(57)【要約】【課題】  発電運転停止後に、省動力で燃料電池内部より水分を除去する。【解決手段】  燃料電池１の発電運転停止後、エアコンプレッサ３１を作動させて空気通路１２および水素通路１１に空気を流す。この際、エアコンプレッサ３１にて吸引して、その空気の圧力を大気圧より低い状態に保つ。これにより、燃料電池１の発電運転停止後、大量の空気を流すことなく、比較的少ない動力で燃料電池１内部の水蒸気分圧を飽和水蒸気分圧以下に維持することができ、それにより、燃料電池１内部の乾燥を促進することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、
前記酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、
前記水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、
前記燃料電池（１）の発電運転停止後、前記空気通路（１２）および前記水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流されるとともに、そのガスの圧力が大気圧より低い状態に保たれることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、
前記酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、
前記水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、
前記燃料電池（１）の発電運転停止後、前記空気通路（１２）および前記水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流されるとともに、前記燃料電池（１）の温度が所定温度以上に保たれることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、
前記酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、
前記水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、
前記燃料電池（１）の発電運転停止後、前記空気通路（１２）および前記水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流され、そのガスの圧力が大気圧より低い状態に保たれ、さらに、前記燃料電池（１）の温度が所定温度以上に保たれることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池（１）の発電運転時に前記酸素極に酸素を供給するとともに、前記燃料電池（１）の発電運転停止後に前記空気通路（１２）および前記水素通路（１１）の少なくとも一方にガスを流す酸素供給手段（３１）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池（１）の発電運転時に前記酸素極に酸素を供給する酸素供給手段（３１Ａ）と、
前記燃料電池（１）の発電運転停止後に前記空気通路（１２）および前記水素通路（１１）の少なくとも一方にガスを流すガス吸引手段（３１Ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池（１）を加熱して前記燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７）を備え、前記加熱手段はヒートポンプであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池（１）を加熱して前記燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７Ａ）を備え、前記加熱手段は電気ヒータであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池（１）を加熱して前記燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７Ａ）を備え、
前記加熱手段は、前記水素極に供給される水素を燃料とする燃焼式ヒータであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つ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、水素と酸素との化学反応により電気エネルギー発生させる燃料電池からなる燃料電池システムに関するもので、特に極低温下においても、即時、発電が開始できることが要望される車両用燃料電池システムに好適である。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、例えば−３０℃の極低温下で燃料電池が即時起動できない原因は、以下に述べる水分の凍結である。
【０００３】
燃料電池の発電運転により発生した水および水蒸気は、発電運転停止後、燃料電池内部に残留する。この状態で極低温度下に放置すると、徐々に燃料電池が冷え、水蒸気も結露して水となり、やがてこれらの水分は凍結する。
【０００４】
燃料電池内部が０℃以上の範囲では、水素通路および空気通路に結露水の滞留が生じる。また、微視的には、燃料電池セルのＭＥＡにおける水素側と空気（酸素）側の拡散層にも滞留する。さらに、燃料電池内部が０℃以下になると、前述の結露水が凍結する。このため、以下の２点の不具合を生じる。
【０００５】
