JP2006155997A

JP2006155997A - Fuel cell system and scavenging method of fuel cell system

Info

Publication number: JP2006155997A
Application number: JP2004341935A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Kamiyama; 知久神山; Tomoki Kobayashi; 知樹小林; Yasunori Kotani; 保紀小谷; Minoru Uoshima; 稔魚嶋; Kazuhiro Wake; 千大和氣
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system and a scavenging method of the fuel cell system where a plurality of fuel cell stacks can be preferably scavenged with less energy. <P>SOLUTION: In the fuel cell system 1, which comprises a first fuel cell stack 10 and a second fuel cell stack 20; a scavenging gas introduction pipe, one end of which is connected to a pump 61, the other of which is branched, and which is connected to a first anode passage 12 and a second anode passage 22 of each fuel cell stack 10, 20, respectively; a first exhaust valve 41 and a 22nd exhaust valve 42 which change a scavenging gas in the first anode passage 12 and the second anode passage 22 between the circulation and the non-circulation, respectively; and a control part 71 for controlling the first exhaust valve 41 and the 22nd exhaust valve 42, the control part 71 groups the fuel cell stacks by stack, controls the first exhaust valve 41 and the 22nd exhaust valve 42, and scavenges each group. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a scavenging method for the fuel cell system.

近年、燃料電池自動車などの電源として、単セルが複数積層してなる燃料電池スタック（燃料電池という場合もある）の開発が盛んである。燃料電池は発電すると、主としてカソード（空気極）側で水が生成する。生成した水の一部は単セルを構成する固体高分子電解質膜（以下電解質膜という）内を拡散し、アノード（燃料極）側に透過する。また、前記電解質膜の湿潤状態を維持するために、加湿した酸化剤ガス（例えば加湿した空気）を、カソード側に供給する方法などが一般に採用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, development of fuel cell stacks (sometimes referred to as fuel cells) in which a plurality of single cells are stacked has been actively developed as a power source for fuel cell vehicles. When a fuel cell generates electricity, water is generated mainly on the cathode (air electrode) side. Part of the generated water diffuses in the solid polymer electrolyte membrane (hereinafter referred to as electrolyte membrane) constituting the single cell and permeates to the anode (fuel electrode) side. In order to maintain the wet state of the electrolyte membrane, a method of supplying humidified oxidant gas (for example, humidified air) to the cathode side is generally employed.

このように、加湿や発電により生成した水により、燃料電池内を流通するガスの含水量は高くなっている。したがって、ガスの温度が低下すると、ガスに含まれていた水が凝結する。ゆえに、燃料電池が冬季や寒冷地で使用された場合などであって、燃料電池を停止した後に氷点下に曝されると、燃料電池内が凍結してしまう場合がある。 Thus, the water content of the gas flowing through the fuel cell is increased by the water generated by humidification and power generation. Therefore, when the temperature of the gas decreases, water contained in the gas condenses. Therefore, when the fuel cell is used in the winter or in a cold region, if the fuel cell is exposed to below freezing after being stopped, the inside of the fuel cell may freeze.

そこで、このような燃料電池内の凍結を防止するため、燃料電池の停止時または起動時などに、燃料電池内の燃料ガス流路、酸化剤ガス流路を、非加湿の空気（掃気ガス）で掃気（空気パージ）し、前記凝結した水を燃料電池外に押し出すことが行われている。 Therefore, in order to prevent such freezing in the fuel cell, when the fuel cell is stopped or started, the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path in the fuel cell are made non-humidified air (scavenging gas). The air is purged with air (air purge), and the condensed water is pushed out of the fuel cell.

また、近年、発電出力を高めるため、複数の燃料電池を備えた燃料電池発電システムが提案されている（特許文献１参照）。 In recent years, a fuel cell power generation system including a plurality of fuel cells has been proposed in order to increase the power generation output (see Patent Document 1).

特許第２７４５７７６号明細書（第３頁左欄第６行目〜第３頁右欄第２７行目、図１）Japanese Patent No. 2745776 (page 3, left column, line 6 to page 3, right column, line 27, Fig. 1)

ところが、特許文献１には、複数の燃料電池への反応ガスの供給方法は記載されているものの、燃料電池の掃気に関しては何ら開示されていない。そして、このような複数の燃料電池を備える燃料電池発電システムを掃気するには、多大なエネルギが必要であった。 However, Patent Document 1 describes a method of supplying a reaction gas to a plurality of fuel cells, but does not disclose any scavenging of the fuel cells. And in order to scavenge such a fuel cell power generation system provided with a plurality of fuel cells, a lot of energy is required.

そこで、本発明は、複数の燃料電池スタックを、少ないエネルギで好適に掃気できる燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a scavenging method for the fuel cell system that can suitably scavenge a plurality of fuel cell stacks with less energy.

前記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが、前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する複数の燃料電池スタックと、一端側が掃気ガス源に接続し、他端側が分岐しており、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方にそれぞれ接続した掃気ガス導入配管と、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方内の掃気ガスの流通と非流通とを切り換える切換手段と、前記切換手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の燃料電池スタックを２つ以上の組に分け、前記切換手段を制御して、前記組毎に掃気することを特徴とする燃料電池システムである。 As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 has a fuel gas flow path and an oxidant gas flow path. A plurality of fuel cell stacks that generate power by being supplied with each of the agent gas, one end side is connected to the scavenging gas source, and the other end side is branched, and the fuel gas flow path and the oxidant gas flow of each fuel cell stack Scavenging gas introduction piping respectively connected to at least one of the paths; switching means for switching between the flow and non-flow of the scavenging gas in at least one of the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path of each fuel cell stack; Control means for controlling switching means, wherein the control means divides the plurality of fuel cell stacks into two or more groups, controls the switching means, and scavenges the groups. Do A charge the battery system.

ここで、「掃気ガス」とは、燃料電池スタック内の水などを、燃料電池スタック外に押し出し、燃料電池スタック内を掃除するための所定圧力のガスであり、例えば、空気、窒素などである。そして、「燃料電池スタックを掃気する」とは、掃気ガスを燃料電池スタックの燃料ガス流路、酸化剤ガス流路に導入し、燃料電池スタック内の水などを外に押し出すことである。
また、組を構成する燃料電池スタックの数は、１つであってもよいとする。 Here, the “scavenging gas” is a gas at a predetermined pressure for extruding water in the fuel cell stack to the outside of the fuel cell stack and cleaning the inside of the fuel cell stack, for example, air, nitrogen, etc. . “To scavenge the fuel cell stack” means to introduce the scavenging gas into the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path of the fuel cell stack and push out water in the fuel cell stack to the outside.
Further, the number of fuel cell stacks constituting the set may be one.

このような燃料電池システムによれば、燃料電池スタックの掃気時に、制御手段が複数の燃料電池スタックを２つ以上の組（掃気ガス供給単位）に分ける構成としたことにより、各組を構成する燃料電池スタックの数は、複数の燃料電池スタックの全数より少なくなる。 According to such a fuel cell system, when scavenging the fuel cell stack, the control unit divides the plurality of fuel cell stacks into two or more groups (scavenging gas supply units), thereby configuring each group. The number of fuel cell stacks is less than the total number of fuel cell stacks.

そして、切換手段を制御して、この組（掃気ガス供給単位）毎に掃気する構成としたことにより、掃気ガス源から掃気ガス供給配管に導入する掃気ガスの流量を一定であっても、各組を構成する燃料電池スタックに、流量を大きく落とさずに、掃気ガスをそれぞれ導入することができる。言い換えると、掃気ガス源から掃気ガスを同時に導入する燃料電池スタックの数を、各組を構成する燃料電池スタックに減らしたことで、掃気ガス源から掃気ガス導入配管への掃気ガス流量を高めずに少ないエネルギで、各組を構成する燃料電池スタックに、掃気ガスの流量を大きく落とさずに導入することができる。
その結果として、各組を構成する各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方内を好適に掃気することができる。
なお、「燃料電池スタックの掃気時」とは、燃料電池スタックの発電停止時、発電起動時など、燃料電池スタック内の水を外に押し出すときである。 Further, by controlling the switching means to perform scavenging for each set (scavenging gas supply unit), each scavenging gas flow rate introduced from the scavenging gas source to the scavenging gas supply pipe is constant. The scavenging gas can be introduced into the fuel cell stacks constituting the set without greatly reducing the flow rate. In other words, by reducing the number of fuel cell stacks that simultaneously introduce scavenging gas from the scavenging gas source to the fuel cell stacks that make up each group, the scavenging gas flow rate from the scavenging gas source to the scavenging gas introduction pipe is not increased. Therefore, it is possible to introduce the scavenging gas into the fuel cell stacks constituting each set without significantly reducing the flow rate of the scavenging gas.
As a result, at least one of the fuel gas channel and the oxidant gas channel of each fuel cell stack constituting each group can be suitably scavenged.
Note that “when the fuel cell stack is scavenged” refers to when water in the fuel cell stack is pushed out, such as when the fuel cell stack is stopped generating power or when power generation is started.

そして、この組毎に掃気する、つまり、全ての組を掃気することで、複数の燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方の全てを好適に掃気することができる。
なお、後記する実施形態では、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の２基の燃料電池スタックを備えた燃料電池システム１であって、掃気ガス源をポンプ６１とし、第１アノード流路１２（燃料ガス流路）と第２アノード流路２２（燃料ガス流路）を掃気する場合について説明する（図１参照）。 By scavenging every group, that is, by scavenging all the groups, it is possible to suitably scavenge at least one of the fuel gas flow paths and the oxidant gas flow paths of the plurality of fuel cell stacks.
In the embodiment to be described later, the fuel cell system 1 includes two fuel cell stacks, ie, the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20, and the scavenging gas source is the pump 61, and the first anode The case of scavenging the flow path 12 (fuel gas flow path) and the second anode flow path 22 (fuel gas flow path) will be described (see FIG. 1).

