燃料电池系统的制作方法

专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有使气体中所含有的水分冷凝的冷凝器的燃料电池系统。
背景技术：
作为燃料电池系统，人们知道具有利用燃料气体发电的燃料电池、使 向燃料电池供给的燃料气体中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器、 贮留积存在冷凝器中的冷凝水的贮留部的燃料电池系统。
使上述的燃料电池系统停止运行时，使将燃料气体改质的改质器冷却 到某种程度后，停止结束，然后，放冷。另外，在燃料电池系统中，运行 停止时，为了防止异物混入、保护改质器内的催化剂等等，通过关闭开关 阀使 文质器和冷凝器附近成为密闭空间，不对大气开放。为此，使燃料电 池系统的运行停止时，上述密闭空间从热状态逐渐冷却。此时，由于含有 很多水蒸气的气体被冷却，水冷凝。所以，密闭空间内部成为负压。如果 为了在该状态下使积存在冷凝器中的水排出而使与冷凝器相连的排水阀开 放，那么由于负压的影响，会出现积存在贮留部中的水通过排水阀逆流到 冷凝器侧(负压侧)的危险。
专利文献l中曾经公开了有关燃料电池系统的启动方法的技术，其中
在燃料电池系统中，在改质器、co转化器、co除去器的下游侧分别设置
热交换器，在各热交换器上设有专用配管。根据该技术，在启动开始前， 向各热交换器供给惰性气体，使滞留在各热交换器内部的冷凝水从各交换 器排出，然后，使燃料电池系统启动。由于根据该技术，能够利用惰性气
体使滞留在各热交换器的内部的冷凝水排出，因此能够使各改质器、CO 转化器以及CO除去器尽早变暖。
另外，专利文献2曾公开的一种燃料电池系统，其具有使燃料气体 中所含有的水分冷凝的冷凝器、使在冷凝器中冷凝了的冷凝水进行气液分 离的两个以上的气液分离器、用于贮留在各气液分离器中气液分离了的冷 凝水的回收水贮留部、连接气液分离器和回收水贮留部的排水路、在排水 路上设置的阀机构。根据该燃料电池系统，控制装置控制阀机构，使得多 个气液分离器不会通过排水路而互相通水。由此防止了起因于多个气液分 离器相互间的压力差的水的逆流。
另外，专利文献3曾公开的一种燃料改质装置，其设有将燃料气改质 为富氢气体的改质部、使改质后的气体中所含有的CO减少的CO降低部， 而且在改质部的底部形成了排液孔，在CO降低部的底部形成了排液孔。 据此，公开的燃料电池用的燃料改质装置，其中，在系统启动时，使积存 在改质部中的液体成分、积存在CO降低部中的液体成分排出。
专利文献1:日本特开2002-260699号>^才艮
专利文献2:日本特开2004-220876号^^才艮
专利文献3:日本特开2004-182531号^^才艮

发明内容
上述各专利文献所涉及的技术中，没有记载在燃料电池系统的冷凝 器、与冷凝器相连的配管的负压状态下使冷凝器的冷凝水排出。因此，在 冷凝器、与冷凝器相连的配管的负压状态下，如果排水阀开》文，则起因于 负压发生水的逆流的危险性很高。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其课题在于提供一种燃料电池 系统，该燃料电池系统对抑制由于冷凝器的内部的负压化而使水从贮留部 逆流到冷凝器有利。
本发明所涉及的燃料电池系统，具有利用反应气体进行发电的燃料电
而生成冷凝水的冷凝器、贮留积存在冷凝器中的冷凝水的^留部，其特征
在于，具备(i )排水阀，设置在冷凝器与贮留部之间，能够在隔断冷凝 器和贮留部之间的连通的封闭状态、和使冷凝器和贮留部连通而将冷凝器
的水排出到贮留部的开放状态之间切换；和(ii )控制装置，进行在使冷 凝器的内压上升后、使排水阀成为开放状态的内压上升和排水处理。
反应气体意指燃料电池中有助于发电反应的气体。在设有改质器的情 况下，反应气体为将原料气体用改质器改质了的改质气体。
根据本发明，如果排水阀开放，则积存在冷凝器中的水经过排水阀、 移送到贮留部。这样在排水阀开放时，通过来自于控制装置的指令、冷凝 器的内压上升。因此，贮留部的水逆流到冷凝器的情况得到抑制。
发明效果
根据本发明所涉及的燃料电池系统，在排水阀开放时，冷凝器的内压 上升。因此在排水阀开放时，可以抑制贮留部的水逆流到冷凝器。


图l与实施例l有关，是燃料电池系统的框图。
图2与实施例1有关，是与控制装置执行的一例有关的流程图。
图3与实施例l有关，是与控制装置执行的另一例有关的流程图。
图4与实施例2有关，是燃料电池系统的框图。
图5与实施例2有关，是与控制装置执行的一例有关的流程图。
图6与实施例2有关，是与控制装置执行的另一例有关的流程图。
图7与实施例3有关，是燃料电池系统的框图。
图8与实施例3有关，是与控制装置执行的一例有关的流程图。
图9与实施例3有关，是与控制装置执行的另一例有关的流程图。 图10与实施例4有关，是与控制装置执行的一例有关的流程图。 图11与实施例4有关，是与控制装置执行的另一例有关的流程图。 图12与实施例5有关，是燃料电池系统的框图。 图13与实施例5有关，是与控制装置执行的一例有关的流程图。
具体实施例方式
本发明所涉及的燃料电池系统，具有利用反应气体进行发电的燃料
凝而生成冷凝水的冷凝器、贮留积存在冷凝器中的冷凝水的贮留部。设有 用于将积存在冷凝器中的水排出的排水阀。冷凝器，是使向燃料电池供给 的反应气体或反应气体的废气中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的，其构 造没有特别限定。作为生成冷凝水的反应气体，既可以是燃料气体，也可 以是氧化剂气体。排水阀设置在冷凝器和贮留部之间。排水阀，能够在隔 断冷凝器和贮留部的连通的封闭状态、和使冷凝器和贮留部连通而将冷凝 器的水排出到贮留部的开放状态之间切换。
控制装置进行内压上升和排水处理。即，控制装置，进行在使冷凝器 的内压上升后，将排水阀切换成开放状态的内压上升和排水处理。因此在 排水阀开放时，冷凝器的内压上升。因此，可以抑制贮留部的水逆流到冷 凝器。即使万一贮留部的水逆流到冷凝器，与不使冷凝器的内压上升的情 况相比，逆流的7jc量也减少。
例举控制装置在燃料电池系统启动时进行上述的内压上升和排水处理 的形态。在燃料电池系统的运行停止时，冷凝器、连接在冷凝器上的配管 冷却，因此残留在冷凝器、连接在冷凝器上的配管中的气体在含有水蒸气 的状态下被冷却。因此，水冷凝，有时需要排水。可以形成为冷凝水通过
重力而聚集于冷凝器中的结构。因而在燃料电池系统启动时，4吏排水阀开 放。此时，通过上述的内压上升和排水处理使冷凝器的内压上升，所以能
够防止从jge:留部向冷凝器逆流。
根据本发明，可例举下述的形态在冷凝器的上游侧和下游侧分别设
有开关阀，通过开关阀的关闭，使冷凝器内部成为密闭空间。冷凝器的内 部，在成为含有水蒸气的密闭空间的状态下直接净皮冷却，所以伴随着冷却、 冷凝器的内部容易变为负压。
根据本发明，可例举下述形态冷凝器的内部与改质器连接，使由改 质器改质了的燃料气体中所含有的水分在冷凝器的内部冷凝。改质器是使 改质反应前的燃料气体(改质用原料)通过改质反应进行改质，生成燃料 电池用的燃料气体(改质气体)的改质器。在此，可例举下述形态贮留 部和改质器通过给水路连接。这种情况下，贮留部将贮留在贮留部中的水 通过给水路供给至改质器，作为改质反应的原料水。
