(57)【要約】  【課題】燃料電池システムの停止中に温水加湿器の透湿膜を通して冷却水経路から被加湿ガス経路に移動した冷却水がガス供給装置に貯まり機器を破損させることのない、信頼性の高い燃料電池システムを提供する。  【解決手段】水素を含む燃料ガスと、酸素を含む酸化剤ガスとを用いて発電を行なう固体高分子型燃料電池と、前記燃料電池に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスの一方の被加湿ガスを順次加湿し、冷却水循環装置２８を有する前記燃料電池の冷却水循環経路に設けた膜式の温水加湿器と、前記温水加湿器を経て前記燃料電池に被加湿ガスを供給するガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に漏水逆流防止手段を設けることにより、温水加湿器内で冷却水経路から被加湿ガス経路に冷却水が漏れても、漏水逆流防止手段によりガス供給装置に水が流入することを抑制でき、水の逆流によりガス供給手段の破損を防止できる。【選択図】図１
2007188700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、水素を含む燃料ガスと、酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電を行なう固体高分子型燃料電池と、前記燃料電池に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一方の被加湿ガスを順次加湿し、冷却水循環装置を有する前記燃料電池の冷却水循環経路に設けた膜式の温水加湿器と、前記温水加湿器を経て前記燃料電池に被加湿ガスを供給するガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に漏水逆流防止手段を設けた燃料電池システム。
【請求項２】
前記漏水逆流防止手段を、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に設けた逆止弁とした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記漏水逆流防止手段を、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に設けた開閉弁と、前記開閉弁を制御する開閉弁制御装置を備える構成とした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記温水加湿器の水漏れを検知する水漏れ検知手段を備え、前記漏水逆流手段を、前記水漏れ検知手段により水漏れを検知したときに動作させる請求項１または請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記冷却水循環経路に、冷却水を一時的に貯える冷却水タンクを備え、前記水漏れ検知手段を、前記冷却水タンクの水位を検知する水位検知手段とした請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記温水加湿器の出口側と前記冷却水循環経路を結ぶ漏水戻り経路を設け、前記漏水戻り経路に設けた経路切替え弁と、前記経路切替え弁を制御する制御装置を備えた請求項１から５のいずれか一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、固体高分子型燃料電池を用いて発電を行なう燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池において水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとを反応させることにより、発電を行なうもので、発電の際に発熱を伴うことが知られている。
【０００３】
そのため、家庭用燃料電池システムでは、燃料電池に冷却水を循環させることにより熱を搬送し、燃料電池の温度を発電に適した所定の温度範囲内に保持するとともに、冷却水の熱を給湯器等で利用することで、燃料電池システムのエネルギー効率を向上させることができる。
【０００４】
