(57)【要約】【課題】燃料電池の停止に伴って掃気処理を行うときに、氷点下始動性確保のために、セル内の水分を迅速に排出すること。【解決手段】燃料電池１２の運転停止時に、制御部８０により、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を最大駆動量でタイミング０〜ｔ１の期間駆動して、セパレータに液滴として付着している水を飛ばし、その後タイミングｔ１〜ｔ２の期間だけエアコンプレッサ７５を水素ポンプ５５に比べて大きな駆動量で駆動し、セパレータに含まれる水分を蒸発させ、次に水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を相対的に低い駆動量でタイミングｔ２〜ｔ３の期間だけ駆動させ、エアの滞留時間を長くして出来る限り飽和蒸気での持ち去りを多くして掃気効率を上げるとともに消費エネルギーを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の停止時に掃気処理をする燃料電池システムにおいて、
掃気開始時から所定期間、所定の最大駆動量で掃気駆動装置を動作させ、該燃料電池の電解質膜に付着した凝集水分を物理的に除去するように構成されてなることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記最大駆動量で動作させる掃気駆動装置は、燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガスポンプと、酸化ガスを前記燃料電池に供給するコンプレッサと、の双方であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記最大駆動量で動作させる期間の経過後から所定期間、前記コンプレッサを前記燃料ガスポンプに比べ大きな駆動量で優先的に駆動させ、前記電解質膜に含まれる水分を蒸発させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記コンプレッサを優先的に駆動させる期間の経過後から所定期間、前記燃料ガスポンプと前記コンプレッサとを相対的に低い駆動量で駆動させ、消費エネルギーを低減することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記最大駆動量の上限は、前記掃気駆動装置の騒音レベルに基づいて定められていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記最大駆動量の下限は、前記燃料電池の電解質膜に凝集している水分を物理的に排除可能な掃気流量に基づいて定められていることを特徴とす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、燃料電池の掃気に用いる補機類を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応を利用して発電する燃料電池としては、例えば、固体高分子型燃料電池がある。この固体高分子型燃料電池は、複数のセルを積層して構成されたスタックを備えている。スタックを構成するセルは、アノード（燃料極）とカソード（空気極）とを備えており、これらのアノードとカソードとの間には、イオン交換基としてスルフォンサン基を有する固体高分子電解質膜が介在している。
【０００３】
アノードには燃料ガス（水素ガスまたは炭化水素を改質して水素リッチにした改質水素）を含む燃料ガスが供給され、カソードには酸化剤として酸素を含むガス（酸化剤ガス）、一例として、空気が供給される。アノードに燃料ガスが供給されることで、燃料ガスに含まれる水素がアノードを構成する触媒層の触媒と反応し、これによって水素イオンが発生する。発生した水素イオンは固体高分子電解質膜を通過して、カソードで酸素と電気反応を起こす。この電気化学反応によって発電が行われる構成となっている。
【０００４】
ところで、固体高分子型燃料電池を動力源とする燃料電池システムにおいて、システムの運転を停止すると、燃料電池の温度が下がり、高温多湿の状態にあった燃料電池内部の水分が凝結して結露したり、凍結したりすることがある。このため、システムの運転を停止するに際して、燃料電池の反応ガス流路から水を排出するための掃気が行われている。例えば、掃気に用いる補機類として、コンプレッサを用い、システム停止時に、通常運転時よりも大きな流量のガスをアノードとカソードに同時に供給して掃気することが行われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−４９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、システム停止時に、コンプレッサを用いて通常運転時よりも大きな流量のガスをアノードとカソードに同時に供給し、アノードおよびカソードを同じ流量のガスで掃気しているため、セパレータに液滴として付着している水分を除去するには十分ではない。しかも、掃気時には、燃料電池を止めて、バッテリ駆動を行うため、コンプレッサのみを高速で駆動するのでは、バッテリの電力が消費されることが危惧される。
