(57)【要約】【課題】  燃料ガスの流路内の湿度のばらつきを抑えることができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システムは、燃料ガスにより発電する膜電極接合体と、燃料ガスが流れる第１流路及び第２流路が設けられた第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に前記膜電極接合体を挟む第２セパレータとを備える燃料電池と、前記燃料電池の電圧を検出する検出部と、前記第１流路及び前記第２流路に接続された複数の弁と、燃料ガスが前記第１流路の一端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の一端に流入するように前記複数の弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記電圧が閾値を下回った場合、前記第１流路内及び前記第２流路内の燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転することにより、燃料ガスが前記第１流路の他端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の他端に流入するように前記複数の弁の開閉を切り替える。【選択図】図４
2020061213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスにより発電する膜電極接合体と、前記燃料ガスが流れる第１流路及び第２流路が設けられた第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に前記膜電極接合体を挟む第２セパレータとを備える燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を検出する検出部と、
前記第１流路及び前記第２流路に接続された複数の弁と、
前記燃料ガスが前記第１流路の一端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の一端に流入するように前記複数の弁の開閉を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記電圧が閾値を下回った場合、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転することにより、前記燃料ガスが前記第１流路の他端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の他端に流入するように前記複数の弁の開閉を切り替えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料ガスにより発電する膜電極接合体と、前記燃料ガスが流れる第１流路及び第２流路が設けられた第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に前記膜電極接合体を挟む第２セパレータとを備える燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を検出する検出部と、
前記第１流路及び前記第２流路に接続された複数の弁と、
前記燃料ガスが前記第１流路の一端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の一端に流入するように前記複数の弁の開閉を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記電圧が閾値を下回った場合、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記燃料ガスの流れる方向をそれぞれ維持したまま、前記燃料ガスが前記第２流路の他端から前記燃料電池の外部に流出して前記第１流路の他端に流入するように前記複数の弁の開閉を切り替えることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に入る酸化剤ガスの入口付近の乾燥を抑制するため、燃料電池内の流路を流れる酸化剤ガスを逆流させる技術がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６４９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池が高温かつ高出力で運転される場合、飽和水蒸気量が多く、燃料ガスの使用量が多いため、燃料ガスの入口では多くの液水が蒸発して燃料ガスの流れにより持ち去られ、その持ち去られる水分量は、カソード側の酸化剤ガスから移動してくる水分量を上回る。また、燃料ガスの出口でも入口と同様の理由で持ち去られる水分量が多くなる。このため、燃料ガスの入口及び出口では、例えば上記の技術により酸化剤ガスを逆流させても、カソード側の酸化剤ガスから燃料ガスの入口または出口に移動する水分より多くの水分が持ち去られるため、低湿度となる。
【０００５】
一方、燃料ガスの流路における入口と出口の中間付近の領域では、高出力のため、発電により生成される水分量が多い。このため、燃料電池の発電領域内の湿度分布は、燃料ガスの流路の入口付近及び出口付近で低くなり、入口及び出口の中間付近で高くなる傾向がある。このように、燃料ガスの流路内の湿度がばらつくと、発電領域内の発電量もばらつくため、燃料電池の発電性能が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料ガスの流路内の湿度のばらつきを抑えることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載の燃料電池システムは、燃料ガスにより発電する膜電極接合体と、前記燃料ガスが流れる第１流路及び第２流路が設けられた第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に前記膜電極接合体を挟む第２セパレータとを備える燃料電池と、前記燃料電池の電圧を検出する検出部と、前記第１流路及び前記第２流路に接続された複数の弁と、前記燃料ガスが前記第１流路の一端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の一端に流入するように前記複数の弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記電圧が閾値を下回った場合、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転することにより、前記燃料ガスが前記第１流路の他端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の他端に流入するように前記複数の弁の開閉を切り替える。
【０００８】
