(57)【要約】【課題】簡単な構成及び工程で、膜加湿器の乾燥を確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、供給前後の酸化剤ガス間で水交換を行う膜加湿器３２と、前記膜加湿器３２を通過した前記酸化剤ガスを、前記燃料電池スタック１２に向かって圧送するコンプレッサ３４と、前記酸化剤ガスを前記燃料電池スタック１２に適した温度に調整する熱交換器３６と、前記熱交換器３６と前記燃料電池スタック１２との間から分岐し、前記膜加湿器３２の上流に接続される戻し流路３８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される反応ガスにより発電を行う燃料電池と、
供給前の前記反応ガスと前記燃料電池から排出される排出反応ガスとの間で、水交換を行う膜加湿器と、
前記膜加湿器を通過した前記反応ガスを、前記燃料電池に向かって圧送するコンプレッサと、
前記コンプレッサから圧送された前記反応ガスを、前記燃料電池に適した温度に調整する熱交換器と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池の反応ガス供給口に向かって、前記膜加湿器、前記コンプレッサ及び前記熱交換器の順に配置されるとともに、
前記熱交換器と前記燃料電池との間から分岐し、前記膜加湿器の上流に接続される戻し流路を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記戻し流路には、流量調整弁が配設されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の運転状況に基づいて前記流量調整弁の開度を調整する制御部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池システムにおいて、前記コンプレッサの運転状況に基づいて前記流量調整弁の開度を調整する制御部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の燃料電池システムにおいて、前記熱交換器の出口側から前記膜加湿器の排出反応ガスの入口までの流路間に配置され、前記反応ガス又は前記排出反応ガスの温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、検出された前記温度を付加して前記流量調整弁の開度を調整することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
供給される反応ガスにより発電を行う燃料電池と、
供給前の前記反応ガスと前記燃料電池から排出される排出反応ガスとの間で、水交換を行う膜加湿器と、
前記膜加湿器を通過した前記反応ガスを、前記燃料電池に向かって圧送するコンプレッサと、
前記コンプレッサから圧送された前記反応ガスを、前記燃料電池に適した温度に調整する熱交換器と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池の反応ガス供給口に向かって配置される前記膜加湿器、前記コンプレッサ及び前記熱交換器の順に、前記反応ガスを流通させて発電を行う工程と、
発電中に前記膜加湿器が乾燥する条件であるか否かを判断する工程と、
前記膜加湿器が乾燥する条件であると判断された際、前記熱交換器と前記燃料電池との間から前記反応ガスを分岐させ、前記反応ガスを前記膜加湿器の上流に戻す工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項７】
請求項６記載の運転方法において、前記燃料電池の運転状況に基づいて前記反応ガスの分岐量を調整することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の運転方法において、前記コンプレッサの運転状況に基づいて前記反応ガスの分岐量を調整することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の運転方法において、前記熱交換器の出口側から前記膜加湿器の排出反応ガスの入口までの流路間における前記反応ガス又は前記排出反応ガスの温度を検出し、検出された前記温度を付加して前記反応ガスの分岐量を調整することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素や酸素等の供給される反応ガスにより発電を行う燃料電池と、供給前の前記反応ガスと前記燃料電池から排出される排出反応ガスとの間で、水交換を行う膜加湿器と、前記膜加湿器を通過した前記反応ガスを、前記燃料電池に向かって圧送するコンプレッサと、前記コンプレッサから圧送された前記反応ガスを、前記燃料電池に適した温度に調整する熱交換器とを備える燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この燃料電池は、通常、所定数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池では、電解質膜が所望の機能を発揮するために、前記電解質膜を適度に加湿する必要がある。従って、燃料電池に供給される前の酸化剤ガスや燃料ガスを予め加湿するために、加湿器が使用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムは、図８に示すように、空気供給通路１より供給された空気と、水素供給通路２より供給された水素とを反応させて発電する燃料電池３と、前記空気供給通路１に設けられ、前記燃料電池３へ空気を圧送する空気圧送手段４と、前記空気供給通路１の前記空気圧送手段４の上流側で空気を加湿する加湿手段５とを備えている。
