JP2007123040A - 燃料電池システム及び該システムにおける掃気処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池のエアコンプレッサの騒音を低減し、かつ次回起動性を向上させることが可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】イグニッションスイッチオフ後、酸化剤ガス流路内流量と燃料ガス流路内流量が同時に大きくならないように時間的に分けて前記酸化剤ガス流路と前記燃料ガス流路内の液滴を除去するようにしているので（時点ｔ１２〜ｔ１４）、エアコンプレッサの駆動を抑制することができ、騒音を低減できる。その後、酸化剤ガスにより電解質膜の乾燥を促進しているので（時点ｔ１４〜ｔ１５）次回の起動性を向上させることができる。
【選択図】図８

Description

この発明は、燃料電池システムの発電停止時又は発電停止後に、燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路の少なくとも一方を空気等の掃気ガスにより掃気可能な燃料電池システム及び該システムにおける掃気処理方法に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側にそれぞれアノード電極（燃料極）及びカソード電極（酸化剤極）を設けた電解質膜・電極構造体を、一対のセパレータによって挟んで保持するとともに、アノード電極とセパレータとの間に燃料ガス流路が形成される一方、カソード電極とセパレータとの間に酸化剤ガス流路が形成されている。この燃料電池は、通常、電解質膜・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池において、燃料ガス流路を介してアノード電極に供給された燃料ガス、例えば、水素含有ガスは、電極触媒上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質膜を介してカソード電極へと移動し、その移動の間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード電極には、酸化剤ガス流路を介して酸化剤ガス、例えば、空気等の酸素含有ガスが供給されているために、このカソード電極において、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。水分は、カソード側からの逆拡散あるいは燃料ガスの高湿化等を原因としてアノード電極にも貯留される。

水分がいずれかの電極において過多状態になると、水詰まり状態を起こすことがあり、そこで、このような燃料電池システムでは、燃料電池システムの運転停止時に、次回の起動性確保のために、カソード電極ばかりではなくアノード電極にも酸化剤ガスを流通させ、燃料電池内の電解質膜・電極構造体やセパレータに付着している生成水等を除去するアノード・カソード両電極側掃気処理技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−３３１８９３号公報（図４）

ところで、このアノード・カソード両電極側掃気処理技術では、液滴を除去するために、酸化剤ガスの風量を大流量としている。このため、掃気処理時には、酸化剤ガス、例えば空気を吐出するエアコンプレッサの駆動を大きくしている。

しかしながら、燃料電池システムにおいて、起動時から停止時までの発電時間が短い場合等、発電運転による生成水の発生がアノード電極側には少なく、カソード電極側には多い場合がある。このような場合においても、上述した大流量でのアノード・カソード両電極側掃気処理では、大容量のエアコンプレッサが必要となり、また大流量のエアコンプレッサを動作させるために騒音も多いという問題がある。また、大容量のエアコンプレッサは、大型・大重量となり、さらには、通常容量のエアコンプレッサに比較して、エネルギ消費量も大きいという欠点がある。

この発明は、上記した課題を考慮してなされたものであって、エネルギ消費量の少ない掃気手段の使用を可能とし、結果、発電停止時におけるエネルギ消費量を低減し、かつ騒音を低減することを可能とする燃料電池システム及び該システムにおける掃気処理方法を提供することを目的とする。

また、この発明は、エネルギ消費量の少ない掃気手段の使用を可能とし、結果、発電停止時におけるエネルギ消費量を低減し、かつ次回の起動性を向上させることを可能とする燃料電池システム及び該システムにおける掃気処理方法を提供することを目的とする。

この項では、理解の容易化のために添付図面中の一例の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。

この発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電停止時に、前記燃料ガスが流通する前記燃料ガス流路、又は前記酸化剤ガスが流通する前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方を掃気ガスにより掃気する掃気手段（７０、３６、５４）と、前記燃料電池の停止時に、前記燃料ガス流路内に前記燃料電池の発電により生じた水分量を検出する水分量検出手段（７０、Ｓ５、Ｓ１２、Ｓ１８）と、を備え、前記掃気手段は、前記燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理（Ｓ８ｇ、Ｓ８ｈ）と、前記掃気ガスにより前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理（Ｓ８ｉ、Ｓ８ｊ）と、前記第１掃気処理後、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理（Ｓ８ｍ、Ｓ８ｎ）と、を行うことを特徴とする。

掃気処理の順番は、第１掃気処理→第２掃気処理→第３掃気処理の順、第１掃気処理→第３掃気処理→第２掃気処理、又は第２掃気処理→第１掃気処理→第３掃気処理のいずれの順でよい。

この発明によれば、発電停止時に、燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、掃気ガスにより酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理と、前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理と、前記第１掃気処理後、前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理とを行うようにしているので、従来技術のように前記酸化剤ガス流路と前記燃料ガス流路に同時に大流量の掃気ガスが供給されないため、エネルギ消費量の少ない掃気手段の使用を可能とし、結果、掃気手段のエネルギ消費量を低減でき、さらには、掃気手段の騒音を低減することができる。

騒音を低減できるので、燃料電池システム及び燃料電池システム搭載車両の商品性を向上させることができる。また、燃料電池内を適切に乾燥できるので、次回の良好な起動性を確保することができる。特に、固体高分子型燃料電池では、運転停止時に、固体高分子電解質膜の含水量（含水率と同じ）を次回の良好な起動性を確保できる状態とすることができる。

この場合、水分量検出手段は、燃料電池の起動時の水分状態と、燃料電池の停止時の水分状態とに基づいて水分量を検出することで、より正確な水分量を推定することができる。

この発明に係る燃料電池システムにおける掃気処理方法は、燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスにより発電する燃料電池の発電停止時に、前記燃料ガスが流通する前記燃料ガス流路、又は前記酸化剤ガスが流通する前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方を掃気ガスにより掃気する燃料電池システムにおける掃気処理方法において、前記燃料電池の停止時に、前記燃料ガス流路内に前記燃料電池の発電により生じた水分量を検出する水分量検出ステップ（Ｓ５、Ｓ１２、Ｓ１８）と、前記燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理ステップ（Ｓ８ｇ、Ｓ８ｈ）と、前記掃気ガスにより前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理ステップ（Ｓ８ｉ、Ｓ８ｊ）と、前記第１掃気処理ステップ後、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理ステップ（Ｓ８ｍ、Ｓ８ｎ）とにより掃気を行うことを特徴とする。

