(57)【要約】【課題】  運転停止後のシステム内に残留する水分を迅速かつ十分に除去し、次回システムを速やかに起動させることを課題とする。【解決手段】  アノードオフガスを排出制御するパージ弁２７、カソードガスの圧力を制御するカソード圧力制御弁２８、ならびにアノードオフガスの圧力を検出する圧力センサ３０ｃのそれぞれに対応して電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設け、システムの運転停止の際に、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを選択的に作動させ、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃを加熱し、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃに付着する水分を除去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】
燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
酸化剤ガス供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から供給される燃料ガスと、前記酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスを、前記システム外に排出する酸化剤ガス排出手段と
を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上に設置され、前記システムを停止させる際に、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上を加熱する加熱手段
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記加熱手段は、電気的に発熱する電気加熱ヒータで構成される
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】
前記加熱手段は、前記システムの運転停止指令が発信された際に、前記燃料電池スタックの発電を停止させる以前に作動される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記システムの運転停止指令が発信された際に、前記燃料電池スタックで発電を停止した後、前記燃料電池スタック以外の電源で作動される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池システムは、前記システムの運転が停止される際に、前記システムの運転条件又は前記システムの操作者の判断に基づいて、前記加熱手段を作動させるか否かが選択される
ことを特徴とする請求項１，２、３及び４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記加熱手段に併設されて、前記加熱手段で加熱される前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記加熱手段は、前記温度検出手段で検出された温度、又は予め設定された所定時間の少なくとも一方に基づいて、作動が停止される
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】
前記燃料電池システムは、前記システムの運転が停止される際に、前記システム内をガスでパージする
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】
前記加熱手段は、前記燃料電池スタック以外の外部電源から給電されて作動される
ことを特徴とする請求項１，２，３，５，６及び７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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転停止後のシステム内に残留する水分を、十分かつ速やかに除去する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温環境下で使用される燃料電池システムにおいて、システムの運転停止後、燃料電池内部の水分を除去することが可能な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たものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この文献に記載されたシステムでは、システムの通常運転停止後、空気経路あるいは水素経路の少なくとも一方に乾燥ガスを供給し、乾燥ガスに燃料電池内の水分を含有させて湿潤ガスとして、この湿潤ガスを燃料電池から排出する。空気経路には、燃料電池の下流側と燃料電池の上流側とを接続する循環経路を設け、燃料電池から排出された湿潤ガスを循環経路を介して空気経路に循環させることで燃料電池の余熱を回収する。空気経路における燃料電池の上流側であって循環経路との接続部の下流側には、ガス圧縮機が配置されている。また、湿潤ガス中から水分を分離する水分離貯蔵手段が設けられている。
【特許文献１】特開２００２−２０８４２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、従来の燃料電池システムにあって、システム内を循環する乾燥ガスに残留する水分を含有させる際には、燃料電池およびシステム部品の余熱によって水分を気化させるしかなかった。このため、システム内の水分を乾燥ガスに含有させて外部に排出するためには、かなりの時間がかかってしまい、ひいてはシステムを全停止するまでに長時間を要することになるといった問題を招いていた。
【０００５】
また、システム部品の形状によっては、湿潤ガスの流れが淀むなどの要因により十分な気化特性が得られなかった。このため、水分がシステム内に残り、システム停止後にシステム温度が氷点下となる場合には、システム内に残留した水分が凍結してシステム部品の作動を妨げるおそれがあるといった問題もあった。
【０００６】
