JP2007242381A - Fuel cell system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of shortening a scavenging time in a scavenging treatment carried out after stopping of operation of a fuel cell of a fuel cell system. <P>SOLUTION: This is the fuel cell system provided with the fuel cell, a fuel gas supply flow passage, a fuel gas exhaust flow passage, a storage part which is connected to the fuel gas exhaust flow passage and which stores water in the gas flow passage of the fuel cell system, a fuel gas circulation flow passage to circulate the fuel gas to flow into the storage part into the fuel gas supply flow passage for reutilization, a circulation pump, a drain valve to drain out the stored water which has been stored in the storage part to outside the storage part, a valve control part to open-valve control at least the drain valve in the case of the scavenging treatment to be carried out after stopping of operation of the fuel cell and in the case the stored water of the storage part is overflowing, a first water level detecting part to detect whether the water level of the stored water has been reduced or not from a state that the stored water is overflowing, and a pump control part to reverse rotation of the circulation pump in the case reduction of the water level of the storage part has been detected. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池で生じる水などを貯留するための貯留部を備える燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system including a storage unit for storing water generated in the fuel cell.

近年、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池が注目されている。このような燃料電池を備える燃料電池システムは、燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、燃料ガス排出流路と接続され、燃料電池で電気化学反応によって生成された水などを一旦貯留するための貯留装置（以下では、貯留部とも呼ぶ。）と、貯留部と燃料ガス供給流路と接続され、燃料電池から排出された燃料ガスを、再利用のために燃料ガス供給流路に循環させるための燃料ガス循環流路などを備えている。また、貯留部には、排水弁が設けられ、貯留された貯留水は、この排水弁から燃料電池システム外部に排出される。なお、上述したガス流路のうち、燃料ガスが循環する流路を循環系流路とも呼ぶ。また、下記特許文献１には、貯留部の貯留水を、排出弁を介して外部へ排出する技術が提案されている。   In recent years, a fuel cell that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen has attracted attention. A fuel cell system including such a fuel cell includes a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell, and a fuel gas discharge flow for guiding the fuel gas discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell. A storage device (hereinafter also referred to as a storage unit) that is connected to a channel and a fuel gas discharge channel and temporarily stores water generated by an electrochemical reaction in the fuel cell, and a storage unit and a fuel gas supply A fuel gas circulation flow path is connected to the flow path to circulate the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas supply flow path for reuse. Further, the storage unit is provided with a drain valve, and the stored water is discharged from the drain valve to the outside of the fuel cell system. Of the gas flow paths described above, the flow path through which the fuel gas circulates is also referred to as a circulation system flow path. Moreover, the following patent document 1 proposes a technique for discharging the stored water in the storage unit to the outside through a discharge valve.

ところで、このような燃料電池システムは、例えば、自動車などに搭載されるため、小型化が望まれており、上記貯留部の小型化も望まれていた。   By the way, since such a fuel cell system is mounted on, for example, an automobile, downsizing is desired, and downsizing of the storage part is also desired.

特開２００２−３１３４０３号公報JP 2002-313403 A

一方、上述のような燃料電池システムにおいて、燃料電池の運転停止後に、循環系流路内の水を外部に排出するための掃気処理を行う。この掃気処理において、循環系流路内の水が、貯留部に流れ込み、排水弁を開弁することで、貯留水を外部に排出するが、上述のように貯留部を小型化すると、貯留部からの排水量よりも、貯留部に流入する水の量が多くなってしまうおそれがあった。このような場合には、貯留部に流入した水は、貯留部からオーバーフローしてしまい、循環系流路を循環することになる。そうすると、貯留部をオーバーフローした水が、循環系流路を一周（循環）して再び貯留部に戻ってくるまでの間は、掃気処理を終えることができず、その結果、掃気時間が長くなってしまうおそれがあった。   On the other hand, in the fuel cell system as described above, after the operation of the fuel cell is stopped, a scavenging process for discharging the water in the circulation system flow path to the outside is performed. In this scavenging process, the water in the circulation system channel flows into the storage unit and opens the drain valve to discharge the stored water to the outside. However, if the storage unit is downsized as described above, the storage unit There was a risk that the amount of water flowing into the reservoir would be larger than the amount of drainage from the water. In such a case, the water flowing into the storage part overflows from the storage part and circulates in the circulation system flow path. As a result, the scavenging process cannot be completed until the water that overflows the storage part goes around (circulates) the circulation system flow path and returns to the storage part, resulting in a longer scavenging time. There was a risk of it.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、燃料電池システムの燃料電池の運転停止後に行う掃気処理において、掃気時間を短縮する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for shortening the scavenging time in the scavenging process performed after the operation of the fuel cell of the fuel cell system is stopped.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第１の燃料電池システムは、
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記貯留部と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス排出流路または前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時であり、前記燃料電池システムのガス流路内の水が前記貯留部に流れ込み、前記貯留部の前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている場合において、少なくとも前記排水弁を開弁制御する弁制御部と、
前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知する第１の水位検知部と、
前記第１の水位検知部が前記貯留部の前記貯留水の水位が低下したことを検知した場合に、前記循環ポンプの回転を逆回転させるポンプ制御部と、
を備えたことを要旨とする。 In order to achieve at least a part of the above object, a first fuel cell system of the present invention includes:
A fuel cell system,
A fuel cell;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas discharge passage for guiding the fuel gas discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell;
A storage unit connected to the fuel gas discharge flow path, and with the flow of the fuel gas, water in the gas flow path of the fuel cell system flows in, and stores the flowed-in water;
A fuel gas circulation flow path connected to the storage section and the fuel gas supply flow path for circulating the fuel gas flowing into the storage section to the fuel gas supply flow path for reuse;
A circulation pump provided on the fuel gas discharge channel or the fuel gas circulation channel, for circulating the fuel gas;
A drain valve provided in the storage unit, for discharging the stored water stored in the storage unit to the outside of the storage unit;
When the scavenging process is performed after the fuel cell is stopped, the water in the gas flow path of the fuel cell system flows into the reservoir, and the stored water in the reservoir overflows from the reservoir And at least a valve control unit for controlling the opening of the drain valve;
A first water level detection unit that detects whether or not the water level of the stored water has decreased from a state in which the stored water has overflowed from the storage unit;
A pump control unit that reversely rotates the circulation pump when the first water level detection unit detects that the water level of the storage water in the storage unit has decreased;
The main point is that

上記構成の燃料電池システムによれば、貯留部からオーバーフローした貯留水が、循環して再び貯留部に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローが終了した直後において、貯留部に戻すことが可能であり、速やかに排水弁を介して燃料電池システムの外部に排出することができる。その結果、掃気時間を短縮することが可能となる。   According to the fuel cell system having the above-described configuration, the stored water overflowed from the storage unit is returned to the storage unit immediately after the overflow of the stored water is completed without waiting for circulation to return to the storage unit again. And can be quickly discharged to the outside of the fuel cell system via the drain valve. As a result, the scavenging time can be shortened.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第２の燃料電池システムは、
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記貯留部と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス排出流路または前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時であり、前記燃料電池システムのガス流路内の水が前記貯留部に流れ込み、前記貯留部の前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしたか否かを検知するオーバーフロー検知部と、
前記オーバーフロー検知部が、前記貯留部から前記貯留水がオーバーフローしたことを検知した場合に、前記循環ポンプを逆回転させるポンプ制御部と、
前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを逆回転させた際において、少なくとも前記排水弁を開弁制御する弁制御部と、
を備えたことを要旨とする。 In order to achieve at least a part of the above object, the second fuel cell system of the present invention includes:
A fuel cell system,
A fuel cell;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas discharge passage for guiding the fuel gas discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell;
A storage unit connected to the fuel gas discharge flow path, and with the flow of the fuel gas, water in the gas flow path of the fuel cell system flows in, and stores the flowed-in water;
A fuel gas circulation flow path connected to the storage section and the fuel gas supply flow path for circulating the fuel gas flowing into the storage section to the fuel gas supply flow path for reuse;
A circulation pump provided on the fuel gas discharge channel or the fuel gas circulation channel, for circulating the fuel gas;
A drain valve provided in the storage unit, for discharging the stored water stored in the storage unit to the outside of the storage unit;
Whether or not the scavenging process is performed after the fuel cell operation is stopped, whether water in the gas flow path of the fuel cell system flows into the storage unit, and whether the stored water in the storage unit overflows from the storage unit An overflow detection unit for detecting
A pump control unit that reversely rotates the circulation pump when the overflow detection unit detects that the stored water has overflowed from the storage unit;
When the pump control unit reversely rotates the circulation pump, at least the valve control unit for controlling the opening of the drain valve;
The main point is that

上記構成の燃料電池システムによれば、貯留部からオーバーフローした貯留水が、循環して再び貯留部に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローを抑制し、貯留水を貯留部に留めて、速やかに排水弁を介して燃料電池システムの外部に排出することができる。その結果、掃気時間を短縮することが可能となる。   According to the fuel cell system having the above-described configuration, the stored water overflowed from the storage unit is suppressed from overflowing and retained in the storage unit without waiting for circulation to return to the storage unit again. Thus, it can be quickly discharged outside the fuel cell system through the drain valve. As a result, the scavenging time can be shortened.

