JP5543232B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that performs water level maintenance control that maintains a water level within a predetermined range in a water storage unit that stores water used in a fuel cell.
アノード及びカソードで構成される燃料電池を備える燃料電池システムでは、アノードに供給されるガスを加湿するため、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するため等の様々な目的で水が利用される。例えば、特許文献１に記載の燃料電池システムは水貯留部を備え、その水貯留部に貯留してある水が、水蒸気改質に用いる水蒸気を供給するため（加えて、アノードに供給されるガスを加湿するため）、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するために利用されている。
In a fuel cell system including a fuel cell composed of an anode and a cathode, the gas supplied to the anode is humidified, the gas supplied to the cathode is humidified, and the fuel cell is cooled for various purposes. Water is used. For example, the fuel cell system described in
加えて、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、水貯留部における水位は水位計によって監視され、水貯留部の水位の制御が行われる。例えば、特許文献１の図５には、水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路、水路を開閉可能な弁、及び、水路の中の水を付勢可能な水ポンプが記載されている。そして、水貯留部の水位が下限水位未満となった場合には、水ポンプを運転し及び弁の開度を調節して補充用水貯留部から水貯留部へ水を供給している。
In addition, in the fuel cell system described in
一般に、水貯留部の水位が低下すると燃料電池セルに供給される水分が減少して、アノードとカソードとの間の電解質におけるイオン伝導性能が低下するため、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。或いは、水貯留部の水が燃料電池の冷却水として用いられている場合には、その水位の低下に伴って冷却水の流量が不足し、燃料電池セルの温度が上昇して出力電圧が低下するといった問題が生じ得る。このような問題が生じた場合には、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けるために、燃料電池の発電運転を停止せざるを得ない。
但し、特許文献１の燃料電池システムは、水貯留部の水位が低下しても補充用水貯留部から水貯留部へ水を供給可能な構成になっているため、そのような問題を回避して、燃料電池システムの発電運転を継続できる。
In general, when the water level in the water storage portion decreases, the water supplied to the fuel cell decreases, and the ion conduction performance in the electrolyte between the anode and the cathode decreases, so the output voltage from the fuel cell decreases. The problem can arise. Alternatively, when the water in the water storage part is used as the cooling water for the fuel cell, the flow rate of the cooling water becomes insufficient as the water level decreases, the temperature of the fuel cell rises, and the output voltage decreases. Problems may occur. When such a problem occurs, the power generation operation of the fuel cell must be stopped in order to avoid a decrease or failure in the output voltage of the fuel cell.
However, since the fuel cell system of
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路に設けられた弁に異常が発生した場合の対策、特に、弁の異常により水貯留部の水位が上昇した場合の対策が講じられていない。具体的には、弁が異物を噛み込むことにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となる場合や、例えば電磁弁のプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となる（又は閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となる）場合など、弁が予期しない状態となっている場合も発生し得る。そして、このように弁が予期しない状態となっていると、水貯留部の水位が予期せず低下するだけでなく、予期せず上昇する可能性もある。その水位が上昇すると、燃料電池セルに水が浸入し、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。そして、燃料電池セルに水が浸入すると、浸入した水を不活性ガスなどによってパージするなどのメンテナンスを行わなければ、再び発電させることができなくなる場合がある。
In the fuel cell system described in
このように、従来の燃料電池システムでは、水貯留部の水位が予期せず上昇した場合には、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けるために燃料電池の発電運転を停止せざるを得ない。また、発電を停止した後に、水位が上昇した状態を解消する手段がとられていないために、予期しない状態となった弁のメンテナンスのみならず、燃料電池セルに浸入した水をパージする必要が生じるといった問題も発生する。 Thus, in the conventional fuel cell system, when the water level in the water reservoir rises unexpectedly, the power generation operation of the fuel cell must be stopped in order to avoid a decrease in the output voltage or failure of the fuel cell. Absent. In addition, since there is no means to eliminate the state where the water level has risen after power generation is stopped, it is necessary not only to maintain the valve in an unexpected state, but also to purge the water that has entered the fuel cell. The problem that it occurs also occurs.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which measures are taken when the water level of the water reservoir rises unexpectedly due to an abnormality of the valve. is there.
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
アノード及びカソードで構成される燃料電池を有する燃料電池発電装置と、
前記アノードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するアノード用加湿水貯留部と、
前記カソードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するカソード用加湿水貯留部と、
前記アノード用加湿水貯留部における水位をアノード用所定範囲内に維持し及び前記カソード用加湿水貯留部における水位をカソード用所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水供給装置と、
前記各装置の運転を制御する制御手段とを備え、
前記水供給装置は、
水を貯留する補充用水貯留部と、
前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部からの異常時排水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続し、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部への異常時給水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続し、
前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる異常状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を閉操作するアノード側排水処理を行うと共に、前記燃料電池の発電運転を停止し、
前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作するカソード側排水処理を行うと共に、前記燃料電池の発電運転を停止する点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A fuel cell power generator having a fuel cell composed of an anode and a cathode;
A humidifying water reservoir for anode for storing humidified water for humidifying the gas supplied to the anode;
A humidifying water reservoir for cathode that stores humidified water for humidifying the gas supplied to the cathode;
A water supply device for performing water level maintenance control for maintaining the water level in the humidified water reservoir for anode within a predetermined range for anode and maintaining the water level in the humidified water reservoir for cathode within a predetermined range for cathode;
Control means for controlling the operation of each device,
The water supply device is
A replenishment water storage section for storing water;
A circulation channel that continuously or intermittently circulates the water stored in the replenishment water storage unit so as to return to the replenishment water storage unit again after taking out the water stored outside by a water pump;
An anode water supply channel used when supplying water to the anode humidified water storage unit from the replenishment water storage unit via the circulation channel;
An anode drainage channel used when draining from the anode humidified water reservoir to the replenishment water reservoir;
When supplying water from the replenishment water reservoir to the humidifying water reservoir for cathode via the circulating water channel and when draining from the humidifying water reservoir for cathode to the replenishing water reservoir via the circulating water channel Cathode water supply / drainage,
An anode water supply on / off valve capable of opening and closing the anode water supply path;
An anode drainage on-off valve capable of opening and closing the anode drainage channel;
A cathode water supply / drainage on / off valve capable of opening and closing the cathode water supply / drainage channel,
The control means includes
When a state in which a first abnormal state in which one or both of the humidified water reservoir for anode and the humidified water reservoir for cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range is detected is detected, Continue the power generation operation of the fuel cell while performing wastewater treatment at the time of abnormality from the humidified water storage part where the abnormality occurred ,
When a state in which a second abnormal state in which one or both of the water levels of the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir are less than the lower limit water level of the predetermined range is detected is detected, Continue the power generation operation of the fuel cell while performing an abnormal water supply process to the humidified water storage section where the abnormality has occurred,
When an abnormal state is detected in which the water level of the humidified water reservoir for anode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for anode and the water level of the humidified water reservoir for cathode is less than the lower limit water level of the predetermined range for cathode. Anode-side drainage for closing the anode water supply on / off valve, opening the anode drainage on / off valve, and closing the cathode water supply / drainage on / off valve with the water pump stopped Performing the processing, stopping the power generation operation of the fuel cell,
When an abnormal state is detected in which the water level of the humidifying water reservoir for anode is less than the lower limit water level of the predetermined range for anode and the water level of the humidifying water reservoir for cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for cathode. Cathode drainage for closing the anode water supply on / off valve, closing the anode drain on / off valve, and opening the cathode water supply / drain on / off valve with the water pump stopped The processing is performed and the power generation operation of the fuel cell is stopped .
