(57)【要約】      （修正有）【課題】流体排出処理の際における排出処理をより十分なものとしてシステム内に水が残らない燃料電池システム及びシステム内の流体排出方法を提供する。【解決手段】制御部は、燃料電池２のアノードの出口２Ｃにおけるアノード流路２Ｂ内の流体の流量を第１の流量とし、その後にアノードの出口２Ｃにおけるアノード流路２Ｂ内の流体の流量を第１の流量より少ない第２の流量とし、第２の流量が流れているときに排気排水弁３１を開放することで水素排出流路３３内の水を排出する。第１の流量で流した後に、アノードの出口２Ｃにおけるアノード流路２Ｂ内の流体の流量を第１の流量より少なく、第２の流量より多い第３の流量で流すこととしてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
該燃料電池に水素ガスを供給する水素供給部と、
水素供給部から燃料電池に供給される水素ガスが流れる水素供給流路と、
前記燃料電池から排出された水素オフガスが流れる水素排出流路と、
前記水素排出流路に配置された排気排水弁と、
前記水素供給部からの水素ガスの供給量を制御する制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池のアノードの出口におけるアノード流路内の流体の流量を第１の流量とし、
その後に前記アノードの出口における前記アノード流路内の流体の流量を前記第１の流量より少ない第２の流量とし、
前記第２の流量が流れているときに前記排気排水弁を開放することで前記水素排出流路内の水を排出する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記水素供給部は、
水素ガスが貯留される燃料タンクと、水素供給流路に設けられたインジェクタと、前記燃料電池から排出された水素オフガスを前記水素排出流路から前記水素供給流路に戻す循環流路と、前記水素排出流路内の水素オフガスを前記循環流路を通して前記水素供給流路に圧送する水素ポンプと、を備え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】
前記第１の流量で流した後に、前記アノードの出口におけるアノード流路内の流体の流量を第１の流量より少なく、第２の流量より多い第３の流量で流すことを特徴とする、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記燃料電池システムの構成部品の温度が低下して０度になると判断した場合に、前記アノード側流路の排気を行うことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記構成部品は、前記排気排水弁である、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池と、該燃料電池に供給される水素ガスが貯留される燃料タンクと、該燃料タンクから燃料電池に供給される水素ガスが流れる水素供給流路と、前記燃料電池から排出された水素オフガスを前記水素供給流路に戻す循環流路と、該循環流路内の水素オフガスを前記水素供給流路に圧送する水素ポンプと、前記循環流路に配置された気液分離器と、該気液分離器に設けられた排気排水弁と、前記水素ポンプを制御する制御部と、を有する燃料電池システム内の流体をシステム外に排出する方法であって、
前記燃料電池内のアノード側流路内に存在する流体を前記水素ポンプによって第１の流量で流し、
その後に、前記水素ポンプによって第１の流量より少ない第２の流量で流し、
前記第２の流量が流れているときに前記排気排水弁を開放することで前記循環流路内の水を排出する
ことを特徴とする、燃料電池システム内の流体の排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムおよび該システム内の流体の排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの内部や燃料オフガスの循環流路には、発電に伴って窒素や一酸化炭素等の不純物や水が蓄積する。このような不純物や水を外部に排出するために、循環流路に接続した排出流路に排気排水弁を設け、この排気排水弁の開閉制御を行うことにより、循環流路内のガスや水を一定時間毎に排出する技術（パージ技術）が利用されている。
【０００３】
また、燃料電池システムの氷点下での始動性能を確保するべく、燃料電池システムを構成する部品（例えば上述の排気排水弁など）が０℃になる直前、アノード側流路にたまった水などを、圧力差を利用して排気排水弁から排出するという対策が行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０５５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように圧力差を利用して排気排水弁周りの水を排出しても、燃料電池スタックの側に水が残っているため、排気時に燃料電池スタックから水が流れてきて、排気排水弁周りの排水が不十分となることがある。このように排水処理が不十分であると、残った水が氷点下環境下で凍結して始動特性が確保され得ない等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、流体排出処理の際における排出処理をより十分なものとしてシステム内に水が残らないようにした燃料電池システムおよび該システム内の流体の排出方法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】
【０００７】
かかる課題を解決するべく本発明は、燃料電池と、該燃料電池に水素ガスを供給する水素供給部と、水素供給部から燃料電池に供給される水素ガスが流れる水素供給流路と、前記燃料電池から排出された水素オフガスが流れる水素排出流路と、前記水素排出流路に配置された排気排水弁と、前記水素供給部からの水素ガスの供給量を制御する制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池のアノードの出口におけるアノード流路内の流体の流量を第１の流量とし、