【０００５】
空気供給通路１の空気圧送手段４の下流側で分岐して前記空気供給通路１の加湿手段５の上流側に接続する空気還流通路６と、前記空気還流通路６を開閉する空気還流通路開閉手段７とを設けている。
【０００６】
そして、低温時には、空気圧送手段４から吐出された空気を空気還流通路６により還流させることによって、加湿手段５の暖気を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４７２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１では、加湿手段５として、通常、中空糸を用いる膜加湿器が採用されている。この膜加湿器では、燃料電池３の反応に使用された空気が空気排出用通路８を介して導入されているが、この排出空気の湿度が低下すると、凝縮水がなくなって水分の受け渡しが困難になり、加湿効率が大幅に低下するおそれがある。このため、上記の特許文献１において、加湿手段５により加湿された空気を、空気還流通路６に分岐して前記加湿手段５の上流側に戻すことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、空気還流通路６に分岐される加湿空気は、空気圧送手段４を通過することによって相当に高温となっている。従って、高温の加湿ガスを加湿手段５に直接戻すと、前記加湿手段５が乾燥（ドライアップ）してしまう。これにより、加湿手段５の加湿効率が大幅に低下するという問題がある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成及び工程で、膜加湿器の乾燥を確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池システム及びその運転方法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】
【００１１】
本発明は、供給される反応ガスにより発電を行う燃料電池と、供給前の前記反応ガスと前記燃料電池から排出される排出反応ガスとの間で、水交換を行う膜加湿器と、前記膜加湿器を通過した前記反応ガスを、前記燃料電池に向かって圧送するコンプレッサと、前記コンプレッサから圧送された前記反応ガスを、前記燃料電池に適した温度に調整する熱交換器とを備える燃料電池システム及びその運転方法に関するものである。
【００１２】
この燃料電池システムは、燃料電池の反応ガス供給口に向かって、膜加湿器、コンプレッサ及び熱交換器の順に配置されるとともに、前記熱交換器と前記燃料電池との間から分岐し、前記膜加湿器の上流に接続される戻し流路を備えている。
【００１３】
また、この燃料電池システムは、戻し流路には、流量調整弁が配設されることが好ましい。
【００１４】
さらに、この燃料電池システムは、燃料電池の運転状況に基づいて流量調整弁の開度を調整する制御部を備えることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、この燃料電池システムは、コンプレッサの運転状況に基づいて流量調整弁の開度を調整する制御部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、この燃料電池システムは、熱交換器の出口側から膜加湿器の排出反応ガスの入口までの流路間に配置され、反応ガス又は排出反応ガスの温度を検出する温度センサを備え、制御部は、検出された前記温度を付加して流量調整弁の開度を調整することが好ましい。
【００１７】
さらに、この運転方法は、燃料電池の反応ガス供給口に向かって配置される膜加湿器、コンプレッサ及び熱交換器の順に、反応ガスを流通させて発電を行う工程と、発電中に前記膜加湿器が乾燥する条件であるか否かを判断する工程と、前記膜加湿器が乾燥する条件であると判断された際、前記熱交換器と前記燃料電池との間から前記反応ガスを分岐させ、前記反応ガスを前記膜加湿器の上流に戻す工程とを有している。
【００１８】
さらにまた、この運転方法は、燃料電池の運転状況に基づいて反応ガスの分岐量を調整することが好ましい。
【００１９】
また、この運転方法は、コンプレッサの運転状況に基づいて反応ガスの分岐量を調整することが好ましい。
【００２０】
さらに、この運転方法は、熱交換器の出口側から膜加湿器の排出反応ガスの入口までの流路間における反応ガス又は排出反応ガスの温度を検出し、検出された前記温度を付加して前記反応ガスの分岐量を調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、膜加湿器、コンプレッサ及び熱交換器を通過した加湿反応ガスが、前記膜加湿器の上流に戻されている。このため、膜加湿器には、湿潤で且つ適度な温度、すなわち、燃料電池への供給温度に維持された加湿反応ガスが供給されている。
【００２２】
従って、十分な水分を含んだ適温の加湿反応ガスが供給される膜加湿器は、膜の乾燥が確実に抑制され、良好な加湿性能を確保することが可能になる。しかも、膜加湿器は、必要以上に高温の加湿反応ガスに曝されることがなく、高温による損傷を可及的に阻止することができる。これにより、燃料電池の出力を制限する必要がなく、所望の発電を良好に遂行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する発電セルの分解斜視説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【図４】電流値と加湿性能との関係図である。
