JP6210051B2 - 燃料電池の排水方法および燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の排水方法および燃料電池システムに関する。

固体高分子形燃料電池（以下、単に「燃料電池」とも呼ぶ。）では、発電反応によって、内部に多量の水分が生成される。燃料電池システムでは、燃料電池の運転停止中や運転終了時などに、システム内に残留している水分を低減させるために、掃気ガスによる掃気処理が実行される場合がある（例えば、下記特許文献１）。

特開２００８−０５３０８６号公報

特許文献１の技術では、移動体に搭載されている燃料電池システムにおける排水性を高めるために、移動体の傾斜角度に応じて掃気流量や掃気時間を変更している。しかしながら、単純に移動体の傾斜角度に応じて掃気流量や掃気時間を変更するのみでは、以下のような不具合が生じる可能性があることを、本願発明の発明者は見出した。

例えば、燃料電池システムでは、燃料電池の排ガスを気液分離部によって気体成分と液体成分とに分離し、気体成分を循環ポンプによって燃料電池に循環させ、液体成分を気液分離部に一時的に貯留した後に排水として排出する場合がある。こうした燃料電池システムでは、移動体が傾斜しているときに、循環ポンプの回転数を増加させて高い掃気流量での掃気を開始すると、気液分離部に貯留されている水分が循環ポンプによって吸引されて巻き上げられてしまう可能性がある。

このように、上記の特許文献１のように、単純に移動体の傾斜角度に応じて掃気流量や掃気時間を変更するのみでは、燃料電池システムの配管構成によっては、かえって、排水性が低下してしまう場合がある。また、その他にも、掃気に伴う騒音や消費エネルギーの増大などの問題が引き起こされる可能性もある。燃料電池を搭載している移動体においては、掃気処理による燃料電池からの排水性を高める技術については依然として改良の余地がある。

本発明は、少なくとも燃料電池を搭載する移動体における上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。本発明のひとつの形態は、燃料電池を搭載し、前記燃料電池からの排ガスから気液分離部によって分離された気体成分を循環ポンプによって前記燃料電池に循環させるとともに、前記気液分離部によって前記排ガスから分離された液体成分を貯留した後に排水として排出する移動体における排水の方法であって、前記移動体の水平面に対する傾斜状態を検出する傾斜状態検出工程と；前記循環ポンプの駆動によって、前記燃料電池内のガス流路に対して、所定の第１供給流量で掃気ガスの供給を開始する掃気開始工程と；前記燃料電池に対する前記掃気ガスの供給がされている間に、前記気液分離部に貯留されている前記排水を繰り返し排出する排水工程と；前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態であることが検出された場合に、前記掃気ガスの前記第１供給流量での供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を、前記第１供給流量から、前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させる供給流量増加工程と；を備える、方法として提供される。本発明のもうひとつの形態は、移動体に搭載される燃料電池システムであって、反応ガスのためのガス流路を内部に有する燃料電池と；前記燃料電池からの排ガスを、気体成分と液体成分とに分離し、前記液体成分を排水として貯留する気液分離部と；前記気液分離部において分離された前記気体成分を、前記燃料電池に循環させる循環ポンプと；開閉動作によって、前記気液分離部からの前記排水の排出を制御する開閉弁と；前記循環ポンプを駆動させて前記燃料電池に掃気ガスを循環させ、前記掃気ガスを循環させている間に前記開閉弁を開閉させて、前記排水の排出を繰り返す掃気処理を実行する制御部と；水平面に対する前記燃料電池の傾斜状態を検出する傾斜状態検出部と；を備え、前記制御部は、前記循環ポンプの駆動によって前記燃料電池内の水分を掃気するときに、前記燃料電池内の前記ガス流路に対して、所定の第１供給流量で前記掃気ガスの供給を開始し、前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態である場合に、前記掃気ガスの供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を、前記第１供給流量から、前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させる、燃料電池システムとして提供される。

［１］本発明の第１の形態によれば、燃料電池を搭載する移動体における排水の方法が提供される。前記移動体は、前記燃料電池からの排ガスから気液分離部によって分離された気体成分を循環ポンプによって前記燃料電池に循環させるとともに、前記気液分離部によって前記排ガスから分離された液体成分を貯留した後に排水として排出して良い。この形態の方法は、傾斜状態検出工程と、掃気開始工程と、供給流量増加工程と、を備える。前記傾斜状態検出工程は、前記移動体の水平面に対する傾斜状態を検出する工程であって良い。前記掃気開始工程は、前記循環ポンプの駆動によって、前記燃料電池内のガス流路に対して、所定の第１供給流量で掃気ガスの供給を開始する工程であって良い。前記供給流量増加工程は、前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態であることが検出された場合に、前記掃気ガスの供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させる工程であって良い。この形態の方法によれば、燃料電池のガス流路出口が重力方向上側を向いている場合には、第１供給流量での掃気の後に、それよりも高い流量の第２供給流量での掃気が実行される。従って、ガス流路出口が重力方向上側に向いていることによって燃料電池内部に溜まってしまっている水分を、より確実に排出させることができる。また、第１供給流量での掃気によってある程度の排水が行われた後に、第２供給流量での掃気が実行されるため、第２供給流量での掃気のために循環ポンプの回転数を増大させたとしても、循環ポンプによって排水が巻き上げられてしまうことが抑制される。

［２］上記形態の方法において、前記傾斜状態検出工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜角度を取得する工程を含み、前記供給流量増加工程は、前記傾斜角度に応じて前記第２供給流量を変更する工程を含んで良い。この形態の方法によれば、燃料電池のガス流路出口が重力方向上側を向いているときの掃気による排水性が、より高められる。

［３］上記形態の方法は、さらに、前記掃気ガスが前記燃料電池に供給されている間に、貯留されている前記排水を所定の排水周期で排出する排水工程を備え、前記傾斜状態検出工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜角度を取得する工程を含み、前記排水工程は、前記移動体の傾斜角度に応じて、排水周期を変更する工程を含んで良い。この形態の方法によれば、燃料電池のガス流路出口が重力方向上側を向いているときの排水量を増大させることができ、排水性がより高められる。

［４］上記形態の方法において、前記燃料電池は、第１電極側の第１ガス流路と、第２電極側の第２ガス流路と、を有し、前記第１ガス流路を第１掃気ガスの供給によって掃気する第１掃気工程と、前記第２ガス流路を第２掃気ガスの供給によって掃気し、前記第２ガス流路から排出される排水を前記燃料電池に接続されている排水配管によって前記移動体の外部に誘導する第２掃気工程と、を備え、前記第１掃気工程は、前記第１掃気ガスを前記掃気ガスとし、前記第１ガス流路を前記ガス流路として実行される前記掃気開始工程および前記供給流量増加工程を含み、前記第２掃気工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜状態を検出し、前記移動体の傾斜状態が、前記排水配管が下流側に向かって延びる方向が重力方向上側に向く所定の傾斜状態である場合に、前記第２掃気ガスの流量を増加させる工程を含んで良い。この形態の方法によれば、燃料電池の第１電極側に対する掃気による排水性とともに、燃料電池の第２電極側に対する掃気による排水性が高められる。