請求項２に係る発明は、前記制御手段は、前記各燃料電池スタック毎に前記組を分けることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。 The invention according to claim 2 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the control means divides the set for each fuel cell stack.

このような燃料電池システムによれば、各組を構成する１つの燃料電池スタック毎に、燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方を掃気することができる。 According to such a fuel cell system, at least one of the fuel gas flow channel and the oxidant gas flow channel can be scavenged for each fuel cell stack constituting each set.

請求項３に係る発明は、前記制御手段は、前記燃料電池スタックの組を変化させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。 The invention according to claim 3 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the control means changes the set of the fuel cell stacks.

ここで、「燃料電池スタックの組を変化させる」とは、複数の燃料電池スタックを再度、２つ以上の組に分け直すことを意味する。したがって、分け直す前の「先の組の数」と、分け直した後の「後の組の数」とが異なる場合や、「先の組の数」と「後の組の数」とが同一でも「組」を構成する燃料電池スタックが異なる場合などがある。 Here, “changing the set of fuel cell stacks” means that a plurality of fuel cell stacks are divided again into two or more sets. Therefore, if the “number of the previous group” before the regrouping is different from the “number of the subsequent group” after the reclassification, or the “number of the previous group” and the “number of the subsequent group” There are cases where the fuel cell stacks constituting the “group” are different even if they are the same.

このような燃料電池ステムによれば、例えば、各燃料電池スタックを構成する単セルの電圧を検出するセル電圧検出モニタや、各燃料電池スタックの下流側に露点計などをさらに設け、これらによって各燃料電池スタック内の水分存在状態や掃気状態などを把握し、これに対応して、燃料電池スタックの組を変化させることで、複数の燃料電池スタックをさらに効率的に掃気することができる。なお、燃料電池スタック内に水分が存在すると単セルの電圧が低下する。 According to such a fuel cell stem, for example, a cell voltage detection monitor for detecting the voltage of a single cell constituting each fuel cell stack, and a dew point meter on the downstream side of each fuel cell stack are further provided. A plurality of fuel cell stacks can be scavenged more efficiently by grasping the moisture presence state, the scavenging state, and the like in the fuel cell stack and changing the set of the fuel cell stacks accordingly. Note that when water is present in the fuel cell stack, the voltage of the single cell decreases.

請求項４に係る発明は、前記組毎に掃気した後、前記制御手段は、前記切換手段を制御して、前記複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。 The invention according to claim 4 is characterized in that, after scavenging for each set, the control means controls the switching means to scavenge all of the plurality of fuel cell stacks simultaneously. It is a fuel cell system of any one of Claim 3.

このような燃料電池システムによれば、前記組毎に掃気した後、複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気する構成としたことにより、各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方への掃気ガスの流量は低下する。これにより、電解質膜や燃料ガス流路の内壁などの表面に薄層で残留する水などを、流量が低下し緩やかに流通する掃気ガスに取り込み、電解質膜などの乾燥を促進することができる。 According to such a fuel cell system, after scavenging every group, the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path of each fuel cell stack are configured by simultaneously scavenging all of the plurality of fuel cell stacks. The flow rate of the scavenging gas to at least one of these decreases. As a result, water remaining in a thin layer on the surface of the electrolyte membrane and the inner wall of the fuel gas flow path can be taken into the scavenging gas flowing slowly and with a reduced flow rate, and drying of the electrolyte membrane and the like can be promoted.

請求項５に係る発明は、燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが、前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する複数の燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、掃気ガス源から、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方にそれぞれ掃気ガスを導入し、掃気する燃料電池システムの掃気方法であって、前記複数の燃料電池スタックを２つ以上の組に分け、前記組毎に掃気する第１掃気工程を含むことを特徴とする燃料電池システムの掃気方法である。 The invention according to claim 5 has a fuel gas flow path and an oxidant gas flow path, and the fuel gas is supplied to the fuel gas flow path, and the oxidant gas is supplied to the oxidant gas flow path to generate power. In a fuel cell system including a plurality of fuel cell stacks, a scavenging gas is introduced into at least one of a fuel gas flow path and an oxidant gas flow path of each fuel cell stack from a scavenging gas source, thereby scavenging the fuel cell system. A scavenging method for a fuel cell system comprising a first scavenging step of dividing the plurality of fuel cell stacks into two or more groups and scavenging each group.

このような燃料電池システムの掃気方法によれば、燃料電池スタックの掃気時に、複数の燃料電池スタックを２つ以上の組に分ける構成としたことにより、各組を構成する燃料電池スタックの数は、複数の燃料電池スタックの全数より少なくなる。
そして、この組毎に掃気する構成としたことにより、掃気ガス源から供給される掃気ガスの流量が一定であっても、各組を構成する燃料電池スタックに、流量を大きく落とさずに、掃気ガスをそれぞれ導入することができる。言い換えると、掃気ガス源から掃気ガスを同時に導入する燃料電池スタックの数を、各組を構成する燃料電池スタックに減らしたことで、掃気ガス源から供給される掃気ガスの流量を高めずに少ないエネルギで、各組を構成する燃料電池スタックに、掃気ガスの流量を大きく落とさずに導入することができる。
その結果として、各組を構成する各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方内を好適に掃気することができる。 According to the scavenging method of such a fuel cell system, when scavenging the fuel cell stack, the plurality of fuel cell stacks are divided into two or more groups, so that the number of fuel cell stacks constituting each group is Less than the total number of fuel cell stacks.
In addition, by adopting a configuration in which scavenging is performed for each set, even if the flow rate of the scavenging gas supplied from the scavenging gas source is constant, the scavenging gas is not greatly reduced in the fuel cell stack constituting each set. Each gas can be introduced. In other words, by reducing the number of fuel cell stacks that simultaneously introduce scavenging gas from the scavenging gas source to the fuel cell stacks that make up each set, the flow rate of the scavenging gas supplied from the scavenging gas source is reduced without increasing With energy, the scavenging gas can be introduced into the fuel cell stacks constituting each set without greatly reducing the flow rate of the scavenging gas.
As a result, at least one of the fuel gas channel and the oxidant gas channel of each fuel cell stack constituting each group can be suitably scavenged.

そして、この組毎に掃気する、つまり、全ての組を掃気することで、複数の燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方の全てを好適に掃気することができる。 By scavenging every group, that is, by scavenging all the groups, it is possible to suitably scavenge at least one of the fuel gas flow paths and the oxidant gas flow paths of the plurality of fuel cell stacks.

請求項６に係る発明は、前記第１掃気工程の後、前記複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気する第２掃気工程を、さらに含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システムの掃気方法である。 6. The fuel cell system according to claim 5, further comprising a second scavenging step of scavenging all of the plurality of fuel cell stacks after the first scavenging step. The scavenging method.

このような燃料電池システムの掃気方法によれば、第１掃気工程後、複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気する第２掃気工程をさらに含むことにより、各燃料電池スタックに導入される掃気ガスの流量は低くなり、電解質膜やセパレータなどの表面に薄層で残留する水などを、流量が低下した掃気ガスに取り込み、電解質膜などの乾燥を促進することができる。 According to such a scavenging method of the fuel cell system, after the first scavenging step, the scavenging gas introduced into each fuel cell stack by further including the second scavenging step of scavenging all of the plurality of fuel cell stacks at the same time. Thus, the water remaining in a thin layer on the surface of the electrolyte membrane or the separator can be taken into the scavenging gas having a reduced flow rate to promote the drying of the electrolyte membrane or the like.

本発明によれば、複数の燃料電池スタックを、少ないエネルギで好適に掃気できる燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which can scavenge a some fuel cell stack suitably with little energy, and the scavenging method of a fuel cell system can be provided.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図３を適宜参照して説明する。
参照する図面において、図１は、本実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。図２は、本実施形態に係る燃料電池システムの制御を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すタイムチャートである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as appropriate.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing control of the fuel cell system according to the present embodiment. FIG. 3 is a time chart showing the operation of the fuel cell system according to the present embodiment.

≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池自動車に搭載されたシステムであり、燃料電池自動車の停止時（第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の停止時）に、第１排出弁４１および第２排出弁４２（切換手段）を制御して掃気ガスを導入し、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０を好適に掃気するシステムである。 ≪Configuration of fuel cell system≫
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 according to the present embodiment is a system mounted on a fuel cell vehicle. When the fuel cell vehicle is stopped (the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 A system in which scavenging gas is introduced by controlling the first exhaust valve 41 and the second exhaust valve 42 (switching means) and the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 are preferably scavenged at the time of stoppage) is there.

