(57)【要約】【課題】  アノードオフガス排出流路から不純物を含むアノードオフガスを排出する際の排出量を低減する。【解決手段】  アノード３に燃料ガスが供給されカソード４に酸化剤ガスが供給されて発電をする燃料電池１の排出装置であって、燃料電池１のアノード３から排出されるアノードオフガスを排出するアノードオフガス排出流路２２と、アノードオフガス排出流路２２からアノードオフガスを排出する排出弁２１と、排出弁２１の開放を制御する複数の開弁制御部と、を備え、前記開弁制御部のうちの１つの開弁指令により排出弁２１を開放してから所定時間は、他の開弁制御部の開弁指令による排出弁２１の開放を禁止する。【選択図】    図１
2005149932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを化学反応させて電力を得る燃料電池に供給された前記反応ガスの反応残ガスを排出する排出流路と、
前記排出流路に設けられ前記反応残ガスを前記排出流路から排出する排出弁と、
前記排出弁の開放を制御する複数の開弁制御部と、
を備え、前記開弁制御部のうちの１つの開弁指令により前記排出弁を開放してから所定時間は、他の開弁制御部の開弁指令による前記排出弁の開放を禁止することを特徴とする燃料電池の排出装置。
【請求項２】
前記所定時間は、前記排出弁から排出される前記反応残ガスの状態を示すパラメータに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の排出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両等に搭載される燃料電池には、反応ガスを化学反応させて電力を得るものがある。この種の燃料電池として、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソードとを備え、アノードに燃料ガス（例えば水素ガス）を供給し、カソードに酸化剤ガス（例えば酸素を含む空気）を供給して、これら反応ガスの酸化還元反応にかかる化学エネルギを直接電気エネルギとして抽出するようにしたものがある。
この燃料電池では、発電に伴ってカソード側で水が生成され、この生成水の一部は固体高分子電解質膜を透過してアノード側にも浸入する。また、カソードに供給された空気中の窒素は微量ながら固体高分子電解質膜をアノード側に透過して水素ガスに混入する。アノード側におけるこれら水分や窒素等の不純物は、燃料電池の発電を不安定にする虞がある。
【０００３】
特に、燃料の利用率を上げるために燃料電池から排出される未反応の水素をリサイクルさせて新鮮な水素ガスと混合して再度燃料電池に供給する循環型の燃料電池システムでは、アノード側の前記不純物濃度が徐々に高まる傾向にある。
そこで、この種の燃料電池では、定期的に排出弁を開放して水素循環流路から前記不純物を含む水素ガスを排出し、水素ガス中の不純物濃度を低減させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、定期的に排出弁を開放して水素循環流路から不純物を含む水素ガスを排出するための制御として、制御フロー上に排出弁の開閉を判断するための複数の判断部を備え、それら判断部による判断結果の組み合わせに基づいて、最終的に排出弁の開閉を決定するシステムが知られている。
また、複数の排出弁を有する燃料電池システムにおいて、それぞれの排出弁に対して開閉を判断するための少なくとも１つの判断部を備え、それぞれの判断部による判断結果に基づいてそれぞれの排出弁の開閉を決定するシステムも知られている。
【特許文献１】特開２０００−２４３４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の判断部を複数備えたシステムでは、ある１つの判断部の判断結果に基づいて排出弁を開放している最中にあるいは開放した直後に、別の判断部が排出弁開放という判断をした場合に、続けて同じ排出弁を開放してしまうことがあった。このように続けて排出弁を開放すると、不純物とともに排出される水素ガスが過剰に排出されることとなり、見かけ上の水素消費量が多くなって発電効率の悪化を招く。また、水素循環流路から排出された水素ガスをカソードから排出されるカソードオフガスで希釈するシステムを備えている場合には、希釈後の水素濃度を安定させるのが難しくなる。
【０００６】
また、複数の判断部と複数の排出弁を有するシステムにおいては、ある１つの判断部の判断結果に基づいてある１つの排出弁を開放している最中にあるいは開放した直後に、別の判断部が排出弁開放という判断をし、その判断結果に基づいて別の排出弁を同時にあるいは連続して開放してしまうことがあった。このように複数の排出弁を同時あるいは連続して開放した場合も、不純物とともに排出される水素ガスが過剰に排出されることとなり、見かけ上の水素消費量が多くなって発電効率の悪化を招く。また、水素循環流路から排出された水素ガスをカソードから排出されるカソードオフガスで希釈するシステムを備えている場合には、希釈後の水素濃度を安定させるのが難しくなる。
【０００７】
そこで、この発明は、複数の判断部を備えていても排出弁の開放タイミングを適正に設定することができる燃料電池の排出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、反応ガス（例えば、後述する実施例における水素ガスと空気）を化学反応させて電力を得る燃料電池（例えば、後述する実施例における燃料電池１）に供給された前記反応ガスの反応残ガス（例えば、後述する実施例におけるアノードオフガス）を排出する排出流路（例えば、後述する実施例におけるアノードオフガス排出流路２２）と、前記排出流路に設けられ前記反応残ガスを前記排出流路から排出する排出弁（例えば、後述する実施例における排出弁２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、前記排出弁の開放を制御する複数の開弁制御部（例えば、後述する実施例におけるＳ１０１，Ｓ１０５，Ｓ２０１，Ｓ２０５，Ｓ３０３，Ｓ３０７，Ｓ４０３，Ｓ４０７，Ｓ５０１，Ｓ５１１，Ｓ５１５，Ｓ５１６，Ｓ５２６，Ｓ５３０）と、を備え、前記開弁制御部のうちの１つの開弁指令により前記排出弁を開放してから所定時間は、他の開弁制御部の開弁指令による前記排出弁の開放を禁止することを特徴とする燃料電池の排出装置である。
このように構成することにより、ある１つの開弁制御部の開弁指令により排出弁を開放してから所定時間が経過するまでは、例え別の開弁制御部が開弁と判断しても排出弁が開放されなくなるので、不純物を含む反応残ガスの過剰排出を防止することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記所定時間は、前記排出弁から排出される前記反応残ガスの状態を示すパラメータに基づいて決定されることを特徴とする。
このように構成することにより、燃料電池の運転状況に応じて前記所定時間（すなわち、排出弁開放のインターバル）を変更することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、不純物を含む反応残ガスの過剰排出を防止することができるので、発電効率が向上する。
請求項２に係る発明によれば、燃料電池の運転状況に応じて排出弁開放のインターバルを変更することができるので、不純物を含む反応残ガスの過剰排出をより適正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】
【００１１】
以下、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例を図１から図１８の図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
初めに、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例１を図１から図３の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る燃料電池の排出装置を備えた燃料電池システムの概略構成図であり、この実施例では燃料電池車両に搭載されている。
燃料電池１は、反応ガスを化学反応させて電力を得るタイプのもので、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜２をアノード３とカソード４とで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されており（図１では単セルのみを示す）、アノード３の反応ガス流路５に燃料ガスとして水素ガス（反応ガス）を供給し、カソード４の反応ガス流路６に酸化剤ガスとして酸素（反応ガス）を含む空気を供給すると、アノード３で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜２を通過してカソード４まで移動して、カソード４で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。カソード側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜２を透過してアノード側に逆拡散するため、アノード側にも生成水が存在する。
