(57)【要約】【課題】燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させること。【解決手段】霧化器２４で霧化された水のうち、外部に排出されなかった水を回収して貯留する回収タンク３１に、高水位センサＳ１と低水位センサＳ２を配設する。そして、回収タンク３１の水位が予め定めた水位に達した場合に、燃料電池の発電量を増加させて霧化処理を実行させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の発電に伴って排出されるオフガスを水とガスに分離するとともに、分離後のガスの排気路に前記水を供給して霧化する霧化器を備えた燃料電池システムにおいて、
霧化された水のうち、外部に排出されなかった水を回収して貯留する貯留部と、
前記貯留部に回収した水を前記ガスの排気路に循環させる循環路と、
前記貯留部の水位を計測する水位計測部と、
前記水位計測部が計測した水位が予め定めた水位に達した場合に、前記燃料電池の発電量を増加させて霧化処理を実行させる制御部と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池で発電された電力を蓄電する蓄電装置を備え、
前記制御部は、前記燃料電池を発電させた場合に前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないように前記霧化処理の実行を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記霧化処理の実行によって前記燃料電池を発電させた場合に前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないときには前記霧化処理を開始させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記水位計測部は、異なる水位を計測する複数の水位計測部を有し、
前記制御部は、計測された水位に応じて前記霧化処理の実行条件を異ならせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池で発電された電力は駆動部に供給され、
前記制御部は、前記水位計測部が計測した水位が低水位である場合、前記燃料電池を発電させたときに前記燃料電池で発電された電力を蓄電する蓄電装置の蓄電量が上限量を超えず、かつ前記駆動部が高負荷駆動するときに前記霧化処理を開始させることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記水位計測部が計測した水位が高水位である場合、前記蓄電装置の蓄電量が上限量に達するまで前記霧化処理を実行させることを特徴とする請求項５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、燃料電池システム、詳しくは燃料電池の起電反応によって生成された水の霧化処理を実行可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池システムを搭載した車両が実用化されている。燃料電池では、水素と酸素による起電反応によって水が生成される。このため、燃料電池システムを搭載する車両では、排気に多量の水が含まれる。そこで、特許文献１の燃料電池システムでは、排気に含まれる水を気液分離器で分離した後、水を除いた排気を排気路から排出するとともに、水を霧化して大気中に排出させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４６３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池システムの霧化処理では、ミスト径を小さく生成することが好ましい。すなわち、ミスト径が大きいと、当該ミストを排出した際に車両の走行路は水が撒かれたような状態となりフロアが水浸しになる等して好ましくない。したがって、燃料電池システムでは、起電反応によって生成された水の処理性能のさらなる改善が求められている。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上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】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池の発電に伴って排出されるオフガスを水とガスに分離するとともに、分離後のガスの排気路に前記水を供給して霧化する霧化器を備えた燃料電池システムにおいて、霧化された水のうち、外部に排出されなかった水を回収して貯留する貯留部と、前記貯留部に回収した水を前記ガスの排気路に循環させる循環路と、前記貯留部の水位を計測する水位計測部と、前記水位計測部が計測した水位が予め定めた水位に達した場合に、前記燃料電池の発電量を増加させて霧化処理を実行させる制御部と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、制御部は、貯留部の水位に応じて必要な時に霧化処理を実行させる。