さらに、固体高分子型燃料電池では、電解質としてプロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を用いるが、この固体高分子電解質膜は、湿潤状態である必要があり、乾燥状態または湿潤不足状態では、プロトン伝導性が悪化して発電性能が低下するため、一般的には、燃料ガスと酸化剤ガスとの少なくとも一方を加湿手段により加湿し、燃料電池に供給する方式を採用している。
【０００５】
従来、この種の燃料電池システムの加湿手段には、燃料電池からのオフガスと被加湿ガスとを透湿膜を介して接触させて熱および湿度を交換する第１の加湿器と、燃料電池の冷却水と第１の加湿器から出てきた被加湿ガスとを透湿膜を介して接触させ、熱および湿度を交換する第２の加湿器（温水加湿器）とを組み合わせた加湿装置が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図３は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。図３に示すように、燃料電池システム１は、第１の加湿器２と、第２の加湿器３と、燃料電池４と、空気ブロア５と、冷却水循環ポンプ６と、温水回収用熱交換器７と、改質装置８とを主な構成部品として構成されている。
【特許文献１】特開２００４−３６３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の燃料電池システムでは、燃料電池の冷却水循環経路に設けた第２の加湿器（温水加湿器）３により燃料電池に供給する被加湿ガス（上記従来例では空気）を加湿する構成としているために、第２の加湿器（温水加湿器）３内で冷却水経路側の水が加湿膜を透過して被加湿空気経路側に移動する構成である。
【０００８】
したがって、上記燃料電池システムを長期間運転停止している場合等は、冷却水循環経路の水が被加湿空気経路側に多量に入り込むため、空気ブロア５にも水が溜まり、機器の破損や装置の運転ができなくなる可能性があるといった課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、温水加湿器である第２の加湿器内で冷却水経路から被加湿ガス経路に流入した冷却水が、ガス供給装置に溜まりこむのを防止し、機器の破損を防ぐとともに長期停止した場合でも確実に再運転ができる信頼性の高い燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に漏水逆流防止手段を設けたものである。
【００１１】
これにより、温水加湿器である第２の加湿器内において冷却水が被加湿ガス経路に流入しても、ガス供給装置に流入するのを防ぐことができ、ガス供給装置の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、温水加湿器内で冷却水経路から被加湿ガス経路に漏れ出た冷却水がガス供給装置側に逆流するのを防止することにより、ガス供給装置の破損を防止することができ、長期停止後の再運転も確実であり、高い信頼性が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、少なくとも、水素を含む燃料ガスと、酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電を行なう固体高分子型燃料電池と、前記燃料電池に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一方の被加湿ガスを順次加湿し、冷却水循環装置を有する前記燃料電池の冷却水循環経路に設けた温水加湿器と、前記温水加湿器を経て前記燃料電池に被加湿ガスを供給するガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に漏水逆流防止手段を設けたものである。
【００１４】
かかる構成とすることにより、温水加湿器内で冷却水経路から被加湿ガス経路に冷却水が漏れても、漏水逆流防止手段によりガス供給装置に水が流入することを抑制することができ、その結果、水の逆流によりガス供給手段の破損を防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記漏水逆流防止手段を、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に設けた逆止弁としたものである。
