(57)【要約】【課題】セル面内状態の推定結果に基づきセル面内の水分布を改善する。【解決手段】燃料電池は、電解質膜をアノードとカソードとで挟んだセルを面方向に分割した複数の小面積部分の集合体として扱い、小面積部分毎のアノード及びカソードの湿潤状態を推定する推定手段と、推定結果に基づき湿潤状態が異常な小面積部分のアノード又はカソードを判定する判定手段と、湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードの一方に対し、当該小面積部分におけるアノード及びカソードの他方、若しくは他の小面積部分のアノード又はカソードに存する水を移動させる、又は湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードに存する水を移動させる制御手段とを含む。【選択図】図２
2009283282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜をアノードとカソードとで挟んだセルを面方向に分割した複数の小面積部分の集合体として扱い、小面積部分毎のアノード及びカソードの湿潤状態を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定結果に基づき、湿潤状態が異常な小面積部分のアノード又はカソードを判定する判定手段と、
湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードの一方に対し、当該小面積部分におけるアノード及びカソードの他方、若しくは他の小面積部分のアノード又はカソードに存する水を移動させる、又は湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードに存する水を移動させる制御手段と
を含む燃料電池システム。
【請求項２】
アノードの各小面積部分は前記セル内の燃料ガス流路に沿って配置されるとともに、カソードの各小面積部分は前記セル内の酸化剤ガス流路に沿って配置されており、
前記制御手段は、前記判定手段によって乾燥状態の小面積部分のアノード及びカソードの一方が検出された場合に、当該アノード及びカソードの一方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の前記セルに対する入口側の圧力を上昇させる
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
アノードの各小面積部分は前記セル内の燃料ガス流路に沿って配置されるとともに、カソードの各小面積部分は前記セル内の酸化剤ガス流路に沿って配置されており、
前記制御手段は、前記判定手段によって乾燥状態の小面積部分のアノード及びカソードの一方が検出された場合に、当該アノード及びカソードの他方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の背圧を上昇させる一方で、当該アノード及びカソードの一方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の前記セルに対する入口側の圧力を上昇させる
請求項１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、燃料電池のセル面の湿潤状態を調整する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を安定、且つ高効率(高性能)で運転するには、ガス供給(ガスの供給量、流速、湿度、圧力、温度)や冷却温度を各条件で最適化する必要がある。時に、自動車のような移動体に搭載される燃料電池は、それが搭載される環境や適用すべき運転条件の範囲が広く、且つ過渡運転にも対応する必要がある。
【０００３】
従来、燃料電池のセルスタックに要求される負荷(電力)に対して、上記したガス供給や冷却温度を制御したり、発電電圧値に基づいて負荷に制限をかけたりするような制御が行われている。また、燃料電池の製品毎のバラツキを補償するため、余剰分を含むガス供給、これに応じたガス排気による効率低下が生じている。
【０００４】
その結果、セルスタック本体のみならず、補機部品の点数が多くなるとともに、体格が大きくなり、コスト高を招いている。
【特許文献１】特開２００４−１４６２６７号公報
【特許文献２】特開２００６−３２０９４号公報
【特許文献３】特開２００２−１７５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池を安定且つ高効率で運転するには、セル面内ができるだけ均一に最小ガス供給量で発電する必要がある。セル面内の分布が大きいと、効率低下だけでなく、セルの劣化を促進する虞があった。しかし、セル面内の分布をセンサを用いて検出する場合には、多数のセンサが必要となり、発電有効面積の減少、システムの複雑化、高コストを招来する可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、セル面内状態の推定結果に基づき、セル面内の水分布を改善可能な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】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、電解質膜をアノードとカソードとで挟んだセルを面方向に分割した複数の小面積部分の集合体として扱い、小面積部分毎のアノード及びカソードの湿潤状態を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定結果に基づき、湿潤状態が異常な小面積部分のアノード又はカソードを判定する判定手段と、
湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードの一方に対し、当該小面積部分におけるアノード及びカソードの他方、若しくは他の小面積部分のアノード又はカソードに存する水を移動させる、又は湿潤状態が異常な小面積部分のアノード及びカソードに存する水を移動させる制御手段と
を含む燃料電池システムである。
【０００８】
