(57)【要約】    【課題】燃料電池システムにおいて、低温時の凍結を防止するとともに低温始動性を向上させる。    【解決手段】空気供給通路１０より供給された空気と水素供給通路３０より供給された水素とを反応させて発電する燃料電池１と、空気供給通路１０に設けられ燃料電池１へ空気を圧送する空気圧送手段１１と、空気供給通路１０の空気圧送手段１１の上流側で空気を加湿する加湿手段５０とを備えた燃料電池システムにおいて、空気供給通路１０の空気圧送手段１１の下流側で分岐して空気供給通路１０の加湿手段５０の上流側に接続する空気還流通路７０と、空気還流通路７０を開閉する空気還流通路開閉手段７１と、を設ける。低温時には、空気圧送手段１１から吐出された空気を空気還流通路７０により還流させて加湿手段５０の暖機を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給通路より供給された空気と水素供給通路より供給された水素とを反応させて発電する燃料電池と、
前記空気供給通路に設けられ、前記燃料電池へ空気を圧送する空気圧送手段と、
前記空気供給通路の前記空気圧送手段の上流側で空気を加湿する加湿手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記空気供給通路の前記空気圧送手段の下流側で分岐して、前記空気供給通路の前記加湿手段の上流側に接続する空気還流通路と、
該空気還流通路を開閉する空気還流通路開閉手段と、を設け、
低温時に、前記空気圧送手段から吐出された空気を前記空気還流通路により還流させて前記加湿手段の暖機を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記空気供給通路の前記空気圧送手段の下流側で分岐して、前記空気供給通路の前記加湿手段と前記空気圧送手段との間に接続する第２空気還流通路と、
前記第２空気還流通路を開閉する第２空気還流通路開閉手段と、を設け、
低温時に、前記空気圧送手段から吐出された空気を前記空気還流通路により還流させて前記加湿手段の暖機を行い、
該加湿手段の暖機後に、前記空気圧送手段から吐出された空気を前記第２空気還流通路により還流させ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】
前記空気圧送手段又はその近傍に水を噴霧して空気を加湿する第２加湿手段を設け、
低温時に、前記第２加湿手段による加湿を行わずに前記空気圧送手段から吐出された空気を前記空気還流通路により還流させて前記加湿手段の暖機を行い、
該加湿手段の暖機後に、前記第２加湿手段による加湿を行うとともに前記空気圧送手段から吐出された空気を前記第２空気還流通路により還流させることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記空気供給通路内の空気温度を検出する温度検出手段を有し、
前記温度検出手段により検出した空気温度が所定温度よりも低いときに、前記加湿手段の暖機を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記温度検出手段は、少なくとも前記加湿手段内の空気温度を検出することを特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記温度検出手段により検出した空気温度が前記所定温度よりも高い第２所定温度以上となったら、前記加湿手段の暖機を終了して、前記第２加湿手段による加湿を行うとともに前記空気圧送手段から吐出された空気を前記第２空気還流通路により還流させることを特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記温度検出手段により検出した空気温度が前記第２所定温度よりも高い第３所定温度以上となったら、前記空気圧送手段から吐出された空気を前記第２空気還流通路より還流させることを終了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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素とを反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに関し、特に低温時のシステム始動性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいては、加湿器や