KR101820210B1 - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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히로유키 이마니시
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

진동 소음을 억제하는 것이 가능한 연료 전지 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 애노드 및 캐소드 사이에 전해질막을 끼운 막 전극 접합체를 구비한 연료 전지(10)와, 연료 전지(10)에 대한 발전 요구에 따라서, 애노드에 애노드 가스 공급 유로(40)를 통해 애노드 가스를 공급하는 인젝터(48)와, 애노드로부터 배출된 배기 가스를 애노드 가스 공급 유로(40)에 순환시키는 순환 펌프(54)와, 순환 펌프(54)의 온도 또는 순환 펌프(54)의 온도에 상관하는 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는 판단부(36)와, 판단부(36)에서 소정 온도 이하라고 판단된 경우이며, 연료 전지(10)에 대한 발전 요구가 없는 경우에 소정의 회전수로 순환 펌프(54)를 구동시키는 구동 제어부(38)를 구비하는 연료 전지 시스템(100)이다.

Description

연료 전지 시스템 {FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은, 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
애노드 및 캐소드 사이에 전해질막을 끼운 막 전극 접합체를 구비하고, 애노드에 공급된 애노드 가스와 캐소드에 공급된 캐소드 가스의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료 전지가 에너지원으로서 주목받고 있다. 이러한 연료 전지를 구비한 연료 전지 시스템에 있어서, 연비 향상의 관점에서, 애노드로부터 배출된 배기 가스를 순환 펌프에 의해 순환시켜, 다시 애노드에 공급하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2012-43677호 공보
예를 들어, 연료 전지 시스템의 기동시나 구동 중에, 애노드로부터 배출된 배기 가스를 순환시키는 순환 펌프의 온도가 낮으면, 순환 펌프와 배기 가스의 온도차에 의해 순환 펌프 내에 응축수가 발생하기 쉬워져 버린다. 순환 펌프 내에 응축수가 발생한 상태에서 순환 펌프가 구동한 경우, 진동 소음(NV: Noise Vibration)이 악화될 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 진동 소음을 억제하는 것이 가능한 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 애노드 및 캐소드 사이에 전해질막을 끼운 막 전극 접합체를 구비한 연료 전지와, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구에 따라서, 상기 애노드에 애노드 가스 공급 유로를 통해 애노드 가스를 공급하는 연료 가스 공급부와, 상기 애노드로부터 배출된 배기 가스를 상기 애노드 가스 공급 유로에 순환시키는 순환 펌프와, 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 판단부에서 소정 온도 이하라고 판단된 경우이며, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 없는 경우에 소정의 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키는 구동 제어부를 구비하는 연료 전지 시스템이다. 본 발명에 따르면, 진동 소음을 억제할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 소정의 회전수에서의 상기 순환 펌프의 총 구동 시간이 소정 구동 시간을 초과할 때까지, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 없는 경우에 상기 소정의 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 소정 구동 시간은, 상기 판단부에서 판단된 때의 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 낮을 때에, 높을 때에 비해 긴 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 판단부는, 상기 연료 전지 시스템의 기동시에 있어서의 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진동 소음을 억제할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 관한 연료 전지 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 연료 전지 셀의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 3은 응축수의 발생 억제 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 4는 난기 운전에 있어서의 소정 회전수에서의 순환 펌프의 소정 구동 시간을 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 실시예 1에 관한 연료 전지 시스템(100)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 연료 전지 시스템(100)은, 예를 들어 구동용 전원을 공급하기 위한 시스템으로서, 연료 전지 자동차나 전기 자동차 등에 탑재된다. 연료 전지 시스템(100)에 있어서, 연료 전지(10)는, 연료 가스(애노드 가스, 예를 들어, 수소)와 산화제 가스(캐소드 가스, 예를 들어, 산소)의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료 전지 셀을 복수 적층시킨 적층체이다.
여기서, 연료 전지 셀에 대해 설명한다. 도 2는, 연료 전지 셀의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 연료 전지 셀(12)은, 전해질막(14)의 양면에 촉매 전극층인 애노드(16)와 캐소드(18)가 형성된 막 전극 접합체(20)를 구비한다. 연료 전지 셀(12)은, 막 전극 접합체(20)의 양측에 한 쌍의 가스 확산층[애노드 가스 확산층(22)과 캐소드 가스 확산층(24)]을 배치한 발전체(26)와, 발전체(26)를 끼우는 한 쌍의 세퍼레이터[애노드측 세퍼레이터(28)와 캐소드측 세퍼레이터(30)]를 포함한다.