上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が各所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が上記異常時排水処理を行って水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に各所定範囲内にあるようにできる。このように、上記第１異常状態が発生したとしても、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に各所定範囲内にあるような措置が行われるので、燃料電池の発電運転を継続することができる。
従って、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供できる。
また、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が上記異常時給水処理を行って水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。このように、上記第２異常状態が発生したとしても、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に所定範囲内にあるような措置が行われるので、燃料電池の発電運転を継続することができる。
更に、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる異常状態が発生した状態が検出された場合、燃料電池の発電運転を停止することで、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けることができる。加えて、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる異常状態が発生した状態が検出された場合、燃料電池の発電運転を停止すると共に、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部からの排水処理が行われることで、水位が低下した状態の解消よりも、水位が上昇した状態の解消が優先して実施される。その結果、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部から燃料電池への水の浸入を回避できる。
According to the above characteristic configuration, even if the first abnormal state occurs in which one or both of the water levels for the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir are equal to or higher than the upper limit water level of each predetermined range, When the control means performs the above-described abnormal drainage process to reduce the water level, the water levels of the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir can both be within the predetermined ranges. Thus, even if the first abnormal state occurs, measures are taken such that the water levels of the humidifying water reservoir for the anode and the humidifying water reservoir for the cathode are both within the predetermined ranges. Driving can be continued.
Therefore, it is possible to provide a fuel cell system in which measures are taken when the water level in the water reservoir rises unexpectedly due to an abnormal valve.
In addition, even when a second abnormal state occurs in which one or both of the anode humidified water storage unit and the cathode humidified water storage unit are below the lower limit water level within the predetermined range, the control means does not supply the abnormal time supply. By performing a water treatment to increase the water level, both the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir can be within a predetermined range. As described above, even when the second abnormal state occurs, a measure is taken so that the water levels of the humidifying water reservoir for the anode and the humidifying water reservoir for the cathode are both within the predetermined range. Can continue.
Further, it is detected that an abnormal state has occurred in which one of the humidified water reservoirs for the anode and the humidified water reservoir for the cathodes has a water level equal to or higher than the upper limit water level in the predetermined range and the other water level is lower than the lower limit water level in the predetermined range. In this case, by stopping the power generation operation of the fuel cell, it is possible to avoid a decrease in the output voltage or failure of the fuel cell. In addition, in the humidified water reservoir for the anode and the humidified water reservoir for the cathode, there is an abnormal state in which one water level is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range and the other water level is lower than the lower limit water level of the predetermined range. If detected, the power generation operation of the fuel cell is stopped, and drainage treatment from the humidified water storage part where the water level is equal to or higher than the upper limit water level is performed, so that the water level is lower than the cancellation of the state where the water level is lowered. Priority is given to the cancellation of the state of rising. As a result, it is possible to avoid water from entering the fuel cell from the humidified water storage section whose water level is equal to or higher than the upper limit water level.
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行い、
前記第１異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う点にある。
Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is:
Before Symbol control means,
When the water level of the anode humidified water storage unit is detected to be equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for the anode as the first abnormal state, the water supply for the anode is stopped. The on-off valve is closed, and the anode drain on-off valve is opened.
When the state where the water level of the humidifying water storage section for the cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for the cathode is detected as the first abnormal state, the water supply / drainage for the cathode is stopped in a state where the water pump is stopped It is in the point which performs the waste water treatment at the time of the said abnormality which opens an on-off valve.
上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部の水位がアノード用所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、アノード用排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってアノード用加湿水貯留部の水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部の水位をアノード用所定範囲内に戻すようにできる。更に、カソード用加湿水貯留部の水位がカソード用所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってカソード用加湿水貯留部の水位を低下させる措置を行うことで、カソード用加湿水貯留部の水位をカソード用所定範囲内に戻すようにできる。 According to the above characteristic configuration, even when the first abnormal state in which the water level in the humidified water reservoir for anode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for anode occurs, the control means stops the water pump in the state where the water pump is stopped. The anode humidified water storage part is configured to close the water supply on-off valve and open the anode drain on-off valve to reduce the water level of the anode humidified water storage part The water level can be returned to within a predetermined range for the anode. Furthermore, even if the first abnormal state occurs in which the water level in the cathode humidified water storage section is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for the cathode, the control means opens the cathode water supply / drainage on / off valve with the water pump stopped. The water level in the cathode humidified water storage section can be returned to a predetermined range for the cathode by performing an abnormal drainage treatment to perform the opening operation and reducing the water level in the cathode humidified water storage section.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う点にある。
Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is:
The control means includes
The water pump is stopped when it is detected that the water level of both the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range as the first abnormal state. In this state, the anode water supply on / off valve is closed, the anode drainage on / off valve is opened, and the cathode water supply on / off valve is opened. .
