JP3804515B2 - 燃料電池及びその制御方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料電池としては、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下ＭＥＡという）を２つのセパレータで挟み込んで構成された単セルを複数積層したものが知られている。ＭＥＡは、両面に触媒電極としての白金が塗布された電解質膜と、この電解質膜を挟み込むガス拡散電極とから構成されている。ＭＥＡのうち、一方の面に形成された触媒電極とガス拡散電極とがアノードを構成し、他方の面に形成された触媒電極とガス拡散電極とがカソードを構成する。そして、アノードに面するセパレータには、燃料ガスとしての水素ガスを単セル内に行き渡らせるための燃料ガス通路が形成され、カソードに面するセパレータには、酸化ガスとしてのエアを単セル内に行き渡らせるための酸化ガス通路が形成されている。
【０００３】
この電解質膜は通常湿潤状態で良好なプロトン導電性電解質として機能するため、燃料ガスや酸化ガスを予め加湿したうえで供給することにより電解質膜の湿潤状態を維持しているが、種々の理由によりフラッディング現象(濡れ過ぎの状態）が発生することがある。例えばフラッディング現象が発生すると、ガス通路に水が生成してガス流れの抵抗になり、ガス拡散電極に対して十分なガスを供給できなくなることがある。この点に鑑み、例えば特開平７−２３５３２３４号公報には、フラッディング現象が発生したときにはガスの動圧を一時的に増加させ、その動圧によりガス通路内の生成水を吹き飛ばして除去する燃料電池が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報の燃料電池では一定方向にガスを流すため、その方向に生成水が移動するのを妨げる何らかの要因（例えば障害物など）がある場合などには、反応ガスの動圧が増加したとしても容易に生成水を除去できないことがあった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ガス通路内の不要物を効率よく排除できる燃料電池を提供することを目的とする。また、このような燃料電池の制御方法を提供することを別の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の燃料電池は、
単セル内に反応ガスを行き渡らせるための単セル内ガス通路と、
前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替えるガス流れ方向切替手段と、運転状態に応じて前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替える方向切替制御手段と
を備えたものである。
【０００８】
この燃料電池では、運転状態に応じて単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替える。このため、ある運転状態において単セル内ガス通路に不要物（例えば生成水）が存在しているとき、その不要物が現在のガス流れ方向に移動するのを妨げる何らかの要因があったとしても、現在のガス流れ方向と交差する他のガス流れ方向に切り替えることにより、その要因の影響を受けにくくなり、ガスによって不要物を排除することができる。したがって、ガス通路内の不要物を効率よく排除できる。
【０００９】
ここで、「反応ガス」とは、燃料電池における電気化学反応に供されるガスをいう。また、「運転状態」とは、燃料電池の運転状態を表すものであれば特に限定されないが、燃料電池の出力電圧やインピーダンス値のような運転制御に関するパラメータであってもよいし、燃料電池に使用する反応ガスの湿度や温度や供給量であってもよいし、燃料電池の冷媒の温度や供給量であってもよい。
【００１０】
本発明の燃料電池において、単セル内ガス通路は、多数の小突起が設けられ該小突起の間隙を反応ガスが通過するように形成されていてもよい。この単セル内ガス通路では、不要物が所定のガス流れ方向に移動するのを小突起が妨げることがあるが、そのガス流れ方向と交差する他のガス流れ方向に切り替えることにより、不要物はその小突起の影響を受けにくくなり、ガスによって不要物を排除することができる。
【００１１】
なお、「小突起」は、単セル内ガス通路を通過する反応ガスがこの小突起に衝突して単セル内ガス通路内で拡散されるように配置されていることが好ましい。例えば格子状に配置されていてもよい。
【００１２】
本発明の燃料電池において、前記現在のガス流れ方向と前記他のガス流れ方向とは略直交していてもよい。こうすれば、単セル内ガス通路に存在する不要物が現在のガス流れ方向に移動するのを妨げる何らかの要因があったとしても、現在のガス流れ方向と略直交する方向にガス流れ方向を切り替えることにより、その要因の影響をほとんど受けなくなる。したがって、ガス通路内の不要物をより効率よく排除できる。
【００１３】
本発明の燃料電池において、前記方向切替制御手段は、フラッディング現象が発生しているときには、前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替えるようにしてもよい。こうすれば、単セル内ガス通路に発生した水を効率よく排除できる。なお、「フラッディング現象」とは、単セル内ガス通路に水が溜まった状態をいう。また、フラッディング現象が発生しているか否かは、例えば燃料電池の出力電圧やインピーダンス値や反応ガスの湿度などのフラッディング現象と相関のあるパラメータに基づいて判定してもよい。
【００１４】
本発明の燃料電池において、前記方向切替制御手段は、動作温度が所定温度以下のときには、定期的又は不定期に前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替えるようにしてもよい。動作温度が所定温度以下（例えば６０℃以下）のときには、反応ガスの飽和水蒸気量が低いため単セル内ガス通路に凝縮水が発生し易いが、定期的又は不定期にガス流れ方向を切り替えることにより、凝縮水が発生していたとしても容易に排除できる。なお、「動作温度」は、どのように検出してもよく、例えば燃料電池の所定位置の温度を温度検出手段によって検出してもよいし、燃料電池を冷却するための冷媒の温度を温度検出手段によって検出してもよい。
【００１５】
