(57)【要約】【課題】  燃料電池システムの停止時に排出弁における凝縮水を確実に除去する。【解決手段】  反応ガスが供給されて発電をする燃料電池１と、燃料電池１から排出される反応ガスを再度燃料電池１に戻す第１循環流路Ｌ２と、第１循環流路Ｌ２内の反応ガスを循環させる循環ポンプ８と、当該第１循環流路Ｌ２を流れる反応ガスに含まれる水分を排出する除水手段６，７と、第１循環流路Ｌ２内の反応ガスを排出させる排出弁９と、排出弁９と第１循環流路Ｌ２とを接続する排出流路Ｌ５と、排出流路Ｌ５と第１循環流路Ｌ２における循環ポンプ８の上流部とに接続された第２循環流路Ｌ３を備える。このような燃料電池システムは、循環ポンプ８を駆動させることによって第１循環流路Ｌ２及び第２循環流路Ｌ３に反応ガスを循環させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されて発電をする燃料電池と、
前記燃料電池から排出される反応ガスを再度燃料電池に戻す第１循環流路と、
前記第１循環流路内の反応ガスを循環させる循環ポンプと、
前記第１循環流路に接続され、当該第１循環流路を流れる反応ガスに含まれる水分を排出する除水手段と、
前記第１循環流路内の反応ガスを排出させる排出弁と、
前記排出弁と前記第１循環流路とを接続する排出流路と、
前記排出流路と前記第１循環流路における前記循環ポンプの上流部とに接続された第２循環流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記第２循環流路には、当該第２循環流路における反応ガスの流量を調整するオリフィスが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記オリフィスの上流側にフィルタが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記フィルタの径が、前記排出弁の径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第２循環流路に設けられた循環遮断弁を備え、
前記燃料電池システムの運転時には、前記循環遮断弁を開状態又は閉状態とし、
前記燃料電池システムの停止時には、前記循環遮断弁を開状態とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池システムの停止時に、前記循環ポンプを少なくとも一定時間以上作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記排出弁は、前記燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に開状態とされることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記排出弁は、前記燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に開状態と閉状態とが繰り返されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を発電させる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、反応極に供給される反応ガスを電気化学的に反応させることにより発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムが、下記の特許文献１などにて知られている。このような燃料電池システムは、燃料電池の零下起動時において、燃料電池及びガス循環流路内の残留水が凍結することにより起動ができない場合があるため、燃料電池システム停止時に燃料電池及び循環流路内の残留水を排出する必要がある。そこで、特許文献１に記載された燃料電池システムは、アノード極に空気を導入して当該アノード極に残留している水分を排出するように構成されている。
【特許文献１】特開２００５−１１６２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された燃料電池システムであっても、反応ガス（水素ガス）を排出する排出弁（パージ弁）の径は、反応ガスを制限する必要があるために大きくすることができず、当該排出弁において凝縮水が溜まるという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池システムの停止時に排出弁における凝縮水の除水量を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、反応ガスが供給されて発電をする燃料電池と、燃料電池から排出される反応ガスを再度燃料電池に戻す第１循環流路と、第１循環流路内の反応ガスを循環させる循環ポンプと、第１循環流路に接続され、当該第１循環流路を流れる反応ガスに含まれる水分を排出する除水手段と、第１循環流路内の反応ガスを排出させる排出弁と、排出弁と第１循環流路とを接続する排出流路とを備え、上述の課題を解決するために、排出流路と第１循環流路における循環ポンプの上流部とに接続された第２循環流路を備える。