本発明によると、或る小面積部分のアノード又はカソードの湿潤状態が異常(乾燥(ドライアップ)、又はフラッディング)であると判定手段により判定されると、制御手段がそれに応じた制御を行う。例えば、或る小面積部分のアノード及びカソードの一方が乾燥状態
である場合には、当該アノード及びカソードの一方へ、当該アノード及びカソードの他方、又は他の小面積部分に存する水を移動させる。或いは、或る小面積部分のアノード及びカソードの一方がフラッディング状態である場合には、そこに存する水を移動させる。これによって、各小面積部分の水部分布を適正にすることができる。
【０００９】
本発明において、アノードの各小面積部分は前記セル内の燃料ガス流路に沿って配置されるとともに、カソードの各小面積部分は前記セル内の酸化剤ガス流路に沿って配置されており、
前記制御手段は、前記判定手段によって乾燥状態の小面積部分のアノード及びカソードの一方が検出された場合に、当該アノード及びカソードの一方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の前記セルに対する入口側の圧力を上昇させるように構成可能である。
【００１０】
このようにすることで、対応するガス流路上のガスの流れが増し、当該アノード及びカソードの一方の上流側に位置する小面積部分の電極からの水を当該アノード及びカソードの一方に移動させることができる。
【００１１】
また、本発明において、アノードの各小面積部分は前記セル内の燃料ガス流路に沿って配置されるとともに、カソードの各小面積部分は前記セル内の酸化剤ガス流路に沿って配置されており、
前記制御手段は、前記判定手段によって乾燥状態の小面積部分のアノード及びカソードの一方が検出された場合に、当該アノード及びカソードの他方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の背圧を上昇させる一方で、当該アノード及びカソードの一方に対応する燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の前記セルに対する入口側の圧力を上昇させるように構成されていても良い。
【００１２】
このようにすれば、当該アノード及びカソードの他方に存する水が対応するガス流路の背圧上昇により電解質膜を介して一方の当該アノード及びカソードの一方側に移動し、移動した水を当該アノード及びカソードの一方に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セル面内状態の推定結果に基づき、セル面内の水分分布を改善可能することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１５】
本実施形態では、時々刻々変化するセル面内の分布を正確に把握する方法を提供する。即ち、セル面内の状態推定(電流密度、湿度、酸素(Ｏ２)分圧、水素分圧等)に基づいて、運転条件を最適化する燃料電池システムを提供する。
〈燃料電池システムの構成〉
図１Ａは、実施形態に係る燃料電池システム１の構成例を示す。図１において、燃料電池システム１は、燃料電池スタック２、燃料電池スタック２のアノード側に燃料ガスである水素を供給する水素貯蔵タンク３、及び燃料電池スタック２のカソード側に酸化剤ガスである酸素を含む空気を供給する空気圧縮機４を備えている。また、燃料電池システム１は、各機器を制御する制御装置５（ＥＣＵ）を備えている。
【００１６】
なお、本実施形態に係る燃料電池システム１は、電気モータで走行する燃料電池自動車に搭載されることを前提としている。しかし、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明に係る燃料電池システムは、地上に設置したり、自動車以外の移動媒体に搭載したり
してもよい。
【００１７】
燃料電池スタック２は、燃料電池自動車等の移動媒体に適する高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）であり、水素と酸素の供給を受けて発電する。燃料電池スタック２は、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素との電気化学反応によって発電する膜電極接合体（ＭＥＡ）を多数備えており、これら膜電極接合体を有する燃料電池セルが積層されていることにより、所望の電圧を出力するように構成されている。
【００１８】
燃料電池システム１は、水素貯蔵タンク３から燃料電池スタック２へ水素を供給する通路の途中に、水素入口弁(レギュレータ)６を備えている。水素入口弁６は、制御装置５の指令で開度を調整可能なコントロールバルブであり、水素貯蔵タンク３から燃料電池スタック２に流れる水素を制御する。
【００１９】
また、燃料電池システム１は、燃料電池スタック２のアノード側から大気へ水素オフガスを放出する通路の途中に水素出口弁７を備えている。水素出口弁７は、制御装置５の指令で開度を調整可能なコントロールバルブであり、大気へ放出するオフガスを制御する。
【００２０】
また、燃料電池システム１は、空気圧縮機４から燃料電池スタック２へ空気を供給する通路の途中に、加湿器８を備えている。加湿器８は、制御装置５の指令に応じて空気圧縮機４から燃料電池スタック２へ流れる空気の湿度を制御する。
【００２１】
また、燃料電池システム１は、燃料電池スタック２のカソード側から大気へ空気オフガスを放出する通路の途中に空気出口弁９を備えている。空気出口弁９は、制御装置５の指令で開度を調整可能なコントロールバルブであり、大気へ放出するオフガスを制御することができる。
【００２２】
制御装置５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び入出力インターフェース等で構成されており、空気圧縮機４、加湿器８、空気出口弁９、水素入口弁６、及び水素出口弁７を制御する。なお、制御装置５は、ＲＯＭの内部に電流密度マップや水移動量マップ、抵抗値マップが格納されている。これらマップについては後述する。図１Ｂにおいて、制御装置５の機能ブロック図を示す。
【００２３】