上記構成の燃料電池システムにおいて、
前記第１の水位検知部は、
前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知した後、再び前記貯留水の水位が上昇し、前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態となった場合において、再度、前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知し、
ポンプ制御部は、
前記第１の水位検知部が、再度前記貯留部の前記貯留水の水位が低下したことを検知した場合に、前記循環ポンプの回転を再び逆回転させるようにしてもよい。 In the fuel cell system configured as described above,
The first water level detector is
After detecting whether or not the water level of the stored water has decreased from a state in which the stored water has overflowed from the storage unit, the water level of the stored water rises again, and the stored water is supplied to the storage unit. In the case where the state has overflowed from, again, from the state where the stored water has overflowed from the reservoir, it is detected whether the water level of the stored water has decreased,
The pump controller
When the first water level detection unit detects again that the water level of the stored water in the storage unit has decreased, the rotation of the circulation pump may be reversely rotated again.

このようにすれば、再度貯留水が貯留部からオーバーフローした場合においても、貯留部からオーバーフローした貯留水が、循環して再び貯留部に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローを抑制し、貯留水を貯留部留めて、速やかに排水弁を介して燃料電池システムの外部に排出することができる。その結果、掃気時間を短縮することが可能となる。   In this way, even when the stored water overflows again from the storage section, the stored water overflowed from the storage section is suppressed from circulating without waiting for circulation to return to the storage section again. In addition, the stored water can be retained and quickly discharged to the outside of the fuel cell system via the drain valve. As a result, the scavenging time can be shortened.

上記構成の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス排出流路上に遮断弁を備え、
前記弁制御部は、
ポンプ制御部が、前記循環ポンプを逆回転させた場合に、前記遮断弁を閉弁制御するようにしてもよい。 In the fuel cell system configured as described above,
Provided with a shutoff valve on the fuel gas discharge flow path,
The valve control unit
The pump control unit may control to close the shut-off valve when the circulating pump is rotated in the reverse direction.

このようにすれば、貯留部から、貯留水が、燃料ガス排出流路を介して、燃料電池方向にオーバーフローすることを抑制することが可能となる。   If it does in this way, it will become possible to suppress that stored water overflows in the direction of a fuel cell from a storage part via a fuel gas discharge channel.

上記構成の燃料電池システムにおいて、
前記ポンプ制御部が前記循環ポンプの回転を逆回転させた後、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したか否かを検知する第２の水位検知部を備え、
前記弁制御部は、
前記第２の水位検知部が、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したことを検知すると、前記排水弁を閉弁制御させるようにしてもよい。 In the fuel cell system configured as described above,
A second water level detection unit that detects whether or not the water level of the stored water in the storage unit has dropped below a predetermined value after the pump control unit reversely rotates the circulation pump;
The valve control unit
When the second water level detection unit detects that the water level of the stored water in the storage unit has dropped below a predetermined value, the drain valve may be controlled to close.

このようにすれば、燃料ガスが、貯留部の外部に排出されることを抑制することができる。   If it does in this way, it can control that fuel gas is discharged outside the storage part.

上記構成の燃料電池システムにおいて、
前記ポンプ制御部は、
前記第２の水位検知部が、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したことを検知すると、前記循環ポンプの回転を停止させるようにしてもよい。 In the fuel cell system configured as described above,
The pump controller
When the second water level detection unit detects that the water level of the stored water in the storage unit has decreased to a predetermined value or less, the rotation of the circulation pump may be stopped.

貯留部の貯留水の水位が所定値以下に低下した場合には、上述のように、弁制御部により排水弁が閉弁される。このような場合、掃気処理は、終了、または、一時停止中と考えられ、以上のように循環ポンプの回転を停止させることにより、循環ポンプの省電力化を実現することが可能である。   When the water level of the stored water in the storage unit drops below a predetermined value, the drain valve is closed by the valve control unit as described above. In such a case, the scavenging process is considered to be completed or temporarily stopped, and it is possible to realize power saving of the circulation pump by stopping the rotation of the circulation pump as described above.

なお、本発明は、上記した燃料電池システムなどの装置発明の態様に限ることなく、循環ポンプの制御方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。   The present invention is not limited to the above-described aspects of the device invention such as the fuel cell system, but can also be realized as a method invention such as a method for controlling the circulation pump.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システム１００の構成：
Ａ２．貯留部７０の説明：
Ａ３．掃気処理：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．掃気処理：
Ｃ．変形例： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A1. Configuration of the fuel cell system 100:
A2. Description of reservoir 70:
A3. Scavenging treatment:
B. Second embodiment:
B1. Scavenging treatment:
C. Variation:

Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システム１００の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、水素タンク２０と、ブロワ３０と、循環ポンプ５０と、貯留部７０と、水位センサ７５と、水素遮断弁２００と、制御回路４００と、を備えている。 A. First embodiment:
A1. Configuration of the fuel cell system 100:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 of the present embodiment includes a fuel cell 10, a hydrogen tank 20, a blower 30, a circulation pump 50, a storage unit 70, a water level sensor 75, a hydrogen cutoff valve 200, a control circuit 400, It has.

燃料電池１０は、固体高分子型の燃料電池であり、構成単位である単セル（以下単にセルと呼ぶ。）を複数積層したスタック構造を有している。各セルは、電解質膜（図示せず）を挟んでアノード（図示せず）とカソード（図示せず）とを配置した構成となっている。燃料電池１０は、各々のセルのアノード側に水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。燃料電池１０は、生じた電力を燃料電池１０に接続される所定の負荷装置（例えば、モータや蓄電池。）に供給する。なお、燃料電池１０としては、上記した固体高分子型燃料電池の他、水素分離膜型燃料電池や、アルカリ水溶液電解質型や、リン酸電解質型や、あるいは溶融炭酸塩電解質型等、種々のタイプの燃料電池を用いることができる。以下では、燃料電池１０の燃料ガスが流れる流路をアノード流路２５と呼び、酸化ガスが流れる流路をカソード流路３５と呼ぶ。   The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell and has a stack structure in which a plurality of unit cells (hereinafter simply referred to as cells) are stacked. Each cell has a configuration in which an anode (not shown) and a cathode (not shown) are arranged with an electrolyte membrane (not shown) interposed therebetween. The fuel cell 10 supplies a fuel gas containing hydrogen to the anode side of each cell, and supplies an oxidizing gas containing oxygen to the cathode side, whereby an electrochemical reaction proceeds to generate an electromotive force. The fuel cell 10 supplies the generated electric power to a predetermined load device (for example, a motor or a storage battery) connected to the fuel cell 10. As the fuel cell 10, various types such as a hydrogen separation membrane fuel cell, an alkaline aqueous electrolyte type, a phosphoric acid electrolyte type, or a molten carbonate electrolyte type, in addition to the above-described solid polymer type fuel cell. The fuel cell can be used. Hereinafter, the flow path through which the fuel gas of the fuel cell 10 flows is referred to as the anode flow path 25, and the flow path through which the oxidizing gas flows is referred to as the cathode flow path 35.

水素タンク２０は、高圧の水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、燃料ガス供給流路２４を介して燃料電池１０のアノード流路２５に接続されている。燃料ガス供給流路２４上において、水素タンク２０から近い順番に、水素遮断弁２００と、調圧弁（図示せず）とが設けられている。水素遮断弁２００を開弁することにより、燃料電池１０に水素ガスを燃料ガスとして供給する。なお、水素タンク２０に代えて、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成し、アノード側へ供給するものとしてもよい。   The hydrogen tank 20 is a storage device that stores high-pressure hydrogen gas, and is connected to the anode flow path 25 of the fuel cell 10 via the fuel gas supply flow path 24. On the fuel gas supply flow path 24, a hydrogen cutoff valve 200 and a pressure regulating valve (not shown) are provided in the order closer to the hydrogen tank 20. By opening the hydrogen shut-off valve 200, hydrogen gas is supplied to the fuel cell 10 as fuel gas. Instead of the hydrogen tank 20, hydrogen may be generated by a reforming reaction using alcohol, hydrocarbon, aldehyde or the like as a raw material and supplied to the anode side.

Ａ２．貯留部７０の説明：
図２は、本実施例の燃料電池システム１００における貯留部７０の拡大図である。貯留部７０は、燃料ガス排出流路２６とガス循環流路２７と接続されており、アノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスが燃料ガス排出流路２６を介して流入するようになっている。なお、後述する掃気処理において、燃料電池１０に所定の負荷要求がない場合があり、この場合には、アノードで電気化学反応が起こらず、アノードに供給された燃料ガスは、そのままアノードを通過し、燃料ガス排出流路２６を介して貯留部７０に流入する。ところで、燃料電池１０のカソードでは、電気化学反応により、水が生成されるが、この生成水は、電解質膜を介して、アノード側に透過してくる場合がある。そこで、貯留部７０は、カソード側から透過してくる水（以下では、透過水とも呼ぶ。）であり、アノード流路２５等に溜まった水を、燃料ガス排出流路２６を介して、貯留する。 A2. Description of reservoir 70:
FIG. 2 is an enlarged view of the reservoir 70 in the fuel cell system 100 of the present embodiment. The reservoir 70 is connected to the fuel gas discharge channel 26 and the gas circulation channel 27 so that the fuel gas after being subjected to an electrochemical reaction at the anode flows through the fuel gas discharge channel 26. It has become. In the scavenging process to be described later, there may be a case where there is no predetermined load requirement on the fuel cell 10. In this case, the electrochemical reaction does not occur at the anode, and the fuel gas supplied to the anode passes through the anode as it is. Then, it flows into the reservoir 70 via the fuel gas discharge channel 26. By the way, although water is produced at the cathode of the fuel cell 10 by an electrochemical reaction, the produced water may permeate to the anode side through the electrolyte membrane. Therefore, the reservoir 70 is water that permeates from the cathode side (hereinafter also referred to as permeate), and stores water accumulated in the anode channel 25 and the like via the fuel gas discharge channel 26. To do.