ここで、本実施形態では、第１燃料電池スタック１０と第２燃料電池スタック２０との２基の燃料電池スタックを備えた燃料電池システム１について、第１燃料電池スタック１０の第１アノード流路１２（燃料ガス流路）と第２燃料電池スタック２０の第２アノード流路２２（燃料ガス流路）の掃気に、本発明を適用した場合に説明する。そして、２基の燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１０と第２燃料電池スタック２０）が、各燃料電池スタック毎に組が分けられ（組の数は２つ、各組を構成する燃料電池スタックの数は１基）、この組毎に掃気した後（第１掃気工程）、第１燃料電池スタック１０の第１アノード流路１２と第２燃料電池スタック２０の第２アノード流路２２とを同時に掃気する（第２掃気工程）場合について説明する。第１掃気工程においては、第１アノード流路１２、第２アノード流路２２の順に掃気する場合について説明する。
また、説明を簡単にするため、カソード系のポンプ５１と、掃気ガス導入系のポンプ６１（掃気ガス源）とを切り分けた場合について説明する。 Here, in the present embodiment, for the fuel cell system 1 including two fuel cell stacks, the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20, the first anode flow path of the first fuel cell stack 10 is used. 12 (fuel gas flow channel) and the second anode flow channel 22 (fuel gas flow channel) of the second fuel cell stack 20 will be described when the present invention is applied to scavenging. The two fuel cell stacks (the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20) are divided into sets for each fuel cell stack (the number of sets is two, the fuel cells constituting each set). The number of stacks is one), and after scavenging for each set (first scavenging step), the first anode channel 12 of the first fuel cell stack 10 and the second anode channel 22 of the second fuel cell stack 20 Will be described at the same time (second scavenging step). In the first scavenging step, a case where scavenging is performed in the order of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 will be described.
For the sake of simplicity, a case where the cathode pump 51 and the scavenging gas introduction pump 61 (scavenging gas source) are separated will be described.

図１に示すように、燃料電池システム１は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０と、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０のアノード側に水素ガス（燃料ガス、反応ガス）を供給・排出するアノード系と、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０のカソード側に加湿空気（酸化剤ガス、反応ガス）を供給・排出するカソード系と、掃気時に掃気ガスを第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０のアノード側に導入する掃気ガス導入系と、これらを制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、制御装置）を主に備えている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes hydrogen gas (fuel gas) on the anode side of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 and the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20. , Reactive gas), a cathode system for supplying and discharging humidified air (oxidant gas, reactive gas) to the cathode side of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20, and scavenging A scavenging gas introduction system that sometimes introduces scavenging gas to the anode side of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 and an ECU 70 (Electronic Control Unit, control device) for controlling them are mainly provided.

＜第１燃料電池スタック＞
第１燃料電池スタック１０は、主として、一価の陽イオン交換型の第１電解質膜１１の両面をアノード（燃料極）およびカソード（空気極）で挟持してなる膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly、膜電極複合体とも称される）が、セパレータを介して、複数積層されることで構成されている。セパレータには、第１電解質膜１１の全面に水素ガス（燃料ガス）、加湿空気（酸化剤ガス）をそれぞれ供給するための溝、各単セルに供給するための貫通孔などが複雑に形成されており、これら溝などが第１アノード流路１２（燃料ガス流路、反応ガス流路）、第１カソード流路１３（酸化剤ガス流路、反応ガス流路）として機能している。
そして、第１燃料電池スタック１０の通常発電時には、第１アノード流路１２には水素ガスが流通し、この流通する水素ガスが各アノードに供給されるようになっている。一方、第１カソード流路１３には、加湿空気が流通し、この流通する加湿空気が各カソードに供給されるようになっている。水素ガスが各アノードに、加湿空気が各カソードに供給されると、各アノード・各カソードで電気化学反応が生じて、各単セルで所定の電位差が発生し、単セルが一般に直列で接続されているため、第１燃料電池スタック１０から大きな電力を取り出すことが可能となっている。 <First fuel cell stack>
The first fuel cell stack 10 mainly includes a membrane electrode assembly (MEA: Membrane) in which both surfaces of a monovalent cation exchange type first electrolyte membrane 11 are sandwiched between an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode). Electrode Assembly, also called a membrane electrode assembly) is formed by stacking a plurality of layers through a separator. In the separator, grooves for supplying hydrogen gas (fuel gas) and humidified air (oxidant gas) are respectively formed on the entire surface of the first electrolyte membrane 11, and through holes for supplying each single cell are formed in a complicated manner. These grooves and the like function as a first anode channel 12 (fuel gas channel, reaction gas channel) and a first cathode channel 13 (oxidant gas channel, reaction gas channel).
During normal power generation of the first fuel cell stack 10, hydrogen gas flows through the first anode flow path 12, and the flowing hydrogen gas is supplied to each anode. On the other hand, the humidified air flows through the first cathode channel 13, and the flowing humidified air is supplied to each cathode. When hydrogen gas is supplied to each anode and humidified air is supplied to each cathode, an electrochemical reaction occurs in each anode and each cathode, and a predetermined potential difference is generated in each single cell, and the single cells are generally connected in series. Therefore, large electric power can be taken out from the first fuel cell stack 10.

＜第２燃料電池スタック＞
第２燃料電池スタック２０は、第１燃料電池スタック１０と同じ構成であるため、簡単に説明すると、第２電解質膜２１を有しており、その一方面側に水素ガスを供給するための第２アノード流路２２（燃料ガス流路、反応ガス流路）と、他方面側に加湿空気を供給するための第２カソード流路２３（酸化剤ガス流路、反応ガス流路）を有している。 <Second fuel cell stack>
Since the second fuel cell stack 20 has the same configuration as that of the first fuel cell stack 10, briefly described, the second fuel cell stack 20 has a second electrolyte membrane 21, and a second fuel cell stack 20 for supplying hydrogen gas to one side thereof. 2 anode passage 22 (fuel gas passage, reaction gas passage) and second cathode passage 23 (oxidant gas passage, reaction gas passage) for supplying humidified air to the other side ing.

＜アノード系＞
アノード系は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０のアノード側に配置され、水素ガスを供給・排出する系である。以下、アノード系の水素ガス供給側、水素ガス排出側の順で説明する。 <Anode system>
The anode system is a system that is arranged on the anode side of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 and supplies / discharges hydrogen gas. Hereinafter, the description will be made in the order of the anode gas supply side and the hydrogen gas discharge side.

＜アノード系−水素供給側＞
アノード系の水素供給側は、水素ガスが貯蔵された水素タンク３１と、遮断弁３２と、エゼクタ３３とを主に備えている。水素タンク３１は、配管３１ａを介して下流側の遮断弁３２に接続しており、遮断弁３２は配管３２ａを介して下流側のエゼクタ３３に接続している。そして、エゼクタ３３は、途中位置で分岐した配管３３ａを介して、第１開閉弁３５と第２開閉弁３６にそれぞれ接続している。第１開閉弁３５は、配管３５ａ（掃気ガス導入配管）を介して、第１燃料電池スタック１０の第１アノード流路１２に接続しており、第２開閉弁３６は、配管３６ａ（掃気ガス導入配管）を介して、第２燃料電池スタック２０の第２アノード流路２２に接続している。遮断弁３２、第１開閉弁３５および第２開閉弁３６は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１はこれらを所望に開閉可能となっている。
また、遮断弁３２とエゼクタ３３との間の配管３２ａには、減圧弁（図示しない）が設けられている。
したがって、遮断弁３２、第１開閉弁３５および第２開閉弁３６を開くと、水素タンク３１から、水素ガスが所定に減圧された後、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２に供給されるようになっている。 <Anode system-hydrogen supply side>
The anode hydrogen supply side mainly includes a hydrogen tank 31 in which hydrogen gas is stored, a shut-off valve 32, and an ejector 33. The hydrogen tank 31 is connected to a downstream shut-off valve 32 via a pipe 31a, and the shut-off valve 32 is connected to a downstream ejector 33 via a pipe 32a. The ejector 33 is connected to the first on-off valve 35 and the second on-off valve 36 via a pipe 33a branched at an intermediate position. The first on-off valve 35 is connected to the first anode flow path 12 of the first fuel cell stack 10 via a pipe 35a (scavenging gas introduction pipe), and the second on-off valve 36 is connected to the pipe 36a (scavenging gas). It is connected to the second anode flow path 22 of the second fuel cell stack 20 via an introduction pipe). The shut-off valve 32, the first on-off valve 35, and the second on-off valve 36 are electrically connected to a control unit 71 of the ECU 70 described later, and the control unit 71 can open and close them as desired.
Further, a pressure reducing valve (not shown) is provided in the pipe 32 a between the shutoff valve 32 and the ejector 33.
Therefore, when the shut-off valve 32, the first on-off valve 35, and the second on-off valve 36 are opened, the hydrogen gas from the hydrogen tank 31 is depressurized to a predetermined level, and then the first anode passage 12 and the second anode passage 22 are supplied. It comes to be supplied.

＜アノード系−水素排出側＞
アノード系の水素排出側は、第１排出弁４１（切換手段）および第２排出弁４２（切換手段）と、第１アノード流路１２および第２アノード流路から排出されたガス（以下、アノードオフガス）を気液分離する気液分離器４３と、未反応の水素ガスを希釈する希釈器４５と、掃気時（または水素パージ時）に開かれる掃気弁４６（水素パージ弁）とを主に備えている。 <Anode system-Hydrogen discharge side>
The hydrogen discharge side of the anode system includes a first discharge valve 41 (switching means) and a second discharge valve 42 (switching means), gas discharged from the first anode flow path 12 and the second anode flow path (hereinafter referred to as anode). A gas-liquid separator 43 that gas-liquid separates off gas), a diluter 45 that dilutes unreacted hydrogen gas, and a scavenging valve 46 (hydrogen purge valve) that is opened during scavenging (or during hydrogen purging). I have.

