(57)【要約】【課題】水分排出弁の適切な開閉制御を簡単な構成でもって行う。【解決手段】燃料ガス供給路３１内に配置された燃料ガスインジェクタ３５により燃料ガスを燃料電池スタック１０に供給する。燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス戻し通路３６を介して燃料ガス供給路に戻す。燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器３７を燃料ガス戻し通路３６内に配置する。燃料ガスインジェクタが燃料ガスを間欠的に供給することにより、燃料ガスインジェクタから燃料電池スタックを経て気液分離器に到る燃料ガス流路内に圧力脈動が生じている。燃料ガス流路内の圧力ピーク値を圧力センサ３９により検出し、圧力ピーク値が上限値よりも大きくなったときに水分排出弁を開弁して気液分離器から貯蔵されている水分を排出する。水分排出弁の開弁時に圧力ピーク値が下限値よりも小さくなったときに水分排出弁を閉弁する。【選択図】図１
2015185437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、
燃料電池スタック内に形成された燃料ガス通路の入口に連結された燃料ガス供給路と、
燃料ガス供給路内に配置され、燃料ガスを燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給器と、
燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス供給路に戻すために燃料ガス通路の出口と燃料ガス供給路を互いに連結する燃料ガス戻し通路と、
燃料ガス戻し通路内に配置され、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器と、
気液分離器内に貯蔵されている水分を気液分離器から排出するための水分排出路と、
水分排出路内に配置された水分排出弁と、
を備え、水分排出弁を一時的に開弁して気液分離器から水分を排出させるようにした、燃料電池システムの制御装置であって、
燃料ガス供給器が燃料ガスを間欠的に供給することにより、燃料ガス供給器から燃料電池スタックを経て気液分離器に到る燃料ガス流路内に圧力脈動が生じており、
燃料ガス流路内の圧力ピーク値を検出する圧力センサを更に備え、
圧力ピーク値があらかじめ定められた上限値よりも大きくなったときに水分排出弁を開弁し、
水分排出弁の開弁時に圧力ピーク値があらかじめ定められた下限値よりも小さくなったときに水分排出弁を閉弁する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、
燃料電池スタック内に形成された燃料ガス通路の入口に連結された燃料ガス供給路と、
燃料ガス供給路内に配置され、燃料ガスを燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給器と、
燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス供給路に戻すために燃料ガス通路の出口と燃料ガス供給路を互いに連結する燃料ガス戻し通路と、
燃料ガス戻し通路内に配置され、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器と、
気液分離器内に貯蔵されている水分を気液分離器から排出するための水分排出路と、
水分排出路内に配置された水分排出弁と、
を備え、水分排出弁を一時的に開弁して気液分離器から水分を排出させるようにした、燃料電池システムの制御方法であって、
燃料ガス供給器が燃料ガスを間欠的に供給することにより、燃料ガス供給器から燃料電池スタックを経て気液分離器に到る燃料ガス流路内に圧力脈動が生じており、
圧力センサにより検出された燃料ガス流路内の圧力ピーク値があらかじめ定められた上限値よりも大きくなったときに水分排出弁を開弁し、
その後、圧力ピーク値があらかじめ定められた下限値よりも小さくなったときに水分排出弁を閉弁する、
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】
