(57)【要約】【課題】単純な構成で、燃料電池の停止処理中または燃料電池の停止後に燃料電池へ酸化剤ガスが進入することを抑制する。【解決手段】酸化剤ガス流路２０は、酸化剤ガスが供給される燃料電池スタック１０の入口側と、酸化剤ガスが排出される燃料電池スタック１０の出口側とにそれぞれ設けられている。酸化剤ガス供給装置２１は、燃料電池スタック１０の入口側の酸化剤ガス流路２０に設けられており、酸化剤ガス流路２０を介して、燃料電池スタック１０に酸化剤ガスを供給する。バイパス流路２３は、少なくとも、入口側の酸化剤ガス流路２０および出口側の酸化剤ガス流路２０の一方と連通している。制御部４０は、発電を停止する場合には、燃料電池スタック１０に供給される酸化剤ガスを停止させ、燃料電池スタック１０を発電させる。【選択図】図１
2006216496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
前記酸化剤ガスが供給される前記燃料電池の入口側と、前記酸化剤ガスが排出される前記燃料電池の出口側とにそれぞれ設けられた酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路に設けられており、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路および前記燃料電池の出口側の前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方に接続したバイパス流路と、
前記燃料電池による発電を停止する場合には、前記酸化剤ガス供給手段による前記酸化剤ガスの供給を停止させ、前記燃料電池を発電させる制御手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記バイパス流路に設けられており、自己の開度に応じて前記バイパス流路の流量を設定するバイパス流量調整弁をさらに有し、
前記制御手段は、前記燃料電池の運転状態に応じて、前記バイパス流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載された燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料電池による発電を停止する場合には、前記バイパス流量調整弁を開弁することを特徴とする請求項２に記載された燃料電池システム。
【請求項４】
前記バイパス流路は、前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス供給手段よりも上流側と、前記燃料電池の出口側の前記酸化剤ガス流路とを接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項５】
前記バイパス流路は、前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス供給手段よりも下流側と、前記燃料電池の出口側の前記酸化剤ガス流路とを接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項６】
前記バイパス流路は、一端が前記燃料電池の出口側の前記酸化剤ガス流路に接続し、他端が開放されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項７】
前記バイパス流路は、一端が前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス供給手段よりも下流側に接続し、他端が開放されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項８】
前記バイパス流路は、一端が前記燃料電池の入口側の前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス供給手段よりも上流側に接続し、他端が開放されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池の出口側の前記酸化剤ガス流路の最上流に設けられており、自己の開度に応じて前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの供給圧力を設定する酸化剤ガス調整弁をさらに有し、
前記制御手段は、前記燃料電池による発電を停止する場合には、前記酸化剤ガス調整弁を閉弁することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載された燃料電池システム。
【請求項１０】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池であって、当該燃料電池による発電を停止する場合には、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを停止させ、前記燃料電池内に供給されている前記酸化剤ガスを消費させるとともに、前記酸化剤ガスが供給される前記燃料電池の入口側と、前記酸化剤ガスが排出される前記燃料電池の出口側とにそれぞれ設けられた酸化剤ガス流路を介して前記燃料電池へ流入する前記酸化剤ガスを、前記燃料電池を経由させずに外部にバイパスさせ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係り、特に、燃料電池システムの運転を停止する停止処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、燃料電池内に残留した反応ガスの影響による燃料電池の劣化抑制といった観点から、燃料電池の発電を停止する際に、所定の停止処理を実行する燃料電池システムが開示されている。この停止処理では、燃料電池への酸化剤ガスの供給を停止し、燃料電池内の反応ガスを消費させる処理が行われる。
