(57)【要約】  【課題】  アノード極側の掃気時における燃料ガスの排出濃度の大きな上昇を招くことなく、掃気完了時間の短縮を図ることが可能な燃料電池システムを提供する。  【解決手段】  燃料電池１と、アノード極１ｂに燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路２と、カソード極１ｃに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路３を設ける。さらに、アノード極１ｂを通過した未反応の燃料ガスを再度アノード極１ｂの入口側に戻すための燃料ガス循環通路６と、排気された燃料ガスを酸化剤ガスによって希釈して外部に排出する希釈ボックス１４と、燃料ガス循環通路６と希釈ボックス１４の排気ガス導入口１４ａを接続する燃料ガス排出通路９と、を設け、燃料ガス排出通路９に開口面積の異なるドレンバルブ１０、パージバルブ１１、エア排出バルブ１２を設ける。アノード極１ｂの掃気時には開口面積の最も小さいドレンバルブ１０から開く。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード極に供給される燃料ガスとカソード極に供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路と、
前記カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、
前記アノード極を通過した未反応の燃料ガスを再度アノード極の入口側に戻すための燃料ガス循環通路と、
アノード極の出口側のガスを外部に排出する複数の排気ポートと、
これらの排気ポートから排出された燃料ガスを酸化剤ガスによって希釈して外部に排出する燃料ガス希釈手段と、
前記アノード極側に燃料ガスとは異なる掃気ガスを導入し、アノード極と前記燃料ガス循環通路内の残留ガスを、前記排気ポートを通して掃気するアノード掃気手段と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記複数の排気ポートを、総開口面積が段階的に増加するように時間差をもって開くようにしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記複数の排気ポートの開口面積を異ならせ、前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記複数の排気ポートのうちの、開口面積の最も小さいものを他の排気ポートよりも先に開くようにした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】
アノード極に供給される燃料ガスとカソード極に供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路と、
前記カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、
前記アノード極を通過した未反応の燃料ガスを再度アノード極の入口側に戻すための燃料ガス循環通路と、
アノード極の出口側のガスを外部に排出する排気ポートと、
この排気ポートのガス通過流量を調整する流量調整バルブと、
前記排気ポートから排出された燃料ガスを酸化剤ガスによって希釈して外部に排出する燃料ガス希釈手段と、
前記アノード極側に燃料ガスとは異なる掃気ガスを導入し、アノード極と前記燃料ガス循環通路内の残留ガスを、前記排気ポートを通して掃気するアノード掃気手段と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記排気ポートのガス通過流量が漸次増大するように前記流量調整バルブを制御するようにしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
前記アノード極側に酸化剤ガスを導入する導入通路を前記酸化剤ガス供給通路から分岐させて設けると共に、この導入通路に開閉可能なガス導入バルブを設け、これらの導入通路とガス導入バルブによって前記アノード掃気手段を構成したことを特徴とする請求項１〜３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、燃料電池車両等に用いられる燃料電池システムに関し、特に、燃料ガスが供給されるアノード極側を掃気する手段を備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両等に搭載される燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスを化学反応させ、この反応の際に生じるエネルギーを直接電気エネルギーとして外部回路に取り出すようになっている。この種の燃料電池は、通常、固体高分子電解質膜の両側にアノード極とカソード極が配置され、アノード極側に燃料ガスとして水素が供給される一方で、カソード極側に酸化剤ガスである酸素を含む空気が供給される。
