(57)【要約】【課題】  燃料電池のガス流路内に滞留する水分を、ガス流路のガス流量に関わらず、排出する。【解決手段】  燃料電池システムにおいて、燃料電池のガス流路にガスを供給する供給管と、ガス流路から排出されるガスを、燃料電池外に排出する排出管と、排出管内のガスの圧力を調整する圧力調整弁とを備える。また、この燃料電池システムは、ガス流路にガスが流入している状態で、ガス流路の出口圧力を上昇させた後、出口圧力を発電時の圧力よりも小さく低下させるように、圧力調整弁を制御する制御手段を備える。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のガス流路にガスを供給する供給管と、
前記ガス流路から排出されるガスを、前記燃料電池外に排出する排出管と、
前記排出管内のガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
前記ガス流路にガスが流入している状態で、前記ガス流路の出口圧力を上昇させた後、前記出口圧力を発電時の圧力よりも小さく低下させるように、前記圧力調整弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記出口圧力を測定する圧力測定手段と、
前記出口圧力が、所定の圧力目標値に達したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記出口圧力が前記圧力目標値に達したと判定されたときに、前記出口圧力を小さく低下させるように前記圧力調整弁の制御を行う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】
前記圧力目標値を、前記ガス流路に流入するガス流量に応じて決定する圧力目標値決定手段を備え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】
前記ガス流路に滞留した生成水の量を測定する生成水測定手段と、
検出された生成水の量が、前記ガス流路から排出する必要があると判断される限界量に達したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記制御手段は、検出された生成水の量が前記限界量に達したと判定された場合に、前記圧力調整弁の制御を開始することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記圧力調整弁の制御を、定期的に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記ガス流路は、カソードガス流路であることを特徴とする請求項１から５のいずれか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】
この発明は、燃料電池システムに関する。更に具体的には、電極に燃料ガスを供給し、供給ガスの化学反応から起電力を得る燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−２３５３２４号公報には、燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムにおいて、酸素ガスを供給する管路である酸素ガス供給配管が、加湿器を介して燃料電池に接続されている。酸素ガス供給配管をから供給される酸素ガスは、加湿器により加湿されて燃料電池に供給される。また、酸素ガス供給配管には、バイパス配管が接続されている。バイパス配管は、酸素ガスの供給源から供給される乾燥した酸素ガスを、酸素ガス供給配管から分岐して燃料電池に供給する。上記燃料電池システムにおいて、酸素ガス供給配管とバイパス配管とから供給される酸素ガスの流量は、それぞれ電動弁の開度により調整される。
【０００３】
上記燃料電池システムにおいて発電時の反応により、カソードにおいて水が生成され、この水がカソード側の酸素ガス流路に滞留する場合がある。酸素ガス流路に滞留する生成水は、電極の細孔を閉塞するため、発電効率を低下させる原因となる。したがって、酸素ガス流路に滞留する生成水を排除する必要がある。このため、上記燃料電池システムでは、燃料電池の電圧ＥとインピーダンスＺとを測定して、カソード表面の濡れすぎを検知する。濡れすぎが検出されると、バイパス配管の電動弁の開度を大きくする制御が行われる。その結果、上記燃料システムによれば、酸素ガス流路に流れるガス流量が一時的に大きくなり、酸素ガス流路に付着した水分が排出される。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３５３２４号公報
