(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のオフガスを還流して再び燃料電池に供給する還流通路と、
前記還流通路上にオフガスを還流するポンプと、
前記還流通路上に前記オフガスに含まれる異物を除去するフィルタと、
前記ポンプの要求回転数を設定する回転数設定手段と、
前記回転数設定手段によりポンプの要求回転数が増加した際にポンプの回転数が要求回転数になるまでの遅れ時間を検出する遅れ時間検出手段と、
前記遅れ時間検出手段により検出された遅れ時間が所定時間以上のときに前記フィルタが詰まっていると検出するフィルタ詰まり検出手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の制御装置において、さらに、
前記フィルタをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたサブフィルタと、
前記バイパス通路へのガス流入量を調整するガス流路切替え手段と、
前記ガス流路切替え手段により前記フィルタにオフガスが流入しているときに前記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていると検出された場合には前記ガス流路切替え手段により前記バイパス通路にガスを流入させる圧損低減手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池の制御装置において、さらに、
前記フィルタに水を噴射する水噴射手段を備え、
前記圧損低減手段は前記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていると検出された場合には前記水噴射手段により水を噴射することを特徴とする燃料電池の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池の制御装置において、
前記水噴射手段は、前記フィルタを通過するオフガスの下流側から前記フィルタに水を噴射する燃料電池の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池の制御装置において、さらに、前記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていることが検出された際にフィルタに詰まりが生じていることを報知する報知手段を備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば、電解質膜と、電解質膜を挟んで形成され触媒層を含む２つの電極を有している。燃料電池では、一方の電極（水素極）には、燃料ガスである水素が供給され、他方の電極（空気極）には、酸化剤である酸素が供給される。水素極に供給された水素は、水素極の触媒によりプロトンと電子に分離され、空気極側で酸素と反応し、発電が実現される。
【０００３】
水素極に供給された水素は、すべてが完全に反応に使用されるとは限らず、一部は、水素極からオフガスとともに排出される。そのため、燃料電池の中には、水素極から排出される水素を再利用するために、排出されたオフガスを水素極に環流する水素環流通路を有するものがある。
【０００４】
このような形式の燃料電池では、水素環流通路上にオフガスに含まれる異物が燃料電池内の弁にかみ込まれるような不具合を低減するためフィルタを設けている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１０３５０５号公報
【特許文献２】特開平８−２９８１３０号公報
【特許文献３】特開２００２−３１３４０２号公報
【特許文献４】特開平９−１８０７４３号公報
【特許文献５】特開２０００−２４３４１７号公報
【特許文献６】特開平６−１８８０１５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、上述した特許文献１の技術では、フィルタが異物を捕獲して目詰まりし、環流通路の圧力損失を低下させる状態に至った場合に対する配慮がなかった。すなわち、この技術では、フィルタ部材を再生し、目詰まりの発生を低減するための技術が提案されているものの、完全に目詰まりを防止できるものではない。本発明の目的は、水素環流通路上でフィルタが目詰まりを発生した状態を簡易に検出し、目詰まりを緩和する技術を提供することである。