【００１６】
これにより、比較的簡単な構成で、前記温水加湿器内において、冷却水経路から被加湿ガス経路に冷却水が漏れても、前記ガス供給装置に水が流入することを抑制することができ、その結果、水の逆流によりガス供給手段の破損を防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記漏水逆流防止手段を、前記温水加湿器の被加湿ガスの入口側に設けた開閉弁と、前記開閉弁を制御する開閉弁制御装置を備える構成としたものである。
【００１８】
かかる構成によれば、前記開閉弁を開閉弁駆動装置によって駆動し、前記温水加湿器とガス供給装置をつなぐ被加湿ガス経路を閉じることにより、水の逆流によって前記ガス供給手段の破損を防止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記温水加湿器の水漏れを検知する水漏れ検知手段を備え、前記漏水逆流手段を、前記水漏れ検知手段により水漏れを検知したときに動作させるものである。
【００２０】
したがって、前記温水加湿器内での水漏れを検知して開閉弁を閉じることにより、確実に水の逆流によってガス供給手段の破損を防止することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記冷却水循環経路に、冷却水を一時的に貯える冷却水タンクを備え、前記水漏れ検知手段を、前記冷却水タンクの水位を検知する水位検知手段としたものである。
【００２２】
これにより、燃料電池システム停止中における冷却水タンクの水位の変化を検知することにより、温水加湿器の漏れが検知でき、前記水漏れ検知を比較的簡単な構成で実現できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、前記温水加湿器の出口側と前記冷却水循環経路とを結ぶ漏水戻り経路を設け、前記漏水戻り経路に設けた切替え弁と、前記切替え弁を制御する制御装置を備えたものである。
【００２４】
かかる構成にすることにより、被加湿ガス経路に漏れ出た冷却水を冷却水循環経路に戻すことができるため、冷却水の減少を抑制することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成を示す模式図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池１９と、空気供給装置２０と、温水加湿器を構成する第１の加湿器２１ａおよび第２の加湿器２１ｂを具備した空気加湿装置２１と、燃料供給装置２３と、燃料処理装置２４と、燃料ガス加湿器２５と、熱交換器２６と、冷却水タンク２７と、冷却水ポンプ２８と、貯湯タンク２９を主な要素として構成されている。
【００２８】
また、本実施の形態１においては、空気加湿装置２１および燃料ガス加湿器２５として、被加湿ガスに熱および湿度を供給する加湿流体と被加湿ガスを、透湿膜（図示せず）を介して接触させることにより湿熱交換を行なう膜式加湿器を用い、空気加湿装置２１は、第１の加湿器２１ａと第２の加湿器２１ｂを、フレームを共用する等の手段によって一体化構成とされている。
【００２９】
上記構成において、燃料電池システムを流れる各流体の流れを説明するとともに、さらに構成について詳述する。
【００３０】
燃料電池システムの運転時、すなわち燃料電池１９の発電時は、酸化剤ガスである空気（以下、被加湿空気と称す）が、空気供給装置２０の動作により、被加湿空気経路（被加湿ガス経路）３０ａを通り、空気フィルタ３０内へ流れる。ここで、混在する窒素酸化物や硫黄酸化物等の不純物が取り除かれ、前記空気は、被加湿空気経路（被加湿ガス経路）３０ｂを介して空気加湿装置２１に供給さる。
【００３１】
空気加湿装置２１では、まず第１の加湿器２１ａで加熱および加湿され、加湿装置２１内の経路を通って第２の加湿器２１ｂに供給され、該第２の加湿器２１ｂによってさらに加熱および加湿される。
【００３２】
そして、第２の加湿装置２１ｂを通過した被加湿空気は、被加湿空気経路（被加湿ガス経路）３２を通って燃料電池１９のカソード電極側に供給される。