【図５】第２の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る運転方法を実施するための燃料電池システムの概略構成図である。
【図７】前記第３の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【図８】特許文献１に開示されている燃料電池システムの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０は、図示しない燃料電池車両に搭載されており、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２に燃料ガス（反応ガス）を供給するための燃料ガス供給機構１４と、前記燃料電池スタック１２に酸化剤ガス（反応ガス）を供給するための酸化剤ガス供給機構１６と、前記燃料電池スタック１２に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給機構（図示せず）とを備える。
【００２５】
燃料ガス供給機構１４は、燃料ガスとして水素ガスが貯留される燃料タンク（水素タンク）１８を備える。この燃料タンク１８には、燃料ガス供給配管２０の一端が接続され、前記燃料ガス供給配管２０の他端は、遮断弁２１及びエゼクタ２２を介して燃料電池スタック１２に接続される。
【００２６】
燃料ガス供給機構１４は、使用済みの燃料ガスを排出するための排出燃料ガス配管２４を備える。この排出燃料ガス配管２４は、リターン配管２６を介してエゼクタ２２に接続されるとともに、希釈器２８を介して外部に開放可能である。
【００２７】
酸化剤ガス供給機構１６は、空気供給配管３０を備え、この空気供給配管３０には、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給口（後述する酸化剤ガス供給連通孔６４ａ）に向かって、膜加湿器３２、コンプレッサ３４及び熱交換器３６の順に配置される。
【００２８】
膜加湿器３２は、供給前の酸化剤ガスと前記燃料電池スタック１２から排出される排出酸化剤ガスとの間で、水交換を行う。コンプレッサ３４は、膜加湿器３２を通過した酸化剤ガスを、燃料電池スタック１２に向かって圧送する。熱交換器３６は、コンプレッサ３４から圧送された酸化剤ガスを、燃料電池スタック１２に適した温度に調整する。
【００２９】
例えば、膜加湿器３２に供給される酸化剤ガスは、常温（２０℃前後）であり、コンプレッサ３４から吐出される酸化剤ガスは、１８０℃前後であり、熱交換器３６から導出される酸化剤ガスは、８０℃前後である。
【００３０】
空気供給配管３０には、熱交換器３６と燃料電池スタック１２との間から分岐し、膜加湿器３２の上流に接続される戻し流路３８が設けられる。戻し流路３８には、逆止弁４０と流量調整弁４２とが配設される。
【００３１】
酸化剤ガス供給機構１６は、使用済みの酸化剤ガスを排出するための排出酸化剤ガス配管４３を備える。この排出酸化剤ガス配管４３は、膜加湿器３２に接続される。膜加湿器３２は、例えば、中空糸膜型加湿器を採用することができる。
【００３２】
中空糸膜型加湿器は、多数の孔部を有する多孔管体を備え、前記多孔管体の外周には、複数の中空糸膜が配設される。多孔管体内には、排出酸化剤ガス配管４３に連通して排出酸化剤ガス（排出反応ガス）が供給される。中空糸膜内には、空気供給配管３０を介して反応前の空気が供給される。
【００３３】
燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２の運転状況を検出するとともに、コンプレッサ３４及び流量調整弁４２の制御を行う制御部４４を備える。
【００３４】
燃料電池スタック１２は、複数の発電セル５０が車長方向である水平方向（図１及び図２中、矢印Ａ方向）に積層されるとともに、積層方向の両端には、ターミナルプレート５２ａ、５２ｂ及び絶縁プレート５４ａ、５４ｂを介して金属製エンドプレート５６ａ、５６ｂが配設される（図１参照）。
【００３５】
図２に示すように、各発電セル５０は、電解質膜・電極構造体５８と、前記電解質膜・電極構造体５８を挟持する第１及び第２セパレータ６０、６２とを備えるとともに、縦長に構成される。第１及び第２セパレータ６０、６２は、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。
【００３６】
発電セル５０の長辺方向（矢印Ｃ方向）の一端縁部（上端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔６４ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔６６ａが設けられる。
【００３７】
発電セル５０の長辺方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔６４ｂ及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔６６ｂが設けられる。
【００３８】
発電セル５０の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔６８ａが設けられるとともに、前記発電セル５０の短辺方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔６８ｂが設けられる。
【００３９】
