(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、前記カソードを挟む電解質膜およびセパレータと、前記電解質膜と前記セパレータとの間に設けられかつ前記カソードが嵌め込まれるガスケットとを有する燃料電池、
前記燃料電池の発電に関する電気的変量を検出する検出手段、
前記燃料電池の発電停止を指示する指示手段、
前記電解質膜と前記セパレータと前記ガスケットとを含みかつ前記指示手段による発電停止指示後に前記カソードへの酸化剤を含む気体の供給を遮断する遮断手段、
前記発電停止指示後に前記検出手段の検出結果に基づいて前記遮断手段の異常の有無を判定する判定手段、および
前記検出手段の検出結果に基づいて次回の前記燃料電池の発電を許可するか否かを設定する第１設定手段を備え、
前記判定手段は、前記検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果に基づいて前記遮断手段の異常の有無を判定し、
前記第１設定手段は、前記検出手段の検出結果と前記第１閾値よりも大きい第２閾値との比較結果に基づいて次回の前記燃料電池の発電を許可するか否かを設定する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記発電停止指示からの時間を計測する計時手段をさらに含み、
前記判定手段は、前記計時手段が所定時間を計測した後の前記検出手段の検出結果に基づいて前記遮断手段の異常の有無を判定する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池はアノードをさらに有し、
前記アノードに燃料を供給する燃料供給手段をさらに含み、
前記燃料供給手段は、前記発電停止指示後、前記アノードに前記燃料を供給する、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池はアノードをさらに有し、
前記アノードに燃料を供給する燃料供給手段をさらに含み、
前記燃料供給手段は、前記判定手段によって前記遮断手段に異常があると判定された後、前記アノードに前記燃料を供給する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料供給手段は、前記判定手段によって前記遮断手段に異常があると判定された後、所定時間ごとに前記アノードに前記燃料を供給する、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記所定時間を設定する第２設定手段をさらに含み、
前記第２設定手段は、前記検出手段の検出結果と前記第２閾値との比較結果に基づいて前記所定時間を設定する、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記判定手段の判定結果を報知する第１報知手段をさらに含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
複数の前記燃料電池を含む燃料電池セルスタックを有し、
前記検出手段は、前記燃料電池セルスタックの少なくとも両端部の前記燃料電池の前記電気的変量をそれぞれ検出可能に設けられ、
前記検出手段の複数の検出結果に基づいて前記遮断手段の異常箇所を推定する推定手段をさらに含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記推定手段の推定結果を報知する第２報知手段をさらに含む、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システムに関し、より特定的には、発電停止指示後に燃料電池のカソードへの気体の供給を遮断する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電停止指示後に、カソードへの酸素（酸化剤）を含む空気（気体）の供給を遮断する燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムにおいて、発電動作の停止後に空気の供給を遮断できていなければ、燃料電池で局所的に電気化学反応が起こり、燃料電池が劣化してしまう。これを防止するために、発電停止指示後に外部からの空気の供給を遮断できているか否かを判定する必要がある。
【０００３】
たとえば特許文献１には、発電動作の停止後に圧力センサの検出結果に基づいてシステムの気密状態を判定する燃料電池システムが開示されている。
また、特許文献２には、複数の燃料電池のインピーダンスの平均とそのうちの或る燃料電池のインピーダンスとを比較することで、発電中の複数の燃料電池に酸化剤や燃料が適切に供給されているか否かを判定する燃料電池システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９２９１９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、複数の圧力センサを用いなければならないので、構成が複雑になってしまう。
特許文献２の技術は、複数の燃料電池への酸化剤や燃料の供給状態を発電中に判定するものであり、発電動作の停止後に外部からの空気の供給を遮断できているか否かを判定するものではない。また、燃料電池に交流信号を与えなければならないので、発電動作の停止後に特許文献２の技術を用いるためには外部電源等が必要になってしまう。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、発電停止指示後に気体の供給を遮断できているか否かを簡単に判定できる、燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、カソードと、カソードを挟む電解質膜およびセパレータと、電解質膜とセパレータとの間に設けられかつカソードが嵌め込まれるガスケットとを有する燃料電池、燃料電池の発電に関する電気的変量を検出する検出手段、燃料電池の発電停止を指示する指示手段、電解質膜とセパレータとガスケットとを含みかつ指示手段による発電停止指示後にカソードへの酸化剤を含む気体の供給を遮断する遮断手段、発電停止指示後に検出手段の検出結果に基づいて遮断手段の異常の有無を判定する判定手段、および検出手段の検出結果に基づいて次回の燃料電池の発電を許可するか否かを設定する第１設定手段を備え、判定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果に基づいて遮断手段の異常の有無を判定し、第１設定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値よりも大きい第２閾値との比較結果に基づいて次回の燃料電池の発電を許可するか否かを設定する、燃料電池システムが提供される。
【０００７】
この発明では、発電停止指示後に検出した電圧や電流等の燃料電池の発電に関する電気的変量と、遮断手段によって気体の供給を遮断できている場合の電気的変量（正常である場合の電気的変量）とを比較する。気体の供給を遮断できていなければ電気化学反応に伴って電気的変量が大きくなる。検出した電気的変量と正常である場合の電気的変量とを比較することによって、遮断手段の異常の有無、すなわち遮断手段によって外部からの気体の供給を遮断できているか否かを判定できる。このように発電停止指示後に検出した燃料電池の発電に関する電気的変量を利用することによって、圧力センサや交流電源を用いずに発電停止指示後にカソードへの気体の供給を遮断できているか否かを簡単に判定できる。
【０００８】
また、検出した電気的変量が正常である場合の電気的変量よりも大幅に大きいときは次回の発電を禁止する。検出した電気的変量が正常である場合の電気的変量よりも大幅に大きいときは、遮断手段に重大な異常が生じているおそれがあり、次回の発電時に大量の気体が漏れてカソードに酸化剤を均一に供給できないおそれがある。したがって、この場合は次回の発電を禁止することによって、燃料電池の劣化を抑えることができる。
【０００９】
