(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項２】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項３】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項４】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項５】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項６】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする燃料電池用加湿システム。
【請求項７】
燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、
前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記流量調整弁制御手段によって開放されていた前記流量調整弁を閉鎖するように制御したとき、または閉鎖されていた前記流量調整弁を開放するように制御したとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。
【請求項８】
前記バイパス路は、前記加湿器を経て前記燃料電池に至る反応ガス供給路に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。
【請求項９】
前記バイパス路は、前記燃料電池から前記加湿器を経て排出されるオフガス排出路に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料電池用加湿システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池自動車等に使用される燃料電池用加湿システムに関し、特に、水分透過型加湿器を備えた燃料電池用加湿システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固体高分子膜を電解質膜として用いた燃料電池が知られている。この種の燃料電池においては、供給される酸素と水素との電気化学反応により生じた電子が固体電解質膜を流れることにより発電が行われる。そして、発電が効率良く行われるためには、前記固体高分子膜の導電性を高め、反応により生じた電子の移動の際の抵抗を低くする必要がある。ところで、燃料電池内では反応により水が生ずる関係で、燃料電池の反応後に排出されるオフガスには多くの水分が含まれている。したがって、燃料電池の反応後に排出されるオフガスを加湿ガスとして用い、燃料電池の反応に使用される反応ガスを加湿する水分透過型の加湿器を備えた燃料電池用加湿システムが提案されている。
この加湿器を備えた燃料電池用加湿システムにおいて、反応ガスの加湿量を調整するために、加湿器を経て燃料電池に至る反応ガス供給路に、加湿器をバイパスするバイパス路が設けられ、このバイパス路に反応ガスのバイパス流量を調整可能な流量調整弁が取付けられたものが提案されている。
【０００３】
加湿器にバイパス路が設けられた燃料電池用加湿システムとしては、例えば、加湿の状態と負荷電流の大きさにより、固体高分子電解質が過剰乾燥の状態になると出力が徐々に低下し始め、電流電圧特性を下回ったとき、バイパス路の流量調整弁が作動して加湿量の制御を行うものがある（特許文献１参照）。
また、加湿器を通流する回路に所定の時間通流して供給したのち、加湿器を迂回する回路に所定の時間通流して供給するサイクルを周期的に繰り返す制御を行うものもある（特許文献２参照）。
さらに、燃料電池内の各固体高分子膜の電圧であるセル電圧がしきい値より大きいか否かを判定して流量調整弁を作動する制御を行うものもある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−４７３９４号公報
【特許文献２】特開平１０−６４５６９号公報
【特許文献３】特開２００１−２１６９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら加湿器にバイパス路が設けられた燃料電池用加湿システムにおいては、この燃料電池用加湿システムに設けられた水分透過型の加湿器には水透過膜が形成されるため、バイパス路の流量調整弁が故障した場合には、これら水透過膜に対して燃料電池からの熱が伝達されることで水透過膜の温度が上昇することとなる。その結果、水透過膜の温度が耐久温度を超えてしまうと水透過膜の機能が損なわれ、加湿器が故障するとともに、燃料電池用加湿システムの機能が損なわれることで燃料電池の出力低下や故障を引き起こしてしまうという問題がある。したがって、流量調整弁の故障を検知することで、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止する機能を有する燃料電池用加湿システムが望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止する燃料電池用加湿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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、燃料電池（例えば実施形態における燃料電池１）の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器（例えば実施形態における加湿器７）と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路（例えば実施形態におけるバイパス路８）と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁（例えば実施形態における流量調整弁９）とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段（例えば実施形態における制御部１３）と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段（例えば実施形態におけるセンサ１０，１１，１２）と、少なくとも前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度と、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合における反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度とを比較して、前記流量調整弁が故障しているか否かを判断する開度制御判断手段（例えば実施形態における制御部１３）とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
流量調整弁制御手段によって流量調整弁の開度の制御が正常に行われていない場合、流量調整弁が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放されるため、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常あるべき流量と異なっている。これにより、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの温度が、バイパス路を通過しない反応ガスまたはオフガスの温度と異なるため、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを温度検知手段によって検知した場合、開度制御判断手段によって流量調整弁の開度の制御が流量調整弁制御手段によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となる。
