JPH08124588A - Operation control device for fuel cell - Google Patents

Operation control device for fuel cell

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JPH08124588A
JPH08124588A JP6282530A JP28253094A JPH08124588A JP H08124588 A JPH08124588 A JP H08124588A JP 6282530 A JP6282530 A JP 6282530A JP 28253094 A JP28253094 A JP 28253094A JP H08124588 A JPH08124588 A JP H08124588A
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fuel cell
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control device
oxidizing gas
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Yasuhiro Nonobe
康宏 野々部
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Abstract

PURPOSE: To stop operation of a fuel cell completely in a short time when the operation is stopped, and to start operating the fuel cell in a short time when the operation is started. CONSTITUTION: Opening/closing valves 31, 41, 33, 43 and switching valves 34, 44 are provided in a supply/discharge side of fuel in a fuel cell 20. Suction pumps 36, 46 and fuel treating equipments 37, 47 are set up in a switching destination of the switching valves 34, 44. When operation is stopped, the opening/closing valves 31, 41 are closed to switch the switching valves 34, 44 so as to connect the fuel cell 20 to the suction pumps 36, 46. Residual fuel in the fuel cell 20 is sucked by the suction pumps 36, 46, to close the opening/ closing valves 33, 43. Since fuel is sucked in a short time, operating the fuel cell 20 can be stopped completely in a short time. In this condition, when the opening/closing valve 31, 41 are opened, fuel is introduced to the fuel cell 20, to enable operating the fuel cell 20 to start immediately.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の運転制御装
置に関し、詳しくは燃料電池の運転開始時または運転停
止時あるいは異常の検出時の制御を行なう燃料電池の運
転制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell operation control device, and more particularly to a fuel cell operation control device for performing control when the fuel cell is started or stopped, or when an abnormality is detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】定常運転状態にある燃料電池は、燃料の
供給を停止し、燃料電池の出力端子から負荷を取り除い
ても、燃料電池の内部に残存する燃料により電気化学反
応が行なわれ、直ちに発電を停止しない。この燃料の供
給停止後の発電は、場合によっては、燃料電池の出力端
子に非所望の高電圧を発生させる場合がある。したがっ
て、燃料電池の内部から燃料を排除して燃料電池の発電
を完全に停止させると共に、燃料電池が完全に停止する
までに出力される電力を消費する必要がある。
2. Description of the Related Art A fuel cell in a steady operation state immediately stops the supply of fuel and removes the load from the output terminal of the fuel cell, and the electrochemical reaction is immediately performed by the fuel remaining inside the fuel cell, immediately Do not stop power generation. The power generation after the supply of the fuel is stopped may generate an undesired high voltage at the output terminal of the fuel cell in some cases. Therefore, it is necessary to remove the fuel from the inside of the fuel cell to completely stop the power generation of the fuel cell and consume the electric power output until the fuel cell is completely stopped.

【0003】こうした、燃料電池の運転を完全に停止さ
せる燃料電池の運転制御装置としては、燃料電池の運転
の停止の際に内部に充満している燃料を窒素ガスなどの
不活性ガスで置換する装置が提案されている(例えば、
特開昭61−32362号公報等)。この装置では、燃
料電池に不活性ガスを導入し、内部に充満している燃料
をこの導入した不活性ガスで押し出す。また、この装置
では、燃料電池の出力端子に開閉器を介して抵抗体が接
続されており、燃料電池の運転の停止の際、開閉器を開
閉させて燃料電池の出力端子と抵抗体とを断続的に接続
して、燃料電池の内部に充満している燃料を不活性ガス
で完全に置換するまでに燃料電池から出力される電力を
消費し、燃料電池の出力端子間に非所望の高電圧が発生
するのを防止している。
In such a fuel cell operation control device for completely stopping the operation of the fuel cell, the fuel filled inside is replaced with an inert gas such as nitrogen gas when the operation of the fuel cell is stopped. A device has been proposed (eg,
JP-A-61-32362). In this device, an inert gas is introduced into the fuel cell, and the fuel filled inside is pushed out by the introduced inert gas. Further, in this device, a resistor is connected to the output terminal of the fuel cell via a switch, and when the operation of the fuel cell is stopped, the switch is opened and closed to connect the output terminal of the fuel cell and the resistor. Connected intermittently, consumes the electric power output from the fuel cell until the fuel filling the inside of the fuel cell is completely replaced with an inert gas, and the undesired high voltage is output between the output terminals of the fuel cell. It prevents the generation of voltage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た燃料電池の運転制御装置では、燃料電池を短時間に完
全に停止させることができないという問題があった。燃
料で充満している燃料電池に不活性ガスを導入すると、
不活性ガスと燃料が混合するから、燃料電池の内部を完
全に不活性ガスにするためにはある程度の時間が必要だ
からである。また、この燃料電池の運転制御装置では、
燃料電池の運転を開始する際にも、不活性ガスを完全に
燃料で置換する必要があるから、燃料電池の運転を短時
間で開始することができないという問題があった。ま
た、燃料電池を移動電源として使う場合は、スペースあ
るいは重量の関係上不活性ガスを大量に貯蔵しておくこ
とは好ましくなく、不活性ガスによるパージには限界が
ある。
However, such an operation control device for a fuel cell has a problem that the fuel cell cannot be completely stopped in a short time. When an inert gas is introduced into a fuel cell filled with fuel,
This is because the inert gas and the fuel are mixed with each other, so that a certain amount of time is required to completely convert the inside of the fuel cell into the inert gas. Further, in this fuel cell operation control device,
When starting the operation of the fuel cell, it is necessary to completely replace the inert gas with the fuel, so that there is a problem that the operation of the fuel cell cannot be started in a short time. Further, when the fuel cell is used as a mobile power source, it is not preferable to store a large amount of inert gas due to space or weight, and there is a limit to purging with the inert gas.

【0005】本発明の燃料電池の運転制御装置は、こう
した問題を解決し、短時間で燃料電池を完全に停止させ
ると共に、短時間で燃料電池の運転を開始することを目
的とし、次の構成を採った。
The fuel cell operation control device of the present invention aims to solve these problems, completely stop the fuel cell in a short time, and start the operation of the fuel cell in a short time. I picked up.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の燃料電池
の運転制御装置は、燃料電池の運転を制御する燃料電池
の運転制御装置であって、前記燃料電池への燃料の供給
を停止する燃料停止手段と、前記燃料電池から燃料を吸
引する燃料吸引手段と、前記燃料電池の運転を停止する
際、前記燃料停止手段および前記燃料吸引手段に駆動信
号を出力して、該燃料電池への燃料の供給の停止に伴っ
て該燃料電池から燃料を吸引する停止時制御手段とを備
えたことを要旨とする。
A first fuel cell operation control device of the present invention is a fuel cell operation control device for controlling the operation of a fuel cell, wherein the supply of fuel to the fuel cell is stopped. To stop the operation of the fuel cell, and to output a drive signal to the fuel stop means and the fuel suction means to the fuel cell. And a stop control means for sucking fuel from the fuel cell when the supply of fuel is stopped.

【0007】ここで、前記第1の燃料電池の運転制御装
置において、前記燃料吸引手段により吸引された燃料を
燃焼する燃料燃焼手段を備えた構成とすることもでき
る。また、前記第1の燃料電池の運転制御装置におい
て、前記燃料吸引手段により吸引された燃料を回収する
燃料回収手段を備えた構成とすることもできる。あるい
は、前記第1の燃料電池の運転制御装置において、前記
燃料電池に圧力調整用ガスを充填するガス充填手段を備
え、前記停止時制御手段は、前記ガス充填手段に駆動信
号を出力して、前記燃料吸引手段による前記燃料電池か
らの燃料の吸引に伴って該燃料電池に圧力調整用ガスを
充填する手段である構成とすることもできる。
Here, the operation control device for the first fuel cell may be provided with a fuel combustion means for burning the fuel sucked by the fuel suction means. Further, the operation control device for the first fuel cell may be configured to include fuel recovery means for recovering the fuel sucked by the fuel suction means. Alternatively, in the operation control device for the first fuel cell, a gas filling means for filling the fuel cell with a pressure adjusting gas is provided, and the stop time control means outputs a drive signal to the gas filling means, The fuel suction means may be a means for filling the fuel cell with a gas for pressure adjustment as the fuel is sucked from the fuel cell.

【0008】本発明の第2の燃料電池の運転制御装置
は、燃料電池の運転を制御する燃料電池の運転制御装置
であって、前記燃料電池の運転を停止する際、該燃料電
池への燃料の供給を停止すると共に該燃料電池に圧力調
整用ガスを充填する停止時処理手段と、前記燃料電池か
ら圧力調整用ガスを吸引するガス吸引手段と、前記燃料
電池の運転を開始する際、前記ガス吸引手段および前記
停止時処理手段に駆動信号を出力して、該燃料電池から
圧力調整用ガスを吸引するに伴って該燃料電池への燃料
の供給の停止を解除する開始時制御手段とを備えたこと
を要旨とする。
A second operation control device for a fuel cell of the present invention is a fuel cell operation control device for controlling the operation of the fuel cell, wherein when the operation of the fuel cell is stopped, the fuel for the fuel cell is supplied to the fuel cell. Stop means for stopping the supply of the fuel cell and filling the fuel cell with the pressure adjusting gas, a gas sucking means for sucking the pressure adjusting gas from the fuel cell, and the start of the operation of the fuel cell, A start time control means for outputting a drive signal to the gas suction means and the stop time processing means, and canceling the stop of the fuel supply to the fuel cell as the pressure adjusting gas is sucked from the fuel cell. The point is to have prepared.

【0009】ここで、前記第1の燃料電池の運転制御装
置または前記第2の燃料電池の運転制御装置において、
前記圧力調整用ガスは、アノード燃料またはカソード燃
料である構成とすることもできる。
Here, in the operation control device for the first fuel cell or the operation control device for the second fuel cell,
The pressure adjusting gas may be an anode fuel or a cathode fuel.

【0010】本発明の第3の燃料電池の運転制御装置
は、燃料電池の運転を制御する燃料電池の運転制御装置
であって、前記燃料電池への燃料の供給を停止する燃料
停止手段と、前記燃料電池から燃料を吸引する燃料吸引
手段と、前記燃料電池の異常を検出する異常検出手段
と、該異常検出手段により異常を検出したとき、前記燃
料停止手段および該燃料吸引手段に駆動信号を出力し
て、前記燃料電池への燃料の供給の停止に伴って該燃料
電池から燃料を吸引する異常時制御手段とを備えたこと
を要旨とする。
A third fuel cell operation control device of the present invention is a fuel cell operation control device for controlling the operation of the fuel cell, and fuel stop means for stopping the supply of fuel to the fuel cell. Fuel suction means for sucking fuel from the fuel cell, abnormality detection means for detecting abnormality of the fuel cell, and when an abnormality is detected by the abnormality detection means, a drive signal is sent to the fuel stop means and the fuel suction means. The gist of the present invention is to provide an abnormal condition control means for outputting and sucking fuel from the fuel cell when the supply of fuel to the fuel cell is stopped.