【００１３】
空気はスーパーチャージャー（Ｓ／Ｃ）などのコンプレッサ７により所定圧力に加圧され、空気供給流路８を通って燃料電池１のカソード４の反応ガス流路６に供給される。燃料電池１に供給された空気は発電に供された後、燃料電池１からカソード側の生成水と共に空気排出流路９に排出され、圧力制御弁１０を介して希釈装置１１に導入される。以下、燃料電池１に供給される空気を供給空気、燃料電池１から排出される空気を排出空気として区別する。空気供給流路８においてコンプレッサ７よりも上流には、燃料電池１に供給される空気の重量流量（以下、空気流量と略す）ＱＡを検出する空気流量検出センサ１２が設けられている。
【００１４】
一方、水素タンク１５から供給される水素ガスは水素ガス供給流路１７を流通し、その途中でレギュレータ１６によって所定圧力に減圧され、流量制御弁２７により所定流量に制御され、エゼクタ１９を通って燃料電池１のアノード３の反応ガス流路５に供給される。そして、消費されなかった未反応の水素ガスは、燃料電池１からアノードオフガス（反応残ガス）として排出され、アノードオフガス流路１８を通ってエゼクタ１９に吸引され、水素タンク１５から供給される新鮮な水素ガスと合流し再び燃料電池１のアノード３に供給される。すなわち、燃料電池１から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス流路１８、およびエゼクタ１９よりも下流の水素ガス供給流路１７を通って、燃料電池１を循環する。なお、この実施例において、エゼクタ１９よりも下流の水素ガス供給流路１７とアノードオフガス流路１８は燃料ガス循環流路２０を構成する。
【００１５】
アノードオフガス流路１８からは、排出弁２１を備えたアノードオフガス排出流路（排出流路）２２が分岐しており、アノードオフガス排出流路２２は希釈装置１１に接続されている。この希釈装置１１において、アノードオフガス排出流路２２から排出されたアノードオフガスが、空気排出流路９から排出された排出空気によって希釈処理されて排出される。
【００１６】
燃料電池１の発電で得られた電力は車両駆動用モータなどの負荷に供給されるが、そのときの発電電流ＩＦＣが電流計２５によって検出される。
燃料電池１は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと略す）３０により制御され、そのため、ＥＣＵ３０には、空気流量検出センサ１２、電流計２５などからの信号が入力され、コンプレッサ７の回転数、流量制御弁２７および圧力制御弁１０の開度、排出弁２１の開閉などの制御が行われる。
【００１７】
このように構成された燃料電池システムにおいては、連続運転をしていると、前述したように燃料ガス循環流路２０を流通する水素ガス中の不純物（水分や窒素など）の濃度が高まってきて燃料電池１の発電が不安定になる場合がある。
そこで、この燃料電池の排出装置では、判断部Ａにより燃料電池システムが一定時間連続運転したと判断されたとき、および、判断部Ｂにより燃料電池１の発電の安定性が低下したと判断されたときに、不純物排出要求ありと判断して排出弁２１を開き、不純物を含むアノードオフガスをアノードオフガス流路１８からアノードオフガス排出流路２２を介して希釈装置１１に排出し（以下、この処理を不純物排出処理と称す）、燃料電池１のアノード３を流通する水素ガス中の不純物濃度を所定値以下となるように管理して、燃料電池１の発電を安定した状態に保持している。なお、判断部Ｂによる発電安定性低下の判断は、例えば、燃料電池１のセル電圧のうち一番低いセル電圧が予め設定された下限電圧を下回った場合とすることができる。
【００１８】
特に、この実施例１における燃料電池の排出装置では、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出し不純物排出処理を実行した場合には、該不純物排出処理において排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しても排出弁２１の開放を禁止し、また、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出し不純物排出処理を実行した場合には、該不純物排出処理において排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しても排出弁２１の開放を禁止することとした。これにより、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止するようにしている。
【００１９】
次に、実施例１における不純物排出処理制御について、図２のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ１０１において、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ａによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ１０２に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ１０３に進み、排出弁２１を開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに排出弁２１を開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００２０】
一方、ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから未だ所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ１０４に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、すなわち排出弁２１の開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図３のタイムチャートに示すように、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは排出弁２１の開放が禁止され、所定時間Ｔ１の経過後に排出弁２１の開放が許可されて、判断部Ａの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００２１】
また、ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ａによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ１０５に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ｂによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ１０７に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ｂによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ１０６に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
ステップＳ１０６における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過している場合には、ステップＳ１０３に進み、排出弁２１を開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに排出弁２１を開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００２２】
一方、ステップＳ１０６における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから未だ所定時間Ｔ２が経過していない場合には、ステップＳ１０７に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、すなわち排出弁２１の開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図３のタイムチャートに示すように、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは排出弁２１の開放が禁止され、所定時間Ｔ２の経過後に排出弁２１の開放が許可されて、判断部Ｂの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００２３】