掃気処理ステップの順番は、第１掃気処理ステップ→第２掃気処理ステップ→第３掃気処理ステップの順、第１掃気処理ステップ→第３掃気処理ステップ→第２掃気処理ステップ、又は第２掃気処理ステップ→第１掃気処理ステップ→第３掃気処理ステップのいずれの順でよい。

この発明によれば、発電停止時に、燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、掃気ガスにより酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理ステップと、前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理ステップと、前記第１掃気処理ステップ後、前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理ステップとを行うようにしているので、従来技術のように前記酸化剤ガス流路と前記燃料ガス流路に同時に大流量の掃気ガスが供給されないため、エネルギ消費量の少ない掃気手段の使用を可能とし、結果、掃気手段のエネルギ消費量を低減でき、さらには、掃気手段の騒音を低減することができる。

騒音を低減できるので、燃料電池システム及び燃料電池システム搭載車両の商品性を向上させることができる。また、燃料電池内を適切に乾燥できるので、次回の良好な起動性を確保することができる。特に、固体高分子型燃料電池では、運転停止時に、固体高分子電解質膜の含水量（含水率と同じ）を次回の良好な起動性を確保できる状態とすることができる。

この場合、水分量検出ステップでは、燃料電池の起動時の水分状態と、燃料電池の停止時の水分状態とに基づいて水分量を検出することで、より正確に水分量を推測することができる。

この発明によれば、燃料電池システムにおいて、発電停止時に、燃料ガス流路内の水分量が所定値以下のときに、発電停止時における掃気処理によるエネルギ消費量を低減し、かつ騒音を低減することができる。また、発電停止時におけるエネルギ消費量を低減し、かつ次回の起動性を向上させることができる。

この発明によれば、燃料電池システムにおいて、エネルギ消費量の少ない掃気手段の使用を可能とし、結果、発電停止時におけるエネルギ消費量を低減し、かつ騒音を低減し、さらには次回の起動性を向上させることができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池システム１０を備える燃料電池車両１２の概略構成図である。

この燃料電池車両１２は、基本的には、燃料電池１４と、この燃料電池１４の出力を補助するとともに、この燃料電池１４の発電電流Ｉｆにより充電される蓄電装置（エネルギストレージ）である、例えば電気二重層コンデンサ等のキャパシタ１６と、走行用の駆動モータ等を含む負荷１８と、エアコンプレッサ３６等の補機とから構成される。ここで前記蓄電装置としては、キャパシタ１６以外にバッテリに代替することも可能であり、両方を用いることもできる。

燃料電池１４は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造になっている。

具体的には、図２の燃料電池セル１１４の分解斜視図に示すように、各燃料電池セル１１４は、電解質膜（固体高分子電解質膜）・電極構造体１２０と、この電解質膜・電極構造体１２０を挟持する金属のセパレータ１２２、１２４とを備える。

燃料電池セル１１４の矢印Ｂ方向の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、一方の反応ガスである酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔１３０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔１３２ａ、及び他方の反応ガスである燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔１３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

燃料電池セル１１４の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔１３４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔１３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔１３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

電解質膜・電極構造体１２０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された電解質膜（固体高分子電解質膜）１２０ｂと、この電解質膜１２０ｂ挟んで保持するアノード電極１２０ａ及びカソード電極１２０ｃとを備える。

アノード電極１２０ａ及びカソード電極１２０ｃは、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に支持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布した電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、電解質膜１２０ｂの両面に接合されている。

セパレータ１２２の電解質膜・電極構造体１２０に対向する面１２２ａには、酸化剤ガス供給連通孔１３０ａと酸化剤ガス排出連通孔１３０ｂとに連通する酸化剤ガス流路（反応ガス流路ともいう。）１４６が設けられる。酸化剤ガス流路１４６は、例えば、矢印Ｂ方向に延びて存在する複数の溝部とカソード電極１２０ｃとの間に形成される。

セパレータ１２４の電解質膜・電極構造体１２０に対向する面１２４ａには、燃料ガス供給連通孔１３４ａと燃料ガス排出連通孔１３４ｂとに連通する燃料ガス流路（反応ガス流路ともいう。）１４８が形成される。この燃料ガス流路１４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延びて存在する複数の溝部とアノード電極１２０ａとの間に形成される。

セパレータ１２２の面１２２ｂとセパレータ１２４の面１２４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔１３２ａから供給される冷却媒体を冷却媒体排出連通孔１３２ｂに導くための冷却媒体流路１５０が形成される。この冷却媒体流路１５０は、セパレータ１２２に設けられる複数の溝部と、セパレータ１２４に設けられる複数の溝部とを重ね合わせることにより、矢印Ｂ方向に延びて一体的に構成される。

再び、図１において、燃料電池１４には、この燃料電池１４に燃料ガス、例えば水素（Ｈ₂）ガスを供給するための水素供給口２０と、燃料電池１４から排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを排出するための水素排出口２２と、燃料電池１４に、酸化剤ガス、例えば酸素（Ｏ₂）を含む空気（エア）を供給するための空気供給口２４と、未使用の酸素を含む空気を燃料電池１４から排出するための空気排出口２６とが設けられている。

なお、水素排出口２２と空気排出口２６の近傍には、水素排出口２２内のガスの温度Ｔｈと、空気排出口２６内のガスの温度Ｔｏを検出する（測定する）温度検出手段としての温度センサ７１、７２が取り付けられている。また、燃料電池１４内の冷却媒体排出連通孔１３２ｂ（図２）の出口側近傍にも、図示はしないが、前記冷却媒体の温度を検出する（測定する）温度センサが取り付けられている。

水素供給口２０には、水素供給流路２８が連通される。この水素供給流路２８には、エゼクタ４８が設けられ、このエゼクタ４８は、高圧水素を貯留する水素タンク４２から水素供給弁４４を通じて供給される水素ガスを、水素供給流路２８及び水素供給口２０を通じて燃料電池１４に供給するとともに、燃料電池１４で使用されなかった未使用の水素ガスを含む排ガスを水素排出口２２に連通する水素循環流路４６から吸引して燃料電池１４に再供給する。