根据本发明，可例举下述形态作为控制装置，在进行内压上升和排 水处理时，执行如下操作第1操作，向冷凝器供给气体使冷凝器的内压 上升；第2操作，检测冷凝器的内压的上升；和第3操作，在冷凝器的内 压的上升量为设定压力以上时使排水阀开放。
在此，可例举下述形态在冷凝器的上游设有第1流体输送源(例如 泵等)，作为控制装置，设有根据上述第1流体输送源的驱动时间来判定冷 凝器的内压是否上升至设定压力以上的单元。另外，还可例举下述形态 在冷凝器的上游设有流量传感器，控制装置具有才艮据由流量传感器检测出 的投入流量来判定冷凝器的内压是否上升至设定压力以上的单元。另外， 还可例举下述形态作为控制装置，具有在执行上述内压上升和排水处理 时，通过利用冷凝器以及与冷凝器连接的配管中的内部压力的上升，检测 出上升了的冷凝器的内压的降低、或者内部压力未上升，来判定冷凝器以 及与冷凝器连接的配管是否漏气的单元。这种情况下，每当执行内压上升 和排水处理就能够检测是否漏气。因此能够进一步提高系统的可靠性。
根据本发明，作为使冷凝器的内压上升的气体，既可以是改质前的燃
料气体(例如天然气或城市燃气等)，或者也可以是改质后的燃料气体，或
者还可以是惰性气体。惰性气体可例举出氮气、氩气。可例举出下述形态 作为控制装置，在冷凝器的内压的降低量(AP)超过第2设定压力(A PE)时进行异常判定(例如配管泄漏等)。
根据本发明，可例举下述的形态控制装置，在判定出冷凝器的内部 不是负压时，不进行内压上升和排水处理。特别是可例举出下述的形态 不进行内压上升和排水处理，而使改质器的燃烧器点火。在判定出冷凝器 的内部不是负压时，可以推定不会发生水的逆流，所以不进行内压上升和 排水处理。在这种情况下，可以省略内压上升和排水处理，所以能够缩短 本系统的启动时间。作为冷凝器的内部是否为负压的判定，可以使用检测 冷凝器的空间或与冷凝器连接的空间的压力的压力传感器来进行。或者， 可以使用检测冷凝器的空间或与冷凝器连接的空间的温度的温度传感器来 进行。如果该空间的温度为规定温度以上，则伴随着冷却，未产生负压， 所以可以省略内压上升和排水处理，但如果有必要，也可以执行内压上升 和排水处理。
以下，对实施例进行具体说明。 实施例1
以下，参照图1~图3对本发明的实施例l进行说明。在图1中，配管 用实线表示，与控制装置40连接的信号线用虚线表示。根据本实施例涉及 的燃料电池系统，设有从燃料气体供给源1连接到电池组(stack) 2的燃 料入口 2i的燃料供给通路3。电池组2是将燃料电池单元层叠而形成。燃 料供给通路3具备通路3a、 3c。
如图1所示，在燃料供给通路3上从上游侧开始，作为主要构成要素， 按顺序依次串联地配置有改质器4、第l冷凝器ll、电池组2。因而在燃 料供给通路3上，第1冷凝器11配置在改质器4的下游。电池组2是将
进行发电的燃料电池组合而成的。电池组2具有被供给燃料气体的燃料极、 被供给氧化剂气体(一般是空气)的氧化剂极、和配置在燃料极和氧化剂
极之间的电解质膜。电解质膜由固体高分子膜(例如碳氟化合物类或烃类)
形成。氧化剂气体，经由氧化剂气体通路15、第4泵PU4从电池组2的 氧化剂入口 2x向氧化剂极供给，通过电池组2的内部用于发电反应，从电 池组2的氧化剂出口 2y吐出。
根据本实施例，第1冷凝器11，是使作为向电池组2的燃料入口 2i 供给的反应气体的燃料气体中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器。 第1冷凝器11可为下述结构具有冷却水等冷却液流经的冷却部，通过冷 却部使水分冷凝，但不限于此。检测积存在第1冷凝器11中的水量的第1 水位传感器16附设在第1冷凝器11上。
在燃料供给通路3上，在第1冷凝器11入口的上游设有改质器4。改 质器4，是使由燃料气体供给源1供给的改质前的燃料气体(例如天然气、 城市燃气等原料气体)通过改质反应(利用了水蒸气的改质反应)？文质成 为富氢气体的改质器。改质器4，具备使燃料气体通过改质反应(利用了 水蒸气的改质反应) 文质的改质反应部5、和加热改质反应部5的燃烧器6。 因此，在改质器4中，如果通过燃烧器6产生燃烧，则改质反应部5被加 热到高温。此时如果燃料气体和原料水被供给至改质反应部5,则由于水 蒸气和改质反应部5的热，燃料气体被改质，变成为含氢气体。这样的改 质反应在改质反应部5内进行。因而，经过了改质反应的燃料气体(反应 气体)，含有许多水蒸气。改质反应部5内的经过了改质反应的燃料气体(反 应气体)，经由第l冷凝器ll和第6开关阀SV6，从电池组2的燃料入口 2i供给至电池组2的燃料极。在此，改质反应后的燃料气体中所含有的水 蒸气，被具有冷却功能的第l冷凝器ll冷凝而成为冷凝水。因而，供给至 电池组2的燃料极的燃料气体的湿度被适当化。
如图1所示，燃料供给通路3中，连接 支质器4入口的上游与燃料气 体供给源1的通路3a上，按顺序依次串联配置有第3开关阀SV3、第1 泵PU1、脱硫器13、第4开关阀SV4。因而，第3开关阀SV3、脱硫器 13、第4开关阀SV4，在燃料供给通路3的通路3a中设置在改质反应部5 的上游。设有从燃料供给通路3的通路3a分支出的分支通路10。燃料气
体供给源1通过分支通路10与改质器4的燃烧器6的入口 6e连接。在分 支通路10上设有第2泵PU2。如果驱动第2泵PU2，则燃料气体供给源1 的燃料气体从入口 6e供给至燃烧器6，在燃烧器6中燃烧。燃烧器6通过 没有图示的空气供给装置取得燃烧用的外部气体。
如图1所示，设有连接第1冷凝器11的底部和贮留部7的第1排水通 路lla。能够开关的第l排水阀SV1设在第l排水通路lla上。因而，第 1排水阀SV1设在笫1冷凝器11的排水孔llc和贮留部7的第1入口 7f 之间。第1排水阀SV1是用于排出积存在第1冷凝器11的底部的水的。 利用重力使笫1冷凝器11的水从第1排水通路lla排水，所以排水阀1配 置在第1冷凝器11的下方。第1排水岡SV1能够在隔断第1冷凝器11的 排水口 11c与贮留部7的第l入口 7f的连通的封闭状态、和使第l冷凝器 11的排水口 llc与贮留部7的第1入口 7f连通而将第1冷凝器11的水排 出到贮留部7的第l入口 7f的开放状态之间切换。
如图1所示，贮留部7贮留积存在第l冷凝器ll中的水。在此，贮留 部7具有具有贮留水的贮留室70a的水贮留部70、和用于将贮留在水贮 留部70中的水进行精制的水精制部71。贮留室70a与大气连通。水Ji&留 部70配置在比水精制部71更接近于第1冷凝器11的一侧。水精制部71 配置在比水贮留部70更远离第1冷凝器11的一侧。积存在第1冷凝器11 的底部的冷凝水，由于第1排水阀SV1的开放，通过第1排水通路lla和 第1排水阀SV1供给至贮留部7的第1入口 7f，通过水贮留部70到达水 精制部71。 7JC精制部71具有使水纯化的离子交换膜等净化要素。即使贮 留部7的水的纯度不充分时，该水也会由水精制部71净化从而纯化。这是 为了在改质反应部5中的改质反应中进行水的再利用。
如图l所示，贮留部7的水精制部71的出口和改质器4的入口，通过 给水通路75连接。在给水通路75上设有第3泵PU3以及第5开关阀SV5 。 因而，由水精制部71纯化了的水，通过第3泵PU3的驱动，作为原料水 经由给水通路75向改质器4的改质反应部5供给，用于改质反应。