電解質膜・電極構造体５８は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜７０と、前記固体高分子電解質膜７０を挟持するアノード側電極７２及びカソード側電極７４とを備える。
【００４０】
第１セパレータ６０の電解質膜・電極構造体５８に向かう面６０ａには、燃料ガス供給連通孔６６ａと燃料ガス排出連通孔６６ｂとを連通する燃料ガス流路７６が形成される。この燃料ガス流路７６は、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部により構成される。第１セパレータ６０の面６０ａとは反対の面６０ｂには、冷却媒体供給連通孔６８ａと冷却媒体排出連通孔６８ｂとを連通する冷却媒体流路７８が形成される。
【００４１】
第２セパレータ６２の電解質膜・電極構造体５８に向かう面６２ａには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部からなる酸化剤ガス流路８０が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路８０は、酸化剤ガス供給連通孔６４ａと酸化剤ガス排出連通孔６４ｂとに連通する。第２セパレータ６２の面６２ａとは反対の面６２ｂには、第１セパレータ６０の面６０ｂと重なり合って冷却媒体流路７８が一体的に形成される。図示しないが、第１及び第２セパレータ６０、６２には、必要に応じてシール部材が設けられる。
【００４２】
燃料電池スタック１２は、例えば、エンドプレート５６ａ、５６ｂを端板とするケーシング（図示せず）を備えてもよく、あるいは、前記エンドプレート５６ａ、５６ｂ間を図示しないタイロッドで連結して構成してもよい。
【００４３】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、第１の実施形態に係る運転方法との関連で、図３に示すフローチャートに沿って以下に説明する。
【００４４】
先ず、燃料電池システム１０が起動されると（ステップＳ１）、図１に示すように、酸化剤ガス供給機構１６を構成するコンプレッサ３４が駆動され、酸化剤ガスである外部空気が吸引されて空気供給配管３０に導入される。この空気は、空気供給配管３０から膜加湿器３２内に導入され、中空糸膜（図示せず）を通ってコンプレッサ３４に吸引される。
【００４５】
その際、排出酸化剤ガス配管４３を介して多孔管体（図示せず）には、後述するように、反応に使用された酸化剤ガスである排出酸化剤ガスが供給されている。このため、使用前の空気には、排出酸化剤ガス中に含まれる水分が移動し、この使用前の空気が加湿される。加湿された空気は、コンプレッサ３４から熱交換器３６に供給されて温度が低下された後、エンドプレート５６ｂを通って燃料電池スタック１２内の酸化剤ガス供給連通孔６４ａに供給される。
【００４６】
一方、燃料ガス供給機構１４では、遮断弁２１の開放作用下に、燃料タンク１８内の燃料ガス（水素ガス）が、エゼクタ２２を通ってエンドプレート５６ａから燃料電池スタック１２内の燃料ガス供給連通孔６６ａに導入される。さらに、図示しない冷却媒体供給機構の作用下に、エンドプレート５６ａを通って燃料電池スタック１２内の冷却媒体供給連通孔６８ａに冷却媒体が導入される。
【００４７】
図２に示すように、燃料電池スタック１２内の発電セル５０に供給された空気は、酸化剤ガス供給連通孔６４ａから第２セパレータ６２の酸化剤ガス流路８０に導入され、電解質膜・電極構造体５８のカソード側電極７４に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔６６ａから第１セパレータ６０の燃料ガス流路７６に導入され、電解質膜・電極構造体５８のアノード側電極７２に沿って移動する。
【００４８】
従って、各電解質膜・電極構造体５８では、カソード側電極７４に供給される空気中の酸素と、アノード側電極７２に供給される燃料ガス（水素）とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４９】
次いで、カソード側電極７４に供給されて消費された空気は、酸化剤ガス排出連通孔６４ｂに沿って流動した後、排出酸化剤ガスとしてエンドプレート５６ｂから排出酸化剤ガス配管４３に排出される（図１参照）。
【００５０】
制御部４４では、燃料電池スタック１２の運転状況、例えば、前記燃料電池スタック１２の出力指令値や該燃料電池スタック１２の測定電流値を検出している（ステップＳ２）。
【００５１】
制御部４４は、検出された燃料電池スタック１２の運転状況に基づいて、膜加湿器３２が乾燥する条件であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、膜加湿器３２が乾燥する条件とは、燃料電池スタック１２の高負荷運転が、所定の時間以上にわたって継続される際のように、排出酸化剤ガス配管４３に排出されるオフガス温度が高温になっている場合がある。
【００５２】
また、燃料電池スタック１２が低負荷で運転される際には、この燃料電池スタック１２内でのフラッディングを抑制するために、供給される空気流量が多くなる場合がある。このため、生成水量に対する空気流量が高くなって、膜加湿器３２の乾燥（ドライアップ）が惹起され易い（図４参照）。
【００５３】
従って、制御部４４は、上記の燃料電池スタック１２の運転状況から、膜加湿器３２が乾燥する条件であると判断すると（ステップＳ３中、ＮＯ）、ステップＳ４に進んで、流量調整弁４２の開動（開度）制御を行う。これにより、熱交換器３６から導出される加湿空気の一部は、空気供給配管３０から戻し流路３８に分岐して膜加湿器３２の上流側に戻され、再度、前記膜加湿器３２に供給される。
