(57)【要約】【課題】要求発電量が小さくても燃料ガスを燃料電池に連続供給可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池スタック１０と、水素が通流する燃料ガス供給流路と、水素を循環させる燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路の接続点よりも上流の燃料ガス供給流路に設けられ、水素を噴射する第１インジェクタ２４と、第１インジェクタ２４の上流の燃料ガス供給流路と、第１インジェクタ２４の下流の燃料ガス供給流路とを接続し、水素が第１インジェクタ２４をバイパスするバイパス流路と、バイパス流路に設けられ、水素を小流量で連続供給可能に構成された小流量供給手段と、要求発電量が低負荷領域であるか否か判定する領域判定手段と、第１インジェクタ２４を制御する制御手段と、を備え、領域判定手段が低負荷領域であると判定した場合、制御手段が第１インジェクタ２４を停止し、小流量供給手段が、燃料ガスを小流量で連続供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料ガス流路の入口に接続され、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス流路の出口と前記燃料ガス供給流路とを接続し、前記燃料ガス流路からの燃料オフガスを前記燃料ガス供給流路に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路の接続点よりも上流の前記燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射するインジェクタと、
前記インジェクタの上流の前記燃料ガス供給流路と、前記インジェクタの下流の前記燃料ガス供給流路とを接続し、燃料ガスが前記インジェクタをバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、燃料ガスを小流量で連続供給可能に構成された小流量供給手段と、
要求発電量が低負荷領域であるか否か判定する領域判定手段と、
前記インジェクタを制御する制御手段と、
を備え、
前記領域判定手段が低負荷領域であると判定した場合、前記制御手段が前記インジェクタを停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記バイパス流路の上流側の接続点よりも上流の前記燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスの圧力を要求発電量に対応した圧力に調整するレギュレータと、
前記燃料ガス循環流路に接続し、開くことで前記燃料ガス循環流路内のガスを外部に排出するパージ弁と、
前記レギュレータと前記パージ弁との間におけるガスの圧力に基づいて、ガスが漏れているか否か判定するガス漏れ判定手段と、
を備え、
前記領域判定手段が低負荷領域であると判定し、前記インジェクタが停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、前記パージ弁に閉弁指令が入力されているとき、
前記ガス漏れ判定手段は、ガスが漏れているか否か判定する
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】
前記燃料電池内においてフラッディングが発生しているか否か判定するフラッディング判定手段を備え、
前記領域判定手段が低負荷領域であると判定し、前記インジェクタが停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、前記フラッディング判定手段がフラッディングは発生していると判定したとき、
前記制御手段は、前記インジェクタを作動させる
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４】
前記小流量供給手段は、燃料ガスを供給／遮断する燃料ガスバイパス弁と、前記燃料電池が発電可能であって要求発電量の下限値に対応した流量で燃料ガスが供給される流路断面積に設定されたオリフィスと、を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料ガス流路の入口に接続され、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス流路の出口と前記燃料ガス供給流路とを接続し、前記燃料ガス流路からの燃料オフガスを前記燃料ガス供給流路に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路の接続点よりも上流の前記燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射するインジェクタと、
前記インジェクタの上流の前記燃料ガス供給流路と、前記インジェクタの下流の前記燃料ガス供給流路とを接続し、燃料ガスが前記インジェクタをバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、燃料ガスを小流量で連続供給可能に構成された小流量供給手段と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
要求発電量が低負荷領域であるか否か判定する判定ステップと、
要求電力量が低負荷領域であると判定された場合、前記インジェクタを停止する停止ステップと、
前記小流量供給手段で燃料ガスを小流量で連続供給する小流量連続供給ステップと、
を含む
ことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車等の電源として、水素（燃料ガス）及び酸素を含む空気（酸化剤ガス）が供給されることで発電する燃料電池が注目されている。