第１に、水素通路や空気通路内部で水分が凍結することで、流路が閉塞する。完全に閉塞する場合には、ガスが流れず、燃料電池は発電を開始できない。また、閉塞が不完全でも、ガスの流動抵抗が増大して、コンプレッサ、および、ポンプの消費動力が増大する。
【０００６】
第２に、ＭＥＡの水素側と空気（酸素）側の拡散層上で凍結が生じると、水分の凍結がガス供給を阻むため、該当部分においては水素および酸素が触媒に接触することができず、化学反応が活性化しないために発電できない。
【０００７】
そこで、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、低温環境下における凍結を防止するために、燃料電池の発電運転停止後に、燃料電池の空気通路と水素通路に乾燥ガスを加圧供給することで、燃料電池内部を乾燥させるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２０８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、燃料電池内部の乾燥を促進するためには、乾燥時に燃料電池内部の水蒸気分圧が飽和水蒸気分圧より低く保たれる必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池システムの場合、燃料電池内のガス圧力は必ず大気圧以上になる。したがって、乾燥時に、燃料電池内部の水蒸気分圧を飽和水蒸気分圧以下に維持するために、大量のガスが必要となり、このための消費動力が大きくなってしまうことが問題になっている。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、省動力で燃料電池内部より水分を除去可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、燃料電池（１）の発電運転停止後、空気通路（１２）および水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流されるとともに、そのガスの圧力が大気圧より低い状態に保たれることを特徴とする。
【００１１】
これによると、燃料電池の発電運転停止後、大量のガスを流すことなく、比較的少ない動力で燃料電池内部の水蒸気分圧を飽和水蒸気分圧以下に維持することができ、それにより、燃料電池内部の乾燥を促進することができる。すなわち、省動力で燃料電池内部より水分を除去することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、燃料電池（１）の発電運転停止後、空気通路（１２）および水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流されるとともに、燃料電池（１）の温度が所定温度以上に保たれることを特徴とする。
【００１３】
これによると、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池内部を流れるガスの飽和水蒸気圧が上昇するため、燃料電池内部の乾燥を促進することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、水素極に供給される水素と酸素極に供給される酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１）を備える燃料電池システムであって、酸素極に供給される酸素が通過する空気通路（１２）と、水素極に供給される水素が通過する水素通路（１１）とを備え、燃料電池（１）の発電運転停止後、空気通路（１２）および水素通路（１１）の少なくとも一方にガスが流され、そのガスの圧力が大気圧より低い状態に保たれ、さらに、燃料電池（１）の温度が所定温度以上に保たれることを特徴とする。
【００１５】
これによると、燃料電池の発電運転停止後、大量のガスを流すことなく、比較的少ない動力で燃料電池内部の水蒸気分圧を飽和水蒸気分圧以下に維持することができ、それにより、燃料電池内部の乾燥を促進することができる。すなわち、省動力で燃料電池内部より水分を除去することができる。また、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池内部を流れるガスの飽和水蒸気圧が上昇するため、燃料電池内部の乾燥をさらに促進することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、燃料電池（１）の発電運転時に酸素極に酸素を供給するとともに、燃料電池（１）の発電運転停止後に空気通路（１２）および水素通路（１１）の少なくとも一方にガスを流す酸素供給手段（３１）を備えることを特徴とする。
【００１７】
これによると、燃料電池の発電運転停止後にガスを流すための手段を新たに設ける必要がないため、システム構成の複雑化を抑制することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、燃料電池（１）の発電運転時に酸素極に酸素を供給する酸素供給手段（３１Ａ）と、燃料電池（１）の発電運転停止後に空気通路（１２）および水素通路（１１）の少なくとも一方にガスを流すガス吸引手段（３１Ｂ）とを備えることを特徴とする。
【００１９】
これによると、ガス供給手段は、酸素供給手段と比較すると少流量でよいので、ガス供給手段として少流量・少動力のものを用いることができ、燃料電池内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、燃料電池（１）を加熱して燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７）を備え、加熱手段はヒートポンプであることを特徴とする。
【００２１】