なお、図４は、図２に示すフローチャートにおけるステップＳ１０２，Ｓ１０６を備えていない比較例におけるタイムチャートである。この比較例の場合には、判断部Ａの判断に基づいて実行する不純物排出処理と判断部Ｂの判断に基づいて実行する不純物排出処理が互いに関連性なく実行されるため、不純物排出処理が終了してから短時間しか経過していないのに再び不純物排出処理が行われたり、あるいは、２つの判断部の判断に基づく不純物排出処理が連続して長時間に亘って行われたりする場合がある。そのため、アノードオフガスが過剰に排出されて、発電効率が低下したり、希釈装置１１への水素ガス流入量が増大して、希釈後の水素濃度が不安定になる虞がある。
【００２４】
実施例１の排出装置によれば、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止することができるので、発電に供されず不純物と共に排出される水素ガスの量を従来よりも減少することができて、発電効率が向上する。さらに、希釈装置１１への水素ガスの流入量が最適化されるので、希釈後の水素濃度を安定させることができる。
この実施例１においては、ＥＣＵ３０がステップＳ１０１あるいはＳ１０５の処理を実行することにより、排出弁２１の開放を制御する二つの開弁制御部が実現される。
【実施例２】
【００２５】
次に、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例２を図５から図７の図面を参照して説明する。
実施例２における燃料電池の排出装置が実施例１のものと大きく相違する点は、実施例２では、アノードオフガスを排出するための排出弁を２つ備えていることである。
詳述すると、図５に示すように、アノードオフガス流路１８からは、第１排出弁２１Ａを備えたアノードオフガス排出流路（排出流路）２２が分岐しており、アノードオフガス排出流路２２は希釈装置１１に接続されている。さらに、第１排出弁２１Ａより上流のアノードオフガス排出流路２２からは第２排出弁２１Ｂを備えたアノードオフガス排出流路２４が分岐しており、このアノードオフガス排出流路２４も希釈装置１１に接続されている。この希釈装置１１において、アノードオフガス排出流路２２，２４から排出されたアノードオフガスが、空気排出流路９から排出された排出空気によって希釈処理されて排出される。
第１排出弁２１Ａは、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断したときに開放される排出弁であり、第２排出弁２１Ｂは、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断したときに開放される排出弁である。
それ以外の構成については実施例１の燃料電池の排出装置と同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
この実施例２における燃料電池システムでは、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して第１排出弁２１Ａの開放指令を出し不純物排出処理を実行した場合には、該不純物排出処理において第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して第２排出弁２１Ｂの開放指令を出しても第２排出弁２１Ｂの開放を禁止し、また、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して第２排出弁２１Ｂの開放指令を出し不純物排出処理を実行した場合には、該不純物排出処理において第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して第１排出弁２１Ａの開放指令を出しても第１排出弁２１Ａの開放を禁止することとした。これにより、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止するようにしている。
【００２７】
次に、実施例２における不純物排出処理制御について、図６のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ２０１において、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断し第１排出弁２１Ａの開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ２０１における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ａによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ２０２に進み、第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
ステップＳ２０１における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ａによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ２０３に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ２０３における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ２０４に進み、第１排出弁２１Ａを開放する。すなわち、この場合には、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに第１排出弁２１Ａを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００２８】
一方、ステップＳ２０３における判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから未だ所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ２０２に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持し、つまり第１排出弁２１Ａの開放を禁止する。この場合には、図７のタイムチャートに示すように、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは第１排出弁２１Ａの開放が禁止され、所定時間Ｔ１の経過後に第１排出弁２１Ａの開放が許可されて、判断部Ａの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００２９】
そして、ステップＳ２０２あるいはステップＳ２０４の処理を実行した後、ステップＳ２０５に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断し第２排出弁２１Ｂの開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ２０５における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ｂによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ２０８に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ２０５における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ｂによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ２０６に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
ステップＳ２０６における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過している場合には、ステップＳ２０７に進み、第２排出弁２１Ｂを開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに第２排出弁２１Ｂを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００３０】