上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってアノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位を共に所定範囲内に戻すようにできる。 According to the above characteristic configuration, even if the first abnormal state in which the water levels of both the humidifying water reservoir for the anode and the humidifying water reservoir for the cathode are equal to or higher than the upper limit water level within the predetermined range occurs, the control means In the stopped state, the anode feed water on-off valve is closed, the anode drain on-off valve is opened, and the cathode water feed on-off valve is opened to perform the wastewater treatment at the time of abnormality, and the humidified water for anode Both the water levels of the storage unit and the humidified water storage unit for cathode can be returned to within a predetermined range.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作する前記異常時給水処理を行い、
前記第２異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行い、
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行う点にある。
Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is:
Before Symbol control means,
When the water level of the humidified water reservoir for anode is less than the lower limit water level of the predetermined range for anode as the second abnormal state, the water supply for anode is operated in the state where the water pump is operated. Opening the on-off valve, and performing the abnormal time water supply treatment to close the anode drain on-off valve,
When it is detected that the water level in the cathode humidified water reservoir is less than the lower limit water level of the predetermined range for the cathode as the second abnormal state, the water supply / drainage for the cathode is operated in the state where the water pump is operated. Perform the abnormal water supply treatment to open the on-off valve,
When the state in which the water levels of both the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir are below the lower limit water level of the predetermined range is detected as the second abnormal state, the water pump is operated. The anode water supply on / off valve is opened, the anode drain on / off valve is closed, and the cathode water supply on / off valve is opened. .
上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部の水位がアノード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、アノード用排水開閉弁を閉操作する異常時給水処理を行ってアノード用加湿水貯留部の水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部の水位をアノード用所定範囲内に戻すようにできる。更に、カソード用加湿水貯留部の水位がカソード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時給水処理を行ってカソード用加湿水貯留部の水位を上昇させる措置を行うことで、カソード用加湿水貯留部の水位をカソード用所定範囲内に戻すようにできる。また更に、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時給水処理を行ってアノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位を共に所定範囲内に戻すようにできる。 According to the above characteristic configuration, even when the second abnormal state in which the water level in the humidified water reservoir for anode is less than the lower limit water level of the predetermined range for anode occurs, the control means operates in the state where the water pump is operated. The anode humidified water storage part is configured to open the water supply on / off valve for the anode, and to perform the water supply treatment for abnormal conditions in which the drain discharge on / off valve for the anode is closed to raise the water level of the humidified water storage part for the anode. The water level can be returned to within a predetermined range for the anode. Furthermore, even if a second abnormal state occurs in which the water level in the cathode humidified water reservoir is less than the lower limit water level of the predetermined range for the cathode, the control means operates the water supply / drainage on / off valve for the cathode while the water pump is in operation. The water level in the cathode humidified water reservoir can be returned to a predetermined range for the cathode by performing a measure of raising the water level in the cathode humidified water reservoir by performing an abnormal time water supply treatment that opens. Furthermore, even when a second abnormal state occurs in which the water level of both the anode humidified water storage unit and the cathode humidified water storage unit is less than the lower limit water level within the predetermined range, the control means operates the water pump. The anode water supply opening / closing valve is opened, the anode drainage opening / closing valve is closed, and the cathode water supply / drainage opening / closing valve is opened. Both the water levels in the humidifying water storage section can be returned to within a predetermined range.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記水供給装置は、前記循環水路の途中にイオン交換樹脂装置を備える点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the water supply device includes an ion exchange resin device in the middle of the circulating water channel.
上記特徴構成によれば、循環水路では連続的又は断続的に水が循環しているので、循環水路の途中に設けられたイオン交換樹脂装置にも連続的又は断続的に水が流入する。つまり、補充用水貯留部に貯留されて循環水路を循環する水のイオン交換処理が連続的又は断続的に行われるため、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部に供給される水はイオン交換処理が施された状態の水であることが確保される。 According to the above characteristic configuration, since water circulates continuously or intermittently in the circulation channel, water also flows continuously or intermittently into the ion exchange resin device provided in the middle of the circulation channel. That is, since the ion exchange process of water stored in the replenishment water storage unit and circulating through the circulation channel is continuously or intermittently performed, the water supplied to the humidification water storage unit for the anode and the humidification water storage unit for the cathode is It is ensured that the water has been subjected to ion exchange treatment.