本明細書に記載の他の燃料電池システムは、燃料ガスにより発電する膜電極接合体と、前記燃料ガスが流れる第１流路及び第２流路が設けられた第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に前記膜電極接合体を挟む第２セパレータとを備える燃料電池と、前記燃料電池の電圧を検出する検出部と、前記第１流路及び前記第２流路に接続された複数の弁と、前記燃料ガスが前記第１流路の一端から前記燃料電池の外部に流出して前記第２流路の一端に流入するように前記複数の弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記電圧が閾値を下回った場合、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記燃料ガスの流れる方向をそれぞれ維持したまま、前記燃料ガスが前記第２流路の他端から前記燃料電池の外部に流出して前記第１流路の他端に流入するように前記複数の弁の開閉を切り替える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料ガスの流路内の湿度のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池の一例を示す分解斜視図である。
【図２】第１実施例において制御弁をパタン＃１の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図３】第１実施例において制御弁をパタン＃２の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図４】パタン＃１及びパタン＃２の場合のセパレータ内の湿度分布の一例を示す図である。
【図５】燃料ガス流路に沿った相対湿度の分布の一例を示す図である。
【図６】制御弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】燃料電池の温度に対する電圧の変化の一例を示す図である。
【図８】第２実施例において制御弁をパタン＃１の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図９】第２実施例において制御弁をパタン＃２の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図１０】第３実施例において制御弁をパタン＃１の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図１１】第３実施例において制御弁をパタン＃２の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。
【図１２】パタン＃１及びパタン＃２の場合のセパレータ内の湿度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、燃料電池２の一例を示す分解斜視図である。図１には、一点透視図法により燃料電池２が記載されている。燃料電池２は、例えば固体高分子形であり、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気中の酸素）が供給され、燃料ガスと酸化剤ガスの化学反応により発電する。
【００１２】
燃料電池２は、積層方向に沿って積層されたＭＥＧＡ（Membrane-Electrode-Gas diffusion layer Assembly）２０、樹脂シート２１、及び一対のセパレータ２３，２４を有する。なお、図１において、燃料電池２は、１つの単セルとして記載されているが、実際には複数の単セルが積層方向にスタックされて構成される。
【００１３】
樹脂シート２１は一例として矩形状の外形を有し、中央部には開口２１０が設けられている。開口２１０は、ＭＥＧＡ２０に対応する位置に設けられ、その縁にはＭＥＧＡ２０の端部が接着される。
【００１４】
セパレータ２３，２４は、例えば金属板などにより構成され、矩形状の外形を有する。セパレータ２３，２４は、例えば接着剤により樹脂シート２１に接着されている。セパレータ２３はＭＥＧＡ２０のアノード側に配置され、セパレータ２４はＭＥＧＡ２０のカソード側に配置される。このため、ＭＥＧＡ２０は、セパレータ２３，２４の間に挟まれている。
【００１５】
ＭＥＧＡ２０に対向するセパレータ２４の面には、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路２４０が形成されている。酸化剤ガス流路２４０は、ＭＥＧＡ２０のカソード側の面に対向する。
【００１６】
また、ＭＥＧＡ２０に対向するセパレータ２３の面には、燃料ガスが流れる燃料ガス流路２３０，２３１が形成されている。燃料ガス流路２３０，２３１は、ＭＥＧＡ２０のアノード側の面に対向する。なお、燃料ガス流路２３１，２３０のうち、一方は第１流路の一例であり、他方は第２流路の一例である。
【００１７】
また、樹脂シート２１及びセパレータ２３，２４には、燃料ガスマニホルド５０〜５３、酸化剤ガス導入マニホルド４１、及び酸化剤ガス排出マニホルド４０が設けられている。燃料ガスマニホルド５０〜５３、酸化剤ガス導入マニホルド４１、及び酸化剤ガス排出マニホルド４０は、ＭＥＧＡ２０、樹脂シート２１、及びセパレータ２３，２４が積層されたときに流体が流通する貫通孔である。
【００１８】
セパレータ２３において、燃料ガスマニホルド５０，５１は燃料ガス流路２３１の両端と連通する。燃料ガスは、燃料ガスマニホルド５０，５１の一方から燃料ガス流路２３１に流入して燃料ガスマニホルド５０，５１の他方から流出する。燃料ガスは、燃料ガス流路２３１からセパレータ２３の外部にいったん流出して燃料ガス流路２３１に流入する。
【００１９】
また、セパレータ２３において、燃料ガスマニホルド５２，５３は燃料ガス流路２３０の両端と連通する。燃料ガスは、燃料ガスマニホルド５２，５３の一方から燃料ガス流路２３０に流入して燃料ガスマニホルド５２，５３の他方からセパレータ２３の外部に流出する。
【００２０】
燃料ガス流路２３０，２３１は、一例としてストレート形状（直線形状）を有し、複数のリムＬにより平行な複数の溝に仕切られている。燃料ガスは、上流側の燃料ガス流路２３１から下流側の燃料ガス流路２３０に流れ込む。各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向は、後述するように切り替えられる。
【００２１】
酸化剤ガス導入マニホルド４１は、樹脂シート２１及びセパレータ２３，２４の一端側に設けられている。酸化剤ガス排出マニホルド４０は、樹脂シート２１及びセパレータ２３，２４の他端側に設けられている。酸化剤ガス導入マニホルド４１と酸化剤ガス排出マニホルド４０は酸化剤ガス流路２４０に連通している。
【００２２】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス導入マニホルド４１から酸化剤ガス流路２４０に流入する。酸化剤ガスは、符号Ｄａで示されるように、酸化剤ガス導入マニホルド４１から酸化剤ガス排出マニホルド４０まで酸化剤ガス流路２４０を流れる。酸化剤ガス流路２４０は、溝状に形成され、一例としてストレート形状を有する。酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出マニホルド４０から燃料電池２の外部へ排出される。なお、酸化剤ガス導入マニホルド４１及び酸化剤ガス排出マニホルド４０は、上記の形態に限定されず、燃料ガスマニホルド５０〜５３と一列に並ぶように設けられてもよい。
【００２３】