【０００８】
請求項１に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
燃料電池から排出されたオフガスは、燃料電池の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに、所定の温度より高温となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器の下流側の反応ガスは所定の温度より低温となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値以上である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値以下である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。
【００１１】
請求項３に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過するオフガスの温度と前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、オフガスとの温度差が所定値以下となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器の下流側の反応ガスが低温となるため、オフガスとの温度差が所定値以上となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以下である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以上である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。
【００１４】
請求項５に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を開放するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度上限値以上である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって前記流量調整弁を閉鎖するように制御されているとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、前記加湿器の上流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が、前記流量調整弁制御手段による前記流量調整弁の開度制御が正常に行われている場合において前記加湿器の下流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度と前記加湿器の上流側で前記温度検知手段を通過する反応ガスの温度との差の温度下限値以下である場合に、前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、加湿器の上流側の反応ガスとの温度差が所定値以上となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器の下流側の反応ガスが低温となるため、加湿器の上流側の反応ガスとの温度差が所定値以下となる。したがって、流量調整弁を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以上である場合には、流量調整弁を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値以下である場合には、流量調整弁を開放していると考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。
【００１７】
請求項７に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムは、燃料電池の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿するとともに反応ガスとオフガスとの熱交換を行う加湿器と、前記加湿器をバイパスして前記加湿器の下流側に接続されるバイパス路と、前記バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量を調整するため前記バイパス路に設けられた流量調整弁とを備えた燃料電池用加湿システムにおいて、前記流量調整弁の開度の制御を行う流量調整弁制御手段と、反応ガスおよびオフガスのうち少なくともいずれか一方の温度を検知する温度検知手段と、前記流量調整弁制御手段によって開放されていた前記流量調整弁を閉鎖するように制御したとき、または閉鎖されていた前記流量調整弁を開放するように制御したとき、前記加湿器の下流側で前記温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合に前記流量調整弁が故障していると判断する開度制御判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
流量調整弁を閉鎖すると、加湿器の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となる。一方、流量調整弁を開放すると、加湿器の下流側の反応ガスのうち燃料電池の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器の下流側の反応ガスは低温となる。したがって、開放されていた流量調整弁を閉鎖する制御を行うと加湿器の下流側の反応ガスは低温から高温に変化するにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁を開放した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。同様に、閉鎖されていた流量調整弁を開放する制御を行うと加湿器の下流側の反応ガスは高温から低温に変化するにもかかわらず、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁を閉鎖した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁が故障していると判断することができる。
【００１９】
請求項８に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムにおいて、前記バイパス路は、前記加湿器を経て前記燃料電池に至る反応ガス供給路（例えば実施形態における反応ガス供給路４）に設けられていることを特徴とする。
反応ガス供給路に加湿器をバイパスすることで、反応ガスをバイパス路に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能である。
【００２０】
請求項９に記載した発明に係る燃料電池用加湿システムにおいて、前記バイパス路は、前記燃料電池から前記加湿器を経て排出されるオフガス排出路（例えば実施形態におけるオフガス排出路６）に設けられていることを特徴とする。