以下に図面を参照して本発明に係る燃料電池システムについて説明する。
図１は、本発明の燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システムＳ１（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ａ（１０）と、水供給装置３０Ａ（３０）と、各装置１０Ａ、３０Ａの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。
以下、燃料電池発電装置１０Ａの構成と水供給装置３０Ａの構成について説明する。
The fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system of the present invention. The fuel cell system S1 (S) of the present embodiment includes a fuel cell
Hereinafter, the configuration of the fuel cell
〔燃料電池発電装置の構成〕
燃料電池発電装置１０Ａは、アノード１２ａ、カソード１２ｂ、並びに、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に設けられる電解質１２ｃで構成される燃料電池１２を備える。更に、本実施形態の燃料電池発電装置１０Ａには、メタンなどの炭化水素系のガスやアルコールなどの原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する改質装置１１が設けられている。燃料電池１２は、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを複数個重ねたセルスタックの形態で構成される。尚、図１では、簡略化のため単一のセルのみを記載している。アノード１２ａには改質装置１１で生成された水素を主成分とするガスが供給される。カソード１２ｂには酸素（空気）が供給される。
[Configuration of fuel cell power generator]
The fuel
更に、燃料電池発電装置１０Ａは、燃料電池１２で利用する水を貯留する水貯留部Ｔとして、アノード用加湿水貯留部（加湿水貯留部）１３とカソード用加湿水貯留部（加湿水貯留部）１４とを備える。アノード１２ａに供給されるガスは、供給途中でアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、アノード用加湿水貯留部１３は、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するアノード用加湿器Ｗａとして機能する。同様に、カソード１２ｂに供給されるガスは、供給途中でカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、カソード用加湿水貯留部１４は、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するカソード用加湿器Ｗｂとして機能する。
Furthermore, 10 A of fuel cell electric power generating apparatuses are the humidification water storage part for anodes (humidification water storage part) 13 and the humidification water storage part for cathodes (humidification water storage part) as the water storage part T which stores the water utilized with the fuel cell 12. ) 14. The gas supplied to the
アノード用加湿水貯留部１３には、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるアノード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂとが設けられている。同様に、カソード用加湿水貯留部１４にも、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるカソード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂとが設けられている。
アノード用加湿水貯留部１３の容量とカソード用加湿水貯留部１４の容量とは同じであってもよく或いは異なっていてもよい。また、アノード用加湿水貯留部１３における上記アノード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とカソード用加湿水貯留部１４における上記カソード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とは各別に設定されている。
The anode humidified
The capacity of the anode humidified
〔水供給装置の構成〕
水供給装置３０Ａは、水貯留部Ｔとしてのアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部３２と、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路３３、３５、３６、３７、水路３５、３６、３７を開閉可能な開閉弁としての電磁弁Ｖ（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）、及び、水路３３、３５、３６、３７の中の水を付勢可能な水ポンプ３４を備える。また、制御手段Ｚは、水供給装置３０Ａの水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行うように機能する。
[Configuration of water supply device]
The
本実施形態において、水供給装置３０Ａは、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路として、循環水路３３とアノード用給水路３５とアノード用排水路３６とカソード用給排水路３７を備える。例えば、循環水路３３では、補充用水貯留部３２に貯留されている水が水ポンプ３４で補充用水貯留部３２の外部に取り出された後で再び補充用水貯留部３２に戻るように連続的又は断続的に循環させられる。
In the present embodiment, the
アノード用給水路３５は循環水路３３及びアノード用加湿水貯留部１３の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３を経由してアノード用加湿水貯留部１３に給水するときに用いられる。アノード用給水路３５の途中には、アノード用給水路３５を開閉可能なアノード用給水電磁弁（アノード用給水開閉弁の一例）Ｖａが設けられている。
The anode
アノード用排水路３６はアノード用加湿水貯留部１３及び補充用水貯留部３２の間を接続するように設けられており、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２に排水するときに用いられる。アノード用排水路３６の途中には、アノード用排水路３６を開閉可能なアノード用排水電磁弁（アノード用排水開閉弁の一例）Ｖｂが設けられている。
The
カソード用給排水路３７は、アノード用給水路３５及びカソード用加湿水貯留部１４の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３及びアノード用給水路３５を経由してカソード用加湿水貯留部１４に給水するとき及びカソード用加湿水貯留部１４からアノード用給水路３５及び循環水路３３を経由して補充用水貯留部３２に排水するときに兼用される。カソード用給排水路３７の途中には、カソード用給排水路３７を開閉可能なカソード用給排水電磁弁（カソード用給排水開閉弁の一例）Ｖｃが設けられている。
The cathode water supply /
水供給装置３０Ａは、循環水路３３の途中にイオン交換樹脂装置３１を備える。燃料電池発電装置１０Ａにおいて発電が行われている通常時運転中は、アノード用給水電磁弁Ｖａとアノード用排水電磁弁Ｖｂとカソード用給排水電磁弁Ｖｃとは閉じられており、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の何れも補充用水貯留部３２とは隔離されている。
水供給装置３０Ａは、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は、水ポンプ３４を動作させた状態で補充用水貯留部３２に貯留されている水を循環水路３３を循環させる。つまり、補充用水貯留部３２に貯留されている水は、循環水路３３を循環する間にイオン交換樹脂装置３１を通過するため、継続的にイオン交換処理を施されている。その結果、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給される水はイオン交換処理が施された状態の水であることが確保される。
The
During the normal operation of the fuel
〔燃料電池発電装置の通常時運転〕
燃料電池発電装置１０Ａの発電運転を継続すると、アノード用加湿水貯留部１３の水位及びカソード用加湿水貯留部１４の水位は低下してくる。これは、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するためにアノード用加湿水貯留部１３の水が利用され、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するためにカソード用加湿水貯留部１４の水が利用されるからである。そのため、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行う。同様に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行う。
[Normal operation of fuel cell power generator]
If the power generation operation of the fuel
加えて、本実施形態の燃料電池システムＳ１では、定期的に、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換え、及び、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換えが行われる。その際、制御手段Ｚは、後述するような、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、及び、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理を行う。アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水を入れ換える目的としては、アノード１２ａに供給されるガス中の成分及びカソード１２ｂに供給されるガス中の成分が各加湿水貯留部１３、１４に貯留されている水に溶け込み、水の電気伝導度が上昇してしまったままの状態で利用されることを防止する点にある。
In addition, in the fuel cell system S1 of the present embodiment, at least a part of the water stored in the anode humidified
以下に、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中に行う、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持するための水位維持制御（アノード用加湿水貯留部１３への給水処理、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、カソード用加湿水貯留部１４への給水処理、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理）の内容について説明する。
Below, the control means Z performs the water level maintenance control (water supply to the anode humidified water storage unit 13) for maintaining the water level in the water storage unit T within a predetermined range, which is performed during the normal operation of the fuel
〔アノード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１３ｂの検出結果に基づいて上述のようにアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でアノード用給水路３５に設けられているアノード用給水電磁弁Ｖａを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、アノード用給水電磁弁Ｖａを所定時間開操作することで、下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ所定量の水が供給されて、アノード用加湿水貯留部１３における水位がアノード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続することはない。この第１設定時間は、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。
[Water supply to the humidified water reservoir for the anode]
When the control means Z determines that the water level of the humidifying water reservoir for
In this way, during the normal operation of the fuel cell
〔カソード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１４ｂの検出結果に基づいて上述のようにカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でカソード用給水路に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを所定時間開操作することで下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ所定量の水が供給されて、カソード用加湿水貯留部１４における水位がカソード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。この第２設定時間は、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。
[Water supply to the humidified water reservoir for the cathode]