このような燃料電池システムは、第１循環流路及び第２循環流路に反応ガスを循環させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システムによれば、循環ポンプを駆動させることによって第１循環流路及び第２循環流路に反応ガスを循環させるので、燃料電池の生成水を除水手段により除去し、同時に、第２循環流路に反応ガスを循環させて排出弁の凝縮水を除去できる。したがって、この燃料電池システムによれば、排出弁における凝縮水の除水量を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムは、例えば図１に示すように構成される。燃料電池システムには、燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系とが備えられている。水素系及び空気系は、コントロールユニット２によってその動作が制御される。
【０００９】
燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を介して一対の反応極（燃料極および酸化剤極）が対設された燃料電池構造体を、セパレータを介して複数積層することにより構成される燃料電池スタック（燃料電池）１を備える。この燃料電池スタック１は、アノード（燃料極）に燃料ガス（反応ガス）が供給されるとともに、カソード（酸化剤極）に酸化剤ガス（反応ガス）が供給されることにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして空気を用いるケースについて説明する。燃料電池スタック１は、アノードに水素ガス、カソードに空気がそれぞれ供給され、以下の（１）、（２）に示す電極の電気化学反応により発電が行われる。
アノード（水素極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-         （１）
カソード（酸素極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋ (１／２)Ｏ2 →Ｈ2Ｏ        （２）
【００１０】
水素系は、燃料電池スタック１に水素ガスを供給する水素供給流路Ｌ１に、水素ガスを貯蔵する水素タンク３、燃料電池スタック１への水素ガスの供給を制御する水素調圧弁４及び燃料電池スタック１に供給される水素ガスの圧力を検出する水素ガス圧力センサ５が設けられている。
【００１１】
水素系においては、燃料電池スタック１で消費されなかった水素ガスを再循環させる第１水素循環流路Ｌ２を備える。第１水素循環流路Ｌ２には、第１水素循環流路Ｌ２内の水素ガスに含まれる水分を除去する気液分離器６及び水分排出弁７（除水手段）、第１水素循環流路Ｌ２内の水素ガスを循環させる循環ポンプ８が設けられている。
【００１２】
水素系においては、第１水素循環流路Ｌ２から分岐して導入流路Ｌ４及び第２水素循環流路Ｌ３が設けられ、当該第２水素循環流路Ｌ３にオリフィス１０が設けられている。第２水素循環流路Ｌ３及び導入流路Ｌ４から分岐して、燃料電池スタック１のアノードから排出された水素ガスを外部へ排出する水素排出流路Ｌ５が設けられている。水素排出流路Ｌ５には、水素ガスの排出を制御する水素排出弁９が設けられている。
【００１３】
水素タンク３は、燃料ガスとして高圧の水素ガスを貯蔵している。
【００１４】
水素調圧弁４は、コントロールユニット２からの制御信号により、その開度が制御され、燃料電池スタック１に供給される水素ガスの流量を制御し、これによって燃料電池スタック１の入口における水素ガスの圧力を制御している。
【００１５】
水素ガス圧力センサ５は、燃料電池スタック１のアノード入口における水素ガスの圧力を検出し、コントロールユニット２に検出値を出力している。
【００１６】
循環ポンプ８は、コントロールユニット２からの制御信号により、その回転数が制御され、燃料電池スタック１から第１水素循環流路Ｌ２に排出された水素ガスを吸い込み、再度燃料電池スタック１へ供給している。なお、循環ポンプ８は本実施例にて説明する電動式であっても、後述する既知の機械式であっても良い。
【００１７】