［第１排出弁、第２排出弁］
第１排出弁４１は、配管４１ａを介して、第１アノード流路１２の下流側に接続しており、第１アノード流路１２内のガス（掃気ガスなど）の流通／非流通を切り換える機器である。第２排出弁４２は、配管４２ａを介して、第２アノード流路２２の下流側に接続しており、第２アノード流路２２内のガス（掃気ガスなど）の流通／非流通を切り換える機器である。第１排出弁４１の下流側と第２排出弁４２の下流側は、途中の合流点で合流する配管４３ａが接続しており、配管４３ａの下流側は、気液分離器４３に接続している。 [First discharge valve, second discharge valve]
The first discharge valve 41 is connected to the downstream side of the first anode flow path 12 via the pipe 41a, and switches the flow / non-flow of the gas (scavenging gas etc.) in the first anode flow path 12. It is. The second exhaust valve 42 is connected to the downstream side of the second anode flow path 22 via the pipe 42a, and switches the flow / non-flow of the gas (scavenging gas etc.) in the second anode flow path 22. It is. The downstream side of the first discharge valve 41 and the downstream side of the second discharge valve 42 are connected to a pipe 43 a that joins at a midway junction, and the downstream side of the pipe 43 a is connected to the gas-liquid separator 43. Yes.

また、第１排出弁４１および第２排出弁４２は、例えば電磁式の開閉弁であり、後記するＥＣＵ７０の制御部７１にそれぞれ電気的に接続しており、制御部７１は、第１排出弁４１と第２排出弁４２とを、独立して開閉可能となっている。そして、後記するように、第１排出弁４１、第２排出弁４２を適宜に開閉させることで、第１掃気工程において、第１アノード流路１２と、第２アノード流路２２とを順に掃気可能となっている。 Further, the first discharge valve 41 and the second discharge valve 42 are, for example, electromagnetic on-off valves, and are electrically connected to a control unit 71 of the ECU 70 described later, and the control unit 71 includes the first discharge valve. 41 and the 2nd discharge valve 42 can be opened and closed independently. Then, as will be described later, by appropriately opening and closing the first discharge valve 41 and the second discharge valve 42, the first anode flow path 12 and the second anode flow path 22 are sequentially scavenged in the first scavenging step. It is possible.

［気液分離器］
気液分離器４３（キャッチタンク）は、通常発電時にアノードオフガス中の水分を分離して、循環する水素ガス中の水分を除去するための機器、言い換えると、アノードオフガス中の未反応の水素ガスを回収するための機器である。気液分離器４３は、冷媒が流通する冷媒配管（図示しない）などを備えており、配管４３ａを介して、第１アノード流路１２、第２アノード流路２２から導入されたアノードオフガスを所定に冷却し、未反応の水素ガスと水とに気液分離可能となっている。ただし、気液分離器４３の気液分離方式はこれに限定されず、例えば遠心力により分離する方式であってもよい。 [Gas-liquid separator]
The gas-liquid separator 43 (catch tank) is a device for separating moisture in the anode off-gas during normal power generation and removing moisture in the circulating hydrogen gas, in other words, unreacted hydrogen gas in the anode off-gas. It is equipment for collecting. The gas-liquid separator 43 includes a refrigerant pipe (not shown) through which a refrigerant flows, and the anode off-gas introduced from the first anode flow path 12 and the second anode flow path 22 is predetermined through the pipe 43a. It is possible to separate the gas and liquid into unreacted hydrogen gas and water. However, the gas-liquid separation method of the gas-liquid separator 43 is not limited to this, and may be a method of separating by a centrifugal force, for example.

気液分離器４３の下流側は、配管４３ｂを介してドレン弁４４と、配管４３ｃを介してエゼクタ３３とにそれぞれ接続している。配管４３ｂは、分離された水（液体）が排出されるように、気液分離器４３の適所（底壁など）に設けられている。配管４３ｃは、分離された未反応の水素ガスをエゼクタ３３に戻し循環できるように、気液分離器４３の適所（上壁など）に設けられている。 The downstream side of the gas-liquid separator 43 is connected to the drain valve 44 via the pipe 43b and the ejector 33 via the pipe 43c. The pipe 43b is provided at an appropriate position (such as the bottom wall) of the gas-liquid separator 43 so that the separated water (liquid) is discharged. The pipe 43c is provided at an appropriate place (such as the upper wall) of the gas-liquid separator 43 so that the separated unreacted hydrogen gas can be returned to the ejector 33 and circulated.

［ドレン弁］
ドレン弁４４は、配管４４ａを介して、下流側の希釈器４５に接続している。また、ドレン弁４４は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は、ドレン弁を所望に開閉可能となっている。
したがって、通常発電時にドレン弁４４を適宜に開くことにより、気液分離器４３で分離された水が、配管４３ｂ、ドレン弁４４、配管４４ａを介して、希釈器４５に流れるようになっている。また、ドレン弁４４は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の掃気時にも開かれ、掃気ガスおよび押し出された水などが、希釈器４５に流れるようになっている。 [Drain valve]
The drain valve 44 is connected to a diluter 45 on the downstream side via a pipe 44a. The drain valve 44 is electrically connected to a control unit 71 of the ECU 70 described later, and the control unit 71 can open and close the drain valve as desired.
Accordingly, by appropriately opening the drain valve 44 during normal power generation, the water separated by the gas-liquid separator 43 flows into the diluter 45 through the pipe 43b, the drain valve 44, and the pipe 44a. . The drain valve 44 is also opened when the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 are scavenged, so that scavenging gas and extruded water flow to the diluter 45.

［希釈器］
希釈器４５（希釈ボックス）は、内部に希釈空間を有する箱状の機器であり、未反応の水素ガスを含むアノードオフガスなどを希釈可能となっている。希釈器４５の上流側は、前記した配管４４ａの他、後記する配管４６ｂと、配管５２ｂとに接続している。
そして、配管４４ａ、配管４６ｂから希釈器４５内に供給されたアノードオフガスなどは、配管５２ｂから供給されたカソードオフガスによって希釈された後、希釈器４５の所定位置に設けられた配管を介して、外気中に排出されるようになっている。 [Diluter]
The diluter 45 (dilution box) is a box-shaped device having a dilution space inside, and can dilute anode off-gas containing unreacted hydrogen gas. The upstream side of the diluter 45 is connected to a pipe 46b, which will be described later, and a pipe 52b in addition to the pipe 44a.
The anode off gas supplied from the pipe 44a and the pipe 46b into the diluter 45 is diluted with the cathode off gas supplied from the pipe 52b, and then is passed through a pipe provided at a predetermined position of the diluter 45. It is designed to be discharged into the open air.

［掃気弁］
掃気弁４６（掃気排出弁）は、開閉式の止め弁であり、掃気弁４６の上流側は、配管４６ａを介して、前記合流点より下流側の配管４３ａに接続している。掃気弁４６の下流側は、配管４６ｂを介して、希釈器４５に接続している。また、掃気弁４６は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は掃気弁４６を所望に開閉可能となっている。 [Scavenging valve]
The scavenging valve 46 (scavenging discharge valve) is an open / close type stop valve, and the upstream side of the scavenging valve 46 is connected to a pipe 43a downstream from the junction through a pipe 46a. The downstream side of the scavenging valve 46 is connected to the diluter 45 via a pipe 46b. Further, the scavenging valve 46 is electrically connected to a control unit 71 of the ECU 70 described later, and the control unit 71 can open and close the scavenging valve 46 as desired.

そして、燃料電池２の掃気時や、循環により不純物（カソード側から電解質膜３を透過した窒素ガス、水分）が多くなった水素ガスを排出（パージ）するとき（以下、水素パージ時）に、掃気弁４６を開くことで、掃気時には第１燃料電池スタック１０、第２燃料電池スタック２０から排出された掃気ガス（オフガス）と共に押し出された水が、水素パージ時には含水量の高い水素ガス（オフガス）が、配管４６ａ、掃気弁４６、配管４６ｂを順に流通し、希釈器４５に送られるようになっている。 Then, when scavenging the fuel cell 2 or discharging (purging) hydrogen gas in which impurities (nitrogen gas and moisture that have passed through the electrolyte membrane 3 from the cathode side) increased due to circulation (hereinafter referred to as hydrogen purging), By opening the scavenging valve 46, the water pushed out together with the scavenging gas (off gas) discharged from the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 at the time of scavenging is a hydrogen gas (off gas) having a high water content at the time of hydrogen purging. ) Flows through the pipe 46a, the scavenging valve 46, and the pipe 46b in this order, and is sent to the diluter 45.

＜カソード系＞
カソード系は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０のカソード側に加湿空気（掃気時は非加湿空気）を供給・排出する系であり、ポンプ５１（コンプレッサ）、背圧弁５２を主に備えている。 <Cathode system>
The cathode system is a system that supplies / discharges humidified air (non-humidified air during scavenging) to the cathode side of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20, and includes a pump 51 (compressor) and a back pressure valve 52. Mainly prepared.

＜カソード系−空気供給側＞
まず、カソード系の空気供給側について説明すると、ポンプ５１は、外気を取り込み、圧縮して、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３とに送る機器である。ポンプ５１の下流側は、二股に分岐した配管５１ａを介して、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３とに接続している。また、配管５１ａには、加湿器（図示しない）が設けられており、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の通常発電時は、取り込まれた空気を加湿可能となっている。 <Cathode system-Air supply side>
First, the cathode air supply side will be described. The pump 51 is a device that takes in outside air, compresses it, and sends it to the first cathode channel 13 and the second cathode channel 23. The downstream side of the pump 51 is connected to the first cathode channel 13 and the second cathode channel 23 via a bifurcated piping 51a. Further, the pipe 51a is provided with a humidifier (not shown) so that the taken-in air can be humidified during normal power generation of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20.