このため、貯留部の水が必要以上に霧化処理が実行されることを抑制できる。そして、霧化処理は、発電量を増加させることによって実行される。発電量を増加させることは、排気されるガスの流速を高めることができるので、その結果、ミスト径を小さくすることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池で発電された電力を蓄電する蓄電装置を備え、前記制御部は、前記燃料電池を発電させた場合に前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないように前記霧化処理の実行を制御することを要旨とする。
【０００９】
これによれば、発電量を増加させて霧化処理を行う場合は、その処理に伴って余剰電力が発生する。このため、蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないように霧化処理を実行させることで、余剰電力を処理することができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記霧化処理の実行によって前記燃料電池を発電させた場合に前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないときには前記霧化処理を開始させることを要旨とする。
【００１１】
これによれば、蓄電装置の蓄電量が上限量を超えないことを確認した上で霧化処理が開始されるので、余剰電力を確実に処理することができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、前記水位計測部は、異なる水位を計測する複数の水位計測部を有し、前記制御部は、計測された水位に応じて前記霧化処理の実行条件を異ならせることを要旨とする。これによれば、水位に応じて霧化処理の実行条件を異ならせることで、その状況に合わせた適切なタイミングで霧化処理を実行させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池で発電された電力は駆動部に供給され、前記制御部は、前記水位計測部が計測した水位が低水位である場合、前記燃料電池を発電させたときに前記燃料電池で発電された電力を蓄電する蓄電装置の蓄電量が上限量を超えず、かつ前記駆動部が高負荷駆動するときに前記霧化処理を開始させることを要旨とする。
【００１４】
これによれば、低水位である場合には、蓄電装置の蓄電量と駆動部の駆動形態の両条件が成立したときに霧化処理が開始される。つまり、低水位である場合は、霧化処理の実行に適したタイミングを図って霧化処理を実行させることができる。具体的に言えば、余剰電力の処理が確実に行える時であって、霧化処理に伴う騒音を低減し得る高負荷駆動時に霧化処理を実行させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記水位計測部が計測した水位が高水位である場合、前記蓄電装置の蓄電量が上限量に達するまで前記霧化処理を実行させることを要旨とする。
【００１６】
これによれば、高水位である場合には、貯留部に貯留されている水が溢れ出す前に霧化処理が実行される。そして、この場合の霧化処理は、蓄電装置の蓄電量が上限量に達するまで実行するので、余剰電力の処理を行うこともできる。また、この場合の霧化処理は、低水位のときと異なり、駆動部が高負荷駆動であるか否かに関係なく実行されるが、発電量の増加によってミスト径を小さくすることができるので、周囲環境へ与える影響も小さい。すなわち、水が撒かれたような状態にはなり難い。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両に搭載した燃料電池システムの概略を示すブロック図。
【図２】排出機構の概略を示す模式図。
【図３】ガスの流速とミストの粒子径の関係を示すグラフ。
【図４】第１の実施形態における水位検出処理を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態における低水位処理を示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態における高水位処理を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態の実行処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、燃料電池ＦＣで発電した電力を駆動部としての負荷Ｆに供給して当該負荷Ｆを駆動させる車両１０には、燃料電池システム１１が搭載されている。負荷Ｆは、例えば、車両１０の原動機となる電動機（モータ）からなる。