水素循環流路４６には、アノード電極１２０ａに溜まった水やカソード電極１２０ｃから電解質膜１２０ｂを透過してアノード電極１２０ａに混入した窒素ガスを含む燃料ガスを水素パージ流路３２及び図示しない希釈ボックスを介して外部に排出して発電安定性を確保するため通常発電運転時等に適宜開放される比較的に大流量用の水素パージ弁３０が設けられる他、水素循環流路４６の図示しないキャッチタンクに溜まった水等を水素ガスを含む排出ガスとともに、排出流路５２及び前記希釈ボックスを介して大気に排出するための比較的に小流量のドレイン弁５０が設けられている。

一方、空気供給口２４には、空気供給流路３４が連通され、この空気供給流路３４には、大気からの空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ用モータと一体となったエアコンプレッサ３６と、エアコンプレッサ３６から吐出される高温化された圧縮空気（高温乾燥圧縮空気）を冷却するインタークーラー（Ｉ／Ｃ）５５と、冷却された空気に水分を与えて加湿空気として吐出する加湿器５６と、インタークーラー５５及び加湿器５６をそれぞれバイパスするインタークーラーバイパス弁５７と加湿器バイパス弁５８とが接続される。

また、空気排出口２６には、エアコンプレッサ３６から空気供給流路３４及び空気供給口２４を通じて燃料電池１４に供給される空気の圧力を調整するための背圧制御弁３８が設けられ、燃料電池１４の空気排出口２６は、この背圧制御弁３８を介し空気排出流路４０を通じて大気に連通している。

さらに、燃料電池１４の水素供給流路２８と空気供給流路３５（加湿器５６とインタークーラー５５との連通路）との間には、空気導入流路５３を介して水素供給口２０に圧縮空気を導入するための、いわゆるアノード掃気処理時に開放される空気導入弁５４が設けられる。

なお、背圧制御弁３８を除き、水素供給弁４４、空気導入弁５４、水素パージ弁３０、ドレイン弁５０、インタークーラーバイパス弁５７、加湿器バイパス弁５８は、それぞれオンオフ弁である。

さらに、燃料電池システム１０及びこの燃料電池システム１０を搭載する燃料電池車両１２には、制御装置７０が設けられ、この制御装置７０により、燃料電池システム１０及び燃料電池車両１２の前記各種弁の開閉、負荷１８の制御、エアコンプレッサ３６等の補機の制御、キャパシタ１６の充放電制御、ディスチャージ抵抗器８０のコンタクタ８２のオンオフ制御等を含め、全ての動作が制御される。

制御装置７０は、コンピュータ（ＥＣＵ）により構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段としても動作する。この実施形態において、制御装置７０は、掃気手段、水分量検出手段、キャパシタ残容量検出（算出）手段、計時手段（カウンタ・タイマ）等として機能する。

なお、図１において、太い実線は電力線を示し、点線は信号線を示す。また、二重線は、配管を示している。

燃料電池システム１０の通常発電運転時には、制御装置７０による弁制御により、基本的には、水素供給弁４４は開放され背圧制御弁３８が適量に開いた状態になっており、水素パージ弁３０及びドレイン弁５０は適宜開かれるが通常は閉じた状態となっており、さらに、空気導入弁５４、インタークーラーバイパス弁５７、及び加湿器バイパス弁５８は、閉じた状態になっている。

この通常発電運転時において、水素タンク４２から供給される燃料ガスが、エゼクタ４８を介し水素供給流路２８を通じて燃料電池１４の水素供給口２０に供給される。

水素供給口２０に供給された燃料ガスは、各燃料電池セル１１４を構成する燃料ガス供給連通孔１３４ａを通じ燃料ガス流路１４８に沿ってアノード電極１２０ａに供給されアノード電極１２０ａに沿って移動後、水分を含む未使用の水素ガスを含む排ガスは、燃料ガス排出連通孔１３４ｂを通じ水素排出口２２から排出されて水素循環流路４６に送られる。

水素循環流路４６に排出された排ガスは、エゼクタ４８の吸引作用下に、水素供給流路２８の途上に戻された後、再度、燃料電池１４内に燃料ガスとして供給される。この燃料ガスは、水分を含むガス、すなわち加湿ガスになっている。

一方、空気は、外気が圧縮された圧縮空気としてコンプレッサ１０２から供給され、通常運転時には、インタークーラー５５、加湿器５６を通じて加湿空気が空気供給流路３４に供給される。この空気、すなわち酸化剤ガスは、空気供給口２４から各燃料電池セル１１４を構成する酸化剤ガス供給連通孔１３０ａを通じ酸化剤ガス流路１４６に沿ってカソード電極１２０ｃに供給されカソード電極１２０ｃに沿って移動後、未使用の空気を含む排ガスが、酸化剤ガス排出連通孔１３０ｂを通じ空気排出口２６から空気排出流路４０に排出される。

これにより、各燃料電池セル１１４では、アノード電極１２０ａに供給される燃料ガスである水素と、カソード電極１２０ｃに供給される酸化剤ガス中の酸素とが反応して発電が行われる。

この発電の過程について説明すると、アノード電極１２０ａにおいて水素ガスが水素イオン化され水素イオンと電子が発生する。水素イオンは電解質膜１２０ｂ内を水分を伴ってカソード電極１２０ｃ側に到達する。発生した電子は、アノード電極１２０ａから図示しない負極側ターミナルプレートを通じて発電電流Ｉｆとして出力され、電流・電圧センサ６０を介し、外部負荷｛負荷（電気負荷）１８、及びエアコンプレッサ３６の補機等｝を通じカソード電極１２０ｃに到達する。そして、電解質膜１２０ｂのカソード電極１２０ｃ側で、酸素が水素イオン及び電子と結合して水になる。余剰となった水は、酸化剤ガス流路１４６内に貯留する（酸化剤ガス流路１４６内での液滴発生）。