【０００６】
そこで、本発明は、燃料電池の停止に伴って掃気処理を行うときに、氷点下始動性確保のために、セル内の水分を迅速に排出することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、燃料電池の停止時に掃気処理をする燃料電池システムにおいて、掃気開始時から所定期間、所定の最大駆動量で掃気駆動装置を動作させ、該燃料電池の電解質膜に付着した凝集水分を物理的に除去するように構成したものである。
【０００８】
係る構成によれば、燃料電池の停止に伴う掃気処理を行うに際して、掃気開始時から所定期間、所定最大駆動量で掃気駆動装置を動作させ、燃料電池の電解質膜に付着した凝集水分を物理的に除去するようにしたため、セル内の水分が高流速で排出され、燃料電池の電解質膜（セパレータ）に液滴として付着している水を迅速に飛ばすことができ、掃気開始時から所定期間が経過したときには、セル内の水分量の低減によって氷点下始動性を確実に確保することができる。
【０００９】
燃料電池システムを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
好適には、前記最大駆動量で動作させる掃気駆動装置は、燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガスポンプと、酸化ガスを前記燃料電池に供給するコンプレッサと、の双方である。
【００１０】
係る構成によれば、最大駆動量で動作させる掃気駆動装置として、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガスポンプと、酸化ガスを燃料電池に供給するコンプレッサの双方を用いることで、燃料ガスと酸化ガスを高流速のガスとして掃気に用いることができ、電解質膜（セパレータ）に液滴として付着した凝集水分を迅速に除去することができる。
【００１１】
好適には、前記最大駆動量で動作させる期間の経過後から所定期間、前記コンプレッサを前記燃料ガスポンプに比べ大きな駆動量で優先的に駆動させ、前記電解質膜に含まれる水分を蒸発させる。
【００１２】
係る構成によれば、最大駆動量で動作させる期間の経過後から所定期間コンプレッサを燃料ガスポンプに比べて大きな駆動量で優先的に駆動させることで、飽和蒸気による持ち去り量が多くなり、電解質膜に含まれる水分を蒸発させることができる。
【００１３】
好適には、前記コンプレッサを優先的に駆動させる期間の経過後から所定期間、前記燃料ガスポンプと前記コンプレッサとを相対的に低い駆動量で駆動させ、消費エネルギーを低減する。
【００１４】
係る構成によれば、ＭＥＧＡ表面が乾燥して飽和蒸気での持ち去りが困難となっても、燃料ガスと酸化ガスの流量を少なくすることで、各ガスの滞留時間が長くなり、飽和蒸気の持ち去りによって掃気効率を高めることができるとともに、消費エネルギー（消費電力）を低減することができる。
【００１５】
好適には、前記最大駆動量の上限は、前記掃気駆動装置の騒音レベルに基づいて定められている。
【００１６】
係る構成によれば、最大駆動量で掃気駆動装置を動作させるときに、最大駆動量の上限を、掃気駆動装置の騒音レベルに基づいて定めることで、掃気駆動装置を最大駆動量で動作させても、掃気駆動装置の動作に伴って騒音が発生するのを抑制することができる。
【００１７】
好適には、前記最大駆動量の下限は、前記燃料電池の電解質膜に凝集している水分を物理的に排除可能な掃気流量に基づいて定められている。
【００１８】
係る構成によれば、最大駆動量で掃気駆動装置を動作させるときの最大駆動量の下限を、燃料電池の電解質膜に凝集している水分を物理的に排除可能な掃気流量に基づいて定めることで、所定の駆動量で掃気駆動装置を所定期間動作させたときには、燃料電池の電解質膜に付着した凝集水分を物理的に確実に除去することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、セル内の水分量の低減によって氷点下始動性を確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明が適用された燃料電池システムのシステム構成図である。
図１において、燃料電池システム１０は、燃料電池２０に燃料ガス（水素ガス）を供給するための燃料ガス供給系統４と、燃料電池２０に酸化ガス（空気）を供給するための酸化ガス供給系統７と、燃料電池２０を冷却するための冷却液供給系統３と燃料電池２０からの発電電力を充放電する電力系統９とを備えて構成されている。
【００２１】