【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に、以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明は、燃料電池の制御装置において、燃料電池のオフガスを還流して再び燃料電池に供給する還流通路と、上記還流通路上にオフガスを還流するポンプと、上記還流通路上に上記オフガスに含まれる異物を除去するフィルタと、上記ポンプの要求回転数を設定する回転数設定手段と、上記回転数設定手段によりポンプの要求回転数が増加した際にポンプの回転数が要求回転数になるまでの遅れ時間を検出する遅れ時間検出手段と、上記遅れ時間検出手段により検出された遅れ時間が所定時間以上のときに上記フィルタが詰まっていると検出するフィルタ詰まり検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、上記回転数設定手段によるポンプの要求回転数が変化した際にポンプの回転数が要求回転数になるまでの遅れ時間を検出し、その遅れ時間が所定時間以上のと
きに上記オフガスを濾過するフィルタが詰まっていると検出する。したがって、オフガスを濾過するフィルタが詰まっていることを検出ための特別なセンサを設けなくても、上記遅れ時間の検出により代替的に上記フィルタが詰まっていることを検知できる。
【０００９】
上記燃料電池の制御装置において、さらに上記フィルタをバイパスするバイパス通路と、上記バイパス通路に設けられたサブフィルタと、上記バイパス通路へのガス流入量を調整するガス流路切替え手段と、上記ガス流路切替え手段により上記フィルタにオフガスが流入しているときに上記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていると検出された場合には上記ガス流路切替え手段により上記バイパス通路にガスを流入させる圧損低減手段と、を備えるようにしてもよい。
【００１０】
本発明によれば、フィルタに詰まりが生じていると検出された場合には上記ガス流路切替え手段により上記バイパス通路にガスを流入させ、フィルタの詰まりによる圧損を低減することができる。すなわち、本発明によれば、フィルタに詰まりが生じても、その状態を緩和することができる。
【００１１】
上記燃料電池の制御装置において、さらに、上記フィルタに水を噴射する水噴射手段を備え、上記圧損低減手段は上記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていると検出された場合には上記水噴射手段により水を噴射するようにしてもよい。このような水噴射手段によっても、フィルタの詰まりを緩和できる。
【００１２】
上記水噴射手段は、上記フィルタを通過するオフガスの下流側から上記フィルタに水を噴射するようにしてもよい。フィルタの詰まりを生じる異物は、オフガスが上流から下流に向かって流れるときにフィルタにトラップされるので、下流側から上記フィルタに水を噴射することで、フィルタの上流側の面に付着した異物を効果的に除去できる。
【００１３】
上記燃料電池の制御装置において、さらに、上記フィルタ詰まり検出手段によりフィルタに詰まりが生じていることが検出された際にフィルタに詰まりが生じていることを報知する報知手段を備えるようにしてもよい。このような報知手段により、ユーザにフィルタ詰まりの発生を伝達し、フィルタの点検、再生あるいか交換等の処理を促すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水素環流通路上でフィルタが目詰まりを発生した状態を簡易に検出し、目詰まりを緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る燃料電池について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１６】
《第１実施形態》
以下、図１から図３の図面に基づいて本発明の第１実施形態に係る燃料電池を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池の構成図である。図１のように、この燃料電池は、燃料電池本体１（ＦＣ（燃料電池）スタックを含む）と、燃料電池本体１に水素を含む燃料ガスを供給する燃料タンク５と、燃料電池本体１と燃料タンク５とを接続する水素供給通路Ｌ０と、燃料電池本体１から排出されるオフガスが通過する排出通路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、排出通路Ｌ１上に設けられた水素ポンプ６と、排出通路Ｌ１とＬ２との間に設けられたシャット弁７Ａと、排出通路Ｌ２とＬ３との間に設けられたシャット弁７Ｂと、排出通路Ｌ１とＬ４との間に設けられたフィルタ８Ａと、排出通路Ｌ２とＬ
