(57)【要約】【課題】燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１は、燃料電池に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池の出力値との関係を表す出力値マップを記憶するマップ記憶部４４と、燃料電池の温度と燃料電池の要求出力値とに基づいて燃料及び空気の流量指令値を決定する流量決定部４５と、燃料の流量指令値に応じて燃料電池に燃料を供給するように流量調整弁３１を制御する燃料供給制御部４６と、空気の流量指令値に応じて燃料電池に空気を供給するようにコンプレッサ３３を制御する空気供給制御部と、燃料電池の実出力値と、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する洩れ判定部５１とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル本体と前記セル本体をシールするシール部材とを有し、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給ユニットと、
前記燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットと、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出部と、
前記燃料電池に供給される燃料及び空気の流量と前記燃料電池の出力値との関係を表すマップを記憶するマップ記憶部と、
前記温度検出部により検出された前記燃料電池の温度と前記燃料電池の要求出力値とに基づいて、前記燃料電池に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する流量決定部と、
前記流量決定部により決定された前記燃料の流量指令値に応じて前記燃料電池に燃料を供給するように前記燃料供給ユニットを制御する燃料供給制御部と、
前記流量決定部により決定された前記空気の流量指令値に応じて前記燃料電池に空気を供給するように前記空気供給ユニットを制御する空気供給制御部と、
前記燃料電池の実出力値を検出する出力検出部と、
前記出力検出部により検出された前記燃料電池の実出力値と、前記マップ記憶部に記憶された前記マップにおける前記燃料の流量指令値及び前記空気の流量指令値に対応する前記燃料電池の出力値とを比較して、前記燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する洩れ判定部とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記セル本体が複数積層された前記燃料電池を前記セル本体の積層方向に対して加圧する加圧器を有する加圧ユニットと、
前記温度検出部により検出された前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定する荷重決定部と、
前記荷重決定部により決定された前記加圧荷重指令値に応じて前記燃料電池を加圧するように前記加圧ユニットを制御する加圧制御部とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記加圧器は、前記燃料電池を空気により加圧するエアーシリンダであることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記空気供給ユニットは、前記燃料電池に空気を送る送気器を有し、
前記エアーシリンダは、前記送気器からの空気により前記燃料電池を加圧することを特徴とする請求項３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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池に燃料である水素を供給する燃料供給ユニットと、燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットとを備えている。燃料電池は、電解質、アノード及びカソードからなるセル本体と、このセル本体を両側から挟むように配置されたインターコネクタと、隣り合う２つのインターコネクタ間におけるセル本体の周囲に配置され、セル本体をシールするシール部材とを有している。このような燃料電池システムにおいては、燃料電池の稼働によるシール部材の劣化等によりシール部材のシール機能が低下し、燃料電池の外部に燃料である水素及び空気が洩れる場合がある。このとき、燃料電池が固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）である場合には、作動温度が６００℃〜９００℃程度と高温であるため、燃料電池の近傍に水素センサを配置すると、水素センサが動作不良となってしまう。このため、水素センサによって水素の洩れを検出することは困難である。
【０００３】