전해질막(14)은, 불소계 수지 재료 또는 탄화수소계 수지 재료로 형성된 고체 고분자막이며, 습윤 상태에 있어서 양호한 프로톤 도전성을 갖는다. 애노드(16)와 캐소드(18)는, 예를 들어 전기 화학 반응을 진행하는 촉매 금속(예를 들어, 백금)을 담지한 카본 입자(촉매 파지 담체)와, 프로톤 전도성을 갖는 고분자 전해질(예를 들어, 불소계 수지)을 포함한다. 애노드 가스 확산층(22)과 캐소드 가스 확산층(24)은, 가스 투과성 및 전자 전도성을 갖는 부재에 의해 구성되어 있고, 예를 들어 카본 클로스나 카본 페이퍼 등의 다공질 카본제 부재에 의해 형성된다. 애노드 가스 확산층(22)과 캐소드 가스 확산층(24)은, 막 전극 접합체(20)와 접촉하는 면에 발수층을 구비하고 있어도 된다.
애노드측 세퍼레이터(28)와 캐소드측 세퍼레이터(30)는, 가스 차단성 및 전자 전도성을 갖는 부재에 의해 구성되어 있다. 예를 들어 카본을 압축하여 가스 불투과로 한 치밀질 카본 등의 카본 부재나, 프레스 성형한 스테인리스 강 등의 금속 부재에 의해 형성된다. 애노드측 세퍼레이터(28)와 캐소드측 세퍼레이터(30)는, 표면에 가스나 액체가 유통하는 유로를 형성하기 위한 요철을 갖는다. 애노드측 세퍼레이터(28)는, 애노드 가스 확산층(22)과의 사이에, 가스나 액체가 유통 가능한 애노드 가스 유로(AGC)를 형성한다. 캐소드측 세퍼레이터(30)는, 캐소드 가스 확산층(24)과의 사이에, 가스나 액체가 유통 가능한 캐소드 가스 유로(CGC)를 형성한다.
도 1과 같이, 연료 전지(10)의 애노드에는, 애노드 가스 공급 유로(40)를 통해, 고압 수소를 저장한 수소 탱크(42)로부터 연료 가스로서의 수소가 공급된다. 애노드 가스 공급 유로(40)는, 예를 들어 관(파이프)이다. 또한, 수소 탱크(42) 대신에, 예를 들어 알코올, 탄화수소, 알데히드 등을 원료로 하는 개질 반응에 의해 수소를 생성하는 수소 생성 장치를 사용해도 된다.
수소 탱크(42)에 저장된 고압 수소는, 수소 탱크(42)의 출구에 설치된 차단 밸브(44) 및 애노드 가스 공급 유로(40)에 배치된 레귤레이터(46) 및 인젝터(48)에 의해 압력 및 공급량이 조정되어, 연료 전지(10)의 애노드에 공급된다. 애노드 가스 공급 유로(40)에는, 애노드 가스 공급 유로(40) 내의 압력을 검출하기 위한 압력 센서(40P)가 배치되어 있다. 인젝터(48)는, [과제의 해결 수단]에 있어서의 연료 가스 공급부에 상당한다.
애노드로부터의 배기 가스(이하, 애노드 오프 가스라고 칭함)는, 애노드 가스 배출 유로(50)에 배출된다. 애노드 가스 배출 유로(50)는, 예를 들어 관(파이프)이다. 애노드 가스 배출 유로(50)에 배출된 발전에 의해 소비되지 않은 수소를 포함하는 애노드 오프 가스는, 순환 유로(52)를 통해, 애노드 가스 공급 유로(40)에 재순환될 수 있다. 순환 유로(52)는, 예를 들어 관(파이프)이다. 또한, 애노드 오프 가스의 압력은, 연료 전지(10)에서의 발전에 의해 수소가 소비된 결과, 비교적 낮은 상태로 되어 있다. 이로 인해, 순환 유로(52)에는, 애노드 오프 가스의 재순환시에 애노드 오프 가스를 가압하기 위한 순환 펌프(54)가 배치되어 있다. 순환 펌프(54)에는, 애노드 오프 가스의 순환 유량을 검출하기 위한 유량 센서(54F)가 설치되어 있다.