本発明は燃料電池システムの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料電池スタック内に形成された燃料ガス通路の入口に連結された燃料ガス供給路と、燃料ガス供給路内に配置され、燃料ガスを燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給器と、燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス供給路に戻すために燃料ガス通路の出口と燃料ガス供給路を互いに連結する燃料ガス戻し通路と、燃料ガス戻し通路内に配置され、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器と、気液分離器内に貯蔵されている水分を気液分離器から排出するための水分排出路と、水分排出路内に配置された水分排出弁と、を備え、水分排出弁を一時的に開弁して気液分離器から水分を排出させるようにした、燃料電池システムの制御装置が公知である。
【０００３】
水分排出弁が開弁されると、水分と共に燃料ガスも気液分離器から流出するおそれがある。このため、気液分離器に貯蔵されている水分量が少ないときには水分排出弁を閉弁し続け、水分貯蔵量が多くなったときに水分排出弁を開弁するのが好ましい。これを達成するためには、気液分離器に貯蔵されている水分量を正確に知る必要がある。そこで、気液分離器から流出する水分の量を検出する水分量センサを設け、水分排出弁を微小時間だけ開弁させたときに気液分離器から流出する水分量を水分量センサにより検出し、検出された水分量に基づいて気液分離器に貯蔵されている水分量を推定し、推定された水分貯蔵量に基づいて水分排出弁の開弁時期を決定する、燃料電池システムの制御装置が公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５９９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、水分量センサを設ける必要があり、また、検出された水分量と気液分離器に貯蔵されている水分量との関係を示すマップをあらかじめ作成しておく必要もある。すなわち、水分排出弁の適切な開閉制御を行うために多大なコスト及び手間を要するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料電池スタック内に形成された燃料ガス通路の入口に連結された燃料ガス供給路と、燃料ガス供給路内に配置され、燃料ガスを燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給器と、燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス供給路に戻すために燃料ガス通路の出口と燃料ガス供給路を互いに連結する燃料ガス戻し通路と、燃料ガス戻し通路内に配置され、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器と、気液分離器内に貯蔵されている水分を気液分離器から排出するための水分排出路と、水分排出路内に配置された水分排出弁と、を備え、水分排出弁を一時的に開弁して気液分離器から水分を排出させるようにした、燃料電池システムの制御装置であって、燃料ガス供給器が燃料ガスを間欠的に供給することにより、燃料ガス供給器から燃料電池スタックを経て気液分離器に到る燃料ガス流路内に圧力脈動が生じており、燃料ガス流路内の圧力ピーク値を検出する圧力センサを更に備え、圧力ピーク値があらかじめ定められた上限値よりも大きくなったときに水分排出弁を開弁し、水分排出弁の開弁時に圧力ピーク値があらかじめ定められた下限値よりも小さくなったときに水分排出弁を閉弁する、燃料電池システムの制御装置が提供される。