このように燃料電池セル１１４では、アノード電極１２０ａで生成された水素イオンが電解質膜１２０ｂの中を通ってカソード電極１２０ｃに移動するときには、水の分子を同伴する。したがって、水素イオンの導電性を維持するために、電解質膜１２０ｂは、水分を含んだ所定の湿潤の状態（所定の含水量）になっていることが必須の要件とされている。

そして、発電状態が一定時間以上継続されると、カソード電極１２０ｃ側で発生した生成水が電解質膜１２０ｂ、アノード電極１２０ａを透過して燃料ガス流路１４８側に伝達され、燃料ガス流路１４８内にも貯留されることとなる（燃料ガス流路１４８内での液滴発生）。

すなわち、図３に示すように、イグニッションスイッチ７６がオン状態とされて、燃料電池１４において発電が開始されると、水分量特性３１１に示すように、最初に酸化剤ガス流路１４６（カソード側）に液滴が発生し、次に、例えば、時点ｔａの所定発電時間経過後に、水分量特性３１２に示すように、所定値（所定水分量）ｗａを超える液滴が燃料ガス流路１４８（アノード側）にも発生することになる。なお、ソーク中（イグニッションスイッチ７６のオフ状態である燃料電池システム１０が停止して放置されている時間中）には、水分は徐々に減少する。

そして、供給される両反応ガスにより燃料電池１４が発電する通常発電運転時に、燃料電池１４から取り出された発電電流Ｉｆは、燃料電池１４の電流・電圧センサ６０を介して負荷１８及びエアコンプレッサ３６（のエアコンプレッサ用駆動モータ）に供給されるとともに、キャパシタ１６の電流・電圧センサ６２を介してキャパシタ１６に供給されキャパシタ１６が充電される。なお、燃料電池１４の積算発電量が、電流・電圧センサ６０の出力に基づき、又、キャパシタ１６の残容量が、電流・電圧センサ６２の出力に基づき、制御装置７０で算出管理されメモリに記憶される。

キャパシタ１６は、制御装置７０の制御下に、燃料電池１４の発電電流Ｉｆで充電される。そして、主に、燃料電池１４の発電停止時に、キャパシタ１６に蓄えられた電力が負荷１８及びエアコンプレッサ３６に供給される。なお、燃料電池車両１２の減速時に駆動輪から負荷１８である駆動用モータに駆動力が伝達されると、駆動モータは発電機として機能し、いわゆる回生制動力を発生する。これにより、車体の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができ、負荷１８側からキャパシタ１６に電気エネルギが回生（蓄電）される。

通常発電運転時に、この燃料電池システム１０を搭載する燃料電池車両１２において、制御装置７０は、アクセルペダルの踏み込み量Ａｐや車速Ｖｓ等から必要電力を算出し、この算出した必要電力に基づいて燃料電池１４、負荷１８、エアコンプレッサ３６及び背圧制御弁３８等にそれぞれ制御信号を送出する等の各種制御を行う。また、制御装置７０は、負荷１８の制御及び氷点下起動制御等の低温時起動制御を確実に実施するために、電流・電圧センサ６０、６２、外気温センサ７４及び温度センサ７１、７２から、それぞれ、発電電流Ｉｆ、発電電圧（燃料電池セル１１４毎の端子電圧）Ｖｆ、キャパシタ１６に流れ込む電流、キャパシタ１６の電圧Ｖｃ、外気温Ｔａ、水素排出口２２内のガス温度Ｔｈ、空気排出口２６内のガスの温度Ｔｏの各信号を取り込む。なお、発電電圧Ｖｆは、それぞれ、燃料電池セル１１４毎の端子電圧であるが、以下の説明においては、発電電圧Ｖｆは、適宜、平均電圧、総和電圧を用いることができる。

さらに、制御装置７０には、燃料電池車両１２及び燃料電池システム１０の起動信号（始動信号）であるオン信号（燃料電池システム１０をオフ状態からオン状態にする信号）及び停止信号であるオフ信号（燃料電池システム１０をオン状態からオフ状態にする信号）を出力するイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）７６が接続されている。

基本的には、以上のように構成され、かつ動作する燃料電池システム１０及びこの燃料電池システム１０を搭載する燃料電池車両１２の掃気処理に係る動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１において、制御装置７０が燃料電池システム１０（燃料電池車両１２）の起動信号であるイグニッションスイッチ７６のオン信号を検出したとき、ステップＳ２において、燃料電池１４の発電が開始される。

発電中に、ステップＳ３において、イグニッションスイッチ７６がオフ信号を出力したかどうかが検出される。

オフ信号が検出されると、次のステップＳ４において、燃料電池１４の温度を検出する温度検出手段、この実施形態では、水素排出口２２に取り付けられた温度センサ７１により温度（燃料電池の温度とする。）Ｔｈを検出する。この温度Ｔｈは燃料電池１４の停止時の温度であり、Ｔｅ（Ｔｈ＝Ｔｅ）とする。なお、燃料電池１４の温度を検出するセンサとして、水素排出口２２に設けられた温度センサ７１に代替して、水素供給口２０に取り付けられた温度センサ（不図示）、冷却媒体の温度を検出する温度センサ（不図示）、又は空気排出口２６に設けられた温度センサ７２を使用することができる。

次いで、ステップＳ５において、停止時における燃料ガス流路内水分量（含水量）判定処理を行う。

この水分量の判定は、例えば、燃料電池１４の重量の変化、又は図５の発電電流Ｉｆ対発電電圧Ｖｆの関係である発電特性（発電マップ）を用いて行うことができる。ここでは、図５に示す燃料電池１４の温度ＴｈがＴｈ＝２５［℃］のときの発電特性（電流・電圧特性）３００から判定する。なお、メモリには、各温度での発電特性が予め格納されている。

図５の発電特性３００から分かるように、発電電流Ｉｆが大きくなると、発電電圧Ｖｆの電圧降下が大きくなるが、電解質膜１２０ｂの水分量が低くなると、発電電流Ｉｆの増加量に対する発電電圧Ｖｆの低下量が大きくなる。特性３０１は、水分量が最適の時の発電特性であり、発電電流Ｉｆの増加量に対する発電電圧Ｖｆの低下量が最も少ない。特性３０４は、水分量が最も低いときの発電特性である。特性３０５は、水分量に対する所定値（閾値）の発電特性を示している。すなわち、特性３０５より上側では比較的に水分が多く、下側では比較的に水分が少ない。