これによると、ヒートポンプは少ない消費動力で多くの熱が得られるため、燃料電池内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、燃料電池（１）を加熱して燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７Ａ）を備え、加熱手段は電気ヒータであることを特徴とする。
【００２３】
これによると、電気ヒータは他の加熱手段と比較してコンパクトであるため、システムの省スペース化を図ることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、燃料電池（１）を加熱して燃料電池（１）の温度を所定温度以上に保つ加熱手段（７Ａ）を備え、加熱手段は、水素極に供給される水素を燃料とする燃焼式ヒータであることを特徴とする。
【００２５】
これによると、ほとんど電力を消費することなく熱を得ることができるため、燃料電池内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００２８】
図１は、第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図１に示すように、第１実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１を備えている。第１実施形態では、燃料電池１として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。
【００２９】
燃料電池１の単セルは、電解質膜の一方の側面に水素極側拡散層が配置されるとともに、他方の側面に空気（酸素）極側拡散層が配置されたＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、このＭＥＡを挟持する空気側セパレータおよび水素側セパレータを備えている。
【００３０】
燃料電池１では、水素および空気（酸素）が供給されることにより、水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。発電した電力は、図示しないインバータを介して、図示しない走行用モータを駆動するための負荷電力、あるいは図示しない二次電池の充電等に用いられる。
【００３１】
燃料電池１には、水素供給装置２より水素が供給され、空気供給装置３から酸素を含んだ空気が供給されるように構成されている。
【００３２】
水素供給装置２は、水素を貯蔵した水素タンク２１を備えており、燃料電池１の発電運転中は、水素タンク２１から水素供給流路２２を介して燃料電池１内の水素通路１１に水素が供給可能になっており、燃料電池１に供給された水素のうち反応に用いられなかった未反応水素は、水素排出流路２３を介して系外の大気中に排出可能になっている。水素供給流路２２中には、水素供給流路２２を開閉する水素供給弁２４が配置され、水素排出流路２３中には、水素排出流路２３を開閉する水素排出弁２５が配置されている。
【００３３】
空気供給装置３は、電動式のエアコンプレッサ３１を備えており、燃料電池１の発電運転中は、エアコンプレッサ３１から空気供給流路３２を介して、燃料電池１内の空気通路１２に空気が供給され、燃料電池１に供給された空気のうち反応に用いられなかった未反応空気は、空気排出流路３３を介して排ガスとして燃料電池１より排出される。なお、エアコンプレッサ３１は本発明の酸素供給手段に相当する。
【００３４】
空気供給流路３２中には、空気供給流路３２を開閉する第１、第２空気供給弁３４、３５が設けられている。第１空気供給弁３４は、エアコンプレッサ３１よりも上流（空気吸い込み側）に配置され、第２空気供給弁３５は、エアコンプレッサ３１よりも下流でエアコンプレッサ３１と燃料電池１との間に配置されている。空気排出流路３３中には、空気排出流路３３を開閉する空気排出弁３６が配置されている。
【００３５】
燃料電池１の発電運転停止後、空気通路１２および水素通路１１に大気中の空気を流すために、以下の空気流路４１〜４５や制御弁５１〜５５を備えている。  
【００３６】
まず、エアコンプレッサ３１と第２空気供給弁３５との間の空気供給流路３２には、第１空気流路４１が接続され、第１空気流路４１中には、第１空気流路４１を開閉する第１制御弁５１が配置されている。
【００３７】
第２空気供給弁３５と燃料電池１との間の空気供給流路３２には、第２空気流路４２が接続され、第２空気流路４２中には、第２空気流路４２を開閉する第２制御弁５２が配置されている。
【００３８】
エアコンプレッサ３１と第１空気供給弁３４との間の空気供給流路３２は、第３空気流路４３を介して、燃料電池１と空気排出弁３６との間の空気排出流路３３に接続され、第３空気流路４３中には、第３空気流路４３を開閉する第３制御弁５３が配置されている。
【００３９】
第２空気供給弁３５と燃料電池１との間の空気供給流路３２は、第４空気流路４４を介して、燃料電池１と水素排出弁２５との間の水素排出流路２３に接続され、第４空気流路４４中には、第４空気流路４４を開閉する第４制御弁５４が配置されている。
【００４０】
燃料電池１と空気排出弁３６との間の空気排出流路３３は、第５空気流路４５を介して、燃料電池１と水素供給弁２４との間の水素供給流路２２に接続され、第５空気流路４５中には、第５空気流路４５を開閉する第５制御弁５５が配置されている。
【００４１】
燃料電池１では、発電の際の化学反応により水分および熱が発生する。燃料電池１は高い発電効率を得るために発電運転中は適正温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池システムには、熱媒体を用いて燃料電池１で発生した熱を系外に放出する冷却システム６が設けられている。なお、第１実施形態では、熱媒体として低温環境下で凍結しない不凍液冷却水を用いている。
