(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の停止時におけるアノードのガス拡散性能の低下を防止可能な燃料電池システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】電解質層２と、アノード３及びカソード４と、アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路１０と、酸化剤ガス流路１１とを有するセル９と、燃料ガス流路に連通する燃料ガス入口９９と、を備えた燃料電池１と、燃料ガス入口に接続された燃料ガス供給路２９と、燃料ガス供給路に接続された燃料ガス供給器２１と、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給器３６と、燃料ガス供給路に設けられた凝縮装置２７と、燃料電池システムの停止動作において、露点換算温度が燃料電池の温度より低い燃料ガスを燃料ガス入口９９に供給するよう燃料ガス供給器及び前記凝縮装置を制御するための制御器７０と、を備えている。【選択図】図１
2008243633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層を挟むように配置されたアノード及びカソードと、前記アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路と、前記カソードに接触しながら酸化剤ガスが流れるように形成された酸化剤ガス流路とを有するセルと、前記燃料ガス流路の上流端に連通する燃料ガス入口と、を備えた燃料電池と、
前記燃料ガス入口にその下流端が接続された燃料ガス供給路と、
前記燃料ガス供給路の上流端に接続された、該燃料ガス供給路に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給器と、
前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給器と、
前記燃料ガス供給路に設けられた、該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを所定の冷却流体を用いて冷却することによってその水分凝縮作用により該燃料ガスの全水分量を露点に換算してなる温度（以下、露点換算温度）を下げるための凝縮装置と、
燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口におけるその露点換算温度が前記燃料電池の温度より低い燃料ガスを前記燃料ガス入口に供給するよう前記燃料ガス供給器及び前記凝縮装置を制御するための制御器と、を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料ガス供給路は、前記燃料ガス供給器と前記燃料ガス入口とを接続する第１の流路と該第１の流路にその両端が接続された第２の流路とを有し、
前記燃料電池システムは、前記第２の流路を前記第１の流路と連通及び遮断する連通／遮断器をさらに備え、
前記第２の流路に前記凝縮装置が設けられ、
前記制御器は、前記燃料電池システムの運転時に前記連通／遮断器によって前記第２の流路を前記第１の流路と遮断し、前記燃料電池システムの停止時に前記連通／遮断器によって前記第２の流路を前記第１の流路と連通するように構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料ガス供給路の前記凝縮装置より上流側の部分に該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを加湿するための加湿器が設けられている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を０℃を超えかつ３０℃以下に制御するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を０℃を超えかつ５℃以下に制御するよう構成されている、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池システムは、前記燃料電池を所定の温度範囲に維持するための凍結防止器を備えており、
前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を前記所定の温度範囲の下限温度に制御するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記下限温度が２０℃である、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路と前記冷却流体が前記燃料ガス凝縮流路を流れる燃料ガスと熱交換しながら流れるように構成された冷却流体流路とを有する凝縮器と、前記凝縮器の前記冷却流体流路に前記所定の冷却流体を供給するための冷却流体供給器と、を備えており、
前記制御器は、前記冷却流体供給器を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記所定の冷却流体が、その温度が季節による外気温の変化を反映して変化する流体である、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記所定の冷却流体が市水である、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記所定の冷却流体が前記酸化剤ガス供給器から供給される外気である、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路を備える凝縮器と、外気を前記燃料ガス流路に吹き付ける送風器と、を備えており、
前記制御器は、前記送風器を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路を備える凝縮器と、前記燃料ガス流路を流れる燃料ガスを冷却するための冷凍機と、を備えており、
前記制御器は、前記冷凍機を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
電解質層と、前記電解質層を挟むように配置されたアノード及びカソードと、前記アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路と、前記カソードに接触しながら酸化剤ガスが流れるように形成された酸化剤ガス流路とを有するセルと、前記燃料ガス流路の上流端に連通する燃料ガス入口と、を備えた燃料電池と、
前記燃料ガス入口にその下流端が接続された燃料ガス供給路と、
前記燃料ガス供給路の上流端に接続された、該燃料ガス供給路に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給器と、
前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給器と、