そこで、このステップＳ５の燃料ガス流路内水分量判定処理では、イグニッションスイッチ７６がオフ状態とされたときの、換言すればシステム停止直前の燃料電池１４の検出温度Ｔｈ（Ｔｈ＝Ｔｅ）から、温度Ｔｈ＝Ｔｅ（ここでは、Ｔｅ＝２５［℃］とする。）時の発電特性３００を選択し、現在の水分量が、水分量が比較的多めと判定される通常掃気処理領域（後述する通常掃気処理が必要な領域）３０２内の水分量であるのか、水分量が比較的に少なめと判定される３段掃気処理領域（後述する３段掃気処理が必要な領域）３０３内の水分量であるのかを判定するために、現在の（イグニッションスイッチ７６オフ時の）発電電流Ｉｆと発電電圧Ｖｆとをプロットする。

次いで、ステップＳ６において、そのプロット点が、特性３０５で表される所定値以下の領域（絶対水分量が少な目と判定される領域）である３段掃気処理領域３０３にある場合には、ステップＳ８の３段掃気処理を行い、特性３０５で表される所定値を超える領域（絶対水分量が通常と判定される領域）である通常掃気処理領域３０２にある場合には、ステップＳ７の通常掃気処理を行う。

次に、ステップＳ７の通常掃気処理、及びステップＳ８の３段掃気処理の意義並びに処理内容を説明する。

まず、図６のフローチャートを参照して、ステップＳ７の通常掃気処理の動作について説明する。

この場合、ステップＳ７ａにおいて、制御装置７０により水素供給弁４４が閉じられ（遮断され）燃料電池１４に対する燃料ガスの供給が停止される。

次いで、ステップＳ７ｂにおいて、インタークーラーバイパス弁５７と加湿器バイパス弁５８が開かれて、さらにエアコンプレッサ３６の吐出空気量が増量され、大流量とされた乾燥空気が空気供給口２４から燃料電池１４内に導入される。

導入された大流量の乾燥空気により燃料電池１４内の酸化剤ガス流路１４６の生成水（液滴）等が、空気排出口２６、背圧制御弁３８、及び空気排出流路４０を介して大気に掃気用の空気とともに排出されることで、カソード側の掃気処理が開始される。

次いで、ステップＳ７ｃにおいてディスチャージ制御が開始される。ディスチャージ制御は、燃料電池１４の燃料ガス流路１４８等に残存する燃料ガスを短時間に消費させること等を目的に行われる処理であり、この場合、コンタクタ８２が閉じられて発電電流Ｉｆの一部がディスチャージ抵抗器８０により消費される。また、ディスチャージ制御では、発電電流Ｉｆは、エアコンプレッサ３６の駆動にも使用される。

次に、ステップＳ７ｄにおいて、所定時間経過後に、カソード側掃気処理が完了すると、ステップＳ７ｅにおいて、エアコンプレッサ３６の作動が停止されることで、燃料電池１４に対する空気の供給が停止される。このとき、背圧制御弁３８が全開とされ、酸化剤ガス流路１４６が外気に開放となる。

次いで、ステップＳ７ｆにおいて、燃料電池１４の発電電圧Ｖｆが所定電圧以下の値になったかどうかが判定され、所定電圧以下の値になったときに、ステップＳ７ｇにおいて、コンタクタ８２が開かれ、ディスチャージ制御が終了される。

次いで、ステップＳ７ｈにおいて制御装置７０自身、すなわちＥＣＵがスリープ状態となり、燃料電池システム１０がシステム停止状態とされる。

このように、通常掃気処理においては、ステップＳ３においてイグニッションスイッチ７６のオフ状態を検出してから短時間で燃料電池システム１０がシステム停止状態となるので、運転者等の燃料電池車両１２の操作者に違和感を与えることがない。

次いで、燃料電池システム１０のソーク中、ステップＳ７ｉ、Ｓ７ｊ、Ｓ７ｋで、それぞれ、システム温度（燃料電池１４の温度Ｔｈ）に応じて予め決められた所定時間間隔毎に、制御装置７０がウエークアップして、燃料電池１４の温度Ｔｈが検出され、検出された温度Ｔｈが所定温度Ｔｄ、例えばＴｄ＝５［℃］以下であるかどうが判定され（Ｔｈ≦Ｔｄ）、結果、外気温Ｔａが低温になってきているかどうかが判定される。

ステップＳ７ｋの判定が肯定的となった場合、外気温Ｔａが氷点下等の低温になるおそれがあると判断され、燃料電池１４内の燃料ガス流路１４８内の液滴の凍結を回避するために、ステップＳ７ｌにおいてキャパシタ１６の電力によりエアコンプレッサ３６を駆動するとともに、空気導入弁５４を開き、エアコンプレッサ３６から吐出される高温圧縮空気をインタークーラーバイパス弁５７、空気導入流路５３、空気導入弁５４を通じ、水素供給口２０と空気供給口２４の両方から燃料電池１４の燃料ガス流路１４８と酸化剤ガス流路１４６に導入することで、アノード側の空気による掃気を開始する。

そして、燃料電池１４内の燃料ガス流路１４８を流通した空気は、水素排出口２２から排出され、アノード側空気掃気処理開始当初は、小流量のドレイン弁５０、排出流路５２を通じて希釈状態の燃料ガス及び生成水（液滴）とともに排出され、所定時間後には、大流量の水素パージ弁３０、水素パージ流路３２を通じて生成水（液滴）とともに排出される。このようにしてアノード側掃気処理が行われる。

ステップＳ７ｍにおいて、所定時間のアノード側掃気処理が行われた後、ステップＳ７ｎでエアコンプレッサ３６が停止されるとともに、残りの全ての弁が閉じられてアノード側掃気処理（アノード掃気処理）が停止されて通常掃気処理が終了し、ステップＳ９（図）で燃料電池システム１０のシステムが停止される。

このように、外気温Ｔａが下がってきたときには、燃料ガス流路１４８内を自動的に掃気することで、次回の氷点下等の低温時において、安定で確実な起動を確保することができる。