符号ＸはＭＥＧＡ２０の断面を示す。ＭＥＧＡ２０には、ガス拡散層（GDL: Gas Diffusion Layer）２０３，２０４と、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）２０５とが含まれる。ＭＥＡ２０５は、ガス拡散層２０３，２０４により挟まれ、電解質膜２００と、アノード触媒層２０１と、カソード触媒層２０２とを有する。
【００２４】
電解質膜２００は、例えば、湿潤状態で良好なプロトン電導性を示すイオン交換樹脂膜である。このようなイオン交換樹脂膜としては、例えば、ナフィオン（登録商標）などの、イオン交換基としてスルホン酸基を有するフッ素樹脂系のものが挙げられる。
【００２５】
アノード触媒層２０１とカソード触媒層２０２は、それぞれアノード電極及びカソード電極であり、触媒担持導電性粒子とプロトン伝導性電解質を含む、ガス拡散性を有する多孔質層として形成されている。例えば、アノード触媒層２０１とカソード触媒層２０２は、白金担持カーボンとプロトン伝導性電解質を含む分散溶液である触媒インクの乾燥塗膜として形成される。
【００２６】
アノード触媒層２０１には、セパレータ２３の燃料ガス流路２３０，２３１を流れる燃料ガスが、一方のガス拡散層２０４を介し供給される。カソード触媒層２０２には、セパレータ２４の酸化剤ガス流路２４０を流れる酸化剤ガスが、他方のガス拡散層２０３を介し供給される。
【００２７】
ガス拡散層２０３，２０４は、例えば、カーボンペーパーなどの基材に撥水性のマイクロポーラス層を積層することにより形成される。なお、マイクロポーラス層としては、例えばＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などの撥水性樹脂とカーボンブラックなどの導電性材料を含んで形成される。ＭＥＡ２０５は、酸化剤ガス及び燃料ガスの化学反応により発電する。
【００２８】
（第１実施例）
図２は、第１実施例において制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２をパタン＃１の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。燃料電池システムは、制御部の一例であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１、燃料電池２、検出部の一例である電圧センサ１０、温度センサ１１、複数の弁の一例である制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２、燃料ガス供給部８０、及び燃料ガス排出部８１を有する。
【００２９】
また、燃料電池システムは、Ｔ字状に分岐した配管９０〜９５が設けられている。なお、図２では、燃料電池２としてアノード側のセパレータ２３のみが示されており、カソード側の供給系及び排出系の図示は省略されている。
【００３０】
燃料ガス供給部８０には、例えば、燃料ガスを蓄圧する高圧タンク、及び燃料ガスの噴出量を調整するインジェクタなどが含まれる。燃料ガス排出部８１には、燃料ガスの排出を制御するパージ弁などが含まれる。
【００３１】
また、制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２は燃料ガスマニホルド５０〜５３を介して燃料ガス流路２３０，２３１に接続されている。
【００３２】
燃料ガス供給部８０及び制御弁３００，３１０は配管９０により接続され、燃料ガス排出部８１及び制御弁３０２，３１２は配管９５により接続されている。制御弁３００，３０１及び燃料ガスマニホルド５１は配管９１により接続され、制御弁３１０，３１１及び燃料ガスマニホルド５０は配管９３により接続されている。制御弁３０１，３０２及び燃料ガスマニホルド５２は配管９２により接続され、制御弁３１１，３１２及び燃料ガスマニホルド５３は配管９４により接続されている。
【００３３】
電圧センサ１０は燃料電池２の電圧を検出する。電圧は、燃料電池２に発電量に応じて変化する。温度センサ１１は燃料電池２の温度を検出する。温度センサ１１は例えば燃料電池２の冷却水の出口に設けられ、冷却水の温度を検出する。
【００３４】
ＥＣＵ１は、電圧センサ１０から電圧を取得し、電圧に応じて制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉を制御する。ＥＣＵ１は、燃料ガスが上流側の燃料ガス流路２３１の一端から燃料電池２の外部に流出して下流側の燃料ガス流路２３０の一端に流入するように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉を制御する。これにより、燃料ガスの経路Ｄ１ａ〜Ｄ５ａが切り替わる。
【００３５】
ＥＣＵ１は、制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に切り替える。パタン＃１の開閉状態において、制御弁３００，３１１，３０２は開いており（白抜き）、制御弁３１０，３０１，３１２は閉じている（黒塗り）。
【００３６】
このため、燃料ガスは、経路Ｄ１ａに従って、燃料ガス供給部８０から配管９０，９１を流れて燃料ガスマニホルド５１に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ａに従って、一方の燃料ガスマニホルド５１から上流側の燃料ガス流路２３１に流入して他方の燃料ガスマニホルド５０から配管９３に流出する。
【００３７】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ａに従って、配管９３，９４を流れて燃料ガスマニホルド５３に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ａに従って、一方の燃料ガスマニホルド５３から下流側の燃料ガス流路２３０に流入して他方の燃料ガスマニホルド５２から配管９２に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ａに従って、配管９２，９５を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【００３８】
これにより、燃料ガスマニホルド５１の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の上流域となり、燃料ガスマニホルド５２の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の下流域となる。また、燃料ガスマニホルド５０，５３の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の中流域となる。
【００３９】
図３は、第１実施例において制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２をパタン＃２の開閉状態とした場合の燃料電池システムを示す構成図である。図３において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