【特許文献１】特開２００４−１８５９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示された手法によれば、酸化剤ガスの供給を停止する場合には、燃料電池の入口側（供給側）の流路と出口側（排出側）の流路とにそれぞれ設けられた空気弁を閉弁している。そのため、この手法では、入口側の流路と出口側の流路とにそれぞれ空気弁を設ける必要があり、駆動部品点数の増加、システムの複雑化といった点で問題がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で、燃料電池の停止処理中または燃料電池の停止後に、燃料電池へ酸化剤ガスが進入することを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、酸化剤ガス流路と、酸化剤ガス供給手段と、酸化剤ガス調整弁と、バイパス流路と、制御手段とを有する。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う。酸化剤ガス流路は、酸化剤ガスが供給される燃料電池の入口側と、酸化剤ガスが排出される燃料電池の出口側とにそれぞれ設けられている。酸化剤ガス供給手段は、燃料電池の入口側の酸化剤ガス流路に設けられており、燃料電池に酸化剤ガスを供給する。バイパス流路は、燃料電池の入口側の酸化剤ガス流路および燃料電池の出口側の酸化剤ガス流路の少なくとも一方に接続している。制御手段は、燃料電池による発電を停止する場合には、酸化剤ガス供給手段による前記酸化剤ガスの供給を停止させ、燃料電池を発電させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、酸化剤ガス流路から空気が進入しても、これがバイパス流路を経由して排出される。これにより、燃料電池へ空気が進入することを抑制することができ、燃料電池の劣化を抑制することができる。さらに、本発明によれば、バイパス流路によって、燃料電池へ空気が進入することを抑制することができるので、簡素な構成で燃料電池へ酸化剤ガスが進入することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略するものとする。
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。この燃料電池システムは、燃料電池スタック１０と、酸化剤ガス供給系と、燃料ガス供給系と、制御部（制御手段）４０とを主体に構成されている。
【０００９】
燃料電池スタック１０は、固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」という）を挟んでアノードと、カソードとを対設した燃料電池構造体（燃料電池）をセパレータで挟持し、これを複数積層して構成される。この燃料電池スタック１０は、アノードに燃料ガス（本実施形態では、水素）を供給し、カソードに酸化剤ガス（本実施形態では、空気）を供給することにより、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う。
【００１０】
酸化剤ガス供給系は、酸化剤ガス流路２０、酸化剤ガス供給装置（酸化剤ガス供給手段）２１、酸化剤ガス調整弁２２、バイパス流路２３およびバイパス流量調整弁２４を主体に構成されている。酸化剤ガス流路２０は、燃料電池スタック１０のカソード側に酸化剤ガスである空気を供給するための流路であるとともに、燃料電池スタック１０のカソードにおいて一部の酸素が消費された空気を排出するための流路である。それ故に、この酸化剤ガス流路２０は、酸化剤ガスが供給される燃料電池スタック１０の入口側と、酸化剤ガスが排出される燃料電池の出口側とにそれぞれ設けられている。
【００１１】
酸化剤ガス供給装置２１は、燃料電池スタック１０に空気を供給する装置であり、入口側の酸化剤ガス流路２０の燃料電池スタック１０よりも上流に設けられている。この酸化剤ガス供給装置２１としては、コンプレッサーなどを用いることができる。一方、出口側の酸化剤ガス流路２０には、燃料電池スタック１０よりも下流に酸化剤ガス調整弁２２が設けられており、この酸化剤ガス調整弁２２は、自己の開度に応じて燃料電池スタック１０へ供給される空気の圧力を調整（設定）する。
【００１２】
バイパス流路２３は、酸化剤ガス流路２０において、酸化剤ガス供給装置２１よりも上流側と、酸化剤ガス調整弁２２よりも下流側とを接続する流路である。このバイパス流路２３には、バイパス流量調整弁２４が設けられており、このバイパス流量調整弁２４は、自己の開度に応じてバイパス流路２３の流量を調節（設定）することができる。バイパス流量調整弁２４の開度は、後述する制御部４０によって制御される。
【００１３】
燃料ガス供給系は、燃料ガス流路３０、燃料ガスタンク３１、タンク弁３２、減圧弁３３および燃料ガス供給弁３４で構成される。燃料ガス流路３０は、燃料電池スタック１０のアノード側に燃料ガスである水素を供給するための流路であるとともに、燃料電池スタック１０において反応せずに残った余剰水素を排出するための流路である。それ故に、この燃料ガス流路３０は、水素が供給される燃料電池スタック１０の入口側と、余剰水素が排出される燃料電池スタック１０の出口側とにそれぞれ設けられている。通常、反応効率の向上といった観点から、この燃料ガス流路３０には、排出された余剰水素を燃料電池スタック１０の入口側に循環させるガス循環流路（図示せず）が設けられている。
【００１４】