また、貯留部７０に流入した燃料ガスのうち、燃料ガスに含まれる水蒸気は、凝縮して水となり（以下では、この水を凝縮水とも呼ぶ。）、貯留部７０内に貯留される。これにより水蒸気が幾分か除去された燃料ガスは、ガス循環流路２７上に設けられる循環ポンプ５０によりガス循環流路２７を介して、燃料ガス供給流路２４に再度供給される。このようにして、燃料ガスに含まれる水素は、循環して、燃料ガスとして再び発電に使用される。このような場合に、ガスが循環する方向を循環方向と呼び、その時の循環ポンプ５０の回転方向を順回転と呼ぶ。一方、循環ポンプ５０は、後述する掃気処理において、順回転方向に対して逆回転させる場合があり、この場合、ガスは、循環方向に対して反対方向に流れる。この方向を逆循環方向と呼ぶ。さらに、以下では、燃料ガスに含まれる水素が循環する流路、すなわち、ガス循環流路２７、燃料ガス供給流路２４、アノード流路２５、燃料ガス排出流路２６から形成される流路を循環系流路とも呼ぶ。   Further, among the fuel gas flowing into the storage unit 70, the water vapor contained in the fuel gas is condensed into water (hereinafter, this water is also referred to as condensed water) and stored in the storage unit 70. As a result, the fuel gas from which water vapor has been partially removed is supplied again to the fuel gas supply channel 24 via the gas circulation channel 27 by the circulation pump 50 provided on the gas circulation channel 27. In this way, the hydrogen contained in the fuel gas circulates and is used again for power generation as the fuel gas. In such a case, the direction in which the gas circulates is called a circulation direction, and the rotation direction of the circulation pump 50 at that time is called a forward rotation. On the other hand, in the scavenging process described later, the circulation pump 50 may be rotated in the reverse direction with respect to the forward rotation direction. In this case, the gas flows in the opposite direction with respect to the circulation direction. This direction is called the reverse circulation direction. Furthermore, in the following, a flow path through which hydrogen contained in the fuel gas circulates, that is, a flow path formed from the gas circulation flow path 27, the fuel gas supply flow path 24, the anode flow path 25, and the fuel gas discharge flow path 26 is described. Also called a circulation system flow path.

ところで、燃料電池システム１００の小型化のため、本実施例の燃料電池システム１００で用いられる貯留部７０も小型なものが用いられる。そのため、貯留部７０は、燃料電池１０から流入する透過水や凝縮水により、すぐに満杯（ＦＵＬＬ）になり、貯留水が貯留部７０をオーバーフローして循環系流路を循環する場合がある。これについての詳細は、後述する掃気処理で説明する。なお、以下では、貯留部７０に貯留されている水を貯留水と呼ぶ。   By the way, in order to reduce the size of the fuel cell system 100, the storage unit 70 used in the fuel cell system 100 of this embodiment is also small. For this reason, the storage unit 70 may become full immediately due to permeated water or condensed water flowing from the fuel cell 10, and the stored water may overflow the storage unit 70 and circulate through the circulation system flow path. Details of this will be described in the scavenging process described later. Hereinafter, water stored in the storage unit 70 is referred to as stored water.

貯留部７０内には、貯留部７０内の貯留水の水位を検出するための水位センサ７５が設けられる。   A water level sensor 75 for detecting the water level of the stored water in the storage unit 70 is provided in the storage unit 70.

貯留部７０の下部には、パージ流路２８が接続されており、パージ流路２８上には、排気排水弁２４０が設けられている。燃料ガスには、水素以外の不純ガス（窒素等）が含まれる場合があり、それが循環系流路を循環するうちに、濃度が徐々に増加してしまい、その結果、燃料電池１０の電池性能の低下を招くおそれがある。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、排気排水弁２４０を定期的に開弁し、不純ガスを排気する。この場合、図２に示すように、貯留部７０内に貯留水があると排気できないので、まず、貯留水を排出後、排気する。なお、このような不純物の排気処理は、後述する掃気処理中には行われない。   A purge channel 28 is connected to the lower part of the reservoir 70, and an exhaust / drain valve 240 is provided on the purge channel 28. The fuel gas may contain an impurity gas (such as nitrogen) other than hydrogen, and the concentration gradually increases as it circulates in the circulation system flow path. There is a risk of performance degradation. Therefore, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, the exhaust / drain valve 240 is periodically opened to exhaust the impure gas. In this case, as shown in FIG. 2, if there is stored water in the storage unit 70, it cannot be exhausted. First, the stored water is exhausted and then exhausted. Note that such impurity exhaust processing is not performed during the scavenging processing described later.

ブロワ３０は、酸化ガス供給流路３４を介して燃料電池１０のカソード流路３５に接続されている。ブロワ３０で圧縮された空気は、燃料電池１０のカソード流路３５を介して、カソードに供給される。また、燃料電池１０のカソード流路３５は、酸化ガス排出流路３６と接続されており、カソードで電気化学反応に供された後の酸化ガスは、酸化ガス排出流路３６に排出される。   The blower 30 is connected to the cathode channel 35 of the fuel cell 10 via the oxidizing gas supply channel 34. The air compressed by the blower 30 is supplied to the cathode via the cathode channel 35 of the fuel cell 10. Further, the cathode channel 35 of the fuel cell 10 is connected to the oxidizing gas discharge channel 36, and the oxidizing gas after being subjected to the electrochemical reaction at the cathode is discharged to the oxidizing gas discharge channel 36.

制御回路４００は、マイクロコンピュータを中心とした論理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所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵ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ＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備え、ブロワ３０、循環ポンプ５０、水素遮断弁２００、水位センサ７５、排気排水弁２４０などの燃料電池システム１００に関する種々の制御を行う。   The control circuit 400 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and more specifically, a CPU (not shown) that executes predetermined calculations according to a preset control program and various arithmetic processes performed by the CPU. A ROM (not shown) in which control programs and control data necessary for the above are stored in advance, and a RAM (not shown) in which various data necessary for performing various arithmetic processes in the CPU are temporarily read and written. And various controls related to the fuel cell system 100 such as a blower 30, a circulation pump 50, a hydrogen shut-off valve 200, a water level sensor 75, and an exhaust drain valve 240. I do.

また、制御回路４００は、弁制御部４１０、ポンプ制御部４２０、水位監視部４３０として機能し、後述の掃気処理を実行する。   The control circuit 400 functions as a valve control unit 410, a pump control unit 420, and a water level monitoring unit 430, and executes a scavenging process described later.

ところで、本実施例の燃料電池システム１００は、燃料電池１０の運転停止後、循環系流路内に残留する残留水を外部に排出するための掃気処理を行う。   By the way, the fuel cell system 100 of a present Example performs the scavenging process for discharging | emitting the residual water which remains in a circulation system flow path outside after the operation stop of the fuel cell 10. FIG.

Ａ３．掃気処理：
図３は、本実施例の燃料電池システム１００が行う掃気処理のフローチャートである。図４は、図３に示す掃気処理時における貯留水水位の推移を示すタイミングチャートである。この図４には、貯留水水位の推移に合わせて、排気排水弁２４０の開閉弁タイミングおよび循環ポンプ５０の回転方向の切り替えタイミングも示されている。 A3. Scavenging treatment:
FIG. 3 is a flowchart of the scavenging process performed by the fuel cell system 100 of the present embodiment. FIG. 4 is a timing chart showing the transition of the stored water level during the scavenging process shown in FIG. FIG. 4 also shows the opening / closing valve timing of the exhaust / drain valve 240 and the switching timing of the rotation direction of the circulation pump 50 in accordance with the transition of the stored water level.

まず、この掃気処理の前提条件について説明する。掃気処理開始前には、排気排水弁２４０は、閉弁されており、循環ポンプ５０は、順回転してガスを循環方向に循環させている。また、燃料電池１０の運転時において、燃料電池１０のアノード流路２５には大量の水（透過水等）が生じており、掃気運転開始時には、その水が一気に貯留部７０に流れ込む。さらに、この掃気処理において、水位監視部４３０は、水位センサ７５から、常時、貯留部７０の水位（以下では、貯留水水位Ｘと呼ぶ。）を検出している。それでは、図３および図４を用いて掃気処理について説明する。   First, the preconditions for this scavenging process will be described. Before the scavenging process is started, the exhaust / drain valve 240 is closed, and the circulation pump 50 rotates forward to circulate gas in the circulation direction. Further, during operation of the fuel cell 10, a large amount of water (permeated water or the like) is generated in the anode flow path 25 of the fuel cell 10, and when the scavenging operation is started, the water flows into the storage unit 70 at once. Further, in this scavenging process, the water level monitoring unit 430 constantly detects the water level of the storage unit 70 (hereinafter referred to as the stored water level X) from the water level sensor 75. Now, the scavenging process will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図３、図４に示すように、弁制御部４１０は、掃気処理が開始されると、排気排水弁２４０を開弁する（ステップＳ１０）。   As shown in FIGS. 3 and 4, when the scavenging process is started, the valve control unit 410 opens the exhaust / drain valve 240 (step S10).

