(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料排ガスの逆流を抑制する燃料電池システムを提供する。【解決手段】複数のブロック５４−１〜５４−ｎそれぞれに燃料ガスを供給する複数のアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎと、複数のブロックで共有して設けられ、複数の単セルからの燃料排ガスを排出するアノード排出マニホールド６２及び外部流路６４と、燃料ガスを複数のアノード供給マニホールドそれぞれに供給する複数のインジェクタ５８−１〜５８−ｎと、外部流路に設けられた排気弁６６と、複数のブロックのうちの１つのブロックにおいてインジェクタからの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させた場合に、前記１つのブロック以外の少なくとも１つのブロックにおいてインジェクタからの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う制御装置７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単セルが積層された燃料電池スタックと、
前記複数の単セルを少なくとも１つの単セルを含むように分割した複数のブロックそれぞれに燃料ガスを供給する複数の燃料供給路と、
前記複数のブロックで共有して設けられ、前記複数の単セルからの燃料排ガスを排出する１つの燃料排出路と、
前記燃料ガスを前記複数の燃料供給路それぞれに供給する複数の燃料供給器と、
前記１つの燃料排出路に設けられた排気弁と、
前記複数のブロックのうちの１つのブロックにおいて前記燃料供給器の前記燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させた場合に、前記複数のブロックのうちの前記１つのブロック以外の少なくとも１つのブロックにおいて前記燃料供給器の前記燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ前記第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び前記排気弁の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う制御部と、を備え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関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の単セルが積層された燃料電池スタックが複数のブロックに分割され、ブロックごとに外部からの反応気体の供給量を調節するバルブが設けられた燃料電池が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１７１９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池スタックを構成する複数の単セルへの燃料ガスの供給量を同程度にするために、複数の単セルを少なくとも１つの単セルを含むように複数のブロックに分割し、ブロックごとに燃料ガスを供給する燃料供給路と燃料供給器を設けることが考えられる。この場合に、燃料電池スタックの構成の複雑化を抑制するために、燃料排ガスを排出する燃料排出路は複数のブロックで共有させて１つだけ設けることが考えられる。しかしながら、複数のブロックからの燃料排ガスが１つの燃料排出路に排出される場合では、複数のブロック間の燃料ガスの供給量が異なる場合に、燃料ガスの供給量の少ないブロックに含まれる単セルに燃料排出路から燃料排ガスが逆流する恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃料排ガスの逆流を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の単セルが積層された燃料電池スタックと、前記複数の単セルを少なくとも１つの単セルを含むように分割した複数のブロックそれぞれに燃料ガスを供給する複数の燃料供給路と、前記複数のブロックで共有して設けられ、前記複数の単セルからの燃料排ガスを排出する１つの燃料排出路と、前記燃料ガスを前記複数の燃料供給路それぞれに供給する複数の燃料供給器と、前記１つの燃料排出路に設けられた排気弁と、前記複数のブロックのうちの１つのブロックにおいて前記燃料供給器の前記燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させた場合に、前記複数のブロックのうちの前記１つのブロック以外の少なくとも１つのブロックにおいて前記燃料供給器の前記燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ前記第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び前記排気弁の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う制御部と、を備える燃料電池システムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料排ガスの逆流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る燃料電池システムを示す図、図１（ｂ）は、単セルの断面図である。
【図２】図２は、実施例１において、制御装置による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施例１の変形例１に係る燃料電池システムを示す図である。
【図４】図４は、実施例２において、制御装置による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施例３に係る燃料電池システムを示す図である。
【図６】図６は、実施例３において、制御装置による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は、実施例１に係る燃料電池システム１００を示す図、図１（ｂ）は単セル２０の断面図である。燃料電池システム１００は、駆動用電源を供給するためのシステムとして、例えば燃料電池自動車や電気自動車などに搭載される。図１（ａ）のように、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、制御装置７０と、を含む。燃料電池スタック１０は、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）の供給を受けて発電を行い、発電に伴う電力を発生する。