If the control means Z determines that the water level of the humidifying water reservoir for
As described above, during the normal operation of the fuel cell
〔アノード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、アノード用排水路３６に設けられているアノード用排水電磁弁Ｖｂを、例えばアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となるまで開操作する。アノード用排水路３６は循環水路３３と隔離されているため、水ポンプ３４は動作させたままでもよい。その結果、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２への排水が行われる。但し、アノード用加湿水貯留部１３の水を全て排出するのではなく、アノード用加湿水貯留部１３に流入する改質ガス（水素）を加湿できるだけの水をアノード用加湿水貯留部１３に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行って、イオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ供給する。この排水処理が行われてアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第１設定時間に相当する。
[Drainage treatment from humidified water reservoir for anode]
When the control means Z reaches the replacement timing of the water stored in the humidifying
When the waste water treatment is completed, the control unit Z performs the water supply process to the anode humidified
〔カソード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、水ポンプ３４を停止させた状態でカソード用給排水路３７に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを、例えばカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となるまで開操作する。その結果、カソード用加湿水貯留部１４から循環水路３３への排水が行われる。但し、カソード用加湿水貯留部１４の水を全て排出するのではなく、カソード用加湿水貯留部１４に流入する酸素（空気）を加湿できるだけの水をカソード用加湿水貯留部１４に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行ってイオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ供給する。この排水処理が行われてカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第２設定時間に相当する。
[Drainage treatment from humidified water storage for cathode]
When it is time to replace the water stored in the cathode humidified water storage section 14 (for example, once every 10 minutes), the control means Z stops the
When the waste water treatment is completed, the control unit Z performs the water supply process to the cathode humidified
以上のように、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において上述のような水位維持制御を行っていれば、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は上限水位以上になることはなく、且つ、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続すること及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。
そこで、制御手段Ｚは、水位維持制御を行ってもアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、即ち、上限水位以上になったことを検出した場合、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続したこと又はカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続したことを検出した場合には、異常が発生したと判定する。
As described above, if the control unit Z performs the water level maintenance control as described above during the normal operation of the fuel cell
Therefore, the control means Z detects that the water level in the anode humidified
本実施形態において、上記異常は、何れも弁（アノード用給水電磁弁Ｖａ、アノード用排水電磁弁Ｖｂ、カソード用給排水電磁弁Ｖｃ）の異常に起因すると推測する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４の水位がこれらの弁の異常により予期せず上昇又は低下したと推測する。
以下に、これらの弁の異常によりアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常或いはカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する理由について説明する。
In the present embodiment, it is assumed that the above abnormalities are caused by abnormalities in the valves (anode water supply electromagnetic valve Va, anode drainage electromagnetic valve Vb, cathode water supply electromagnetic valve Vc). That is, the control means Z estimates that the water level of the anode humidified
Below, abnormalities in which the water level stored in the humidifying water reservoir for
〔アノード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているアノード用給水電磁弁Ｖａを通過した水がアノード用加湿水貯留部１３に供給され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が上限水位以上になる異常が発生する。
[Abnormal humidity level in the humidified water reservoir for the anode exceeds the upper limit level]
This abnormality may occur when the anode water supply electromagnetic valve Va is opened despite being closed.
Specifically, the control means Z attempts to stop water supply to the anode humidified
〔アノード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作したにも拘わらず閉弁している場合、あるいは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を開始しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３への給水が行われないため、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。
或いは、制御手段Ｚは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３からの排水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用排水電磁弁Ｖｂが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３からアノード用排水電磁弁Ｖｂを通過した水が補充用水貯留部３２へ排水され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。
[Abnormality in which the water level of the humidifying water reservoir for anode is below the lower limit water level continues for the first set time or longer]
This abnormality may occur when the anode water supply electromagnetic valve Va is closed despite being opened, or when the anode drainage electromagnetic valve Vb is closed but opened. .
Specifically, the control means Z tries to start water supply to the anode humidified
Alternatively, the control means Z attempts to stop drainage from the anode humidified
〔カソード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を停止しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを通過した水がカソード用加湿水貯留部１４に供給され続ける。その結果、カソード用加湿水貯留部１４の水位が上限水位以上になる異常が発生する。
(Abnormality when the water level in the humidifying water reservoir for the cathode exceeds the upper limit level)
This abnormality may occur when the cathode water supply / drainage electromagnetic valve Vc is opened despite being closed.
Specifically, the control means Z attempts to stop the water supply to the cathode humidified
〔カソード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作したにも拘わらず閉弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を開始しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、カソード用加湿水貯留部１４への給水が行われないため、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する。
[Abnormality in which the water level in the humidifying water reservoir for the cathode is below the lower limit water level continues for the second set time or longer]
This abnormality may occur when the cathode water supply / drainage electromagnetic valve Vc is opened but closed.
Specifically, the control means Z tries to start the water supply to the cathode humidified
以上のように、閉操作したにも拘わらず開弁している異常、及び、開操作したにも拘わらず閉弁している異常の何れかを原因として、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常及び下限水位未満となる状態が第１設定時間或いは第２設定時間以上継続する異常が発生し得る。
以下の表１にアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４において発生する水位の異常、その異常が発生する状態が検出された場合の弁の異常状態、その異常状態に対する措置について記載する。
但し、表１では、水位が上限水位以上になる異常のことを「高水位異常」と記載し、下限水位未満となる状態が設定時間以上（第１設定時間以上或いは第２設定時間以上）継続する異常のことを「低水位異常」と記載する。
As described above, the humidified water reservoir for
Table 1 below shows the abnormality of the water level occurring in the
However, in Table 1, an abnormality where the water level is higher than the upper limit water level is described as “high water level abnormality”, and the state where the water level is lower than the lower limit water level continues for the set time or longer (the first set time or the second set time or longer). This abnormality is described as “low water level abnormality”.