パタン＃２の開閉状態において、制御弁３００，３１１，３０２は閉じており、制御弁３１０，３０１，３１２は開いている。このため、燃料ガスは経路Ｄ１ｂ〜経路Ｄ５ｂに従って流れる。
【００４１】
燃料ガスは、経路Ｄ１ｂに従って、燃料ガス供給部８０から配管９０，９１を流れて燃料ガスマニホルド５０に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ｂに従って、一方の燃料ガスマニホルド５０から上流側の燃料ガス流路２３１に流入して他方の燃料ガスマニホルド５１から配管９１に流出する。
【００４２】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ｂに従って、配管９１，９２を流れて燃料ガスマニホルド５２に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ｂに従って、一方の燃料ガスマニホルド５２から下流側の燃料ガス流路２３０に流入して他方の燃料ガスマニホルド５３から配管９４に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ｂに従って、配管９４，９５を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【００４３】
これにより、燃料ガスマニホルド５０の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の上流域となり、燃料ガスマニホルド５３の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の下流域となる。また、燃料ガスマニホルド５１，５２の近傍の領域は燃料ガス流路２３０，２３１の中流域となる。
【００４４】
図４は、パタン＃１及びパタン＃２の場合のセパレータ２３内の湿度分布の一例を示す図である。図４において図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
符号Ｇａは、パタン＃１の場合の湿度分布を示す。燃料ガスは、上流側の燃料ガス流路２３１内を燃料ガスマニホルド５１から燃料ガスマニホルド５０に向かって流れ（経路Ｄ２ａ）、下流側の燃料ガス流路２３０内を燃料ガスマニホルド５３から燃料ガスマニホルド５２に向かって流れる（経路Ｄ４ａ）。このとき、燃料ガスは上流側の燃料ガス流路２３１の一端から燃料電池２の外部に流出して下流側の燃料ガス流路２３０の一端に流入する（経路Ｄ３ａ）。
【００４６】
燃料ガスマニホルド５０〜５３のうち、燃料ガスマニホルド５１は、経路Ｄ１ａ〜Ｄ５ａ上で燃料ガス供給部８０に最も近いため、燃料ガスの入口となり、燃料ガスマニホルド５２は、経路Ｄ１ａ〜Ｄ５ａ上で燃料ガス排出部８１に最も近いため、燃料ガスの出口となる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスマニホルド５１，５２の近傍の領域Ｓａは乾燥して低湿度となる。一方、燃料ガスマニホルド５０，５３の近傍の領域Ｓｂは、燃料ガス流路２３０，２３１の中流域に該当するため、湿潤して高湿度となる。
【００４７】
符号Ｇｂは、パタン＃２の場合の湿度分布を示す。燃料ガスは、上流側の燃料ガス流路２３１内を燃料ガスマニホルド５０から燃料ガスマニホルド５１に向かって流れ（経路Ｄ２ｂ）、下流側の燃料ガス流路２３０内を燃料ガスマニホルド５２から燃料ガスマニホルド５３に向かって流れる（経路Ｄ４ｂ）。このとき、燃料ガスは、燃料ガス流路２３０，２３１を流れる方向がパタン＃１の場合とは逆転しており、上流側の燃料ガス流路２３１の他端から燃料電池２の外部に流出して下流側の燃料ガス流路２３０の他端に流入する（経路Ｄ３ｂ）。
【００４８】
燃料ガスマニホルド５０〜５３のうち、燃料ガスマニホルド５０は、経路Ｄ１ｂ〜Ｄ５ｂ上で燃料ガス供給部８０に最も近いため、燃料ガスの入口となり、燃料ガスマニホルド５３は、経路Ｄ１ｂ〜Ｄ５ｂ上で燃料ガス排出部８１に最も近いため、燃料ガスの出口となる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスマニホルド５０，５３の近傍の領域Ｓｂは乾燥して低湿度となる。一方、燃料ガスマニホルド５１，５２の近傍の領域Ｓａは、燃料ガス流路２３０，２３１の中流域に該当するため、湿潤して高湿度となる。
【００４９】
このように、パタン＃１とパタン＃２の間では、各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向が互いに反対向きの関係となる。このため、パタン＃１とパタン＃２の間では、燃料ガス流路２３０，２３１内の乾燥する領域Ｓａ，Ｓｂと湿潤する領域Ｓｂ，Ｓａが入れ替わる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度が平均化され、そのばらつきが抑制される。
【００５０】
図５は、燃料ガス流路２３０，２３１に沿った相対湿度の分布の一例を示す図である。図５において、横軸は燃料ガス流路２３０，２３１上の位置を示し、縦軸は相対湿度（％Ｒ．Ｈ）を示す。横軸上、符号Ｐａは燃料ガスマニホルド５１の位置を表し、符号Ｐｂは燃料ガスマニホルド５０，５３の位置を表し、符号Ｐｃは燃料ガスマニホルド５２の位置を表す。
【００５１】
また、符号Ｈ１はパタン＃１の場合の湿度分布を示す。パタン＃１の場合、位置Ｐｂの相対湿度は位置Ｐａ，Ｐｃの相対湿度より高い。
【００５２】
符号Ｈ２はパタン＃２の場合の湿度分布を示す。パタン＃２の場合、位置Ｐｂの相対湿度は位置Ｐａ，Ｐｃの相対湿度より低い。
【００５３】
このように、パタン＃１とパタン＃２の間では、相対湿度の高い位置Ｐａ〜Ｐｃと相対湿度の低い位置Ｐａ〜Ｐｃが入れ替わる。このため、ＥＣＵ１が制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉状態をパタン＃１とパタン＃２の間で切り替えることにより、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度が平均化される。
【００５４】
符号Ｈａｖは、パタン＃１とパタン＃２の各湿度を平均化した湿度分布を示す。平均化した湿度分布では、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度のばらつきがパタン＃１，＃２の各湿度分布より抑制されている。
【００５５】
ＥＣＵ１は、燃料電池２の電圧を閾値と比較して、比較結果に応じて制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に交互に切り替える。このため、ＥＣＵ１は、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度のばらつきによる発電量の低下を契機として、適時にセパレータ２３内の湿度分布を制御して、そのばらつきを抑制することができる。
【００５６】
図６は、制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の制御処理の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ１は、開閉状態がパタン＃１となるように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２を制御する（ステップＳｔ１）。