具体的には、判定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果に基づいて遮断手段の異常の有無を判定し、第１設定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値よりも大きい第２閾値との比較結果に基づいて次回の燃料電池の発電を許可するか否かを設定する。この場合、検出手段の検出結果が第１閾値未満であれば遮断手段は正常であると判定され、検出手段の検出結果が第１閾値以上であれば遮断手段に異常があると判定される。また、検出手段の検出結果が第２閾値以上であれば次回の燃料電池の発電が禁止される。このように、正常である場合の電気的変量に応じて予め設定されている第１閾値を用いて簡単にかつ適切に遮断手段の異常の有無を判定できる。また、第１閾値よりも大きくなるように予め設定されている第２閾値を用いて簡単にかつ適切に次回の発電を許可するか否かを設定できる。
【００１０】
さらに好ましくは、発電停止指示からの時間を計測する計時手段をさらに含み、判定手段は、計時手段が所定時間を計測した後の検出手段の検出結果に基づいて遮断手段の異常の有無を判定する。外部からの気体の供給を遮断してからしばらくの間はシステム内に残っている酸化剤を用いて燃料電池で電気化学反応が起こる。上述のように、発電停止指示から所定時間待機することによって、気体の供給を遮断できていればシステム内に残っている酸化剤を使い果たした状態で電気的変量を検出できる。つまり、遮断手段が正常であればシステム内に残っている酸化剤を使い果たした状態で電気的変量を検出できる。これによって遮断手段が正常である場合と異常である場合との電気的変量の差を大きくでき、判定結果の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
好ましくは、燃料電池のアノードに燃料を供給する燃料供給手段をさらに含み、燃料供給手段は、発電停止指示後アノードに燃料を供給する。このように発電停止指示後もアノードに燃料を供給することによって、遮断手段が正常であればシステム内に残っている酸化剤を確実に使い果たすことができる。これによって、判定結果の信頼性をより向上させることができる。
【００１２】
また好ましくは、燃料電池のアノードに燃料を供給する燃料供給手段をさらに含み、燃料供給手段は、判定手段によって遮断手段に異常があると判定された後、アノードに燃料を供給する。この場合、たとえば、異常が報知されたのちオペレータの都合が悪く長時間放置しなければならない場合であっても、アノードに燃料を供給することで燃料の偏りを解消して燃料電池の劣化をより効果的に防止できる。
【００１３】
さらに好ましくは、燃料供給手段は、判定手段によって前記遮断手段に異常があると判定された後、所定時間ごとにアノードに燃料を供給する。このように所定時間ごとにアノードに燃料を供給することによって、燃料電池における燃料の偏りひいては燃料電池の劣化を一層効果的に防止できる。
【００１４】
好ましくは、所定時間を設定する第２設定手段をさらに含み、判定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果に基づいて遮断手段の異常の有無を判定し、第２設定手段は、検出手段の検出結果と第１閾値よりも大きい第２閾値との比較結果に基づいて所定時間を設定する。この場合、検出手段の検出結果が第１閾値未満であれば遮断手段は正常であると判定され、検出手段の検出結果が第１閾値以上であれば遮断手段に異常があると判定される。さらに、検出手段の検出結果が第１閾値以上第２閾値未満であれば遮断手段に軽度の異常があると判定され、検出手段の検出結果が第２閾値以上であれば遮断手段に重度の異常があると判定される。アノードに燃料を供給する時間間隔である所定時間は、軽度の異常の場合には比較的長く設定され、重度の異常の場合には軽度の異常の場合より短く設定される。したがって、遮断手段に異常があると判断された後に、遮断手段の異常の程度に応じた適切な時間間隔でアノードに燃料を供給できる。
【００１５】
好ましくは、判定手段の判定結果を報知する第１報知手段をさらに含む。遮断手段に異常があることをオペレータに報知することによって、オペレータが異常を認識して対処できる。これによって、燃料電池の劣化を抑えることができる。
【００１６】
また好ましくは、燃料電池システムは、複数の前記燃料電池を含む燃料電池セルスタックを有し、検出手段は、燃料電池セルスタックの少なくとも両端部の燃料電池の電気的変量をそれぞれ検出可能に設けられ、燃料電池システムは、検出手段の複数の検出結果に基づいて遮断手段の異常箇所を推定する推定手段をさらに含む。この場合、燃料電池セルスタックの少なくとも両端部の燃料電池の電気的変量を検出する。これによって、少なくとも上流側端部の燃料電池から上流側および下流側端部の燃料電池から下流側のいずれに異常があるのかを推定できる。さらに、燃料電池セルスタックの電気的変量をも併せて検出すれば、上流側端部の燃料電池から上流側、下流側端部の燃料電池から下流側、および両端部の燃料電池の間の燃料電池のいずれに異常があるのかを推定できる。
【００１７】
さらに好ましくは、推定手段の推定結果を報知する第２報知手段をさらに含む。このように異常箇所の推定結果をオペレータに報知することによって、異常箇所の特定に要する労力を軽減できる。
【００１８】
輸送機器に搭載される燃料電池システムでは、輸送機器が受ける振動等のために遮断手段の劣化が進みやすい。この発明によれば遮断手段の異常の有無を簡単に判定できるので、この発明は輸送機器に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、発電停止指示後にカソードへの気体の供給を遮断できているか否かを簡単に判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
ここでは、この発明の燃料電池システム１００を、輸送機器の一例である自動二輪車１０に搭載した場合について説明する。
【００２１】
まず、自動二輪車１０について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、自動二輪車１０のシートにドライバがそのハンドル２４に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
【００２２】
図１を参照して、自動二輪車１０は車体フレーム１２を有する。車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４、ヘッドパイプ１４から後方へ斜め下方に延びる縦断面Ｉ字型のフロントフレーム１６、およびフロントフレーム１６の後端部に連結されかつ後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム１８を備えている。
【００２３】
フロントフレーム１６は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材１６ａと、それぞれ板状部材１６ａの上端縁および下端縁に形成されかつ左右方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びるフランジ部１６ｂおよび１６ｃと、板状部材１６ａの両表面に突設される補強リブ１６ｄとを備えている。補強リブ１６ｄは、フランジ部１６ｂおよび１６ｃとともに板状部材１６ａの両表面を区画して、後述する燃料電池システム１００の構成部材を収納する収納スペースを形成している。
【００２４】
一方、リヤフレーム１８は、それぞれ前後方向に幅を有して後方へ斜め上方に延びかつフロントフレーム１６の後端部を挟むように左右に配置される一対の板状部材を含む。リヤフレーム１８の一対の板状部材の上端部には、図示しないシートを設けるためのシートレール２０が固設されている。なお、図１には、リヤフレーム１８の左側の板状部材が示されている。
【００２５】
ヘッドパイプ１４内には、ステアリング軸２２が回動自在に挿通されている。ステアリング軸２２の上端にはハンドル２４が固定されたハンドル支持部２６が取り付けられている。ハンドル支持部２６の上端には表示操作部２８が配置されている。
【００２６】
図３をも参照して、表示操作部２８は、電動モータ３８（後述）の各種データを計測表示するためのメータ２８ａ、各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成される表示部２８ｂ、および各種指示や各種情報入力用の入力部２８ｃを一体的に設けたものである。
【００２７】
