(57)【要約】【課題】運転停止後に燃料電池内の反応ガス流路（閉空間）にガスを充填する燃料電池システムにおいて、燃料電池の電解質膜に与える機械的なストレスを低減して電解質膜の劣化を抑制する。【解決手段】電解質膜とこの電解質膜を挟んで設けられた反応ガス流路２ａ、２ｂとを有する燃料電池２を備え、各反応ガス流路２ａ、２ｂに反応ガスが各々供給されて発電が行われる燃料電池システム１であって、燃料電池２の運転停止後に反応ガス流路２ａ、２ｂに対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成するガス遮断手段（制御部６及び遮断弁１６ａ、１６ｂ、３０ａ、３０ｂ）と、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間内にガスを供給するガス供給手段５と、を備える。【選択図】図１
2008153067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜とこの電解質膜を挟んで設けられた反応ガス流路とを有する燃料電池を備え、前記各反応ガス流路に反応ガスが各々供給されて発電が行われる燃料電池システムであって、
前記燃料電池の運転停止後に前記反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成するガス遮断手段と、
前記閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に前記閉空間内にガスを供給するガス供給手段と、
を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記ガス供給手段は、ガスを貯留する貯留部と、前記貯留部と前記閉空間との間を連通接続するガス供給流路と、前記ガス供給流路に設けられた調圧弁と、前記閉空間から貯留部へのガスの逆流を阻止する逆止弁と、を有し、前記閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に前記調圧弁が作動することにより、前記貯留部から前記閉空間へと前記ガス供給流路を経由してガスを供給するものである、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記調圧弁は、前記閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に自動的に作動し、かつ、前記貯留部から前記閉空間へと供給されるガスの圧力を所定の閾値以下に設定する機械式レギュレータである、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記閾値は、前記燃料電池の通常運転中における前記反応ガス流路の圧力値である、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池から排出されるガスを前記ガス供給手段の前記貯留部に移送するガス移送流路を備える、
請求項２から４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
電解質膜及びこの電解質膜の両側に設けられた反応ガス流路を有する燃料電池を備え、前記各反応ガス流路に反応ガスが各々供給されて発電が行われる燃料電池システムの保護方法であって、
前記燃料電池の運転停止後に前記反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成するガス遮断工程と、
前記閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に前記閉空間内にガスを供給するガス供給工程と、
を備える、
燃料電池システムの保護方法。
【請求項７】
前記燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程を備え、
前記ガス供給工程は、前記閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に、前記ガス貯留工程で貯留したガスを前記閉空間へと供給するものである、
請求項６に記載の燃料電池システムの保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電解質膜とこの電解質膜を挟んで設けられた反応ガス流路とを内部に有し、各反応ガス流路に反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）が供給されることにより発電を行う燃料電池が提案されている。現在においては、燃料電池内の反応ガス流路に触媒電極の活性を低下させる成分や塵埃等が侵入することを抑制する目的で、運転停止後に反応ガス流路を閉鎖して閉空間を形成する燃料電池システムが知られている。
【０００３】
かかる燃料電池システムにおいては、運転停止後に燃料電池の温度が下降すると、燃料電池内のガスの体積が減少したりガス中の水分が凝縮して液化したりするため、燃料電池の閉空間内の圧力が低下する。そして、閉空間内の圧力が大気圧より低下すると、被毒物質を含む外気が燃料電池に侵入することがある。近年においては、このような問題を解決するために、燃料電池の運転停止後に閉空間に一定量のガスを充填することにより、閉空間内の圧力を大気圧以上に維持する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２６７９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載された燃料電池システムのように燃料電池の運転停止直後に閉空間にガスを充填して閉空間内の圧力を大気圧以上に維持しようとすると、燃料電池の温度低下に起因するガスの収縮量や水分の凝縮量を考慮して比較的大きな圧力でガスを充填する必要がある。このため、燃料電池内の電解質膜が機械的なストレスを受けて劣化するおそれがある。
【０００５】
