CN110504466B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种能够降低制造成本的燃料电池系统。本公开涉及的燃料电池系统的一个技术方案中，具备：利用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池；向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经的燃料气体供给路径；使从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气返回所述燃料气体供给路径的循环气体路径；储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水的储水器；将储存在所述储水器中的水排出的排出路径；设置于所述排出路径的阀；以及基于所述阳极废气的流量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长的控制器。

Description

燃料电池系统
技术领域
本公开涉及具备利用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池系统中，通过燃料电池组的阴极的电化学反应、即从阳极侧透过电解质膜而来的氢离子与氧化剂气体中的氧的反应生成水。通过电化学反应生成的水大部分包含于从燃料电池组的阴极排出的阴极废气中并向大气中放出，但一部分生成水会透过电解质膜而向阳极移动。并且，移动到阳极侧的生成水会包含在阳极废气中而从燃料电池组的阳极排出。
在此，燃料电池系统被构成为使阳极废气经由循环气体路径返回阳极侧的情况下，在使阳极废气向阳极回流的循环系统内会滞留水。由于循环系统内的水的滞留会阻碍阳极废气向阳极的供给，因此成为导致燃料电池组的发电性能降低的原因。
对此，提出了具有从阳极废气回收水分的构成的燃料电池系统(例如专利文献1)。专利文献1公开的燃料电池系统具备供燃料废气(阳极废气)流动的燃料废气流路、配设在燃料废气流路的排出阀、以及检测从排出阀排出的排水量的水量传感器，能够基于水量传感器检测出的排水量来推测燃料废气流路的储存水量，并基于该推测出的储存水量而对排出阀进行开关控制。通过该构成，专利文献1公开的燃料电池系统能够高精度地推测储存在燃料废气流路中的水量，控制排出阀的开关。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2008-59933号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的课题是提供一种能够降低制造成本的燃料电池系统。
用于解决课题的手段
本公开涉及的燃料电池系统的一个技术方案中，燃料电池系统具备燃料电池、燃料气体供给路径、循环气体路径、储水器、排出路径、阀和控制器，所述燃料电池利用燃料气体和氧化剂气体进行发电，向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经所述燃料气体供给路径，从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气经由所述循环气体路径返回所述燃料气体供给路径，所述储水器中储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水，储存在所述储水器中的水经由所述排出路径而被排出，所述阀设置于所述排出路径，所述控制器基于所述阳极废气的流量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
本公开涉及的燃料电池系统的一个技术方案中，燃料电池系统具备燃料电池、燃料气体供给路径、循环气体路径、储水器、排出路径、阀和控制器，所述燃料电池利用燃料气体和氧化剂气体进行发电，向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经所述燃料气体供给路径，从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气经由所述循环气体路径返回所述燃料气体供给路径，所述储水器中储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水，储存在所述储水器中的水经由所述排出路径而被排出，所述阀设置于所述排出路径，所述控制器基于所述燃料电池的发电量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
发明的效果
本公开如以上说明的那样而构成，实现能够降低制造成本的效果。
附图说明
图1是概略地表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统的主要构成的一例的框图。
图2是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图3是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统所具备的储水器中的储存水量、与阳极废气中水蒸气的比例或阳极废气流量之间的一般相关关系的曲线图。
图4是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图5是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图6是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图7是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图8是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图9是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图10是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统所具备的储水器中的储存水量、与燃料电池的出口的阳极废气的温度之间的一般关系的曲线图。