燃料電池からの空気及び燃料ガスの洩れ（ガスリーク）を検知する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されている燃料電池システムが知られている。特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池と、この燃料電池の発電により発生する排ガスと水との間で熱交換を行う熱交換器とを備えている。このような燃料電池システムは、熱交換器において水により実際に回収される実回収熱量を計測すると共に、熱交換器において排ガスから回収可能な理論回収熱量を算出し、実回収熱量と理論回収熱量との比である熱回収率を求め、その熱回収率の変化に基づいてガスリークの判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５７８３５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、上記従来技術においては、排ガスと水とで熱交換を行う熱交換器等が必要となるため、システム構成が複雑になるうえに、熱交換器における回収熱量を用いてガスリークを検知しているため、配管からの放熱量等の外乱等の影響によりガスリークの検知を精度良く行うことが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することが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】
【０００７】
本発明に係る燃料電池システムは、セル本体とセル本体をシールするシール部材とを有し、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池に燃料を供給する燃料供給ユニットと、燃料電池に空気を供給する空気供給ユニットと、燃料電池の温度を検出する温度検出部と、燃料電池に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池の出力値との関係を表すマップを記憶するマップ記憶部と、温度検出部により検出された燃料電池の温度と燃料電池の要求出力値とに基づいて、燃料電池に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する流量決定部と、流量決定部により決定された燃料の流量指令値に応じて燃料電池に燃料を供給するように燃料供給ユニットを制御する燃料供給制御部と、流量決定部により決定された空気の流量指令値に応じて燃料電池に空気を供給するように空気供給ユニットを制御する空気供給制御部と、燃料電池の実出力値を検出する出力検出部と、出力検出部により検出された燃料電池の実出力値と、マップ記憶部に記憶されたマップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する洩れ判定部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムにおいては、燃料電池から燃料及び空気が洩れると、燃料電池の出力値が低下する。そこで、燃料電池システムは、燃料電池の温度と燃料電池の要求出力値とに基づいて燃料及び空気の流量指令値を決定し、燃料の流量指令値に応じて燃料電池に燃料を供給すると共に空気の流量指令値に応じて燃料電池に空気を供給し、その時の燃料電池の実出力値を検出する。そして、燃料電池システムは、燃料電池の実出力値と、マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。これにより、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる。
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、セル本体が複数積層された燃料電池をセル本体の積層方向に対して加圧する加圧器を有する加圧ユニットと、温度検出部により検出された燃料電池の温度に基づいて、燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定する荷重決定部と、荷重決定部により決定された加圧荷重指令値に応じて燃料電池を加圧するように加圧ユニットを制御する加圧制御部とを更に備えてもよい。
【００１０】
燃料電池の温度が上昇すると、燃料電池の各部の接触状態が変化するため、接触抵抗が増大し、燃料電池の出力値が低下することがある。そこで、燃料電池システムは、燃料電池の温度に基づいて燃料電池に対する加圧荷重指令値を決定し、その加圧荷重指令値に応じて燃料電池をセル本体の積層方向に対して加圧する。従って、燃料電池の温度が上昇しても、燃料電池の各部の接触抵抗の増大が抑えられるため、燃料電池の出力値の低下が抑制される。このため、燃料電池の出力値が低下した場合には、燃料電池からの燃料及び空気の洩れが要因である可能性が一層高くなる。これにより、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを更に精度良く検知することができる。
【００１１】
加圧器は、燃料電池を空気により加圧するエアーシリンダであってもよい。このように空気で動作するエアーシリンダを使用することにより、加圧器を簡単な構成で且つ安価に実現することができる。
【００１２】