在燃料供给通路3上设有连接第1冷凝器11的出口和燃料电池的电池
组2的燃料入口 2i的通路3c。在通路3c上，按顺序依次串联地设有压力 传感器20和第6开关阀SV6。压力传感器20位于第1冷凝器11的下游。 电池组2的燃料废气出口 2o，在改质器4的燃烧器6的废气入口 6a经由 回归通路23与改质器4的燃烧器6连接。在回归通路23上，从它的上游 开始，按顺序依次串联配置有第7开关阀SV7、第2冷凝器12。从电池组 2的燃料废气出口 2o吐出的燃料废气中，有时残留燃料成分。第2冷凝器 12是通过冷凝来除去从电池组2的燃料废气出口 2o吐出的燃料废气中所 含有的水分的。从电池组2的燃料废气出口 2o吐出的燃料废气，通过第7 开关阀SV7的开放，到达燃烧器6的废气入口 6a,在燃烧器6中燃烧。 这种情况下，由于燃料废气通过第2冷凝器12,因此燃料废气中所含有的 水分冷凝、被除去。因此，燃料废气可在燃烧器6中良好地燃烧。燃料废 气意指燃料气体进行发电反应后的气体。
如图1所示，第2冷凝器12具有检测其水位的第2水位传感器14。 如果第2水位传感器14检测到第2冷凝器12中冷凝水积存的规定量，则 第2排水阀SV2开放。由此，第2冷凝器12中积存的冷凝水，通过第2 排水通路12a向贮留部7的第2入口 7s供给。第2排水阀SV2能够在隔 断笫2冷凝器12的排水口 12c与贮留部7的第2入口 7s的连通的封闭状 态、和使第2冷凝器12的排水口 12c和贮留部7的第2入口 7s通过第2 排水通路12a连通而将第2冷凝器12的水排出到贮留部7的开放状态之间 切换。第2排水通路12a将水贮留部70的第2入口 7s和第2冷凝器12的 排水口 12c连通。
贮留部7，在重力方向上配置于第1冷凝器11和第2冷凝器12的下 方。在重力方向上，第1排水阀SV1和第2排水阀SV2配置于第1冷凝 器11和第2冷凝器12的下方且在贮留部7的上方。这是为了贮留部7利 用重力接受积存在第1冷凝器11和第2冷凝器12的水。
如图1所示，燃料供给通路3上设有迂回通路9。迂回通路9是使燃 料供给通路3和回归通路23连通，对电池组2进行迂回使得在本系统启动 初期时，改质过的燃料气体不向给电池组2供给的通路。在迂回通路9上
设有用于使迂回通路9开关的第8开关阀SV8。在改质器4的启动初期， 改质过的燃料气体的组成有时没有充分稳定。因此，在笫6开关阀SV6(在 燃料供给通路3上设置在电池组2的上游，开关电池组2燃料入口 2i的阀) 和第7开关阀SV7 (设置在回归通路23上，开关电池组2的燃料废气出 口 2o的阀)关闭的状态下，迂回通路9的第8开关阀SV8开放。因此， 在改质器4的启动初期，改质了的燃料气体不流入电池组2，而流经迂回 通路9，经由迂回通路9和第2冷凝器12到达燃烧器6，在燃烧器6中燃 烧，用于改质反应部5的加热。
如图1所示，设有控制本系统的控制装置40。控制装置40分别控制 第1排水阀SV1、第2排水阀SV2、第3开关阀SV3、第4开关阀SV4、 第5开关阀SV5、第6开关阀SV6、第7开关阀SV7、第8开关阀SV8、 第1泵PU1、第2泵PU2、第3泵PU3、第4泵PU4。压力传感器20的 信号被输入到控制装置40。
接下来说明启动电池系统运行的一般基本顺序。首先，控制装置40 在使笫3开关阀SV3开放的同时，使第2泵PU2驱动。由此，燃料气体 向燃烧器6供给，燃烧器6点火，改质反应部5被加热至高温。这种情况 下，第4排水阀SV4关闭着，所以燃料气体不向改质反应部5供给。这种 情况下，第5排水阀SV5、第6排水阀SV6、笫7排水阀SV7、第8排水 阀SV8也关闭着。并且，第1排水阀SV1、第2排水阀SV2关闭着。
燃烧器6—4皮点火，改质反应部5就被加热、逐渐达到高温，改质反 应开始。在进行改质反应时，在第3开关阀SV3、第4开关阀SV4开放的 状态下，第1泵PU1驱动。这样一来，燃料气体供给源1的燃料气体(改 质前的原料气体)，经过脱硫器13向改质反应部5供给。此时，在第5开 关阀SV5开放的同时第3泵PIJ3驱动。因而水精制部71的水从给水通路 75向 文质反应部5供给。由此，燃料气体在改质反应部5内进行水蒸气改 质，变成为以氢为主要成分的气体。这样被改质了的燃料气体(改质后的 燃料气体，即反应气体)，在由第l冷凝器ll除去水分后，经由迂回通路 9到达第2冷凝器12，由第2冷凝器12除去水分后，向燃烧器6供给，在
燃烧器6中燃烧。这种情况下，电池組2的入口侧的第6开关阀SV6、电 池组2的出口侧的第7开关阀SV7关闭，燃料气体(反应气体)不向电池 组2供给。这是因为启动初期的燃料气体的组成的稳定行未必充分。
当燃料气体的组成稳定时，第8开关阀SV8被关闭，迂回通路9被隔 断。而且第6开关阀SV6、第7开关阀SV7开放。在改质反应部5中改质 后的燃料气体成为能够在电池组2中反应的反应气体，经过第1冷凝器11 和第6开关阀SV6，从电池组2的燃料入口 2i向电池组2的燃料极供给， 用于发电。从电池组2排出的发电反应后的燃料废气，经过第7开关阀SV7 和回归通路23向第2冷凝器12供给，在第2冷凝器12中除去水分后，被 供给至燃烧器6中进行燃烧。
接着，对停止燃料电池系统的运行的情况进行说明。这种情况下，第 3开关阀SV3、第4开关阀SV4、第5开关阀SV5、第6开关阀SV6、第 7开关阀SV7、第8开关阀SV8利用控制装置40关闭。因此，改质反应 部5的空间、比改质反应部5更靠下游的第l冷凝器ll的空间、与它们相 连的配管的空间，形成了以第l冷凝器ll为中心的密闭空间。即，在通过 第4开关阀SV4、第5开关阀SV5、第6开关阀SV6、第8开关阀SV8、 第l排水阀SV1关闭了的状态下，形成密闭空间。
燃料电池系统的运行停止后，改质反应部5逐渐被冷却，所以该密闭 空间緩慢冷却。此时在密闭空间内，封入了含有水蒸气的高温的燃料气体。 因而，含有水蒸气的高温的燃料气体，在密闭于密闭空间内的状态下冷却。 伴随着这样的冷却，密闭空间内的水蒸气在密闭空间内逐渐冷凝，生成冷 凝水。生成的冷凝水，由于重力而汇集在第1冷凝器11的底部。第1冷凝 器ll这样地设定。这种情况下，起因于密闭空间的温度的降低、和密闭空 间内的水蒸气冷凝时的气体体积的减小，密闭空间(改质反应部5、第1 冷凝器ll的内部、它们的配管)的内部变为负压。
当燃料电池系统的运行这样地停止时，改质反应部5的内部以及第1 冷凝器11的内部变为负压。在改质反应部5的内部以及第1冷凝器11的 内部形成了负压的状态下，如果向第l冷凝器ll的内部导入外部气体，则
可以防止负压。但是在向第l冷凝器ll导入了外部气体的情况下，与第l
冷凝器11连通的改质反应部5中担载的催化剂成分有可能由于空气而劣 化。这样，根据本实施例，在系统停止时不向改质反应部5内部以及第1 冷凝器11内部导入外部气体，所以能够谋求改质反应部5内的催化剂成分 的长寿命化。
另夕卜，在燃料电池系统的运行停止后，第2冷凝器12中也同样地汇集 配管内部的冷凝了的冷凝水，但由于第2冷凝器12与和大气相通的燃烧器 6连通，所以成为大气连通的状态，不会变为负压。