また、図１に示すように、ステアリング軸２２の下端には左右一対のフロントフォーク３０が取り付けられており、フロントフォーク３０それぞれの下端には前輪３２が回転自在に取り付けられている。
【００２８】
また、リヤフレーム１８の下端部には、スイングアーム（リヤアーム）３４が揺動自在に取り付けられている。スイングアーム３４の後端部３４ａには、後輪３６に連結されかつ後輪３６を回転駆動させるためのたとえばアキシャルギャップ型の電動モータ３８が内蔵されている。また、スイングアーム３４には、電動モータ３８に電気的に接続される駆動ユニット４０が内蔵されている。駆動ユニット４０は、電動モータ３８の回転駆動を制御するためのモータコントローラ４２、および二次電池１３４（後述）の蓄電量を検出する蓄電量検出器４４を含む。
【００２９】
このような自動二輪車１０には、車体フレーム１２に沿って燃料電池システム１００の構成部材が配置されている。燃料電池システム１００は、電動モータ３８や補機類等を駆動するための電気エネルギを生成する。
【００３０】
以下、図１および図２を参照して、燃料電池システム１００について説明する。
燃料電池システム１００は、メタノール（メタノール水溶液）を改質せずにダイレクトに電気エネルギの生成（発電）に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
【００３１】
燃料電池システム１００は、燃料電池セルスタック（以下、単にセルスタックという）１０２を含む。図１に示すように、セルスタック１０２は、フランジ部１６ｃから吊るされ、フロントフレーム１６の下方に配置されている。
【００３２】
図２に示すように、セルスタック１０２は、それぞれメタノールに基づく水素イオンと酸素（酸化剤）との電気化学反応によって発電できる３個以上（ここでは７６個）の燃料電池（燃料電池セル）１０４を含み、これらの燃料電池１０４は積層（スタック）されかつ直列接続されている。
【００３３】
図４をも参照して、各燃料電池１０４は、固体高分子膜からなる電解質膜１０６と、電解質膜１０６を挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１０８およびカソード（空気極）１１０と、電解質膜１０６、アノード１０８およびカソード１１０からなる膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を挟んで互いに対向する一対のセパレータ１１２とを含む。
【００３４】
アノード１０８は、電解質膜１０６側に設けられる白金触媒層１０８ａとセパレータ１１２側に設けられる電極１０８ｂとを含む。カソード１１０は、電解質膜１０６側に設けられる白金触媒層１１０ａとセパレータ１１２側に設けられる電極１１０ｂとを含む。
【００３５】
アノード１０８を挟む電解質膜１０６とセパレータ１１２との間には、アノード１０８が嵌め込まれる枠状のガスケット１１４ａが介挿されている。同様に、カソード１１０を挟む電解質膜１０６とセパレータ１１２との間には、カソード１１０が嵌め込まれる枠状のガスケット１１４ｂが介挿されている。したがって、アノード１０８は、電解質膜１０６、セパレータ１１２およびガスケット１１４ａによって遮蔽され、カソード１１０は、電解質膜１０６、セパレータ１１２およびガスケット１１４ｂによって遮蔽されている。
【００３６】
セパレータ１１２は、たとえばカーボンコンポジットなどの導電性材料からなり、隣り合う２つの燃料電池１０４において共用されている（図２参照）。セパレータ１１２のアノード１０８側の主面には、アノード１０８の電極１０８ｂにメタノール水溶液を供給するための溝が蛇行するように形成されている。同様に、セパレータ１１２のカソード１１０側の主面には、カソード１１０の電極１１０ｂに酸素（酸化剤）を含む空気（気体）を供給するための溝が蛇行するように形成されている。さらに、セパレータ１１２の端面には、発電センサ１７４（後述）に接続される測定端子１１５が設けられている。
【００３７】
図１に示すように、フロントフレーム１６の下方でありかつセルスタック１０２の上方には、ラジエータユニット１１６が配置されている。
【００３８】
図２に示すように、ラジエータユニット１１６は、水溶液用のラジエータ１１６ａと気液分離用のラジエータ１１６ｂとを一体的に設けたものである。ラジエータユニット１１６の裏面側には、ラジエータ１１６ａを冷却するためのファン１１８と、ラジエータ１１６ｂを冷却するためのファン１２０（図３参照）とが設けられている。なお、図１においては、ラジエータ１１６ａと１１６ｂとが左右に配置されているものとし、左側のラジエータ１１６ａを冷却するためのファン１１８が示されている。
【００３９】
また、リヤフレーム１８の一対の板状部材の間には、上方から順に燃料タンク１２２、水溶液タンク１２４および水タンク１２６が配置されている。
【００４０】
燃料タンク１２２は、セルスタック１０２の電気化学反応の燃料となる高濃度（たとえば、メタノールを約５０ｗｔ％含む）のメタノール燃料（高濃度メタノール水溶液）を収容している。水溶液タンク１２４は、燃料タンク１２２からのメタノール燃料をセルスタック１０２の電気化学反応に適した濃度（たとえば、メタノールを約３ｗｔ％含む）に希釈したメタノール水溶液を収容している。水タンク１２６は、水溶液タンク１２４に供給すべき水を収容している。
【００４１】
燃料タンク１２２にはレベルセンサ１２８が装着され、水溶液タンク１２４にはレベルセンサ１３０が装着され、水タンク１２６にはレベルセンサ１３２が装着されている。レベルセンサ１２８，１３０および１３２は、それぞれたとえばフロートセンサであり、タンク内の液面の高さ（液位）を検出する。
【００４２】
燃料タンク１２２の前側でありかつフロントフレーム１６の上側には、二次電池１３４が配置されている。二次電池１３４は、セルスタック１０２からの電力を蓄え、コントローラ１４６（後述）の指示に応じて電気構成部材に電力を供給する。二次電池１３４の上側には、燃料ポンプ１３６が配置されている。また、燃料タンク１２２の前側かつ二次電池１３４の後方斜め上側には、キャッチタンク１３８が配置されている。
【００４３】
また、フロントフレーム１６の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ１４０およびエアポンプ１４２が収納されている。エアポンプ１４２の左側にはエアチャンバ１４４が配置されている。また、フロントフレーム１６の右側の収納スペースには、コントローラ１４６、ストップバルブ１４８および水ポンプ１５０が配置されている。
【００４４】
さらに、フロントフレーム１６には、フロントフレーム１６の収納スペースを右側から左側に貫通するようにメインスイッチ１５２が設けられている。メインスイッチ１５２がオンされることによってコントローラ１４６に運転開始指示が与えられ、メインスイッチ１５２がオフされることによってコントローラ１４６に運転停止指示が与えられる。セルスタック１０２の発電動作中にメインスイッチ１５２がオフされた場合は、コントローラ１４６に運転停止指示および発電停止指示が与えられる。
【００４５】
図２に示すように、燃料タンク１２２と燃料ポンプ１３６とはパイプＰ１によって連通され、燃料ポンプ１３６と水溶液タンク１２４とはパイプＰ２によって連通され、水溶液タンク１２４と水溶液ポンプ１４０とはパイプＰ３によって連通され、水溶液ポンプ１４０とセルスタック１０２とはパイプＰ４によって連通されている。パイプＰ４はセルスタック１０２のアノード入口Ｉ１に接続されている。水溶液ポンプ１４０を駆動させることによってセルスタック１０２にメタノール水溶液が供給される。
【００４６】
セルスタック１０２のアノード入口Ｉ１付近には、セルスタック１０２に供給されたメタノール水溶液の濃度（メタノール水溶液におけるメタノールの割合）に対応する濃度情報をメタノール水溶液の電気化学的特性を利用して検出する電圧センサ１５４が設けられている。電圧センサ１５４は、燃料電池１０４の開回路電圧（Open Circuit Voltage）を検出し、その電圧値を電気化学的な濃度情報とする。コントローラ１４６は、その濃度情報に基づいて、セルスタック１０２に供給されたメタノール水溶液の濃度を検出する。