【特許文献２】特開２００４−２６８８１５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、従来の燃料電池システムでは、酸素ガス供給源から供給されるガスの流量は、燃料電池の発電量に依存する。燃料電池の発電量が小さい場合、供給されるガスの流量が小さいため、バイパス配管の電動弁の開度を大きくしても、燃料電池に流入されるガスの流量が十分に大きくならない場合がある。このため、カソード側の酸素ガス流路に、水分を吹き飛ばすだけの十分なガスを供給することができず、滞留した水分を確実に排出することができない場合があると考えられる。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料電池システムのガス流路に十分なガスを流入させて、ガス流路に滞留する水分等を除去できるように改良した燃料電池システム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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池システムであって、
燃料電池のガス流路にガスを供給する供給管と、
前記ガス流路から排出されるガスを、前記燃料電池外に排出する排出管と、
前記排出管内のガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
前記ガス流路にガスが流入している状態で、前記ガス流路の出口圧力を上昇させた後、前記出口圧力を発電時の圧力よりも小さく低下させるように、前記圧力調整弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記出口圧力を測定する圧力測定手段と、
前記出口圧力が、所定の圧力目標値に達したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記出口圧力が前記圧力目標値に達したと判定されたときに、前記出口圧力を小さく低下させるように前記圧力調整弁の制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記圧力目標値を、前記ガス流路に流入するガス流量に応じて決定する圧力目標値決定手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、
前記ガス流路に滞留した生成水の量を測定する生成水測定手段と、
検出された生成水の量が、前記ガス流路から排出する必要があると判断される限界量に達したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記制御手段は、検出された生成水の量が前記限界量に達したと判定された場合に、前記圧力調整弁の制御を開始することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記制御手段は、前記圧力調整弁の制御を、定期的に行うことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記ガス流路は、カソードガス流路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、ガス流路の排気を行う際、ガス流路にガスが流入している状態で、ガス流路の出口圧力を上昇させた後、出口圧力を発電時の圧力よりも小さく低下させるように圧力調整弁が制御される。これにより、一時的にガス流路の出入口間に大きな差圧を発生させることができ、ガス流路に強い勢いでガスを流すことができる。したがって、ガス流路に滞留する異物を排出することができる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、ガス流路の排気の際、出口圧力を圧力目標値にまで上昇させた後、出口圧力を小さく低下させるように圧力調整弁が制御される。したがって、ガス流路の出入口間に、確実に必要な差圧を発生させることができる。
【００１５】
また、第３の発明によれば、ガス流路に流入するガス流量に応じて圧力目標値を決定する。したがって、例えばガス流量が少ない場合にも、ガス流路の出入口間に、必要な差圧をより確実に発生することができる。
【００１６】
