(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックを有する燃料電池システムであって、
前記少なくとも一つのガスが内部を流通する通路と、
前記少なくとも一つのガスを燃料電池スタックに送り出すポンプと、
前記通路の圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記ポンプは往復式のポンプであり、
前記圧力センサは前記ポンプの往復方向と直交する方向に取り付けられ、かつ前記ポンプに機械的に接続されており、
該接続により前記ポンプの駆動による振動が前記圧力センサに伝達される燃料電池システム。
【請求項２】
燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックを有する燃料電池システムであって、
前記少なくとも一つのガスが内部を流通する通路と、
前記少なくとも一つのガスを燃料電池スタックに送り出すポンプと、
前記通路の圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記ポンプは往復式のポンプであり、
前記圧力センサは前記ポンプに直接接触して機械的に接続され、該接続により前記ポンプの駆動による振動が前記圧力センサに伝達される燃料電池システム。
【請求項３】
前記圧力センサは、前記ポンプの往復方向と直交する方向に取り付けられる請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記ポンプは、振動子を備えた電磁式ダイヤフラムポンプである請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記圧力センサは、前記少なくとも一つのガスが触れる受感部を備え、前記ガスが触れる側が鉛直下向きである請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記ポンプは、水素循環ポンプである請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池システムの運転および停止を制御する制御手段と、
前記通路内に含まれる水の凍結を推定する推定手段
とを備え、
前記制御手段が燃料電池システムを停止している場合であって、前記推定手段が前記通路内に含まれる水の凍結を推定した場合に、前記制御手段が前記ポンプを駆動する請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な燃料電池システムは、燃料電池スタックと、水素ガスを供給可能な水素タンクと、酸素を含む空気を供給可能なエアコンプレッサとを備えている。このうち、燃料電池スタックは、固体高分子電解質をアノード極（水素極）とカソード極（空気極）とで挟み込んで形成される発電セルが複数積層された構成を有している。各発電セルのアノード極には水素ガスが供給され、カソード極には空気が供給される。そして、各発電セルの内部における水素ガスと空気中の酸素との化学反応によって電気エネルギーが生成され、燃料電池スタックの発電が行われる。
【０００３】
燃料電池を効率良く発電するためには、化学反応に必要な量よりも多い水素を燃料電池スタックに供給する必要があり、その結果、燃料電池スタックから排出されるガスには未反応の水素が含まれる。この未反応の水素を再度、燃料電池スタックに供給するため、燃料電池システムには、燃料電池スタックから排出されたガスを燃料電池スタックに戻す循環システムが設けられている。水素循環システムには、水素を燃料電池の水素供給圧力まで昇圧する水素循環ポンプが用いられる。水素循環ポンプには、一般的には、スクロール式ポンプ、ルーツ式ポンプ、ターボ式ポンプおよび電磁式ダイヤフラムポンプ等がある。
【０００４】
また、水素循環ポンプが正常に作動しているか、性能が低下していないかを検知するためには、水素の流量あるいは圧力を測定する必要がある。水素循環システムでは、水素と化学反応によって生成された水との気液混合流体を扱うので、水素の流量を直接測定することが技術的に困難である。そのため水素循環ポンプを水素循環システムに組み込んだ状態での作動検知では、圧力センサを用いるのが一般的である。
【０００５】