图11是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统所具备的储水器中的储存水量、与通过冷凝使水分离之后的阳极废气的温度之间的一般关系的曲线图。
图12是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图13是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图14是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图15是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图16是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统中的从第一排出路径排出的水的排水速度与阳极废气的温度或压力之间的一般关系的曲线图。
图17是表示图1所示的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图18是概略性地表示本公开的实施方式2涉及的燃料电池系统的主要部分构成的一例的框图。
图19是表示实施方式3涉及的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。
图20是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统中的燃料气体和阳极废气的流通路径的一例的框图。
图21是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统中的燃料气体和阳极废气、以及氧化剂气体和阴极废气的流通路径的一例的框图。
图22是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统中的冷却水的流通路径的一例的框图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本发明人为了降低燃料电池系统的制造成本而进行了认真研究。其结果，本发明人发现现有技术(专利文献1)公开的燃料电池系统，需要另外设置水量传感器，因此存在燃料电池系统的制造成本上升这样的问题。更具体而言，现有技术中，为了对排出阀进行开关控制，需要通过水量传感器检测从排出阀排出的排水量。因此，需要设置水量传感器，其结果存在燃料电池系统的制造成本增高这样的问题。
因此，为了抑制这样的燃料电池系统的制造成本上升，期望尽可能减少与排出阳极废气的冷凝水的阀的开关控制相关联而设置的传感器数量。
然而，当阳极废气的流量变化时，与该变化相应地，在排出路径中积存的冷凝水的量也会发生变化。因此，本发明人发现基于阳极废气的流量，即使不利用水量传感器也能够掌握冷凝水的量。
上述的本发明人的见解是在此之前没有被明确的，具有发挥显著的作用效果的新的技术特征。因此，本公开中具体提供以下所示的技术方案。
本公开的第1技术方案涉及的燃料电池系统，具备燃料电池、燃料气体供给路径、循环气体路径、储水器、排出路径、阀和控制器，所述燃料电池利用燃料气体和氧化剂气体进行发电，向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经所述燃料气体供给路径，从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气经由所述循环气体路径返回所述燃料气体供给路径，所述储水器中储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水，储存在所述储水器中的水经由所述排出路径而被排出，所述阀设置于所述排出路径，所述控制器基于所述阳极废气的流量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
根据上述构成，控制器能够基于阳极废气的流量的变化历程求出排水时长，能够基于排水时长确定打开所述阀的时长。因此，不需要为了进行阀的开关控制而另外设置例如水量传感器。
再者，阳极废气的流量与阳极废气内所含的水蒸气量相关，例如当单位时间的阳极废气的流量增加时，储水器中存储的单位时间的水量也会增加。阳极废气的流量例如可以通过流量计等直接检测得到，也可以通过检测与阳极废气的流量的变化量相关的参数(例如发电量等)来计算。
因此，本公开的第1技术方案涉及的燃料电池系统，发挥能够降低制造成本的效果。
本公开的第2技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1技术方案的基础上可以设为，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气的流量的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气的流量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比有所增加。
在此，当阀关闭期间的阳极废气的流量的累计值与上一次阀打开之前阳极废气的流量的累计值相比有所增加时，储水器中储存的水量也会增加。因此，控制器能够根据储水器中储存的水量的增加量来延长排水时长。
本公开的第3技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1或第2技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的流量。