また、前記特許文献１に記載されたような燃料電池システムを採用すると、燃料電池の運転を停止する毎に燃料電池にガスを繰り返し充填することになるため、予め大量のガスを準備する必要があり、装置が大型化するおそれがある。また、閉空間内の圧力を大気圧以上に維持するために燃料電池に反応ガス（燃料ガス）を充填する場合には、燃料を大量に消費してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明では、運転停止後に燃料電池内の反応ガス流路（閉空間）にガスを充填する燃料電池システムにおいて、燃料電池の電解質膜に与える機械的なストレスを低減して電解質膜の劣化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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、電解質膜とこの電解質膜を挟んで設けられた反応ガス流路とを有する燃料電池を備え、各反応ガス流路に反応ガスが各々供給されて発電が行われる燃料電池システムであって、燃料電池の運転停止後に反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成するガス遮断手段と、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間内にガスを供給するガス供給手段と、を備えるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して形成した閉空間内の圧力が低下して所定の下限値以下になった場合に、閉空間内にガスを供給して、閉空間内の圧力の低下を抑制することができる。従って、閉空間内の圧力が低下することに起因して燃料電池の電解質膜が機械的なストレスを受けて劣化することを抑制することができる。また、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間にガスを供給するものであり、燃料電池の運転停止直後に大きな圧力のガスを充填する必要がないため、この点からも電解質膜の劣化を抑制することが可能となる。
【０００９】
前記燃料電池システムにおいて、ガスを貯留する貯留部と、貯留部と閉空間との間を連通接続するガス供給流路と、ガス供給流路に設けられた調圧弁と、閉空間から貯留部へのガスの逆流を阻止する逆止弁と、を有し、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に調圧弁が作動することにより、貯留部から閉空間へとガス供給流路を経由してガスを供給するガス供給手段を採用することができる。また、かかる場合における調圧弁として、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に自動的に作動し、かつ、貯留部から閉空間へと供給されるガスの圧力を所定の閾値（例えば、燃料電池の通常運転中における反応ガス流路の圧力値）以下に設定する機械式レギュレータを採用することができる。
【００１０】
かかる構成を採用すると、燃料電池の運転停止後に閉空間内の圧力が低下して所定の下限値以下になった場合に、電力を用いることなく自動的に貯留部から閉空間へとガス供給流路を経由してガスを供給することができる。
【００１１】
また、前記燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されるガスをガス供給手段の貯留部に移送するガス移送流路を備えることが好ましい。
【００１２】
かかる構成を採用すると、燃料電池の運転中に排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）をガス供給手段の貯留部に貯留して、燃料電池の電解質膜の劣化の抑制を目的とした閉空間へのガス供給に有効利用することが可能となる。また、燃料電池の運転及び停止が繰り返されても、燃料電池の運転時に貯留部にガスを貯留することができるため、ガスを多量に貯留する必要がない。従って、ガス供給手段の小型化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムの保護方法は、電解質膜及びこの電解質膜の両側に設けられた反応ガス流路を有する燃料電池を備え、各反応ガス流路に反応ガスが各々供給されて発電が行われる燃料電池システムの保護方法であって、燃料電池の運転停止後に反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成するガス遮断工程と、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間内にガスを供給するガス供給工程と、を備えるものである。
【００１４】
かかる方法を採用すると、反応ガス流路に対する反応ガスの供給及び排出を遮断して形成した閉空間内の圧力が低下して所定の下限値以下になった場合に、閉空間内にガスを供給して、閉空間内の圧力の低下を抑制することができる。従って、閉空間内の圧力が低下することに起因して燃料電池の電解質膜が機械的なストレスを受けて劣化することを抑制することができる。また、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間にガスを供給するものであり、燃料電池の運転停止直後に大きな圧力のガスを充填する必要がないため、この点からも電解質膜の劣化を抑制することが可能となる。
【００１５】
前記保護方法において、燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程を備えることができる。かかる場合において、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に、ガス貯留工程で貯留したガスを閉空間へと供給するガス供給工程を採用することができる。
【００１６】
かかる構成を採用すると、燃料電池の運転中に排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）を一時的に貯留して、燃料電池の電解質膜の劣化の抑制を目的とした閉空間へのガス供給に有効利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、運転停止後に燃料電池内の反応ガス流路（閉空間）にガスを充填する燃料電池システムにおいて、燃料電池の電解質膜に与える機械的なストレスを低減して電解質膜の劣化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
【００１９】