特許文献１には、燃料電池のカソードから排出されるガス内にはその性質上、多くの水分を含有し、そのためガスセンサは水分を含んだガスに晒され、それにより検出精度が低下すること等が開示されている。この特許文献１の発明では、ガスセンサの上流側に隣接して被検出ガスを加熱するヒータを設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０６９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池システムを流通するガスは水分を含有する場合があり、そのガスが内部を流通する通路では、通路の圧力を検出する圧力センサが、水分を含んだガスにさらされる。この場合、圧力センサの受感部に結露した水滴が付着することによって、圧力センサの検出不良が生じる可能性があり、さらに特許文献１のようにヒータを設けたのでは、ヒータの分、部品の追加および部品の追加によるコストアップが生じる。
【０００８】
この発明はこのような問題を解決するためになされ、部品の追加および部品の追加によるコストアップを生じさせずに、圧力センサの受感部における水滴付着によって生じる圧力センサの検出不良を防止する燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックを有する燃料電池システムであって、少なくとも一つのガスが内部を流通する通路と、少なくとも一つのガスを燃料電池スタックに送り出すポンプと、通路の圧力を検出する圧力センサとを備え、ポンプは往復式のポンプであり、圧力センサはポンプに機械的に接続され、該接続によりポンプの駆動による振動が圧力センサに伝達されるようにしている。
【００１０】
圧力センサは、前記ポンプの往復方向と直交する方向に取り付けられてもよい。
【００１１】
ポンプは、電磁式ダイヤフラムポンプであってもよい。
【００１２】
圧力センサは少なくとも一つのガスが触れる受感部を備え、ガスが触れる側が鉛直下向きであってもよい。
【００１３】
ポンプは、水素循環ポンプであってもよい。
【００１４】
燃料電池システムの運転および停止を制御する制御手段と、通路内に含まれる水の凍結を推定する推定手段とを備え、制御手段が燃料電池システムを停止している場合であって、推定手段が前記通路内に含まれる水の凍結を推定した場合に、制御手段がポンプを駆動するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る燃料電池システムによれば、部品の追加および部品の追加によるコストアップを生じさせずに、圧力センサの受感部における水滴付着によって生じる圧力センサの検出不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料電池システムを模式的に示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムの燃料電池スタック、水素循環ポンプおよび出口側圧力センサの配置を示す概念側面図である。
【図３】図１に示す燃料電池システムの水素循環ポンプおよび出口側圧力センサの配置を模式的に示す概念断面図であって出口側圧力センサを水素循環ポンプに対し拡大して示している。
【図４】この発明の実施の形態２に係る燃料電池システムを模式的に示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの動作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】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成を図１に示す。
燃料電池システム１００は、車両に搭載される。図１で示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に水素ガスを供給可能な水素タンク２と、燃料電池スタック１に酸素を含む空気を供給可能なコンプレッサ３とを備えている。燃料電池スタック１は複数のセル（図示せず）を積層して構成され、これらの複数のセルは全体として水素流通部３１と空気流通部３２とを備え、水素流通部３１と空気流通部３２との間には電解質層３３が設けられる。また、電解質層３３の水素流通部３１側の側面には第一触媒層３３ａが設けられ、電解質層３３の空気流通部３２側の側面には第二触媒層３３ｂが設けられる。さらにまた、水素タンク２と燃料電池スタック１の水素流通部３１とは水素供給管１４を介して接続されている。水素供給管１４には、燃料電池スタック１の各セルに供給される水素ガス量を調整するための電磁弁４が設けられ、電磁弁４の下流には入口側圧力センサ５が設けられている。また、コンプレッサ３と燃料電池スタック１の空気流通部３２とは空気供給管１５を介して接続されている。
【００１９】