【０００３】
また、このような燃料電池を利用する燃料電池システムとして、アノード極を通過した未反応の燃料ガスをアノード極の入口側に戻し、燃料ガスの効率利用を図るようにしたものがある。この燃料電池システムは、アノード極の出口側と入口側を接続する燃料ガス循環通路を備え、反応済みのガスを含む燃料ガスがこの通路を通して繰り返し循環するため、循環通路部分を含むアノード極の出口側の通路には水分その他の不純物が次第に増大する。このため、アノード極の出口側の通路には内部のガスを適宜外部に排出しパージする機構が備えられている。
【０００４】
また、この種の燃料電池システムにおいては、燃料電池の作動を停止する際等に、アノード極の出口側に残存する水分等を確実に外部に排出し、運転再開時における通路内の水詰まりや凍結等を防止する必要がある。この対策として、燃料ガスとは別の掃気ガスをアノード極側に導入し、その掃気ガスによって通路内の水分その他の不純物を掃気する燃料電池システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この燃料電池システムは、酸化剤ガスの導入通路がアノード極側に接続され、その導入通路に介装された開閉可能なガス導入バルブがアノード極側の掃気時に開かれるようになっている。また、アノード極の出口側には複数の排気ポートが設けられ、掃気時にこれらの排気ポートを開くことでアノード極側の残存ガスを掃気ガス（酸化剤ガス）と共に外部に排出するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３３１８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この従来の燃料電池システムにあっては、アノード極側の掃気時にすべての排気ポートが一度に開けられるため、外部に排出される燃料ガスの濃度が一時的に大きく上昇してしまう。
このため、前記従来の燃料電池システムにおいては、燃料ガスの供給を停止した状態で所定時間発電を続け、燃料ガス循環通路内の燃料ガスを充分に消費した後に掃気を行うようにしている。したがって、前記従来の燃料電池システムの場合、掃気を終了するまでの時間がどうしても長くなってしまい、現在この点の改良が望まれている。
【０００７】
そこでこの発明は、アノード極側の掃気時における燃料ガスの排出濃度の大きな上昇を招くことなく、掃気完了時間の短縮を図ることが可能な燃料電池システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、アノード極（例えば、実施の形態におけるアノード極１ｂ）に供給される燃料ガスとカソード極（例えば、実施の形態におけるカソード極１ｃ）に供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池（例えば、実施の形態における燃料電池１）と、前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路（例えば、実施の形態における燃料ガス供給通路２）と、前記カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路（例えば、実施の形態における酸化剤ガス供給通路３）と、前記アノード極を通過した未反応の燃料ガスを再度アノード極の入口側に戻すための燃料ガス循環通路（例えば、実施の形態における燃料ガス循環通路６）と、アノード極の出口側のガスを外部に排出する複数の排気ポート（例えば、実施の形態における開口１０ａ，１１ａ，１２ａ）と、これらの排気ポートから排出された燃料ガスを酸化剤ガスによって希釈して外部に排出する燃料ガス希釈手段（例えば、実施の形態における希釈ボックス１４）と、前記アノード極側に燃料ガスとは異なる掃気ガスを導入し、アノード極と前記燃料ガス循環通路内の残留ガスを、前記排気ポートを通して掃気するアノード掃気手段（例えば、実施の形態におけるコンプレッサ８、導入通路２０、エア導入バルブ２１）と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記複数の排気ポートを、総開口面積が段階的に増加するように時間差をもって開くようにした。
具体的には、例えば、請求項２に記載のように前記複数の排気ポートの開口面積を異ならせ、前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記複数の排気ポートのうちの、開口面積の最も小さいものを他の排気ポートよりも先に開くようにしても良い。
【０００９】