燃料ガスタンク３１は、水素を貯蔵するタンクであり、入口側の燃料ガス流路３０の最上流に設けられている。この燃料ガスタンク３１の水素は、タンク弁３２を開方向に制御することにより、燃料ガス流路３０に供給される。燃料ガス流路３０には、タンク弁３２よりも下流に減圧弁３３が設けられており、この減圧弁３３によって、燃料ガスタンク３１より供給される高圧の水素が所定の圧力まで減圧される。また、燃料ガス流路３０には、この減圧弁３３よりも下流に燃料ガス供給弁３４が設けられており、この燃料ガス供給弁３４により、減圧された水素の圧力が、燃料電池スタック１０の運転状況に応じた供給水素圧力に調節される。
【００１５】
制御部４０は、燃料電池システムの運転状態に応じて、制御信号を各種のアクチュエータ（図示せず）に出力することにより、酸化剤ガス供給装置２１の運転状態、酸化剤ガス調整弁２２の開度、バイパス流量調整弁２４の開度などを制御する。制御部４０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。
【００１６】
以下、第１の実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明する。図２は、燃料電池システムの詳細動作を示すフローチャートである。同図に示す処理は、所定間隔毎に呼び出され、制御部４０によって実行される。
【００１７】
まず、ステップ１において、制御部４０は、燃料電池システムの運転停止（燃料電池スタック１０の発電動作の停止）を前提として行われる停止処理中であるか否かを判定する。燃料電池システムが運転を停止するケースとしては、例えば、燃料電池システムを電源として走行する電気自動車の場合、車両走行中の減速時、車両の停止時または車両の駐車時などが挙げられる。この停止処理では、制御部４０は、燃料電池スタック１０に発電を行わせ、内部に残量した反応ガスを消費させる。具体的には、制御部４０は、燃料電池スタック１０から、例えば、負荷取出装置（図示せず）によって強制的に電流を取り出す、または、抵抗器（図示せず）をつないで結果的に電流を流すことで、燃料ガス供給系より供給される水素によってアノードに発生したプロトンを電解質膜を通してカソード側に移動させ、カソード側で触媒の介在下において、酸素を消費させる。この場合、燃料電池スタック１０によって発電された電力は、例えば、それがバッテリに充電可能な程度の電圧であれば、バッテリに充電され、バッテリが満充電の場合または電力が充電可能な程度の電圧でなければ、放電させられる。そのため、燃料電池システムは、発電した電力をバッテリへの充電と放電抵抗回路への放電とを切り替えることができ、エネルギ効率を改善し、かつ残留酸素濃度を速やかに低減することができる。なお、この停止処理では、燃料電池スタック１０の発電状況に応じて、停止処理中のあるタイミングにおいて、制御部４０は、水素の供給を停止する。
【００１８】
このステップ１において肯定判定された場合、すなわち、運転停止処理中である場合には、ステップ２に進む。一方、このステップ１において否定判定された場合、すなわち、停止処理中ではない場合には、後述するステップ５以降の処理に進む。
【００１９】
ステップ１の肯定判定に続くステップ２において、制御部４０は、停止処理中であることを受けて、酸化剤ガス供給装置２１に対して運転停止、すなわち、空気の供給の停止を指示する。ステップ３において、制御部４０は、酸化剤ガス供給装置２１の運転が停止したか否かを判定する。酸化剤ガス供給装置２１の運転が停止している場合には、このステップ３において肯定判定され、ステップ４に進む。一方、酸化剤ガス供給装置２１の運転が停止していない場合には、このステップ３において否定判定されるため、ステップ４をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００２０】
ステップ４において、制御部４０は、劣化抑制制御を行い、本ルーチンを抜ける。図３は、図２に示すステップ４における劣化抑制制御ルーチンを示すフローチャートである。同図に示すように、ステップ４０において、制御部４０は、バイパス流量調整弁２４を開弁する。そして、ステップ４１において、制御部４０は、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。この劣化抑制制御により、燃料電池スタック１０の発電動作が停止されている期間、或いは、燃料電池システム自体がシステムを停止している期間は、バイパス流量調整弁２４は開弁し、酸化剤ガス調整弁２２は閉弁したままとなる。
【００２１】
このような一連の処理を行う制御部４０は、燃料電池システムの運転開始（燃料電池スタック１０の発電動作の開始）を判定すると、劣化抑制の観点から開弁されたバイパス流量調整弁２４を閉弁する。そして、制御部４０は、燃料電池スタック１０の発電を行うべく、通常制御を行う。この通常制御では、制御部４０は、燃料電池スタック１０へ供給される供給水素圧力を検出する圧力センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、この供給水素圧力が適正な値となるように、燃料ガス供給弁３４の開度を制御する。また、制御部４０は、燃料電池スタック１０へ供給される供給空気圧力を検出する圧力センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、この供給空気圧力が、供給水素圧力に応じて定まる圧力値となるように、酸化剤ガス調整弁２２の開度を制御する。さらに、制御部４０は、必要に応じて、バイパス流量調整弁２４の開度を制御することにより、供給空気圧力を調整する。それ故に、供給空気圧力は、酸化剤ガス調整弁２２とバイパス流量調整弁２４とによってそれぞれ制御することができる。