図１Ｂにおいて示すように、制御装置５は、ＣＰＵがＲＡＭ等の記憶装置に格納された制御プログラムを、記憶装置に格納されたデータを用いて実行することによって、所定の演算処理が実行する。これによって、セル面内の状態シミュレーション結果を算出する(セル面内の状態推定を行う)状態推定部５Ａ、セル面内のドライアップを判定するドライアップ判定部５Ｂ、セル面内のフラッディングを判定するフラッディング判定部５Ｃ、ドライアップ又はフラッディングに応じた運転条件を決定する運転条件決定部５Ｄ、及び運転条件に従って燃料電池スタック２の運転(発電)を制御する制御部５Ｅとしての諸機能が実現される。
【００２４】
状態推定部５Ａが本発明の推定手段に相当し、ドライアップ判定部５Ｂ及びフラッディング判定部５Ｃが本発明の判定手段に相当し、運転条件決定部５Ｄ及び制御部５Ｅが本発明の制御手段に相当する。なお、本実施形態では、ドライアップ(乾燥状態)とフラッディングの双方を検出及び制御する構成を示すが、双方の制御が必須ではなく、少なくとも一方の検出及び制御がなされるようにすることもできる。
【００２５】
なお、制御装置５は、水素入口弁６と燃料電池スタック２との間の通路に設けられた水素流量センサ１０から燃料電池セルのアノード側を流れる水素(燃料ガス)の流量を検知す
る。また、制御装置５は、加湿器８と燃料電池スタック２との間の通路に設けられた空気流量センサ１１および湿度センサ１２から、燃料電池セルのアノード側に流入する空気(酸化剤ガス)の流量および湿度を検知する。
〈ＥＣＵによる制御〉
次に、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転制御について説明する。図２は、燃料電池システム１の制御フロー図である。以下、図２に示す制御フロー図を参照しながら、燃料電池システム１の運転制御について説明する。
《状態推定シミュレーション(Ｓ００１)》
燃料電池自動車に乗車した運転者によって燃料電池システム１が起動されると、制御装置５は、水素入口弁６および水素出口弁７を開いて燃料電池スタック２に燃料ガスである水素を供給すると共に、空気出口弁９を開いて空気圧縮機４を起動することで燃料電池スタック２に酸化剤ガスである酸素を含む空気を供給する。
【００２６】
制御装置５(状態推定部５Ａ)は、燃料電池スタック２への水素と酸素の供給を開始したら、燃料電池スタック２に電気的負荷（燃料電池自動車を走行させるモータや補機類）を接続する。これにより、燃料電池スタック２内の膜電極接合体で水素と酸素の電気化学反応による発電が開始される。制御装置５は、発電の開始と同時に膜電極接合体の表面の状態推定シミュレーションを開始する。
【００２７】
図３は、状態推定シミュレーションのモデルを示す。本実施形態に係る制御装置５は、膜電極接合体の表面の状態推定シミュレーションを行うに当たり、膜電極接合体の表面をガスの流路(燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路)に沿って複数個の区域に分割した、図３に示すモデルに基づいて状態推定シミュレーションを行う。すなわち、一つの区域内の状態（例えば、湿度や電流密度等）は均一とみなし、各区域で発生する生成水の量や水の収支量を計算することで、膜電極接合体の表面の水分布の推定を行う。
【００２８】
制御装置５は、図３に示すように、セル面を複数の小面積の集合体として取り扱う。即ち、膜電極接合体(ＭＥＡ)を面方向に３０の区域（これらの各区域を、以下、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に区域１、区域２、・・・区域３０と呼ぶ）に分割したモデル（以下、分割モデルという）で状態推定シミュレーションを行うことを前提としている。なお、本実施形態では３０の区域(計算格子)に分割されたモデルを適用しているが、区域の数は適宜変更可能である。
【００２９】
制御装置５は、膜電極接合体の表面の状態をシミュレーションするにあたり、区域内で電気化学反応により生成される生成水の量、上流側の区域で生成され、ガスの流れによって流入してくる生成水の量、および区域内に残留している生成水の量を区域毎にそれぞれ合算する。制御装置５は、区域毎の生成水量を算出することにより、膜電極接合体の表面の水分布をシミュレートすることができる。また、制御装置５は、水分布から電流密度や抵抗値をシミュレートすることができる。
【００３０】
以下、状態推定シミュレーションについて、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、膜電極接合体のカソード側の表面の状態推定シミュレーションのみ説明するが、アノード側の表面の状態推定シミュレーションも同様の方法で行う。
【００３１】
制御装置５は、状態推定シミュレーションを行うにあたり、まず、燃料電池スタック２に供給している空気の湿度と流量を湿度センサ１２および空気流量センサ１１で取得する。ここで、区域１は空気圧縮機４によって送られる空気が最初に流れる区域である。このため、制御装置５は、湿度センサ１２で検出した湿度を区域１の湿度として取得する。
【００３２】
次に、制御装置５は、区域２の湿度をシミュレーションする。制御装置５は、区域２の
湿度をシミュレーションするにあたり、まず、電流密度マップを参照して区域１の電流密度を取得する。
【００３３】
図４は、電流密度マップの一例を示す。図４に示すように、電流密度マップは、湿度と酸素濃度に応じた単位区域あたりの電流密度を示している。制御装置５は、上述した処理により取得した区域１の湿度と電流密度マップとから区域１の電流密度を取得する。例えば、湿度センサ１２で湿度４０％を検出していれば、区域１の電流密度１．４８５７６９を取得する。なお、区域１は空気圧縮機４によって送られる空気が最初に流れる区域であるから、酸素濃度は２１％である。
【００３４】
次に、制御装置５は、取得した電流密度と空気の流量とを以下の式（１）に代入し、区域１で消費される酸素の量を演算する。なお、ここで演算しようとしている区域は区域１であるからｎ＝１である。区域２〜３０を演算する場合は、ｎ＝２，３，・・・３０と順次繰り上げる。また、Ｉ（ｎ）は電流密度、Ｆ（ｔ）は空気の流量である。ここでは１回目の演算であるため、ｔ＝１である。
【００３５】