如上所述积存在第1冷凝器11和第2冷凝器12中的水，优选在燃料 电池系统的下次启动之前进行充分排水。另外，对于第2冷凝器12，由于 如上所述不会变为负压，因此即使在本系统停止中、或者本系统即将启动 前，如果使第2排水阀SV2开放，则也能够排出第2冷凝器12的水。
但是，对于改质反应部5和第l冷凝器ll，由于如上所述密闭空间的 密闭性高，所以在本系统的下一次启动之前都维持着负压状态。因此在本 系统启动时，如果为了排出积存在第1冷凝器11中的水而使第1排水阀 SV1开放，则积压在贮留部7中的水，由于密闭空间的负压的影响，而有 可能通过第1排水阀SV1和第1排水通路lla逆流到第1冷凝器11内部。 如果贮留部7的水这样地逆流到第1冷凝器11中，则有可能使与第1冷凝 器11连接的各种配管的通路断面积变得狭窄，或使与第1冷凝器11连接 的改质器4的改质性能降低。尤其是水贮留部70的水还没有由7jC精制部 71精制，因此净化未必充分。因此，上述的逆流不是所希望的。
因此，根据本实施例，控制装置40使本系统的运行启动之前，首先， 控制装置40使配置在改质器以及第1冷凝器11两者的上游的第3开关阀 SV3和第4开关阀SV4开放。此时，第1排水阀SV1关闭。第5开关阀 SV5、第6开关阀SV6、第7开关阀SV7、第8开关阀SV8也关闭。其结 果，来自于燃料气体供给源1的燃料气体(改质反应前的燃料气体)被供 给至改质反应部5和第l冷凝器ll这些成为负压状态的空间。因此，第l 冷凝器11和改质器4(密闭空间)被升压至超过大气压的压力(第l操作)。
这是因为由燃料气体供给源l供给的燃料气体(改质反应前的原料气体) 的压力超过大气压的缘故。第l冷凝器ll的上升了的内压P1通过压力传
感器20检测(第2操作)。如果第1冷凝器11的内压Pl变为设定压力PA (第1设定压力)以上，则第1排水阀SV1开放(第3操作)。
如上所述，第1冷凝器11的内压PI由于从燃料气体供给源1供给的 燃料气体(？文质反应前的原料气体)而上升，内压PI —达到设定压力PA 以上，就进行使第l排水阀SV1开放的操作。这是内压上升和排水处理。 其结果，在燃料电池系统的运行停止中积存在第1冷凝器11中的冷凝水(第 l冷凝器ll内的冷凝水)，从第l冷凝器ll经由第l排水通路lla以及第 1排水阀SV1移至贮留部7。另外，设定压力PA可以相应于本系统适当 设定。
第1冷凝器11的水位的降低可由第1水位传感器16检测。这样一来， 在第6开关阀SV6、第7开关阀SV7、第8开关阀SV8关闭了的状态下， 第l排水阀SV1和第4开关阀SV4关闭。进而，控制装置40使第1泵PU1 停止，停止向改质器4和第1冷凝器11供给燃料气体。
这样地使积存在第l冷凝器11中的冷凝水经由第l排水通路lla排出 到贮留部7后，控制装置40使本系统的启动开始，使燃烧器6点火。即， 在第3开关阀SV3开放的状态下，控制装置40使第2泵PU2驱动向燃烧 器6供给燃料气体，将燃烧器6点火，将改质反应部5加热到适合于改质 反应的高温区域。在改质反应部5到达高温区域后， 一边维持燃烧器6的 燃烧， 一边使第4开关阀SV4开放的同时，使第1泵PU1驱动向改质反 应部5供给燃料气体，、使燃料气体改质生成燃料气体。此时，如上所述， 在第5开关阀SV5开放的状态下，第3泵PU3驱动，原料水从l&留部7 的7K精制部71供给至改质反应部5。
在本系统的启动时的初期，在改质反应部5中改质了的燃料气体的组 成有时不稳定。因此，控制装置40在关闭第6开关阀SV6和第7开关阀 SV7的状态下使第8开关阀SV8开放，将启动时初期的燃料气体从迂回通 路9经由第2冷凝器12送至燃烧器6。在改质反应部5中改质了的燃料气
体的组成一稳定，控制装置40就在使第8开关阀SV8关闭的状态下，使 第6开关阀SV6和第7开关阀SV7开放，将燃料气体供给至电池组2的 燃料入口 2i。由此与由氧化剂气体通路15供给的氧化剂气体一起在电池 组2中进行发电运行。
另外，设有检测第1冷凝器11的7jC位的第1水位传感器16，但如果 已知第1排水阀SV1开放的持续时间，则也可以废止第1水位传感器16。 在这种情况下，也可以通过预先设定第l排水阀SV1开^L的开;^文时间，而 使第1排水阀SV1开放该时间，来推定来自第1排水阀SV1的排水量， 执行内压上升和排水处理。只要第1泵PU1 第4泵PU4分别作为流体输 送源发挥作用即可，也可以为泵以外的流体输送源。因而第1泵PU1相当 于第1流体输送源，第2泵PU2相当于第2流体输送源，第3泵PU3相 当于第3流体输送源，第4泵PU4相当于第4流体输送源。 (控制装置40执行的流程图)
图2表示在燃料电池系统的启动开始时，对于在使燃烧器6点火之前 执行的内压上升和排水处理，控制装置40执行的一例流程图。Y意指YES。 N意指NO。流程图不限于此。如图2所示，控制装置40使第3开关阀 SV3和第4开关阀SV4开放(步骤S2 )。进而控制装置40使第1泵PU1 驱动(步骤S4)。此时，第1排水阀SV1关闭。第5开关阀SV5、第6开 关阀SV6、第7开关阀SV7、第8开关阀SV8也关闭。通过第1泵PU1 的驱动，燃料气体从燃料气体供给源1经由改质器4供给至第1冷凝器11。 因而，第1冷凝器11的内压P1上升并超过大气压。控制装置40判定第1 冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA(第1设定压力)以上(步骤S6 )。 如果内压P1在设定压力PA以上(步骤S6的YES)，则没有逆流的危险， 所以控制装置40使第1排水阀SV1开放(步骤S8 )。通过第1排水阀SV1 的开放，第1冷凝器11的水位降低。控制装置40判定第1水位传感器16 是否确i人了第l冷凝器11的水位降低了规定量以上(步骤SIO)。步骤S6， 作为判定第1冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA以上的判定手段而 发挥作用。步骤SIO，作为判定第1冷凝器11的水位降低了规定量的判定
手段而发挥作用。
如果第1冷凝器11的水位降低了规定量(步骤S10的YES )，则控制 装置40在使第1排水阀SV1和第4开关阀SV4关闭的同时，使第1泵PU1 停止(步骤S12)。然后，控制装置40转移到燃料电池系统的启动处理(步 骤S14),使改质器4的燃烧器6点火。在点火时，控制装置40如前所述 使第3开关阀SV3开放并使第2泵PU2驱动。
图3表示对于在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处 理，控制装置40执行的流程图的另一例子。图3所示的流程图与图2所示 的流程图基本近似。即，第3开关阀SV3和第4开关阀SV4开放(步骤 SB2 )。进而第1泵PU1驱动(步骤SB4 )。由此燃料气体从燃料气体供给 源1经由改质器4供给至第l冷凝器ll,第l冷凝器ll的内压P1上升。 控制装置40判定第1冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA以上(步骤 SB6 )。如果第1冷凝器11的内压Pl在设定压力PA以上(步骤SB6的 YES )，则没有逆流的危险，所以控制装置40使第1排水阀SV1开放(步 骤SB8 )。通过第1排水阀SV1的开放，第1冷凝器11的水位降低。于是， 为了判定第1冷凝器11的水位是否降低了规定量以上，控制装置40判定 第1排水阀SV1的开放时间是否持续了设定时间Tx (步骤SB10 )。