また、セルスタック１０２のアノード入口Ｉ１付近には、セルスタック１０２に供給されたメタノール水溶液の温度ひいてはセルスタック１０２の温度を検出する温度センサ１５６が設けられている。
【００４７】
セルスタック１０２と水溶液用のラジエータ１１６ａとはパイプＰ５によって連通され、ラジエータ１１６ａと水溶液タンク１２４とはパイプＰ６によって連通されている。パイプＰ５はセルスタック１０２のアノード出口Ｉ２に接続されている。
上述したパイプＰ１〜Ｐ６は主として燃料の流路となる。
【００４８】
また、エアチャンバ１４４にはパイプＰ７が接続され、エアチャンバ１４４とエアポンプ１４２とはパイプＰ８によって連通され、エアポンプ１４２とストップバルブ１４８とはパイプＰ９によって連通され、ストップバルブ１４８とセルスタック１０２とはパイプＰ１０によって連通されている。パイプＰ１０はセルスタック１０２のカソード入口Ｉ３に接続されている。エアポンプ１４２を駆動させることによって外部からセルスタック１０２に酸素（酸化剤）を含む空気が供給される。
【００４９】
セルスタック１０２と気液分離用のラジエータ１１６ｂとはパイプＰ１１によって連通され、ラジエータ１１６ｂと水タンク１２６とはパイプＰ１２によって連通され、水タンク１２６にはパイプ（排気管）Ｐ１３が設けられている。パイプＰ１１は、セルスタック１０２のカソード出口Ｉ４に接続され、カソード出口Ｉ４よりも低い位置を通ることがないように上方のラジエータ１１６ｂに向かって延びている。パイプＰ１３は水タンク１２６の排気口に設けられ、セルスタック１０２からの排気を外部に排出する。
上述したパイプＰ７〜Ｐ１３は主として酸化剤の流路となる。
【００５０】
発電時には、ストップバルブ１４８を開状態に設定してエアポンプ１４２を駆動させる。これによって、外部から吸引された酸素（酸化剤）を含む空気（気体）がセルスタック１０２に供給される。セルスタック１０２に供給された空気は、各燃料電池１０４のセパレータ１１２の溝を通ってカソード１１０の電極１１０ｂに供給される。
【００５１】
一方、発電停止時には、エアポンプ１４２を停止させかつストップバルブ１４８を閉状態に設定する。これによって、パイプＰ１０ひいてはカソード入口Ｉ３への外部からの空気の流入が遮断される。また、ストップバルブ１４８を閉状態に設定することによって、エアポンプ１４２への水蒸気の逆流を防ぎ、エアポンプ１４２内での錆の発生を防止できる。
【００５２】
エアポンプ１４２の停止後には、電気化学反応（発電）に伴って生成された水や各燃料電池１０４のアノード１０８からカソード１１０にクロスオーバーしたメタノール水溶液によって、パイプＰ１１がカソード出口Ｉ４近傍で塞がれる。これはセルスタック１０２の底面近傍に設けられているカソード出口Ｉ４からのメタノール水溶液が、カソード出口Ｉ４よりも低い位置を通ることなく上方に延びているパイプＰ１１に流入するためである。発電動作の停止後（エアポンプ１４２の停止後）にメタノール水溶液でパイプＰ１１が塞がれることによって、外部からの空気がパイプＰ１３、水タンク１２６、パイプＰ１２、ラジエータ１１６ｂおよびパイプＰ１１を介してカソード出口Ｉ４に流入することを防止できる。
【００５３】
このように発電動作の停止後には、カソード入口Ｉ３およびカソード出口Ｉ４への空気の流入が遮断され、各燃料電池１０４のカソード１１０への空気の供給が遮断される。
【００５４】
また、水タンク１２６と水ポンプ１５０とはパイプＰ１４によって連通され、水ポンプ１５０と水溶液タンク１２４とはパイプＰ１５によって連通されている。
上述したパイプＰ１４，Ｐ１５は水の流路となる。
【００５５】
さらに、水溶液タンク１２４とキャッチタンク１３８とはパイプＰ１６，Ｐ１７によって連通され、キャッチタンク１３８とエアチャンバ１４４とはパイプＰ１８によって連通されている。
上述したパイプＰ１６〜Ｐ１８は燃料処理用の流路となる。
【００５６】
ついで、図３を参照して、燃料電池システム１００の電気的構成について説明する。
燃料電池システム１００のコントローラ１４６は、必要な演算を行い燃料電池システム１００の動作を制御するＣＰＵ１５８、ＣＰＵ１５８にクロック信号を与えるクロック回路１６０、燃料電池システム１００の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納する、たとえばＥＥＰＲＯＭからなるメモリ１６２、電動モータ３８にセルスタック１０２を接続する電気回路１６４における電圧を検出するための電圧検出回路１６６、電気回路１６４を流れる電流を検出するための電流検出回路１６８、電気回路１６４を開閉するためのＯＮ／ＯＦＦ回路１７０、電気回路１６４に所定の電圧を供給するための電源回路１７２、ならびにセルスタック１０２の発電に関する電気的変量を検出するための発電センサ１７４を含む。
【００５７】
図５を参照して、発電センサ１７４は、各セパレータ１１２ａ〜１１２ｅの測定端子１１５ａ〜１１５ｅにリード線等を介して接続されている。発電センサ１７４は、発電に関する電気的変量として、セルスタック１０２の電圧およびセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４の電圧を検出可能である。
【００５８】
なお、図５においては、アノード入口Ｉ１およびカソード入口Ｉ３側端部（上流側端部）の燃料電池に符号１０４ａを付し、その次の燃料電池に符号１０４ｂを付す。また、燃料電池１０４ａ，１０４ｂを構成するセパレータに上流側から順に符号１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを付し、セパレータ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの測定端子に符号１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃを付す。また、アノード出口Ｉ２およびカソード出口Ｉ４側端部（下流側端部）の燃料電池に符号１０４ｄを付し、燃料電池１０４ｄを構成するセパレータに上流側から順に符号１１２ｄ，１１２ｅを付し、セパレータ１１２ｄ，１１２ｅの測定端子に符号１１５ｄ，１１５ｅを付す。
【００５９】
発電センサ１７４は、セパレータ１１２ａの測定端子１１５ａとセパレータ１１２ｂの測定端子１１５ｂとを介して燃料電池１０４ａの電圧を検出した後に、セパレータ１１２ｂの測定端子１１５ｂとセパレータ１１２ｃの測定端子１１５ｃとを介して燃料電池１０４ｂの電圧を検出する。それ以降の燃料電池１０４についても同様に電圧を検出する。このようにして、発電センサ１７４はセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４の電圧を順次検出していく。なお、複数の燃料電池１０４の電圧検出順は任意に設定できる。
【００６０】
また、発電センサ１７４は、セパレータ１１２ａの測定端子１１５ａとセパレータ１１２ｅの測定端子１１５ｅとを介してセルスタック１０２の電圧（各燃料電池１０４の電圧の合計）を検出する。
【００６１】
図３に戻って、コントローラ１４６のＣＰＵ１５８には、メインスイッチ１５２および入力部２８ｃからの入力信号が入力される。また、ＣＰＵ１５８には、レベルセンサ１２８，１３０，１３２、電圧センサ１５４および温度センサ１５６からの検出信号が入力される。さらに、ＣＰＵ１５８には、電圧検出回路１６６からの電圧検出値、電流検出回路１６８からの電流検出値、および発電センサ１７４からの電圧検出値が入力される。
【００６２】
ＣＰＵ１５８によって、燃料ポンプ１３６、水溶液ポンプ１４０、エアポンプ１４２、水ポンプ１５０、ファン１１８，１２０およびストップバルブ１４８等の補機類が制御される。また、ドライバに各種情報を報知するための表示部２８ｂがＣＰＵ１５８によって制御される。さらに、電気回路１６４を開閉するＯＮ／ＯＦＦ回路１７０がＣＰＵ１５８によって制御される。
【００６３】
二次電池１３４は、セルスタック１０２の出力を補完するものであり、セルスタック１０２からの電力によって充電され、その放電によって電動モータ３８や補機類等に電力を供給する。
【００６４】
電動モータ３８には、電動モータ３８の各種データを計測するためのメータ２８ａが接続される。メータ２８ａによって計測された各種データは、インターフェイス回路１７６を介してＣＰＵ１５８に与えられる。また、ＣＰＵ１５８には、インターフェイス回路１７６を介して蓄電量検出器４４からの蓄電量検出値が入力される。ＣＰＵ１５８は、入力された蓄電量検出値と二次電池１３４の容量とを用いて二次電池１３４の蓄電率を算出する。