気液分離器６は、燃料電池スタック１から排出された水素ガスに含まれる気体状の水分を液体状に分離する。水分排出弁７は、コントロールユニット２からの制御信号に応じて開閉動作を行い、気液分離器６によって分離された液体水分を外部に排出する。
【００１８】
オリフィス１０は、第２水素循環流路Ｌ３における流量を調整する。従って、オリフィス１０の径によって、第１水素循環流路Ｌ２から導入流路Ｌ４及び第２水素循環流路Ｌ３に流入する水素ガス流量が決定される。なお、第１水素循環流路Ｌ２と第２水素循環流路Ｌ３の流量の比率は、運転条件によって異なるがおおよそ５０：１の割合となっている。
【００１９】
水素排出流路Ｌ５は、水素排出弁９を介して水素ガスを外部に排出する。水素排出弁９は、コントロールユニット２からの制御信号に従って開閉動作が制御され水素ガスをパージさせる。
【００２０】
空気系は、空気供給流路Ｌ６上に、酸化剤ガスである空気を加圧して燃料電池スタック１のカソードに供給するコンプレッサ１１と、燃料電池スタック１に供給される空気の圧力を検出する空気圧力センサ１２と、燃料電池スタック１における空気の圧力を調整する空気調圧弁１３とを備えている。
【００２１】
コンプレッサ１１は、コントロールユニット２からの制御信号により、その回転数が制御され、外部から酸化剤ガスである空気を吸入し、圧縮して燃料電池スタック１に供給している。このとき供給する空気の流量を制御し、これによって燃料電池スタック１の入口における空気の圧力を制御している。
【００２２】
空気圧力センサ１２は、燃料電池スタック１のカソード入口における空気の圧力を検出し、コントロールユニット２に検出値を出力している。
【００２３】
空気調圧弁１３は、コントロールユニット２からの制御信号により、その開度が制御され、燃料電池スタック１に供給される空気の流量を制御し、これによって燃料電池スタック１における空気の圧力を制御している。
【００２４】
コントロールユニット２は、燃料電池システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジックに従って各構成部品に制御信号を送り、本システムの制御を行っている。特に水素ガス圧力センサ５や空気圧力センサ１２による検出値に基づいて、水素調圧弁４や水素排出弁９、空気調圧弁１３の開度を制御するとともに、循環ポンプ８とコンプレッサ１１の回転数を制御して燃料電池システムによる発電及び後述の水分を除去する動作をコントロールしている。
【００２５】
このように構成された燃料電池システムにおいて、コントロールユニット２に対して供給された燃料電池スタック１の発電開始命令、発電終了命令、目標発電量等の動作命令が外部から供給される。通常の運転時には、この動作命令に含まれる目標発電量に従って、コントロールユニット２は、水素ガス圧力センサ５により検出された水素ガス圧力及び空気圧力センサ１２により検出された空気圧力を参照して、上述した燃料電池システムの各部に対して制御信号を出力する。
【００２６】
水素ガスは、通常運転時において、水素タンク３から水素調圧弁４を通過して燃料電池スタック１に供給される。燃料電池スタック１から排出された水素ガスは、循環ポンプ８に供給され、水素供給流路Ｌ１から燃料電池スタック１に供給される水素ガスと混合されて燃料電池スタック１のアノードに循環される。この通常運転時において、循環ポンプ８が駆動されることにより、水素ガスを第１水素循環流路Ｌ２に循環させると共に、導入流路Ｌ４及び第２水素循環流路Ｌ３に循環させる。ここで、導入流路Ｌ４及び第２水素循環流路Ｌ３の水素循環量は、オリフィス１０の径が小さいための圧損により、第１水素循環流路Ｌ２よりも大幅に少ない。また、導入流路Ｌ４及び第２水素循環流路Ｌ３から分岐した水素排出流路Ｌ５の水素排出弁９に対しては、水素ガスは流れない状態となる。
【００２７】
一方、空気は、通常運転時において、コンプレッサ１１によって外部から取り入れられ、加圧されて燃料電池スタック１のカソードに供給される。そして、燃料電池スタック１では、供給された水素ガスと空気とを反応させて発電させる。
【００２８】
この通常運転時において、燃料電池スタック１のアノードにおける発電反応によって生じた凝縮水は、水素ガスに含まれた状態で排出される。この水分は、気液分離器６によって液体とされ、コントロールユニット２によって水分排出弁７を開状態とすることによって外部に排出される。
【００２９】
通常運転時において、燃料電池スタック１のアノードに窒素などの不純物が蓄積すると、水素排出弁９を開放して水素排出流路Ｌ５から不純物である窒素を外部へ排出する。また、水素排出弁９は燃料電池スタック１の水詰まりによってセル電圧が低下したときにも詰まった水を吹き飛ばすために開放される。さらに、燃料電池スタック１の起動時には水素供給系を水素ガスで置換するために水素排出弁９が開放されて水素供給系内にあるガスの排出を行う。