また、第４の発明の発明によれば、生成水の水分量を測定して、この水分量に応じて、ガス流路の排気を行う。したがって、燃料電池の個体差や運転環境等に対応して、必要に応じて水分の排出を行うことができる。したがって燃料電池の発電効率をより向上させることができる。
【００１７】
また、第５の発明によれば、ガス流路の排気は定期的に行われる。したがって、安定した発電を行うことができ、発電効率を向上させることができる。
【００１８】
また、第６の発明によれば、ガス流路はカソードガス流路である。カソードガス流路には水分が滞留するが、上記のようなガス流路の排出を行うことにより、水分を排出することができる。したがって、水分により電極の細孔が閉塞されるのを防ぎ、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における燃料電池システムを説明するための模式図である。
図１に示すように、燃料電池システムは、水素タンク２を備える。水素タンク２には、水素供給管４の一端が接続されている。水素供給管４には、調圧弁６が設けられている。調圧弁６は、水素供給管４内の圧力を調整するバルブである。水素供給管４の他端は、燃料電池８の水素入口８ａに接続されている。燃料電池８は固体高分子型の電池である。
【００２１】
燃料電池の水素オフガス出口８ｂには、水素オフガス排出管１０が配置されている。水素オフガス排出管１０には気液分離器１２が配置されている。気液分離器１２はオフガス中の水分を除去する。気液分離器１２に対して水素オフガスの流れの下流側において、水素オフガス排出管１０には開閉弁１４が設けられている。開閉弁１４は、水素オフガス排出管１０を開閉する。気液分離器１２と開閉弁１４との間において、水素オフガス排出管１０には、水素循環用配管１６の一端が配置されている。水素循環用配管１６の他端は、水素供給管４に接続されている。
【００２２】
また、燃料電池システムは、コンプレッサ２０を備える。コンプレッサ２０には、空気供給管２２の一端が接続されている。空気供給管２２の他端は、燃料電池８の空気入口８ｃに接続されている。また燃料電池８の空気オフガス出口８ｄには、空気オフガス排出管２４の一端が接続されている。
【００２３】
燃料電池８の空気オフガス出口８ｄ付近において、空気オフガス排出管２４には、圧力センサ２６が配置されている。圧力センサ２６は空気オフガス排出管２４内の、空気オフガス出口８ｄ付近の圧力（以下、「出口圧力」と称する）を測定するためのセンサである。圧力センサ２６に対して空気オフガスの流れの下流側において、空気オフガス排出管２４には、圧力調整弁２８が配置されている。圧力調整弁２８は、その開度を変化させることにより流出する空気オフガスの量を調整し、これにより、出口圧力を調整することができる。
【００２４】
燃料電池８には、電圧計３０とインピーダンス計３２とがそれぞれ接続されている。電圧計３０及びインピーダンス計３２は、それぞれ、燃料電池８の出力電圧及びインピーダンスを測定するために設けられている。燃料電池システムは制御装置３４を備える。制御装置３４には、開閉弁１４、コンプレッサ２０、圧力センサ２６、圧力調整弁２８、電圧計３０及びインピーダンス計３２が接続されている。制御装置３４は、圧力センサ２６、電圧計３０、インピーダンス計３２からの出力を受けて、出口圧力、燃料電池の電圧及びインピーダンスを算出し、必要に応じて開閉弁１４及び圧力調整弁２８を制御する。
【００２５】
図２は実施の形態１の燃料電池システムにおいて、燃料電池の酸素ガス流路内をパージする際の状態を説明するための模式図である。
燃料電池８内には、図示を省略しているが、複数のセルが積層されている。セル内には、カソード、アノード、および両電極に挟まれた固体高分子膜が配置されている。カソード側には酸素ガス流路３６が設けられ、酸素ガス流路３６の両端はそれぞれ、空気入口８ｃと空気オフガス出口８ｄとにおいて、空気供給管２２及び空気オフガス排出管２４に接続されている。酸素ガス流路３６には酸素を供給するガスとして空気が供給される。一方、アノード側にも同様に、燃料ガス流路(図示せず)が設けられ、燃料ガス流路の両端はそれぞれ、水素入口８ａと水素オフガス出口８ｂにおいて、水素供給管４及び水素オフガス排出管１０に接続されている。燃料ガス流路には、燃料ガスとして水素が供給される。
【００２６】
燃料電池システムの発電の際には、燃料ガス流路からアノード側に水素が供給され、酸素ガス流路３６からカソード側に大気が供給される。アノードに供給された水素は、アノードの触媒によって電子が分離して水素イオンとなる。水素イオンは、固体高分子膜を通り、カソード側に移動する。カソードでは水素イオンと、供給された大気中の酸素とが反応して水を生成する。水素イオンから分離した電子は、別経路でカソードに向かう。これによって、カソードから、アノードに電流が流れ、電力が発生する。