空気供給ユニットは、燃料電池に空気を送る送気器を有し、エアーシリンダは、送気器からの空気により燃料電池を加圧してもよい。この場合には、空気供給ユニットの送気器がエアーシリンダにおける空気の供給源として兼用されるため、エアーシリンダにおける空気の供給源を別途用意しなくて済む。これにより、燃料電池システムのシステム構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料電池からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる燃料電池システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示された燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図３】図１のＡ２−Ａ２線断面図及びＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図４】図１に示されたエアーシリンダ（加圧器）を燃料電池と共に示す側面図である。
【図５】図１に示されたコントローラの機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料と空気とを用いて発電を行う燃料電池２を備えている。燃料電池２は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、燃料である水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。
【００１７】
図２は、燃料電池２の外観を示す斜視図である。図２において、燃料電池２は、スタック３と、このスタック３を上下方向に挟むように配置されたエンドプレート４Ａ，４Ｂとを備えている。スタック３とエンドプレート４Ａ，４Ｂとの間には、絶縁プレート５が配置されている。スタック３、エンドプレート４Ａ，４Ｂ及び絶縁プレート５は、平面視正方形状を呈している。スタック３とエンドプレート４Ａ，４Ｂとは、４つのボルト６により固定されている。
【００１８】
上側のエンドプレート４Ａには、スタック３内に燃料を導入するための燃料導入管７と、スタック３内から燃料を導出するための燃料導出管８と、スタック３内に空気を導入するための空気導入管９と、スタック３内から空気を導出するための空気導出管１０とが取り付けられている。燃料導入管７及び燃料導出管８は、エンドプレート４Ａにおける一方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。空気導入管９及び空気導出管１０は、エンドプレート４Ａにおける他方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。
【００１９】
図３（ａ）は、図２のＡ２−Ａ２線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、エンドプレート４Ａ，４Ｂ及び絶縁プレート５は省略している。
【００２０】
図３において、スタック３は、セル本体１１とインターコネクタ１２とが複数ずつ交互に積層された構造を有している。スタック３の最上層及び最下層は、インターコネクタ１２である。
【００２１】
セル本体１１は、電解質１３と、この電解質１３の上面側に配置された燃料極（アノード）１４と、電解質１３の下面側に配置された空気極（カソード）１５とを有している。セル本体１１は、水素と酸素とを発電反応させる。
【００２２】
インターコネクタ１２は、セル本体１１を燃料極１４側及び空気極１５側から挟むように配置されている。インターコネクタ１２は、耐熱ステンレス鋼等の金属材料から構成されている。インターコネクタ１２は、燃料を導入する燃料導入流路１６と、燃料を導出する燃料導出流路１７と、空気を導入する空気導入流路１８と、空気を導出する空気導出流路１９とを有している。
【００２３】
また、インターコネクタ１２は、燃料極１４と対向する燃料流路形成部２０と、空気極１５と対向する空気流路形成部２１とを有している。燃料流路形成部２０は、燃料極１４に供給される燃料が流れる燃料流路２２を形成する。空気流路形成部２１は、空気極１５に供給される空気が流れる空気流路２３を形成する。燃料流路形成部２０及び空気流路形成部２１は、例えば複数の柱状または壁状の突起が設けられた構造を有している。燃料流路２２は、燃料導入流路１６及び燃料導出流路１７と連通している。空気流路２３は、空気導入流路１８及び空気導出流路１９と連通している。
【００２４】
インターコネクタ１２の燃料導入流路１６に導入された燃料が燃料流路２２を通ってセル本体１１の燃料極１４に供給されると共に、インターコネクタ１２の空気導入流路１８に導入された空気が空気流路２３を通ってセル本体１１の空気極１５に供給されることで、セル本体１１において発電反応が起こる。このとき、未反応の燃料がインターコネクタ１２の燃料導出流路１７を通って排出されると共に、未反応の空気がインターコネクタ１２の空気導出流路１９を通って排出される。
【００２５】
積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１２間におけるセル本体１１の周囲には、環状のシール部材２４がセル本体１１を取り囲むように配置されている。シール部材２４は、燃料と空気とが混合しないように隣り合う２つのインターコネクタ１２間においてセル本体１１をシールすると共に、隣り合う２つのインターコネクタ１２同士を電気的に絶縁する部材である。シール部材２４は、ガラスまたはマイカ等から構成されている。シール部材２４は、燃料導入流路１６及び燃料導出流路１７と連通する燃料通路２４ａと、空気導入流路１８及び空気導出流路１９と連通する空気通路２４ｂとを有している。
