(57)【要約】【課題】システム起動時、多くの消費電力を必要とすることなく、且つ、騒音を発生させることなく、水素循環経路内の残留ガスを水素に置換する。【解決手段】燃料電池１から排出された未反応の水素を燃料電池１に循環させる水素循環経路５と、水素循環経路５内のガスを系外に排出する水素排出経路７と、水素排出経路７を開閉するパージ弁８と、パージ弁８よりも上流側の水素排出経路７に設けられ、水素循環経路５から系外に排出するガスを貯蔵するバッファ部９と、バッファ部９の上流側に設けられ、バッファ部９内へのガスの流入を制御する開閉弁１０と、システム起動時、パージ弁８及び開閉弁１０をそれぞれ閉作動及び開作動することにより水素循環経路５内の残留ガスをバッファ部９内に押し込み、開閉弁１０を閉作動した後にパージ弁８の開度を制御することによりバッファ部９内に押し込まれた残留ガスを系外に排出するＥＣＵ１４とを備える。【選択図】図１
2006236675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを燃料電池に循環させる燃料ガス循環経路と、
前記燃料ガス循環経路内のガスを系外に排出する燃料ガス排出経路と、
前記燃料ガス排出経路を開閉するパージ弁と、
前記パージ弁よりも上流側の燃料ガス排出経路に設けられ、前記燃料ガス循環経路から系外に排出するガスを貯蔵するバッファ部と、
前記バッファ部の上流側に設けられ、バッファ部内へのガスの流入を制御する開閉弁と、
システム起動時、前記パージ弁及び前記開閉弁をそれぞれ閉作動及び開作動することにより前記燃料ガス循環経路内の残留ガスを前記バッファ部内に押し込み、前記開閉弁を閉作動した後に前記パージ弁の開度を制御することによりバッファ部内に押し込まれた残留ガスを系外に排出する制御部と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、燃料電池システムの停止時間に応じて前記システム起動時の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記燃料ガス循環経路内のガス圧力のシステム停止時からの変化量に基づいて燃料電池システムの停止時間を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記バッファ部の内部圧力を推定し、推定された圧力に従って前記開閉弁の閉作動タイミングを決定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記パージ弁の下流側に設けられ、前記燃料ガス排出経路から系外に排出するガスを希釈する希釈部を備え、
前記制御部は、前記希釈部によって希釈されたガス中の水素濃度に従って前記パージ弁の開度を制御し、前記バッファ部内に押し込まれた残留ガスを系外に排出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記バッファ部は、内部に蓄積した水を系外に排出する水パージ弁を備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、燃料極及び酸化剤極にそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを燃料電池に循環させる燃料ガス循環経路を備える燃料電池システムが知られており、このような燃料電池システムによれば、未反応の燃料ガスを使用することにより、燃費性能を向上させることができる。ところで、一般にこのような燃料電池システムでは、システム停止後、外部への電力供給は停止されるが、燃料極又は酸化剤極の触媒による酸化反応によって燃料電池内部ではシステム内に残留しているガスが消費される。すなわち、酸化剤ガス供給経路及び燃料ガス循環経路ではそれぞれ空気及び水素が残留し、この残留した空気及び水素は、システム停止時後、燃料電池内部で消費される。
【０００３】
ところが、空気中に含まれる酸素は燃料電池内部で消費されるが、窒素は消費されないために酸化剤極側に残る。また、窒素が酸化剤極側に残ると、酸化剤極側の窒素分圧が高まるのに対し、燃料ガス循環経路内のガス圧力は低下するために、窒素は酸化剤極側から燃料極側へとリークし、燃料ガス循環経路内に浸透する。そして、燃料ガス循環経路に窒素が浸透した状態で燃料電池を再起動すると、燃料ガスを燃料極に供給した際、窒素が障害となって燃料ガスが燃料極に供給されず、燃料電池の発電効率が落ちてしまう。このような背景から、従来の燃料電池システムは、システム起動時、パージ弁を開制御することにより燃料ガス循環経路内の残留ガスを系外に排出し、燃料ガス循環経路内の残留ガスを全て燃料ガスに置換した後に燃料電池を起動している（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９３１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料電池システムは、システム起動時に残留ガスを系外に排出する際、空気系のオフガスを利用して希釈する等の方法によって残留ガスを希釈する構成になっているために、燃料ガス循環経路内の残留ガスを水素に置換するために余計な電力が必要となるのと同時に、起動時に騒音が発生することがある。