【００５７】
次に、ＥＣＵ１は、燃料電池２が高出力かつ高温の運転状態であるか否かを判定する（ステップＳｔ２）。このとき、ＥＣＵ１は、燃料電池２の温度を温度センサ１１から取得して閾値と比較することにより高温状態であるか否かを判定し、さらに燃料電池２の電流密度を閾値と比較することにより高出力状態であるか否かを判定する。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１は、電圧センサ１０が検出した電圧を閾値ＴＨａと比較する（ステップＳｔ３）。これにより、ＥＣＵ１は、湿度のばらつきによる発電量の低下を検出する。なお、電圧は燃料電池２に対する要求出力に応じて変化するため、ＥＣＵ１は、例えば要求出力と電圧の対応関係のマップデータに基づき要求出力から閾値ＴＨａを決定する。
【００５９】
ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａ以上である場合（ステップＳｔ３のＮｏ）、燃料電池２の水収支がマイナスであるか否かを判定する（ステップＳｔ４）。このとき、ＥＣＵ１は、電圧センサ１０が検出した電圧と温度センサ１１が検出した温度から水収支を判定する。
【００６０】
図７は、燃料電池２の温度に対する電圧の変化の一例を示す図である。電圧は、温度がＴｐ以上となる領域では温度の上昇とともに低下する。このため、ＥＣＵ１は、例えば電圧と温度の対応関係のマップデータに基づきＴｐを検出し、温度がＴｐ以上である場合、水収支がマイナスであると判定する。
【００６１】
ＥＣＵ１は、水収支がプラスである場合（ステップＳｔ４のＮｏ）、通常運転の制御を行う（ステップＳｔ５）。また、ＥＣＵ１は、水収支がマイナスである場合（ステップＳｔ４のＹｅｓ）、燃料電池２の湿度分布を制御する必要があるため、再びステップＳｔ３の処理を行う。
【００６２】
また、ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａより小さい場合（ステップＳｔ３のＹｅｓ）、開閉状態がパタン＃２となるように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２を制御する（ステップＳｔ６）。
【００６３】
次に、ＥＣＵ１は、電圧センサ１０が検出した電圧を閾値ＴＨｂと比較する（ステップＳｔ７）。ここで、閾値ＴＨｂは、ステップＳｔ３で用いられる閾値ＴＨａと同一であってもよいし、異なっていてもよい。本処理により、ＥＣＵ１は、湿度のばらつきによる発電量の低下を検出する。
【００６４】
ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨｂ以上である場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、ステップＳｔ４の処理を行う。また、ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨｂより小さい場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、開閉状態がパタン＃１となるように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２を制御する（ステップＳｔ８）。
【００６５】
その後、再びステップＳｔ３の処理が行われる。このようにして、制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の制御処理は実行される。
【００６６】
このように、ＥＣＵ１は、燃料ガスが燃料ガス流路２３１の一端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３０の一端に流入するように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉を制御する。ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａ，ＴＨｂを下回った場合、制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に切り替える。
【００６７】
開閉状態が切り替えられると、各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転する。つまり、ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａ，ＴＨｂを下回った場合、各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転することにより燃料ガスが燃料ガス流路２３１の他端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３０の他端に流入するように制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２の開閉を切り替える。
【００６８】
このため、燃料電池２の発電量の低下に応じて、セパレータ２における燃料ガスの入口及び出口の近傍の領域Ｓａ，Ｓｂと燃料ガス流路２３０，２３１の中流域の領域Ｓｂ，Ｓａが入れ替えられるため、セパレータ２３内の高湿度の領域と低湿度の領域が入れ替わる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度が平均化され、そのばらつきが抑制される。
【００６９】
（第２実施例）
第１実施例において、ＥＣＵ１は、各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向を逆転させるが、以下に述べるように、燃料ガスの流れる方向を維持したまま、上流側の燃料ガス流路２３０と下流側の燃料ガス流路２３１を入れ替えてもよい。
【００７０】
図８及び図９は、第２実施例において制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａをパタン＃１及びパタン＃２の開閉状態とした場合の燃料電池システムをそれぞれ示す構成図である。図８及び図９において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７１】
燃料電池システムは、制御弁３１０〜３１２に代えて制御弁３１０ａ〜３１２ａを有し、配管９３，９４に代えて配管９３ａ，９４ａを有する。燃料ガス供給部８０及び制御弁３００，３１０ａは配管９０により接続され、燃料ガス排出部８１及び制御弁３０２，３１２ａは配管９５により接続されている。制御弁３１０ａ，３１１ａ及び燃料ガスマニホルド５３は配管９３ａにより接続され、制御弁３１１ａ，３１２ａ及び燃料ガスマニホルド５０は配管９４ａにより接続されている。
【００７２】
ＥＣＵ１は、制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に切り替える。パタン＃１の開閉状態において、制御弁３００，３１１ａ，３０２は開いており、制御弁３１０ａ，３０１，３１２ａは閉じている。
【００７３】