前記燃料ガス供給路に設けられた、該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを所定の冷却流体を用いて冷却することによってその水分凝縮作用により該燃料ガスの露点換算温度を下げるための凝縮装置と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、
燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス供給器及び前記凝縮装置によって、前記燃料ガス入口におけるその露点換算温度が前記燃料電池の温度より低い燃料ガスを前記燃料ガス入口に供給するステップを有する、燃料電池システムの運転方法。
【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運転方法に関し、特に停止時におけるアノードのガス拡散性能低下の防止を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般に、セル（単電池）が複数積層された構造を有しており、各セルは、水素イオンを輸送する電解質層と、この電解質層を挟むように配置された、触媒を含むアノード及びカソードと、アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路と、カソードに接触しながら酸化剤ガスが流れるように形成された酸化剤ガス流路とを備えている。電解質層は湿潤状態において水素イオン透過性を発現するので、このような燃料電池では、適正な一定の水分量（適正な一定の露点）に調整された反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）が供給されて発電が行われる。
【０００３】
ところで、家庭用の燃料電池は、家庭内における電力需要に対応した部分負荷運転をすることによって、経済性を高めている。部分負荷運転を行うと、負荷の大小により燃料電池の温度は変化する。負荷が減少すると燃料電池の温度が下がるが、反応ガスの水分量は上述の適正な一定の水分量に維持されるので、それに伴い特にアノードの入口で燃料ガスに含まれる水分が凝縮される。この水分の凝縮量が限度を超えると、いわゆるフラッディングが発生して、燃料電池の出力電圧が低下する。
【０００４】
そこで、このような不具合を防止することが可能な燃料電池システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、燃料処理器から燃料電池に供給するアノードガスの燃料電池入口における温度を、燃料電池スタックの温度より低くなるように制御する。これにより、燃料電池に流入するアノードガスの露点が燃料電池スタックの温度より低くなるので、燃料電池スタック内においてアノードガスの水分が凝縮するのが防止される。
【特許文献１】特開２００５−１９７１２０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、家庭用の燃料電池システムでは、一般に、１日において起動と停止とを繰り返すいわゆるＤＳＳ運転が行われる。ＤＳＳ運転において、燃料電池が停止すると、燃料電池の温度は部分負荷運転時より著しく低下する。つまり、燃料電池が停止すると燃料電池の温度は最終的には外気温に等しくなる。そうなると、部分負荷運転においては好適な露点を有するアノードガスであっても、燃料電池が停止するとそのアノードガスが凝縮水を発生してしまう。燃料電池の停止時に燃料電池内にアノードにおいて過剰に凝縮水が発生すると、アノードのガス拡散性能が低下する場合がある。アノードのガス拡散性能が低下すると、燃料電池を円滑に起動することができなくなる。具体的には、アノードのガス拡散性能が低下したまま燃料電池を起動すると、転極が起こり、アノードの劣化を引き起こす場合がある。さらに、そのままの状態で起動及び停止が繰り返されると、アノードで大量の凝縮水が発生して、フラッディングが発生してしまう。
【０００６】
上述の特許文献１に記載された燃料電池システムは、アノードに供給するアノードガスを凝縮器において冷却流体で冷却してその温度を下げ、それによりアノードガスの露点を下げている。しかし、この燃料電池システムは、あくまで発電運転において好適な露点のアノードガスを燃料電池に供給することを目的としているので、水分凝縮と同時に熱を回収してエネルギー効率を高めるために、この冷却流体として燃料電池の冷却水を用いている。そのため、燃料電池に供給するアノードガスの露点をこの冷却水の温度より低くすることはできない。そして、この冷却水の温度は基本的に発電運転時における燃料電池の温度に近い温度である。それ故、この燃料電池システムは、燃料電池の停止時におけるアノードの凝縮水の発生に対処することができない。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、燃料電池の停止時におけるアノードのガス拡散性能の低下を防止可能な燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために本発明の燃料電池システムは、電解質層と、前記電解質層を挟むように配置されたアノード及びカソードと、前記アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路と、前記カソードに接触しながら酸化剤ガスが流れるように形成された酸化剤ガス流路とを有するセルと、前記燃料ガス流路の上流端に連通する燃料ガス入口と、を備えた燃料電池と、前記燃料ガス入口にその下流端が接続された燃料ガス供給路と、前記燃料ガス供給路の上流端に接続された、該燃料ガス供給路に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給器と、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給器と、前記燃料ガス供給路に設けられた、該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを所定の冷却流体を用いて冷却することによってその水分凝縮作用により該燃料ガスの全水分量を露点に換算してなる温度（以下、露点換算温度）を下げるための凝縮装置と、燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口におけるその露点換算温度が前記燃料電池の温度より低い燃料ガスを前記燃料ガス入口に供給するよう前記燃料ガス供給器及び前記凝縮装置を制御するための制御器と、を備えている。
【０００９】
前記燃料ガス供給路は、前記燃料ガス供給器と前記燃料ガス入口とを接続する第１の流路と該第１の流路にその両端が接続された第２の流路とを有し、前記燃料電池システムは、前記第２の流路を前記第１の流路と連通及び遮断する連通／遮断器をさらに備え、前記第２の流路に前記凝縮装置が設けられ、前記制御器は、前記燃料電池システムの運転時に前記連通／遮断器によって前記第２の流路を前記第１の流路と遮断し、前記燃料電池システムの停止時に前記連通／遮断器によって前記第２の流路を前記第１の流路と連通するように構成されていてもよい。
【００１０】