一方、ステップＳ２０６における判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから未だ所定時間Ｔ２が経過していない場合には、ステップＳ２０８に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持し、すなわち第２排出弁２１Ｂの開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図７タイムチャートに示すように、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは第２排出弁２１Ｂの開放が禁止され、所定時間Ｔ２の経過後に第２排出弁２１Ｂの開放が許可されて、判断部Ｂの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００３１】
なお、図８は、図６に示すフローチャートにおけるステップＳ２０３，Ｓ２０６を備えていない比較例におけるタイムチャートである。この比較例の場合には、判断部Ａの判断に基づいて実行する不純物排出処理と判断部Ｂの判断に基づいて実行する不純物排出処理が互いに関連性なく実行されるため、第１排出弁２１Ａを介して行われる不純物排出処理が終了してから短時間しか経過していないのに第２排出弁２１Ｂを介した不純物排出処理が行われたり、あるいは、第１排出弁２１Ａを介した不純物排出処理に連続して第２排出弁２１Ｂを介した不純物排出処理が行われる場合がある。そのため、アノードオフガスが過剰に排出されて、発電効率が低下したり、希釈装置１１への水素ガス流入量が増大して、希釈後の水素濃度が不安定になる虞がある。
【００３２】
実施例２の排出装置によれば、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止することができるので、発電に供されず不純物と共に排出される水素ガスの量を従来よりも減少することができて、発電効率が向上する。さらに、希釈装置１１への水素ガスの流入量が最適化されるので、希釈後の水素濃度を安定させることができる。
この実施例２においては、ＥＣＵ３０がステップＳ２０１の処理を実行することにより、第１排出弁２１Ａの開放を制御する開弁制御部が実現され、ＥＣＵ３０がＳ２０５の処理を実行することにより、第２排出弁２１Ｂの開放を制御する開弁制御部が実現される。
【実施例３】
【００３３】
次に、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例３を図９から図１１の図面を参照して説明する。なお、実施例３における排出装置の構成は実施例１と同じであるので、図１を援用して、その説明は省略する。
実施例３における燃料電池の排出装置では、判断部Ａと判断部Ｂのいずれの判断部によって不純物排出要求の有無を判定するかが予め燃料電池１の運転状況によって設定されている点が、実施例１と相違する。
詳述すると、この実施例３では、燃料電池１が安定した発電状態にあるときを「Ａモード」とし、それ以外のときを「Ｂモード」として、判断部を切り換えるものとし、Ａモードの場合には判断部Ａにより不純物排出要求の有無を判定し、Ｂモードの場合には判断部Ｂによって不純物排出要求の有無を判定することとした。
【００３４】
実施例３における不純物排出処理制御について、図９のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ３０１においてモード判別処理を実行する。モード判別処理は、図１０のフローチャートに示されるサブルーチンに従って実行される。すなわち、始めに燃料電池１が停止状態か否かを判定する（ステップＳ３０１１）。ステップＳ３０１１における判定結果が「ＹＥＳ」（停止状態である）の場合は「Ｂモード」に設定される（ステップＳ３０１２）。ステップＳ３０１１における判定結果が「ＮＯ」（停止状態でない）の場合は、燃料電池１の発電状態が安定しているか否かを判定する（ステップＳ３０１３）。ステップＳ３０１３における判定結果が「ＮＯ」（不安定）の場合は「Ｂモード」に設定され（ステップＳ３０１２）、ステップＳ３０１３における判定結果が「ＹＥＳ」（安定）の場合は「Ａモード」に設定される（ステップＳ３０１４）。
なお、発電状態が安定しているか否かは、例えば、燃料電池１の温度や発電負荷の大小によって判断され、燃料電池１の温度が所定温度より低いとき、または、発電負荷の低い状態が所定時間以上続いたときは、不安定と判断される。
【００３５】
そして、ステップＳ３０１のモード判別処理を実行した後、ステップＳ３０２に進み、ＡモードかＢモードかを判定する。
ステップＳ３０２においてＡモードと判定した場合には、ステップＳ３０３に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ３０３における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ａによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ３０４に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ３０３における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ａによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ３０５に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ３０５における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ３０６に進み、排出弁２１を開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに排出弁２１を開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００３６】
一方、ステップＳ３０５における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから未だ所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ３０４に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、すなわち排出弁２１の開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図１１のタイムチャートに示すように、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ｂの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは排出弁２１の開放が禁止され、所定時間Ｔ１の経過後に排出弁２１の開放が許可されて、判断部Ａの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００３７】
また、ステップＳ３０２においてＢモードと判定した場合には、ステップＳ３０７に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１の開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ３０７における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ｂによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ３０８に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ３０７における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ｂによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ３０９に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
ステップＳ３０９における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過している場合には、ステップＳ３１０に進み、排出弁２１を開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに排出弁２１を開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００３８】