【００２０】
燃料電池システム１１は、燃料電池ＦＣを有する燃料電池ユニット１２を備えている。燃料電池ユニット１２は、燃料電池ＦＣと、水素を貯蔵するとともに燃料電池ＦＣに対して水素を供給する水素タンク１３と、燃料電池ＦＣに対して空気を供給するコンプレッサ１４を備えている。本実施形態の燃料電池ＦＣは、固体高分子型燃料電池であり、高分子電解質膜で区画された燃料極及び空気極からなる複数のセルを内蔵する。燃料電池ＦＣでは、燃料極に供給される水素と、空気極に供給される空気中の酸素との電解質膜を介した起電反応により発電が行われる。
【００２１】
燃料電池ユニット１２は、燃料電池システム１１側の配線１５に電気的に接続されている。配線１５には蓄電装置としての電気二重層型のキャパシタ１６が燃料電池ＦＣに対して並列となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介して電気的に接続されている。キャパシタ１６は、燃料電池ユニット１２からＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介して電力供給を受けて充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、燃料電池ユニット１２で発電された所定の電圧（例えば１００ボルト）の電力を所定の電圧（例えば４８ボルト）に変換する。配線１５には電圧計１８がキャパシタ１６に対して並列となるように接続されている。電圧計１８は、キャパシタ１６の電圧を検出する。
【００２２】
燃料電池ユニット１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、及び電圧計１８は、燃料電池システム１１を制御する制御部としてのコントローラ１９に電気的に接続されている。コントローラ１９は、燃料電池ユニット１２による発電の開始及び停止や、その発電量を制御する。コントローラ１９は、燃料電池ユニット１２が発電する電力の電圧をキャパシタ１６の充電に適した所定の電圧に変換するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する。
【００２３】
燃料電池ＦＣは、起電反応によって発電を行うとともに、オフガスを排出する。オフガスには、燃料極及び空気極のそれぞれで利用したガス（水素と酸素）と起電反応時に生成される水が含まれる。そして、燃料電池ＦＣには、オフガスから気体と液体を分離し、当該気体を外部に排出するとともに液体を霧化して外部に排出する排出機構２０が接続されている。
【００２４】
以下、排出機構２０の構成を図２にしたがって詳しく説明する。
排出機構２０は、燃料電池ＦＣから排出されたオフガスを移送する移送管２１に接続されるとともに、オフガスを気体と液体に分離する気液分離器２２を備えている。気液分離器２２には、分離後のガスを移送する排気管２３を介して霧化器２４が接続されている。霧化器２４内には、排気管２３を移送されたガスの流速を増加させるためのベンチュリ部２５と、ベンチュリ部２５の下流側に接続されるとともに排気口２６に連通する膨張室２７が形成されている。ベンチュリ部２５は、排気管２３側から膨張室２７に向かって拡径するとともに、ベンチュリ部２５において最も流路径を小さくした小径部２５ａを上流側に有する。排気管２３と霧化器２４（ベンチュリ部２５及び膨張室２７）により、分離後のガスの排出路が形成される。
【００２５】
気液分離器２２には、オフガスから分離させた水を、ガスの排出路となるベンチュリ部２５の小径部２５ａに導く導水管２８が接続されている。導水管２８の先端には、小径部２５ａに水を導入する導水管ノズル２９が設けられている。また、膨張室２７には、排気口２６から外部に排出されずに膨張室２７内に滞留した水を回収する回収管３０が接続されている。外部に排出されなかった水は、霧化されなかった水や、霧化されても結露により液滴となった水である。そして、回収管３０には、回収した水を貯留する貯留部としての回収タンク３１が接続されている。また、回収タンク３１には、貯留されている水を、ガスの排出路となるベンチュリ部２５の小径部２５ａに循環させる循環路としての循環管３２が接続されている。循環管３２の先端には、小径部２５ａに水を導入する循環管ノズル３３が接続されている。また、回収タンク３１には、当該タンクの貯留量として水位を検出する水位計測部として、貯留量の上限を計測する高水位センサＳ１と、高水位センサＳ１よりも低い水位を計測する低水位センサＳ２が設けられている。本実施形態の回収タンク３１には、異なる水位を計測する複数の水位センサが配設されている。なお、高水位センサＳ１と低水位センサＳ２の計測結果は、コントローラ１９に送信される。