次に、図７のフローチャート及び図８のタイムチャートを参照して、ステップＳ８の３段掃気処理の動作について説明する。

この場合、今回のシステム停止制御及び次回の氷点下時等の低温時の確実な起動を確保するために、時点ｔ１０において、イグニッションスイッチ７６のオフ状態を検出したとき、まず、ステップＳ８ａにおいて発電電流Ｉｆによりキャパシタ１６を所定容量まで充電する（時点ｔ１０〜ｔ１１）。

充電が完了後、ステップＳ８ｂにおいて、水素供給弁４４が閉じられ燃料ガスの燃料電池１４に対する供給が停止される。なお、水素供給弁４４が閉じられても、燃料ガス流路１４８には、燃料ガスが残留している。この残留ガスを消費するために、ステップＳ８ｃにおいて、空気の供給が継続される。

そのため、ステップＳ８ｄでは、発電電流Ｉｆをエアコンプレッサ３６等の補機に供給し発電させて燃料ガスを消費させる（時点ｔ１１〜ｔ１２）。燃料ガスが消費されることで、燃料ガス流路１４８内のガス圧力は徐々に低下する（時点ｔ１１〜ｔ１２）。

次いで、ステップＳ８ｅにおいて、燃料電池システム１０から外部に排出される燃料ガスの希釈要件を満足するために、比較的に小流量のドレイン弁５０を開くとともに、空気導入弁５４を開く（時点ｔ１２）。

次いで、ステップＳ８ｆ、８ｇ、８ｈで、酸化剤ガス流路１４６内の液滴を排出するための処理を行う（時点ｔ１２〜ｔ１３）。このとき、ステップＳ８ｆでコンタクタ８２を閉じてディスチャージ抵抗器８０に発電電流Ｉｆを消費させるディスチャージ制御を開始する（時点ｔ１２）。この時点ｔ１２で、燃料ガス流路１４８内の燃料ガス流量は、ほとんどゼロ値になる。

次いで、ステップＳ１８ｇで、エアコンプレッサ３６から吐出される空気量を大流量に設定し（時点ｔ１２）、大流量の空気を、ステップＳ１８ｈでの所定時間（時点ｔ１２〜ｔ１３）、酸化剤ガス流路１４６に流通させることで酸化剤ガス流路１４６に残存する液滴を排出（除去）する。なお、時点ｔ１１〜ｔ１３までの酸化剤ガス流路１４６内の液滴除去に必要な時間は、約２０［ｓｅｃ］である。

また、時点ｔ１２で空気導入弁５４が開かれているので、この時点ｔ１２以降、燃料ガス流路１４８にも空気が導入されるが、大流量の水素パージ弁３０は閉じており、小流量のドレイン弁５０が開かれているので、燃料ガス流路１４８には、小流量の空気しか導入されない。この時点ｔ１２〜ｔ１３では、ドレイン弁５０から排出流路５２を通じて排出される燃料ガスは空気排出流路４０から吐出される大流量の酸化剤ガスとともに希釈ボックスを通じて外気に排出されるので希釈された燃料ガスが排出される。

このようにして、酸化剤ガス流路１４６から液滴が排出され、燃料ガスも希釈して排出された時点ｔ１３から燃料ガス流路１４８からの液滴の排出（除去）処理を行う。

この場合、ステップＳ８ｉにおいて、大流量の水素パージ弁３０を開くことで（時点ｔ１３）、希釈された燃料ガスが残る燃料ガス流路１４８内に、ステップＳ８ｉで所定時間（時点ｔ１３〜ｔ１４）、大流量の空気が流通され、燃料ガス流路１４８内の液滴が排出（除去）される。そして、ステップＳ８ｋにおいて、空気導入弁５４が閉じられる。

ここで、時点ｔ１２〜１４に示すように、酸化剤ガス流路１４６内流量と燃料ガス流路１４８内流量が同時に大きくならないように時間的に分けて酸化剤ガス流路１４６と燃料ガス流路１４８内の液滴を除去するようにしているので、エアコンプレッサ３６の駆動を抑制することができ、騒音を低減することができる。結果、従来技術に比較して小型・軽量で小容量のエアコンプレッサ３６を使用することが可能となる。また、小型・軽量で小容量のエアコンプレッサ３６は、大型のエアコンプレッサに比較して、モータやファンを小型・軽量にできるのでエネルギ消費量が小さい。さらに、小型・軽量で小容量のエアコンプレッサ３６では、騒音を低減できるので、燃料電池システム１０及び燃料電池車両１２の商品性を向上させることができる。

次いで、ステップＳ８ｌ〜Ｓ８ｏで、燃料電池１４のカソード電極１２０ｃ側の乾燥を促進し、次回の氷点下等の低温時起動を確実にするための処理を行う（時点ｔ１４〜ｔ１５）。

このとき、ステップＳ８ｌで、加湿器バイパス弁５８及びインタークーラーバイパス弁５７を開き（時点ｔ１３）、さらにステップＳ１８ｍでエアコンプレッサ３６の駆動を小さくして小流量空気量に設定し、小流量の乾燥空気を酸化剤ガス流路１４６内に供給する（時点ｔ１４）。なお、ステップＳ８ｌのバイパス弁５７、５８を開く処理は、ステップＳ８ｇの大流量掃気処理開始時（時点ｔ１２）に行ってもよい。

そして、ステップＳ８ｎにおいて、酸化剤ガス流路１４６内に小流量の乾燥空気を所定時間流通させることで、次回の低温時起動を確実にする（時点ｔ１４〜ｔ１５）。この所定時間は、電解質膜１２０ｂの含水量が次回起動性から決定される最適量となるまでの所定時間とする。

具体的には、図９に示すように、次回の起動性（発電が可能になった後の最大可能出力）と電解質膜１２０ｂの含水量との間には、含水量が高からず低からずの中間状態で起動性が高くなる（最大可能出力が高くなる）関係（特性８４）があることが分かっているので、特性８４上、次回起動性が所定値以上となるまでの小流量の乾燥空気の供給時間が、ステップＳ８ｎの所定時間に設定される。