掃気処理開始時において、このように排気排水弁２４０を開弁しても、上述したように、掃気処理が開始されると、燃料電池１０のアノード流路２５にある大量の水が貯留部７０に流れ込み、また、排気排水弁２４０から排出される貯留水の排水量よりも、貯留部７０に燃料ガス排出流路２６を介して流れ込む水量の方が多いため、図４に示すように、掃気処理開始から貯留水水位Ｘは上昇し、所定時間後（この時刻を時刻Ｔ０とする。）、貯留部７０は貯留水で満杯（ＦＵＬＬ）になる。また、この場合、貯留部７０が満杯（ＦＵＬＬ）になると、貯留水が循環系流路（ガス循環流路２７）に流れでている状態、すなわち、オーバーフローした状態となる。   Even when the exhaust / drain valve 240 is thus opened at the start of the scavenging process, as described above, when the scavenging process is started, a large amount of water in the anode flow path 25 of the fuel cell 10 is stored in the reservoir 70. In addition, since the amount of water flowing into the reservoir 70 via the fuel gas discharge channel 26 is larger than the amount of stored water discharged from the exhaust / drain valve 240, as shown in FIG. The stored water level X rises from the beginning, and after a predetermined time (this time is set as time T0), the storage unit 70 becomes full (FULL) with the stored water. In this case, when the storage unit 70 is full (FULL), the stored water flows into the circulation system channel (gas circulation channel 27), that is, overflows.

次に、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水の水位が下がったか否か、具体的には、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がったか否かを判断する（ステップＳ２０）。また、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がると（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、貯留水水位Ｘの低下の前は、その水位が満杯（ＦＵＬＬ）だったか否か、すなわち、貯留水水位Ｘの低下の前に、貯留水がオーバーフローしていたか否かを判断する（ステップＳ３０）。制御回路４００は、水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘの低下の前は、その貯留水水位Ｘが満杯（ＦＵＬＬ）だった、すなわち、貯留水水位Ｘの低下の前は、貯留水がオーバーフローしていたと判断すると（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ステップＳ４０の処理に移行し、水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘの低下の前に、貯留水がオーバーフローしていたと判断すると（ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ５０の処理に移行する。   Next, the water level monitoring unit 430 determines whether or not the water level of the stored water in the storage unit 70 has decreased, specifically, whether or not the stored water level X of the storage unit 70 has decreased by the threshold value Δw (step). S20). Further, when the stored water level X of the storage unit 70 is lowered by the threshold value Δw (step S20: YES), the water level monitoring unit 430 determines whether the water level is full (FULL) before the stored water level X decreases. That is, it is determined whether the stored water has overflowed before the stored water level X is lowered (step S30). In the control circuit 400, the water level monitoring unit 430 is full (FULL) before the stored water level X is lowered, that is, the stored water overflows before the stored water level X is lowered. If it is determined (step S30: YES), the process proceeds to step S40, and the water level monitoring unit 430 determines that the stored water has overflowed before the decrease of the stored water level X (step S30: NO). ), The process proceeds to step S50.

一方、図４に示すように、時刻Ｔ０後には、排気排水弁２４０からの貯留水の排出量よりも貯留部７０に流入する透過水が多いため、貯留部７０から貯留水が循環方向（ガス循環流路２７の方）へオーバーフローしている状態となっている。この場合、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がるまで待機している（ステップＳ２０：ＮＯ）。なお、閾値Δｗは、燃料電池システム１００の具体的な設計に基づき適宜定められる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, after time T0, the amount of permeated water that flows into the reservoir 70 is larger than the amount of stored water discharged from the exhaust / drain valve 240, so the stored water flows from the reservoir 70 in the circulation direction (gas It is in a state of overflowing to the circulation flow path 27). In this case, the water level monitoring unit 430 stands by until the stored water level X of the storage unit 70 decreases by the threshold value Δw (step S20: NO). Note that the threshold value Δw is appropriately determined based on the specific design of the fuel cell system 100.

その後、燃料電池１０から貯留部７０に流入する透過水のピークが過ぎ、排気排水弁２４０からの貯留水の排出量の方が多くなると、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、徐々に下がる。そして、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がると（ステップＳ２０：ＹＥＳ，この時の時刻を時刻Ｔ１とする。）、図４に示すように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の手前まで間は、貯留水がオーバーフローしているので、貯留水水位Ｘの低下の前は、貯留水がオーバーフローしていたと判断し（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、制御回路４００は、ステップＳ４０の処理に移行する。   Thereafter, when the peak of the permeated water flowing from the fuel cell 10 to the storage unit 70 passes and the amount of stored water discharged from the exhaust / drain valve 240 increases, the stored water level X of the storage unit 70 gradually decreases. Then, when the stored water level X of the storage unit 70 decreases by the threshold value Δw (step S20: YES, the time at this time is set as time T1), the water level monitoring unit 430, as shown in FIG. Since the stored water has overflowed from time T1 to the time before time T1, it is determined that the stored water has overflowed before the decrease in the stored water level X (step S30: YES), and the control circuit 400 performs step The process proceeds to S40.

ステップＳ４０の処理において、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を今までの回転方向に対して逆回転させる。その後、制御回路４００は、ステップＳ２０の処理にリターンする。   In the process of step S40, the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 in the reverse direction with respect to the current rotation direction. Thereafter, the control circuit 400 returns to the process of step S20.

掃気処理開始から時刻Ｔ１までの間では、循環ポンプ５０は、順回転していたので、ポンプ制御部４２０は、時刻Ｔ１になると、循環ポンプ５０を順回転から逆回転させる。これにより、掃気処理開始から時刻Ｔ１の間に、貯留部７０から循環系流路内（ガス循環流路２７の方）にオーバーフローし循環方向に流れていた貯留水は、逆流して逆循環方向に流れ、ガス循環流路２７を介して、再び貯留部７０に流れ込む。このようにすれば、貯留部７０から循環系流路内にオーバーフローした貯留水が、循環系流路を循環方向に循環して再び貯留部７０に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローが終了した直後において、貯留部７０に戻すことができ、排気排水弁２４０を介して燃料電池システム１００の外部に排出することができる。その結果、掃気処理時間を短縮することが可能となる。   Since the circulation pump 50 was rotating forward from the start of the scavenging process to the time T1, the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 backward from the forward rotation at the time T1. As a result, during the time T1 from the start of the scavenging process, the stored water that has overflowed from the storage unit 70 into the circulation system flow path (in the direction of the gas circulation flow path 27) and has flowed in the circulation direction flows back to the reverse circulation direction. And flows again into the reservoir 70 via the gas circulation channel 27. In this way, the stored water overflowed from the storage unit 70 into the circulation system flow path circulates in the circulation system flow path in the circulation direction and returns to the storage unit 70 again without waiting. Immediately after the overflow is completed, it can be returned to the storage unit 70 and discharged to the outside of the fuel cell system 100 via the exhaust drain valve 240. As a result, the scavenging process time can be shortened.

なお、図４に示すように、ポンプ制御部４２０が、循環ポンプ５０を逆回転させた後、オーバーフローした貯留水が、再び貯留部７０に流れ込むまでには、多少のタイムラグがあり、貯留水水位Ｘは、その間は減少する。   As shown in FIG. 4, there is a slight time lag until the overflowed stored water flows into the storage unit 70 again after the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 in the reverse direction. X decreases in the meantime.

そして、ポンプ制御部４２０が、時刻Ｔ１になって、循環ポンプ５０を逆回転させることにより（ステップＳ４０）、循環系流路にオーバーフローしていた貯留水が、逆流し、再び貯留部７０に流れ込むと、図４に示すように、再び貯留部７０が満杯（ＦＵＬＬ）になり、今度は、貯留水が、逆循環方向に、すなわち、循環系流路の燃料ガス排出流路２６に流れだす。なお、この間も排気排水弁２４０からは、貯留水の排出は継続されている。   Then, the pump control unit 420 reversely rotates the circulation pump 50 at time T1 (step S40), so that the stored water that has overflowed into the circulation system channel flows back into the storage unit 70 again. Then, as shown in FIG. 4, the storage unit 70 becomes full again (FULL), and this time, the stored water flows in the reverse circulation direction, that is, the fuel gas discharge channel 26 of the circulation system channel. During this time, the stored water continues to be discharged from the exhaust / drain valve 240.

その後、循環系流路（燃料ガス排出流路２６の方）にオーバーフローし、ガス循環流路２７方向から貯留部７０に流入する貯留水のピークが過ぎ、排気排水弁２４０からの貯留水の排出量の方が多くなると、図４に示すように、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、徐々に下がる。そして、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がると（ステップＳ２０：ＹＥＳ，この時の時刻を時刻Ｔ２とする。）、貯留水水位Ｘが閾値Δｗほど低下する前に、貯留水がオーバーフローしていたので（図４参照、ステップＳ３０：ＹＥＳ）、制御回路４００は、ステップＳ４０の処理に再度移行する。   Thereafter, it overflows into the circulation system channel (in the direction of the fuel gas discharge channel 26), the peak of the stored water flowing into the storage unit 70 from the direction of the gas circulation channel 27 passes, and the stored water is discharged from the exhaust drain valve 240. When the amount increases, as shown in FIG. 4, the stored water level X of the storage unit 70 gradually decreases. Then, when the stored water level X of the storage unit 70 decreases by the threshold value Δw (step S20: YES, the time at this time is set as time T2), the water level monitoring unit 430 decreases the stored water level X by the threshold value Δw. Since the stored water has overflowed before the start (see FIG. 4, step S30: YES), the control circuit 400 shifts again to the process of step S40.