本実施形態に係る燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）が内部の反応ガス流路２ａ、２ｂに供給されて電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２の反応ガス流路２ａに供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２の反応ガス流路２ｂに供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２の反応ガス流路２ａ、２ｂにガスを供給可能なガス供給系５と、システム全体を統括制御する制御部６と、を備えている。
【００２０】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単電池を積層したスタック構造を備えている。燃料電池２の単電池は、イオン交換膜（電解質膜）の一方の面に空気極（カソード）を有し、他方の面に燃料極（アノード）を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。空気極側のセパレータの反応ガス流路（酸化ガス流路）２ａに酸化ガスが供給され、燃料極側のセパレータの反応ガス流路（燃料ガス流路）２ｂに燃料ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる空気供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排気流路１２と、を有している。空気供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排気流路１２を流れる酸化オフガスは、図示されていない背圧調整弁を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。コンプレッサ１４は、図示されていないモータの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。
【００２２】
空気供給流路１１及び排気流路１２の反応ガス流路（酸化ガス流路）２ａ近傍には、反応ガス流路（酸化ガス流路）２ａに対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成する電磁式の遮断弁１６ａ、１６ｂが設けられている。遮断弁１６ａ、１６ｂは、制御部６からの指令によって作動するようになっている。遮断弁１６ａ、１６ｂ及び制御部６は、本発明におけるガス遮断手段の一実施形態として機能する。
【００２３】
燃料ガス配管系４は、水素供給源２１と、水素供給源２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる水素供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を水素供給流路２２の合流点Ａ１に戻すための循環流路２３と、循環流路２３内の水素オフガスを水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、循環流路２３に分岐接続された排気排水流路２５と、を有している。
【００２４】
水素供給源２１は、例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。遮断弁２６を開くと、水素供給源２１から水素供給流路２２に水素ガスが流出する。水素ガスは、レギュレータ２７や開閉弁２８により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２に供給される。なお、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、から水素供給源２１を構成してもよい。また、水素吸蔵合金を有するタンクを水素供給源２１として採用することもできる。
【００２５】
水素供給流路２２は、水素供給源２１からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁２６と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ２７と、下流側（燃料電池２側）に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する電磁式の開閉弁２８と、を備えている。
【００２６】
循環流路２３は、燃料電池２から気液分離器２９を介して水素ポンプ２４に接続され、さらに、水素ポンプ２４から水素供給流路２２の合流点Ａ１まで接続されている。水素ポンプ２４は、図示されていないモータの駆動により、循環流路２３内の水素ガスを燃料電池２に循環供給する。また、水素供給路２２及び循環流路２３の反応ガス流路（燃料ガス流路）２ｂ近傍には、反応ガス流路（燃料ガス流路）２ｂに対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成する遮断弁３０ａ、３０ｂが設けられている。遮断弁３０ａ、３０ｂは制御部６からの指令によって作動するようになっている。遮断弁３０ａ、３０ｂ及び制御部６は、本発明におけるガス遮断手段の一実施形態として機能する。
【００２７】
循環流路２３の気液分離器２９には、排気排水弁３１が設けられ、排気排水弁３１には排気排水流路２５が接続されている。排気排水弁３１は、制御部６からの指令によって作動することにより、気液分離器２９で回収した水分と、循環流路２３内の窒素を含む水素オフガスと、を排出（パージ）する。
【００２８】
排気排水流路２５には、循環流路２３から排出された水素オフガスをシステム外の大気中に排気するための外部排出流路３２と、水素オフガスをガス供給系５に供給するためのガス移送流路３３と、が接続されている。外部排出流路３２は、電磁式のガス排出用開閉弁３４を備えており、排気排水流路２５を介して排出される水素オフガスを、図示していない希釈器で酸化オフガス（空気）と合流させて希釈し、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排出する。ガス移送流路３３は、電磁式のガス移送用開閉弁３５及び逆止弁３６を備え、ガス供給系５に接続されている。ガス排出用開閉弁３４及びガス移送用開閉弁３５は、制御部６からの指令によって作動するようになっている。
【００２９】