このステップＳ８ｎの処理は、キャパシタ１６の残容量が次回の氷点下等の低温時起動に必要となる容量まで低下したかどうかで代替判定することもできる。

また、ステップＳ８ｆで開始したディスチャージ制御は、フローチャート中には図示しないが、燃料ガス流路１４８内のガス圧力が所定値以下に下がった時点ｔ１４もしくは燃料電池１４の発電電圧Ｖｆが所定値以下に下がった時点にて、コンタクタ８２が開かれ、ディスチャージ制御処理が終了させられる。

次いで、ステップＳ８ｏにおいて、エアコンプレッサ３６の駆動が停止され、バイパス弁５７、５８が閉じられて３段掃気処理が終了する。

このようにして、ステップＳ３の今回のイグニッションスイッチ７６のオフ状態への操作時に、カソード電極１２０ｃ側である酸化剤ガス流路１４６とアノード電極１２０ａ側である燃料ガス流路１４８の両流路に水が発生したと判定した場合に３段掃気処理を行うことで、次回の氷点下等の低温時において安定な起動性を確保することができる。

なお、上述した３段掃気処理では、カソード側大流量第１掃気処理（時点ｔ１２〜ｔ１３：ステップＳ８ｇ、Ｓ８ｈ）、アノード側大流量第２掃気処理（時点ｔ１３〜ｔ１４：ステップＳ８ｉ、Ｓ８ｊ）、カソード側小流量第３掃気処理（時点ｔ１４〜ｔ１５：Ｓ８ｍ、Ｓ８ｎ）の順で行っているが、この順に代替して、図１０のタイムチャートに示すように、カソード側大流量第１掃気処理（時点ｔ１２〜ｔ１３）、カソード側小流量第３掃気処理（時点ｔ１３〜ｔ１４ａ）、アノード側大流量第２掃気処理（時点ｔ１３ａ〜ｔ１５）の順で行うようにしてもよい。

あるいは、図１１のタイムチャートに示すように、アノード側大流量第２掃気処理（時点ｔ１２〜ｔ１３）、カソード側大流量第２掃気処理（時点ｔ１３〜ｔ１４）、カソード側小流量第３掃気処理（時点ｔ１４〜ｔ１５）の順で行うようにしてもよい。

なお、第１掃気処理と第２掃気処理の時間は略同等で、第３掃気処理時間は、第１掃気処理及び第２掃気処理時間に比較して長い時間とされる。

図１２は、他の実施形態に係る燃料電池システム１０Ａを搭載する燃料電池車両１２Ａの構成を示している。

この燃料電池システム１０Ａでは、図１例に示した燃料電池システム１０に対して、水素供給流路に設けた水素消費量を計測するために体積流量を測定する流量センサ（流量検出手段）９０と、空気積算流量を計測するために空気排出流路４０に設けた体積流量を測定する流量センサ（流量検出手段）９１と、空気排出流路４０の相対湿度ＲＨを計測するための湿度センサ（湿度検出手段）９２と、風速を計測するための風速センサ（風速検出手段）９３を、余分に備える点で異なる。なお、流量センサ９０、９１及び湿度センサ９２は、それぞれ制御装置７０に接続される。

この場合、制御装置７０は、イグニッションスイッチ７６のオン時からオフ時まで、より具体的には発電開始時から発電終了時までの、積算発電量（電流・電圧センサ６０とタイマによる計時に基づく）と、酸化剤ガス流路通過積算流量（流量センサ９１とタイマ等に基づく）と、水素消費量（流量センサ９０とタイマ等に基づく）とをそれぞれ算出する（検出する）、各手段として機能する。

次に、この図１２の燃料電池システム１０Ａ及びこの燃料電池システム１０Ａを搭載する燃料電池車両１２Ａの掃気処理に係る動作について、図１３のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１１において、制御装置７０がイグニッションスイッチ７６のオン信号を検出したとき、ステップＳ１２、Ｓ１３において、発電開始に先立ち、起動前アノード側水分量が比較的に多いか少ないかの水分状態の判定処理が行われる。

ここで水分が少ない状態であるとの判定は、（１）前回のイグニッションスイッチ７６のオフ時から今回のオン時までのソーク期間が長くて乾燥しているとされる場合、（２）イグニッションスイッチ７６のオン時前の前回に凍結を防止するための３段掃気処理等の氷点下起動対策処理がなされた場合、（３）ソーク中の外気の湿度が低く風速センサ９３で検出される風速も大きくて短いソーク期間でも乾燥が促進された場合である。これらに該当する場合にはアノード側水分量が少ないと判定され、これ以外の場合には、アノード側水分量が多いと判定される。

アノード側水分量が多いと判定された場合には、次に、ステップＳ１４に置いて発電が開始され、発電中に、ステップＳ１５において、イグニッションスイッチ７６がオフ信号を出力したかどうかが検出される。

オフ信号が検出されたとき、上述したステップＳ７の通常掃気処理が行われる。

一方、ステップＳ１３の水分量が少ないと判定された場合には、次に、ステップＳ１６に置いて発電が開始され、発電中に、ステップＳ１７において、イグニッションスイッチ７６がオフ信号を出力したかどうかが検出される。

オフ信号が検出されたとき、ステップＳ１８、Ｓ１９において、今回の発電によるアノード側水分状態のさらなる判定処理が行われる。

ここで、水分が少ない状態であるとの判定は、今回の発電開始時から発電終了時までの、（ａ）積算発電量が所定値以下である場合、（ｂ）酸化剤ガス酸化剤ガス流路通過積算流量が所定値以下である場合、（ｃ）水素消費量が所定値以下である場合が該当する。

また、水分が少ない状態であるとの判定は、（ｄ）イグニッションスイッチ７６のオン時（Ｓ１１）とオフ時（Ｓ１７）との温度Ｔｈの差が所定値以下である場合、（ｅ）イグニッションスイッチ７６のオフ時（Ｓ１７）の温度Ｔｈ（Ｔｈ＝Ｔｅ）が所定値以下である場合、（ｆ）イグニッションスイッチ７６のオン時（Ｓ１１）の温度Ｔｈが所定温度Ｔａ（Ｔａは例えば０［℃］）以下で、かつイグニッションスイッチ７６のオフ時（Ｓ１７）の温度Ｔｈが所定温度Ｔｂ（Ｔａ＜Ｔｂ、Ｔｂは例えば１０［℃］）以下である場合が該当する。