オフガス供給路に加湿器をバイパスすることで、オフガスをバイパス路に通過させながらオフガスの加湿量を調整し、加湿器に供給されたオフガスを反応ガスに供給して反応ガスの加湿量を調整することが可能となる。
【００２１】
また、燃料電池用加湿システムの故障検知方法は、燃料電池（例えば実施形態における燃料電池１）の反応に使用される反応ガスを前記燃料電池の反応後に排出されるオフガス内の水分により加湿する加湿器（例えば実施形態における加湿器７）と、前記加湿器をバイパスするバイパス路（例えば実施形態におけるバイパス路８）と、前記バイパス路を通過する反応ガスの流量を調整する流量調整弁（例えば実施形態における流量調整弁９）とを備えた燃料電池用加湿システムの故障を検知する燃料電池用加湿システムの故障検知方法において、前記流量調整弁が正常に開放または閉鎖されているか否かを反応ガスまたはオフガスの温度を検知して判断することを特徴とする。
【００２２】
流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていない場合、流量調整弁が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放されるため、バイパス路を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常の流量と異なる。これにより、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを検知した場合、流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを温度検知手段によって検知した場合、開度制御判断手段によって、流量調整弁の開度の制御が流量調整弁制御手段によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【００２４】
請求項１または２に記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【００２５】
請求項３または４に記載した発明によれば、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【００２６】
請求項５または６に記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度と、加湿器の上流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度との差が所定値あるいはその所定値を超えた値であることによって、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【００２７】
請求項７に記載した発明によれば、加湿器の下流側で温度検知手段によって検知された反応ガスの温度が一定である場合には、流量調整弁が故障していると判断することができるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【００２８】
請求項８または９に記載した発明によれば、反応ガスをバイパス路に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能となるので、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。
【００２９】
燃料電池用加湿システムの故障検知方法によれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることを検知した場合、流量調整弁が正常に開放または閉鎖されていないと判断して、流量調整弁の故障を検知することが可能となるので、加湿器の故障及び燃料電池の出力低下や故障を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明を適用した燃料電池用加湿システムを示すブロック図である。
この燃料電池加湿システムは、例えば、燃料電池自動車に使用されるものである。同図において、１は燃料電池を示している。燃料電池１は多数の固体高分子膜を備えたものであって、アノード極及びカソード極を構成する。各固体高分子膜は酸素と水素とを隔絶しつつ、飽和含水することにより、分子中に存在するプロトン交換基によって導電性電解質として機能するものである。そして、固体高分子膜を加湿して導電性を高めるために後述する加湿器が用いられるのである。
【００３１】
燃料電池１のガス入口２，２ａにはそれぞれ、燃料電池の反応に使用される反応ガス具体的にはエア供給システム３から供給される空気あるいは水素供給システム３ａから供給される水素ガスを供給する反応ガス供給路４，４ａが接続されている。この反応ガス供給路４は、エア供給システム３から加湿器７を経て燃料電池１のガス入口２に至るようになっている。また、反応ガス供給路４ａは、水素供給システム３ａから燃料電池１のガス入口２ａに至るようになっている。
【００３２】
燃料電池１のガス出口５，５ａにはそれぞれ、反応を終えて燃料電池１から排出されるオフガスのオフガス排出路６，６ａが接続されている。上記反応ガス供給路４とオフガス排出路６とにまたがって、反応ガスである空気をオフガス内の水分により加湿する加湿器７が、水分透過型のカソード加湿器として設けられている。
また、反応ガス供給路４には、加湿器７をバイパスするバイパス路８が設けられている。このバイパス路８には、バイパス路８を通過する空気の流量を調整する流量調整弁９が設けられている。
【００３３】
燃料電池１の上流側かつバイパス路８の下流側には燃料電池１に供給される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ１０が設けられ、燃料電池１の下流側には燃料電池１から排出される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ１１が設けられている。また、バイパス路８の上流側にはエア供給システム３から加湿器７あるいはバイパス路８に供給される空気の温度を検知する温度検知手段としてのセンサ１２が設けられている。
【００３４】
この燃料電池加湿システムには、流量調整弁９の制御を行う流量調整弁制御手段としての制御部１３が設けられている。この制御部１３は、温度検知手段としてのセンサ１０，１１，１２によって検知された温度に関する信号を入力し、エア供給システム３、水素供給システム３ａ、及び流量調整弁９を駆動させる信号を出力するようになっている。
また、この制御部１３には、流量調整弁９の開度の制御が正常に行われているか否かを、センサ１０，１１，１２によって検知された反応ガスまたはオフガスの温度に基づいて判断する開度制御判断手段としての機能を有している。
【００３５】
上記の構成からなる燃料電池用加湿システムにおいて、燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法を、フローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法は以下の（１）〜（４）であり、それらフローチャートをそれぞれ図２〜図５に示す。また、図６は、流量調整弁９を閉鎖した場合における反応ガスの温度及びオフガスの温度を示すグラフ図であり、図７は、流量調整弁９を開放した場合における反応ガスの温度及びオフガスの温度を示すグラフ図である。
【００３６】