燃料電池２０は、フッ素系樹脂などにより形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜などから成る高分子電解質膜２１の両面にアノード極２２とカソード極２３をスクリーン印刷などで形成した膜・電極接合体２４を備えている。膜・電極接合体２４の両面は、燃料ガス、酸化ガス、冷却水の流路を有するセパレータ（図示せず）によってサンドイッチされ、このセパレータとアノード極２２およびカソード極２３との間に、それぞれ溝状のアノードガスチャンネル２５およびカソードガスチャンネル２６を形成している。アノード極２２は、燃料極用触媒層を多孔質支持層上に設けて構成され、カソード極２３は、空気極用触媒層を多孔質支持層上に設けて構成されている。これら電極の触媒層は、例えば、白金粒子を付着して構成されている。
【００２２】
アノード極２２では、次の（１）式の酸化反応が生じ、カソード極２３では、次の（２）式の還元反応が生じる。燃料電池２０全体としては、次の（３）式の起電反応が生じる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-・・・（１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ・・・（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ・・・（３）
【００２３】
なお、図１では説明の便宜上、膜・電極接合体２４、アノードガスチャンネル２５およびカソードガスチャンネル２６からなる単位セルの構造を模式的に図示しているが、実際には、上述したセパレータを介して複数の単位セルが直列に接続したスタック構造を備えている。
【００２４】
燃料電池システム１０の冷却液供給系統３には、冷却液を循環させる冷却路３１、燃料電池２０から排水される冷却液の温度を検出する温度センサ３２、冷却液の熱を外部に放熱するラジエータ（熱交換器）３３、ラジエータ３３へ流入する冷却液の水量を調整するバルブ３４、冷却液を加圧して循環させる冷却液ポンプ３５、燃料電池２０に供給される冷却液の温度を検出する温度センサ３６などが設けられている。
【００２５】
燃料電池システム１０の燃料ガス供給系統４には、燃料ガス供給装置４２からの燃料ガス（アノードガス）、例えば、水素ガスをアノードガスチャンネル２５に供給するための燃料ガス流路４０と、アノードガスチャンネル２５から排気される燃料オフガスを燃料ガス流路４０に循環させるための循環流路（循環経路）５１が配管されており、これらのガス流路によって燃料ガス循環系統が構成されている。
【００２６】
燃料ガス流路４０には、燃料ガス供給装置４２からの燃料ガス流出を制御する遮断弁（元弁）４３、燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ４４、循環経路５１の燃料ガス圧力を調整する調整弁４５、燃料電池２０への燃料ガス供給を制御する遮断弁４６が設置されている。
【００２７】
燃料ガス供給装置４２は、例えば高圧水素タンク、水素吸蔵合金、改質器などより構成される。循環流路５１には、燃料電池２０から循環流路５１への燃料オフガス供給を制御する遮断弁５２、燃料オフガスに含まれる水分を除去する気液分離器５３および排出弁５４、アノードガスチャンネル２５を通過する際に、圧力損失を受けた燃料オフガスを圧縮して適度なガス圧まで昇圧させて、燃料ガス流路４０に還流させる水素ポンプ（循環ポンプ）５５、燃料ガス流路４０の燃料ガスが循環流路５１側に逆流するのを防止する逆流阻止弁５６が設置されている。水素ポンプ５５をモータによって駆動することで、水素ポンプ５５の駆動による燃料オフガスは、燃料ガス流路４０で燃料ガス供給装置４２から供給される燃料ガスと合流した後、燃料電池２０に供給されて再利用される。
【００２８】
なお、水素ポンプ５５には、水素ポンプ５５の回転数を検出する回転数センサ５７が設置されている。
【００２９】
また、循環流路５１には、燃料電池２０から排気された燃料オフガスを、希釈器（例えば水素濃度低減装置）６２を介して車外に排気するための排気流路６１が分岐して配管されている。排気流路６１にはパージ弁６３が設置されており、燃料オフガスの排気制御を行えるように構成されている。パージ弁６３を開閉することで、燃料電池２０内の循環を繰り返して、不純濃度が増加した燃料オフガスを外部に排出し、新規の燃料ガスを導入してセル電圧の低下を防止することができる。また、循環流路５１の内圧に脈動を起こし、ガス流路に蓄積した水分を除去することもできる。
【００３０】
一方、燃料電池システム１０の酸化ガス供給系統７には、カソードガスチャンネル２６に酸化ガス（カソードガス）を供給するための酸化ガス流路７１と、カソードガスチャンネル２６から排気されるカソードオフガスを排気するためのカソードオフガス流路７２が配管されている。
【００３１】