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、システム起動時、多くの消費電力を必要とすることなく、且つ、騒音を発生させることなく、燃料ガス循環経路内の残留ガスを水素に置換することが可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを燃料電池に循環させる燃料ガス循環経路と、燃料ガス循環経路内のガスを系外に排出する燃料ガス排出経路と、燃料ガス排出経路を開閉するパージ弁と、パージ弁よりも上流側の燃料ガス排出経路に設けられ、燃料ガス循環経路から系外に排出するガスを貯蔵するバッファ部と、バッファ部の上流側に設けられ、バッファ部内へのガスの流入を制御する開閉弁と、システム起動時、パージ弁及び開閉弁をそれぞれ閉作動及び開作動することにより燃料ガス循環経路内の残留ガスをバッファ部内に押し込み、開閉弁を閉作動した後にパージ弁の開度を制御することによりバッファ部内に押し込まれた残留ガスを系外に排出する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る燃料電池システムによれば、システム起動時、多くの消費電力を必要とすることなく、且つ、騒音を発生させることなく、燃料ガス循環経路内の残留ガスを水素に置換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
【実施例１】
【０００９】
〔燃料電池システムの構成〕
本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、車両に搭載され、図１に示すように、燃料極（アノード）及び酸化剤極（カソード）にそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスとしての水素及び空気の供給を受けて発電する燃料電池１を備える。なお、この実施形態では、上記燃料電池１は、固体高分子型燃料電池により構成され、燃料極及び酸化剤極における電気化学反応及び燃料電池１全体としての電気化学反応は以下に示す式（１）〜（３）による。
【００１０】
〔化１〕
〔燃料極〕  Ｈ2 →  ２Ｈ+  ＋２ｅ-               …（１）
〔酸化剤極〕  1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ-  → Ｈ2Ｏ     …（２）
〔全体〕      Ｈ2 ＋1/2 Ｏ2     → Ｈ2Ｏ           …（３）
〔水素系の構成〕
上記燃料電池システムは、水素系として、高圧水素タンク２及び水素調圧弁３を備え、水素調圧弁３によって高圧水素タンク２内の高圧水素を運転条件に適した圧力に調整した後、水素供給経路４を介して水素を燃料極に供給する。また、燃料極側から排出される未使用の水素は、水素循環経路５及び循環ポンプ６を介して燃料極に循環される。水素循環経路５及び循環ポンプ６を設けることにより、燃料極側から排出される未使用の水素を再利用することが可能となり、燃料電池システムの燃費性能を向上させることができる。
【００１１】
なお、燃料極を含む水素循環経路５内には、酸化剤極からリークした空気中の窒素やアルゴン等の不純物ガス、或いは、過剰な水分が液化した液水が蓄積することがある。そして、これらの不純物ガスは、水素の分圧を低下させて発電効率を低下させたり、循環ガスの平均分子量を上昇させ水素の循環を困難にする。また液水は水素の循環を妨げる。このため、燃料極の出口側には、水素排出経路７とこれを開閉するパージ弁８が設けられている。そして、不純物ガスや液水が蓄積した際には、ＥＣＵ１４からの指示でパージ弁８を開き、不純物ガスや液水を燃料極から系外へ排出させるパージを行う。これにより、燃料極を含む水素循環経路５内の水素分圧や循環性能を回復させることができる。
【００１２】
また、この燃料電池システムでは、水素排出経路７のパージ弁８上流側にバッファ部９が設けられ、詳しくは後述するが、開閉弁１０を開閉することにより、システム起動時、水素循環経路５内の残留ガスをバッファ部９内に押し込むことができるように構成されている。なお、バッファ部９の容積Ｖは、水素循環経路５内の残留ガスを全て押し込むことができるように、水素循環経路５内に存在するガスの体積Ｖａが所定圧に圧縮された時の体積Ｖａ’以上になるように設計されている。具体的には、水素循環経路５内に存在するガスの体積Ｖａが１０［ｌ］及び圧縮圧が２００〜３００［ｋＰａ］である場合、バッファ部９の容積Ｖは５〜１０［ｌ］程度となる。
【００１３】
〔空気系の構成〕
上記燃料電池システムは、空気系として、空気を圧縮して供給する空気圧縮機１１を備え、空気圧縮機１１は圧縮した空気を酸化剤極に供給する。そして、酸化剤極で未使用の空気は、空気排出経路１２から系外へ排出される。なお、この実施形態では、水素排出経路７と空気排出経路１２は下流側で接続され、水素排出経路７から排出される水素を空気により希釈して系外に排出するように構成されている。
【００１４】
〔制御系の構成〕