＜カソード系−空気排出側＞
次に、カソード系の空気排出側について説明すると、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３の下流側に、途中で合流する配管５２ａが接続しており、配管５２ａの下流側は、背圧弁５２に接続している。したがって、背圧弁５２の開度を適宜に調整することで、第１カソード流路１３および第２カソード流路２３内のガスの圧力を調整可能となっている。 <Cathode system-Air discharge side>
Next, the air discharge side of the cathode system will be described. A pipe 52a that joins in the middle is connected to the downstream side of the first cathode flow path 13 and the second cathode flow path 23, and the downstream side of the pipe 52a is The back pressure valve 52 is connected. Therefore, the pressure of the gas in the first cathode channel 13 and the second cathode channel 23 can be adjusted by appropriately adjusting the opening of the back pressure valve 52.

そして、背圧弁５２の下流側は、配管５２ｂを介して、前記したアノード系の希釈器４５に接続している。したがって、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３から排出されたカソードオフガス（通常発電時は加湿空気＋生成した水、掃気時は掃気ガス＋押し出された水）が、配管５２ａ、背圧弁５２、配管５２ｂを介して希釈器４５に供給されるようになっている。 The downstream side of the back pressure valve 52 is connected to the anode-type diluter 45 described above via a pipe 52b. Accordingly, the cathode off-gas discharged from the first cathode channel 13 and the second cathode channel 23 (humidified air + generated water during normal power generation, scavenged gas + extruded water during scavenging) is transferred to the pipe 52a, the back. The diluter 45 is supplied via the pressure valve 52 and the pipe 52b.

＜掃気ガス導入系＞
掃気ガス導入系は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の掃気時に、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２に掃気ガスを導入するための系であり、ポンプ６１（掃気ガス源、コンプレッサ）と、第１導入弁６２と、第２導入弁６３とを主に備えている。 <Scavenging gas introduction system>
The scavenging gas introduction system is a system for introducing scavenging gas into the first anode channel 12 and the second anode channel 22 when scavenging the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20. (Scavenging gas source, compressor), a first introduction valve 62, and a second introduction valve 63 are mainly provided.

［ポンプ］
ポンプ６１（掃気ガス源）は、掃気時に稼動し、外気を取り込み掃気ガスとして送る機器である。ポンプ６１の下流側は、配管６１ａ（掃気ガス導入配管）に接続しており、配管６１ａはその途中で分岐して、第１導入弁６２と、第２導入弁６３とに接続している。第１導入弁６２の下流側は、配管６２ａ（掃気ガス導入配管）を介して、配管３５ａに接続している。第２導入弁６３の下流側は、配管６３ａ（掃気ガス導入配管）を介して、配管３６ａに接続している。また、ポンプ６１と、第１導入弁６２および第２導入弁６３とは、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は、これらを所望に開閉可能となっている。 [pump]
The pump 61 (scavenging gas source) is a device that operates during scavenging, takes in outside air, and sends it as scavenging gas. The downstream side of the pump 61 is connected to a pipe 61 a (scavenging gas introduction pipe), and the pipe 61 a branches in the middle of the pump 61 and is connected to the first introduction valve 62 and the second introduction valve 63. The downstream side of the first introduction valve 62 is connected to the pipe 35a via a pipe 62a (scavenging gas introduction pipe). The downstream side of the second introduction valve 63 is connected to the pipe 36a via a pipe 63a (scavenging gas introduction pipe). The pump 61, the first introduction valve 62, and the second introduction valve 63 are electrically connected to a control unit 71 of the ECU 70 described later, and the control unit 71 can open and close them as desired. Yes.

したがって、ポンプ６１を稼動し、第１導入弁６２および第２導入弁６３を開くことで、掃気ガスが、配管６１ａ、配管６２ａ、配管３５ａの一部を介して、第１アノード流路１２に、配管６１ａ、配管６３ａ、配管３５ａの一部を介して、第２アノード流路２２に導入されるようになっている。 Therefore, by operating the pump 61 and opening the first introduction valve 62 and the second introduction valve 63, the scavenging gas flows into the first anode flow path 12 through a part of the pipe 61a, the pipe 62a, and the pipe 35a. The pipe 61a, the pipe 63a, and a part of the pipe 35a are introduced into the second anode flow path 22.

ここで、本実施形態において、特許請求の範囲における「掃気ガス導入配管」は、配管６１ａと、配管６２ａと、配管３５ａの一部と、配管６３ａと、配管３６ａの一部とで構成されている。そして、この掃気ガス導入配管の一端側（上流側）は、ポンプ６１（掃気ガス源）に接続しており、他端側（下流側）は配管６１ａの分岐点で分岐し、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２とにそれぞれ接続している。 Here, in this embodiment, the “scavenging gas introduction pipe” in the claims includes a pipe 61a, a pipe 62a, a part of the pipe 35a, a pipe 63a, and a part of the pipe 36a. Yes. Then, one end side (upstream side) of the scavenging gas introduction pipe is connected to the pump 61 (scavenging gas source), and the other end side (downstream side) branches off at the branch point of the pipe 61a, and the first anode flow The channel 12 and the second anode channel 22 are connected to each other.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、第１燃料電池スタック１０および第２燃料電池スタック２０の掃気を制御する機能を主に有している。ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路、各種記憶媒体などを含んで構成され、制御部７１（制御手段）と、掃気データ記憶部７２と、クロック７３とを主に備えている。 <ECU>
The ECU 70 mainly has a function of controlling scavenging of the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20. The ECU 70 includes a CPU, ROM, RAM, various interfaces, electronic circuits, various storage media, and the like, and mainly includes a control unit 71 (control means), a scavenging data storage unit 72, and a clock 73. Yes.

［制御部］
制御部７１は、遮断弁３２、第１開閉弁３５、第２開閉弁３６、第１排出弁４１、第２排出弁４２、ドレン弁４４、掃気弁４６、第１導入弁６２、第２導入弁６３と電気的に接続しており、これらを所望に開閉可能となっている。制御部７１は、ポンプ６１と電気的に接続しており、ポンプ６１を所望の回転速度で稼動可能となっている。
また、制御部７１は、燃料電池自動車の図示しないイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＳＷ）と接続しており、ＩＧＳＷのＯＮ／ＯＦＦに連動するようになっている。 [Control unit]
The controller 71 includes a shutoff valve 32, a first on-off valve 35, a second on-off valve 36, a first exhaust valve 41, a second exhaust valve 42, a drain valve 44, a scavenging valve 46, a first introduction valve 62, and a second introduction. The valve 63 is electrically connected and can be opened and closed as desired. The controller 71 is electrically connected to the pump 61 and can operate the pump 61 at a desired rotational speed.
The control unit 71 is connected to an ignition switch (hereinafter referred to as IGSW) (not shown) of the fuel cell vehicle, and is linked to ON / OFF of the IGSW.

制御部７１は、第１掃気工程において、第１アノード流路１２、第２アノード流路２２の掃気がそれぞれ完了したか否かを判定する機能を有している。また、制御部７１は、第２掃気工程において、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２の同時掃気が完了したか否かを判定する機能を有している。具体的な判定方法については、後記するため、ここでの説明は省略する。 The controller 71 has a function of determining whether scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 has been completed in the first scavenging process. The control unit 71 has a function of determining whether or not the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 is completed in the second scavenging process. Since a specific determination method will be described later, a description thereof is omitted here.

［掃気データ記憶部］
掃気データ記憶部７２には、予備実験などにより求められた目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１、目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２、目標同時掃気時間Δｔ３が記憶されている。掃気データ記憶部７２は、制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は、目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１などを適宜参照可能となっている。
目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１、目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２は、組を構成する燃料電池スタックの数、各燃料電池スタック大きさなどに依存する。本実施形態では、前記したように、第１燃料電池スタック１０と第２燃料電池スタック２０とは、同じ仕様であるため、目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１と目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２とは同一になる。 [Scavenging data storage]
The scavenging data storage unit 72 stores a target first anode channel scavenging time Δt1, a target second anode channel scavenging time Δt2, and a target simultaneous scavenging time Δt3 obtained by a preliminary experiment or the like. The scavenging data storage unit 72 is electrically connected to the control unit 71, and the control unit 71 can appropriately refer to the target first anode channel scavenging time Δt1.
The target first anode channel scavenging time Δt1 and the target second anode channel scavenging time Δt2 depend on the number of fuel cell stacks constituting each set, the size of each fuel cell stack, and the like. In the present embodiment, as described above, since the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 have the same specifications, the target first anode flow passage scavenging time Δt1 and the target second anode flow passage scavenging time. Δt2 is the same.

［クロック］
クロック７３は、常に時刻を刻んでおり、この時刻は制御部７１に送られている。 [clock]
The clock 73 always keeps time, and this time is sent to the control unit 71.

≪燃料電池システムの制御フロー≫
次に、本実施形態に係る燃料電池システム１に設定された制御フローについて、図１に加えて、図２を主に参照しつつ説明する。 ≪Control flow of fuel cell system≫
Next, a control flow set in the fuel cell system 1 according to the present embodiment will be described with reference mainly to FIG. 2 in addition to FIG.