このため、燃料ガスは、経路Ｄ１ｃに従って、燃料ガス供給部８０から配管９０，９１を流れて燃料ガスマニホルド５１に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ｃに従って、一方の燃料ガスマニホルド５１から上流側の燃料ガス流路２３１に流入して他方の燃料ガスマニホルド５０から配管９４ａに流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ｃに従って配管９４ａから制御弁３１１ａを通り配管９３ａに流入する。
【００７４】
次に、燃料ガスは、配管９３ａから燃料ガスマニホルド５３に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ｃに従って、一方の燃料ガスマニホルド５３から下流側の燃料ガス流路２３０に流入して他方の燃料ガスマニホルド５２から配管９２に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ｃに従って、配管９２から制御弁３０２を通り配管９５を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【００７５】
したがって、パタン＃１の場合、燃料ガスの入口及び出口である燃料ガスマニホルド５１，５２の近傍の領域が乾燥して低湿度となり、燃料ガス流路２３０，２３１の中流域である燃料ガスマニホルド５０，５３の近傍の領域が湿潤して高湿度となる。
【００７６】
また、パタン＃２の開閉状態において、制御弁３００，３１１ａ，３０２は閉じており、制御弁３１０ａ，３０１，３１２ａは開いている。
【００７７】
このため、燃料ガスは、経路Ｄ１ｄに従って、燃料ガス供給部８０から配管９０，９３ａを流れて燃料ガスマニホルド５３に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ｄに従って、一方の燃料ガスマニホルド５３から上流側の燃料ガス流路２３０に流入して他方の燃料ガスマニホルド５２から配管９２に流出する。
【００７８】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ｄに従って、配管９２から制御弁３０１を通り配管９１を流れて燃料ガスマニホルド５１に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ｄに従って、一方の燃料ガスマニホルド５１から下流側の燃料ガス流路２３１に流入して他方の燃料ガスマニホルド５０から配管９４ａに流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ｄに従って、配管９４ａから制御弁３１２ａを通り配管９５を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【００７９】
したがって、パタン＃２の場合、燃料ガスの入口及び出口である燃料ガスマニホルド５０，５３の近傍の領域が乾燥して低湿度となり、燃料ガス流路２３０，２３１の中流域である燃料ガスマニホルド５１，５２の近傍の領域が湿潤して高湿度となる。
【００８０】
ＥＣＵ１は、図６に示されるフローチャートに従って制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉状態をパタン＃１及びパタン＃２の一方から他方に切り替える。ＥＣＵ１は、第１実施例とは異なり、制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉状態をパタン＃１及びパタン＃２の一方から他方に切り替えても、各燃料ガス流路２３０，２３１の燃料ガスの流れる方向を切り替えない。
【００８１】
燃料ガスは、パタン＃１及びパタン＃２の何れにおいても、一方の燃料ガス流路２３１を一端の燃料ガスマニホルド５１から他端の燃料ガスマニホルド５０に向かって流れ（経路Ｄ２ｃ，Ｄ４ｄ）、他方の燃料ガス流路２３０を一端の燃料ガスマニホルド５３から他端の燃料ガスマニホルド５２向かって流れる（経路Ｄ４ｃ，Ｄ２ｄ）。
【００８２】
また、ＥＣＵ１は、パタン＃１の場合、燃料ガス流路２３１が上流側となり、燃料ガス流路２３０が下流側となり、パタン＃２の場合、燃料ガス流路２３０が上流側となり、燃料ガス流路２３１が下流側となるように、制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉を制御する。このため、燃料ガスは、パタン＃１において燃料ガス流路２３１から燃料ガスマニホルド５０を通って燃料電池２の外部に流出して、燃料ガスマニホルド５３から燃料ガス流路２３０に流入する。また、燃料ガスは、パタン＃２において燃料ガス流路２３０から燃料ガスマニホルド５２を通って燃料電池２の外部に流出して、燃料ガスマニホルド５１から燃料ガス流路２３１に流入する。
【００８３】
このように、ＥＣＵ１は、燃料ガスが燃料ガス流路２３１，２３０の一方の一端から燃料電池２の外部に流出して他方の燃料ガス流路２３０，２３１の他方の一端に流入するように制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉を制御する。また、ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａ，ＴＨｂを下回った場合、各燃料ガス流路２３０，２３１内の燃料ガスの流れる方向を維持したまま、燃料ガスが燃料ガス流路２３０，２３１の他方の他端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３０，２３１の一方の他端に流入するように制御弁３００〜３０２，３１０ａ〜３１２ａの開閉を制御する。
【００８４】
これにより、燃料電池２の発電量の低下に応じて、セパレータ２における燃料ガスの入口及び出口の近傍の領域と燃料ガス流路２３０，２３１の中流域の領域が逆転するため、セパレータ２３内の高湿度の領域と低湿度の領域が入れ替わる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度が平均化され、そのばらつきが抑制される。
【００８５】
（第３実施例）
第１及び第２実施例において、セパレータ２３には２つの燃料ガス流路２３０，２３１が設けられているが、３つ以上の燃料ガス流路が設けられていてもよい。
【００８６】
図１０は、制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６をパタン＃１の開閉状態とした場合の第３実施例の燃料電池システムを示す構成図である。図１０において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８７】
燃料電池システムは、ＥＣＵ１、燃料電池２、電圧センサ１０、温度センサ１１、切替部の一例である制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６、燃料ガス供給部８０、及び燃料ガス排出部８１を有する。また、燃料電池システムは、Ｔ字状に分岐した配管７０〜７７が設けられている。なお、図１０では、燃料電池２としてアノード側のセパレータ２３ａのみが示されており、カソード側の供給系及び排出系の図示は省略されている。
【００８８】