そして、アノードの上流にインジェクタを設け、要求発電量に対応してインジェクタをＰＷＭ制御することで水素を噴射し、燃料電池への水素の流量を制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６５２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、燃料電池車が、例えば信号待ちや人待ち等で停車しアイドル状態（無負荷状態）になると、要求発電量が小さくなりインジェクタの閉時間が長くなってしまい、燃料電池に水素が供給されない期間が形成される虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、要求発電量が小さくても燃料ガスを燃料電池に連続供給可能な燃料電池システム及びその運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス流路を有し、前記燃料ガス流路に燃料ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料ガス流路の入口に接続され、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス流路の出口と前記燃料ガス供給流路とを接続し、前記燃料ガス流路からの燃料オフガスを前記燃料ガス供給流路に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、前記燃料ガス循環流路の接続点よりも上流の前記燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射するインジェクタと、前記インジェクタの上流の前記燃料ガス供給流路と、前記インジェクタの下流の前記燃料ガス供給流路とを接続し、燃料ガスが前記インジェクタをバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、燃料ガスを小流量で連続供給可能に構成された小流量供給手段と、要求発電量が低負荷領域であるか否か判定する領域判定手段と、前記インジェクタを制御する制御手段と、を備え、前記領域判定手段が低負荷領域であると判定した場合、前記制御手段が前記インジェクタを停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給することを特徴とする燃料電池システムである。
【０００７】
このような構成によれば、領域判定手段が低負荷領域であると判定した場合、制御手段がインジェクタを停止（停止状態、ＯＦＦ状態）とすることにより、インジェクタによって燃料ガスが噴射されず、燃料ガスの圧力、流れが脈動しない。
ここで、インジェクタの停止状態（ＯＦＦ状態）とは、インジェクタが継続して閉じ、燃料ガスが継続して噴射されない状態を意味する。一方、インジェクタの作動状態（ＯＮ状態）とは、インジェクタが間欠的又は断続的に開閉し、燃料ガスが間欠的又は断続的に噴射され、燃料ガスの圧力、流れが脈動する状態を意味する。そして、脈動によってインジェクタの二次側圧力が目標圧力を超えオーバーシュートしていると、インジェクタに開指令が入力されていたとしても燃料ガスが噴射されない。
【０００８】
そして、小流量供給手段が、燃料ガスを小流量で連続供給するので、燃料ガスがバイパス流路を通ってインジェクタをバイパスし、燃料電池の燃料ガス流路に連続供給される。これにより、燃料電池において燃料ガス不足となり難く、つまり、燃料ガスについてストイキ比不足となり難く、燃料電池の発電が安定する。ここで言うストイキ比とは、燃料ガスの余剰率を意味し、カソードに供給されている酸化剤ガス（酸素）と過不足なく反応するのに必要な燃料ガス（水素等）に対して、実際の燃料ガスがどの程度余剰であるかを示す比である。
【０００９】
前記燃料電池システムにおいて、前記バイパス流路の上流側の接続点よりも上流の前記燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスの圧力を要求発電量に対応した圧力に調整するレギュレータと、前記燃料ガス循環流路に接続し、開くことで前記燃料ガス循環流路内のガスを外部に排出するパージ弁と、前記レギュレータと前記パージ弁との間におけるガスの圧力に基づいて、ガスが漏れているか否か判定するガス漏れ判定手段と、を備え、前記領域判定手段が低負荷領域であると判定し、前記インジェクタが停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、前記パージ弁に閉弁指令が入力されているとき、前記ガス漏れ判定手段は、ガスが漏れているか否か判定することが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、領域判定手段が低負荷領域であると判定し、インジェクタが停止し、小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、パージ弁に閉弁指令が入力されているとき、燃料ガスの圧力は脈動していない。
【００１１】
ここで、ガスが漏れていない場合、レギュレータとパージ弁との間におけるガスの圧力は、レギュレータによって略一定に調整されるか又は燃料電池による燃料ガスの消費に伴って極緩やかに低下する。一方、ガスが漏れている場合、レギュレータとパージ弁との間におけるガスの圧力は、ガスが漏れていない場合に対して、大きく低下することになる。
【００１２】
このように、燃料ガスの圧力が脈動しておらず、パージ弁に閉弁指令が入力されているときに、ガス漏れ判定手段が、ガスが漏れているか否か判定するので、高精度でガス漏れを判定できる。
【００１３】
前記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池内においてフラッディングが発生しているか否か判定するフラッディング判定手段を備え、前記領域判定手段が低負荷領域であると判定し、前記インジェクタが停止し、前記小流量供給手段が燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、前記フラッディング判定手段がフラッディングは発生していると判定したとき、前記制御手段は、前記インジェクタを作動させることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、低負荷領域であり、インジェクタが停止し、燃料ガスを小流量で連続供給している場合において、フラッディング判定手段がフラッディングは発生していると判定したとき、制御手段がインジェクタを作動させる。
【００１５】
これにより、インジェクタによって燃料ガスが間欠的又は断続的に噴射されるので、燃料ガスの流れが脈動する。そして、脈動する燃料ガスが燃料電池の燃料ガス流路を通流することにより、燃料ガス流路に滞留する水や、ＭＥＡに付着する水が、燃料ガス流路から速やかに排出され、燃料電池の発電安定性が回復する。
【００１６】
前記燃料電池システムにおいて、前記小流量供給手段は、燃料ガスを供給／遮断する燃料ガスバイパス弁と、前記燃料電池が発電可能であって要求発電量の下限値に対応した流量で燃料ガスが供給される流路断面積に設定されたオリフィスと、を備えることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、小流量供給手段の構成を簡便としつつ、燃料ガスバイパス弁を開くのみで燃料ガスを小流量で連続供給できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、要求発電量が小さくても燃料ガスを燃料電池に連続供給可能な燃料電池システム及びその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】要求電力（要求発電量）と指令電流（水素流量）との関係を示すマップである。