配管内の水分が凍結するとシステムが起動できなくなってしまうことから、かかる凍結を防止する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、運転停止時に暖かい燃料電池の排気を還流させることにより、配管内を換気して残留水分を除去するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２０８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の技術では、システム停止時に燃料電池の排気を還流させて加湿器や配管内を掃気できるものの、システム始動直後に加湿器の暖機を行っていないため、次のような問題がある。
すなわち、特に低温環境下においては加湿器等が冷え切っているため迅速にシステムを始動することができず、また、加湿器内や該加湿器で加湿された空気によって配管内での凍結を招くおそれがあり、この点において改良の余地がある。
【０００４】
本発明は、このような問題に着目してなされたもので、燃料電池システムにおいて、低温時の凍結を防止するとともに、低温始動性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明は、空気供給通路より供給された空気と水素供給通路より供給された水素とを反応させて発電する燃料電池と、前記空気供給通路に設けられ、前記燃料電池へ空気を圧送する空気圧送手段と、前記空気供給通路の前記空気圧送手段の上流側で空気を加湿する加湿手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記空気供給通路の前記空気圧送手段の下流側で分岐して、前記空気供給通路の前記加湿手段の上流側に接続する空気還流通路と、該空気還流通路を開閉する空気還流通路開閉手段と、を設け、低温時に、前記空気圧送手段から吐出された空気を前記空気還流通路により還流させて前記加湿手段の暖機を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、低温時には空気還流通路開閉弁を「開」とすることによって、空気圧送手段から吐出される高温空気が空気還流通路を介して空気供給通路の加湿手段の上流側に還流される。これにより、加湿手段の暖機運転を行うことができ、低温時においても、加湿手段内及び空気供給通路内での凍結を防止しつつ、システムの速やかな始動性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用の燃料電池システムの構成を模式的に示したものである。図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池システムは、発電手段としての燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という）１と、この燃料電池１の酸素極（正極）に酸化剤としての空気（酸素）を供給するための空気供給通路１０と、燃料電池１の排出空気（排気）を放出するための空気排出通路２０と、燃料電池１の水素極（負極）に燃料としての水素を水素タンク３１から供給するための水素供給通路３０と、燃料電池１内で使いきらない水素を再び水素供給側に戻す水素循環通路４０と、を備えている。
【０００８】
空気供給通路１０には、吸入空気を圧送する圧縮機（空気圧送手段）１１、空気供給通路１０を開閉する供給通路開閉弁１２が設けられている。また、一般に、燃料電池１の固体高分子膜は潤湿状態に保たれている必要があることから、吸入空気を加湿する加湿器５０（供給側５０ａ，排出側５０ｂ）が設けられる。この加湿器（加湿手段）５０は、例えば中空糸を使用して燃料電池１の排気（中の水分）を利用して吸入空気を加湿するものであり、図に示すように圧縮機１１の上流側で吸入空気を加湿する。
【０００９】
さらに、加湿器５０による加湿を補助するために、圧縮器１１内（又は圧縮機１１の近傍）に水を霧状にして噴射して吸入空気を加湿する水噴射弁（第２加湿手段）５５が設けられている。なお、この水噴射弁５５には、後述する貯水タンク６２内に蓄えられた水が供給される。
圧縮機１１には、図示しないエアクリーナによりゴミ等が除去されて、加湿器５０によって加湿された空気が流入する。そして、圧縮機１１から吐出される所定の圧力の空気（圧縮空気）が供給通路開閉弁１２を介して燃料電池１（の酸素極）に供給される。
【００１０】