【００２６】
このように構成した排出機構２０では、ベンチュリ部２５が形成されていることにより、小径部２５ａの圧力が他の部位に比して低くなる。このため、排気管２３を介して導入される分離後のガスは、小径部２５ａを通過する際に流速が急激に増加する。そして、小径部２５ａの圧力は、気液分離器２２における分離後の水を貯留する貯水部３４の圧力よりも低い。これにより、貯水部３４内の水は、ベンチュリ効果によって導水管２８及び導水管ノズル２９を介して小径部２５ａに導入される。すると、小径部２５ａ内に導入された水は、流速が増加したガスによって霧化されることで、ガスとともに膨張室２７へ流入するとともに排気口２６から外部に排出される。つまり、小径部２５ａ内に導入された水は、霧化された後、その霧化状態で排気口２６から外部に排出される。
【００２７】
なお、膨張室２７に流入したガスに含まれる水の一部は、膨張室２７の内周面に付着して液滴となる。この液滴は、膨張室２７に接続される回収管３０を介して回収タンク３１に回収される。そして、膨張室２７内の圧力は、ベンチュリ部２５の小径部２５ａの圧力に比して高い。このため、回収タンク３１内の水は、ベンチュリ効果によって循環管３２及び循環管ノズル３３を介して再び小径部２５ａに導入される。これにより、回収タンク３１内の水は、再び流速が増加したガスによって霧化される。
【００２８】
ところで、霧化処理によって生成されるミストの粒子径は、図３に示すように、排気管２３を介して流入するガスの流速が速いほど小径となる。なお、図３は、本出願人が行った実験結果を示すものである。そして、ガスの流速は、燃料電池ＦＣの発電量に関係する。つまり、燃料電池ＦＣの発電量を増加させるためには、燃料電池ＦＣに対する水素と空気（酸素）の量を増加させれば良い。そして、燃料電池ＦＣに対する水素と空気（酸素）の量を増加させた場合は、排気管２３を介してベンチュリ部２５に流入するガスの流速も速くなる。このため、本実施形態の燃料電池システム１１では、回収タンク３１の水位を計測し、その計測結果をもとに回収タンク３１に貯留されている水を効果的に処理する制御を行う。より具体的に言えば、本実施形態の燃料電池システム１１では、必要に応じて強制的に発電量を増加させることによって霧化処理を実行させ、水を処理する。なお、本実施形態の燃料電池システム１１では、水を効果的に処理するために、ミスト径を小径化すること、強制実行の時期を適切に選択して霧化時の騒音を低減させること、強制実行時の発電に伴う余剰電力を処理すること、に着目している。
【００２９】
以下、本実施形態の燃料電池システム１１で行う制御内容を詳しく説明する。
コントローラ１９は、所定の制御周期毎に、図４に示す水位検出処理を実行する。水位検出処理は、回収タンク３１の水位を検出する処理である。
【００３０】
水位検出処理においてコントローラ１９は、高水位センサＳ１及び低水位センサＳ２の検出結果を取得する（ステップＳ１０）。次に、コントローラ１９は、ステップＳ１０の検出結果をもとに、水位が高水位レベルに達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、図６に示す高水位処理を実行する（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１の判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、ステップＳ１０の検出結果をもとに、水位が低水位レベルに達したか否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、図５に示す低水位処理を実行する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１３の判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、水位検出処理を終了する。ステップＳ１３を否定する場合は、回収タンク３１内の貯留量が、低水位レベル未満の少ない状態となる。つまり、水が少ない場合には、霧化処理を強制実行させないことにより、騒音を低減させるとともに余剰電力の発生を抑制している。
【００３１】
そして、本実施形態の燃料電池システム１１では、回収タンク３１の水位が低水位レベル又は高水位レベルに達すると、燃料電池ＦＣの発電量を、通常の発電時よりも増加させる発電量増加制御を実行する。発電量を増加させることは、前述したように、排気管２３を介して霧化器２４に流入するガスの流速を増加させることになる。ガスの流速を増加させた場合は、回収タンク３１に貯留されている水を効果的に霧化することができる。つまり、ミスト径の小径化に寄与する。そして、本実施形態では、図４のステップＳ１２の高水位処理とステップＳ１４の低水位処理において異なる条件で発電量増加制御を開始させる。