【００６５】
記憶手段であるメモリ１６２には、図７〜図１１の動作を実行するためのプログラムおよび図７および図８の動作で用いられる第１および第２閾値、ならびに次回の運転開始後にセルスタック１０２の発電を許可するか否かを設定するための許可フラグ等が格納（記憶）されている。
【００６６】
この実施形態では、発電センサ１７４が検出手段に相当し、メインスイッチ１５２が指示手段に相当し、表示部２８ｂが第１および第２報知手段に相当する。ＣＰＵ１５８は、指示手段、判定手段、第１設定手段、第２設定手段および推定手段としても機能する。遮断手段は、電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１を含む。計時手段は、ＣＰＵ１５８およびクロック回路１６０を含む。燃料供給手段（ここでは水溶液供給手段）は、水溶液ポンプ１４０を含む。
【００６７】
ついで、燃料電池システム１００における基本的な発電動作について説明する。
燃料電池システム１００は、メインスイッチ１５２がオンされることを契機として運転を開始する。運転開始後、メモリ１６２に格納されている許可フラグがオンであれば、二次電池１３４の蓄電率が所定値（たとえば４０％）未満になることを契機としてＯＮ／ＯＦＦ回路１７０をオンにしてセルスタック１０２と二次電池１３４とを接続する。そして、二次電池１３４からの電力によって水溶液ポンプ１４０やエアポンプ１４２等の補機類の駆動を開始し、セルスタック１０２に発電を開始させる。
【００６８】
図２を参照して、水溶液タンク１２４内のメタノール水溶液は、水溶液ポンプ１４０の駆動によってパイプＰ３，Ｐ４およびアノード入口Ｉ１を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４のアノード１０８にダイレクトに供給される。
【００６９】
また、水溶液タンク１２４内にある二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気等は、パイプＰ１６を介してキャッチタンク１３８に与えられる。キャッチタンク１３８内では気化したメタノールと水蒸気とが冷却される。そして、キャッチタンク１３８内で得られたメタノール水溶液は、パイプＰ１７を介して水溶液タンク１２４に戻される。また、キャッチタンク１３８内の二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気等は、パイプＰ１８を介してエアチャンバ１４４に与えられる。
【００７０】
一方、エアポンプ１４２の駆動によってパイプＰ７を介して吸入された空気は、エアチャンバ１４４に流入することによって消音される。そして、エアチャンバ１４４に与えられた空気等が、パイプＰ８を介してエアポンプ１４２に流入し、さらに、パイプＰ９、ストップバルブ１４８、パイプＰ１０およびカソード入口Ｉ３を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４のカソード１１０に供給される。
【００７１】
各燃料電池１０４のアノード１０８では、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質膜１０６を介してカソード１１０に流入し、そのカソード１１０に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水（水蒸気）および電気エネルギが生成される。つまり、各燃料電池１０４ひいてはセルスタック１０２において発電が行われる。セルスタック１０２は各種反応に伴って発生する熱によって温度上昇し、セルスタック１０２の出力は温度上昇に伴って上昇する。燃料電池システム１００はセルスタック１０２が約６０℃で定常的に発電可能な通常運転に移行する。セルスタック１０２からの電力は、二次電池１３４の充電や自動二輪車１０の走行駆動等に利用される。
【００７２】
各燃料電池１０４のアノード１０８で生成された二酸化炭素および未反応メタノールを含むメタノール水溶液は、電気化学反応に伴う熱によって加熱される。当該二酸化炭素およびメタノール水溶液は、セルスタック１０２のアノード出口Ｉ２およびパイプＰ５を介してラジエータ１１６ａに与えられ冷却される。ファン１１８の駆動によってその冷却動作が促進される。ラジエータ１１６ａからのメタノール水溶液は、パイプＰ６を介して水溶液タンク１２４に還流される。
【００７３】
一方、各燃料電池１０４のカソード１１０で生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック１０２のカソード出口Ｉ４から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口Ｉ４から排出された水蒸気は、パイプＰ１１を介してラジエータ１１６ｂに与えられラジエータ１１６ｂで冷却される。その一部は温度が露点以下になることによって液化される。ラジエータ１１６ｂによる水蒸気の液化動作は、ファン１２０を動作させることによって促進される。水分（水および水蒸気）、二酸化炭素および未反応の空気を含むカソード出口Ｉ４からの排気は、パイプＰ１１、ラジエータ１１６ｂおよびパイプＰ１２を介して水タンク１２６に与えられる。そして、水タンク１２６で水が回収された後に、水蒸気、二酸化炭素および未反応の空気を含む排気がパイプＰ１３を介して外部に排出される。
【００７４】
また、各燃料電池１０４のカソード１１０では、キャッチタンク１３８からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソード１１０に移動したメタノールが白金触媒層１１０ａで酸素と化学反応して無害な水分と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水分と二酸化炭素とは、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１６ｂを介して水タンク１２６に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池１０４のカソード１１０に移動した水分が、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１６ｂを介して水タンク１２６に与えられる。
【００７５】
水タンク１２６内の水は、水ポンプ１５０の駆動によってパイプＰ１４，Ｐ１５を介して水溶液タンク１２４に適宜供給される。ＣＰＵ１５８は、レベルセンサ１３０からの検出信号に基づいて、水溶液タンク１２４内のメタノール水溶液を所定液位（所定液量）に保つように水ポンプ１５０を制御する。
【００７６】
また、燃料タンク１２２内のメタノール燃料は、燃料ポンプ１３６の駆動によってパイプＰ１，Ｐ２を介して水溶液タンク１２４に適宜供給される。ＣＰＵ１５８は、電圧センサ１５４を用いて検出した濃度に基づいて、水溶液タンク１２４内のメタノール水溶液を所定濃度に保つように燃料ポンプ１３６を制御する。
【００７７】
このような発電動作は、オペレータ（ここでは自動二輪車１０のドライバ）によるメインスイッチ１５２のオフを契機としてＣＰＵ１５８に発電停止指示が与えられることによって停止される。また、二次電池１３４が満充電（蓄電率９８％）になればＣＰＵ１５８が指示手段として機能し、ＣＰＵ１５８が自らに発電停止指示を与え、自動的に発電動作が停止される。
【００７８】
発電動作の停止時には、エアポンプ１４２が停止されるとともにストップバルブ１４８が閉状態に設定される。これによって、図６に示すように、セルスタック１０２の電圧が急激に下がる。図６において、線Ｃ１は電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等の複数の部材（酸化剤の流路を構成する部材）が正常である場合のセルスタック１０２の電圧の推移である。また、線Ｃ２は当該複数の部材の少なくともいずれか１つに異常があり空気がカソード１１０に流入した場合のセルスタック１０２の電圧の推移である。さらに、線Ｃ３は当該複数の部材の少なくともいずれか１つに線Ｃ２の場合よりも大きな異常がある場合のセルスタック１０２の電圧の推移である。