ここで、空気供給通路１０において、圧縮機１１の上流側で吸入空気を加湿するようにしたのは、燃料電池１の排気を利用して吸入空気を加湿する場合には、該排気と吸入空気との間にある程度の温度差及び圧力差が必要となるところ、圧縮機１１を加湿器５０の上流側に配置してしまうと、吸入空気が圧縮機１１によって圧縮されて温度、圧力が上昇してしまうため、燃料電池の排気との間に十分な温度差及び圧力差を確保することが難しくなることを考慮したものである。
【００１１】
空気排出通路２０には、燃料電池１の排気から水分を回収する水回収装置６０、燃料電池１上流側の空気圧力を制御するための空気圧力制御弁２１が設けられている。なお、図に示すように、燃料電池１の排気は、この空気排出通路２０を介して加湿器５０（排気側５０ｂ）に導入されるようになっている。
水回収装置６０は、例えば気液分離器から構成されており、空気排出通路２０において加湿器５０（排出側５０ｂ）の下流側に設けられている。そして、加湿器５０（排出側５０ｂ）を通過して除湿された燃料電池１の排気から水分を回収する。この水回収装置６０で回収された水は、水回収通路６１を介して貯水タンク６２に蓄えられる。
【００１２】
貯水タンク６２と前述の水噴射弁５５とは水供給通路６３を介して接続されている。この水供給通路６３には、貯水タンク６２に蓄えられた水を圧送するポンプ（水圧送手段）６４、圧送された水を所定の水圧に調整する水圧調整器（水圧調整手段）６５が設けられている。なお、水圧調整器６５で発生する余剰水は、水還流通路６６を介して貯水タンク６２へと戻されるようになっている。
【００１３】
また、本実施形態に係る燃料供給システムは、空気供給通路１０において圧縮機１１の下流側（より具体的には、圧縮機１１と供給通路開閉弁１２との間）で分岐して加湿器５０（供給側５０ａ）上流側に接続する第１空気還流通路（空気還流通路）７０と、同じく空気供給通路１０において圧縮機１１の下流側（圧縮機１１と空気通路開閉弁１２との間）で分岐して加湿器５０（供給側５０ａ）と圧縮機１１との間に接続する第２空気還流通路８０と、空気排出通路２０において加湿器５０（排出側５０ｂ）の上流側で分岐して加湿器５０（排出側５０ｂ）の下流側に接続する（すなわち、加湿器５０（排出側５０ｂ）をバイパスする）加湿器バイパス通路（バイパス通路）９０とを備えている。
【００１４】
第１空気還流通路７０には、該第１空気還流通路７０を開閉する第１通路開閉弁（空気還流通路開閉手段）７１が設けられている。この第１通路開閉弁４１を開くと、圧縮機１１から吐出された空気の全部又は一部が第１空気還流通路７０を介して加湿器５０（吸入側５０ａ）の上流側へと戻されることになる。
第２空気還流通路８０には、該第２空気還流通路８０を開閉する第２通路開閉弁（第２空気還流通路開閉手段）８１、蓄圧装置８２及び該蓄圧装置８２の圧力を開放するための圧力開放弁８３が設けられている。第２通路開閉弁８１を開くと、圧縮機１１から吐出された空気の全部又は一部が蓄圧装置８２へと供給され、この蓄圧装置８２に蓄えられる。その後、圧力開閉弁８３を開くと、蓄圧装置８２に蓄えられた空気が加湿器５０（吸入側５０ａ）の下流側へと戻されることになる。
【００１５】
加湿器バイパス通路９０には、該加湿器バイパス通路９０を開閉するバイパス通路開閉弁（バイパス通路開閉手段）９１が設けられている。ここで、通常、加湿器５０（排出側５０ｂ）内よりも加湿器バイパス通路９の方が通路（流路）抵抗が小さいことから、バイパス通路開閉弁９１を開くことによって、燃料電池１の排気（の大部分）は、加湿器５０（排出側５０ｂ）を経由せずに放出されることになる。
【００１６】
圧縮機１１、供給通路開閉弁１２、空気圧力調整弁２１、水噴射弁５５、第１通路開閉弁７１、第２通路開閉弁８１、圧力開放弁８３及びバイパス通路開閉弁９１等の動作は、図示しないコントロールユニットによって制御される。このコントロールユニットには、空気供給通路１０の加湿器５０（吸入側５０ａ）の上流側の空気温度（すなわち、吸入空気温度）を検出する第１温度センサ（温度検出手段）１０１、加湿器５０（吸入側５０ａ）内の空気温度を検出する第２温度センサ（温度検出手段）１０２、空気供給通路１０の加湿器５０（吸入側５０ａ）と圧縮機１１との間の空気温度を検出する第３温度センサ（温度検知手段）１０３、燃料電池１上流側の空気圧力を検出する第１圧力センサ（圧力検出手段）１０４及び蓄圧装置８２内の空気圧力を検出する第２圧力センサ（圧力検出手段）１０５等からの検出信号が入力されている。
【００１７】