【００３２】
最初に、ステップＳ１４の低水位処理の具体的な内容を図５にしたがって説明する。
コントローラ１９は、低水位レベルに相当する量の水を霧化することで生じ得る発電量から、キャパシタ１６の充電上昇量Ｘを推定する（ステップＳ２０）。次に、コントローラ１９は、キャパシタ１６の現充電量を取得し、その現充電量に充電上昇量Ｘを加算した量が、キャパシタ１６の充電量の上限量Ｚよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２１）。すなわち、ステップＳ２１は、霧化処理において燃料電池ＦＣを発電させた場合に、キャパシタ１６の充電量が上限量を超えないか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ２１の判定結果が肯定の場合、すなわちキャパシタ１６の充電量に余裕がある場合、コントローラ１９は、ステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１の判定結果が否定の場合、霧化のために発電量増加制御を実行しても、その発電分の電力を蓄電することができないので、ステップＳ２４に移行して通常制御を継続する。なお、通常制御は、霧化のために発電量を強制的に増加させる制御ではなく、通常通りに発電を行わせる制御である。
【００３４】
そして、ステップＳ２２に移行したコントローラ１９は、続いて、負荷条件が成立するか否かを判定する。本実施形態では、負荷Ｆが、予め定めた駆動形態で駆動している時に発電量増加制御を実行させる。このため、ステップＳ２２では、負荷Ｆの状態が発電量増加制御を実行させる条件に適合するか否かを判定する。本実施形態の負荷条件は、負荷Ｆの高負荷駆動としている。したがって、ステップＳ２２においてコントローラ１９は、負荷Ｆが高負荷駆動している場合にステップＳ２２を肯定判定し、負荷Ｆが高負荷駆動していない場合にステップＳ２２を否定判定する。例えば、負荷Ｆの高負荷駆動とは、車両１０の加速時や高速駆動時などである。一方、高負荷駆動以外の場合とは、例えば、アイドル状態などである。
【００３５】
ステップＳ２２の判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、発電量増加制御を実行する（ステップＳ２３）。発電量増加制御においてコントローラ１９は、燃料電池ＦＣの発電量を増加させるために水素と空気の供給量を増加させる。すなわち、水素タンク１３のバルブの開閉量を増加させるとともに、コンプレッサ１４を高回転で駆動させる。これにより、燃料電池ＦＣの発電量の増加に伴ってオフガスの流速も速くなる。なお、発電された電気は、キャパシタ１６に蓄電される。一方、ステップＳ２２の判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、ステップＳ２４に移行して通常制御を継続する。
【００３６】
上記のように低水位処理では、ステップＳ２１，Ｓ２２を何れも肯定判定した場合に発電量増加制御を開始させて霧化を行う。つまり、キャパシタ１６の充電量に余裕がある場合に発電量増加制御を行うことで、当該制御によって発電された電力をキャパシタ１６に蓄電して余剰電力を処理する。また、コンプレッサ１４を高回転駆動させた場合は、その動作音も大きくなる。このため、アイドル状態時など比較的、動作音が小さい時に霧化を行うと、当該霧化に伴う音が目立つことになる。しかし、本実施形態では、アイドル状態などの駆動形態に比して動作音が大きい高負荷駆動時に発電量増加制御を行うことで、霧化に伴う音を目立たなくしている。その結果、霧化時の騒音を低減させることができる。また、発電量増加制御によってミストの小径化を実現できる。以上により、水を効果的に処理することが可能となる。
【００３７】
次に、ステップＳ１２の高水位処理の具体的な内容を図６にしたがって説明する。
コントローラ１９は、回収タンク３１が高水位レベルになっている場合、無条件で発電量増加制御を実行させる（ステップＳ２６）。すなわち、高水位レベルの場合は、回収タンク３１が満杯となって水が溢れ出すことを防止するためにステップＳ２６で発電量増加制御を開始させる。そして、発電量増加制御を実行させたコントローラ１９は、キャパシタ１６の充電量を監視する（ステップＳ２７）。図５の低水位処理の場合は、キャパシタ１６の充電量が上限量Ｚを越えない条件のもとで発電量増加制御を実行している。このため、低水位処理では、ステップＳ２７のようなキャパシタ１６の充電量を監視する処理は不要である。しかし、高水位処理の場合は、キャパシタ１６の現充電量に関係なく発電量増加制御を実行しているため、当該制御の実行によってキャパシタ１６の充電量が上限量Ｚを越える可能性がある。したがって、高水位処理では、ステップＳ２７の処理によってキャパシタ１６の充電量を監視する。これにより、発電量増加制御に伴って発生する余剰電力を適切に処理することができる。