애노드 가스 배출 유로(50)에는, 유로(56)[예를 들어, 관(파이프)]가 분기되어 접속되어 있다. 유로(56)에는, 퍼지 밸브(58)가 배치되어 있다. 퍼지 밸브(58)가 폐쇄되어 있는 동안은, 발전에 의해 소비되지 않은 수소를 포함하는 애노드 오프 가스는, 순환 유로(52)를 통해, 다시 연료 전지(10)에 공급된다. 이에 의해, 수소를 유효하게 이용할 수 있다.
애노드 오프 가스의 재순환 중, 수소는 발전에 의해 소비되는 한편, 수소 이외의 불순물(예를 들어, 캐소드측으로부터 애노드측에 전해질막을 통해 투과한 질소 등)은 소비되지 않고 잔류한다. 이로 인해, 애노드 오프 가스 중의 불순물 농도는 서서히 증대된다. 이때, 퍼지 밸브(58)가 개방되면, 애노드 오프 가스는, 유로(56, 76)를 통해, 후술하는 캐소드 오프 가스와 함께, 연료 전지 시스템(100)의 외부로 배출된다. 이에 의해, 애노드 오프 가스 중의 불순물 농도를 저감시킬 수 있다.
연료 전지(10)의 캐소드에는, 산소를 함유한 산화제 가스로서, 압축 공기가 공급된다. 공기는, 에어 클리너(60)로부터 흡입되고, 에어 컴프레서(62)에 의해 압축되고, 유로(64)[예를 들어, 관(파이프)]를 통해, 가습 장치(66)에 도입된다. 가습 장치(66)에 도입된 압축 공기는, 가습 장치(66)에서 가습된 후, 캐소드 가스 공급 유로(68)로부터 연료 전지(10)의 캐소드에 공급된다. 에어 컴프레서(62)에는, 공기의 공급 유량을 검출하기 위한 유량 센서(62F)가 설치되어 있다. 또한, 가습 장치(66)가 설치되어 있지 않은 경우여도 된다.
캐소드로부터의 배기 가스(이하, 캐소드 오프 가스라고 칭함)는, 캐소드 가스 배출 유로(70)[예를 들어, 관(파이프)]에 배출된다. 캐소드 가스 배출 유로(70)에는, 캐소드 오프 가스의 배압을 검출하기 위한 압력 센서(70P) 및 캐소드 오프 가스의 배압을 조정하기 위한 압력 조정 밸브(72)가 배치되어 있다. 연료 전지(10)로부터 캐소드 가스 배출 유로(70)에 배출된 고습도의 캐소드 오프 가스는, 가습 장치(66)에 도입되어 공기의 가습에 이용된 후, 유로(74, 76)[예를 들어, 관(파이프)]를 통해, 연료 전지 시스템(100)의 외부로 배출된다.
연료 전지(10)는, 상술한 전기 화학 반응에 의해 발열한다. 이로 인해, 연료 전지(10)의 온도를 발전에 적합한 온도로 하기 위해, 연료 전지(10)에는 냉각수가 공급된다. 냉각수는, 워터 펌프(80)에 의해, 냉각수용 유로(82)[예를 들어, 관(파이프)]를 흐르고, 라디에이터(84)에 의해 냉각되어, 연료 전지(10)에 공급된다. 유로(82)에는, 라디에이터(84)를 통과시키지 않고 냉각수를 순환시키기 위한 바이패스 유로(86)[예를 들어, 관(파이프)]가 접속되어 있다. 유로(82)와 바이패스 유로(86) 중 한쪽의 접속부에는, 로터리 밸브(88)가 배치되어 있다. 로터리 밸브(88)를 전환함으로써, 라디에이터(84)를 통과시키지 않고, 유로(82) 및 바이패스 유로(86)를 통해, 냉각수를 순환시킬 수 있다. 연료 전지(10)로부터 냉각수가 배출되는 배출 부분의 유로(82)에는, 연료 전지(10)로부터 배출된 냉각수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(90)가 설치되어 있다. 연료 전지(10)에 냉각수가 공급되는 공급 부분의 유로(82)에는, 연료 전지(10)에 공급되는 냉각수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(92)가 설치되어 있다.
또한, 연료 전지(10)에는, 셀 모니터(32)가 접속되어 있다. 셀 모니터(32)는, 연료 전지(10)에 있어서의 각 연료 전지 셀에 대해, 셀 전압, 전류, 임피던스 등을 검출한다.