この発明の場合、アノード極側の掃気を行うときには、最初に任意の排気ポートが開かれ、排気ポートの総開口面積を小さくした状態において、アノード極側に掃気ガスが導入される。このとき、アノード極側の水分等の不純物を含む残存燃料ガスは、総開口面積の小さい排気ポートを通して徐々に燃料ガス希釈手段に流入する。前記任意の排気ポートが開かれた当初はアノード極側の残存燃料ガスの濃度が高い状態になっているが、燃料ガス希釈手段には残存燃料ガスが徐々に流入するため、その残存燃料ガスは燃料ガス希釈手段において充分に希釈された後に外部に排出される。
こうして所定時間が経過した後には、他の排出ポートが時間差をもって開かれることによって総開口面積が増大し、このとき大流量の残存燃料ガスが燃料ガス希釈手段に流入する。しかし、このときアノード極側の残存燃料ガスはすでに掃気ガスによってある程度希釈されているため、燃料ガス希釈手段でさらに希釈された燃料ガスは充分に低いガス濃度になって外部に排出される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、アノード極に供給される燃料ガスとカソード極に供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記アノード極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路と、前記カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、前記アノード極を通過した未反応の燃料ガスを再度アノード極の入口側に戻すための燃料ガス循環通路と、アノード極の出口側のガスを外部に排出する排気ポートと、この排気ポートのガス通過流量を調整する流量調整バルブ（例えば、実施の形態における流量調整バルブ３０）と、前記排気ポートから排出された燃料ガスを酸化剤ガスによって希釈して外部に排出する燃料ガス希釈手段と、前記アノード極側に燃料ガスとは異なる掃気ガスを導入し、アノード極と前記燃料ガス循環通路内の残留ガスを、前記排気ポートを通して掃気するアノード掃気手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記アノード掃気手段による掃気を行うときに、前記排気ポートのガス通過流量が漸次増大するように前記流量調整バルブを制御するようにした。
【００１１】
この発明の場合、アノード極側の掃気を行うときには、掃気開始当初、流量制御バルブによって排気ポートのガス通過流量が流量調整バルブによって充分に絞られ、その状態でアノード極側に掃気ガスが導入される。このとき、アノード極側の水分等を含む残存燃料ガスは、ガス通過流量が充分に絞られた排気ポートを介して燃料ガス希釈手段に流入する。このときアノード極側の残存燃料ガスは濃度の高い状態で燃料ガス希釈手段に流入するが、そのガスは、流入流量が小さいため燃料ガス希釈手段において充分に希釈された後に外部に排出される。
排気ポートのガス通過流量は、この後に流量調整バルブによって徐々に増大するように制御されるが、アノード極側の残存燃料ガスの濃度は時間経過と共に掃気ガスによって徐々に希釈されるため、排気ポートから燃料ガス希釈手段に流入するガス流量が増大しても、燃料ガス希釈手段から外部に排出される燃料ガスの濃度は低く抑えられる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記アノード極側に酸化剤ガスを導入する導入通路を前記酸化剤ガス供給通路から分岐させて設けると共に、この導入通路に開閉可能なガス導入バルブを設け、これらの導入通路とガス導入バルブによって前記アノード掃気手段を構成するようにした。
【００１３】
この場合、アノード極側を掃気するときには、ガス導入バルブを開ことにより、酸化剤ガス供給通路の酸化剤ガスが導入通路を通ってアノード極側に導入される。こうして、導入された酸化剤ガスはアノード極側を掃気し、排気ポートと燃料ガス希釈手段を介して残存燃料ガスと共に外部に排出される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜４に記載の発明によれば、アノード極側の掃気時に、排気ポートの通過ガス流量を段階的、若しくは、無段階的に増加させことにより、アノード極側の残存燃料ガス濃度の濃い排気ポートの開口初期には燃料ガス希釈手段への残存燃料ガスの流入流量を低く抑え、その後、掃気ガスによってアノード極側の残存燃料ガスの濃度が薄められるに従って燃料ガス希釈手段への残存燃料ガスの流入流量を増大させるため、燃料ガスの排出濃度の大きな上昇を確実に抑制することができる。
