JP2017021964A - Fuel cell system - Google Patents

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耕二郎 田丸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of accurately detecting leakage of a fuel and air from a fuel cell.SOLUTION: A fuel cell system 1 comprises: a map storage part 44 for storing an output value map representing a relation between flow rates of a fuel and air to be supplied to a fuel cell and an output value of the fuel cell; a flow rate determination part 45 for determining flow rate command values of the fuel and the air based on a temperature of the fuel cell and a required output value of the fuel cell; a fuel supply control part 46 for controlling a flow rate adjustment valve 31 in such a manner that the fuel is supplied to the fuel cell in accordance with the flow rate command value of the fuel; an air supply control part for controlling a compressor 33 in such a manner that the air is supplied to the fuel cell in accordance with the flow rate command value of the air; and a leakage discrimination part 51 for discriminating whether at least either the fuel or the air is leaked from the fuel cell, by comparing an actual output value of the fuel cell with an output value of the fuel cell corresponding to the flow rate command value of the fuel and the flow rate command value of the air in the output value map.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池に燃料である水素を供給する燃料供給ユニットと、燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットとを備えている。燃料電池は、電解質、アノード及びカソードからなるセル本体と、このセル本体を両側から挟むように配置されたインターコネクタと、隣り合う２つのインターコネクタ間におけるセル本体の周囲に配置され、セル本体をシールするシール部材とを有している。このような燃料電池システムにおいては、燃料電池の稼働によるシール部材の劣化等によりシール部材のシール機能が低下し、燃料電池の外部に燃料である水素及び空気が洩れる場合がある。このとき、燃料電池が固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）である場合には、作動温度が６００℃〜９００℃程度と高温であるため、燃料電池の近傍に水素センサを配置すると、水素センサが動作不良となってしまう。このため、水素センサによって水素の洩れを検出することは困難である。   The fuel cell system includes a fuel cell that generates power using fuel and air, a fuel supply unit that supplies hydrogen as fuel to the fuel cell, and an air supply unit that supplies air to the fuel cell. The fuel cell is arranged around the cell body between two adjacent interconnectors, a cell body composed of an electrolyte, an anode and a cathode, an interconnector disposed so as to sandwich the cell body from both sides, and the cell body And a sealing member for sealing. In such a fuel cell system, the sealing function of the sealing member may be lowered due to deterioration of the sealing member due to operation of the fuel cell, and hydrogen and air as fuel may leak to the outside of the fuel cell. At this time, when the fuel cell is a solid oxide fuel cell (SOFC), the operating temperature is as high as about 600 ° C. to 900 ° C. Therefore, if a hydrogen sensor is arranged in the vicinity of the fuel cell, the hydrogen sensor It becomes malfunctioning. For this reason, it is difficult to detect hydrogen leakage with a hydrogen sensor.

燃料電池からの空気及び燃料ガスの洩れ（ガスリーク）を検知する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されている燃料電池システムが知られている。特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池と、この燃料電池の発電により発生する排ガスと水との間で熱交換を行う熱交換器とを備えている。このような燃料電池システムは、熱交換器において水により実際に回収される実回収熱量を計測すると共に、熱交換器において排ガスから回収可能な理論回収熱量を算出し、実回収熱量と理論回収熱量との比である熱回収率を求め、その熱回収率の変化に基づいてガスリークの判定を行う。   As a conventional technique for detecting leakage of air and fuel gas (gas leak) from a fuel cell, for example, a fuel cell system described in Patent Document 1 is known. The fuel cell system described in Patent Literature 1 includes a fuel cell and a heat exchanger that performs heat exchange between exhaust gas generated by power generation of the fuel cell and water. Such a fuel cell system measures the actual recovered heat amount actually recovered by water in the heat exchanger, calculates the theoretical recovered heat amount that can be recovered from the exhaust gas in the heat exchanger, and calculates the actual recovered heat amount and the theoretical recovered heat amount. A heat recovery rate that is a ratio of the heat recovery rate is obtained, and a gas leak is determined based on a change in the heat recovery rate.

特開２０１０−２５７８３５号公報JP 2010-257835 A

しかしながら、上記従来技術においては、排ガスと水とで熱交換を行う熱交換器等が必要となるため、システム構成が複雑になるうえに、熱交換器における回収熱量を用いてガスリークを検知しているため、配管からの放熱量等の外乱等の影響によりガスリークの検知を精度良く行うことが困難である。   However, in the above prior art, a heat exchanger that performs heat exchange between exhaust gas and water is required, so that the system configuration is complicated, and a gas leak is detected using the amount of heat recovered in the heat exchanger. Therefore, it is difficult to accurately detect gas leaks due to the influence of disturbances such as the amount of heat released from the piping.

本発明の目的は、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる燃料電池システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can accurately detect leakage of fuel and air from the fuel cell.

本発明に係る燃料電池システムは、セル本体とセル本体をシールするシール部材とを有し、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池に燃料を供給する燃料供給ユニットと、燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットと、燃料電池の温度を検出する温度検出部と、燃料電池に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池の出力値との関係を表すマップを記憶するマップ記憶部と、温度検出部により検出された燃料電池の温度と燃料電池の要求出力値とに基づいて、燃料電池に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する流量決定部と、流量決定部により決定された燃料の流量指令値に応じて燃料電池に燃料を供給するように燃料供給ユニットを制御する燃料供給制御部と、流量決定部により決定された空気の流量指令値に応じて燃料電池に空気を供給するように空気供給ユニットを制御する空気供給制御部と、燃料電池の実出力値を検出する出力検出部と、出力検出部により検出された燃料電池の実出力値と、マップ記憶部に記憶されたマップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する洩れ判定部とを備えることを特徴とする。   A fuel cell system according to the present invention has a cell body and a seal member that seals the cell body, a fuel cell that generates power using fuel and air, a fuel supply unit that supplies fuel to the fuel cell, An air supply unit that supplies air to the fuel cell, a temperature detection unit that detects the temperature of the fuel cell, and a map that represents the relationship between the flow rate of fuel and air supplied to the fuel cell and the output value of the fuel cell are stored. A flow rate determination unit for determining flow rate command values of fuel and air supplied to the fuel cell based on the map storage unit, the temperature of the fuel cell detected by the temperature detection unit and the required output value of the fuel cell; A fuel supply control unit that controls the fuel supply unit to supply fuel to the fuel cell in accordance with the fuel flow rate command value determined by the determination unit, and an air flow rate command value determined by the flow rate determination unit. An air supply control unit that controls the air supply unit to supply air to the fuel cell, an output detection unit that detects an actual output value of the fuel cell, and an actual output value of the fuel cell that is detected by the output detection unit, The fuel flow command value in the map stored in the map storage unit and the fuel cell output value corresponding to the air flow command value are compared to determine whether at least one of fuel and air has leaked from the fuel cell. And a leakage determination unit.