ところで、燃料電池システム内に水分が残留していると、氷点下等の低温環境となった場合にシステム内の水分が凍結してしまうおそれがある。また、水分が残留していない場合であっても、低温環境下で単にシステムを始動させようとすると、加湿器５０等が冷え切っている場合には速やかに始動させることができず、始動後においても加湿器５０で加湿された空気が圧縮機１１に到達するまでの間に冷却されて結露し、その結露した水が凍結してしまうおそれがある。そこで、本実施形態に係る燃料電池システムでは、以下に説明するように、システム始動時の暖機運転及びシステム停止時の乾燥空気によるパージを行うことにより、システム内での凍結を防止しつつシステム始動性の向上を図っている。
【００１８】
図２は、システム始動時に実行される制御を示すフローチャートである。
Ｓ１では、例えば車両のイグニッションキーがＯＮされることにより、燃料システムの始動が開始される。このとき、各制御対象は通常状態にあり、供給通路開閉弁１２は「開」、第１通路開閉弁７１は「閉」、第２通路開閉弁８１は「閉」、バイパス通路開閉弁９１は「閉」となる。また、水噴射弁５５は駆動されておらず（ＯＦＦ）、圧力開放弁８３も「閉」となっている。なお、燃料電池１上流側の空気圧力が所定の圧力となるように、空気圧力制御弁２１（の開度）及び圧縮機１１（の回転数）の制御も開始される。
【００１９】
Ｓ２では、空気供給通路１０内を流れる空気温度ＴＡを検出し、検出した空気温度ＴＡが第１の所定温度Ｔ１（≒０℃）より低いか否かを判定する。ＴＡ＜Ｔ１であればＳ３に進む。ＴＡ≧Ｔ１であればＳ７に進み、水噴射弁５５を開弁駆動（ＯＮ）して通常の運転を開始する。なお、空気温度ＴＡの検出は、第１温度センサ１０１、第２温度センサ１０２、第３温度センサ１０３のいずれか１つによって行うようにしてもよいし、複数検出した空気温度のうちの最小値を選択するようにしてもよい。また、外気温度を検出しこれを代用してもよい。
【００２０】
Ｓ３では、第１通路開閉弁７１を「開」とする。これにより、圧縮機１１から吐出される高温空気が第１空気還流通路７０を介して加湿器５０（供給側５０ａ）の上流側へと戻されて加湿器５０が暖機される。
Ｓ４では、第２温度センサ１０２又は第３温度センサ１０３の少なくとも一方により空気供給通路１０内を流れる空気の温度ＴＡを検出し、検出した空気温度ＴＡが第２の所定温度Ｔ２（＞第１の所定温度Ｔ１）以上となったか否かを判定する。ＴＡ＜Ｔ２であればＳ３に戻り加湿器５０の暖機を継続する。ＴＡ≧Ｔ２であれば加湿器５０の暖機が終了した、すなわち、加湿器５０内での凍結はないと判断してＳ５に進む。
【００２１】
Ｓ５では、第１通路開閉弁７１を「閉」とし、第２通路開閉弁８１及び圧力開放弁８３を「開」とする。さらに、水噴射弁５５を開弁駆動（ＯＮ）して圧縮機１１内（又は圧縮機１１の近傍）の空気に水を噴霧する。これにより、十分に加湿された空気を燃料電池１に供給して通常の運転、すなわち、燃料電池１で発電を行いながら、圧縮機１１から吐出される高温空気が第２空気還流通路８０を介して加湿器５０と圧縮機１１との間の配管に戻されて該配管を暖めることができるので、当該配管内での凍結を防止できる。なお、これより後は、燃料電池１が発電を行うため、システム全体の温度は上昇することとなり、また、燃料電池１の排気は高温となるため、加湿器５０等の（再）凍結は考慮する必要はない。
【００２２】
Ｓ６では、第２温度センサ１０２又は第３温度センサ１０３の少なくとも一方により空気供給通路１０内を流れる空気の温度ＴＡを検出し、検出した空気温度ＴＡが第３の所定温度Ｔ３（＞第２の所定温度Ｔ２）以上となったか否かを判定する。ＴＡ＜Ｔ３であればＳ５に戻り加湿器５０と圧縮機１１との間の配管の暖機を継続する。ＴＡ≧Ｔ３であれば空気供給系（より具体的には、加湿器５０から圧縮機１１までの間）の暖機が終了し、当該配管内での凍結はないと判断してＳ７に進む。
【００２３】
Ｓ７では、第２通路開閉弁８１及び圧力開放弁８３を「閉」とする。これにより、圧縮機１１から吐出される空気のすべてを燃料電池１に供給し、通常の運転を開始する。
なお、図３は、第１の所定温度Ｔ１、第２の所定温度Ｔ２及び第３の所定温度Ｔ３と空気温度ＴＡの変化の様子を模式的に示したものである。
以上の制御により、低温時においては加湿器５０及び加湿器５０から圧縮機１１までの配管内を暖機し、空気供給系での凍結を防止しつつ良好なシステム始動性を確保できる。
【００２４】