セパレータ２３ａには３本の平行な燃料ガス流路２３２〜２３４と燃料ガスマニホルド６０〜６５が設けられている。燃料ガス流路２３２〜２３４は、一例としてストレート形状を有し、複数のリムにより平行な複数の溝に仕切られている。燃料ガス流路２３４は第１流路の一例であり、燃料ガス流路２３２は第２流路の一例である。
【００８９】
燃料ガスマニホルド６０，６３，６４はセパレータ２３ａの一端側で一列に並ぶように設けられ、燃料ガスマニホルド６１，６２，６５はセパレータ２３ａの他端側で一列に並ぶように設けられている。なお、図示は省略するが、セパレータ２４及び樹脂シート２１にも、セパレータ２３ａと同様に燃料ガスマニホルド６０〜６５が設けられている。
【００９０】
燃料ガスマニホルド６０，６１は燃料ガス流路２３４の両端と連通する。燃料ガスは、燃料ガスマニホルド６０，６１の一方から燃料ガス流路２３４に流入して燃料ガスマニホルド６０，６１の他方から流出する。燃料ガスは、燃料ガス流路２３４からセパレータ２３ａの外部にいったん流出して燃料ガス流路２３３に流入する。
【００９１】
燃料ガスマニホルド６２，６３は燃料ガス流路２３３の両端と連通する。燃料ガスは、燃料ガスマニホルド６２，６３の一方から燃料ガス流路２３３に流入して燃料ガスマニホルド６２，６３の他方から流出する。燃料ガスは、燃料ガス流路２３３からセパレータ２３ａの外部にいったん流出して燃料ガス流路２３２に流入する。
【００９２】
燃料ガスマニホルド６４，６５は燃料ガス流路２３２の両端と連通する。燃料ガスは、燃料ガスマニホルド６４，６５の一方から燃料ガス流路２３２に流入して燃料ガスマニホルド６４，６５の他方から流出する。燃料ガスは、燃料ガス流路２３２からセパレータ２３ａの外部に流出する。
【００９３】
燃料ガス供給部８０及び制御弁３０３，３１３は配管７０により接続され、燃料ガス排出部８１及び制御弁３０６，３１６は配管７７により接続されている。制御弁３０３，３０４及び燃料ガスマニホルド６１は配管７１により接続され、制御弁３０４，３０５及び燃料ガスマニホルド６２は配管７２により接続されている。制御弁３０５，３０６及び燃料ガスマニホルド６５は配管７３により接続されている。
【００９４】
制御弁３１３，３１４及び燃料ガスマニホルド６０は配管７４により接続され、制御弁３１４，３１５及び燃料ガスマニホルド６３は配管７５により接続されている。制御弁３１５，３１６及び燃料ガスマニホルド６４は配管７６により接続されている。
【００９５】
ＥＣＵ１は、制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６の開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に切り替える。パタン＃１の開閉状態において、制御弁３０３，３１４，３０５，３１６は開いており、制御弁３０４，３０６，３１３，３１５は閉じている。
【００９６】
このため、燃料ガスは、経路Ｄ１ｅに従って、燃料ガス供給部８０から配管７０，７１を流れて燃料ガスマニホルド６１に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ｅに従って、一方の燃料ガスマニホルド６１から上流側の燃料ガス流路２３４に流入して他方の燃料ガスマニホルド６０から配管７４に流出する。
【００９７】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ｅに従って、配管７４，７５を流れて燃料ガスマニホルド６３に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ｅに従って、一方の燃料ガスマニホルド６３から燃料ガス流路２３３に流入して他方の燃料ガスマニホルド６２から配管７２に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ｅに従って、配管７２，７３を流れて燃料ガスマニホルド６５に流れ込む。
【００９８】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ６ｅに従って、一方の燃料ガスマニホルド６５から下流側の燃料ガス流路２３２に流入して他方の燃料ガスマニホルド６４から配管７６に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ７ａに従って、配管７６，７７を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【００９９】
これにより、燃料ガスマニホルド６１の近傍の領域は燃料ガス流路２３２〜２３４の上流域となり、燃料ガスマニホルド６４の近傍の領域は燃料ガス流路２３２〜２３４の下流域となる。また、燃料ガスマニホルド６０，６２，６３，６５の近傍の領域は燃料ガス流路２３０〜２３４の中流域となる。
【０１００】
図１１は、制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６をパタン＃２の開閉状態とした場合の第３実施例の燃料電池システムを示す構成図である。図１１において、図１０と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１０１】
パタン＃２の開閉状態において、制御弁３０３，３０５，３１４，３１６は閉じており、制御弁３０４，３１３，３１６は開いている。このため、燃料ガスは経路Ｄ１ｆ〜経路Ｄ７ｆに従って流れる。
【０１０２】
燃料ガスは、経路Ｄ１ｆに従って、燃料ガス供給部８０から配管７０，７４を流れて燃料ガスマニホルド６０に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ２ｆに従って、一方の燃料ガスマニホルド６０から上流側の燃料ガス流路２３４に流入して他方の燃料ガスマニホルド６１から配管７１に流出する。
【０１０３】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ３ｆに従って、配管７１，７２を流れて燃料ガスマニホルド６２に流れ込む。次に、燃料ガスは、経路Ｄ４ｆに従って、一方の燃料ガスマニホルド６２から燃料ガス流路２３３に流入して他方の燃料ガスマニホルド６３から配管７５に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ５ｆに従って、配管７５，７６を流れて燃料ガスマニホルド６４に流れ込む。
【０１０４】
次に、燃料ガスは、経路Ｄ６ｆに従って、一方の燃料ガスマニホルド６４から下流側の燃料ガス流路２３２に流入して他方の燃料ガスマニホルド６５から配管７３に流出する。次に、燃料ガスは、経路Ｄ７ｆに従って、配管７３，７７を流れて燃料ガス排出部８１に入る。
【０１０５】
これにより、燃料ガスマニホルド６０の近傍の領域は燃料ガス流路２３２〜２３４の上流域となり、燃料ガスマニホルド６５の近傍の領域は燃料ガス流路２３２〜２３４の下流域となる。また、燃料ガスマニホルド６１，６２，６３，６４の近傍の領域は燃料ガス流路２３０〜２３４の中流域となる。
【０１０６】
図１２は、パタン＃１及びパタン＃２の場合のセパレータ２３ａ内の湿度分布の一例を示す図である。図１２において図１０と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１０７】