上記燃料電池システムの制御系は、燃料極に供給される水素の圧力検出する圧力センサ１３ａと、バッファ部９内に貯蔵された残留ガスの圧力を検出する圧力センサ１３ｂと、燃料電池システム全体の動作を制御するＥＣＵ１４とを備える。なお、この制御系は、図２に示すように、バッファ部９内及び水素排出経路７の出口側に水素濃度推定部１５，１６を設け、バッファ部９内や水素排出経路７から排出される水素の濃度を推定できるように構成してもよい。
【００１５】
〔起動処理〕
一般に、一定時間停止後の燃料電池の起動初期における水素循環経路５内の水素濃度は、高圧水素タンクから投入される水素と水素循環経路内に残留していたガスが交互に循環されるため、図３に示すように大きく変動し、時間の経過に伴ってそれらガスが混合し、次第に一定値になることが知られている。また、水素濃度が低いガスが燃料電池に導入されている時間が長く、その間に発電を開始してしまうと、燃料電池の劣化の原因になることが知られている。そこで、上記燃料電池システムでは、ＥＣＵ１４が以下に示す起動処理を実行することにより、システム起動時、多くの消費電力を必要とすることなく、且つ、騒音を発生させることなく、水素循環経路５内の残留ガスを速やかに水素に置換する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、起動処理を実行する際のＥＣＵ１４の動作について詳しく説明する。
【００１６】
図４に示すフローチャートは、ＥＣＵ１４に燃料電池システムの起動要求が入力されるのに応じて開始となり、起動処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ１の処理では、ＥＣＵ１４が、水素循環経路５内の残留ガスを水素に置換する水素置換処理が必要であるか否かを判別する。具体的には、水素循環経路５（アノード経路）内の圧力が大気圧よりも高い状態で燃料電池システムが停止し、水素循環経路５を密閉した場合、ＥＣＵ１４は、図５に示すフローチャートのように、圧力センサ１３の検出結果を参照して水素循環経路５内の圧力が所定値γ以下であるか否かを判別し（ステップＳ１ａ）、水素循環経路５内の圧力が所定値γ以下である場合、水素置換処理が必要であると判断し、起動処理をステップＳ２の処理に進める。
【００１８】
一方、水素循環経路５内の圧力が大気圧よりも低い状態で燃料電池システムが停止し、水素系を密閉した場合には、ＥＣＵ１４は、図６に示すフローチャートのように、圧力センサ１３ａの検出結果を参照して水素循環経路５内の圧力が所定値δ以上であるか否かを判別し（ステップＳ１ｂ）、水素循環経路５内の圧力が所定値δ以上である場合、水素置換処理が必要であると判断し、起動処理をステップＳ２の処理に進める。
【００１９】
ステップＳ２の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８を閉作動することにより、水素循環経路５内の残留ガスが系外に排出されないように制御する。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、起動処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ３の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ１０を開作動することにより、水素循環経路５内の残留ガスがバッファ部９内に流入可能なように制御する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、起動処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２１】
ステップＳ４の処理では、ＥＣＵ１４が、水素調圧弁３を開作動し、燃料電池１の入口側の水素圧力が燃料電池１の性能から決定される所定値αになるように制御し、水素循環経路５内の残留ガスをバッファ部９内に押し込む。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、起動処理はステップＳ５の処理に進む。
【００２２】
ステップＳ５の処理では、ＥＣＵ１４が、圧力センサ１３ｂの検出結果を参照してバッファ部９内の圧力を推定する。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、起動処理はステップＳ６の処理に進む。
【００２３】
ステップＳ６の処理では、ＥＣＵ１４が、バッファ部９内の圧力が所定値α以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、バッファ部９内の圧力が所定値α以上でない場合、ＥＣＵ１４は、バッファ部９内への残留ガスの押し込みが完了していないと判断し、起動処理をステップＳ５の処理に戻す。一方、バッファ部９内の圧力が所定値α以上である場合には、ＥＣＵ１４は、バッファ部９内への残留ガスの押し込みが完了したと判断し、起動処理をステップＳ７の処理に進める。
【００２４】
ステップＳ７の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ１０を閉作動する。これにより、このステップＳ７の処理は完了し、起動処理はステップＳ８の処理に進む。