その後に前記アノードの出口における前記アノード流路内の流体の流量を前記第１の流量より少ない第２の流量とし、
前記第２の流量が流れているときに前記排気排水弁を開放することで前記水素排出流路内の水を排出する
ことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、流体排出時、まずは第１の流量でアノード側流路内に存在する流体を流すことにより、燃料電池スタックのアノード側流路の水を排出する。その後、第１の流量より少ない第２の流量で、燃料電池スタックのアノード出口等の水を流し、流路内の水を排気排水弁から排出する。このように、循環流路の水素ポンプ等を用い、排水処理時におけるパージ流量に差を設けることにより、システム上流からシステム下流に水が移動してこないように処理をして、当該システム下流に水が残らないようにすることができる。
【０００９】
前記水素供給部は、水素ガスが貯留される燃料タンクと、水素供給流路に設けられたインジェクタと、前記燃料電池から排出された水素オフガスを前記水素排出流路から前記水素供給流路に戻す循環流路と、前記水素排出流路内の水素オフガスを前記循環流路を通して前記水素供給流路に圧送する水素ポンプと、を備えるものであってもよい。
【００１０】
上述の燃料電池システムにおいて、前記第１の流量で流した後に、前記アノードの出口におけるアノード流路内の流体の流量を第１の流量より少なく、第２の流量より多い第３の流量で流すこととしてもよい。こうした場合、第３の流量で流体を流すことにより、燃料電池スタックにおけるアノード出口付近に溜まっている水を予め排水できるため、さらに排気排水弁周りの残水を抑制できる。
【００１１】
前記制御部は、燃料電池の構成部品の温度が０度になると判断した場合に、アノード側流路の排気を行うものであってもよい。こうした場合には、凍結する前にアノード側流路等の水を排水しておくことで、燃料電池システムの氷点下での始動性能を確保することができる。構成部品は、例えば上述した排気排水弁である。
【００１２】
また、本発明は、燃料電池と、該燃料電池に供給される水素ガスが貯留される燃料タンクと、該燃料タンクから燃料電池に供給される水素ガスが流れる水素供給流路と、前記燃料電池から排出された水素オフガスを前記水素供給流路に戻す循環流路と、該循環流路内の水素オフガスを前記水素供給流路に圧送する水素ポンプと、前記循環流路に配置された気液分離器と、該気液分離器に設けられた排気排水弁と、前記水素ポンプを制御する制御部と、を有する燃料電池システム内の流体をシステム外に排出する方法であって、
前記燃料電池内のアノード側流路内に存在する流体を前記水素ポンプによって第１の流量で流し、
その後に、前記水素ポンプによって第１の流量より少ない第２の流量で流し、
前記第２の流量が流れているときに前記排気排水弁を開放することで前記循環流路内の水を排出する
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、流体排出処理の際における排出処理をより十分なものとしてシステム内に水が残らないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】燃料電池システムにおける水素オフガスの循環流路の概略構成を示す図である。
【図３】パーキングパージ時における経時変化を表すグラフであり、（Ａ）水素ポンプの回転数、（Ｂ）アノード排水量、（Ｃ）排気排水弁からの排気排水量、（Ｄ）インジェクタの水素ガス圧力、および（Ｅ）アノード出口における流体の流量  である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。以下においては、まず燃料電池システム１の全体構成について説明し、その後、燃料電池システム１における流体排出処理について説明する。
【００１６】
図１に燃料電池車両に搭載されている燃料電池システム１の概略構成を示し、図２に、水素オフガスの循環流路の概略構成を示す。なお、ここでは燃料電池車両（Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして適用可能なシステムの一例を示すが、かかる燃料電池システム１は各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムとしても利用することが可能である。
【００１７】
本実施形態における燃料電池システム１は、反応ガス（酸化ガスおよび燃料ガス）の供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷媒を供給して当該燃料電池２を冷却する冷媒配管系５と、システムの電力を充放電する電力系６と、システム全体を統括制御する制御部７と、を備えている。
【００１８】
燃料電池２は例えば固体高分子電解質型燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている（図２において燃料電池スタックを符号２Ｓで示す）。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有した構造となっている。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、さらにこれら各反応ガスが化学反応を生じることによって電力が発生する。この燃料電池２には、発電中の電流を検出する電流センサ２ａが取り付けられている。
【００１９】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる空気供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排気流路１２と、を有している。空気供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。コンプレッサ１４は、図示されていないモータの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。また、排気流路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２０】