【0011】ここで、前記第3の燃料電池の運転制御装
置において、前記異常時制御手段は、前記燃料吸引手段
により前記燃料電池から燃料を吸引した後、前記燃料停
止手段に駆動信号を出力して該燃料電池への燃料の供給
の停止を解除する手段である構成とすることもできる。
また、前記第3の燃料電池の運転制御装置において、前
記燃料は、水素と酸素であり、前記異常検出手段は、前
記燃料電池の酸素側流路内の水素を検出する水素センサ
である構成とすることもできる。
In the operation control device for the third fuel cell, the abnormal condition control means outputs a drive signal to the fuel stop means after the fuel suction means sucks fuel from the fuel cell. It is also possible to adopt a configuration that is means for canceling the stop of the fuel supply to the fuel cell.
Further, in the operation control device for the third fuel cell, the fuel is hydrogen and oxygen, and the abnormality detecting means is a hydrogen sensor for detecting hydrogen in an oxygen-side channel of the fuel cell. You can also do it.

【0012】[0012]

【作用】以上のように構成された本発明の第1の燃料電
池の運転制御装置は、燃料停止手段が燃料電池への燃料
の供給を停止し、燃料吸引手段が燃料電池から燃料を吸
引する。停止時制御手段は、燃料電池の運転を停止する
際、燃料停止手段および燃料吸引手段に駆動信号を出力
して、燃料電池への燃料の供給の停止に伴って燃料電池
から燃料を吸引する。
In the first fuel cell operation control apparatus of the present invention configured as described above, the fuel stop means stops the supply of fuel to the fuel cell, and the fuel suction means sucks fuel from the fuel cell. . When stopping the operation of the fuel cell, the stop time control means outputs a drive signal to the fuel stop means and the fuel suction means, and sucks the fuel from the fuel cell when the supply of the fuel to the fuel cell is stopped.

【0013】ここで、燃料燃焼手段を備えた第1の燃料
電池の運転制御装置は、燃料燃焼手段が、燃料吸引手段
により吸引された燃料を燃焼する。また、燃料回収手段
を備えた第1の燃料電池の運転制御装置は、燃料回収手
段が、燃料吸引手段により吸引された燃料を回収する。
ガス充填手段を備えた第1の燃料電池の運転制御装置
は、ガス充填手段が燃料電池に圧力調整用ガスを充填
し、停止時制御手段が、ガス充填手段に駆動信号を出力
して、燃料吸引手段による燃料電池からの燃料の吸引に
伴って燃料電池に圧力調整用ガスを充填する。
Here, in the operation control device for the first fuel cell provided with the fuel burning means, the fuel burning means burns the fuel sucked by the fuel sucking means. Further, in the operation control device of the first fuel cell provided with the fuel recovery means, the fuel recovery means recovers the fuel sucked by the fuel suction means.
In the first fuel cell operation control device including the gas filling means, the gas filling means fills the fuel cell with the pressure adjusting gas, and the stop time control means outputs a drive signal to the gas filling means to supply the fuel. The fuel cell is filled with the pressure adjusting gas as the fuel is sucked from the fuel cell by the suction means.

【0014】本発明の第2の燃料電池の運転制御装置
は、停止時処理手段が、燃料電池の運転を停止する際、
燃料電池への燃料の供給を停止すると共に燃料電池に圧
力調整用ガスを充填する。ガス吸引手段は、燃料電池か
ら圧力調整用ガスを吸引する。開始時制御手段は、燃料
電池の運転を開始する際、ガス吸引手段および停止時処
理手段に駆動信号を出力して、燃料電池から圧力調整用
ガスを吸引するに伴って燃料電池への燃料の供給の停止
を解除する。
In the second fuel cell operation control device of the present invention, when the stop time processing means stops the operation of the fuel cell,
The supply of fuel to the fuel cell is stopped and the fuel cell is filled with a pressure adjusting gas. The gas suction means sucks the pressure adjusting gas from the fuel cell. When starting the operation of the fuel cell, the start time control means outputs a drive signal to the gas suction means and the stop time processing means so as to suck the pressure adjusting gas from the fuel cell. Release the supply stop.

【0015】本発明の第3の燃料電池の運転制御装置
は、燃料停止手段が燃料電池への燃料の供給を停止す
る。燃料吸引手段は燃料電池から燃料を吸引し、異常検
出手段は燃料電池の異常を検出する。異常時制御手段
は、異常検出手段により異常を検出したとき、燃料停止
手段および燃料吸引手段に駆動信号を出力して、燃料電
池への燃料の供給の停止に伴って燃料電池から燃料を吸
引する。
In the third fuel cell operation control apparatus of the present invention, the fuel stopping means stops the supply of fuel to the fuel cell. The fuel suction means sucks fuel from the fuel cell, and the abnormality detection means detects abnormality of the fuel cell. When the abnormality detection means detects an abnormality, the abnormality control means outputs a drive signal to the fuel stop means and the fuel suction means, and sucks the fuel from the fuel cell in accordance with the stop of the fuel supply to the fuel cell. .

【0016】[0016]

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図1は、本発明の一実施例である燃料電池の運
転制御装置を備えた燃料電池システム10の概略を示す
ブロック図である。図示するように、燃料電池システム
10は、水素を含有する燃料ガス中の水素と酸素を含有
する酸化ガス中の酸素とを燃料として電気化学反応を行
なって発電する燃料電池20と、燃料電池20から燃料
ガスおよび酸化ガスを吸引する燃料ガス側吸引ポンプ3
6および酸化ガス側吸引ポンプ46と、燃料ガス側吸引
ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46の下流側に
設置され燃料電池20から吸引された燃料ガスおよび酸
化ガスを燃焼処理する燃料ガス処理装置37および酸化
ガス処理装置47と、燃料電池20の運転を制御する制
御装置60とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in order to further clarify the structure and operation of the present invention described above. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a fuel cell system 10 provided with a fuel cell operation control device according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the fuel cell system 10 includes a fuel cell 20 that generates electric power by performing an electrochemical reaction using hydrogen in a fuel gas containing hydrogen and oxygen in an oxidizing gas containing oxygen as fuel, and the fuel cell 20. Fuel gas side suction pump 3 for sucking fuel gas and oxidizing gas from the
6 and the oxidant gas side suction pump 46, and a fuel gas treatment device 37 installed on the downstream side of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidant gas side suction pump 46 for burning the fuel gas and the oxidant gas sucked from the fuel cell 20. And an oxidizing gas treatment device 47 and a control device 60 for controlling the operation of the fuel cell 20.

【0017】燃料電池20は、固体高分子型燃料電池で
あり、図示しないが、単電池を複数積層した積層体から
なる。単電池は、電解質膜と、この電解質膜を挟持する
2つのガス拡散電極と、このガス拡散電極とで燃料ガス
または酸化ガスの通路を形成する集電極とから構成され
る。燃料電池20には、各単電池に燃料ガスおよび酸化
ガスを供給する供給流路と、単電池から排出された燃料
ガス側の排ガスおよび酸化ガス側の排ガスを燃料電池2
0の外部に排出する排出流路とが形成されている。図1
には、燃料電池20に形成された燃料ガスおよび酸化ガ
スの供給流路と、各排ガスの排出流路と、単電池に形成
された燃料ガスおよび酸化ガスの通路とを併せて模式的
に燃料ガス流路22および酸化ガス流路24として示し
た。こうした燃料ガス流路22には、燃料ガス流路22
内の圧力Pを検出する圧力センサ26が設置されてお
り、酸化ガス流路24には、酸化ガス流路24内の水素
濃度CHを検出する水素濃度センサ28が設置されてい
る。この圧力センサ26および水素濃度センサ28は、
制御装置60に接続されている。
The fuel cell 20 is a polymer electrolyte fuel cell, and is composed of a laminate of a plurality of unit cells, which is not shown. A unit cell is composed of an electrolyte membrane, two gas diffusion electrodes sandwiching the electrolyte membrane, and a collector electrode forming a passage for fuel gas or oxidizing gas with the gas diffusion electrodes. The fuel cell 20 includes a supply flow path for supplying a fuel gas and an oxidizing gas to each unit cell, and a fuel gas side exhaust gas and an oxidizing gas side exhaust gas discharged from the unit cell.
0, and a discharge flow path for discharging to the outside. FIG.
The fuel gas and the oxidizing gas supply passages formed in the fuel cell 20, the exhaust gas exhaust passages, and the fuel gas and oxidizing gas passages formed in the unit cell are collectively shown in FIG. The gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24 are shown. The fuel gas flow path 22 includes the fuel gas flow path 22.
A pressure sensor 26 for detecting the internal pressure P is installed, and a hydrogen concentration sensor 28 for detecting the hydrogen concentration CH in the oxidizing gas flow path 24 is installed in the oxidizing gas flow path 24. The pressure sensor 26 and the hydrogen concentration sensor 28 are
It is connected to the control device 60.

【0018】燃料電池20の燃料ガス流路22および酸
化ガス流路24の一端は、燃料ガス供給パイプ30およ
び酸化ガス供給パイプ40に接続されており、この燃料
ガス供給パイプ30および酸化ガス供給パイプ40は、
図示しない燃料ガス供給装置および酸化ガス供給装置に
接続されている。したがって、燃料電池20には、燃料
ガス供給パイプ30および酸化ガス供給パイプ40を介
して燃料ガス供給装置および酸化ガス供給装置から燃料
ガスおよび酸化ガスが供給される。ここで、燃料ガス供
給装置としては、例えば、液化水素を収納した水素ボン
ベ,メタノール改質により水素含有ガスを発生するメタ
ノール改質装置,吸蔵した水素ガスを放出する水素吸蔵
合金を収納したタンク等が該当する。また、酸化ガス供
給装置としては、例えば、外気(空気)を加圧して燃料
電池20に供給するエアコンプレッサ等が該当する。
One ends of the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 of the fuel cell 20 are connected to a fuel gas supply pipe 30 and an oxidizing gas supply pipe 40. The fuel gas supply pipe 30 and the oxidizing gas supply pipe are connected to each other. 40 is
It is connected to a fuel gas supply device and an oxidizing gas supply device (not shown). Therefore, the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to the fuel cell 20 from the fuel gas supply device and the oxidizing gas supply device through the fuel gas supply pipe 30 and the oxidizing gas supply pipe 40. Here, as the fuel gas supply device, for example, a hydrogen cylinder containing liquefied hydrogen, a methanol reforming device that generates a hydrogen-containing gas by methanol reforming, a tank that stores a hydrogen storage alloy that releases the stored hydrogen gas, and the like. Is applicable. Further, the oxidizing gas supply device corresponds to, for example, an air compressor or the like that pressurizes outside air (air) and supplies it to the fuel cell 20.

【0019】この燃料ガス供給パイプ30および酸化ガ
ス供給パイプ40の燃料電池20との接続付近には、燃
料ガスおよび酸化ガスの燃料電池20への供給および供
給の停止を行なう開閉弁である燃料ガス供給バルブ31
および酸化ガス供給バルブ41が設置されている。
In the vicinity of the connection between the fuel gas supply pipe 30 and the oxidizing gas supply pipe 40 with the fuel cell 20, a fuel gas which is an on-off valve for supplying and stopping the fuel gas and the oxidizing gas to the fuel cell 20 is provided. Supply valve 31
And an oxidizing gas supply valve 41 is installed.