【００２５】
ステップＳ８の処理では、ＥＣＵ１４が、循環ポンプ６を駆動することにより、水素の循環量を確保する。これにより、このステップＳ８の処理は完了し、起動処理はステップＳ９の処理に進む。
【００２６】
ステップＳ９の処理では、ＥＣＵ１４が、酸化剤極に空気を供給することにより、燃料電池１の発電を開始する。これにより、このステップＳ９の処理は完了し、起動処理はステップＳ１０の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ１０の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８を開作動し、バッファ部９内に押し込まれた残留ガスの排出を開始する。なお、この処理の際、ＥＣＵ１４は、空気排出経路１２から排出される空気の流量で水素を十分に希釈することができる開度にパージ弁８の開度を設定する。また、図２に示すように、水素濃度推定部１５，１６が設けられている場合には、ＥＣＵ１４は、パージ弁８から排出される水素の濃度に応じてパージ弁８の開度を決定してもよい。このような構成によれば、バッファ部９から排出される水素濃度に応じてパージ弁８の開度を制御し、希釈装置を必要以上に運転させることなく、所定の水素濃度範囲内でパージを行うことができる。これにより、このステップＳ１０の処理は完了し、起動処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ１１の処理では、ＥＣＵ１４が、圧力センサ１３ｂの検出結果に基づいてバッファ部９内の圧力を推定する。これにより、このステップＳ１１の処理は完了し、起動処理はステップＳ１２の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ１２の処理では、ＥＣＵ１４が、バッファ部９内の圧力が所定値β以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、バッファ部９内の圧力が所定値β以下でない場合、ＥＣＵ１４は、残留ガスの排出が完了していないと判断し、起動処理をステップＳ１１の処理に戻す。一方、バッファ部９内の圧力が所定値β以下である場合には、ＥＣＵ１４は、残留ガスの排出が完了したと判断し、起動処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００３０】
ステップＳ１３の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８の通常制御を行う。なお、通常のパージ処理を行う際には、ＥＣＵ１４は、開閉弁１０の開閉状態も制御するものとする。これにより、このステップＳ１３の処理は完了し、一連の起動処理は終了する。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、燃料電池１から排出された未反応の水素を燃料電池１に循環させる水素循環経路５と、水素循環経路５内のガスを系外に排出する水素排出経路７と、水素排出経路７を開閉するパージ弁８と、パージ弁８よりも上流側の水素排出経路７に設けられ、水素循環経路５から系外に排出するガスを貯蔵するバッファ部９と、バッファ部９の上流側に設けられ、バッファ部９内へのガスの流入を制御する開閉弁１０と、システム起動時、パージ弁８及び開閉弁１０をそれぞれ閉作動及び開作動することにより水素循環経路５内の残留ガスをバッファ部９内に押し込み、開閉弁１０を閉作動した後にパージ弁８の開度を制御することによりバッファ部９内に押し込まれた残留ガスを系外に排出するＥＣＵ１４とを備える。そして、このような構成によれば、系外に排出される水素を希釈するための希釈装置の消費電力を少なくすることができるとの同時に、起動時の希釈装置による音をより静かにすることができる。また、水素循環経路５内のガス密度を低い状態にすることができるので、循環ポンプ６に負荷をかけず、保護することができる。また、起動から短時間の間に循環ポンプ６を全開駆動することができるので、起動から短時間のうちに水素ストイキ比を確保することができる。
【００３２】
また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムでは、ＥＣＵ１４は、水素循環経路５内のガス圧力のシステム停止時からの変化量に基づいて燃料電池システムの停止時間を推定し、燃料電池システムの停止時間に応じてシステム起動時の制御を行うので、ホットリスタート時等、水素循環経路５内に水素が高濃度で存在する場合、水素置換処理を実行しないことにより、水素を系外に無駄に排出することを防止できると共に、起動時間を短縮することができる。
【００３３】
また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムでは、ＥＣＵ１４は、バッファ部９の内部圧力を推定し、推定された圧力に従って開閉弁１０の閉作動タイミングを決定するので、開閉弁１０の閉作動するタイミングを正確に決定することができる。
【００３４】