本発明の燃料電池において、前記単セル内ガス通路は、前記現在のガス流れ方向と前記他のガス流れ方向とでは通路長及び通路幅が異なるように形成されていてもよい。こうすれば、ガス流れ方向を切り替えると通路長及び通路幅も変化するため、運転状態に応じた通路長及び通路幅を選択できる。例えば、前記方向切替制御手段は、低出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が長く通路幅が狭いガス流れ方向に切り替え、高出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が短く通路幅が広いガス流れ方向に切り替えてもよい。こうすれば、低出力時にはガス流速が増しガス拡散性が向上してガス利用率が向上し、高出力時には圧力損失が低減する。
【００１６】
本発明の燃料電池において、前記方向切替制御手段は、運転状態に応じて、前記現在のガス流れ方向のガス供給口と前記他のガス流れ方向のガス供給口の両方からガスを供給し前記現在のガス流れ方向のガス排出口又は前記他のガス流れ方向のガス排出口のいずれか一方からガスを排出する給排制御を前記ガス流れ方向切替手段を介して行ってもよい。この場合、２つのガス供給口から供給されたガスが単セル内ガス通路で合流して１つのガス排出口から排出される。このため、１つのガス供給口からガスを供給する場合に比べて、各ガス供給口から供給されるガスの流量を低減でき、その結果単セル内ガス通路の上流側が乾燥しにくくなる。ここで、両方のガス供給口の一方から供給されたガスが単セル内ガス通路の下流側で合流するようにしてもよく、こうすれば、下流側でガス濃度が低下するのを防止できる。また、前記方向切替制御手段は、低出力時に前記給排制御を行ってもよいし、反応ガスを加湿せずに供給する無加湿運転時に前記給排制御を行ってもよい。
【００１７】
本発明の燃料電池において、前記単セル内ガス通路は、酸化ガスが流れる通路であってもよい。こうすれば、酸化ガスが流れる通路のフラッディング現象に適切に対処できる。
【００１８】
本発明の燃料電池において、前記単セル内ガス通路は、燃料ガスが流れる通路であってもよい。こうすれば、燃料ガスが流れる通路のフラッディング現象に適切に対処できる。
【００１９】
本発明の燃料電池において、前記単セル内ガス通路は、酸化ガスを供給する第１単セル内ガス通路と燃料ガスを供給する第２単セル内ガス通路であり、前記ガス流れ方向切替手段は、前記第１単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える第１ガス流れ方向切替手段と前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える第２ガス流れ方向切替手段であり、前記方向切替制御手段は、運転状態に応じて前記第１ガス流れ方向切替手段又は前記第２ガス流れ方向切替手段を介して前記第１単セル内ガス通路又は前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替えてもよい。こうすれば、酸化ガスが流れる通路と燃料ガスが流れる通路の両方についてフラッディング現象に適切に対処できる。
【００２０】
このとき、前記方向切替制御手段は、前記第１単セル内ガス通路のガス流れ方向と前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向とが互いに対向するように前記第１及び第２ガス流れ方向切替手段を制御してもよい。通常、ガス上流側の方がガス下流側よりも乾きやすいが、ここでは単セル内を流れる二つのガスの流れが逆方向であるため、単セル内の水分布が均一になりやすい。
【００２１】
本発明の燃料電池において、前記単セルを冷却するための冷媒が通過する冷媒通路と、前記冷媒通路の冷媒流れ方向を切り替える冷媒流れ方向切替手段とを備え、前記方向切替制御手段は、前記ガス流れ方向切替手段を介してガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替えるとき、前記冷媒流れ方向切替手段を介して前記冷媒通路の冷媒流れ方向を現在の冷媒流れ方向からこれと交差する他の冷媒ガス流れ方向に切り替えてもよい。こうすれば、ガス流れ方向と同期して、冷媒流れ方向をそのガス流れ方向に適した方向に切り替えることができる。
【００２２】
このとき、前記方向切替制御手段は、前記ガス流れ方向切替手段を介してガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替えるとき、前記冷媒流れ方向切替手段を介して前記冷媒通路の冷媒流れ方向をガス流れ方向と一致するように切り替えてもよい。こうすれば、ガス上流側は温度の低い冷媒によって冷やされ、ガス下流側は熱を奪ったあとのやや温度の高い冷媒によって冷やされるため、ガス上流側の方がガス下流側に比べて温度降下が大きくなる。通常、ガス上流側が乾きやすくガス下流側が濡れやすいが、ここではガス上流側の温度を低くして露点を下げているためガス上流側が乾きにくくなり、ガス下流側の温度を高くして露点を上げているためガス下流側が濡れにくくなる。
【００２３】
また、前記冷媒通路は、前記現在の冷媒流れ方向と前記他の冷媒流れ方向とでは通路長及び通路幅が異なるように形成され、前記方向切替制御手段は、低出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が短く通路幅が広い冷媒流れ方向に切り替え、高出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が長く通路幅が狭い冷媒流れ方向に切り替えてもよい。こうすれば、発熱量の小さい低出力時は冷媒の圧力損失が低減し、発熱量の大きい高出力時は冷媒の流速が増加し伝熱性が向上する。なお、この方向切替制御手段による冷媒流れ方向の切替制御は、反応ガスの流れ方向の切替制御と同期して行ってもよいし、個別に行ってもよい。
【００２４】
本発明の第２は、単セル内に反応ガスを行き渡らせるための単セル内ガス通路のガス流れ方向を変更可能な燃料電池を制御する方法であって、運転状態に応じて前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向と交差する方向に切り替えるものである。この制御方法では、運転状態に応じて単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替える。このため、ある運転状態において単セル内ガス通路に不要物（例えば生成水）が存在しているとき、その不要物が現在のガス流れ方向に移動するのを妨げる何らかの要因があったとしても、現在のガス流れ方向と交差する他のガス流れ方向に切り替えることにより、その要因の影響を受けにくくなり、ガスによって不要物を排除することができる。したがって、ガス通路内の不要物を効率よく排除できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明を一層明らかにするために、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。