［５］本発明の第２の形態によれば、移動体に搭載される燃料電池システムが提供される。この形態の燃料電池システムは、燃料電池と、気液分離部と、循環ポンプと、開閉弁と、制御部と、傾斜状態検出部と、を備えて良い。前記燃料電池は、反応ガスのためのガス流路を内部に有して良い。前記気液分離部は、前記燃料電池からの排ガスを、気体成分と液体成分とに分離し、前記液体成分を排水として貯留して良い。前記循環ポンプは、前記気液分離部において分離された前記気体成分を、前記燃料電池に循環させて良い。前記開閉弁は、開閉動作によって、前記気液分離部からの前記排水の排出を制御して良い。前記制御部は、前記循環ポンプを駆動させて前記燃料電池に掃気ガスを循環させる掃気処理を実行可能であって良い。前記傾斜状態検出部は、水平面に対する前記燃料電池の傾斜状態を検出可能であって良い。前記制御部は、前記循環ポンプの駆動によって前記燃料電池内の水分を掃気するときに、前記燃料電池内の前記ガス流路に対して、所定の第１供給流量で前記掃気ガスの供給を開始し、前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態である場合に、前記掃気ガスの供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を、前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させて良い。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池のガス流路出口が重力方向上側を向いている場合には、第１供給流量での掃気の後に、それよりも高い流量の第２供給流量での掃気が実行される。従って、ガス流路出口が重力方向上側に向いていることによって燃料電池内部に溜まってしまっている水分を、より確実に排出させることができる。また、第１供給流量での掃気によってある程度の排水が行われた後に、第２供給流量での掃気が実行されるため、第２供給流量での掃気のために循環ポンプの回転数を増大させたとしても、循環ポンプによって排水が巻き上げられてしまうことが抑制される。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、燃料電池の排水の方法や燃料電池システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムを搭載する移動体や、その移動体で実行される排水方法、燃料電池システムの制御方法、それらの方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

第１実施形態の燃料電池システムの構成を示す概略図。 燃料電池車両における燃料電池の配置状態と、アノードガス供給部による掃気ガスの供給の概要を説明するための模式図。 アノード掃気処理のフローを示す説明図。 第１掃気制御を説明するための説明図。 第２掃気制御を説明するための説明図。 第２実施形態におけるアノード掃気処理のフローを示す説明図。 気液分離部の傾斜状態の一例を示す模式図。 第１掃気制御における掃気条件の変更を説明するための説明図 第２掃気制御における掃気条件の変更を説明するための説明図。 気液分離部の他の傾斜状態の一例を示す模式図。 第３実施形態としてのカソード掃気処理のフローを示す説明図。 燃料電池車両におけるカソード排ガス配管の傾斜状態の一例を示す模式図。

A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての掃気処理を実行する燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、移動体の一態様である燃料電池車両１１０に搭載されており、運転者からの要求に応じて、主に燃料電池車両１１０の駆動力として用いられる電力を出力する。燃料電池システム１００は、制御部１０と、燃料電池２０と、カソードガス供給部３０と、アノードガス供給部５０と、傾斜角度検出部７０と、を備える。

制御部１０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピューターによって構成され、主記憶装置上にプログラムを読み込んで実行することにより、種々の機能を発揮する。制御部１０は、燃料電池システム１００の各構成部を制御して、燃料電池２０に出力要求に応じた電力を発電させる発電制御部としての機能を有する。また、制御部１０は、燃料電池システム１００内から水分を排出させるための掃気処理を実行する掃気処理実行部１５としての機能を有する。本実施形態では、掃気処理実行部１５は、燃料電池２０内のアノード側のガス流路およびアノードガス供給部５０の配管５１，６１，６５を掃気するアノード掃気処理を実行する。アノード掃気処理の詳細については後述する。

燃料電池２０は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて酸素と水素の電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池２０は、複数の単セル２１が積層されたスタック構造を有する。各単セル２１は、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む２枚のセパレータ（図示せず）と、を有する。電解質膜は、内部に水分を包含した湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である。各単セル２１の外周端部には、各単セル２１の積層方向に延び、各単セル２１の発電部に分岐接続されている反応ガスのためのマニホールドが設けられている（図示は省略）。各単セル２１は、積層された状態で、第１と第２のエンドプレート２２，２３によって、その積層方向に挟まれた状態で締結されている。第１のエンドプレートには、以下に説明する配管３１，４１，５１，６１と上述したマニホールドとを接続するための接続部が設けられている。

カソードガス供給部３０は、燃料電池２０にカソードガスを供給する機能と、燃料電池２０のカソード側から排出される排水とカソード排ガスとを燃料電池システム１００の外部に排出する機能と、を有する。カソードガス供給部３０は、燃料電池２０の上流側に、カソードガス配管３１と、エアコンプレッサー３２と、エアフロメーター３３と、開閉弁３４と、を備える。カソードガス配管３１は、燃料電池２０のカソード側の供給用マニホールドの入口に接続されている。エアコンプレッサー３２は、カソードガス配管３１を介して燃料電池２０と接続されており、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池２０に供給する。

エアフロメーター３３は、エアコンプレッサー３２の上流側において、エアコンプレッサー３２が取り込む外気の量を計測し、制御部１０に送信する。制御部１０は、この計測値に基づいてエアコンプレッサー３２を駆動することにより、燃料電池２０に対する空気の供給量を制御する。開閉弁３４は、エアコンプレッサー３２と燃料電池２０との間に設けられている。開閉弁３４は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサー３２から所定の圧力を有する空気がカソードガス配管３１に供給されたときに開く。

カソードガス供給部３０は、さらに、燃料電池２０の下流側に、カソード排ガス配管４１と、調圧弁４３と、圧力計測部４４と、を備える。カソード排ガス配管４１は、燃料電池２０のカソード側の排出用マニホールドの出口に接続されており、排水及びカソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと導き、排出する。調圧弁４３は、カソード排ガス配管４１におけるカソード排ガスの圧力（燃料電池２０のカソード側の背圧）を調整する。圧力計測部４４は、調圧弁４３の上流側に設けられており、カソード排ガスの圧力を計測し、その計測値を制御部１０に送信する。制御部１０は、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整する。