【図４】（ａ）は第１実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートであり、（ｂ）は比較例である。
【図５】通常時（ガス漏れなし）及びアノード漏れ発生時におけるアノード圧力の変化を示すタイムチャートである。
【図６】目標水素圧力（レギュレータの二次側圧力）と、バイパス流路を通流する水素流量（バイパス量）との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図８】第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２１】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す燃料電池システム１は、図示しない燃料電池車（車両、移動体）に搭載されている。燃料電池車は、例えば、四輪車、三輪車、二輪車、一輪車、列車等である。ただし、その他の移動体、例えば、船舶、航空機に搭載された構成でもよい。
【００２２】
燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、セル電圧モニタ１５と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の発電を制御する電力制御系と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２３】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層して構成されたスタックであり、複数の単セル１１は電気的に直列で接続されている。単セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソード（電極）とを備えている。
【００２４】
アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体と、これに担持され、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）と、を含んでいる。
【００２５】
各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素又は空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔がアノード流路１２（燃料ガス流路）、カソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２６】
そして、アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、燃料電池スタック１０とモータ５１等の外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
【００２７】
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−  …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ  …（２）
【００２８】
＜セル電圧モニタ＞
セル電圧モニタ１５は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル１１毎のセル電圧を検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備えている。
【００２９】
モニタ本体は、所定周期で全ての単セル１１をスキャニングし、各単セル１１のセル電圧を検出し、平均セル電圧、最低セル電圧を算出するようになっている。そして、モニタ本体（セル電圧モニタ１５）は、平均セル電圧、最低セル電圧をＥＣＵ７０に出力するようになっている。
【００３０】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１（燃料ガス供給源）と、常閉型の遮断弁２２と、レギュレータ２３と、第１インジェクタ２４（第１流量調整手段）と、第２インジェクタ２５（第２流量調整手段）と、常閉型の水素バイパス弁２６と、エゼクタ２７と、パージ弁２８と、を備えている。
【００３１】
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、レギュレータ２３、第１インジェクタ２４、配管２４ａ、エゼクタ２７、配管２７ａを介して、アノード流路１２の入口に接続されている。配管２３ａは、配管２５ａ、第２インジェクタ２５、配管２５ｂを介して、配管２７ａに接続されている。また、配管２３ａは、配管２６ａ、水素バイパス弁２６、配管２６ｂを介して、配管２４ａに接続されている。
【００３２】
そして、遮断弁２２が開いた状態で、第１インジェクタ２４及び／又は第２インジェクタ２５が水素を噴射すると、又は、水素バイパス弁２６が開くと、水素タンク２１の水素が配管２１ａ等を通って、アノード流路１２に供給されるようになっている。
【００３３】
ここで、アノード流路１２の入口に接続され、アノード流路１２に供給される水素が通流する燃料ガス供給流路は、配管２１ａと、配管２２ａと、配管２３ａと、配管２４ａと、配管２７ａとを備えて構成されている。第１インジェクタ２４は、後記する配管２９ｂ（燃料ガス循環流路）の接続点よりも上流の燃料ガス供給流路に設けられている。エゼクタ２７は、燃料ガス供給流路と配管２９ｂ（燃料ガス循環流路）との接続点に設けられている。
【００３４】
第１インジェクタ２４の上流の燃料ガス供給流路（配管２３ａ）と、第１インジェクタ２４の下流かつ配管２９ｂ（燃料ガス循環流路）の接続点よりも上流の燃料ガス供給流路（配管２４ａ）とを接続し、水素が第１インジェクタ２４をバイパスするバイパス流路は、配管２６ａと、配管２６ｂとを備えて構成されている。バイパス流路に水素バイパス弁２６が設けられており、水素バイパス弁２６の下流の配管２６ｂにオリフィス２６ｃが設けられている。
【００３５】
すなわち、バイパス流路に設けられ水素を小流量で連続供給可能に構成された小流量供給手段は、水素を供給／遮断する水素バイパス弁２６と、オリフィス２６ｃ（絞り手段）と、を備えて構成されている。そして、オリフィス２６ｃが設けられた部分における流路断面積は、アクセル開度が０であるアイドル状態（無負荷状態）、つまり、燃料電池スタック１０が発電可能であって要求発電量の下限値に対応した流量及びストイキ比で水素が連続供給される面積に設定されている。
【００３６】
また、配管２５ａと配管２５ｂとを備えて、水素が第１インジェクタ２４及びエゼクタ２７をバイパスする第２バイパス流路が構成されており、第２バイパス流路に第２インジェクタ２５が設けられている。
【００３７】
水素タンク２１は、水素が高圧で貯蔵された容器である。
【００３８】