如果持续了^:定时间Tx (步骤SB10的YES )，就可以看作第1冷凝 器11的水位降低了 。于是，控制装置40在使第1排水阀SV1和第4开关 阀SV4关闭的同时，使第1泵PU1停止(步骤SB12)。然后，转移到燃 料电池系统的启动处理(步骤SB14)，控制装置40使改质器4的燃烧器6 点火。根据该流程图，第1冷凝器11的水位降低基于第1排水阀SV1的 开放时间决定，所以可以废止第1水位传感器16。因而步骤SB10作为判 定第1冷凝器11的水位降低规定量以上的判定手段而发挥作用。
如以上所说明，根椐本实施例，燃料电池系统启动时、启动开始时， 控制装置40进行将燃料气体(即，由燃料气体供给源1供给的改质反应前 的原料气体)从燃料气体供给源1经由改质器4供给至第1冷凝器11，由 此使第l冷凝器ll的内压P1上升的内压上升和排水处理。然后，第l冷
凝器ll的内压P1上升，从贮留部7向第l冷凝器ll逆流的危险一消除， 控制装置40就使笫1排水阀SV1开放，使积存在第1冷凝器11中的水经 由第1排水阀SV1、第1排水通路lla移至贮留部7。这样，根据本实施 例，在笫1排水阀SV1开放前，第1冷凝器11的内压Pl上升，所以没有 从贮留部7逆流到第1冷凝器11的危险。因此，避免在燃料电池系统的启 动时，积存在贮留部7的水逆流到第l冷凝器ll。
尤其是根据本实施例，在燃料电池系统启动时，控制装置40在改质器 4的燃烧器6点火之前进行内压上升和排水处理。因此在启动时，可以避 免积存在贮留部7的水逆流到第1冷凝器11。
而且，才艮据本实施例，在进行内压上升和排水处理时，通过将燃料气 体(即，从燃料气体供给源1供给的改质反应前的原料气体)从燃料气体 供给源l经由改质器4供给至第l冷凝器ll,提高上述的内压P1。因此， 与向第1冷凝器11供给空气提高上述内压Pl的情况相比，可以抑制担载 于改质反应部5的催化剂等的劣化。 实施例2
以下，参照图4 图6对本发明的实施例2进^f亍说明。本实施例具有与 实施例l基本同样的构成、作用效果。以下，以与实施例l不同的部分为 中心进行说明。图4是与图l基本上同样的构成，所以省略说明。
对停止燃料电池系统的运行的情况进行说明。这种情况下，第3开关 阀SV3、第4开关阀SV4、第5开关阀SV5、第6开关阀SV6、第7开关 阀SV7、第8开关阀SV8被关闭。因此，改质反应部5的空间、比改质反 应部5更靠下游的第l冷凝器ll的空间、与它们连接的配管的空间，形成 了以第l冷凝器ll为中心的密闭空间。即，在通过第4开关阀SV4、第5 开关阀SV5、第6开关阀SV6、第8开关阀SV8、第1排水阀SV1关闭了 的状态下，形成密闭空间。燃料电池系统的运行停止后改质反应部5逐渐 冷却，所以该密闭空间緩慢冷却。此时，在密闭空间内封入有含有水蒸气 的高温的燃料气体。因而，含有水蒸气的高温燃料气体，在密闭的状态下 被冷却。伴随着这样的冷却，密闭空间内的水蒸气在密闭空间内逐渐冷凝，
生成冷凝水。生成的冷凝水，由于重力而汇集在第l冷凝器ll的底部。第 1冷凝器11这样地被设定。这种情况下，起因于密闭空间的温度的降低、
和密闭空间内的水蒸气冷凝时的气体体积降低，密闭空间(改质反应部5、 第l冷凝器ll的内部、它们的配管)的内部成为负压。
根据本实施例，没有搭载用于检测上述密闭空间的压力的压力传感器 20。即，在上述实施例l中，第1冷凝器11的内压P1由压力传感器20 检测。如果第1冷凝器11的内压Pl达到设定压力PA以上，则控制装置 40使第1排水阀SV1开放，将第1冷凝器11内的冷凝水通过第1排水通 路lla和第1排水阀SV1供给至贮留部7。
但是，根据本实施例，着眼于上述密闭空间的容积已知的情况。而且， 将多大流量的燃料气体送至改质反应部5以及第1冷凝器11第1冷凝器 11的内压P1会达到设定压力PA是已知的。
图5表示在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处理的 一例流程图。图5所示的流程图与图2所示的流程图基本近似。即如图5 所示，控制装置40使第3开关阀SV3和笫4开关阀SV4开放(步骤SC2 )。 进而控制装置40使第1泵PU1驱动(步骤SC4)。由此，燃料气体从燃料 气体供给源1经由改质器4供给至第1冷凝器11，第1冷凝器11的内压 Pl上升。为了判定第1冷凝器11的内压P1是否在设定压力PA以上，控 制装置40判定第1泵PU1的驱动时间是否经过了设定时间ty(步骤SC6 )。 第1泵PU1的每单位时间的输送流量已知。被负压化的密闭空间的容积已 知。因此，送入密闭空间的燃料气体的投入流量Q基本上基于第1泵PU1 的每单位时间的输送流量、和第1泵PU1的驱动时间决定。因而，如果控 制装置40使第1泵PU1驱动设定时间ty，就能够使第1冷凝器11的内压 Pl达到设定压力PA。因而，步骤SC6作为根据第1泵PU1的驱动时间， 判定第1冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA以上的手段而发挥作用。 所以，如果第1泵PU1的驱动时间经过了设定时间ty(步骤SC6的YES )， 则可以推定第1冷凝器11的内压Pl为设定压力PA以上，没有逆流的危 险。所以，使第1排水阀SV1开放(步骤SC8 )。
通过第1排水阀SV1的开放，第1冷凝器11的7JC位降低。于是，控
制装置40判定是否通过第1水位传感器16确认了第1冷凝器11的水位已 降低(步骤SC10 )。如果第1冷凝器11的7JM立降低了规定量(步骤SC10 的YES )，则控制装置40在使第1排水阀SV1和第4开关阀SV4关闭的 同时，使第1泵PU1停止(步骤SC12 )。然后，控制装置40转移到燃料 电池系统的启动处理(步骤SC14)，使改质器4的燃烧器6点火。
图6表示对于在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处 理，控制装置40执行的流程图的另一例子。图6所示的流程图，与图3、 图5所示的流程图基本上近似。即，如图6所示，控制装置40使第3开关 阀SV3和第4开关阀SV4开放(步骤SD2 )。进而，控制装置40使第1 泵PU1驱动(步骤SD4 )。由此，燃料气体从燃料气体供给源1经由改质 器4供给至第l冷凝器ll，第1冷凝器11的内压P1上升。为了判定第l 冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA以上，控制装置40判定第1泵 PU1的驱动时间是否经过了设定时间ty (步骤SD6 )。如果第1泵PU1的 驱动时间经过了设定时间ty (步骤SD6的YES)，则可以推定第1冷凝器 11的内压Pl为i殳定压力PA以上。这种情况下，没有逆流的危险，所以 第1排水阀SV1开放(步骤SD8 )。通过第1排水阀SV1的开放，第1冷 凝器11的水位降低。于是，为了确认第1冷凝器11的7JM立降低了规定量， 控制装置40判定第1排水阀SV1是否开放了设定时间Tm (步骤SD10 )。