本発明に係る燃料電池システムにおいては、燃料電池から燃料及び空気が洩れると、燃料電池の出力値が低下する。そこで、燃料電池システムは、燃料電池の温度と燃料電池の要求出力値とに基づいて燃料及び空気の流量指令値を決定し、燃料の流量指令値に応じて燃料電池に燃料を供給すると共に空気の流量指令値に応じて燃料電池に空気を供給し、その時の燃料電池の実出力値を検出する。そして、燃料電池システムは、燃料電池の実出力値と、マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。これにより、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる。   In the fuel cell system according to the present invention, when fuel and air leak from the fuel cell, the output value of the fuel cell decreases. Therefore, the fuel cell system determines fuel and air flow rate command values based on the temperature of the fuel cell and the required output value of the fuel cell, supplies fuel to the fuel cell according to the fuel flow rate command value, and air The air is supplied to the fuel cell according to the flow rate command value, and the actual output value of the fuel cell at that time is detected. The fuel cell system compares the actual output value of the fuel cell with the output value of the fuel cell corresponding to the flow rate command value of the fuel and the air flow rate command value in the map, so that at least fuel and air from the fuel cell Determine if one leaked. Thereby, it is possible to accurately detect leakage of fuel and air from the fuel cell.

本発明に係る燃料電池システムは、セル本体が複数積層された燃料電池をセル本体の積層方向に対して加圧する加圧器を有する加圧ユニットと、温度検出部により検出された燃料電池の温度に基づいて、燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定する荷重決定部と、荷重決定部により決定された加圧荷重指令値に応じて燃料電池を加圧するように加圧ユニットを制御する加圧制御部とを更に備えてもよい。   A fuel cell system according to the present invention includes a pressurizing unit having a pressurizer that pressurizes a fuel cell in which a plurality of cell main bodies are stacked in the stacking direction of the cell main bodies, and a temperature of the fuel cell detected by the temperature detector. Based on the load determination unit that determines the pressure load command value for the fuel cell, and the pressure control that controls the pressure unit to pressurize the fuel cell according to the pressure load command value determined by the load determination unit May be further included.

燃料電池の温度が上昇すると、燃料電池の各部の接触状態が変化するため、接触抵抗が増大し、燃料電池の出力値が低下することがある。そこで、燃料電池システムは、燃料電池の温度に基づいて燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定し、その加圧荷重指令値に応じて燃料電池をセル本体の積層方向に対して加圧する。従って、燃料電池の温度が上昇しても、燃料電池の各部の接触抵抗の増大が抑えられるため、燃料電池の出力値の低下が抑制される。このため、燃料電池の出力値が低下した場合には、燃料電池からの燃料及び空気の洩れが要因である可能性が一層高くなる。これにより、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを更に精度良く検知することができる。   When the temperature of the fuel cell rises, the contact state of each part of the fuel cell changes, so that the contact resistance increases and the output value of the fuel cell may decrease. Therefore, the fuel cell system determines a pressurized load command value for the fuel cell based on the temperature of the fuel cell, and pressurizes the fuel cell in the stacking direction of the cell bodies according to the pressurized load command value. Therefore, even if the temperature of the fuel cell rises, an increase in contact resistance of each part of the fuel cell can be suppressed, so that a decrease in the output value of the fuel cell is suppressed. For this reason, when the output value of a fuel cell falls, possibility that the leak of the fuel and air from a fuel cell will become a factor becomes still higher. Thereby, the leakage of the fuel and air from the fuel cell can be detected with higher accuracy.

加圧器は、燃料電池を空気により加圧するエアーシリンダであってもよい。このように空気で動作するエアーシリンダを使用することにより、加圧器を簡単な構成で且つ安価に実現することができる。   The pressurizer may be an air cylinder that pressurizes the fuel cell with air. By using an air cylinder that operates with air in this way, the pressurizer can be realized with a simple configuration and at a low cost.

空気供給ユニットは、燃料電池に空気を送る送気器を有し、エアーシリンダは、送気器からの空気により燃料電池を加圧してもよい。この場合には、空気供給ユニットの送気器がエアーシリンダにおける空気の供給源として兼用されるため、エアーシリンダにおける空気の供給源を別途用意しなくて済む。これにより、燃料電池システムのシステム構成を簡素化することができる。   The air supply unit may include an insufflator that sends air to the fuel cell, and the air cylinder may pressurize the fuel cell with air from the insufflator. In this case, since the air supply unit of the air supply unit is also used as the air supply source in the air cylinder, it is not necessary to prepare a separate air supply source in the air cylinder. Thereby, the system configuration of the fuel cell system can be simplified.

本発明によれば、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる燃料電池システムが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which can detect the leakage of the fuel and air from a fuel cell accurately is provided.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図１に示された燃料電池の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the fuel cell shown by FIG. 図１のＡ２−Ａ２線断面図及びＢ２−Ｂ２線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 and a cross-sectional view taken along line B2-B2 of FIG. 図１に示されたエアーシリンダ（加圧器）を燃料電池と共に示す側面図である。It is a side view which shows the air cylinder (pressurizer) shown by FIG. 1 with a fuel cell. 図１に示されたコントローラの機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of the controller shown by FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池２を備えている。燃料電池２は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、燃料である水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a fuel cell system 1 according to this embodiment includes a fuel cell 2 that generates power using fuel and air. The fuel cell 2 is a solid oxide fuel cell (SOFC), and generates electricity by chemically reacting hydrogen as a fuel with oxygen in the air.