ガス供給系５は、ガスが貯留される貯留部としてのガスタンク４０と、閉空間（遮断弁１６ａ、１６ｂ、３０ａ、３０ｂにより閉鎖された反応ガス流路２ａ、２ｂ）とガスタンク４０との間を連通接続するガス供給流路４１ａ、４１ｂと、各ガス供給流路４１ａ、４１ｂに設けられた調圧弁としての機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂと、閉空間からガスタンク４０へのガスの逆流を阻止する逆止弁４３ａ、４３ｂと、を有している。ガス供給系５は、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂが自動的に作動することにより、ガス供給流路４１ａ、４１ｂを経由してガスタンク４０から閉空間へとガスを供給するものであり、本発明におけるガス供給手段の一実施形態が構成される。
【００３０】
ガスタンク４０には、ガス移送流路３３が接続されており、気液分離器２９から排出された水素オフガスが供給され、貯留される。また、ガスタンク４０には、圧力センサ４４が設けられている。圧力センサ４４で検出された圧力に係る情報は、制御部６に伝送され、後述するガス供給制御に用いられることとなる。ガスタンク４０内の水素オフガスは、燃料ガス配管系４の循環流路２３の圧力で貯留されると同時に、貯留中にガスタンク４０周囲の温度まで降温される。
【００３１】
機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂは、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に自動的に作動してガスタンク４０から閉空間へとガスを供給するように構成されている。機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂにより供給されるガスの圧力は、所定の閾値以下に設定されている。本実施形態においては、燃料電池２の通常運転中に各反応ガス流路２ａ、２ｂに供給される反応ガスの圧力より低くかつ大気圧より高い値（例えば１〜５ＫＰａ）を閾値に設定している。機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂが逆止弁４３ａ、４３ｂとともに設けられているため、閉空間内の圧力が高い場合には、ガスタンク４０から閉空間へとガスは供給されず、反応ガスが加圧ガスタンク４０に逆流することも防止される。閉空間内の圧力が低下し、機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂが作動する値（下限値）以下になると、ガスタンク４０内のガスが閉空間側に供給される。
【００３２】
制御部６は、車両に設けられた各種負荷装置の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータのほかに、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ１４及び水素ポンプ２４の各モータ、各種弁等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。
【００３３】
制御部６は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで所望の演算を実行することにより、種々の処理や制御を行う。
【００３４】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のガスタンク４０に水素オフガスを貯留する際の制御について説明する。
【００３５】
燃料電池２の通常運転時における燃料ガス配管系４では、気液分離器２９の排気排水弁３１が閉じた状態で、水素オフガスが循環されている。制御部６には、例えば、各種センサからの圧力・温度・発電量等の情報、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報が入力されている。このような通常運転時に、制御部６は、ガス移送用開閉弁３５を開放して、水素オフガスをガスタンク４０に充填する。
【００３６】
制御部６は、例えば、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報を予め設定した閾値と比較することにより、パージ（循環流路２３からの水素オフガスの排出）が必要であるか否か（パージ要求の有無）を判定する（パージ判定工程：Ｓ１）。そして、制御部６は、パージ判定工程Ｓ１においてパージ要求有と判定した場合に、発電量に基づく水素消費量や水素供給流路２２に供給される水素ガスの流量・圧力等に基づいて、水素オフガスの目標パージ量を算出する（目標パージ量算出工程：Ｓ２）。その後、制御部６は、排気排水弁３１を開放して、パージを行う（パージ工程：Ｓ３）。
【００３７】
また、制御部６は、圧力センサ４４からのガスタンク４０内の圧力情報に基づいて、ガスタンク４０内に貯留されているガスの圧力を判定し（貯留ガス圧判定工程：Ｓ４）、ガスの圧力が所定の閾値未満であると判定した場合には、ガス移送流路３３のガス移送用開閉弁３５を開くとともに、外部排出流路３２のガス排出用開閉弁３４を閉じる（ガス移送工程：Ｓ５）。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及びガス移送流路３３を経由してガスタンク４０に供給される。この際、気液分離器２９内の水をトラップや異なる流路等の分離手段を用いてガスから分離することもできる。また、気液分離器２９内の水を水素オフガスとともにガスタンク４０に導入してもよい。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５は、本発明におけるガス貯留工程の一実施形態に相当するものである。
【００３８】
パージ工程Ｓ３を経て排気排水弁３１を開放した後、制御部６は、排気排水弁３１の開放時間や水素供給流路２２内の水素ガスの圧力変化等に基づいて、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定する（パージ終了判定工程：Ｓ６）。そして、制御部６は、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３１を閉じるとともに、ガス移送流路３３のガス移送用開閉弁３５を閉じて、パージ及びガスタンク４０への水素オフガスの充填を終了する（パージ終了工程：Ｓ７）。
【００３９】