燃料電池スタック１の水素流通部３１には第一の水素排気管１２が接続されている。この第一の水素排気管１２は、その一端が燃料電池スタック１に接続しており、他端は気液分離器１１に接続されている。また、気液分離器１１には、第二の水素排気管１９の一端が接続されており、第二の水素排気管１９の他端は、燃料電池システム１００の外部に開口している。この第二の水素排気管１９には、排気排水バルブ２１が設けられている。また、気液分離器１１には、水素排気管１２の水素を回収して再利用するための回収管１６の一端が接続されている。この回収管１６の他端は水素供給管１４に接続している。回収管１６には水素循環ポンプ９が設けられている。また、水素循環ポンプ９の上流に位置する回収管１６には圧力導管１８が連通しており、圧力導管１８には出口側圧力センサ１７が設けられている。
【００２０】
燃料電池スタック１の空気流通部３２には、空気排気管１３の一端が接続されている。また、空気排気管１３の他端は、排気排水バルブ２１の上流に位置する第二の水素排気管１９に接続されている。
【００２１】
さらに、燃料電池スタック１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６が電気的に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６には車両負荷２０が電気的に接続される。またさらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６には、車両負荷２０と並列にキャパシタ７が電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１にはＤＣ／ＤＣコンバータ６を介してキャパシタ７及び車両負荷２０が各々電気的に接続されている。また、コンプレッサ３、電磁弁４、水素循環ポンプ９、入口側圧力センサ５及び出口側圧力センサ１７はＥＣＵ８に電気的に接続される。
なお、車両負荷２０は、具体的には産業車両の荷役装置を駆動するための荷役モータや、車軸を駆動するための走行モータ等である。
【００２２】
次に、燃料電池システム１００の運転動作について説明する。
まず、水素タンク２から、燃料ガスとしての水素が水素供給管１４を介して燃料電池スタック１の水素流通部３１に供給される。ここで、ＥＣＵ８は入口側圧力センサ５の検知結果に基づき電磁弁４の開閉を制御して、水素タンク２から燃料電池スタック１に供給される水素の量を調整する。また、コンプレッサ３から、酸化ガスとしての空気が、空気供給管１５を介して燃料電池スタック１の空気流通部３２に供給される。ここで、ＥＣＵ８は、コンプレッサ３を制御して燃料電池スタック１に供給される空気の量を調整する。
【００２３】
水素流通部３１に供給された水素は第一触媒層３３ａにおいて水素イオンとなり、電解質層３３を通って空気流通部３２に移動する。また、空気流通部３２に供給された空気中の酸素は第二触媒層３３ｂにおいて酸素イオンとなり、水素流通部３１から移動してきた水素イオンと化学反応し、その結果、水が生成される。また、この化学反応に伴って、燃料電池スタック１の内部では発電が行われる。
【００２４】
発電が行われた燃料電池スタック１の水素流通部３１からは、未反応の水素が第一の水素排気管１２に流出する。この水素には、空気流通部３２から電解質層３３を通して拡散された水分、つまり上述した化学反応による生成水が含まれている。水分を含む水素は、第一の水素排気管１２の内部を流通して気液分離器１１に達し、気液分離器１１によって水素と水とに分離される。気液分離器１１によって分離された水は、第二の水素排気管１９の内部を流通し、排気排水バルブ２１により燃料電池システム１００の外部へ排出される。一方、気液分離器１１によって分離された水素は、ＥＣＵ８が水素循環ポンプ９を作動させることにより、回収管１６の内部を流通した後、水素供給管１４に流入し、再び燃料電池スタック１に供給される。ここでＥＣＵ８は、出口側圧力センサ１７での圧力検知に基づき水素循環ポンプ９を制御して燃料電池スタック１に供給される水素の量を調整する。
【００２５】
燃料電池スタック１の空気流通部３２からは、酸素イオンと水素イオンとの化学反応によって生成された水分が空気とともに空気排気管１３へ流入する。そして、空気排気管１３の内部を流通した水分は第二の水素排気管１９に流入した後、排気排水バルブ２１により燃料電池システム１００の外部へ排出される。
なお、水素供給管１４、第一の水素排気管１２、回収管１６、圧力導管１８および第二の水素排気管１９は、燃料ガス及び酸化ガスのうち燃料ガスが内部を流通する通路を構成する。また、空気供給管１５、空気排気管１３および第二の水素排気管１９は、酸化ガスが内部を流通する通路を構成する。
【００２６】