図２は、燃料電池２の外観を示す斜視図である。図２において、燃料電池２は、スタック３と、このスタック３を上下方向に挟むように配置されたエンドプレート４Ａ，４Ｂとを備えている。スタック３とエンドプレート４Ａ，４Ｂとの間には、絶縁プレート５が配置されている。スタック３、エンドプレート４Ａ，４Ｂ及び絶縁プレート５は、平面視正方形状を呈している。スタック３とエンドプレート４Ａ，４Ｂとは、４つのボルト６により固定されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the fuel cell 2. In FIG. 2, the fuel cell 2 includes a stack 3 and end plates 4A and 4B arranged so as to sandwich the stack 3 in the vertical direction. An insulating plate 5 is disposed between the stack 3 and the end plates 4A and 4B. The stack 3, the end plates 4A and 4B, and the insulating plate 5 have a square shape in plan view. The stack 3 and the end plates 4A and 4B are fixed by four bolts 6.

上側のエンドプレート４Ａには、スタック３内に燃料を導入するための燃料導入管７と、スタック３内から燃料を導出するための燃料導出管８と、スタック３内に空気を導入するための空気導入管９と、スタック３内から空気を導出するための空気導出管１０とが取り付けられている。燃料導入管７及び燃料導出管８は、エンドプレート４Ａにおける一方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。空気導入管９及び空気導出管１０は、エンドプレート４Ａにおける他方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。   In the upper end plate 4A, a fuel introduction pipe 7 for introducing fuel into the stack 3, a fuel lead-out pipe 8 for deriving fuel from the stack 3, and air for introducing air into the stack 3 An air introduction pipe 9 and an air lead-out pipe 10 for leading air out of the stack 3 are attached. The fuel introduction pipe 7 and the fuel lead-out pipe 8 are attached to a central portion of the end plate 4A in the vicinity of two opposing edges. The air introduction pipe 9 and the air lead-out pipe 10 are attached to the central part of the end plate 4A near the other two opposite edges.

図３（ａ）は、図２のＡ２−Ａ２線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、エンドプレート４Ａ，４Ｂ及び絶縁プレート５は省略している。   3A is a cross-sectional view taken along line A2-A2 of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line B2-B2 of FIG. In FIGS. 3A and 3B, the end plates 4A and 4B and the insulating plate 5 are omitted.

図３において、スタック３は、セル本体１１とインターコネクタ１２とが複数ずつ交互に積層された構造を有している。スタック３の最上層及び最下層は、インターコネクタ１２である。   In FIG. 3, the stack 3 has a structure in which a plurality of cell bodies 11 and interconnectors 12 are alternately stacked. The uppermost layer and the lowermost layer of the stack 3 are interconnectors 12.

セル本体１１は、電解質１３と、この電解質１３の上面側に配置された燃料極（アノード）１４と、電解質１３の下面側に配置された空気極（カソード）１５とを有している。セル本体１１は、水素と酸素とを発電反応させる。   The cell body 11 includes an electrolyte 13, a fuel electrode (anode) 14 disposed on the upper surface side of the electrolyte 13, and an air electrode (cathode) 15 disposed on the lower surface side of the electrolyte 13. The cell body 11 causes hydrogen and oxygen to generate electricity.

インターコネクタ１２は、セル本体１１を燃料極１４側及び空気極１５側から挟むように配置されている。インターコネクタ１２は、耐熱ステンレス鋼等の金属材料から構成されている。インターコネクタ１２は、燃料を導入する燃料導入流路１６と、燃料を導出する燃料導出流路１７と、空気を導入する空気導入流路１８と、空気を導出する空気導出流路１９とを有している。   The interconnector 12 is disposed so as to sandwich the cell body 11 from the fuel electrode 14 side and the air electrode 15 side. The interconnector 12 is made of a metal material such as heat resistant stainless steel. The interconnector 12 has a fuel introduction channel 16 for introducing fuel, a fuel extraction channel 17 for deriving fuel, an air introduction channel 18 for introducing air, and an air extraction channel 19 for deriving air. doing.

また、インターコネクタ１２は、燃料極１４と対向する燃料流路形成部２０と、空気極１５と対向する空気流路形成部２１とを有している。燃料流路形成部２０は、燃料極１４に供給される燃料が流れる燃料流路２２を形成する。空気流路形成部２１は、空気極１５に供給される空気が流れる空気流路２３を形成する。燃料流路形成部２０及び空気流路形成部２１は、例えば複数の柱状または壁状の突起が設けられた構造を有している。燃料流路２２は、燃料導入流路１６及び燃料導出流路１７と連通している。空気流路２３は、空気導入流路１８及び空気導出流路１９と連通している。   Further, the interconnector 12 includes a fuel flow path forming portion 20 that faces the fuel electrode 14 and an air flow path forming portion 21 that faces the air electrode 15. The fuel flow path forming unit 20 forms a fuel flow path 22 through which the fuel supplied to the fuel electrode 14 flows. The air flow path forming unit 21 forms an air flow path 23 through which air supplied to the air electrode 15 flows. The fuel flow path forming part 20 and the air flow path forming part 21 have a structure in which, for example, a plurality of columnar or wall-shaped protrusions are provided. The fuel passage 22 communicates with the fuel introduction passage 16 and the fuel outlet passage 17. The air passage 23 communicates with the air introduction passage 18 and the air outlet passage 19.

インターコネクタ１２の燃料導入流路１６に導入された燃料が燃料流路２２を通ってセル本体１１の燃料極１４に供給されると共に、インターコネクタ１２の空気導入流路１８に導入された空気が空気流路２３を通ってセル本体１１の空気極１５に供給されることで、セル本体１１において発電反応が起こる。このとき、未反応の燃料がインターコネクタ１２の燃料導出流路１７を通って排出されると共に、未反応の空気がインターコネクタ１２の空気導出流路１９を通って排出される。   The fuel introduced into the fuel introduction passage 16 of the interconnector 12 is supplied to the fuel electrode 14 of the cell body 11 through the fuel passage 22, and the air introduced into the air introduction passage 18 of the interconnector 12 is A power generation reaction occurs in the cell body 11 by being supplied to the air electrode 15 of the cell body 11 through the air flow path 23. At this time, unreacted fuel is discharged through the fuel outlet passage 17 of the interconnector 12 and unreacted air is discharged through the air outlet passage 19 of the interconnector 12.