一方、ステップＳ３０９における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから未だ所定時間Ｔ２が経過していない場合には、ステップＳ３０８に進んで排出弁２１の閉弁状態を保持し、すなわち排出弁２１の開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図１１のタイムチャートに示すように、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ａの判断により排出弁２１を開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは排出弁２１の開放が禁止され、所定時間Ｔ２の経過後に排出弁２１の開放が許可されて、判断部Ｂの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００３９】
なお、図１２は、図９に示すフローチャートにおけるステップＳ３０５，Ｓ３０９を備えていない比較例におけるタイムチャートである。この比較例の場合には、判断部Ａの判断に基づいて実行する不純物排出処理と判断部Ｂの判断に基づいて実行する不純物排出処理が互いに関連性なく実行されるため、不純物排出処理が終了してから短時間しか経過していないのに再び不純物排出処理が行われたり、あるいは、２つの判断部の判断に基づく不純物排出処理が連続して長時間に亘って行われたりする場合がある。そのため、アノードオフガスが過剰に排出されて、発電効率が低下したり、希釈装置１１への水素ガス流入量が増大して、希釈後の水素濃度が不安定になる虞がある。
【００４０】
実施例３の排出装置によれば、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止することができるので、発電に供されず不純物と共に排出される水素ガスの量を従来よりも減少することができて、発電効率が向上する。さらに、希釈装置１１への水素ガスの流入量が最適化されるので、希釈後の水素濃度を安定させることができる。
この実施例１においては、ＥＣＵ３０がステップＳ３０３あるいはＳ３０７の処理を実行することにより、排出弁２１の開放を制御する二つの開弁制御部が実現される。
【実施例４】
【００４１】
次に、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例４を図１３および図１４の図面を参照して説明する。なお、実施例４における排出装置の構成は、第１排出弁２１Ａと第２排出弁２１Ｂを備える実施例２と同じであるので、図２を援用して、その説明は省略する。
実施例４における燃料電池の排出装置では、実施例３の場合と同様に、判断部Ａと判断部Ｂのいずれの判断部によって不純物排出要求の有無を判定するかが予め燃料電池１の運転状況によって設定されている点が、実施例２と相違する。
詳述すると、この実施例４では、燃料電池１が安定した発電状態にあるときを「Ａモード」とし、それ以外のときを「Ｂモード」として、判断部を切り換えるものとし、Ａモードの場合には判断部Ａにより不純物排出要求の有無を判定し、Ｂモードの場合には判断部Ｂによって不純物排出要求の有無を判定することとした。
【００４２】
実施例４における不純物排出処理制御について、図１３のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ４０１においてモード判別処理を実行する。モード判別処理は実施例３の場合と同じであるので、その説明は省略する。
ステップＳ４０１のモード判別処理を実行した後、ステップＳ４０２に進み、ＡモードかＢモードかを判定する。
ステップＳ４０２においてＡモードと判定した場合には、ステップＳ４０３に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して第１排出弁２１Ａの開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ４０３における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ａによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ４０４に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ４０３における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ａによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ４０５に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ４０５における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ４０６に進み、第１排出弁２１Ａを開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに第１排出弁２１Ａを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ４０５における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから未だ所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ４０４に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持し、すなわち第１排出弁２１Ａの開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図１４のタイムチャートに示すように、判断部Ａにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ｂの判断により第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは第１排出弁２１Ａの開放が禁止され、所定時間Ｔ１の経過後に第１排出弁２１Ａの開放が許可されて、判断部Ａの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００４４】
また、ステップＳ４０２においてＢモードと判定した場合には、ステップＳ４０７に進み、判断部Ｂが不純物排出要求ありと判断して第２排出弁２１Ｂの開放指令を出しているか否かを判定する。
ステップＳ４０７における判定結果が「ＮＯ」（判断部Ｂによる開放指令なし）である場合は、ステップＳ４０８に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ４０７における判定結果が「ＹＥＳ」（判断部Ｂによる開放指令あり）である場合は、ステップＳ４０９に進み、判断部Ａが不純物排出要求ありと判断して第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
ステップＳ４０９における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過している場合には、ステップＳ４１０に進み、第２排出弁２１Ｂを開放して、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されると直ちに第２排出弁２１Ｂを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００４５】
一方、ステップＳ４０９における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから未だ所定時間Ｔ２が経過していない場合には、ステップＳ４０８に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持し、すなわち第２排出弁２１Ｂの開放を禁止して、本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合には、図１４のタイムチャートに示すように、判断部Ｂにより不純物排出要求ありと判断されても、判断部Ａの判断により第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過するまでは第２排出弁２１Ｂの開放が禁止され、所定時間Ｔ２の経過後に第２排出弁２１Ｂの開放が許可されて、判断部Ｂの判断に基づく不純物排出処理が実行される。
【００４６】