【００２７】
図２に示すように、燃料電池８の発電の反応において生成された水分３８が、酸素ガス流路３６内に滞留する場合がある。酸素ガス流路３６内に滞留する水分は、電極の細孔を閉塞させ、発電効率を低下させる。特に、酸素ガス流路３６が複数平行して配置されている場合には、温度分布や流路の圧損の不均衡によって、部分的に生成水が溜まりやすく、酸素ガス流路３６を塞ぐ場合がある。このような場合、発電効率は更に低下する。したがって、酸素ガス流路３６内に滞留する水分が許容範囲を超えた場合には、この水分を排出する必要がある。
【００２８】
以下、実施の形態１の燃料電池システムが、酸素ガス流路３６に滞留した水分３８を排出する際の動作について説明する。図３は、酸素ガス流路３６の水分３８を排出する際の、出口圧力の変化を表す。図３において、縦軸は圧力を表し、横軸は経過時間を表す。
【００２９】
水分３８を排出する際には、まず、出口圧力を一時的に上昇させる。このため、図３における経過時刻Ｔ１において、制御装置３４は、圧力調整弁２８を閉じるように制御する。圧力調整弁２８が閉じられると、次第に、酸素ガス流路３６内には、コンプレッサ２０から供給される空気が溜まり、出口圧力は上昇する。
【００３０】
出口圧力が圧力Ｐ１に達した後、経過時刻Ｔ２において、制御装置３４は、一気に圧力調整弁２８を開放するように制御する。これにより、出口圧力は急激に下降する。即ち、圧力調整弁２８が一気に開放されることにより、出口圧力は、急激に大気圧付近の圧力Ｐ２にまで低下する。制御装置３４は、出口圧力が圧力Ｐ２まで低下した後、時刻Ｔ３において、圧力調整弁２８の開度を徐々に小さくし、通常の開弁状態に戻すように制御する。これにより、出口圧力は、徐々に通常時の圧力に戻される。
【００３１】
図４は、水分排出の際の、空気入口８ｃ付近と出口圧力との差圧の変化を表すグラフである。図４において、縦軸は差圧を表し、横軸は経過時間を表す。
圧力調整弁２８を開閉した時刻Ｔ１においては、空気入口８ｃ付近の圧力（以下、「入口圧力」と称する）も出口圧力に連動して上昇する。したがって、図４に示すように、入口圧力と出口圧力との差圧は、ガス流量が一定であれば一定となる。このときの差圧は、酸素ガス流路３６内で生じる圧力損失であると考えられる。
【００３２】
出口圧力が圧力Ｐ１に達した後、時刻Ｔ２において、一気に圧力調整弁２８が開放されると、先行して、出口圧力のみが一気に低下する。このとき一時的に、入口圧力と出口圧力との間に大きな差圧が発生する。その後、大気が流れるにしたがって、入口圧力も低下するため、出口圧力との差圧が小さくなり、通常時と同様の一定の差圧となる。
【００３３】
その後、時刻Ｔ３において、圧力調整弁２８は通常時の開度となるように、徐々に閉じられる。この場合、圧力調整弁２８の開度の変化は緩やかであるため、出口圧力の上昇は緩やかである。したがって、入口圧力も出口圧力に伴って緩やかに変化する。したがって、出入口の差圧はほぼ一定のまま、大きく変化しない。
【００３４】
上記の場合、酸素ガス流路３６に流れる空気の勢いは、出入口の差圧に伴って変化する。出入口圧力が一定の間は、通常の通りの勢いで空気が流れる。一方、時刻Ｔ２において、出入口差圧が急激に大きくなったとき、コンプレッサ２０からの空気の流量に関わらず、一気に多量の空気が強い勢いで酸素ガス流路３６を流れる。滞留する水分３８は、この急激な空気の流れにより、酸素ガス流路３６からオフガス排出管２４に吹き飛ばされる。
【００３５】
制御装置３４は、上記のような水分排出時の制御において必要なデータを予め記憶する。具体的に、制御装置３４は、図３における圧力Ｐ１を「圧力目標値」として記憶する。この圧力目標値Ｐ１は、滞留する水分３８を吹き飛ばすために十分な出入口差圧を発生させるために必要な、出口圧力の上昇値である。同様に、制御装置３４は、図３における時刻Ｔ２からＴ３までの時間を「開放設定時間」として記憶する。この時間は、滞留する水分３８を吹き飛ばすために十分な空気を、酸素ガス流路３６に供給することができる時間である。
【００３６】
また、制御装置３４は、水分排出の制御を行う時期を、インピーダンスの分散を算出することにより判断する。燃料電池８のインピーダンスの分散は、滞留する水分量が多くなるにつれて大きくなる。このため、制御装置３４は通常の発電状態として許容される範囲におけるインピーダンスの分散の上限値を「分散上限値」として記憶する。
