(57)【要約】【課題】水タンク内の水の凍結状態を判断する精度を高めた燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】圧力調整弁２２により水の圧力が調圧される配管２１の流路に、水の圧力を検出する圧力センサ２３を設け、この圧力センサ２３の圧力検出結果に基づいて、水タンク１８内の水の凍結状態を判断するように構成される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯蔵する貯蔵手段と、
空気に、前記貯蔵手段に貯蔵された水を与えて加湿する加湿手段と、
前記貯蔵手段に貯蔵された水を前記加湿手段へ供給する供給手段と、
前記供給手段によって前記加湿手段へ供給される水の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記貯蔵手段、前記供給手段、前記加湿手段ならびに前記圧力調整手段を連通し、前記貯蔵手段から排出された水を、前記供給手段、前記加湿手段ならびに前記圧力調整手段を介して再び前記貯蔵手段に導く配管と
を有する水供給システムを備えた燃料電池システムにおいて、
前記圧力調整手段により水の圧力が調圧される前記配管の流路に、水の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記貯蔵手段内の水の凍結状態を判断する判断手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記判断手段は、
前記供給手段を駆動開始後、所定時間以内に前記圧力検出手段による圧力検出値が上昇しない場合には、前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断する
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記判断手段は、
前記供給手段を駆動開始後、所定時間以内に前記圧力検出手段による圧力検出値が、所定の範囲を超えかつその状態が所定時間継続したか否かに基づいて前記圧力検出値が安定したか否かを判定し、前記圧力検出値が安定していない場合には、前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断する
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記判断手段は、
前記供給手段を駆動開始後、前記圧力検出手段による圧力検出値が目標値となった場合には、前記貯蔵手段内の水が凍結していないと判断する
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記判断手段は、
前記供給手段を駆動開始後、前記圧力検出手段による圧力検出値が、目標値近傍となり、その状態が所定時間安定して継続した場合には、前記貯蔵手段内の水が凍結していないと判断する
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記貯蔵手段内の水の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記判断手段は、前記温度検出手段が検出した温度が氷点近傍の場合には、前記判断手段による判断処理を行う
ことを特徴とする請求項１，２，３，４及び５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記判断手段により前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断された場合には、前記供給手段の駆動が停止される
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５及び６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記判断手段により前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断された場合には、前記供給手段の駆動が停止され、前記供給手段の駆動が停止させる期間は、前記温度検出手段により検出された温度が低温であるほど長く設定する