遮断弁２２は、常閉型の電磁弁であって、ＥＣＵ７０の指令に従って開／閉することで、水素を供給／遮断する弁である。
【００３９】
レギュレータ２３は、弁体と、弁体によって開閉されるポートを有する弁座とを備え、弁体が前記ポートを開閉することで水素を減圧すると共に、二次側の圧力を要求電力（要求発電量）に対応した圧力に調整する装置である。なお、レギュレータ２３は、バイパス流路の上流側の接続点よりも上流の燃料ガス供給流路に設けられている。
【００４０】
具体的には、レギュレータ２３には、カソード流路１３に向かう空気の圧力が、オリフィス２３ｃの設けられた配管２３ｂを介してパイロット圧として入力され、パイロット圧に基づいて前記弁体が前記ポートを開閉するようになっている。そして、レギュレータ２３は、パイロット圧が高くなるにつれて、その二次側圧力を高くし、アノード流路１２における圧力と、カソード流路１３における圧力とをバランスさせるようになっている。
【００４１】
なお、要求電力が大きくなると、コンプレッサ４１の回転速度が高まり吐出圧が上昇してパイロット圧も上昇し、これに基づいてレギュレータ２３が二次側圧力を調整するようになっている。
ただし、レギュレータ２３の具体的構成はこれに限定されず、例えば、電磁式のアクチュエータを備え、このアクチュエータによって弁体を開閉し、要求電力に対応して二次側圧力を制御する構成としてもよい。
【００４２】
第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５は、ＥＣＵ７０に電子制御されることで、水素を間欠的（断続的）に噴射する噴射装置である。なお、第１インジェクタ２４、第２インジェクタ２５、遮断弁２２や、後記するコンプレッサ４１等は、燃料電池スタック１０及び／又は後記するバッテリ５４を電源としている。また、第１インジェクタ２４は、主に、要求電力が低負荷領域〜中負荷領域の場合に作動し、第２インジェクタ２５は、主に高負荷領域の場合に作動する。
【００４３】
第１インジェクタ２４は小流量噴射可能に構成され、第２インジェクタ２５は大流量噴射可能で構成されている。このような噴射流量の差は、水素を噴射するノズルの噴射面積や、第１インジェクタ２４、第２インジェクタ２５内を往復運動する弁体のストローク量を変更することで構成される。また、第２インジェクタ２５の設けられた第２バイパス流路は第１インジェクタ２４及びエゼクタ２７をバイパスしているので、第２インジェクタ２５の作動する高負荷発電時も、燃料電池スタック１０において水素不足とならない。
【００４４】
また、第１インジェクタ２４は、水素の噴射／停止を繰り返すことで、その二次側圧力を調整する調圧手段（レギュレータ）としての機能も備えている。したがって、レギュレータ２３を省略することも可能である。
【００４５】
エゼクタ２７は、第１インジェクタ２４及び／又は水素バイパス弁２６からの新規水素を噴射することで負圧を発生させるノズル２７ｂと、新規水素と前記負圧で吸引された配管２９ｂ（燃料オフガス循環流路）のアノードオフガスとを混合し、配管２７ａ（アノード流路１２）に向けて供給するディフューザ２７ｃと、を備えている。
【００４６】
アノード流路１２の出口は、配管２９ａ、逆止弁２９、配管２９ｂを介して、エゼクタ２７の吸気口に接続されている。そして、アノード流路１２から排出された未消費の水素を含むアノードオフガス（燃料オフガス）が、エゼクタ２７（燃料ガス供給流路）に戻されるようになっている。よって、アノード流路１２から排出されたアノードオフガスをエゼクタ２７に戻すことで水素を循環させる燃料ガス循環流路は、配管２９ａと配管２９ｂとを備えて構成されている。
【００４７】
逆止弁２９は、アノードオフガスの逆流を防止する弁である。なお、配管２９ａには、アノードオフガスに同伴する液状の水分を分離する気液分離器（図示しない）が設けられている。
【００４８】
配管２９ａの途中は、配管２８ａ、パージ弁２８、配管２８ｂを介して、後記する希釈器４３に接続されている。パージ弁２８は、燃料電池スタック１０の発電時に、配管２９ａを循環するアノードオフガスに含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合や、システム起動時にアノード流路１２を水素に置換する場合、ＥＣＵ７０によって開かれる。なお、ＥＣＵ７０は、例えば、セル電圧モニタ１５を介して検出される最低セル電圧が不純物を排出すべき所定電圧以下である場合、パージ弁２８を開くようになっている。
【００４９】
配管２９ａの途中は、配管３１ａ、循環ポンプ３１、配管３１ｂを介して、配管２７ａに接続されている。循環ポンプ３１は、例えば、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生していると判断される場合にＥＣＵ７０の指令に従って作動するように構成されている。そして、循環ポンプ３１が作動すると、アノード流路１２を通流するガスの流量が増加し、アノード流路１２に滞留する水や、アノードの表面に付着する水がアノード流路１２から排出され、燃料電池スタック１０におけるフラッディングが解消される。
【００５０】
圧力センサ３２は、配管２７ａに取り付けられている。そして、圧力センサ３２は、配管２７ａ内の圧力（アノード流路１２の圧力と略等しい）を検出し、ＥＣＵ７０に出力するようになっている。なお、圧力センサ３２はアノード流路１２の上流に限定されず、例えば、アノード流路１２の下流の配管２９ａ、配管２８ａ等に取り付けられた構成でもよい。また、第１実施形態では、要求電力が低負荷領域であってパージ弁２８に閉弁指令が入力されている場合、圧力センサ３２の検出する圧力値に基づいて、パージ弁２８が正常に閉じているか否か（水素漏れしているか否か）を判断するので、圧力センサ３２はパージ弁２８の直上流の配管２８ａに取り付けられた構成が好ましい。
【００５１】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ４１と、加湿器４２と、希釈器４３と、常閉型の空気バイパス弁４４と、を備えている。
コンプレッサ４１の吐出口は、配管４１ａ、加湿器４２、配管４２ａを介して、カソード流路１３の入口に接続されている。そして、コンプレッサ４１は、ＥＣＵ７０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、配管４１ａ等を介して、カソード流路１３に供給するようになっている。
【００５２】
加湿器４２は、水分が透過可能な中空糸膜４２ｄを備えている。そして、加湿器４２は、中空糸膜４２ｄを介して、カソード流路１３に向かう新規空気と多湿のカソードオフガスとの間で水分交換させ、新規空気を加湿する。
【００５３】
カソード流路１３の出口には、配管４２ｂ、加湿器４２、配管４３ａ、希釈器４３、配管４３ｂが順に接続されている。そして、カソード流路１３からのカソードオフガスは、配管４２ｂ等を通って、車外に排出されるようになっている。