【００２２】
以下、本実施形態の効果を、本実施形態の手法を適用しないケースと対比しながら説明する。図４は、本実施形態の手法を適用しないケースでの燃料電池スタック１１の説明図である。また、図５は、本実施形態の手法を適用したケースでの燃料電池スタック１０の説明図である。なお、図４，５では、説明の便宜上、各々の燃料電池スタック１０，１１は、単一の燃料電池構造体のみが示されている。
【００２３】
まず、本実施形態の手法を適用しないケースでの燃料電池スタック１１の状態を説明する。燃料電池スタック１１の発電を停止する際には、停止処理中のあるタイミングにおいて、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給が停止される。しかしながら、例えば、風が吹いた場合には、空気が入口側または出口側の酸化剤ガス供給路から燃料電池スタック１１内へと進入してしまうケースがある。このケースでは、停止後に負荷が接続されていない状態において、アノードに水素が存在し、カソードに酸素が存在する。そのため、カソードとアノードとの間に電位差が生じ、これにより、燃料電池スタックが劣化してしまう可能性がある。
【００２４】
図４を参照し、具体的に説明する。燃料電池スタック１１（正確には、個々の燃料電池構造体）の電解質膜には、反応触媒としてプラチナ触媒などが塗布される。しかしながら、プラチナ触媒は高価であり、これを電解質膜に厚く塗ることは、経済的な観点より好ましくない。そこで、電解質膜には、一般に、炭素が担体として用いられており、プラチナ触媒は炭素の表面に塗布されている。
【００２５】
システムの運転停止時、カソードとアノードとにそれぞれ酸素と水素とが残ったまま、負荷が接続されていない状態で放置した場合（アノードには、水素と空気（酸素）とが混在した状態となる）、アノードからカソードへプロトンが移動する（図中（Ａ））。カソード側では、移動したプロトンと空気中の酸素とが反応し（図中（Ｂ））、水が生成される。この反応には電子が必要とされるが、負荷が接続されていないため電子が負荷を通じて移動してこない。そのため、カソードに存在する水と、電解質膜上の炭素とが反応し（図中（Ｃ））、これにより生成された電子が水生成反応（図中（Ｂ））に使用される。このとき、電解質膜上の炭素が奪われることにより、電解質膜が劣化する。一方、アノード側では、水素とともに混在している空気（酸素）と、カソードから移動したプロトンと、水素のプロトン化で生じた電子とが反応し、水が生成される。
【００２６】
このような一連の反応では、開放端の電圧が高い程、電子の移動が起こり易くなる。そのため、これらの反応が促進され、電解質膜の炭素の腐食がいっそう激しくなる。炭素の腐食は、燃料電池スタックの電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）に影響を及ぼす。炭素の腐食が激しくなると、電圧が下がり、燃料電池スタック１１において、大きな発電電力を得ることができなくなるという不都合がある。
【００２７】
つぎに、図５を参照し、本実施形態の手法を適用したケースでの燃料電池スタック１０の状態を説明する。燃料電池システムの停止処理中および運転停止後に、例えば、風が吹いた場合には、燃料電池スタック１０の入口側または出口側の酸化剤ガス流路２０を介して、空気が燃料電池スタック１０の内部へ進入しようとする。しかしながら、本実施形態では、酸化剤ガス供給装置２１よりも上流と、酸化剤ガス調整弁２２よりも下流とを連通するバイパス流路２３が設けられている。そのため、たとえば、入口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、この空気は、バイパス流路２３ａ、出口側の酸化剤ガス流路２０を経由して、大気側へ流れ出ることができる。また、出口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、バイパス流路２３ａ、入口側の酸化剤ガス流路２０を経由して、大気側へ流れ出ることができる。これにより、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを抑制することができる。そのため、図４を参照して説明したように、燃料電池スタック１０の運転を停止した後に、それを放置した場合であっても、停止処理によって酸素が消費されており、かつ、空気が進入することも抑制されているため、カソードに酸素が存在するといった状態を抑制することができる。それ故に、カソードとアノードとの間に電位差が生じ難く、図４に示す一連の反応が抑制され、燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。また、燃料電池スタック１０への空気の進入が抑制されることで、カソードでの酸化剤ガスの消費が早められ、停止処理時間の短縮を図ることができる。また、停止させた後において、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０へ進入することで、燃料電池スタック１０の電圧が立ち燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、制御部４０は、劣化抑制制御として、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。そのため、酸化剤ガス流路２０の入口側または出口側の一方から空気が進入したとしても、空気がバイパス流路２３に流れ易くなり、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを更に抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１０の劣化を有効に抑制することができる。