本発明の別の観点によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料電池スタック内に形成された燃料ガス通路の入口に連結された燃料ガス供給路と、燃料ガス供給路内に配置され、燃料ガスを燃料電池スタックに供給する燃料ガス供給器と、燃料電池スタックから流出した燃料ガスを燃料ガス供給路に戻すために燃料ガス通路の出口と燃料ガス供給路を互いに連結する燃料ガス戻し通路と、燃料ガス戻し通路内に配置され、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器と、気液分離器内に貯蔵されている水分を気液分離器から排出するための水分排出路と、水分排出路内に配置された水分排出弁と、を備え、水分排出弁を一時的に開弁して気液分離器から水分を排出させるようにした、燃料電池システムの制御方法であって、燃料ガス供給器が燃料ガスを間欠的に供給することにより、燃料ガス供給器から燃料電池スタックを経て気液分離器に到る燃料ガス流路内に圧力脈動が生じており、圧力センサにより検出された燃料ガス流路内の圧力ピーク値があらかじめ定められた上限値よりも大きくなったときに水分排出弁を開弁し、その後、圧力ピーク値があらかじめ定められた下限値よりも小さくなったときに水分排出弁を閉弁する、燃料電池システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
水分排出弁の適切な開閉制御を簡単な構成でもって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池システムの全体図である。
【図２】燃料ガス圧力の変化を説明するタイムチャートである。
【図３】気液分離器内の水分貯蔵量に応じた種々の燃料ガス圧力を示すタイムチャートである。
【図４】水分貯蔵量ＱＳＷと圧力ピーク値ＰＦＧＰとの関係を示す線図である。
【図５】水分排出弁の開閉制御を説明するタイムチャートである。
【図６】上限値ＰＦＧＰＵ及び下限値ＰＦＧＰＬを示す線図である。
【図７】水分排出弁の開閉制御を実行するルーチン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】
図１を参照すると、燃料電池システムＡは燃料電池スタック１０を備える。燃料電池スタック１０は積層方向に互いに積層された複数の燃料電池単セルを備える。各燃料電池単セルは膜電極接合体２０を含む。膜電極接合体２０は膜状の電解質と、電解質の一側に形成されたアノード極と、電解質の他側に形成されたカソード極とを備える。
【００１０】
燃料電池単セルのアノード極及びカソード極はそれぞれ直列に電気的に接続され、燃料電池スタック１０の電極を構成する。燃料電池スタック１０の電極はＤＣ／ＤＣコンバータ１１を介してインバータ１２に電気的に接続され、インバータ１２はモータジェネレータ１３に電気的に接続される。また、燃料電池システムＡは蓄電器１４を備えており、この蓄電器１４はＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介して上述のインバータ１２に電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は燃料電池スタック１０からの電圧を高めてインバータ１２に送るためのものであり、インバータ１２はＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は蓄電器１４からの直流電流を交流電流に変換するためのものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は燃料電池スタック１０又はモータジェネレータ１３から蓄電器１４への電圧を低くし、又は蓄電器１４からモータジェネレータ１３への電圧を高くするためのものである。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは蓄電器１４はバッテリから構成される。
【００１１】
また、燃料電池単セル内には、アノード極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流通路と、カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流通路と、燃料電池単セルに冷却水を供給するための冷却水流通路とがそれぞれ形成される。複数の燃料電池単セルの燃料ガス流通路、酸化剤ガス流通路、及び冷却水流通路をそれぞれ直列に接続することにより、燃料電池スタック１０には燃料ガス通路３０、酸化剤ガス通路４０、及び冷却水通路５０がそれぞれ形成される。
