(57)【要約】【課題】  本発明では、低温環境下において燃料電池を所定時間停止させたとしても、希釈弁の凍結を防止することができる燃料電池システムおよびその制御方法を提供することを主たる目的とする。【解決手段】  燃料電池システムＳは、燃料電池ＦＣと、水素を燃料電池ＦＣに供給する水素タンクＨＴと、空気を燃料電池ＦＣに供給するコンプレッサＣと、燃料電池ＦＣから排出される未反応の水素を、燃料電池ＦＣから排出される未反応の空気で希釈するための希釈器３と、燃料電池ＦＣへ供給する空気の一部を希釈器３へと直接導くバイパス流路１４と、バイパス流路１４の連通状態を切り替える希釈弁１４ａと、コンプレッサＣから燃料電池ＦＣへと流れる空気を加湿する加湿器１２とを備えている。そして、加湿器１２は、バイパス流路１４の入口よりも下流側に設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスの反応により発電をする燃料電池と、
前記燃料ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料ガス供給手段と、
前記酸化剤ガスを前記燃料電池の酸化剤極に供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを、前記燃料電池から排出される未反応の酸化剤ガスで希釈するための希釈器と、
前記燃料電池へ供給する前記酸化剤ガスの一部を前記希釈器へと直接導くバイパス流路と、
前記バイパス流路の連通状態を切り替える希釈弁と、
前記酸化剤ガス供給手段から前記燃料電池へと流れる前記酸化剤ガスを加湿する加湿器とを備えた燃料電池システムであって、
前記加湿器は、前記バイパス流路の入口よりも下流側に設けられ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、
前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを前記希釈器内へ導く燃料オフガス流路と、
前記希釈器を貫通するように配設され、かつ、前記燃料電池から排出される未反応の酸化剤ガスを外部へ導くとともに、その内部を流れる前記酸化剤ガスの一部を前記希釈器内に放出する放出口と、前記希釈器内のガスを内部に吸引する吸引口とを備えた酸化剤オフガス流路と、を備え、
前記希釈器には、
その内壁の一部の近傍に、前記酸化剤オフガス流路の少なくとも前記吸引口が配設されるとともに、
前記吸引口とは反対側の内壁の近傍に、前記バイパス流路が接続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１または請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止時に、前記酸化剤ガス供給手段による前記酸化剤ガスの供給量を上げる供給量上昇工程と、
前記供給量上昇工程の開始から所定時間が経過した後に、前記希釈弁を開放させる希釈弁開放工程とを有することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記希釈弁開放工程において、前記希釈弁を断続的に開放させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記希釈弁開放工程において、前記希釈弁の開度を徐々に上げていくことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池から排出される水素を希釈するための希釈器と、燃料電池へ供給する空気の一部を直接希釈器へと導くバイパス流路と、バイパス流路の連通状態を切り替える希釈弁と、燃料電池へ供給する空気を加湿する加湿器とを主に備えた燃料電池システムおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、プロトン導電性の高分子電解質膜を挟んで一側にカソード極を区画し、他側にアノード極を区画して構成されており、カソード極に供給される空気中の酸素と、アノード極に供給される燃料ガス中の水素との電気化学反応によって発電するものである。このような燃料電池を備えた燃料電池システムとしては、従来、燃料電池に空気を供給するためのコンプレッサと、燃料電池に水素ガスを供給するための水素タンクと、燃料電池から排出される未反応の水素ガスおよび空気を燃焼させて外部に排出させる燃焼器（希釈器）と、コンプレッサからの空気を燃料電池を通さずに直接燃焼器に供給するためのバイパス流路と、バイパス流路の連通状態を切り替える希釈弁とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この燃料電池システムでは、燃料電池から排出されてくる未反応の水素ガスを、燃焼器内において、燃料電池から排出されてくる未反応の空気とバイパス流路を介して送られてくる空気とで希釈して、所定の水素濃度としてから燃焼することで、燃焼ガスとして外部に排出するようになっている。