積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１２間におけるセル本体１１の周囲には、環状のシール部材２４がセル本体１１を取り囲むように配置されている。シール部材２４は、燃料と空気とが混合しないように隣り合う２つのインターコネクタ１２間においてセル本体１１をシールすると共に、隣り合う２つのインターコネクタ１２同士を電気的に絶縁する部材である。シール部材２４は、ガラスまたはマイカ等から構成されている。シール部材２４は、燃料導入流路１６及び燃料導出流路１７と連通する燃料通路２４ａと、空気導入流路１８及び空気導出流路１９と連通する空気通路２４ｂとを有している。   An annular seal member 24 is disposed around the cell body 11 between the two interconnectors 12 adjacent in the stacking direction so as to surround the cell body 11. The seal member 24 is a member that seals the cell body 11 between two adjacent interconnectors 12 so as not to mix fuel and air, and electrically insulates the two adjacent interconnectors 12 from each other. The seal member 24 is made of glass or mica. The seal member 24 includes a fuel passage 24 a communicating with the fuel introduction passage 16 and the fuel outlet passage 17 and an air passage 24 b communicating with the air introduction passage 18 and the air outlet passage 19.

図１に戻り、燃料電池２で発生した電力は、コンバータ２５により電力変換されて、リチウムイオン電池等の蓄電デバイス２６に蓄えられる。なお、燃料電池２から排出された未反応の燃料及び空気は、排ガス（オフガス）として混合された状態で燃焼器（図示せず）に送られ、燃焼器において燃焼される。   Returning to FIG. 1, the electric power generated in the fuel cell 2 is converted into electric power by the converter 25 and stored in an electric storage device 26 such as a lithium ion battery. The unreacted fuel and air discharged from the fuel cell 2 are sent to a combustor (not shown) in a mixed state as exhaust gas (off-gas) and burned in the combustor.

また、燃料電池システム１は、燃料供給ユニット２７と、空気供給ユニット２８と、加圧ユニット２９とを備えている。   The fuel cell system 1 includes a fuel supply unit 27, an air supply unit 28, and a pressurizing unit 29.

燃料供給ユニット２７は、燃料電池２に燃料を供給する。燃料供給ユニット２７は、燃料である水素を気体の状態で貯蔵する燃料タンク３０と、この燃料タンク３０に貯蔵された燃料を送り出す流量調整弁３１と、この流量調整弁３１から送り出された燃料の温度を上昇させる燃料昇温器３２とを有している。流量調整弁３１の開度が大きくなるほど、流量調整弁３１から送り出される燃料の流量が多くなる。燃料昇温器３２は、例えば燃焼器（前述）により燃焼された排ガスの排熱により燃料を熱交換する熱交換器である。   The fuel supply unit 27 supplies fuel to the fuel cell 2. The fuel supply unit 27 includes a fuel tank 30 that stores hydrogen, which is fuel, in a gaseous state, a flow rate adjustment valve 31 that sends out the fuel stored in the fuel tank 30, and a fuel that is sent from the flow rate adjustment valve 31. And a fuel warmer 32 for raising the temperature. As the opening degree of the flow rate adjustment valve 31 increases, the flow rate of fuel delivered from the flow rate adjustment valve 31 increases. The fuel warmer 32 is a heat exchanger for exchanging heat of fuel by exhaust heat of exhaust gas burned by a combustor (described above), for example.

空気供給ユニット２８は、燃料電池２に空気を供給する。空気供給ユニット２８は、空気を取り込んで圧送するコンプレッサ３３と、このコンプレッサ３３により圧送された空気の温度を上昇させる空気昇温器３４とを有している。コンプレッサ３３は、燃料電池２に空気を送る送気器である。空気昇温器３４は、例えば燃焼器（前述）により燃焼された排ガスの排熱により空気を熱交換する熱交換器である。   The air supply unit 28 supplies air to the fuel cell 2. The air supply unit 28 includes a compressor 33 that takes in air and pumps it, and an air heater 34 that raises the temperature of the air pumped by the compressor 33. The compressor 33 is an air feeder that sends air to the fuel cell 2. The air warmer 34 is a heat exchanger that exchanges heat with air by exhaust heat of exhaust gas burned by a combustor (described above), for example.

加圧ユニット２９は、燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して拘束するように加圧する加圧器であるエアーシリンダ３５と、コンプレッサ３３とエアーシリンダ３５とを接続する空気供給管３６と、この空気供給管３６に配設され、コンプレッサ３３からエアーシリンダ３５に供給される空気の流量を調整する電磁式のエアー調整弁３７とを有している。   The pressurizing unit 29 includes an air cylinder 35 that is a pressurizer that pressurizes the fuel cell 2 with respect to the stacking direction of the cell bodies 11, an air supply pipe 36 that connects the compressor 33 and the air cylinder 35, The air supply pipe 36 includes an electromagnetic air adjustment valve 37 that adjusts the flow rate of air supplied from the compressor 33 to the air cylinder 35.

エアーシリンダ３５のピストンロッド３５ａの先端は、図４に示されるように、燃料電池２のエンドプレート４Ａの上面に載置された加圧板３８に固定されている。エアーシリンダ３５は、コンプレッサ３３から送り出された空気により燃料電池２を加圧板３８を介して加圧する。   The tip of the piston rod 35a of the air cylinder 35 is fixed to a pressure plate 38 placed on the upper surface of the end plate 4A of the fuel cell 2 as shown in FIG. The air cylinder 35 pressurizes the fuel cell 2 through the pressurizing plate 38 with the air sent from the compressor 33.

燃料電池２に対する加圧荷重を大きくするときは、エアー調整弁３７の開度を大きくして、エアーシリンダ３５に供給される空気の流量を増やすことで、エアーシリンダ３５の空気圧を高くする。   When increasing the pressure load on the fuel cell 2, the air pressure of the air cylinder 35 is increased by increasing the opening of the air adjustment valve 37 and increasing the flow rate of air supplied to the air cylinder 35.

さらに、燃料電池システム１は、温度センサ３９と、電流センサ４０と、電圧センサ４１と、コントローラ４２と、警報器４３とを備えている。   Further, the fuel cell system 1 includes a temperature sensor 39, a current sensor 40, a voltage sensor 41, a controller 42, and an alarm device 43.