ことを特徴とする請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記判断手段により前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断されている間は、前記燃料電池システムの発電量を制限する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７及び８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記貯蔵手段は、貯蔵した水を加熱する加熱手段を備え、前記判断手段により前記貯蔵手段内の水が凍結していると判断されている間は、前記加熱手段を作動させ、前記判断手段により前記貯蔵手段内の水が凍結していないと判断された場合には、前記加熱手段の出力を低下又は停止させる
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５、６，７，８及び９のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記水供給システムは、
前記燃料電池システムの停止時に、前記配管内に残留する水を前記貯蔵手段に回収する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５、６，７，８，９及び１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯蔵された水の凍結状態を正確に把握する燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池システムとしては、例えば以下に示す文献に記載されものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この文献には、寒冷地等の低温環境下において安定始動可能な燃料電池発電システムについて記載されている。この燃料電池発電システムは、燃料ガス加湿手段又は酸化剤ガス加湿手段に供給するための水を収容するタンクを備え、タンクは主タンクの水タンクと予備タンクの補助タンクから構成されている。正常運転時には、水タンクから供給される水が加湿器および燃料改質器にそれぞれ供給され、燃料電池発電システムの起動時や水タンクの空欠時には、補助タンクに貯蔵された水が加湿器および燃料改質器にそれぞれ供給される。
【０００４】
すなわち、起動時には、ヒータは発熱させて補助タンクを加熱し、補助タンク内で凝固した水を融解させる。したがって、補助タンクより加湿器および燃料改質器への水の供給が可能になる。コントロールユニットは、補助タンク内の温度を検出し、その内部に収容された水が凝固していなければ、補助タンクから加湿器および燃料改質器への水の供給を開始する。これにより、燃料電池による発電が開始される。コントロールユニットは、水タンク内の水が融解したことを確認すると、水タンクからの水の供給を開始する。
【０００５】
以上のようにして、燃料電池内で凝固した水を融解させ、さらに起動に必要な水を確保することが可能になる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１４９９７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の燃料電池システムにおいては、水の凍結判断をタンク内の温度で行うようにしている。タンク内の氷は、解凍が開始されると水と氷になる。静的には水と氷が共存する場合には、水の温度は０℃に保たれる。しかし、タンクの外部から熱を与えて氷を解凍する場合に、外周の水の温度が上昇しても、内部には氷が存在しているか否かを判断することが難しい。このため、温度で解凍の判断を行う場合には、温度が十分上昇した場合にタンクが解凍されたとものと判断する必要があった。
【０００８】
このようにしてタンク内の氷の解凍を判断する場合に、燃料電池システムの起動時間が長くなるばかりでなく、必要以上な加熱を行うことにより、エネルギーを余分に使用するといった問題点があった。
【０００９】
