとしても、燃料電池２０の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が少なくまたは流速が低くなり、燃料電池２０内の水分が蒸発するので、掃気に要する流体の流量が少なくまたは流速が低くできる分、低騒音で掃気を実施することができる。 When the control unit 80 executes the scavenging process, even if the rotational speed of at least one of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 is decreased stepwise in accordance with the temperature detected by the temperature sensor 32, the fuel cell 20 When the temperature is high, the flow rate of the fluid (hydrogen gas, air) required for scavenging is lower or the flow velocity is lower than when the temperature is low, and the water in the fuel cell 20 evaporates. Alternatively, scavenging can be performed with low noise as much as the flow velocity can be reduced.

また、温度センサ３２の検出温度が相対的に低い場合には、暖機が不十分であるとして、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数が高く設定され、掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が多くまたは流速が速くなり、燃料電池２０内の水分を確実に掃気することができる。 When the temperature detected by the temperature sensor 32 is relatively low, it is determined that the warm-up is insufficient, and the rotation speeds of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 are set high, and the fluid (hydrogen gas) required for scavenging is set. ), The flow rate of air) is increased or the flow velocity is increased, and the water in the fuel cell 20 can be surely scavenged.

なお、このように水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数を制御するに際しては、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち一方の回転数を低くし、他方の回転数を一定にすることができるとともに、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の両方の回転数を低くすることもできる。また、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５との双方で、燃料電池の温度が高くなるに連れての回転数の制限量をシステムの動作状態に応じて段階的に異なるように設定してもよい。 When controlling the rotational speeds of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 in this way, the rotational speed of one of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 can be lowered and the other rotational speed can be made constant. The rotational speeds of both the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 can be reduced. Further, both the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 may set the rotational speed limit amount as the temperature of the fuel cell increases so as to vary stepwise depending on the operating state of the system.

本実施形態２によれば、燃料電池２０の運転停止時等の掃気処理時に、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上のときには、エアコンプレッサ７５または水素ポンプ４３のうち少なくとも一方の回転数を、温度センサ３２の検出温度が所定温度未満のときよりも、低くすることで、掃気伴う補機類の騒音を低減することができる。 According to the second embodiment, during the scavenging process such as when the operation of the fuel cell 20 is stopped, when the detected temperature of the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature, the rotational speed of at least one of the air compressor 75 or the hydrogen pump 43 is By making the temperature detected by the temperature sensor 32 lower than when the temperature is lower than the predetermined temperature, it is possible to reduce the noise of auxiliary equipment accompanying scavenging.

（実施形態３）
上記実施形態２では段階的に補機類の回転数を制御していたが、本実施形態３では、所定の温度を基準に補機類の回転数を変更する。
本実施形態３のシステム構成は実施形態１と同様なので説明を省略する。 (Embodiment 3)
In the second embodiment, the rotational speed of the auxiliary machinery is controlled step by step. In the third embodiment, the rotational speed of the auxiliary machinery is changed based on a predetermined temperature.
Since the system configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施形態３では、制御部８０による掃気処理を実行するに際して、制御部８０において、燃料電池２０の運転停止時に、バイパスバルブ８２を開き、掃気に用いる補機類として、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５を選択する。ここまでは、上記実施形態１と同様である。次いで、制御部８０は、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上から否かを判定し、その判定結果に基づいて補機類の回転数を変更する。 In the third embodiment, when the scavenging process is executed by the control unit 80, the control unit 80 opens the bypass valve 82 when the operation of the fuel cell 20 is stopped, and the hydrogen pump 43 and the air compressor are used as auxiliary devices for scavenging. 75 is selected. Up to this point, the process is the same as in the first embodiment. Next, the control unit 80 determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature, and changes the rotational speed of the auxiliary machinery based on the determination result.

図４に、本実施形態３における燃料電池の温度と掃気量、すなわち補機類の回転数との関係図を示す。
図４に示すように、理想回転数制御曲線（破線）が連続的な漸減を示すのに対し、本実施形態では、所定温度ｔｘ以上である場合の回転数Ｎｈと所定温度ｔｘ未満である場合の回転数Ｎｌとを変更するようになっている。このような燃料電池の検出温度に対応する回転数の関係は、ソフトウェアプログラム中の判断条件として設定することができる。 FIG. 4 shows a relationship diagram between the temperature of the fuel cell and the scavenging amount, that is, the rotational speed of the auxiliary machinery in the third embodiment.
As shown in FIG. 4, the ideal rotational speed control curve (broken line) shows a continuous gradual decrease, whereas in the present embodiment, the rotational speed Nh when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature tx and the predetermined temperature tx is lower. The rotation speed Nl is changed. Such a relationship of the rotational speed corresponding to the detected temperature of the fuel cell can be set as a determination condition in the software program.

制御部８０は、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上から否かを判定し、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上のときには、暖機が十分であるとして、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を、温度センサ３２の検出温度が所定温度未満のときよりも、低くし、逆に、温度センサ３２の検出温度が所定温度未満のときには、暖機が十分ではないとして、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数をそれぞれ高くする制御を行う構成を採用することもできる。 The controller 80 determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature. When the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than the predetermined temperature, it is determined that the warm-up is sufficient and the selected hydrogen pump 43 and air The rotational speed of at least one of the compressors 75 is set lower than when the temperature detected by the temperature sensor 32 is lower than the predetermined temperature. Conversely, when the temperature detected by the temperature sensor 32 is lower than the predetermined temperature, the warm-up is not sufficient. It is also possible to employ a configuration in which control is performed to increase the rotational speeds of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75, respectively.