【００２６】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の燃料電池１０の概略構成を表す斜視図、図２は、燃料電池１０の部分断面図、図３は、本実施形態のセルモジュール２０の分解斜視図、図４も同じくセルモジュール２０の分解斜視図、図５は本実施形態の電気的な接続を表す概略ブロック図である。なお、図４は図３をＡ視（白抜き矢印）からみた分解斜視図である。
【００２７】
本実施形態の燃料電池１０は、固体高分子型燃料電池であって、主として、セルモジュール２０と、このセルモジュール２０が複数積層されたスタック４０と、このスタック４０に酸化ガスを給排するための酸化ガス供給管４１、酸化ガス排出管４２及び酸化ガス給排装置４１０（図５参照）と、スタック４０に燃料ガスを給排するための燃料ガス供給管４３、燃料ガス排出管４４及び燃料ガス給排装置４３０（図５参照）と、スタック４０に冷媒を給排するための冷媒導入管４５、冷媒導出管４６及び冷媒給排装置４５０（図５参照）と、酸化ガス流れ方向の切替制御などを行う制御装置５０（図５参照）とを備えている。
【００２８】
セルモジュール２０は、図２に示すように、冷却セパレータ６０、ＭＥＡ３０、中央セパレータ７０、ＭＥＡ３０、端部セパレータ８０がこの順で積層されたものである。このうち、冷却セパレータ６０，ＭＥＡ３０，中央セパレータ７０が単セル２１を構成し、中央セパレータ７０，ＭＥＡ３０，端部セパレータ８０が単セル２２を構成する。つまり、単セル２１と単セル２２は中央セパレータ７０を共通部材としている。
【００２９】
ＭＥＡ３０は、電解質膜３１をアノード３２とカソード３３とで挟みこんだ膜電極接合体である。ここで、電解質膜３１は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性のイオン交換膜（例えばデュポン社製のナフィオン膜）であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜３１の両面には、白金または白金と他の金属から成る合金を塗布することにより触媒電極３４，３５が形成され、更にその外側には、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されたガス拡散電極３６，３７が配置されている。そして、触媒電極３４とガス拡散電極３６とがアノード３２、触媒電極３５とガス拡散電極３７とがカソード３３を構成する。なお、ガス拡散電極３６，３７はカーボンクロスのほか、炭素繊維からなるカーボンペーパーまたはカーボンフェルトによって形成してもよく、十分なガス拡散性および導電性を有していればよい。
【００３０】
各セパレータ６０，７０，８０は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした成形カーボンにより形成されている。冷却セパレータ６０は、単セル２１のＭＥＡ３０のアノード３２と対向する面に、燃料ガスを通過させる第２単セル内ガス通路６２が形成され、もう一方の面に、冷媒を通過させる冷媒通路６３が形成されている。中央セパレータ７０は、単セル２１のＭＥＡ３０のカソード３３と対向する面に、酸化ガスを通過させる第１単セル内ガス通路７１が形成され、単セル２２のＭＥＡ３２のアノード３２と対向する面に、燃料ガスを通過させる第２単セル内ガス通路７２が形成されている。端部セパレータ８０は、単セル２２のＭＥＡ３０のカソード３３と対向する面に、酸化ガスを通過させる第１単セル内ガス通路８１が形成されている。
【００３１】
冷却セパレータ６０と中央セパレータ７０との間の空隙にはシール部材３８が配置され、中央セパレータ７０と端部セパレータ８０との間の空隙にはシール部材３９が配置されている。これらのシール部材３８，３９は、この部分で燃料ガスと酸化ガスとが混合するのを防止したり、これらのガスが外部に漏れ出すのを防止したりする役割を果たす。
【００３２】
図３及び図４に示すように、冷却セパレータ６０には、四つの辺に沿ってそれぞれ長孔６０１〜６０４が面を貫通して設けられており、四つの角にそれぞれ角孔６０５〜６０８が面を貫通して設けられている。この冷却セパレータ６０のうち単セル２１のＭＥＡ３０のアノード３２に対向する面には、外周が略四角形状の凹部６１０が設けられ、この凹部６１０は角孔６０５，６０６に連通されている。角孔６０５からは燃料ガスが供給されて単セル２１の凹部６１０即ち第２単セル内ガス通路６２を通過して角孔６０６から排出される。また、冷却セパレータ６０のもう一方の面にも、外周が略四角形状の凹部６１１が設けられ、この凹部６１１は角孔６０７，６０８に連通されている。角孔６０７からは冷媒が供給されてこの凹部６１１即ち冷媒通路６３を通過して角孔６０８から排出される。
【００３３】
中央セパレータ７０には、四つの辺に沿ってそれぞれ長孔７０１〜７０４が面を貫通して設けられており、四つの角にそれぞれ角孔７０５〜７０８が面を貫通して設けられている。この中央セパレータ７０のうち単セル２１のＭＥＡ３０のカソード３３に対向する面には、外周が略四角形状の凹部７１１が設けられ、この凹部７１１は長孔７０１〜７０４に連通されている。酸化ガスは、長孔７０１から単セル２１に供給されて凹部７１１即ち第１単セル内ガス通路７１を通過して長孔７０３から排出されるか、あるいは、長孔７０２から単セル２１に供給されて凹部７１１即ち第１単セル内ガス通路７１を通過して長孔７０４から排出される。また、中央セパレータ７０のうち単セル２２のＭＥＡ３０のアノード３２に対向する面にも、外周が略四角形状の凹部７１０が設けられ、この凹部７１０は角孔７０５，７０６に連通されている。角孔７０５からは燃料ガスが単セル２２に供給されて凹部７１０即ち第２単セル内ガス通路７２を通過して角孔７０６から排出される。
【００３４】