在此，单位时间的燃料电池的发电量与向燃料电池的阳极供给的单位时间的燃料气体的流量相关。具体而言，伴随发电量的增减，向燃料电池的阳极供给的燃料气体的单位时间的流量发生增减。另外，燃料气体的流量的变化量与阳极废气的流量的变化量相关。具体而言，伴随向燃料电池供给的燃料气体的流量的增减，阳极废气的流量发生增减。
根据上述构成，能够基于发电量推测阳极废气的流量。因此，即使不设置直接检测阳极废气的流量的检测器等，也能够掌握阳极废气的流量。
本公开的第4技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1或第2技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体的流量推测所述阳极废气的流量。
根据上述构成，能够基于燃料气体供给路径的入口的燃料气体的流量推测阳极废气的流量，因此即使不设置直接检测阳极废气的流量的检测器等，也能够掌握阳极废气的流量。
本公开的第5技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1～第4技术方案的任一方案的基础上可以设为，所述控制器也将所述燃料电池的发电量的变化历程考虑在内，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
根据上述构成，能够进一步将发电量的变化历程也考虑在内，确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时间。像这样，将与燃料电池的发电相伴而生成的水的量也考虑在内来确定打开阀的时间，因此能够精度更高地确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第6技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第5技术方案的基础上可以设为，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述燃料电池的发电量的累计值与上一次所述阀打开之前所述燃料电池的发电量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比有所增加。
根据上述构成，当燃料电池的发电量增加时，伴随发电而生成的水也会增加，但可以考虑到该水的增加量，使得打开阀的时长比上一次阀打开时有所增加。
本公开的第7技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1～第6技术方案的任一方案的基础上可以设为，所述控制器也将所述阳极废气的温度的变化历程考虑在内，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
在此，阳极废气的温度可以是排出阳极废气的燃料电池的出口的阳极废气的温度，也可以是阳极废气冷凝、从阳极废气中分离出水之后的阳极废气的温度。在前一种阳极废气的温度的情况下，随着温度升高，阳极废气中所含的水蒸气量增多的关系成立。另一方面，在后一种阳极废气的温度的情况下，随着温度降低，从阳极废气分离而被储存在储水器中的水量增大的关系成立。
根据上述构成，控制器能够进一步将阳极废气的温度的变化历程考虑在内来确定打开阀的时长。即、在阳极废气的温度是燃料电池的出口的阳极废气的温度的情况下，能够进一步将阳极废气中所含的水蒸气量考虑在内来确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。另一方面，在阳极废气的温度是从阳极废气中分离出水之后的阳极废气温度的情况下，能够进一步将从阳极废气分离出而被储存在储水器中的水量考虑在内来确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
因此，控制器能够精度更高地确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第8技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第7技术方案的基础上可以设为，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气的温度的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气的温度的累计值相比有所减少时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比有所减少。
在阳极废气的温度是燃料电池的出口的阳极废气的温度的情况下，随着阳极废气的温度减少，阳极废气中所含的水蒸气量也会减少。根据上述构成，当阀关闭期间的阳极废气的温度的累计值与上一次阀打开之前阳极废气的温度的累计值相比有所减少时，控制器对所述阀进行控制，使得打开阀的时长比上一次阀打开时有所减少。因此，能够根据阳极废气中所含的水蒸气量的减少，来减少为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第9技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第7或第8技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的温度。
在此，燃料电池的发电量与伴随该发电产生的放热量具有相关关系。也就是说，当燃料电池的发电量增大时，放热量也会增大。另外，燃料电池的放热量与燃料电池的出口的阳极废气的温度具有相关关系。也就是说，当燃料电池的放热量增大时，从燃料电池排出的阳极废气的温度会升高。因此，能够基于燃料电池的发电量推测所述阳极废气的温度。
由此，即使不直接检测燃料电池的出口的阳极废气的温度，也能够根据发电量进行推测。
本公开的第10技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第7或第8技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体的温度推测所述阳极废气的温度。