なお、配管４３ａには、ＥＣＵ７０の指令に従って、その背圧（カソード流路１３の圧力）を制御する背圧弁（図示しない）が設けられている。
【００５４】
希釈器４３は、アノードオフガスとカソードオフガスとを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガス（希釈用ガス）で希釈する容器であり、その内部に希釈空間を備えている。
【００５５】
配管４１ａの途中は、配管４４ａ、空気バイパス弁４４、配管４４ｂを介して、配管４３ａに接続されている。そして、ＥＣＵ７０によって空気バイパス弁４４が開かれると、コンプレッサ４１からの空気が、配管４４ａ等を通って、つまり、加湿器４２及び燃料電池スタック１０をバイパスし、配管４３ａに流入するようになっている。
【００５６】
＜電力制御系＞
電力制御系は、モータ５１と、ＰＤＵ５２（Power Drive Unit）と、電力制御器５３と、バッテリ５４とを備えている。モータ５１は、ＰＤＵ５２、電力制御器５３を介して、燃料電池スタック１０の出力端子（図示しない）に接続されており、バッテリ５４は、電力制御器５３に接続されている。すなわち、モータ５１とバッテリ５４とは、電力制御器５３（燃料電池スタック１０）に対して並列で接続されている。
【００５７】
モータ５１は、燃料電池車を走行させるための駆動力を発生する電動機である。
【００５８】
ＰＤＵ５２は、ＥＣＵ７０の指令に従って、電力制御器５３からの直流電力を三相交流電力に変換し、モータ５１に供給するインバータである。
【００５９】
電力制御器５３は、ＥＣＵ７０の指令に従って、（１）燃料電池スタック１０の出力（発電電力、電流値、電圧値）を制御する機能と、（２）バッテリ５４の充放電を制御する機能と、を備えている。このような電力制御器５３は、ＤＣ−ＤＣチョッパ回路等の各種電子回路を備えて構成される。
【００６０】
バッテリ５４は、電力を充電／放電する蓄電装置であり、例えば、リチウムイオン型の単電池が複数組み合わせてなる組電池で構成される。
【００６１】
＜その他機器＞
ＩＧ６１は、燃料電池システム１（燃料電池車）の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ６１はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はＩＧ６１のＯＮ信号（システム起動信号）、ＯＦＦ信号（システム停止信号）を検知するようになっている。
【００６２】
アクセル開度センサ６２は、アクセルペダル（図示しない）の踏み込み量であるアクセル開度を検出するセンサである。そして、アクセル開度センサ６２は、アクセル開度をＥＣＵ７０に出力するようになっている。
【００６３】
警告ランプ６３は、ガス漏れを運転者に報知するランプであり、運転席周りに設けられている。
【００６４】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
【００６５】
＜ＥＣＵ−インジェクタ等制御機能＞
ＥＣＵ７０（制御手段）は、第１インジェクタ２４と第２インジェクタ２５とを独立して、開閉制御（ＰＷＭ制御）する機能を備えている。すなわち、ＥＣＵ７０は、第１インジェクタ２４について、開時間と閉時間との比（デューティ比）を可変して、第１インジェクタ２４による水素の噴射量を、０を含めて可変する機能を備えている。ＥＣＵ７０は、第２インジェクタ２５に対しても同様に制御する機能を備えている。
【００６６】
また、ＥＣＵ７０は、水素バイパス弁２６を開閉制御し、第１インジェクタ２４をバイパスさせて水素を配管２４ａに適宜に流入させる機能を備えている。
【００６７】
＜ＥＣＵ−領域判定機能＞
ＥＣＵ７０（領域判定手段）は、燃料電池スタック１０に要求されている要求電力（要求発電量）が、低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域（図３参照）のいずれであるかを判定する機能を備えている。具体的な判定方法は後で説明する。
【００６８】
＜ＥＣＵ−ガス漏れ判定機能＞
ＥＣＵ７０（ガス漏れ判定手段）は、アノード漏れが発生しているか否か判定する機能を備えている。すなわち、ＥＣＵ７０は、圧力センサ３２を介して検出される圧力値の所定時間における変化量（実測ΔＰ）に基づいて、閉弁指令の入力されているパージ弁２８が正常に閉じているか否か、つまり、パージ弁２８が正常に閉じてなく開故障しており、レギュレータ２３とパージ弁２８との間の流路（配管２８ａ等内）に留まるべき水素を含むガスが、パージ弁２８の下流（外部）に流出して漏れているか否か判定する機能を備えている。具体的な判定方法は後で説明する。
【００６９】
＜ＥＣＵ−フラッディング判定機能＞
ＥＣＵ７０（フラッディング判定手段）は、セル電圧モニタ１５を介して検出される最低セル電圧に基づいて、燃料電池スタック１０内でフラッディングが発生しているか否か、つまり、アノード流路１２等に滞留する水分（結露水等）を排出するべきか否か判定する機能を備えている。
【００７０】
≪燃料電池システムの動作・効果≫
次に、燃料電池システム１の動作・効果について、図２を主に参照して説明する。
ここで、第１実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法は、要求電力が低負荷領域であるか否か判定する判定ステップ（Ｓ１０１）と、要求電力が低負荷領域であると判定された場合、第１インジェクタ２４を停止する停止ステップ（Ｓ１０２）と、小流量供給手段で水素を小流量で連続供給する小流量連続供給ステップ（Ｓ１０２）と、を含む。
なお、初期状態として、ＩＧ６１はＯＮされ、燃料電池スタック１０に水素及び空気が供給されており、燃料電池スタック１０は発電している。
【００７１】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ７０は、要求電力（要求発電量、負荷要求）が低負荷領域であるか否か判定する。要求電力とは、モータ５１、コンプレッサ４１等の補機、空調装置等の外部負荷が燃料電池スタック１０に要求する電力である。ここでは、指令電流が第１所定電流未満である場合、要求電力が低負荷領域であると判定する。
【００７２】
具体的には、ＥＣＵ７０は、アクセル開度センサ６２から入力されるアクセル開度と、要求電力マップとに基づいて、現在の要求電力を算出する。要求電力マップにおいて、アクセル開度が大きくなるにつれて、要求電力が大きくなる関係となっている。
【００７３】
そして、ＥＣＵ７０は、要求電力と図３のマップとに基づいて、指令電流を算出する。指令電流とは、燃料電池スタック１０が出力すべき電流値であって、ＥＣＵ７０が電力制御器５３に出力する指令値である。図３のマップは、事前試験、シミュレーション等によって求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００７４】