Ｏ2＿ｏｆｆ（ｎ，ｔ）＝Ｉ（ｎ）／４／Ｆ（ｔ）＊２２．４＊６０／０．２０８・・・式（１）
次に、制御装置５は、取得した電流密度と空気の流量とを以下の式（２）に代入し、区域１で生成される生成水の量を演算する。
【００３６】
Ｈ2Ｏ（ｎ，ｔ）＝Ｉ（ｎ）／２／Ｆ（ｔ）＊２２．４＊６０・・・式（２）
次に、制御装置５は、区域１の酸素濃度から、上記の式（１）から算出した区域１で消費される酸素の量を減算し、区域２の酸素濃度を算出する。すなわち、制御装置５は、以下の式（３）に基づいて区域２の酸素濃度を算出する。なお、算出する酸素濃度は区域２であるから、ｎ＝２である。以下の式（３）は、ある区域内の酸素濃度を、上流側の区域の酸素濃度から上流側の区域で消費された酸素の量を減算することで算出している。
【００３７】
Ｏ2（ｎ，ｔ）＝Ｏ2（ｎ−１，ｔ−１）−Ｏ2＿ｏｆｆ（ｎ−１，ｔ−１）・・・式（３）
次に、制御装置５は、区域内に残留していた生成水の量に上流側から流入する生成水の量を加算し、区域内の水の量を算出する。なお、これら残留していた生成水の量や流入してくる生成水の量は水の状態に応じた移動速度係数が加味される。すなわち、制御装置５は、以下の式（４）に基づいて区域２の湿度を算出する。
【００３８】
Ｈ2Ｏ＿Ｃａ（ｎ，ｔ）＝｛１−ｋ（ｎ，ｔ−１）｝＊Ｈ2Ｏ＿Ｃａ（ｎ，ｔ−１）＋ｋ（ｎ−１，ｔ）＊｛Ｈ2Ｏ＿Ｃａ（ｎ−１，ｔ）＋Ｈ2Ｏ（ｎ−１，ｔ）−Ｈ2Ｏ＿ｍ（ｎ−１）｝・・・式（４）
但し、ｋ（ｎ，ｔ）は水滴の大きさに応じた移動速度係数である。ここでは、１回目の計算（ｔ＝１）なのでＲＨ％＜１００と仮定し、ｋ（ｎ，１）＝１として演算する。
【００３９】
なお、ここで、区域１が上流側から取得した水の量は、空気圧縮機４から送られる空気に含まれる水の量であるから、Ｈ2Ｏ＿Ｃａ（１，１）は湿度センサ１２で測定された値となる。また、区域１に残留する水の量、すなわち、Ｈ2Ｏ＿ｍ（１）は、ＲＯＭに記憶された水移動量マップから決定される。
【００４０】
図５は、水移動量マップの一例を示す。図５において示すように、水移動量マップは、湿度と酸素濃度に応じた単位区域あたりの水の吸収量（残留量）を示している。制御装置５は、この水移動量マップからＨ2Ｏ＿ｍ（ｎ−１）を取得する。すなわち、例えば区域１の湿度が４０％で酸素濃度２１％であれば、区域１に残留する水の量Ｈ2Ｏ＿ｍ（１）
＝−０．００７６１が取得される。
【００４１】
なお、上記式（１）〜（４）は、カソード側の状態をシミュレーションする際の式であり、アノード側の状態をシミュレーションする際は、上記の式（３）および式（４）を以下の式に置き換える。
【００４２】
Ｈ2（ｎ，ｔ）＝Ｈ2（ｎ−１，ｔ−１）＋Ｈ2＿ｏｆｆ（ｎ−１，ｔ−１）・・・式（３’）
Ｈ2Ｏ＿Ａｎ（ｎ）＝｛１−ｋ（ｎ，ｔ−１）｝＊Ｈ2Ｏ＿Ａｎ（ｎ，ｔ−１）＋ｋ（ｎ＋１，ｔ）＊｛Ｈ2Ｏ＿Ａｎ（ｎ＋１，ｔ）−Ｈ2Ｏ＿ｍ（ｎ＋１）｝・・・式（４’）
制御装置５（水分布推定部５Ｃ）は、上記の式（１）〜（４）を用いた演算処理をｎ＝１からｎ＝３０まで繰り返すことで区域１から区域３０までの各区域の湿度を取得し、膜電極接合体の表面の状態をシミュレーションする。
【００４３】
図６は、状態推定シミュレーションの結果の一例を示す。図６に示すように、カソード側の水分布は、上流側（ｎ＝１）から下流側（ｎ＝３０）になるに従って徐々に湿度が高くなる。なお、図６において示す抵抗値のグラフは、ＲＯＭに記憶された抵抗値マップに基づいてプロットされたものである。
【００４４】
図７は、抵抗値マップの一例を示す。図７において示すように、抵抗値マップは、湿度と酸素濃度に応じた単位区域あたりの抵抗値を示している。制御装置５は、各区域の湿度（Ｈ2Ｏ＿Ｃａ（ｎ，ｔ））と酸素濃度（Ｏ2（ｎ，ｔ））とから各区域の抵抗値を取得し、膜電極接合体の表面の抵抗値の分布をシミュレーションする。
【００４５】
上述したような状態推定シミュレーションによって、セル面内状態の推定結果が得られる(図２、Ｓ００２)
〈ドライアップ傾向判定(図２、Ｓ００３)〉
上述したセル面内の状態推定シミュレーションは、制御装置５の状態推定部５Ａによって、所定の周期で繰り返し実行される。制御装置５のドライアップ判定部５Ｂは、状態推定シミュレーション結果として状態推定部５Ａで算出される各種のパラメータを受け取り、燃料電池スタック２の各セルについて、ドライアップ(乾燥)が生じているか否かを判定する。図２に示すＳ００３〜Ｓ００９の処理は、セル毎に実行される。
【００４６】
ここに、ドライアップ判定部５Ｂは、セルのドライアップ判定に用いるパラメータとして、図３に示したような一次元面内状態分布推定モデルを用い、状態推定部５Ａから出力される複数のパラメータを用いて、ドライアップ判定に用いるパラメータとして、(１)湿度及び湿度低下速度、(２)膜抵抗及び膜抵抗上昇速度を得る。
【００４７】
ドライアップ判定部５Ｂは、(１Ａ)湿度、及び(１Ｂ)湿度低下速度に関して、以下の値をセル面内状態推定の周期毎且つセル毎に算出することができる。
(１ａ)セルにおけるアノード及びカソードの全体平均値
(１ｂ)セルにおけるアノード全体の平均値
(１ｃ)セルにおけるカソード全体の平均値
(１ｄ)セルにおけるアノードの各区域(計算格子)の値
(１ｅ)セルにおけるカソードの各区域(計算格子)の値
ドライアップ判定部５Ｂは、状態推定部５Ａから、上記(１ｄ)及び(１ｅ)に相当する各区域の湿度を得ることができる。アノードの各区域の湿度を合算し、合計値を区域数で割ることで、(１ｂ)アノード全体の湿度平均値を得ることができる。また、ドライアップ判定部５Ｂは、カソードの各区域の湿度を合算し、合計値を区域数で割ることで、(１ｃ)カソード全体の湿度平均値を得ることができる。さらに、ドライアップ判定部５Ｂは、(１
ｂ)及び(１ｃ)として算出された湿度平均値をそれぞれ合算して２で割ることで、(１ａ)アノード及びカソード(セル)の湿度平均値を得ることができる。
【００４８】
また、ドライアップ判定部５Ｂは、(２Ａ)膜抵抗、(２Ｂ)膜抵抗上昇速度に関して、以下の値を周期毎に算出することができる。
(２ａ)セルにおける全体平均値
(２ｂ)セルにおける各区域(計算格子)の値