前記燃料ガス供給路の前記凝縮装置より上流側の部分に該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを加湿するための加湿器が設けられていてもよい。
【００１１】
前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を０℃を超えかつ３０℃以下に制御するよう構成されていてもよい。
【００１２】
前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を０℃を超えかつ５℃以下に制御するよう構成されていてもよい。
【００１３】
前記燃料電池システムは、前記燃料電池を所定の温度範囲に維持するための凍結防止器を備えており、前記制御器は、前記燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス入口に供給する前記燃料ガスの露点換算温度を前記所定の温度範囲の下限温度に制御するよう構成されていてもよい。
【００１４】
前記下限温度が２０℃であってもよい。
【００１５】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路と前記冷却流体が前記燃料ガス凝縮流路を流れる燃料ガスと熱交換しながら流れるように構成された冷却流体流路とを有する凝縮器と、前記凝縮器の前記冷却流体流路に前記所定の冷却流体を供給するための冷却流体供給器と、を備えており、前記制御器は、前記冷却流体供給器を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されていてもよい。
【００１６】
前記所定の冷却流体が、その温度が季節による外気温の変化を反映して変化する流体であってもよい。
【００１７】
前記所定の冷却流体が市水であってもよい。
【００１８】
前記所定の冷却流体が前記酸化剤ガス供給器から供給される外気であってもよい。
【００１９】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路を備える凝縮器と、外気を前記燃料ガス流路に吹き付ける送風器と、を備えており、前記制御器は、前記送風器を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されていてもよい。
【００２０】
前記凝縮装置は、前記燃料ガスが流れかつそこで凝縮された水が外部に排出される燃料ガス凝縮流路を備える凝縮器と、前記燃料ガス流路を流れる燃料ガスを冷却するための冷凍機と、を備えており、前記制御器は、前記冷凍機を制御することによって前記凝縮装置を制御するよう構成されていてもよい。
【００２１】
また、本発明の燃料電池システムの運転方法は、電解質層と、前記電解質層を挟むように配置されたアノード及びカソードと、前記アノードに接触しながら燃料ガスが流れるように形成された燃料ガス流路と、前記カソードに接触しながら酸化剤ガスが流れるように形成された酸化剤ガス流路とを有するセルと、前記燃料ガス流路の上流端に連通する燃料ガス入口と、を備えた燃料電池と、前記燃料ガス入口にその下流端が接続された燃料ガス供給路と、前記燃料ガス供給路の上流端に接続された、該燃料ガス供給路に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給器と、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給器と、前記燃料ガス供給路に設けられた、該燃料ガス供給路を流れる燃料ガスを所定の冷却流体を用いて冷却することによってその水分凝縮作用により該燃料ガスの露点換算温度を下げるための凝縮装置と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、燃料電池システムの停止動作において、前記燃料ガス供給器及び前記凝縮装置によって、前記燃料ガス入口におけるその露点換算温度が前記燃料電池の温度より低い燃料ガスを前記燃料ガス入口に供給するステップを有している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は以上に説明したような構成を有し、燃料電池システム及びその運転方法において、燃料電池の停止時におけるアノードのガス拡散性能の低下を防止しうることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【００２５】
［構成］
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システム１００は、主要な構成要素として、燃料電池１と、燃料電池１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給系統と、燃料電池１に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系統と、燃料電池１を冷却する冷却システムと、燃料電池システム１００全体の動作を制御する制御系統と、筐体８１と、を備えている。燃料電池システム１００の大部分の構成要素は、筐体８１の内部に収容されるか、あるいは筐体１の外面に露出するように取り付けられる。
【００２６】
燃料電池１は、高分子電解質形燃料電池、リン酸燃料電池等の種々のタイプの周知のもので構成される。従って、燃料電池１については本発明と関連する限度で簡単に説明する。燃料電池１は、ここでは高分子電解質形の燃料電池で構成されている。この燃料電池１は、多数のセル９が積層されてなるセルスタックで構成されている。セル９は電解質層としての高分子電解質膜２を有している。この高分子電解質膜２の両方の主面の周縁部を除く部分にはアノード３及びカソード４が配置されている。高分子電解質膜２の両方の主面の周縁部には１対の環状のガスケット７，８が配置されている。そして、このアノード３及びガスケット７に接触するように導電性で板状のアノードセパレータ５が配置され、カソード４及びガスケット８に接触するように導電性で板状のカソードセパレータ６が配置されている。アノードセパレータ５の内面のアノードに接触する部分には溝状の燃料ガス流路１０が形成されている。カソードセパレータ６の内面のカソードに接触する部分には溝状の酸化剤ガス流路１１が形成されている。また、アノードセパレータ５の外面及びカソードセパレータ６の外面の互いに対応する部分には、溝状の冷却水流路（図示せず）が形成されている。そして、セルスタックにはセルの積層方向に延びるように、燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化剤ガス供給マニホールド、酸化剤ガス排出マニホールド、冷却水供給マニホールド、及び冷却水排出マニホールド（いずれも図示せず）が形成されている。なお、燃料ガス供給マニホールドの入口は実質的にセルスタックにおける燃料ガスの入口（燃料電池における燃料ガスの入口）を構成していて、図１にこれが符号９９で示されている。各セル９の燃料ガス流路１０の上流端及び下流端はそれぞれ燃料ガス供給マニホールド及び燃料ガス排出マニホールドに接続され、各セル９の酸化剤ガス流路１１の上流端及び下流端はそれぞれ酸化剤ガス供給マニホールド及び酸化剤ガス排出マニホールドに接続され、各セル９の冷却水流路の上流端及び下流端はそれぞれ冷却水供給マニホールド及び冷却水排出マニホールドに接続されている。
