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公開番号2025141372
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041270
出願日2024-03-15
発明の名称燃料電池モジュール、及び発電システム
出願人株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】各種制御に基づいて、燃料電池モジュール内のガスを置換することができる燃料電池モジュール、及び発電システムを提供すること。
【解決手段】燃料電池モジュール10は、水素ガス、又は窒素ガスを燃料電池スタック21に供給する供給路63と、燃料電池スタック21から排出された水素ガスを供給路63に循環させる循環路64と、循環路64から水素ガスを排気させる排気排水弁67と、主制御装置90の指示に基づいて、インジェクタ61、及び排気排水弁67を制御する制御装置100とを備える。制御装置100は、主制御装置90からの置換指令に基づいて、燃料電池スタック21、供給路63、及び循環路64に存在する水素ガス、又は窒素ガスを排気する排気処理を行った後、窒素ガスを充填する充填処理を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アノード流路に供給されるアノードガスとカソード流路に供給されるカソードガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、
水素ガス供給部、及び不活性ガス供給部に一端が接続され、前記アノードガス、又は不活性ガスを噴射するインジェクタと、
前記インジェクタに一端が接続され、前記燃料電池スタックに他端が接続され、前記アノードガス、又は前記不活性ガスを前記燃料電池スタックに供給する供給路と、
前記燃料電池スタックから排出された水素ガスを前記供給路に循環させる循環路と、
前記循環路から前記アノードガスを排気させる排気排水弁と、
前記アノードガス、及び前記不活性ガスの供給を制御する主制御装置の指示に基づいて、前記インジェクタ、及び前記排気排水弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記主制御装置からの置換指令に基づいて、前記燃料電池スタック、前記供給路、及び前記循環路に存在する前記アノードガス、又は前記不活性ガスを排気する排気処理を行った後、前記燃料電池スタック、前記供給路、及び前記循環路に前記水素ガス、又は前記不活性ガスを充填する充填処理を行う、
燃料電池モジュール。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記排気処理が完了した場合、前記排気処理が完了したことを示す排気完了フラグを更新する、及び前記充填処理が完了した場合、前記充填処理が完了したことを示す充填完了フラグを更新する、
請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記制御部は、前記置換指令に係る前記充填処理では、前記排気処理と、前記充填処理とを所定回数だけ繰り返す、
請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記制御部は、前記燃料電池モジュールの停止時には、前記水素ガスを排気する前記排気処理を行いつつ、かつ前記不活性ガスを充填する前記充填処理を行い、前記燃料電池モジュールの起動時には、前記不活性ガスを排気する前記排気処理を行いつつ、かつ前記水素ガスを充填する前記充填処理を行う、
請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池モジュールを備え、前記主制御装置が各部を制御する発電システムであって、
前記主制御装置は、前記燃料電池モジュールにおいて、前記水素ガスを充填する前記充填処理が実行された場合、前記充填処理が完了したことに伴って、前記水素ガスの供給弁を開状態のままにしつつ、前記燃料電池モジュールにおいて、前記不活性ガスを充填する前記充填処理が実行された場合、前記充填処理が完了したことに伴って、前記不活性ガスの供給弁を閉状態に制御する、
発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュール、及び発電システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池発電装置において、停電時等に窒素ガス等の不活性ガスを充填させることで、燃料電池発電装置内の水素ガスを窒素ガスに置換する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第２９２８５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、燃料電池モジュールを備え、燃料電池モジュールが発電する電力を、他の構成が使用する発電システムが知られている。このような発電システムでは、燃料電池モジュールが、他の構成の制御に基づいて、不活性ガスを充填できることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、不活性ガスを充填させる構成を有していても、各種制御に基づいて、不活性ガスを充填させることまではできなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する燃料電池モジュールは、アノード流路に供給されるアノードガスとカソード流路に供給されるカソードガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、水素ガス供給部、及び不活性ガス供給部に一端が接続され、前記アノードガス、又は不活性ガスを噴射するインジェクタと、前記インジェクタに一端が接続され、前記燃料電池スタックに他端が接続され、前記アノードガス、又は前記不活性ガスを前記燃料電池スタックに供給する供給路と、前記燃料電池スタックから排出された水素ガスを前記供給路に循環させる循環路と、前記循環路から前記アノードガスを排気させる排気排水弁と、前記アノードガス、及び前記不活性ガスの供給を制御する主制御装置の指示に基づいて、前記インジェクタ、及び前記排気排水弁を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記主制御装置からの置換指令に基づいて、前記燃料電池スタック、前記供給路、及び前記循環路に存在する前記アノードガス、又は前記不活性ガスを排気する排気処理を行った後、前記燃料電池スタック、前記供給路、及び前記循環路に前記水素ガス、又は前記不活性ガスを充填する充填処理を行う、ことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、各種制御に基づいて、燃料電池モジュール内のガスを置換することができる。
上記目的を達成する燃料電池モジュールにおいて、前記制御部は、前記排気処理が完了した場合、前記排気処理が完了したことを示す排気完了フラグを更新する、及び前記充填処理が完了した場合、前記充填処理が完了したことを示す充填完了フラグを更新してもよい。
【０００７】
かかる構成によれば、制御部と、主制御装置とが連携しやすくすることができる。
上記目的を達成する燃料電池モジュールにおいて、前記制御部は、前記置換処理に係る前記充填処理では、前記排気処理と、前記充填処理とを所定回数だけ繰り返してもよい。
【０００８】
かかる構成によれば、より精度良く燃料電池モジュール内のガスを置換することができる。
上記目的を達成する燃料電池モジュールにおいて、前記制御部は、前記燃料電池モジュールの停止時には、前記水素ガスを排気する前記排気処理を行いつつ、かつ前記不活性ガスを充填する前記充填処理を行い、前記燃料電池モジュールの起動時には、前記不活性ガスを排気する前記排気処理を行いつつ、かつ前記水素ガスを充填する前記充填処理を行ってもよい。
【０００９】
かかる構成によれば、燃料電池モジュールの状態に応じて、適切なガスを燃料電池モジュール内に充填することができる。
上記目的を達成する燃料電池モジュールのいずれか一つの燃料電池モジュールを備え、前記主制御装置は、前記燃料電池モジュールにおいて、前記水素ガスを充填する前記充填処理が実行された場合、前記充填処理が完了したことに伴って、前記水素ガスの供給弁を開状態のままにしつつ、前記燃料電池モジュールにおいて、前記不活性ガスを充填する前記充填処理が実行された場合、前記充填処理が完了したことに伴って、前記不活性ガスの供給弁を閉状態に制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、燃料電池モジュールの起動時の処理を簡便にすることができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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