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、運転停止後のシステム内に残留する水分を十分かつ迅速に除去し得る燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、酸化剤ガス供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料ガス供給手段から供給される燃料ガスと、前記酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスを、前記システム外に排出する酸化剤ガス排出手段とを有する燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上に設置され、前記システムを停止させる際に、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料ガス供給手段、燃料ガス排出手段、酸化剤ガス排出手段に付着する水分を迅速かつ十分に除去することができる。これにより、次回のシステム起動時にシステム温度が氷点下となる場合であっても、燃料ガス供給手段、燃料ガス排出手段、酸化剤ガス排出手段の凍結が防止され、システムを迅速に起動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す実施例１のシステムは、燃料ガス（ここでは水素）供給装置１からアノードガス供給配管１１を介して水素をアノード極４に供給し、酸化剤ガス（ここでは空気）供給装置２からカソードガス供給配管１４を介して空気をカソード極５に供給し、水素と空気を燃料電池スタック３内で反応させて発電する。その際、アノード極４からは消費されずに残ったアノードオフガスが排出される。また、カソード極５では一部の酸素が消費され、発電により生成した水分を含んだカソードオフガスがカソード極５から排出される。
【００１１】
システムの通常作動時では、アノードオフガスは燃料ガス供給装置１の一部として設置されるエゼクタで構成されるアノードオフガス循環装置（ＲｅＣ）６により、アノードオフガス循環配管１２を介してアノードガス供給配管１１に全量循環されて供給水素と混合されてアノードガスを形成し、再度アノード極４へと供給される。一方、カソードオフガスは、カソードオフガス供給配管１５、燃料電池スタック３に供給される空気を加湿する膜加湿器で構成される加湿装置（Ｈｕ）１０、ならびに開度を調整することによりカソードガス圧力を制御する圧力調整弁で構成されるカソード圧力制御弁２８を経由して混合器（Ｍｉｘｅｒ）７へ供給された後、排気配管１９から外部に排気される。
【００１２】
このような燃料電池システムは、システムコントローラにより運転制御されている、システムコントローラ３３は、本システムの運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。システムコントローラ３３は、本システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを含む本システムの各構成要素に指令を送り、以下に説明する本システムの運転／停止に必要なすべての動作を統括管理して制御する。
【００１３】
システムコントローラ３３は、本システムが例えば車両用の場合には車載されたバッテリ２５から給電され、本システムで発電が行われていない場合に、バッテリ２５から給電された電力を各種処理動作を行うための電力として使用する。システムコントローラ３３は、作動選択手段２４から与えられる選択信号に基づいて、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを作動させるか否かを選択する。
【００１４】
作動選択手段２４は、システムを停止した際に、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを作動させて、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した弁ならびにセンサを加熱するか否かを選択して選択信号をシステムコントローラ３３に与える選択手段として機能し、例えば切り替えスイッチ等で構成される。作動選択手段２４は、システム操作者の判断で操作される。もしくは、システムコントローラ３３が、カレンダーや所定期間の温度傾向、システム停止指令発信時の外気温度などの、システムが氷点下の環境で運転される可能性があると判断できるデータ（運転条件）に基づいて、システムコントローラ３３により選択作動される。
【００１５】
このようなシステムコントローラ３３は、燃料電池スタック３の出力電圧を検知する電圧検知手段３２を備えている。電圧検知手段３２において予め設定された閾値よりも低い電圧が検知された場合には、システムコントローラ３３から発信されるパージ指令に基づいて、アノードオフガス循環装置６に設置されシャットオフ弁で構成されるパージ弁２７ならびにアノードオフガス供給配管１３を介してアノードオフガスが混合器７に排出される。これと同時に、燃料ガス供給装置１で燃料電池スタック３への水素供給圧力を一定に保つことにより、燃料ガス供給装置１からの水素の供給流量がアノードオフガス流量と同量だけ増量される。この際、混合気中の水素濃度が可燃濃度未満となるように、供給空気流量も運転条件に応じて増量される。
【００１６】
混合器７は、パージ弁２７を介してアノードオフガスが供給された際には、アノードオフガスとカソードオフガスとを混合して、可燃濃度未満の水素濃度の混合気を形成する。  ここで、加湿ガスが流れる位置に配置され、システムが氷点下に放置された場合に内部に付着する水が凍結して正常に機能しなくなる可能性が想定される、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８、燃料電池スタック３の出口水素配管に設置されてアノードオフガスの圧力を検出する圧力センサ３０ｃには、対応する弁ならびにセンサを加熱する加熱手段としての電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、及び対応する弁ならびにセンサの温度を検出する温度検出手段としての温度センサ２９ｄ，２９ｈ，２９ｃがそれぞれ設置されている。
【００１７】
パージ弁２７は、燃料電池スタック３から排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段を構成する構成部材として機能し、カソード圧力制御弁２８は、燃料電池スタック３から排出される酸化剤オフガスを、システム外に排出する酸化剤ガス排出手段を構成する構成部材として機能し、圧力センサ３０ｃは、燃料ガスを燃料電池スタック３に供給する燃料ガス供給手段を構成する構成部材として機能する。
【００１８】