〔第１異常状態（異常状態Ａ、Ｃ、Ｇ）〕
表１に示すように、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態（異常状態Ａ、Ｃ、Ｇ）が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した水貯留部からの異常時排水処理を行いながら燃料電池１２の発電運転を継続する。
このように、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段Ｚが上記異常時排水処理を行って水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。その結果、燃料電池１２の発電運転を継続することができる。
[First abnormal state (abnormal states A, C, G)]
As shown in Table 1, the control means Z is a first abnormal state in which one or both of the anode humidified
As described above, even when the first abnormal state occurs in which one or both of the anode humidified
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ａが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３については、水位を下げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作する）異常時排水処理を行い、並びに、カソード用加湿水貯留部１４については、水位を下げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時排水処理を行う。
更に、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位のみがアノード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ｃが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を下げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作する）異常時排水処理を行う。
また更に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４の水位のみがカソード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ｇが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を下げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時排水処理を行う。
尚、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位に異常が無ければ、水の供給及び排出が共に停止されるように電磁弁Ｖを動作させる。
Specifically, the control unit Z detects a state in which an abnormal state A in which the water levels of both the anode humidified
Furthermore, the control means Z is the state which stopped the
Furthermore, the control means Z stops the
The control means Z operates the solenoid valve V so that both the supply and discharge of water are stopped if there is no abnormality in the water levels of the anode humidifying
〔第２異常状態（異常状態Ｅ、Ｆ、Ｈ）〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｅ、Ｆ、Ｈ）が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した水貯留部への異常時給水処理を行いながら燃料電池１２の発電運転を継続する。
このように、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段Ｚが上記異常時給水処理を行って水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。その結果、燃料電池１２の発電運転を継続することができる。
[Second abnormal state (abnormal states E, F, H)]
The control means Z includes a second abnormal state (abnormal state E, F, or the like) in which one or both of the anode humidified
As described above, even when the second abnormal state in which one or both of the water levels of the
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｅ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を上げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作する）異常時給水処理を行い、並びに、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を上げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時給水処理を行う。
更に、制御手段は、アノード用加湿水貯留部１３の水位のみがアノード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｆ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を上げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作する）異常時給水処理を行う。
また更に、制御手段は、カソード用加湿水貯留部１４の水位のみがカソード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｈ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を上げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時給水処理を行う。
尚、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位に異常が無ければ、水の供給及び排出が共に停止されるように電磁弁Ｖを動作させる。
Specifically, the control means Z has caused a second abnormal state (abnormal state E) in which the water levels of both the humidifying water reservoir for
Further, the control means detects the
Still further, the control means detects the water pump when a state in which the second abnormal state (abnormal state H) in which only the water level of the humidifying water reservoir for
The control means Z operates the solenoid valve V so that both the supply and discharge of water are stopped if there is no abnormality in the water levels of the anode humidifying
〔第３異常状態（異常状態Ｂ、Ｄ）〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｂ、Ｄ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池１２の発電運転を停止する。その結果、燃料電池１２の出力電圧の低下や故障を避けることができる。
[Third abnormal state (abnormal state B, D)]
The control means Z includes a third abnormality in which one of the anode humidified
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位がアノード所定範囲の上限水位以上となり且つカソード用加湿水貯留部１４の水位がカソード所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｂ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池の発電運転を停止する。但し、制御手段Ｚは、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作し、及び、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作するアノード側排水処理を行う。即ち、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位を排水処理によって低下させようとし、カソード用加湿水貯留部１４の水位についてはそのまま維持させようとする。
更に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４の水位がカソード用所定範囲の上限水位以上となり且つアノード用加湿水貯留部１３の水位がアノード用所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｄ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池の発電運転を停止する。但し、制御手段Ｚは、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作し、及び、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作するカソード側排水処理を行う。即ち、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位についてはそのまま維持させようとし、カソード用加湿水貯留部１４の水位を排水処理によって低下させようとする。
このように、第３異常状態が発生した場合は、燃料電池１２の発電運転を停止すると共に、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部からの排水処理を行って、水位が低下した状態の解消よりも、水位が上昇した状態の解消を優先して実施することにより、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４から燃料電池１２（燃料電池セル）への水の浸入を回避できる。
Specifically, the control means Z is configured so that the water level in the anode humidified
Further, the control means Z provides a third abnormality in which the water level in the cathode humidifying
As described above, when the third abnormal state occurs, the power generation operation of the
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において図面を参照して燃料電池システムＳの構成例を説明したが、燃料電池システムＳの構成は改変可能である。具体的には、本発明に係る燃料電池システムＳは、アノード用加湿水貯留部１３と、カソード用加湿水貯留部１４と、水供給装置３０とを備えていれば他の構成等は適宜改変可能である。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the configuration example of the fuel cell system S has been described with reference to the drawings. However, the configuration of the fuel cell system S can be modified. Specifically, if the fuel cell system S according to the present invention includes the