【００３７】
図５は、この発明の実施の形態１の燃料電池システムにおいて、制御装置３４が行う制御のルーチンを説明するためのフロー図である。
図５に示すように、ステップＳ１０２において、まず排水開始か否かを判断する。制御装置３４は、インピーダンス計３２の出力結果を受信する。制御装置３４は、受信した出力結果からインピーダンスを算出し、インピーダンスの時系列データからインピーダンスの分散を算出する。この分散が、分散限界値よりも大きいか否かを比較して、排水開始が必要か否かを判断する。これにより酸素ガス流路３６に滞留した水分３８の量が、必要な発電量を確保できる範囲を越えているか否かが判定される。ステップＳ１０２において排水開始が不要であると判断された場合には、酸素ガス流路３６に滞留した水分は許容範囲内であると判断され、一旦このルーチンを終了する。
【００３８】
ステップＳ１０２において、排水開始と判断された場合には、酸素ガス流路３６内に滞留する水分３８が許容範囲を越えていると判断され、水分を排出する際の制御を開始する。具体的には、まず、圧力調整弁２８を閉じる（ステップＳ１０４）。即ち、制御装置３４は、圧力調整弁２８の開度を小さく閉じるように制御する。これにより、空気オフガス出口８ｄ付近において、空気オフガス排出管２４が閉じられることとなる。その結果、出口圧力は、徐々に上昇を開始する。
【００３９】
次に、出口圧力が、圧力目標値より大きいか否かが判定される（ステップＳ１０６）。制御装置３４は、予め記憶された圧力目標値と、圧力センサ２６の出力から算出された圧力とを比較して、算出された圧力が、圧力目標値より大きくなっているか否かを判断する。これにより、圧力調整弁２８を開放したときに発生する出入り口差圧により、滞留した水分３８を吹き飛ばすことができるだけの強い勢いのガスの流れを、酸素ガス流路３６内に発生させることができるような状態となっているか否かが判断される。ステップＳ１０６において、出口圧力が圧力目標値に達していないと判断された場合には、引き続き圧力調整弁２８を閉じた状態での空気の流入を続け、出口圧力の判定を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ１０６において、出口圧力が圧力目標値に達していると判断された場合には、圧力調整弁２８を一気に開放する（ステップＳ１０８）。これにより、一時的に出口圧力と入口圧力との間に大きな差圧が発生する。したがって、酸素ガス流路３６内に、空気オフガス出口８ｄに向けて一気に強いガスの流れが発生させることができる。これにより、酸素ガス流路３６内に滞留した水分３８が排出される。
【００４１】
次に、開放設定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。制御装置３４は、圧力調整弁２８を開放した時刻からの経過時間を測定し、この経過時間が、開放設定時間を経過したか否かを判断する。この時間の経過により、圧力調整弁２８を開放した後、十分に酸素ガス流路３６内にガスが流され、酸素ガス流路３６内の滞留した水分３８が排出されたか否かが判断される。ステップＳ１１０において、開放設定時間が経過していないと判断された場合には、引き続き圧力調整弁２８を開放した状態で、大気の供給を続ける。
【００４２】
一方、ステップＳ１１０において、開放設定時間が経過したと判断された場合、圧力調整弁２８を通常の発電時の状態に戻す（ステップＳ１１２）。この際、制御装置３４は、圧力調整弁２８の開度を、徐々に小さくするように制御する。これにより出口圧力は緩やかに上昇し、これに連動して入口圧力も緩やかに上昇する。このように圧力調整弁２８を緩やかに変化させることにより、酸素ガス流路３６内のガスの流れを止めることなく、通常の発電時の状態に戻すことができる。
【００４３】
以上のように、燃料電池システムにおいて、酸素ガス流路３６の水分３８を排出する際には、出口圧力を一度上昇させた後、一気に圧力調整弁２８を開放することにより急激に空気を流す。したがって、発電量が小さく空気の流量が少ない場合にも滞留する水分３８を排出することができる。また、空気の流量を増加させることなく水分を排出することができるため、酸素ガス流路３６が不必要に乾燥するのを抑えることができる。
【００４４】