【０００３】
ところで、前記したような技術では、燃料電池の高分子電解質膜を適度に加湿することで燃料電池の発電性能が上がることが知られており、そのため、コンプレッサと燃料電池との間にコンプレッサからの空気を加湿する加湿器を新たに設けることが望まれていた。なお、このような加湿器を前記した燃料電池システムに設ける場合には、コンプレッサからの高圧の空気がバイパス流路を介して直接燃焼器に供給されることによって、燃焼器内の燃焼前（希釈前）の水素ガスが燃焼ガス排出口から外部に押し出されることがないように、加湿器をバイパス流路の入口よりも上流側に設けることで抵抗の役割を持たせることがよいとされていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０８９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記したように加湿器をバイパス流路の入口よりも上流に設けると、加湿された空気がバイパス流路内に供給されることとなるので、このバイパス流路内の希釈弁内に水が溜まることがあった。そして、このように希釈弁に水が溜まった状態で燃料電池が所定時間停止されると、冬季や寒冷地などの低温環境下では、希釈弁内の水が凍結してしまうため、次の燃料電池システムの起動時において希釈弁を作動させることができず、燃焼器内における水素の希釈を良好に行うことができないといった問題が予想されていた。また、加湿器をバイパス流路の入口よりも上流に設けると、その加湿器の圧損の影響によって、バイパス流路を介して燃焼器内に供給させる空気の流量調整についての応答性が十分でないといった問題も予想されていた。
【０００６】
そこで、本発明では、低温環境下において燃料電池を所定時間停止させたとしても、希釈弁の凍結を防止することができる燃料電池システムおよびその制御方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスの反応により発電をする燃料電池と、前記燃料ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料ガス供給手段と、前記酸化剤ガスを前記燃料電池の酸化剤極に供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを、前記燃料電池から排出される未反応の酸化剤ガスで希釈するための希釈器と、前記燃料電池へ供給する前記酸化剤ガスの一部を前記希釈器へと直接導くバイパス流路と、前記バイパス流路の連通状態を切り替える希釈弁と、前記酸化剤ガス供給手段から前記燃料電池へと流れる前記酸化剤ガスを加湿する加湿器とを備えた燃料電池システムであって、前記加湿器は、前記バイパス流路の入口よりも下流側に設けられることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、バイパス流路の入口よりも下流側（燃料電池とバイパス流路の入口との間）に加湿器が設けられるので、加湿器で加湿された酸化剤ガスがバイパス流路内に流れ込まなくなり、バイパス流路内の希釈弁に水が溜まることが防止されることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出される未反応の燃料ガスを前記希釈器内へ導く燃料オフガス流路と、前記希釈器を貫通するように配設され、かつ、前記燃料電池から排出される未反応の酸化剤ガスを外部へ導くとともに、その内部を流れる前記酸化剤ガスの一部を前記希釈器内に放出する放出口と、前記希釈器内のガスを内部に吸引する吸引口とを備えた酸化剤オフガス流路と、を備え、前記希釈器には、その内壁の一部の近傍に、前記酸化剤オフガス流路の少なくとも前記吸引口が配設されるとともに、前記吸引口とは反対側の内壁の近傍に、前記バイパス流路が接続されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、酸化剤オフガス流路の吸引口とは反対側の内壁の近傍に、バイパス流路を接続するので、吸引口とは反対側の内壁の近傍（吸引口から離れた場所）に溜まった燃料ガスを、バイパス流路からの酸化剤ガスによって吸引口側へと押し出すことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池の停止時に、前記酸化剤ガス供給手段による前記酸化剤ガスの供給量を上げる供給量上昇工程と、前記供給量上昇工程の開始から所定時間が経過した後に、前記希釈弁を開放させる希釈弁開放工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、燃料電池を停止させようとすると、まず、供給量上昇工程において、酸化剤ガス供給手段から燃料電池への酸化剤ガスの供給量が上げられることによって、燃料電池内で発生した水が希釈器へパージされるとともに、希釈器での希釈が促進される。