例えば、図２は、別実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。この別実施形態の燃料電池システムＳ２（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ｂ（１０）と、水供給装置３０Ｂ（３０）と、各装置１０Ｂ、３０Ｂの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。本実施形態において、燃料電池１２にはアノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを冷却可能な冷却部１２ｄが設けられている。つまり、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセル及び冷却部１２ｄが複数個重ねられたセルスタックの形態で構成される。
For example, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to another embodiment. The fuel cell system S2 (S) of this other embodiment includes a fuel cell
冷却部１２ｄにはカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の一部が冷却水ポンプ２１によって付勢されながら冷却水循環路２０を介して供給される。冷却部１２ｄから出た水は冷却水循環路２０を通ってアノード用加湿水貯留部１３に至り、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水と熱交換する。但し、冷却水循環路２０を流れる水と、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水とは熱交換するのみで混ざることはない。アノード用加湿水貯留部１３で熱交換した後の水は冷却水循環路２０を通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻り、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水と混合される。このように、カソード用加湿水貯留部１４に貯留される水が冷却水として流通する冷却水循環路２０は、カソード用加湿水貯留部１４から冷却部１２ｄとアノード用加湿水貯留部１３とを順に通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻る流路を構成する。その結果、燃料電池１２の冷却部１２ｄで回収された熱はアノード用加湿水貯留部１３に貯留される水に渡されて、アノード用加湿水貯留部１３に貯留される水の温度上昇に利用される。
A portion of the water stored in the cathode humidified
以上のようにこの別実施形態の燃料電池システムＳ２は、上述したような、燃料電池１２を冷却できる装置構成及びアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水を昇温できる装置構成を備えている点で上記実施形態の燃料電池システムＳ１と異なっており、他の装置構成並びに運転形態は上記実施形態の燃料電池システムＳ１と同様である。
As described above, the fuel cell system S2 of this another embodiment includes the device configuration that can cool the
他にも、燃料電池システムＳの内部の構成、水路の構成、弁の配置などは適宜改変可能である。例えば、水供給装置３０からアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４への水の供給形態（給水路の構成、給水処理の形態など）や、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４からの水の排出形態（排水路の構成、排水処理の形態など）等は適宜改変可能である。また、上記循環水路３３及び上記イオン交換樹脂装置３１の構成及びそれらの有無も適宜改変可能である。一例を挙げると、図１及び図２に例示した構成とは異なり、アノード側（アノード用加湿水貯留部１３）に関しては、水供給装置３０とアノード用加湿水貯留部１３とをつなぐ１本の兼用の給排水路で、水供給装置３０からアノード用加湿水貯留部１３への給水が行われ且つアノード用加湿水貯留部１３から水供給装置３０への排水が行われる構成の燃料電池システムでも本発明は利用できる。また、カソード側（カソード用加湿水貯留部１４）に関しては、水供給装置３０とカソード用加湿水貯留部１４とが、水供給装置３０からカソード用加湿水貯留部１４への給水が行われる給水路とカソード用加湿水貯留部１４から水供給装置３０への排水が行われる排水路を各別に備えるような構成の燃料電池システムでも本発明は利用できる。更に、上述した１本の兼用の給排水路がアノード側及びカソード側に対して各別に設けられたような燃料電池システムを構成してもよく、或いは、上述した給水路及び排水路の組み合わせがアノード側及びカソード側に対して各別に設けられたような燃料電池システムを構成してもよい。
In addition, the internal configuration of the fuel cell system S, the configuration of the water channel, the arrangement of the valves, and the like can be modified as appropriate. For example, the form of water supply from the
＜２＞
上記実施形態では、閉弁操作を行ったにも拘わらず電磁弁Ｖが予期せず開弁している原因として、電磁弁Ｖが異物を噛み込んでいる状態を例示しているが、他の原因によって電磁弁Ｖが予期せず開弁していることもある。例えば、プランジャが吸引子から離れることで閉弁するような電磁弁の場合、プランジャが吸引子に付着したままになることにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態になっていることもある。
<2>
In the above embodiment, although the solenoid valve V is opened unexpectedly despite the valve closing operation, the state in which the solenoid valve V bites foreign matter is illustrated as an example. Depending on the cause, the solenoid valve V may open unexpectedly. For example, in the case of an electromagnetic valve that closes when the plunger moves away from the attractor, the plunger remains attached to the attractor, but the valve is opened despite the valve closing operation. Sometimes.
＜３＞
上記実施形態では、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態（即ち、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態）が検出されたと判定する基準を幾つか例示したが、他の基準に基づいて、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態が検出されたと判定してもよい。一例を挙げると、上記実施形態では、制御手段Ｚは、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になったことをレベルセンサで検出したときに、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定しているが、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になった状態が設定時間継続した場合に水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定するような改変も可能である。
<3>
In the above embodiment, the control means Z determines several criteria for determining that a state in which the water level in the water reservoir T cannot be maintained within a predetermined range (that is, a state in which an abnormality has occurred in the water level in the water reservoir T) has been detected. Although illustrated, you may determine with the state which cannot maintain the water level in the water storage part T within the predetermined range based on another reference | standard. If an example is given, in the said embodiment, when the control means Z detects with the level sensor that the water level of the water storage part T became more than an upper limit water level, the state which abnormality occurred in the water level of the water storage part T However, the control means Z detects a state in which an abnormality has occurred in the water level of the water reservoir T when the state where the water level of the water reservoir T has reached the upper limit water level continues for a set time. It is also possible to modify such that it is determined that it has been done.
＜４＞
上記実施形態では、電動式の開閉弁の一例として電磁弁Ｖを挙げたが、弁体の開度制御が弁体を駆動するステッピングモータの動作制御によって行われるようなモーターバルブを開閉弁として用いてもよい。この場合も、弁体表面に異物が付着して、閉操作を行ったにも拘わらず水路の閉め切りができないという問題が発生することがある。この問題が発生した場合も、上述したのと同様にモーターバルブの開操作を行って（或いは、開操作と閉操作とを交互に繰り返して）、異物を排出させればよい。
<4>
In the above embodiment, the electromagnetic valve V is cited as an example of the electric on-off valve. However, a motor valve that controls the opening degree of the valve body by the operation control of the stepping motor that drives the valve body is used as the on-off valve. May be. In this case as well, there may be a problem that foreign matter adheres to the surface of the valve body and the water channel cannot be closed despite the closing operation. Even when this problem occurs, the foreign matter can be discharged by performing the opening operation of the motor valve (or alternately repeating the opening operation and the closing operation) in the same manner as described above.
本発明は、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部に対して補充用水貯留部から水を供給可能な水供給装置を備える燃料電池システムにおいて利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a fuel cell system including a water supply device that can supply water from a supplementary water storage unit to a water storage unit that stores water used in a fuel cell.