電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、システムコントローラ３３からの通電指令に基づいて、対応する各弁ならびにセンサの加熱、および加熱終了判断が可能に構成されている。電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、ＰＴＣヒータなどの自己温度調節機能を有する電気ヒータで構成され、かつ設置された周辺の部品の耐熱温度以下で温度が飽和するよう設定されており、常時通電しても自動的にヒータ温度が調整されて周辺部品の性能低下を生じることがないように構成されている。ここでは例えば、飽和温度が水の沸点よりも高い温度として、１１０℃程度に設定されている。
【００１９】
アノードガス供給配管１１には、冷媒により燃料電池スタック３に供給する水素を、所望の温度に加熱する熱交換器で構成された水素ヒータ（Ｈｅｘ）８が設置されている。この水素ヒータ８を介して燃料電池スタック３から送出された冷媒は、冷媒ポンプ２１により駆動されて三方弁２２に流入する。三方弁２２は、システム起動時において、十分に燃料電池スタック３が暖気されていない場合に、燃料電池スタック３に供給される冷媒を冷媒冷却装置（Ｒａｄ）９をバイパスする冷媒バイパス配管２３に供給するための流路切替弁である。この三方弁２２は、冷媒が燃料電池スタックを循環する冷媒通路２０に設置された温度センサ２９ｊで検知された冷媒温度に基づいて、システムコントローラ３３で開度が調整され、燃料電池スタック３の入口側の冷媒の温度を適切な温度に調整するように制御される。
【００２０】
燃料ガス供給装置１の水素出口側には、燃料ガス供給装置１の出口側の水素の圧力を検出する圧力センサ３０ａと水素の温度を検出する温度センサ２９ａが設けられ、酸化剤ガス供給装置２の空気出口側には、酸化剤ガス供給装置２の出口側の空気の圧力を検出する圧力センサ３０ｂと空気の温度を検出する温度センサ２９ｂが設けられている。また、水素ヒータ８と燃料電池スタック３との間のアノードガス供給配管１１には、この部位の水素の温度を検出する温度センサ２９ｅが設けられ、加湿装置１０と燃料電池スタック３との間のカソードガス供給配管１４には、この部位の空気の温度を検出する温度センサ２９ｆが設けられている。さらに、カソード圧力制御弁２８と混合器７との間には、混合器７に流入するカソードオフガスの温度を検出する温度センサ２９ｈが設けられ、混合器７の出口側には、混合器７から排出された排出ガスの温度を検出する温度センサ２９ｇが設けられている。
【００２１】
次に、水分除去の手順を示す図２のフローチャートならびに図３を参照して、この実施例１の動作を説明する。図３はシステムのパージタイミング、燃料電池スタック３の発電量、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電（オン）／非通電（オフ）タイミングならびにパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８の温度の時間変化を表した図である。
【００２２】
図２において、先ずシステムコントローラ３３からシステムの停止指令が発信された後（ステップＳ２０１）、作動選択手段２４で電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの作動が選択されているか否かが判別され（ステップＳ２０２）、作動が選択されていない場合には、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは通電されずに通常の停止手順でシステムが停止される（ステップＳ２０３）。
【００２３】
一方、システムの操作者が作動選択手段２４で電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを作動させることが選択されている場合は、先ず電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで加熱が必要なパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃの各温度を対応した温度センサ２９ｄ，２９ｈ，２９ｃで検出し（ステップＳ２０４）、各温度センサ２９ｄ、２９ｈ、２９ｃで検出された通電開始温度の最低温度に応じて予め設定された設定通電時間に、各電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電時間を設定した後（ステップＳ２０５）、本システムで継続されている発電で得られた電力を用いて電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電を開始する（ステップＳ２０６）。さらに、燃料電池スタック３の負荷をシステム停止に要する電力および電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに必要な電力の合計電力に調整して設定し、発電を継続する（ステップＳ２０７）。
【００２４】
電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃが通電されると、図３に示すように、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃの温度は、周辺の温度が低下していくのに対して（同図に破線で示す）、上昇する（同図実線で示す）。このように、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで強制的に加熱することで、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８のシール部や摺動部、および圧力センサ３０ｃの受圧部や圧力導入部に付着している水分を気化させる。
【００２５】
この時に、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃに付着した水分を気化させるためには、水の沸点温度まで加熱するための顕熱と、水を気化させるための気化熱が必要となる。しかし、システム温度が予め設定されるシステム運転温度にまで上昇しているシステム停止時においては、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃを加熱することにより、顕熱を小さくして水の気化に要する時間およびエネルギを極力低減することができる。
【００２６】