【0020】燃料電池20の燃料ガス流路22および酸
化ガス流路24の他端は、燃料ガス排出パイプ32およ
び酸化ガス排出パイプ42に接続されており、この燃料
ガス排出パイプ32および酸化ガス排出パイプ42は、
図示しない燃料ガス排出装置および酸化ガス排出装置に
接続されている。したがって、燃料電池20から排出さ
れる燃料ガスおよび酸化ガスの排ガスは、燃料ガス排出
パイプ32および酸化ガス排出パイプ42を介して燃料
ガス排出装置および酸化ガス排出装置に送られる。ここ
で、燃料ガス排出装置としては、例えば、未反応の水素
を排ガスから回収した後に残余のガスを外気に解放する
回収装置や未反応の水素を燃焼した後に外気に解放する
燃焼装置が該当する。また、酸化ガス排出装置として
は、例えば、電解質膜を透過した水素を燃焼した後に外
気に解放する燃焼装置等が該当する。
The other ends of the fuel gas flow passage 22 and the oxidizing gas flow passage 24 of the fuel cell 20 are connected to a fuel gas discharge pipe 32 and an oxidizing gas discharge pipe 42, respectively. The pipe 42 is
It is connected to a fuel gas discharge device and an oxidizing gas discharge device (not shown). Therefore, the exhaust gas of the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the fuel cell 20 is sent to the fuel gas discharging device and the oxidizing gas discharging device through the fuel gas discharging pipe 32 and the oxidizing gas discharging pipe 42. Here, as the fuel gas discharge device, for example, a recovery device that recovers unreacted hydrogen from the exhaust gas and then releases the residual gas to the outside air, or a combustion device that combusts the unreacted hydrogen and releases it to the outside air, is applicable. . Further, the oxidizing gas discharging device corresponds to, for example, a combustion device that burns hydrogen that has permeated the electrolyte membrane and then releases it to the outside air.

【0021】この燃料ガス排出パイプ32および酸化ガ
ス排出パイプ42の燃料電池20との接続付近には、開
閉弁である燃料ガス排出バルブ33および酸化ガス排出
バルブ43が設置されており、その下流側には、燃料ガ
ス側切換バルブ34および酸化ガス側切換バルブ44が
設置されている。この燃料ガス側切換バルブ34および
酸化ガス側切換バルブ44からは、燃料ガス側吸引パイ
プ35および酸化ガス側吸引パイプ45が分岐してお
り、燃料ガス側吸引パイプ35および酸化ガス側吸引パ
イプ45には、燃料ガス側吸引ポンプ36,酸化ガス側
吸引ポンプ46および燃料ガス処理装置37,酸化ガス
処理装置47がそれぞれシリーズに設置されている。し
たがって、燃料ガス側切換バルブ34および酸化ガス側
切換バルブ44により、燃料電池20と図示しない燃料
ガス排出装置および酸化ガス排出装置との接続と、燃料
電池20と燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側
吸引ポンプ46との接続とを切り換えることができる。
Near the connection of the fuel gas exhaust pipe 32 and the oxidizing gas exhaust pipe 42 to the fuel cell 20, a fuel gas exhaust valve 33 and an oxidizing gas exhaust valve 43, which are opening / closing valves, are installed, and the downstream side thereof. A fuel gas side switching valve 34 and an oxidizing gas side switching valve 44 are installed in the fuel cell. A fuel gas side suction pipe 35 and an oxidizing gas side suction pipe 45 are branched from the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44, and are connected to the fuel gas side suction pipe 35 and the oxidizing gas side suction pipe 45. The fuel gas side suction pump 36, the oxidizing gas side suction pump 46, the fuel gas processing device 37, and the oxidizing gas processing device 47 are installed in series. Therefore, by the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44, the connection between the fuel cell 20 and the fuel gas discharging device and the oxidizing gas discharging device (not shown), the fuel cell 20, the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas are connected. The connection with the side suction pump 46 can be switched.

【0022】こうした両供給バルブ31,41および両
排出バルブ33,43には、各開閉バルブを駆動するア
クチュエータ31A,41Aおよびアクチュエータ33
A,43Aが並設されている。また、両切換バルブ3
4,44には、各切換バルブを駆動するアクチュエータ
34A,44Aが並設されている。この各アクチュエー
タ31A,33A,34A,41A,43A,44A
は、制御装置60に接続されており、制御装置60によ
り駆動制御される。また、燃料ガス側吸引ポンプ36お
よび酸化ガス側吸引ポンプ46も制御装置60に接続さ
れており、制御装置60により駆動制御される。
The two supply valves 31, 41 and the two discharge valves 33, 43 have actuators 31A, 41A and actuators 33 for driving the opening / closing valves.
A and 43A are juxtaposed. Also, both switching valves 3
Actuators 34A and 44A for driving the switching valves are arranged in parallel with each other in the valves 4 and 44. The actuators 31A, 33A, 34A, 41A, 43A, 44A
Is connected to the control device 60, and is drive-controlled by the control device 60. Further, the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 are also connected to the control device 60, and are drive-controlled by the control device 60.

【0023】燃料ガス処理装置37は、白金触媒を担持
した焼結体フィルタを収納しており、燃料ガス側の排ガ
スと空気とを、この焼結体フィルタに導いて、排ガス中
の未反応の水素を触媒上で燃焼させた後に外気に解放す
る。このため、燃料ガス処理装置37には、外気から空
気を導入する空気導入機構(例えば、コンプレッサ等)
が設けられている。酸化ガス処理装置47も、白金触媒
を担持した焼結体フィルタを収納しており、酸化ガス側
の排ガスを、この焼結体フィルタに導いて、燃料ガス流
路22から酸化ガス流路24に透過して酸化ガスに混在
した水素を触媒上で燃焼させた後に、外気に解放する。
The fuel gas treatment device 37 contains a sintered body filter carrying a platinum catalyst, and guides the exhaust gas on the fuel gas side and the air to this sintered body filter to allow unreacted gas in the exhaust gas. After burning hydrogen on the catalyst, it is released to the atmosphere. Therefore, the fuel gas processing device 37 has an air introduction mechanism (for example, a compressor) that introduces air from the outside air.
Is provided. The oxidizing gas treatment device 47 also houses a sintered body filter carrying a platinum catalyst, guides the exhaust gas on the oxidizing gas side to this sintered body filter, and from the fuel gas passage 22 to the oxidizing gas passage 24. After hydrogen that permeates and is mixed in the oxidizing gas is burned on the catalyst, it is released to the outside air.

【0024】図2は、制御装置60を中心とした燃料電
池システム10の制御系の電気的な構成を例示するブロ
ック図である。制御装置60は、図示するように、マイ
クロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成
され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従っ
て燃料ガス側吸引ポンプ36や各バルブのアクチュエー
タ31A等を駆動制御するための各種演算処理を実行す
るCPU62、CPU62で各種演算処理を実行するの
に必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納され
たROM64、同じくCPU62で各種演算処理を実行
するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるR
AM66、圧力センサ26および水素濃度センサ28か
らの検出信号を入力する入力インタフェース回路68、
CPU62での演算結果に応じて燃料ガス側吸引ポンプ
36,酸化ガス側吸引ポンプ46および各バルブのアク
チュエータ31A等に駆動信号を出力する出力インタフ
ェース回路70を備える。また、制御装置60は、図示
しないバッテリに接続された電源回路72を備え、各部
に必要な電圧を供給する構成となっている。こうした制
御装置60により燃料電池20の運転が制御される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the control system of the fuel cell system 10 centering on the control device 60. As shown in the figure, the control device 60 is configured as a logical operation circuit centering on a microcomputer, and more specifically, drives and controls the fuel gas side suction pump 36 and the actuators 31A of the respective valves according to a preset control program. CPU 62 for executing various arithmetic processes for execution, ROM 64 in which a control program and control data necessary for executing various arithmetic processes in CPU 62 are stored in advance, and various data required for executing various arithmetic processes in CPU 62 R is temporarily read and written
An input interface circuit 68 for inputting detection signals from the AM 66, the pressure sensor 26 and the hydrogen concentration sensor 28,
An output interface circuit 70 that outputs a drive signal to the fuel gas side suction pump 36, the oxidizing gas side suction pump 46, the actuator 31A of each valve, and the like according to the calculation result in the CPU 62 is provided. Further, the control device 60 includes a power supply circuit 72 connected to a battery (not shown), and is configured to supply a necessary voltage to each unit. The control device 60 controls the operation of the fuel cell 20.

【0025】次に、こうして構成された燃料電池システ
ム10における燃料電池20の運転開始時および運転停
止時の動作について説明する。図3は燃料電池20の運
転開始時に制御装置60で実行される運転開始処理ルー
チンを例示するフローチャート、図4は燃料電池20の
運転停止時に制御装置60で実行される運転停止処理ル
ーチンを例示するフローチャートである。説明の容易の
ため、まず、燃料電池20が定常運転状態にある燃料電
池システム10のバルブ状態を説明し、次にこの定常運
転状態にある燃料電池20の運転停止時の動作について
説明し、その後に停止している燃料電池20の運転開始
時の動作について説明する。
Next, the operation of the thus constructed fuel cell system 10 at the time of starting and stopping the operation of the fuel cell 20 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation start processing routine executed by the control device 60 when the fuel cell 20 starts operation, and FIG. 4 illustrates an operation stop processing routine executed by the control device 60 when the fuel cell 20 is stopped. It is a flowchart. For ease of explanation, the valve state of the fuel cell system 10 in which the fuel cell 20 is in a steady operation state will be described first, and then the operation of the fuel cell 20 in this steady operation state when the operation is stopped will be described. The operation at the start of operation of the fuel cell 20 stopped at the time will be described.

【0026】定常運転状態にある燃料電池システム10
では、燃料ガス供給バルブ31,燃料ガス排出バルブ3
3,酸化ガス供給バルブ41および酸化ガス排出バルブ
43は、いずれも開いている。また、燃料ガス側切換バ
ルブ34および酸化ガス側切換バルブ44は、燃料電池
20と、図示しない燃料ガス排出装置および酸化ガス排
出装置とを接続している。したがって、燃料電池20
は、図示しない燃料ガス供給装置および酸化ガス供給装
置から燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電気化学
反応を行なって発電し、燃料ガス側の排ガスおよび酸化
ガス側の排ガスを燃料ガス排出装置および酸化ガス排出
装置を介して外気に解放する。
Fuel cell system 10 in a steady operation state
Then, the fuel gas supply valve 31, the fuel gas discharge valve 3
3. The oxidizing gas supply valve 41 and the oxidizing gas discharge valve 43 are both open. Further, the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 connect the fuel cell 20 to a fuel gas discharging device and an oxidizing gas discharging device (not shown). Therefore, the fuel cell 20
Receives the supply of the fuel gas and the oxidizing gas from the fuel gas supply device and the oxidizing gas supply device (not shown) to perform an electrochemical reaction to generate electric power, and to generate the exhaust gas on the fuel gas side and the exhaust gas on the oxidizing gas side by the fuel gas discharge device and It is released to the outside air through the oxidizing gas exhaust device.