【００１１】
燃料電池スタック１０は、固体高分子電解質型であり、エンドプレート５０ａ及びエンドプレート５０ｂの間に複数の単セル２０が積層されたスタック構造を有する。複数の単セル２０は、エンドプレート５０ａ、エンドプレート５０ｂ、及び中間プレート５２によって、少なくとも１つの単セル２０を含む複数のブロック５４−１〜５４−ｎに分割されている。
【００１２】
図１（ｂ）のように、単セル２０は、電解質膜２２の一方の面にアノード触媒層２４ａが設けられ、他方の面にカソード触媒層２４ｃが設けられた膜電極接合体４０を備える。膜電極接合体４０の両側には、１対のガス拡散層（アノードガス拡散層２６ａ及びカソードガス拡散層２６ｃ）と、１対のセパレータ（アノード側セパレータ２８ａ及びカソード側セパレータ２８ｃ）と、が配置されている。アノード側セパレータ２８ａ及びカソード側セパレータ２８ｃは、表面にガスが流通するガス流路を形成するための凹凸を有する。アノード側セパレータ２８ａは、アノードガス拡散層２６ａとの間に、燃料ガスが流通するアノードガス流路３０ａを形成する。カソード側セパレータ２８ｃは、カソードガス拡散層２６ｃとの間に、酸化剤ガスが流通するカソードガス流路３０ｃを形成する。
【００１３】
図１（ａ）のように、複数のブロック５４−１〜５４−ｎそれぞれに、互いに非連通のアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎが設けられている。これにより、ブロック５４−１〜５４−ｎには、異なるアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎから燃料ガスが供給される。アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎが、特許請求の範囲における燃料供給路に相当する。
【００１４】
アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎには、燃料ガスを噴射することでアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎに燃料ガスを供給するインジェクタ５８−１〜５８−ｎが設けられている。インジェクタ５８−１〜５８−ｎは、例えばアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎのエンドプレート５０ｂ及び中間プレート５２内に延在した部分に設けられているが、その他の部分に設けられていてもよい。インジェクタ５８−１〜５８−ｎが、特許請求の範囲における燃料供給器に相当する。
【００１５】
このように、複数の単セル２０を複数のブロック５４−１〜５４−ｎに分割し、ブロック５４−１〜５４−ｎごとにアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎとインジェクタ５８−１〜５８−ｎを設けることで、複数の単セル２０それぞれへの燃料ガスの供給量を同程度にすることができる。また、ブロック５４−１〜５４−ｎごとに燃料ガスの供給量を適切な量に調整することもできる。例えば、ブロック５４−１においてインジェクタ５８−１の燃料ガス噴射時間を長くすることで、ブロック５４−１に供給される燃料ガスの供給量を他のブロック５４−２〜５４−ｎよりも多くすることができる。
【００１６】
１つのアノード排出マニホールド６２が、複数のブロック５４−１〜５４−ｎで共有して設けられている。このため、ブロック５４−１〜５４−ｎそれぞれに含まれる単セル２０からの燃料排ガスは１つのアノード排出マニホールド６２に排出される。このように、複数のブロック５４−１〜５４−ｎでアノード排出マニホールド６２を共有させることで、燃料電池スタック１０の構成が複雑化することを抑制できる。燃料電池スタック１０の外部に、アノード排出マニホールド６２に接続された外部流路６４が設けられている。外部流路６４に排気弁６６が設けられている。排気弁６６は、例えば電磁弁であり、例えば電流値に応じて開度を制御できる比例電磁弁である。複数のブロック５４−１〜５４−ｎそれぞれに含まれる単セル２０からの燃料排ガスは、排気弁６６が開くことで、アノード排出マニホールド６２及び外部流路６４を介して燃料電池スタック１０の外部に排出される。アノード排出マニホールド６２と外部流路６４とを合わせた流路が、特許請求の範囲における燃料排出路に相当する。
【００１７】
アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎ内に、圧力を検出する圧力センサ６０−１〜６０−ｎが設けられている。圧力センサ６０−１〜６０−ｎは、例えばアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎのエンドプレート５０ｂ及び中間プレート５２に延在した部分に設けられているが、その他の部分に設けられていてもよい。
【００１８】
制御装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータを含んで構成されている。制御装置７０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、システムの運転を制御する。ＲＯＭには、上記プログラムの他に、システムの制御に用いられるマップや値なども記憶されている。制御装置７０は、逆流抑制処理を含むシステムの運転を制御する。
【００１９】
図２は、実施例１において、制御装置７０による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。図２では、アノードガス流路３０ａの水詰まりを燃料ガスの供給量を増大させることで解消する場合における逆流抑制処理について説明する。
【００２０】
図２のように、制御装置７０は、アノードガス流路３０ａに水詰まりが発生したか否かを判断する（ステップＳ１０）。水詰まりの判断は、従来から知られている方法を用いることができる。制御装置７０は、水詰まりが発生していないと判断した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、逆流抑制処理を行うことなく処理を終了する。