燃料電池自動車のＩＧＳＷ（図示しない）がＯＦＦされると、図２に示す制御フローがスタートするようになっている。 When the IGSW (not shown) of the fuel cell vehicle is turned off, the control flow shown in FIG. 2 is started.

ステップＳ１０１において、制御部７１は、ＩＧＳＷ（図示しない）のＯＦＦに連動して、遮断弁３２と、第１開閉弁３５および第２開閉弁３６とを閉じるように設定されている。これにより、水素タンク３１から、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２への水素ガスの供給が停止されるようになっている。
また、制御部７１は、第１排出弁４１および第２排出弁４２を閉じ、ドレン弁４４および掃気弁４６を開くように設定されている。 In step S101, the control unit 71 is set to close the shut-off valve 32, the first on-off valve 35, and the second on-off valve 36 in conjunction with turning off the IGSW (not shown). Thereby, the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 31 to the first anode channel 12 and the second anode channel 22 is stopped.
The control unit 71 is set to close the first discharge valve 41 and the second discharge valve 42 and open the drain valve 44 and the scavenging valve 46.

ステップＳ１０２において、制御部７１は、ポンプ６１（掃気ガス源）を所定の回転速度で稼動させると共に、第１導入弁６２と、第２導入弁６３とを開くように設定されている。これにより、ポンプ６１から掃気ガスが、配管６１ａ、配管６２ａ、配管３５ａの一部を介して第１アノード流路１２に、配管６１ａ、配管６３ａ、配管３６ａの一部を介して、第２アノード流路２２に、それぞれ供給されるようになっている。 In step S102, the control unit 71 is set to operate the pump 61 (scavenging gas source) at a predetermined rotational speed and open the first introduction valve 62 and the second introduction valve 63. As a result, the scavenging gas from the pump 61 passes through the pipe 61a, the pipe 62a, and a part of the pipe 35a to the first anode flow path 12 to the second anode through the pipe 61a, the pipe 63a, and a part of the pipe 36a. Each is supplied to the flow path 22.

ステップＳ１０３において、制御部７１は、第１排出弁４１を開くように設定されている。これにより、第１アノード流路１２に掃気ガスが流通し、第１アノード流路１２の掃気が開始されるようになっている。
また、制御部７１は、第１排出弁４１を開くと共に、クロック７３からの時刻に基づいて、実際の第１アノード流路掃気時間（実測第１アノード流路掃気時間Δｔ１１）を計測するように設定されている。 In step S103, the control unit 71 is set to open the first discharge valve 41. As a result, scavenging gas flows through the first anode channel 12 and scavenging of the first anode channel 12 is started.
The control unit 71 opens the first discharge valve 41 and measures the actual first anode channel scavenging time (actually measured first anode channel scavenging time Δt11) based on the time from the clock 73. Is set.

ステップＳ１０４において、制御部７１は、第１アノード流路１２の掃気が完了したか否かを判定するように設定されている。具体的には、制御部７１は、掃気データ記憶部７２にアクセスし、目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１を参照して、これと実測第１アノード流路掃気時間Δｔ１１とを比較し、実測第１アノード流路掃気時間Δｔ１１が目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１を超えた場合（Δｔ１１＞Δｔ１）、第１アノード流路１２の掃気が完了したと判定するように設定されている。 In step S104, the control unit 71 is set to determine whether or not scavenging of the first anode channel 12 has been completed. Specifically, the control unit 71 accesses the scavenging data storage unit 72, refers to the target first anode channel scavenging time Δt 1, compares this with the measured first anode channel scavenging time Δt 11, and actually measures it. When the first anode channel scavenging time Δt11 exceeds the target first anode channel scavenging time Δt1 (Δt11> Δt1), the scavenging of the first anode channel 12 is determined to be completed.

第１アノード流路１２の掃気は完了した（Δｔ１１＞Δｔ１）と判定された場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進むようになっている。一方、第１アノード流路１２の掃気は完了していない（Δｔ１１≦Δｔ１）と判定された場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ステップＳ１０４の判定を繰り返すように設定されている。 When it is determined that the scavenging of the first anode channel 12 has been completed (Δt11> Δt1) (Yes in S104), the process proceeds to step S105. On the other hand, when it is determined that scavenging of the first anode channel 12 is not completed (Δt11 ≦ Δt1) (S104 · No), the determination in step S104 is repeated.

ステップＳ１０５において、制御部７１は、第１排出弁４１を閉じるように設定されている。 In step S <b> 105, the control unit 71 is set to close the first discharge valve 41.

ステップＳ１０６において、制御部７１は、第２排出弁４２を開くように設定されている。これにより、第２アノード流路２２に掃気ガスが流通し、第２アノード流路２２の掃気が開始されるようになっている。
また、制御部７１は、第２排出弁４２を開くと共に、クロック７３からの時刻に基づいて、実際の第２アノード流路掃気時間（実測第２アノード流路掃気時間Δｔ１２）を計測するように設定されている。 In step S106, the control unit 71 is set to open the second discharge valve. As a result, scavenging gas flows through the second anode channel 22 and scavenging of the second anode channel 22 is started.
The control unit 71 opens the second discharge valve 42 and measures the actual second anode channel scavenging time (actually measured second anode channel scavenging time Δt12) based on the time from the clock 73. Is set.

ステップＳ１０７において、制御部７１は、第２アノード流路２２の掃気が完了したか否かを判定するように設定されている。具体的には、制御部７１は、掃気データ記憶部７２にアクセスし、目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２を参照して、これと実測第２アノード流路掃気時間Δｔ１２とを比較し、実測第２アノード流路掃気時間Δｔ１２が目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２を超えた場合（Δｔ１２＞Δｔ２）、第２アノード流路２２の掃気が完了したと判定するように設定されている。 In step S107, the control unit 71 is set to determine whether or not the scavenging of the second anode channel 22 has been completed. Specifically, the control unit 71 accesses the scavenging data storage unit 72, refers to the target second anode channel scavenging time Δt2, compares this with the measured second anode channel scavenging time Δt12, and measures When the second anode channel scavenging time Δt12 exceeds the target second anode channel scavenging time Δt2 (Δt12> Δt2), the scavenging of the second anode channel 22 is determined to be completed.

第２アノード流路２２の掃気は完了した（Δｔ１２＞Δｔ２）と判定された場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進むようになっている。一方、第２アノード流路２２の掃気は完了していない（Δｔ１２≦Δｔ２）と判定された場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、ステップＳ１０７の判定を繰り返すように設定されている。 When it is determined that the scavenging of the second anode channel 22 has been completed (Δt12> Δt2) (Yes in S107), the process proceeds to step S108. On the other hand, when it is determined that scavenging of the second anode flow path 22 is not completed (Δt12 ≦ Δt2) (No in S107), the determination in step S107 is repeated.

ステップＳ１０８において、制御部７１は、第１排出弁４１を開くように設定されている。これにより、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２の両方に掃気ガスが流通し、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２の同時掃気が開始されるようになっている。
また、制御部７１は、第１排出弁４１を開くと共に、クロック７３からの時刻に基づいて、実際の同時掃気時間（実測同時掃気時間Δｔ１３）を計測するように設定されている。 In step S108, the control unit 71 is set to open the first discharge valve 41. As a result, scavenging gas flows through both the first anode channel 12 and the second anode channel 22, and simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 is started. .
Further, the control unit 71 is set to open the first discharge valve 41 and measure the actual simultaneous scavenging time (measured simultaneous scavenging time Δt13) based on the time from the clock 73.

ステップＳ１０９において、制御部７１は、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２の同時掃気が完了したか否かを判定するように設定されている。具体的には、制御部７１は、掃気データ記憶部７２にアクセスし、目標同時掃気時間Δｔ３を参照して、これと実測同時掃気時間Δｔ１３とを比較し、実測同時掃気時間Δｔ１３が目標同時掃気時間Δｔ３を超えた場合（Δｔ１３＞Δｔ３）、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２との同時掃気が完了したと判定するように設定されている。 In step S109, the controller 71 is set to determine whether or not the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 has been completed. Specifically, the control unit 71 accesses the scavenging data storage unit 72, refers to the target simultaneous scavenging time Δt3, compares this with the actual simultaneous scavenging time Δt13, and the actual simultaneous scavenging time Δt13 is the target simultaneous scavenging. When the time Δt3 is exceeded (Δt13> Δt3), it is determined that it is determined that the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 has been completed.

第１アノード流路１２と第２アノード流路２２との同時掃気は完了した（Δｔ１３＞Δｔ３）と判定された場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進むようになっている。一方、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２との同時掃気は完了していない（Δｔ１３≦Δｔ３）と判定された場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ステップＳ１０９の判定を繰り返すように設定されている。 When it is determined that the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 has been completed (Δt13> Δt3) (S109 · Yes), the process proceeds to step S110. On the other hand, when it is determined that the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 has not been completed (Δt13 ≦ Δt3) (S109 · No), the determination in step S109 is repeated. ing.

ステップＳ１１０において、制御部７１は、第１導入弁６２、第２導入弁６３、第１排出弁４１、第２排出弁４２を閉じるようになっている。
そして、ポンプ６１の稼動を停止した後、エンドに進み、図２に示す制御フローが終了するようになっている。 In step S110, the controller 71 is configured to close the first introduction valve 62, the second introduction valve 63, the first discharge valve 41, and the second discharge valve.
Then, after the operation of the pump 61 is stopped, the process proceeds to the end, and the control flow shown in FIG. 2 ends.