연료 전지 시스템(100)의 운전은, 제어 장치(34)에 의해 제어된다. 제어 장치(34)는, 내부에 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등을 구비하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성된다. 제어 장치(34)는, ROM에 기억된 프로그램에 따라서, 시스템의 운전을 제어한다. ROM에는, 상기 프로그램 외에, 연료 전지 시스템(100)의 제어에 사용되는 각종 맵이나 역치 등도 기억되어 있다. 제어 장치(34)는, 예를 들어 연료 전지(10)에 대한 요구 출력이나 각종 센서의 출력 등에 기초하여, 각종 밸브나, 순환 펌프(54), 워터 펌프(80) 및 에어 컴프레서(62) 등을 구동하고, 후술하는 응축수의 발생을 억제하는 처리를 포함하는 시스템의 운전을 제어한다. 제어 장치(34)는, 응축수의 발생 억제 처리에 있어서 판단부(36), 구동 제어부(38)로서 기능한다.
도 3은, 응축수의 발생 억제 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 3과 같이, 제어 장치(34)는, 연료 전지 시스템(100)이 기동할 때까지 대기하고 있다(스텝 S10). 연료 전지 시스템(100)이 기동되면, 제어 장치(34)는 냉각수의 수온을 취득한다(스텝 S12). 연료 전지 시스템(100)의 기동시의 냉각수의 수온은, 순환 펌프(54)의 온도와 상관이 있다. 이로 인해, 연료 전지 시스템(100)의 기동시의 냉각수의 수온을 취득함으로써, 순환 펌프(54)의 온도를 간접적으로 취득할 수 있다. 또한, 냉각수의 수온의 검출은, 온도 센서(90, 92) 중 어느 것으로 행해도 된다.
이어서, 제어 장치(34)는, 냉각수의 수온을 취득한 후, 수온이 ROM에 미리 기억된 소정 온도 이하인지 여부를 판단한다(스텝 S14). 또한, 상술한 바와 같이, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온과 순환 펌프(54)의 온도는 상관이 있으므로, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온의 판단은 순환 펌프(54)의 온도의 판단을 하고 있는 것과 동일하다. 냉각수의 수온이 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는 것은, 수온이 소정 온도 이하인 경우에는, 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 쉬워지기 때문이다. 즉, 냉각수의 수온이 소정 온도 이하 하에서 연료 전지 시스템(100)의 운전이 개시되면, 연료 전지(10)는 발전을 위해 순환 펌프(54)보다도 빠르게 온도가 상승한다. 연료 전지(10)의 온도와 연료 전지(10)로부터 배출되는 애노드 오프 가스의 온도는 거의 동등하므로, 애노드 오프 가스의 온도와 순환 펌프(54)의 온도의 온도차가 커진다. 그 결과, 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 쉬워지기 때문이다. 이와 같이, 소정 온도라 함은, 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 쉬워지는지 여부의 역치로 되는 온도이며, 예를 들어 20℃이다.
냉각수의 수온이 소정 온도보다도 높은 경우(스텝 S14에서 "아니오"인 경우), 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 어려우므로, 제어 장치(34)는 응축수의 발생 억제 처리를 종료한다.
한편, 냉각수의 수온이 소정 온도 이하인 경우(스텝 S14에서 "예"인 경우), 제어 장치(34)는 연료 전지(10)에 대한 발전 요구의 유무를 판단한다(스텝 S16). 연료 전지(10)에 대해 발전 요구가 있는 경우(스텝 S16에서 "아니오"인 경우)에는, 제어 장치(34)는, 발전 요구에 따른 회전수로 순환 펌프(54)를 구동시킨다(스텝 S18).
한편, 연료 전지(10)에 대해 발전 요구가 없는 경우(스텝 S16에서 "예"인 경우)에는, 제어 장치(34)는, 난기 효과와 구동음을 고려하여 결정된 소정의 회전수(예를 들어, 1800rpm의 일정 회전수)로 순환 펌프(54)를 구동시킨다(스텝 S20). 난기 효과와 구동음을 고려한 소정의 회전수(이하, 난기 회전수라고 칭함)로 순환 펌프(54)를 구동시킴으로써, 순환 펌프(54)의 구동음을 억제하면서, 순환 펌프(54)의 난기를 촉진시킬 수 있다. 그 결과, 애노드 오프 가스와 순환 펌프(54)의 온도차를 빠르게 작게 할 수 있다.
이어서, 제어 장치(34)는, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 총 구동 시간이, 소정 구동 시간을 경과하였는지 여부를 판단한다(스텝 S22). 여기서, 소정 구동 시간에 대해 설명한다. 도 4는, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 소정 구동 시간을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 횡축은 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온이고, 종축은 소정 구동 시간이다. 또한, 도 4의 맵은, 제어 장치(34)의 ROM에 기억되어 있다.