燃料ガス配管系４は、水素供給源としての燃料タンク２１と、燃料タンク２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる水素供給流路２２と、燃料電池２に水素ガスを供給する水素供給部２０と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）が流れる水素排出流路３３と、水素オフガスを水素供給流路２２の合流部Ａ１に戻すための循環流路２３と、水素排出流路３３を流れた水素オフガスを水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、循環流路２３に分岐接続された排気排水流路２５と、を有している。
【００２１】
水素供給部２０は、水素ガスが貯留される燃料タンク２１と、水素供給流路２２に設けられたインジェクタ２８と、燃料電池２から排出された水素オフガスを水素排出流路３３から水素供給流路２２に戻す循環流路２３と、水素排出流路３３内の水素オフガスを循環流路２３を通して水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、を備える（図２参照）。
【００２２】
燃料タンク２１は例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成されて本実施形態における燃料電池車両に複数搭載されているものであり、例えば３５ＭＰａまたは７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。後述する遮断弁２６を開くと、燃料タンク２１から水素供給流路２２へと水素ガスが流出する。水素ガスは、後述するレギュレータ２７やインジェクタ２８により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧され、燃料電池２に供給される。なお、本実施形態ではこのような燃料タンク２１を水素供給源としているが、この他、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、によって水素供給源を構成することも可能である。
【００２３】
水素供給流路２２には、燃料タンク２１からの水素ガスの供給を遮断または許容する遮断弁２６と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ２７と、インジェクタ２８と、が設けられている。また、インジェクタ２８の下流側であって水素供給流路２２と循環流路２３との合流部Ａ１の上流側には、水素供給流路２２内の水素ガスの圧力を検出する圧力センサ２９が設けられている。さらに、インジェクタ２８の上流側には、水素供給流路２２内の水素ガスの圧力および温度を検出する圧力センサおよび温度センサ（図示省略）が設けられている。圧力センサ２９等で検出された水素ガスのガス状態（圧力、温度）に関する情報は、後述するインジェクタ２８のフィードバック制御やパージ制御に用いられる。
【００２４】
レギュレータ２７は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ２７として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。
【００２５】
インジェクタ２８は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ２８は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。例えば本実施形態においては、インジェクタ２８の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を２段階、多段階、または無段階に切り替えることができるようになっている。さらに、制御部７から出力される制御信号によって、インジェクタ２８のガス噴射時間およびガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量および圧力が高精度に制御される。このように、インジェクタ２８は、弁（弁体および弁座）を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。
【００２６】
なお、インジェクタ２８の弁体の開閉によりガス流量が調整されるとともに、インジェクタ２８の下流に供給されるガス圧力がインジェクタ２８上流のガス圧力より減圧されるため、インジェクタ２８を調圧弁（減圧弁、レギュレータ）と解釈することもできる。また、本実施形態では、ガス要求に応じて所定の圧力範囲の中で要求圧力に一致するようにインジェクタ２８の上流ガス圧の調圧量（減圧量）を変化させることが可能な可変調圧弁と解釈することもできる。
【００２７】
本実施形態においては、このようなインジェクタ２８を、水素供給流路２２と循環流路２３との合流部Ａ１より上流側に配置している（図１参照）。また、図１に破線で示すように、燃料供給源として複数の燃料タンク２１が用いられている場合には、これら燃料タンク２１から供給される水素ガスが合流する部分（水素ガス合流部Ａ２）よりも下流側に当該インジェクタ２８を配置するようにする。
【００２８】
循環流路２３には、気液分離器３０および排気排水弁３１を介して、排気排水流路２５が接続されている。気液分離器３０は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３１は、制御部７の指令を受けて作動することにより、気液分離器３０で回収した水分と、循環流路２３内の不純物を含む水素オフガス（燃料オフガス）と、を外部に排出（パージ）するものである。この排気排水弁３１を開放すると、循環流路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。