【００７９】
電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等が正常であり、空気の供給を遮断できている場合は、セパレータ１１２の溝等の流路に残る空気中の酸素がいずれ使い果たされる。その結果、図６の線Ｃ１に示すように、セルスタック１０２の電圧が０Ｖ（ボルト）に低下する。
【００８０】
一方、電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂおよびパイプＰ１０，Ｐ１１等の破損やストップバルブ１４８の劣化・故障等の異常のために、外部からの空気がセルスタック１０２に流入（侵入）している場合は、一部の燃料電池１０４のカソード１１０に空気が供給される。つまり、異常のために空気の供給を遮断できず、一部の燃料電池１０４のカソード１１０に空気が供給される。その結果、電気化学反応（発電）が継続され、図６の線Ｃ２および線Ｃ３に示すように、セルスタック１０２の電圧が０Ｖに低下しない。この場合、発電している一部の燃料電池１０４では、酸素がカソード１１０の電極１１０ｂに均一に与えられないので、局所的に電気化学反応が起こり、劣化が進んでしまう。
【００８１】
燃料電池システム１００では、空気の供給を遮断できている場合とできていない場合とでセルスタック１０２（燃料電池１０４）の発電に関する電気的変量（ここでは電圧）が異なる。これに着目し、発電停止指示後に外部からの空気の供給を遮断できているか否かを発電センサ１７４の検出結果に基づいて判定する。言い換えれば、電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等の異常の有無を、発電センサ１７４の検出結果に基づいて判定する。
【００８２】
ついで、図７を参照して、燃料電池システム１００における判定動作の一例について説明する。ここでは、発電動作中にドライバによってメインスイッチ１５２がオフされたものとする。図７の動作において、ＣＰＵ１５８や発電センサ１７４を含むコントローラ１４６の消費電力は二次電池１３４によって賄われる。コントローラ１４６の消費電力は小さいので、図７の動作を行うために外部電源等を用いる必要はない。
【００８３】
まず、発電動作中にメインスイッチ１５２がオフされることによって発電停止指示が与えられると、ＣＰＵ１５８はＯＮ／ＯＦＦ回路１７０をオフに設定する（ステップＳ１）。これによって、電気回路１６４が開いて、セルスタック１０２と、二次電池１３４、電動モータ３８および駆動ユニット４０とが非接続になる。つまり、セルスタック１０２が各種負荷から切断される。
【００８４】
つづいて、ＣＰＵ１５８は、エアポンプ１４２を停止させるとともにストップバルブ１４８を閉状態に設定する（ステップＳ３）。そして、発電停止指示からの時間が予め設定されている第１所定時間（ここでは１０秒）を経過するまで待機する（ステップＳ５）。ＣＰＵ１５８は、クロック回路１６０のクロック信号に基づいて発電停止指示からの時間を計測する。発電停止指示からの時間が第１所定時間を経過すれば、ＣＰＵ１５８は水溶液ポンプ１４０を停止させる（ステップＳ７）。
【００８５】
つづいて、発電停止指示からの時間が予め設定されている第２所定時間（ここでは１５秒）を経過するまで待機し（ステップＳ９）、第２所定時間を経過すれば発電センサ１７４によってセルスタック１０２の電圧を検出する（ステップＳ１１）。そして、ＣＰＵ１５８は、検出したセルスタック１０２の電圧が予め設定されている第１閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００８６】
空気の供給を遮断できていればセルスタック１０２の電圧は０Ｖになるので（図６の線Ｃ１参照）、セルスタック１０２の電圧と第１閾値とを比較することによって、電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等の異常の有無を判定できる。ひいては、空気の供給を遮断できているか否かを判定できる。第１閾値は、０Ｖよりも大きく設定されている。これは、空気の供給を遮断できていてもアノード１０８側からクロスオーバーしたメタノール水溶液に溶けている酸素等を用いて電気化学反応が起こることを考慮しているためである。この実施形態では、第１閾値は０．１Ｖに設定されている。第１閾値は、少なくともいずれか１つの燃料電池１０４に異常がある場合の電圧値よりも小さい値が望ましい。
【００８７】
検出したセルスタック１０２の電圧が第１閾値（０．１Ｖ）未満である場合、ステップＳ１５でメインスイッチ１５２がオンされるまではステップＳ１１に戻り、ステップＳ１３の判定を繰り返し行う。つまり、正常である（異常がない）と判定する場合、ステップＳ１５でメインスイッチ１５２がオンされるまではステップＳ１１に戻り、ステップＳ１３の判定を繰り返し行う。その後、メインスイッチ１５２がオンされれば判定動作を終了する。
【００８８】
一方、検出したセルスタック１０２の電圧が第１閾値以上である場合、ＣＰＵ１５８は、当該電圧が第１閾値よりも大きな第２閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。つまり、異常であると判定する場合、検出した電圧と第２閾値とを比較する。
【００８９】
重大な異常によって大量の空気がセルスタック１０２に侵入していれば、発電している燃料電池１０４の電圧が大きくなるので、検出した電圧と予め設定されている第２閾値とを比較することによって異常の程度を判定している。第２閾値は、それ未満であれば次回の発電時にエアポンプ１４２の駆動によって各カソード１１０に酸素を均一に供給できると予想される値に設定されている。この実施形態では、第２閾値は０．２Ｖに設定されている。
【００９０】
検出したセルスタック１０２の電圧が第２閾値（０．２Ｖ）未満である場合（図６の線Ｃ２参照）、ＣＰＵ１５８は、たとえば各燃料電池１０４、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等の点検・交換を促すメッセージを表示部２８ｂに表示させることによってドライバに異常を報知する（ステップＳ１９）。その後、判定動作を終了する。
【００９１】
一方、検出したセルスタック１０２の電圧が第２閾値（０．２Ｖ）以上である場合（図６の線Ｃ３参照）、ＣＰＵ１５８は、メモリ１６２に格納されている許可フラグをオフに設定する（ステップＳ２１）。検出した電圧が第２閾値以上である場合、エアポンプ１４２を駆動しても空気漏れのために各カソード１１０に酸素を均一に供給できないと予想される。このようなセルスタック１０２の劣化を進める重大な異常があると予想される場合、ＣＰＵ１５８は次回の発電を禁止する設定を行う。その後、所定のメッセージを表示部２８ｂに表示させることによって次回の発電が禁止されていることをドライバに報知し（ステップＳ２３）、ステップＳ１９に移る。この場合、ステップＳ１９では発電禁止報知とともに異常報知が行われる。
【００９２】
なお、メインスイッチ１５２がオフされずとも発電動作中に二次電池１３４が満充電になれば、発電停止指示が与えられたものとＣＰＵ１５８が自動的に認識し、同様に判定動作が行われる。つまり、燃料電池システム１００の運転中に発電動作を停止させる場合も同様に判定動作が行われる。この場合、ステップＳ１５において二次電池１３４の蓄電率が所定値（４０％）になったか否かを判定し、所定値になるまではステップＳ１１に戻るようにすればよい。
【００９３】
このような燃料電池システム１００では、発電停止指示後に検出したセルスタック１０２の電圧を利用することによって、発電停止指示後にセルスタック１０２への空気の供給を遮断できているか否かを簡単に判定できる。
【００９４】
重大な異常のために次回の発電時に大量の空気が漏れて各カソード１１０に酸素を均一に供給できないおそれがある場合、次回の発電を禁止することによってセルスタック１０２の劣化を抑えることができる。許可フラグは、たとえば、異常箇所の点検・交換作業後に入力部２８ｃのリセットボタンが押されることによってオンに設定される。これによって、次回の発電が許可される。
【００９５】