続いて、ポンプ制御部４２０は、再び循環ポンプ５０を今までの回転方向に対して逆回転させる（ステップＳ４０）。この場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間、循環ポンプ５０は、逆回転していたので、順回転に戻される。これにより、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間に、貯留部７０から循環系流路を逆循環方向（燃料ガス排出流路２６の方）にオーバーフローしていた貯留水は、再度逆流して循環方向に流れだし、再び貯留部７０に流れ込む。このようにすれば、貯留部７０から逆循環方向（燃料ガス排出流路２６の方）にオーバーフローしていた貯留水が、循環系流路を逆循環方向に循環して再び貯留部７０に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローが終了した直後において、貯留部７０に戻すことができ、排気排水弁２４０を介して燃料電池システム１００の外部に排出することができる。その結果、掃気処理時間を短縮することが可能となる。   Subsequently, the pump control unit 420 again rotates the circulation pump 50 in the reverse direction with respect to the previous rotation direction (step S40). In this case, since the circulating pump 50 was rotating in reverse from time T1 to time T2, it is returned to forward rotation. As a result, the stored water that has overflowed from the reservoir 70 in the reverse circulation direction (in the direction of the fuel gas discharge flow channel 26) from the reservoir 70 between the time T1 and the time T2 flows back into the circulation direction again. It begins to flow and flows into the reservoir 70 again. In this way, the stored water that has overflowed in the reverse circulation direction (in the direction of the fuel gas discharge channel 26) from the storage unit 70 circulates in the reverse circulation direction in the circulation system channel and returns to the storage unit 70 again. Without waiting for it to come, immediately after the overflow of the stored water is completed, it can be returned to the storage unit 70 and can be discharged to the outside of the fuel cell system 100 via the exhaust drain valve 240. As a result, the scavenging process time can be shortened.

そして、ポンプ制御部４２０が、時刻Ｔ２になって、循環ポンプ５０を順回転に戻すことにより（ステップＳ４０、図４参照）、貯留部７０から循環系流路を逆循環方向（燃料ガス排出流路２６の方）にオーバーフローしていた貯留水が、再び貯留部７０に流れ込むと、図４に示すように、再び貯留部７０が満杯（ＦＵＬＬ）になり、再度オーバーフローし、貯留水が、循環系流路を循環方向（ガス循環流路２７の方）に再度流れだす。なお、この間も排気排水弁２４０からは、貯留水の排出は継続されている。   Then, at time T2, the pump control unit 420 returns the circulation pump 50 to the forward rotation (see step S40, FIG. 4), so that the circulation system flow from the storage unit 70 in the reverse circulation direction (fuel gas discharge flow). When the stored water that has overflowed into the channel 26) flows into the storage unit 70 again, as shown in FIG. 4, the storage unit 70 becomes full again (FULL), overflows again, and the stored water circulates. The system flow is again flowed in the circulation direction (the gas circulation flow path 27). During this time, the stored water continues to be discharged from the exhaust / drain valve 240.

その後、循環系流路を循環方向にオーバーフローし、ガス循環流路２６方向から貯留部７０に流入する貯留水のピークが過ぎ、排気排水弁２４０からの貯留水の排出量の方が多くなると、図４に示すように、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、徐々に下がる。そして、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がると（ステップＳ２０：ＹＥＳ，この時の時刻を時刻Ｔ３とする。）、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がる前には、貯留水がオーバーフローしていたので（図４参照、ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ステップＳ４０の処理に再度移行する。   After that, when the circulation channel overflows in the circulation direction, the peak of the stored water flowing into the storage unit 70 from the direction of the gas circulation channel 26 passes, and the amount of stored water discharged from the exhaust / drain valve 240 increases. As shown in FIG. 4, the stored water level X of the storage unit 70 gradually decreases. And the water level monitoring part 430 will be the water level X of the storage part 70, if the water level X of the storage part 70 falls about threshold value (DELTA) w (step S20: YES, the time at this time shall be time T3). Before the threshold value Δw is lowered, the stored water has overflowed (see FIG. 4, step S30: YES), and the process proceeds to step S40 again.

続いて、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を今までの回転方向に対して逆回転させる（ステップＳ４０）。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、循環ポンプ５０は、順回転していたので、再度逆回転される。これにより、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間に、貯留部７０から循環系流路を循環方向（燃料ガス排出流路２６の方）にオーバーフローしていた貯留水は、再度逆流して逆循環方向に流れだし、再び貯留部７０に流れ込む。この場合、この貯留水が、貯留部７０に流れ込むまでには、多少のタイムラグがあり、貯留水水位Ｘは、その間減少するが、オーバーフローしていた貯留水が、再度逆流して逆循環方向に流れだし、再び貯留部７０に流れ込み始めると（この時の時刻を時刻Ｔ４とする。）、貯留部７０の貯留水水位Ｘは、上昇に転じる。   Subsequently, the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 in the reverse direction with respect to the rotation direction thus far (step S40). Since the circulation pump 50 was rotating forward from time T2 to time T3, it is reversely rotated again. As a result, the stored water that has overflowed from the reservoir 70 to the circulation direction (in the direction of the fuel gas discharge channel 26) from the storage unit 70 between the time T2 and the time T3 flows back again in the reverse circulation direction. It begins to flow and flows into the reservoir 70 again. In this case, there is a slight time lag until the stored water flows into the storage unit 70, and the stored water level X decreases during that time, but the overflowed stored water flows backward again in the reverse circulation direction. When it starts to flow into the reservoir 70 again (the time at this time is set as time T4), the stored water level X of the reservoir 70 starts to rise.

一方、上述のように、循環ポンプ５０の順回転、逆回転を繰り返していると、循環系流路内の排水が進み、すなわち、循環系流路にオーバーフローしている貯留水はかなり減少している。従って、図４に示すように、貯留部７０の貯留水水位Ｘは、満杯（ＦＵＬＬ）にならずにピークとなり（この時の時刻を時刻Ｔ５とする。）、排気排水弁２４０からの排水量の方が多くなり、再び、減少に転じる。   On the other hand, as described above, if the circulation pump 50 repeats forward and reverse rotations, the drainage in the circulation system channel advances, that is, the stored water overflowing into the circulation system channel is considerably reduced. Yes. Therefore, as shown in FIG. 4, the stored water level X of the storage unit 70 does not become full (FULL) but peaks (the time at this time is time T5), and the amount of water discharged from the exhaust / drain valve 240 is It becomes more and starts to decrease again.

その後、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｗほど下がると（ステップＳ２０：ＹＥＳ，この時の時刻を時刻Ｔ６とする。）、貯留水水位Ｘが閾値Δｗほど低下する前は、貯留水がオーバーフローしていなかったので（図４参照、ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ５０の処理に移行する。   Thereafter, when the stored water level X of the storage unit 70 decreases by the threshold value Δw (step S20: YES, the time at this time is set as time T6), the water level monitoring unit 430 decreases the stored water level X by the threshold value Δw. Before the operation, the stored water did not overflow (see FIG. 4, step S30: NO), and the process proceeds to step S50.

水位監視部４３０は、貯留水水位Ｘが予め定められる所定の閾値αまで低下するまで待機し（ステップＳ５０：ＮＯ）、貯留水水位Ｘが閾値αまで低下すると（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、ステップＳ６０の処理に移行する。   The water level monitoring unit 430 waits until the stored water level X decreases to a predetermined threshold value α (step S50: NO), and when the stored water level X decreases to the threshold value α (step S50: YES), step S60. Move on to processing.

ステップＳ６０の処理において、弁制御部４１０は、図４に示すように、排気排水弁２４０を閉弁し、また、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を停止させる（この時の時刻を時刻Ｔ７とする。）。その後、制御回路４００は、この掃気処理を終了する。   In the process of step S60, the valve control unit 410 closes the exhaust / drain valve 240 as shown in FIG. 4, and the pump control unit 420 stops the circulation pump 50 (the time at this time is time T7). And). Thereafter, the control circuit 400 ends this scavenging process.

なお、この掃気処理において、ステップＳ５０の処理を介してだけでなく、所定のタイミングで、水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘが閾値α以下に低下したことを検知すると、制御回路４００は、ステップＳ６０の処理を実行、すなわち、弁制御部４１０は、排気排水弁２４０を閉弁し、また、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を停止させるようになっている。   In this scavenging process, when the water level monitoring unit 430 detects that the stored water level X has dropped below the threshold value α not only through the process of step S50 but also at a predetermined timing, the control circuit 400 Step S60 is executed, that is, the valve control unit 410 closes the exhaust / drain valve 240, and the pump control unit 420 stops the circulation pump 50.

以上のように、本実施例の燃料電池システム１００では、掃気処理において、貯留部７０から貯留水がオーバーフローして、オーバーフローした貯留水のピークが過ぎる度に、循環ポンプ５０をそれまでの回転方向とは逆回転させ、オーバーフローした貯留水を逆流させるようにしている。このようにすれば、貯留部７０からオーバーフローした貯留水が、循環系流路を一周して再び貯留部７０に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローが終了した直後において、貯留部７０に戻すことが可能であり、速やかに排気排水弁２４０を介して燃料電池システム１００の外部に排出することができる。その結果、掃気処理全体の時間を短縮することが可能となる。   As described above, in the fuel cell system 100 according to the present embodiment, in the scavenging process, every time the stored water overflows from the storage unit 70 and the peak of the overflowed stored water passes, It is made to rotate reversely and the overflowed stored water is made to flow backward. In this way, immediately after the overflow of the stored water ends without waiting for the stored water that has overflowed from the storage unit 70 to return to the storage unit 70 once again around the circulation system flow path, 70 and can be quickly discharged to the outside of the fuel cell system 100 through the exhaust / drain valve 240. As a result, the entire scavenging process can be shortened.