【００２７】
高分子電解質膜２は例えばパーフルオルスルホン酸ポリマからなる水素イオン伝導性の固体高分子電解質膜で構成されている。アノード３及びカソード４はそれぞれ高分子電解質膜１に接触するように配置された触媒層（図示せず）とこの触媒層の外側に配置されたガス拡散層とで構成されている。触媒層は多孔質カーボンに白金等の貴金属を担持した触媒と水素イオン伝導性を有する高分子電解質との混合物で構成されている。アノード３の触媒には白金−ルテニウム合金が用いられている。カソード４の触媒層には白金が用いられている。ガス拡散層は、例えば、撥水処理が施されたカーボンペーパやカーブンクロスで構成されている。
【００２８】
これにより、燃料ガス供給マニホールドの入口９９に供給された燃料ガスが各セル９の燃料ガス流路１０をアノード３に接触しながら流れて燃料ガス排出マニホールドの出口から排出される。また、酸化剤ガス供給マニホールドの入口に供給された酸化剤ガスが各セル９の酸化剤ガス流路１１をカソード４に接触しながら流れて酸化剤ガス排出マニホールドの出口から排出される。また、燃料ガス供給マニホールドの入口に供給された燃料ガスが各セル９の燃料ガス流路１０をアノード３に接触しながら流れて燃料ガス排出マニホールドの出口から排出される。また、冷却水供給マニホールドの入口に供給された冷却水が隣接するセル９の間の冷却水流路１１を流れて冷却水排出マニホールドの出口から排出される。
【００２９】
燃料ガス供給系統は、原料ガス供給路２８を備えている。原料ガス供給路２８の上流端には、原料ガス供給器２６が配設されている。原料ガスとして、ここでは例えば天然ガスからなる都市ガスが用いられ、原料ガス供給器２６の入口は都市ガスの配管に接続される。原料ガス供給器２６は例えばプランジャーポンプで構成されていて、原料ガスの流量を調整しながら原料ガス供給路に流す。原料ガス供給路２８の下流端には燃料処理器（燃料ガス供給器）２１が接続されている。燃料処理器２１は、処理ガスの流れ方向に順に設けられた改質器２２、変成器２４、及び浄化器２５を備えている。改質器２２は、改質触媒を備えていて、この改質器２２の入口に原料ガス供給路２８が接続されている。改質器２２には燃焼器２３が設けられている。燃焼器２３はここではバーナで構成されていて、燃料電池１から供給されるオフガス（後述する）を燃焼空気供給器４０から供給される燃焼用の空気によって燃焼させる。この燃焼熱及び燃焼排ガスの熱により改質器２２が加熱される。燃焼空気供給器４０は例えばシロッコファンで構成されている。改質器２２は、原料ガス供給路２８から供給される原料ガスを図示されない水供給器から供給される水と燃焼器２３から供給される熱とを用いて改質触媒によって改質して水素リッチな改質ガスを生成する。変成器２４は、変成触媒を用いてこの改質ガス中のＣＯを水素とＣＯ２に転化し、それにり、改質ガスのＣＯ濃度を低減する。浄化器２５は、酸化触媒を用いて変成器２４でＣＯ濃度を低減された改質ガスを酸化してそのＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減する。
【００３０】
浄化器２５の出口には燃料ガス供給路２９の上流端が接続されている。この燃料ガス供給路の下流端は燃料電池１に接続されている。この燃料ガス供給路２９に浄化器２５から上述のＣＯガスが低減された改質ガスが燃料ガスとして流出する。この燃料ガスは改質時に加えられた水分を多量に含んでいるため、本実施の形態では加湿されない。燃料ガス供給路２９の途中には凝縮装置２７が配設されている。この凝縮装置２７は、本発明を特徴付ける装置であり、燃料電池システムの停止動作以外の動作においては作動しない。これについては後で詳しく説明する。
【００３１】
燃料ガス供給路２９の下流端は燃料電池１の燃料ガス供給マニホールドの入口９９に接続されている。燃料ガス供給路２９から供給される加湿された燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド及び燃料ガス流路１０を通じてアノード３に至りそこで酸化剤ガスと反応して電気と熱とを発生し、消費される。燃料ガス排出マニホールドの出口には燃料ガス排出路３５の上流端が接続されていて、消費されなかった未反応の燃料ガスは燃料ガス流路及び燃料ガス排出マニホールドを通じてこの燃料ガス排出路３５に流出する。燃料ガス排出路３５の下流端は上述の燃焼器４０に接続されていて、この未反応の燃料ガスはオフガスとして燃焼器２３に供給され、上述のようにそこで燃焼される。
【００３２】
酸化剤ガス供給系統は、酸化剤ガス供給器３６を備えている。酸化剤ガスとして、ここでは空気が用いられ、酸化剤ガス供給器３６は、例えばブロアで構成されている。酸化剤ガス供給器３６には酸化剤ガス供給路３７の上流端が接続されている。酸化剤ガス供給器３６は筐体１の外部の空気（外気）を取り込んでこれを酸化剤ガス供給路３７に供給する。酸化剤ガス供給路３７の途中には加湿器３８が配設されていて、この酸化剤ガスはこの加湿器３８によって加湿される。酸化剤ガス供給路３７の下流端は燃料電池１の酸化剤ガス供給マニホールドの入口に接続されている。酸化剤ガス供給路３７から供給される加湿された酸化剤ガスは酸化剤ガス供給マニホールド及び酸化剤ガス流路１１を通じてカソード４に至りそこで上述のように燃料ガスと反応して電気と熱とを発生し、消費される。酸化剤ガス排出マニホールドの出口には酸化剤ガス排出路３９の上流端が接続されていて、消費されなかった未反応の酸化剤ガスは酸化剤ガス流路１１及び酸化剤ガス排出マニホールドを通じてこの酸化剤ガス排出路３９に流出する。酸化剤ガス排出路３９の下流端は開放されていて、この未反応の酸化剤ガスは大気中に放出される。
【００３３】
冷却システムは、冷却器５１と冷却水循環路５２とを備えている。冷却水循環路５２は燃料電池１の冷却水供給マニホールドの入口と冷却水排出マニホールドの出口とに接続されている。冷却器５１は冷却水循環路５２上に配設された冷却水ポンプ（図示せず）と放熱器（図示せず）とを備えている。放熱器は、排熱回収路を循環する貯湯水との熱交換器、あるいは放熱用のフィンと冷却用のファンとを備えていて単純に放熱を行う放熱器等によって構成されている。これにより、冷却水ポンプによって冷却水循環路５２及び燃料電池１の冷却水供給マニホールド、冷却水流路、及び冷却水排出マニホールド（以下、冷却水経路）を通って冷却水が循環され、この冷却水が燃料電池１から排熱を回収することによって燃料電池１が冷却され、この回収された排熱が放熱器により放熱される。これにより、燃料電池１が所定の温度に維持される。
【００３４】
さらに、燃料電池１では、そのセルスタックの両端に一対の電気出力端子６１Ａ，６１Ｂが設けられている。電気出力端子６１Ａ，６１Ｂには出力制御器６３が接続されている。出力制御器６３は、インバータを備えていて、燃料電池１から出力される直流の電力を交流の電力に変換して出力する。また、出力制御器６３はその出力を調整することができ、この出力制御器６３の出力を調整することによって燃料電池１で発生する電力が調整される。