【００１２】
燃料ガス通路３０の入口には燃料ガス供給路３１が連結され、燃料ガス供給路３１は燃料ガス源３２に連結される。本発明による実施例では燃料ガスは水素から形成され、燃料ガス源３２は水素タンクから形成される。燃料ガス供給路３１内には上流側から順に、遮断弁３３と、燃料ガス供給路３１内の燃料ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、燃料ガス源３２からの燃料ガスを燃料電池スタック１０に供給するための燃料ガス供給器、例えば燃料ガスインジェクタ３５と、が配置される。別の実施例では、複数の燃料ガスインジェクタが設けられ、これら燃料ガスインジェクタは燃料ガス供給路３１内に互いに並列に配置される。一方、燃料ガス通路３０の出口には燃料ガス戻し通路３６が連結され、この燃料ガス戻し通路３６は例えばレギュレータ３４と燃料ガスインジェクタ３５との間の燃料ガス供給路３１に連結される。燃料ガス戻し通路３６内には上流側から順に、燃料ガスから水分を分離して貯蔵する気液分離器３７と、気液分離器３７からの燃料ガスを燃料ガス供給路３１に送り込む燃料ガス戻しポンプ３８と、が配置される。別の実施例では、気液分離器３７は燃料電池スタック１０の燃料ガス通路３０の出口に取り付けられる。遮断弁３３が開弁されかつ燃料ガスインジェクタ３５が開弁されると、燃料ガス源３２内の燃料ガスが燃料ガス供給路３１を介して燃料電池スタック１０内の燃料ガス通路３０内に供給される。このとき燃料ガス通路３０から流出する余剰の燃料ガスは燃料ガス戻し通路３６を介して気液分離器３７に流入する。気液分離器３７において水分ないし液体が分離された燃料ガスは燃料ガス戻し通路３６を介して燃料ガス供給路３１に戻される。したがって、燃料ガス源３２からの燃料ガスと燃料ガス戻し通路３６からの燃料ガスとの混合体が燃料ガスインジェクタ３５から燃料電池スタック１０に供給される。
【００１３】
図１に示される実施例では、気液分離器３７は分離室３７ｃを備えている。分離室３７ｃの頂部には、上述の燃料ガス戻し通路３６が連通される。一方、分離室３７ｃの底部には水分排出路３７ｐが連結され、水分排出路３７ｐ内には水分排出弁３７ｖが配置される。燃料電池スタック１０から流出した燃料ガスが分離室３７ｃ内に流入すると、燃料ガスから水分が分離される。水分が分離された燃料ガスは分離室３７ｃの頂部を通り、燃料ガス戻し通路３６を介して燃料ガス供給路３１に戻される。一方、燃料ガスから分離された水分は分離室３７ｃの底部に貯蔵される。この場合、分離室３７ｃの底部に水分貯蔵部が形成され、水分貯蔵部の上方に燃料ガスで満たされた容積部が形成されているという見方もできる。水分排出弁３７ｖが開弁されると、水分貯蔵部３７ｂに貯蔵された水分が水分排出路３７ｐを介して気液分離器３７外に排出される。
【００１４】
ここで、燃料ガスインジェクタ３５から燃料電池スタック１０を経て気液分離器３７に到る燃料ガスの流路を燃料ガス流路と称すると、燃料ガス流路内の圧力である燃料ガス圧力ＰＦＧを検出するための圧力センサ３９が燃料ガス流路内に取り付けられる。図１に示される燃料電池システムＡでは、圧力センサ３９は燃料ガスインジェクタ３５下流の燃料ガス供給路３１に取り付けられる。別の実施例では、気液分離器３７上流の燃料ガス戻し通路３６に圧力センサ３９が取り付けられる。更に別の実施例では、燃料電池スタック１０内の燃料ガス通路３０に圧力センサ３９が取り付けられる。なお、厳密には、燃料ガスインジェクタ３５下流の燃料ガス供給路３１内の圧力、燃料電池スタック１０内の燃料ガス通路３０内の圧力、及び気液分離器３７上流の燃料ガス戻し通路３６内の圧力が互いに異なる場合もある。
【００１５】