【００３３】
一方、燃料処理装置２４には、燃料供給装置２３から燃料経路３３を介して、例えば、都市ガス、プロパン、メタン、天然ガス等の、少なくとも炭素及び水素から構成される化合物を含むガス等またはアルコール等の原料が供給される。
【００３４】
燃料処理装置２４に供給された原料は、水蒸気を含む高温雰囲気下で燃料処理装置２４内の触媒により、水素リッチな燃料ガスに改質される。本実施の形態１における燃料電池システムでは、都市ガスを原料ガスとして用いた場合で説明する。
【００３５】
上述の如く生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料ガス経路３４を介して燃料ガス加湿器２５に供給され、ここで加湿される。燃料ガス加湿器２５は、空気加湿装置２１の第１の加湿器２１ａと同様の加熱および加湿方式の加湿装置が用いられている。
【００３６】
空気加湿装置２１で加湿された水素リッチなガスは、燃料電池１９の燃料ガスとして、燃料ガス経路３５を通じて燃料電池１９のアノード電極側に供給される。
【００３７】
燃料電池１９では、カソード電極側に供給された被加湿空気と、アノード電極側に供給された燃料ガスとが反応することにより発電が行われ、電気と熱とが発生する。
【００３８】
燃料電池１９に供給された被加湿空気のうち、反応に利用されなかった空気（以下、排出空気と称す）は、排出空気経路３６を介して、第１の加湿器２１ａに供給される。この第１の加湿器２１ａでは、供給された該排出空気に含まれる水分と熱を利用して、酸化剤ガスとして燃料電池１９に供給される空気の加湿および加熱が行われる。
【００３９】
そして、第１の加湿器２１ａを経た排出空気は、排出空気経路３７を通じてシステムの外へ排出される。
【００４０】
また、燃料電池１９で発生した熱を除去するために、冷却水タンク２７の冷却水が、冷却水ポンプ２８により冷却水循環経路３９を介して燃料電池１９に供給される。したがって、燃料電池１９内で加熱された冷却水は、冷却水循環経路４０を介して第２の加湿器２１ｂに供給され、酸化剤ガスとして燃料電池１９に供給される第１の加湿器２１ａで加熱および加湿された空気を、さらに加熱および加湿する。
【００４１】
さらに、第２の加湿器２１ｂを経た冷却水は、冷却水循環経路４１を介して熱交換器２６に供給されるが、該熱交換器２６には、貯湯タンク２９に貯めた水が貯湯水ポンプ４２によって貯湯水循環経路４３を介して供給されているため、熱交換により冷却水は冷却され、逆に貯湯タンク２９内の水は加熱され、貯湯タンク２９内には温水が蓄えられる。
【００４２】
そして、冷却水タンク２７から出た冷却水は、燃料電池１９で発電とともに発生する熱により加熱され、熱交換器２６で貯湯水と熱交換して再び冷却されるが、燃料電池１９での発熱量は、発電量と相関があるため、発電量に応じた冷却水流量を冷却水ポンプ２８で供給し、さらに貯湯水ポンプ４２で貯湯水流量を調整することにより、燃料電池１９の温度および冷却水タンク２７内の水温、さらには、第２の加湿器２１ｂに供給される水の温度を所定の温度に維持することができる。なお、冷却水タンク２７には、冷却水タンク２７内の水位を検知するフロートスイッチ等の水位センサー４８が設置されており、イオン交換樹脂（図示せず）を通ってミネラル分等の不純物を除去された水が必要に応じて補充される。
【００４３】
また、燃料電池１９に供給された燃料ガスのうち、反応に利用されなかった燃料ガスは、排燃料ガス経路３８ａを介して燃料ガス加湿器２５に供給されて、燃料電池１９に供給される前の燃料ガスの加熱および加湿に利用されたのち、排燃料ガス経路３８ｂを介して燃料処理装置２４の燃焼部に供給され、原料を燃料ガスに改質するために燃料処理装置２４の加熱に利用される。
【００４４】
被加湿空気経路３０ｂと空気加湿装置２１との間には、開閉弁４４が設けられており、燃料電池システムの運転制御を行なう制御装置４７により開閉制御される。
【００４５】
また、空気加湿装置２１を出た被加湿空気経路３２には、経路切替え弁４５が設けられており、被加湿空気経路３２を、被加湿空気を燃料電池１９に通す経路と、冷却水循環経路４０につながる戻り経路４６とに任意に切替え制御される。経路切替え弁４５の切換え制御は、開閉弁４４と同様に制御装置４７により行われる。