【００３８】
次に、コントローラ１９は、ステップＳ２７で監視しているキャパシタ１６の充電量が上限量Ｚに達したか否かを判定する（ステップＳ２８）。この判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、ステップＳ２６に戻って発電量増加制御を継続させる。一方、ステップＳ２８の判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、発電量増加制御を終了する（ステップＳ２９）。
【００３９】
上記のように高水位処理では、回収タンク３１の貯留量を減らすために、発電量増加制御を可能な限り継続実行させている。つまり、キャパシタ１６の充電量が上限量Ｚに達するまで、発電量増加制御を継続実行させる。これにより、回収タンク３１の水位は、その時のキャパシタ１６の充電量によって異なるが低下させることが可能である。したがって、回収タンク３１の水が車両１０の外に溢れ出す前に霧化して排出させることができ、水を効果的に処理することが可能となる。そして、コントローラ１９は、回収タンク３１の水位、すなわち高水位センサＳ１及び低水位センサＳ２の検出結果に応じて、図５の低水位処理及び図６の低水位処理を繰り返す。なお、高水位処理は、例えば車両１０が長時間に亘ってアイドル状態が維持されている場合などに実行される可能性が高い。アイドル状態中などに発電量増加制御を実行させることは霧化に伴う音が目立つことにはなるが、車両１０の周辺に水が溢れ出てしまう事態の発生を回避することが優先されるべきである。
【００４０】
以下、本実施形態の燃料電池システム１１の作用を説明する。
本実施形態の燃料電池システム１１では、回収タンク３１の水位を計測し、その水位に応じて強制的に霧化処理を行う。すなわち、コントローラ１９は、低水位の場合、実行条件が成立する迄の間（図５のステップＳ２１，Ｓ２２を肯定判定）、強制的な霧化の実行を抑制する。そして、コントローラ１９は、実行条件が成立すると、発電量増加制御による霧化処理を実行する。これにより、回収タンク３１に貯留された水が外部に排出される。また、コントローラ１９は、高水位の場合、低水位の場合に定めた実行条件が成立しなくても、発電量増加制御による霧化処理を実行する。これにより、回収タンク３１に貯留された水が外部に排出される。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）コントローラ１９は、回収タンク３１の水位に応じて必要な時に霧化処理を実行させる。このため、回収タンク３１の水が必要以上に霧化処理が実行されることを抑制できる。そして、霧化処理は、発電量増加制御に伴って実行される。発電量を増加させることは、排気されるガスの流速を高めることができるので、その結果、ミスト径を小さくすることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００４２】
（２）発電量増加制御による霧化処理は、その処理に伴って余剰電力が発生する。このため、キャパシタ１６の蓄電量が上限量を超えないように霧化処理を実行させることで、余剰電力を処理することができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００４３】
（３）回収タンク３１に高水位センサＳ１及び低水位センサＳ２を配設し、計測された水位に応じて霧化処理の実行条件を異ならせている。このため、回収タンク３１の水位状況に合わせた適切なタイミングで霧化処理を実行させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００４４】
（４）低水位の場合には、余剰電力の処理が確実に行える時であって、霧化処理に伴う騒音を低減し得る高負荷駆動時に霧化処理を実行させる。このため、ミスト径の小径化、騒音の低減、余剰電力の処理などを確実に実現し得る。つまり、適切なタイミングで霧化処理を開始させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００４５】
（５）高水位の場合は、回収タンク３１の水が車両１０の外部に溢れ出す前に霧化処理を開始させることで、周辺環境に配慮した車両１０を提供できる。そして、発電量増加制御による霧化処理を実行することで、ミスト径の小径化を実現できるので、車両１０の周辺に水が撒かれたような状態となり難い。また、キャパシタ１６の充電量を監視しながら発電量増加制御による霧化処理を行うので、余剰電力の処理も確実に行うことができる。
【００４６】
（６）複数の高水位センサＳ１及び低水位センサＳ２を用いて霧化処理の実行を制御するので、仮に一方のセンサが故障した場合であっても、条件成立によって霧化処理を実行させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００４７】