【0027】こうした定常運転状態にある燃料電池シス
テム10に運転停止の指示がなされると、制御装置60
は、図4に示す運転停止処理ルーチンを実行する。この
ルーチンが実行されると、まず、CPU62は、燃料電
池20に対する負荷を停止する(ステップS200)。
続いて、CPU62は、出力インタフェース回路70を
介して燃料ガス供給バルブ31のアクチュエータ31A
および酸化ガス供給バルブ41のアクチュエータ41A
に駆動信号を出力して燃料ガス供給バルブ31および酸
化ガス供給バルブ41を閉じる(ステップS210)、
燃料ガス供給装置および酸化ガス供給装置からの燃料ガ
スおよび酸化ガスの燃料電池20への供給を停止する。
なお、各開閉バルブ31,41,33,43の開閉駆
動,切換バルブ34,44の切換駆動および吸引ポンプ
36,46の駆動は、ステップS200における燃料ガ
ス供給バルブ31および酸化ガス供給バルブ41の駆動
と同様に、CPU62が出力インタフェース回路70を
介して各バルブに並設されたアクチュエータ31A,3
3A,34A,41A,43A,44Aまたは吸引ポン
プ36,46に駆動信号を出力することにより行なわれ
るので、以下では単にCPU62がバルブを開く(閉じ
る)または吸引ポンプ36,46の運転を開始する(停
止する)のように記載する。
When the fuel cell system 10 in such a steady operation state is instructed to stop the operation, the controller 60
Executes the operation stop processing routine shown in FIG. When this routine is executed, first, the CPU 62 stops the load on the fuel cell 20 (step S200).
Subsequently, the CPU 62 causes the actuator 31A of the fuel gas supply valve 31 to pass through the output interface circuit 70.
And actuator 41A of the oxidizing gas supply valve 41
To output a drive signal to close the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 (step S210),
The supply of the fuel gas and the oxidizing gas from the fuel gas supply device and the oxidizing gas supply device to the fuel cell 20 is stopped.
The opening / closing driving of the opening / closing valves 31, 41, 33, 43, the switching driving of the switching valves 34, 44, and the driving of the suction pumps 36, 46 are performed by driving the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 in step S200. Similarly, the CPU 62 allows the actuators 31A, 3 arranged in parallel to each valve via the output interface circuit 70.
3A, 34A, 41A, 43A, 44A or the suction pumps 36, 46 are output by outputting a drive signal, so that in the following, the CPU 62 simply opens (closes) the valve or starts the operation of the suction pumps 36, 46 ( Stop)).

【0028】次に、CPU62は、燃料電池20の燃料
ガス流路22および酸化ガス流路24が燃料ガス側吸引
パイプ35および酸化ガス側吸引パイプ45に接続され
るよう燃料ガス側切換バルブ34および酸化ガス側切換
バルブ44を切り換える(ステップS220)。そし
て、燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポ
ンプ46の運転を開始し(ステップS230)、燃料ガ
ス流路22および酸化ガス流路24に残存する燃料ガス
および酸化ガスを吸引する。吸引された燃料ガスおよび
酸化ガスは、燃料ガス処理装置37および酸化ガス処理
装置47に送られ、燃料ガスおよび酸化ガスに混在する
水素が燃料ガス処理装置37および酸化ガス処理装置4
7に収納された焼結体フィルタの触媒上で燃焼処理され
て、外気に解放される。
Next, the CPU 62 causes the fuel gas side switching valve 34 and the fuel gas side switching valve 34 to connect the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 of the fuel cell 20 to the fuel gas side suction pipe 35 and the oxidizing gas side suction pipe 45. The oxidizing gas side switching valve 44 is switched (step S220). Then, the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 is started (step S230), and the fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are sucked. The sucked fuel gas and oxidizing gas are sent to the fuel gas processing device 37 and the oxidizing gas processing device 47, and hydrogen mixed in the fuel gas and the oxidizing gas contains the fuel gas processing device 37 and the oxidizing gas processing device 4.
The catalyst of the sintered body filter housed in No. 7 is burned and released to the outside air.

【0029】次に、CPU62は、入力インタフェース
回路68を介して圧力センサ26により検出される燃料
ガス流路22内の圧力Pを読み込み(ステップS24
0)、読み込んだ圧力PをROM64に予め記憶してお
いた設定値Psetと比較する(ステップS250)。
ここで、設定値Psetは、燃料ガス側吸引ポンプ36
および酸化ガス側吸引ポンプ46による燃料ガスおよび
酸化ガスの吸引動作の終了を判定するために設定するも
のであり、燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側
吸引ポンプ46の能力などにより定められるものであ
る。実施例では、設定値Psetを絶対圧力で10kP
aとした。
Next, the CPU 62 reads the pressure P in the fuel gas passage 22 detected by the pressure sensor 26 via the input interface circuit 68 (step S24).
0), the read pressure P is compared with the set value Pset stored in advance in the ROM 64 (step S250).
Here, the set value Pset is the fuel gas side suction pump 36.
And the oxidant gas side suction pump 46 is set to determine the end of the suction operation of the fuel gas and the oxidant gas, and is determined by the capabilities of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidant gas side suction pump 46. is there. In the embodiment, the set value Pset is 10 kP in absolute pressure.
a.

【0030】圧力Pが設定値Pset以上のときには、
燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ
46による吸引動作が終了していない判断して、再びス
テップS240に戻り、圧力センサ26により検出され
る圧力Pを読み込む処理を実行する。燃料ガス流路22
および酸化ガス流路24の燃料ガスおよび酸化ガスが吸
引されて、圧力Pが設定値Psetより小さくなると
(実施例では、吸引開始から3分程度経過した後)、C
PU62は、吸引動作が終了したと判断し、燃料ガス排
出バルブ33および酸化ガス排出バルブ43を閉じ(ス
テップS260)、燃料ガス側吸引ポンプ36および酸
化ガス側吸引ポンプ46の運転を停止する(ステップS
270)。そして、CPU62は、次回の運転開始処理
のために燃料ガス流路22および酸化ガス流路24が図
示しない燃料ガス排出装置および酸化ガス排出装置に接
続されるよう燃料ガス側切換バルブ34および酸化ガス
側切換バルブ44を切り換えて(ステップS280)、
本ルーチンを終了する。こうして運転が停止された燃料
電池20の燃料ガス流路22および酸化ガス流路24
は、圧力が設定値Psetで保たれる。
When the pressure P is equal to or higher than the set value Pset,
When it is determined that the suction operation by the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 has not ended, the process returns to step S240 again, and the process of reading the pressure P detected by the pressure sensor 26 is executed. Fuel gas channel 22
When the fuel gas and the oxidizing gas in the oxidizing gas passage 24 are sucked and the pressure P becomes smaller than the set value Pset (in the embodiment, after about 3 minutes have elapsed from the start of sucking), C
The PU 62 determines that the suction operation has ended, closes the fuel gas discharge valve 33 and the oxidizing gas discharge valve 43 (step S260), and stops the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 (step S260). S
270). Then, the CPU 62 controls the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas so that the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are connected to the fuel gas discharging device and the oxidizing gas discharging device (not shown) for the next operation starting process. Switch the side switching valve 44 (step S280),
This routine ends. The fuel gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24 of the fuel cell 20 whose operation has been stopped in this manner
, The pressure is maintained at the set value Pset.

【0031】次に、こうして燃料電池20の運転が停止
され、運転停止状態にある燃料電池システム10に運転
開始の指示がなされると、制御装置60は、図3に示す
運転開始処理ルーチンを実行する。このルーチンが実行
されると、CPU62は、まず、燃料ガス供給バルブ3
1および酸化ガス供給バルブ41を開く(ステップS1
00)。運転停止状態にある燃料電池20の燃料ガス流
路22および酸化ガス流路24は、圧力が設定値Pse
tに保たれているから、燃料ガス供給バルブ31および
酸化ガス供給バルブ41を開くと直ちに燃料ガスおよび
酸化ガスで満たされる。このため、燃料電池20は、直
ちに電気化学反応を行なって発電を開始することができ
る。
Next, when the operation of the fuel cell 20 is stopped in this way and the operation start instruction is given to the fuel cell system 10 in the operation stop state, the control device 60 executes the operation start processing routine shown in FIG. To do. When this routine is executed, the CPU 62 firstly determines that the fuel gas supply valve 3
1 and the oxidizing gas supply valve 41 are opened (step S1
00). In the fuel gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24 of the fuel cell 20 in the operation stop state, the pressure is the set value Pse.
Since the fuel gas is kept at t, the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are immediately filled with the fuel gas and the oxidizing gas. Therefore, the fuel cell 20 can immediately start an electrochemical reaction to start power generation.

【0032】続いて、CPU62は、燃料ガス排出バル
ブ33および酸化ガス排出バルブ43を開き(ステップ
S110)、燃料電池20を定常運転状態にする。そし
て、燃料電池20に対する負荷を開始して(ステップS
120)、本ルーチンを終了する。
Subsequently, the CPU 62 opens the fuel gas exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 (step S110) to bring the fuel cell 20 into a steady operation state. Then, the load on the fuel cell 20 is started (step S
120) and this routine is completed.

【0033】燃料電池20が定常運転状態になると、制
御装置60では、図示しない異常判定ルーチンが所定時
間毎(例えば、10msec毎)に実行される。このル
ーチンでは、CPU62は、入力インタフェース回路6
8を介して水素濃度センサ28により検出される酸化ガ
ス流路24内の水素濃度CHを読み込み、予め設定した
濃度(例えば、1%)と比較し、水素濃度CHがこの濃
度以上になると、燃料電池20の運転に異常が発生した
と判断する。こうした異常が検出されると、制御装置6
0では、図5に例示する異常時処理ルーチンが実行され
る。以下、燃料電池システム10の異常時の動作につい
て説明する。
When the fuel cell 20 is in a steady operation state, the control device 60 executes an abnormality determination routine (not shown) at predetermined time intervals (for example, every 10 msec). In this routine, the CPU 62 makes the input interface circuit 6
The hydrogen concentration CH in the oxidizing gas channel 24 detected by the hydrogen concentration sensor 28 is read via 8 and compared with a preset concentration (for example, 1%). It is determined that an abnormality has occurred in the operation of the battery 20. When such an abnormality is detected, the control device 6
At 0, the abnormal time processing routine illustrated in FIG. 5 is executed. Hereinafter, the operation of the fuel cell system 10 at the time of abnormality will be described.

【0034】このルーチンが実行されると、CPU62
は、まず、図4に示した運転停止処理ルーチンのステッ
プS200ないしステップS260の処理と同一の処理
を行なう(ステップS300)。すなわち、燃料電池2
0に対する負荷を停止し、燃料ガス供給バルブ31およ
び酸化ガス供給バルブ41を開くと共に、燃料ガス側切
換バルブ34および酸化ガス側切換バルブ44を切り換
る。そして、燃料ガス流路22内の圧力Pが設定値Ps
etより小さくなるまで、燃料ガス流路22および酸化
ガス流路24内に残存する燃料ガスおよび酸化ガスを燃
料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ4
6により吸引し、その後、燃料ガス排出バルブ33およ
び酸化ガス排出バルブ43を閉じる。
When this routine is executed, the CPU 62
First, the same processing as the processing of steps S200 to S260 of the operation stop processing routine shown in FIG. 4 is performed (step S300). That is, the fuel cell 2
The load on 0 is stopped, the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are opened, and the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 are switched. Then, the pressure P in the fuel gas passage 22 is set to the set value Ps.
The fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 until they become smaller than et are sucked into the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 4.
Then, the fuel gas exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 are closed.