【００３０】
また、燃料電池システムの停止時には、以下に示すような処理を行う。
【００３１】
この停止時の動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。図３に示すように、まず燃料電池スタック１の運転を停止する信号がコントロールユニット２に入力されると（Ｓ１）、コントロールユニット２は、水素調圧弁４を閉じて、燃料電池スタック１への水素ガスの供給を停止する（Ｓ２）。一方で、燃料電池スタック１における発電は所定時間継続して行われるように循環ポンプ８を駆動させ、燃料電池スタック１内や第１水素循環流路Ｌ２内に残った水素ガスを消費させ（Ｓ３）、第１水素循環流路Ｌ２内を負圧にする。
【００３２】
その後、所定時間が経過したか否かをコントロールユニット２が監視し（Ｓ４）、所定時間が経過すると水素排出弁９を開放し（Ｓ５）、その後に水素排出弁９を閉じて（Ｓ６）、燃料電池システムによる停止時処理を終了する。
【００３３】
ここで、水素排出弁９の流量（オリフィス径）が小さく流速がほとんど無い場合に、燃料電池スタック１を運転時の温度低下により、導入流路Ｌ４には水素ガスに含まれている水蒸気が凝縮水となり溜まってしまう。この凝縮水は、その量が多くなると、導入流路Ｌ４を閉塞させ、燃料電池システムの次回起動時の温度が零下である場合には燃料電池スタック１の運転することができなくなる。
【００３４】
これに対し、燃料電池システムは、第２水素循環流路Ｌ３を追加し、循環ポンプ８を作動させると水素ガスが導入流路Ｌ４から第２水素循環流路Ｌ３を通って循環ポンプ８の上流に排出させる。このため、水素排出弁９の流量（オリフィス径）が小さく流速がほとんど無い場合でも、凝縮水を吹き飛ばして導入流路Ｌ４には凝縮水が溜まらない。従って、零下起動時でも、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９が凍結することはない。なお、第１水素循環流路Ｌ２と第２水素循環流路Ｌ３の流量の比率は、運転条件によって異なるがおおよそ５０：１の割合となっている。
【００３５】
また、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時のステップＳ５において水素排出弁９を開放すると共に、循環ポンプ８を一定時間以上作動させて導入流路Ｌ４における水分を除去する。燃料電池システムの停止時において循環ポンプ８を動作させると、当該循環ポンプ８を動作させている一定時間において、循環ポンプ８、燃料電池スタック１、第１水素循環流路Ｌ２に溜まった凝縮水が水素排出弁９を通って水素排出流路Ｌ５から徐々に排出される。例えば図３に示すように、燃料電池システムは、停止時における水素排出弁９の開放時間（停止パージ時間）が長くなるほど導入流路Ｌ４等の水詰まり度合いが少なくなり、所定時間Ｔ１となると略一定値となる。したがって、燃料電池システムは、水素排出弁９を開放した状態において循環ポンプ８を駆動させ、第１水素循環流路Ｌ２にて水素ガスを循環させることによって燃料電池スタック１の生成水を気液分離器６で除去する。同時に、第２水素循環流路Ｌ３に水素ガスを循環させて導入流路Ｌ４及び水素排出弁９に付着した凝縮水を除去できる。
【００３６】
更に、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時に、循環ポンプ８を駆動させると共に水素排出弁９を開動作させる。燃料電池スタック１の停止時に水素排出弁９を開作動させた場合、導入流路Ｌ４を流れる水素ガス量が増加することにより導入流路Ｌ４に付着している凝縮水をより吹き飛ばす。これにより、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９において凝縮水が溜まる状態を解消する。例えば図４に示すように、第２水素循環流路Ｌ３におけるオリフィス１０の径が大きくなるほど当該第２水素循環流路Ｌ３を流れる流量は多くなるが、水素排出弁９が閉状態である時の流量と比べて、水素排出弁９を開状態にした時には流量が高くなる。ここで、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去可能な流量をＴＨとすると、水素排出弁９を開状態とすることにより流量をＴＨ以上とすることができる。
【００３７】