（７）燃料電池ＦＣは、発電及び発電停止を繰り返すことで性能劣化を招く。これは、燃料電池ＦＣを構成する触媒（白金）の化学的変化が影響する。このため、本実施形態の燃料電池システム１１では、通常制御による発電を継続させる構成としたので、燃料電池ＦＣの発電及び発電停止の繰り返し回数の増加を抑制でき、その結果、燃料電池ＦＣの劣化を抑制できる。
【００４８】
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図７にしたがって説明する。
なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００４９】
本実施形態の燃料電池システム１１では、回収タンク３１に単数の水位センサを配設している。以下、図１に示す高水位センサＳ１を、本実施形態において回収タンク３１に配設した単数の水位センサＳ１として説明を行う。そして、コントローラ１９は、水位センサＳ１の検出結果をもとに発電量増加制御を実行させる。
【００５０】
コントローラ１９は、図４に示す実行処理を所定の制御周期毎に行う。実行処理においてコントローラ１９は、水位センサＳ１の検出結果を取得する（ステップＳ４０）。次に、コントローラ１９は、ステップＳ４０の検出結果をもとに、水位が処理水位に達したか否かを判定する（ステップＳ４１）。この判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、実行処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ４１の判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、第１の実施形態で図５を用いて説明したステップＳ２０，Ｓ２１と同様の処理を行う。つまり、コントローラ１９は、水位レベルに相当する量の水を霧化することで生じ得る発電量から、キャパシタ１６の充電上昇量Ｘを推定する（ステップＳ４２）。次に、コントローラ１９は、キャパシタ１６の現充電量を取得し、その現充電量に充電上昇量Ｘを加算した量が、キャパシタ１６の充電量の上限量Ｚよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４３）。そして、コントローラ１９は、ステップＳ４３の判定結果が肯定の場合、第１の実施形態で図５を用いて説明したステップＳ２３と同様に、発電量増加制御を実行する。
【００５２】
一方、コントローラ１９は、ステップＳ４３の判定結果が否定の場合、ステップＳ４４と同様に発電量増加制御を実行する（ステップＳ４５）とともに、キャパシタ１６の充電量を監視する（ステップＳ４６）。つまり、ステップＳ４３を肯定判定した場合は、キャパシタ１６の充電量が上限量Ｚを越えない条件のもとで発電量増加制御を実行する。このため、ステップＳ４３を肯定判定した場合は、ステップＳ４６のようなキャパシタ１６の充電量を監視する処理は不要である。しかし、ステップＳ４３を否定判定した場合は、当該制御の実行によってキャパシタ１６の充電量が上限量Ｚを越える可能性があるので、ステップＳ４６の処理によってキャパシタ１６の充電量を監視する。
【００５３】
次に、コントローラ１９は、ステップＳ４６で監視しているキャパシタ１６の充電量が上限量Ｚに達したか否かを判定する（ステップＳ４７）。この判定結果が否定の場合、コントローラ１９は、ステップＳ４５に戻って発電量増加制御を継続させる。一方、ステップＳ４７の判定結果が肯定の場合、コントローラ１９は、発電量増加制御を終了する（ステップＳ４８）。ステップＳ４５〜Ｓ４８までの処理は、第１の実施形態で図６を用いて説明したステップＳ２６〜Ｓ２９までの処理と同じ内容である。
【００５４】
したがって、本実施形態では、第１の実施形態の効果（１）、（２）及び（７）と同様の効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（８）回収タンク３１に水位センサＳ１を配設し、その計測結果に応じて霧化処理を実行させる。このため、回収タンク３１の水位状況に合わせた適切なタイミングで霧化処理を開始させることができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００５５】
（９）単数の水位センサＳ１の計測結果に応じて霧化処理を実行させるので、排出機構２０のコスト増を抑制できる。すなわち、車両１０のコスト増を抑制できる。
（１０）ステップＳ４３を肯定判定した場合は、キャパシタ１６の蓄電量が上限量Ｚを超えないことを確認した上で霧化処理を開始させるので、発電量増加制御によって発生する余剰電力を確実に処理することができる。したがって、燃料電池の起電反応によって生成された水の処理性能を向上させることができる。