しかも、この発明においては、燃料ガス希釈手段での希釈処理限界を考慮に入れ、燃料ガス希釈手段が限界に達しないように、燃料ガス希釈手段による希釈と掃気ガスによるアノード極側での希釈を組み合わせて行うことができるため、アノード極側を効率良く掃気し、掃気完了時間を短縮することが可能になる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明によれば、カソード極用の酸化剤ガス供給通路からガスを導入してアノード極側の掃気を行うため、掃気ガス供給用の特別な機器を設けることなく燃料ガスの排出濃度を規定値以下に抑制することできる。したがって、この発明によれば、掃気部構造を簡素化することができるため、システム全体のコンパクト化と製造コストの低減を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。尚、以下で説明する実施形態は、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの態様である。
図１は、この発明にかかる燃料電池システムの全体構成図である。
同図に示すように、燃料電池１は、固体ポリマーイオン交換膜等から成る固体高分子電解質膜１ａ（以下、「電解質膜１ａ」と呼ぶ。）をアノード極１ｂとカソード極１ｃで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタックによって構成されている（同図では、模式的に単セルとして描かれている）。
この燃料電池１においては、アノード極１ｂに燃料ガスとして水素ガスが供給され、カソード極１ｃに酸化剤ガスとして酸素を含むエアが供給されるようになっている。アノード極１ｂに水素ガスが供給されると、アノード極１ｂで触媒反応によって発生した水素イオンが電解質膜１ａを通過してカソード極１ｃまで移動し、カソード極１ｃにおいてエア中の酸素と電気化学反応を起こして発電する。
尚、発電の際にはカソード極１ｃ側で水が生成されると共に、その生成水の一部が電解質膜１ａを介してアノード極１ｂ側に逆拡散する現象が起こる。
【００１７】
燃料電池１のアノード極１ｂには、燃料ガスである水素ガスを供給するための燃料ガス供給通路２が接続され、カソード極１ｃには酸化剤ガスであるエアを供給するための酸化剤ガス供給通路３が接続されている。
【００１８】
燃料ガス供給通路２の上流側には、水素ガスを貯蔵する水素タンク４が開閉バルブ５を介して接続されている。開閉バルブ５は図示しないコントローラによって開閉制御され、同開閉バルブ５の開作動によって水素ガスを水素タンク４からアノード極１ｂ側に供給し得るようになっている。
また、アノード極１ｂには、アノード極１ｂ内を通過した未反応の水素ガスを再度アノード極１ｂの入口側に戻すための燃料ガス循環通路６が接続されている。この燃料ガス循環通路６は、アノード極１ｂの入口側においてエゼクタ７を介して燃料ガス供給通路２に合流接続され、未反応の水素ガスを新鮮な水素と混合してアノード極１ｂに再供給する。
【００１９】
また、燃料ガス循環通路６のアノード極１ｂの出口側部分には、燃料ガス排出通路９が分岐して設けられている。この燃料ガス排出通路９の途中には３本の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｃが設けられ、各分岐通路９ａ，９ｂ，９ｃにドレンバルブ１０、パージバルブ１１、エア排出バルブ１２が夫々介装されている。
ドレンバルブ１０は、燃料ガス循環通路６内に溜まった水分をキャッチタンク１３に排出することを主な目的とするものであり、３つのバルブ１０，１１，１２のうちでは最も小さい開口部面積となっている。
また、パージバルブ１１は、燃料電池システムの運転中に燃料ガス循環通路６内に混在する水分その他の不純物を適宜外部に排出することを主な目的とするものであり、３つのバルブ１０，１１，１２のうちでは中間の開口面積となっている。
エア排出バルブ１２は、燃料電池の停止時に、燃料ガス循環通路６内を掃気するガスを外部に排出するものであり、３つのバルブ１０，１１，１２のうちでは最も大きい開口面積となっている。
分岐通路９ａ，９ｂ，９ｃは各バルブ１０ａ，１１ａ，１２ａの下流側において再度合流し、酸化剤ガス希釈手段である後述する希釈ボックス１４の排気ガス導入口１４ａに接続されている。尚、この実施形態においては、各バルブ１０，１１，１２のガスの流通する開口１０ａ，１１ａ，１２ａがこの発明における排気ポートを構成している。
【００２０】
一方、酸化剤ガス供給通路３の上流側には、エアを加圧し圧送するコンプレッサ８が接続されている。また、燃料電池１のカソード極１ｃには、そのカソード極１ｃを通過したエアを外部に排出するための酸化剤ガス排出通路１６が接続されている。この酸化剤ガス排出通路１６の途中にはカソード極１ｃの内圧を調整するため背圧制御バルブ１７が介装され、酸化剤ガス排出通路１６の下流側は前記希釈ボックス１４の希釈ガス導入口１４ｂに接続されている。
【００２１】