如果第1排水阀SV1开放了设定时间Tm,则可以推定第1冷凝器11 的水位降低了规定量。所以，控制装置40在使第1排水阀SV1和第4开 关阀SV4关闭的同时，使第1泵PU1停止(步骤SD12 )。然后，控制装 置40转移到燃料电池系统的启动处理(步骤SD14)，使改质器4的燃烧 器6点火。上述步骤SD10作为判定第l冷凝器ll的水位降低了规定量的 判定手段而发挥作用。 实施例3
以下，参照图7~图9对本发明的实施例3进行说明。本实施例具有与 实施例l基本同样的构成、作用效果。以下，以不同的部分为中心进行说
明。图7是与图l基本相样的构成。但是，如图7所示，废止了压力传感 器20，并且设有流量传感器30。流量传感器30设置在燃料供给通路3中 第1冷凝器11的上游，即第1泵PU1与改质反应部5之间。流量传感器 30能够检测送至改质反应部5的燃料气体的投入流量。因而，送至密闭空 间的燃料气体的投入流量Q可以通过流量传感器30检测。
图8表示对于在燃料电池的启动开始时执行的内压上升和排水处理， 控制装置40执行的一例流程图。图8所示的流程图，与图2、图5所示的 流程图基本近似。即，如图8所示，控制装置40使第3开关阀SV3和第 4开关阀SV4开放(步骤SE2 )。进而控制装置40使第1泵PU1驱动(步 骤SE4)。由此，燃料气体从燃料气体供给源1经由改质器4供给至第1 冷凝器ll，第l冷凝器ll的内压P1上升。为了确认第1冷凝器11的内 压Pl是否在设定压力PA以上，控制装置40判定通过流量传感器30检测 出的燃料气体的投入量Q是否为设定量Qm以上(步骤SE6 )。如果燃料 气体的投入量Q为设定量Qm以上(步骤SE6的YES ),则可以推定笫1 冷凝器11的内压Pl为设定压力PA以上，所以没有逆流的危险。因此， 控制装置40使第l排水阀SV1开放(步骤SE8)。因而，步骤SE6，作为 不使用压力传感器20，基于燃料气体的投入量Q判定第l冷凝器ll的内 压Pl是否在设定压力PA以上的手段而发挥作用。
通过第1排水阀SV1的开放，第1冷凝器11的水位降低。于是，控 制装置40判定第1水位传感器16是否确认了第l冷凝器11的7jC位降低了 规定量(步骤SE10 )。如果判定出第1冷凝器11的水位降低了规定量(步 骤SE10的YES )，则控制装置40在使第1排水阀SV1和第4开关阀SV4 关闭的同时，使第1泵PU1停止(步骤SE12 )。然后，控制装置40转移 到燃料电池系统的启动处理(步骤SE14)，使改质器4的燃烧器6点火。
图9表示在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处理的 流程图的另一例子。图9所示的流程图，与图8所示的流程图基本近似。 即，如图9所示，控制装置40使第3开关阀SV3和第4开关阀SV4开放 (步骤SF2 )。进而控制装置40使第1泵PU1驱动(步骤SF4 )。此时，
第1排水岡SV1被关闭。第5开关阀SV5、第6开关阀SV6、第7开关阀 SV7、第8开关阀SV8也被关闭。
如果第1泵PU1驱动，则燃料气体(改质反应前的燃料气体)从燃料 气体供给源1经由改质器4供给至第1冷凝器11，所以第1冷凝器11的 内压Pl上升。为了判定第1冷凝器11的内压Pl是否在设定压力PA以上， 控制装置40判定由流量传感器30检测出的燃料气体的投入量Q是否为设 定量Qm以上(步骤SF6 )。如果燃料气体的投入量Q在设定量Qm以上 (步骤SF6的YES)，则可以推定第1冷凝器11的内压Pl为设定压力PA 以上。这种情况下，没有逆流的危险，所以控制装置40使第l排水阀SV1 开放(步骤SF8 )。通过第1排水阀SV1的开放，第1冷凝器11的水位降 低。于是，确认第1冷凝器11的水位降低了规定量。因此，控制装置40 判定第1排水阀SV1是否开放了设定时间Tm (步骤SF10 )。如果第1排 水阀SV1开;^丈了i殳定时间Tm (步骤SF10的YES )，则可以推定第1冷凝 器11的水位降低了规定量。于是，控制装置40在使第1排水阀SV1和第 4开关阀SV4关闭的同时，使第1泵PU1停止(步骤SF12 )。然后，控制 装置40转移到燃料电池系统的启动处理(步骤SF14),使改质器4的燃烧 器6点火。 实施例4
以下，参照图10和图ll对本发明的实施例4进行^兌明。本实施例具 有与实施例1基本同样的构成、作用效果。因而适用图l。以下，以与实 施例1不同的部分为中心进行说明。在本实施例中，追加了在启动本系统 的运行时确i/v密闭空间(改质反应部5、第1冷凝器11、与其连接的配管) 是否漏气的功能。
由于反复进行本系统的启动和停止，所以改质反应部5及其周边，伴 随着温度变化，处于应力激烈的状态。而且，本系统有可能在预料不到的 严酷条件下使用。因而，为了提高可靠性，优选针对焊接区等的机械性破 损的可能性和来自密封部分的泄漏采取对策。
关于这一点，根据本实施例，在本系统启动之前，即，将燃烧器6点
火之前，预先使密闭空间的内压P1上升，控制装置40确认密闭空间是否 漏气。为此，控制装置40在将燃烧器6点火前，将燃料气体送至改质反应 部5和第1冷凝器11，使密闭空间的内压P1上升。然后，控制装置40在 使第1排水阀SV1开放、使第1冷凝器11的水排出的期间，通过压力传 感器20确认密闭空间的内压Pl是否降低。
具体地讲，在发出了本系统的启动指示时，控制装置40在使比第1 冷凝器11更靠上游的第3开关阀SV3和第4开关阀SV4开放的同时，使 第1泵PU1驱动。此时，第1排水阀SV1被关闭。第5开关阀SV5、第6 开关阀SV6、笫7开关阀SV7、第8开关阀SV8也净皮关闭。通过第1泵 PU1的驱动，上述密闭空间的内部的压力Pl上升。然后，如果压力传感 器20的压力值，即内部的压力Pl达到了设定压力PE(既可以和PA相同 也可以不同)以上，就在此状态下，控制装置40使第1泵PU1停止并保 持设定时间Tw。然后，保持了设定时间Tw后，再次读取压力传感器20 的压力值，计算求出上次的压力值与此次的压力值的差值AP。如果该差值 AP为设定压力值APF以下，则控制装置40判定配管等不漏气。由于配管 等不漏气，所以可以供给燃料气体。于是，控制装置40使第l排水阀SV1 开放。后面的操作与实施例1同样地实施。如果变化了的差值AP超过设 定压力APF，则压力降低较大，密闭空间有可能漏气。因此控制装置40 判定有异常，向报警要素输出报警信号。另外，通过第1泵PU1的驱动使 密闭空间升压时，升压时间花费了设定时间以上时，控制装置40进行异常 判定。
图10表示在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处理 的一例流程图。在启动开始时，第l排水阀SV1被关闭。第5开关阀SV5、 第6开关阀SV6、第7开关阀SV7、第8开关阀SV8也,皮关闭。如图10 所示，第3开关阀SV3和第4开关阀SV4开放(步骤SG2)。进而第1泵 PU1驱动(步骤SG4 )。由此，燃料气体从燃料气体供给源1经由改质器4 供给至笫1冷凝器11,第1冷凝器11的内压Pl上升。控制装置40判定 第l冷凝器11的内压P1是否在设定压力PE以上(步骤SG6)。如果内压