（１）センサ１０によって検出した反応ガスの温度から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部１３は、予めセンサ１０を通過する反応ガスの温度上限値及び温度下限値を認識している（ステップＳ１）。
制御部１３は、エア供給システム３及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁９を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ２）。
【００３７】
制御部１３が流量調整弁９を開放させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し、制御部１３がセンサ１０によって検知された反応ガスの温度を認識する（ステップＳ３）。そして、その検知した反応ガスの温度と、予め認識していた温度上限値とを比較する（ステップＳ４）。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ５）。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ２に戻る。
【００３８】
制御部１３が流量調整弁９を閉鎖させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し、制御部１３がセンサ１０によって検知された反応ガスの温度を認識する（ステップＳ６）。そして、その検知した反応ガスの温度と、予め認識していた温度下限値とを比較する（ステップＳ７）。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ５）。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ２に戻る。
【００３９】
ここで、制御部１３によって流量調整弁９の開度の制御が正常に行われていない場合、流量調整弁９が開放されるべきであるにもかかわらず閉鎖されており、あるいは閉鎖されるべきであるにもかかわらず開放される状態となっている。そのため、この状態においては、バイパス路８を通過する反応ガスまたはオフガスの流量が通常あるべき流量とは異なっている。これにより、反応ガスまたはオフガスの温度が、バイパス路を通過しない反応ガスまたはオフガスの温度と異なるため、通常時におけるそれらの温度より高温あるいは低温となる。そこで、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ１０によって検知した場合、制御部１３によって流量調整弁９の開度の制御が制御部１３によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁９の故障を検知することが可能となる。
【００４０】
この場合、燃料電池１から排出されたオフガスは、燃料電池１の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池１の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁９を閉鎖すると、加湿器７の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに、所定の温度より高温となる。一方、流量調整弁９を開放すると、加湿器７の下流側の反応ガスのうち燃料電池１の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器７の下流側の反応ガスは所定の温度より低温となる。したがって、流量調整弁９を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度が温度上限値以上である場合には、流量調整弁９を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁９を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度が温度下限値以下である場合には、流量調整弁９を開放していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。
【００４１】
（２）センサ１０によって検出した反応ガスの温度とセンサ１１によって検出した反応ガスの温度との差から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部１３は、予めセンサ１０を通過する反応ガスの温度とセンサ１１を通過するオフガスの温度との差についての温度下限値及び温度上限値を認識している（ステップＳ１１）。
制御部１３は、エア供給システム３及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁９を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ１２）。
【００４２】
制御部１３が流量調整弁９を開放させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し（ステップＳ１３）、センサ１１がオフガスの温度を検知して（ステップＳ１４）、制御部１３がセンサ１０及びセンサ１１によって検知された反応ガス及びオフガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が検知した反応ガスの温度とセンサ１１が検知したオフガスの温度との差と、予め認識していた温度下限値とを比較する（ステップＳ１５）。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ１６）。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ１２に戻る。
【００４３】
制御部１３が流量調整弁９を閉鎖させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し（ステップＳ１７）、センサ１１がオフガスの温度を検知して（ステップＳ１８）、制御部１３がセンサ１０及びセンサ１１によって検知された反応ガス及びオフガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が検知した反応ガスの温度とセンサ１１が検知したオフガスの温度との差と、予め認識していた温度上限値とを比較する（ステップＳ１９）。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ１６）。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ１２に戻る。
【００４４】