【００２１】
一方、制御装置７０は、水詰まりが発生したと判断した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、水詰まりが発生したアノードガス流路３０ａを有する単セル２０を含む第１ブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させる（ステップＳ１２）。制御装置７０は、例えば第１ブロックにおいてインジェクタの燃料ガス噴射時間を通常運転時よりも長くすることで第１ブロックの燃料ガスの供給量を第１供給量に増大させる。水詰まりが発生した第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させることで、アノードガス流路３０ａ内の液水を吹き飛ばして水詰まりを解消することができる。なお、通常運転とは、例えば発電要求に応じた運転のことであり、通常運転時よりも多い第１供給量とは、例えば発電要求に応じた運転で取り得る供給量よりも多い供給量のことである。
【００２２】
例えば、ブロック５４−１で水詰まりが発生した場合、制御装置７０は、インジェクタ５８−１の燃料ガス噴射時間を長くすることで、ブロック５４−１の燃料ガスの供給量を第１供給量に増大させる。これにより、ブロック５４−１での水詰まりを解消することができる。しかしながら、ブロック５４−１の燃料ガスの供給量を増大させると、ブロック５４−１からの燃料排ガスによってアノード排出マニホールド６２の圧力が上昇する。アノード排出マニホールド６２はブロック５４−１〜５４−ｎで共有されていることから、アノード排出マニホールド６２の圧力が上昇すると、ブロック５４−１以外のブロック５４−２〜５４−ｎに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流する恐れがある。例えば、ブロック５４−１に隣接するブロック５４−２でのアノード排出マニホールド６２の圧力が高くなり易いことから、ブロック５４−２に含まれる単セル２０に燃料排ガスが逆流する恐れがある。アノード排出マニホールド６２から逆流する燃料排ガスは水素濃度が低いことから、局所的な水素不足が発生して触媒劣化を生じさせることがある。
【００２３】
そこで、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合には、ステップＳ１４からステップＳ１８で説明する逆流抑制処理を行う。
【００２４】
ステップＳ１２の後、制御装置７０は、各ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値を取得する（ステップＳ１４）。すなわち、ブロック５４−１〜５４−ｎのアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値を圧力センサ６０−１〜６０−ｎから取得する。
【００２５】
次いで、制御装置７０は、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値（Ｐｘ）が、全てのブロックのアノード供給マニホールドの圧力値の平均値（Ｐｙ）に所定値（α）を加えた閾値（Ｐｙ＋α）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１６）。例えば、ブロック５４−１の燃料ガスの供給量を増大させた場合、制御装置７０は、ブロック５４−１のアノード供給マニホールド５６−１の圧力値が、ブロック５４−１〜５４−ｎのアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値の平均値に所定値を加えた閾値よりも大きいか否かを判断する。
【００２６】
第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値よりも大きい場合、アノード排出マニホールド６２の圧力の上昇によって、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流する恐れがある。そこで、制御装置７０は、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値よりも大きいと判断した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う（ステップＳ１８）。燃料ガスの供給量を第２供給量に増大することは、例えばインジェクタの燃料ガス噴射時間を通常運転時よりも長く且つ第１ブロックにおける燃料ガス噴射時間よりも短くすることで行う。
【００２７】
上述したように、第１ブロックに隣接する第２ブロックでのアノード排出マニホールド６２の圧力は高くなり易いため、第２ブロックに含まれる単セル２０に燃料排ガスが逆流する恐れがある。したがって、少なくとも第２ブロックの燃料ガスの供給量を第２供給量に増大することが好ましい。
【００２８】
例えば、ブロック５４−１の燃料ガスの供給量を第１供給量に増大させた場合では、ブロック５４−１以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う。ブロック５４−１に隣接するブロック５４−２に含まれる単セル２０に燃料排ガスが逆流する恐れがあるため、少なくともブロック５４−２の燃料ガスの供給量を第２供給量に増大させることが好ましい。
【００２９】
第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を増大させることで、アノード排出マニホールド６２から燃料排ガスの逆流が起こり易いブロックに含まれる単セル２０の内圧を高めることができる。よって、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合でも、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流することを抑制できる。また、排気弁６６の開度を増大させることでアノード排出マニホールド６２の圧力を下げる（例えば概ね大気圧にする）ことができる。よって、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合でも、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流することを抑制できる。なお、排気弁６６は、通常運転時においては、燃料ガスが燃料電池スタック１０の外部に漏れることを抑制するために、ほぼ閉じた状態となっている。