そして、供給量上昇工程の開始から所定時間が経過すると、希釈弁開放工程において、希釈弁が開放されて、希釈器内に残留した燃料ガス濃度の低い混合ガスの排出が促進される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法であって、前記希釈弁開放工程において、前記希釈弁を断続的に開放させることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、希釈弁開放工程において、希釈弁を断続的に開放させるので、多量の酸化剤ガスがバイパス流路を介して一気に希釈器内に流れ込むことが防止される。そのため、例えば希釈器内の混合ガスの燃料ガス濃度が比較的高い場合であっても、バイパス流路からの多量の酸化剤ガスによって高い燃料ガス濃度となる混合ガスが、そのまま出口から押し出されるといった問題を解消することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法であって、前記希釈弁開放工程において、前記希釈弁の開度を徐々に上げていくことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、希釈弁開放工程において、希釈弁の開度を徐々に上げていくので、多量の酸化剤ガスがバイパス流路を介して一気に希釈器内に流れ込むことが防止される。そのため、例えば希釈器内の混合ガスの燃料ガス濃度が比較的高い場合であっても、バイパス流路からの多量の酸化剤ガスによって高い燃料ガス濃度となる混合ガスが、そのまま出口から押し出されるといった問題を解消することができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、加湿器で加湿された酸化剤ガスがバイパス流路内に流れ込まなくなることによって、バイパス流路内の希釈弁に水が溜まることが防止されるので、低温環境下において燃料電池を所定時間停止させたとしても、希釈弁の凍結を防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、吸引口から離れた場所に溜まった燃料ガスを、バイパス流路からの酸化剤ガスによって吸引口側へと押し出すことができるので、例えば燃料電池の停止時において迅速に希釈器内の燃料ガスを無くして、燃料電池の停止処理に掛かる時間を短縮させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、供給量上昇工程においては希釈弁が閉じていることによって、燃料電池に高圧の酸化剤ガスが供給されるとともに、希釈器内に多量の酸化剤ガスが供給されることとなるので、燃料電池内の水のパージや希釈器での希釈を促進させることができる。また、酸化剤ガスの供給量を上げてから所定時間経過後に希釈弁を開放させるので、希釈器内の混合ガスの燃料ガス濃度を十分下げてから外部に排出させることができる。
【００２０】
請求項４または請求項５に記載の発明によれば、多量の酸化剤ガスがバイパス流路を介して一気に希釈器内に流れ込むことが防止されるので、例えば希釈器内の混合ガスの燃料ガス濃度が比較的高い場合であっても、バイパス流路からの多量の酸化剤ガスによって高い燃料ガス濃度となる混合ガスが、そのまま出口から押し出されるといった問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係る燃料電池システムを示す構成図であり、図２は希釈器の構造を示す斜視図であり、図３はＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、燃料電池システムＳは、水素（燃料ガス）と空気中の酸素（酸化剤ガス）の反応により発電をする燃料電池ＦＣと、この燃料電池ＦＣに空気を供給する空気供給系１と、燃料電池ＦＣに水素を供給する水素供給系２と、燃料電池ＦＣから排出される未反応の水素を燃料電池ＦＣから排出される未反応の空気で主に希釈するための希釈器３と、各種機器の制御を行うＥＣＵ（制御装置）４と、を備えている。
【００２３】
燃料電池ＦＣは、プロトン導電性の高分子電解質膜を挟んで一側にカソード極（酸化剤極）を区画し、他側にアノード極（燃料極）を区画して構成されており、カソード極に供給される空気中の酸素と、アノード極に供給される水素との電気化学反応によって発電している。そのため、この燃料電池ＦＣでは、発電に伴って水が主にカソード極側に生成されており、この水は高分子電解質膜を介して水素供給系２に入り込むようになっている。
【００２４】
空気供給系１は、空気を圧縮して供給するコンプレッサ（酸化剤ガス供給手段）Ｃと、このコンプレッサＣからの空気を燃料電池ＦＣに導く空気供給流路１１と、この空気供給流路１１内を流れる空気を加湿する加湿器１２と、燃料電池ＦＣから排出される空気を外部に導く空気排出流路（酸化剤オフガス流路）１３と、を主に備えている。