在此，燃料气体供给路径的入口的燃料气体的温度与燃料电池的出口的阳极废气的温度相关。也就是说，如果燃料气体供给路径的入口处的燃料气体的温度增高，那么燃料电池的出口的阳极废气的温度也升高。
由此，即使不直接检测燃料电池的出口的阳极废气的温度，也能够根据燃料气体供给路径的入口的燃料气体的温度进行推测。
本公开的第11技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1～第10技术方案的任一方案的基础上可以设为，所述控制器也将所述阳极废气中所含的水蒸气量的变化历程考虑在内，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
在此，阳极废气中所含的水蒸气量与储水器中储存的单位时间的水量相关。根据上述构成，进一步将阳极废气中所含的水蒸气量的变化历程考虑在内，因此控制器能够精度更高地确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第12技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第11技术方案的基础上可以设为，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气中所含的水蒸气量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比有所增加。
根据上述构成，当阀关闭期间的阳极废气的水蒸气量的累计值与上一次阀打开之前阳极废气中所含的水蒸气量的累计值相比有所增加时，控制器对所述阀进行控制，使阀打开的时长比上一次阀打开时有所增加。因此，能够根据阳极废气中所含的水蒸气量的增加，来增加为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第13技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第11或第12技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的水蒸气量。
在此，燃料电池的发电量与阳极废气的温度相关。另外，在燃料电池在完全加湿条件下运行的情况下，能够根据燃料电池的出口的阳极废气的温度来推测阳极废气中所含的水蒸气量。因此，即使不设置例如检测水蒸气量的湿度传感器，控制器也能够基于燃料电池的发电量推测阳极废气中所含的水蒸气量。
本公开的第14技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第11或第12技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体中所含的水蒸气量推测所述阳极废气中所含的水蒸气量。
在此，燃料气体供给路径的入口处的燃料气体中所含的水蒸气量与阳极废气中所含的水蒸气量相关。另外，在燃料电池在完全加湿条件下运行的情况下，能够根据燃料气体的温度来推测燃料气体中所含的水蒸气量。因此，即使不设置例如检测水蒸气量的湿度传感器，控制器也能够基于燃料气体中所含的水蒸气量推测阳极废气中所含的水蒸气量。
本公开的第15技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1～第14技术方案的任一方案的基础上可以设为，所述控制器也将所述阀打开时的所述阳极废气的压力考虑在内，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
在此，阳极废气的压力的大小与储水器的排水速度相关。也就是说，当阳极废气的压力增大时，储水器的排水速度加快。因此，能够基于阳极废气的压力推测储水器的排水速度。
根据上述构成，进一步将阀打开时的阳极废气的压力考虑在内，因此能够除了考虑上述方案中推测的储水器中的水量以外还将排水速度考虑在内，确定打开阀的时长。因此，控制器能够精度更高地确定为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第16技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第15技术方案的基础上可以设为，在所述阀打开时的所述阳极废气的压力与上一次所述阀打开时相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比有所减少。
根据上述构成，控制器能够根据排水速度的增加缩短为了将储存在储水器中的水排出而打开阀的时长。
本公开的第17技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第15或第16技术方案的基础上可以设为，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的压力。
根据上述构成，能够基于燃料电池的发电量推测阳极废气的压力，因此在计算阳极废气的压力时不需要具备例如压力计等。
再者，燃料气体供给路径的入口处的燃料气体的压力恒定，但根据燃料电池的发电量，燃料电池的出口处的阳极废气的压力会发生变动。像这样，燃料电池的发电量与燃料电池的出口处的阳极废气的压力具有相关性，能够根据发电量推测阳极废气的压力。
本公开的第18技术方案涉及的燃料电池系统，在上述第1～第17技术方案的任一方案的基础上可以设为，所述控制器在将储存在所述储水器中的水排出之后仍然使所述阀打开，经由所述储水器和所述排出路径将所述阳极废气排出。
根据上述构成，能够将阳极废气的排出路径和水的排出路径合并，因此能够简化燃料电池系统的构成，并且能够降低制造成本。