ここでは、燃料電池スタック３の発電を継続しながら電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを通電するため、加熱時間が比較的長くなって必要な電力が多くなる場合でも、バッテリ２５の蓄電量によらず電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに通電することができる。また、発電に伴って燃料電池スタック３で水が生成されるが、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにより水の沸点以上に加熱しているため、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃで生成される水が凝縮することもない。
【００２７】
次に、加熱によりパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃが図３に示すように、所定の飽和温度に達し、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電時間が、先のステップＳ２０５で設定した設定通電時間を経過したか否かを判別し（ステップＳ２０８）、経過した場合には、各電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電を停止し（ステップＳ２０９）、燃料電池スタック３の発電を停止する。なお、各電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電は、対応する温度センサ２９ｄ，２９ｈ，２９ｃで検出された温度に基づいて、検出温度が所定の温度に達した時に停止させるようにしてもよい。
【００２８】
続いて、発電停止直後、あるいは通電停止から所定時間が経過したか否かを判別して（ステップＳ２１０）経過した場合には、バッテリ２５の電力を用いて燃料ガス供給装置１および酸化剤ガス供給装置２を駆動して、燃料電池スタック３に水素および空気をそれぞれ供給することにより、システム内をパージする（ステップＳ２１１）。その際、混合器７を経由して排出される混合気は、水素濃度が可燃濃度未満、ここでは例えば水素濃度が４％未満となるように、水素、空気の供給量は調整される。パージが開始された後予め設定された所定時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ２１２）、経過した場合には、パージ処理を終了して、システム全停止が完了する（ステップＳ２１３）。
【００２９】
この実施例１においては、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電停止後にシステムが冷える過程においてシステムに残留するガス中の水蒸気が凝縮する可能性があるが、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃは、システム内では比較的高温状態で停止されるため、加熱されていない周辺部品と比較して水が凝縮する程度を低くでき、水の付着量を低減することができる。すなわち、加熱されたパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃよりも周辺部品の方が温度が低いため、水の凝縮は周辺部品で比較的多く生じ易くなり、加熱されたパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃでの水の凝縮量は比較的低く抑制することができる。
【００３０】
これにより、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃに付着する水を気化させて極力排除することができるため、次回のシステム起動時にシステム温度が氷点下となる場合であっても、少なくともパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃが凍結して機能しなくなるといったことは防止され、解凍作業等の特別な作業を必要とせずにシステムを迅速に起動させることが可能となる。あるいは、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃの解凍作業が必要になった場合であっても、解凍作業に費やされる解凍時間を短縮することができ、システムを速やかに起動することができる。
【００３１】
また、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃが電気的に発熱する構成とすることにより、熱源を確保することが容易になる。さらに、燃焼による加熱手段を用いた場合には、燃焼にともなって水分が発生し、発生した水分が凍結しないようにする対策が必要となるが、電気ヒータとすることで加熱による水分の発生が防止できる。
【００３２】
電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを、燃料電池スタック３の発電を停止する以前に作動させることにより、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの作動に要する電力を発電しながら、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃに付着する水分を十分に除去することができる。これにより、バッテリ２５などの補助電源の容量を小さくして、システムをコンパクトに構成することができる。
【００３３】
システムの操作者、もしくはシステムの運転条件に基づいて作動選択手段を作動制御することで、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃの加熱が不必要な場合は加熱を行わず、エネルギの不必要な消費を行わないようにすることができる。
【００３４】
電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、予め実験的に求められた設定通電時間、あるいは電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに併設される温度センサ２９ｄ，２９ｈ，２９ｃで検出された温度に基づいて、加熱を停止する構成とすることにより、加熱のために必要以上の電力、燃料の消費を抑制することができる。
【００３５】