また、早期にシステムを起動するために、タンク内の温度が氷点近傍になったことをもって解凍したと判断すると、外部の環境要件や、車両の傾斜等の条件によっては、タンクの内部に氷が残存している場合が想定される。このような場合には、水供給システム全体の容積に対して水供給量が不足して、満足に水を供給できない可能性があるといった問題点もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水タンク内の水の凍結状態を判断する精度を高めた燃料電池システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、水を貯蔵する貯蔵手段と、空気に、前記貯蔵手段に貯蔵された水を与えて加湿する加湿手段と、前記貯蔵手段に貯蔵された水を前記加湿手段へ供給する供給手段と、前記供給手段によって前記加湿手段へ供給される水の圧力を調整する圧力調整手段と、前記貯蔵手段、前記供給手段、前記加湿手段ならびに前記圧力調整手段を連通し、前記貯蔵手段から排出された水を、前記供給手段、前記加湿手段ならびに前記圧力調整手段を介して再び前記貯蔵手段に導く配管とを有する水供給システムを備えた燃料電池システムにおいて、前記圧力調整手段により水の圧力が調圧される前記配管の流路に、水の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記貯蔵手段内の水の凍結状態を判断する判断手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、貯蔵手段に貯蔵された水が供給される流路における水圧に基づいて、貯蔵手段に貯蔵された水の凍結状態を判断するようにしているので、貯蔵手段に貯蔵された水の凍結状態を高精度で判断することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す第１の実施形態の燃料電池システムは、燃料電池本体（ＦＣスタック）１と、ＦＣスタック１に供給される水素を貯蔵する水素タンク３と、水により空気を加湿してＦＣスタック１に供給する加湿装置１２と、加湿装置１２に供給される水を貯蔵する水タンク１８と、水タンク１８に貯蔵された水を加湿装置１２に供給するポンプ１９と、加湿装置１２と水タンク１８間を流れる水の圧力を調整する圧力調整弁２２と、圧力調整弁２２により調圧される水の圧力を検出する圧力検出センサ２３と、燃料電池システム全体を制御するコントロールユニット３１を備えて構成されている。
【００１５】
さらに、燃料電池システムは、ＦＣスタック１の温度を測定するスタック温度センサ２と、水素タンク３の圧力を所望圧まで減圧する圧力制御弁４と、圧力制御弁４により所望の圧力に調整された後の燃料ガス通路５を流れる流体エネルギを利用して、通常循環経路８内を流れる水素を循環させるエゼクタ６を備えている。
【００１６】
エゼクタ６で新規水素とＦＣスタック１を通過後の排水素は混合された後、スタック１に供給される。ＦＣスタック１を通過した水素は、通常循環経路８を通過し、エゼクタ６に導かれる。水素循環経路内で窒素やＣＯ等の不純物濃度が高くなった場合には、パージ弁７を開弁し、循環水素をパージし、排水素燃焼器１５に導かれる。排水素燃焼器１５では、パージされた排水素と後述するスタック排空気とを混合、燃焼、浄化された後車外へ排出される。
【００１７】
一方、空気通路１１において、外気を吸入、圧送するコンプレッサ９により配管内に圧送された空気は、フィルタ１０により、マイクロダスト、硫黄分、コンプレッサ９から排出されるオイル等をトラップする。清浄化された空気は、空気通路１１の経路中に設けられた加湿装置１２でガスの加湿を行い、ＦＣスタック１に供給される。
【００１８】
ＦＣスタック１で消費されずに残った空気、および生成された水は、その下流に設けられた水分凝縮装置１３により、水分が回収される。その下流には空気系の圧力を所望の圧力に制御可能な圧力制御弁１４が備えられている。更に、その下流には排水素燃焼器１５が備えられており、上述したように排水素を浄化後排気される。
【００１９】
水分凝縮装置１３は、本実施形態では空冷式の熱交換器を使用しているが、その他水分離膜や、冷却水を利用したもの等、公知のものであればこれに限定するものではない。水分凝縮装置１３で凝縮、回収された回収水は、水通路１７を連通／非連通制御するバルブ１６を介して水タンク１８に導かれる。本実施形態では、水回収の過程で特にフィルタを設けてないが、必要に応じて設置しても構わない。また、水タンク１８は図示しないフィルタを介して大気圧開放されている。
【００２０】
水タンク１８から流出した水は、その下流のポンプ１９、加湿装置１２まで配管２０によって連通されている。ポンプ１９はコントロールユニット３１からの指令によってオン／オフ制御され、加湿装置１２に水を圧送している。加湿装置１２は、例えば膜加湿器で構成され、カソード側空気を加湿している。加湿装置１２を出た水は配管２１を通して、配管２１内の圧力を検出可能な圧力センサ２３を経由し、圧力調整弁２２に与えられる。圧力調整弁２２は、ポンプ１９から圧力調整弁２２の間の水圧を略一定に保つ。圧力調整弁２２を通過した水は、再度水タンク１８に戻される。