【００３０】
制御装置７０は、第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量の増大及び排気弁６６の開度の増大を、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値以下になるまで行う（ステップＳ１６、Ｓ１８）。第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値以下の場合、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流する恐れは小さい。したがって、制御装置７０は、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量の増大及び排気弁６６の開度の増大を止めて逆流抑制処理を終了する。
【００３１】
実施例１によれば、制御装置７０は、複数のブロック５４−１〜５４−ｎのうちの第１ブロックにおいてインジェクタの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させた場合に、複数のブロック５４−１〜５４−ｎのうちの第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックにおいてインジェクタの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う。これにより、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合でも、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流することを抑制できる。
【００３２】
なお、実施例１において、制御装置７０は、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値と閾値との差に応じて、排気弁６６の開度の大きさを変更するようにしてもよい。これにより、排気弁６６の開度が必要以上に大きくなることが抑制され、燃料ガスが燃料電池スタック１０の外部に多く漏れることを抑制できる。
【００３３】
実施例１では、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎ及びアノード排出マニホールド６２は燃料電池スタック１０の内部に設けられた内部マニホールドである場合を例に示したが、この場合に限られない。図３は、実施例１の変形例１に係る燃料電池システム１１０を示す図である。図３のように、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎは及びアノード排出マニホールド６２は燃料電池スタック１０の外部に設けられた外部マニホールドである場合でもよい。この場合、中間プレート５２を設けなくてもよい。
【実施例２】
【００３４】
実施例２に係る燃料電池システムの構成は、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎに圧力センサ６０−１〜６０−ｎが設けられていない点以外は、実施例１の図１と同じであるため図示及び説明を省略する。
【００３５】
図４は、実施例２において、制御装置７０による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。図４のように、制御装置７０は、アノードガス流路３０ａに水詰まりが発生したか否かを判断する（ステップＳ２０）。制御装置７０は、水詰まりが発生していないと判断した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、逆流抑制処理を行うことなく処理を終了する。
【００３６】
一方、制御装置７０は、水詰まりが発生したと判断した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、水詰まりが発生したアノードガス流路３０ａを有する単セル２０を含む第１ブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させる（ステップＳ２２）。
【００３７】
次いで、制御装置７０は、複数のブロックのうちの第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う（ステップＳ２４）。
【００３８】
実施例１では、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大した場合に、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値が閾値よりも大きいと判断した後に、第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行っている。しかしながら、実施例２のように、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大した場合に、第１ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値に関する判断を行うことなく、第１ブロック以外の少なくとも１つのブロックの燃料ガスの供給量を増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行ってもよい。
【実施例３】
【００３９】
図５は、実施例３に係る燃料電池システム３００を示す図である。図５のように、実施例３の燃料電池システム３００では、外部流路６４の排気弁６６よりも上流側に圧力センサ６８が設けられている。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。
【００４０】
図６は、実施例３において、制御装置７０による逆流抑制処理を含む処理の一例を示すフローチャートである。図６のように、制御装置７０は、アノードガス流路３０ａに水詰まりが発生したか否かを判断する（ステップＳ３０）。制御装置７０は、水詰まりが発生していないと判断した場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）逆流抑制処理を行うことなく処理を終了する。
【００４１】