また、本実施例の燃料電池システム１００では、掃気処理において、水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘが閾値α以下に低下したことを検知すると、弁制御部４１０は、排気排水弁２４０を閉弁し、また、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を停止させるようにしている。このようにすれば、貯留部７０に流れ込む燃料ガスに含まれる水素が、貯留部７０の排気排水弁２４０から燃料電池システム１００の外部に排出されることを抑制することができる。   Further, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, in the scavenging process, when the water level monitoring unit 430 detects that the stored water level X has dropped below the threshold value α, the valve control unit 410 closes the exhaust / drain valve 240. In addition, the pump control unit 420 stops the circulation pump 50. In this way, it is possible to suppress the hydrogen contained in the fuel gas flowing into the storage unit 70 from being discharged to the outside of the fuel cell system 100 from the exhaust drain valve 240 of the storage unit 70.

なお、水位監視部４３０は、請求項における第１および第２の水位検知部に該当し、弁制御部４１０は、請求項における弁制御部に該当し、ポンプ制御部４２０は、請求項におけるポンプ制御部に該当する。   The water level monitoring unit 430 corresponds to the first and second water level detection units in the claims, the valve control unit 410 corresponds to the valve control unit in the claims, and the pump control unit 420 corresponds to the pump in the claims. Corresponds to the control unit.

Ｂ．第２実施例：
図５は、本発明の第２実施例としての燃料電池システム１００ａの構成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１００ａは、第１実施例の燃料電池システム１００と類似する構成を有し、燃料ガス排出流路２６上の貯留部７０近傍に遮断弁３００を備えたことのみ異なっているため、共通する部分については同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。本実施例の燃料電池システム１００ａでは、この遮断弁３００は、弁制御部４１０が制御する。また、本実施例の燃料電池システム１００ａは、第１実施例の燃料電池システム１００が行った掃気処理とは異なる掃気処理を実行する。以下に本実施例の燃料電池システム１００ａが行う掃気処理について図６および図７を用いて説明する。なお、この掃気処理の前提条件として、掃気処理開始前まで遮断弁３００は開弁されている。そして、その他の前提条件は、第１実施例の燃料電池システム１００が行う掃気処理と同様である。 B. Second embodiment:
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100a as a second embodiment of the present invention. The fuel cell system 100a of the second embodiment has a configuration similar to that of the fuel cell system 100 of the first embodiment, and differs only in that a shutoff valve 300 is provided in the vicinity of the storage portion 70 on the fuel gas discharge passage 26. Therefore, common parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the fuel cell system 100a of the present embodiment, the shutoff valve 300 is controlled by the valve control unit 410. Further, the fuel cell system 100a of the present embodiment executes a scavenging process different from the scavenging process performed by the fuel cell system 100 of the first embodiment. A scavenging process performed by the fuel cell system 100a of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. As a precondition for the scavenging process, the shutoff valve 300 is opened before the scavenging process is started. The other preconditions are the same as the scavenging process performed by the fuel cell system 100 of the first embodiment.

Ｂ１．掃気処理：
図６は、第２実施例の燃料電池システム１００ａが行う掃気処理のフローチャートである。図７は、図６に示す掃気処理時における貯留水水位の推移を示すタイミングチャートである。図６、図７に示すように、まず、弁制御部４１０は、掃気処理が開始されると、排気排水弁２４０を開弁する（ステップＳ１００）。掃気処理開始時において、このように排気排水弁２４０を開弁したとしても、掃気処理が開始されると、燃料電池１０のアノード流路２５にある大量の水が貯留部７０に流れ込み、また、排気排水弁２４０から排出される貯留水の排水量よりも、貯留部７０に燃料ガス排出流路２６を介して流れ込む水量の方が多いため、掃気処理開始から貯留水水位Ｘは上昇する。 B1. Scavenging treatment:
FIG. 6 is a flowchart of the scavenging process performed by the fuel cell system 100a of the second embodiment. FIG. 7 is a timing chart showing the transition of the stored water level during the scavenging process shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, first, when the scavenging process is started, the valve control unit 410 opens the exhaust / drain valve 240 (step S100). Even when the exhaust drainage valve 240 is opened at the start of the scavenging process, when the scavenging process is started, a large amount of water in the anode flow path 25 of the fuel cell 10 flows into the storage unit 70. Since the amount of water flowing into the storage unit 70 via the fuel gas discharge channel 26 is larger than the amount of stored water discharged from the exhaust / drain valve 240, the stored water level X rises from the start of the scavenging process.

次に、水位監視部４３０は、貯留水水位Ｘが満杯（ＦＵＬＬ）となったか否かにより、貯留部７０から貯留水がオーバーフローしたか否かの検知を行っている（ステップＳ１１０）。水位監視部４３０は、貯留水がオーバーフローしていない場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、貯留水水位Ｘが予め定められる閾値α以下に低下していないか否かを監視しており（ステップＳ１２０）、貯留水水位Ｘが予め定められる閾値α以下に低下していない場合には（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１１０の処理にリターンする。水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘが予め定められる閾値α以下に低下したと判断すると（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御回路４００は、後述するステップＳ１８０の処理に移行する。   Next, the water level monitoring unit 430 detects whether or not the stored water has overflowed from the storage unit 70 based on whether or not the stored water level X is full (FULL) (step S110). When the stored water does not overflow (step S110: NO), the water level monitoring unit 430 monitors whether or not the stored water level X has decreased below a predetermined threshold value α (step S120). ) If the stored water level X has not fallen below the predetermined threshold α (step S120: NO), the process returns to step S110. When the water level monitoring unit 430 determines that the stored water level X has decreased below a predetermined threshold value α (step S120: YES), the control circuit 400 proceeds to the process of step S180 described later.

図７に示すように、掃気処理開始後から貯留水水位Ｘが上昇し、所定時間（時刻Ｔ１ａ）になると、貯留部７０は貯留水で満杯（ＦＵＬＬ）になる。そこで、水位監視部４３０が、時刻Ｔ１ａになり、貯留部７０から貯留水がオーバーフローしたと判断し（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御回路４００は、ステップＳ１３０の処理に移行する。   As shown in FIG. 7, when the stored water level X rises after the start of the scavenging process and reaches a predetermined time (time T1a), the storage unit 70 becomes full (FULL) with the stored water. Therefore, the water level monitoring unit 430 determines that the stored water has overflowed from the storage unit 70 at time T1a (step S110: YES), and the control circuit 400 proceeds to the process of step S130.

ステップＳ１３０の処理において、弁制御部４１０は、遮断弁３００を閉弁する。そして、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を逆回転方向に回転させる（ステップＳ１４０）。このようにすれば、循環ポンプ５０を順回転方向に対して逆回転させることにより、貯留部７０からオーバーフローしそうだった（オーバーフローしていた）貯留水がオーバーフローすることを抑制することができ、さらには、遮断弁３００を閉弁させることにより、貯留部７０から逆循環方向に貯留水がオーバーフローすることも防止することができる。   In the process of step S130, the valve control unit 410 closes the shut-off valve 300. Then, the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 in the reverse rotation direction (step S140). In this way, by rotating the circulation pump 50 backward with respect to the forward rotation direction, it is possible to suppress the overflow of the stored water that was likely to overflow from the storage unit 70 (which has overflowed). By closing the shutoff valve 300, it is possible to prevent the stored water from overflowing from the storage unit 70 in the reverse circulation direction.

なお、このように循環ポンプ５０を逆回転させる場合、貯留部７０の貯留水がオーバーフローするのを抑制できる程度であって、燃料ガス供給流路２４やアノード流路２５内の水が逆循環方向に大量に逆流しない程度の回転数（力）で、回転させるようにする。これにより、逆循環方向から、貯留部７０に流入する水の量よりも、排気排水弁２４０からの排出量の方が多くなり、循環ポンプ５０を逆回転させた（図７：時刻Ｔ１ａ）後、貯留部７０内の貯留水水位Ｘは、徐々に減少する。   When the circulation pump 50 is reversely rotated in this way, the water stored in the storage unit 70 can be prevented from overflowing, and the water in the fuel gas supply channel 24 and the anode channel 25 flows in the reverse circulation direction. Rotate at a rotational speed (force) that does not cause a large amount of backflow. Thereby, from the reverse circulation direction, the discharge amount from the exhaust / drain valve 240 becomes larger than the amount of water flowing into the storage unit 70, and after the circulation pump 50 is rotated in reverse (FIG. 7: time T1a). The stored water level X in the storage unit 70 gradually decreases.

続いて、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水の水位が下がったか否か、具体的には、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｖほど下がったか否かを判断する（ステップＳ１５０）。水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘが、閾値Δｖほど下がっていない場合には（ステップＳ１５０：ＮＯ）、待機する。なお、閾値Δｖは、燃料電池システム１００の具体的な設計に基づき適宜定められる。   Subsequently, the water level monitoring unit 430 determines whether or not the water level of the stored water in the storage unit 70 has decreased, specifically, whether or not the stored water level X of the storage unit 70 has decreased by a threshold value Δv (step). S150). The water level monitoring unit 430 stands by when the stored water level X of the storage unit 70 is not lowered as much as the threshold value Δv (step S150: NO). The threshold value Δv is determined as appropriate based on the specific design of the fuel cell system 100.