制御部８０が掃気処理を実行するに際して、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上のときには、暖機が十分であるとして、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち少なくとも一方の回転数を低くすると、燃料電池２０の温度が高いときには、温度が低いときよりも掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が少なくまたは流速が低くても、燃料電池２０内の水分が蒸発するので、掃気に要する流体の流量が少なくまたは流速が低くできる分、低騒音で掃気を実施することができる。 When the control unit 80 performs the scavenging process, if the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature, it is determined that the warm-up is sufficient, and the rotational speed of at least one of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 is reduced. Then, when the temperature of the fuel cell 20 is high, the moisture in the fuel cell 20 evaporates even if the flow rate of the fluid (hydrogen gas, air) required for scavenging is lower or the flow velocity is lower than when the temperature is low. Therefore, scavenging can be performed with low noise as much as the flow rate of the fluid required for the process is small or the flow velocity is low.

一方、制御部８０が掃気処理を実行するに際して、温度センサ３２の検出温度が所定温度未満のときには、暖機が不十分であるとして、選択した水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数を高くすると、掃気に要する流体（水素ガス、空気）の流量が多くまたは流速が速くなり、燃料電池２０内の水分を確実に掃気することができる。 On the other hand, when the control unit 80 executes the scavenging process, if the detected temperature of the temperature sensor 32 is less than the predetermined temperature, it is determined that the warm-up is insufficient and the rotation speed of the selected hydrogen pump 43 and air compressor 75 is increased. The flow rate of the fluid (hydrogen gas, air) required for scavenging is large or the flow velocity is fast, and the water in the fuel cell 20 can be surely scavenged.

温度センサ３２の検出温度が所定温度以上のときに水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の回転数を制御するに際しては、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５のうち一方の回転数を低くし、他方の回転数を一定にすることができるとともに、水素ポンプ４３とエアコンプレッサ７５の両方の回転数を低くすることもできる。 When the rotational speed of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 is controlled when the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature, the rotational speed of one of the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 is lowered and the rotational speed of the other is reduced. Can be made constant, and the rotation speeds of both the hydrogen pump 43 and the air compressor 75 can be lowered.

本実施形態３によれば、燃料電池２０の運転停止時に、温度センサ３２の検出温度が所定温度以上のときには、エアコンプレッサ７５または水素ポンプ４３のうち少なくとも一方の回転数を、温度センサ３２の検出温度が所定温度未満のときよりも、低くすることで、掃気伴う補機類の騒音を低減することができる。 According to the third embodiment, when the temperature detected by the temperature sensor 32 is equal to or higher than a predetermined temperature when the fuel cell 20 is stopped, the rotational speed of at least one of the air compressor 75 and the hydrogen pump 43 is detected by the temperature sensor 32. By making the temperature lower than when the temperature is lower than the predetermined temperature, it is possible to reduce the noise of auxiliary equipment accompanying scavenging.

本発明に係る燃料電池システムのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a fuel cell system according to the present invention. 実施形態１における燃料電池の温度と掃気に用いる補機類の回転数との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the temperature of the fuel cell in Embodiment 1, and the rotation speed of the auxiliary machines used for scavenging. 実施形態２における燃料電池の温度と掃気に用いる補機類の回転数との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the temperature of the fuel cell in Embodiment 2, and the rotation speed of the auxiliary machines used for scavenging. 実施形態３における燃料電池の温度と掃気に用いる補機類の回転数との関係を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature of the fuel cell in Embodiment 3 and the rotational speed of auxiliary equipment used for scavenging.

Explanation of symbols

１０燃料電池システム、２０燃料電池、３２温度センサ、４３水素ポンプ、７５エアコンプレッサ、８０制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system, 20 Fuel cell, 32 Temperature sensor, 43 Hydrogen pump, 75 Air compressor, 80 Control part

Claims

In a fuel cell system equipped with auxiliary equipment used for scavenging a fuel cell,
As auxiliary equipment used for scavenging the fuel cell, a fuel gas pump that is disposed in the fuel gas flow path and pumps the fuel gas to the fuel cell, and an air that is disposed in the oxidizing gas flow path and pumps the oxidizing gas to the fuel cell. And at least a compressor,
Wherein during the scavenging process of the fuel cell, the higher the temperature of the fuel cell, the fuel gas pump or the fuel cell system characterized by being configured to reduce at least one of the rotational speed of the air compressor.

The fuel cell system according to claim 1 , wherein
A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel cell;
A control unit that controls the number of rotations of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor;
The fuel cell system, wherein the controller is configured to lower the rotational speed of at least one of the air compressor and the fuel gas pump as the temperature of the fuel cell detected by the temperature sensor increases.

The fuel cell system according to claim 1 or 2 ,
The fuel cell system is controlled so that the number of revolutions gradually decreases in response to an increase in temperature of the fuel cell.

The fuel cell system according to claim 1 or 2 ,
The fuel cell system is controlled such that the number of revolutions decreases stepwise in response to an increase in temperature of the fuel cell.

The fuel cell system according to claim 1 , wherein
A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel cell;
A control unit that controls the number of rotations of the air compressor and the fuel gas pump based on the temperature detected by the temperature sensor;
When the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined temperature, the control unit lowers the rotational speed of at least one of the air compressor and the fuel gas pump than when the temperature detected by the temperature sensor is lower than the predetermined temperature. A fuel cell system characterized by comprising: