JP7299829B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、燃料電池システムに関する。

特許文献１に燃料電池システムが開示されている。特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックから排出される燃料オフガスに含まれている液水を分離して貯留する気液分離容器と、気液分離容器の底面部に接続されており、気液分離容器に貯留されている液水を気液分離容器から排出する排水路と、排水路の先に設けられている排水弁とを備えている。特許文献１の排水路は、気液分離容器の底面部から下方向に延びている第１部分と、第１部分の気液分離容器と反対側の端部（下端部）から横方向に延びている第２部分とを備えている。

特開２００９－１１０７１４号公報

特許文献１の燃料電池システムでは、排水路の第１部分が気液分離容器の底面部に接続されており、下方向に延びているので、気液分離容器に液水が貯留される場合には、排水路の第１部分及び第２部分が液水で満たされることになる。この状態で排水路内の液水が凍結すると、排水路の第１部分及び第２部分が凍結した液水で閉塞することになり、排水路を通じて気液分離容器から液水を排出することができなくなる。その結果、例えば燃料電池システムの運転を開始することができなくなる等の問題が生じる。

そこで本明細書は、気液分離容器に接続されている排水路内で液水が凍結した場合であっても、排水路を通じて液水を排出することができる技術を提供する。

本明細書に開示する燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスに含まれている液水を分離して貯留する気液分離容器と、前記気液分離容器の側面部に接続されており、前記気液分離容器に貯留されている液水を前記気液分離容器から排出する排水路と、前記排水路に設けられている排水弁と、を備えていてもよい。前記排水路は、前記気液分離容器の前記側面部から水平方向に延びている第１部分と、前記第１部分の端部のうち前記気液分離容器とは反対側の端部から重力作用方向とは反対側に向かって延びている第２部分と、を備えていてもよい。前記排水弁は、前記第２部分に設けられていてもよい。

この構成によれば、気液分離容器と、気液分離容器の側面部に接続されて水平方向に延びている排水路の第１部分との両者によって液水を貯留することができる。即ち、気液分離容器に液水が貯留される場合に、液水の一部を水平方向に延びている第１部分に貯留することができる。そのため、液水を貯留するための領域を水平方向の広範囲にわたって確保することができる。従来技術のように排水路の第１部分が気液分離容器の底面部に接続されていないので、気液分離容器に液水が貯留される場合に、排水路の第１部分が液水で満たされることを抑制することができる。これによって、排水路の第１部分内の液水が凍結したとしても、第１部分が凍結した液水で閉塞することを抑制することができ、第１部分内に流体を流すための空間を確保することができる。更に、上記の構成によれば、排水路の第２部分が第１部分から重力作用方向とは反対側に向かって延びており、その第２部分に排水弁が設けられているので、燃料電池システム停止時に第１部分内に貯まった液水が排水弁に付着することを抑制することができる。その結果、液水が凍結したとしても排水弁の開閉駆動に影響が及ぶことを抑制することができる。以上より、上記の構成によれば、気液分離容器に接続されている排水路内で液水が凍結した場合であっても、排水路を通じて液水を排出することができる。

前記排水路の前記第２部分の内径が前記第１部分の内径よりも小さくてもよい。

排水路の第２部分が重力作用方向とは反対側に向かって延びている構成では、第２部分を流れる液水が重力に抗して流れることになる。しかしながら、上記の構成によれば、第２部分を流れる液水の流速を速くすることができ、重力に抗して液水を積極的に排出することができる。

前記排水路の前記第１部分の内径及び前記第２部分の内径は、前記燃料電池スタックの定格発電量が大きいほど大きい内径であってもよい。

燃料電池スタックの定格発電量が大きいほど燃料電池スタックから排出される燃料オフガスの量が多くなり、気液分離容器に貯留される液水の量が多くなる。上記の構成によれば、液水の量が多くなっても、その分排水路の内径が大きいので液水を効率的に排出することができる。

燃料電池システムは、制御部を更に備えていてもよい。前記制御部は、前記燃料電池システムの運転を停止する際に、前記気液分離容器内の圧力が所定の第１基準圧力以上である場合に、前記排水弁を所定の第１基準時間以上開弁する開弁処理を実行してもよい。

この構成によれば、気液分離容器内の圧力が高い状態で液水を排出することができる。第１基準圧力及び第１基準時間を用いることによって、燃料電池システムの運転停止後に排水路の第１部分に残留する液水の量を目標量に近づけることができる。

燃料電池システムは、前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスの圧力を調整する調圧手段を更に備えていてもよい。前記制御部は、前記燃料電池システムの運転を停止する際に、前記気液分離容器内の圧力が前記第１基準圧力未満である場合は、前記調圧手段を制御して前記気液分離容器内の圧力を前記第１基準圧力以上にし、その後に前記開弁処理を実行してもよい。

この構成によれば、気液分離容器内の圧力が低い場合は、気液分離容器内の圧力を高めることによって、排水路の第１部分に残留している液水を効率的に排出することができる。

前記排水路の前記第１部分の容積は、前記制御部が前記開弁処理を終了してから、前記燃料電池システムの運転が開始され前記排水弁が最初に開弁されるまでの間に前記気液分離容器に貯留される液水の体積から、前記気液分離容器の容積のうち底面部から前記側面部に接続される前記第１部分の内周面の上端までの高さで区画される下側部分の容積を差し引いた値に相当していてもよい。

この構成によれば、排水路の第１部分の必要最小限の容積を規定できるため、燃料電池システムの小型化を図ることができる。

前記排水路の前記第１部分と前記第２部分との接続部分における前記第１部分の内周面の上端から前記排水弁までの距離は、前記接続部分における前記第２部分の内径と所定の角度の正接との積よりも長くてもよい。

燃料電池システムが傾斜することによって、排水路が傾斜することがある。例えば、燃料電池システムが搭載されている燃料電池自動車が傾斜した道路で停車している場合に排水路が傾斜することがある。上記の構成によれば、排水路が所定の角度だけ傾斜したとしても、第１部分に残留している液水が第２部分に設けられている排水弁に到達することが無いので、排水弁に液水が付着することを抑制することができる。

前記所定の角度は、３５度以上かつ４５度以下であってもよい。

燃料電池システムが搭載されている燃料電池自動車が走行する道路の最大傾斜角度は法令等によって３５度以上かつ４５度以下であることが多い。上記の構成によれば、排水路が３５度以上かつ４５度以下の角度で傾斜したとしても、排水路の第１部分に残留している液水が第２部分に設けられている排水弁に付着することを抑制することができる。

燃料電池システムは、前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスの圧力を調整する調圧手段と、制御部と、を更に備えていてもよい。前記制御部は、前記燃料電池システムの運転を開始する際に、前記調圧手段を制御して前記気液分離容器内の圧力を高めた後に前記排水弁に開弁信号を送信し、前記開弁信号を送信してから所定の第２基準時間が経過した後に前記気液分離容器内の圧力が所定の第２基準圧力以上である場合は、前記排水弁の閉弁固着異常を判定してもよい。

気液分離容器内の圧力が高い状態で排水弁が正常に開弁された場合は、気液分離容器内の燃料オフガスが排水路を通じて外部に正常に排出されるので、気液分離容器内の圧力が低くなる。一方、気液分離容器内の圧力が高い状態で排水弁が正常に開弁されない場合は、気液分離容器内の燃料オフガスが排水路を通じて外部に正常に排出されないので、気液分離容器内の圧力が低くならない。上記の構成によれば、気液分離容器内の圧力を高めた後に排水弁に開弁信号を送信したとしても気液分離容器内の圧力が低くならない場合（圧力センサによって検出される気液分離容器内の圧力が第２基準圧力以上である場合）には、排水弁の閉弁固着異常と判定される。これによって、排水弁が正常に開弁されないことが分かる。

実施例に係る燃料電池システムの模式図である。 実施例に係る気液分離容器と排水路の断面図である。 図２の部分IIIの拡大図である。 実施例に係る排水処理のフローチャートである。 圧力センサの検出圧力と、燃料電池システムにおける液水の含水率との関係を示すグラフである。 実施例に係る異常判定処理のフローチャートである。 経過時間と、圧力センサの検出圧力との関係を示すグラフである。 燃料電池システムの運転が開始されてからの時間と、発電に伴って生じる液水の体積との関係を示すグラフである。 他の実施例に係る気液分離容器と排水路の断面図である。 他の実施例に係る気液分離容器と排水路の断面図である。 他の実施例に係る気液分離容器と排水路の断面図である。 他の実施例に係る気液分離容器と排水路の断面図である。 他の実施例に係る排水処理のフローチャートである。

実施例に係る燃料電池システム１について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例に係る燃料電池システム１は、水素タンク３０と、燃料電池スタック２０と、気液分離容器１０とを備えている。この燃料電池システム１は、例えば燃料電池自動車（以下「車両」という）に搭載される。

水素タンク３０は、燃料電池スタック２０に供給される水素ガスを貯蔵している。水素タンク３０は、高圧の水素ガスを貯蔵するために、例えば３層構造で構成されている。水素タンク３０は、例えばガラス繊維強化プラスチックの外層と、炭素繊維強化プラスチックの中層と、プラスチックライナーの内層とを備えている。

水素タンク３０には水素供給路３１の上流端部が接続されている。水素供給路３１の下流端部は燃料電池スタック２０に接続されている。水素タンク３０と燃料電池スタック２０とが水素供給路３１を介して接続されている。水素供給路３１は、水素タンク３０に貯蔵されている水素ガスを燃料電池スタック２０に供給する。水素供給路３１には、上流側から下流側に向けて順に、主止弁３２、減圧弁３３、インジェクタ３４（調圧手段の一例）及び圧力センサ３５が設けられている。

主止弁３２は、水素供給路３１を開閉する。主止弁３２が開弁すると、水素タンク３０から燃料電池スタック２０に水素ガスが供給される。主止弁３２が閉弁すると、水素タンク３０から燃料電池スタック２０に水素ガスが供給されなくなる。減圧弁３３は、水素供給路３１を流れる水素ガスの圧力を調整する。減圧弁３３は、水素供給路３１を通じて燃料電池スタック２０に供給される水素ガスの圧力を減圧することができる。インジェクタ３４は、水素供給路３１を通じて燃料電池スタック２０に供給される水素ガスの圧力及び流量を調整する。インジェクタ３４は例えば電磁弁である。インジェクタ３４が開弁すると燃料電池スタック２０に水素が供給される。インジェクタ３４が閉弁すると燃料電池スタック２０に水素が供給されなくなる。インジェクタ３４の開度及び開弁時間の調整によって水素ガスの圧力及び流量が調整される。圧力センサ３５は、水素供給路３１内の水素ガスの圧力を検出する。圧力センサ３５によって水素供給路３１内の水素ガスの圧力を検出することによって、気液分離容器１０内の圧力を間接的に検出することができる。後述するＥＣＵ１００が、圧力センサ３５の検出圧力に基づいて気液分離容器１０内の圧力を特定する。以下では、圧力センサ３５の検出圧力は、圧力センサ３５によって間接的に検出される気液分離容器１０内の圧力であるとして説明する。

燃料電池スタック２０には水素供給路３１の下流端部が接続されている。また、燃料電池スタック２０には空気供給路６０の下流端部が接続されている。空気供給路６０の上流端部は外部に開放されている。外部の空気が空気供給路６０を介して燃料電池スタック２０に供給される。例えば、車両の走行中に車両の外部の空気が空気供給路６０を通じて燃料電池スタック２０に供給される。空気供給路６０にはコンプレッサ６１が設けられている。コンプレッサ６１は、空気供給路６０に導入された空気を燃料電池スタック２０に圧送する。空気供給路６０には、その他にも例えばエアクリーナやインタークーラが設けられていてもよい。

燃料電池スタック２０は、水素と酸素の化学反応によって電力を発電する装置である。水素と酸素が化学反応することによって水が生成される。燃料電池スタック２０は複数の単セル（図示省略）を備えている。各単セルは、燃料極と空気極を備えており、燃料極に水素ガス（燃料ガス）が供給され、空気極に酸素を含む空気が供給されることによって発電する。燃料電池スタック２０で発電された電力は、例えば、車両の走行用モータに供給される。燃料電池スタック２０での発電に使用されなかった未反応の水素ガス（以下「燃料オフガス」という）は、燃料電池スタック２０から排出される。燃料電池スタック２０から排出される燃料オフガスには、発電時に生成された水が蒸気の状態で含まれている。

燃料電池スタック２０には、排ガス路２１の上流端部が接続されている。排ガス路２１の下流端部は気液分離容器１０に接続されている。燃料電池スタック２０と気液分離容器１０が排ガス路２１を介して接続されている。排ガス路２１は、燃料電池スタック２０から排出される燃料オフガスを気液分離容器１０に供給する。気液分離容器１０に供給される燃料オフガスには水（水蒸気）が含まれている。

図２に示すように、気液分離容器１０の上部に排ガス路２１の下流端部が接続されている。排ガス路２１から気液分離容器１０内に燃料オフガスが導入される。気液分離容器１０は、排ガス路２１から気液分離容器１０内に導入された燃料オフガスに含まれている水を分離して貯留する。気液分離容器１０内に導入された燃料オフガスに含まれている水蒸気が冷やされ、気液分離容器１０内に凝縮水（液水）が貯留される。例えば、外気によって水蒸気が冷やされて凝縮水（液水）が気液分離容器１０内に貯留される。気液分離容器１０内に貯留される液水の量は、燃料電池システム１の運転状況等によって変動する。

気液分離容器１０の上部には、ガス循環路２２の上流端部が更に接続されている。気液分離容器１０内の燃料オフガスがガス循環路２２に流入する。図１に示すように、ガス循環路２２の下流端部は、インジェクタ３４よりも下流側の水素供給路３１に接続されている。ガス循環路２２を流れた燃料オフガスが水素供給路３１に導入される。ガス循環路２２には循環ポンプ２３が設けられている。循環ポンプ２３は、例えば電動式のポンプであっても、機械式のポンプであってもよい。循環ポンプ２３は、ガス循環路２２に流入した燃料オフガスを水素供給路３１に圧送する。水素供給路３１に導入された燃料オフガスは、水素供給路３１を通じて再び燃料電池スタック２０に供給される。これによって、燃料電池スタック２０から排出された燃料オフガスが再び燃料電池スタック２０に供給されて発電に利用される。

図２に示すように、気液分離容器１０は、底面部１１と側面部１２と角部１３とを備えている。底面部１１は、水平方向に延びており、平坦に構成されている。側面部１２は、上方向に延びている。側面部１２は鉛直方向に延びている。変形例では、側面部１２は鉛直方向に対して傾斜していてもよい。角部１３は、底面部１１と側面部１２との間に位置している。角部１３は、底面部１１と側面部１２を接続している。

気液分離容器１０の下部には排水路５０が接続されている。排水路５０は、気液分離容器１０の側面部１２に接続されている。排水路５０は、第１部分５１と第２部分５２と第３部分５３とを備えている。第１部分５１が気液分離容器１０に接続されている。

第１部分５１は、気液分離容器１０の角部１３よりも上側で気液分離容器１０の側面部１２に接続されている。第１部分５１の上流端部５１１が気液分離容器１０に接続されている。第１部分５１は、気液分離容器１０から水平方向に直線状に延びている。第１部分５１の下流端部５１２に第２部分５２が接続されている。第１部分５１は、その内周面の下端５１３の高さ位置が、気液分離容器１０の底面部１１の内面１１３の高さ位置よりも高い位置になるように配置されている。第１部分５１の内径Ｄ５１は、燃料電池スタック２０の定格発電量に応じて設定される。第１部分５１の内径Ｄ５１は、燃料電池スタック２０の定格発電量が大きいほど大きい内径である。定格発電量は、燃料電池スタック２０が連続して発電することが可能な発電量の最大値（上限値）として設定されている発電量である。

第１部分５１には、気液分離容器１０に貯留されている液水の一部が流入する。その結果、第１部分５１に液水が貯留される。第１部分５１内の液水の量は、燃料電池システム１の運転状況等によって変動する。そのため、燃料電池システム１における液水の含水率が燃料電池システム１の運転状況等によって変動する。燃料電池システム１における液水の含水率とは、気液分離容器１０の容積と、排水路５０の第１部分５１の容積との合計（Ｘ１）に対する、気液分離容器１０内に貯留されている液水の体積と、排水路５０の第１部分５１内に残留している液水の体積との合計（Ｘ２）の割合である。例えば、気液分離容器１０の容積が４００ｃｃであり、排水路５０の第１部分５１の容積が１００ｃｃである場合は、Ｘ１が５００ｃｃである。また、気液分離容器１０内に残留している液水の体積が２００ｃｃであり、排水路５０の第１部分５１内に残留している液水の体積が５０ｃｃである場合は、Ｘ２が２５０ｃｃである。この場合は、燃料電池システム１における液水の含水率が５０％である。あるいは、燃料電池システム１における気液分離容器１０の底面部１１に対する気液分離容器１０及び排水路５０の第１部分５１内の液水の液面高さの割合であってもよい。例えば、気液分離容器１０の底面部１１から頂面部１５までの全長が１５ｃｍであり、気液分離容器１０の底面部１１から液水の液面高さが３ｃｍである場合は、含水率は２０％である。

第２部分５２は、第１部分５１よりも下流側に位置している。第２部分５２の上流端部５２１が、第１部分５１の下流端部５１２に接続されている。第２部分５２は、第１部分５１に接続されている接続部分から上方向に延びている。即ち、第２部分５２は重力作用方向とは反対側に向かって延びている。第２部分５２は、鉛直方向に直線状に延びている。第１部分５１と第２部分５２の接続部分には屈曲部５５が形成されている。屈曲部５５は、第１部分５１と第２部分５２の間で屈曲している。屈曲部５５は、水平方向から鉛直方向へ屈曲している。屈曲部５５は９０度屈曲している。

第２部分５２の内径Ｄ５２は、燃料電池スタック２０の定格発電量に応じて設定される。第２部分５２の内径Ｄ５２は燃料電池スタック２０の定格発電量が大きいほど大きい内径である。第２部分５２の内径Ｄ５２は、第１部分５１の内径Ｄ５１よりも小さい。例えば、第１部分５１の内径Ｄ５１は、第２部分５２の内径Ｄ５２の１．５倍から５．５倍である。変形例では、第２部分５２の内径Ｄ５２は、第１部分５１の内径Ｄ５１と略同等であってもよい。

第２部分５２には排水弁４０が設けられている。排水弁４０は、第２部分５２の下流端部５２２に設けられている。排水弁４０は、第１部分５１よりも高い位置に配置されている。排水弁４０は、気液分離容器１０の底面部１１よりも高い位置に配置されている。排水弁４０は、弁体４１と弁軸４２とを備えている。弁体４１及び弁軸４２は、弁軸４２の軸方向に進退する。弁体４１は、第２部分５２の下流端部５２２に対して当接及び離間する。排水弁４０は、弁体４１が上下動することで第２部分５２を開閉する。排水弁４０が開弁すると、燃料オフガス及び液水が第２部分５２から第３部分５３へ流れる。排水弁４０が閉弁すると、燃料オフガス及び液水が第３部分５３へ流れなくなる。排水弁４０に異常が生じて排水弁４０が閉弁したまま開弁しない場合は、燃料オフガス及び液水が外部へ排出されなくなる。

第３部分５３は、第２部分５２よりも下流側に位置している。第３部分５３の上流端部５３１が、包囲部５４を介して第２部分５２の下流端部５２２に接続されている。包囲部５４は、排水弁４０を囲んでいる。第３部分５３は、第２部分５２に接続されている部分から下方向に延びている。第３部分５３は、鉛直方向に直線状に延びている。第３部分５３を流れた燃料オフガス及び液水が外部へ排出される。

上記の燃料電池システム１は、水平方向に対して傾斜することがある。例えば、燃料電池システム１が搭載されている車両が傾斜した道路で停車しているときに燃料電池システム１が傾斜する。燃料電池システム１が傾斜すると、図３に示すように、排水路５０が水平方向に対して傾斜する。排水路５０が傾斜したとしても、第１部分５１内の液水が排水弁４０に付着しないことが望ましい。例えば、排水路５０が所定の角度θだけ傾斜したとする。この場合において、第１部分５１の下流端部５１２の内周面の上端５９から排水弁４０までの距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも長い場合は、第１部分５１内が満水であっても、第１部分５１内の液水が排水弁４０まで到達しない。距離Ｌ２は、第１部分５１と第２部分５２との接続部分における第２部分５２の内径Ｄ５２と、所定の角度θの正接（ｔａｎθ）との積（＝Ｄ５２×ｔａｎθ）である。所定の角度θは、例えば３５度以上かつ４５度以下の角度である。所定の角度θは、例えば、燃料電池システム１が搭載されている車両が走行する道路の最大傾斜角度である。また、所定の角度θは、燃料電池システム１が搭載されている車両が走行可能な最大傾斜角度であってもよい。この構成によれば、第１部分５１内が満水の状態で燃料電池システム１が所定の角度θだけ傾斜したとしても、第１部分５１内の液水の液面が排水弁４０よりも下側に位置することになる。そのため、燃料電池システム停止時において第１部分５１内に貯まった液水が排水弁４０に付着することを抑制することができる。

図１に示すように、燃料電池システム１は、温度センサ９０と、ダイアグランプ９１（報知部の一例）と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１００（制御部の一例）とを備えている。温度センサ９０は、燃料電池システム１が搭載されている車両に取り付けられている。温度センサ９０は、車両の周囲の外気温度を検出する。ダイアグランプ９１は、例えば、車両の計器盤に配置されている。ダイアグランプ９１は、車両に異常が生じている場合に点灯する。ダイアグランプ９１は、例えば、排水弁４０に異常が生じている場合に点灯する。ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを備えている。ＥＣＵ１００は、燃料電池システム１の運転を制御する。

（排水処理）
次に、燃料電池システム１で実行される排水処理について説明する。図４は、排水処理のフローチャートである。排水処理は、燃料電池システム１の運転を停止する際に、気液分離容器１０内及び排水路５０の第１部分５１内に残留している液水の一部又は全部を外部に排出するための処理である。図４に示すように、排水処理のＳ１００では、ＥＣＵ１００が、燃料電池システム１が搭載されている車両のイグニッションをオフにする。例えば、運転停止のために車両の運転手によって車両のスタート／ストップボタンが押されると、ＥＣＵ１００がイグニッションをオフにする。

続くＳ１０２では、ＥＣＵ１００が、外気温度が０℃未満であるか否かを判断する。外気温度は、車両に取り付けられている温度センサ９０によって検出される。外気温度が０℃未満である場合は、Ｓ１０２でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１０４に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１０６に進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１００が、通常の運転停止処理を実行する。通常の運転停止処理では、排水路５０に設けられている排水弁４０（図１参照）が開弁されない。ＥＣＵ１００は、Ｓ１０６の処理が終了すると排水処理を終了する。なお、変形例では、Ｓ１０２における基準温度が０℃ではなく５℃であってもよい。Ｓ１０２における基準温度は特に限定されるものではない。

Ｓ１０２でＹＥＳの後のＳ１０４では、ＥＣＵ１００が、圧力センサ３５の検出圧力が所定の第１基準圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する。圧力センサ３５の検出圧力は、圧力センサ３５によって間接的に検出される気液分離容器１０内の圧力である。第１基準圧力Ｐ１は、排水処理が実行されることによって、燃料電池システム１における液水の含水率が目標含水率Ｒ１になる圧力である。

ここで、圧力センサ３５の検出圧力と、燃料電池システム１における液水の含水率との関係について説明する。図５は、圧力センサ３５の検出圧力と、燃料電池システム１における液水の含水率との関係を示すグラフである。図５に示す圧力と含水率との関係は、予め実験的及び／又は解析的に特定されている。燃料電池システム１では、図５に示すように、例えば、圧力センサ３５の検出圧力がＰである状態において、排水路５０に設けられている排水弁４０が開弁され、その状態で所定の第１基準時間Ｔ１が経過すると、燃料電池システム１における液水の含水率がＲ近傍になる。また、圧力センサ３５の検出圧力が所定の第１基準圧力Ｐ１である状態において、排水弁４０が開弁され、その状態で所定の第１基準時間Ｔ１が経過すると、燃料電池システム１における液水の含水率が所定の目標含水率Ｒ１近傍になる。第１基準圧力Ｐ１は、排水処理が実行されることによって、燃料電池システム１における液水の含水率が目標含水率Ｒ１近傍になる圧力である。排水処理は、燃料電池システム１における液水の含水率が目標含水率以下になるように実行される。

図４に示すように、Ｓ１０４で圧力センサ３５の検出圧力が第１基準圧力Ｐ１以上である場合は、ＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１０８に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１１０に進む。

Ｓ１０４でＮＯの後のＳ１１０では、ＥＣＵ１００が、水素供給路３１に設けられているインジェクタ３４（図１参照）を開弁する。なお、変形例では、インジェクタ３４が既に開弁している場合は、インジェクタ３４の開度を大きくしてもよい。インジェクタ３４が開弁されると、水素供給路３１を通じて燃料電池スタック２０に水素ガスが供給される。そうすると、燃料電池スタック２０から排出される燃料オフガスの流量が多くなり、気液分離容器１０内の圧力が高くなる。その結果、圧力センサ３５の検出圧力が、インジェクタ３４が開弁される前の検出圧力よりも高くなる。ＥＣＵ１００は、Ｓ１１０の処理が終了すると、再びＳ１０４の処理に戻る。ＥＣＵ１００は、Ｓ１１０の処理によって圧力センサ３５の検出圧力が高くなり、その検出圧力が第１基準圧力Ｐ１以上になると、Ｓ１０４でＹＥＳと判断してＳ１０８に進む。

Ｓ１０４でＹＥＳの後のＳ１０８では、ＥＣＵ１００が、排水路５０に設けられている排水弁４０（図１参照）を開弁する。排水弁４０が開弁されると、気液分離容器１０内、排水路５０の第１部分５１内及び第２部分５２内に滞留している燃料オフガスが、排水路５０を通じて外部に排出される。また、気液分離容器１０内及び第１部分５１内に貯留されている液水が、排水路５０を通じて外部に排出される。このとき、気液分離容器１０内及び第１部分５１内の液水は、燃料オフガスが液水の液面に沿って流れるときの力（この力をせん断力と呼ぶこともある）によって、排水路５０の上流側から下流側へ向けて押し流される。

続くＳ１１２では、ＥＣＵ１００が、上記のＳ１０８で排水弁４０を開弁してから所定の第１基準時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。第１基準時間Ｔ１は、圧力センサ３５の検出圧力が第１基準圧力Ｐ１の状態で排水処理が実行されることによって、燃料電池システム１における液水の含水率が目標含水率Ｒ１になるような時間である。第１基準時間Ｔ１が経過した場合は、Ｓ１１２でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１１４に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断して待機する。

続くＳ１１４では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０を閉弁する。排水弁４０が閉弁されると、燃料オフガス及び液水が外部に排出されなくなる。ＥＣＵ１００は、Ｓ１１４の処理が終了すると排水処理を終了する。排水処理が終了すると、燃料電池システム１の運転が停止する。燃料電池システム１の運転停止後の第１部分５１における液水の含水率は、目標含水率Ｒ１又はその近傍の含水率になる。

（異常判断処理）
次に、燃料電池システム１で実行される異常判断処理について説明する。図６は、異常判断処理のフローチャートである。異常判断処理は、燃料電池システム１の運転を開始する際に、排水弁４０の異常を判断するための処理である。図６に示すように、異常判断処理のＳ１２０では、ＥＣＵ１００が、燃料電池システム１が搭載されている車両のイグニッションをオンにする。例えば、運転開始のために車両の運転手によって車両のスタート／ストップボタンが押されると、ＥＣＵ１００がイグニッションをオンにする。イグニッションがオンになると、ＥＣＵ１００が燃料電池システム１の運転を開始する。

続くＳ１２２では、ＥＣＵ１００が、外気温度が０℃未満であるか否かを判断する。外気温度は、車両に取り付けられている温度センサ９０によって検出される。外気温度が０℃未満である場合は、Ｓ１２２でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１２４に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断して異常判断処理を終了する。

Ｓ１２２でＹＥＳの後のＳ１２４では、ＥＣＵ１００が、排水路５０に設けられている排水弁４０（図１参照）を開弁するための開弁信号を排水弁４０に送信する。開弁信号の送信によって排水弁４０が正常に開弁されると、気液分離容器１０内、第１部分５１内及び第２部分５２内に滞留している燃料オフガスが、排水路５０を通じて外部に排出される。また、気液分離容器１０内及び第１部分５１内に貯留されている液水が、排水路５０を通じて外部に排出される。したがって、排水弁４０が正常に開弁されると、気液分離容器１０内の圧力が低くなる、あるいは、あまり高くならない。

一方、排水弁４０が正常に開弁されない場合（即ち、排水弁４０に異常が生じている場合）は、気液分離容器１０内、第１部分５１内及び第２部分５２内に滞留している燃料オフガスが、外部に正常に排出されない。また、気液分離容器１０内及び第１部分５１内に貯留されている液水が、外部に正常に排出されない。例えば、排水弁４０が凍結しており、閉弁したまま開弁しない場合は、燃料オフガス及び液水が外部に正常に排出されない。したがって、この場合は、気液分離容器１０内の圧力が高くなる、あるいは、低くならない。

続くＳ１２６では、ＥＣＵ１００が、圧力センサ３５の検出圧力が所定の第２基準圧力Ｐ２以下であるか否かを判断する。第２基準圧力Ｐ２は、排水弁４０に異常が生じているか否かを判断するための基準圧力である。圧力センサ３５の検出圧力が第２基準圧力Ｐ２以下である場合は、Ｓ１２６でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１２８に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１３０に進む。上記のＳ１２４で排水弁４０が正常に開弁された場合は、Ｓ１２６でＹＥＳと判断される。

Ｓ１２６でＹＥＳの後のＳ１２８では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０を閉弁する。ＥＣＵ１００は、Ｓ１２８の処理が終了すると異常判断処理を終了する。

Ｓ１２６でＮＯの後のＳ１３０では、ＥＣＵ１００が、上記のＳ１２４で排水弁４０を開弁してから所定の第２基準時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。第２基準時間Ｔ２は、排水弁４０に異常が生じているか否かを判断するための基準時間である。第２基準時間Ｔ２は、例えば３０秒である。第２基準時間Ｔ２が経過した場合は、Ｓ１３０でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１３２に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１２６に戻る。

Ｓ１３０でＹＥＳの後のＳ１３２では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０を閉弁する。続くＳ１３４では、ＥＣＵ１００が、水素供給路３１に設けられているインジェクタ３４（図１参照）を開弁する。なお、変形例では、インジェクタ３４が既に開弁している場合は、インジェクタ３４の開度を大きくしてもよい。インジェクタ３４が開弁されると、水素供給路３１を通じて燃料電池スタック２０に水素ガスが供給される。そうすると、燃料電池スタック２０から排出される燃料オフガスの流量が多くなり、気液分離容器１０内の圧力が高くなる。その結果、図７に示すように、圧力センサ３５の検出圧力が時間経過に伴って高くなる。圧力センサ３５の検出圧力は、インジェクタ３４が開弁される前の検出圧力よりも高くなる。

図６に示すように、続くＳ１３６では、ＥＣＵ１００が、圧力センサ３５の検出圧力が所定の第３基準圧力Ｐ３以上であるか否かを判断する。第３基準圧力Ｐ３は、上記の第２基準圧力Ｐ２（Ｓ１２６参照）よりも高い圧力である。圧力センサ３５の検出圧力が第３基準圧力Ｐ３以上である場合は、Ｓ１３６でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１３８に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断して検出圧力が第３基準圧力Ｐ３以上になるまで待機する（図７参照）。なお、変形例では、Ｓ１３６でＮＯの場合に、ＥＣＵ１００がインジェクタ３４の開度を更に大きくしてもよい。

続くＳ１３８では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０を開弁するための開弁信号を排水弁４０に送信する。開弁信号の送信によって排水弁４０が正常に開弁されると、燃料オフガス及び液水が排水路５０を通じて外部に正常に排出される。したがって、気液分離容器１０内の圧力が低くなり、圧力センサ３５の検出圧力が低くなる（図７のＡ）。一方、排水弁４０が正常に開弁されない場合は、燃料オフガス及び液水が外部に正常に排出されない。したがって、この場合は、気液分離容器１０内の圧力が低くならず、圧力センサ３５の検出圧力が低くならない（図７のＢ）。

続くＳ１４０では、ＥＣＵ１００が、圧力センサ３５の検出圧力が第２基準圧力Ｐ２以下であるか否かを判断する。圧力センサ３５の検出圧力が第２基準圧力Ｐ２以下である場合は、Ｓ１４０でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１４２に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１４４に進む。上記のＳ１３８で排水弁４０が正常に開弁された場合は、圧力センサ３５の検出圧力が低くなることによって、Ｓ１４０でＹＥＳと判断される。Ｓ１４０でＹＥＳの後のＳ１４２では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０を閉弁する。ＥＣＵ１００は、Ｓ１４２の処理が終了すると異常判断処理を終了する。

Ｓ１４０でＮＯの後のＳ１４４では、ＥＣＵ１００が、上記のＳ１３８で排水弁４０を開弁してから第２基準時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。第２基準時間Ｔ２が経過した場合は、Ｓ１４４でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１４６に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１４０に戻る。上記のＳ１３８で排水弁４０が正常に開弁されない場合は、第２基準時間Ｔ２が経過しても圧力センサ３５の検出圧力が低くならないので、Ｓ１４４でＹＥＳと判断される。

Ｓ１４４でＹＥＳの後のＳ１４６では、ＥＣＵ１００が、燃料電池システム１の運転を停止する。続くＳ１４８では、ＥＣＵ１００が、排水弁４０の閉弁固着異常が生じていると判断してダイアグランプ９１を点灯させる。ＥＣＵ１００は、Ｓ１４８の処理が終了すると異常判断処理を終了する。

［効果］
以上、実施例に係る燃料電池システム１について説明した。上記の説明から明らかなように、燃料電池システム１は、気液分離容器１０の側面部１２に接続されて気液分離容器１０に貯留されている液水を気液分離容器１０から排出する排水路５０と、排水路５０に設けられている排水弁４０とを備えている。排水路５０は、気液分離容器１０の側面部１２から水平方向に延びている第１部分５１と、第１部分５１の気液分離容器１０と反対側の下流端部５１２から重力作用方向と反対側に向かって延びている第２部分５２とを備えている。排水弁４０は第２部分５２に設けられている。

この構成によれば、気液分離容器１０と、その側面部１２から水平方向に延びている排水路５０の第１部分５１との両者によって液水を貯留することができる。液水を貯留するための領域を水平方向の広範囲にわたって確保することができる。排水路５０の第１部分５１が気液分離容器１０の底面部１１に接続されずに側面部１２に接続されて水平方向に延びているので、気液分離容器１０に液水が貯留される場合に、排水路５０の第１部分５１が液水で満たされることを抑制することができる。これによって、第１部分５１内の液水が凍結したとしても、第１部分５１が凍結した液水で閉塞することを抑制することができ、第１部分５１内に流体を流すための空間を確保することができる。更に、排水路５０の第２部分５２が重力作用方向と反対側に向かって延びており、その第２部分５２に排水弁４０が設けられているので、燃料電池システム１の停止時に第１部分５１内の液水が排水弁４０に付着することを抑制することができる。そのため、第１部分５１内の液水が凍結したとしても、排水弁４０の開閉駆動に影響が及ぶことを抑制することができる。以上より、気液分離容器１０に接続されている排水路５０内の液水が凍結したとしても、排水路５０を通じて液水を排出することができる。例えば、燃料電池システム１の運転が開始される際に、気液分離容器１０に新たな液水が貯留された場合に、その液水を排水路５０を通じて外部に排出することができる。

上記の燃料電池システム１では、排水路５０の第２部分５２の内径Ｄ５２が第１部分５１の内径Ｄ５１よりも小さい。この構成によれば、排水路５０の第２部分５２を流れる液水の流速を速くすることができ、液水を効率的に排出することができる。第２部分５２が重力作用方向と反対側に向かって延びている構成では、第２部分５２を流れる液水が重力に抗して流れるので、液水の流速を速くする構成が効果的である。

排水路５０の第１部分５１の内径Ｄ５１及び第２部分５２の内径Ｄ５２は、燃料電池スタック２０の定格発電量が大きいほど大きい。この構成によれば、燃料電池スタック２０から排出される液水の量が多くなっても、その液水を排水路５０の第１部分５１及び第２部分５２を通じて効率的に排出することができる。

上記の燃料電池システム１では、ＥＣＵ１００が、燃料電池システム１の運転を停止する際に、圧力センサ３５によって検出される気液分離容器１０内の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上である場合に、排水弁４０を第１基準時間Ｔ１以上開弁する開弁処理を実行する（図５のＳ１０４でＹＥＳ、Ｓ１０８、Ｓ１１２、Ｓ１１４）。この構成によれば、気液分離容器１０内の圧力が高い状態のときに排水弁４０を開弁することによって、燃料オフガスの圧力を利用して第１部分５１に残留している液水を効率的に外部に排出することができる。また、第１基準圧力Ｐ１及び第１基準時間Ｔ１を用いることによって、燃料電池システム１の運転停止後に燃料電池システム１における液水の含水率を目標含水率Ｒ１に近づけることができる。つまり、燃料電池システム１の運転停止後に第１部分５１に残留する液水を所望量に制御することができる。

また、ＥＣＵ１００は、圧力センサ３５によって検出される気液分離容器１０内の圧力が第１基準圧力Ｐ１未満である場合は、インジェクタ３４を開弁して気液分離容器１０内の圧力を第１基準圧力Ｐ１以上にし、その後に排水弁４０を第１基準時間Ｔ１以上開弁する開弁処理を実行する（図５のＳ１０４でＮＯ、Ｓ１１０、Ｓ１０４でＹＥＳ、Ｓ１０８、Ｓ１１２、Ｓ１１４）。この構成によれば、気液分離容器１０内の圧力が低い場合に気液分離容器１０内の圧力を高めることによって、排水路５０の第１部分５１に残留している液水を効率的に排出することができる。

排水路５０の第１部分５１と第２部分５２との接続部分における第１部分５１の内周面の上端５９から排水弁４０までの距離Ｌ１は、接続部分における第２部分５２の内径Ｄ５２と所定の角度θの正接（ｔａｎθ）との積（＝Ｄ５２ｔａｎθ＝Ｌ２）よりも長い（図３参照）。所定の角度θは例えば３５度以上かつ４５度以下である。

燃料電池システム１は、例えば燃料電池システム１が搭載されている車両が傾斜した道路で停車しているときに傾斜する。燃料電池システム１が傾斜すると排水路５０も傾斜する。上記の構成によれば、排水路５０が所定の角度θだけ傾斜したとしても、排水路５０の第１部分５１に残留している液水が排水弁４０まで到達することがないので、液水が排水弁４０に付着することを抑制することができる。そのため、排水路５０が傾斜している状態で第１部分５１に残留している液水が凍結したとしても、その影響が排水弁４０に及ぶことを抑制することができる。排水弁４０が凍結することを抑制することができる。また、車両が走行する道路の最大傾斜角度は、法令等によって３５度以上かつ４５度以下に設定されていることが多い。上記の構成によれば、排水路５０が３５度以上かつ４５度以下の角度で傾斜したとしても、排水弁４０が凍結することを抑制することができる。

上記の燃料電池システム１では、ＥＣＵ１００が、燃料電池システム１の運転を開始する際に、インジェクタ３４を開弁して気液分離容器１０内の圧力を高めた後に排水弁４０に開弁信号を送信し、開弁信号を送信してから第２基準時間Ｔ２が経過した後に圧力センサ３５によって検出される気液分離容器１０内の圧力が第２基準圧力Ｐ２以上である場合は、排水弁４０の閉弁固着異常を判定する。（図６のＳ１３４、Ｓ１３６でＹＥＳ、Ｓ１３８、Ｓ１４０でＮＯ、Ｓ１４４、Ｓ１４８）。

インジェクタ３４を開弁して気液分離容器１０内の圧力を高くした場合に、排水弁４０が正常に開弁される場合は、燃料オフガス及び液水が排水路５０を通じて外部に正常に排出されるので、気液分離容器１０内の圧力が低くなる。一方、インジェクタ３４を開弁して気液分離容器１０内の圧力を高くした場合に、排水弁４０が正常に開弁されない場合は、燃料オフガス及び液水が排水路５０を通じて外部に正常に排出されないので、気液分離容器１０内の圧力が低くならない。この場合は、排水弁４０の閉弁固着異常と判定される。これによって、排水弁４０が正常に開弁されないことが分かる。この場合は、例えばＥＣＵ１００がダイアグランプ９１を点灯することによって、排水弁４０に異常が生じていることを報知することができる。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上記の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

（他の実施例）
（１）図２に示すように、排水路５０の第１部分５１の容積Ｓは、ＥＣＵ１００が開弁処理（図４参照）を終了してから燃料電池システム１の運転が開始され排水弁４０が最初に開弁されるまでの間に気液分離容器１０及び排水路５０の第１部分５１に貯留される液水の体積（Ｖ１＋Ｖ２）から、気液分離容器１０の容積のうち下側部分の容積Ｖ３を差し引いた値に相当するように規定されていてもよい。つまり、Ｓ＝（Ｖ１＋Ｖ２）―Ｖ３であってもよい。

燃料電池システム１の運転を停止する際に行う開弁処理の終了後に気液分離容器１０及び排水路５０の第１部分５１に残留する液水の総体積Ｖ１は、目標含水率Ｒ１時に気液分離容器１０及び排水路５０の第１部分５１に残留する液水の総体積とも換言することができる。

液水の体積Ｖ２は、例えば、燃料電池スタック２０が定格発電量で発電する場合において燃料電池システム１の運転が開始されてから排水弁４０が最初に開弁されるまでの間に気液分離容器１０に貯留される液水の体積である。液水の体積Ｖ２は、例えば、予め実験的及び／又は解析的に特定されている。例えば、燃料電池システム１の運転が開始されてから排水弁４０が最初に開弁されるまでの時間が予め特定されている。また、その時間に対して、燃料電池スタック２０が定格発電量で発電する場合において気液分離容器１０に貯留される液水の体積（貯留量）が予め特定されている。それらに基づいて液水の体積Ｖ２を特定することができる。

以下に、詳細を説明する。燃料電池システム１の運転が開始され排水弁４０が最初に開弁されるまでの期間とは、発電要求量に大きな変動がなく、単位時間当たりの発電量がほとんど一定であるものと想定される。したがって、燃料電池システム１の運転が開始され排水弁４０が最初に開弁されるまでの間に発電される発電量の積算値を予め推測することができる。そして、図８から明らかなように、発電量の積算値が分かれば発電に伴って生じる液水の体積を求めることができる。よって、燃料電池システム１の運転が開始され排水弁４０が最初に開弁されるまでの間に発電された発電量の積算値に基づいて気液分離容器１０及び排水路５０の第１部分５１に貯留される液水の体積Ｖ２を予め求めることができる。

第１部分５１の容積Ｓは、第１部分５１が気液分離容器１０に接続されている部分から、第１部分５１が第２部分５２に接続されている部分（図２参照）までの容積である。

気液分離容器１０の容積のうち下側部分の容積Ｖ３は、底面部１１から側面部１２に接続される排水路５０の第１部分５１の内周面の上端５１４までの高さで区画される気液分離容器１０の容積（図２参照）である。

上記の構成によれば、排水路５０の第１部分５１の必要最小限の容積を規定できるため、燃料電池システム１の小型化を図ることができる。

（２）他の実施例では、図９に示すように、排水路５０の第１部分５１の内周面の下端５１３の高さ位置と、気液分離容器１０の底面部１１の内面１１３の高さ位置とが、同じ高さ位置にされていてもよい。

（３）更に他の実施例では、図１０に示すように、排水路５０の第１部分５１の上流端部５１１が、気液分離容器１０内に配置されていてもよい。

（４）更に他の実施例では、図１１に示すように、排水路５０の第１部分５１が、小径部７１と大径部７２を備えていてもよい。大径部７２の内径Ｄ７２は、小径部７１の内径Ｄ７１よりも大きい。大径部７２は、小径部７１よりも下流側に配置されている。大径部７２の内周面の下端７２３の高さ位置は、気液分離容器１０の底面部１１の内面１１３の高さ位置よりも低い位置にされている。

（５）更に他の実施例では、図１２に示すように、第２部分５２は、第１部分５１に接続されている位置から斜め上方向に延びている部分を備えていてもよい。

（６）上記の実施例では、圧力センサ３５が水素供給路３１に設けられていたが（図１参照）、他の実施例では、圧力センサ３５が気液分離容器１０に設けられていてもよい。気液分離容器１０に設けられている圧力センサ３５によって気液分離容器１０内の圧力を直接的に検出してもよい。

（７）上記の実施例では、排水処理（図４参照）のＳ１０２で外気温度が０℃以上である場合（Ｓ１０２でＮＯ）、排水弁４０の開弁処理を行っていなかった。このことについて、外気温度が０℃以上であっても、夜通し燃料電池システム１を停止する場合に外気温度が停止期間中に低下し０℃未満となり、気液分離容器１０内及び排水路５０の第１部分５１内に残留している液水が凍結するおそれがある。これを考慮し、図４に示すＳ１０２に係る処理である、外気温度が０℃未満であるか否かの判定処理は省略してもよい。

あるいは、他の実施例として、図１３に示す排水処理を実施してもよい。本処理では、排水処理のＳ１０２でＮＯの場合にＳ１１６の処理が実行されてもよい。Ｓ１１６では、ＥＣＵ１００が、外気温度が５℃未満であるか否かを判断する。外気温度が５℃未満である場合は、Ｓ１１６でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１１８に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１０６に進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１００が、通常の運転停止処理を実行する。

Ｓ１１６でＹＥＳの後のＳ１１８では、ＥＣＵ１００が、現在時刻が１５時以降かつ２４時以前であるか否かを判断する。現在時刻が１５時以降かつ２４時以前である場合は、Ｓ１１８でＥＣＵ１００がＹＥＳと判断してＳ１０４に進む。そうでない場合は、ＥＣＵ１００がＮＯと判断してＳ１０６に進む。Ｓ１１８でＹＥＳの後のＳ１０４以降の処理については、上記の実施例で説明したので詳細な説明を省略する（図４参照）。

（８）上記の実施例では、圧力センサ３５によって気液分離容器１０内の圧力が検出されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、圧力センサ３５を用いずに、ＥＣＵ１００が気液分離容器１０内の圧力を推測する構成であってもよい。

（９）他の実施例では、燃料電池システム１における液水の含水率は、排水路５０の第１部分５１における液水の含水率であってもよい。排水路５０の第１部分５１における液水の含水率は、第１部分５１の容積に対する、第１部分５１内に残留している液水の体積の割合である。例えば、第１部分５１の容積が１００ｃｃであり、第１部分５１内に残留している液水の体積が５０ｃｃである場合は、含水率は５０％である。あるいは、第１部分５１における液水の含水率は、第１部分５１の内径Ｄ５１に対する、第１部分５１内の液水の液面高さの割合であってもよい。例えば、第１部分５１の内径Ｄ５１が１０ｍｍであり、第１部分５１内の液水の液面高さが５ｍｍである場合は、含水率は５０％である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：燃料電池システム、１０：気液分離容器、１１：底面部、１２：側面部、２０：燃料電池スタック、２１：排ガス路、２２：ガス循環路、２３：循環ポンプ、３０：水素タンク、３１：水素供給路、３２：主止弁、３３：減圧弁、３４：インジェクタ、３５：圧力センサ、４０：排水弁、５０：排水路、５１：第１部分、５２：第２部分、６０：空気供給路、６１：コンプレッサ、９０：温度センサ、９１：ダイアグランプ、１００：ＥＣＵ

Claims (8)

1. 燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスに含まれている液水を分離して貯留する気液分離容器と、
   前記気液分離容器の側面部に接続されており、前記気液分離容器に貯留されている液水を前記気液分離容器から排出する排水路と、
   前記排水路に設けられている排水弁と、を備えており、
   前記排水路は、前記気液分離容器の前記側面部から水平方向に延びている第１部分と、前記第１部分の端部のうち前記気液分離容器とは反対側の端部から重力作用方向とは反対側に向かって延びている第２部分と、を備えており、
   前記排水弁は、前記第２部分に設けられており、
   前記排水路の前記第１部分の下端の高さ位置は、前記気液分離容器の底面部の高さ位置よりも高い位置に配置されている、燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記排水路の前記第２部分の内径が前記第１部分の内径よりも小さい、燃料電池システム。
3. 請求項１又は２に記載の燃料電池システムであって、
   制御部を更に備えており、
   前記制御部は、燃料電池システムの運転を停止する際に、前記気液分離容器内の圧力が所定の第１基準圧力以上である場合に、前記排水弁を所定の第１基準時間以上開弁する開弁処理を実行する、燃料電池システム。
4. 請求項３に記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスの圧力を調整する調圧手段を更に備えており、
   前記制御部は、前記燃料電池システムの運転を停止する際に、前記気液分離容器内の圧力が前記第１基準圧力未満である場合は、前記調圧手段を制御して前記気液分離容器内の圧力を前記第１基準圧力以上にし、その後に前記開弁処理を実行する、燃料電池システム。
5. 請求項３又は４に記載の燃料電池システムであって、
   前記排水路の前記第１部分の容積は、前記制御部が前記開弁処理を終了してから、前記燃料電池システムの運転が開始され前記排水弁が最初に開弁されるまでの間に前記気液分離容器に貯留される液水の体積から、前記気液分離容器の容積のうち前記底面部から前記側面部に接続される前記第１部分の内周面の上端までの高さで区画される下側部分の容積を差し引いた値に相当する、燃料電池システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
   前記排水路の前記第１部分と前記第２部分との接続部分における前記第１部分の内周面の上端から前記排水弁までの距離は、前記接続部分における前記第２部分の内径と所定の角度の正接との積よりも長い、燃料電池システム。
7. 請求項６に記載のであって、
   前記所定の角度は、３５度以上かつ４５度以下である、燃料電池システム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスの圧力を調整する調圧手段と、
   制御部と、を更に備えており、
   前記制御部は、燃料電池システムの運転を開始する際に、前記調圧手段を制御して前記気液分離容器内の圧力を高めた後に前記排水弁に開弁信号を送信し、前記開弁信号を送信してから所定の第２基準時間が経過した後に前記気液分離容器内の圧力が所定の第２基準圧力以上である場合は、前記排水弁の閉弁固着異常を判定する、燃料電池システム。
   

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