図７に示すように、時刻Ｔ１ａ後、貯留部７０の貯留水水位Ｘが閾値Δｖほど下がると、水位監視部４３０が、貯留部７０の貯留水水位Ｘが閾値Δｖほど下がったと判断し（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、弁制御部４１０は、遮断弁３００を再び開弁する（ステップＳ１６０、この時の時刻を時刻Ｔ２ａとする。）。さらに、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を逆回転から順回転に戻す（ステップＳ１７０）。このようにすれば、燃料電池１０のアノード流路２５周辺にある大量の水が再び、貯留部７０に流れ込むようになる。これにより、貯留部７０の貯留水水位Ｘは、上昇する。なお、図７に示すように、ポンプ制御部４２０が、循環ポンプ５０を逆回転から順回転させた後、アノード流路２５周辺の水が、貯留部７０に流れ込むまでには、多少のタイムラグがあり、貯留水水位Ｘは、その間は減少する。   As shown in FIG. 7, after the time T1a, when the stored water level X of the storage unit 70 decreases by about the threshold value Δv, the water level monitoring unit 430 determines that the stored water level X of the storage unit 70 has decreased by the threshold value Δv (step (S150: YES), the valve control unit 410 opens the shut-off valve 300 again (step S160, the time at this time is defined as time T2a). Further, the pump control unit 420 returns the circulation pump 50 from reverse rotation to forward rotation (step S170). In this way, a large amount of water around the anode flow path 25 of the fuel cell 10 again flows into the storage unit 70. Thereby, the stored water level X of the storage part 70 rises. As shown in FIG. 7, there is a slight time lag until the water around the anode flow path 25 flows into the storage unit 70 after the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 forward from the reverse rotation. Yes, the stored water level X decreases during that time.

制御回路４００は、以上のようにして、ステップＳ１１０〜ステップＳ１７０の処理を繰り返し行う。そして、水位監視部４３０が、貯留水水位Ｘが閾値α以下になったと判断すると（ステップＳ１２０：ＹＥＳ、図７：時刻Ｔ３ａ）、弁制御部４１０は、排気排水弁２４０を閉弁し、また、ポンプ制御部４２０は、循環ポンプ５０を停止させる（ステップＳ１８０）。その後、制御回路４００は、この掃気処理を終了する。   As described above, the control circuit 400 repeatedly performs the processing from step S110 to step S170. When the water level monitoring unit 430 determines that the stored water level X has become equal to or less than the threshold value α (step S120: YES, FIG. 7: time T3a), the valve control unit 410 closes the exhaust / drain valve 240, and The pump control unit 420 stops the circulation pump 50 (step S180). Thereafter, the control circuit 400 ends this scavenging process.

以上のように、本実施例の燃料電池システム１００ａでは、掃気処理において、貯留部７０から貯留水がオーバーフローしそうだった場合に（オーバーフローした場合に）、貯留水がオーバーフローすることを抑制し、貯留部７０と燃料ガス排出流路２６における遮断弁３００との間に、貯留水を留めつつ、排気排水弁２４０から排水し、貯留水水位Ｘが低下すると、アノード流路２５周辺の水を再び貯留部７０に流し込むようにしている。このようにすれば、貯留部７０から循環系流路内にオーバーフローした貯留水が、循環系流路を循環方向に循環して再び貯留部７０に戻ってくるのを待つことなく、貯留水のオーバーフローを抑制し、貯留水を貯留部７０に留めて、速やかに排気排水弁２４０を介して燃料電池システム１００の外部に排出することができる。その結果、掃気処理全体の時間を短縮することが可能となる。   As described above, in the fuel cell system 100a of the present embodiment, in the scavenging process, when the stored water is about to overflow from the storage unit 70 (when overflowed), the stored water is prevented from overflowing and stored. When the stored water is retained between the part 70 and the shutoff valve 300 in the fuel gas discharge flow channel 26 and drained from the exhaust drain valve 240 and the stored water level X decreases, the water around the anode flow channel 25 is stored again. The portion 70 is poured. In this way, the stored water overflowed from the storage unit 70 into the circulation system flow path circulates in the circulation system flow path in the circulation direction and returns to the storage unit 70 again without waiting. The overflow can be suppressed, the stored water can be retained in the storage unit 70, and can be quickly discharged to the outside of the fuel cell system 100 via the exhaust drain valve 240. As a result, the entire scavenging process can be shortened.

なお、水位監視部４３０は、請求項におけるオーバーフロー検知部および第２の水位検知部に該当し、弁制御部４１０は、請求項における弁制御部に該当し、ポンプ制御部４２０は、請求項におけるポンプ制御部に該当する。   The water level monitoring unit 430 corresponds to the overflow detection unit and the second water level detection unit in the claims, the valve control unit 410 corresponds to the valve control unit in the claims, and the pump control unit 420 corresponds to the claims. Corresponds to the pump controller.

Ｃ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。 C. Variation:
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

Ｃ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池システム１００または燃料電池システム１００ａでは、掃気処理において、水位監視部４３０は、貯留部７０の貯留水水位Ｘを水位センサ７５を用いて検出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、水位監視部４３０は、燃料電池１０の発電量を検出し、循環ポンプ５０の回転数を検出し、これらの検出値と、予め定められる循環系流路の設計値（流路長、流路体積等）等から貯留部７０に流れ込む水の量を推算し、すなわち、貯留水水位Ｘを推算するようにしてもよい。このようにすれば、水位センサ７５を用いることなく貯留水水位Ｘを検出することができるので、部品点数の軽減を行うことができ、また、水位センサ７５を設置する必要がないので、貯留部７０の小型化を実施可能である。 C1. Modification 1:
In the fuel cell system 100 or the fuel cell system 100a of the above embodiment, in the scavenging process, the water level monitoring unit 430 detects the stored water level X in the storage unit 70 using the water level sensor 75, but the present invention. Is not limited to this. For example, the water level monitoring unit 430 detects the power generation amount of the fuel cell 10, detects the number of rotations of the circulation pump 50, and these detection values and predetermined design values (flow channel length, flow rate) of the circulation system flow channel. It is also possible to estimate the amount of water flowing into the reservoir 70 from the road volume or the like, that is, to estimate the stored water level X. In this way, since the stored water level X can be detected without using the water level sensor 75, the number of parts can be reduced, and there is no need to install the water level sensor 75. It is possible to reduce the size of 70.

Ｃ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池システム１００または燃料電池システム１００ａにおいて、循環ポンプ５０は、ガス循環流路２７上に設けられているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、燃料ガス排出流路２６上や、燃料ガス供給流路２４において、ガス循環流路２７との接続部よりも燃料ガスの供給方向の下流側に設けるようにしてもよい。このようにしても、上記実施例の効果を奏することが可能である。 C2. Modification 2:
In the fuel cell system 100 or the fuel cell system 100a of the above embodiment, the circulation pump 50 is provided on the gas circulation channel 27, but the present invention is not limited to this. For example, the fuel gas supply channel 24 or the fuel gas supply channel 24 may be provided on the downstream side of the connecting portion with the gas circulation channel 27 in the fuel gas supply direction. Even if it does in this way, it is possible to show the effect of the above-mentioned embodiment.

Ｃ３．変形例３：
上記第１実施例の燃料電池システム１００において、弁制御部４１０は、掃気処理が開始されると、すぐに排気排水弁２４０を開弁するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、弁制御部４１０は、掃気処理開始後、貯留部７０が満杯になるまでの間に排気排水弁２４０を開弁するようにしてもよい。また、弁制御部４１０は、掃気処理開始後、水位監視部４３０が貯留水水位Ｘが所定値β以上であると検知している場合に、継続して排気排水弁２４０を開弁するようにしてもよい。なお、この所定値βは、燃料電池システム１００ａの具体的な設計により、適宜決定される。 C3. Modification 3:
In the fuel cell system 100 of the first embodiment, the valve control unit 410 opens the exhaust / drain valve 240 immediately after the scavenging process is started, but the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, the valve control unit 410 may open the exhaust / drain valve 240 after the scavenging process is started until the storage unit 70 becomes full. Further, after the scavenging process is started, the valve control unit 410 continuously opens the exhaust / drain valve 240 when the water level monitoring unit 430 detects that the stored water level X is equal to or higher than the predetermined value β. May be. The predetermined value β is appropriately determined depending on the specific design of the fuel cell system 100a.