【００２６】
図１に戻り、燃料電池２で発生した電力は、コンバータ２５により電力変換されて、リチウムイオン電池等の蓄電デバイス２６に蓄えられる。なお、燃料電池２から排出された未反応の燃料及び空気は、排ガス（オフガス）として混合された状態で燃焼器（図示せず）に送られ、燃焼器において燃焼される。
【００２７】
また、燃料電池システム１は、燃料供給ユニット２７と、空気供給ユニット２８と、加圧ユニット２９とを備えている。
【００２８】
燃料供給ユニット２７は、燃料電池２に燃料を供給する。燃料供給ユニット２７は、燃料である水素を気体の状態で貯蔵する燃料タンク３０と、この燃料タンク３０に貯蔵された燃料を送り出す流量調整弁３１と、この流量調整弁３１から送り出された燃料の温度を上昇させる燃料昇温器３２とを有している。流量調整弁３１の開度が大きくなるほど、流量調整弁３１から送り出される燃料の流量が多くなる。燃料昇温器３２は、例えば燃焼器（前述）により燃焼された排ガスの排熱により燃料を熱交換する熱交換器である。
【００２９】
空気供給ユニット２８は、燃料電池２に空気を供給する。空気供給ユニット２８は、空気を取り込んで圧送するコンプレッサ３３と、このコンプレッサ３３により圧送された空気の温度を上昇させる空気昇温器３４とを有している。コンプレッサ３３は、燃料電池２に空気を送る送気器である。空気昇温器３４は、例えば燃焼器（前述）により燃焼された排ガスの排熱により空気を熱交換する熱交換器である。
【００３０】
加圧ユニット２９は、燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して拘束するように加圧する加圧器であるエアーシリンダ３５と、コンプレッサ３３とエアーシリンダ３５とを接続する空気供給管３６と、この空気供給管３６に配設され、コンプレッサ３３からエアーシリンダ３５に供給される空気の流量を調整する電磁式のエアー調整弁３７とを有している。
【００３１】
エアーシリンダ３５のピストンロッド３５ａの先端は、図４に示されるように、燃料電池２のエンドプレート４Ａの上面に載置された加圧板３８に固定されている。エアーシリンダ３５は、コンプレッサ３３から送り出された空気により燃料電池２を加圧板３８を介して加圧する。
【００３２】
燃料電池２に対する加圧荷重を大きくするときは、エアー調整弁３７の開度を大きくして、エアーシリンダ３５に供給される空気の流量を増やすことで、エアーシリンダ３５の空気圧を高くする。
【００３３】
さらに、燃料電池システム１は、温度センサ３９と、電流センサ４０と、電圧センサ４１と、コントローラ４２と、警報器４３とを備えている。
【００３４】
温度センサ３９は、燃料電池２の温度を検出する温度検出部である。電流センサ４０は、燃料電池２から出力される電流を検出する。電圧センサ４１は、燃料電池２から出力される電圧を検出する。
【００３５】
コントローラ４２は、温度センサ３９の検出値と蓄電デバイス２６の情報とに基づいて所定の処理を行い、流量調整弁３１、コンプレッサ３３及びエアー調整弁３７を制御する。また、コントローラ４２は、電流センサ４０及び電圧センサ４１の検出値に基づいて所定の処理を行い、燃料電池２から燃料及び空気が洩れているかどうかを検知する。
【００３６】
コントローラ４２は、図５に示されるように、マップ記憶部４４と、流量決定部４５と、燃料供給制御部４６と、空気供給制御部４７と、荷重決定部４８と、加圧制御部４９と、出力検出部５０と、洩れ判定部５１とを有している。
【００３７】
マップ記憶部４４は、流量マップ、荷重マップ及び出力値マップを記憶している。流量マップは、燃料電池２の温度及び燃料電池２の要求出力値と燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量との関係を表したマップである。燃料電池２の要求出力値は、燃料電池２に要求される出力値（電力値）であり、蓄電デバイス２６の蓄電量に応じて決まる。具体的には、蓄電デバイス２６の蓄電量が少なくなるほど、燃料電池２の要求出力値が大きくなる。なお、燃料電池２の要求出力値は、使用中のモータ等の負荷から決めてもよい。
【００３８】
燃料電池２の出力値は、温度依存性を有している。具体的には、燃料電池２に供給される流量及び空気の流量が一定である場合には、燃料電池２の温度が高くなるほど燃料電池２の出力値が大きくなる。そこで、流量マップは、燃料電池２の要求出力値が一定である場合は、燃料電池２の温度が低いほど燃料及び空気の流量が多くなるように設定され、燃料電池２の温度が一定である場合は、燃料電池２の要求出力値が大きくなるほど燃料及び空気の流量が多くなるように設定されている。
【００３９】