【００４２】
冷却システム６は、冷却水を燃料電池１に循環させるための熱媒体流路６１中に、冷却水を冷却するための熱交換手段であるラジエータ６２と、冷却水流を発生させる電動式のウォータポンプ６３が設けられている。燃料電池１を通過した冷却水は熱媒体流路６１を介してラジエータ６２に循環し、ここで外気（大気）と熱交換され冷却される。冷却水は、燃料電池１を構成する各セルの内部を循環するように構成されている。また、冷却システム６は、ラジエータ６２に送風する電動式のファン６５、冷却水の温度を検出する温度センサ６６を備えている。
【００４３】
燃料電池１は、低い温度では高い発電効率が得られないため、燃料電池１を加熱して燃料電池１の温度を適正下限温度以上に保つ加熱システム７が設けられている。加熱システム７は本発明の加熱手段に相当する。第１実施形態では、加熱システム７としてヒートポンプを用いている。
【００４４】
ヒートポンプ式の加熱システム７は、冷媒流路７１中に、冷媒を吸入圧縮する電動式の冷媒圧縮機７２、熱交換器（詳細後述）７３、熱交換器７３から流出した冷媒を減圧する膨張弁７４、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器７５、および蒸発器７５から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機７２に供給する気液分離器７６が設けられている。
【００４５】
熱交換器７３は、冷却システム６の熱媒体流路６１とも接続されており、熱媒体流路６１を流れる冷却水と冷媒流路７１を流れる冷媒との間で熱交換を行うようになっている。そして、ヒートポンプ式の加熱システム７は、外気から吸熱した熱および冷媒圧縮機７２の圧縮仕事量に相当する熱量を、熱交換器７３を介して熱媒体流路６１の冷却水に与えることにより、冷却水を加熱する。さらに、加熱された冷却水を燃料電池１に循環させて燃料電池１を加熱する。
【００４６】
また、冷却システム６の熱媒体流路６１に２つの流量調整弁６４、６７が設けられ、これらの流量調整弁６４、６７は、ラジエータ６２と熱交換器７３に対しての冷却水分配量を調整する。
【００４７】
上記構成になる燃料電池システムの作動を説明する。
【００４８】
まず、燃料電池１の発電運転中の作動について説明する。発電運転中は、エアコンプレッサ３１を運転させ、水素供給弁２４、水素排出弁２５、第１、第２空気供給弁３４、３５、および空気排出弁３６を開弁させ、第１〜第５制御弁５１〜５５を閉弁させる。
【００４９】
これにより、水素タンク２１から水素供給流路２２を介して燃料電池１内の水素通路１１に水素が供給されるとともに、エアコンプレッサ３１から空気供給流路３２を介して燃料電池１内の空気通路１２に空気が供給され、燃料電池１では電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
【００５０】
次に、燃料電池１の発電運転停止後の作動、すなわち乾燥運転中の作動について説明する。発電運転停止後は、エアコンプレッサ３１を引き続き運転させ、第１〜第５制御弁５１〜５５を開弁させ、水素供給弁２４、水素排出弁２５、第１、第２空気供給弁３４、３５、および空気排出弁３６を閉弁させる。
【００５１】
これにより、大気中の空気は、第２空気流路４２→第４空気流路４４→水素排出流路２３→水素通路１１→水素供給流路２２→第５空気流路４５→第３空気流路４３→空気供給流路３２の順に流れて、エアコンプレッサ３１に吸入される。また、大気中の空気は、第２空気流路４２→空気供給流路３２→空気通路１２→空気排出流路３３→第３空気流路４３→空気供給流路３２の順に流れて、エアコンプレッサ３１に吸入される。そして、エアコンプレッサ３１に吸入された空気は、第１空気流路４１から大気中に排出される。なお、発電運転停止後に空気通路１２および水素通路１１に流す空気は、本発明のガスに相当する。
【００５２】
このように、空気通路１２および水素通路１１に大気中の空気を流すことにより、燃料電池１内を乾燥させる。この際、エアコンプレッサ３１にて吸引するため、燃料電池１内のガス圧力が大気圧以下に低下する。したがって、大量のガスを流すことなく、比較的少ないコンプレッサ動力で燃料電池１内部の水蒸気分圧を飽和水蒸気分圧以下に維持することができ、それにより、燃料電池１内部の乾燥を促進することができる。すなわち、省動力で燃料電池１内部より水分を除去することができる。
【００５３】
また、乾燥運転中、燃料電池１の温度が所定温度（例えば８０℃）未満になると、燃料電池１内部を循環する冷却水を加熱システム７にて加熱することにより、燃料電池１の温度を所定温度以上に制御する。これにより、燃料電池１内部を流れる乾燥用ガスの飽和水蒸気圧を上昇させることで、さらに乾燥を促進する。因みに、ヒートポンプ式の加熱システム７は、少ない消費動力で多くの熱が得られるため、燃料電池１内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００５４】
なお、乾燥運転中に空気通路１２および水素通路１１に流すガスは、大気中の空気を用いるのが望ましいが、水分を含んでいないガスであれば、水素でも酸素でも良い。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は第２実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