도 4와 같이, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온이 낮을 때에는, 높을 때에 비해, 소정 구동 시간이 길어지도록 설정되어 있다. 이와 같이, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온에 따라서 소정 구동 시간을 변화시키는 것은, 이하의 요구 전부를 충족시키기 위함이다. 첫 번째는, 순환 펌프(54)와 애노드 오프 가스의 온도차가 작아져, 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 어려워질 때까지는, 순환 펌프(54)를 난기 회전수로 구동시키고 싶다고 하는 요구이다. 두 번째는, 비교적 회전수가 높은 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 구동은 구동음이나 소비 전력을 증대시키므로, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 구동은 가능한 한 짧게 하고 싶다고 하는 요구이다.
따라서, 스텝 S22에 있어서, 제어 장치(34)는, 스텝 S12에서 취득한 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온과, 도 4의 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온과 소정 구동 시간의 맵으로부터, 소정 구동 시간을 결정하고, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 총 구동 시간이 소정 구동 시간을 경과하였는지 여부를 판단한다.
또한, 도 4와 같이, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온이 소정의 온도 T1 이하인 경우에는, 소정 구동 시간이 일정해지도록 해도 된다. 이것은, 순환 펌프(54)를 난기 회전수로 구동시킴으로써 상승하는 순환 펌프(54)의 온도는 한계가 있다. 이로 인해, 일정 구동 시간을 초과하여 난기 회전수로 순환 펌프(54)를 구동시켜도, 순환 펌프(54)의 온도 상승의 점에서는 효과가 작고, 또한 구동음이나 소비 전력의 점에서는, 순환 펌프(54)의 구동 시간을 짧게 하고 싶다는 것에 의한 것이다.
난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 총 구동 시간이 소정 구동 시간을 경과하고 있지 않은 경우(스텝 S22에서 "아니오"인 경우), 제어 장치(34)는 스텝 S16으로 되돌아간다. 한편, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 총 구동 시간이 소정 구동 시간을 경과하고 있는 경우(스텝 S22에서 "예"인 경우)에는, 제어 장치(34)는, 응축수의 발생 억제 처리를 종료한다.
이상과 같이, 실시예 1에 의하면, 제어 장치(34)는, 순환 펌프(54)의 온도에 상관하는 냉각수의 수온이 소정 온도 이하인지 여부를 판단하여, 냉각수의 수온이 소정 온도 이하인 경우이며, 연료 전지(10)에 대한 발전 요구가 없는 경우에 난기 회전수로 순환 펌프(54)를 구동시키고 있다. 이에 의해, 순환 펌프(54)의 온도 상승을 촉진시킬 수 있어, 순환 펌프(54)와 애노드 오프 가스의 온도차에 의한 순환 펌프(54) 내의 응축수 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 응축수에 기인하는 순환 펌프(54)의 진동 소음을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1에 의하면, 제어 장치(34)는, 난기 회전수에서의 순환 펌프(54)의 총 구동 시간이 소정 구동 시간을 초과할 때까지, 연료 전지(10)에 대한 발전 요구가 없는 경우에 난기 회전수로 순환 펌프(54)를 구동시키고 있다. 이에 의해, 순환 펌프(54)의 온도를 응축수의 발생이 억제되는 온도까지 상승시킬 수 있다. 또한, 도 4와 같이, 소정 구동 시간은, 연료 전지 시스템 기동시의 냉각수의 수온이 낮을 때에는, 높을 때에 비해 길어지도록 설정하고 있다. 이에 의해, 순환 펌프(54)의 구동음이나 소비 전력의 증대를 억제하면서, 순환 펌프(54)의 온도를 응축수의 발생이 억제되는 온도까지 상승시킬 수 있다.
또한, 실시예 1에 의하면, 제어 장치(34)는, 순환 펌프(54)에 대해 난기 운전을 행할지 여부를, 연료 전지 시스템(100)의 기동시에 있어서의 냉각수의 수온이 소정 온도 이하인지 여부로 판단하고 있다. 연료 전지 시스템(100)의 기동시는, 순환 펌프(54)의 온도가 낮아 순환 펌프(54) 내에 응축수가 발생하기 쉬운 것이 상정되지만, 실시예 1에 의하면, 이러한 경우에 있어서의 순환 펌프(54) 내의 응축수 발생을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1에서는, 제어 장치(34)는, 순환 펌프(54)에 대해 난기 운전을 행할지 여부를, 냉각수의 수온에 기초하여 판단하고 있지만, 냉각수 이외의 순환 펌프(54)의 온도에 상관하는 온도에 기초하여 판단해도 된다. 또한, 순환 펌프(54)에 온도 검출을 위한 온도 센서를 설치하여, 제어 장치(34)는, 이 온도 센서에 의해 검출된 순환 펌프(54)의 온도에 기초하여 판단해도 된다.