【００４６】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、および作用について説明する。
【００４７】
燃料電池システム運転時には、燃料供給装置２３を動作させることにより、燃料電池１９のアノード極側に水素リッチな燃料ガスが供給される。
【００４８】
一方、燃料電池１９のカソード極側には、空気供給装置２０を動作させ、開閉弁４４を開の状態に、そして経路切替え弁４５を、燃料電池１９と空気加湿装置２１が連通する状態に制御して空気供給装置２０を駆動することにより、空気加湿装置２１により所定の温湿度に調整された被加湿空気が燃料電池１９へ供給され、燃料電池１９が発電および発熱を行なう。
【００４９】
燃料電池１９の発電中は前述のように冷却水ポンプ２８を駆動して燃料電池１９で発生した熱を移動させるが、第２の加湿器２１ｂで消費した冷却水は、冷却水タンク２７に設けた水位センサー４８が水の所定量以上の減少を検知した場合に制御装置４７の制御信号により、外部からイオン交換樹脂塔（図示せず）を経由して供給される。
【００５０】
また、燃料電池システムを停止させるときには、燃料ガスおよび空気の供給を停止し、開閉弁４４を閉じる。さらに、冷却水ポンプ２８による冷却水の循環は、ガス供給を停止して所定時間経過後、もしくは燃料電池１９の温度が所定温度まで低下した後に冷却水ポンプ２８を停止して冷却水の循環を停止するが、本実施の形態１の燃料電池システムでは、冷却水タンク２７の水位の検知は停止中も続ける。
【００５１】
ここで、空気加湿装置２１に用いる透湿膜は、圧力差や水蒸気分圧差により水分を透過する材料にて構成されている。そのため、前記燃料電池システムの運転停止時においては、第２の加湿器２１ｂ内における冷却水経路中の水が、透湿膜を透過して第２の加湿器２１ｂ内の被加湿空気経路に極少量ずつ漏れ出す。したがって、燃料電池システムを長期間停止した場合、被加湿空気経路に漏れ出す冷却水の量が増え、場合によっては空気フィルタ３０および空気供給装置２０の方へ流入しようとすることも考えられる。
【００５２】
しかしながら、本実施の形態１では、被加湿空気経路３０ｂ側に設けた開閉弁４４が閉じているため、空気加湿装置２１内で漏れ出した冷却水は、開閉弁４４によってその流出が阻止される。その結果、前記冷却水による空気フィルタ３０および空気供給装置２０の破損は、防止される。
【００５３】
また、第２の加湿器２１ｂの透湿膜が破損し、多量の水が被加湿空気経路３０ｂ側に漏れ出た場合でも開閉弁４４により確実に空気フィルタ３０および空気供給装置２０への流入を防ぐことが可能となる。
【００５４】
また加えて、冷却水タンク２７の水位を水位センサー４８によって検知し、電気信号として制御装置４７へ出力するように構成しておくことにより、第２の加湿器２１ｂの透湿膜破損を検知することが可能となり、必要に応じてその旨の表示あるいは警報手段を付加することにより、修理も一層迅速に行なえる。
【００５５】
また、制御装置４７によって前記被加湿空気の供給停止とともに開閉弁４４を閉じることにより、第２の加湿器２１ｂにおける被加湿空気経路３２内の圧力を運転時の圧力状態で維持することとなる。
【００５６】
かかる状態は、停止処理中において冷却水ポンプ２８によって冷却水が循環している場合であっても、第２の加湿器２１ｂ内の透湿膜を介しての被加湿空気と冷却水の差圧を小さく保持しており、結果として前記透湿膜の破損の可能性を低減している。
【００５７】
次に、燃料電池システムを停止中の状態から発電の状態に移行させる起動動作について説明する。
【００５８】
燃料電池システムの起動時は、まず経路切替え弁４５を駆動し、被加湿空気経路３２と冷却水循環経路４０とを戻り経路４６で所定時間つなぐように回路を形成する。
【００５９】
その後、空気供給装置２０を駆動してから開閉弁４４を開けることにより、第２の加湿器２１ｂから被加湿空気経路３２に溜まった冷却水は、空気供給装置２０の吐出圧により戻り経路４６を通って冷却水循環経路４０に戻る。
【００６０】