また、酸化剤ガス通路４０の入口には酸化剤ガス供給路４１が連結され、酸化剤ガス供給路４１は酸化剤ガス源４２に連結される。本発明による実施例では酸化剤ガスは空気から形成され、酸化剤ガス源４２は大気から形成される。酸化剤ガス供給路４１内には上流側から順に、エアクリーナ４３と、酸化剤ガスを圧送する酸化剤ガス供給器ないしコンプレッサ４４と、コンプレッサ４４から燃料電池スタック１０に送られる酸化剤ガスを冷却するためのインタークーラ４５と、が配置される。一方、酸化剤ガス通路４０の出口にはカソードオフガス通路４６が連結される。コンプレッサ４４が駆動されると、酸化剤ガスが酸化剤ガス供給路４１を介して燃料電池スタック１０内の酸化剤ガス通路４０内に供給される。このとき酸化剤ガス通路４０から流出するガス、すなわちカソードオフガスはカソードオフガス通路４６内に流入する。カソードオフガス通路４６内にはカソードオフガス通路４６内を流れるカソードオフガスの量を制御するカソードオフガス制御弁４７が配置される。
【００１６】
更に図１を参照すると、冷却水通路５０の入口には冷却水循環路５１の一端が連結され、冷却水循環路５１の出口には冷却水循環路５１の他端が連結される。冷却水循環路５１内には冷却水を圧送する冷却水ポンプ５２と、ラジエータ５３とが配置される。ラジエータ５３上流の冷却水循環路５１と、ラジエータ５３と冷却水ポンプ５２間の冷却水循環路５１とはラジエータバイパス通路５４により互いに連結される。また、ラジエータバイパス通路５４内を流れる冷却水量を制御するラジエータバイパス制御弁５５が設けられる。図１に示される燃料電池システムＡではラジエータバイパス制御弁５５は三方弁から形成され、ラジエータバイパス通路５４の出口に配置される。冷却水ポンプ５２が駆動されると、冷却水ポンプ５２から吐出された冷却水は冷却水循環路５１を介して燃料電池スタック１０内の冷却水通路５０内に流入し、次いで冷却水通路５０を通って冷却水循環路５１内に流入し、ラジエータ５３又はラジエータバイパス通路５４を介して冷却水ポンプ５２に戻る。
【００１７】
電子制御ユニット６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス６１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポート６５及び出力ポート６６を具備する。上述した圧力センサ３９の出力信号は対応するＡＤ変換器６７を介して入力ポート６５に入力される。一方、出力ポート６６は対応する駆動回路６８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１、インバータ１２、モータジェネレータ１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、遮断弁３３、レギュレータ３４、燃料ガスインジェクタ３５、水分排出弁３７ｖ、燃料ガス戻しポンプ３８、コンプレッサ４４、カソードオフガス制御弁４７、冷却水ポンプ５２、及びラジエータバイパス制御弁５５に電気的に接続される。
【００１８】
燃料電池スタック１０で発電すべきときには遮断弁３３及び燃料ガスインジェクタ３５が開弁され、燃料ガスが燃料電池スタック１０に供給される。また、コンプレッサ４４が駆動され、酸化剤ガスが燃料電池スタック１０に供給される。その結果、燃料電池スタック１０において電気化学反応（Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ）が起こり、電気エネルギが発生される。この発生された電気エネルギはモータジェネレータ１３に送られる。その結果、モータジェネレータ１３が車両駆動用の電気モータとして作動され、車両が駆動される。一方、例えば車両制動時にはモータジェネレータ１３が回生装置として作動し、このとき回生された電気エネルギは蓄電器１４に蓄えられる。
【００１９】
燃料電池スタック１０で上述の電気化学反応が起こると、燃料電池スタック１０のカソード極において水分が発生する。この水分の一部は膜電極接合体２０を通過して燃料ガス通路３０に到り、燃料ガスと共に燃料ガス戻し通路３６内に流入する。燃料ガスが水分を含んだまま燃料ガス供給路３１に戻されると、水分が燃料電池スタック１０に供給されてしまう。そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池スタック１０から流出する燃料ガスから水分を分離除去するために、燃料ガス戻し通路３６内に気液分離器３７を設けている。このようにすると、燃料電池スタック１０に水分が戻されるのを抑制しつつ燃料ガスを有効に利用することができる。