４との間に設けられたフィルタ８Ｂと、排出通路Ｌ３とＬ４との間に設けられたフィルタ８Ｃと、排出通路Ｌ４から大気中に通じる出口を開閉するオートドレン弁１０と、排出通路Ｌ４のガスを水素供給通路Ｌ０に導入する逆止弁９と、本燃料電池を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）３と、ＥＣＵ３からの情報を出力する表示装置４とを有して
いる。なお、図１では、燃料ガスが供給される水素極側の経路が示されているが、燃料ガスと反応する酸化剤ガス（空気等）を供給する空気極側の構成は省略されている。
【００１７】
この燃料電池では、燃料ガスは、燃料タンク５から水素供給通路Ｌ０を通って燃料電池本体１の水素極に導入される。また、燃料電池本体１で燃料ガスが反応した後に排出されるオフガスは、排出通路Ｌ１に排出される。図１のように、本燃料電池では、オフガスは、排出通路Ｌ１、フィルタ８Ａ、排出通路Ｌ４およびオートドレン弁１０を介して大気中に排出される。また、オフガスは、逆止弁９を介して水素供給通路Ｌ０に環流される。すなわち、本燃料電池では、排出通路Ｌ１とＬ４とが水素の環流経路を構成する。
【００１８】
水素ポンプ６は、燃料電池本体１の水素極側から排出されたオフガスを強制的に吸引し、下流側に加圧放出する。水素ポンプ６により加圧放出されたオフガスは、フィルタ８Ａ等を通って排出通路Ｌ４に到達する。水素ポンプ６が、本発明のポンプに相当する。
【００１９】
通常状態では、オートドレン弁１０は、閉弁状態にあるため、水素ポンプ６から出力されたオフガスは、逆止弁９を通って水素供給通路Ｌ０に環流される。なお、逆止弁９は、排出通路Ｌ４から水素供給通路Ｌ０の方向にはガスを通すが、逆に、水素供給通路Ｌ０から排出通路Ｌ４方向にはガスを通さない機能を有する。また、オートドレン弁１０は、オフガス中の水素以外の不純物濃度が増加し、水素濃度が所定の限界まで低下したような場合に開弁され、不純物を燃料電池外に排出する。なお、本実施形態において、オートドレン弁１０の構成および方式自体に制限はなく、ＥＣＵ３の制御により、開弁および閉弁可能なものであれば、どのようなものでもよい。
【００２０】
さらに、本燃料電池には、オフガスを排出する排出通路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、Ｌ４との間にフィルタ８Ａ−８Ｃが設けられている。これらのフィルタ８Ａ−８Ｃは、燃料電池本体１の内部から発生した異物をトラップし、燃料電池外に放出するのを防止する。また、これらのフィルタ８Ａ−８Ｃは、燃料電池本体１の内部から発生した異物が逆止弁９を介して水素供給通路Ｌ０に環流されるのを防止する。すなわち、フィルタ８Ａ−８Ｃは、オフガスを濾過する。
【００２１】
また、本燃料電池では、図１のようにフィルタ８Ａ−８Ｃが並列に流路を構成する。フィルタ８Ａと８Ｂとにおいて、シャット弁７Ａにより入口側の経路Ｌ１とＬ２とが分離される。また、フィルタ８Ｂと８Ｃとにおいて、シャット弁７Ｂにより入口側の経路Ｌ２とＬ３とが分離される。シャット弁７Ａ、７Ｂは、ＥＣＵ３の制御により電磁石を励磁することにより、弁を開閉する電磁弁である。
【００２２】
すなわち、フィルタ８Ａに対して排出通路Ｌ２がバイパス通路を構成し、フィルタ８Ａに対してフィルタ８Ｂがサブフィルタを構成する。また、シャット弁７Ａは、バイパス通路である排出通路Ｌ２へのガス流入量を調整するガス流路切替え手段として機能する。
【００２３】
また、フィルタ８Ｂに対して排出通路Ｌ３がバイパス通路を構成し、フィルタ８Ｂに対してフィルタ８Ｃがサブフィルタを構成する。また、シャット弁７Ｂは、バイパス通路である排出通路Ｌ３へのガス流入量を調整するガス流路切替え手段として機能する。なお、本実施形態において、シャット弁７Ａ、７Ｂの構成および方式自体に制限はなく、ＥＣＵ３の制御により、開弁および閉弁可能なものであれば、どのようなものでもよい。
【００２４】