本公开的第19技术方案涉及的燃料电池系统，具备燃料电池、燃料气体供给路径、循环气体路径、储水器、排出路径、阀和控制器，所述燃料电池利用燃料气体和氧化剂气体进行发电，向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经所述燃料气体供给路径，从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气经由所述循环气体路径返回所述燃料气体供给路径，所述储水器中储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水，储存在所述储水器中的水经由所述排出路径而被排出，所述阀设置于所述排出路径，所述控制器基于所述燃料电池的发电量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
根据上述构成，控制器能够基于燃料电池的发电量的变化历程计算排水时长，能够基于排水时长确定打开阀的时长。因此，不需要为了进行阀的开关控制而另外设置例如水量传感器。
再者，燃料电池的发电量与阳极废气的流量相关，阳极废气的流量与阳极废气内所含的水蒸气量相关，例如伴随燃料电池的发电量的增加，单位时间的阳极废气的流量增加。另外，当单位时间的阳极废气的流量增加时，储水器中储存的单位时间的水量增加。
因此，本公开的第19技术方案涉及的燃料电池系统，发挥能够降低制造成本的效果。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。再者，以下在所有附图中对相同或相对应的构成部件附带相同附图标记，有时会省略其说明。
[实施方式1]
(燃料电池系统的构成)
参照图1对实施方式1涉及的燃料电池系统100进行说明。图1是概略性地表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100的主要构成的一例的框图。本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100，使从燃料电池1的阳极排出的阳极废气再次返回燃料电池1的阳极从而进行循环，是所谓的循环方式的构成。
如图1所示，燃料电池系统100具备燃料电池1、燃料气体供给路径2、循环气体路径3、储水器4、第一排出路径5(排出路径)、阀6和控制器20。
燃料电池1是使燃料气体中的氢与氧化剂气体中的氧发生电化学反应从而进行发电的装置。燃料电池1具备多个单电池(未图示)层叠成的电池组(未图示)。单电池由使用高分子电解质膜的电解质、以及以夹持该电解质的方式而配置的一对电极(阳极、阴极)构成。燃料电池1具备向各单电池的阳极供给的燃料气体流通的阳极流路(未图示)、向阴极供给的氧化剂气体流通的阴极流路(未图示)、以及用于冷却电池组的冷却水流通的冷却水流路(未图示)。
燃料气体供给路径2是向燃料电池1的阳极供给燃料气体的流路，将燃料气体供给源(未图示)和燃料电池1的阳极流路的入口连接。该燃料气体是含水蒸气的氢气或含水蒸气的含氢气体，例如可使用通过改性器使城市燃气等原料气体进行改性反应而得到的改性气体、或通过水电解等而得到的氢气。再者，燃料气体供给路径2中可以设置用于加湿燃料气体的加湿器(未图示)。
循环气体路径3的一侧的端部与燃料电池1的阳极流路的出口连接，另一侧的端部与燃料气体供给路径2连接，是用于使从阳极排出的阳极废气返回燃料气体供给路径2的循环流路。如图1所示，循环气体路径3与燃料气体供给路径2的中途连接，能够使阳极废气与在燃料气体供给路径2中流通的燃料气体合流。
燃料电池1中将燃料气体中的氢气用于发电，但从燃料电池1排出的阳极废气中包含没有用于发电的氢气。因此，燃料电池系统100被构成为将阳极废气作为燃料气体再利用。即、从燃料电池1的阳极流路的出口排出的阳极废气经由循环气体路径3返回燃料气体供给路径2，与在燃料气体供给路径2中流通的燃料气体合流。燃料气体和阳极废气在混合的状态下再次向燃料电池的阳极供给。
储水器4是储存从在循环气体路径3中流通的阳极废气中分离出的水(冷凝水)的设备。例如储水器4由罐、配管等构成。作为储存从在循环气体路径3中流通的阳极废气中分离出的冷凝水的储水器4的配置的一例，如图1所示，可以设置于循环气体路径3。另外，可以在阳极废气的流动过程中，在储水器4的上游侧，设置用于将水(冷凝水)从阳极废气中分离的气液分离器(未图示)。
即、燃料电池系统100中，通过燃料电池1中的氢气与氧气的电化学反应而生成的水或通过加湿器向燃料气体添加的水，会透过电解质膜从阴极和阴极流路侵入阳极和阳极流路。由于在发电中燃料电池1变为高温，因此这些水会形成水蒸气而存在，但会通过在循环气体路径3中流通时的放热而冷凝并存储于储水器4中。
第一排出路径5的一侧的端部与储水器4连接，是用于将储水器4中储存的水(冷凝水)排出的流路。第一排出路径5的另一侧的端部可以与冷却水流路(未图示)连接，使在第一排出路径5中流通的水与在冷却水流路中流通的冷却水合流。或者，第一排出路径5的另一侧的端部可以向大气开放，通过第一排出路径5将水向系统外排出。再者，除去了水之后的阳极废气，可以通过该第一排出路径5被排出，也可以设置与第一排出路径5不同的排出路径，通过该另外的排出路径进行排气。
阀6设置在第一排出路径5，是用于调节在所述第一排出路径中流动的冷凝水的流量的装置。阀6只要是能够打开第一排出路径5的流路使储水器4中储存的水向外部排出、或关闭第一排出路径5的流路使水的排出停止的装置，就没有特别限定。作为阀6，例如可以使用电磁式的电磁阀。再者，阀6可以是调节阀，也可以是开闭阀。
控制器20具备CPU等运算部(未图示)以及ROM、RAM等存储部(未图示)。存储部中存储有用于使燃料电池系统100所具备的各部分工作的基本程序以及各种固定数据等信息，通过运算部读取并执行该基本程序等软件，控制器20能够控制各部分的各种工作。再者，控制器20可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作进行分散控制的多个控制器构成。
燃料电池系统100中，例如可以经过预定时间或根据来自操作者的指示等，控制器20发出打开阀6的指令，使阀6成为打开状态。另外，可以基于阳极废气的流量，控制器20计算储水器4中储存的水的排出时长，并基于计算出的排出时长而发出关闭阀6的指令，使阀6成为关闭状态。
另外，燃料电池系统100中，在阳极废气循环过程中，从燃料电池1的高分子电解质膜中透过来的杂质会积存于阳极废气。随着杂质的浓度增高，燃料电池1的发电效率降低，因此需要在某一时机为了排出杂质而将阳极废气排出。所以，燃料电池系统100中，可以构成为经由第一排出路径5将积存有杂质的阳极废气排出，也可以构成为设置与从循环气体路径3或储水器4分支出的第一排出路径不同的排出路径(未图示)，从该另外的排出路径排出阳极废气。
(运行方法)
参照图2对燃料电池系统100的运行方法、特别是燃料电池系统100中的第一排出路径5的阀6的开关控制方法进行说明。图2是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。该运行方法的各步骤可以通过控制器20读取并执行基本程序从而对各设备进行控制来实施。再者，本公开的实施方式中，可以使用空气作为氧化剂气体。
首先，燃料电池系统100中，控制器20判定是否需要排出阳极废气(步骤S11)。再者，阳极废气的排出的指令可以来自于操作者的输入指示，也可以根据燃料电池1的运行状态以预定的时间间隔给出指令。例如，在燃料电池1以额定输出运行的情况下，可以构成为每隔10分钟指令排出阳极废气。
在此，判定为需要排出阳极废气的情况下(步骤S11中为“是”)，控制器20进行控制使第一排出路径5的阀6打开(步骤S12)。由此，储水器4中储存的水经由第一排出路径5从阀6中通过并向外部排出。再者，控制器20进行控制使阀6打开，并且控制计时部(未图示)计测从阀6打开时起的经过时长。另外，控制器20在不需要进行排出的期间(步骤S11中为“否”)，反复进行步骤S11的判定。
接着，控制器20基于阳极废气的流量的变化历程推测通过第一排出路径5将储水器4中储存的水全部排出的排水时长，确定阀6的打开时长(步骤S13)。即、控制器20将阀6关闭期间的阳极废气的流量的经时变化作为变化历程信息存储，根据阳极废气的流量的累计值推测排水时长。并且，基于该推测出的排水时长，确定为了将储水器4中储存的水排出而打开阀6的时长。
关于储水器4中储存的储存水量的确定，采用图3所示的关系。图3是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100所具备的储水器4中的储存水量与阳极废气中的水蒸气的比例或阳极废气流量之间的一般相关关系的曲线图。图3中，横轴是阳极废气中的水蒸气的比例或阳极废气的流量，纵轴是储水器4中的储存水量，示出两者的一般关系。
控制器20将步骤S13中确定的阀6的打开时长与由计时部计测的经过时长进行比较，判定阀6打开状态的时长(打开时长)是否达到排水时长(步骤S14)。在判定为步骤S13中确定的阀6的打开时长达到排水时长的情况下(步骤S14中为“是”)，控制器20进行控制将阀6关闭(步骤S15)。另一方面，在判定为步骤S13中确定的阀6的打开时长没有达到排水时长的期间(步骤14中判定为“否”的期间)，反复进行判定阀6的打开时长是否达到排水时长的控制。
再者，上述的燃料电池系统100的运行方法中，控制器20从进行控制打开阀6开始计算阀6的打开时长，但也可以颠倒步骤S13与S12的顺序，在打开阀6之前计算阀6的打开时长。
再者，步骤S11中，在判定为不需要进行排出的期间(步骤S101中判定为“否”的期间)，反复进行判定是否需要进行排出的控制。
如上所述，实施方式1涉及的燃料电池系统100中，基于阳极废气的流量的变化历程推测储水器4中储存的水的排水时长。然而，阳极废气的流量与燃料电池1的发电量相关。因此，可以不直接计算阳极废气的流量，而是根据燃料电池1的发电量的变化历程来指定储水器4中储存的水的排水时长。
(实施方式1的变形例1)
参照图4对实施方式1的变形例1涉及的燃料电池系统100进行说明。图4是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例1涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例1涉及的燃料电池系统100中，控制器20判定是否需要排出阳极废气(步骤S21)。在此，在判定为需要排出阳极废气的情况下(步骤S21中为“是”)，控制器20进行控制打开第一排出路径5的阀6(步骤S22)。由此，储水器4中储存的水经由第一排出路径5从阀6中通过并向外部排出。再者，控制器20进行控制打开阀6，并且控制计时部(未图示)计测从阀6打开时起的经过时长。另外，控制器20在不需要进行排出的期间(步骤S21中为“否”)，反复进行步骤S21的判定。
接着，控制器20判定以前是否曾打开过阀6(步骤S22)。在此，在本次是首次打开阀6的情况下(步骤S23中为“否”)，向步骤S24推进。步骤S24与图2所示的步骤S13相同，因此省略说明。
另一方面，在控制器20判定为以前曾打开过阀6的情况下(步骤S23中为“是”)，判定阀6关闭期间的阳极废气的流量的累计值与上一次阀6打开前阀6关闭期间的阳极废气的流量的累计值相比是否增加(步骤S25)。
在此，在控制器20判定为阳极废气的流量的累计值与上一次阳极废气的流量的累计值相比有所增加的情况下(步骤S25中为“是”)，使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相比增加(步骤S26)。
另外，在步骤S25中为“否”的情况下，即、阳极废气的流量的累计值与上一次阳极废气的流量的累计值相同或减少的情况下，控制器20使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相同或减少(步骤S27)。
像这样，通过上一次求出的阳极废气的流量的累计值与本次求出的阳极废气的流量的累计值的比较，能够容易地确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。此后的步骤S28、S29的处理与图2所示的步骤S14、S15相同，因此省略说明。另外，步骤S23～S27的处理可以在步骤S22之前执行。