希釈ボックス１４は、上述のように燃料ガス排出通路９に接続される排気ガス導入口１４ａと、酸化剤ガス排出通路１６に接続される希釈ガス導入口１４ｂの他に、排出口１４ｃを備え、その排出口１４ｃがシステム外部に開口する希釈排出通路１８に接続されている。希釈ボックス１４では、希釈ガス導入口１４ｂから排出口１４ｃに流れるエアの流れに排気ガス導入口１４ａから流れ込んだ燃料ガス循環通路６側の水素ガスを混合し、そこで希釈された水素ガスを、希釈排出通路１８を通してシステム外部に排出する。尚、希釈ボックス１４の下流側の希釈排出通路１８には水素濃度センサ１９が設けられ、その検出信号が図示しないコントローラに入力されるようになっている。
【００２２】
また、酸化剤ガス供給通路３には、コンプレッサ８から圧送されたエア（酸化剤ガス）をアノード極１ｂの入口側に導入する導入通路２０が分岐して設けられている。この導入通路２０には、コントローラによって開閉制御されるエア導入バルブ２１が介装されている。このエア導入バルブ２１は常態において導入通路２０を閉じており、アノード極１ｂの掃気時にコントローラによる制御によって導入通路２０を開く。尚、この実施の形態の場合、導入通路２０とエア導入バルブ２１がコンプレッサ８と共にアノード掃気手段を構成している。
【００２３】
次に、燃料電池車両が停止するときの燃料電池システムの制御について、図３のタイミングチャートを参照しつつ、図２のフローチャートに従って説明する。尚、燃料電池車両のイグニッションスイッチがＯＮのときには、エア導入バルブ２１、ドレンバルブ１０、パージバルブ１１、エア排出バルブ１２は基本的にすべて閉じられ、開閉バルブ５は開いている。
【００２４】
コントローラでは、イグニッションスイッチがＯＦＦにされると、ステップ１００において、まず、開閉バルブ５を閉じると共にコンプレッサ８の流量を増大させる。ステップ１０１においては、開閉バルブ５を閉じてからの経過時間Ｔが所定時間Ｔ1に達したかどうかを判断し、所定時間Ｔ1に達するのを待って次のステップ１０２へと進む。尚、ステップ１０２に進むまでの間、燃料電池システムは負荷による発電消費を続ける。
ステップ１０２においては、負荷による発電消費を停止すると共に、エア導入バルブ２１とドレンバルブ１０を開く。こうしてエア導入バルブ２１が開くと、コンプレッサ８から圧送されたエアが導入通路２０を通ってアノード極１ｂ、さらに、燃料ガス循環通路６へと流れ込む。こうして燃料ガス循環通路６に流れ込んだエアはその通路６内の残留水素ガスを希釈し、そのガスと共にドレンバルブ１０を通って希釈ボックス１４に流入する。この状態はステップ１０３において経過時間ＴがＴ2に達するまでの間継続され、Ｔ2に達したところで次のステップ１０４へと進む。
【００２５】
前述のステップ１０２において、ドレンバルブ１０が開くと、燃料ガス循環通路６内のガスが希釈ボックス１４の排気ガス導入口１４に流入するが、このときドレンバルブ１０の開口の面積が小さく、ドレンバルブ１０から希釈ボックス１４には水素ガスが徐々に流入するため、同希釈ボックス１４内においては、燃料ガスが希釈ガス導入口１４ｂから導入されるエアによって充分に薄められる。このため、希釈排出通路１８から排出される燃料ガスの排出濃度のピークは図３に示すように規定値以下に抑えられる。
【００２６】
また、所定時間が経過してステップ１０４に進むと、コントローラは、パージバルブ１１とエア排出バルブ１２を同時に開き、燃料ガス循環通路６内に残留している水素ガスを希釈ボックス１４に一気に流入される。このとき、希釈ボックス１４内には燃料ガス循環通路６から大量のガスが流れ込むが、燃料ガス循環通路６内は、前段のステップ（Ｓ１０２，Ｓ１０３）においてコンプレッサからの導入エアによって既にある程度希釈されているため、希釈ボックス１４内でのさらなるエアの混合によって充分に希釈される。したがって、このとき希釈排出通路１８から排出される水素ガスの排出濃度はやはり規定値以下に抑えられる（図３参照）。また、このとき燃料ガス循環通路６内のガスはパージバルブ１１とエア排出バルブ１２を通して一気に排出されるため、燃料ガス循環通路６内に残存している水分等の不純物もこのとき外部に確実に排出される。
【００２７】
以上のように、この燃料電池システムにおいては、最初に開口面積の最も小さいドレンバルブ１０が所定時間開いた後に、開口面積の大きいパージバルブ１１とエア排出バルブ１２が開くようにしているため、希釈ボックス１４の希釈処理能力の限界を超えて濃度の濃い水素ガスが一気に流れ込む不具合を防止することができる。また、ドレンバルブ１０の開口面積とその開口時間を管理することによって、燃料ガス循環通路６と希釈ボックス１４の水素ガスの濃度を調整することができるため、水素ガス濃度を規定値以下に抑えつつ掃気に要する時間を短縮することができる。また、イグニッションスイッチをＯＦＦにした直後の発電時間も短縮することができる。