温度センサ３９は、燃料電池２の温度を検出する温度検出部である。電流センサ４０は、燃料電池２から出力される電流を検出する。電圧センサ４１は、燃料電池２から出力される電圧を検出する。   The temperature sensor 39 is a temperature detection unit that detects the temperature of the fuel cell 2. The current sensor 40 detects a current output from the fuel cell 2. The voltage sensor 41 detects a voltage output from the fuel cell 2.

コントローラ４２は、温度センサ３９の検出値と蓄電デバイス２６の情報とに基づいて所定の処理を行い、流量調整弁３１、コンプレッサ３３及びエアー調整弁３７を制御する。また、コントローラ４２は、電流センサ４０及び電圧センサ４１の検出値に基づいて所定の処理を行い、燃料電池２から燃料及び空気が洩れているかどうかを検知する。   The controller 42 performs a predetermined process based on the detection value of the temperature sensor 39 and the information of the power storage device 26, and controls the flow rate adjustment valve 31, the compressor 33, and the air adjustment valve 37. The controller 42 performs predetermined processing based on the detection values of the current sensor 40 and the voltage sensor 41 to detect whether fuel and air are leaking from the fuel cell 2.

コントローラ４２は、図５に示されるように、マップ記憶部４４と、流量決定部４５と、燃料供給制御部４６と、空気供給制御部４７と、荷重決定部４８と、加圧制御部４９と、出力検出部５０と、洩れ判定部５１とを有している。   As shown in FIG. 5, the controller 42 includes a map storage unit 44, a flow rate determination unit 45, a fuel supply control unit 46, an air supply control unit 47, a load determination unit 48, and a pressurization control unit 49. The output detection unit 50 and the leakage determination unit 51 are provided.

マップ記憶部４４は、流量マップ、荷重マップ及び出力値マップを記憶している。流量マップは、燃料電池２の温度及び燃料電池２の要求出力値と燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量との関係を表したマップである。燃料電池２の要求出力値は、燃料電池２に要求される出力値（電力値）であり、蓄電デバイス２６の蓄電量に応じて決まる。具体的には、蓄電デバイス２６の蓄電量が少なくなるほど、燃料電池２の要求出力値が大きくなる。なお、燃料電池２の要求出力値は、使用中のモータ等の負荷から決めてもよい。   The map storage unit 44 stores a flow rate map, a load map, and an output value map. The flow rate map is a map that represents the relationship between the temperature of the fuel cell 2 and the required output value of the fuel cell 2 and the flow rates of the fuel and air supplied to the fuel cell 2. The required output value of the fuel cell 2 is an output value (power value) required for the fuel cell 2 and is determined according to the amount of power stored in the power storage device 26. Specifically, the required output value of the fuel cell 2 increases as the amount of power stored in the power storage device 26 decreases. The required output value of the fuel cell 2 may be determined from a load such as a motor in use.

燃料電池２の出力値は、温度依存性を有している。具体的には、燃料電池２に供給される流量及び空気の流量が一定である場合には、燃料電池２の温度が高くなるほど燃料電池２の出力値が大きくなる。そこで、流量マップは、燃料電池２の要求出力値が一定である場合は、燃料電池２の温度が低いほど燃料及び空気の流量が多くなるように設定され、燃料電池２の温度が一定である場合は、燃料電池２の要求出力値が大きくなるほど燃料及び空気の流量が多くなるように設定されている。   The output value of the fuel cell 2 has temperature dependence. Specifically, when the flow rate supplied to the fuel cell 2 and the air flow rate are constant, the output value of the fuel cell 2 increases as the temperature of the fuel cell 2 increases. Therefore, when the required output value of the fuel cell 2 is constant, the flow rate map is set so that the flow rate of fuel and air increases as the temperature of the fuel cell 2 decreases, and the temperature of the fuel cell 2 is constant. In this case, the flow rate of fuel and air is set to increase as the required output value of the fuel cell 2 increases.

荷重マップは、燃料電池２の温度と燃料電池２に付与される加圧荷重との関係を表したマップである。燃料電池２の温度が上昇すると、燃料電池２の各部（電解質１３、燃料極１４、空気極１５、インターコネクタ１２及びボルト６）の材料の線膨張係数の違いによってボルト６が緩みやすくなる。ボルト６が緩むと、燃料電池２の各部の接触状態が変化するため、燃料電池２の各部の接触抵抗が高くなり、結果的に燃料電池２の出力値が下がる。そこで、荷重マップは、燃料電池２の温度が高くなるほど加圧荷重が大きくなるように設定されている。   The load map is a map that represents the relationship between the temperature of the fuel cell 2 and the pressurized load applied to the fuel cell 2. When the temperature of the fuel cell 2 rises, the bolt 6 is easily loosened due to the difference in the coefficient of linear expansion of the material of each part of the fuel cell 2 (the electrolyte 13, the fuel electrode 14, the air electrode 15, the interconnector 12, and the bolt 6). When the bolt 6 is loosened, the contact state of each part of the fuel cell 2 changes, so that the contact resistance of each part of the fuel cell 2 increases, and as a result, the output value of the fuel cell 2 decreases. Therefore, the load map is set so that the pressurization load increases as the temperature of the fuel cell 2 increases.

出力値マップは、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池２の出力値との関係を表すマップである。燃料電池２の出力値は、燃料電池２で発生した電力値であり、燃料電池２で発生した電流値及び電圧値の積で表される。出力値マップは、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量が多くなるほど燃料電池２の出力値が大きくなるように設定されている。   The output value map is a map that represents the relationship between the flow rate of the fuel and air supplied to the fuel cell 2 and the output value of the fuel cell 2. The output value of the fuel cell 2 is a power value generated in the fuel cell 2 and is represented by a product of a current value and a voltage value generated in the fuel cell 2. The output value map is set so that the output value of the fuel cell 2 increases as the flow rates of the fuel and air supplied to the fuel cell 2 increase.

流量決定部４５は、温度センサ３９により検出された燃料電池２の温度と燃料電池２の要求出力値とに基づいて、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する。具体的には、流量決定部４５は、マップ記憶部４４に記憶された流量マップを用いて、燃料電池２の温度及び燃料電池２の要求出力値に対応する燃料及び空気の流量をそれぞれ燃料及び空気の流量指令値とする。   The flow rate determination unit 45 determines flow rate command values for the fuel and air supplied to the fuel cell 2 based on the temperature of the fuel cell 2 detected by the temperature sensor 39 and the required output value of the fuel cell 2. Specifically, the flow rate determination unit 45 uses the flow rate map stored in the map storage unit 44 to calculate the fuel and air flow rates corresponding to the temperature of the fuel cell 2 and the required output value of the fuel cell 2 respectively. Use the air flow rate command value.