このような構成により、例えば、シャット弁７Ａが閉弁状態で、フィルタ８Ａを通してオフガスの排出が行われていた場合に、フィルタ８Ａがオフガス中の異物をトラップしてフィルタの目詰まり（以下、フィルタ詰まりという）が発生することがある。フィルタ詰まりが発生すると、オフガスがフィルタを通過するときの通過抵抗（圧損ともいう）が増加し、水素ポンプ６が正常に回転しなくなる。本燃料電池は、そのようなフィルタ詰まりを検知する。そして、本燃料電池は、シャット弁７Ａを開弁することにより、サブフィルタであるフィルタ８Ｂに通じる排出通路Ｌ２に流路を切り替える。これにより、通過抵抗の少ないフィルタ８Ｂによりオフガスが排出されるので、水素ポンプ６の回転が正常に戻る。
【００２５】
水素ポンプ６は、ＥＣＵ３からの指示信号を入力され、その指示信号にしたがい回転速度（単位時間当たりの回転数をいい、単に回転数ともいう）を制御する。また、水素ポンプ６には、回転速度を検知する不図示の回転速度センサが設けられている。回転速度センサは、所定の入力インターフェースを介してＥＣＵ３に、現在時点の回転速度をリアルタイムで通知する。なお、本実施形態において、回転速度センサの構成および方式自体に制限はなく、現在時点の回転速度を検知できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００２６】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を含み、本実施形態の燃料電池の反応を制御する。その際、ＥＣＵ３は、不図示の入出力インターフェースを介して水素ポンプ６に指示信号を送信し、水素ポンプ６の回転速度を指示する。この指示された回転速度を要求回転速度あるいは要求回転数ともいう。また、ＥＣＵ３は、水素ポンプ６に設けた回転速度センサの出力値を監視し、回転速度指示後の回転速度の変化を検知する。
【００２７】
そして、ＥＣＵ３は、回転速度の指示に対して回転速度センサの出力値による実際の回転速度が追従するか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ３は、回転速度の指示後、回転速度センサの出力値が当該回転速度に到達までの時間を検知し、その時間が所定範囲ならば水素ポンプ６が回転速度の指示に追従していると判断する。一方、その時間が所定範囲でないならば水素ポンプ６が回転速度の指示に追従していないと判断する。
【００２８】
さらに、水素ポンプ６が回転速度の指示に追従しない場合、ＥＣＵ３は、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりが発生したとして、その旨（例えば、警告）を表示装置４を通じて出力する。また、警告の表示とともに、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ａを開弁する。これにより、排出通路Ｌ１内のオフガスは、バイパス通路である排出通路Ｌ２へ流入し、サブフィルタであるフィルタ８Ｂを通じて排出されるようになる。この排出通路の切替を制御するＥＣＵ３が圧損低減手段に相当する。
【００２９】
以上の制御シーケンスは、シャット弁７Ａが開弁状態で、フィルタ７Ａと７Ｂとを通じてオフガスを排出している状態でも同様である。すなわち、この状態でフィルタ詰まりが検出された場合には、ＥＣＵ３は、その旨（フィルタ８Ａが詰まったこと、フィルタの交換のメンテナンスの必要性、または、シャット弁７Ａ、７Ｂの開閉状態等）を表示装置４に表示するとともに、シャット弁７Ｂを開弁する。これにより、排出通路Ｌ１、Ｌ２内のオフガスは、バイパス通路である排出通路Ｌ３へ流入し、サブフィルタであるフィルタ８Ｃを通じて排出されるようになる。
【００３０】
表示装置４は、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル、発行ダイオード等である。ただし、本発明の実施は、表示装置４の構成によって限定されるものではない。また、表示装置４による表示とともに音または音声を出力してもよい。この表示をする表示装置４または音、音声等を出力する装置が報知手段に相当する。
【００３１】
図２は、図１に示した水素ポンプ６への回転速度指示に対する実際の回転速度の変化を
示す図である。図２の各グラフは、回転速度を指示する回転指示信号１００と、実際の水素ポンプの回転速度を示すセンサ値である実回転速度１０１の関係を時間経過とともに示している。
【００３２】
図２において、（１）は、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりがなく、水素ポンプ６が正常動作する場合のグラフである。また、（２）は、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりが発生し、水素ポンプ６が正常動作しない場合のグラフである。また、（３）は、（２）の状態で、シャット弁７Ａを開弁することにより、水素ポンプ６が正常動作に復帰した場合のグラフである。