【００２９】
なお、バイパス流路２３が燃料電池システムの運転停止中、或いは、運転停止後に、空気の迂回機能を果たすのであれば、バイパス流路２３は単に開放されていれば足りる。すなわち、バイパス流量調整弁２４を必ずしも設ける必要はない。バイパス流路２３を設けない場合、燃料電池システムにおいて、駆動部品点数の増加を抑制することができるとともに、システムの複雑化を抑制することができる。これにより、簡素な構成で燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【００３０】
ただし、バイパス流量調整弁２４を設けた場合、制御部４０が劣化抑制制御としてバイパス流量調整弁２４を開弁することにより、空気がバイパス流路２３側に流れ易くなり、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを更に抑制することができる。また、制御部４０は、必要に応じてバイパス流量調整弁２４の開度を制御することにより、燃料電池スタック１０に供給される供給空気圧力を調整することができる。これにより、効率よく燃料電池システムを運転することができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図６は、第２の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第２の実施形態に係る燃料電池システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は、図６に示すように、バイパス流路２３ａが、入口側の酸化剤ガス流路２０において、酸化剤ガス供給装置２１よりも下流側と、出口側の酸化剤ガス流路２０において、酸化剤ガス調整弁２２よりも下流とを接続する点である。
【００３２】
このような構成において、図２のステップ４に示す劣化抑制制御が実行されると、制御部４０は、バイパス流量調整弁２４を開弁し、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。これにより、たとえば、入口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、この空気は、バイパス流路２３ａ、出口側の酸化剤ガス流路２０を経由して、大気側へ流れ出る。また、出口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、バイパス流路２３ａ、入口側の酸化剤ガス流路２０を経由して、大気側へ流れ出る。そのため、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを抑制することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。また、燃料電池スタック１０への空気の進入が抑制されることで、カソードでの酸化剤ガスの消費が早められ、停止処理時間の短縮を図ることができる。さらに、停止させた後において、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０へ進入することで、燃料電池スタック１０の電圧が立ち燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【００３３】
＜第３の実施形態＞
つぎに、第３の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図７は、第３の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第３の実施形態に係る燃料電池システムが、第１または第２の実施形態のそれと相違する点は、図７に示すように、バイパス流路２３ｂの一端が出口側の酸化剤ガス流路２０における酸化剤ガス調整弁２２よりも下流側に接続し、他端が大気に開放されている点である。
【００３４】
このような構成において、図２のステップ４に示す劣化抑制制御が実行されると、制御部４０は、バイパス流量調整弁２４を開弁し、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。これにより、たとえば、出口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、これがバイパス流路２３ｂを経由して大気へ流れ出る。一方、バイパス流路２３ｂの大気側から空気が流れてきた場合には、これが出口側の酸化剤ガス流路２０を経由して大気へ流れ出る。そのため、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを抑制することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。また、燃料電池スタック１０への空気の進入が抑制されることで、カソードでの酸化剤ガスの消費が早められ、停止処理時間の短縮を図ることができる。さらに、停止させた後において、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０へ進入することで、燃料電池スタック１０の電圧が立ち燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【００３５】
＜第４の実施形態＞