酸化ガス流路７１には、大気からエアを取り込むエアクリーナ７４、および、取り込んだエアを圧縮し、圧縮したエアを酸化剤ガスとして、カソードガスチャンネル２６に送給するエアコンプレッサ７５が設定されており、エアコンプレッサ７５には、エアコンプレッサ７５の回転数を検出する回転数センサ７３が設置されている。酸化ガス流路７１とカソードオフガス流路７２との間には湿度交換を行う加湿器７６が設けられている。
【００３２】
カソードオフガス流路７２には、カソードオフガス流路７２の排気圧力を調整する調圧弁７７、カソードオフガス中の水分を除去する気液分離器７８、カソードオフガスの排気音を吸収するマフラー７９が設けられている。気液分離器７８から排出されたカソードオフガスは分流され、一方は、希釈器６２に流れ込み、希釈器６２内に滞留する燃料オフガスと混合希釈され、また分流された他方のカソードオフガスは、マフラー７９にて吸音され、希釈器６２により混合希釈されたガスと混合されて、車外に排出される。
【００３３】
また、燃料電池システム１０の電力系統９には、一次側にバッテリ９１の出力端子が接続され、二次側に燃料電池２０の出力端子が接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ９０、二次電池として余剰電力を蓄電するバッテリ９１、バッテリ９１の充電状況を監視するバッテリコンピュータ９２、燃料電池２０の負荷または駆動対象となる車両走行用モータ９４に交流電力を供給するインバータ９３、燃料電池システム１０の各種高圧補機９６に交流電力を供給するインバータ９５、燃料電池２０の出力電圧を測定する電圧センサ９７、および出力電流を測定する電流センサ９８が接続されている。
【００３４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、燃料電池２０の余剰電力または車両走行用モータ９４への制動動作により発生する回生電力を電圧変換してバッテリ９１に供給して充電させる。また、車両走行用モータ９４の要求電力に対する、燃料電池２０の発電電力の不足分を補填するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、バッテリ９１からの放電電力を電圧変換して二次側に出力する。
【００３５】
インバータ９３および９５は、直流電流を三相交流電流に変換して、車両走行用モータ９４および高圧補機９６にそれぞれ出力する。車両走行用モータ９４には、モータ９４の回転数を検出する回転数センサ９９が設置されている。モータ９４は、ディファレンシャルを介して車輪１００が機械的に結合されており、モータ９４の回転力を車両の推進力に変換可能となっている。
【００３６】
電圧センサ９７および電流センサ９８は、電力系統に重畳された交流信号に電圧に対する電流の位相と振幅とに基づいて交流インピーダンスを測定するためのものである。交流インピーダンスは、燃料電池２０の含水量に対応している。
【００３７】
さらに、燃料電池システム１０には、燃料電池１２の発電を制御するための制御部８０が設置されている。
制御部８０は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェイス回路などを備えた汎用コンピュータで構成されており、温度センサ３２、３６、圧力センサ４４、回転数センサ５７、７３、９９からのセンサ信号や電圧センサ９７、電流センサ９８、イグニッションスイッチ８２からの信号を取り込み、電池運転の状態、例えば、電力負荷に応じて各モータを駆動して、水素ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５の回転数を調整し、さらに、各種の弁の開閉制御または弁開度の調整などを行うようになっている。
【００３８】
特に、制御部８０は、燃料電池２０の停止時に掃気処理を行うに際して、掃気駆動装置として、燃料ガスを燃料電池２０に供給する燃料ガスポンプとしての水素ポンプ５５と酸化ガスを燃料電池２０に供給するコンプレッサとしてのエアコンプレッサ７５の双方を選択し、掃気開始時から所定期間、所定の最大駆動量で駆動させ、高分子電解質膜２１に発生して凝集している水分を物理的に除去（すなわち吹き飛ばす）ように動作するようになっている。
【００３９】
例えば、制御部８０は、図２に示すように、タイミング０〜タイミングｔ１の所定期間Ｘ、所定の最大駆動量で、例えば、水素ポンプ５５については、図３に示すように、流量Ｑ１＝４００ｌ／ｍｉｎまたは流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎとなる駆動量で動作させ、エアコンプレッサ７５については、流量Ｑ３＝１７５０ｌ／ｍｉｎとなる駆動量で動作させることとしている。この場合、掃気駆動装置の動作に伴って騒音が発生するのを抑制するために、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５の最大駆動量の上限は、水素ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５の騒音レベルに基づいて定められている。また、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５の最大駆動量の下限は、燃料電池２０の高分子電解質膜２１に凝集している水分を物理的に排除可能な掃気流量に基づいて定められている。