【００３３】
（１）に示すように、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりがない場合、回転指示信号１００に対してわずかの時間遅れでほぼ追従して実回転速度１０１が変化する。一方、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりが発生した場合、時間遅れΔｔが正常な場合と比較して大きくなる。そして、時間遅れΔｔが所定値を超えた場合に、フィルタ詰まりによる作動異常状態にあると判定すればよい。さらに、フィルタ詰まりによる作動異常状態でシャット弁７Ａを開弁すると、サブフィルタであるフィルタ８Ｂを通じてオフガスが排出されるので、フィルタ詰まりが解消し、水素ポンプ６が正常動作に復帰する。
【００３４】
図３は、図１に示したＥＣＵ３が実行するフィルタ詰まり検出処理の手順を示すフローチャートである。この処理では、まず、ＥＣＵ３は、水素ポンプ６に回転速度を指示する（Ｓ１）。このステップＳ１を実行するＥＣＵ３が回転数設定手段に相当する。
【００３５】
このとき、ＥＣＵ３は、不図示のタイマにより計時を開始する。次に、ＥＣＵ３は、回転速度センサからの実際の回転速度を示す信号を監視する（Ｓ２）。
【００３６】
次に、ＥＣＵ３は、回転速度の指示値と実際の回転速度との差が所定の範囲にあるか否かを判定する（Ｓ３）。なお、回転速度の指示値と実際の回転速度との差が所定の範囲にない場合には、水素ポンプ６の実回転速度がまだ指示値に追従できていないことを示す。回転速度の指示値と実回転速度との差が所定の範囲にない場合には、ＥＣＵ３は、制御をＳ２に戻す。一方、回転速度の指示値と実回転速度との差が所定の範囲にある場合には、ＥＣＵ３は、回転速度を指示した時点からの時間遅れΔｔを算出する（Ｓ４）。このステップＳ４を実行するＥＣＵ３が遅れ時間検出手段に相当する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３は、時間遅れΔｔが所定の限界時間を超えているか否か（または、限界時間未満か否か）を判定する（Ｓ５）。この判定により、ＥＣＵ３は、実質的に、フィルタ詰まりが発生しているか否かを判定する。このステップＳ５を実行するＥＣＵ３がフィルタ詰まり検出手段に相当する。
【００３８】
そして、時間遅れΔｔが所定の限界時間を超えている場合、ＥＣＵ３は、閉弁状態にあるシャット弁の開弁を指示する。例えば、シャット弁７Ａが閉弁状態のとき、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ａを開弁する（Ｓ６）。また、シャット弁７Ａが開弁状態のとき、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ｂを開弁する。このステップＳ６を実行するＥＣＵ３が圧損低減手段に相当する。
【００３９】
さらに、ＥＣＵ３は、フィルタ詰まりが発生していることを報知する（Ｓ７）。ＥＣＵ３は、例えば、図２（２）に示したような時間遅れΔｔを示すグラフ、時間遅れΔｔが大きいことを示すメッセージ、シャット弁７Ａ、７Ｂ等の開弁閉弁の状態または、フィルタの交換が必要であることを示すメッセージを表示する。
【００４０】
その後、ＥＣＵ３は、フィルタ詰まり処理を終了する。なお、このようなフィルタ詰ま
り処理は、所定の時間間隔でＥＣＵ３が実行するようにしてもよい。また、例えば、燃料電池の運転状態が変化し、水素ポンプ６の回転速度の指示値が所定値以上変化（増加）する場合に、ＥＣＵ３が図３に示した処理を実行するようにしてもよい。また、所定の契機、例えば、運転開始時等に図３に示した処理を実行するようにしてもよい。
【００４１】
以上述べたように、本実施形態の燃料電池によれば、ＥＣＵ３が水素ポンプ６に対して回転速度を指示し、その指示の時点から実際の回転速度が指示値に追従するまでの時間遅れΔｔを求める。そして、その時間遅れΔｔが所定の限界時間を超える場合に、フィルタ詰まりが発生しているとＥＣＵ３は判定する。したがって、ファイル詰まりを検出するためのセンサ等を別途設けることなく、既存の回転速度センサ等により実質的にフィルタ詰まりを検知することができる。
【００４２】