燃料供給制御部４６は、流量決定部４５により決定された燃料の流量指令値に応じて燃料電池２に燃料を供給するように燃料供給ユニット２７の流量調整弁３１を制御する。具体的には、燃料供給制御部４６は、燃料の流量指令値に応じた制御信号を流量調整弁３１に送出することで、流量調整弁３１の開度を制御する。これにより、当該流量指令値に相当する流量の燃料が燃料電池２に供給されることとなる。   The fuel supply control unit 46 controls the flow rate adjustment valve 31 of the fuel supply unit 27 so as to supply fuel to the fuel cell 2 in accordance with the fuel flow rate command value determined by the flow rate determination unit 45. Specifically, the fuel supply control unit 46 controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 31 by sending a control signal corresponding to the fuel flow rate command value to the flow rate adjustment valve 31. As a result, fuel having a flow rate corresponding to the flow rate command value is supplied to the fuel cell 2.

空気供給制御部４７は、流量決定部４５により決定された空気の流量指令値に応じて燃料電池２に空気を供給するように空気供給ユニット２８のコンプレッサ３３を制御する。具体的には、空気供給制御部４７は、空気の流量指令値に応じた制御信号をコンプレッサ３３に送出することで、コンプレッサ３３の回転数を制御する。これにより、当該流量指令値に相当する流量の空気が燃料電池２に供給されることとなる。   The air supply control unit 47 controls the compressor 33 of the air supply unit 28 to supply air to the fuel cell 2 in accordance with the air flow rate command value determined by the flow rate determination unit 45. Specifically, the air supply control unit 47 controls the rotational speed of the compressor 33 by sending a control signal corresponding to the air flow rate command value to the compressor 33. As a result, air having a flow rate corresponding to the flow rate command value is supplied to the fuel cell 2.

荷重決定部４８は、温度センサ３９により検出された燃料電池２の温度に基づいて、燃料電池２に対する加圧荷重指令値を決定する。具体的には、荷重決定部４８は、マップ記憶部４４に記憶された荷重マップを用いて、燃料電池２の温度に対応する加圧荷重を加圧荷重指令値とする。なお、荷重決定部４８は、燃料電池２の温度に加えて燃料電池２の要求出力値も考慮して加圧荷重指令値を決定してもよい。   The load determination unit 48 determines a pressure load command value for the fuel cell 2 based on the temperature of the fuel cell 2 detected by the temperature sensor 39. Specifically, the load determination unit 48 uses the load map stored in the map storage unit 44 as a pressurization load command value for the pressurization load corresponding to the temperature of the fuel cell 2. The load determination unit 48 may determine the pressurization load command value in consideration of the required output value of the fuel cell 2 in addition to the temperature of the fuel cell 2.

加圧制御部４９は、荷重決定部４８により決定された加圧荷重指令値に応じて燃料電池２を加圧するように加圧ユニット２９のエアー調整弁３７を制御する。具体的には、加圧制御部４９は、加圧荷重指令値に応じた制御信号をエアー調整弁３７に送出することで、エアー調整弁３７の開度を制御する。これにより、エアーシリンダ３５によって加圧荷重指令値に相当する加圧荷重が燃料電池２に与えられることとなる。   The pressurization control unit 49 controls the air adjustment valve 37 of the pressurization unit 29 so as to pressurize the fuel cell 2 in accordance with the pressurization load command value determined by the load determination unit 48. Specifically, the pressurization control unit 49 controls the opening degree of the air adjustment valve 37 by sending a control signal corresponding to the pressurization load command value to the air adjustment valve 37. Thus, a pressurized load corresponding to the pressurized load command value is given to the fuel cell 2 by the air cylinder 35.

出力検出部５０は、電流センサ４０により検出された電流値と電圧センサ４１により検出された電圧値とに基づいて、燃料電池２の実出力値（実際の出力値）を検出する。具体的には、出力検出部５０は、電流センサ４０により検出された電流値と電圧センサ４１により検出された電圧値とを積算することにより、燃料電池２で発生する電力値を燃料電池２の実出力値として検出する。   The output detection unit 50 detects the actual output value (actual output value) of the fuel cell 2 based on the current value detected by the current sensor 40 and the voltage value detected by the voltage sensor 41. Specifically, the output detection unit 50 integrates the current value detected by the current sensor 40 and the voltage value detected by the voltage sensor 41, thereby obtaining the power value generated in the fuel cell 2 by the fuel cell 2. Detect as actual output value.

洩れ判定部５１は、出力検出部５０により検出された燃料電池２の実出力値と、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池２の出力値とを比較して、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。具体的には、洩れ判定部５１は、燃料電池２の実出力値が、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池２の出力値よりも所定量以上小さいときに、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたと判断する。なお、所定量は、実験等により適宜設定される。   The leakage determination unit 51 compares the actual output value of the fuel cell 2 detected by the output detection unit 50 with the output value of the fuel cell 2 corresponding to the fuel flow rate command value and the air flow rate command value in the output value map. Then, it is determined whether or not at least one of fuel and air has leaked from the fuel cell 2. Specifically, the leakage determination unit 51 determines that the actual output value of the fuel cell 2 is a predetermined amount or more smaller than the output value of the fuel cell 2 corresponding to the fuel flow rate command value and the air flow rate command value in the output value map. Sometimes, it is determined that at least one of fuel and air has leaked from the fuel cell 2. Note that the predetermined amount is appropriately set by experiment or the like.

洩れ判定部５１は、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたと判断したときに、警報信号を警報器４３に送出し、警報器４３に警報表示させたり、警報器４３から警報音を発生させる。   When it is determined that at least one of fuel and air has leaked from the fuel cell 2, the leak determination unit 51 sends an alarm signal to the alarm device 43 to display an alarm on the alarm device 43, or to generate an alarm sound from the alarm device 43. generate.