なお、図１５は、図１３に示すフローチャートにおけるステップＳ４０５，Ｓ４０９を備えていない比較例におけるタイムチャートである。この比較例の場合には、判断部Ａの判断に基づいて実行する不純物排出処理と判断部Ｂの判断に基づいて実行する不純物排出処理が互いに関連性なく実行されるため、第１排出弁２１Ａを介して行われる不純物排出処理が終了してから短時間しか経過していないのに第２排出弁２１Ｂを介した不純物排出処理が行われたり、あるいは、第２排出弁２１Ｂを介した不純物排出処理に連続して第１排出弁２１Ａを介した不純物排出処理が行われる場合がある。そのため、アノードオフガスが過剰に排出されて、発電効率が低下したり、希釈装置１１への水素ガス流入量が増大して、希釈後の水素濃度が不安定になる虞がある。
【００４７】
実施例４の排出装置によれば、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止することができるので、発電に供されず不純物と共に排出される水素ガスの量を従来よりも減少することができて、発電効率が向上する。さらに、希釈装置１１への水素ガスの流入量が最適化されるので、希釈後の水素濃度を安定させることができる。
この実施例４においては、ＥＣＵ３０がステップＳ４０３の処理を実行することにより、第１排出弁２１Ａの開放を制御する開弁制御部が実現され、ＥＣＵ３０がＳ４０７の処理を実行することにより、第２排出弁２１Ｂの開放を制御する開弁制御部が実現される。
【００４８】
前述した実施例１〜実施例４において、所定時間Ｔ１，Ｔ２は同じでもよいし、互いに相違してもよい。また、所定時間Ｔ１，Ｔ２は固定値であってもよいし、あるいは、希釈装置１１に供給される希釈ガスすなわちカソードオフガスの流量やこの流量を制御しているパラメータ（例えば、燃料電池１の発電電流ＩＦＣなど）に基づいて算出あるいは補正してもよい。さらに、燃料電池１のアノード３に供給される水素ガスの流量や圧力や温度、排出弁２１の下流圧力、あるいはそれらを制御しているパラメータを用いて、所定時間Ｔ１，Ｔ２を算出あるいは補正してもよい。
このようにすると、燃料電池１の運転状況に応じて排出弁２１，２１Ａ，２１Ｂの開放インターバルを最適な時間に変更することができるので、不純物を含む反応残ガスの過剰排出をより適正に防止することができる。
【実施例５】
【００４９】
次に、この発明に係る燃料電池の排出装置の実施例５を図１６から図１８の図面を参照して説明する。なお、実施例５における排出装置の構成は、第１排出弁２１Ａと第２排出弁２１Ｂを備える実施例２と同じであるので、図２を援用して、その説明は省略する。
実施例５における燃料電池の排出装置では、第１排出弁２１Ａを開放して不純物排出処理をすべきか否かについて時間的要素と発電性能的要素の２つの要素に基づいて判断し、同様に、第２排出弁２１Ｂを開放して不純物排出処理をすべきか否かについても時間的要素と発電性能的要素の２つの要素に基づいて判断する点が、前述した実施例２と相違する。
ここで、時間的要素に基づく不純物排出要求（排出弁開放要求）の判断は、燃料電池１の運転時間が所定時間経過したか否かにより行われ、発電性能的要素に基づく不純物排出要求（排出弁開放要求）の判断は、全セル電圧の平均値から最低セル電圧を減算した差の値（以下、セル電圧差と称す）が所定値以上か否かにより行われる。
そして、実施例５においては、第１排出弁２１Ａと第２排出弁２１Ｂの開放要求の時間的閾値がそれぞれ別々に設定され、第１排出弁２１Ａと第２排出弁２１Ｂの発電性能的閾値がそれぞれ別々に設定されている。
【００５０】
以下、実施例５における不純物排出処理制御について、図１６および図１７のフローチャートに従って説明する。
なお、以下の説明では、第１排出弁２１Ａを時間的要素に基づく開放要求判断により開放して不純物を排出した場合を定期排出Ａと称し、第１排出弁２１Ａを発電性能的要素に基づく開放要求判断により開放して不純物を排出した場合をセル電圧排出Ａと称し、
第２排出弁２１Ｂを時間的要素に基づく開放要求判断により開放して不純物を排出した場合を定期排出Ｂと称し、第２排出弁２１Ｂを発電性能的要素に基づく開放要求判断により開放して不純物を排出した場合をセル電圧排出Ｂと称す。
【００５１】
まず、ステップＳ５０１において、セル電圧差ｄＶが第１閾値ｄＶａ以上か否かを判定する。
ステップＳ５０１における判定結果が「ＹＥＳ」（ｄＶ≧ｄＶａ）である場合は、ステップＳ５０２に進んでタイマーＡをリセットし（ＴＡ←０）、さらにステップＳ５０３に進み、定期排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５０３における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、定期排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過している場合には、ステップＳ５０４に進み、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５０４における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ５０５に進み、第１排出弁２１Ａを開放する。すなわち、この場合には、セル電圧差ｄＶが第１閾値ｄＶａ以上となって不純物排出要求ありと判断されると直ちに第１排出弁２１Ａを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００５２】
一方、ステップＳ５０３における判定結果が「ＮＯ」（定期排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから未だ所定時間Ｔ２が経過していない）の場合、および、ステップＳ５０４における判定結果が「ＮＯ」（第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過していない）の場合には、ステップＳ５０６に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持し、つまり第１排出弁２１Ａの開放を禁止する。この場合には、図１８のタイムチャートにおいてＥＡ１で示すように、セル電圧差ｄＶの増大により第１排出弁２１Ａの開放要求ありと判断されても、定期排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過し、且つ、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過するまでは、第１排出弁２１Ａの開放が禁止され、Ｔ１，Ｔ２の経過後に第１排出弁２１Ａの開放が許可されて、セル電圧排出Ａによる不純物排出処理が実行される。
【００５３】
また、ステップＳ５０１における判定結果が「ＮＯ」（ｄＶ＜ｄＶａ）の場合は、ステップＳ５０７に進み、タイマーＡをインクリメントし（ＴＡ←ＴＡ＋１）、定期排出Ａ終了後の経過時間ＴＡを計測する。
次に、ステップＳ５０８に進み、セル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ３が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５０８における判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、セル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ３が経過していない場合には、ステップＳ５０９に進み、第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５０８における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、セル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ３が経過している場合には、ステップＳ５１０に進み、燃料電池１の発電履歴が安定しているか否かを判定する。発電履歴が安定しているか否かは、例えば、燃料電池１の温度や発電負荷の大小によって判断され、燃料電池１の温度が所定温度より低いとき、または、発電負荷の低い状態が所定時間以上続いたときは、発電履歴が不安定と判断される。
【００５４】
ステップＳ５１０における判定結果が「ＮＯ」（発電履歴不安定）である場合は、ステップＳ５１１に進み、タイマーＡで計測している経過時間ＴＡが所定時間Ｔ４を越えたか否かを判定する。
ステップＳ５１１における判定結果が「ＮＯ」（ＴＡ≦Ｔ４）である場合は、ステップＳ５０６に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