システムを停止する際に、システム内をガスでパージすることにより、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃを含むシステム部品に付着する水分が気化した後の水蒸気をシステム外に排出し、システム温度が低下した時の水分の凝縮、凍結を極力低減することができる。
【実施例２】
【００３６】
図４は本発明の実施例２に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図４に示す実施例２の特徴とするところは、図１に示す構成に比べて、システムの構成は同じであるが、燃料電池スタック３以外の電源、例えば家庭用電源等の外部電源２６をシステムに接続し、燃料電池スタック３の発電停止後、外部電源２６から給電される電力を用いて、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに通電するようにしたことにあり、他は実施例１と同様である。
【００３７】
図５は実施例２における水分除去の手順を示すフローチャートであり、図６はこの実施例２における、システムのパージタイミング、燃料電池スタック３の発電量、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電（オン）／非通電（オフ）タイミングならびにパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８の温度の時間変化を表した図である。
【００３８】
図５に示す手順の特徴とするところは、図２に示す手順に比べて、図２のステップＳ２０２とステップＳ２０４との処理の間に、新たなステップＳ５０１とステップＳ５０２で示す処理を挿入し、図２に示すステップＳ２０７の処理を削除したことにある。
【００３９】
すなわち、図５において、システムの停止指令が発信された後（ステップＳ２０１）、作動選択手段２４により電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電が選択されると、システムコントローラ３３以外のシステムを停止して燃料電池スタック３での発電を停止する（ステップＳ５０１）。その後、外部電源２６がシステムに接続されたか否かを判別し（ステップＳ５０２）、外部電源２６がシステムに接続された場合には、先の実施例１と同様にステップＳ２０４、ステップＳ２０５の処理を実行した後、外部電源２６から給電される電力で、システムコントローラ３３が電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電を開始する。
【００４０】
その後、所定の加熱時間の間加熱した後に外部電源２６の電力を直接、ないしは車載するバッテリ２５を経由して外部電源２６の電力を間接的に用いて、燃料ガス供給装置１および酸化剤ガス供給装置２を駆動し、先の実施例１と同様にして燃料電池スタック３に水素および空気をそれぞれ供給することにより、システム内をパージして、気化させた水分をシステム外に排出する。
【００４１】
このように、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電は、燃料電池スタック３の発電を停止した後で行うため、電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの通電中は燃料電池スタック３から加湿されているアノードオフガスおよびカソードオフガスが排出されず、かつシステム温度が比較的早く低下する。このため、加熱されたパージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃと、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃの周辺の部品との温度差が拡大し、パージ弁２７、カソード圧力制御弁２８ならびに圧力センサ３０ｃにおける凝縮水の付着をさらに低減することができる。
【００４２】
また、この実施例２のシステムを燃料電池車に搭載した場合には、燃料ガスの水素の消費量を低減することができるため、車両の航続距離の短縮を抑制することができ、かつバッテリなどの補助電源の容量を小さくしてシステムをコンパクトに構成することができる。
【００４３】
電気加熱ヒータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの電源として、燃料電池スタック３以外の外部電源２６を採用することにより、加熱時間が長時間化する場合でも、バッテリ電力によらず十分に加熱作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る燃料電池システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る燃料電池システムの動作状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図５】実施例２に係る燃料電池システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例２に係る燃料電池システムの動作状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…燃料ガス供給装置
２…酸化剤ガス供給装置
３…燃料電池スタック
４…アノード極
５…カソード極
６…アノードオフガス循環装置
７…混合器
８…水素ヒータ
９…冷媒冷却装置
１０…加湿装置
１１…アノードガス供給配管
１２…アノードオフガス循環配管
１３…アノードオフガス供給配管
１４…カソードガス供給配管
１５…カソードオフガス供給配管
１９…排気配管
２０…冷媒通路
２１…冷媒ポンプ
２２…三方弁
２３…冷媒バイパス配管
２４…作動選択手段
２５…バッテリ
２６…外部電源
２７…パージ弁
２８…カソード圧力制御弁
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ，２９ｈ，２９ｊ…温度センサ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…圧力センサ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…電気加熱ヒータ
３２…電圧検知手段
３３…システムコントローラ
【図１】
2005317264.tif 000003
【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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