また、実施の形態１においては、水分排出開始を、インピーダンスの分散を求めて決定する。このようにインピーダンスから水分量を予測することにより、効率よく水分３８の排出を行うことができる。また、例えば、温度分布の不均一などによって生じる生成水など、燃料電池の固体差や運転環境等によって異なる生成水の滞留にも対応することができる。しかし、この発明において水分排出開始を決定する手段は、これに限るものではない。例えば、コンプレッサ２０により流入させる供給ガスの量と電圧等から決定するものであってもよく、また、例えば、定期的に排出を開始するものであってもよい。
【００４５】
また、実施の形態１においては、予め圧力目標値を記憶し、出口圧力が圧力目標値に達した場合に、圧力調整弁２８を開放する。しかし、この発明において出口圧力の圧力目標値は、予め決められた場合に限るものではない。例えば、インピーダンスの分散から予測される量の水分を排出するために必要な空気の流れを算出し、この流れを発生させるために必要な出入口差圧を求め、これにより出口圧力の目標値を算出して設定するものであってもよい。また、例えば、圧力目標値は、酸素ガス流路３６内のガス流量を測定し、これに応じて決定するものであっても良い。具体的には、ガス流量が少ない場合には、圧力目標値を大きく設定し、ガス流量が多い場合には圧力目標値を大きく設定するように制御することが考えられる。このようにすることにより、ガス流量が少ない場合であっても、確実に出入口差圧を大きくすることができ、水分３８を排出することができる。なお、例えば、酸素ガス流路３６内のガス流量は、空気入口８ａ付近にガス流量メーターを設けることにより測定することができる。あるいは、燃料電池８の電圧を測定することによって、算出することができる。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２における燃料電池システムのハードウェアの構成は、実施の形態１における燃料電池システムと同様のものである。
図６は、実施の形態２における、圧力調整弁２８の開閉動作に伴う出口圧力の変化について説明するグラフである。
【００４７】
実施の形態２の燃料電池システムにおいて、圧力調整弁２８は、一旦閉じられることなく、通常の状態から一気に開放される。これにより図６に示すように、圧力調整弁２８を開放した時刻Ｔ４において、出口圧力は一気に大気圧付近の圧力Ｐ２にまで下降する。その後、時刻Ｔ５から、徐々に圧力調整弁２８を元の状態に戻す。これにより、出口圧力は徐々に通常時の圧力に戻る。
【００４８】
図７に、上記のように出口圧力を変化させた場合の出入口差圧の変化を説明するためのグラフを示す。図７に示すように、圧力調整弁２８を一気に開放する時刻Ｔ４において、出口圧力が一気に低下するため、一時的に出入口差圧が大きくなる。その後、徐々に入口圧力が出口圧力に近くなるため、出入口差圧は小さくなる。圧力調整弁２８を戻すときには、徐々に通常時の状態に戻すため出入口差圧をほぼ一定に保つことができる。
【００４９】
圧力調整弁２８を一気に開放した際に発生する出入口差圧により、酸素ガス流路３６内に、急激に空気を供給することができる。これにより、スタック内に凝集した生成水を吹き飛ばすことができる。その後、圧力調整弁２８は徐々に通常時の状態に戻される。この時の出口圧力の変化は緩やかであり、酸素ガス流路３６内の空気の流れが止まるのを防ぐことができる。
【００５０】
図８は、実施の形態２の燃料電池システムにおいて、制御装置３４が実行する制御のルーチンを説明するためのフロー図である。実施の形態２の燃料電池システムは、図８に示すルーチンを実行することにより実現される。図８に示すルーチンは、図５に示すルーチンのステップＳ１０４〜Ｓ１０６を行わない点を除き、図５に示すルーチンと同様である。
【００５１】
即ち、図８に示すルーチンにおいては、ステップＳ１０２において排水の判断がされた場合、直ちに圧力調整弁２８を開く（ステップＳ１１０）。これにより、出口圧力が急激に低下するため、出入口差圧が発生する。その結果、酸素ガス流路３６に急激に大気を流すことができ、酸素ガス流路３６内に滞留した水分を吹き飛ばすことができる。その後、実施の形態１と同様に、ステップＳ１１０において開放設定時間が経過したと判断された場合には、圧力調整弁２８を徐々に閉じて通常の状態に戻す（ステップＳ１１２）。
【００５２】