さらに、水分が少ない状態であるとの判定は、今回の発電開始時から発電終了時までの、（ｇ）積算発電量が所定値以下である場合が該当する。

ステップＳ１９において、今回の発電開始から発電終了までのアノード側の水分量が所定値以下で少ないと判定された場合には、上述したステップＳ８の３段掃気処理を行い、上記（ａ）〜（ｇ）の要件に該当しなかった場合には、水分量が所定値を超えていると判定され、ステップＳ７の通常掃気処理が行われる。

ステップＳ７の通常掃気処理後、又はステップＳ８の３段掃気処理を行った後、ステップＳ９でのシステム終了処理が行われる。

上述したステップＳ１８、Ｓ１９の発電後アノード側水分状態の判定処理、換言すれば、３段掃気処理又は通常掃気処理を決定する判定処理は、マップ（ルックアップテーブル）を検索して決定することもできる。

図１４は、検索される掃気処理決定マップ２００を示している。この掃気処理決定マップ２００では、発電開始時温度Ｔｓ及び発電停止時温度Ｔｅを座標点として掃気処理が決定される。

基本的には、発電開始時温度Ｔｓ及び発電終了時温度Ｔｅが比較的に高い領域では通常掃気処理領域２０１に決定され、発電終了時温度Ｔｅが低い温度の領域では３段掃気処理領域２０３に決定される。

以上説明したように上述した実施形態によれば、燃料電池１４の発電停止時もしくは発電停止後に、燃料ガスが流通する燃料ガス流路１４８又は酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路１４６の少なくとも１方を掃気ガス、この実施形態では空気により掃気する掃気手段（７０、３６、５４）を備える燃料電池システム１０が対象とされる。

そして、イグニッションスイッチ７６がオン状態からオフ状態とされた燃料電池システム１０の停止時に、水分量検出手段（７０、Ｓ５、Ｓ１２、Ｓ１８）により検出した燃料ガス流路１４８内に存在する水分量が所定値以下のときに、前記掃気手段は、酸化剤ガス流路１４６内の液滴を大流量の空気により掃気する第１掃気処理ステップと、燃料ガス流路１４８内の液滴を大流量の空気により掃気する第２掃気処理ステップと、酸化剤ガス流路１４６を小流量の空気により掃気する第３掃気処理ステップとを上述した所定の順番（カソード側大流量第１掃気処理→アノード側大流量第２掃気処理→カソード側小流量第３掃気処理の順、カソード側大流量第１掃気処理→カソード側小流量第３掃気処理→アノード側大流量第２掃気処理の順、又はアノード側大流量第２掃気処理→カソード側大流量第２掃気処理→カソード側小流量第３掃気処理→の順）で行う、いわゆる３段掃気処理を行うようにしている。

ここで、第１及び第２掃気処理ステップは、液滴除去のためであるので比較的に短時間、第３掃気処理ステップは、電解質膜１２０ｂの乾燥のためであるので比較的に長時間とされる。

このように、燃料電池システム１０の発電停止時に、大流量の空気で掃気する第１掃気処理ステップ及び第２掃気処理ステップを同時に行わないので、低消費電力で騒音の小さいエアコンプレッサ３６を使用することができる。

また、発電停止時における電解質膜１２０ｂの水分量を最適又は最適に近い値にすることができるので、次回の起動性を向上させることができる。

この発明の実施形態に係る燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の概略構成図である。 燃料電池にスタックとして積層される燃料電池セルの分解斜視図である。 ソーク中及び発電中における燃料電池の水分量例の特性図である。 掃気処理の動作説明に供されるフローチャートである。 水分量判定に供される発電特性図である。 通常掃気処理に係るフローチャートである。 ３段掃気処理に係るフローチャートである。 ３段掃気処理に係るタイムチャートである。 含水量と次回起動性との関係を示す特性図である。 ３段掃気処理の他の例に係るタイムチャートである。 ３段掃気処理のさらに他の例に係るタイムチャートである。 他の実施形態に係る燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の概略構成図である。 他の実施形態に係る掃気処理の動作説明に供されるフローチャートである。 掃気処理決定マップの説明図である。

符号の説明

１０、１０Ａ…燃料電池システム １２、１２Ａ…燃料電池車両
１４…燃料電池 １６…キャパシタ
１８…負荷 ３６…エアコンプレッサ
５４…空気導入弁 ７０…制御装置
７１…温度センサ ７６…イグニッションスイッチ

Claims (3)

1. 燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
   前記燃料電池の発電停止時に、前記燃料ガスが流通する前記燃料ガス流路、又は前記酸化剤ガスが流通する前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方を掃気ガスにより掃気する掃気手段と、
   前記燃料電池の停止時に、前記燃料ガス流路内に前記燃料電池の発電により生じた水分量を検出する水分量検出手段と、を備え、
   前記掃気手段は、前記燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、
   前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理と、
   前記掃気ガスにより前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理と、
   前記第１掃気処理後、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理と、
   を行うことを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１記載の燃料電池システムにおいて、
   前記水分量検出手段は、前記燃料電池の起動時の水分状態と、前記燃料電池の停止時の水分状態とに基づいて前記水分量を検出する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
3. 燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスにより発電する燃料電池の発電停止時に、前記燃料ガスが流通する前記燃料ガス流路、又は前記酸化剤ガスが流通する前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方を掃気ガスにより掃気する燃料電池システムにおける掃気処理方法において、
   前記燃料電池の停止時に、前記燃料ガス流路内に前記燃料電池の発電により生じた水分量を検出する水分量検出ステップと、
   前記燃料ガス流路内に存在する水分量が所定値以下のときには、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第１掃気処理ステップと、
   前記掃気ガスにより前記燃料ガス流路内の液滴を除去可能な大流量で掃気する第２掃気処理ステップと、
   前記第１掃気処理ステップ後、前記掃気ガスにより前記酸化剤ガス流路内を前記大流量より少ない小流量で掃気する第３掃気処理ステップとにより掃気を行う
   ことを特徴とする燃料電池システムにおける掃気処理方法。

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