ただし、このときは、戻り経路４６における空気供給装置２０による圧力を、冷却水ポンプ２８による圧力よりも大きくしておく必要がある。この条件を満たすために冷却水ポンプ２８の運転を一時的に停止してもよい。
【００６１】
そして、空気供給装置２０が継続運転している状態において、前記所定時間が経過すると、経路切替え弁４５を制御して被加湿空気経路３２が燃料電池１９のカソード極と連通するように切換える。
【００６２】
ここで、空気供給装置２０は、経路切替え弁４５の構成等の関係から、前記所定時間（前記冷却水の冷却水循環経路４０への戻しが終了した時点）で一旦運転を停止し、経路切替え弁４５の切替え動作終了後に再度運転を開始する制御としてもよい。
【００６３】
また、経路切替え弁４５の切替え動作時間は、前述の冷却水（あるいは水分）の排出完了時間を想定して設定することも可能であるが、液体とガスの流通抵抗が異なる性質を利用し、流量センサー等によってガス流通を検出した時点で切替え動作を行なうよう制御することも可能であり、周知の適正な技術で対応することが好ましい。
【００６４】
これにより、第２の加湿器２１ｂの透湿膜を通過して漏れ出た被加湿空気経路３２中の冷却水が、燃料電池１９のカソード極側に流入して経路を閉塞することがないため、燃料電池システムの発電開始を阻害することがない。また加えて冷却水を冷却水循環経路４０に戻すため、冷却水の減少を抑制することができ、イオン交換樹脂の寿命の低下を抑制することができる。
【００６５】
なお、空気供給装置２０の吐出圧が十分に大きければ、開閉弁４４の代わりに逆止弁を用いても、同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
次に、図２の燃料電池システムの構成を示す模式図により、本発明の実施の形態２について説明する。先の実施の形態１においては、燃料ガス加湿器２５を、空気加湿器２１を構成する第１の加湿器２１ａと同様の構成として説明したが、本実施の形態２は、前記燃料ガス加湿器（符号２５ａ）を、空気加湿器２１を構成する第２の加湿器２１ｂと同様の構成、すなわち、気体と液体を、同時に熱交換、湿度交換させる湿熱交換構成としている。
【００６７】
したがって、本実施の形態２は、燃料ガス加湿器２５の構成変更に起因して関係箇所が異なるのみであり、ここでは、先の実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明を省略する。また、燃料電池システムの運転内容は、その基本を先の実施の形態１と同じであるため、ここでは構成要件の相違に基づく内容について説明する。
【００６８】
図２において、燃料ガス加湿器２５ａは、上述の如く第１の加湿器２１ｂと同様の構成からなり、燃料電池１９の冷却水循環経路４０と分岐した分岐冷却水循環経路５０と、燃料ガス経路３４が内部で透湿膜（図示せず）を介して併設している。
【００６９】
したがって、燃料供給装置２３から供給され、燃料処理装置２４を通過した燃料ガスは、燃料ガス加湿器２５ａ内において、燃料電池１９を冷却した冷却水と湿熱交換を行ない、加湿され、燃料電池１９のアノード極側に水素リッチな燃料ガスが供給される。
【００７０】
また、燃料電池１９の冷却水についても前記燃料ガスと湿熱交換を行った後に分岐冷却水循環経路５１から冷却水循環経路４１に合流し、熱交換器２６で熱交換を行ない、冷却水タンク２７へ流れ、以下、冷却水ポンプ２８の運転によって燃料電池１９の冷却を行ない、前述の湿熱交換と繰り返され、循環する。
【００７１】
ここで、分岐冷却水循環経路５１には、逆流防止のための逆止弁５２が設けられている。この逆止弁５２は周知の構成からなるものでよい。
【００７２】
また、燃料ガス経路３４には、燃料電池システムの運転停止時に閉塞する開閉弁５３が設けられ、前記燃料電池システムの長期運転停止に伴って発生する水分の燃料処理装置２４への漏出を防止している。
【００７３】
すなわち、本実施の形態２の場合であっても、燃料ガス加湿器２５ａの内部において冷却水の水分が透湿膜を浸透し、燃料ガス経路３４を介して燃料処理装置２４内へ漏出し、前記燃料電池システムの再運転時に燃料処理装置２４等に悪影響を与える場合がある。開閉弁５３は、その閉塞によりかかる不具合の発生を未然に防止するものである。
【００７４】