【００３５】
次に、制御系統を説明する。
【００３６】
図１に示すように、制御系統は制御器７０を備えている。そして、燃料ガス供給マニホールドの入口９９に第１の温度センサＳ１が設けられている。この温度センサＳ１は燃料ガス供給マニホールドの入口９９における燃料ガスの温度を検出してその検出信号を制御器７０に入力する。また、筐体８１の内部空間の適所（発熱体から離れた場所）に第２の温度センサＳ２が配設されている。この温度センサＳ２は筐体８１の内部の空気の温度を検出してその検出信号を制御器７０に入力する。さらに燃料電池１の冷却水マニホールドの入口部分に第３の温度センサＳ３が設けられている。第３の温度センサＳ３は冷却水の燃料電池１への入口における温度を検出し、その検出信号を制御器７０に入力する。第１乃至第３の温度センサＳ１〜Ｓ３は、例えば、熱電対によって構成されている。この他、燃料電池システム１００の適所に所要のセンサが設けられ、これらの検出信号が制御器７０に入力される。制御器７０は、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２の入力に基づいて後述するように凝縮装置２７の動作を制御し、第３の温度センサＳ３の入力に基づいて燃料電池１の温度を制御する。また、制御器７０は、出力制御器６３含む他の構成要素の動作を上述の所要のセンサの入力に基づいて制御する。かくして、制御器７０は燃料電池システム１００全体の動作を制御する。制御器７０は、マイコン等の演算器で構成されている。本発明において、制御器とは単独の制御器のみならず複数の制御器によって構成される制御器群をも意味する。従って、制御器７０は、必ずしも単独の制御器によって構成される必要はなく、複数の制御器によって構成されていて、それらが協働して燃料電池システム１００の動作を制御するように構成されていてもよい。
【００３７】
次に、凝縮装置２７の構成を説明する
図２は図１の凝縮装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、凝縮装置２７は、凝縮器８２と市水供給器８５とを備えている。凝縮器８２の構造は周知であるので、ここでは簡単に説明する。凝縮器８２は、燃料ガスが流れる燃料ガス凝縮流路８３と冷却流体である市水（水道水）が流れる冷却流体流路８４とを備えている。燃料ガス凝縮流路８３は燃料ガス供給路２９に挿入されている（その両端が燃料ガス供給路２９に接続されている）。燃料ガス凝縮流路８３には、そこで凝縮した凝縮水を凝縮器８２の外部に排出するドレイン（図示せず）が設けられている。冷却流体流路８４は、該冷却流体流路８４を流れる市水が燃料ガス凝縮流路８３を流れる燃料ガスと熱交換可能なように配設されている。冷却流体流路８４は市水流路８６に挿入されている（その両端が市水流路８６に接続されている）。市水流路８６の上流端には市水供給器８５が接続されている。市水供給器８５は流量調整可能な弁、例えば、流量調整弁、開閉弁及び流量調整器、等で構成されている。市水供給器８５の入口は市水の配管に接続される。市水供給器８５は制御器７０によってその動作を制御される。これにより、市水供給器８５が市水流路８６に市水を供給すると、冷却流体流路８４を流れる市水によって燃料ガス凝縮流路８３を流れる燃料ガスが冷却される。燃料ガスの露点（通常６５〜７５℃程度）は市水の温度より高いので、この冷却により燃料ガスの水分が凝縮し、この凝縮水がドレインを通じて凝縮器８２の外部に排出される。その結果、燃料ガスの露点がこの冷却された時点における燃料ガスの温度になる。本実施の形態では、この凝縮器８２で露点を下げられた（除湿された）燃料ガスは液相の水分を含まないので、この露点がそのまま露点換算温度となる。以上の説明から明らかなように、凝縮装置２７によって低下させることが可能な燃料ガスの露点換算温度の下限は冷却流体の温度によって定まる。ここでは、冷却流体として用いられる市水の温度が、地域と季節にも依存するが、３０℃以下であるので、燃料ガスの露点換算温度を３０℃以下に下げることができる。また、市水の温度は通常は外気温より低いので、燃料ガスの露点（露点換算温度）を、燃料電池１の停止時（待機時）における温度より低くすることができる。
【００３８】
［動作（運転方法）］
次に、以上のように構成された燃料電池システム１００の動作（運転方法）を説明する。この動作は制御器７０が燃料電池システム１００を制御することによって遂行される。
【００３９】
まず、一般的動作を簡単に説明する。
【００４０】
図１及び図２を参照すると、燃料電池システム１００の動作は、起動時、運転（発電）時、停止時に分けられる。起動時には、円滑に運転（発電）状態に移行するように所定の手順で燃料電池システム１００が立ち上げられる。運転時には、発電が行われる。停止時には運転状態から所定の手順で燃料電池システム１００が円滑に停止される。
【００４１】
運転時においては、凝縮器２７の動作が停止される。つまり、市水供給８５が市水を凝縮器２７に供給しない。
【００４２】
一方、原料供給器２６によって流量を調整されながら原料ガスが原料ガス供給路２８を通って燃料処理器２１に供給され、そこで改質ガスに改質される。この改質ガスが燃料ガスとして燃料ガス供給路２９を通って燃料電池１に供給される。この際、燃料処理器２１から送出され燃料ガスは露点（露点換算温度）を下げられることなく燃料電池１に供給される。また、酸化剤ガスが酸化剤ガス供給路３７を通って燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された燃料ガス及び酸化剤ガスはその内部で消費されて発熱を伴った発電が行われ、未消費の燃料ガス及び酸化剤ガスは、それぞれ、燃料ガス排出路３５及び酸化剤ガス排出路３９に排出される。
【００４３】
また、冷却器５１は、冷却水を循環させて燃料電池１を所定の温度に維持する。また、出力制御器６３は、負荷（図示せず）の要求に応じて燃料電池１から供給される直流電力を交流に変換して当該負荷に出力する。この出力制御器６３の出力に応じて燃料電池１は発電する。
【００４４】
次に、本発明の特徴的動作を説明する。
【００４５】
図３は本発明を特徴付けるパージを示すフローチャートである。このパージは、制御器７０の内部メモリに記憶された所定のプログラムを制御器７０のＣＰＵ等の演算部が実行することにより遂行される。また、このパージは、燃料電池システム１００の停止時に遂行される。
【００４６】
図１乃至図３を参照すると、まず、制御器７０は、発電を停止して停止動作を開始する（ステップＳ１）。本発明においては、停止動作を、制御器７０が停止信号を出力してから、燃料電池システム１００がその動作を停止するまでの動作として定義する。なお、燃料電池システム１００がその動作を停止するとは、制御器７０は動作していて、制御器７０以外の部分の動作が停止している状態（以下、待機状態）をいう。制御器７０は、停止ボタンによって停止指令が入力されたとき、及び負荷からの発電要求が無くなった（図示されない負荷電力検知器で検出される負荷電力が所定の閾値以下となったとき）ときに、停止信号を出力する。また、発電の停止は、出力制御器６３の出力をゼロにするとともに出力制御器６３により（正確には出力制御器７０を構成するインバータをゲートブロックすることにより）燃料電池１を負荷から電気的に切り離すことによって行われる。