【0035】続いて、CPU62は、燃料ガス供給バル
ブ31および酸化ガス供給バルブ41を開き(ステップ
S310)、燃料ガス流路22および酸化ガス流路24
に燃料ガスおよび酸化ガスを導入する。そして、入力イ
ンタフェース回路68を介して水素濃度センサ28によ
り検出される水素濃度CHを読み込み(ステップS32
0)、読み込んだ水素濃度CHを設定値CHsetと比
較する(ステップS330)。ここで、設定値CHse
tは、燃料電池20を正常に運転することが可能な酸化
ガス流路24内の水素濃度CHの最大値あるいは最大値
より小さな値として設定されるものであり、実施例では
1%に設定した。
Subsequently, the CPU 62 opens the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 (step S310), and the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24.
A fuel gas and an oxidizing gas are introduced into. Then, the hydrogen concentration CH detected by the hydrogen concentration sensor 28 is read via the input interface circuit 68 (step S32).
0), the read hydrogen concentration CH is compared with the set value CHset (step S330). Here, the set value CHse
t is set as a maximum value or a value smaller than the maximum value of the hydrogen concentration CH in the oxidizing gas flow channel 24 capable of operating the fuel cell 20 normally, and is set to 1% in the embodiment. .

【0036】したがって、水素濃度CHが設定値CHs
etより小さいときは、異常は回避されたと判断し、燃
料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ4
6を停止して(ステップS340)、燃料ガス排出バル
ブ33および酸化ガス排出バルブ43を開く(ステップ
S350)。そして、燃料ガス側切換バルブ34および
酸化ガス側切換バルブ44を切り換え(ステップS36
0)、燃料電池20を定常運転状態とし、燃料電池20
に対する負荷を開始して(ステップS370)、燃料電
池システム10を異常を検出する前の状態に戻す。
Therefore, the hydrogen concentration CH is the set value CHs.
When it is smaller than et, it is determined that the abnormality is avoided, and the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 4 are determined.
6 is stopped (step S340), and the fuel gas exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 are opened (step S350). Then, the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 are switched (step S36).
0), put the fuel cell 20 in a steady operation state, and
Is started (step S370), and the fuel cell system 10 is returned to the state before the abnormality was detected.

【0037】一方、ステップS330で水素濃度CHが
設定値CHset以上のときには、異常が回避されてい
ないと判断して、燃料ガス供給バルブ31および酸化ガ
ス供給バルブ41を閉じ(ステップS380)、燃料ガ
ス排出バルブ33および酸化ガス排出バルブ43を開く
(ステップS390)。そして、図4の運転停止処理ル
ーチンのステップS240ないしステップS280と同
一の処理、すなわち燃料電池20の運転を完全に停止さ
せる処理を実行して(ステップS400)、本ルーチン
を終了する。
On the other hand, when the hydrogen concentration CH is equal to or higher than the set value CHset in step S330, it is determined that the abnormality is not avoided, and the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are closed (step S380), and the fuel gas is closed. The exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 are opened (step S390). Then, the same processing as steps S240 to S280 of the operation stop processing routine of FIG. 4, that is, the processing of completely stopping the operation of the fuel cell 20 is executed (step S400), and this routine is ended.

【0038】以上説明した実施例の燃料電池システム1
0によれば、燃料電池20の運転停止の際、燃料ガス側
吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46によ
り、燃料ガス流路22および酸化ガス流路24に残存す
る燃料ガスおよび酸化ガスを吸引するので、燃料ガス流
路22および酸化ガス流路24内の燃料ガスおよび酸化
ガスを不活性ガスに置換する場合に比して、極めて短時
間で燃料電池20の運転を完全に停止することができ
る。したがって、燃料電池20が完全に停止する間に出
力される電力を消費するための手段を設ける必要がな
い。また、燃料電池20の出力端子間に非所望の高電圧
が発生することもない。
The fuel cell system 1 of the embodiment described above
According to 0, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the fuel gas suction pump 36 and the oxidizing gas suction pump 46 suck the fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24. Therefore, as compared with the case where the fuel gas and the oxidizing gas in the fuel gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24 are replaced with the inert gas, the operation of the fuel cell 20 can be completely stopped in an extremely short time. it can. Therefore, it is not necessary to provide means for consuming the electric power output while the fuel cell 20 is completely stopped. Moreover, an undesired high voltage is not generated between the output terminals of the fuel cell 20.

【0039】また、燃料電池20の運転を開始する際、
低圧に保たれた燃料ガス流路22および酸化ガス流路2
4に燃料ガスおよび酸化ガスを導入するので、燃料ガス
流路22および酸化ガス流路24内に充満している不活
性ガスを燃料ガスおよび酸化ガスで置換する場合に比し
て、開始指示後、極めて短時間で燃料電池20の運転を
開始することができる。
When starting the operation of the fuel cell 20,
Fuel gas flow path 22 and oxidizing gas flow path 2 kept at low pressure
Since the fuel gas and the oxidizing gas are introduced into the fuel cell 4, the fuel gas flow passage 22 and the oxidizing gas flow passage 24 are replaced with the fuel gas and the oxidizing gas in comparison with the case where the inert gas is replaced with the fuel gas and the oxidizing gas. The operation of the fuel cell 20 can be started in an extremely short time.

【0040】さらに、実施例の燃料電池システム10に
よれば、異常を検出した際、燃料電池20の燃料ガス流
路22および酸化ガス流路24内の燃料ガスおよび酸化
ガスを短時間に入れ換えて燃料電池20の運転を再開始
することができる。しかも、燃料電池20の運転の再開
始時に、酸化ガス流路24内の水素濃度CHを検出して
異常が回避されているかを確認し、燃料電池20の運転
の再開始時に異常が回避されていないと判断すると、燃
料電池20の運転を停止するので、極めて信頼性の高い
燃料電池システムにすることができる。
Further, according to the fuel cell system 10 of the embodiment, when the abnormality is detected, the fuel gas and the oxidizing gas in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 of the fuel cell 20 are exchanged in a short time. The operation of the fuel cell 20 can be restarted. Moreover, when the operation of the fuel cell 20 is restarted, the hydrogen concentration CH in the oxidizing gas channel 24 is detected to check whether the abnormality is avoided, and when the operation of the fuel cell 20 is restarted, the abnormality is avoided. If it is determined that the fuel cell 20 is not operating, the operation of the fuel cell 20 is stopped, so that a highly reliable fuel cell system can be achieved.

【0041】また、実施例の燃料電池システム10によ
れば、吸引した燃料ガスおよび酸化ガスに混在する水素
を燃料ガス処理装置37および酸化ガス処理装置47で
燃焼処理するので、燃料電池システム10から可燃性の
燃料ガスの流出を防止でき、安全性の高い燃料電池シス
テムとすることができる。
Further, according to the fuel cell system 10 of the embodiment, the hydrogen mixed in the sucked fuel gas and the oxidizing gas is burned by the fuel gas processing device 37 and the oxidizing gas processing device 47. It is possible to prevent the flammable fuel gas from flowing out, and to provide a highly safe fuel cell system.

【0042】実施例では、燃料ガス流路22および酸化
ガス流路24内に残存する燃料ガスおよび酸化ガスを吸
引する際、燃料ガス流路22に設置された圧力センサ2
6により検出された圧力Pが設定値Psetより小さく
なったときに吸引動作の終了を判断したが、酸化ガス流
路24に圧力センサを設置し、この圧力センサに基づい
て吸引動作の終了を判断する構成や、燃料ガス側吸引ポ
ンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46の運転を開始
してから燃料ガス流路22内の圧力Pが設定値Pset
より小さくなるまでの時間を予め求めておき、燃料ガス
側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46の運
転を開始してから予め求めた時間またはそれ以上の時間
が経過した時に吸引動作が終了したと判断する構成とし
てもよい。
In the embodiment, when sucking the fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24, the pressure sensor 2 installed in the fuel gas passage 22 is sucked.
Although the end of the suction operation was judged when the pressure P detected by 6 became smaller than the set value Pset, a pressure sensor was installed in the oxidizing gas flow path 24 and the end of the suction operation was judged based on this pressure sensor. Or the pressure P in the fuel gas passage 22 is set to the set value Pset after the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 is started.
The time until it becomes smaller is obtained in advance, and the suction operation is completed when the time obtained in advance or more than the time obtained after the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 is started has elapsed. It may be configured to determine that.

【0043】実施例では、燃料電池20の運転停止の
際、燃料ガス供給バルブ31および酸化ガス供給バルブ
41を閉じた後、燃料ガス側切換バルブ34および酸化
ガス側切換バルブ44を切り換えてから燃料ガス側吸引
ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46による吸引
を開始したが(ステップS210ないしS230)、こ
れらの動作を同時に行なう構成、すなわち、燃料ガス供
給バルブ31および酸化ガス供給バルブ41を閉じる動
作と、燃料ガス側切換バルブ34および酸化ガス側切換
バルブ44を切り換える動作と、燃料ガス側吸引ポンプ
36および酸化ガス側吸引ポンプ46により吸引を開始
する動作とを同時に行なう構成としても差し支えない。
In the embodiment, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are closed, and then the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 are switched before the fuel is supplied. The suction by the gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 is started (steps S210 to S230), but these operations are performed at the same time, that is, the operation of closing the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41. The operation of switching the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 and the operation of starting suction by the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 may be performed simultaneously.

【0044】実施例では、燃料ガス側吸引パイプ35お
よび酸化ガス側吸引パイプ45に燃料ガス処理装置37
および酸化ガス処理装置47を設けたが、酸化ガス側吸
引パイプ45に酸化ガス処理装置47を設けない構成、
すなわち燃料ガス側吸引パイプ35にのみ燃料ガス処理
装置37を設ける構成も好適である。この場合、燃料ガ
ス流路22から酸化ガス流路24に透過する水素が極め
て微量で、処理の必要がないことを要する。また、実施
例では、燃料ガス処理装置37および酸化ガス処理装置
47を燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引
ポンプ46の下流側に設置したが、燃料ガス側吸引ポン
プ36および酸化ガス側吸引ポンプ46の上流側に設置
する構成でもよい。
In the embodiment, the fuel gas processing device 37 is installed in the fuel gas side suction pipe 35 and the oxidizing gas side suction pipe 45.
And the oxidizing gas treatment device 47 is provided, but the oxidizing gas treatment device 47 is not provided in the oxidizing gas side suction pipe 45,
That is, a configuration in which the fuel gas processing device 37 is provided only on the fuel gas side suction pipe 35 is also suitable. In this case, it is necessary that the amount of hydrogen that permeates from the fuel gas channel 22 to the oxidizing gas channel 24 is extremely small and that no treatment is required. Further, in the embodiment, the fuel gas treatment device 37 and the oxidizing gas treatment device 47 are installed on the downstream side of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46, but the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 36 are installed. It may be configured to be installed on the upstream side of the pump 46.