【００２１】
また、空気通路１１と配管２１とを連通する配管路においては、圧力調整弁２２の加湿装置１２寄りの水配管に連通する配管路３５，３６、圧力調整弁２２の水タンク１８寄りの配管２１に連通する配管路３５，３７が設けられている。共通配管部分の配管路３５には、空気通路１１と水配管２１とを連通、非連通の切替可能な切替弁３４が設けられている。
【００２２】
本配管では、システム停止時において、外気温度センサ３３の温度が所定値以下の場合に、配管内に残留する水が凍結するおそれがあるとして、停止時に配管中に空気を導入し、配管内の水を水タンク１８内に回収する。このように、配管内の水回収をおこなうことで、配管内の水が凍結し、次回の起動時に大幅に時間がかかることは回避される。水タンク１８にはヒータ１８Ｈが設けられており、システムの起動時に水タンク１８内の水が凍結している場合には、ヒータ１８Ｈを作動させて解凍する。
【００２３】
ＦＣスタック１の運転に必要な加湿量は、加湿装置１２によって供給される。また、この加湿量をコントロールユニット３１で監視するため、加湿装置１２を通過後の湿度を温湿度センサ３２により計測している。
【００２４】
ＦＣスタック１の発熱に対する冷却手段としては、水にエチレングリコール等の凍結防止剤を混入したものを使用し、ＦＣスタック１内の冷却水通路に流すことで冷却を行う。ＦＣスタック１の熱を奪った冷却水は、コントロールユニット３１の指令により切り替え可能な３方切り替え弁２４により、ラジエター２７を通過する流路２６と、ラジエター２７を通過しないバイパス通路２５との冷却通路に分けられる。
【００２５】
ラジエター２７は、図示しないラジエターファンによりコントロールユニット３１の信号によりラジエター出口水温を所望の温度に温度調整される。温度調整された冷却水通路には、リザーバタンク２８が設けられている。このリザーバタンク２８は、冷却水の熱膨張、収縮分の吸収および冷却水の補給等に使用される。その下流には冷却水ポンプ２９が備えられ、スタック温度センサ２の出力に応じてコントロールユニット３１で判断された流量となるように冷却水を圧送してＦＣスタック１に送っている。
【００２６】
リザーバタンク２８の上部は、大気開放されており、リザーバ機能を持っている。コントロールユニット３１は、外気温度センサ３３の入力と合わせて、各種入力信号が入力され、またその入力値に対する判断、演算結果により、各種制御信号を出力している。また、コントロールユニット３１は、以下に説明する動作に基づいて、水タンク１８内の水の凍結状態を判断する。
【００２７】
次に、上記構成における燃料電池システムの動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ２０１では、スタック温度センサ２，圧力センサ２３、温湿度センサ３２、外気温度センサ３３の各種センサからの値を読み込む。次に、ステップＳ２０２では、外気温度センサ３３の値Ｔａがしきい値Ｔｔｈ１以上か否かを判断する。しきい値未満の場合にはステップＳ２０３へ進み、しきい値以上の場合にはＳ２１１へ進む。ここでのしきい値は、例えば１５℃に設定されているものとする。
【００２９】
次に、ステップＳ２０３では、水タンク１８の凍結の可能性があると認識する。次に、ステップＳ２０４では、水タンク１８のヒータ１８Ｈを通電し、水タンク１８の解凍を促進する。次に、ステップＳ２０５では、ポンプ１９を駆動する。
【００３０】
次に、ステップＳ２０６では、ポンプ１９の駆動後の時間が所定時間経過したか否かの判断を行う。判断結果において、所定時間経過した場合には、ステップＳ２０７へ進み、所定時間未満の場合はリターンする。ここでの所定時間は、例えば２秒に設定されているものとする。
【００３１】
次に、ステップＳ２０７では、圧力センサ２３の値が、前回読み込んだ値に対して増加したか否かの判定を行う。増加した場合には、ステップＳ２０８へ進み、増加していない場合にはステップＳ２１４へ進む。ここでの増加の値は、サンプル周期が例えば１０ｍｓと短い場合には判断が難しいため、例えば１０サンプルの平均を算出し、その値が次の１０サンプルの平均と比較し増加しているか否かを判定する。
【００３２】
次に、ステップＳ２０８では、水タンク１８内の氷が解凍されたと認識する。次に、ステップＳ２０９では、ヒータ１８をオフする。次に、ステップＳ２１０では、後述する通常運転に移行する。
【００３３】