１０（１０Ａ、１０Ｂ） 燃料電池発電装置
１２ 燃料電池
１２ａ アノード
１２ｂ カソード
１３ アノード用加湿水貯留部（水貯留部（加湿水貯留部） Ｔ）
１４ カソード用加湿水貯留部（水貯留部（加湿水貯留部） Ｔ）
３０（３０Ａ、３０Ｂ） 水供給装置
３１ イオン交換樹脂装置
３２ 補充用水貯留部
３３ 循環水路（水路）
３３ａ 給水路（水路）
３３ｂ 排水路（水路）
３４ 水ポンプ
３５ アノード用給水路（水路）
３６ アノード用排水路（水路）
３７ カソード用給排水路（水路）
Ｚ 制御手段
Ｓ（Ｓ１、Ｓ２） 燃料電池システム
Ｖ 電磁弁（開閉弁）
Ｖａ アノード用給水電磁弁（電磁弁 Ｖ、アノード用給水開閉弁）
Ｖｂ アノード用排水電磁弁（電磁弁 Ｖ、アノード用排水開閉弁）
Ｖｃ カソード用給排水電磁弁（電磁弁 Ｖ、カソード用給排水開閉弁）
10 (10A, 10B) Fuel
14 Humidified water storage part for cathode (Water storage part (humidified water storage part) T)
30 (30A, 30B)
33a Water supply channel (water channel)
33b Drainage channel (water channel)
34
36 Anode drainage channel (water channel)
37 Cathode water supply / drainage channel (water channel)
Z Control means S (S1, S2) Fuel cell system V Solenoid valve (open / close valve)
Va anode water supply solenoid valve (solenoid valve V, anode water supply on / off valve)
Vb Anode drainage solenoid valve (solenoid valve V, anode drainage open / close valve)
Vc Cathode water supply / drainage solenoid valve (Solenoid valve V, Cathode supply / drainage valve)
Claims (5)
前記アノードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するアノード用加湿水貯留部と、
前記カソードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するカソード用加湿水貯留部と、
前記アノード用加湿水貯留部における水位をアノード用所定範囲内に維持し及び前記カソード用加湿水貯留部における水位をカソード用所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水供給装置と、
前記各装置の運転を制御する制御手段とを備え、
前記水供給装置は、
水を貯留する補充用水貯留部と、
前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部からの異常時排水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続し、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部への異常時給水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続し、
前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる異常状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を閉操作するアノード側排水処理を行うと共に、前記燃料電池の発電運転を停止し、
前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作するカソード側排水処理を行うと共に、前記燃料電池の発電運転を停止する燃料電池システム。 A fuel cell power generator having a fuel cell composed of an anode and a cathode;
A humidifying water reservoir for anode for storing humidified water for humidifying the gas supplied to the anode;
A humidifying water reservoir for cathode that stores humidified water for humidifying the gas supplied to the cathode;
A water supply device for performing water level maintenance control for maintaining the water level in the humidified water reservoir for anode within a predetermined range for anode and maintaining the water level in the humidified water reservoir for cathode within a predetermined range for cathode;
Control means for controlling the operation of each device,
The water supply device is
A replenishment water storage section for storing water;
A circulation channel that continuously or intermittently circulates the water stored in the replenishment water storage unit so as to return to the replenishment water storage unit again after taking out the water stored outside by a water pump;
An anode water supply channel used when supplying water to the anode humidified water storage unit from the replenishment water storage unit via the circulation channel;
An anode drainage channel used when draining from the anode humidified water reservoir to the replenishment water reservoir;
When supplying water from the replenishment water reservoir to the humidifying water reservoir for cathode via the circulating water channel and when draining from the humidifying water reservoir for cathode to the replenishing water reservoir via the circulating water channel Cathode water supply / drainage,
An anode water supply on / off valve capable of opening and closing the anode water supply path;
An anode drainage on-off valve capable of opening and closing the anode drainage channel;
A cathode water supply / drainage on / off valve capable of opening and closing the cathode water supply / drainage channel,
The control means includes
When a state in which a first abnormal state in which one or both of the humidified water reservoir for anode and the humidified water reservoir for cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range is detected is detected, Continue the power generation operation of the fuel cell while performing wastewater treatment at the time of abnormality from the humidified water storage part where the abnormality occurred ,
When a state in which a second abnormal state in which one or both of the water levels of the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir are less than the lower limit water level of the predetermined range is detected is detected, Continue the power generation operation of the fuel cell while performing an abnormal water supply process to the humidified water storage section where the abnormality has occurred,
When an abnormal state is detected in which the water level of the humidified water reservoir for anode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for anode and the water level of the humidified water reservoir for cathode is less than the lower limit water level of the predetermined range for cathode. Anode-side drainage for closing the anode water supply on / off valve, opening the anode drainage on / off valve, and closing the cathode water supply / drainage on / off valve with the water pump stopped Performing the processing, stopping the power generation operation of the fuel cell,
When an abnormal state is detected in which the water level of the humidifying water reservoir for anode is less than the lower limit water level of the predetermined range for anode and the water level of the humidifying water reservoir for cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for cathode. Cathode drainage for closing the anode water supply on / off valve, closing the anode drain on / off valve, and opening the cathode water supply / drain on / off valve with the water pump stopped A fuel cell system that performs processing and stops the power generation operation of the fuel cell.
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行い、
前記第１異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う請求項１記載の燃料電池システム。 Before Symbol control means,
When the water level of the anode humidified water storage unit is detected to be equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for the anode as the first abnormal state, the water supply for the anode is stopped. The on-off valve is closed, and the anode drain on-off valve is opened.
When the state where the water level of the humidifying water storage section for the cathode is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range for the cathode is detected as the first abnormal state, the water supply / drainage for the cathode is stopped in a state where the water pump is stopped The fuel cell system according to claim 1, wherein the abnormality drainage treatment is performed to open the on-off valve.
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う請求項２記載の燃料電池システム。 The control means includes
The water pump is stopped when it is detected that the water level of both the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir is equal to or higher than the upper limit water level of the predetermined range as the first abnormal state. 3. The abnormal drainage treatment is performed in which the anode water supply on / off valve is closed, the anode drainage on / off valve is opened, and the cathode water supply on / off valve is opened. The fuel cell system described.
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作する前記異常時給水処理を行い、When the water level of the humidified water reservoir for anode is less than the lower limit water level of the predetermined range for anode as the second abnormal state, the water supply for anode is operated in the state where the water pump is operated. Opening the on-off valve, and performing the abnormal time water supply treatment to close the anode drain on-off valve,
前記第２異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行い、When it is detected that the water level in the cathode humidified water reservoir is less than the lower limit water level of the predetermined range for the cathode as the second abnormal state, the water supply / drainage for the cathode is operated in the state where the water pump is operated. Perform the abnormal water supply treatment to open the on-off valve,
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行う請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。When the state in which the water levels of both the anode humidified water reservoir and the cathode humidified water reservoir are below the lower limit water level of the predetermined range is detected as the second abnormal state, the water pump is operated. 2. The abnormal-time water supply treatment is performed in which the anode water supply on / off valve is opened, the anode drainage on / off valve is closed, and the cathode water supply on / off valve is opened. The fuel cell system according to any one of to 3.
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