【0045】実施例では、燃料ガス側吸引ポンプ36お
よび酸化ガス側吸引ポンプ46で吸引した燃料ガスおよ
び酸化ガスを燃料ガス処理装置37および酸化ガス処理
装置47により燃焼処理したが、改質器によりメタノー
ルから水素ガスを生成させて燃料電池20の燃料ガスと
して用いる燃料電池システムの場合、燃料ガス側吸引ポ
ンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46で吸引した燃
料ガスおよび酸化ガスを改質器の運転停止時に改質器側
に残存する改質ガス(燃料ガス)と共に改質器に内蔵さ
れている加熱用バーナーで燃焼させてもよい。この燃料
電池システムでは、燃料電池20の運転の停止と共に改
質器の運転も停止させる必要があり、改質器側に残存す
る改質ガス(燃料ガス)も処理する必要がある。改質器
には、メタノールから水素ガスを発生させる際に熱を加
える必要から加熱用バーナーが備えられているので、こ
の加熱用バーナーに、燃料ガス側吸引ポンプ36および
酸化ガス側吸引ポンプ46により吸引された燃料ガスお
よび酸化ガスを供給して、改質器側に残存する改質ガス
(燃料ガス)と一緒に燃焼させることができる。このよ
うな構成とすれば、燃料ガス処理装置37および酸化ガ
ス処理装置47を省くことができ、コストを低減できる
と共に省スペース化を図ることができる。また、燃料ガ
ス処理装置37に代えて燃料ガス回収装置を設置する構
成も好適である。燃料ガス回収装置としては、水素を吸
蔵可能な水素吸蔵合金を収納した水素吸蔵合金タンクが
ある。このように燃料ガス回収装置を設置すれば、回収
した燃料ガスにより発電することが可能となり、燃料ガ
スの高効率化を図ることができる。
In the embodiment, the fuel gas and the oxidizing gas sucked by the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 are burnt by the fuel gas processing device 37 and the oxidizing gas processing device 47. In the case of a fuel cell system in which hydrogen gas is generated from methanol and used as the fuel gas for the fuel cell 20, the reformer operation is stopped with the fuel gas and the oxidizing gas sucked by the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46. Sometimes, it may be burned with the reforming gas (fuel gas) remaining on the reformer side by a heating burner built in the reformer. In this fuel cell system, it is necessary to stop the operation of the fuel cell 20 as well as the operation of the reformer, and it is also necessary to process the reformed gas (fuel gas) remaining on the reformer side. Since the reformer is equipped with a heating burner because it is necessary to apply heat when generating hydrogen gas from methanol, the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 are used for this heating burner. The sucked fuel gas and oxidizing gas can be supplied and burned together with the reformed gas (fuel gas) remaining on the reformer side. With such a configuration, the fuel gas processing device 37 and the oxidizing gas processing device 47 can be omitted, the cost can be reduced, and the space can be saved. Further, a configuration in which a fuel gas recovery device is installed instead of the fuel gas processing device 37 is also suitable. As the fuel gas recovery device, there is a hydrogen storage alloy tank containing a hydrogen storage alloy capable of storing hydrogen. If the fuel gas recovery device is installed in this way, power can be generated from the recovered fuel gas, and the efficiency of the fuel gas can be improved.

【0046】実施例では、燃料ガス流路22および酸化
ガス流路24に残存する燃料ガスおよび酸化ガスを燃料
ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46
により吸引したが、酸化ガス側吸引ポンプ46を設けず
燃料ガス流路22に残存する燃料ガスのみを燃料ガス側
吸引ポンプ36により吸引する構成、燃料ガス側吸引ポ
ンプ36を設けず酸化ガス流路24に残存する酸化ガス
のみを酸化ガス側吸引ポンプ46により吸引する構成と
しても差し支えない。この場合、電解質膜の両側で圧力
差が生じるので、電解質膜が、この圧力差に十分耐えら
れるものであり、圧力差による酸化ガスまたは燃料ガス
の透過を許さないものである必要がある。
In the embodiment, the fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are sucked into the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46, respectively.
However, the fuel gas side suction pump 36 sucks only the fuel gas remaining in the fuel gas passage 22 without providing the oxidation gas side suction pump 46, and the fuel gas side suction pump 36 is not provided. There may be a configuration in which only the oxidizing gas remaining in 24 is sucked by the oxidizing gas side suction pump 46. In this case, since a pressure difference is generated on both sides of the electrolyte membrane, it is necessary that the electrolyte membrane be sufficiently resistant to this pressure difference and not allow permeation of the oxidizing gas or the fuel gas due to the pressure difference.

【0047】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図6は、本発明の第2実施例である燃料電池の運
転制御装置を備えた燃料電池システム10Aの構成の一
部を示すブロック図である。第2実施例の燃料電池シス
テム10Aは、図示するように、第1実施例の燃料電池
システム10と同一の構成に、燃料ガス供給バルブ31
および酸化ガス供給バルブ41の下流側で燃料ガス供給
パイプ30と酸化ガス供給パイプ40とを連絡する連絡
パイプ82を設け、この連絡パイプ82に開閉バルブで
ある連絡バルブ80を設けて構成される。したがって、
燃料電池システム10Aの構成のうち第1実施例の燃料
電池システム10と同一の構成については同一の符号を
付し、その説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a part of the configuration of a fuel cell system 10A including a fuel cell operation control device according to a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel cell system 10A of the second embodiment has the same configuration as the fuel cell system 10 of the first embodiment and has a fuel gas supply valve 31.
Also, a communication pipe 82 that connects the fuel gas supply pipe 30 and the oxidizing gas supply pipe 40 is provided on the downstream side of the oxidizing gas supply valve 41, and the connecting pipe 82 is provided with a communication valve 80 that is an opening / closing valve. Therefore,
Of the configurations of the fuel cell system 10A, the same configurations as those of the fuel cell system 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0048】第2実施例の燃料電池システム10Aの連
絡パイプ82に設けられた連絡バルブ80には、連絡バ
ルブ80を開閉駆動するアクチュエータ80Aが並設さ
れている。このアクチュエータ80Aは、制御装置60
に接続されており、制御装置60から出力される駆動信
号により駆動制御される。
An actuator 80A for driving the communication valve 80 to open and close is provided in parallel with the communication valve 80 provided in the communication pipe 82 of the fuel cell system 10A of the second embodiment. This actuator 80A is used in the control device 60.
And is driven and controlled by a drive signal output from the control device 60.

【0049】こうして構成された燃料電池システム10
Aの制御装置60では、燃料電池20の運転の開始時お
よび停止時に、図7に例示する運転開始処理ルーチンお
よび図8に例示する運転停止処理ルーチンが実行され
る。なお、第2実施例でも、説明の容易のために、ま
ず、定常運転状態にある燃料電池20の運転停止時の動
作について説明し、その後に停止している燃料電池20
の運転開始時の動作について説明する。なお、燃料電池
システム10Aの定常運転状態は、連絡バルブ80が閉
じている点を除いて第1実施例の燃料電池システム10
の定常運転状態と同一である。
The fuel cell system 10 thus constructed
The control device 60 of A executes the operation start processing routine illustrated in FIG. 7 and the operation stop processing routine illustrated in FIG. 8 at the start and stop of the operation of the fuel cell 20. In the second embodiment as well, for ease of explanation, first, the operation of the fuel cell 20 in the steady operation state when the operation is stopped will be described, and then the fuel cell 20 that is stopped.
The operation at the start of driving will be described. The steady operation state of the fuel cell system 10A is the same as the fuel cell system 10 of the first embodiment except that the communication valve 80 is closed.
It is the same as the steady operation state of.

【0050】こうした燃料電池システム10Aが定常運
転状態にあるときに運転停止の指示がなされると、制御
装置60は、図8に示す運転停止処理ルーチンを実行す
る。このルーチンが実行されると、まず、CPU62
は、第1実施例の制御装置60で実行される運転停止処
理ルーチンのステップS200ないしS250の処理と
同一の処理を実行する(ステップS600)。すなわ
ち、燃料電池20に対する負荷を停止し、燃料ガス供給
バルブ31および酸化ガス供給バルブ41を開くと共に
燃料ガス側切換バルブ34酸化ガス側切換バルブ44を
切り換る。そして、燃料ガス流路22内の圧力Pが設定
値Psetより小さくなるまで、燃料ガス流路22およ
び酸化ガス流路24内に残存する燃料ガスおよび酸化ガ
スを燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポ
ンプ46により吸引する。
When an instruction to stop the operation is issued while the fuel cell system 10A is in the steady operation state, the control device 60 executes the operation stop processing routine shown in FIG. When this routine is executed, first, the CPU 62
Executes the same processing as the processing of steps S200 to S250 of the operation stop processing routine executed by the control device 60 of the first embodiment (step S600). That is, the load on the fuel cell 20 is stopped, the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are opened, and the fuel gas side switching valve 34 and the oxidizing gas side switching valve 44 are switched. Then, the fuel gas and the oxidizing gas remaining in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are supplied to the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas until the pressure P in the fuel gas passage 22 becomes smaller than the set value Pset. The side suction pump 46 sucks.

【0051】そして、燃料ガス流路22内の圧力Pが設
定値Psetより小さくなると、CPU62は、連絡バ
ルブ80および酸化ガス供給バルブ41を開いて(ステ
ップS610,S620)、燃料ガス流路22および酸
化ガス流路24に酸化ガスを導入する。そして、T1秒
経過後に(ステップS630)、燃料ガス排出バルブ3
3および酸化ガス排出バルブ43を閉じる(ステップS
640)。ここで、酸化ガス供給バルブ41を開いてか
らT1秒経過するまで燃料ガス排出バルブ33および酸
化ガス排出バルブ43を閉じないのは、燃料ガス流路2
2に酸化ガスが導入されたときには、燃料ガス流路22
には極めて少量ではあるが燃料ガスが残存しているか
ら、燃料ガスを酸化ガスと共に燃料ガス処理装置37に
送るためである。したがって、T1秒は、導入された酸
化ガスと共に残存する極めて少量の燃料ガスを燃料ガス
処理装置37に送るまでに必要な時間以上として設定さ
れる。
When the pressure P in the fuel gas flow passage 22 becomes smaller than the set value Pset, the CPU 62 opens the communication valve 80 and the oxidizing gas supply valve 41 (steps S610 and S620), and the fuel gas flow passage 22 and An oxidizing gas is introduced into the oxidizing gas channel 24. After the elapse of T1 seconds (step S630), the fuel gas discharge valve 3
3 and the oxidizing gas discharge valve 43 are closed (step S
640). Here, the reason why the fuel gas discharge valve 33 and the oxidizing gas discharge valve 43 are not closed until T1 seconds have elapsed after the oxidizing gas supply valve 41 was opened is that the fuel gas passage 2
When the oxidizing gas is introduced into the fuel cell 2, the fuel gas passage 22
This is because the fuel gas remains in the fuel gas treatment device 37 together with the oxidizing gas, though the fuel gas remains in a very small amount. Therefore, T1 second is set to be equal to or longer than the time required to send the extremely small amount of the fuel gas remaining together with the introduced oxidizing gas to the fuel gas processing device 37.

【0052】その後、CPU62は、燃料ガス側吸引ポ
ンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46を停止し(ス
テップS640)、T2秒経過後に(ステップS66
0)、連絡バルブ80および酸化ガス供給バルブ41を
閉じ(ステップS670)、本ルーチンを終了する。こ
こで、燃料ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引
ポンプ46を停止してからT2秒経過するまで連絡バル
ブ80および酸化ガス供給バルブ41を閉じないのは、
燃料ガス流路22および酸化ガス流路24の圧力Pを図
示しない酸化ガス供給装置が供給する酸化ガスの圧力に
一致させるためである。したがって、T2秒は、燃料ガ
ス流路22および酸化ガス流路24の圧力Pを酸化ガス
供給装置が供給する酸化ガスの圧力に一致させるのに必
要な時間以上として設定される。
Thereafter, the CPU 62 stops the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 (step S640), and after a lapse of T2 seconds (step S66).
0), the communication valve 80 and the oxidizing gas supply valve 41 are closed (step S670), and this routine ends. Here, the communication valve 80 and the oxidizing gas supply valve 41 are not closed until T2 seconds have elapsed after the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 are stopped.
This is because the pressure P of the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 is made to match the pressure of the oxidizing gas supplied by the oxidizing gas supply device (not shown). Therefore, T2 seconds are set as a time or more required to match the pressure P of the fuel gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24 with the pressure of the oxidizing gas supplied by the oxidizing gas supply device.