一方、ステップＳ２１１では、水タンク１８の凍結の可能性がないと認識する。次に、ステップＳ２１２では、ポンプ１９をオンする。次に、ステップＳ２１３では、後述する通常運転に移行する。
【００３４】
一方、ステップＳ２１４では、水タンク１８の解凍がなされていないと認識する。この間は、発電を制御して発電をさせない。次に、ステップＳ２１５では、ポンプ１９を停止する。次に、ステップＳ２１６では、再度解凍判断サブルーチンを実行し、水の解凍を継続する。
【００３５】
次に、ステップＳ２１０、およびステップＳ２１３の通常運転について簡単に説明する。
【００３６】
通常運転とは、運転者のアクセル開度に応じた出力＝電力に相応な燃料および空気量に応じて、ＦＣスタック１のアノード側には、減圧弁４により燃料の供給を行い、かつＦＣスタック１のカソード側には、コンプレッサ９により空気の供給を行い、また加湿装置１２により、空気を加湿しＦＣスタック１へ導いている。温湿度センサ３２でＦＣスタック１の入り口の湿度を監視しており、万一加湿量が不足するような場合には、運転圧力を上昇すると共に、加湿装置１２の圧力も上昇させ、加湿不足が生じないように制御される。
【００３７】
また、冷却ポンプ２９はＦＣスタック１の発熱量に応じた流量をＦＣスタック１に流通すべく流量を調整し、ＦＣスタック１の温度センサ２によるＦＣスタック１の温度に応じて流量が補正されている。また、ＦＣスタック１の温度がごく低温である場合にはラジエター２７を通過させず、バイパス通路２５を通過させるように切り替え弁２４により切り替えられる。ラジエター２７の出口温度はＦＣスタック１の温度センサ２で検出された温度に応じて図示しないラジエターファンの流量を制御し、略一定温度を保つように制御されている。
【００３８】
運転中において、ＦＣスタック１のカソード側空気系では、水分凝縮装置１３によりＦＣスタック１から排出された空気中の水分を凝縮回収し、通路１７を通して水タンク１８へ導かれており、加湿用水として貯蔵される。
【００３９】
一方、ＦＣスタック１のアノード系では、ＦＣスタック１からの排気は通路８およびエゼクタ６により循環されている。しかし、スタック膜の透過等により空気中の窒素等の不純物の燃料中の濃度が次第に増加するため所定間隔ごとにパージ弁７を開弁する。これにより、循環経路内の水素をパージし、その下流の排水素燃焼器１５内の触媒で空気と混合され燃焼浄化され排気される。
【００４０】
以上のような通常時動作により運転者のアクセル操作に応じた出力を燃料電池システムから電力を出力し、図示しないモータにより車両が駆動される。
【００４１】
以上説明したように、上記第１の実施形態においては、圧力調整弁２２により水圧が調圧される流路に圧力センサ２３を設けたので、圧力によって水の凍結を判断することができる。ここで、ポンプ１９を駆動後、所定時間以内に圧力センサ２３による検出値が上昇しない場合には、水タンク１８内の水が凍結していると判断しているので、即座に水タンク１８内の水の凍結判断が可能となる。
【００４２】
また、凍結が判断されなかった場合には、ポンプ１９を停止するので、不必要な電力を消費することがなく、消費電力を削減することができる。更に、凍結が判断された場合には、ヒータ１８Ｈを停止するので、不必要な電力を消費することがなく、消費電力を削減することができる。
【００４３】
また、水タンク１８内の氷が解凍されるまでは、充分な加湿水がＦＣスタック１に供給できず、ＦＣスタック１の能力が低下するが、この間は発電を停止させるため、ＦＣスタック１に損傷を与えることは回避される。更に、システム停止時には、配管の水を水タンク１８に回収するので、システムの起動時には加湿装置１２と水タンク１８とを連結する配管内に水が存在しない状態となる。これにより、圧力により水タンク１８内の凍結状態の判断を行う際に、配管内の水の凍結による圧力変動の影響による誤検知を防止することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４５】
先に説明した第１の実施形態では、ポンプ１９の駆動後、所定時間内に水の圧力が上昇するか否かでポンプ１９が正常に水を吐出しているか否かを判断し、その判断結果に基づいて水タンク１８内の凍結を判断していたが、この第２の実施形態の特徴とするところは、水の圧力が所定時間安定したことにより凍結状態を判断するようにしたことにある。
【００４６】
タンク１８内の水が完全に解凍している場合には、図３に示すように即座に圧力が上昇し、若干の不安定が見られてもその直後に安定状態に入る。