ドライアップ判定部５Ｂは、状態推定部５Ａから、上記(２ｂ)に相当する各区域の膜抵抗値を得ることができる。各区域の膜抵抗値を合算し、各合計値を区域数で割ることで、(２ａ)アノード全体の膜抵抗平均値を得ることができる。
【００４９】
このようにして、ドライアップ判定部５Ｂは、上記した(１Ａ)湿度及び(２Ａ)膜抵抗を算出することができる。
【００５０】
さらに、ドライアップ判定部５Ｂは、上記(１ａ)〜(１ｅ)、(２ａ)及び(２ｂ)の値を所定周期毎に取得し、所定分過去の(例えば一つ前)の算出結果との時間的変化を算出することで、(１ａ)〜(１ｅ)にそれぞれ対応する(１Ｂ)湿度低下速度、及び(２ａ)及び(２ｂ)にそれぞれ対応する(２Ｂ)膜抵抗上昇速度を算出することができる。
【００５１】
ドライアップ判定部５Ｂは、燃料電池システム１の運転の定常時及び過渡時の双方において、以下の条件の少なくとも一つに該当する場合には、ドライアップ傾向にあると判定することができる。(Ａ)或る閾値以下の湿度を持つ区域(各電極の湿度、両電極平均湿度)がある。
(Ｂ)或る閾値以上の抵抗値を持つ区域がある。
(Ｃ)或る閾値以下で湿度低下の時間勾配が大きい区域(各電極の湿度、両電極平均湿度)がある。
(Ｄ)或る閾値以上で抵抗上昇の時間勾配が大きい区域がある。
【００５２】
上記(Ａ)又は(Ｂ)のみでのドライアップ判定が可能であるが、近い将来においてドライアップとなる区域も後述する制御での改善対象とするために、その(Ｃ)湿度低下速度や(Ｄ)抵抗値上昇速度を考慮に入れることにしている。
例えば、制御装置５に備えられた記憶装置には、図８Ａに示すような、両極(セルのアノード及びカソード)に対応するドライアップ判定用のマップを示すマップデータと、図８Ｂに示すような各極(アノード、カソード)に対応するドライアップ判定用のマップを示すマップデータとを備えている。各マップは、湿度と湿度低下速度とから求まるドライアップの有無を示す閾値線を有している。図８Ｂでは、アノードとカソードとに共通なマップを示しているが、アノード及びカソードのそれぞれに対応するマップを用意しても良い。
【００５３】
また、制御装置５に備えられた記憶装置(ＲＡＭ、ＲＯＭ等)には、図９に示すような、セルに対する抵抗値と抵抗値上昇速度との関係を示すマップを示すマップデータが予め用意されている。マップは、抵抗値と抵抗値上昇速度とから求まるドライアップの有無を示す閾値線を有している。なお、図８Ａ及びＢ並びに図９に示した閾値線は、実験等によって予め求められる。また、上記したマップは、セル毎に、且つ区域毎に用意することもできる。
【００５４】
ドライアップ判定部５Ｂは、セルの各区域の湿度(絶対値)及び湿度低下速度に対するプロット点を求め、図８Ａ及び図８Ｂの各マップと対比する。このとき、或る区域の湿度及び湿度低下速度に対するプロット点が、各マップ中の閾値線よりも下方に存する場合には
、その区域がドライアップ傾向にあるとそれぞれ判定することができる。なお、ドライアップの判定には、図８Ａ及び図８Ｂに示した二つのマップのうち、図８Ｂに示した各電極に対応するマップを少なくとも用いて判定することができる。
【００５５】
また、ドライアップ判定部５Ｂは、セルの各区域の膜抵抗値(絶対値)及び抵抗値上昇速度に対するプロット点を求め、或る区域の抵抗値及び抵抗値上昇速度のプロット点が、図９に示すようなマップの閾値線よりも上方に存する場合に、その区域がドライアップであると判定することができる。
【００５６】
本実施形態では、或る区域に対するプロット点が、図８Ａ及びＢ並びに図９に示したマップのいずれかにおいて、ドライアップ傾向を示す領域に存する場合に、その区域がドライアップであるとドライアップ判定部５Ｂは判定する。但し、これらのマップに対する複数の判定結果がドライアップ傾向を示す場合に、その区域がドライアップであると判定するようにすることもできる。  ドライアップ判定部５Ｂは、ドライアップ傾向と判定した場合(図２、Ｓ００４，ＹＥＳ)には、運転条件決定指示を運転条件決定部５Ｃに渡す。運転条件決定指示は、少なくともドライアップ傾向にある区域を含むセルの両電極に関する各区域の湿度(絶対値)を含む。なお、ドライアップ判定部５Ｂは、ドライアップ傾向と判定しない場合(図２、Ｓ００４，ＮＯ)には、処理をＳ００１に戻す。
【００５７】
〈ドライアップ改善運転条件決定(図２、Ｓ００５)〉
運転条件決定部５Ｃは、ドライアップ判定部５Ｂから、運転条件決定指示を受け取ると、以下のようなドライアップを回避又は解消(改善)するための運転条件の決定処理を行う。判断の前提として、図１０に示すような一次元面内状態分布推定モデルを考慮する。
【００５８】
図１０において、セルは、その面方向において複数の区域(計算格子)に分割されており、電解質膜を挟んで上側の領域がアノード(ＡＮ)と規定され、紙面の左側から右側へ向かって燃料ガスが流れるものとする。一方、膜の下側の領域がカソード(ＣＡ)と規定され、紙面の右側から左側へ向かって酸化剤ガスが流れるものとする。
【００５９】
運転条件決定部５Ｃは、例えば、ドライアップ判定部５Ｂから、アノード及びカソードの各区域の湿度(絶対値)と、ドライアップ傾向と判定された位置(図１０では、アノードの出口付近の区域ｎ)とを含む運転条件決定指示を受け取る。
【００６０】
すると、運転条件決定部５Ｃは、ドライアップ傾向にある区域の位置に基づき、その区域を有する電極における、当該区域の前後に存する区域の湿度から、アノードとカソードとの間の水移動を促進する必要があるか否かを判定する。
【００６１】
例えば、図１０に示したように、アノードの出口付近の区域ｎがドライアップ傾向と判定された場合には、運転条件決定部５Ｃは、区域ｎの上流側に位置するアノードの各区域１〜(ｎ−１)の湿度を参照し、区域ｎに移動させるに十分な湿度を有する区域を検出する。
【００６２】
このとき、図１１に示すように、アノードの入口付近の区域１の湿度が十分な水を有する場合には、運転条件決定部５Ｃは、アノードの区域１から区域ｎへセル面内の水移動を行う(同極面内で水移動を促進する)ことを運転条件として決定する(図２、Ｓ００６，ＮＯ)。
【００６３】
これに対し、図１２に示すように、アノードの区域ｎの前後の領域(区域１〜(ｎ−１))に、区域ｎを湿潤させるに十分な湿度を有する区域がない場合には、反対極(カソード)からの水移動を促進する運転条件にすることを決定する(図２、Ｓ００６，ＹＥＳ)。