さらに、燃料ガス加湿器２５ａと燃料電池１９の間に介在する燃料ガス経路３５には、経路切替え弁５４が設けられている。この経路切替え弁５４は、先の実施の形態１で説明した経路切替え弁４５が、第２の加湿器２１ｂから被加湿空気経路３２を流れる被加湿空気の流れを、燃料電池１９側もしくは冷却水循環経路４０へ切換え制御することと同様に、燃料ガス加湿器２５ａから燃料ガス経路３５を介して流れる燃料ガスを、燃料電池１９側もしくは戻り経路５５を介して冷却水循環経路４０へ切換え制御するものである。
【００７５】
経路切替え弁５４は、まず燃料電池システムの起動時に制御装置４７によって駆動され、燃料ガス経路３５と分岐冷却水循環経路５０を戻り経路５５を介して所定時間つなぐように回路を形成する。
【００７６】
その後、燃料供給装置２３を駆動してから開閉弁５３を開けることにより、燃料ガス加湿器２５ａから燃料ガス経路３５に溜まった冷却水は、燃料供給装置２３の吐出圧により戻り経路５５を介して分岐冷却水循環経路５０に戻る。
【００７７】
そして、燃料供給装置２３が継続運転している状態において、前記所定時間が経過すると、経路切替え弁５４を制御して燃料ガス経路３５が燃料電池１９のアノード極と連通するように切換える。
【００７８】
ここで、燃料供給装置２３は、経路切替え弁５４の構成等の関係から、前記所定時間（前記冷却水の分岐冷却水循環経路５０への戻しが終了した時点）で一旦運転を停止し、経路切替え弁５４の切替え動作終了後に再度運転を開始する制御としてもよい。
【００７９】
これにより、燃料ガス加湿器２５ａの透湿膜を通過して漏れ出た燃料ガス経路３４、３５中の冷却水（あるいは水分）が、燃料電池１９のアノード極側に流入して経路を閉塞することが防止でき、燃料電池システムの発電開始を阻害することが解消される。
【００８０】
また加えて冷却水を冷却水循環経路４０に戻すため、先の実施の形態１と同様に、冷却水の減少を抑制することができ、イオン交換樹脂の寿命の低下を抑制することができる。
【００８１】
さらに、経路切替え弁５４の切替え動作時間は、先の実施の形態１と同様に、前述の冷却水（あるいは水分）の排出完了時間を想定しての設定、あるいは液体とガスの流通抵抗が異なる性質を利用した流量センサー等による検出切替え等、周知の適正な技術で対応することが好ましい。
【００８２】
以上の動作により、燃料電池システムは運転が停止されるまで所定の発電を行ない、運転停止後の再起動時には、上述の動作を行なう。
【００８３】
以上のように、本実施の形態２においては、空気供給経路側における冷却水の浸透漏水の防護策に加えて、燃料ガス経路側における冷却水の浸透漏水防護策を行なうため、より燃料電池システムの信頼性を高めることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、固体高分子型燃料電池を用いて発電と停止を繰り返し行なう燃料電池システムの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示す模式図
【図３】従来の燃料電池システムの構成を示す模式図
【符号の説明】
【００８６】
１９  燃料電池
２０  空気供給装置
２１  空気加湿装置
２１ａ  第１の加湿器
２１ｂ  第２の加湿器
２３  燃料供給装置
２４  燃料処理装置
２５  燃料ガス加湿器（温水加湿器）
２５ａ  燃料ガス加湿器（温水加湿器）
２７  冷却水タンク
２８  冷却水ポンプ（冷却水循環装置）
３０ａ  被加湿空気経路（被加湿ガス経路）
３０ｂ  被加湿空気経路（被加湿ガス経路）
３２  被加湿空気経路（被加湿ガス経路）
３４  燃料ガス経路
３５  燃料ガス経路
４０  冷却水循環経路
４４  開閉弁（漏水逆流防止手段）
４５  経路切替え弁（漏水逆流防止手段）
４６  戻り経路
４７  制御装置
４８  水位センサー（水位検知手段）
５０  分岐冷却水循環経路
５１  分岐冷却水循環経路
５３  開閉弁（漏水逆流防止手段）
５４  経路切替え弁（漏水逆流防止手段）
５５  戻り経路
【図１】
2007188700.tif 000003
【図２】
2007188700.tif 000004
【図３】
2007188700.tif 000005