一方、ステップＳ５１１における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＡ＞Ｔ４）である場合は、ステップＳ５１２に進み、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５１２における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ５０９に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５１２における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ５１３に進んでタイマーＡをリセットし（ＴＡ←０）、さらにステップＳ５１４に進んで第１排出弁２１Ａを開放して、定期排出Ａによる不純物排出処理を実行する。すなわち、発電履歴が不安定なときには、定期排出ＡのインターバルはＴ４以上となる。なお、このときの定期排出Ａを図１８のタイムチャートにおいてＥＡ２で示す。
【００５５】
ステップＳ５１０における判定結果が「ＹＥＳ」（発電履歴安定）である場合は、ステップＳ５１５に進み、タイマーＡで計測している経過時間ＴＡが所定時間Ｔ５を越えたか否かを判定する。
ステップＳ５１５における判定結果が「ＮＯ」（ＴＡ≦Ｔ５）である場合は、ステップＳ５０９に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５１５における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＡ＞Ｔ５）である場合は、ステップＳ５１２に進み、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５１２における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ５０９に進んで第１排出弁２１Ａの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５１２における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過している場合には、ステップＳ５１３に進んでタイマーＡをリセットし（ＴＡ←０）、さらにステップＳ５１４に進んで第１排出弁２１Ａを開放して、定期排出Ａによる不純物排出処理を実行する。すなわち、発電履歴が不安定なときには、定期排出ＡのインターバルはＴ５以上となる。なお、このときの定期排出Ａを図１８のタイムチャートにおいてＥＡ３で示す。
なお、所定時間Ｔ４，Ｔ５は、発電履歴が安定か否かの判定結果が変わっても連続して定期排出Ａが実行されないような値に設定する。
【００５６】
ステップＳ５０５，５０６，５０９，５１４の処理を実行した後、ステップＳ５１６に進み、セル電圧差ｄＶが第２閾値ｄＶｂ以上か否かを判定する。
ステップＳ５１６における判定結果が「ＹＥＳ」（ｄＶ≧ｄＶｂ）である場合は、ステップＳ５１７に進んでタイマーＢをリセットし（ＴＢ←０）、さらにステップＳ５１８に進み、定期排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ７が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５１８における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、定期排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ７が経過している場合には、ステップＳ５１９に進み、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５１９における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過している場合には、ステップＳ５２０に進み、第２排出弁２１Ｂを開放する。すなわち、この場合には、セル電圧差ｄＶが第２閾値ｄＶｂ以上となって不純物排出要求ありと判断されると直ちに第２排出弁２１Ｂを開放して不純物排出処理を実行することとなる。
【００５７】
一方、ステップＳ５１８における判定結果が「ＮＯ」（定期排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから未だ所定時間Ｔ７が経過していない）の場合、および、ステップＳ５１９における判定結果が「ＮＯ」（第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過していない）の場合には、ステップＳ５２１に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持し、つまり第２排出弁２１Ｂの開放を禁止する。この場合には、図１８のタイムチャートにおいてＥＢ１で示すように、セル電圧差ｄＶの増大により第２排出弁２１Ｂの開放要求ありと判断されても、定期排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ７が経過し、且つ、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過するまでは、第２排出弁２１Ｂの開放が禁止され、Ｔ６，Ｔ７の経過後に第２排出弁２１Ｂの開放が許可されて、セル電圧排出Ｂによる不純物排出処理が実行される。
【００５８】
また、ステップＳ５１６における判定結果が「ＮＯ」（ｄＶ＜ｄＶｂ）の場合は、ステップＳ５２２に進み、タイマーＢをインクリメントし（ＴＢ←ＴＢ＋１）、定期排出Ｂ終了後の経過時間ＴＢを計測する。
次に、ステップＳ５２３に進み、セル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ８が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５２３における判定結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、セル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ８が経過していない場合には、ステップＳ５２４に進み、第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５２３における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、セル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ８が経過している場合には、ステップＳ５２５に進み、燃料電池１の発電履歴が安定しているか否かを判定する。発電履歴が安定しているか否かの判定基準はステップＳ５１０における場合と同じである。
【００５９】
ステップＳ５２５における判定結果が「ＮＯ」（発電履歴不安定）である場合は、ステップＳ５２６に進み、タイマーＢで計測している経過時間ＴＢが所定時間Ｔ９を越えたか否かを判定する。
ステップＳ５２６における判定結果が「ＮＯ」（ＴＢ≦Ｔ９）である場合は、ステップＳ５２１に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持する。
一方、ステップＳ５２６における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＢ＞Ｔ９）である場合は、ステップＳ５２７に進み、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５２７における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過していない場合には、ステップＳ５２４に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５２７における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過している場合には、ステップＳ５２８に進んでタイマーＢをリセットし（ＴＢ←０）、さらにステップＳ５２９に進んで第２排出弁２１Ｂを開放して、定期排出Ｂによる不純物排出処理を実行する。すなわち、発電履歴が不安定なときには、定期排出ＢのインターバルはＴ９以上となる。なお、このときの定期排出Ｂを図１８のタイムチャートにおいてＥＢ２で示す。
【００６０】
ステップＳ５２５における判定結果が「ＹＥＳ」（発電履歴安定）である場合は、ステップＳ５３０に進み、タイマーＢで計測している経過時間ＴＢが所定時間Ｔ１０を越えたか否かを判定する。
ステップＳ５３０における判定結果が「ＮＯ」（ＴＢ≦Ｔ１０）である場合は、ステップＳ５２４に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５３０における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＢ＞Ｔ１０）である場合は、ステップＳ５２７に進み、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過したか否かを判定する。