アノードガス供給部５０は、燃料電池２０にアノードガスを供給する機能と、燃料電池２０から排出されるアノード排ガスを、燃料電池システム１００の外部に排出する機能と、燃料電池システム１００内において循環させる機能と、を有する。アノードガス供給部５０は、燃料電池２０の上流側に、アノードガス配管５１と、水素タンク５２と、開閉弁５３と、レギュレーター５４と、水素供給装置５５と、圧力計測部５６と、を備える。水素タンク５２には、燃料電池２０に供給するための高圧水素が充填されている。水素タンク５２は、アノードガス配管５１を介して燃料電池２０のアノード側の供給用マニホールドの入口に接続されている。

アノードガス配管５１には、開閉弁５３と、レギュレーター５４と、水素供給装置５５と、圧力計測部５６とが、この順序で、上流側（水素タンク５２側）から設けられている。制御部１０は、開閉弁５３の開閉を制御することによって、水素タンク５２から水素供給装置５５の上流側への水素の流入を制御する。レギュレーター５４は、水素供給装置５５の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部１０によって制御されている。水素供給装置５５は、例えば、電磁駆動式の開閉弁であるインジェクターによって構成される。圧力計測部５６は、水素供給装置５５の下流側の水素の圧力を計測し、制御部１０に送信する。制御部１０は、圧力計測部５６の計測値に基づき、水素供給装置５５の駆動周期（開閉周期）を制御することによって、燃料電池２０に供給される水素量を制御する。

アノードガス供給部５０は、さらに、燃料電池２０の下流側に、アノード排ガス配管６１と、気液分離部６２と、アノードガス循環配管６３と、水素循環用ポンプ６４と、アノード排水配管６５と、排水弁６６と、圧力計測部６７と、を備える。アノード排ガス配管６１は、燃料電池２０のアノード側の排出用マニホールドの出口と、気液分離部６２と、を接続する。アノード排ガス配管６１には、圧力計測部６７が設けられている。圧力計測部６７は、燃料電池２０の水素マニホールドの出口近傍において、アノード排ガスの圧力（燃料電池２０のアノード側の背圧）を計測し、制御部１０に送信する。

気液分離部６２では、アノード排ガス配管６１を介して流入したアノード排ガスが気体成分と水分とに分離される。気液分離部６２は、アノードガス循環配管６３と、アノード排水配管６５と、に接続されている。気液分離部６２において分離されたアノード排ガスの気体成分はアノードガス循環配管６３へと誘導され、液体成分は排水としてアノード排水配管６５へと排出可能なように気液分離部６２内に貯留される。

気液分離部６２は、内部空間８０を有する中空容体として構成されている。気液分離部６２には、アノード排ガス配管６１が接続される入口部８１と、アノードガス循環配管６３が接続される出口部８２と、がそれぞれ、内部空間８０に連通する貫通孔として設けられている。入口部８１と出口部８２とは、それぞれの開口方向が交差するように形成されている。本実施形態では入口部８１と出口部８２とは、それぞれの開口方向がほぼ直交するように形成されている。

気液分離部６２は、さらに、アノードガス循環配管６３が接続される排水口８３が、内部空間８０に連通する貫通孔として設けられている。排水口８３は、内部空間８０において他の部位よりも外側に突出している位置に形成されており、排水口８３の周縁には、排水口８３に向かって傾斜している傾斜壁面部８４が形成されている。燃料電池車両１１０では、気液分離部６２は、入口部８１と出口部８２とが上側に位置し、排水口８３および傾斜壁面部８４が下側に位置するように配置される。

アノード排ガス配管６１から入口部８１を介してアノード排ガスが気液分離部６２に導入されると、アノード排ガスは、内部空間８０において、入口部８１に対向する内壁面に衝突した上で、出口部８２へと誘導される。アノード排ガスとともに入口部８１から内部空間８０に流入した液体成分は、内部空間８０の内壁面に衝突して付着し、重力方向下方に流れて、排水ＬＷとして排水口８３の周縁の傾斜壁面部８４に貯留される。このように、気液分離部６２において気液分離された気体成分は、アノードガス循環配管６３へと流れ、液体成分は内部空間８０に貯留される。

アノードガス循環配管６３は、アノードガス配管５１の水素供給装置５５より下流に接続されている。アノードガス循環配管６３には、水素循環用ポンプ６４が設けられている。水素循環用ポンプ６４の駆動によって、気液分離部６２において分離された気体成分は、アノードガス配管５１へと送り出され、燃料電池２０のアノードに循環される。水素循環用ポンプ６４は、本発明における循環ポンプの下位概念に相当する。

アノード排水配管６５は上流端が気液分離部６２の排水口８３に接続されており、下流端がカソード排ガス配管４１に合流されている。アノード排水配管６５には、排水弁６６が設けられている。排水弁６６は、制御部１０からの指令に応じて開閉する開閉弁である。制御部１０は、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定のタイミングで排水弁６６を開く。排水弁６６が開かれたときに、気液分離部６２の内部空間８０に貯留されている排水とともに、アノード排ガス中の不活性ガスがアノード排水配管６５を介してカソード排ガス配管４１に排出される。これによって、アノード側の排水とアノード排ガスとは、カソード側の排水とカソード排ガスとに混合して排出される。

傾斜角度検出部７０は、例えば、加速度センサーによって構成され、燃料電池車両１１０の前後方向（長さ方向）および左右方向（幅方向）のそれぞれにおける水平面に対する傾斜角度を検出し、制御部１０に出力する。本明細書において、燃料電池車両１１０における「右」、「左」、「前」、「後」、「上」、「下」はそれぞれ、燃料電池車両１１０に搭乗しているときの運転者を基準とする方向である。制御部１０の掃気処理実行部１５は、傾斜角度検出部７０の検出結果に基づいて掃気処理を実行する（後述）。

その他に、燃料電池システム１００は、燃料電池２０に冷媒を供給して燃料電池２０の運転温度を制御する冷媒供給部を備えるが、その図示及び詳細な説明は省略する。また、燃料電池システム１００は、二次電池と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える（図示は省略）。二次電池は、燃料電池２０が出力する電力や回生電力を蓄電し、燃料電池２０とともに電力源として機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、二次電池の充放電や燃料電池２０の出力電圧を制御することができる。なお、燃料電池システム１００は、二次電池の電力を用いることにより、燃料電池２０の運転停止後においても駆動可能である。

図２は、燃料電池車両１１０における燃料電池２０の配置状態と、アノードガス供給部５０による掃気ガスの供給の概要を説明するための模式図である。図２には、水平面に対して傾斜している地面ＧＤに配置されている状態の燃料電池車両１１０を前方から後方に見たときの外形輪郭線が一点鎖線によって図示されている。図２には、燃料電池車両１１０に搭載されている状態の燃料電池２０が図示されており、燃料電池２０に接続されているアノードガス供給部５０の一部が図示されている。図２では、排出用マニホールド２５内に溜まっている液水が模式的に図示されている。その他に、図２には、重力方向を示す矢印Ｇと、水平面に平行な水平軸ＨＸと、が図示されている。

燃料電池車両１１０では、燃料電池２０は、単セル２１の積層方向が燃料電池車両１１０の幅方向とほぼ平行になるように配置されている。燃料電池２０のアノード側の供給用マニホールド２４は上側に位置し、アノード側の排出用マニホールド２５は下側に位置している。この配置構成によって、各単セル２１のアノード側の水分は、アノードガスの流れと重力とに従って、排出用マニホールド２５へと流れ、アノードガス（アノード排ガス）とともに、アノード排ガス配管６１へと流入する（破線矢印）。本実施形態の燃料電池車両１１０では、掃気処理実行部１５が実行するアノード掃気処理において、アノードガス供給部５０から送り出される掃気ガスが、燃料電池２０内をアノードガスと同様に流れる。

本実施形態の燃料電池システム１００では、アノード掃気処理において、アノードガス供給部５０は、燃料電池２０内のアノード側のガス流路に掃気ガスを送り出す掃気ガス供給部として機能する。掃気処理実行部１５は、水素供給装置５５を介した水素タンク５２からの水素の供給を停止した状態において、水素循環用ポンプ６４を駆動する。これによって、燃料電池２０内のアノード側のガス流路やアノードガス供給部５０の各配管５１，６１，６３内に残留している水素を含む残留ガスが掃気ガスとして循環し、燃料電池２０内や各配管５１，６１，６３内が掃気される。

掃気ガスによって燃料電池２０内や各配管５１，６１，６３から排出された排水は、気液分離部６２の内部空間８０に貯留される。掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４によって掃気ガスが循環されている間に排水弁６６を定期的に開くことによって、気液分離部６２に貯留された排水ＬＷを外部へと排出する。これらの一連の掃気ガスの循環および排水の工程は、本発明における掃気ガス循環排水工程の下位概念に相当する。掃気処理実行部１５は、以下に説明するアノード掃気処理において、水素循環用ポンプ６４の回転数や排水弁６６の開閉周期を制御する。

図３は、掃気処理実行部１５によって実行されるアノード掃気処理のフローを示す説明図である。燃料電池車両１１０では、燃料電池２０の運転を終了するときや、燃料電池２０の運転を停止している間に、燃料電池２０内およびアノードガス供給部５０内に残留している水分を外部に排出して低減するためにアノード側掃気処理を実行する。このアノード掃気処理によって、残留水分の凍結に起因するシステムの起動性の低下や、残留水分に起因する部品の劣化が抑制される。掃気処理実行部１５は、以下に説明するように、燃料電池車両１１０の現在の配置状態に応じて異なる掃気制御を実行する。

ステップＳ１０では、掃気処理実行部１５は傾斜角度検出部７０によって、水平面に対する燃料電池車両１１０の傾斜状態を表すパラメーターとして、水平面に対する燃料電池車両１１０の幅方向における傾斜角度を取得する。ステップＳ１０の処理工程は、本発明における傾斜状態検出工程の下位概念に相当する。ステップＳ２０では、掃気処理実行部１５は、その傾斜角度に基づいて、燃料電池２０が、アノード側の排出用マニホールド２５の出口が重力方向上側を向く所定の傾斜角度を有する傾斜状態であるか否かを判定する。

本実施形態の燃料電池車両１１０（図２）では、燃料電池２０は、単セル２１の積層方向が燃料電池車両１１０の幅方向とほぼ平行になるように配置されている。掃気処理実行部１５は、燃料電池車両１１０が、燃料電池２０の第１エンドプレート２２側が重力方向上側になる方向に、水平面に対して、所定の閾値角度（例えば５〜１５°）以上の傾斜角度θを有しているか否かを判定する。

掃気処理実行部１５は、傾斜角度θが閾値角度以下であり、燃料電池２０が、アノード側の排出用マニホールド２５の出口が重力方向上側を向く傾斜状態にはない、と判定した場合には、第１掃気制御を実行する（図３のステップＳ３０）。一方、掃気処理実行部１５は、傾斜角度θが閾値角度より大きく、燃料電池２０が、アノード側の排出用マニホールド２５の出口が重力方向上側を向く傾斜状態にあると判定した場合には、第２掃気制御を実行する（ステップＳ４０）。

図４は、第１掃気制御を説明するための説明図である。図４には、第１掃気制御における水素循環用ポンプ６４の回転数の変化のタイミングと、排水弁６６の開閉タイミングと、を示すタイミングチャートの一例が図示されている。第１掃気制御では、掃気処理実行部１５は、まず、時刻ｔ_１〜ｔ_２の第１期間Ｐ_１において、水素循環用ポンプ６４を所定の第１回転数Ｒ_１で駆動し、燃料電池２０およびアノードガス供給部５０において掃気ガスを循環させる。第１回転数Ｒ_１や第１期間Ｐ_１の時間の長さは、燃料電池２０内の残留水分をアノード排ガス配管６１へと排出させることができるように実験的に予め求められた値に設定されていれば良い。

掃気処理実行部１５は、時刻ｔ_２において、水素循環用ポンプ６４の回転数を第１回転数Ｒ_１から、第１回転数Ｒ_１よりも小さい第２回転数Ｒ_２に低下させ、時刻ｔ_３まで第２回転数Ｒ_２での水素循環用ポンプ６４の駆動を継続する。掃気処理実行部１５は、時刻ｔ_３において水素循環用ポンプ６４の駆動を停止させる。この時刻ｔ_２〜ｔ_３の第２期間Ｐ_２の間の掃気ガスの循環は、圧力損失の小さいアノードガス供給部５０内の各配管５１，６１，６３における残留水分の掃気を目的としているため、第１期間Ｐ_１のときよりも掃気ガスの供給流量は低くて良い。これによって、無駄に高い回転数で水素循環用ポンプ６４が駆動されて、掃気に伴うエネルギー消費量や騒音の増大が抑制される。

掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の駆動によって掃気ガスが循環されている間（第１期間Ｐ_１および第２期間Ｐ_２）には、排水弁６６を所定の第１周期Ｔ_１で短時間（例えば数秒程度）だけ開く。排水弁６６の開閉の繰り返しによって、掃気ガスの循環によって気液分離部６２に貯留された排水が定期的に排出される。

掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の駆動が停止された後の第３期間Ｐ_３（時刻ｔ_３から時刻ｔ_４）には、第１周期Ｔ_１よりも短い第２周期Ｔ_２で排水弁６６の開閉を繰り返す。排水弁６６の開閉が繰り返されるごとに、燃料電池２０のアノード側の背圧と大気圧との差圧によって排水弁６６からガスが噴射される。これによって、排水弁６６の弁体と弁座との間が掃気され、排水弁６６の凍結による固着や、付着している水分による排水弁６６の劣化が抑制される。このように、第１掃気制御では、掃気ガスの供給流量や排水周期などが異なる３つの期間Ｐ_１〜Ｐ_３によって掃気が実行される。

図５は、第２掃気制御を説明するための説明図である。図５には、図４と同様なタイミングチャートの一例が図示されている。第２掃気制御では、掃気処理実行部１５は、まず、時刻ｔ_１ａ〜ｔ_２ａの間の第１期間Ｐ_１ａにおいて、水素循環用ポンプ６４を所定の第１回転数Ｒ_１ａで駆動する。本実施形態では、第２掃気制御における第１回転数Ｒ_１ａと第１期間Ｐ_１ａの時間の長さは、第１掃気制御における第１回転数Ｒ_１と第１期間Ｐ_１の時間の長さとほぼ同じである。つまり、第２掃気制御の最初の第１期間Ｐ_１ａでは、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１と同様に、燃料電池２０内のアノード側のガス流路の残留水分の掃気を目的としている。時刻ｔ_１ａにおいて掃気が開始される工程が本発明の掃気開始工程の下位概念に相当する。また、水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１ａでの駆動は、第１供給流量での掃気ガスの供給に相当する。

続く時刻ｔ_２ａ〜ｔ_３ａの第２期間Ｐ_２ａでは、掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の回転数を第１回転数Ｒ_１ａから、第１回転数Ｒ_１ａよりも大きい第２回転数Ｒ_２ａに増大させる。これによって、燃料電池２０内のアノード側のガス流路に対する掃気ガスの供給流量が第１期間Ｐ_１のときよりも大きくなる。燃料電池２０が第２掃気制御が実行される傾斜状態にあるときには、燃料電池２０内の第２エンドプレート２３側に排水ＬＷが溜まってしまっている可能性がある（図２）。そのため、第２期間Ｐ_２ａにおいて、掃気ガスの供給流量を増加させることによって、その溜まっている排水ＬＷの燃料電池２０外部への排出が促進される。時刻ｔ_２ａにおける水素循環用ポンプ６４の回転数を増大させる工程が、本発明における供給流量増加工程の下位概念に相当する。また、水素循環用ポンプ６４の回転数の第１回転数Ｒ_１ａから第２回転数Ｒ_２ａへの増加は、掃気ガスの供給流量の第１供給流量から第２供給流量への増加に相当する。

時刻ｔ_３ａ〜時刻ｔ_４ａの第３期間Ｐ_３ａでは、掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の回転数を第３回転数Ｒ_３ａに低下させる。本実施形態では、第２掃気制御における第３回転数Ｒ_３ａは、第１掃気制御における第２回転数Ｒ_２（図４）とほぼ同じ回転数である。第３期間Ｐ_３ａでの掃気は、第１掃気制御の第２期間Ｐ_２と同様に、アノードガス供給部５０内の各配管５１，６１，６３における残留水分の掃気を目的としている。第３期間Ｐ_３ａにおいて水素循環用ポンプ６４の回転数を低下させることによって、掃気の実行中におけるエネルギー消費量の増加や騒音が抑制される。掃気処理実行部１５は、時刻ｔ_４ａにおいて水素循環用ポンプ６４の駆動を停止させる。

掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の駆動によって掃気ガスが循環されている第１期間Ｐ_１ａから第３期間Ｐ_３ａの間には、第１掃気制御と同様に、排水弁６６を所定の第１周期Ｔ_１で短時間だけ開く。これによって、掃気ガスの循環によって気液分離部６２に貯留された排水が定期的に排出される。掃気処理実行部１５は、水素循環用ポンプ６４の駆動が停止された後の第４期間Ｐ_４ａ（時刻ｔ_４ａから時刻ｔ_５ａ）には、第１掃気制御の第３期間Ｐ_３と同様に、第１周期Ｔ_１よりも短い第２周期Ｔ_２で排水弁６６の開閉を繰り返す。これによって、排水弁６６が掃気され、排水弁６６の凍結による固着や付着している水分による劣化が抑制される。このように、第２掃気制御では、掃気ガスの供給流量や排水周期などが異なる４つの期間Ｐ_１ａ〜Ｐ_４ａにおいて掃気が実行される。

第２掃気制御では、第１期間Ｐ_１ａにおいて燃料電池２０内からある程度の排水が実行された後に、高い供給流量の掃気ガスによる燃料電池２０内の掃気が追加的に実行されている。そのため、傾斜している燃料電池２０内に溜まっている排水の排出が、より効果的に実行される。また、第２期間Ｐ_２ａにおいて水素循環用ポンプ６４の回転数を増大させるときには、第１期間Ｐ_１において気液分離部６２からの定期的な排水が行われている。つまり、第２期間Ｐ_２ａでは、気液分離部６２内の水分が低減された状態において水素循環用ポンプ６４の回転数が増大されるため、回転数の増大に起因して気液分離部６２内の水分が水素循環用ポンプ６４に吸引されてしまうことが抑制される。

以上のように、第１実施形態のアノード掃気処理によれば、燃料電池２０の排出用マニホールド２５の出口が上を向く傾斜状態のときには、第１掃気制御に代えて第２掃気制御が実行されるため、高い排水性を得ることができる。

B．第２実施形態：
図６は、本発明の第２実施形態としてのアノード掃気処理のフローを示す説明図である。第２実施形態のアノード掃気処理は、第１実施形態で説明したのと同様な構成を有する燃料電池システム１００を搭載する燃料電池車両１１０において実行される（図１，図２）。第２実施形態におけるアノード掃気処理は、以下に説明するステップＳ２５，Ｓ２６の処理が追加されていることによって、第１掃気制御や第２掃気制御における掃気の条件が変更される点以外は、第１実施形態のアノード掃気処理とほぼ同じである。掃気処理実行部１５は、ステップＳ２０において第１掃気制御または第２掃気制御のいずれかの実行が決定された後に、各掃気制御における掃気条件を気液分離部６２の傾斜角度に基づいて変更する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。

図７〜図１０を参照して、気液分離部６２の傾斜角度に基づく第１掃気制御または第２掃気制御における掃気条件の変更処理を説明する。図７は、気液分離部６２の傾斜状態の一例を示す模式図である。図７には、傾斜している気液分離部６２とともに、水平面に平行な水平軸ＨＸが図示されている。燃料電池車両の傾斜状態によっては、気液分離部６２は、排水口８３が傾斜壁面部８４の内壁面よりも重力方向上側に位置してしまうように傾斜してしまう場合がある。このような傾斜状態にあるときには、排水ＬＷが排水口８３よりも重力方向下側になっている部位に溜まってしまう可能性がある。

掃気処理実行部１５は、ステップＳ１０において取得した燃料電池車両の幅方向および前後方向における傾斜角度と、燃料電池車両１１０における気液分離部６２の配置角度と、に基づいて、気液分離部６２の水平面に対する傾斜角度Φを算出する。傾斜角度Φは、重力方向と気液分離部６２の排水口８３の開口方向との間の角度に一致する。掃気処理実行部１５は、気液分離部６２の傾斜角度Φが、所定の閾値角度よりも大きく、排水口８３が傾斜壁面部８４の内壁面よりも重力方向上側に位置する角度である場合には、当該傾斜角度Φに基づいて掃気ガスの供給流量を変更する。所定の閾値角度は、例えば、燃料電池車両１１０が水平面に配置されているときの水平面に対する傾斜壁面部８４における内壁面の角度に等しい値に設定されていても良い。掃気処理実行部１５は、以下に説明するマップを用いて気液分離部６２の傾斜角度Φに応じた掃気ガスの供給流量を決定する。

本第２実施形態では、気液分離部６２の傾斜角度Φが大きくなるほど燃料電池２０のアノード側の背圧（アノード出口側の圧力）が、下に凸の曲線を描くように高くなる関係が設定されているマップが用いられる。掃気処理実行部１５は、予め準備されている当該マップを参照して、気液分離部６２の傾斜角度Φに対する燃料電池２０のアノード出口側の目標圧力Ｐａを取得し、目標圧力Ｐａを達成するための掃気ガスの目標供給流量を決定する。掃気処理実行部１５は、掃気ガスの目標供給流量に基づいて水素循環用ポンプ６４の回転数を変更する。

図８は、第１掃気制御における掃気条件の変更を説明するための説明図である。掃気処理実行部１５は、第１掃気制御を実行する場合には、第１掃気制御の第２期間Ｐ_２における水素循環用ポンプ６４の回転数Ｒ_２を、アノード側の目標圧力Ｐａに基づく回転数Ｒ_２ｃに増大させる。これによって、第２期間Ｐ_２において、燃料電池２０のアノードの圧力が目標圧力Ｐａに高まり、気液分離部６２の内部空間８０における圧力が高まる。従って、排水弁６６を開いたときの排水の流速が高められ、気液分離部６２の傾斜によって溜まってしまっている排水ＬＷの排出が促進される。また、水素循環用ポンプ６４の回転数が通常より高められるのは、第１期間Ｐ_１において既に気液分離部６２からの排水が行われた後の第２期間Ｐ_２である。従って、水素循環用ポンプ６４の回転数の増加に伴って、気液分離部６２から水素循環用ポンプ６４に排水が吸引されてしまうことが抑制される。

図９は、第２掃気制御における掃気条件の変更を説明するための説明図である。掃気処理実行部１５は、第２掃気制御を実行する場合には、第２掃気制御の第２期間Ｐ_２ａと第３期間Ｐ_３ａにおける水素循環用ポンプ６４の回転数Ｒ_２ａ，Ｒ_３ａをそれぞれ、アノード側の目標圧力Ｐａに基づく回転数Ｒ_２ａｃ，Ｒ_３ａｃに増大させる。これによって、第２期間Ｐ_２ａおよび第３期間Ｐ_３ａににおいて、燃料電池２０のアノードの圧力が目標圧力Ｐａに高まり、気液分離部６２の内部空間８０における圧力が高まる。従って、排水弁６６を開いたときの排水の流速が高められ、気液分離部６２の傾斜によって溜まってしまっている排水ＬＷの排出が促進される。また、水素循環用ポンプ６４の回転数が通常より高められるのは、第１期間Ｐ_１ａにおいて既に気液分離部６２からの排水が行われた後の期間Ｐ_２ａ，Ｐ_３ａである。従って、水素循環用ポンプ６４の回転数の増加に伴って、気液分離部６２から水素循環用ポンプ６４に排水が吸引されてしまうことが抑制される。

掃気処理実行部１５は、上述した気液分離部６２の傾斜角度Φに基づく水素循環用ポンプ６４の回転数の変更とともに、以下に説明する掃気条件の変更を行っても良い。掃気処理実行部１５は、第１掃気制御および第２掃気制御において排水弁６６が開かれる所定の周期Ｔ_１を傾斜角度Φが大きいほど短い周期（補正後周期Ｔ１_ｃ）に設定する。これによって、気液分離部６２からの排水の回数が増加し、気液分離部６２からの排水性が高められる。なお、掃気処理実行部１５は、気液分離部６２の排水口８３が傾斜壁面部８４の内壁面よりも重力方向上側に位置する傾斜状態にあるときに、傾斜角度Φに基づく水素循環用ポンプ６４の回転数の変更に代えて、排水弁６６の開閉周期Ｔ_１の変更のみを実行しても良い。

図１０は、気液分離部６２の他の傾斜状態の一例を示す模式図である。燃料電池車両の傾斜状態によっては、気液分離部６２は、内部空間８０内の排水ＬＷの水面が出口部８２に近づく方向に傾斜してしまう場合がある。具体的には、内部空間８０に向かう入口部８１の開口方向が重力方向下側を向くように気液分離部６２が傾斜する場合や、出口部８２が形成されている内部空間８０の内壁面が重力方向下側になるように気液分離部６２が傾斜する場合である。掃気処理実行部１５は、燃料電池車両の幅方向および前後方向の傾斜角度に基づいて、気液分離部６２のそうした傾斜状態を検出した場合には、上述したのと同様に、第１掃気制御および第２掃気制御における排水弁６６が開く周期Ｔ_１を短くする。これによって、第１掃気制御および第２掃気制御において、単位時間あたりの気液分離部６２からの排水回数が増加して、排水ＬＷの量が迅速に低減されるため、出口部８２への排水ＬＷの進入が抑制される。掃気処理実行部１５は、第１掃気制御および第２掃気制御において排水弁６６が開弁したときの１回あたりの開弁時間が長くなるように変更しても良い。

以上のように、第２実施形態のアノード掃気処理であれば、気液分離部６２の傾きに応じて掃気の条件が変更されるため、気液分離部６２からの排水性が高められる。また、第２実施形態のアノード掃気処理であれば、第１実施形態で説明したのと同様な作用効果を奏することができる。

C．第３実施形態：
図１１は本発明の第３実施形態としてのカソード掃気処理のフローを示す説明図である。第３実施形態のカソード掃気処理は、第１実施形態で説明したのと同様な構成を有する燃料電池システム１００を搭載する燃料電池車両１１０において、掃気処理実行部１５によって、第１実施形態で説明したアノード掃気処理とともに実行される（図１，図２）。カソード掃気処理は、カソードガス供給部３０のエアコンプレッサー３２によって取り入れられた外気を掃気ガスとして、燃料電池２０内のカソード側のガス流路およびカソードガス供給部３０の各配管３１，４１内を掃気する処理である。つまり、第３実施形態の燃料電池システム１００では、アノードガス供給部５０が第１掃気ガス供給部として機能し、カソードガス供給部３０が第２掃気ガス供給部として機能する。カソード掃気処理は、燃料電池２０の運転を終了するときや燃料電池２０の運転を停止している間に実行される。カソード掃気処理は、アノード掃気処理と同時並行的に実行されても良いし、アノード掃気処理とは時間をずらして実行されても良い。アノード掃気処理の掃気工程が本発明における第１掃気工程の下位概念に相当し、カソード掃気処理の掃気工程が本発明における第２掃気工程の下位概念に相当する。

ステップＳ１１０では、掃気処理実行部１５は、傾斜角度検出部７０によって、燃料電池車両１１０の水平面に対する傾斜角度を取得する。ステップＳ１２０では、掃気処理実行部１５は、燃料電池車両１１０の傾斜角度に基づいて、カソード排ガス配管４１の傾斜状態を検出し、カソード排ガス配管４１の傾斜角度に基づいて、掃気ガスの目標供給流量を決定する。ステップＳ１３０では、掃気処理実行部１５は、掃気ガスの目標供給流量に基づく回転数でエアコンプレッサー３２を駆動して掃気を実行する。

図１２は、燃料電池車両１１０におけるカソード排ガス配管４１の傾斜状態の一例を示す模式図である。図１２の上段には、燃料電池車両１１０が地面ＧＤに水平に配置されている状態が模式的に図示されている。図１２の下段には、燃料電池車両１１０の前方側が重力方向下方に向くように傾斜して配置されている状態が模式的に図示されている。燃料電池車両１１０では、カソード排ガス配管４１は燃料電池２０から燃料電池車両１１０の後方に向かって、燃料電池車両１１０の前後方向に延びている。掃気処理実行部１５は、カソード排ガス配管４１の下流側が、図１２の下段に示されているように、重力方向上側を向いている傾斜状態である場合には、その傾斜角度が大きいほど、掃気ガスの目標供給流量が高くなるように設定する。これによって、重力の影響によって燃料電池２０内およびカソード排ガス配管４１内において偏って存在している排水の掃気による排水性が確保される。

以上のように、第３実施形態のカソード掃気処理によれば、カソード排ガス配管４１の傾斜状態に応じて掃気ガスの供給流量が変更されるため、カソード掃気処理による排水性が高められる。第３実施形態の燃料電池車両１１０では、燃料電池システム１００においてカソード掃気処理とアノード掃気処理とが実行されるため、燃料電池２０内のカソード側とアノード側のガス流路の排水性が高められる。アノード掃気処理では、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同様な作用効果を奏することができる。

D．変形例：
D1．変形例１：
上記の各実施形態のアノード掃気処理では、第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａにおける水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１ａと、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１における水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１と、はほぼ同じ値である。これに対して、第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａにおける水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１ａと、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１における水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１とは異なる値であっても良い。第２掃気制御における水素循環用ポンプ６４の第１回転数Ｒ_１ａは、気液分離部６２に貯留されている排水を吸引してしまわない程度の回転数に設定されていることが望ましく、燃料電池２０内からの排水性が確保できる回転数に設定されていることが、より望ましい。

D2．変形例２：
上記の各実施形態のアノード掃気処理では、第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａの時間の長さと、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１の時間の長さと、はほぼ同じである。これに対して、第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａの長さと、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１の時間の長さとは異なる値であっても良い。第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａの長さは、第１掃気制御の第１期間Ｐ_１の時間の長さより短くて良い。第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａの長さは、気液分離部６２内に貯留されている水分量を、水素循環用ポンプ６４によって吸引されない程度に低減できるだけの時間に設定されていることが望ましい。第２掃気制御の第１期間Ｐ_１ａの長さは、燃料電池２０の運転中の生成水量（発電量）に基づいて可変に調整されても良い。

D3．変形例３：
上記の各実施形態では、ステップＳ１０において、水平面に対する燃料電池車両１１０の傾斜角度を検出する傾斜角度検出工程が実行されている。これに対して、ステップＳ１０の傾斜角度検出工程は省略されても良い。この場合には、例えば振り子のように重力方向の変化に従って物理的に変位するスイッチ等によって、燃料電池２０がアノード側の排出用マニホールドの出口が上を向く所定の傾斜状態である場合に、第２掃気制御に切り替えられるように構成されていれば良い。

D4．変形例４：
上記の各実施形態の燃料電池車両１１０では、燃料電池２０は、単セル２１の積層方向が燃料電池車両１１０の幅方向に平行になるように配置されている。これに対して、燃料電池車両１１０では、燃料電池２０は他の配置角度で配置されても良い。例えば、燃料電池車両１１０において、燃料電池２０は単セル２１の積層方向が燃料電池車両１１０の前後方向に平行になるように配置されても良いし、燃料電池車両１１０の高さ方向に平行になるように配置されても良い。また、燃料電池２０は、アノード側の供給用マニホールド２４が下側になり、アノード側の排出用マニホールド２５が上側になるように配置されていても良い。

D5．変形例５：
上記の各実施形態では、水素循環用ポンプ６４によって水素を含む残留ガスを掃気ガスとして循環させるアノードガス供給部５０を掃気ガス供給部として第１掃気制御と第２掃気制御とを含むアノード掃気処理が実行されている。これに対して、アノード掃気処理に代えて、あるいは、アノード掃気処理とともに、カソードガス供給部３０を掃気ガス供給部として、第１掃気制御と第２掃気制御とを含むカソード掃気処理が実行されても良い。

D6．変形例６：
上記の各実施形態のアノード掃気処理では、第２掃気制御において、水素循環用ポンプ６４の回転数を第１回転数Ｒ_１ａから第２回転数Ｒ_２ａに階段状に２段階で増加させている（図５）。これに対して、水素循環用ポンプ６４の回転数は第１回転数Ｒ_１ａから第２回転数Ｒ_２ａに連続的に滑らかに増大させても良いし、さらに、複数の段階を経て階段状に増大させても良い。また、上記の各実施形態のアノード掃気処理では、第１掃気制御の場合には第２期間Ｐ_２において、第２掃気制御の場合には第３期間Ｐ_３ａにおいて水素循環用ポンプ６４の回転数を低下させている（図４，図５）。これに対して、第１掃気制御の第２期間Ｐ_２や第２掃気制御の第３期間Ｐ_３ａにおいて水素循環用ポンプ６４の回転数は低下されることなく、直前の期間Ｐ_１，Ｐ_２ａでの回転数Ｒ_１，Ｒ_２ａが維持されていても良い。また、第１掃気制御の第２期間Ｐ_２における水素循環用ポンプ６４の第２回転数Ｒ_２と第２掃気制御の第３期間Ｐ_３ａにおける水素循環用ポンプ６４の第３回転数Ｒ_３ａとは異なる値であっても良い。第１掃気制御の第３期間Ｐ_３や第２掃気制御の第４期間Ｐ_４ａにおける排水弁６６の開閉動作は省略されても良い。

D7．変形例７：
上記の各実施形態では、傾斜角度検出部７０は、加速度センサーによって構成されている。これに対して、傾斜角度検出部７０は、加速度センサー以外のセンサーによって構成されていても良いし、センサー以外の方法によって燃料電池車両１１０の傾斜角度を検出しても良い。傾斜角度検出部７０は、例えば、搭載しているナビゲーション装置やＧＰＳ情報に基づいて燃料電池車両１１０の現在地の地形情報を取得し、当該地形情報から燃料電池車両１１０の傾斜角度を検出しても良い。

D8．変形例８：
上記の第２実施形態では、気液分離部６２の傾斜角度に応じて、第１掃気制御の第２回転数Ｒ_２または第２掃気制御の第２回転数Ｒ_２ａおよび第３回転数Ｒ_３ｂが補正されている。これに対して、気液分離部６２の傾斜角度に応じて、第１掃気制御および第２掃気制御の第１回転数Ｒ_１，Ｒ_１ａが補正されても良いし、第２掃気制御における第２回転数Ｒ_２ａと第３回転数Ｒ_３ｂのうちのいずれか一方のみが補正されても良い。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…制御部
１５…掃気処理実行部
２０…燃料電池
２１…単セル
２２…第１エンドプレート
２３…第２エンドプレート
２４…供給用マニホールド
２５…排出用マニホールド
３０…カソードガス供給部
３１…カソードガス配管
３２…エアコンプレッサー
３３…エアフロメーター
３４…開閉弁
４１…カソード排ガス配管
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…アノードガス供給部
５１…アノードガス配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレーター
５５…水素供給装置
５６…圧力計測部
６１…アノード排ガス配管
６２…気液分離部
６３…アノードガス循環配管
６４…水素循環用ポンプ
６５…アノード排水配管
６６…排水弁
７０…傾斜角度検出部
８０…内部空間
８１…入口部
８２…出口部
８３…排水口
８４…傾斜壁面部
１００…燃料電池システム
１１０…燃料電池車両

Claims (5)

1. 燃料電池を搭載し、前記燃料電池からの排ガスから気液分離部によって分離された気体成分を循環ポンプによって前記燃料電池に循環させるとともに、前記気液分離部によって前記排ガスから分離された液体成分を貯留した後に排水として排出する移動体における排水の方法であって、
   前記移動体の水平面に対する傾斜状態を検出する傾斜状態検出工程と、
   前記循環ポンプの駆動によって、前記燃料電池内のガス流路に対して、所定の第１供給流量で掃気ガスの供給を開始する掃気開始工程と、
   前記燃料電池に対する前記掃気ガスの供給がされている間に、前記気液分離部に貯留されている前記排水を繰り返し排出する排水工程と、
   前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態であることが検出された場合に、前記掃気ガスの前記第１供給流量での供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を、前記第１供給流量から、前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させる供給流量増加工程と、
   を備える、方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記傾斜状態検出工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜角度を取得する工程を含み、
   前記供給流量増加工程は、前記傾斜角度に応じて前記第２供給流量を変更する工程を含む、方法。
3. 請求項１または請求項２記載の方法であって、
   前記排水工程は、前記掃気ガスが前記燃料電池に供給されている間に、貯留されている前記排水を所定の排水周期で排出する工程であり、
   前記傾斜状態検出工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜角度を取得する工程を含み、
   前記排水工程は、前記移動体の傾斜角度に応じて、排水周期を変更する工程を含む、方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記燃料電池は、第１電極側の第１ガス流路と、第２電極側の第２ガス流路と、を有し、
   前記第１ガス流路を第１掃気ガスの供給によって掃気する第１掃気工程と、
   前記第２ガス流路を第２掃気ガスの供給によって掃気し、前記第２ガス流路から排出される排水を前記燃料電池に接続されている排水配管によって前記移動体の外部に誘導する第２掃気工程と、
   を備え、
   前記第１掃気工程は、前記第１掃気ガスを前記掃気ガスとし、前記第１ガス流路を前記ガス流路として実行される前記掃気開始工程および前記供給流量増加工程を含み、
   前記第２掃気工程は、水平面に対する前記移動体の傾斜状態を検出し、前記移動体の傾斜状態が、前記排水配管が下流側に向かって延びる方向が重力方向上側に向く所定の傾斜状態である場合に、前記第２掃気ガスの流量を増加させる工程を含む、方法。
5. 移動体に搭載される燃料電池システムであって、
   反応ガスのためのガス流路を内部に有する燃料電池と、
   前記燃料電池からの排ガスを、気体成分と液体成分とに分離し、前記液体成分を排水として貯留する気液分離部と、
   前記気液分離部において分離された前記気体成分を、前記燃料電池に循環させる循環ポンプと、
   開閉動作によって、前記気液分離部からの前記排水の排出を制御する開閉弁と、
   前記循環ポンプを駆動させて前記燃料電池に掃気ガスを循環させ、前記掃気ガスを循環させている間に前記開閉弁を開閉させて、前記排水の排出を繰り返す掃気処理を実行する制御部と、
   水平面に対する前記燃料電池の傾斜状態を検出する傾斜状態検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記循環ポンプの駆動によって前記燃料電池内の水分を掃気するときに、前記燃料電池内の前記ガス流路に対して、所定の第１供給流量で前記掃気ガスの供給を開始し、前記移動体の傾斜状態が、前記ガス流路の出口が重力方向上側に向く所定の傾斜状態である場合に、前記掃気ガスの供給開始から所定の期間経過後に、前記循環ポンプの回転数を増大させて、前記掃気ガスの供給流量を、前記第１供給流量から、前記第１供給流量よりも高い第２供給流量に増加させる、燃料電池システム。

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