以上のように、一度圧力調整弁を閉じることなく圧力調整弁を開放しても、入口と出口に差圧を生じさせることができ、酸素ガス流路３６内に凝集した水分３８を排出することができる。この場合、一旦圧力調整弁２８を閉じることなく排出するため、排出時間を短縮することができる。但し、ガス流量は発電量に依存するため、発電量によっては、空気流量が十分に確保できない場合がある。この場合、凝集した水分３８を吹き飛ばすことができないことも考えられる。このような場合には、実施の形態１のように、圧力調整弁２８を予め閉じて、必要な出口圧力にまで上昇させた後で、圧力調整弁２８を開放するようにするのがよい。また、この発明において制御のルーチンは、実施の形態１または２のいずれか一方に限るものではなく、状況に応じて、実施の形態１、２のルーチンを組み合わせて行ってもよい。
【００５３】
実施の形態１、２においては、カソード側に滞留した水分を吹き飛ばす場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。例えば、同様の方法を、アノード側に滞留する異物を排出するために用いたものであってもよい。また、実施の形態１、２においては、固体高分子型の燃料電池８を用いて説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、他の燃料電池であってもよい。
【００５４】
実施の形態１、２において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及している場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００５５】
なお、例えば、実施の形態１、２において、空気供給管２２、空気オフガス排出管２４、圧力調整弁２８は、それぞれ、この発明の「供給管」、「排出管」、「圧力調整弁」に該当する。また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２を実行することにより、この発明の「制御手段」が実現される。また、例えば、実施の形態１において圧力センサ２６による出力から圧力を算出することにより、この発明の「圧力測定手段」が実現され、ステップＳ１０６を実行することにより、「判定手段」が実現される。また、例えば、実施の形態１において、ガス流量を測定して圧力目標値を設定することにより、この発明の「圧力目標値決定手段」が実現される。また、実施の形態１において、インピーダンス計３２による出力からインピーダンスの分散を算出することにより、この発明の「生成水測定手段」が実行され、ステップＳ１０２を実行することにより、「判定手段」が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態１における燃料電池システムを説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における排出の状態を説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における燃料電池システムの排出出口の圧力変化を表すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１における燃料電池システムの入口と出口との圧力差の変化を表すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態１の燃料電池システムにおいて制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態２における燃料電池システムの排出出口の圧力変化を表すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態２における燃料電池システムの入口と出口との圧力差の変化を表すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態２の燃料電池システムにおいて制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
【００５７】
２  水素タンク
４  水素供給管
６  調圧弁
８  燃料電池
８ａ  水素入口
８ｂ  水素オフガス出口
８ｃ  空気入口
８ｄ  空気オフガス出口
１０  水素オフガス排出管
１２  気液分離器
１４  開閉弁
１６  水素循環用配管
２０  コンプレッサ
２２  空気供給管
２４  空気オフガス排出管
２６  圧力センサ
２８  圧力調整弁
３０  電圧計
３２  インピーダンス計
３４  制御装置
３６  酸素ガス流路
３８  水分
【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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