なお、以上では、加湿器５０の他にも吸入空気を加湿する水噴射弁５５を備えた燃料電池システムについて説明したが、水噴射弁５５を備えていない燃料電池システムについても適用できることは言うまでもない。この場合、加湿器５０の暖機終了後、十分に加湿された空気を燃料電池１に供給できない可能性はあるものの、加湿器５０と圧縮機１１との間の配管を暖めて、かかる部分での凍結を防止できる。
【００２５】
図４は、システム停止時に実行される制御を示すフローチャートである。
Ｓ１１において、システムの運転停止要求があるとシステム停止シーケンスが開始される。システム停止要求があるまでは、システムは通常の運転を行っているため、供給通路開閉弁１２は「開」、第１通路開閉弁７１は「閉」、第２通路開閉弁８１は「閉」、圧力開放弁８３は「閉」、バイパス通路開閉弁９１は「閉」となっている。また、空気圧力制御弁２１（の開度）及び圧縮機１１（の回転数）は、燃料電池１上流側の空気圧力が所定値となるように制御されており、水噴射弁５５は圧縮機１１内（又は圧縮機１１の近傍）の空気に所定量の水を噴霧している。
【００２６】
Ｓ１２では、バイパス通路開閉弁９１を「開」とする。これにより、燃料電池１から排出される潤湿空気が加湿器５０（排出側５０ｂ）をバイパスして放出されることになり、加湿器５０による吸入空気の加湿が停止する。
Ｓ１３では、水噴射弁５５を閉弁（ＯＦＦ）して圧縮機１１内（又は圧縮機１１の近傍）の空気への水の噴霧（すなわち、加湿）を停止する。これにより、圧縮機１１からは高温かつ乾燥した空気が吐出されることとなり、この高温かつ乾燥した空気が燃料電池１へと供給されて燃料電池１及び配管内の水分が除去される。
【００２７】
Ｓ１４では、第１通路開閉弁７１を「開」とする。これにより、圧縮機１１から吐出された高温かつ乾燥した空気の全部又は一部が、第１空気還流通路７０を介して加湿器５０の上流側へと戻される。加湿器５０の上流側に戻された高温かつ乾燥した空気は、圧縮機１１の負圧によって、加湿器５０を通過して再び圧縮機１１へと吸入される。この結果、加湿器５０内の空気は高温かつ乾燥した空気に置換される（すなわち、加湿器５０内の水分が除去される）ことになる。
【００２８】
Ｓ１５では、所定時間の経過後に圧縮機１１を停止する。この所定時間は、例えばあらかじめ実験等によって決定した値（定数）とすることが考えられるが、空気供給通路１０内（具体的には、加湿器５０又は加湿器５０から圧縮機１１までの間）の湿度を検出する湿度センサを設け、この湿度センサで検出した湿度が所定値を下回るまでの時間としてもよい。また、第２温度センサ１０２又は第３温度センサ１０３により検出する空気温度ＴＡが所定値を上回るまでの時間とすることもできる。さらに、図５に示すようなシステム停止時の空気温度ＴＡと掃気時間（システム内を掃気するために必要な時間）との関係を実験等によって求めておき、システム停止時に第２温度センサ１０２又は第３温度センサ１０３により検出した空気温度ＴＡに基づいて掃気時間（すなわち、所定時間）を設定するようにしてもよい。
【００２９】
Ｓ１６では、バイパス通路開閉弁９１、第１通路開閉弁７１及び供給通路開閉弁１２を「閉」とし、システムを停止する。
以上の制御により、システム停止時に高温かつ乾燥した空気を流通させてシステム内から水分を効果的に除去（システム内の空気を高温かつ乾燥した空気に置換）し、低温環境下での保管時におけるシステム内での結露水の発生や凍結を未然に防止できる。
【００３０】
図６は、システム停止時に実行される別の制御を示すフローチャートである。
Ｓ２１において、システムの運転停止要求があるとシステム停止シーケンスが開始される。このとき、図４のＳ１１と同様、供給通路開閉弁１２は「開」、第１通路開閉弁７１は「閉」、第２通路開閉弁８１は「閉」、圧力開放弁８３は「閉」、バイパス通路開閉弁９１は「閉」となっている。また、空気圧力制御弁２１（の開度）及び圧縮機１１（の回転数）は、燃料電池１上流側の空気圧力が所定値となるように制御されており、水噴射弁５５は圧縮機１１内（又は圧縮機１１の近傍）の空気に所定量の水を噴霧している。
【００３１】
Ｓ２２では、バイパス通路開閉弁９１を「開」とする。これにより、図４のＳ１２と同様、加湿器５０による吸入空気の加湿を停止する。
Ｓ２３では、水噴射弁５５を閉弁（ＯＦＦ）して吸入空気の加湿を停止する。これにより、圧縮機１１から吐出される空気が高温でかつ乾燥したものとなる。そして、この高温かつ乾燥した空気が燃料電池１に供給されて燃料電池１及び配管内の水分を除去する。