更にまた、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時におけるステップＳ５において、水素排出弁９を開状態と閉状態とで繰り返し動作させる。開閉動作を繰り返した場合、導入流路Ｌ４を流れる水素ガスに脈動が発生し、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９に付着している凝縮水をより効果的に吹き飛ばす。
【００３８】
以上説明したように、第１実施形態として示した燃料電池システムによれば、水素排出流路Ｌ５と第１水素循環流路Ｌ２における循環ポンプ８の上流部とに接続された第２水素循環流路Ｌ３を備え、当該循環ポンプ８を駆動させることによって、第１水素循環流路Ｌ２にて水素ガスを循環させる。これにより、燃料電池スタック１の生成水を気液分離器６で除去する。同時に、第２水素循環流路Ｌ３に水素ガスを循環させて導入流路Ｌ４及び水素排出弁９に付着した凝縮水を除去できる。したがって、この燃料電池システムによれば、燃料電池システムの停止時に水素排出弁９における凝縮水を確実に除去することができ、零下起動時でも導入流路Ｌ４及び水素排出弁９が閉塞していることなく燃料電池システムを起動させることができる。
【００３９】
また、この燃料電池システムによれば、第２水素循環流路Ｌ３における水素ガスの流量を調整するオリフィス１０を設けたので、通常運転時においてはほとんどの水素ガスを第１水素循環流路Ｌ２内で循環させ、停止時には導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去することができる。
【００４０】
更に、この燃料電池システムによれば、当該燃料電池システムの停止時に、循環ポンプ８を少なくとも一定時間以上作動させるので、第１水素循環流路Ｌ２での生成水の除去及び第２水素循環流路Ｌ３での凝縮水の除去を一定時間以上に亘って行うことができ、確実に導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去することができる。
【００４１】
更にまた、この燃料電池システムによれば、燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に水素排出弁９を開状態とするので、導入流路Ｌ４及び燃料電池システムの凝縮水を外部に排出しながら、当該導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去することができる。
【００４２】
更にまた、この燃料電池システムによれば、当該燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に水素排出弁９を開状態と閉状態とを繰り返して動作させるので、第１水素循環流路Ｌ２、導入流路Ｌ４、第２水素循環流路Ｌ３を流れる水素ガスに脈動を与えて、より効率的に凝縮水を除去することができる。
【００４３】
［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
第２実施形態として示す燃料電池システムは、図５に示すように、第１実施形態における循環ポンプ８に代えて機械式循環ポンプ２１を備えている。また、第２実施形態として示す燃料電池システムは、機械式循環ポンプ２１のガス吐出側から導入流路Ｌ４が分岐し、当該導入流路Ｌ４から第２水素循環流路Ｌ３が分岐して、当該第２水素循環流路Ｌ３が機械式循環ポンプ２１のガス流入側に接続されている。水素排出流路Ｌ５は、第２水素循環流路Ｌ３と導入流路Ｌ４との分岐に接続されている。
【００４５】
このような燃料電池システムであっても、第１水素循環流路Ｌ２及び第２水素循環流路Ｌ３にて水素ガスを循環させて導入流路Ｌ４及び水素排出弁９における凝縮水を除去することができ、上述した第１実施形態として示した燃料電池システムと同様の作用及び効果を発揮できる。
【００４６】
［第３実施形態］
つぎに、本発明の第３実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
第３実施形態として示す燃料電池システムは、図６に示すように、導入流路Ｌ４にフィルタ３１を追加した点で、第１実施形態として示した燃料電池システムとは異なる。このフィルタ３１は、導入流路Ｌ４に設けられることにより、第２水素循環流路Ｌ３におけるオリフィス１０の上流に設けられている。また、フィルタ３１は、図７に示すように、第２実施形態のように機械式循環ポンプ２１を備えた燃料電池システムにおける導入流路Ｌ４に設けられていても良い。
【００４８】
フィルタ３１は、当該導入流路Ｌ４を流れる水素ガスに圧損を与えるものである。このフィルタ３１の径は、水素排出弁９の径よりも小さい。