荷重マップは、燃料電池２の温度と燃料電池２に付与される加圧荷重との関係を表したマップである。燃料電池２の温度が上昇すると、燃料電池２の各部（電解質１３、燃料極１４、空気極１５、インターコネクタ１２及びボルト６）の材料の線膨張係数の違いによってボルト６が緩みやすくなる。ボルト６が緩むと、燃料電池２の各部の接触状態が変化するため、燃料電池２の各部の接触抵抗が高くなり、結果的に燃料電池２の出力値が下がる。そこで、荷重マップは、燃料電池２の温度が高くなるほど加圧荷重が大きくなるように設定されている。
【００４０】
出力値マップは、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池２の出力値との関係を表すマップである。燃料電池２の出力値は、燃料電池２で発生した電力値であり、燃料電池２で発生した電流値及び電圧値の積で表される。出力値マップは、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量が多くなるほど燃料電池２の出力値が大きくなるように設定されている。
【００４１】
流量決定部４５は、温度センサ３９により検出された燃料電池２の温度と燃料電池２の要求出力値とに基づいて、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量指令値を決定する。具体的には、流量決定部４５は、マップ記憶部４４に記憶された流量マップを用いて、燃料電池２の温度及び燃料電池２の要求出力値に対応する燃料及び空気の流量をそれぞれ燃料及び空気の流量指令値とする。
【００４２】
燃料供給制御部４６は、流量決定部４５により決定された燃料の流量指令値に応じて燃料電池２に燃料を供給するように燃料供給ユニット２７の流量調整弁３１を制御する。具体的には、燃料供給制御部４６は、燃料の流量指令値に応じた制御信号を流量調整弁３１に送出することで、流量調整弁３１の開度を制御する。これにより、当該流量指令値に相当する流量の燃料が燃料電池２に供給されることとなる。
【００４３】
空気供給制御部４７は、流量決定部４５により決定された空気の流量指令値に応じて燃料電池２に空気を供給するように空気供給ユニット２８のコンプレッサ３３を制御する。具体的には、空気供給制御部４７は、空気の流量指令値に応じた制御信号をコンプレッサ３３に送出することで、コンプレッサ３３の回転数を制御する。これにより、当該流量指令値に相当する流量の空気が燃料電池２に供給されることとなる。
【００４４】
荷重決定部４８は、温度センサ３９により検出された燃料電池２の温度に基づいて、燃料電池２に対する加圧荷重指令値を決定する。具体的には、荷重決定部４８は、マップ記憶部４４に記憶された荷重マップを用いて、燃料電池２の温度に対応する加圧荷重を加圧荷重指令値とする。なお、荷重決定部４８は、燃料電池２の温度に加えて燃料電池２の要求出力値も考慮して加圧荷重指令値を決定してもよい。
【００４５】
加圧制御部４９は、荷重決定部４８により決定された加圧荷重指令値に応じて燃料電池２を加圧するように加圧ユニット２９のエアー調整弁３７を制御する。具体的には、加圧制御部４９は、加圧荷重指令値に応じた制御信号をエアー調整弁３７に送出することで、エアー調整弁３７の開度を制御する。これにより、エアーシリンダ３５によって加圧荷重指令値に相当する加圧荷重が燃料電池２に与えられることとなる。
【００４６】
出力検出部５０は、電流センサ４０により検出された電流値と電圧センサ４１により検出された電圧値とに基づいて、燃料電池２の実出力値（実際の出力値）を検出する。具体的には、出力検出部５０は、電流センサ４０により検出された電流値と電圧センサ４１により検出された電圧値とを積算することにより、燃料電池２で発生する電力値を燃料電池２の実出力値として検出する。
【００４７】
洩れ判定部５１は、出力検出部５０により検出された燃料電池２の実出力値と、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池２の出力値とを比較して、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。具体的には、洩れ判定部５１は、燃料電池２の実出力値が、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池２の出力値よりも所定量以上小さいときに、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたと判断する。なお、所定量は、実験等により適宜設定される。
【００４８】
洩れ判定部５１は、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたと判断したときに、警報信号を警報器４３に送出し、警報器４３に警報表示させたり、警報器４３から警報音を発生させる。
【００４９】
以上のような本実施形態の燃料電池システム１においては、シール部材２４の劣化等により燃料電池２から燃料及び空気が洩れると、燃料電池２の出力値が低下する。そこで、コントローラ４２は、燃料電池２に供給される燃料及び空気の流量と燃料電池２の出力値との関係を表す出力値マップを予め記憶しておく。コントローラ４２は、まず燃料電池２の温度と燃料電池２の要求出力値とに基づいて燃料及び空気の流量指令値を決定し、燃料の流量指令値に応じて燃料電池２に燃料を供給するように流量調整弁３１を制御すると共に、空気の流量指令値に応じて燃料電池２に空気を供給するようにコンプレッサ３３を制御し、その時の燃料電池２の実出力値を検出する。そして、コントローラ４２は、燃料電池２の実出力値と、出力値マップにおける燃料の流量指令値及び空気の流量指令値に対応する燃料電池の出力値とを比較して、燃料電池２から燃料及び空気の少なくとも一方が洩れたかどうかを判定する。これにより、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れを精度良く検知することができる。