端部セパレータ８０には、四つの辺に沿ってそれぞれ長孔８０１〜８０４が面を貫通して設けられており、四つの角にそれぞれ角孔８０５〜８０８が面を貫通して設けられている。この端部セパレータ８０のうち単セル２２のＭＥＡ３０のカソード３３に対向する面には、外周が略四角形状の凹部８１１が設けられ、この凹部８１１は長孔８０１〜８０４に連通されている。酸化ガスは、長孔８０１から単セル２２に供給されて凹部８１１即ち第１単セル内ガス通路８１を通過して長孔８０３から排出されるか、あるいは、長孔８０２から単セル２２に供給されて凹部８１１即ち第１単セル内ガス通路８１を通過して長孔８０４から排出される。この端部セパレータ８０のもう一方の面はフラットに形成されている。
【００３５】
各凹部６１０，６１１，７１０，７１１，８１１には、複数の小突起が形成されている。例えば、中央セパレータ７０の凹部７１１には、図３の円内に示すような略直方体状又は略立方体状の小突起７２０が格子状に形成されている。この小突起７２０は、先端部分が単セル２１のＭＥＡ３０のカソード３３と接するように形成され、この接する領域によって導電性が確保される。また、この凹部７１１即ち第１単セル内ガス通路７１を通過する酸化ガスは、小突起７２０の側面に衝突することにより第１単セル内ガス通路７１で拡散される。更に、小突起７２０が格子状に並んでいることから、長孔７０１から長孔７０３に向かって流れることもできるし、これと略直交する方向即ち長孔７０２から長孔７０４に向かって流れることもできる。
【００３６】
スタック４０は、セルモジュール２０を複数積層し、図１に示すようにその両端に集電板１１，１２、絶縁板１３，１４、エンドプレート１５，１６を順次配置して完成される。集電板１１，１２は緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成され、絶縁板１３，１４はゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成され、エンドプレート１５，１６は剛性を備えた鋼等の金属によって形成されている。また、集電板１１，１２にはそれぞれ出力端子１１ａ，１２ａが設けられており、燃料電池１０で生じた起電力を出力可能となっている。また、エンドプレート１５，１６は、図示しない加圧装置によってスタック４０を積層方向に加圧して保持している。
【００３７】
このスタック４０においては、長孔６０１，７０１，８０１が積層方向に連なることにより酸化ガス供給マニホルドＭ１が形成され、長孔６０２，７０２，８０２が積層方向に連なることにより酸化ガス供給マニホルドＭ２が形成され、長孔６０３，７０３，８０３が積層方向に連なることにより酸化ガス排出マニホルドＭ３が形成され、長孔６０４，７０４，８０４が積層方向に連なることにより酸化ガス排出マニホルドＭ４が形成されている。そして、酸化ガス供給マニホルドＭ１又は酸化ガス供給マニホルドＭ２に供給された酸化ガスは、第１単セル内ガス通路７１，８１を通過したあと、酸化ガス排出マニホルドＭ３又は酸化ガス排出マニホルドＭ４に集められ排出される。また、角孔６０５，７０５，８０５が積層方向に連なることにより燃料ガス供給マニホルドＭ５が形成され、角孔６０６，７０６，８０６が積層方向に連なることにより燃料ガス排出マニホルドＭ６が形成されている。そして、燃料ガス供給マニホルドＭ５に供給された燃料ガスは、第２単セル内ガス通路６２，７２を通過したあと、燃料ガス排出マニホルドＭ６に集められ排出される。更に、角孔６０７，７０７，８０７が積層方向に連なることにより冷媒供給マニホルドＭ７が形成され、角孔６０８，７０８，８０８が積層方向に連なることにより冷媒排出マニホルドＭ８が形成されている。そして、冷媒供給マニホルドＭ７に供給された冷媒は、冷媒通路６３を通過したあと、冷媒排出マニホルドＭ８に集められ排出される。
【００３８】
酸化ガス供給管４１は、酸化ガス（ここでは圧縮空気）の供給・排出を行う酸化ガス給排装置４１０から二つの分岐管に分岐して酸化ガス供給マニホルドＭ１及び酸化ガス供給マニホルドＭ２に接続されている。このうち酸化ガス供給マニホルドＭ１に向かう分岐管には第１電磁弁Ｂ１が設置され、酸化ガス供給マニホルドＭ２向かう分岐管には第２電磁弁Ｂ２が設置されている。一方、酸化ガス排出管４２は、酸化ガス排出マニホルドＭ３及び酸化ガス排出マニホルドＭ４からそれぞれ延び出した分岐管が集合され酸化ガス給排装置４１０に接続されている。このうち酸化ガス排出マニホルドＭ３から延び出した分岐管には第３電磁弁Ｂ３が設置され、酸化ガス排出マニホルドＭ４から延び出した分岐管には第４電磁弁Ｂ４が設置されている。
【００３９】
燃料ガス供給管４３は、燃料ガス（ここでは水素ガス）の供給・排出を行う燃料ガス給排装置４３０から燃料ガス供給マニホルドＭ５に接続され、燃料ガス排気管４４は、燃料ガス排出マニホルドＭ６から燃料ガス給排装置４３０に接続されている。
【００４０】
冷媒導入管４５は、冷媒（ここでは冷却水）の供給・排出を行う冷媒給排装置４５０から冷媒供給マニホルドＭ７に接続され、冷媒導出管４６は、冷媒排出マニホルドＭ８から冷媒給排装置４５０に接続されている。
【００４１】
制御装置５０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータにより構成され、図５に示すように、スタック４０の出力電圧を検出する電圧計４９からの検出信号を入力し、酸化ガス供給管４１の各分岐管に設置された第１電磁弁Ｂ１および第２電磁弁Ｂ２に制御信号を出力し、酸化ガス排出管４２の各分岐管に設置された第３電磁弁Ｂ３および第４電磁弁Ｂ４に制御信号を出力するように接続されている。
【００４２】
次に、本実施形態の制御装置５０により所定タイミング（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに実行される酸化ガス流れ方向の切替制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。制御装置５０は、この切替制御が開始されると、まず、電圧計４９で検出された出力電圧を読み込み（ステップＳ１００）、出力電圧に基づいてフラッディング現象が発生しているか否か、つまり第１単セル内ガス通路７１，８１が濡れ過ぎの状態か否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、経験上、フラッディング現象が発生している場合には出力電圧の変動が所定の変動範囲を越えることがあることから、出力電圧の変動が所定の変動範囲を超えたときにフラッディング現象が発生したと推定してもよい。このとき出力電圧の変動は、今回の出力電圧と前回の出力電圧との差としてもよいし、今回から所定時間だけ遡った時間幅における最大値と最小値との差としてもよい。そして、フラッディング現象が発生していないときには、そのままこのプログラムを終了し、フラッディング現象が発生しているときには、酸化ガスのガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと略直交する方向へ切り替えるべく、各電磁弁Ｂ１〜Ｂ４に制御信号を出力し（ステップＳ１２０）、このプログラムを終了する。