【００２５】
空気供給流路１１には、その上流側から順に、コンプレッサＣ、バイパス流路１４、加湿器１２が設けられている。
【００２６】
バイパス流路１４は、燃料電池ＦＣへ供給する空気の一部を希釈器３へと直接導くものであり、その適所には、バイパス流路１４の連通状態を切り替える希釈弁１４ａが設けられている。そして、このバイパス流路１４は、その入口が空気供給流路１１における加湿器１２の上流側に設けられることによって、その内部に加湿器１２で加湿されていない乾燥した空気が流れるようになっている。
【００２７】
加湿器１２は、空気供給流路１１と空気排出流路１３とに跨るように配設されており、燃料電池ＦＣから排出される空気中の水分を利用して、空気供給流路１１内の空気を加湿するものである。ちなみに、燃料電池ＦＣから排出される空気には、燃料電池ＦＣ内での発電により生じた水分が多量に含まれている。
【００２８】
空気排出流路１３は、希釈器３を貫通するように配設されており、その適所には、カソード極側の圧力（背圧）を制御する背圧弁１３ａが設けられている。また、この空気排出流路１３の希釈器３内に収容される部分には、図２に示すように、空気排出流路１３の内部を流れる空気の一部を希釈器３内に放出する放出口１３ｂと、この放出口１３ｂの下流側に設けられ、かつ、希釈器３内のガスを空気排出流路１３の内部に吸引する吸引口１３ｃとが形成されている。
【００２９】
図１に示すように、水素供給系２は、水素タンク（燃料ガス供給手段）ＨＴ、水素供給用流路２１、遮断弁２２、エゼクタ２３、循環流路２４、キャッチタンク２５およびドレイン弁２６を主に備えている。
【００３０】
水素タンクＨＴ内には、燃料ガスとしての水素が充填されており、この水素は、遮断弁２２と水素タンクＨＴ内に備えられた図示しない電磁弁とが開放されることで、水素供給用流路２１を通って燃料電池ＦＣへ供給されるようになっている。エゼクタ２３は、水素タンクＨＴからの水素と燃料電池ＦＣから戻ってくる水素を混合させ、これを燃料電池ＦＣに再供給して水素を循環させている。
【００３１】
循環流路２４は、燃料電池ＦＣから排出される水素をエゼクタ２３を介して再度燃料電池ＦＣに戻す流路であり、その適所にキャッチタンク２５が取り付けられている。また、この循環流路２４のキャッチタンク２５よりも下流側には、循環流路２４内の不純物を未反応の水素ガスとともに希釈器３へと排出させるための水素排出流路（燃料オフガス流路）２７が設けられており、この水素排出流路２７の適所には、水素排出流路２７の連通状態を切り替えるための水素パージ弁２７ａが設けられている。
【００３２】
キャッチタンク２５は、燃料電池ＦＣから排出される水分を含んだ水素ガスを、水素ガスと水とに分離する気液分離の機能を有したタンクであり、その底部に分離した水が溜まる構造となっている。また、キャッチタンク２５の底部には、その内部の水を水素排出流路２７内の出口近傍に導くためのドレインライン２５ａが接続されるとともに、このドレインライン２５ａには、ドレインライン２５ａの連通状態を切り替えるためのドレイン弁２６が設けられている。なお、キャッチタンク２５は、この燃料電池システムＳにおける水の排出性を考慮した下方の位置、すなわち燃料電池ＦＣや循環流路２４内の残溜水分が溜まりやすい位置に配設されている。
【００３３】
希釈器３は、図２に示すように、中空の楕円柱状に形成された容器であり、その一端面３１および他端面３２には、それらの一方の幅狭部３１ａ，３２ａの近傍に、空気排出流路１３を支持するための第１接続口３１ｂおよび第２接続口３２ｂが形成されている。また、希釈器３の一端面３１には、他方の幅狭部３１ｃの近傍に、バイパス流路１４を接続するためのバイパス流路接続口３１ｄが形成されるとともに、このバイパス流路接続口３１ｄと第１接続口３１ｂとの間に、水素排出流路２７を接続するための水素排出流路接続口３１ｅが形成されている。そして、前記したように希釈器３が構成されることによって、希釈器３の内周壁の幅狭となった部分の一方側に、空気排出流路１３の放出口１３ｂおよび吸引口１３ｃが配設されるとともに、他方側に、バイパス流路１４が接続されるようになっている。なお、空気排出流路１３の底部には、水素排出流路２７から排出され、希釈器３の底部に溜まった水を外部に排出するための図示せぬ貫通孔が設けられている。
【００３４】
ＥＣＵ４は、燃料電池システムＳの各機器、主にコンプレッサＣ、背圧弁１３ａ、遮断弁２２、ドレイン弁２６および希釈弁１４ａの制御を行っている。特に、このＥＣＵ４は、燃料電池ＦＣの停止時において、コンプレッサＣや希釈弁１４ａを適宜制御することによって、希釈器３内において良好に水素を希釈するとともに、停止処理が完了した後には、希釈器３内において希釈された水素が排出されるように作動している。以下に、その詳細について説明する。
【００３５】
図３に示すように、ＥＣＵ４は、遮断弁閉弁手段４１と、コンプレッサ制御手段４３と、希釈弁開閉手段４４とを主に備えている。