【００４９】
このような燃料電池システムは、水素排出弁９に流す流量をフィルタ３１によって低くしても、循環ポンプ８を作動させて、第２水素循環流路Ｌ３に燃料電池スタック１で反応した水素ガスを流す。これにより、燃料電池システムは、第２水素循環流路Ｌ３内の凝縮水を吹き飛ばして、導入流路Ｌ４に存在するフィルタ３１での凝縮水を除去することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去することができる。
【００５０】
また、フィルタ３１の径を水素排出弁９の径よりも小さくすることにより、燃料電池システムの停止時に水素排出弁９を開状態にした時に、フィルタ３１及び導入流路Ｌ４を流れる水素ガスの流速を増加させることができ、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を効率的に除去することができる。
【００５１】
［第４実施形態］
つぎに、本発明の第４実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第４実施形態として示す燃料電池システムは、図８に示すように、第２水素循環流路Ｌ３におけるオリフィス１０の下流に循環遮断弁４１を設けている。この燃料電池システムは、コントロールユニット２の制御によって、燃料電池システムの運転時には循環遮断弁４１を開状態又は閉状態とし、燃料電池システムの停止時には循環遮断弁４１を開状態とする。
【００５３】
このような燃料電池システムは、当該燃料電池システムの通常運転時において導入流路Ｌ４の凝縮水を除去する必要がない場合、循環遮断弁４１を閉状態とする。これにより、通常運転時においては、第２水素循環流路Ｌ３に流れる水素ガスをなくすことができ、当該第２水素循環流路Ｌ３に流す流量に相当する分の循環ポンプ８の駆動量を低くできる。
【００５４】
一方、導入流路Ｌ４における凝縮水を除去する場合、燃料電池システムは、コントロールユニット２の制御に従って、循環遮断弁４１を開状態にする。すると、第１水素循環流路Ｌ２に循環していた水素ガスが第２水素循環流路Ｌ３に流れて、導入流路Ｌ４の凝縮水を吹き飛ばすことができる。また、燃料電池システムの停止時には、循環遮断弁４１を開状態にすることによって、当該燃料電池システムを停止する時に導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去することができる。
【００５５】
このような燃料電池システムによれば、燃料電池スタック１の運転時に残留水を排出したい場合は、循環遮断弁４１を開いた状態にして上述した第１乃至第３実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第２水素循環流路Ｌ３に水素ガスを循環させることにより、導入流路Ｌ４及び水素排出弁９の凝縮水を除去して、零下起動時の凍結を回避できる。
【００５６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの停止時の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムにおける停止パージ時間に対する水詰まり度合いを示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムにおける第２水素循環流路におけるオリフィス径と流量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態として示す燃料電池システムの他の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  燃料電池スタック
２  コントロールユニット
３  水素タンク
４  水素調圧弁
５  水素ガス圧力センサ
６  気液分離器
７  水分排出弁
８  循環ポンプ
９  水素排出弁
１０  オリフィス
１１  コンプレッサ
１２  空気圧力センサ
１３  空気調圧弁
２１  機械式循環ポンプ
３１  フィルタ
４１  循環遮断弁
Ｌ１  水素供給流路
Ｌ２  第１水素循環流路
Ｌ３  第２水素循環流路
Ｌ４  導入流路
Ｌ５  水素排出流路
Ｌ６  空気供給流路
【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】
2010123442.tif 000007
【図６】
2010123442.tif 000008
【図７】
2010123442.tif 000009
【図８】
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