【００３２】
Ｓ２４では、供給通路開閉弁１２を「閉」とし、第２通路開閉弁８１を「開」とする。これにより、圧縮機１１からの高温かつ乾燥した空気が蓄圧装置８２に蓄えられる。
Ｓ２５では、第２圧力センサ１０５の検出圧力（すなわち、蓄圧装置８２内圧力）Ｐｃが所定圧力Ｐ１以上となったか否かを判定する。Ｐｃ≧Ｐ１であればＳ２６に進み、Ｐｃ＜Ｐ１であればそのままの状態を継続する。
【００３３】
Ｓ２６では、圧縮機１１を停止して蓄圧装置８２への空気の充填を止め、かつ圧縮機１１上流の圧力を大気圧とする。
Ｓ２７では、第２通路開閉弁を「閉」とし、その後、圧力開放弁８３を「開」とする。これにより、蓄圧装置８２に蓄えられた高温かつ乾燥した空気は、圧力開放弁８３、加湿器５０を通って、通常運転時の空気の流れとは逆方向に流れて大気中に放出される。このとき、加湿器５０内の空気は高温かつ乾燥した空気に置換されることになる。
【００３４】
Ｓ２８では、圧力開放弁８３、バイパス通路開閉弁９１を「閉」とし、システムを停止する。
かかる制御によっても、図４のフローと同様、システム停止時にシステム内の水分を除去することができる。
以上説明した実施形態によると、空気供給通路１０内を流れる空気温度ＴＡが第１の所定温度Ｔ１よりも低い低温時においては、第１通路開閉弁７１を「開」として圧縮機１１から吐出される高温空気が第１空気還流通路７０を介して空気供給通路１０の加湿器５０上流側に還流される。これにより、加湿器５０の暖機運転を行うことができ、加湿器５０内での水の凍結を防止しつつ、低温時であってもシステムの速やかな始動を確保できる。なお、第１の所定温度は通常０℃近傍に設定される。
【００３５】
また、空気温度ＴＡが第２の所定温度Ｔ２（＞Ｔ１）以上となった場合には、第１通路開閉弁７１を「閉」として加湿器５０の暖機運転を終了し、第２通路開閉弁８１及び圧力開放弁８３を「開」とし、水噴射弁５５を開弁駆動して水を噴霧して加湿を行う。これにより、燃料電池１には十分に加湿された空気を供給して発電（通常運転）を行いつつ、圧縮機１１から吐出される高温空気が第２空気還流通路８０を介して空気供給通路１０の加湿器５０と圧縮機１１との間に還流されるので、加湿器５０によって加湿された空気が結露して凍結してしまうことを防止できる。この結果、空気供給系全体において凍結が防止される。なお、水噴射弁５５を備えていない場合にも、水噴射弁５５に対する制御を除き、そのまま適用できることは前述の通りである。
【００３６】
ここで、空気温度ＴＡとして第２温度センサ１０２の検出値を用いるようにすれば、加湿器５０内の空気温度に基づいて加湿器５０の暖機運転の開始及びその終了が判断されるため、適切な暖機運転を実現できる。
また、空気温度ＴＡが第３の所定温度Ｔ３（＞Ｔ２）以上となった場合には、第２通路開閉弁８１を「閉」として圧縮機１１から吐出された空気を第２空気還流通路８０より還流させることを終了させることにより、空気供給系の暖機終了後、速やかに通常運転へと移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの模式的に示した図である。
【図２】システム始動時に行われる制御の内容を示すフローチャートである。
【図３】システム始動時の空気温度の変化と第１〜３の所定温度を示す図である。
【図４】システム停止時に行われる制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】システム停止時の空気温度と掃気時間との関係を示す図である。
【図６】システム停止時に行われる別の制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１…燃料電池、１０…空気供給通路、１１…圧縮機（空気圧送手段）、１２…供給通路開閉弁、２０…空気排出通路、３０…水素供給通路、４０…水素循環通路、５０…加湿器（加湿手段）、５５…水噴射弁（第２加湿手段）、７０…第１空気還流通路（空気還流通路）、７１…第１通路開閉弁（空気還流通路開閉手段）、８０…第２空気還流通路、８１…第２通路開閉弁（第２空気還流通路開閉手段）、８２…蓄圧装置、８３…圧力開放弁、９０…加湿器バイパス通路（バイパス通路）、９１…バイパス通路開閉弁（バイパス通路開閉手段）
【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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