【００２０】
ところで、図１に示される実施例では、燃料ガスインジェクタ３５は燃料ガス通路と弁体とを有しており、この弁体が燃料ガス通路を開放すると、すなわち燃料ガスインジェクタ３５が開弁されると、燃料ガスが燃料ガスインジェクタ３５から供給され、弁体が燃料ガス通路を遮断すると、すなわち燃料ガスインジェクタ３５が閉弁されると、燃料ガスインジェクタ３５からの燃料ガスの供給が停止される。
【００２１】
また、図１に示される実施例では、燃料ガスインジェクタ３５は間欠的に開弁され、したがって燃料ガスインジェクタ３５から燃料電池スタック１０に燃料ガスが間欠的に供給される。すなわち、図２に示されるように、燃料ガスインジェクタ３５は開弁時間ｔＯＰだけ開弁され、次いで閉弁時間ｔＣＬだけ閉弁され、これらが繰り返される。なお、一定の周期時間ｔＣＹＣに対する開弁時間ｔＯＰの割合（＝ｔＯＰ／ｔＣＹＣ）、すなわちデューティ比を変更することにより、燃料ガスインジェクタ３５から供給される燃料ガス量が変更される。
【００２２】
この場合、図２に示されるように、燃料ガスインジェクタ３５が開弁されると、上述した燃料ガス圧力ＰＦＧが次第に上昇する。これに対し、燃料ガスインジェクタ３５が閉弁されると、燃料電池スタック１０で水素ガスが消費されるのに伴い燃料ガス圧力ＰＦＧが次第に低下する。このように燃料ガス圧力ＰＦＧは脈動する。なお、図２において、ＰＦＧＰは燃料ガス圧力ＰＦＧのピーク値を表している。
【００２３】
一方、上述したように燃料ガス戻し通路３６は気液分離器３７の分離室３７ｃの頂部に連通されており、分離室３７ｃの頂部には一定の容積部が形成されている。その結果、分離室３７ｃはバッファとして作用し、燃料ガス圧力の脈動を抑制することができる。この場合の圧力脈動抑制作用は気液分離器３７内に貯蔵されている水分量に依存する。すなわち、気液分離器３７内に貯蔵されている水分量が少ないときには、容積部の容積が大きいので、燃料ガス圧力ＰＦＧの脈動が良好に抑制される。したがって、図３（Ａ）に示されるように、圧力ピーク値ＰＦＧＰが小さくなる。あるいは、燃料ガス圧力ＰＦＧの振幅が小さくなる。これに対し、気液分離器３７内に貯蔵されている水分量が多いときには容積部の容積が小さいので、燃料ガス圧力の脈動ＰＦＧが抑制されにくい。したがって、図３（Ｂ）に示されるように、圧力ピーク値ＰＦＧＰが大きくなる。あるいは、燃料ガス圧力ＰＦＧの振幅が大きくなる。
【００２４】
図４は、気液分離器３７内の水分貯蔵量ＱＳＷと圧力ピーク値ＰＦＧＰとの関係を示している。図４からわかるように、水分貯蔵量ＱＳＷが多くなるにつれて圧力ピーク値ＰＦＧＰが大きくなる。このように、圧力ピーク値ＰＦＧＰは水分貯蔵量ＱＳＷを表している。
【００２５】
図４に示されるように、水分貯蔵量ＱＳＷがあらかじめ定められた下限量ＱＳＷＬのときに圧力ピーク値ＰＦＧＰは下限値ＰＦＧＰＬとなり、水分貯蔵量ＱＳＷがあらかじめ定められた上限量ＱＳＷＬのときに圧力ピーク値ＰＦＧＰは上限値ＰＦＧＰＵとなる。
【００２６】
そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、水分貯蔵量ＱＳＷが上限量ＱＳＷＬよりも多くなったとき、すなわち圧力ピーク値ＰＦＧＰが上限値ＰＦＧＰＵよりも大きくなったときに、水分排出弁３７ｖを開弁するようにしている。また、水分排出弁３７ｖの開弁時に、水分貯蔵量ＱＳＷが下限量ＱＳＷＬよりも少なくなったとき、すなわち圧力ピーク値ＰＦＧＰが下限値ＰＦＧＰＬよりも小さくなったときに、水分排出弁３７ｖを閉弁するようにしている。
【００２７】
すなわち、図５に示されるように、時間ｔ１において圧力ピーク値ＰＦＧＰが上限値ＰＦＧＰＵよりも大きくなると、水分排出弁３７ｖが開弁される。その結果、水分貯蔵量ＱＳＷが減少し、圧力ピーク値ＰＦＧＰが低下する。次いで、時間ｔ２において圧力ピーク値ＰＦＧＰが下限値ＰＦＧＰＬよりも小さくなると、水分排出弁３７ｖが閉弁される。