検出したセルスタック１０２の電圧と予め設定されている第１閾値とを比較するだけで簡単にかつ適切に空気の供給を遮断できているか否かを判定できる。また、検出したセルスタック１０２の電圧と予め設定されている第２閾値とを比較するだけで簡単にかつ適切に次回の発電を許可するか否かを設定できる。
【００９６】
発電停止指示から第２所定時間（１５秒）経過後にセルスタック１０２の電圧を検出することによって、電解質膜１０６、セパレータ１１２、ガスケット１１４ｂ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０，Ｐ１１等が正常であればシステム内に残っている酸素を使い果たした状態で電圧を検出できる。これによって、正常である場合と異常である場合とのセルスタック１０２の電圧の差を大きくでき、判定結果の信頼性を向上させることができる。
【００９７】
発電停止指示後も第１所定時間（１０秒）を経過するまではアノード１０８にメタノール水溶液を供給することによって、正常であればシステム内に残っている酸素を確実に使い果たすことができ、判定結果の信頼性をより向上させることができる。
【００９８】
異常を報知するメッセージを表示部２８ｂに表示させることによって、ドライバが異常を認識して対処できる。これによって、燃料電池１０４ひいてはセルスタック１０２の劣化を抑えることができる。
【００９９】
燃料電池システム１００ではセルスタック１０２への空気の供給を遮断できているか否かを簡単に判定できるので、燃料電池システム１００はパイプ等の劣化が進みやすい自動二輪車１０に好適に用いられる。
【０１００】
なお、ストップバルブ１４８を閉状態に設定するタイミングは、エアポンプ１４２の停止以後であれば任意に設定できる。
【０１０１】
また、水溶液ポンプ１４０を停止させるタイミングは、エアポンプ１４２の停止後に限定されず、発電停止指示後であれば任意に設定できる。たとえば、水溶液ポンプ１４０とエアポンプ１４２とを同時に停止させてもよいし、エアポンプ１４２の停止前に水溶液ポンプ１４０を停止させてもよい。
【０１０２】
さらに、電圧を検出するタイミングは、発電停止指示から第２所定時間（１５秒）経過後に限定されず、発電停止指示後であれば任意に設定できる。たとえば、ストップバルブ１４８を閉状態に設定するとともにセルスタック１０２の電圧を検出してもよい。この場合、ストップバルブ１４８を閉状態に設定するとともにセルスタック１０２の電圧の監視（モニタリング）を開始し、電圧低下幅（電圧低下速度）を確認することによって異常の有無を判定するようにしてもよい。
【０１０３】
なお、第１閾値は、エアポンプ１４２の停止後の燃料電池１０４における電気化学反応の特性に応じて任意に設定できる。図７の動作では第１閾値を０．１Ｖに設定する場合について説明したが、第１閾値を０Ｖに設定するようにしてもよい。
【０１０４】
また、図７の動作では第２閾値を０．２Ｖに設定する場合について説明したが、第２閾値はこれに限定されない。第２閾値は、実験結果等に基づいて、それ未満であればエアポンプ１４２の駆動によって各カソード１１０に酸素を均一に供給できると予想される任意の値に設定できる。
【０１０５】
ついで、図８を参照して、燃料電池システム１００における判定動作の他の例について説明する。なお、図７と図８とで同一の処理については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０６】
図８の動作では、発電センサ１７４によってセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４の電圧を検出する（ステップＳ１１ａ）。そして、ＣＰＵ１５８は、検出した複数の電圧に第１閾値以上の値があるか否かを判定し（ステップＳ１３ａ）、第１閾値以上の値がなければステップＳ１５に移る。つまり、正常であると判定する場合、ステップＳ１５に移る。
【０１０７】
一方、検出した複数の電圧に第１閾値以上の値がある場合、ＣＰＵ１５８はその値が第２閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７ａ）。つまり、異常であると判定する場合、ステップＳ１７ａに移る。ステップＳ１７ａで第２閾値未満であればその値が得られた燃料電池１０４を特定し、異常箇所を推定する（ステップＳ１８）。
【０１０８】
ステップＳ１８では、第１閾値以上の値が上流側端部の燃料電池１０４ａ（図５参照）から検出された場合、燃料電池１０４ａから上流側に異常があると推定する。具体的には、燃料電池１０４ａ、ストップバルブ１４８およびパイプＰ１０等に異常があると推定する。また、第１閾値以上の値が下流側端部の燃料電池１０４ｄ（図５参照）から検出された場合、燃料電池１０４ｄから下流側に異常があると推定する。具体的には、燃料電池１０４ｄおよびパイプＰ１１等に異常があると推定する。また、第１閾値以上の値が燃料電池１０４ａ，１０４ｄ以外の燃料電池１０４から検出された場合、その燃料電池１０４に異常があると推定する。
【０１０９】
つづいて、ＣＰＵ１５８は、推定した異常箇所の点検・交換を促すメッセージを表示部２８ｂに表示させることによってドライバに異常箇所を報知し（ステップＳ１９ａ）、判定動作を終了する。
【０１１０】
また、ステップＳ１７ａで第２閾値以上の値を検出した燃料電池１０４がある場合、ステップＳ２１およびＳ２３を経て、ステップＳ１８およびＳ１９ａを順に行う。この場合、ステップＳ１９ａでは、発電禁止報知とともに異常箇所の報知が行われる。
【０１１１】
このように異常箇所を推定してドライバに報知することによって、異常箇所の特定に要する労力を軽減できる。
【０１１２】
なお、図７の動作において、ステップＳ１７の後に、図９に示すように異常の程度に応じた所定時間（図１１に示す動作を行う時間間隔）を設定しメモリ１６２に記憶するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１７において、検出したセルスタック１０２の電圧が第２閾値未満であれば、ＣＰＵ１５８によって軽度異常と判定されて軽度異常用の所定時間（たとえば１時間）が設定され、その所定時間がメモリ１６２に記憶され（ステップＳ２５）、ステップＳ１９に進む。一方、ステップＳ１７において、検出したセルスタック１０２の電圧が第２閾値以上であれば、ＣＰＵ１５８によって重度異常と判定されて重度異常用の所定時間（たとえば３０分）が設定され、その所定時間がメモリ１６２に記憶され（ステップＳ２７）、ステップＳ２１に進む。
【０１１３】
同様に、図８の動作において、ステップＳ１７ａの後に、図１０に示すように異常の程度に応じた所定時間（図１１に示す動作を行う時間間隔）を設定しメモリ１６２に記憶するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１７ａにおいて、検出した各燃料電池１０４の電圧が第２閾値未満であれば、ＣＰＵ１５８によって軽度異常と判定されて軽度異常用の所定時間（たとえば１時間）が設定され、その所定時間がメモリ１６２に記憶され（ステップＳ２５）、ステップＳ１８に進む。一方、ステップＳ１７ａにおいて、電圧が第２閾値以上の燃料電池１０４があれば、ＣＰＵ１５８によって重度異常と判定されて重度異常用の所定時間（たとえば３０分）が設定され、その所定時間がメモリ１６２に記憶され（ステップＳ２７）、ステップＳ２１に進む。
【０１１４】
これらの場合、図７や図８に示す判定動作が終了すると、その時点からメモリ１６２に記憶された所定時間のカウントが開始され、次回の発電が開始されるまで所定時間ごとに図１１に示す動作が行われる。
【０１１５】
この実施形態では、軽度異常の場合には１時間ごとに図１１の動作が開始され、重度異常の場合には３０分ごとに図１１の動作が開始される。
【０１１６】
動作が開始されると、水溶液ポンプ１４０が所定時間（たとえば１分間）駆動され（ステップＳ３１）、終了する。水溶液ポンプ１４０を駆動する所定時間は、アノード１０８内の燃料濃度を均一にできる任意の時間に設定される。
【０１１７】
このようにしてアノード１０８に燃料を供給することによって、たとえば、異常が報知されたのちオペレータの都合が悪く長時間放置しなければならない場合であっても、燃料電池１０４における燃料の偏りを解消して燃料電池１０４の劣化をより効果的に防止できる。また、所定時間ごとにアノード１０８に燃料を供給することによって、燃料電池１０４における燃料の偏りひいては燃料電池の劣化を一層効果的に防止できる。さらに、アノード１０８に燃料を供給する時間間隔（所定時間）を、軽度異常の場合より重度異常の場合の方を短く設定することによって、遮断手段の異常の程度に応じた適切な時間間隔でアノード１０８に燃料を供給できる。