また、燃料電池スタック１において発電された直流電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって所定の電圧まで降圧された後、車両負荷２０に出力される。そして、燃料電池スタック１の発電電力が車両負荷２０の要求電力を上回る場合には、余剰の電力がキャパシタ７に充電される。また、燃料電池スタック１の発電電力が車両負荷２０の要求電力を下回る場合には、不足分の電力がキャパシタ７から放電される。
【００２７】
次に、水素循環電ポンプ９および出口側圧力センサ１７についてより詳しく説明する。
【００２８】
水素循環ポンプ９は、図２で示すように燃料電池スタック１に固定されている。この固定はボルト２２により行われている。なお、燃料電池スタック１は、外部振動入力に対応するゴムマウントなどの防振体１０１を介し車両のフレーム１０２に固定されている。
【００２９】
水素循環ポンプ９は、燃料電池スタック１から排出された水素を昇圧し、水素を送り出すポンプである。この水素循環ポンプ９は、図３で示すように電磁式ダイヤフラムポンプから構成されている。電磁式ダイヤフラムポンプは、一対の電磁ソレノイドコイル９ａ間に振動子９ｂを備えており、振動子９ｂの両端にはダイヤフラム９ｃが設けられている、また、各ダイヤフラム９ｃはポンプ室９ｄに収容されており、各ポンプ室９ｄには吸入弁９ｅと吐出し弁９ｆとが設けられている。また、振動子９ｂには永久磁石９ｇが設けられている。なお、図３では片側のダイヤフラム９ｃ、片側のポンプ室９ｄ、吸入弁９ｅと吐き出し弁９ｆの図示を省略している。
水素循環ポンプ９は、燃料ガス及び酸化ガスのうち、少なくとも一つのガスを燃料電池スタックに送り出すポンプを構成する。また、水素循環ポンプ９は往復式のポンプを構成する。
【００３０】
出口側圧力センサ１７は、圧力導管１８の圧力を水素循環ポンプ９の吸入圧として検出している。
この出口側圧力センサ１７は、水素循環ポンプ９に直接接触して該水素循環ポンプ９に固定されている。すなわち出口側圧力センサ１７は、水素循環ポンプ９に機械的に接続され、この機械的な接続によって水素循環ポンプ９の駆動による振動が出口側圧力センサ１７に伝達される。なお、この機械的な接続には水素循環ポンプ９の振動を吸収する部材を介在させることがない。
この出口側圧力センサ１７の開口部１７ｂには、略円板状の受感部１７ａが設けられている。受感部１７ａはダイヤフラムと変形可能な弾性カバーとから構成されている。受感部１７ａの裏には圧力検知歪みゲージ１７ｄが設けられている。この圧力検知歪みゲージ１７ｄは、ダイヤフラムの受圧面１７ｃの歪みから、受感部１７ａに触れる水素の圧力を検知する。
【００３１】
図２および図３で示すように、出口側圧力センサ１７は、その取り付け方向Ｂが水素循環ポンプ９の往復方向Ａ（後述）と直交する方向になるように取り付けられている。出口側圧力センサ１７の取り付け方向Ｂとは、受感部１７ａに垂直な方向である。つまり、図３で示すように水素循環ポンプ９の振動子９ｂの往復方向Ａと、受感部１７ａの受圧面１７ｃの面方向Ｃとが平行にされている。
また、出口側圧力センサ１７は、受感部１７ａの水素が触れる側、いいかえると開口部１７ｂ側が、矢印Ｄで示すように鉛直方向下向きに配置されている。また、この開口部１７ｂ側が圧力導管１８に取り付けられる。
なお、出口側圧力センサ１７は、燃料ガス及び酸化ガスのうち少なくとも一つのガスが触れる受感部を備え、このガスが触れる側が鉛直下向きである圧力センサを構成する。
【００３２】
次に、水素循環ポンプ９および出口側圧力センサ１７の動作について説明する。
【００３３】
ＥＣＵ８が水素循環ポンプ９を駆動すると、電磁ソレノイドコイル９ａの通電及びその遮断により振動子９ｂが移動方向Ａ（図２）で往復移動する。この往復移動により、回収管１６の吸入口１６ａから吸入弁９ｅを介しポンプ室９ｄに水素ガスが吸入され、吸入されたガスは昇圧されて吐出し弁９ｆを介し回収管１６の排出口１６ｂから吐き出される。
【００３４】
ＥＣＵ８が燃料電池システム１００を運転し、これにより水素循環ポンプ９を駆動している場合において、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８に水素循環のガス中の水分が結露して水滴が付着したとき、水素循環ポンプ９の駆動により、振動子９ｂが往復運動をする。これにより水素循環ポンプ９では振動子９ｂの移動方向Ａと平行な方向で振動が発生する。その振動は水素循環ポンプ９と機械的に接続されている出口側圧力センサ１７に伝達される。そのため出口側圧力センサ１７の受感部１７ａは移動方向Ａと平行な方向に振動し、その振動により、受感部１７ａに付着した水滴はふるい落とされ除去される。また、出口側圧力センサ１７に伝達された振動は圧力導管１８に伝達される。そのため圧力導管１８は移動方向Ａと平行な方向に振動し、その振動により、圧力導管１８に付着した水滴はふるい落とされて除去される。