【００５０】
また、上述したように、燃料電池２の温度が上昇すると、燃料電池２の各部の接触抵抗が増大し、燃料電池２の出力値が低下することがある。そこで、コントローラ４２は、燃料電池２の温度に基づいて燃料電池２に対する加圧荷重指令値を決定し、その加圧荷重指令値に応じてエアー調整弁３７を制御する。すると、エアーシリンダ３５によって燃料電池２がセル本体１１の積層方向に対して適切に加圧される。従って、燃料電池２の温度が上昇しても、燃料電池２の各部の接触抵抗の増大が抑えられるため、燃料電池２の出力値の低下が抑制される。このため、燃料電池２の出力値が低下した場合には、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れが要因である可能性が一層高くなる。これにより、燃料電池２からの燃料及び空気の洩れを更に精度良く検知することができる。
【００５１】
さらに、空気で動作するエアーシリンダ３５によって燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧するので、燃料電池２を加圧する加圧器を簡単な構成で且つ安価に実現することができる。
【００５２】
このとき、空気供給ユニット２８のコンプレッサ３３がエアーシリンダ３５における空気の供給源として兼用されるため、エアーシリンダ３５における空気の供給源を別途用意しなくて済む。これにより、燃料電池システム１のシステム構成を簡素化することができる。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、エアーシリンダ３５は、空気供給ユニット２８の一部であるコンプレッサ３３からの空気により燃料電池２を加圧しているが、エアーシリンダ３５に対する空気の供給源としては、当該コンプレッサ３３とは別のコンプレッサまたはブロワー等であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、エアーシリンダ３５により燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧しているが、燃料電池２を加圧する加圧器としては、特にエアーシリンダ３５には限られず、例えばサーボモータ及びロッドを用いたサーボプレス等であってもよい。
【００５５】
さらに、上記実施形態では、燃料電池２をセル本体１１の積層方向に対して加圧する加圧器であるエアーシリンダ３５を備えているが、例えばセル本体１１の積層数が少なく、燃料電池２の温度が上昇しても燃料電池２の出力値が殆ど低下しないような場合には、特に加圧器を備えなくてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、コンプレッサ３３により燃料電池２に空気を供給しているが、燃料電池２に空気を送る送気器としては、特にコンプレッサ３３には限られず、ブロワー等であってもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、燃料電池２から出力される電力値を燃料電池２の出力値としているが、燃料電池２の出力値としては特に電力値には限られず、燃料電池２から出力される電流値または電圧値としてもよい。この場合には、燃料電池システムは、電流センサ４０及び電圧センサ４１の何れか一方のみを備えていればよい。
【００５８】
さらに、上記実施形態では、燃料として水素を貯蔵する燃料タンク３０を備えており、燃料タンク３０内の水素が流量調整弁３１により燃料電池２に供給されるが、特にその形態には限られない。燃料電池システムは、燃料としてアンモニア、軽油または都市ガス等を貯蔵する燃料タンクと、この燃料タンク内の燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器とを備え、改質器により生成された改質ガスを燃料電池２に供給してもよい。このとき、燃料の種類によっては、燃料タンク内の燃料を流量調整弁ではなくポンプにより改質器に送り出してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、１１…セル本体、２４…シール部材、２７…燃料供給ユニット、２８…空気供給ユニット、２９…加圧ユニット、３３…コンプレッサ（送気器）、３５…エアーシリンダ（加圧器）、３９…温度センサ（温度検出部）、４４…マップ記憶部、４５…流量決定部、４６…燃料供給制御部、４７…空気供給制御部、４８…荷重決定部、４９…加圧制御部、５０…出力検出部、５１…洩れ判定部。
【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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