【００４７】
一方、完全に解凍されていない場合には、ポンプ１９により水の吸い出しが定常的に行われないため、図４に示すように、水の圧送を開始した後しばらくしても圧力が安定しない状態が継続する。このため、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様にまずポンプ１９の駆動後所定時間以内に圧力が上昇したか否かを判断し（図２のステップＳ２０５，２０６，２０７）、圧力が上昇した場合には、さらに図４に示すように圧力の安定化の判断を開始する。この安定化の判断は、それまでの圧力平均値に対して例えば±１０％を超える圧力が、所定時間発生しなかったか否かを判断している。ここでの所定時間は、例えば１０秒間に設定されているものとする。判断結果において、それまでの圧力平均値に対して例えば±１０％を超える圧力が、所定時間発生しなかった場合には、水圧が安定したものと判断し、水タンク１８内の氷が解凍されたものと認識する。
【００４８】
このような第２の実施形態においては、上述したように水圧の安定化を判断する処理を採用しているので、先の第１の実施形態に比べて、水タンク１８内の凍結状態を更に正確に判断することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００５０】
先に説明した第１の実施形態においては、ポンプ１９の駆動開始後、所定時間以内に圧力上昇が見られない場合には、水タンク１８が凍結状態と判定したが、この第３の実施形態の特徴とするところは、水圧が圧力目標値（例えば１００ｋＰａ）まで上昇した場合に、解凍を判断するようにしたことにある。
【００５１】
この第３の実施形態においては、図５に示すように、水圧が目標圧力に対して±５％の範囲内に所定時間収まった場合を、目標値に到達したと判断する。そして、その状態が所定時間（例えば１５秒間）継続した場合に解凍と判断し、通常制御へ移行する。
【００５２】
このように第３の実施形態においては、ポンプ１９の駆動後、圧力センサ２３による検出値が目標値となった場合に、水タンク１８内の氷が解凍していると判断するようにしているので、正確に氷の解凍を判断することができる。さらに、水圧が目標値近傍となった後、その状態が所定時間継続して安定したことも判断条件としているので、更に正確に氷の解凍判断が可能となる。
【００５３】
図６は本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。この第４の実施形態の特徴とするところは、図１に示す第１の実施形態に対して、図１に示す外気温度センサ３３に代えて、水タンク１８内の温度を計測するタンク温度センサ３８を設けたことにあり、他の構成は図１と同様である。
【００５４】
次に、この第４の実施形態の動作を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
図７において、ステップＳ７０１では、スタック温度センサ２，圧力センサ２３、温湿度センサ３２、タンク温度センサ３８の各種センサからの値を読み込む。次に、ステップＳ７０２では、タンク温度センサ３８が計測した温度がしきい値以上か否かを判断する。しきい値未満の場合にはステップＳ７０３へ進み、しきい値以上の場合にはステップＳ７１１へ進む。ここでのしきい値は、氷点近傍、例えば５℃に設定されている。また、しきい値の設定温度は、水タンク１８の構造、及び加熱構造によって変化するので、使用する水タンク１８に応じて設定すればよい。
【００５６】
次に、ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２の判断の結果、水タンク１８内の水は凍結の可能性があると認識する。次に、ステップＳ７０４では、水タンク１８のヒータ１８Ｈを通電し、水タンク１８の解凍を促進する。次に、ステップＳ７０５では、ポンプ１９を駆動する。次に、ステップＳ７０６では、ポンプ１９の駆動後の時間が所定時間経過したか否かを判断する。判断結果において、所定時間経過した場合にはステップＳ７０７へ進み、所定時間未満の場合にはリターンする。ここでの所定時間は、例えば２秒に設定している。
【００５７】
次に、ステップＳ７０７では、水圧が上昇して、圧力センサ２３の値が目標値近傍で安定しているか否かを判定する。安定している場合にはステップＳ７０８へ進み、安定していない場合にはステップＳ７１４へ進む。このでの判定方法は、先に説明した第３の実施形態と同様の方法である。次に、ステップＳ７０８では、水タンク１８内の氷が解凍されたと認識する。次に、ステップＳ７０９では、ヒータ１８Ｈをオフする。次に、ステップＳ７１０では、通常運転に移行する。