【００３５】
このように、水素及び空気の供給を受けて発電する燃料電池スタック１を有する燃料電池システム１００であって、水素が内部を流通する圧力導管１８と、水素を燃料電池スタック１に送り出す水素循環ポンプ９と、圧力導管１８の圧力を検出する出口側圧力センサ１７とを備え、水素循環ポンプ９は往復式のポンプであり、出口側圧力センサ１７は水素循環ポンプ９に機械的に接続され、該接続により水素循環ポンプ９の駆動による振動が出口側圧力センサ１７に伝達されることとしたから、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａに付着した水滴は、ふるい落とされて除去され、これにより水滴付着による出口側圧力センサ１７の検出不良を防止できる。また、圧力導管１８に付着した水滴も、ふるい落とされて除去されるから、圧力導管１８に付着した水滴が移動して出口側圧力センサ１７に付着することも防止され、その付着より出口側圧力センサ１７の検出不良が生じることも防止できる。
また、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａあるいは圧力導管１８の水滴付着による検出不良の防止に用いるのは、いずれも水素循環ポンプ９及び出口側圧力センサ１７であって、いずれも燃料電池システム１００の構成部品であるから、部品の追加および部品の追加によるコストアップは発生しない。
したがって、この燃料電池システム１００によると、部品の追加および部品の追加によるコストアップを生じさせずに出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８への水滴付着によって生じる出口側圧力センサ１７の検出不良を防止することができる。
【００３６】
さらに、出口側圧力センサ１７は、図２および図３で示すように、水素循環ポンプ９の往復方向Ａと直交する方向Ｂに取り付けられている。つまり、図３で示すように水素循環ポンプ９の振動子９ｂの往復方向Ａと、受感部１７ａの受圧面１７ｃの面方向Ｃとが平行にされている。そのため、水素循環ポンプ９の移動方向Ａの振動がすべて、出口側圧力センサ１７の受圧面１７ｃの面方向Ｃの振動として伝達される。また圧力導管１８には、この出口側圧力センサ１７の振動が伝達される。そのため出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８に付着した水滴は、ふるい落とされやすい。
【００３７】
また、水素循環ポンプ９は電磁式ダイヤフラムポンプであるから、水素循環ポンプ９の駆動により、重量物である永久磁石９ｇを備えた振動子９ｂが往復運動をする。これにより水素循環ポンプ９では振動子９ｂの移動方向Ａと平行な方向で振動が発生する。その振動は水素循環ポンプ９と機械的に接続されている出口側圧力センサ１７に伝達される。
そのため出口側圧力センサ１７の受感部１７ａは移動方向Ａと平行な方向に振動し、その振動によって出口側圧力センサ１７に付着した水滴はふるい落とされ除去される。また、出口側圧力センサ１７に伝達された振動は圧力導管１８に伝達される。そのため圧力導管１８は移動方向Ａと平行な方向に振動し、その振動により、圧力導管１８に付着した水滴はふるい落とされて除去される。
【００３８】
さらに、出口側圧力センサ１７は、水素が触れる受感部１７ａを備え、水素が触れる側が鉛直下向きであることとしたので出口側圧力センサ１７および圧力導管１８に付着した水滴はふるい落とされやすい。
【００３９】
なお、燃料電池スタック１は外部振動入力に対応するゴムマウント等の防振体１０１を介し、車両のフレーム１０２に固定されている。したがって、燃料電池スタック１は防振体１０１を介し車両システムに組み込まれるため、水素循環ポンプ９の振動は、車両システム全体には影響しない。たとえば、車両に搭載された電子部品への振動および車両のオペレータの乗り心地などには影響しない。
【００４０】
また、実施の形態１の燃料電池システム１００では、通路の圧力を検出する圧力センサであって、ポンプに機械的に接続され、該接続によりポンプの駆動による振動が伝達される圧力センサを、出口側圧力センサ１７であることとしたがこれに限らず、例えば水素供給管１４の圧力を検出する入口側圧力センサ５であってもよいし、第一の水素排気管１２の圧力を検出する圧力センサ（図示しない）であってもよい。また、回収管１６の圧力を検出する、回収管１６に直接設けられる圧力センサ（図示しない）であってもよい。また、空気排気管１３の圧力を検出する圧力センサ（図示しない）であってもよい。
【００４１】