【００４３】
酸化ガスのガス流れ方向の切替について、図７に基づいて説明する。図７は、中央セパレータ７０を第１単セル内ガス通路７１側からみたときの平面図であり、（ａ）はガス流れ方向の一つを表し、（ｂ）はガス流れ方向の他の一つを表す。まず、第１電磁弁Ｂ１と第３電磁弁Ｂ３とが閉鎖され、第２電磁弁Ｂ２と第４電磁弁Ｂ４とが開放されていたとする（図７（ａ）参照）。このとき、酸化ガスは、長孔７０２から第１単セル内ガス通路７１を水平方向に通過し長孔７０４から排出される。ここで、ステップＳ１２０においてガス流れ方向を切り替えるとすると、制御装置５０は、各電磁弁Ｂ１〜Ｂ４へ制御信号を出力し、第１電磁弁Ｂ１と第３電磁弁とを開放し、第２電磁弁Ｂ２と第４電磁弁Ｂ４とを閉鎖する（図７（ｂ）参照）。これにより、酸化ガスは、長孔７０１から第１単セル内ガス通路７１を上下方向に通過し長孔７０３から排出される。つまり、酸化ガスのガス流れ方向は、それまで水平方向だったのに対し、これと略直交する上下方向に切り替えられる。
【００４４】
ここで、フラッディング現象が発生したときの第１単セル内ガス通路７１の様子について図８に基づいて説明する。図８は、中央セパレータ７０の第１単セル内ガス通路７１の部分拡大図である。第１単セル内ガス通路７１には複数の小突起７２０が格子状に立設されていることから、この通路７１内で生成した水はこの小突起７２０同士の間に溜まりやすい。そして、例えば酸化ガスの流れ方向が水平方向のときには、図８（ａ）に示すように、上下方向に並んだ小突起７２０同士の間に溜まった生成水Ｗ１は酸化ガスの流れに沿って排除されるものの、水平方向に並んだ小突起７２０同士の間に溜まった生成水Ｗ２は周囲の小突起７２０によって酸化ガスの流れに沿って移動するのを阻止されているため排除されずに残存してしまう。これがフラッディング現象の発生している状態である。このようなフラッディング現象が発生すると、例えば出力電圧の変動が大きくなり、所定の変動範囲を超えたりする。
【００４５】
本実施形態では、図７を用いて説明したように、フラッディング現象が発生したときには酸化ガスのガス流れ方向をそれまでと略直交する方向に切り替えるため、図８（ａ）において排除されずに残存していた生成水Ｗ２は、図８（ｂ）に示すように、切り替わった後の酸化ガスの流れに沿って排除される。したがって、フラッディング現象が解消される。なお、電磁弁Ｂ１〜Ｂ４の開閉を切り替えたとしてもフラッディング現象が解消されるまでに暫く時間がかかることがあるため、制御装置５０はその時間を見込んで次回の切替制御を開始するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の第１〜第４電磁弁Ｂ１〜Ｂ４が本発明のガス流れ方向切替手段に相当し、制御装置５０が方向切替制御手段に相当する。
【００４７】
以上詳述した本実施形態の燃料電池１０によれば、第１単セル内ガス通路７１，８１にフラッディング現象が発生したときには、それに応じて第１単セル内ガス通路７１，８１の酸化ガスのガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと略直交する他のガス流れ方向に切り替える。このため、図８（ａ）に示すように、生成水Ｗ２が現在のガス流れ方向に移動するのを小突起７２０が妨げていたとしても、図８（ｂ）に示すように、現在のガス流れ方向と略直交する他のガス流れ方向に切り替えることにより、切り替えたあとのガス流れによって生成水Ｗ２を容易に排除することができる。したがって、第１単セル内ガス通路７１，８１内の生成水を効率よく除去できる。
【００４８】
なお、上述した実施形態において、通常は酸化ガスのガス流れ方向を図７（ｂ）のように下方向つまり生成水が重力によって排出されやすい方向とし、フラッディング現象が発生したときだけ一時的に図７（ａ）のように水平方向に切り替えるようにしてもよい。こうすれば、高出力時のようにカソード３３に大量の生成水が発生したとしても、通常は重力によって生成水が排出され、フラッディング現象が発生したときだけ水平方向に切り替えてフラッディング現象を解消させるため、生成水を効率よく排除できる。
【００４９】
また、上述した実施形態では出力電圧の変動が所定変動範囲を越えたか否かに基づいてフラッディング現象が発生したか否かを判定したが、スタック４０の出力電圧値と予め定めた所定電圧値との比較結果やスタック４０のインピーダンス値と予め定めた所定インピーダンス値との比較結果に基づいてフラッディング現象が発生したか否かを判定してもよいし、これらを適宜組み合わせて判定してもよい。
【００５０】
また、燃料電池１０の動作温度が所定温度以下のときには、反応ガスの飽和水蒸気量が低いため単セル内ガス通路に凝縮水が発生し易いことから、定期的又は不定期にガス流れ方向を切り替えることにより凝縮水が発生していたとしても排除できるようにしてもよい。例えば制御装置５０は図９に示す切替制御を所定タイミング（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに実行してもよい。制御装置５０は、この切替制御が開始されると、まず動作温度を読み込み（ステップＳ２００）、その動作温度が所定温度（例えば６０℃）以下か否かを判定し（ステップＳ２１０）、所定温度以下のときには低温フラグが「１」か否かを判定し（ステップＳ２２０）、低温フラグが「０」のときには低温フラグに「１」をセットすると共にタイマに所定時間ｔｃをセットしてダウンカウントを開始させ（ステップＳ２３０）、このプログラムを終了する。なお、低温フラグは、動作温度が所定温度以下の状態であることを示すフラグである。一方、ステップＳ２２０で低温フラグが「１」のときには、タイマがゼロになったか否かを判定し（ステップＳ２４０）、タイマがゼロでないときにはこのプログラムを終了し、タイマがゼロになったときには、所定温度以下になった状態が所定時間ｔｃだけ継続したことになり凝縮水が発生しているおそれがあることから、ガス流れ方向を切り替える（ステップＳ２５０）。そしてガス流れ方向を切り替えたあと、あるいは、ステップＳ２１０で所定温度以下でなかったときには、低温フラグおよびタイマをリセットし（ステップｓ２６０）、このプログラムを終了する。この結果、動作温度が所定温度以下の状態で所定時間ｔｃが経過するごとに定期的にガス流れ方向が切り替えられるため、凝縮水が発生していたとしても排除できる。なお、動作温度は、例えばスタック４０の所定位置に設置した温度検出センサから読み込むようにしてもよい。