この場合、燃料電池１から排出されたオフガスは、燃料電池１の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池１の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁９を閉鎖すると、加湿器７の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、オフガスとの温度差が温度下限値以下となる。一方、流量調整弁９を開放すると、加湿器７の下流側の反応ガスのうち燃料電池１の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器７の下流側の反応ガスが低温となるため、オフガスとの温度差が温度上限値以上となる。したがって、流量調整弁９を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の上流側でセンサ１１によって検知されたオフガスの温度と、加湿器の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度との差が温度下限値以下である場合には、流量調整弁９を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁９を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の上流側でセンサ１１によって検知されたオフガスの温度と、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度との差が温度上限値以上である場合には、流量調整弁９を開放していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。
【００４５】
（３）センサ１０によって検出した反応ガスの温度とセンサ１２によって検出した反応ガスの温度との差から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
まず、制御部１３は、予めセンサ１０を通過する反応ガスの温度とセンサ１２を通過する反応ガスの温度との差についての温度上限値及び温度下限値を認識している（ステップＳ２１）。
制御部１３は、エア供給システム３及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁９を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ２２）。
【００４６】
制御部１３が流量調整弁９を開放させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し（ステップＳ２３）、センサ１２が反応ガスの温度を検知して（ステップＳ２４）、制御部１３がセンサ１０及びセンサ１２によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が検知した反応ガスの温度とセンサ１２が検知した反応ガスの温度との差と、予め認識していた温度上限値とを比較する（ステップＳ２５）。
検知した反応ガスの温度が温度上限値以上であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ２６）。一方、検知した反応ガスの温度が温度上限値以上でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ２２に戻る。
【００４７】
制御部１３が流量調整弁９を閉鎖させると選択した場合、センサ１０が反応ガスの温度を検知し（ステップＳ２７）、センサ１２が反応ガスの温度を検知して（ステップＳ２８）、制御部１３がセンサ１０及びセンサ１２によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が検知した反応ガスの温度とセンサ１２が検知した反応ガスの温度との差と、予め認識していた温度下限値とを比較する（ステップＳ２９）。
検知した反応ガスの温度が温度下限値以下であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ２６）。一方、検知した反応ガスの温度が温度下限値以下でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ２２に戻る。
【００４８】
この場合、燃料電池１から排出されたオフガスは、燃料電池１の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池１の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁９を閉鎖すると、加湿器７の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となるため、加湿器７の上流側の反応ガスとの温度差が温度上限値以上となる。一方、流量調整弁９を開放すると、加湿器７の下流側の反応ガスのうち燃料電池１の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなることで加湿器７の下流側の反応ガスが低温となるため、加湿器７の上流側の反応ガスとの温度差が温度下限値以下となる。したがって、流量調整弁９を開放する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度と、加湿器７の上流側でセンサ１２によって検知された反応ガスの温度との差が温度上限値以上である場合には、流量調整弁９を閉鎖していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。同様に、流量調整弁９を閉鎖する制御を行っているにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度と、加湿器７の上流側でセンサ１２によって検知された反応ガスの温度との差が温度下限値以下である場合には、流量調整弁９を開放していると考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。
【００４９】
（４）センサ１０によって検出した反応ガスの温度の変化から燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法
制御部１３は、エア供給システム３及び水素供給システムを駆動させた後、流量調整弁９を開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ３１）。
その後、制御部１３は、流量調整弁９を開放させると選択した場合、流量調整弁９を改めて開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ３２）。流量調整弁９を切替えない場合には、流量調整弁９を切替えるまでこの選択を繰り返す。
【００５０】
制御部１３が開放された流量調整弁９を閉鎖させると選択した場合、センサ１０が流量調整弁９を切替える前の反応ガスの温度を検知し（ステップＳ３３）、流量調整弁９を閉鎖させ（ステップＳ３４）、センサ１０が流量調整弁９を切替えた後の反応ガスの温度を検知して（ステップＳ３５）、制御部１３がセンサ１０によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が流量調整弁９を切替える前に検知した反応ガスの温度とセンサ１０が流量調整弁９を切替えた後に検知した反応ガスの温度とを比較する（ステップＳ３６）。
検知した反応ガスの温度が一定であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ３７）。一方、検知した反応ガスの温度が一定でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ３１に戻る。
【００５１】
制御部１３は、ステップＳ３１において流量調整弁９を閉鎖させると選択した場合、流量調整弁９を改めて開放させるか、あるいは閉鎖させるかを選択する（ステップＳ３８）。流量調整弁９を切替えない場合には、流量調整弁９を切替えるまでこの選択を繰り返す。