一方、制御装置７０は、水詰まりが発生したと判断した場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、水詰まりが発生したアノードガス流路３０ａを有する単セル２０を含む第１ブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多い第１供給量に増大させる（ステップＳ３２）。
【００４２】
次いで、制御装置７０は、各ブロックのアノード供給マニホールドの圧力値及びアノード排出マニホールドの圧力値を取得する（ステップＳ３４）。すなわち、制御装置７０は、ブロック５４−１〜５４−ｎのアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値を圧力センサ６０−１〜６０−ｎから取得し、アノード排出マニホールド６２の圧力値を圧力センサ６８から取得する。
【００４３】
次いで、制御装置７０は、第１ブロック以外のブロックであって、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値とアノード排出マニホールド６２の圧力値との差が所定値以下のブロックがあるか否かを判断する（ステップＳ３６）。アノード排出マニホールド６２の通常運転時における圧力は、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力と比較して十分に小さく、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値とアノード排出マニホールド６２の圧力値との差は所定値よりも大きい。第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させると、アノード排出マニホールド６２の圧力値が上昇する。このため、第１ブロック以外のブロックにおいて、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値とアノード排出マニホールド６２の圧力値との差が所定値以下のブロックが発生する場合がある。この場合、圧力差が所定値以下のブロックでは、単セル２０の出口側の圧力がアノード排出マニホールド６２の圧力よりも低くて燃料排ガスが逆流する恐れがある。
【００４４】
そこで、制御装置７０は、第１ブロック以外のブロックにおいて圧力差が所定値以下のブロックがあると判断した場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、当該ブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う（ステップＳ３８）。これにより、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合でも、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流することを抑制できる。
【００４５】
制御装置７０は、燃料ガスの供給量の増大及び排気弁６６の開度の増大を、第１ブロック以外のブロックにおいて圧力差が所定値以下のブロックがなくなるまで行う（ステップＳ３６、Ｓ３８）。制御装置７０は、圧力差が所定値以下のブロックがないと判断した場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、逆流抑制処理を終了する。
【００４６】
実施例３によれば、制御装置７０は、第１ブロック以外のブロックにおいてアノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎの圧力値とアノード排出マニホールド６２の圧力値との差が所定値以下のブロックがあるか否かを判断する。そして、圧力差が所定値以下のブロックがあると判断した場合、当該ブロックの燃料ガスの供給量を通常運転時よりも多く且つ第１供給量よりも少ない第２供給量に増大させる制御及び排気弁６６の開度を増大させる制御の少なくとも一方を行う。これにより、第１ブロックの燃料ガスの供給量を増大させた場合でも、第１ブロック以外のブロックに含まれる単セル２０にアノード排出マニホールド６２から燃料排ガスが逆流することを抑制できる。
【００４７】
また、外部流路６４の排気弁６６よりも上流側に圧力センサ６８を設けることで、アノード排出マニホールド６２の圧力値が所望の値になるよう、排気弁６６の開度を圧力センサ６８の圧力値に基づいて調節することができる。
【００４８】
なお、実施例２及び実施例３においても、実施例１と同様に、アノード供給マニホールド５６−１〜５６−ｎ及びアノード排出マニホールド６２は、内部マニホールドである場合でもよいし、外部マニホールドである場合でもよい。
【００４９】
なお、実施例１から実施例３において、アノード排出マニホールド６２に排出された燃料排ガスが外部流路６４を介して燃料供給側に循環されるような構成を有していてもよい。この場合、循環した燃料排ガスを複数のブロック５４−１〜５４−ｎに均等に分配してもよいし、配分量を異ならせて分配してもよい。例えば、燃料排ガスは湿度が高いことから、水詰まりが発生したブロックには循環させないようにしてもよい。
【００５０】
なお、実施例１から実施例３では、水詰まりを解消する場合を例として逆流抑制処理を説明しているが、水詰まりの解消以外の場合に逆流抑制処理を行ってもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  燃料電池スタック
２０  単セル
２２  電解質膜
２４ａ  アノード触媒層
２４ｃ  カソード触媒層
２６ａ  アノードガス拡散層
２６ｃ  カソードガス拡散層
２８ａ  アノード側セパレータ
２８ｃ  カソード側セパレータ
３０ａ  アノードガス流路
３０ｃ  カソードガス流路
４０  膜電極接合体
５０ａ、５０ｂ  エンドプレート
５２  中間プレート
５４−１〜５４−ｎ  ブロック
５６−１〜５６−ｎ  アノード供給マニホールド
５８−１〜５８−ｎ  インジェクタ
６０−１〜６０−ｎ  圧力センサ
６２  アノード排出マニホールド
６４  外部流路
６６  排気弁
６８  圧力センサ
７０  制御装置
１００〜３００  燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018097989.tif 000005
【図４】
2018097989.tif 000006
【図５】
2018097989.tif 000007
【図６】
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