また、指令電流が大きくなるにつれて、カソード流路１３を通流する空気の流量及び圧力を増加させるためコンプレッサ４１の回転速度が高くなる関係となっている。そして、コンプレッサ４１の回転速度が高くなると、レギュレータ２３に入力されるパイロット圧が高くなり、レギュレータ２３の二次側圧力が高く、アノード流路１２に向かう水素の流量も増加する関係となっている（図３参照）。
【００７５】
図３に示すように、指令電流の大きさに対応して、低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域に区分されている。低負荷領域は指令電流が第１所定電流未満の領域（指令電流＜第１所定電流）であり、中負荷領域は指令電流が第１所定電流以上かつ第２所定電流以下の領域（第１所定電流≦指令電流≦第２所定電流）であり、高負荷領域は指令電流が第２所定電流を超える領域（第２所定電流＜指令電流）である。第１所定電流、第２所定電流は、事前試験等により求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００７６】
そして、図３に示すように、低負荷領域において、水素バイパス弁２６は開状態、第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５は停止状態（ＯＦＦ状態、制御停止状態）、で設定されている。ただし、小流量噴射用の第１インジェクタ２４は、例えば、空調装置からの要求電力が大きくなった場合等、必要に応じて作動状態（ＯＮ状態、制御可能状態）に切り替えられ、水素を噴射するように設定されている。
【００７７】
中負荷領域において、水素バイパス弁２６は開状態、第１インジェクタ２４は作動状態（ＯＮ状態）、第２インジェクタ２５は停止状態、で設定されている。
高負荷領域において、水素バイパス弁２６は開状態、第１インジェクタ２４は作動状態（ＯＮ状態）、第２インジェクタ２５は作動状態（ＯＮ状態）、で設定されている。
【００７８】
そして、要求電力が低負荷領域であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０２に進む。要求電力が低負荷領域でないと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１２１に進む。
【００７９】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ７０は、水素バイパス弁２６を開き、第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５を停止状態（ＯＦＦ状態）とする。これにより、水素の噴射が停止するので、水素の圧力が脈動しない。
【００８０】
そうすると、水素が、配管２６ａ、水素バイパス弁２６、オリフィス２６ｃの設けられた配管２６ｂ、エゼクタ２７、配管２７ａを通って、アノード流路１２に小流量で連続的に供給される（図４（ａ）参照）。そして、オリフィス２６ｃが設けられた部分における流路断面積は、燃料電池スタック１０が発電可能であって要求電力の下限値に対応した流量及びストイキ比で水素が連続供給される面積に設定されているので、燃料電池スタック１０において水素不足となり難くなり、その結果、燃料電池スタック１０の発電が安定する。
よって、その後にアクセルペダルが踏み込まれて要求電力が大きくなり、例えば高負荷領域に移行しても、燃料電池スタック１０において水素のストイキ比不足となり難くなり、燃料電池車はスムーズに加速する。
【００８１】
なお、ＥＣＵ７０は、要求電力が低負荷領域であると判定している場合において、例えば、運転者によって空調装置の出力が高められた等により、低負荷領域の範囲内で要求電力が大きくなったとき、要求電力が大きくなった程度に対応して、第１インジェクタ２４を作動状態（ＯＮ状態）、つまり、開閉制御し、水素を噴射する（図４（ａ）参照）。
【００８２】
この場合において、水素が小流量で連続供給されているので、バイパス流路を備えない図４（ｂ）の比較例に対して、第１インジェクタ２４の開時間（駆動時間、通電時間）を短くでき、第１インジェクタ２４による消費電力を抑えることができる。なお、第１インジェクタ２４の開時間が短くなるので、アノード流路１２に供給される水素量の変動幅及び最大値が小さくなる。
【００８３】
ステップＳ１０３にいて、ＥＣＵ７０は、その直前の所定時間（例えば５秒〜６０秒）の間、第１インジェクタ２４が継続して停止状態（ＯＦＦ状態）であり、パージ弁２８に継続して閉弁指令が入力されているか否か判定する。なお、所定時間は、後記するステップＳ１０４において水素の漏れを判定可能な最短時間であり、事前試験等により求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００８４】
第１インジェクタ２４は停止状態（ＯＦＦ状態）であり、かつ、パージ弁２８に閉弁指令が入力されていると判定した場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０４に進む。第１インジェクタ２４は継続して停止状態（ＯＦＦ状態）でない、又は、パージ弁２８に閉弁指令が入力されていない判定した場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１１に進む。
【００８５】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ７０は、前記した直前の所定時間（例えば５秒〜６０秒）において、圧力センサ３２を介して検出されるアノード圧力の実測変化量ΔＰが所定変化量ΔＰ以下であるか否か判定する。所定変化量ΔＰは、レギュレータ２３とパージ弁２８との間において水素が漏れているか否か（アノード漏れがあるか否か）の判断基準となる圧力変化量であり、事前試験等により求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００８６】
実測変化量ΔＰが所定変化量ΔＰ以下であると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１１に進む。実測変化量ΔＰが所定変化量ΔＰ以下でないと判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０５に進む。
【００８７】
なお、このようにステップＳ１０５に進む場合、レギュレータ２３とパージ弁２８との間において水素が漏れている（アノード漏れがある）虞があると判断される。すなわち、閉弁指令の入力されているパージ弁２８が完全に閉じておらず、例えば、その弁体と弁座との隙間に設けられたＯリング（シール部材）が使用に伴って硬化し、水素がパージ弁２８の下流に漏れている虞があると判断される。