【００４７】
次いで、制御器７０は、酸化剤ガス供給器３６を制御して、酸化剤ガスの供給を停止する（ステップＳ２）。
【００４８】
次いで、制御器７０は、凝縮装置２７を作動させる（ステップＳ３）。すなわち、凝縮装置２７において、市水供給器８５が市水を凝縮器８２に供給する。これにより、燃料ガス供給路２９を流れる燃料ガスの露点が低下する。
【００４９】
次いで、制御器７０は、第２の温度センサから入力される検出信号に基づいて燃料ガスの燃料ガス供給マニホールドの入口９９における温度（以下、入口温度）Ｔ１を取得する。凝縮装置２７で露点を下げられた燃料ガスは燃料ガス供給マニホールドの入口９９に至る間にその温度が変化することはほとんど無いので、この入口温度Ｔ１は、実質的に、燃料ガス供給マニホールドの入口９９における燃料ガスの露点（露点換算温度：以下、入口露点換算温度）に相当する。また、制御器７０の内部メモリには、市水の適切な流量を設定するための所定の温度Ｔ２が記憶されている。この所定の温度Ｔ２は、市水の平均的な温度（例えば１５℃）より少し高い温度（例えば２０℃）に設定されている。制御器７０は、燃料ガスの入口温度Ｔ１がこの所定の温度Ｔ２より低いか否か判定し（ステップＳ４）、燃料ガスの入口温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２より低くなるまで、市水供給器８５によって市水の供給量を増加する。そして、燃料ガスの入口温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２より低くなると、発電停止から所定時間が経過するまで待機する（ステップＳ６）。この所定時間は、燃料電池１の燃料ガス流路１０内に残留するガスが十分パージされる時間に設定される。
【００５０】
そして、発電停止から所定時間が経過すると、制御器７０は、原料ガス供給器２６及び燃料処理器２１を停止する（ステップＳ７）。
【００５１】
次いで、制御器７０は凝縮装置２７を停止する（ステップＳ８）。すなわち、凝縮装置２７において、市水供給器８５が凝縮器８２への市水の供給を停止する。
【００５２】
これにより、パージが終了する。その後、所定の手順により燃料電池システム１００が停止される。
【００５３】
以上のパージにより、燃料電池１の燃料ガス流路１０に残留していたガスが、燃料電池１の停止（待機）時における温度より低い露点（露点換算温度）を有する燃料ガスで置換される。
【００５４】
［効果］
次に、本実施の形態（本発明）の効果を説明する。
【００５５】
図４は本実施の形態の燃料電池システムの各動作における燃料電池１の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。図４において横軸は燃料電池システムの動作を表し、縦軸は温度及び露点換算温度を表す。実線は燃料電池１の温度を示し、破線は燃料ガスの入口露点換算温度を示す。ここでは、燃料電池システム１００の外部の温度（以下、外気温）を２５℃と仮定する。
【００５６】
図４に示すように、本実施の形態では、発電中は燃料電池１の温度は７５℃に維持される。また、燃料ガスの入口露点換算温度は燃料電池の温度と同じに維持される。そして、停止指令が入力されあるいは負荷からの発電要求が無くなると、停止動作が開始される。この停止動作においては、燃料電池１の温度は外気温に向けて低下する。また、燃料ガスの入口露点換算温度は上述の所定の温度Ｔ２に向け低下し、この所定の温度Ｔ２に達するとその露点換算温度が維持される。そして、燃料電池システム１００が停止して待機動作に移行し十分時間が経過すると燃料電池１の温度は外気温に等しくなる。一方、燃料ガスの露点換算温度は所定の温度Ｔ２に維持されているが、この温度は燃料電池１の温度より低いため、燃料電池１の内部で燃料ガスの水分が凝縮してアノードのガス拡散性能が低下することが防止される。そして、起動指令が入力されあるいは負荷からの発電要求があると、燃料電池システム１００が起動され、燃料電池１及び燃料ガスの入口露点換算温度は燃料電池１の運転温度である７５℃に向けて上昇する。このとき、アノードのガス拡散性能が低下していないので、円滑に燃料電池システム１００が起動される。なお、この間、筐体８１の内部の空気の温度は外気温に等しい２５℃から約５０℃の範囲で変化する。
【００５７】
次に、冷却流体として市水を用いることの優位性を説明する。
【００５８】
燃料電池システム１００の停止時（待機時）に燃料電池１の内部で燃料ガスの水分が凝縮することを防止するためには、停止動作時に燃料電池１に供給する燃料ガスの露点換算温度が外気温未満であればよい。換言すれば、凝縮装置２７で用いる冷却流体の温度が、凝縮器８２の熱交換性能を考慮した外気温より若干低い温度であればよい。しかしながら、外気温は年間を通して季節により変動する。また、１日を通して時間により変動する。一方、市水の温度は、外気温の季節変動を反映して（季節変動に追随して）かつ外気温より低い温度で変動することが知られている。例えば、福島大学木内研究室による東京都の上水道の温度変動に関する研究論文（http://www.sss.fukushima-u.ac.jp/~kino/ronbun05.html）によれば、東京都の上水道の温度は、１年を通して、約５℃から約２８℃の範囲で変動する。
【００５９】
従って、市水は、外気温の季節変動に関しては有効な冷却流体であると言える。一方、市水の温度は、外気温の１日の変動を余り反映しない。従って、燃料電池システム１００が日中の外気温が高い時刻に停止されて、早朝の外気温が低い時刻に起動されるような場合には、燃料電池１の内部で燃料ガスの水分が凝縮することが起こりえる。しかしながら、そのような事態が生じてもアノードのガス拡散性能は殆んど損われないと考えられる。この理由を、以下に説明する。
【００６０】
図５は温度と飽和水蒸気量との関係を示すグラフである。
【００６１】
図５に示すように、本実施の形態における燃料電池の運転温度である７５℃においては、飽和水蒸気量は約２９０ｇ／ｍ３である。一方、市水を冷却流体として用いた場合における燃料ガスの入口露点換算温度は３０℃である。この３０℃における飽和水蒸気量は約３０ｇ／ｍ３である。従って、運転停止の際に燃料電池１の内部に残留する燃料ガスによって保持されていた水分量の約９０％は、市水を用いた凝縮装置２７で露点を下げられた燃料ガスによるパージで燃料電池１の外部に排出されてしまい、仮に外気温が０℃近くまで低下して、残りの約１０％の量の水分が凝縮したとしてもアノードのガス拡散性能をさほど損なうことはないと考えられる。
【００６２】