(实施方式1的变形例2)
参照图5对实施方式1的变形例2涉及的燃料电池系统100进行说明。图5是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例2涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例2涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图5所示的步骤S31、S32、S34～S36的各步骤，与实施方式1涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S11～S15的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S33进行说明。
实施方式1涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例2涉及的燃料电池系统100，在步骤S33中，基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气的流量。并且，基于该推测出的阳极废气的流量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。
即、燃料电池1的发电量与向燃料电池1的阳极供给的燃料气体的流量相关。例如，伴随发电量的增加，向燃料电池1的阳极供给的单位时间的燃料气体的流量有增加的倾向。另外，燃料气体的流量的变化量与阳极废气的流量的变化量相关。例如，当燃料气体的单位时间的流量增加时，阳极废气的单位时间的流量也增加。
因此，能够根据这些相关关系，基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气的流量。因此，实施方式1的变形例2涉及的燃料电池系统100，即使不设置直接检测阳极废气的流量的检测器等，也能够掌握阳极废气的流量。
(实施方式1的变形例3)
参照图6对实施方式1的变形例3涉及的燃料电池系统100进行说明。图6是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例3涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例3涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图6所示的步骤S41、S42、S44～S46的各步骤，与实施方式1涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S11～S15的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S43进行说明。
即、实施方式1涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例3涉及的燃料电池系统100，在步骤S43中，基于燃料气体供给路径2的入口的燃料气体的流量来推测阳极废气的流量。并且，基于该推测出的阳极废气的流量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。
燃料气体供给路径2的入口的燃料气体的流量的变化量与如上所述从燃料电池1排出的阳极废气的流量的变化量相关。因此，能够根据该相关关系，基于燃料气体的流量来推测阳极废气的流量。所以实施方式1的变形例3涉及的燃料电池系统100，即使不设置直接检测阳极废气的流量的检测器等，也能够掌握阳极废气的流量。
(实施方式1的变形例4)
参照图7对实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100进行说明。图7是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于
图7所示的步骤S51、S52、S54、S55的各步骤，与实施方式1涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S11、S12、S14、S15的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S53进行说明。
实施方式1涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例4除了考虑阳极废气的流量的变化历程以外，还将燃料电池1的发电量的变化历程考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。
即、伴随燃料电池1的发电会生成水。通过进一步将燃料电池1的发电量的变化历程考虑在内，能够考虑到该生成的水的增减。像这样，能够将与燃料电池1的发电相伴而生成的水的量也考虑在内，确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。由此，实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100，能够精度更高地确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。
(实施方式1的变形例5)
参照图8对实施方式1的变形例5涉及的燃料电池系统100进行说明。图8是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例5涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例5涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图8所示的步骤S61～S63、步骤S68、S69的各步骤，与图4所示的实施方式1的变形例1涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S21～S23、步骤S28、S29的各步骤相同，因此省略这些步骤的说明。