【００６４】
なお、反対極からの水移動を決定し、そのための制御の実施後、対象区域に対するドライアップ傾向が改善されなければ、同極面内での水移動を促進する運転条件とすることを決定することもできる。
【００６５】
〈ドライアップ改善運転(図２、Ｓ００７)〉
制御装置５の制御部５Ｅ(図１Ｂ)は、運転条件決定部５Ｃで決定された運転条件に従って、ドライアップ傾向(乾燥状態)の区域に対する湿度改善のための制御(運転)を行う。
【００６６】
《同極内での水移動(図２、Ｓ００８)》
図１３は、同極内での水移動を行う運転条件に従った制御部５Ｅの制御例を示す説明図である。図１３は、アノード(ＡＮ)の区域ｎがドライアップ傾向にある一方で、アノードの区域１に水が十分にある(区域１の湿度が高い)場合を示す。この場合、制御部５Ｅは、以下に示すいずれかの制御を以て、区域１に存する水を区域ｎへ移動させる。
【００６７】
(制御方法１)  制御部５Ｅは、水素出口弁７を所定時間閉じて、アノード入口(区域１)を昇圧する(背圧上昇)。その後、制御部５Ｅは、水素出口弁７を開く。このときの圧力変化に伴って、区域１の水は区域ｎに移動する。
【００６８】
(制御方法２)  制御部５Ｅは、水素入口弁６(レギュレータ)の開度を大きくして、水素の供給量(流速)を増加させる。この水素の流れにより、区域１の水が区域ｎに移動する。
【００６９】
(制御方法３)  制御部５Ｅは、制御方法１と制御方法２とを組み合わせて、区域１の水を区域ｎに移動させることもできる。
【００７０】
制御方法１〜３のいずれによっても、ドライアップ傾向(乾燥状態)の区域ｎに水を供給して、湿度(湿潤状態)の改善を図ることができる。
【００７１】
《異極間での水移動(図２、Ｓ００９)》
図１４は、異極間での水移動を行う運転条件に従った制御部５Ｅの制御例を示す説明図である。図１４は、アノード(ＡＮ)の区域ｎがドライアップ傾向にある一方で、アノードの区域１〜(ｎ−１)に移動させる水がないが、カソード(ＣＡ)の区域２に十分な水がある場合を示す。この場合、制御部５Ｅは、以下のようにして、カソードの区域２に存する水をアノードの区域ｎへ移動させる。
【００７２】
最初に、制御部５Ｅは、空気出口弁９の開度を絞る、又は閉じて、酸化剤ガス流路の背圧を上昇させてカソード出口圧を昇圧し、カソード内の水の移動及び排出を抑止する。これによって、カソードの区域２に存する(滞留する)水は、電解質膜を通じてアノードの区域２へ移動する。これによって、区域２から区域ｎへ水が移動可能な状態となる。
【００７３】
制御部５Ｅは、状態推定部５Ａからのシミュレーション結果に含まれる区域ｎの湿度を監視する。所定時間が経過しても、区域ｎに水がこない(湿度が上がらない)場合には、制御部５Ｅは、上記した制御方法１〜３のいずれかを用いて、アノードの区域２に移動した水を区域ｎまで移動させることができる。このようにして、区域ｎに水が供給され、湿度(湿潤状態)の改善が図られる。
【００７４】
図１５は、異極間での水移動を行う運転条件に従った制御部５Ｅの制御例を示す説明図である。図１５は、カソード(ＣＡ)の区域ｎがドライアップ傾向にある一方で、アノード(ＡＮ)の区域１〜ｎに移動すべき水がないが、カソードの区域ｎの下流に存する区域２に移動可能な水がある場合を示す。この場合、制御部５Ｅは、以下のようにして、カソード
の区域２に存する水をアノードの区域ｎへ移動させる。
【００７５】
最初に、制御部５Ｅは、空気出口弁９の開度を絞る、又は閉じて、カソード出口圧を昇圧し、カソード内の水の移動及び排出を抑止する。これによって、カソードの区域２に存する(滞留する)水は、電解質膜を通じてアノードの区域２へ移動する。これによって、区域２から区域ｎへ水が移動可能な状態となる。
【００７６】
制御部５Ｅは、状態推定部５Ａからのシミュレーション結果に含まれるアノードの区域ｎの湿度を監視する。所定時間が経過しても、区域ｎに水がこない(湿度が上がらない)場合には、制御部５Ｅは、上記した制御方法１〜３のいずれかを用いて、アノードの区域２に移動した水を区域ｎまで移動させる。
【００７７】
その後、制御部５Ｅは、アノードの区域ｎの湿度上昇が検出されると、水素出口弁７を絞る、又は閉じて、アノードの区域ｎの水を、電解質膜を介してカソードの区域ｎに移動させる。このようにして、カソードの区域ｎに水が供給され、湿度の改善が図られる。
【００７８】
なお、上述した制御は、アノードを基準として水の移動を制御する例について説明したが、カソードを基準とした水の移動制御を実施することもできる。この場合、カソード内での水移動制御に用いられる構成として、カソードの空気圧縮機４と空気出口弁９とが用いられる。
【００７９】
〈湿度の各極平均を用いたドライアップ改善〉
上述した実施形態では、セルの各区域の湿度を元に、ドライアップ傾向(乾燥状態)を改善するための運転条件決定及び制御について説明した。次に、セルの各極(アノード、カソード)の平均湿度を用いたドライアップ改善について説明する。
【００８０】
図１６は、湿度の各極平均を用いたドライアップ改善処理を示すフローチャートであり、
図１７は、ドライアップ傾向の判定用マップを示す図である。
【００８１】
図１６におけるステップＳ０１１では、制御装置５の状態推定部５Ａが、状態推定シミュレーションを実行し、その結果として、セルの各極(アノード、カソード)の各区域の湿度(絶対値)が算出される。ステップＳ０１２では、ドライアップ判定部５Ｂが、アノード及びカソード毎に、各区域の湿度の平均値を求めることで、アノードの平均湿度(絶対値)及びカソードの平均湿度(絶対値)を求める。
【００８２】
さらに、アノード及びカソード毎に、積算時間を求める。ここでの積算時間とは、平均湿度が、所定時間内にドライアップ判定用の閾値＋３％を下回った積算時間を示す。但し、積算時間の目安となる値は、“＋３％”に限られず、閾値＋１％又は２％の値で合っても良い。
【００８３】