従って、市水は、凝縮装置２７の冷却流体として極めて有効でかつ最も入手しやすいものであると言える。また、このように市水によって実現される燃料ガスの３０℃という露点換算温度は、上限の露点換算温度として好適であると言える。また、０℃になると燃料電池システム１００の他の部分も凍結する等してその機能に支障を来たすので、燃料電池の露点換算温度は０℃が下限であると言える。よって、燃料ガスの入口換算温度は、０℃を超えかつ３０℃以下であることが好ましい。
【００６３】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。図７は本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおけるパージを示すフローチャートである。図８は本実施の形態の燃料電池システムの各動作における燃料電池１の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。
【００６４】
本実施の形態の燃料電池システムは、凝縮装置２７の構成が異なる他は、実施の形態１と同じである。
【００６５】
図６に示すように、本実施の形態では、凝縮装置２７が、燃料ガス凝縮流路が形成された凝縮器８２と、この凝縮器８２に筐体８１内の空気を吹き付けるファン９８とを有している。ファン９８の動作は制御器７０によって制御される。これにより、燃料ガス凝縮流路を流れる燃料ガスが筐体１内の空気によって冷却される。
【００６６】
図７に示すように、本実施の形態のパージにおいては、ステップＳ５において、燃料ガスの入口温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２になるまでファン９８によって空気の供給量が増加される。所定の温度Ｔ２は、運転時における筐体８１の内部の温度より少し高い温度（ここでは例えば４０℃）に設定される。本実施の形態では、冷却流体として比較的温度が高い筐体８１内の空気を用いることから、燃料ガスの入口露点換算温度は図８に示すように少し高くなる（４０℃）。しかし、実施の形態１で説明したように、燃料電池１の燃料ガス流路１０に残留する水分は少ないので、このような本実施の形態においても、燃料電池システム１００の停止時（待機時）におけるアノードのガス拡散性能の低下が抑制される。
【００６７】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。図１０は本発明の実施の形態３の燃料電池システムにおけるパージを示すフローチャートである。図１１は本実施の形態の燃料電池システムの各動作における燃料電池１の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。
【００６８】
本実施の形態の燃料電池システムは、凝縮装置２７の構成が異なる他は、実施の形態１と同じである。
【００６９】
図９に示すように、本実施の形態では、凝縮装置２７が、凝縮器８２と、酸化剤ガス供給路３７に設けられた三方弁８８と、三方弁８８に上流端が接続され凝縮器８２の冷却流体流路８７が挿入された空気流路８９とを有している。三方弁８８の動作は制御器７０によって制御される。これにより、三方弁８８を切り替えることによって、酸化剤ガス供給器３６から外気（筐体８１の外部の空気（酸化剤ガス））が空気流路８９を通じて凝縮器８２の冷却流体流路８７に供給され、燃料ガス凝縮流路８３を流れる燃料ガスが外気によって冷却される。
【００７０】
図１０に示すように、本実施の形態のパージにおいては、ステップＳ２において、三方弁８８が、酸化剤ガス供給器３６からの酸化剤ガスの供給先を燃料電池１から凝縮器８２に切り替えられる。これより、酸化剤ガスの燃料電池１への供給が停止されるとともに酸化剤ガスが凝縮器８２に供給されて凝縮装置２７が起動される。また、ステップＳ５において、燃料ガスの入口温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２になるまで酸化剤ガス供給器３６によって空気の供給量が増加される。所定の温度Ｔ２は、外気の温度より少し高い温度（ここでは２５℃を少し超える温度）に設定される。本実施の形態では、冷却流体として外気を用いることから、燃料ガスの入口露点換算温度は図１１に示すように、実施の形態１に比べると少し高いが、実質的に外気に等しい温度になる。従って、好ましい露点換算温度になる。
【００７１】
このような本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、燃料電池システム１００の停止時（待機時）におけるアノードのガス拡散性能の低下が十分抑制される。
【００７２】
（実施の形態４）
図１２は本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。本実施の形態の燃料電池システムは、凝縮装置２７の構成が異なる他は、実施の形態１と同じである。
【００７３】
図１２に示すように、本実施の形態では、凝縮装置２７が、実施の形態１の図の構成に加えて、冷凍機９０と、冷却層９３とを備えている。冷却槽９３には、水又はブラインからなる冷媒が満たされていて、この中に市水供給器８５から凝縮器８２に至る市水流路８６と冷凍機９０の冷媒流路９１とが浸漬されている。これにより、市水流路８６を流れる市水が、冷却槽９３の水又はブラインを介して、冷凍機９１の冷媒流路９１を流れる冷媒によって冷却される。従って、市水を冷凍機９０の性能を選択することによって所望の低温に冷却することができる。本実施の形態では、凝縮器８２の燃料ガス凝縮流路８３を流れる燃料ガスを、０℃を超えかつ５℃以下の範囲の温度（露点換算温度）に冷却可能なように、市水が冷却される。この温度範囲は、冷凍機９０の制御誤差を考慮した場合に、市水が０℃（水が凍結してしまう）にならない、実質的に下限の温度範囲である。冷凍機９０の動作は制御器７０によって制御される。これにより、市水供給器９５と冷凍機９０とを作動させることによって、極低温の市水が市水流路８６を通じて凝縮器８２の冷却流体流路８７に供給され、燃料ガス凝縮流路８３を流れる燃料ガスがこの極低温の市水によって冷却される。
【００７４】
このような、本実施の形態によれば、燃料ガスの露点換算温度が、０℃を超えかつ５℃以下の範囲という理想的な露点換算温度になる。よって、燃料電池システム１００の停止時（待機時）におけるアノードのガス拡散性能の低下を理想的に抑制することができる。
【００７５】
（実施の形態５）
図１３は本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。本実施の形態の燃料電池システム１００は、凝縮装置２７を迂回するバイパス路が設けられた他は、実施の形態１と同じである。
【００７６】
図１３に示すように、本実施の形態では、燃料ガス供給路２９の途中に一対の三方弁９４，９５によって分岐された第１の流路２９ａと第２の流路２９ｂとが形成されている。そして、第２の流路２９ｂに凝縮装置２７が設けられている。そして、運転時には、燃料処理器２１からの燃料ガスの流路が一対の三方弁９４，９５によって第１の流路２９ａに切り替えられ、停止動作には、燃料処理器２１からの燃料ガスの流路が一対の三方弁９４，９５によって第２の流路２９ｂに切り替えられる。