【００５６】
（１１）ステップＳ４３を否定判定した場合は、回収タンク３１の水が車両１０の外部に溢れ出す前に霧化処理を実行させることで、周辺環境に配慮した車両１０を提供できる。そして、発電量増加制御による霧化処理を実行することで、ミスト径の小径化を実現できるので、車両１０の周辺に水が撒かれたような状態となり難い。また、キャパシタ１６の充電量を監視しながら発電量増加制御による霧化処理を行うので、余剰電力の処理も確実に行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図５のステップＳ２３、及び図７のステップＳ４４で開始させた発電量増加制御は、回収タンク３１の水位が所定量まで低下（例えば、水が零に近い状態まで低下）した場合に終了させても良い。また、時間管理によって終了させても良い。また、キャパシタ１６の充電量を監視して充電上昇量Ｘまで充電したら終了させても良い。
【００５８】
○  各実施形態において、回収タンク３１に、水位を検出するセンサに代えて、回収タンク３１の重量を検出するセンサを配設しても良い。すなわち、車両１０に搭載した回収タンク３１の寸法は一義的に定まるので、重量を計測することによって水位を特定することができる。
【００５９】
○  第１の実施形態において、高水位処理（図４のステップＳ１２）の内容を以下のように変更しても良い。すなわち、高水位処理として、例えば、燃料電池ＦＣの発電を停止させるとともに、高負荷駆動以外の状態が所定時間に亘って継続している場合に発電量増加制御を実行させても良い。また、第２の実施形態において、ステップＳ４３を否定判定した場合は、燃料電池ＦＣの発電を停止させても良い。燃料電池ＦＣの発電を停止させるとは通常制御による発電を停止させることである。車両１０は、キーＯＮ状態であれば、駆動部以外の周辺機器（補機類）で電力を消費する。このため、電力消費によってキャパシタ１６の充電量も低下することになるので、充電量の低下に伴って例えばステップＳ４３を肯定判定した時に発電量増加制御を実行させても良い。
【００６０】
○  第１の実施形態において、回収タンク３１に配設する水位センサの数を３つ以上としても良い。この場合は、水位センサの数に応じて発電量増加制御の実行条件を異ならせる。例えば、低水位の場合は高負荷駆動時に発電量増加制御を実行させるとともに、中水位の場合は中負荷駆動時に発電量増加制御を実行させる。そして、高水位の場合は負荷に関係なく発電量増加制御を実行させる。
【００６１】
○  各実施形態は、車両１０として、燃料電池システム１１を搭載した自動車、燃料電池システム１１を搭載した産業用車両に具体化しても良い。なお、燃料電池システム１１をフォークリフトなどの荷役手段を有する産業用車両に搭載する場合、負荷Ｆは、走行用及び荷役用の両モータとしても良い。
【００６２】
○  各実施形態は、車両１０などの移動体に限らず、電源を必要とする電気製品や、定置式の燃料電池システムに具体化しても良い。
○  排出機構２０や霧化器２４の構成を変更しても良い。導水管ノズル２９と循環管ノズル３３を対向配置しても良いし、導水管ノズル２９と循環管ノズル３３の配置を逆配置にしても良い。
【００６３】
○  実施形態では蓄電装置をキャパシタ１６としたが、その他の二次電池でも良い。例えば、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、鉛バッテリでも良い。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００６４】
（イ）前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えるときには前記上限量に達するまで前記霧化処理を実行させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システム。
【００６５】
（ロ）前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が上限量を超えるときには前記燃料電池による発電を停止させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システム。
【符号の説明】
【００６６】
１１…燃料電池システム、１６…キャパシタ、１９…コントローラ、２３…排気管、２４…霧化器、２５…ベンチュリ部、２７…膨張室、３１…回収タンク、３２…循環管、Ｆ…負荷、ＦＣ…燃料電池、Ｓ１…高水位センサ、Ｓ２…低水位センサ、Ｚ…上限量。
【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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