ステップＳ５２７における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過していない場合には、ステップＳ５２４に進んで第２排出弁２１Ｂの閉弁状態を保持する。
ステップＳ５２７における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過している場合には、ステップＳ５２８に進んでタイマーＢをリセットし（ＴＢ←０）、さらにステップＳ５２９に進んで第２排出弁２１Ｂを開放して、定期排出Ｂによる不純物排出処理を実行する。すなわち、発電履歴が不安定なときには、定期排出ＢのインターバルはＴ１０以上となる。なお、このときの定期排出Ｂを図１８のタイムチャートにおいてＥＢ３で示す。
なお、所定時間Ｔ９，Ｔ１０は、発電履歴が安定か否かの判定結果が変わっても連続して定期排出Ａが実行されないような値に設定する。
【００６１】
このように、実施例５では、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａの要求があっても、第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過していないときには、第１排出弁２１Ａの開放が禁止されて、定期排出Ａまたはセル電圧排出Ａは実行されずに待機状態となる。
そして、第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ１が経過していても、定期排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ２が経過していないときには第１排出弁２１Ａの開放が禁止されてセル電圧排出Ａの実行が禁止され、セル電圧排出Ａにより第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ３が経過していないときには第１排出弁２１Ａの開放が禁止されて定期排出Ａの実行が禁止される。
【００６２】
また、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂの要求があっても、第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過していないときには、第２排出弁２１Ｂの開放が禁止されて、定期排出Ｂまたはセル電圧排出Ｂは実行されずに待機状態となる。
そして、第１排出弁２１Ａを開放してから所定時間Ｔ６が経過していても、定期排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ７が経過していないときには第２排出弁２１Ｂの開放が禁止されてセル電圧排出Ｂの実行が禁止され、セル電圧排出Ｂにより第２排出弁２１Ｂを開放してから所定時間Ｔ８が経過していないときには第２排出弁２１Ｂの開放が禁止されて定期排出Ｂの実行が禁止される。
【００６３】
したがって、実施例５の排出装置によれば、不純物を含むアノードオフガスの過剰排出を防止することができるので、発電に供されず不純物と共に排出される水素ガスの量を従来よりも減少することができて、発電効率が向上する。さらに、希釈装置１１への水素ガスの流入量が最適化されるので、希釈後の水素濃度を安定させることができる。
この実施例５においては、ＥＣＵ３０がステップＳ５０１，Ｓ５１１，Ｓ５１５の処理をそれぞれ実行することにより、第１排出弁２１Ａの開放を制御する開弁制御部がそれぞれ実現され、ＥＣＵ３０がＳ５１６，Ｓ５２６，Ｓ５３０の処理をそれぞれ実行することにより、第２排出弁２１Ｂの開放を制御する開弁制御部がそれぞれ実現される。
【００６４】
実施例５において、所定時間Ｔ１，Ｔ６は同じでもよいし、互いに相違してもよい。また、所定時間Ｔ１，Ｔ６は固定値であってもよいし、あるいは、希釈装置１１に供給される希釈ガスすなわちカソードオフガスの流量やこの流量を制御しているパラメータ（例えば、燃料電池１の発電電流ＩＦＣなど）に基づいて算出あるいは補正してもよい。さらに、燃料電池１のアノード３に供給される水素ガスの流量や圧力や温度、排出弁２１の下流圧力、あるいはそれらを制御しているパラメータを用いて、所定時間Ｔ１，Ｔ６を算出あるいは補正してもよい。
このようにすると、燃料電池１の運転状況に応じて第１、第２排出弁２１Ａ，２１Ｂの開放インターバルを最適な時間に変更することができるので、不純物を含む反応残ガスの過剰排出をより適正に防止することができる。
所定時間Ｔ２，Ｔ３、あるいは、所定時間Ｔ４，Ｔ５、あるいは、所定時間Ｔ７，Ｔ８、あるいは、所定時間Ｔ９，Ｔ１０についても同様のことが言える。
【００６５】
前述した各実施例では、開放を制御される排出弁から排出される反応残ガスをアノードオフガスとしているが、燃料電池のカソードから排出される反応残ガスであるカソードオフガスを再びカソードに循環する燃料電池システムの場合には、開放を制御される排出弁から排出される反応残ガスをカソードオフガスとしても、本発明は成立する。
また、この発明において、燃料電池の燃料ガスは、純粋な水素ガスに限るものではなく、炭化水素を含む燃料を改質して生成される水素リッチなガスであってもよい。
この発明における燃料電池システムは、前述した各実施例のように燃料電池車両に搭載されるものに限られず、定置式の燃料電池システムであってもよい。
また、判断部Ａ，Ｂ、モードＡ，Ｂは、前述した各実施例に限られるものではなく、他の判断基準に基づく判断部や、他のモード区分であってもよく、要は、開弁制御部が複数あればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明に係る燃料電池の排出装置を備えた燃料電池システムの構成図（実施例１）である。
【図２】この発明の実施例１における不純物排出処理制御を示すフローチャートである。
【図３】前記実施例１におけるタイムチャートである。
【図４】前記実施例１に対する比較例におけるタイムチャートである。
【図５】この発明に係る燃料電池の排出装置を備えた燃料電池システムの構成図（実施例２）である。
【図６】この発明の実施例２における不純物排出処理制御を示すフローチャートである。
【図７】前記実施例２におけるタイムチャートである。
【図８】前記実施例２に対する比較例におけるタイムチャートである。
【図９】この発明の実施例３における不純物排出処理制御を示すフローチャートである。
【図１０】前記実施例３におけるモード判別処理を示すフローチャートである。
【図１１】前記実施例３におけるタイムチャートである。
【図１２】前記実施例３に対する比較例におけるタイムチャートである。
【図１３】この発明の実施例４における不純物排出処理制御を示すフローチャートである。
【図１４】前記実施例４におけるタイムチャートである。
【図１５】前記実施例４に対する比較例におけるタイムチャートである。
【図１６】この発明の実施例５における不純物排出処理制御を示すフローチャート（その１）である。
【図１７】この発明の実施例５における不純物排出処理制御を示すフローチャート（その２）である。
【図１８】前記実施例５におけるタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１  燃料電池
２２  アノードオフガス排出流路（排出流路）
２１，２１Ａ，２１Ｂ  排出弁
Ｓ１０１，Ｓ１０５  開弁制御部
Ｓ２０１，Ｓ２０５  開弁制御部
Ｓ３０３，Ｓ３０７  開弁制御部
Ｓ４０３，Ｓ４０７  開弁制御部
Ｓ５０１，Ｓ５１１，Ｓ５１５，Ｓ５１６，Ｓ５２６，Ｓ５３０  開弁制御部
【図１】
2005149932.tif 000003
【図２】
2005149932.tif 000004
【図３】
2005149932.tif 000005
【図４】
2005149932.tif 000006
【図５】
2005149932.tif 000007
【図６】
2005149932.tif 000008
【図７】
2005149932.tif 000009
【図８】
2005149932.tif 000010
【図９】
2005149932.tif 000011
【図１０】
2005149932.tif 000012
【図１１】
2005149932.tif 000013
【図１２】
2005149932.tif 000014
【図１３】
2005149932.tif 000015
【図１４】
2005149932.tif 000016
【図１５】
2005149932.tif 000017
【図１６】
2005149932.tif 000018
【図１７】
2005149932.tif 000019
【図１８】
2005149932.tif 000020