【0053】このように燃料ガス流路22に酸化ガスが
導入されて運転停止状態にある燃料電池システム10に
おいて、燃料電池20の運転開始の指示がなされると、
制御装置60は、図7に示す運転開始処理ルーチンを実
行する。本ルーチンが実行されると、CPU62は、ま
ず、燃料ガス排出バルブ33および酸化ガス排出バルブ
43を開き(ステップS500)、燃料ガス側吸引ポン
プ36および酸化ガス側吸引ポンプ46の運転を開始し
て(ステップS500,S510)、燃料ガス流路22
および酸化ガス流路24内の酸化ガスを吸引する。続い
て、燃料ガス流路22に設置された圧力センサ26によ
り検出される圧力Pが設定値Psetより小さくなるの
を待って(ステップS520,S530)、燃料ガス排
出バルブ33および酸化ガス排出バルブ43を閉じる
(ステップS540)。そして、燃料ガス側吸引ポンプ
36および酸化ガス側吸引ポンプ46の運転を停止し
(ステップS550)、燃料ガス流路22および酸化ガ
ス流路24が図示しない燃料ガス排出装置および酸化ガ
ス排出装置に接続されるよう燃料ガス側切換バルブ34
および酸化ガス側切換バルブ44を切り換える(ステッ
プS560)。
In this way, in the fuel cell system 10 in which the oxidizing gas is introduced into the fuel gas flow path 22 and the operation is stopped, when the instruction to start the operation of the fuel cell 20 is given,
The control device 60 executes the operation start processing routine shown in FIG. 7. When this routine is executed, the CPU 62 first opens the fuel gas exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 (step S500), and starts the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46. (Steps S500 and S510), fuel gas flow path 22
And the oxidizing gas in the oxidizing gas channel 24 is sucked. Subsequently, the fuel gas discharge valve 33 and the oxidizing gas discharge valve 43 are waited until the pressure P detected by the pressure sensor 26 installed in the fuel gas flow path 22 becomes smaller than the set value Pset (steps S520 and S530). Is closed (step S540). Then, the operation of the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 is stopped (step S550), and the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are connected to a fuel gas discharge device and an oxidizing gas discharge device (not shown). Fuel gas side switching valve 34
And the oxidizing gas side switching valve 44 is switched (step S560).

【0054】次に、燃料ガス供給バルブ31および酸化
ガス供給バルブ41を開いて(ステップS570)、圧
力が設定値Psetとなっている燃料ガス流路22およ
び酸化ガス流路24に燃料ガスおよび酸化ガスを導入す
る。そして、燃料ガス排出バルブ33および酸化ガス排
出バルブ43を開いて(ステップS580)、燃料電池
20を定常運転状態にし、燃料電池20に対する負荷を
開始して(ステップS590)、本ルーチンを終了す
る。
Next, the fuel gas supply valve 31 and the oxidizing gas supply valve 41 are opened (step S570), and the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 whose pressure is the set value Pset. Introduce gas. Then, the fuel gas exhaust valve 33 and the oxidizing gas exhaust valve 43 are opened (step S580), the fuel cell 20 is brought into a steady operation state, the load on the fuel cell 20 is started (step S590), and this routine is ended.

【0055】第2実施例の燃料電池システム10Aで
も、燃料電池20の運転に異常が発生したときに異常時
処理を行なう。この異常時処理は、第1実施例の燃料電
池システム10の制御装置60で実行される図5に示し
た異常時処理ルーチンのステップS400の処理(図4
に示した運転停止処理ルーチンのステップS240ない
しS280の処理)に代えて、図4に示した運転処理ル
ーチンのステップS240,S250の処理および図8
に示した運転制御停止処理ルーチンのステップS610
ないしS670の処理を行なうものである。したがっ
て、各処理については上述したので、第2実施例では、
異常時処理ルーチンを例示するフローチャートおよびそ
の詳細な説明については省略する。
Also in the fuel cell system 10A of the second embodiment, when an abnormality occurs in the operation of the fuel cell 20, the abnormal time processing is performed. This abnormal time process is the process of step S400 of the abnormal time process routine shown in FIG. 5 executed by the control device 60 of the fuel cell system 10 of the first embodiment (FIG. 4).
8) instead of the steps S240 to S280 of the operation stop processing routine shown in FIG. 8 and the steps S240 and S250 of the operation processing routine shown in FIG.
Step S610 of the operation control stop processing routine shown in FIG.
Through S670. Therefore, since each processing is described above, in the second embodiment,
A flowchart illustrating the abnormal time processing routine and its detailed description are omitted.

【0056】以上説明した第2実施例の燃料電池システ
ム10Aによれば、燃料電池20の運転停止の際、燃料
ガス側吸引ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46
で燃料ガスおよび酸化ガスを吸引した後に、燃料ガス流
路22および酸化ガス流路24に酸化ガスを導入するの
で、このような吸引ポンプを用いずに燃料ガス流路22
および酸化ガス流路24内の燃料ガスおよび酸化ガスを
不活性ガスに置換する場合に比して、短時間で置換が完
了し、燃料電池20の運転を完全に停止することができ
る。燃料電池20が短時間で完全に停止するので、その
間に燃料電池20から出力される電力を消費するための
手段を設ける必要がない。また、燃料電池20の出力端
子間に非所望の高電圧が発生することもない。さらに、
燃料電池20の運転停止の際、燃料ガス流路22および
酸化ガス流路24には、共に酸化ガス(空気)が導入さ
れるので、燃料電池20を極めて安定な状態で停止して
おくことができる。
According to the fuel cell system 10A of the second embodiment described above, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46 are provided.
Since the oxidizing gas is introduced into the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 after sucking the fuel gas and the oxidizing gas with the fuel gas passage 22 without using such a suction pump.
Also, compared with the case where the fuel gas and the oxidizing gas in the oxidizing gas channel 24 are replaced with the inert gas, the replacement is completed in a short time, and the operation of the fuel cell 20 can be completely stopped. Since the fuel cell 20 completely stops in a short time, it is not necessary to provide means for consuming the electric power output from the fuel cell 20 during that time. Moreover, an undesired high voltage is not generated between the output terminals of the fuel cell 20. further,
When the operation of the fuel cell 20 is stopped, the oxidizing gas (air) is introduced into both the fuel gas flow path 22 and the oxidizing gas flow path 24, so it is possible to stop the fuel cell 20 in an extremely stable state. it can.

【0057】また、実施例の燃料電池システム10Aに
よれば、燃料電池20の運転開始の際、燃料ガス側吸引
ポンプ36および酸化ガス側吸引ポンプ46で酸化ガス
を吸引した後に、燃料ガス流路22および酸化ガス流路
24に燃料ガスおよび酸化ガスを導入するので、このよ
うな吸引ポンプを用いずに燃料ガス流路22および酸化
ガス流路24内の不活性ガスを燃料ガスおよび酸化ガス
に置換する場合に比して、短時間で燃料電池20の運転
を開始することができる。
In addition, according to the fuel cell system 10A of the embodiment, when the fuel cell 20 is started to operate, the fuel gas passage is pumped by the fuel gas side suction pump 36 and the oxidizing gas side suction pump 46, and then the fuel gas passage Since the fuel gas and the oxidizing gas are introduced into the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24, the inert gas in the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 is converted into the fuel gas and the oxidizing gas without using such a suction pump. The operation of the fuel cell 20 can be started in a shorter time than in the case of replacement.

【0058】なお、実施例では、燃料電池20の運転を
停止する際、燃料ガス流路22および酸化ガス流路24
の両方に酸化ガスを導入したが、燃料電池20内で電気
化学反応が行なわれなければよいので、燃料ガス流路2
2および酸化ガス流路24の両方に燃料ガスを導入する
構成やその他のガス(例えば、窒素等の不活性ガス等)
を導入する構成でも差し支えない。
In the embodiment, when the operation of the fuel cell 20 is stopped, the fuel gas passage 22 and the oxidizing gas passage 24 are provided.
Although the oxidizing gas is introduced into both of the fuel cells, it is sufficient that no electrochemical reaction is carried out in the fuel cell 20, so the fuel gas passage 2
2 and the oxidizing gas flow path 24, a structure for introducing a fuel gas or other gas (for example, an inert gas such as nitrogen)
It does not matter even if the configuration is introduced.

【0059】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、リン酸型燃料電池の運転制御に用いられる
構成など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
The embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to these examples at all, for example, a configuration used for operation control of a phosphoric acid fuel cell, within the scope not departing from the gist of the present invention,
Of course, it can be implemented in various modes.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように本発明の第1の燃料
電池の運転制御装置によれば、燃料吸引手段により燃料
電池内に残存する燃料を吸引するので、燃料電池内の燃
料を窒素などの不活性ガスに置換する場合に比して、極
めて短時間に燃料電池の運転を完全に停止することがで
きる。このため、燃料電池が完全に停止するまでの間に
燃料電池から出力される電力を消費する手段を設ける必
要がない。
As described above, according to the first fuel cell operation control apparatus of the present invention, the fuel remaining in the fuel cell is sucked by the fuel suction means, so that the fuel in the fuel cell is replaced by nitrogen or the like. The operation of the fuel cell can be completely stopped in an extremely short time, as compared with the case where the inert gas is replaced with. Therefore, it is not necessary to provide means for consuming the electric power output from the fuel cell before the fuel cell is completely stopped.

【0061】燃料燃焼手段を備えた燃料電池の運転制御
装置によれば、燃料吸引手段により燃料電池から吸引さ
れた燃料を燃焼するので、燃料の系からの流出を完全に
防止することができる。
According to the operation control device for the fuel cell having the fuel combustion means, the fuel sucked by the fuel suction means burns the fuel sucked from the fuel cell, so that the outflow of the fuel from the system can be completely prevented.

【0062】燃料回収手段を備えた燃料電池の運転制御
装置によれば、燃料吸引手段により燃料電池から吸引さ
れた燃料を回収するので、資源を有効に活用する燃料電
池とすることができる。
According to the fuel cell operation control device having the fuel collecting means, the fuel sucked from the fuel cell is collected by the fuel sucking means, so that the fuel cell can make effective use of resources.

【0063】ガス充填手段を備えた燃料電池の運転制御
装置によれば、ガス充填手段により燃料電池内に圧力調
整用ガスが充填されるので、運転停止中の燃料電池を極
めて安定した状態にすることができる。
According to the operation control device for the fuel cell having the gas filling means, the gas filling means fills the fuel cell with the pressure adjusting gas, so that the fuel cell in the stopped state is brought into an extremely stable state. be able to.

【0064】本発明の第2の燃料電池の運転制御装置に
よれば、ガス吸引手段による燃料電池内の圧力調整用ガ
スの吸引に伴って燃料電池への燃料の供給が行なわれる
ので、短時間に燃料電池の運転を開始することができ
る。もとより、燃料電池の運転の停止中は、燃料電池内
に圧力調整用ガスが充填されているので、燃料電池を極
めて安定した状態にすることができる。
According to the second fuel cell operation control apparatus of the present invention, the fuel is supplied to the fuel cell in association with the suction of the pressure adjusting gas in the fuel cell by the gas suction means, so that the fuel cell is supplied for a short time. It is possible to start the operation of the fuel cell. Of course, during the operation stop of the fuel cell, the fuel cell is filled with the pressure adjusting gas, so that the fuel cell can be brought into an extremely stable state.