また、上記第２実施例の燃料電池システム１００ａにおいて、弁制御部４１０は、掃気処理が開始されると、すぐに排気排水弁２４０を開弁するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、弁制御部４１０は、貯留水が貯留部７０からオーバーフローすることによってポンプ制御部４２０が循環ポンプ５０を逆回転方向に回転させた場合（図６：ステップＳ１４０）に、排気排水弁２４０を開弁するようにしてもよい。また、弁制御部４１０は、掃気処理開始後、貯留部７０が満杯になるまでの間に排気排水弁２４０を開弁するようにしてもよい。さらに、弁制御部４１０は、掃気処理開始後、水位監視部４３０が貯留水水位Ｘが所定値γ以上であると検知している場合に、継続して排気排水弁２４０を開弁するようにしてもよい。なお、この所定値γは、燃料電池システム１００ａの具体的な設計により、適宜決定される。   In the fuel cell system 100a of the second embodiment, the valve control unit 410 opens the exhaust / drain valve 240 as soon as the scavenging process is started. It is not limited. For example, the valve control unit 410 causes the exhaust / drain valve 240 to flow when the pump control unit 420 rotates the circulation pump 50 in the reverse rotation direction due to overflow of the stored water from the storage unit 70 (FIG. 6: step S140). The valve may be opened. Further, the valve control unit 410 may open the exhaust / drain valve 240 after the scavenging process is started until the storage unit 70 becomes full. Further, after the scavenging process is started, the valve control unit 410 continuously opens the exhaust / drain valve 240 when the water level monitoring unit 430 detects that the stored water level X is equal to or greater than the predetermined value γ. May be. The predetermined value γ is appropriately determined according to the specific design of the fuel cell system 100a.

Ｃ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池システム１００または燃料電池システム１００ａにおいて、制御回路４００の各部は、ソフトウェア的に構成されているものを、ハードウェア的に構成するようにしてもよいし、ハードウェア的に構成されているものを、ソフトウェア的に構成するようにしてもよい。 C4. Modification 4:
In the fuel cell system 100 or the fuel cell system 100a of the above-described embodiment, each part of the control circuit 400 may be configured as software or configured as hardware. What has been described may be configured in software.

本発明の第１実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as a first embodiment of the present invention. 第１実施例の燃料電池システム１００における貯留部７０の拡大図である。It is an enlarged view of the storage part 70 in the fuel cell system 100 of 1st Example. 第１実施例の燃料電池システム１００が行う掃気処理のフローチャートである。It is a flowchart of the scavenging process which the fuel cell system 100 of 1st Example performs. 図３に示す掃気処理時における貯留水水位の推移を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows transition of the stored water level at the time of the scavenging process shown in FIG. 本発明の第２実施例としての燃料電池システム１００ａの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system 100a as 2nd Example of this invention. 第２実施例の燃料電池システム１００ａが行う掃気処理のフローチャートである。It is a flowchart of the scavenging process which the fuel cell system 100a of 2nd Example performs. 図６に示す掃気処理時における貯留水水位の推移を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows transition of the stored water level at the time of the scavenging process shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池
２０…水素タンク
２４…燃料ガス供給流路
２５…アノード流路
２６…燃料ガス排出流路
２７…ガス循環流路
２８…パージ流路
３０…ブロワ
３４…酸化ガス供給流路
３５…カソード流路
３６…酸化ガス排出流路
５０…循環ポンプ
７０…貯留部
７５…水位センサ
１００…燃料電池システム
１００ａ…燃料電池システム
２００…水素遮断弁
２４０…排気排水弁
３００…遮断弁
４００…制御回路
４１０…弁制御部
４２０…ポンプ制御部
４３０…水位監視部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 20 ... Hydrogen tank 24 ... Fuel gas supply flow path 25 ... Anode flow path 26 ... Fuel gas discharge flow path 27 ... Gas circulation flow path 28 ... Purge flow path 30 ... Blower 34 ... Oxidation gas supply flow path 35 ... Cathode flow path 36 ... Oxidizing gas discharge flow path 50 ... Circulation pump 70 ... Reservoir 75 ... Water level sensor 100 ... Fuel cell system 100a ... Fuel cell system 200 ... Hydrogen shutoff valve 240 ... Exhaust drain valve 300 ... Shutoff valve 400 ... Control circuit 410 ... Valve control unit 420 ... Pump control unit 430 ... Water level monitoring unit

Claims (6)

燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記貯留部と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス排出流路または前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時であり、前記燃料電池システムのガス流路内の水が前記貯留部に流れ込み、前記貯留部の前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている場合において、少なくとも前記排水弁を開弁制御する弁制御部と、
前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知する第１の水位検知部と、
前記第１の水位検知部が前記貯留部の前記貯留水の水位が低下したことを検知した場合に、前記循環ポンプの回転を逆回転させるポンプ制御部と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas discharge passage for guiding the fuel gas discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell;
A storage unit connected to the fuel gas discharge flow path, and with the flow of the fuel gas, water in the gas flow path of the fuel cell system flows in, and stores the flowed-in water;
A fuel gas circulation flow path connected to the storage section and the fuel gas supply flow path for circulating the fuel gas flowing into the storage section to the fuel gas supply flow path for reuse;
A circulation pump provided on the fuel gas discharge channel or the fuel gas circulation channel, for circulating the fuel gas;
A drain valve provided in the storage unit, for discharging the stored water stored in the storage unit to the outside of the storage unit;
When the scavenging process is performed after the fuel cell is stopped, the water in the gas flow path of the fuel cell system flows into the reservoir, and the stored water in the reservoir overflows from the reservoir And at least a valve control unit for controlling the opening of the drain valve;
A first water level detection unit that detects whether or not the water level of the stored water has decreased from a state in which the stored water has overflowed from the storage unit;
A pump control unit that reversely rotates the circulation pump when the first water level detection unit detects that the water level of the storage water in the storage unit has decreased;
A fuel cell system comprising: 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料ガスを、前記燃料電池の外部に導くための燃料ガス排出流路と、
前記燃料ガス排出流路と接続され、前記燃料ガスの流れに伴って、前記燃料電池システムのガス流路内の水が流れ込み、流れ込んだ水を貯留するための貯留部と、
前記貯留部と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記貯留部に流れ込む前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス排出流路または前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記貯留部に設けられ、前記貯留部内に貯留された貯留水を、前記貯留部外に排出するための排水弁と、
前記燃料電池の運転停止後に行う掃気処理時であり、前記燃料電池システムのガス流路内の水が前記貯留部に流れ込み、前記貯留部の前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしたか否かを検知するオーバーフロー検知部と、
前記オーバーフロー検知部が、前記貯留部から前記貯留水がオーバーフローしたことを検知した場合に、前記循環ポンプを逆回転させるポンプ制御部と、
前記ポンプ制御部が、前記循環ポンプを逆回転させた際において、少なくとも前記排水弁を開弁制御する弁制御部と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas discharge passage for guiding the fuel gas discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell;
A storage unit connected to the fuel gas discharge flow path, and with the flow of the fuel gas, water in the gas flow path of the fuel cell system flows in, and stores the flowed-in water;
A fuel gas circulation flow path connected to the storage section and the fuel gas supply flow path for circulating the fuel gas flowing into the storage section to the fuel gas supply flow path for reuse;
A circulation pump provided on the fuel gas discharge channel or the fuel gas circulation channel, for circulating the fuel gas;
A drain valve provided in the storage unit, for discharging the stored water stored in the storage unit to the outside of the storage unit;
Whether or not the scavenging process is performed after the fuel cell operation is stopped, whether water in the gas flow path of the fuel cell system flows into the storage unit, and whether the stored water in the storage unit overflows from the storage unit An overflow detection unit for detecting
A pump control unit that reversely rotates the circulation pump when the overflow detection unit detects that the stored water has overflowed from the storage unit;
When the pump control unit reversely rotates the circulation pump, at least the valve control unit for controlling the opening of the drain valve;
A fuel cell system comprising: 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１の水位検知部は、
前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知した後、再び前記貯留水の水位が上昇し、前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態となった場合において、再度、前記貯留水が、前記貯留部からオーバーフローしている状態から、前記貯留水の水位が低下したか否かを検知し、
ポンプ制御部は、
前記第１の水位検知部が、再度前記貯留部の前記貯留水の水位が低下したことを検知した場合に、前記循環ポンプの回転を再び逆回転させることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
The first water level detector is
After detecting whether or not the water level of the stored water has decreased from a state in which the stored water has overflowed from the storage unit, the water level of the stored water rises again, and the stored water is supplied to the storage unit. In the case where the state has overflowed from, again, from the state where the stored water has overflowed from the reservoir, it is detected whether the water level of the stored water has decreased,
The pump controller
When the first water level detection unit detects again that the water level of the storage water in the storage unit has decreased, the fuel cell system reversely rotates the circulation pump again. 請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス排出流路上に遮断弁を備え、
前記弁制御部は、
ポンプ制御部が、前記循環ポンプを逆回転させた場合に、前記遮断弁を閉弁制御することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
Provided with a shutoff valve on the fuel gas discharge flow path,
The valve control unit
A fuel cell system, wherein the pump control unit controls the shut-off valve to close when the circulating pump is rotated in the reverse direction. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記ポンプ制御部が前記循環ポンプの回転を逆回転させた後、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したか否かを検知する第２の水位検知部を備え、
前記弁制御部は、
前記第２の水位検知部が、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したことを検知すると、前記排水弁を閉弁制御させることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
A second water level detection unit that detects whether or not the water level of the stored water in the storage unit has dropped below a predetermined value after the pump control unit reversely rotates the circulation pump;
The valve control unit
When the second water level detection unit detects that the water level of the storage water in the storage unit has decreased to a predetermined value or less, the fuel cell system performs valve closing control of the drain valve. 請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
前記ポンプ制御部は、
前記第２の水位検知部が、前記貯留部の前記貯留水の水位が所定値以下に低下したことを検知すると、前記循環ポンプの回転を停止させることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 5, wherein
The pump controller
When the second water level detection unit detects that the water level of the stored water in the storage unit has decreased to a predetermined value or less, the fuel cell system stops rotation of the circulation pump.

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