【００４０】
また、制御部８０は、最大駆動量で動作させる期間Ｘの経過後から所定期間、コンプレッサ７５を水素ポンプ５５に比べて優先的に動作させ、物理的に水分が除去された電解質膜から着実に水分を除去するように動作するようになっている。
【００４１】
例えば、制御部８０は、図２に示すように、タイミングｔ１〜タイミングｔ２の所定期間Ｙでは、エアコンプレッサ７５を水素ポンプ５５に比べて大きな駆動量で優先的に動作、例えば、エアコンプレッサ７５については、流量Ｑ３＝１７５０ｌ／ｍｉｎとなるように動作させるのに対して、水素ポンプ５５については、流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎよりも小さい流量Ｑ４となるように動作させ、高分子電解質膜２１に含まれる水分を蒸発させることとしている。
【００４２】
さらに、制御部８０は、エアコンプレッサ７５を優先的に駆動させる期間Ｙの経過後から所定期間、水素ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５の駆動量を極力落とし、水分除去を電解質膜からの緩やかな蒸発に委ねることとし、消費エネルギー低減を優先させるように動作するようになっている。
【００４３】
例えば、制御部８０は、図２に示すように、タイミングｔ２〜タイミングｔ３の所定期間Ｚ、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を相対的に低い駆動量、例えば、水素ポンプ５５については、流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎよりも小さい流量Ｑ４となるように駆動させ、エアコンプレッサ７５については、Ｑ５＝１０００ｌ／ｍｉｎとなるように駆動させ、消費エネルギー（バッテリ９１の消費電力）を低減することとしている。
【００４４】
次に、制御部８０による掃気処理を図４のフローチャートにしたがって説明する。
まず、制御部８０は、イグニッションスイッチ８２がオフになったときには、燃料電池２０の停止に伴う掃気開始処理として、例えば、パージ弁６３を全開としたり、掃気駆動装置として水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を補機類として選択したりする処理を実行する（Ｓ１）。
【００４５】
次に、制御部８０は、選択した水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を掃気開始時から所定期間、例えば、タイミング０〜タイミングｔ１の第１の所定期間Ｘ、所定の最大駆動量で動作させる（Ｓ２）。この場合、水素ポンプ５５を流量Ｑ１＝４００ｌ／ｍｉｎとなるように駆動したときには、図２に示すセル残水は特性Ａにしたがって変化し、水素ポンプ５５を、流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎとなるように駆動したときには、図２に示すセル残水は特性Ｂにしたがって変化する。
【００４６】
なお、セル残水の特性Ａ、Ｂは、それぞれ水素ポンプ５５の動作による燃料ガス（水素ガス）の流量Ｑ１またはＱ２や、エアコンプレッサ７５の動作によるエアの流量Ｑ３によって変化する。
【００４７】
タイミング０〜タイミングｔ１の期間Ｘにおけるセル残水は、排出される液体の排出量が流速に律速する領域にあるため、水素ポンプ５５およびエアコンプレッサ７５をそれぞれ高回転数で駆動することで、燃料電池２０の高分子電解質膜（セパレータ）２１に液滴として付着している凝集水分を物理的に除去することができ、セル内の水分量の低減によって氷点下始動性を確実に確保することができる。
【００４８】
次に、制御部８０は、第1の所定期間Ｘが経過したか否かを判定する（Ｓ３）。すなわちタイミング０〜ｔ１の期間Ｘが経過したか否かを判定し、第1の所定期間Ｘを経過したときには、エアコンプレッサ７５を水素ポンプ５５に比べて大きな駆動量で優先的に第２の所定期間Ｙだけ駆動する（Ｓ４）。例えば、水素ポンプ５５を流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎよりも小さい流量Ｑ４となるように動作させ、エアコンプレッサ７５を、流量Ｑ３＝１７５０ｌ／ｍｉｎのままで動作させる。
【００４９】