【0065】本発明の第1の燃料電池の運転制御装置ま
たは第2の燃料電池の運転制御装置において、圧力調整
用ガスにアノード燃料またはカソード燃料を用いれば、
圧力調整用ガスのための貯蔵容器を別途設ける必要がな
いので、燃料電池の運転制御装置を小型化することがで
きる。
In the operation control device for the first fuel cell or the operation control device for the second fuel cell of the present invention, if anode fuel or cathode fuel is used as the pressure adjusting gas,
Since it is not necessary to separately provide a storage container for the pressure adjusting gas, the operation control device for the fuel cell can be downsized.

【0066】本発明の第3の燃料電池の運転制御装置に
よれば、異常検出手段により異常を検出した際、燃料電
池への燃料の供給の停止に伴って燃料電池から燃料を吸
引するので、短時間に燃料電池の運転を完全に停止する
ことができる。この結果、異常を検出した状態で、燃料
電池を長時間運転することがないので、安全性の高い燃
料電池の運転制御装置とすることができる。
According to the third operation control apparatus for a fuel cell of the present invention, when the abnormality is detected by the abnormality detecting means, the fuel is sucked from the fuel cell when the supply of the fuel to the fuel cell is stopped. The operation of the fuel cell can be completely stopped in a short time. As a result, the fuel cell is not operated for a long time in a state where the abnormality is detected, so that the operation control device of the fuel cell with high safety can be obtained.

【0067】また、第3の燃料電池の運転制御装置にお
いて、異常時制御手段を燃料電池から燃料を吸引した後
に再び燃料電池へ燃料を供給するものとすれば、異常を
回避後に短時間で燃料電池の運転を再開始することがで
きる。
In the third fuel cell operation control device, if the abnormal time control means sucks fuel from the fuel cell and then supplies the fuel to the fuel cell again, the fuel is supplied to the fuel cell in a short time after the abnormality is avoided. Battery operation can be restarted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である燃料電池の運転制御装
置を備えた燃料電池システム10の概略を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a fuel cell system 10 including a fuel cell operation control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】制御装置60を中心とした制御系の電気的な構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of a control system centered on a control device 60.

【図3】制御装置60のCPU62により実行される運
転開始処理ルーチンを例示するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation start processing routine executed by a CPU 62 of the control device 60.

【図4】制御装置60のCPU62により実行される運
転停止処理ルーチンを例示するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation stop processing routine executed by a CPU 62 of the control device 60.

【図5】制御装置60のCPU62により実行される異
常時処理ルーチンを例示するフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an abnormal state processing routine executed by a CPU 62 of the control device 60.

【図6】本発明の第2実施例の燃料電池システム10A
の構成の一部を示すブロック図である。
FIG. 6 is a fuel cell system 10A according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a part of the configuration of FIG.

【図7】第2実施例の制御装置60のCPU62により
実行される運転開始処理ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation start processing routine executed by a CPU 62 of the control device 60 according to the second embodiment.

【図8】第2実施例の制御装置60のCPU62により
実行される運転停止処理ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation stop processing routine executed by a CPU 62 of the control device 60 according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10A…燃料電池システム 20…燃料電池 22…燃料ガス流路 24…酸化ガス流路 26…圧力センサ 28…水素濃度センサ 30…燃料ガス供給パイプ 31…燃料ガス供給バルブ 32…燃料ガス排出パイプ 33…燃料ガス排出バルブ 34…燃料ガス側切換バルブ 35…燃料ガス側吸引パイプ 36…燃料ガス側吸引ポンプ 37…燃料ガス処理装置 40…酸化ガス供給パイプ 41…酸化ガス供給バルブ 42…酸化ガス排出パイプ 43…酸化ガス排出バルブ 44…酸化ガス側切換バルブ 45…酸化ガス側吸引パイプ 46…酸化ガス側吸引ポンプ 47…酸化ガス処理装置 31A,33A,34A,41A,43A,44A…ア
クチュエータ 60…制御装置 62…CPU 64…ROM 66…RAM 68…入力インタフェース回路 70…出力インタフェース回路 72…電源回路 80…連絡バルブ 80A…アクチュエータ 82…連絡パイプ
10, 10A ... Fuel cell system 20 ... Fuel cell 22 ... Fuel gas flow path 24 ... Oxidation gas flow path 26 ... Pressure sensor 28 ... Hydrogen concentration sensor 30 ... Fuel gas supply pipe 31 ... Fuel gas supply valve 32 ... Fuel gas discharge pipe 33 ... Fuel gas discharge valve 34 ... Fuel gas side switching valve 35 ... Fuel gas side suction pipe 36 ... Fuel gas side suction pump 37 ... Fuel gas processing device 40 ... Oxidizing gas supply pipe 41 ... Oxidizing gas supply valve 42 ... Oxidizing gas discharge Pipe 43 ... Oxidizing gas discharge valve 44 ... Oxidizing gas side switching valve 45 ... Oxidizing gas side suction pipe 46 ... Oxidizing gas side suction pump 47 ... Oxidizing gas treatment device 31A, 33A, 34A, 41A, 43A, 44A ... Actuator 60 ... Control Device 62 ... CPU 64 ... ROM 66 ... RAM 68 ... Input interface circuit 70 ... Output interface circuit 72 ... Power supply circuit 80 ... Communication valve 80A ... Actuator 82 ... Communication pipe

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池の運転を制御する燃料電池の運
転制御装置であって、 前記燃料電池への燃料の供給を停止する燃料停止手段
と、 前記燃料電池から燃料を吸引する燃料吸引手段と、 前記燃料電池の運転を停止する際、前記燃料停止手段お
よび前記燃料吸引手段に駆動信号を出力して、該燃料電
池への燃料の供給の停止に伴って該燃料電池から燃料を
吸引する停止時制御手段とを備えた燃料電池の運転制御
装置。
1. A fuel cell operation control device for controlling the operation of a fuel cell, comprising: fuel stop means for stopping the supply of fuel to the fuel cell; and fuel suction means for sucking fuel from the fuel cell. When the operation of the fuel cell is stopped, a drive signal is output to the fuel stop means and the fuel suction means, and the fuel is sucked from the fuel cell when the fuel supply to the fuel cell is stopped. A fuel cell operation control device including a time control means.
【請求項2】 前記燃料吸引手段により吸引された燃料
を燃焼する燃料燃焼手段を備えた請求項1記載の燃料電
池の運転制御装置。
2. The operation control device for a fuel cell according to claim 1, further comprising a fuel combustion unit that burns the fuel sucked by the fuel suction unit.
【請求項3】 前記燃料吸引手段により吸引された燃料
を回収する燃料回収手段を備えた請求項1記載の燃料電
池の運転制御装置。
3. The operation control device for a fuel cell according to claim 1, further comprising a fuel recovery unit that recovers the fuel sucked by the fuel suction unit.
【請求項4】 請求項1ないし3いずれか記載の燃料電
池の運転制御装置であって、 前記燃料電池に圧力調整用ガスを充填するガス充填手段
を備え、 前記停止時制御手段は、前記ガス充填手段に駆動信号を
出力して、前記燃料吸引手段による前記燃料電池からの
燃料の吸引に伴って該燃料電池に圧力調整用ガスを充填
する手段である燃料電池の運転制御装置。
4. The operation control device for a fuel cell according to claim 1, further comprising gas filling means for filling the fuel cell with a pressure adjusting gas, wherein the stop time control means is the gas An operation control device for a fuel cell, which is a means for outputting a drive signal to the filling means and filling the fuel cell with a pressure adjusting gas as the fuel is sucked from the fuel cell by the fuel suction means.
【請求項5】 燃料電池の運転を制御する燃料電池の運
転制御装置であって、 前記燃料電池の運転を停止する際、該燃料電池への燃料
の供給を停止すると共に該燃料電池に圧力調整用ガスを
充填する停止時処理手段と、 前記燃料電池から圧力調整用ガスを吸引するガス吸引手
段と、 前記燃料電池の運転を開始する際、前記ガス吸引手段お
よび前記停止時処理手段に駆動信号を出力して、該燃料
電池から圧力調整用ガスを吸引するに伴って該燃料電池
への燃料の供給の停止を解除する開始時制御手段とを備
えた燃料電池の運転制御装置。
5. A fuel cell operation control device for controlling the operation of a fuel cell, wherein when the operation of the fuel cell is stopped, the supply of fuel to the fuel cell is stopped and the pressure of the fuel cell is adjusted. Stop processing means for charging a working gas, gas suction means for sucking a pressure adjusting gas from the fuel cell, and a drive signal to the gas suction means and the stop processing means when starting the operation of the fuel cell. And a start-time control unit that releases the stop of the fuel supply to the fuel cell when the pressure adjusting gas is sucked from the fuel cell.
【請求項6】 前記圧力調整用ガスは、アノード燃料ま
たはカソード燃料である請求項4または5記載の燃料電
池の運転制御装置。
6. The fuel cell operation control device according to claim 4, wherein the pressure adjusting gas is an anode fuel or a cathode fuel.
【請求項7】 燃料電池の運転を制御する燃料電池の運
転制御装置であって、 前記燃料電池への燃料の供給を停止する燃料停止手段
と、 前記燃料電池から燃料を吸引する燃料吸引手段と、 前記燃料電池の異常を検出する異常検出手段と、 該異常検出手段により異常を検出したとき、前記燃料停
止手段および該燃料吸引手段に駆動信号を出力して、前
記燃料電池への燃料の供給の停止に伴って該燃料電池か
ら燃料を吸引する異常時制御手段とを備えた燃料電池の
運転制御装置
7. A fuel cell operation control device for controlling the operation of a fuel cell, comprising: fuel stopping means for stopping the supply of fuel to the fuel cell; and fuel suction means for sucking fuel from the fuel cell. An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the fuel cell; and when an abnormality is detected by the abnormality detecting means, a drive signal is output to the fuel stop means and the fuel suction means to supply fuel to the fuel cell. Control device for a fuel cell, comprising an abnormal time control means for sucking fuel from the fuel cell when the fuel cell is stopped
【請求項8】 前記異常時制御手段は、前記燃料吸引手
段により前記燃料電池から燃料を吸引した後、前記燃料
停止手段に駆動信号を出力して該燃料電池への燃料の供
給の停止を解除する手段である請求項7記載の燃料電池
の運転制御装置。
8. The abnormal condition control means outputs a drive signal to the fuel stopping means after the fuel is sucked from the fuel cell by the fuel sucking means to cancel the stop of the fuel supply to the fuel cell. The operation control device for a fuel cell according to claim 7, which is means for performing the operation.
【請求項9】 請求項7または8記載の燃料電池の運転
制御装置であって、 前記燃料は、水素と酸素であり、 前記異常検出手段は、前記燃料電池の酸素側流路内の水
素を検出する水素センサである燃料電池の運転制御装
置。
9. The operation control device for a fuel cell according to claim 7, wherein the fuel is hydrogen and oxygen, and the abnormality detecting unit detects hydrogen in the oxygen-side flow passage of the fuel cell. A fuel cell operation control device which is a hydrogen sensor for detection.
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