以上のような本実施形態の燃料電池システム１においては、シール部材２４の劣化等により燃料電池２から燃料及び空気が洩れると、燃料電池２の出力値が低下する。そこで、コントローラ４２は、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池２の出力値との関係を表す出力値マップを予め記憶しておく。コントローラ４２は、まず燃料電池２の温度と燃料電池２の要求出力値とに基づいて燃料及び空気の流量指令値を決定し、燃料の流量指令値に応じて燃料電池２に燃料を供給するように流量調整弁３１を制御すると共に、空気の流量指令値に応じて燃料電池２に空気を供給するようにコンプレッサ３３を制御し、その時の燃料電池２の実出力値を検出する。そして、コントローラ４２は、燃料電池２の実出力値と、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。これにより、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる。   In the fuel cell system 1 of the present embodiment as described above, when fuel and air leak from the fuel cell 2 due to deterioration of the seal member 24 or the like, the output value of the fuel cell 2 decreases. Therefore, the controller 42 stores in advance an output value map representing the relationship between the flow rate of the fuel and air supplied to the fuel cell 2 and the output value of the fuel cell 2. The controller 42 first determines the fuel and air flow rate command values based on the temperature of the fuel cell 2 and the required output value of the fuel cell 2, and supplies the fuel cell 2 with fuel according to the fuel flow rate command value. In addition to controlling the flow rate adjustment valve 31, the compressor 33 is controlled so as to supply air to the fuel cell 2 in accordance with the air flow rate command value, and the actual output value of the fuel cell 2 at that time is detected. Then, the controller 42 compares the actual output value of the fuel cell 2 with the output value of the fuel cell corresponding to the fuel flow rate command value and the air flow rate command value in the output value map. Determine whether at least one of the air leaks. Thereby, fuel and air leakage from the fuel cell 2 can be accurately detected.

また、上述したように、燃料電池２の温度が上昇すると、燃料電池２の各部の接触抵抗が増大し、燃料電池２の出力値が低下することがある。そこで、コントローラ４２は、燃料電池２の温度に基づいて燃料電池２に対する加圧荷重指令値を決定し、その加圧荷重指令値に応じてエアー調整弁３７を制御する。すると、エアーシリンダ３５によって燃料電池２がセル本体１１の積層方向に対して適切に加圧される。従って、燃料電池２の温度が上昇しても、燃料電池２の各部の接触抵抗の増大が抑えられるため、燃料電池２の出力値の低下が抑制される。このため、燃料電池２の出力値が低下した場合には、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れが要因である可能性が一層高くなる。これにより、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れを更に精度良く検知することができる。   Further, as described above, when the temperature of the fuel cell 2 rises, the contact resistance of each part of the fuel cell 2 may increase, and the output value of the fuel cell 2 may decrease. Therefore, the controller 42 determines a pressurization load command value for the fuel cell 2 based on the temperature of the fuel cell 2, and controls the air adjustment valve 37 according to the pressurization load command value. Then, the fuel cell 2 is appropriately pressurized with respect to the stacking direction of the cell bodies 11 by the air cylinder 35. Therefore, even if the temperature of the fuel cell 2 rises, an increase in contact resistance of each part of the fuel cell 2 can be suppressed, so that a decrease in the output value of the fuel cell 2 is suppressed. For this reason, when the output value of the fuel cell 2 decreases, the possibility that the leakage of fuel and air from the fuel cell 2 is a factor becomes higher. Thereby, fuel and air leakage from the fuel cell 2 can be detected with higher accuracy.

さらに、空気で動作するエアーシリンダ３５によって燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧するので、燃料電池２を加圧する加圧器を簡単な構成で且つ安価に実現することができる。   Furthermore, since the fuel cell 2 is pressurized in the stacking direction of the cell bodies 11 by the air cylinder 35 that operates with air, a pressurizer that pressurizes the fuel cell 2 can be realized with a simple configuration and at low cost.

このとき、空気供給ユニット２８のコンプレッサ３３がエアーシリンダ３５における空気の供給源として兼用されるため、エアーシリンダ３５における空気の供給源を別途用意しなくて済む。これにより、燃料電池システム１のシステム構成を簡素化することができる。   At this time, since the compressor 33 of the air supply unit 28 is also used as an air supply source in the air cylinder 35, it is not necessary to separately prepare an air supply source in the air cylinder 35. Thereby, the system configuration of the fuel cell system 1 can be simplified.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、エアーシリンダ３５は、空気供給ユニット２８の一部であるコンプレッサ３３からの空気により燃料電池２を加圧しているが、エアーシリンダ３５に対する空気の供給源としては、当該コンプレッサ３３とは別のコンプレッサまたはブロワー等であってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the air cylinder 35 pressurizes the fuel cell 2 with the air from the compressor 33 that is a part of the air supply unit 28, but the air supply source for the air cylinder 35 is the compressor. A compressor or blower other than 33 may be used.

また、上記実施形態では、エアーシリンダ３５により燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧しているが、燃料電池２を加圧する加圧器としては、特にエアーシリンダ３５には限られず、例えばサーボモータ及びロッドを用いたサーボプレス等であってもよい。   In the above embodiment, the fuel cell 2 is pressurized in the stacking direction of the cell body 11 by the air cylinder 35. However, the pressurizer that pressurizes the fuel cell 2 is not limited to the air cylinder 35, For example, a servo press using a servo motor and a rod may be used.

さらに、上記実施形態では、燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧する加圧器であるエアーシリンダ３５を備えているが、例えばセル本体１１の積層数が少なく、燃料電池２の温度が上昇しても燃料電池２の出力値が殆ど低下しないような場合には、特に加圧器を備えなくてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the air cylinder 35 which is a pressurizer which pressurizes the fuel cell 2 with respect to the lamination direction of the cell main body 11 is provided, the number of lamination | stacking of the cell main body 11 is small, for example, and the temperature of the fuel cell 2 is provided. In the case where the output value of the fuel cell 2 hardly decreases even when the pressure increases, the pressurizer may not be provided.

また、上記実施形態では、コンプレッサ３３により燃料電池２に空気を供給しているが、燃料電池２に空気を送る送気器としては、特にコンプレッサ３３には限られず、ブロワー等であってもよい。   Further, in the above embodiment, air is supplied to the fuel cell 2 by the compressor 33. However, the insufflator for sending air to the fuel cell 2 is not limited to the compressor 33 and may be a blower or the like. .