【００５１】
更に、上述した実施形態では酸化ガスのガス流れ方向を切り替えるようにしたが、酸化ガスに代えて燃料ガスのガス流れ方向を切り替えるようにしてもよい。例えば、上述した実施形態において酸化ガスの給排経路の構成と燃料ガスの給排経路の構成とを入れ替えてもよい。この場合には、燃料ガスの単セル内ガス通路内の生成水を効率よく除去できる。
【００５２】
あるいは、酸化ガスと燃料ガスの両方のガス流れ方向を切り替えるようにしてもよい。中央セパレータ７０を例に挙げれば、図１０（ａ）に一方の面、図１０（ｂ）に他方の面を示すように、各辺にそれぞれ２つずつ長孔７０１，７３１，７０２，７３２，７０３，７３３，７０４，７３４を設けて、酸化ガスについては、制御装置５０が電磁弁Ｂ１〜Ｂ４を制御することにより、長孔７０１から凹部７１１（第１単セル内ガス通路７１）を通過して長孔７０３に至るガス流れ方向と、長孔７０２から凹部７１１（第１単セル内ガス通路７１）を通過して長孔７０４に至るガス流れ方向との間で切り替えるようにし、燃料ガスについては、制御装置５０が電磁弁Ｂ３１〜Ｂ３４を制御することにより、長孔７３１から凹部７１０（第２単セル内ガス通路７２）を通過して長孔７３３に至るガス流れ方向と、長孔７３２から凹部７１０（第２単セル内ガス通路７２）を通過して長孔７３４に至るガス流れ方向との間で切り替えるようにしてもよい。この場合には、両ガスの単セル内ガス通路の生成水を効率よく除去できる。このとき、酸化ガスと燃料ガスの流れ方向が絶えずカウンタフロー（互いに対向する流れ）になるように切替制御をしてもよく、こうすればＭＥＡ３０の面内の水分布を略均一にすることができる。
【００５３】
［第２実施形態］
本実施形態は、第１実施形態と比べて、酸化ガスが通過する第１単セル内ガス通路７１，８１の構成が異なる以外は第１実施形態と概ね同様である。ここでは第１単セル内ガス通路７１を例に挙げて図１１に基づいて説明し、その他については説明を省略する。
【００５４】
セルモジュール２０を構成する中央セパレータ７０は、図１１に示すように、四つの辺に沿ってそれぞれ長孔７４１〜７４４が面を貫通して設けられている。この中央セパレータ７０のうち単セルのカソードに対向する面には、外周が略長方形状の凹部７４５が設けられ、この凹部７４５は長孔７４１〜７４４に連通されている。また、この凹部７４５には、図示しないが、第１実施形態と同様の小突起が格子状に立設されている。酸化ガスは、長孔７４２から凹部７４５即ち第１単セル内ガス通路７１を水平方向に通過して長孔７４４から排出されるガス流れ方向（図１１（ａ）参照）と、長孔７４１から凹部７４５即ち第１単セル内ガス通路７１を上下方向に通過して長孔７４３から排出されるガス流れ方向（図１１（ｂ）参照）のいずれかにより単セルに供給される。このとき、前者のガス流れ方向と後者のガス流れ方向とを比較すると、凹部７４５の水平方向の長さＬ１が上下方向の長さＬ２より長くなるように形成されているため、第１単セル内ガス通路７１の通路長については前者の方が長く、第１単セル内ガス通路７１の通路幅については前者の方が狭い。なお、本実施形態の中央セパレータ７０は、第１実施形態と同じく、燃料ガスが通過する角孔７０５，７０６や冷媒が通過する角孔７０７，７０８を備えている。
【００５５】
次に、本実施形態の制御装置５０により所定タイミングごとに実行される酸化ガス流れ方向の切替制御について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。制御装置５０は、この切替制御が開始されると、まず、現在の出力状態が低出力か高出力かを判定し（ステップＳ３００）、低出力時には、第１電磁弁Ｂ１および第３電磁弁Ｂ３を閉鎖し第２電磁弁Ｂ２および第４電磁弁Ｂ４を開放することにより図１１（ａ）に示すガス流れ方向（水平方向）で酸化ガスが第１単セル内ガス通路７１を通過するようにする（ステップＳ３１０）。一方、高出力時には、第１電磁弁Ｂ１および第３電磁弁Ｂ３を開放し第２電磁弁Ｂ２および第４電磁弁Ｂ４を閉鎖することにより図１１（ｂ）に示すガス流れ方向（上下方向）で酸化ガスが第１単セル内ガス通路７１を通過するようにする（ステップＳ３２０）。ステップＳ３１０またはステップＳ３２０でいずれかのガス流れ方向に決定したあと、フラッディング現象が発生したか否かを第１実施形態と同様にして判定し（ステップＳ３３０）、フラッディング現象が発生していないときにはそのままこのプログラムを終了する。一方、フラッディング現象が発生したときには、酸化ガスのガス流れ方向を他のガス流れ方向に切り替え（ステップＳ３４０）、続いてフラッディング現象が解消したか否かを判定し（ステップＳ３５０）、フラッディング現象が解消していないときにはそのまま待機し、フラッディング現象が解消したときには酸化ガスのガス流れ方向を元に戻し（ステップＳ３６０）、このプログラムを終了する。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、低出力時には、通路長が長く通路幅が狭いガス流れ方向が選択されるため、流速が増加しガス拡散性が向上してガス利用率が向上する。また、高出力時には、通路長が短く通路幅が広いガス流れ方向が選択されるため、ガスの圧力損失が低減する。更に、フラッディング現象が発生したときには、現在のガス流れ方向を一時的にこれと略直交する他のガス流れ方向に切り替えるため、第１単セル内ガス通路７１における生成水は効率よく排除される。
【００５７】
なお、低出力時には、図１３のように、第１電磁弁Ｂ１を閉鎖するのではなく少し開けてもよい。つまり、ガス流れ方向が水平方向のときのガス供給口である長孔７４２とガス流れ方向が上下方向の時のガス供給口である長孔７４１の両方から第１単セル内ガス通路７１に酸化ガスを供給し、水平方向の時のガス排出口である長孔７４４から酸化ガスを排出する給排制御を行ってもよい。こうすれば、１つのガス供給口から酸化ガスを供給する場合に比べて、各ガス供給口から供給されるガスの流量が低減でき、その結果第１単セル内ガス通路７１の上流側が乾燥しにくくなる。また、長孔７４１から供給された酸化ガスは第１単セル内ガス通路７１の下流側で合流するため、下流側でガス濃度が低下するのを防止できる。なお、この給排制御は、第１実施形態のようにガス流れ方向の通路長及び通路幅が同じ構成において採用してもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００５８】