制御部１３が閉鎖された流量調整弁９を開放させると選択した場合、センサ１０が流量調整弁９を切替える前の反応ガスの温度を検知し（ステップＳ３９）、流量調整弁９を開放させ（ステップＳ４０）、センサ１０が流量調整弁９を切替えた後の反応ガスの温度を検知して（ステップＳ４１）、制御部１３がセンサ１０によって検知された反応ガスの温度をそれぞれ認識する。そして、センサ１０が流量調整弁９を切替える前に検知した反応ガスの温度とセンサ１０が流量調整弁９を切替えた後に検知した反応ガスの温度とを比較する（ステップＳ４２）。
検知した反応ガスの温度が一定であれば、流量調整弁９が故障したと判断する（ステップＳ３７）。一方、検知した反応ガスの温度が一定でなければ、流量調整弁９が正常に機能していると判断し、ステップＳ３１に戻る。
【００５２】
この場合、燃料電池１から排出されたオフガスは、燃料電池１の反応熱を伴うため高温である。このオフガスが加湿ガスとして用いられ、燃料電池１の反応に使用される反応ガスがオフガスによって加湿される。そのため、流量調整弁９を閉鎖すると、加湿器７の下流側の反応ガスはオフガスによって加湿されるとともに高温となる。一方、流量調整弁９を開放すると、加湿器７の下流側の反応ガスのうち燃料電池１の反応による影響を受けない反応ガスの割合が多くなるため、加湿器７の下流側の反応ガスは低温となる。したがって、開放されていた流量調整弁９を閉鎖する制御を行うと加湿器７の下流側の反応ガスは低温から高温に変化するにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度が流量調整弁９の切替え前後で一定である場合には、流量調整弁９を開放した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。同様に、閉鎖されていた流量調整弁９を開放する制御を行うと加湿器７の下流側の反応ガスは高温から低温に変化するにもかかわらず、加湿器７の下流側でセンサ１０によって検知された反応ガスの温度が流量調整弁９の切替え前後で一定である場合には、流量調整弁９を閉鎖した状態から変化していないと考えられることから、流量調整弁９が故障していると判断することができる。
【００５３】
上記の構成における燃料電池用加湿システムによれば、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ１０，１１，１２によって検知した場合、制御部１３によって、流量調整弁９の開度の制御が制御部１３によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁９の故障を検知することが可能となるので、加湿器７の故障及び燃料電池１の出力低下や故障を未然に防止することができる。
また、反応ガス供給路４に加湿器７をバイパス路８によってバイパスすることで、反応ガスをバイパス路８に通過させながら反応ガスの加湿量を調整することが可能である。したがって、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。
【００５４】
なお、上記（１）〜（４）に示す燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法は、温度センサ１０，１１，１２の出力値及び燃料電池１の発電が安定している状態において特に有効である。したがって、例えば燃料電池１の起動時など各構成要素の温度が低温である場合、または燃料電池１の出力変化量が所定値以上である場合には、反応ガス及びオフガスの温度が不安定であることにより、温度センサ１０，１１，１２による温度の誤検知を起こしてしまうおそれがあるため、故障の検知を行わないようにすることが好ましい。しかしながら、これらの場合であっても、オフガスの温度が所定値以上であり、かつオフガスの温度変化が所定の温度範囲内である場合には、温度センサ１０，１１，１２の出力値及び燃料電池１の発電が安定していると考えてよい。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明を適用した燃料電池用加湿システムを示すブロック図である。
図８においては、上記第１実施形態における図１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
オフガス排出路６には、加湿器をバイパスするバイパス路８ａが設けられている。このバイパス路８ａには、バイパス路８ａを通過する空気の流量を調整する流量調整弁９ａが設けられている。
燃料電池１の上流側には燃料電池１に供給される空気の温度を検知するセンサ１０が設けられ、燃料電池１の下流側には燃料電池１から排出される空気の温度を検知するセンサ１１が設けられている。また、加湿器７の上流側にはエア供給システム３から加湿器７に供給される空気の温度を検知するセンサ１２が設けられている。
【００５７】
上記の構成における燃料電池用加湿システムにおいても、第１実施形態における（１）〜（４）と同様の燃料電池用加湿システムの故障を検知する方法を用い、その結果、第１実施形態における燃料電池用加湿システムと同様に、反応ガスまたはオフガスの温度が通常時におけるそれらの温度と異なっていることをセンサ１０，１１，１２によって検知した場合、制御部１３によって、流量調整弁９の開度の制御が制御部１３によって正常に行われていないと判断して、流量調整弁９の故障を検知することが可能となるので、加湿器７の故障及び燃料電池１の出力低下や故障を未然に防止することができる。
また、オフガス供給路６に加湿器７をバイパス路８ａによってバイパスすることで、オフガスをバイパス路８ａに通過させながらオフガスの加湿量を調整し、加湿器７に供給されたオフガスを反応ガスに供給して反応ガスの加湿量を調整することが可能となる。したがって、燃料電池用加湿システムの加湿制御を直接的かつ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿システムのブロック図である。
【図２】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。
【図３】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。
【図４】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。
【図５】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿システムのフローチャートである。
【図６】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿反応ガス及びオフガスの温度を示すグラフ図である。
【図７】本発明における第１実施形態に係る燃料電池用加湿反応ガス及びオフガスの温度を示すグラフ図である。
【図８】本発明における第２実施形態に係る燃料電池用加湿システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  燃料電池
３  エア供給システム
３ａ  水素供給システム
４，４ａ  反応ガス供給路
６，６ａ  オフガス排出路
７  加湿器
８，８ａ  バイパス路
９，９ａ  流量調整弁
１０，１１，１２  センサ（温度検知手段）
１３  制御部（流量調整弁制御手段、開度制御判断手段）
【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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