【００５４】
この場合、第１の実施形態では、空気供給配管３０に沿って、膜加湿器３２、コンプレッサ３４及び熱交換器３６を通過した加湿空気が、戻し流路３８を介して前記膜加湿器３２の上流に戻されている。このため、膜加湿器３２には、湿潤で且つ適度な温度、すなわち、燃料電池スタック１２への供給温度に維持された加湿空気が供給されている。
【００５５】
具体的には、膜加湿器３２に供給される空気は、常温（２０℃前後）であり、コンプレッサ３４から吐出される加湿空気は、１８０℃前後であり、熱交換器３６から導出される加湿空気は、８０℃前後である。従って、十分な水分を含んだ適温の加湿空気が供給される膜加湿器３２は、膜の乾燥が確実に抑制され、良好な加湿性能を確保することが可能になるという効果が得られる。
【００５６】
しかも、膜加湿器３２は、例えば、コンプレッサ３４から吐出される高温の加湿空気に曝されることがなく、高温による損傷を可及的に阻止することができる。これにより、高温空気の量を制限するために燃料電池スタック１２の出力を制限する必要がなく、所望の発電を確実に遂行することが可能になる。
【００５７】
なお、上記の工程は、燃料電池システム１０の運転が停止されるまで継続される（ステップＳ５）。
【００５８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【００５９】
なお、第１の実施形態に係る運転方法と同一の構成工程については、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１に示す燃料電池システム１０において、前記燃料電池システム１０の起動が行われた後（ステップＳ１１）、制御部４４では、コンプレッサ３４の運転状況が検出される（ステップＳ１２）。ここで、コンプレッサ３４の運転状況とは、前記コンプレッサ３４の回転数指令値や、該コンプレッサ３４を通過する空気の測定流量値等である。
【００６１】
そして、制御部４４は、上記のコンプレッサ３４の運転状況に基づいて、燃料電池スタック１２の高負荷運転により高温で且つ空気流量が多いと判断された際、又は、前記燃料電池スタック１２が低負荷運転を行っていると判断された際、膜加湿器３２が乾燥すると判断し（ステップＳ１３中、ＮＯ）、流量調整弁４２の開度制御を行っている（ステップＳ１４）。
【００６２】
これにより、第２の実施形態では、膜加湿器３２が乾燥する条件であると判断された際、熱交換器３６から吐出される湿潤で且つ適度な温度の加湿空気を、前記膜加湿器３２の上流側に戻すため、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る運転方法を実施するための燃料電池システム９０の概略構成図である。
【００６４】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
燃料電池システム９０は、熱交換器３６の出口側から膜加湿器３２の排出酸化剤ガス入口までの流路間、例えば、排出酸化剤ガス配管４３に配置される温度センサ９２を備える。
【００６６】
この第３の実施形態では、図７に示すように、燃料電池システム９０が起動されると（ステップＳ２１）、燃料電池スタック１２の運転状況（第１の実施形態と同様）及び温度センサ９２による燃料電池スタック１２の温度が検出される（ステップＳ２２）。
【００６７】
さらに、このステップＳ２３では、特に、燃料電池スタック１２が低負荷運転されるとともに、この燃料電池スタック１２から排出される排出酸化剤ガスの温度が規定値よりも高いと判断された場合に、膜加湿器３２に加湿空気のリターン制御を行う（ステップＳ２４）。
【００６８】
従って、第３の実施形態では、特に、燃料電池スタック１２が低負荷運転で且つ前記燃料電池スタック１２からの排出酸化剤ガスの温度が高い場合に惹起され易い膜加湿器３２の乾燥を、適切に防止することができるという効果が得られる。しかも、戻し流路３８に加湿空気を過度に戻すことがなく、コンプレッサ３４の動力損失や戻し水分量の不足を確実に阻止することができるという利点がある。
【００６９】
なお、第３の実施形態では、燃料電池スタック１２の運転状況と、この燃料電池スタック１２の排出酸化剤ガス温度（又は供給加湿空気温度）とを検出しているが、例えば、第２の実施形態と同様に、コンプレッサ３４の運転状況と、前記燃料電池スタック１２の温度とを検出してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０、９０…燃料電池システム        １２…燃料電池スタック
１４…燃料ガス供給機構              １６…酸化剤ガス供給機構
１８…燃料タンク                    ３０…空気供給配管
３２…膜加湿器                      ３４…コンプレッサ
３６…熱交換器                      ３８…戻し流路
４０…逆止弁                        ４２…流量調整弁
４３…排出酸化剤ガス配管            ４４…制御部
５０…発電セル                      ５８…電解質膜・電極構造体
６０、６２…セパレータ              ７０…固体高分子電解質膜
７２…アノード側電極                ７４…カソード側電極
９２…温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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