［第３実施形態］
第３実施形態は、第２実施形態につき冷媒通路を別例としたものである。図１４は、冷却セパレータの冷媒通路側からみた平面図であり、（ａ）はガス流れ方向の一つを示し、（ｂ）はガス流れ方向の他の一つを表す。図１４に示すように、冷却セパレータ６０は、冷媒が通過する角孔６０７，６０８の代わりに、四つの辺に沿って冷媒給排用の長孔６５１〜６５４が面を貫通して設けられている。また、同じく四つの辺に沿って長孔６４１〜６４４が面を貫通して設けられており、これらはそれぞれ中央セパレータ７０の長孔７４１〜７４４（既述）と積層方向に連通している。冷却セパレータ６０のうち単セルのアノードに対向する面と反対側の面には、外周が略長方形状の凹部６５５が設けられ、この凹部６５５は長孔６５１〜６５４に連通されている。冷媒は、長孔６５２から凹部６５５即ち冷媒通路６３を水平方向に通過して長孔６５４から排出される冷媒流れ方向（図１４（ａ）参照）と、長孔６５１から凹部６５５即ち冷媒通路６３を上下方向に通過して長孔６５３から排出される冷媒流れ方向（図１４（ｂ）参照）のいずれかによりセルモジュール２０に供給される。
【００５９】
また、冷媒導入管４５は、分岐されてそれぞれ長孔６５１，６５２に接続され、各分岐管には電磁弁Ｂ５１，Ｂ５２がそれぞれ設置されている。一方、冷媒導出管４６は、長孔６５３，６５４から延び出した分岐管が集合して一本化され、各分岐管には電磁弁Ｂ５３，Ｂ５４がそれぞれ設置されている。
【００６０】
次に、本実施形態の制御装置５０により所定タイミングごとに実行される酸化ガス流れ方向の切替制御については、第２実施形態と略同様であり、図１２のフローチャートで表されるが、酸化ガスのガス流れ方向と冷媒流れ方向とが一致するように制御する。即ち、ステップＳ３１０において酸化ガス流れ方向を図１１（ａ）に示す水平方向に設定するときには、冷媒流れ方向も図１４（ａ）に示す水平方向に設定し、ステップＳ３２０において酸化ガス流れ方向を図１１（ｂ）に示す上下方向に設定するときには、冷媒流れ方向も図１４（ｂ）に示す上下方向に設定する。また、ステップＳ３４０やステップＳ３６０においてガス流れ方向を変更するときにも、それと同期して、そのガス流れ方向と同方向となるように冷媒流れ方向を切り替える。なお、本実施形態では、制御装置５０は本発明の冷媒流れ方向切替手段にも相当する。
【００６１】
以上説明した本実施形態によれば、酸化ガスの上流側は温度の低い冷媒によって冷やされ、酸化ガスの下流側は熱を奪ったあとのやや温度の高い冷媒によって冷やされるため、酸化ガスの上流側の方が下流側に比べて温度降下が大きくなる。通常、ガス上流側が乾きやすくガス下流側が濡れやすいが、ここではガス上流側の温度を低くして露点を下げているためガス上流側が乾きにくくなり、ガス下流側の温度を高くして露点を上げているためガス下流側が濡れにくくなる。
【００６２】
上述した実施形態においては、低出力時には冷媒流れ方向を水平方向とし高出力時には冷媒流れ方向を上下方向としたが、低出力時には冷媒通路の通路長が短い上下方向の冷媒流れを採用して冷媒の圧力損失を低減させ、高出力時には冷媒通路の通路長が長い水平方向の冷媒流れを採用して冷媒の流速を増加させ伝熱性を向上させてもよい。
【００６３】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の燃料電池の概略構成を表す斜視図である。
【図２】燃料電池のスタックの部分断面図である。
【図３】セルモジュールの分解斜視図である。
【図４】セルモジュールの分解斜視図である。
【図５】燃料電池の電気的接続を表す概略ブロック図である。
【図６】酸化ガス流れ方向の切替制御のフローチャートである。
【図７】中央セパレータを第１単セル内ガス通路側からみたときの平面図であり、二つの酸化ガス流れ方向を示す説明図である。
【図８】中央セパレータの第１単セル内ガス通路の部分拡大図である。
【図９】第１実施形態の別形態における酸化ガス流れ方向の切替制御のフローチャートである。
【図１０】酸化ガスと燃料ガスの両方のガス流れ方向を切り替えるときの中央セパレータの構成を表す説明図である。
【図１１】第２実施形態の酸化ガス流れ方向を示す説明図である。
【図１２】第２実施形態の酸化ガス流れ方向の切替制御のフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の別形態における酸化ガスの流し方を示す説明図である。
【図１４】第３実施形態の冷媒流れ方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池、１１…集電板、１１ａ…出力端子、１３…絶縁板、１５…エンドプレート、２０…セルモジュール、２１，２２…単セル、３０…ＭＥＡ、３１…電解質膜、３２…アノード、３３…カソード、３４，３５…触媒電極、３６，３７…ガス拡散電極、３８，３９…シール部材、４０…スタック、４１…酸化ガス供給管、４２…酸化ガス排出管、４３…燃料ガス供給管、４４…燃料ガス排気管、４５…冷媒導入管、４６…冷媒導出管、４９…電圧計、５０…制御装置、６０…冷却セパレータ、６２…第２単セル内ガス通路、６３…冷媒通路、７０…中央セパレータ、７１…第１単セル内ガス通路、７２…第２単セル内ガス通路、８０…端部セパレータ、８１…第１単セル内ガス通路、４１０…酸化ガス給排装置、４３０…燃料ガス給排装置、４５０…冷媒給排装置、６０１〜６０４…長孔、６０５〜６０８…角孔、６１０，６１１…凹部、７０１〜７０４…長孔、７０５〜７０８…角孔、７１０，７１１…凹部、７２０…小突起、８０１〜８０４…長孔、８１１…凹部、Ｂ１〜Ｂ４…第１〜第４電磁弁。

Claims (19)

  1. 単セル内に反応ガスを行き渡らせるための単セル内ガス通路と、
    前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替えるガス流れ方向切替手段と、
    運転状態に応じて前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替える方向切替制御手段と