【０１１８】
また、上述の実施形態では、発電センサ１７４を各燃料電池１０４の電圧を検出可能に構成する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、燃料電池１０４ａ，１０４ｄ（図５参照）の電圧を検出し、かつそれらの間の複数の燃料電池１０４については所定数おきに燃料電池１０４の電圧を検出するようにしてもよい。また、燃料電池１０４ａ，１０４ｄの間の複数の燃料電池１０４については、測定端子１１５をセパレータ１１２に所定数おきに取り付け、２つの測定端子１１５の間の電圧（複数の燃料電池１０４の電圧）を検出するようにしてもよい。少なくとも燃料電池１０４ａ，１０４ｄの電圧を検出できれば、それら以外の燃料電池１０４の電圧を検出するか否かは任意に設定できる。セルスタック１０２を構成する複数の燃料電池は直列接続されているので、燃料電池１０４ａ，１０４ｄの電圧を検出できればセルスタック１０２の電圧を検出できる。すなわち、燃料電池１０４ａの電圧検出用の測定端子１１５ａと燃料電池１０４ｄの電圧検出用の測定端子１１５ｅとの間でセルスタック１０２の電圧を検出できる。発電センサ１７４が燃料電池１０４ａ，１０４ｄのみに接続される場合、セルスタック１０２の電圧が第１閾値以上でありかつ燃料電池１０４ａ，１０４ｄの電圧が第１閾値未満であれば、燃料電池１０４ａと１０４ｄとの間の燃料電池１０４に異常があると推定すればよい。また、図８の動作と同様に、燃料電池１０４ａの電圧が第１閾値以上であれば燃料電池１０４ａから上流側に異常があると推定し、燃料電池１０４ｄの電圧が第１閾値以上であれば燃料電池１０４ｄから下流側に異常があると推定すればよい。
【０１１９】
また、図２に破線で示すように、パイプＰ１１にストップバルブ１４８ａを設けるようにしてもよい。これによってパイプＰ１３側からの空気の流入を迅速にかつより確実に遮断できる。また、図２に破線で示すように、パイプＰ１１にセルスタック１０２よりも低い位置を通る溜り部１４９を設けてもよい。パイプＰ１１に設けた溜り部１４９がメタノール水溶液で満たされることによってもパイプＰ１３側からの空気の流入を遮断できる。
【０１２０】
さらに、上述の実施形態ではパイプＰ１１をメタノール水溶液で塞ぐ場合について説明したが、カソード出口Ｉ４から下流側において酸化剤の流路を塞ぐ位置はこれに限定されない。たとえば、エアポンプ１４２の停止後にカソード出口Ｉ４からのメタノール水溶液でラジエータ１１６ｂ内の流路を塞ぐようにしてもよい。この場合、ラジエータ１１６ｂも遮断手段に含まれる。また、たとえば、パイプＰ１２に溜り部を設け、エアポンプ１４２の停止後にパイプＰ１２の溜り部をカソード出口Ｉ４からのメタノール水溶液で満たすようにしてもよい。この場合、ラジエータ１１６ｂおよびパイプＰ１２も遮断手段に含まれる。この他にも、たとえば、外部からの水で水タンク１２６を満たす（満タンにする）ことによってパイプＰ１２への空気の流入を遮断するようにしてもよい。この場合、ラジエータ１１６ｂ、パイプＰ１２および水タンク１２６も遮断手段に含まれる。
【０１２１】
なお、上述の実施形態では、ストップバルブ１４８を用いる場合について説明したが、ストップバルブ１４８は必ずしも必要ではない。たとえば、図２においてセルスタック１０２の底面近傍にカソード入口の位置を設け、当該カソード入口から各燃料電池１０４のカソード１１０に空気を供給するように各セパレータ１１２の溝を設けるようにしてもよい。これによって、発電動作の停止後に当該カソード入口に接続されるパイプがメタノール水溶液によって塞がれ、ストップバルブ１４８を省いても当該カソード入口への空気の流入を遮断できる。
【０１２２】
また、上述の実施形態では、発電に関する電気的変量として電圧を検出する場合について説明したが、電気的変量はこれに限定されない。たとえば、発電停止指示後に電気的変量として燃料電池の電流を検出するようにしてもよい。この場合、図７のステップＳ９がＹＥＳとなった後、ＯＮ／ＯＦＦ回路１７０をＯＮして取り出された電流を電流検出回路１６８によって検出し、検出結果を所定の閾値と比較すればよい。また、発電停止指示後に検出した燃料電池の電圧と電流とを用いて抵抗や出力（電力）を算出し、これを電気的変量として判定に用いてもよい。
【０１２３】
さらに、上述の実施形態では、燃料としてメタノールを、燃料水溶液としてメタノール水溶液を用いたが、これに限定されず、燃料としてエタノール等のアルコール系燃料、燃料水溶液としてエタノール水溶液等のアルコール系水溶液を用いてもよい。
【０１２４】
なお、上述の実施形態では、エアポンプ１４２を含む気体供給手段（酸化剤供給手段）によって強制的に酸素を含む空気を供給する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。この発明は、エアポンプを有しないパッシブ型燃料電池システムにも適用できる。また、この発明は、改質器搭載型燃料電池システムや水素ガスを燃料として燃料電池に供給する水素型燃料電池システムにも適用できる。
【０１２５】
また、この発明の燃料電池システムは、自動二輪車だけではなく、自動車、船舶等の任意の輸送機器に好適に用いることができる。
【０１２６】
さらに、この発明は、据え付けタイプの燃料電池システムにも適用でき、さらに、パーソナルコンピュータ、携帯機器等の電子機器に搭載される可搬型の燃料電池システムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】この発明の一実施形態の自動二輪車を示す左側面図である。
【図２】この発明の一実施形態の燃料電池システムの配管を示すシステム図である。
【図３】この発明の一実施形態の燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】燃料電池の構成を示す分解斜視図である。
【図５】発電センサと各燃料電池との接続態様を示す図解図である。
【図６】発電動作の停止時におけるセルスタックの電圧の推移を示すグラフである。
【図７】この発明の一実施形態の燃料電池システムの主要動作の一例を示すフロー図である。
【図８】この発明の一実施形態の燃料電池システムの主要動作の他の例を示すフロー図である。
【図９】図７に示す主要動作のバリエーションの要部を示すフロー図である。
【図１０】図８に示す主要動作のバリエーションの要部を示すフロー図である。
【図１１】この発明の一実施形態の燃料電池システムにおいて水溶液ポンプを駆動する動作の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０      自動二輪車
２８ｂ      表示部
１００      燃料電池システム
１０２      燃料電池セルスタック
１０４，１０４ａ〜１０４ｄ      燃料電池（燃料電池セル）
１０６      電解質膜
１０８      アノード
１１０      カソード
１１２，１１２ａ〜１１２ｅ      セパレータ
１１４ａ，１１４ｂ      ガスケット
１１５，１１５ａ〜１１５ｅ      測定端子
１１６ａ，１１６ｂ      ラジエータ
１２０      水タンク
１４０      水溶液ポンプ
１４２      エアポンプ
１４６      コントローラ
１４８，１４８ａ      ストップバルブ
１４９      溜り部
１５２      メインスイッチ
１５８      ＣＰＵ
１６０      クロック回路
１６２      メモリ
１６８      電流検出回路
１７０      ＯＮ／ＯＦＦ回路
１７４      発電センサ
Ｉ１      アノード入口
Ｉ２      アノード出口
Ｉ３      カソード入口
Ｉ４      カソード出口
Ｐ１〜Ｐ１８      パイプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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