【００２８】
尚、この実施形態においては、酸化剤ガス供給通路３から分岐する導入通路２０を設け、その導入通路２０を通してアノード極１ｂ側に掃気ガスとしてエアを導入するようにしているが、掃気ガス専用のタンク等を別途設けるようにしても良い。ただし、この実施形態のように導入通路２０やエア導入バルブ２１を設け、酸化剤ガス導入通路３のエアを掃気ガスとして利用するようにした場合には、専用の掃気ガスを供給するため機器を設ける必要がないことから、システム全体の小型化と製造コストの低減を図ることができる。
【００２９】
また、上述した実施形態においては、ドレンバルブ１０を開いた後にパージバルブ１１とエア排出バルブ１２を開くタイミングを経過時間の管理によって決定する（図２におけるステップ１０３参照。）ようにしているが、希釈ボックス１４の下流側の水素ガス濃度を水素濃度センサ１９の検出信号に基づいて管理し、水素ガス濃度が設定値以下になったときにパージバルブ１１とエア排出バルブ１２を開くようにしても良い。
【００３０】
つづいて、図４〜図６に示す実施形態について説明する。この実施形態の燃料電池システムの基本的な構成は、前述の実施形態とほぼ同様であるが、図４に示すように燃料電池１のアノード極１ｂと希釈ボックス１４の排気ガス導入口１４ａを接続する燃料ガス排出通路９に、開口面積を無段階に調整し得る流量調整バルブ３０が設けられている点で大きく異なっている。尚、前述の実施形態と同一部分には同一符号を付し、燃料電池システムの他の構成については説明を省略するものとする。
【００３１】
以下、燃料電池車両が停止するときにおけるこの燃料電池システムの制御について、図５のフローチャートと図６のタイミングチャートに基づいて説明する。
【００３２】
コントローラでは、イグニッションスイッチがＯＦＦにされると、ステップ２００において、開閉バルブ５を閉じると共にコンプレッサ８の流量を増大させる。ステップ２０１においては、開閉バルブ５を閉じてからの経過時間Ｔが所定時間Ｔ1に達するのを待ち、所定時間Ｔ1経過したところで次のステップ２０２へと進む。尚、ここまでの間、燃料電池システムは負荷による発電消費を続ける。
ステップ２０２においては、負荷による発電消費を停止し、エア導入バルブ２１を開くと共に、燃料ガス排出通路９を通過するガス流量が次第に増大するように流量調整バルブ３０の制御を開始する。燃料ガス循環通路６内の水素濃度が高い制御開始初期には、燃料ガス循環通路６から希釈ボックス１４に流入する水素ガス流量が少ないため、希釈ボックス１４においては規定値以下の水素濃度に確実に希釈される。また、流量調整バルブ３０の制御開始から時間が経過すると、その時間経過に伴って燃料ガス循環通路６内の水素ガスがエアによって次第に希釈されるため、燃料ガス循環通路６から希釈ボックス１４に流入するガス流量が次第に増大しても、希釈ボックス１４で希釈されたガスの水素ガス濃度は規定値以下に抑制される。
【００３３】
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上の実施形態は、燃料電池車両にこの発明にかかる燃料電池システムを適用したものであるが、この発明は燃料電池車両以外の機器に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態を示す燃料電池システムの概略構成図。
【図２】同実施形態における処理内容の一部を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における各種バルブ類の作動状態と、発電状態、水素濃度状態等のシステム状態の変化を示すタイミングチャート。
【図４】この発明の他の実施形態を示す燃料電池システムの概略構成図。
【図５】同実施形態における処理内容の一部を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における各種バルブ類の作動状態と、発電状態、水素濃度状態等のシステム状態の変化を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１…燃料電池  １ｂ…アノード極  １ｃ…カソード極  ２…燃料ガス供給通路  ３…酸化剤ガス供給通路  ６…燃料ガス循環通路  １０ａ，１１ａ，１２ａ…開口（排気ポート）  １４…希釈ボックス（燃料ガス希釈手段）  ２０…導入通路（アノード掃気手段）  ２１…エア導入バルブ（ガス導入バルブ、アノード掃気手段）  ３０…流量調整バルブ
【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】
2006134807.tif 000007
【図６】
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