또한, 실시예 1에서는, 순환 펌프(54)에 대한 난기 회전수는 1800rpm인 경우를 예로 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 난기 효과와 구동음을 고려하여 결정된 그 밖의 회전수인 경우여도 된다. 예를 들어, 순환 펌프(54)의 회전수가 2000rpm보다도 높아지면, 순환 펌프(54)의 구동음이 주위에 울리게 될 우려가 있다. 한편, 순환 펌프(54)의 회전수가 1800rpm보다도 낮아지면, 순환 펌프(54)를 난기하는 효과가 작아진다. 또한, 난기 회전수는 일정 회전수인 경우가 바람직하다. 이것은, 난기 회전수가 변동되면, 구동음이 변동되게 되므로, 사용자에 대해 불쾌한 생각이 들게 할 우려가 있기 때문이다.
또한, 실시예 1에서는, 제어 장치(34)는, 순환 펌프(54)에 대해 난기 운전을 행할지 여부를, 연료 전지 시스템(100)의 기동시에 있어서의 냉각수의 수온에 기초하여 판단하고 있지만, 연료 전지 시스템(100)이 기동된 후의 구동 중에 있어서의 냉각수의 수온에 기초하여 판단해도 된다. 또한, 실시예 1에서는, 연료 가스 공급부가 인젝터(48)인 경우를 예로 나타냈지만, 그 밖의 것인 경우여도 된다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 서술하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
10 : 연료 전지
12 : 연료 전지 셀
14 : 전해질막
16 : 애노드
18 : 캐소드
20 : 막 전극 접합체
34 : 제어 장치
36 : 판단부
38 : 구동 제어부
40 : 애노드 가스 공급 유로
48 : 인젝터
50 : 애노드 가스 배출 유로
54 : 순환 펌프
60 : 에어 클리너
62 : 에어 컴프레서
66 : 가습 장치
68 : 캐소드 가스 공급 유로
70 : 캐소드 가스 배출 유로
80 : 워터 펌프
84 : 라디에이터
90, 92 : 온도 센서
100 : 연료 전지 시스템

Claims (7)

  1. 연료 전지 시스템이며,
    애노드 및 캐소드 사이에 전해질막을 끼운 막 전극 접합체를 구비한 연료 전지와,
    상기 연료 전지에 대한 발전 요구에 따라서, 상기 애노드에 애노드 가스 공급 유로를 통해 애노드 가스를 공급하는 연료 가스 공급부와,
    상기 애노드로부터 배출된 배기 가스를 상기 애노드 가스 공급 유로에 순환시키는 순환 펌프와,
    상기 연료 전지 시스템의 시동시에 있어서의 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는 판단부와,
    상기 판단부에서 소정 온도 이하라고 판단된 경우이며, 상기 연료 전지 시스템의 시동후에 있어서 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 없는 경우에 소정의 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키는 구동 제어부를 구비하는, 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 회전수는, 상기 순환 펌프의 난기를 촉진시킬 수 있는 회전수인, 연료 전지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 구동 시간은, 상기 판단부에서 판단된 때의 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 낮을 때에, 높을 때에 비해 긴, 연료 전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판단부는, 상기 연료 전지 시스템의 기동시에 있어서의 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는, 연료 전지 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 상기 순환 펌프의 온도 또는 상기 순환 펌프의 온도에 상관하는 온도가 상기 순환 펌프 내의 응축수의 발생이 억제되는 온도로 상승하기까지, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 없는 경우에 상기 소정의 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키는, 연료 전지 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 없는 경우에는 상기 소정의 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키고, 상기 연료 전지에 대한 발전 요구가 있는 경우에는 상기 발전 요구에 따른 회전수로 상기 순환 펌프를 구동시키는, 연료 전지 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판단부는, 상기 연료 전지 시스템의 시동시에 있어서의 상기 연료 전지에 공급되는 냉각수의 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단하는, 연료 전지 시스템.
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