第１実施形態では、加熱システム７の熱交換器７３で熱媒体流路６１の冷却水を加熱し、この冷却水で燃料電池１を間接的に加熱したが、図２に示すように、本実施形態では、加熱システム７の冷媒流路７１を循環する冷媒で、直接、燃料電池１を加熱するようにしている。これによると、加熱システム７の熱交換器７３が不要である。
【００５７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は第３実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
第１実施形態では、加熱システム７としてヒートポンプを用いたが、図３に示すように、本実施形態では、加熱システム７Ａとして、電気ヒータもしくは燃焼式ヒータを用い、加熱システム７Ａにより熱媒体流路６１の冷却水を加熱し、この冷却水で燃料電池１を加熱するようにしている。なお、加熱システム７Ａは本発明の加熱手段に相当する。
【００５９】
因みに、燃焼式ヒータは、水素極に供給される水素を燃料とするものであり、ほとんど電力を消費することなく熱を得ることができるため、燃料電池１内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００６０】
また、電気ヒータは、他の形式の加熱手段と比較してコンパクトであるため、システムの省スペース化を図ることができる。
【００６１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図４は第４実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
第１実施形態では、１台のエアコンプレッサ３１を、発電運転時および乾燥運転時で兼用したが、図４に示すように、本実施形態では、発電運転時に燃料電池１内の空気通路１２に空気を供給する電動式の主エアコンプレッサ３１Ａと、乾燥運転時に燃料電池１内の水素通路１１および空気通路１２に空気を供給する電動式の副エアコンプレッサ３１Ｂとを、備えている。
【００６３】
主エアコンプレッサ３１Ａは空気供給流路３２に配置され、主エアコンプレッサ３１Ａの下流に第２空気供給弁３５が配置されている。副エアコンプレッサ３１Ｂは第３空気流路４３に配置されている。なお、主エアコンプレッサ３１Ａは本発明の酸素供給手段に相当し、副エアコンプレッサ３１Ｂは本発明のガス吸引手段に相当する。
【００６４】
発電運転中は、主エアコンプレッサ３１Ａを運転させ、副エアコンプレッサ３１Ｂを停止させ、水素供給弁２４、水素排出弁２５、第２空気供給弁３５、および空気排出弁３６を開弁させ、第２制御弁５２、第４制御弁５４、および第５制御弁５５を閉弁させる。
【００６５】
これにより、水素タンク２１から水素供給流路２２を介して燃料電池１内の水素通路１１に水素が供給されるとともに、主エアコンプレッサ３１Ａから空気供給流路３２を介して燃料電池１内の空気通路１２に空気が供給され、燃料電池１では電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
【００６６】
発電運転停止後の乾燥運転時は、副エアコンプレッサ３１Ｂを運転させ、主エアコンプレッサ３１Ａを停止させ、第２制御弁５２、第４制御弁５４、および第５制御弁５５を開弁させ、水素供給弁２４、水素排出弁２５、第２空気供給弁３５、および空気排出弁３６を閉弁させる。
【００６７】
これにより、大気中の空気は、第２空気流路４２→第４空気流路４４→水素排出流路２３→水素通路１１→水素供給流路２２→第５空気流路４５→第３空気流路４３の順に流れて、副エアコンプレッサ３１Ｂに吸入される。また、大気中の空気は、第２空気流路４２→空気供給流路３２→空気通路１２→空気排出流路３３→第３空気流路４３の順に流れて、副エアコンプレッサ３１Ｂに吸入される。
【００６８】
このように、副エアコンプレッサ３１Ｂにて吸引して空気通路１２および水素通路１１に大気中の空気を流すことにより、第１実施形態と同様に、省動力で燃料電池１内部より水分を除去することができる。
【００６９】
また、乾燥運転時は発電運転時と比較すると少流量でよいので、副エアコンプレッサ３１Ｂは少流量・少動力のものを用いることができ、燃料電池１内部の乾燥を促進する際の省動力化を図ることができる。
【００７０】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図５は第５実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。第４実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
第４実施形態では、加熱システム７としてヒートポンプを用いたが、図５に示すように、本実施形態では、加熱システム７Ａとして、電気ヒータもしくは燃焼式ヒータを用いている。なお、加熱システム７Ａの具体的構成および作動は第３実施形態と同一である。
【００７２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、乾燥運転時に空気通路１２および水素通路１１にともに空気を流すようにしたが、乾燥運転時に空気通路１２および水素通路１１の少なくとも一方に空気を流すようにしても、燃料電池１内部より水分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…燃料電池、１１…水素通路、１２…空気通路。
【図１】
2005259440.tif 000003
【図２】
2005259440.tif 000004
【図３】
2005259440.tif 000005
【図４】
2005259440.tif 000006
【図５】
2005259440.tif 000007