【００２９】
また、特に詳しく図示していないが、排気排水弁３１および排気排水流路２５を介して排出される水素オフガスは、希釈器（図示省略）によって希釈されて排気流路１２内の酸化オフガスと合流するようになっている。水素ポンプ２４は、モータ（図示省略）の駆動により、循環系内の水素ガスを燃料電池２に循環供給する。水素ガスの循環系は、水素供給流路２２の合流部Ａ１の下流側流路と、燃料電池２のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環流路２３と、によって構成されることとなる。
【００３０】
冷媒配管系５は、燃料電池２内の冷却流路に連通する冷媒流路４１と、冷媒流路４１に設けられた冷却ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷媒を冷却するラジエータ４３と、燃料電池２から排出される冷媒の温度を検出する温度センサ４４と、を有している。冷却ポンプ４２は、モータ（図示省略）の駆動により、冷媒流路４１内の冷媒を燃料電池２に循環供給する。温度センサ４４で検出された冷媒の温度（＝燃料電池２から排出される水素オフガスの温度）は、後述するパージ制御に用いられる。
【００３１】
電力系６は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、バッテリ６２、トラクションインバータ６３、トラクションモータ６４、図示されていない各種の補機インバータ等を備えている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流の電圧変換器であり、バッテリ６２から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ６３側に出力する機能と、燃料電池２またはトラクションモータ６４から入力された直流電圧を調整してバッテリ６２に出力する機能と、を有する。このような高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の機能により、バッテリ６２の充放電が実現される。また、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１により、燃料電池２の出力電圧が制御される。
【００３２】
バッテリ６２は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。トラクションインバータ６３は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ６４に供給する。トラクションモータ６４は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム１が搭載される燃料電池車両の主動力源を構成する。
【００３３】
補機インバータは、各モータの駆動を制御する電動機制御部であり、直流電流を三相交流に変換して各モータに供給する。補機インバータは、例えばパルス幅変調方式のＰＷＭインバータであり、制御部７からの制御指令に従って燃料電池２またはバッテリ６２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、各モータで発生する回転トルクを制御する。
【００３４】
制御部７は、車両に設けられた加速用の操作部材（アクセル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ６４等の負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置には、トラクションモータ６４のほかに、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ１４、水素ポンプ２４、冷却ポンプ４２の各モータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置が含まれうる。
【００３５】
このような制御部７は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェースおよびディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで所望の演算を実行することによりフィードバック制御やパージ制御など種々の処理や制御を行う。
【００３６】
続いて、上述した燃料電池システム１における流体排出処理について説明する。以下では、パーキングパージ（燃料電池車において停車して運転の停止後、システムが０℃以下になる直前に実施されるパージ処理）における流体排出処理について説明する。なお、パーキングパージを実施する際は、燃料電池１の運転を停止させて水の移動や結露が収まった後に排出処理を開始することで、排出の効率を向上させることができる。
【００３７】
図３に、パーキングパージ時における、（Ａ）水素ポンプ２４の回転数、（Ｂ）アノード排水量、（Ｃ）排気排水弁３１からの排気排水量、（Ｄ）インジェクタ２８の水素ガス圧力、および（Ｅ）アノード出口における流体の流量のそれぞれの経時変化を表すグラフを示す。
【００３８】
＜スタック排水段階＞
パーキングパージ開始時、まず、燃料電池スタック２Ｓのアノード側流路内に存在する流体を第１の流量で流すべく、制御部７により、水素供給部２０を構成する機器、例えば水素ポンプ２４を第１の回転数まで立ち上げながら所定時間ｔ１動作させる。このとき、本実施形態では、水素ポンプ２４を瞬時的に第１の回転数で動作させるのではなく、ある程度の時間を使って徐々に回転数を上げるようにしている（図３（Ａ）参照）。こうした場合、アノード側流路の水を徐々に排水することで、下流の気液分離機３０のオーバーフロー防止に効果がある。また、徐々に回転数を上げればノイズ低減にも効果がある。
【００３９】