つぎに、第４の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図８は、第４の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第４の実施形態に係る燃料電池システムが、第１から第３のいずれかの実施形態のそれと相違する点は、図８に示すように、バイパス流路２３ｃの一端が入口側の酸化剤ガス流路２０における酸化剤ガス供給装置２１よりも下流側に接続し、他端が大気に開放されている点である。
【００３６】
このような構成において、図２のステップ４に示す劣化抑制制御が実行されると、制御部４０は、バイパス流量調整弁２４を開弁し、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。これにより、たとえば、入口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、これがバイパス流路２３ｃを経由して大気へ流れ出る。一方、バイパス流路２３ｃの大気側から空気化が流れてきた場合には、これが入口側の酸化剤ガス流路２０を経由して大気へ流れ出る。そのため、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを抑制することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。また、燃料電池スタック１０への空気の進入が抑制されることで、カソードでの酸化剤ガスの消費が早められ、停止処理時間の短縮を図ることができる。さらに、停止させた後において、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０へ進入することで、燃料電池スタック１０の電圧が立ち燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【００３７】
＜第５の実施形態＞
つぎに、第５の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図９は、第５の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第５の実施形態に係る燃料電池システムが、第１から第４のいずれかの実施形態のそれと相違する点は、図９に示すように、バイパス流路２３ｄの一端が入口側の酸化剤ガス流路２０における酸化剤ガス供給装置２１よりも上流側に接続し、他端が大気に開放されている点である。
【００３８】
このような構成において、図２のステップ４に示す劣化抑制制御が実行されると、制御部４０は、バイパス流量調整弁２４を開弁し、酸化剤ガス調整弁２２を閉弁する。これにより、たとえば、入口側の酸化剤ガス流路２０から空気が流れてきた場合には、これがバイパス流路２３ｃを経由して大気へ流れ出る。一方、バイパス流路２３ｃの大気側から空気化が流れてきた場合には、これが入口側の酸化剤ガス流路２０を経由して大気へ流れ出る。そのため、燃料電池スタック１０へ空気が進入することを抑制することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。また、燃料電池スタック１０への空気の進入が抑制されることで、カソードでの酸化剤ガスの消費が早められ、停止処理時間の短縮を図ることができる。さらに、停止させた後において、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０へ進入することで、燃料電池スタック１０の電圧が立ち燃料電池スタック１０の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】燃料電池システムの詳細動作を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すステップ４における劣化抑制制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態を実施しないケースでの燃料電池スタック１１の説明図である。
【図５】本実施形態のケースでの燃料電池スタック１０の説明図である。
【図６】第２の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図７】第３の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図８】第４の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図９】第５の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    燃料電池スタック
１１    燃料電池スタック
２０    酸化剤ガス流路
２１    酸化剤ガス供給装置
２２    酸化剤ガス調整弁
２３    バイパス流路
２３ａ  バイパス流路
２３ｂ  バイパス流路
２３ｃ  バイパス流路
２３ｄ  バイパス流路
２４    バイパス流量調整弁
３０    燃料ガス流路
３１    燃料ガスタンク
３２    タンク弁
３３    減圧弁
３４    燃料ガス供給弁
【図１】
2006216496.tif 000003
【図２】
2006216496.tif 000004
【図３】
2006216496.tif 000005
【図４】
2006216496.tif 000006
【図５】
2006216496.tif 000007
【図６】
2006216496.tif 000008
【図７】
2006216496.tif 000009
【図８】
2006216496.tif 000010
【図９】
2006216496.tif 000011