【００３６】
遮断弁閉弁手段４１は、図示せぬイグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＦＦされたことを示す信号を受け取ると、遮断弁２２を閉弁させる機能を有している。そして、この遮断弁閉弁手段４１は、遮断弁２２を閉弁させたときに、そのことを示す閉弁信号をコンプレッサ制御手段４３に出力するように構成されている。
【００３７】
なお、遮断弁２２を閉弁した直後に残っているアノード系内（循環流路２４内等）の水素は、燃料電池ＦＣで無駄なく消費されるようになっている。
【００３８】
コンプレッサ制御手段４３は、遮断弁閉弁手段４１から閉弁信号を受け取ってから所定時間が経過したときに、コンプレッサＣの回転速度を現在の回転速度よりも上昇させることによって、コンプレッサＣによる空気の供給量を上げる機能を有している。そして、このコンプレッサ制御手段４３は、コンプレッサＣの回転速度を上昇させたときに、そのことを示す上昇信号を希釈弁開閉手段４４に出力するように構成されている。また、このコンプレッサ制御手段４３は、希釈弁開閉手段４４から後記する閉弁信号を受け取ったときに、コンプレッサＣの駆動を停止させる機能をも有している。
【００３９】
希釈弁開閉手段４４は、コンプレッサ制御手段４３から上昇信号を受け取ると、この上昇信号に基づいて、コンプレッサＣの回転速度を上昇させてから所定時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断したときに、希釈弁１４ａを断続的に開閉させる機能を有している。そして、この希釈弁開閉手段４４は、断続的な開閉を所定時間行った後（最終的に希釈弁１４ａを閉弁させた後）、そのことを示す閉弁信号をコンプレッサ制御手段４３に出力するように構成されている。
【００４０】
次に、燃料電池ＦＣを停止させる際におけるＥＣＵ４の動作について、図４および図５を参照して説明する。参照する図面において、図４は燃料電池の停止時におけるＥＣＵの動作を示すフローチャートであり、図５は燃料電池システムの各種機器の動作状態を示すタイムチャートである。
【００４１】
図４および図５に示すように、図示せぬイグニッションスイッチがＯＦＦされると（ＳＴＡＲＴ）、ＥＣＵ４は、まず、遮断弁２２を閉じ（ステップＳ１）、それから所定時間経過後にコンプレッサ回転速度を上昇させる(ステップＳ４)。なお、ステップＳ４の処理を開始させるときには、アノード系内に残存する水素ガスが燃料電池ＦＣによって消費されて少なくなっているため、図５に示すように、燃料電池ＦＣから取り出される電流値が減少した状態となっている。
【００４２】
前記したように、ＥＣＵ４がコンプレッサＣの回転速度を上昇させると（ステップＳ４）、燃料電池ＦＣ内のカソード極側に生じた水が多量の空気によって確実に希釈器３へパージ（掃気）されることとなる（供給量上昇工程）。また、このようにコンプレッサＣから多量の空気が放出されることによって、希釈器３内における水素の希釈が促進されることとなる。ステップＳ４の後、ＥＣＵ４は、所定時間経過したか否かを判断し（ステップＳ５）、経過していないと判断した場合は（Ｎｏ）、再度ステップＳ５の処理を繰り返し、前記した掃気や希釈を継続することとなる。
【００４３】
ちなみに、ステップＳ４，Ｓ５でのカソード極の掃気処理においては、最初の段階ではコンプレッサＣからの空気が加湿器１２で加湿されてしまうこととなるが、掃気処理（コンプレッサＣの回転速度上昇）の開始のときに燃料電池ＦＣへの水素ガスの供給が停止していることにより（図５参照）、発電による水が生じなくなるので、燃料電池ＦＣから排出される空気が次第に乾燥していく。これにより、加湿器１２での加湿能力も次第に落ちていき、ステップＳ５の途中の段階ではコンプレッサＣからの空気は加湿器１２で加湿されずに燃料電池ＦＣに供給され、良好な掃気に寄与することとなる。
【００４４】
ステップＳ５において、ＥＣＵ４が所定時間経過したと判断した場合は（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は、ステップＳ６において希釈弁１４ａを断続的に開閉させる（希釈弁開放工程）。具体的に、このステップＳ６では、図５に示すように、最初の段階において、比較的短い開弁時間および閉弁時間を交互に繰り返すことで、バイパス流路１４を介して希釈器３へ送り込む空気の量を徐々に上げていくので、バイパス流路１４からの多量の空気によって高い水素濃度となる希釈器３内のガスが、そのまま空気排出流路１３の吸引口１３ｃへ押し出されるといった問題を解消することができる。そして、前記した動作を所定回数行った後は、前記した開弁時間よりも長い開弁時間で希釈弁１４ａを開弁させるので、希釈器３内に残存する低い水素濃度となったガスを多量の空気によって空気排出流路１３の吸引口１３ｃに押し込んで、希釈器３内の水素を迅速に無くすこと（希釈器３の掃気を迅速に行うこと）ができるようになっている。