≪燃料電池システムの掃気方法≫
次に、図１および図２に加えて、図３を主に参照して、燃料電池システムの動作と共に、本実施形態に係る燃料電池システムの掃気方法について説明する。
本実施形態に係る燃料電池システムの掃気方法は、第１アノード流路１２を掃気した後、第２アノード流路２２を掃気する第１掃気工程と、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２を同時に掃気する第２掃気工程とを含んでいる。 ≪Flushing method for fuel cell system≫
Next, in addition to FIG. 1 and FIG. 2, the scavenging method of the fuel cell system according to the present embodiment will be described together with the operation of the fuel cell system with reference mainly to FIG.
The scavenging method of the fuel cell system according to the present embodiment includes a first scavenging step of scavenging the second anode channel 22 after scavenging the first anode channel 12, and the first anode channel 12 and the second anode flow. A second scavenging step for scavenging the passage 22 simultaneously.

燃料電池自動車のＩＧＳＷ（図示しない）がＯＦＦされると、遮断弁３２と、第１開閉弁３５および第２開閉弁３６と、第１排出弁４１および第２排出弁４２とが閉じられ、ドレン弁４４および掃気弁４６が開かれる（図２、Ｓ１０１）。その後、第１導入弁６２および第２導入弁６３が開かれると共に（図２、Ｓ１０２）、ポンプ６１が所定の回転速度で稼動し、掃気ガスが掃気ガス流量ΔＱ（ポンプ６１と配管６１ａの分岐点の間の流量）で、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２に導入される。この状態において、第１排出弁４１および第２排出弁４２は閉じているため、掃気ガスが第１アノード流路１２および第２アノード流路２２内に押し込まれるのみで、流通せず、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２は掃気されない。 When the IGSW (not shown) of the fuel cell vehicle is turned off, the shut-off valve 32, the first on-off valve 35 and the second on-off valve 36, the first discharge valve 41 and the second discharge valve 42 are closed, and the drain The valve 44 and the scavenging valve 46 are opened (FIG. 2, S101). Thereafter, the first introduction valve 62 and the second introduction valve 63 are opened (S102 in FIG. 2), the pump 61 is operated at a predetermined rotational speed, and the scavenging gas flows into the scavenging gas flow rate ΔQ (the branch between the pump 61 and the pipe 61a). Are introduced into the first anode channel 12 and the second anode channel 22 at a flow rate between points). In this state, since the first exhaust valve 41 and the second exhaust valve 42 are closed, the scavenging gas is only pushed into the first anode flow path 12 and the second anode flow path 22 and does not circulate. The anode channel 12 and the second anode channel 22 are not scavenged.

なお、第１カソード流路１３、第２カソード流路２３については、前記ＩＧＳＷのＯＦＦにより、加湿器（図示しない）による加湿は停止され、非加湿空気が第１カソード流路１３、第２カソード流路２３に同時に導入され、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３とが掃気される。 In addition, about the 1st cathode flow path 13 and the 2nd cathode flow path 23, humidification by a humidifier (not shown) is stopped by turning off the IGSW, and the non-humidified air becomes the first cathode flow path 13 and the second cathode flow path. Simultaneously introduced into the flow path 23, the first cathode flow path 13 and the second cathode flow path 23 are scavenged.

＜第１掃気工程＞
次いで、第１排出弁４１が開かれ、第１アノード流路１２に掃気ガスが流通し、第１アノード流路の掃気が開始される（図２、Ｓ１０３）。そうすると、第１アノード流路１２に、流量ΔＱで掃気ガスが流通し、第１アノード流路１２が効率的に掃気される。 <First scavenging process>
Next, the first exhaust valve 41 is opened, the scavenging gas flows through the first anode channel 12, and the scavenging of the first anode channel is started (S103 in FIG. 2). Then, the scavenging gas flows through the first anode channel 12 at a flow rate ΔQ, and the first anode channel 12 is efficiently scavenged.

目標第１アノード流路掃気時間Δｔ１経過後（図２、Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、第１排出弁４１が閉じられる（図２、Ｓ１０５）。 After the target first anode channel scavenging time Δt1 has elapsed (FIG. 2, S104, Yes), the first discharge valve 41 is closed (FIG. 2, S105).

その後、第２排出弁４２が開かれ、第２アノード流路２２に掃気ガスが流通し、第２アノード流路２２の掃気が開始される（図２、Ｓ１０６）。そうすると、第２アノード流路２２に、流量ΔＱで掃気ガスが流通し、第２アノード流路２２が効率的に掃気される。 Thereafter, the second discharge valve 42 is opened, the scavenging gas flows through the second anode flow path 22, and the scavenging of the second anode flow path 22 is started (FIG. 2, S106). Then, the scavenging gas flows through the second anode channel 22 at a flow rate ΔQ, and the second anode channel 22 is efficiently scavenged.

このように、ポンプ６１（掃気ガス源）からの掃気ガスの流量が一定（ΔＱ）であっても、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２とを別々（第１燃料電池スタック１０から構成される組と、第２燃料電池スタック２０から構成される組について、組毎）に掃気することで、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２に、流量ΔＱで掃気ガスを流通させて、効率的に掃気することができる。
言い換えると、ポンプ６１からの掃気ガスの流量を高めずに、ポンプ６１を少ないエネルギで稼動させつつ、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２を効率的に掃気することができる。 Thus, even if the flow rate of the scavenging gas from the pump 61 (scavenging gas source) is constant (ΔQ), the first anode channel 12 and the second anode channel 22 are separated (the first fuel cell stack 10). Scavenging gas at a flow rate ΔQ into the first anode flow path 12 and the second anode flow path 22 by scavenging each set). It can be circulated and scavenged efficiently.
In other words, the first anode channel 12 and the second anode channel 22 can be efficiently scavenged while operating the pump 61 with less energy without increasing the flow rate of the scavenging gas from the pump 61.

＜第２掃気工程＞
目標第２アノード流路掃気時間Δｔ２経過後（図２、Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、第１排出弁４１が開かれ、第１アノード流路１２と第２アノード流路２２との同時掃気が開始される（図２、Ｓ１０８）。 <Second scavenging process>
After the target second anode channel scavenging time Δt2 has elapsed (FIG. 2, S107, Yes), the first exhaust valve 41 is opened and simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 is started. (FIG. 2, S108).

このように、第１掃気工程後、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２を同時に掃気することにより、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２に導入される掃気ガスの流量は低下し（ΔＱ／２）、電解質膜やセパレータなどの表面に薄層で残留した水などを、流量が低下した掃気ガスに取り込み、電解質膜などの乾燥を促進することができる。 As described above, after the first scavenging step, the scavenging gas introduced into the first anode passage 12 and the second anode passage 22 is simultaneously scavenged through the first anode passage 12 and the second anode passage 22. The flow rate decreases (ΔQ / 2), and water remaining in a thin layer on the surface of the electrolyte membrane or the separator can be taken into the scavenging gas with the reduced flow rate to promote drying of the electrolyte membrane or the like.

目標同時掃気時間Δｔ３経過後（図２、Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２の同時掃気は完了する。
次いで、第１導入弁６２、第２導入弁６３、第１排出弁４１、第２排出弁４２は閉じられる（図２、Ｓ１１０）。その後、ポンプ６１は停止し、本実施形態に係る燃料電池システムの掃気方法は終了する。 After the target simultaneous scavenging time Δt3 has elapsed (FIG. 2, S109 / Yes), the simultaneous scavenging of the first anode channel 12 and the second anode channel 22 is completed.
Next, the first introduction valve 62, the second introduction valve 63, the first discharge valve 41, and the second discharge valve 42 are closed (FIG. 2, S110). Thereafter, the pump 61 is stopped, and the scavenging method for the fuel cell system according to the present embodiment ends.

このように、本実施形態に係る燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法によれば、複数の燃料電池スタックを、少ないエネルギで好適に掃気することできる。 Thus, according to the fuel cell system and the scavenging method of the fuel cell system according to the present embodiment, it is possible to suitably scavenge a plurality of fuel cell stacks with less energy.

以上、本発明の好適な各実施形態について一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。 As mentioned above, although an example was demonstrated about each preferred embodiment of this invention, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following changes can be made in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

前記した実施形態では、２基の燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１０と第２燃料電池スタック２０）を備えた燃料電池システム１としたが、燃料電池スタックの数はこれに限定されず、３基、４基、５基…であってもよい。すなわち、燃料電池システムが備える燃料電池スタックの数は２基に限定されず、適宜変更自由である。 In the above-described embodiment, the fuel cell system 1 includes two fuel cell stacks (the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20). However, the number of fuel cell stacks is not limited to this, Three, four, five, etc. may be used. That is, the number of fuel cell stacks provided in the fuel cell system is not limited to two, and can be changed as appropriate.

また、例えば、５基の燃料電池スタックを備えた燃料電池システムの場合、３基の燃料電池スタックからなる組と２基の燃料電池スタックからなる組とに組を分ける構成（組の数は２つ）としてもよいし、２基の燃料電池スタックからなる組と、２基の燃料電池スタックからなる組と、１基の燃料電池スタックからなる組とに分ける構成（組の数は３つ）としてもよいし、その他、本実施形態と同様に、１基の燃料電池スタック毎に組を分ける構成（組の数は５つ）としてもよい。すなわち、組を構成する燃料電池スタックの数や、組の数は適宜変更自由である。 Further, for example, in the case of a fuel cell system including five fuel cell stacks, a configuration in which a set is divided into a set of three fuel cell stacks and a set of two fuel cell stacks (the number of sets is 2). Or a group consisting of two fuel cell stacks, a group consisting of two fuel cell stacks, and a group consisting of one fuel cell stack (the number of groups is three). In addition, as in the present embodiment, a configuration in which a set is divided for each fuel cell stack (the number of sets is five) may be employed. That is, the number of fuel cell stacks constituting the set and the number of sets can be changed as appropriate.