ドライアップ判定部５Ｂは、平均湿度及び積算時間を元に、各極がドライアップ傾向にあるか否かを判定する(Ｓ０１３)。制御装置５の記憶装置には、図１７に示すような判定用マップを示すマップデータが予め格納されている。このマップは、所定時間内における平均湿度の絶対値と、積算時間とで決まる閾値線を有している。ドライアップ判定部５Ｂは、マップデータを用い、所定時間におけるアノード又はカソードの平均湿度及び積算時間が閾値線の下側の領域に存する場合に、その極がドライアップ傾向であると判定することができる。
【００８４】
ドライアップ判定部５Ｂがドライアップと判定しない場合(Ｓ０１４，ＮＯ)には、処理
がＳ０１１へ戻る。これに対し、ドライアップ判定部５Ｂがドライアップ気味と判定する場合(Ｓ０１４，ＹＥＳ)には、ドライアップ気味の極へ水移動を促す運転条件が、運転条件決定部５Ｄによって決定され(Ｓ０１５)、制御部５Ｅによって、運転条件に応じた制御が実施される。制御部５Ｅは、図１４及び図１５を用いて説明したような方法を用いて、ドライアップ気味の異極間への水移動を促進させることができる。
【００８５】
このような制御は、該当極のドライアップ傾向がなくなる(図１７の閾値線より上側の領域となる)、或いは、所定の良好な湿潤状態(例えば、ドライアップ傾向なし＋α(湿度＝閾値＋５％等))となるまで、継続的に実施される。
【００８６】
このような制御によれば、以下の利点がある。即ち、アノードとカソードとの一方が乾きすぎると、電解質膜の膨潤度が下がり(水の移動係数が下がり)、電極間の水移動を用いたドライアップ改善制御による水の極間移動の効率が低下する。よって、各電極の平均湿度を用いて、平均湿度が或る程度以上に保たれるようにすることで、上述した水の極間移動によるドライアップ区域の改善を効率的に実行可能となる。
【００８７】
〈湿度の両極平均を用いたドライアップ改善〉
上述した実施形態では、セルの各区域の湿度を元に、ドライアップ傾向(乾燥状態)を改善するための運転条件決定及び制御について説明した。次に、セル両極(アノード、カソードの双方)の平均湿度を用いたドライアップ改善について説明する。
【００８８】
図１８は、湿度の各極平均を用いたドライアップ改善処理を示すフローチャートであり、
図１９は、ドライアップ傾向の判定用マップを示す図である。
【００８９】
図１８におけるステップＳ０１１では、制御装置５の状態推定部５Ａが、状態推定シミュレーションを実行し、その結果として、セルの各極(アノード、カソード)の各区域の湿度(絶対値)が算出される。ステップＳ０２２では、ドライアップ判定部５Ｂが、アノード及びカソードそれぞれのへ平均湿度を求め、さらに両極の平均湿度(絶対値)を求める。
【００９０】
さらに、両極の平均湿度に応じた、積算時間を求める。ここでの積算時間とは、平均湿度が、所定時間内にドライアップ判定用の閾値＋３％を下回った積算時間を示す。但し、積算時間の目安となる値は、“＋３％”に限られず、閾値＋１％又は２％の値で合っても良い。
【００９１】
ドライアップ判定部５Ｂは、平均湿度及び積算時間を元に、各極がドライアップ傾向にあるか否かを判定する(Ｓ０２３)。制御装置５の記憶装置には、図１７に示すような両極の平均湿度に応じた判定用マップを示すマップデータが予め格納されている。このマップは、所定時間内における平均湿度の絶対値と、積算時間とで決まる閾値線を有している。ドライアップ判定部５Ｂは、マップデータを用い、所定時間における両極の平均湿度及び積算時間が閾値線の下側の領域に存する場合に、両極(セル)がドライアップ傾向であると判定することができる。
【００９２】
ドライアップ判定部５Ｂがドライアップと判定しない場合(Ｓ０２４，ＮＯ)には、処理がＳ０１１へ戻る。これに対し、ドライアップ判定部５Ｂがドライアップ気味と判定する場合(Ｓ０２４，ＹＥＳ)には、セルで水を作る運転条件が、運転条件決定部５Ｄによって決定され(Ｓ０２５)、制御部５Ｅによって、運転条件に応じた制御が実施される。
【００９３】
制御部５Ｅは、例えば、以下のような手法で、セル内に水を生成する。
(制御例１)水素オフガスを燃料電池スタック(セル)の空気入口に引き込む配管３１及び３
２並びにバルブ３３が設けられ、両極がドライアップとの判定がなされた場合のみ、制御部５Ｅがバルブ３３を開けて水素オフガスを空気入口に導入し、カソード内で水素と酸素とを反応させて水を生成する。
(制御例２)負荷(発電要求)をパルス状に発生させて、それに応じた発電を行う。
【００９４】
制御部５Ｅは、制御例１及び制御例２の少なくとも一方を実施し、両極のドライアップ傾向がなくなる、或いは、所定の良好な湿潤状態(例えば、傾向なし＋α(湿度＝閾値＋５％等))となるまで制御を継続する。
【００９５】
このような制御を実施することによって、電気浸透水の移動(プロトン移動に必要な水の移動)が行われず、電解質膜を破壊することでプロトン供給(移動)を行うモードに入ることを防ぐことができる。また、部分的なドライアップによって電流集中が起こり、局所的な高温状態となるのを防ぐことができる。
【００９６】
〈セル面内状態推定結果に基づくフラッディング改善〉
上述した実施形態では、ドライアップを改善するための処理について説明した。次に、状態推定シミュレーション結果を用いたフラッディング改善に係る処理について説明する。
【００９７】
図１９は、状態推定シミュレーション結果を用いたフラッディング改善処理を示すフローチャートであり、図２０は、フラッディング判定用のマップ例を示す図であり、図２１は、フラッディング改善のための制御例を示す図である。
【００９８】
図１９において、状態推定部５Ａで状態推定シミュレーションが実施され(Ｓ００１)、セル面内状態推定結果が得られると(Ｓ００２)、制御装置５のフラッディング判定部５Ｃ(図１Ｂ)は、セルの各電極の各区域の湿度(絶対値)を用い、各セルの区域について、フラッディングが生じているか否かを判定する。
ここに、制御装置５に備えられた記憶装置には、図２０に示すような、各区域(計算格子)にそれぞれ対応するフラッディング判定用のマップを示すマップデータが予め格納されている。マップは、湿度と湿度上昇速度とから決まるフラッディング傾向の有無を示す閾値線を有している。
【００９９】
フラッディング判定部５Ｃは、各区域毎に得られた湿度及び湿度低下速度のプロットが、図２０のマップ中の閾値線よりも上方の領域に存する場合に、その区域がドライアップであると判定することができる。  フラッディング判定部５Ｃは、或る区域についてフラッディング傾向と判断した場合(Ｓ０３４、ＹＥＳ)には、少なくともその区域及びその湿度を運転条件決定部５Ｃに渡す。