また、水素循環ポンプ９は電磁式ダイヤフラムポンプであることとしたが、水素循環ポンプはこれに限定されず、水素を燃料電池スタック１に送り出すポンプであって、往復式のポンプであればなんでもよい。
【００４２】
また、出口側圧力センサ１７は、水素が触れる側が鉛直下向きであることが好ましいが、水滴は落下しうるものであれば水素が触れる側が鉛直斜め下向きに配置されていてもよい。
【００４３】
また、この実施の形態１の燃料電池システム１００では、ポンプは水素循環ポンプ９であることとしたが、これに限定されず、少なくとも一つのガスを燃料電池スタックに送り出すポンプであって往復式のポンプであればよく、たとえば、実施の形態１のコンプレッサ３に替え、空気を送り出す往復式のポンプを設け、このポンプに、圧力センサを機械的に接続し、この接続によりポンプの駆動による振動が圧力センサに伝達されるようにしてもよい。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態２に係る燃料電池システム２００の構成を図４に示す。実施の形態２の燃料システム２００では、燃料電池システム１００と同一部分を同一符号で示し、また燃料電池システム１００での説明と重複する箇所の説明を省略する。
実施の形態２の燃料電池システム２００は、燃料電池システム２００の運転が停止されている場合であって、圧力導管１８内に含まれる水の凍結が推定されたときに、水素循環ポンプ９が駆動される燃料電池システムである。
【００４５】
この燃料電池システム２００には、温度センサ５２と蓄電器２３が設けられている。このうち、温度センサ５２は燃料電池スタック１に取り付けられている。温度センサ５２は、燃料電池スタック１の温度を検出する。検出された温度データはＥＣＵ５８に送信される。
温度センサ５２、蓄電器２３は、ＥＣＵ８に電気的に接続されている。
【００４６】
ＥＣＵ５８は、コンピュータから構成されている。ＥＣＵ５８は、燃料電池システム２００の運転および停止を制御する。このＥＣＵ８には、コンプレッサ３、電磁弁４、水素循環ポンプ９、入口側圧力センサ５及び出口側圧力センサ１７が電気的に接続されている。燃料電池システムの運転時は、ＥＣＵ５８は、入口側圧力センサ５の検知結果に基づき電磁弁４の開閉を制御して、水素タンク２から燃料電池スタック１に供給される水素の量を調整するとともに、コンプレッサ３を制御して燃料電池スタック１に供給される空気の量を調整する。また、燃料電池システムの運転時は、ＥＣＵ８は、出口側圧力センサ１７での圧力検知に基づき水素循環ポンプ９を制御して燃料電池スタック１に供給される水素の量を調整する。
【００４７】
ＥＣＵ５８は、温度センサ５２から送信された温度データを受け取るが、この温度センサ５２で検出された温度は、出口側圧力センサ１７の開口部１７ｂ内の温度とは相違する。そこでＥＣＵ５８は、予め、燃料電池スタック１の温度センサ５２で測定された温度と、その測定時における出口側圧力センサ１７の開口部１７ｂ内の温度との関係を予め測定したデータ（以下、「関係データ」という。）を記憶している。
【００４８】
ＥＣＵ８０は、燃料電池スタック１の温度センサ５１から送信された温度データを受け取ると、関係データを読み出して、受け取った温度データから、関係データに基づき、
出口側圧力センサ１７の開口部１７ｂ内の温度を推定する。ＥＣＵ５８は、この推定された温度に基づき、圧力導管１８内に含まれる水の凍結が推定されるか否かを判定する。
なお、温度センサ５２とＥＣＵ５８は、通路内に含まれる水の凍結を推定する推定手段を構成する。また、ＥＣＵ５８は燃料電池システム２００の運転および停止を制御する制御手段を構成する。
また、ＥＣＵ５８は、燃料電池システム２００の運転停止時における水素循環ポンプ９の駆動および停止を制御している。
【００４９】
次に、この燃料電池システム２００の制御について、図５を参照に説明する。
ステップＳ１に示すようにＥＣＵ５８が燃料電池システム２００の運転を停止している場合において、ＥＣＵ５８はステップＳ２において、圧力導管１８内に含まれる水の凍結が推定されるか否かを判定する。
より具体的には、ＥＣＵ５８は、燃料電池スタック１の温度センサ５２から送信された温度データを受け取ると、関係データを読み出し、この関係データに基づき温度データから出口側圧力センサ１７の開口部１７ｂ内の温度を推定する。ＥＣＵ５８は、この推定された温度が所定温度以下である場合に、圧力導管１８内に含まれる水の凍結が推定されると判定する。
【００５０】