また、上記実施形態では、燃料電池２から出力される電力値を燃料電池２の出力値としているが、燃料電池２の出力値としては特に電力値には限られず、燃料電池２から出力される電流値または電圧値としてもよい。この場合には、燃料電池システムは、電流センサ４０及び電圧センサ４１の何れか一方のみを備えていればよい。   In the above embodiment, the power value output from the fuel cell 2 is used as the output value of the fuel cell 2. However, the output value of the fuel cell 2 is not particularly limited to the power value and is output from the fuel cell 2. It may be a current value or a voltage value. In this case, the fuel cell system may include only one of the current sensor 40 and the voltage sensor 41.

さらに、上記実施形態では、燃料として水素を貯蔵する燃料タンク３０を備えており、燃料タンク３０内の水素が流量調整弁３１により燃料電池２に供給されるが、特にその形態には限られない。燃料電池システムは、燃料としてアンモニア、軽油または都市ガス等を貯蔵する燃料タンクと、この燃料タンク内の燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器とを備え、改質器により生成された改質ガスを燃料電池２に供給してもよい。このとき、燃料の種類によっては、燃料タンク内の燃料を流量調整弁ではなくポンプにより改質器に送り出してもよい。   Furthermore, in the said embodiment, the fuel tank 30 which stores hydrogen as a fuel is provided, and the hydrogen in the fuel tank 30 is supplied to the fuel cell 2 by the flow regulating valve 31, but it is not restricted to the form in particular. . The fuel cell system includes a fuel tank that stores ammonia, light oil, city gas, or the like as fuel, and a reformer that reforms the fuel in the fuel tank to generate a reformed gas containing hydrogen, The reformed gas generated by the reformer may be supplied to the fuel cell 2. At this time, depending on the type of fuel, the fuel in the fuel tank may be sent to the reformer by a pump instead of the flow rate adjusting valve.

１…燃料電池システム、２…燃料電池、１１…セル本体、２４…シール部材、２７…燃料供給ユニット、２８…空気供給ユニット、２９…加圧ユニット、３３…コンプレッサ（送気器）、３５…エアーシリンダ（加圧器）、３９…温度センサ（温度検出部）、４４…マップ記憶部、４５…流量決定部、４６…燃料供給制御部、４７…空気供給制御部、４８…荷重決定部、４９…加圧制御部、５０…出力検出部、５１…洩れ判定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell, 11 ... Cell main body, 24 ... Seal member, 27 ... Fuel supply unit, 28 ... Air supply unit, 29 ... Pressurization unit, 33 ... Compressor (air supply device), 35 ... Air cylinder (pressurizer), 39 ... temperature sensor (temperature detection unit), 44 ... map storage unit, 45 ... flow rate determination unit, 46 ... fuel supply control unit, 47 ... air supply control unit, 48 ... load determination unit, 49 ... Pressure control unit, 50 ... Output detection unit, 51 ... Leak determination unit.

Claims (4)

セル本体と前記セル本体をシールするシール部材とを有し、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給ユニットと、
前記燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットと、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出部と、
前記燃料電池に供給される燃料及び空気の流量と前記燃料電池の出力値との関係を表すマップを記憶するマップ記憶部と、
前記温度検出部により検出された前記燃料電池の温度と前記燃料電池の要求出力値とに基づいて、前記燃料電池に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する流量決定部と、
前記流量決定部により決定された前記燃料の流量指令値に応じて前記燃料電池に燃料を供給するように前記燃料供給ユニットを制御する燃料供給制御部と、
前記流量決定部により決定された前記空気の流量指令値に応じて前記燃料電池に空気を供給するように前記空気供給ユニットを制御する空気供給制御部と、
前記燃料電池の実出力値を検出する出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記燃料電池の実出力値と、前記マップ記憶部に記憶された前記マップにおける前記燃料の流量指令値及び前記空気の流量指令値に対応する前記燃料電池の出力値とを比較して、前記燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する洩れ判定部とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having a cell body and a sealing member for sealing the cell body, and generating power using fuel and air;
A fuel supply unit for supplying fuel to the fuel cell;
An air supply unit for supplying air to the fuel cell;
A temperature detector for detecting the temperature of the fuel cell;
A map storage unit for storing a map representing the relationship between the flow rate of fuel and air supplied to the fuel cell and the output value of the fuel cell;
A flow rate determination unit that determines flow rate command values of fuel and air supplied to the fuel cell based on the temperature of the fuel cell detected by the temperature detection unit and the required output value of the fuel cell;
A fuel supply control unit that controls the fuel supply unit to supply fuel to the fuel cell in accordance with a flow rate command value of the fuel determined by the flow rate determination unit;
An air supply control unit that controls the air supply unit to supply air to the fuel cell in accordance with the air flow rate command value determined by the flow rate determination unit;
An output detector for detecting an actual output value of the fuel cell;
The actual output value of the fuel cell detected by the output detection unit, and the output value of the fuel cell corresponding to the flow rate command value of the fuel and the flow rate command value of the air in the map stored in the map storage unit And a leakage determination unit that determines whether or not at least one of fuel and air has leaked from the fuel cell. 前記セル本体が複数積層された前記燃料電池を前記セル本体の積層方向に対して加圧する加圧器を有する加圧ユニットと、
前記温度検出部により検出された前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定する荷重決定部と、
前記荷重決定部により決定された前記加圧荷重指令値に応じて前記燃料電池を加圧するように前記加圧ユニットを制御する加圧制御部とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。 A pressurizing unit having a pressurizer that pressurizes the fuel cell in which a plurality of the cell bodies are stacked with respect to the stacking direction of the cell bodies;
A load determination unit that determines a pressure load command value for the fuel cell based on the temperature of the fuel cell detected by the temperature detection unit;
The pressurization control part which controls the said pressurization unit so that the said fuel cell may be pressurized according to the said pressurization load command value determined by the said load determination part is further provided. Fuel cell system. 前記加圧器は、前記燃料電池を空気により加圧するエアーシリンダであることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein the pressurizer is an air cylinder that pressurizes the fuel cell with air. 前記空気供給ユニットは、前記燃料電池に空気を送る送気器を有し、
前記エアーシリンダは、前記送気器からの空気により前記燃料電池を加圧することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。 The air supply unit has an air supply device for sending air to the fuel cell;
The fuel cell system according to claim 3, wherein the air cylinder pressurizes the fuel cell with air from the insufflator.
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