また、本実施形態の燃料電池によれば、１つのフィルタであるフィルタ８Ａにフィルタ詰まりの発生が検知されたときに、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ａ等を開弁し、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ等を通じてオフガスを排出する。このため、本実施形態の燃料電池によれば、１つのフィルタにフィルタ詰まりが発生しても、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ、８Ｃ等によってフィルタ詰まりの状態から復旧できる。
【００４３】
また、本実施形態の燃料電池によれば、フィルタ詰まりの発生が検知されたときに、表示装置４を通じてその旨のメッセージをユーザに報知する。したがって、１つのフィルタにフィルタ詰まりが発生しても、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ、８Ｃ等が使用されている状態で、ユーザにフィルタ８Ａ（例えば、メインのフィルタ）の交換、再生等のメンテナンスの必要性を促すことができる。したがって、本燃料電池では、フィルタの交換時期は、ＥＣＵ３により報知されるので、フィルタのメンテナンスに要する工数を実質的に削減できる。
【００４４】
《参考形態》
図４は、本発明の参考形態に係る燃料電池の構成図である。上記実施形態では、ＥＣＵ３が水素ポンプ６に対して回転速度を指示し、その指示の時点から実際の回転速度が指示値に追従するまでの時間遅れΔｔを求め、フィルタ詰まりを検知した。しかし、そのような時間遅れΔｔを求める代わりに、参考形態として図４に示すような構成としてもよい。
【００４５】
図４では、水素ポンプ６の回転速度を監視する代わりに、フィルタ８Ａの上流側と下流側の差圧を検出する差圧計１１が設けられている。差圧計１１は、圧力センサの１つであり、同一の感度校正がなされた２つの圧力検知部の差分値を出力するセンサである。第１の圧力検知部によりフィルタ８Ａの上流側の圧力が検知され、第２の圧力検知部によりフィルタ８Ｂの下流側の圧力が検知される。
【００４６】
差圧計１１の検出値（以下、単に差圧という）は、不図示のＡ／Ｄ変換コンバータを介してＥＣＵ３に入力される。そして、ＥＣＵ３は、差圧が所定の範囲にある場合には、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりが発生していないと判定する。
【００４７】
一方、ＥＣＵ３は、差圧が所定の範囲にない場合には、フィルタ８Ａにフィルタ詰まりが発生していると判定する。フィルタ詰まりが発生していると判定した場合、ＥＣＵ３は、第１実施形態の場合と同様、シャット弁７Ａを開弁し、サブフィルタであるフィルタ８Ｂを介してオフガスを排出するようにすればよい。
【００４８】
以上述べたように、フィルタ８Ａの上流側と下流側の差圧を測定する差圧計を用いても、第１実施形態と同様にフィルタ詰まりを検知できる。
【００４９】
本参考形態では、差圧計１１を使用する点を除いて他の構成要素および作用は第１実施形態と同様である。そこで、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。なお、第１実施形態の図１と同様、本参考形態においても、さらに、第２のサブフィルタであるフィルタ８Ｃを設けてもよい。
【００５０】
《第２実施形態》
図５は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池の構成図である。上記第１実施形態では、フィルタ８Ａ等のフィルタ詰まりが検知されたときに、シャット弁７を開弁し、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ等を使用することによってフィルタ詰まりの状態から復旧する例を示した。
【００５１】
本実施形態では、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ等を使用する代わりに、ノズル１２を使用し、水をフィルタ８Ａに噴出することでフィルタ８Ａの異物を洗い流す燃料電池について説明する。ノズル１２が水噴射手段に相当する。本実施形態では、サブフィルタ８Ｂ等を使用する代わりにノズル１２を使用する点を除いて、他の構成要素および作用は第１実施形態と同様である。そこで、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