第１の流量で流体を流し始めるとアノード排水量（燃料電池２のアノード側流路２Ｂからの排水量）が徐々に増え、ピーク値に達した後、徐々に減る（図２、図３（Ｂ）参照）。ここで、「第１の流量」とは、燃料電池システム１から水を排出するのに必要な「第２の流量」（後述）よりも大きな流量であり（図３（Ａ）参照）、このように通常よりも大きな流量をはじめに流すことによって、排気排水弁３１を開弁したときに燃料電池２内の水が排気排水弁３１に流れないようにできる。このため、排気排水弁３１の周りの残水を抑制できる。
【００４０】
このスタック排水段階中、適時、排気排水弁３１の開閉を行う（図３（Ｃ）参照）。こうすることで、排出された気液がオーバーフローするのを防止することができる。
【００４１】
なお、パーキングパージ処理の間、インジェクタ２８の水素ガス圧力は高い状態に保持される（図３（Ｄ）参照）。これにより、パーキングパージ処理中に気液分離機３０の排水を実施し、オーバーフローを防止できる。
【００４２】
このスタック排水段階中、アノード出口（アノード側流路２Ｂを流れた流体が燃料電池スタック２Ｓのマニホールドを通って排出される部分）２Ｃにおける流体の流速は、水素ポンプ２４の回転数が上がるにつれて上がり、一定の流速Ａを保った後、水素ポンプ２４の回転数が下がるにつれて下がる（図３（Ｅ）参照）。
【００４３】
＜アノード出口排水・水素ポンプ乾燥段階＞
上述したスタック排水段階（所定時間ｔ１）の後、アノード出口排水・水素ポンプ乾燥段階に移行する。ここでは、上述した第１の流量より少なく、尚かつ第２の流量より多い第３の流量で流体を流すべく、制御部７により、水素ポンプ２４の回転数を第３の回転数まで落とし、所定時間ｔ３動作させる（図３（Ａ）参照）。
【００４４】
このようにパーキングパージ処理時の流量を第３の流量とすると、アノード排水量は一時的に急減し、その後、緩やかに減少する（図３（Ｂ）参照）。こうした場合、流路のボトルネックになりやすいアノード出口２Ｃの付近に溜まっている水は、従来よりも長い時間をかけて少しずつ排水される。このようにして排水（水切り）しておけば、さらに排気排水弁３１周りの残水を抑制できる。
【００４５】
排水（水切り）が進むに伴い、アノード出口２Ｃの流体の流速が減少する（図３（Ｅ）参照）。この後、第３の流量で流体を流し続けると、水素ポンプ２４の内部が徐々に乾燥する。
【００４６】
なお、アノード出口排水・水素ポンプ乾燥段階中、適時、排気排水弁３１の開閉を行うことによって、排出された気液がオーバーフローするのを防止する（図３（Ｃ）参照）。
【００４７】
＜排気排水弁乾燥段階＞
上述したアノード出口排水・水素ポンプ乾燥段階（所定時間ｔ３）の後、排気排水弁３１の乾燥段階に移行する。ここでは、上述した第３の流量より少ない第２の流量で流体を流すべく、制御部７により、水素ポンプ２４の回転数を第２の回転数まで落とす（図３（Ａ）参照）。
【００４８】
その後、排気排水弁３１を開弁した状態で、インジェクタ２８を短時間で開閉動作させ、水素ガス圧力をパルス状に増加させる掃気処理をする。本実施形態では、これを数回繰り返して行う（図３（Ｄ）参照）。この動きに伴い、排気排水弁３１からの排気排水量が瞬時的に増減し、排気排水弁３１の乾燥が促される（図３（Ｃ）参照）。
【００４９】
また、このような掃気処理に伴い、アノード出口２Ｃにおける流体の流速もパルス状に変化する（図３（Ｅ）参照）。なお、このときの最大の流速値である流速Ｂは、上述したスタック排水段階での流速Ａと比較すると非常に小さい（Ａ≫Ｂ）。そのため、アノード側流路２Ｂからの排水がなく、アノード出口２Ｃに新たに水が移動することがない。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態のごとき流体排出処理によれば、流体排出時、まずは第１の流量でアノード側流路２Ｂ内に存在する流体を流すことにより、燃料電池スタック２Ｓのアノード側流路２Ｂの水を排出し、その後、第１の流量より少ない第２の流量で、燃料電池スタック２Ｓのアノード出口２Ｃ等の水を流し、流路内の水を排気排水弁３１から排出する。このように、循環流路２３の水素ポンプ２４を用い、排水処理時におけるパージ流量に差を設けることにより、燃料電池システム１の上流から下流に水が移動してこないように処理をして、当該システム下流に水が残らないようにすることができる。
【００５１】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態ではパーキングパージの度に実施される流体排出処理（パージ処理）について説明したがこれは一例にすぎず、この他のタイミングで処理を実施することは当然に可能である。一例を示せば、アノード側流路に溜まった生成水を単に排水する場合にも用いることができる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、水素ポンプ２４の回転数を変えることによって流体の流量を変える場合について説明したが、同様に流体流量を変えることができれば、水素ポンプ２４に限らず、水素供給部２０を構成するその他の機器たとえばインジェクタ２８を用いて流体の流量を変えることとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、氷点下で始動されることがある燃料電池システムに適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００５４】
１…燃料電池システム
２…燃料電池
２Ｂ…アノード側流路（アノード流路）
２Ｃ…アノード出口
７…制御部
２０…水素供給部
２１…燃料タンク
２２…水素供給流路
２４…水素ポンプ
２８…インジェクタ
３０…気液分離器
３１…排気排水弁
３３…水素排出流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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