ステップＳ２において圧力導管１８内に含まれる水の凍結が推定された場合、ステップＳ３において、ＥＣＵ５８は蓄電池２３によって水素循環ポンプ９を駆動する。すると水素循環ポンプ９では振動子９ｂの移動方向Ａと平行な方向で振動が発生する。その振動は出口側圧力センサ１７の受感部１７ａに伝達される。また圧力導管１８には、この出口側圧力センサ１７の振動が伝達される。そのため受感部１７ａおよび圧力導管１８は移動方向Ａと平行な方向に振動し、その振動によって、受感部１７ａおよび圧力導管１８に付着した水滴はふるい落とされ除去される。
次にステップＳ４において所定時間経過したかを判断し、所定時間経過した場合には、ステップＳ５において水素循環ポンプ９の駆動を停止する。
【００５１】
このように燃料電池システム２００の運転および停止を制御するＥＣＵ５８と、圧力導管１８内に含まれる水の凍結を推定する推定手段とを備え、ＥＣＵ５８が燃料電池システムを停止している場合であって、推定手段が圧力導管１８内に含まれる水の凍結を推定した場合に、ＥＣＵ５８が水素循環ポンプ９を駆動するので、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８に付着した水滴は、ふるい落とされて除去される。
氷点下環境で燃料電池システムを放置した後、水滴が凍結すると、循環ガスの流れで水滴を吹き飛ばすことは困難である。この燃料電池システム２００では、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８に付着した水滴は、凍結する前にふるい落とされ除去される。したがって、この燃料電池システム２００によれば、燃料電池システム２００を氷点下環境で長時間放置する場合であっても、次回燃料電池システム起動時に圧力の検知不良となることを防止できる。
【００５２】
なお、この実施の形態２の燃料電池システム２００では、圧力センサにより圧力が検出され、通路内に含まれる水の凍結が推定される通路を、圧力導管１８として説明したが、通路はこれに限定されず、第一の水素供給管１２、または回収管１６であってもよい。
【００５３】
実施の形態２の燃料電池システム２００によれば、実施の形態１の燃料電池システム１００と同様に、部品の追加および部品の追加によるコストアップを生じさせずに、出口側圧力センサ１７の受感部１７ａおよび圧力導管１８への水滴付着によって生じる出口側圧力センサ１７の検出不良を防止することができることはもちろんである。
【００５４】
実施の形態２の燃料電池システム２００では、圧力導管１８内に含まれる水の凍結の推定を、燃料電池スタック１の温度センサ５２を用いて判断することとしたが、これに限定されない。たとえば、ＥＣＵ５８は、既設や日付を判断することができるカレンダー機能や、時刻を把握することができる時計ＩＣを有しており、これらの情報に基づいて、凍結の推定を行うようにしてもよい。より具体的には、ＥＣＵ５８はカレンダー機能により季節が冬で、かつ連休前であることを判断すれば、車両が長期間の間稼働されずに放置されている可能性が高いため、凍結が推定されると判定する。また、あるいは時計ＩＣのウェイクアップ機能を利用して、毎朝所定の時間に外気温センサによって測定される外気温をデータとして取得する。そして、この外気温が一定日数以上連続して所定の温度を下回っている場合は、凍結が推定されると判定する。また、ＥＣＵ５８に通信機能を持たせてインターネットニュースの気象予報の情報を取得して、凍結が推定されるか否かを判定してもよい。また、ＥＣＵ５８は凍結推定性の判定において車両の使用場所を考慮してもよい。具体的には、スイッチ入力や外気温センサの信号に基づいて、車両が−４０℃〜−２０℃の冷蔵庫内で使用され、作業終了後も冷蔵庫内に放置されると判断される場合は凍結が推定されると判定してもよい。
【００５５】
なお、実施の形態１及び２では、車両に搭載される燃料電池システムとしたが、この発明の燃料電池システムは、定置式の燃料電池システムにも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
８、５８  ＥＣＵ（推定手段、制御手段）、９  水素循環ポンプ（往復式のポンプ、電磁式ダイヤフラムポンプ）、１２  第一の水素排気管（通路）、１３  空気排気管（通路）、１４  水素供給管（通路）、１５  空気供給管（通路）、１６  回収管（通路）、１７  出口側圧力センサ（圧力センサ）、１７ａ  受感部、１８  圧力導管（通路）、１９  第二の水素排気管（通路）、５２  燃料電池スタックの温度センサ（推定手段）、１００、２００  燃料電池システム、Ａ  ポンプの往復方向、Ｂ  圧力センサの取り付け方向、Ｄ  鉛直方向下向き。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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