【００８８】
ここで、水素の漏れは、一般的に、接触燃焼式等の水素センサで検出され、水素センサは水素の通流箇所や滞留し易い箇所に取り付けられる。ところが、水素センサを構成し水素を燃焼させる触媒は使用に伴って劣化し、また、水素センサは発電に伴って生成する水蒸気にも曝され、この水蒸気が触媒に付着すると水素が燃焼し難くなり、水素の検出感度が低下してしまう。
【００８９】
そこで、本実施形態によれば、圧力センサ３２の検出する圧力値に基づいて、アノード漏れがあるか否か、つまり、パージ弁２８が正常に閉じているか否か、判断できる。よって、パージ弁２８の下流に水素センサを取り付ける必要がなく、部品点数及びコストを削減したうえ、水素センサのメンテナンス・交換に要する手間も省略できる。
【００９０】
また、目標水素圧力の変動幅が小さい低負荷領域であり（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、直前の所定時間において、第１インジェクタ２４が継続して停止状態（ＯＦＦ状態）であって、パージ弁２８に継続して閉弁指令が入力されている場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、水素の漏れ判定を実行する（Ｓ１０４）。したがって、仮に水素漏れが発生している場合、圧力センサ３２の検出する圧力値（アノード圧力）が時間と共に大きく低下し、所定時間における実測ΔＰが大きくなり、高精度で水素漏れを検知できる、つまり、誤検知を防止できる（図５参照）。
【００９１】
なお、図５において、水素漏れがない通常の場合も圧力センサ３２の検出する圧力値（アノード圧力）が緩やかに低下しているのは、図５の全期間において、水素タンク２１からの新規水素が消費量よりも少ない量供給されているからである。
【００９２】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ７０は、警告ランプ６３を点灯させ、水素が漏れている（アノード漏れがある）ことを運転者に報知する。
【００９３】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ７０は、空気バイパス弁４４を開く。これにより、コンプレッサ４１からの空気が、配管４４ａ及び配管４４ｂを通り、加湿器４２及びカソード流路１３（燃料電池スタック１０）をバイパスし、配管４３ａに流入する。
【００９４】
ここで、加湿器４２及びカソード流路１３は流路断面積が小さく圧力損失が大きいので、空気が加湿器４２及びカソード流路１３をバイパスすることで、希釈器４３に流入する空気の流量が増加する。したがって、パージ弁２８が完全に閉じておらず、水素が配管２８ｂを通って希釈器４３に流入していたとしても、この水素は流量の増加した空気によって良好に希釈されるので、高濃度のまま車外に排出されることはない。
【００９５】
ここで、ステップＳ１０４における実測変化量ΔＰが大きくなるにつれて、水素の漏れ量が多くなると予想されるので、バイパスして希釈器４３に流入する空気を増加させるため、実測変化量ΔＰが大きくなるにつれて、コンプレッサ４１の回転速度を高める構成としてもよい。
【００９６】
その後、ＥＣＵ７０の処理はＥＮＤに進み、一連の処理を終了する。
なお、このように水素漏れの虞がある場合には、空気（カソードオフガス）量を多くして確実に希釈するので、燃料電池スタック１０での発電を継続することができ、燃料電池車は燃料電池スタック１０の出力する電力で自走可能であり、また、バッテリ５４の電力でも自走可能（バッテリ走行可能）であるため、運転者は修理工場等に燃料電池車を持ち込むことができる。この場合において、水素漏れの虞がある旨の判断（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）から所定時間経過したとき、又は、バッテリ走行に切り替えたとき、水素漏れを確実に停止するため、遮断弁２２を閉じる構成としてもよい。
【００９７】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ７０は、セル電圧モニタ１５から入力される最低セル電圧が所定セル電圧以下であるか否か判定する。なお、最低セル電圧が所定セル電圧以下である場合、燃料電池スタック１０においてフラッディング（水詰まり等）が発生していると判断される。所定セル電圧は、フラッディングが発生しているか否かの判断基準となる電圧であり、事前試験等により求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００９８】
最低セル電圧は所定セル電圧以下であると判定した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１２に進む。最低セル電圧は所定セル電圧以下でないと判定した場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０１に進む。
【００９９】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ７０は、例えば所定時間にて、第１インジェクタ２４を作動状態（ＯＮ状態）とする、つまり、第１インジェクタ２４に開弁指令／閉弁指令を出力し、第１インジェクタ２４を開閉させ、水素を間欠的（断続的）に噴射する。
【０１００】
そうすると、間欠的（断続的）に噴射されたことで脈動する水素が、アノード流路１２を通流し、アノード流路１２に滞留する水や、アノードに付着する水がアノード流路１２から押し出される。これにより、水素がアノードに供給され易くなり、最低セル電圧が上昇し、燃料電池スタック１０の発電安定性が回復する。なお、これに加えて、パージ弁２８を間欠的（断続的）に開く構成としてもよい。
【０１０１】
その後、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ１０１に進む。
【０１０２】
次に、ステップＳ１０１の判定結果が「Ｎｏ」の場合に進むステップＳ１２１について説明する。なお、このようにステップＳ１２１に進む場合は、要求電力（指令電流）が中負荷領域又は高負荷領域である場合である（図３参照）。
【０１０３】
ステップＳ１２１において、ＥＣＵ７０は、水素バイパス弁２６を開いたまま、第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５を作動状態（ＯＮ状態）とする。なお、水素バイパス弁２６を閉じる構成としてもよい。
【０１０４】
具体的には、ＥＣＵ７０は、指令電流（要求電力）が中負荷領域である場合、第２インジェクタ２５は停止状態（ＯＦＦ状態）のまま、指令電流の大きさに対応して、第１インジェクタ２４のみを開閉制御（ＰＷＭ制御）する。また、指令電流（要求電力）が高負荷領域である場合、指令電流の大きさに対応して、第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５を開閉制御（ＰＷＭ制御）する。