運転条件決定部５Ｃは、運転条件決定処理(Ｓ０３５)として、フラッディング傾向の区域及びその湿度から、フラッディングがアノードとカソードの双方(両極)、又はいずれか一方(片極)に生じているかを判定する(Ｓ０３６)。
【０１００】
フラッディングが片極に対して生じていると判定される場合(Ｓ０３６，片極)には、ステップＳ０３７において、制御部５Ｅは、フラッディングが生じている片極に対する水移動制御を実施する(Ｓ０３８)。フラッディングが両極に対して生じていると判定される場合(Ｓ０３６，両極)には、ステップＳ０３７において、制御部５Ｅは、フラッディングが生じている両極に対する水移動制御を実施する(Ｓ０３９)。
【０１０１】
図２１に示すように、アノードの或る区域に対して生じたフラッディングを解消する場合には、制御部５Ｅは、最初に、水素出口弁７を大きく開き、続いて、水素入口弁６(レ
ギュレータ)を大きく開いて、水素の供給量を増加させる。これによって、フラッディング状態の区域に滞留する水は水素で押し流され、他の区域又はアノード外に排出される。これによって、アノードのフラッディングが解消される。
【０１０２】
これに対し、カソードの或る区域に対して生じたフラッディングを解消する場合には、制御部５Ｅは、最初に、空気出口弁７を大きく開き、続いて、空気圧縮機４からの供給量を増加させる。これによって、フラッディング状態の区域に滞留する水は空気で押し流され、他の区域又はカソード外に排出される。これによって、カソードのフラッディングが解消される。  片極の水移動制御(Ｓ０３８)時には、制御部５Ｅは、フラッディングが生じた極に対し、上述した水移動制御の一方を実施する。これに対し、両極の水移動制御(Ｓ０３９)時には、制御部５Ｅは、両極に対して、上述した水移動制御を行うことができる。
【０１０３】
上述した水移動制御は、例えば、フラッディングと判定された区域に対するフラッディング傾向がなくなるまで継続的に実施される。
【０１０４】
なお、ドライアップの改善に関して説明した制御部５Ｅによる制御は、アノード及びカソードの少なくとも一方の水の移動を伴う。このような制御をフラッディング状態の区域のアノード又はカソードに適用し、そこから水を移動させてフラッディング状態を解消するようにすることもできる。
【０１０５】
以上説明した実施形態における構成は、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成例を示す図。
【図１Ｂ】実施形態に係る燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図。
【図２】実施形態に係る燃料電池システムの制御フロー例を示す図。
【図３】状態推定シミュレーションのモデルを示す図。
【図４】電流密度マップの一例を示す図。
【図５】水移動量マップの一例を示す図。
【図６】状態推定シミュレーションの結果の一例を示す図。
【図７】抵抗値マップの一例を示す図。
【図８Ａ】両極平均湿度及び湿度低下速度に基づくドライアップ傾向判定用マップの一例。
【図８Ｂ】各極平均湿度及び湿度低下速度に基づくドライアップ傾向判定用マップの一例。
【図９】抵抗値及び抵抗値上昇速度に基づくドライアップ傾向判定用マップの一例。
【図１０】ドライアップ傾向の一例を示す。
【図１１】ドライアップ改善運転条件の決定方法の説明図。
【図１２】ドライアップ改善運転条件の決定方法の説明図。
【図１３】ドライアップ改善制御例を示す図。
【図１４】ドライアップ改善制御例を示す図。
【図１５】ドライアップ改善制御例を示す図。
【図１６】各極平均湿度を用いたドライアップ改善の制御フロー例。
【図１７】ドライアップ傾向判定用マップの一例。
【図１８】両極平均湿度を用いたドライアップ改善の制御フロー例。
【図１９】フラッディング改善の制御フロー例。
【図２０】フラッディング傾向判定用マップの一例。
【図２１】フラッディング改善制御の説明図。
【符号の説明】
【０１０７】
１・・・燃料電池システム
２・・・燃料電池スタック
３・・・水素貯蔵タンク
４・・・空気圧縮機
５・・・制御装置
５Ａ・・・状態推定部
５Ｂ・・・ドライアップ判定部
５Ｃ・・・フラッディング判定部
５Ｄ・・・運転条件決定部
５Ｅ・・・制御部
６・・・・・・・・・・・・水素入口弁
７・・・・・・・・・・・・水素出口弁
８・・・・・・・・・・・・加湿器
９・・・・・・・・・・・・空気出口弁
１０・・・・・・・・・・・水素流量センサ
１１・・・・・・・・・・・空気流量センサ
１２・・・・・・・・・・・湿度センサ
３１，３２・・・配管
３３・・・バルブ
【図１Ａ】
2009283282.tif 000003
【図１Ｂ】
2009283282.tif 000004
【図２】
2009283282.tif 000005
【図３】
2009283282.tif 000006
【図４】
2009283282.tif 000007
【図５】
2009283282.tif 000008
【図６】
2009283282.tif 000009
【図７】
2009283282.tif 000010
【図８Ａ】
2009283282.tif 000011
【図８Ｂ】
2009283282.tif 000012
【図９】
2009283282.tif 000013
【図１０】
2009283282.tif 000014
【図１１】
2009283282.tif 000015
【図１２】
2009283282.tif 000016
【図１３】
2009283282.tif 000017
【図１４】
2009283282.tif 000018
【図１５】
2009283282.tif 000019
【図１６】
2009283282.tif 000020
【図１７】
2009283282.tif 000021
【図１８】
2009283282.tif 000022
【図１９】
2009283282.tif 000023
【図２０】
2009283282.tif 000024
【図２１】
2009283282.tif 000025