一方、制御部６は、貯留ガス圧判定工程Ｓ４において、ガスの圧力が所定の閾値以上であると判定した場合には、外部排出流路３２のガス排出用開閉弁３４を開くとともに、ガス移送流路３３のガス移送用開閉弁３５を閉じる（ガス排出工程：Ｓ８）。パージ工程Ｓ３及びガス排出工程Ｓ８により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及び外部排出流路３２を経由してシステムの外部に排出される。制御部６は、ガス排出工程Ｓ８を経た後、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定し（パージ終了判定工程：Ｓ９）、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３１を閉じるとともに、外部排出流路３２のガス排出用開閉弁３４を閉じて、パージを終了する（パージ終了工程：Ｓ１０）。
【００４０】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転停止時におけるガス供給制御について説明する。
【００４１】
まず、制御部６は、燃料電池２の通常運転が停止したか否かを判定し（停止判定工程：Ｓ１１）、通常運転が停止したものと判定した場合に、各遮断弁１６ａ、１６ｂ、３０ａ、３０ｂを閉じることにより、反応ガス流路２ａ、２ｂに対する反応ガスの供給及び排出を遮断して閉空間を形成する（ガス遮断工程：Ｓ１２）。
【００４２】
このような閉空間が形成された状態のまま燃料電池２の運転停止状態が維持されると、燃料電池２の温度が徐々に低下し、閉空間内の圧力が徐々に低下する。そして、閉空間内の圧力が、機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂの作動圧力（所定の下限値）以下になると、機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂが自動的に作動して、ガスタンク４０内のガスがガス供給流路４１ａ、４１ｂを経由して閉空間に各々供給される（第１次圧力判定工程：Ｓ１３、ガス供給工程：Ｓ１４）。その後、閉空間内の圧力が所定の閾値以上になると、ガスタンク４０から閉空間へのガス供給が自動的に停止される（第２次圧力判定工程：Ｓ１５、ガス供給完了工程：Ｓ１６）。
【００４３】
なお、前記したガス貯留工程（パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５）と、ガス遮断工程Ｓ１２と、ガス供給工程Ｓ１４と、によって本発明に係る燃料電池システムの保護方法の一実施形態が構成されることとなる。
【００４４】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、反応ガス流路２ａ、２ｂに対する反応ガスの供給及び排出を遮断して形成した閉空間内の圧力が低下して所定の下限値以下になった場合に、閉空間内にガスを供給して、閉空間内の圧力の低下を抑制することができる。従って、閉空間内の圧力が低下することに起因して燃料電池２の電解質膜が機械的なストレスを受けて劣化することを抑制することができる。また、閉空間内の圧力が所定の下限値以下になった場合に閉空間にガスを供給するものであり、燃料電池２の運転停止直後に大きな圧力のガスを充填する必要がないため、この点からも電解質膜の劣化を抑制することが可能となる。
【００４５】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、ガスを貯留するガスタンク４０と、ガスタンク４０と閉空間との間を連通接続するガス供給流路４１ａ、４１ｂと、ガス供給流路４１ａ、４１ｂに設けられた機械式レギュレータ４２ａ、４２ｂと、閉空間からガスタンク４０へのガスの逆流を阻止する逆止弁４３ａ、４４ａと、を有している。このため、燃料電池２の運転停止後に閉空間内の圧力が低下して所定の下限値以下になった場合に、電力を用いることなく自動的にガスタンク４０から閉空間へとガス供給流路４１ａ、４１ｂを経由してガスを供給することができる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、燃料電池２から排出されるガスをガス供給系５のガスタンク４０に移送するガス移送流路３３を備えているため、燃料電池２の運転中に排出される燃料オフガスをガスタンク４０に貯留して、燃料電池２の電解質膜の劣化の抑制を目的とした閉空間へのガス供給に有効利用することが可能となる。また、燃料電池２の運転及び停止が繰り返されても、燃料電池２の運転時にガスタンク４０にガスを貯留することができるため、ガスを多量に貯留する必要がない。従って、ガス供給系５の小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
なお、以上の実施形態においては、閉空間に供給するガスとして燃料オフガスを採用した例を示したが、予め準備した各種不活性ガスを閉空間に供給して燃料電池２の電解質膜の劣化を抑制することも可能である。
【００４８】
また、以上の実施形態においては、ガス供給手段の調圧弁として、所定の作動圧で自動的に作動する機械式レギュレータを採用した例を示したが、制御部からの指令によって作動する電磁式のレギュレータを調圧弁として採用することもできる。かかる場合、制御部は、圧力センサを用いて閉空間内の圧力を検出し、この検出した圧力が所定の下限値以下になった場合に電磁式のレギュレータを駆動してガス供給を行うようにする。
【００４９】
また、以上の実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムのガスタンクに水素オフガスを貯留する際の制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した燃料システムの運転停止後のガス供給制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、２ａ…反応ガス流路（酸化ガス流路）、２ｂ…反応ガス流路（燃料ガス流路）、５…ガス供給系（ガス供給手段）、６…制御部（ガス遮断手段）、１６ａ・１６ｂ・３０ａ・３０ｂ…遮断弁（ガス遮断手段）、３３…ガス移送流路、４０…ガスタンク（貯留部）、４１ａ・４１ｂ…ガス供給流路、４２ａ、４２ｂ…機械式レギュレータ（調圧弁）、４３ａ、４３ｂ…逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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