図５に示す例では、空気極で生成される生成水を保持するタンク１３が設けられている。この燃料電池では、空気極側の排出ガスから不図示の気液分離器によって水分が分離され、タンク１３に貯蔵される。
【００５３】
タンク１３の生成水は、配管Ｌ１０によってノズル１２に導かれている。このノズル１２の吹き出し口には、シャット弁７Ａおよび排気経路Ｌ５を通じてオフガスが噴出可能な状態にある。この構成で、ＥＣＵ３がシャット弁７Ａを開弁すると、水素ポンプ６により加圧されたオフガス（高圧水素）が排気経路Ｌ５を通ってノズル１２に供給される。
【００５４】
このとき、ノズル１２からオフガス（高圧水素）が噴出することにより、ノズル１２の吹き出し口に負圧が発生する。この負圧により、タンク１３の生成が吸い上げられ、配管Ｌ１０を通ってノズル１２の吹き出し口から噴出される。
【００５５】
図５のように、ノズル１２は、フィルタ８Ａの背面（排出通路Ｌ１を流れるオフガスの下流側から上流に向かう方向）に向かって生成水を排出する。
【００５６】
オフガスが水素ポンプ６によりフィルタ８Ａを通過し濾過される際に、異物がフィルタ８Ａに残留する。フィルタ８Ａの下流から上流に向かって噴出される生成水により、そのような異物を効率的にフィルタ８Ａの上流側の面で飛散させことができる。
【００５７】
以下、本実施形態の燃料電池による異物除去処理の手順を説明する。まず、ＥＣＵ３は、第１実施形態と同様の手順により、フィルタ８Ａのフィルタ詰まりを検知する。すると、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ａを開弁し、オフガスをノズル１２の吹き出し口に供給する。その結果、生成水が吸い上げられ、フィルタ８Ａの下流から上流に向かって噴出する。
【００５８】
これによって、フィルタ上の異物が除去されるので、フィルタ詰まりが緩和され、フィルタ８Ａが所定の限度まで復旧する。フィルタ詰まりが緩和されたか否かは、第１実施形態に示した手順で回転速度の指示に対する時間遅れΔｔを監視し、Δｔが所定の限界時間以下になったか否かにより判定すればよい。そして、フィルタ８Ａが所定の限度まで復旧した場合には、ＥＣＵ３は、シャット弁７Ａを閉弁すればよい。また、フィルタ詰まりが検知されてときに、ＥＣＵ３は、第１実施形態と同様にその旨を表示装置４を通じて報知するようにしてもよい。
【００５９】
以上述べたように、本実施形態によれば、ＥＣＵ３は、サブフィルタであるフィルタ８Ｂ等を使用する代わりに、ノズル１２を使用し、水をフィルタ８Ａに噴出することでフィルタ８Ａの異物を洗い流すことができる。
【００６０】
また、本実施形態の構成では、タンク１３の生成水および水素ポンプ６により加圧されたオフガスにより水をフィルタ８Ａに噴出する。したがって、本来燃料電池に必要な構成要素である水素ポンプ６を有効に使用することで、別途、水を吸い上げるポンプを設けることなく異物を洗い流す燃料電池を構成できる。
【００６１】
なお、上記第１実施形態のようなサブフィルタであるフィルタ８Ｂ等を用いる構成と、本実施形態のようにノズル１２を用いる構成を組み合わせてもよい。例えば、フィルタ詰まりが検出された当初は、ノズル１２により異物を除去するようにし、ノズル１２によっては異物が除去できないような場合にサブフィルタを使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の構成図である。
【図２】図１に示した水素ポンプへの回転速度指示に対する実際の回転速度の変化を示す図である。
【図３】図１に示したＥＣＵ３が実行するフィルタ詰まり検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の参考形態に係る燃料電池の構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料電池の構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  燃料電池本体
３  ＥＣＵ
４  表示装置
５  燃料タンク
７Ａ、７Ｂ  シャット弁
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  フィルタ
１０  オートドレン弁
１３  タンク
【図１】
0004654607.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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