【００２８】
このようにすると、水分排出弁３７ｖを開弁すべきときに水分排出弁３７ｖを開弁することができ、水分排出弁３７ｖを閉弁すべきときに水分排出弁３７ｖを閉弁することができる。すなわち、水分排出弁３７ｖの開閉制御を適切に行うことができる。
【００２９】
ここで、圧力センサ３９は通常、燃料電池システムＡに設けられる。したがって、図１に示される実施例では、水分排出弁３７ｖの開閉制御のために追加の要素を必要としない。すなわち、水分排出弁３７ｖの適切な開閉制御を簡単な構成でもって行うことができる。
【００３０】
燃料ガス圧力ＰＦＧないし圧力ピーク値ＰＦＧＰは燃料電池スタック１０に送り込まれる燃料ガスの量に応じて変動し、燃料電池スタック１０に送り込まれる燃料ガス量は燃料電池システムＡの負荷ないし要求発電量に応じて変動する。そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、上述の上限値ＰＦＧＰＵ及び下限値ＰＦＧＰＬが燃料電池システムＡの負荷に応じて設定される。すなわち、上限値ＰＦＧＰＵ及び下限値ＰＦＧＰＬは燃料電池システムＡの負荷Ｌの関数として図６に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ６２内に記憶されている。図６の例では、負荷Ｌが高くなるにつれて、上限値ＰＦＧＰＵ及び下限値ＰＦＧＰＬはそれぞれ大きくなる。
【００３１】
図７は上述した水分排出弁３７ｖの開閉制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図７を参照すると、ステップ１００では圧力ピーク値ＰＦＧＰが読み込まれる。続くステップ１０１では、現在、水分排出弁３７ｖが開弁しているか否かが判別される。水分排出弁３７ｖが閉弁しているときには次いでステップ１０２に進み、図６のマップを用いて上限値ＰＦＧＰＵが算出される。続くステップ１０３では、圧力ピーク値ＰＦＧＰが上限値ＰＦＧＰＵよりも大きいか否かが判別される。ＰＦＧＰ≦ＰＦＧＰＵのときには処理サイクルを終了する。ＰＦＧＰ＞ＰＦＧＰＵのときにはステップ１０３からステップ１０４に進み、水分排出弁３７ｖが開弁される。
【００３２】
水分排出弁３７ｖが開弁されているときにはステップ１０１からステップ１０５に進み、図６のマップを用いて下限値ＰＦＧＰＬが算出される。続くステップ１０６では、圧力ピーク値ＰＦＧＰが下限値ＰＦＧＰＬよりも小さいか否かが判別される。ＰＦＧＰ≧ＰＦＧＰＬのときには処理サイクルを終了する。ＰＦＧＰ＜ＰＦＧＰＬのときにはステップ１０６からステップ１０７に進み、水分排出弁３７ｖが閉弁される。
【００３３】
これまで述べてきた本発明による実施例では、燃料ガス戻し通路３６が燃料ガスインジェクタ３５上流の燃料ガス供給路３１に連結され、燃料ガス戻しポンプ３８を用いて燃料ガスが燃料ガス供給路３１に戻される。別の実施例では、燃料ガスインジェクタ３５が、燃料ガスを噴射することにより負圧室内に負圧を発生するインジェクタから構成され、燃料ガス戻し通路３６がこの負圧室内に連結される。その結果、燃料ガスインジェクタ３５から燃料ガスが噴射されると、燃料ガス戻し通路３６を介して燃料ガスが吸引され、燃料ガス供給路３１に戻される。この場合、燃料ガス戻しポンプを必要としない。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ    燃料電池システム
１０    燃料電池スタック
３０    燃料ガス通路
３１    燃料ガス供給路
３５    燃料ガスインジェクタ
３６    燃料ガス戻し通路
３７    気液分離器
３７ｐ    水分排出路
３７ｖ    水分排出弁
３９    圧力センサ
【図１】
2015185437.tif 000003
【図２】
2015185437.tif 000004
【図３】
2015185437.tif 000005
【図４】
2015185437.tif 000006
【図５】
2015185437.tif 000007
【図６】
2015185437.tif 000008
【図７】
2015185437.tif 000009