Pl在设定压力PE以上(步骤SG6的YES ),则控制装置40在使第1泵 PU1停止的同时，使第3开关阀SV3和第4开关阀SV4关闭，进而记录 此时的压力传感器20检测出的内部压力Pl的压力值(步骤SG8)。
控制装置40在该状态下以密闭状态保持设定时间Tw (步骤SG10 )。 然后，控制装置40记录经过设定时间Tw后的压力传感器20的压力值(步 骤SG12 )。控制装置40求出经过设定时间Tw前后的压力传感器20的压 力值的差值AP (步骤SG14 )。控制装置40判定差值AP是否为设定压力 APF以下(步骤SG16)。
如果差值AP为设定压力值APF以下，则可以推定密闭空间内不漏气。 因此，第1排水阀SV1开放(步骤SG18 )。通过第1排水阀SV1的开放， 第1冷凝器11的水位降低。于是控制装置40通过第1水位传感器16判定 第1冷凝器11的水位降低了规定量(步骤SG20 )。如果第1冷凝器11的 水位降低了规定量(步骤SG20的YES )，则控制装置40使第1排水阀SV1 和第4开关阀SV4关闭(步骤SG22)。然后，控制装置40转移到燃料电 池系统的启动处理(步骤SG24)，使改质器4的燃烧器6点火。
另外，步骤SG6的判定的结果，如果判定出第l冷凝器ll的内压P1 不在设定压力PE以上(步骤SG6的NO )，则内压Pl的升压速度慢。因 此控制装置40判定第1泵PU1的驱动时间是否经过了设定时间tu以上(步 骤SG26 )。如果第1泵PU1的驱动时间没有经过设定时间tu以上(步骤 SG26的NO)，则控制装置40返回到步骤S4。如果第1泵PU1的驱动时 间经过了设定时间tu以上(步骤SG26的YES),则第1冷凝器11的升压 过于花费时间。这种情况下，由于第l冷凝器ll以及与其连接的配管等中 有漏气的危险，所以控制装置40判定发生了异常(步骤SG28)。进而控 制装置40输出不可进行本系统的启动的信号(步骤SG30)。另外，步骤 SG26作为基于对密闭空间的升压时间来判定本系统启动时密闭空间是否 漏气的判定手段发挥作用。这样，每次系统启动时，都会对改质反应部5 和第1冷凝器11执行漏气检测，所以能够提高可靠性。
图11表示在燃料电池系统的启动开始时执行的内压上升和排水处理
的流程图的另一例子。如图ll所示，控制装置40使第3开关阀SV3和第 4开关阀SV4开放(步骤SH2 )。进而控制装置40使第1泵PU1驱动(步 骤SH4)。由此，燃料气体从燃料气体供给源1经由改质器4供给至第1 冷凝器11，第1冷凝器11的内压Pl上升。控制装置40判定第1冷凝器 11的内压Pl是否在设定压力PE以上(步骤SH6)。如果内压Pl为设定 压力PE以上(步骤SH6的YES )，则控制装置40在使第1泵PU1停止 的同时，使第3开关阀SV3和笫4开关阀SV4关闭，并记录此时的压力 传感器20的压力值(步骤SH8 )。
控制装置40在该状态下保持设定时间Tw (步骤SH10 )，在经过设定 时间Tw后记录压力传感器20的压力值(步骤SH12)。控制装置40求出 经过设定时间Tw前后的压力传感器20的压力值的差值AP(步骤SH14 )。 控制装置40判定差值AP是否为设定压力APF以下(步骤SH16 )。如果 差值AP为设定压力APF以下，则可以推定密闭空间的压力实质上没有降 低或降低很少，密闭空间中不漏气(步骤SH16的YES)。因此控制装置 40使第1排水阀SV1开放，向改质反应部5和第1冷凝器11导入燃料气 体(步骤SH18 )。通过经过第1排水阀SV1的开放时间，第1冷凝器11 的水位降低。于是判定第1排水阀SV1是否开放了设定时间Tm (步骤 SH20 )。如果第1排水阀SV1开放了设定时间Tm (步骤SH20的YES )， 则使第1排水阀SV1和第4开关阀SV4关闭(步骤SH22 )。然后，控制 装置40转移到燃料电池系统的启动处理(步骤SH24),使改质器4的燃 烧器6点火。
另外，步骤SH6的判定的结果，如果判定出第1冷凝器11的内压P1 不在设定压力PE以上(步骤SH6的NO)，则内压P1的升压过于花费时 间。因而，控制装置40判定第1泵PU1的驱动时间是否经过了设定时间 tu以上(步骤SH26 )。如果第1泵PU1的驱动时间没有经过设定时间tu 以上(步骤SH26的NO ),则返回到步骤S4。如果第1泵PU1的驱动时 间经过了设定时间tu以上(步骤SH26的YES),则由于内压Pl的升压 过于花费时间，所以控制装置40在判定发生了异常(步骤SH28 )的同时，
输出不可进行本系统的启动的信号(步骤SH30)。 实施例5
以下，参照图12和图13对本发明的实施例5进行说明。本实施例具 有与实施例1基本同样的构成、作用效果。图12与图1基本近似。图13 的流程图与图2的流程图基本近似。以下，以不同的部分为中心进行说明。 如图12所示，贮留部7有具有贮留水的贮留室70a的水贮留部70、和 用于对贮留在水贮留部70中的水进行精制的水精制部71。与实施例1不 同，7JC精制部71配置在比水贮留部70更靠近第1冷凝器11的一侧，通过 第1排水通路lla和第1排水阀SV1与第1冷凝器11连接，且通过第2 排水通路12a和第2排水阀SV2与第2冷凝器12连接。如图12所示，水 贮留部70配置在比水精制部71更远离第1冷凝器11的一侧。在贮留部7 中，由水精制部71精制、纯化了的水贮留在水贮留部70。
另外，与实施例l同样，如图12所示，设有检测改质反应部5、第l 冷凝器11、与它们连接的配管的空间的压力的压力传感器20。根据本实施 例，控制装置40在停止本系统的运行后在进行下次的启动时，判定该密闭 空间是否负压化(步骤Sl )。步骤Sl作为该密闭空间的负压化判定手段而 发挥作用。压力传感器20的压力值为规定值PIO(用于判定负压化的阈值) 以下时，判定密闭空间变成了负压(步骤S1的YES)。因此与实施例l同 样，控制装置40，如图13所示，执行步骤S2 S12,进行在使第l冷凝器 11的内压上升后将第1排水阀SV1切换成开放状态的内压上升和排水处 理。这种情况下，即使如上所述该空间已负压化，也能够防止贮留部7的 水逆流到第l冷凝器11。
但是，系统启动时压力传感器20的压力值比规定值Pll高时，尽管 密闭空间被冷却，但是冷却不充分，可以推定密闭空间没有达到负压化(步 骤Sl的NO)。因此压力传感器20的压力值比规定值P11高时，控制装置 40，从步骤S1进入步骤S14，不执行上述的内压上升和排水处理，为了使 本系统启动，在第4开关阀SV4关闭的状态下，控制装置40在使第3开 关阀SV3关闭的同时使第2泵PU2驱动驱动，使燃烧器6点火，加热改
质反应部5。因为省略了上述的内压上升和排水处理，所以有利于缩短启 动所需要的时间。
而且，根据本实施例，设有检测密闭的密闭空间的温度的温度传感器 80。温度传感器80的温度低于规定温度T10时，从停止本系统的时刻起 经过较长时间，该密闭空间被充分冷却，如上所述密闭空间成为负压的可 能性高。因此如上所述，控制装置40进行在使第1冷凝器11的内压Pl 上升后将第1排水阀SV1切换成开放状态的内压上升和排水处理。这种情 况下，如上所述能够防止起因于负压贮留部7的水逆流到第1冷凝器11。