【０１０５】
そして、第１インジェクタ２４及び第２インジェクタ２５による単位時間における目標総噴射量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）は、例えば、式（３）で与えられる。
【０１０６】
目標総噴射量Ｑ＝消費量Ｑ１＋圧力フィードバック量Ｑ２−バイパス量Ｑ３  …（３）
【０１０７】
消費量Ｑ１（Ｌ／ｍｉｎ）は、燃料電池スタック１０で消費される水素量であり、指令電流値に基づいて算出される。なお、指令電流値が大きくなるにつれて、消費量Ｑ１が大きくなる関係となっている。
【０１０８】
圧力フィードバック量Ｑ２は、ＰＩＤ制御において補正すべき水素量であり、目標水素圧力と圧力センサ３２の検出する実測圧力値との差分に基づいて算出される。例えば、実測圧力値が目標水素圧力よりも低い場合、圧力フィードバック量Ｑ２はプラス側（増加側）で算出され、実測圧力値が目標水素圧力よりも高い場合、圧力フィードバック量Ｑ２はマイナス側（減少側）で算出される。なお、目標水素圧力は、要求電力（要求発電量）に基づいて算出され、要求電力が大きくなるにつれて、目標水素圧力が高くなる関係となっている。
【０１０９】
バイパス量Ｑ３は、バイパス流路（配管２６ａ、配管２６ｂ）からの水素量である。バイパス量Ｑ３は、図６に示すように、目標水素圧力（レギュレータ２３の二次側圧力）が高くなるにつれて、大きくなる関係となっている。
【０１１０】
その後、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ１０１に進む。
【０１１１】
≪変形例≫
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。また、後記する実施形態と適宜に組み合わせることもできる。
【０１１２】
前記した実施形態では、ステップＳ１１２において、第１インジェクタ２４を作動し、水素を間欠的（断続的）に噴射する構成を例示したが、これに加えて、水素バイパス弁２６を閉じる構成とすれば、第１インジェクタ２４の開閉に伴う水素の流量変化幅（脈動幅）が大きくなり、アノード流路１２から水等が排出され易くなる。
また、このような水素の噴射に対応して、循環ポンプ３１を間欠的（断続的）に作動する構成とすれば、水素の流量変化幅（脈動幅）がさらに大きくなる。
【０１１３】
前記した実施形態では、燃料電池車に搭載された燃料電池システム１を例示したが、適用箇所はこれに限定されず、例えば、定置型の燃料電池システムに組み込まれた構成でもよい。
【０１１４】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１１５】
第２実施形態に係るエゼクタ２７は、第１インジェクタ２４からの水素を噴射するノズル２７ｂに加えて、水素バイパス弁２６からの水素を噴射するノズル２７ｄ（小流量供給手段）を備えている。すなわち、配管２６ｂの下流端は、ノズル２７ｄに接続されている。
【０１１６】
そして、ノズル２７ｂ及びノズル２７ｄは、ディフューザ２７ｃ（エゼクタ２７）の中心軸線に対して斜めに配置されている。また、ノズル２７ｂ又はノズル２７ｄの中心軸線上に、エゼクタ２７の絞り部分であるスロート部の中心が配置されており、ノズル２７ｂ又はノズル２７ｄから噴射された水素が、前記スロート部を通って、ディフューザ２７ｃに向かうようになっている。
なお、第２実施形態では、配管２６ｂにオリフィス２６ｃ（図１参照）が設けられていない。
【０１１７】
ノズル２７ｄは、オリフィス２６ｃと同様の機能を備えるものである。すなわち、ノズル２７ｄの噴射口面積は、オリフィス２６ｃが設けられた部分における流路断面積と同一に形成されており、アクセル開度が０であるアイドル状態（無負荷状態）、つまり、燃料電池スタック１０が発電可能であって要求発電量の下限値に対応した流量及びストイキ比で水素が連続供給される面積に設定されている。つまり、ノズル２７ｄの噴射口面積は、要求電力が中負荷領域又は高負荷領域である場合に水素を噴射するノズル２７ｂの噴射口面積よりも小さい。
【０１１８】
このような構成によれば、要求電力が低負荷領域であって、水素バイパス弁２６が開かれた場合、水素バイパス弁２６からの水素がノズル２７ｄで噴射される。この場合において、ノズル２７ｄの噴射口面積は、ノズル２７ｂよりも小さいので、小流量であっても水素の流速が大幅に上昇し、大きな負圧が発生し易くなる。
【０１１９】
これにより、大きな負圧によって配管２９ｂのアノードオフガスを吸引し易くなり、その結果、アノード流路１２におけるガス（水素）の流量も大きくなる。したがって、アノード流路１２に水が滞留し難くなり、低負荷領域で発電する燃料電池スタック１０の発電安定性が向上する。
【０１２０】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１２１】
第３実施形態では、水素バイパス弁２６を備えておらず、配管２６ａの下流端は配管２４ａに接続されており、そして、オリフィス２６ｃは配管２６ａに設けられている。
【０１２２】
このような構成によれば、要求電力が、低負荷領域、中負荷領域及び高負荷領域のいずれの領域であっても、水素が配管２６ａを通って配管２４ａに流入することになる。これにより、低負荷領域と中負荷領域／高負荷領域と間における水素バイパス弁２６の開閉制御処理を省略し簡便とできる。また、水素バイパス弁２６を備えないので、部品点数を削減し、燃料電池システム１を安価で構成できる。
【符号の説明】
【０１２３】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
１１    単セル（燃料電池）
１２    アノード流路（燃料ガス流路）
１３    カソード流路（酸化剤ガス流路）
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２７ａ  配管（燃料ガス供給流路）
２３    レギュレータ
２４    第１インジェクタ
２５    第２インジェクタ
２６    水素バイパス弁（小流量供給手段、燃料ガスバイパス弁）
２６ａ、２６ｂ  配管（バイパス流路）
２６ｃ  オリフィス（小流量供給手段）
２７    エゼクタ
２７ｄ  ノズル（小流量供給手段）
２８    パージ弁
２９ａ、２９ｂ  配管（燃料ガス循環流路）
７０    ＥＣＵ（制御手段、領域判定手段、ガス漏れ判定手段、フラッディング判定手段）
【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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