【００４５】
そして、ステップＳ６の後、ＥＣＵ４は、コンプレッサＣを停止させることで（ステップＳ７）、燃料電池ＦＣの停止処理を終了させる。
【００４６】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
バイパス流路１４の入口よりも下流側に加湿器１２が設けられるので、加湿器１２で加湿された空気がバイパス流路１４内に流れ込まなくなり、バイパス流路１４内の希釈弁１４ａに水が溜まることが防止される。そのため、低温環境下において燃料電池ＦＣを所定時間停止させたとしても、希釈弁１４ａの凍結を防止することができる。
【００４７】
希釈器３の内周壁の幅狭となった部分の一方側に、空気排出流路１３の吸引口１３ｃが配設されるとともに、他方側に、バイパス流路１４が接続されるようになっているので、その他方側の近傍（吸引口１３ｃから離れた場所）に溜まった水素を、バイパス流路１４からの空気によって吸引口１３ｃ側へと押し出すことができる。そのため、燃料電池ＦＣの停止時において迅速に希釈器３内の水素を無くして、燃料電池ＦＣの停止処理に掛かる時間を短縮させることができる。
【００４８】
供給量上昇工程においては希釈弁１４ａが閉じていることによって、燃料電池ＦＣに高圧の空気が供給されるとともに、希釈器３内に多量の空気が供給されることとなるので、燃料電池ＦＣ内の水のパージや希釈器３での希釈を促進させることができる。また、空気の供給量を上げてから所定時間経過後に希釈弁１４ａを開放させるので、希釈器３内の混合ガスの水素濃度を十分下げてから外部に排出させることができる。
【００４９】
希釈弁１４ａを断続的に開閉させることによって、多量の空気がバイパス流路１４を介して一気に希釈器３内に流れ込むことが防止されるので、例えば希釈器３内の混合ガスの水素濃度が比較的高い場合であっても、バイパス流路１４からの多量の空気によって高い水素濃度となる混合ガスが、そのまま空気排出流路１３の吸引口１３ｃから押し出されるといった問題を解消することができる。
【００５０】
バイパス流路１４の入口よりも下流側に加湿器１２が設けられることによって、バイパス流路１４内を流れる空気が加湿器１２による圧損の影響を受けることがないので、バイパス流路１４を介して希釈器３へ供給する空気の流量調整についての応答性を向上させることができる。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、希釈弁１４ａを断続的に開閉させることによって、バイパス流路１４を介して希釈器３へ供給する空気の量を徐々に上げるようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば希釈弁１４ａの開度を徐々に上げることによって希釈器３へ供給する空気の量を徐々に上げるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】希釈器の構造を示す斜視図である。
【図３】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図４】燃料電池の停止時におけるＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図５】燃料電池システムの各種機器の動作状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
３      希釈器
４      ＥＣＵ
１１    空気供給流路
１２    加湿器
１３    空気排出流路
１３ａ  背圧弁
１３ｂ  放出口
１３ｃ  吸引口
１４    バイパス流路
１４ａ  希釈弁
２１    水素供給用流路
２２    遮断弁
２３    エゼクタ
２４    循環流路
２５    キャッチタンク
２５ａ  ドレインライン
２６    ドレイン弁
２７    水素排出流路
２７ａ  水素パージ弁
３１    一端面
３１ａ  幅狭部
３１ｂ  第１接続口
３１ｃ  幅狭部
３１ｄ  バイパス流路接続口
３１ｅ  水素排出流路接続口
３２    他端面
３２ｂ  第２接続口
４１    遮断弁閉弁手段
４３    コンプレッサ制御手段
４４    希釈弁開閉手段
Ｃ      コンプレッサ（酸化剤ガス供給手段）
ＦＣ    燃料電池
ＨＴ    水素タンク（燃料ガス供給手段）
Ｓ      燃料電池システム
【図１】
2006155927.tif 000003
【図２】
2006155927.tif 000004
【図３】
2006155927.tif 000005
【図４】
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【図５】
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