【００５８】
一方、ステップＳ７１１では、水タンク１８内の水が凍結している可能性がないと認識する。次に、ステップＳ７１２では、ポンプ１９をオンする。次に、ステップＳ７１３では、水タンク１８内の水が凍結していないので、通常運転に移行する。
【００５９】
一方、ステップＳ７１４では、水タンク１８内の氷が解凍されていないと認識する。次に、ステップＳ７１５では、ポンプ１９を停止し、停止後の時間を積算する。次に、ステップＳ７１６では、ステップＳ７１５で積算したポンプ１９の停止後の時間が、所定時間経過したか否かを判断する。所定時間経過した場合には、ステップＳ７１７へ進み、所定時間経過していない場合には、判断処理を繰り返し行う。
【００６０】
上記所定時間が経過する間には、水タンク１８のヒータ加熱が継続されており、所定時間経過後、再度解凍判断サブルーチンを実行し、氷の解凍を継続する。ここでの所定時間は、例えば図８に示すように、水タンク１８内の温度が低温ほど長く、高温ほど短く設定される。これは、ホットリスタート等温度と凍結の条件がずれた場合に、温度が高い程解凍時間が早いと考えられるためで、解凍判断後すぐに通常制御に移行可能としている。
【００６１】
このように、この第４の実施形態においては、水タンク１８内の水の温度を検出するタンク温度センサ３８を設け、温度が氷点近傍の場合には圧力センサ２３による凍結判断を実施するようにしているので、温度域外では迅速に判断可能となり、起動時間を短縮することができる。また、ポンプ１９を停止する際に停止する時間は、タンク温度センサ３８の温度が低温であるほど長く設定するようにしているので、解凍までの時間に応じて無駄に電力を消費することがなくなる。
【００６２】
なお、上記第１〜第４の実施形態において、加湿装置１２として加湿器を用いたがこれに限らず、ＦＣスタック１内に純水通路を設け、ＦＣスタック１に直接純水を供給し別体の加湿器を持たない加湿装置についても適用可能である。
【００６３】
なお、上記各実施形態の構成要件と、特許請求の範囲における構成要件との対応関係は以下の通りである。すなわち、水タンク１８が貯蔵手段に、加湿装置１２が加湿手段に、供給手段がポンプ１９に、圧力調整弁２２が圧力調整手段に、配管２０，２１が配管に、圧力検出手段が圧力センサ２３に、判断手段がコントロールユニット３１にそれぞれ相当する。また、温度検出手段がタンク温度センサ３８に、加熱手段がヒータ１８Ｈに相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態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。
【図３】水タンク内の氷が解凍している場合の水圧の変化を示す図である。
【図４】水タンク内の氷が完全に解凍していない場合の水圧の変化を示す図である。
【図５】水圧の目標値を設定して解凍を判断する例を説明するための図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態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。
【図８】ポンプ停止時間と水タンクの温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　ＦＣスタック
２　スタック温度センサ
３　水素タンク
４　圧力制御弁
５　燃料ガス通路
６　エゼクタ
７　パージ弁
８　通常循環経路
９　コンプレッサ
１０　フィルタ
１１　空気通路
１２　加湿装置
１３　水分凝縮装置
１４　圧力制御弁
１５　排水素燃焼器
１６　バルブ
１７　水通路
１８　水タンク
１８Ｈ　ヒータ
１９　ポンプ
２０，２１　配管
２２　圧力調整弁
２３　圧力センサ
２４　切り替え弁
２５　バイパス通路
２６　流路
２７　ラジエター
２８　リザーバタンク
２９　冷却水ポンプ
３１　コントロールユニット
３２　温湿度センサ
３３　外気温度センサ
３４　切替弁
３５，３６，３７　配管路
３８　タンク温度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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