但是，在运行停止后使本系统启动时，温度传感器80的温度高于规定 温度T10时，可以推定从停止本系统的时刻起时间没过多久，结果密闭空 间没怎么被冷却，密闭空间较暖，未发生与密闭空间的冷却相伴的负压化 (步骤Sl的NO )。可以推定逆流也很难发生。这样温度传感器80的温度 高于规定温度T10时，控制装置40从步骤S1转移到步骤S14,不进行上 述的内压上升和排水处理，为了使本系统启动，使燃烧器6点火，加热改 质反应部5。因为省略了上述的内压上升和排水处理，所以能够缩短本系 统的启动所需要的时间。如上所述密闭空间的负压化可以通过压力传感器 20的压力信号和/或温度传感器80的温度信号检测出。
如上所述，在贮留部7中，在水精制部71中4皮精制、纯化了的水贮留 在水]^留部70。即使由于意想不到的事情，万一水精制部71的水逆流到 第1冷凝器11，由于水精制部71的水已被净化，所以也能够防止配管等 的污染。 其他实施例
上述的内压上升和排水处理可以在改质器4的燃烧器6点火前(即使 改质器4启动之前)进行，不限于此，还可以在使改质器4启动的中途进 行内压上升和排水处理。这种情况下，例如可以如下进行。
(1) 使燃烧器6点火，向蒸发器输送原料水。
(2) 在蒸发器中原料水成为水蒸气，水蒸气被送至改质反应部5。
(3 )规定时间之后，将燃料气体(改质用原料气体)送至改质反应部
(4)在改质部开始改质反应。 排水处理工作可以按如下任何一种方式进行(由当时的压力决定)。 '在只通过水蒸气使内压上升到规定压力以上的情况下，在(2)的阶 段进行排水处理。
在水蒸气和改质用原料气体的总压力上升到规定压力以上的情况下， 在(3)的初期阶段进行排水处理。
在水蒸气、改质用原料气体以及进行了部分改质的燃料气体的总压 力上升到规定压力以上的情况下，在(3)的初期阶段进行排水处理。
本发明并不仅限于上述的附图所示的实施例，在不脱离要旨的范围内 能够进行适当变更来实施。贮留部7具有水贮留部70和水精制部71,但 水精制部71也可以从贮留部7分离。在上述的实施例中，适用于设在燃料 气体流经的通路上的冷凝器，但也可以适用于设在氧化剂气体流经的通路 上的冷凝器。
产业上的利用可能性
本发明能够用于例如车辆用途、定置用途、电气设备用途、便携用途 的燃料电池系统。
权利要求
1. 一种燃料电池系统，具有利用反应气体进行发电的燃料电池、使向所述燃料电池供给的反应气体或反应气体的废气中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器、和贮留积存在所述冷凝器中的冷凝水的贮留部，其特征在于，具备(i)排水阀，设置在所述冷凝器与所述贮留部之间，能够在隔断所述冷凝器和所述贮留部的连通的封闭状态、与使所述冷凝器和所述贮留部连通而将所述冷凝器的水排出到贮留部的开放状态之间切换；和(ii)控制装置，进行在使所述冷凝器的内压上升之后、使所述排水阀成为开放状态的内压上升和排水处理。
2. 如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制装置在 燃料电池系统启动时进行所述内压上升和排水处理。
3. 如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，在所述冷凝 器的上游侧和下游侧分别设有所述开关阀，通过所述开关阀的关闭而使所 述冷凝器的内部成为密闭空间。
4. 如权利要求1~3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，使 向所述燃料电池供给的反应气体中所含有的水分冷凝的所述冷凝器的内部 与改质器相连，使由所述改质器改质了的燃料气体中所含有的水分在所述 冷凝器的内部冷凝。
5. 如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述贮留部和所 述 文质器通过给水路连接，所述贮留部通过所述给水路，将贮留在所述贮 留部中的水供给至所述改质器，作为改质反应的原料水。
6. 如权利要求1 5中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述控制装置在进行所述内压上升和排水处理时，执行以下操作第1操作，将燃料气体或惰性气体供给至所述冷凝器使所述冷凝器的 内压上升；第2操作，检测所述冷凝器的内压的上升；第3操作，在所述冷凝器的内压的上升量为第l设定压力以上时使所 述排水阀开放。
7. 如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，在所述冷凝器的 上游设有第1流体输送源，所述控制装置具有根据所述第1流体输送源的 驱动时间来判定所述冷凝器的内压是否为设定压力以上的单元。
8. 如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，在所述冷凝器的 上游设有流量传感器，所述控制装置具有根据由所述流量传感器检测出的 投入流量来判定所述冷凝器的内压是否为设定压力以上的单元。
9. 如权利要求1~8中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述控制装置在所述冷凝器的内压的降低量超过第2设定压力时进行异常判 定。
10. 如权利要求1~9中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述控制装置具有在执行所述内压上升和排水处理时通过检测上升了的所述 冷凝器的内压的降低来对所述冷凝器是否漏气进行判定的单元。
11. 如权利要求4 9中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述改质器具有改质反应部和对改质反应部进行加热的燃烧器，所述控制装置，在判定出所述冷凝器的内部不是负压时，不进行所述 内压上升和排水处理而使所述改质器的燃烧器点火，并且，在判定出所述 冷凝器的内部为负压时，进行所述内压上升和排水处理。
12. 如权利要求1 11中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述贮留部具备将水进行精制来提高其纯度的水精制部，并贮留由所述水精 制部精制的水。
全文摘要
本发明提供一种有利于抑制起因于冷凝器内部的负压化而导致水从贮留部逆流到冷凝器的燃料电池系统。所述燃料电池系统具有利用反应气体进行发电的燃料电池(2)、使向燃料电池(2)供给的反应气体或反应气体的废气中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器(11)、和贮留由冷凝器(11)积存的冷凝水的贮留部7。在冷凝器(11)和贮留部(7)之间设有排水阀(SV1)。排水阀(SV1)能够在隔断冷凝器(11)和贮留部(7)的连通的封闭状态、和使冷凝器(11)和贮留部(7)连通而将冷凝器(11)的水排出到贮留部(7)的开放状态之间切换。控制装置(40)进行使冷凝器(11)的内压上升后使排水阀(SV1)开放的内压上升和排水处理。
文档编号H01M8/04GK101390241SQ20078000699
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月26日 优先权日2006年2月27日
发明者横山顺一 申请人:丰田自动车株式会社