符号Ｇｃは、パタン＃１の場合の湿度分布を示す。燃料ガスは、上流側の燃料ガス流路２３４内を燃料ガスマニホルド６１から燃料ガスマニホルド６０に向かって流れ（経路Ｄ２ｅ）、燃料ガス流路２３３内を燃料ガスマニホルド６３から燃料ガスマニホルド６２に向かって流れる（経路Ｄ４ｅ）。また、燃料ガスは、下流側の燃料ガス流路２３２内を燃料ガスマニホルド６５から燃料ガスマニホルド６４に向かって流れる（経路Ｄ６ｅ）。
【０１０８】
このとき、燃料ガスは上流側の燃料ガス流路２３４の一端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３３の一端に流入する（経路Ｄ３ｅ）。また、燃料ガスは燃料ガス流路２３３の一端から燃料電池２の外部に流出して下流側の燃料ガス流路２３２の一端に流入する（経路Ｄ５ｅ）。
【０１０９】
燃料ガスマニホルド６０〜６５のうち、燃料ガスマニホルド６１は、経路Ｄ１ｅ〜Ｄ６ｅ上で燃料ガス供給部８０に最も近いため、燃料ガスの入口となり、燃料ガスマニホルド６４は、経路Ｄ１ｅ〜Ｄ６ｅ上で燃料ガス排出部８１に最も近いため、燃料ガスの出口となる。したがって、燃料ガス流路２３２〜２３４内の燃料ガスマニホルド６１の近傍の領域Ｓｃと燃料ガスマニホルド６４の近傍の領域Ｓｅは乾燥して低湿度となる。一方、燃料ガス流路２３２，２３４内の燃料ガスマニホルド６０，６５の近傍と燃料ガス流路２３３全体を含む領域Ｓｄは、燃料ガス流路２３２〜２３４の中流域に該当するため、湿潤して高湿度となる。
【０１１０】
符号Ｇｄは、パタン＃２の場合の湿度分布を示す。燃料ガスは、上流側の燃料ガス流路２３４内を燃料ガスマニホルド６０から燃料ガスマニホルド６１に向かって流れ（経路Ｄ２ｆ）、燃料ガス流路２３３内を燃料ガスマニホルド６２から燃料ガスマニホルド６３に向かって流れる（経路Ｄ４ｆ）。また、燃料ガスは、下流側の燃料ガス流路２３２内を燃料ガスマニホルド６４から燃料ガスマニホルド６５に向かって流れる（経路Ｄ６ｆ）。
【０１１１】
このとき、燃料ガスは上流側の燃料ガス流路２３４の一端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３３の一端に流入する（経路Ｄ３ｆ）。また、燃料ガスは燃料ガス流路２３３の一端から燃料電池２の外部に流出して下流側の燃料ガス流路２３２の一端に流入する（経路Ｄ５ｆ）。
【０１１２】
燃料ガスマニホルド６０〜６５のうち、燃料ガスマニホルド６０は、経路Ｄ１ｆ〜Ｄ６ｆ上で燃料ガス供給部８０に最も近いため、燃料ガスの入口となり、燃料ガスマニホルド６５は、経路Ｄ１ｆ〜Ｄ６ｆ上で燃料ガス排出部８１に最も近いため、燃料ガスの出口となる。したがって、燃料ガス流路２３２〜２３４内の燃料ガスマニホルド６０の近傍の領域Ｓｈと燃料ガスマニホルド６５の近傍の領域Ｓｆは乾燥して低湿度となる。一方、燃料ガス流路２３２，２３４内の燃料ガスマニホルド６１，６４の近傍と燃料ガス流路２３３全体を含む領域Ｓｄは、燃料ガス流路２３２〜２３４の中流域に該当するため、湿潤して高湿度となる。
【０１１３】
このように、パタン＃１とパタン＃２の間では、各燃料ガス流路２３２〜２３４内の燃料ガスの流れる方向が互いに反対向きの関係となる。このため、パタン＃１とパタン＃２の間では、燃料ガス流路２３２，２３４内の乾燥する領域Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｈ，Ｓｆと湿潤する領域Ｓｄ，Ｓｇが入れ替わる。したがって、燃料ガス流路２３０，２３１内の湿度が平均化され、そのばらつきが抑制される。
【０１１４】
ＥＣＵ１は、図６のフローチャートに従って制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６の開閉を制御する。つまり、ＥＣＵ１は、電圧が閾値ＴＨａ，ＴＨｂを下回った場合、各燃料ガス流路２３２〜２３４内の燃料ガスの流れる方向がそれぞれ逆転することにより燃料ガスが燃料ガス流路２３４の他端から燃料電池２の外部に流出して燃料ガス流路２３２の他端に流入するように制御弁３０３〜３０６，３１３〜３１６の開閉を切り替える。
【０１１５】
このため、燃料電池２の発電量の低下に応じて、上流側の燃料ガス流路２３４内で燃料ガスの入口の近傍の領域Ｓｃ，Ｓｈが入れ替わり、下流側の燃料ガス流路２３２内で燃料ガスの出口の近傍の領域Ｓｅ，Ｓｆが入れ替わるため、セパレータ２３ａ内の高湿度の領域と低湿度の領域が入れ替わる。したがって、燃料ガス流路２３２〜２３４内の湿度が平均化され、そのばらつきが抑制される。
【０１１６】
各実施例において、ＥＣＵ１は、燃料電池２の電圧に応じて制御弁３００〜３０２，３１０〜３１２，３１０ａ〜３１２ａ，３０３〜３０６，３１３〜３１６の開閉状態をパタン＃１またはパタン＃２に切り替えるが、これに限定されず、燃料電池２の抵抗値に応じて切り替えてもよい。この場合、ＥＣＵ１は、例えば電流センサから燃料電池２の出力電流を取得し、電圧センサ１０から取得した電圧と出力電流から抵抗値を算出する。
【０１１７】
ＥＣＵ１は、上記のステップＳｔ３，Ｓｔ７において抵抗値を閾値と比較する。ステップＳｔ３において、ＥＣＵ１は、抵抗値が閾値より大きい場合（ステップＳｔ３のＹｅｓ）、開閉状態をパタン＃２に切り替え（ステップＳｔ６）、そうでない場合（ステップＳｔ３のＮｏ）、水収支を判定する（ステップＳｔ４）。また、ステップＳｔ７において、ＥＣＵ１は、抵抗値が閾値より大きい場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、開閉状態をパタン＃１に切り替え（ステップＳｔ８）、そうでない場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、水収支を判定する（ステップＳｔ４）。
【０１１８】
抵抗値は、電圧とは異なり、燃料電池２の要求出力に依らないため、ＥＣＵ１は、上記のようなマップデータを必要とせずに燃料電池２の発電状態を判定することができる。
【０１１９】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１        ＥＣＵ（制御部）
２        燃料電池
２３，２３ａ，２４      セパレータ
３００〜３０２，３１０〜３１２    制御弁（弁）
３１０ａ〜３１２ａ，３０３〜３０６，３１３〜３１６  制御弁（弁）
２３０，２３１      燃料ガス流路
２３２〜２３４      燃料ガス流路
【図１】
2020061213.tif 000003
【図２】
2020061213.tif 000004
【図３】
2020061213.tif 000005
【図４】
2020061213.tif 000006
【図５】
2020061213.tif 000007
【図６】
2020061213.tif 000008
【図７】
2020061213.tif 000009
【図８】
2020061213.tif 000010
【図９】
2020061213.tif 000011
【図１０】
2020061213.tif 000012
【図１１】
2020061213.tif 000013
【図１２】
2020061213.tif 000014