このとき、セル残水は、図２に示す期間Ｙに対応した飽和蒸気領域にあって、飽和蒸気持ち去り領域の特性を示すため、飽和蒸気によって電解質膜２１に含まれる水分を蒸発させることができる。すなわち液体の排出量はエアの流量に律速するため、水蒸気によって水分を排出することができる。
【００５０】
このあと制御部８０は、第２の所定期間として、タイミングｔ１〜ｔ２の期間Ｙが経過したか否かを判定し（Ｓ５）、この第２の所定期間Ｙが経過したときには、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を相対的に低い駆動量、例えば、水素ポンプ５５については、流量Ｑ２＝２００ｌ／ｍｉｎよりも小さい流量Ｑ４となるような駆動量で駆動させ、エアコンプレッサ７５については、流量Ｑ５＝１０００ｌ／ｍｉｎとなるような駆動量で駆動させる（Ｓ６）。この場合は、セル残水は、図２に示す期間Ｚに対応した領域であって、飽和蒸気以下の領域にあるので、ＭＥＧＡ表面が乾燥して飽和蒸気での持ち去りが困難である。このため、エアコンプレッサ７５の駆動によるエア流量を下げてエアの滞留時間を長くすることで、出来る限り飽和蒸気での持ち去りを多くし、掃気効率を増加させることができるとともに、消費エネルギー、すなわちバッテリ９１の消費電力を低減することができる。
【００５１】
このあと制御部８０は、第３の所定期間Ｚ、すなわちタイミングｔ２〜ｔ３の期間Ｚが経過したか否かを判定し（Ｓ７）、第３の所定期間Ｚが経過したときには掃気終了処理として、パージ弁６３を閉じたり、掃気駆動装置の選択を解除したりする処理を実行し（Ｓ８）、このルーチンでの処理を終了する。
【００５２】
なお、第３の所定期間Ｚの長さは、飽和蒸気による水分持ち去りがあまり期待できなくなるまでの若干期間に設定する。例えば、図２に示すように、期間Ｚに入ると、水分量減少特性の曲線の傾きが緩和されていくので、時間の経過に対する水分減少量が所定値以下、すなわち特性の傾きの絶対値が一定値以下になるまでの期間とすればよい。
【００５３】
本実施例によれば、燃料電池１２の運転停止時に、掃気開始時から期間Ｘだけ水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を最大駆動量で駆動することで、セパレータに液滴として付着している水を飛ばすことができるとともに、セル内の水分量の低減によって氷点下始動性を確実に確保することができ、その後、期間Ｙだけエアコンプレッサ７５を水素ポンプ５５に比べて大きな駆動量で駆動することで、セパレータに含まれる水分を蒸発させることができ、次に、期間Ｚだけ水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を相対的に低い駆動量で駆動させることで、エアの滞留時間を長くして出来る限り飽和蒸気での持ち去りを多くして、掃気効率を上げるとともに消費エネルギーを低減することができる。
【００５４】
（変形例）
本発明は上記実施形態によらず、種々に変更して適用することが可能である。
例えば前記実施例においては、図２に示す期間Ｘ、Ｙ、Ｚに対応して掃気処理を行うものについて述べたが、期間Ｘと期間Ｙを含む処理のみ行うだけでも、短い掃気時間で、燃料電池２０の停止時におけるセル内の水分量を低減することができ、セル内の水分量の低減によって氷点下始動性を確実に確保することができる。
【００５５】
また、図２に示す期間Ｘと期間Ｚを含む処理のみ、すなわち最大駆動量で水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を第1の所定期間Ｘだけ駆動したあと、水素ポンプ５５とエアコンプレッサ７５を相対的に低い駆動量で駆動させることでも、セパレータに液滴として付着している水を飛ばすことができるとともに、飽和蒸気での持ち去りを多くして掃気効率を高めることができ、さらに、消費エネルギーを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例を示す燃料電池システムのシステム構成図である。
【図２】経過時間と単セル当たりの含水量との関係を示す特性図である。
【図３】（ａ）は経過時間と水素ポンプの駆動に伴う水素ガス流量との関係を示す特性図、（ｂ）は経過時間とエアコンプレッサの作動に伴うエア流量との関係を示す特性図である。
【図４】制御部による掃気処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０  燃料電池システム、２０  燃料電池、２１  高分子電解質膜、４２  燃料ガス供給装置、５５  水素ポンプ、７５  エアコンプレッサ、８０  制御部、８２  イグニッションスイッチ、９１  バッテリ
【図１】
2008186624.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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