【００７７】
このような本実施の形態によっても実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７８】
（実施の形態６）
図１４は本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。本実施の形態の燃料電池システム１００は、凝縮装置２７を迂回するバイパス路たる第１の流路２９ａに加湿器９６が設けられた他は、実施の形態５と同じである。
【００７９】
このような本実施の形態によれば、運転時における燃料ガスの露点をより適切に制御することができる。
【００８０】
（実施の形態７）
図１５は本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。本実施の形態の燃料電池システム１００は、燃料ガス供給路２９に凝縮装置２７の上流に位置するように加湿器９６が設けられた他は、実施の形態１と同じである。
【００８１】
このような本実施の形態によれば、運転時における燃料ガスの露点をより適切に制御することができる。
【００８２】
（実施の形態８）
図１６は本発明の実施の形態８に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。本実施の形態の燃料電池システムは、凍結防止用のヒータ９７が設けられた他は、実施の形態４と同じである。具体的には、図１６に示すように、本実施の形態では、冷却水循環路５２に、この冷却水循環路５２を流れる冷却水を加温する凍結防止用ヒータ９７が配設されている。凍結防止用ヒータ９７は外部の電源によって作動し、その動作を制御器７０によって制御されるよう構成されている。制御器７０は、筐体８１の内部の温度が所定の温度（例えば１０℃）以下になると、冷却器５１を作動させるとともに凍結防止用ヒータ９７を作動させて、加温しながら冷却水を、冷却水循環路５２を通って循環させる。これにより、寒冷時においても、燃料電池１が所定の温度に維持される。この所定の温度は、ここでは例えば２０℃に設定されている。また、これに合わせて、図１２の冷凍機９０を用いた凝縮装置２７による燃料ガスの露点換算温度の範囲がｍ０℃を超えかつ２０℃以下の範囲に設定されている。
【００８３】
このような本実施の形態によれば、寒冷地に設置される燃料電池システム１００においても、燃料電池システム１００の停止時（待機時）におけるアノードのガス拡散性能の低下を理想的に抑制することができる。
【００８４】
なお、実施の形態１乃至７において、燃料ガス供給器として、水素ボンベ等の燃料処理器以外のものを用いてもよい。
【００８５】
また、実施の形態５及び６において、三方弁９４，９５に代えてＴ型管継手と開閉弁とを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の燃料電池システムは、停止時におけるアノードのガス拡散性能低下の防止を図った燃料電池システムとして有用である。
【００８７】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、停止時におけるアノードのガス拡散性能低下の防止を図った燃料電池システムの運転方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の凝縮装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明を特徴付けるパージを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１の燃料電池システムの各動作における燃料電池の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。
【図５】温度と飽和水蒸気量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおけるパージを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２の燃料電池システムの各動作における燃料電池の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の燃料電池システムにおけるパージを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３の燃料電池システムの各動作における燃料電池の温度及び燃料ガスの入口露点換算温度の経時変化を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの凝縮装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態８に係る燃料電池システムの構成の概要を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  燃料電池
２  高分子電解質膜
３  アノード
４  カソード
５  アノードセパレータ
６  カソードセパレータ
７，８  ガスケット
９  セル
１０  燃料ガス流路
１１  酸化剤ガス流路
２１  燃料処理器
２２  改質器
２３  燃焼器
２４  変成器
２５  浄化器
２６  原料ガス供給器
２７  凝縮装置
２８  原料ガス供給路
２９  燃料ガス供給路
３５  燃料ガス排出路
３６  酸化剤ガス供給器
３７  酸化剤ガス供給路
３８  加湿器
３９  酸化剤ガス排出路
４０  燃焼空気供給器
５１  冷却器
５２  冷却水循環路
６１Ａ、６１Ｂ  電気出力端子
６３  出力制御器
７０  制御器
８１  筐体
８２  凝縮器
８３  燃料ガス凝縮流路
８４  冷却流体流路
８５  市水供給器
８６  市水流路
８７  冷却流体流路
８８  三方弁
８９  空気流路
９０  冷凍機
９１  冷媒流路
９３  冷却槽
９４，９５  三方弁
９６  加湿器
９７  ヒータ
９８  ファン
９９  燃料ガス供給マニホールドの入口
１００  燃料電池システム
Ｓ１〜Ｓ３  温度センサ
【図１】
2008243633.tif 000003
【図２】
2008243633.tif 000004
【図３】
2008243633.tif 000005
【図４】
2008243633.tif 000006
【図５】
2008243633.tif 000007
【図６】
2008243633.tif 000008
【図７】
2008243633.tif 000009
【図８】
2008243633.tif 000010
【図９】
2008243633.tif 000011
【図１０】
2008243633.tif 000012
【図１１】
2008243633.tif 000013
【図１２】
2008243633.tif 000014
【図１３】
2008243633.tif 000015
【図１４】
2008243633.tif 000016
【図１５】
2008243633.tif 000017
【図１６】
2008243633.tif 000018