さらに、例えば、５基の燃料電池スタックを備えた燃料電池システムの場合、各燃料電池スタックを構成する単セルの電圧を検出するセル電圧モニタ（燃料電池スタック内水分状態検出手段）を、さらに備える構成とし、セル電圧モニタと制御部７１を電気的に接続して、制御部７１は単セルの電圧を監視可能としてもよい。
そして、制御部７１は、セル電圧モニタを介して、各燃料電池スタック内の水分存在状態や掃気状態などを把握し、これに対応して、燃料電池スタックの組を変化させ（再度、２以上の組に分け直し）、多量の水分が存在する燃料電池スタックに多流量の掃気ガスを供給するようにして、複数の燃料電池スタックをさらに効率的に掃気する構成としてもよい。また、多量の水分が存在する燃料電池スタックを選択し、この燃料電池スタックのみに選択的に掃気ガスを供給する構成としてもよい。なお、燃料電池スタック内に水分が存在すると、一般に単セルの電圧が低下する。
また、この場合、掃気データ記憶部７２に、燃料電池スタックの数を予め記憶しておき、制御部７１が、この記憶された燃料電池スタックの数に基づいて、複数の燃料電池スタックを、２つ以上の組に適宜に分ける構成としてもよい。 Further, for example, in the case of a fuel cell system including five fuel cell stacks, a cell voltage monitor (moisture state detection means in the fuel cell stack) for detecting the voltage of a single cell constituting each fuel cell stack is further provided. The cell voltage monitor and the control unit 71 may be electrically connected so that the control unit 71 can monitor the voltage of a single cell.
And the control part 71 grasps | ascertains the moisture presence state in each fuel cell stack, a scavenging state, etc. via a cell voltage monitor, and changes the group of a fuel cell stack correspondingly (it is 2 or more again). The plurality of fuel cell stacks may be scavenged more efficiently by supplying a scavenging gas with a high flow rate to the fuel cell stack in which a large amount of moisture exists. Alternatively, a fuel cell stack containing a large amount of moisture may be selected, and scavenging gas may be selectively supplied only to the fuel cell stack. Note that the presence of moisture in the fuel cell stack generally reduces the voltage of a single cell.
Also, in this case, the number of fuel cell stacks is stored in advance in the scavenging data storage unit 72, and the control unit 71 stores a plurality of fuel cell stacks based on the stored number of fuel cell stacks. It is good also as a structure divided into two or more sets suitably.

前記した実施形態では、本発明を第１アノード流路１２と第２アノード流路２２とを掃気する場合に適用したが、第１カソード流路１３と第２カソード流路２３とを掃気する場合に適用してもよいし、ポンプ５１とポンプ６１とを共有し、１つのポンプ（掃気ガス源）から、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２と、第１カソード流路１３および第２カソード流路２３との両方を掃気する場合に適用してもよい。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the case where the first anode channel 12 and the second anode channel 22 are scavenged, but the case where the first cathode channel 13 and the second cathode channel 23 are scavenged. The pump 51 and the pump 61 may be shared, and the first anode channel 12 and the second anode channel 22 and the first cathode channel 13 and the pump from one pump (scavenging gas source). You may apply when scavenging both the 2nd cathode flow paths 23. FIG.

前記した実施形態では、第１アノード流路１２の掃気が完了したか否かの判定を、時間で管理したが（図２、Ｓ１０４）、例えば、第１アノード流路１２の上流側と下流側に圧力センサをさらに設け、この圧力センサにより実際の実測圧力差を検出し、実測圧力差が予め求められた目標圧力差となった場合に、第１アノード流路１２の掃気が完了したと判定するように構成してもよい。
第２アノード流路２２の掃気完了の判定（図２、Ｓ１０７）、同時掃気の完了の判定（図２、Ｓ１０９）についても同様である。 In the above-described embodiment, whether or not scavenging of the first anode channel 12 is completed is managed by time (FIG. 2, S104). For example, the upstream side and the downstream side of the first anode channel 12 Is further provided with a pressure sensor, and an actual measured pressure difference is detected by the pressure sensor. When the measured pressure difference becomes a target pressure difference determined in advance, it is determined that scavenging of the first anode channel 12 has been completed. You may comprise.
The same applies to the determination of scavenging completion of the second anode channel 22 (FIG. 2, S107) and the determination of completion of simultaneous scavenging (FIG. 2, S109).

前記した実施形態では、第１排出弁４１（切換手段）が第１アノード流路１２の下流側に、第２排出弁４２（切換手段）が第２アノード流路２２の下流側に配置された場合について説明したが、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２内の掃気ガスの流通／非流通を切換可能であれば、切換手段はどのような位置であってもよく、例えば、第１アノード流路１２および第２アノード流路２２の上流側の配管６１ａの分岐点に三方弁を設け、これを切換手段としてもよい。 In the above-described embodiment, the first discharge valve 41 (switching means) is disposed on the downstream side of the first anode flow path 12, and the second discharge valve 42 (switching means) is disposed on the downstream side of the second anode flow path 22. As described above, the switching means may be in any position as long as the flow / non-flow of the scavenging gas in the first anode channel 12 and the second anode channel 22 can be switched. A three-way valve may be provided at the branch point of the pipe 61a upstream of the first anode channel 12 and the second anode channel 22, and this may be used as switching means.

本実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１燃料電池システム
１０第１燃料電池スタック
１２第１アノード流路（燃料ガス流路）
１３第１カソード流路（酸化剤ガス流路）
２０第２燃料電池スタック
２２第２アノード流路（燃料ガス流路）
２３第２カソード流路（酸化剤ガス流路）
３５ａ、３６ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａ配管（掃気ガス導入配管）
４１第１排出弁（切換手段）
４２第２排出弁（切換手段）
６１ポンプ（掃気ガス源）
６２第１導入弁
６３第２導入弁
７０ＥＣＵ
７１制御部（制御手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 10 1st fuel cell stack 12 1st anode flow path (fuel gas flow path)
13 First cathode channel (oxidant gas channel)
20 Second fuel cell stack 22 Second anode flow path (fuel gas flow path)
23 Second cathode channel (oxidant gas channel)
35a, 36a, 61a, 62a, 63a Piping (scavenging gas introduction piping)
41 1st discharge valve (switching means)
42 Second discharge valve (switching means)
61 Pump (scavenging gas source)
62 1st introduction valve 63 2nd introduction valve 70 ECU
71 Control unit (control means)

Claims

燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが、前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する複数の燃料電池スタックと、一端側が掃気ガス源に接続し、他端側が分岐しており、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方にそれぞれ接続した掃気ガス導入配管と、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方内の掃気ガスの流通と非流通とを切り換える切換手段と、前記切換手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数の燃料電池スタックを２つ以上の組に分け、前記切換手段を制御して、前記組毎に掃気することを特徴とする燃料電池システム。 A plurality of fuel cell stacks, each having a fuel gas channel and an oxidant gas channel, for generating power by supplying fuel gas to the fuel gas channel and oxidant gas to the oxidant gas channel; One end side is connected to a scavenging gas source and the other end side is branched, and a scavenging gas introduction pipe connected to at least one of a fuel gas flow path and an oxidant gas flow path of each fuel cell stack, and each fuel cell Switching means for switching between the flow and non-flow of the scavenging gas in at least one of the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path of the stack, and a control means for controlling the switching means,
The control unit divides the plurality of fuel cell stacks into two or more groups, controls the switching unit, and scavenges the groups.

前記制御手段は、前記各燃料電池スタック毎に前記組を分けることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit divides the set for each fuel cell stack.

前記制御手段は、前記燃料電池スタックの組を変化させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit changes the set of the fuel cell stacks.

前記組毎に掃気した後、
前記制御手段は、前記切換手段を制御して、前記複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 After scavenging for each group,
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit controls the switching unit to scavenge all of the plurality of fuel cell stacks simultaneously. 5.

燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが、前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスがそれぞれ供給されることで発電する複数の燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、掃気ガス源から、前記各燃料電池スタックの燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の少なくとも一方にそれぞれ掃気ガスを導入し、掃気する燃料電池システムの掃気方法であって、
前記複数の燃料電池スタックを２つ以上の組に分け、前記組毎に掃気する第１掃気工程を含むことを特徴とする燃料電池システムの掃気方法。 A fuel gas channel and an oxidant gas channel are provided, and a plurality of fuel cell stacks that generate power by supplying fuel gas to the fuel gas channel and oxidant gas to the oxidant gas channel are provided. In the fuel cell system, a scavenging method of the fuel cell system for scavenging by introducing a scavenging gas from a scavenging gas source into at least one of a fuel gas channel and an oxidant gas channel of each fuel cell stack,
A scavenging method for a fuel cell system, comprising a first scavenging step of dividing the plurality of fuel cell stacks into two or more groups and scavenging each group.

前記第１掃気工程の後、前記複数の燃料電池スタックの全てを同時に掃気する第２掃気工程を、さらに含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システムの掃気方法。 6. The scavenging method for a fuel cell system according to claim 5, further comprising a second scavenging step for scavenging all of the plurality of fuel cell stacks simultaneously after the first scavenging step.