また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムによれば、ＥＣＵ１４は、希釈装置によって希釈されたガス中の水素濃度に従ってパージ弁８の開度を制御するので、希釈装置を必要以上運転させることなく、所定の水素濃度範囲内でパージを行うことができる。
【実施例２】
【００３５】
〔燃料電池システムの構成〕
本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムは、上記第１の実施形態となる燃料電池システムの構成に加えて、バッファ部９と循環ポンプ５近傍の水素循環経路５とを接続する配管２１と、配管２１を開閉するバルブ２２と、水素循環経路５と水素排出経路７の接続点と水素循環経路５と配管２１の接続点間に設けられ、水素循環経路５を開閉するバルブ２３と、バッファ部９内に蓄積した水を空気排出経路１２に排出する水パージ弁２４とを備える。すなわち、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムは、起動時に残留ガスを押し込めるための役割だけでなく、通常運転時に水セパレータとしてバッファ部９を使用することができるように構成されている。そして、このような構成を有する燃料電池システムでは、ＥＣＵ１４が以下に示す起動処理を実行することにより、システム起動時、多くの消費電力を必要とすることなく、且つ、騒音を発生させることなく、水素循環経路５内のガスを速やかに水素に置換する。以下、図８に示すフローチャートを参照して、起動処理を実行する際のＥＣＵ１４の動作について詳しく説明する。
【００３６】
〔起動処理〕
図８に示すフローチャートは、ＥＣＵ１４に燃料電池システムの起動要求が入力されるのに応じて開始となり、起動処理はステップＳ２１の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ２１の処理では、ＥＣＵ１４が、水素循環経路５内の残留ガスを水素に置換する水素置換処理が必要であるか否かを判別する。そして、判別の結果、水素置換処理が必要であると判断された場合、ＥＣＵ１４は、起動処理をステップＳ２２の処理に進める。なお、この判別処理の内容は、上記ステップＳ１の処理と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
ステップＳ２２の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８を閉作動することにより、水素循環経路５内の残留ガスが系外に排出されないように制御する。これにより、このステップＳ２２の処理は完了し、起動処理はステップＳ２３の処理に進む。
【００３９】
ステップＳ２３の処理では、ＥＣＵ１４が、水パージ弁２４を閉作動することにより、水素循環経路５内の水分が系外に排出されないように制御する。これにより、このステップＳ２３の処理は完了し、起動処理はステップＳ２４の処理に進む。
【００４０】
ステップＳ２４の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ２３（第３バルブ）を閉作動する。これにより、このステップＳ２４の処理は完了し、起動処理はステップＳ２５の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ２５の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ２２（第２バルブ）を閉作動する。これにより、このステップＳ２５の処理は完了し、起動処理はステップＳ２６の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ２６の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ１０（第１バルブ）を開作動することにより、水素循環経路５内の残留ガスがバッファ部９内に流入可能なように制御する。これにより、このステップＳ２６の処理は完了し、起動処理はステップＳ２７の処理に進む。
【００４３】
ステップＳ２７の処理では、ＥＣＵ１４が、水素調圧弁３を開作動し、燃料電池１の入口側の水素圧力が燃料電池１の性能から決定される所定値αになるように制御し、水素循環経路５内の残留ガスをバッファ部９内に押し込む。これにより、このステップＳ２７の処理は完了し、起動処理はステップＳ２８の処理に進む。
【００４４】
ステップＳ２８の処理では、ＥＣＵ１４が、圧力センサ１３ｂの検出結果を参照してバッファ部９内の圧力を推定する。これにより、このステップＳ２８の処理は完了し、起動処理はステップＳ２９の処理に進む。
【００４５】
ステップＳ２９の処理では、ＥＣＵ１４が、バッファ部９内の圧力が所定値α以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、バッファ部９内の圧力が所定値α以上でない場合、ＥＣＵ１４は、バッファ部９内への残留ガスの押し込みが完了していないと判断し、起動処理をステップＳ２８の処理に戻す。一方、バッファ部９内の圧力が所定値α以上である場合には、ＥＣＵ１４は、バッファ部９内への残留ガスの押し込みが完了したと判断し、起動処理をステップＳ３０の処理に進める。