    を備えた燃料電池。
  2. 単セル内ガス通路は、多数の小突起が設けられ該小突起の間隙を反応ガスが通過するように形成されている
    請求項１記載の燃料電池。
  3. 前記現在のガス流れ方向と前記他のガス流れ方向とは略直交している
    請求項１又は２記載の燃料電池。
  4. 前記方向切替制御手段は、フラッディング現象が発生しているときには、前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える
    請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。
  5. 前記方向切替制御手段は、出力電圧又はインピーダンス値に基づいてフラッディング現象が発生していると推定されるときには、前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える
    請求項４記載の燃料電池。
  6. 前記方向切替制御手段は、動作温度が所定温度以下のときには、定期的又は不定期に前記ガス流れ方向切替手段を介して前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える
    請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池。
  7. 前記単セル内ガス通路は、前記現在のガス流れ方向と前記他のガス流れ方向とでは通路長及び通路幅が異なるように形成されている
    請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池。
  8. 前記方向切替制御手段は、低出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が長く通路幅が狭いガス流れ方向に切り替え、高出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が短く通路幅が広いガス流れ方向に切り替える
    請求項７記載の燃料電池。
  9. 前記方向切替制御手段は、運転状態に応じて、前記現在のガス流れ方向のガス供給口と前記他のガス流れ方向のガス供給口の両方からガスを供給し前記現在のガス流れ方向のガス排出口又は前記他のガス流れ方向のガス排出口のいずれか一方からガスを排出する給排制御を前記ガス流れ方向切替手段を介して行う
    請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池。
  10. 前記両方のガス供給口のうちの一方から供給されたガスは前記単セル内ガス通路の下流側で合流する
    請求項９記載の燃料電池。
  11. 前記方向切替制御手段は、低出力時又は無加湿運転時に前記ガス流れ方向切替手段を介して前記給排制御を行う
    請求項９又は１０記載の燃料電池。
  12. 前記単セル内ガス通路は、酸化ガスが流れる通路である
    請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
  13. 前記単セル内ガス通路は、燃料ガスが流れる通路である
    請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
  14. 前記単セル内ガス通路は、酸化ガスを供給する第１単セル内ガス通路と燃料ガスを供給する第２単セル内ガス通路であり、
    前記ガス流れ方向切替手段は、前記第１単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える第１ガス流れ方向切替手段と前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える第２ガス流れ方向切替手段であり、
    前記方向切替制御手段は、運転状態に応じて前記第１ガス流れ方向切替手段又は前記第２ガス流れ方向切替手段を介して前記第１単セル内ガス通路又は前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向を切り替える
    請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
  15. 前記方向切替制御手段は、前記第１単セル内ガス通路のガス流れ方向と前記第２単セル内ガス通路のガス流れ方向とが互いに対向するように前記第１及び第２ガス流れ方向切替手段を制御する
    請求項１４記載の燃料電池。
  16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の燃料電池であって、
    前記単セルを冷却するための冷媒が通過する冷媒通路と、
    前記冷媒通路の冷媒流れ方向を切り替える冷媒流れ方向切替手段と
    を備え、
    前記方向切替制御手段は、前記ガス流れ方向切替手段を介してガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替えるとき、前記冷媒流れ方向切替手段を介して前記冷媒通路の冷媒流れ方向を現在の冷媒流れ方向からこれと交差する他の冷媒ガス流れ方向に切り替える
    燃料電池。
  17. 前記方向切替制御手段は、前記ガス流れ方向切替手段を介してガス流れ方向を現在のガス流れ方向からこれと交差する他のガス流れ方向に切り替えるとき、前記冷媒流れ方向切替手段を介して前記冷媒通路の冷媒流れ方向をガス流れ方向と一致するように切り替える
    請求項１６記載の燃料電池。
  18. 前記冷媒通路は、前記現在の冷媒流れ方向と前記他の冷媒流れ方向とでは通路長及び通路幅が異なるように形成され、
    前記方向切替制御手段は、低出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が短く通路幅が広い冷媒流れ方向に切り替え、高出力時には前記ガス流れ方向切替手段を介して通路長が長く通路幅が狭い冷媒流れ方向に切り替える
    請求項１７記載の燃料電池。
  19. 単セル内に反応ガスを行き渡らせるための単セル内ガス通路のガス流れ方向を変更可能な燃料電池を制御する方法であって、
    運転状態に応じて前記単セル内ガス通路のガス流れ方向を現在のガス流れ方向と交差する方向に切り替える
    燃料電池の制御方法。
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