【００４６】
ステップＳ３０の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ１０を閉作動する。これにより、このステップＳ３０の処理は完了し、起動処理はステップＳ３１の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ３１の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ２３を開作動する。これにより、このステップＳ３１の処理は完了し、起動処理はステップＳ３２の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ３２の処理では、ＥＣＵ１４が、循環ポンプ６を駆動することにより、水素の循環量を確保する。これにより、このステップＳ３２の処理は完了し、起動処理はステップＳ３３の処理に進む。
【００４９】
ステップＳ３３の処理では、ＥＣＵ１４が、酸化剤極に空気を供給することにより、燃料電池１の発電を開始する。これにより、このステップＳ３３の処理は完了し、起動処理はステップＳ３４の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ３４の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８を開作動し、バッファ部９内に押し込まれた残留ガスの排出を開始する。なお、この時のパージ弁８の開度は、上記ステップＳ１０の処理と同様の方法により決定される。これにより、このステップＳ３４の処理は完了し、起動処理はステップＳ３５の処理に進む。
【００５１】
ステップＳ３５の処理では、ＥＣＵ１４が、圧力センサ１３ｂの検出結果に基づいてバッファ部９内の圧力を推定する。これにより、このステップＳ３５の処理は完了し、起動処理はステップＳ３６の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ３６の処理では、ＥＣＵ１４が、バッファ部９内の圧力が所定値β以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、バッファ部９内の圧力が所定値β以下でない場合、ＥＣＵ１４は、残留ガスの排出が完了していないと判断し、起動処理をステップＳ３５の処理に戻す。一方、バッファ部９内の圧力が所定値β以下である場合には、ＥＣＵ１４は、残留ガスの排出が完了したと判断し、起動処理をステップＳ３７の処理に進める。
【００５３】
ステップＳ３７の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ１０を開作動する。これにより、このステップＳ３７の処理は完了し、起動処理はステップＳ３８の処理に進む。
【００５４】
ステップＳ３８の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ２２を開作動する。これにより、このステップＳ３８の処理は完了し、起動処理はステップＳ３９の処理に進む。
【００５５】
ステップＳ３９の処理では、ＥＣＵ１４が、バルブ２３を閉作動する。このステップＳ３７乃至ステップＳ３９の処理によれば、通常運転時、バッファ部９を水セパレータとして使用することが可能になる。これにより、このステップＳ３９の処理は完了し、起動処理はステップＳ４０の処理に進む。
【００５６】
ステップＳ４０の処理では、ＥＣＵ１４が、パージ弁８の通常制御を行う。これにより、このステップＳ４０の処理は完了し、一連の起動処理は終了する。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムの応用例の構成を示すブロック図である。
【図３】システム起動時からの時間経過に伴うアノード経路内の水素濃度の変化を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態となる起動処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】アノード経路内の圧力が大気圧よりも高い状態で燃料電池システムが停止した際の水素置換判断処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】アノード経路内の圧力が大気圧よりも低い状態で燃料電池システムが停止した際の水素置換判断処理の流れを示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態となる起動処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：燃料電池
２：高圧水素タンク
５：水素循環経路
８：パージ弁
９：バッファ部
１０：バルブ
１３ａ，１３ｂ：圧力センサ
１４：ＥＣＵ
【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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