图8所示的步骤S63中，控制器20判定以前是否曾打开过阀6，在本次是首次打开阀6的情况下(步骤S63中为“否”)，向步骤S64推进。步骤S64与图7所示的步骤S53相同，因此省略说明。
另一方面，在控制器20判定为以前曾打开过阀6的情况下(步骤S63中为“是”)，判定阀6关闭期间的燃料电池1的发电量(本次发电量)的累计值与上一次阀6打开前阀6关闭期间的燃料电池1的发电量(上一次发电量)的累计值相比是否增加(步骤S65)。
在此，在控制器20判定为发电量的累计值与上一次发电量的累计值相比有所增加的情况下(步骤S65中为“是”)，使阀6的打开时长与上一次打开时长相比增加(步骤S66)。
另外，在步骤S65中为“否”的情况下，即、发电量的累计值与上一次发电量的累计值相同或减少的情况下，控制器20使阀6的打开时长与上一次打开时长相同或减少(步骤S67)。
像这样，通过上一次求出的发电量的累计值与本次求出的发电量的累计值的比较，能够容易地确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。
(实施方式1的变形例6)
参照图9对实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100进行说明。
图9是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于
图9所示的步骤S71、S72、S74、S75的各步骤，与实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S51、S52、S54、S55的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S73进行说明。
实施方式1的变形例4涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量的变化历程和燃料电池1的发电量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例6中，控制器20除了考虑到阳极废气的流量的变化历程和燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阳极废气的温度的变化历程也考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。
在此，阳极废气的温度可以是燃料电池1的出口处的阳极废气的温度，也可以是通过冷凝而分离出水之后的阳极废气的温度。再者，燃料电池1的出口是指在循环气体路径3中阳极废气从燃料电池1排出的部分。
在前一阳极废气的温度的情况下，如图10所示，随着阳极废气的温度越高，阳极废气中所含的水蒸气量增多，储水器4中储存的水量增大。另一方面，后一阳极废气的温度的情况下，如图11所示，随着阳极废气的温度越低，从阳极废气分离出并储存于储水器4中的水量增大。
图10是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100所具备的储水器4中的储存水量与燃料电池1的出口的阳极废气的温度的一般关系的曲线图。图11是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100所具备的储水器4中的储存水量与通过冷凝而分离出水之后的阳极废气的温度的一般关系的曲线图。图10、11中，横轴为阳极废气的温度，纵轴为储水器4中的储存水量，示出两者的一般关系。
即、在阳极废气的温度是燃料电池1的出口的阳极废气的温度的情况下，能够进一步考虑到阳极废气中所含的水蒸气量，确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。另一方面，在阳极废气的温度是从阳极废气中分离出水之后的阳极废气温度的情况下，能够进一步考虑到从阳极废气分离出并储存于储水器中的水量，确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。
再者，实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100中，控制器20除了考虑阳极废气的流量的变化历程和燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阳极废气的温度的变化历程也考虑在内，推测储水器4中存储的水的排水时长。但是，控制器20可以根据这三个参数中的任一个来推测排水时长，也可以根据这三个参数的任意组合来推测排水时长。
(实施方式1的变形例7)
参照图12对实施方式1的变形例7涉及的燃料电池系统100进行说明。图12是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例7涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例7涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图12所示的步骤S81～S83、步骤S88、S89的各步骤，与图8所示的实施方式1的变形例5涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S61～S63、步骤S68、S69的各步骤相同，因此省略这些步骤的说明。
如图12所示，在步骤S83中，控制器20判定以前是否曾打开过阀6，在本次是首次打开阀6的情况下(步骤S83中为“否”)，向步骤S84推进。步骤S84与图9所示的步骤S73相同，因此省略说明。再者，实施方式1的变形例7中，阳极废气的温度是燃料电池1的出口的阳极废气温度。
另一方面，在控制器20判定为以前曾打开过阀6的情况下(步骤S83中为“是”)，判定阀6关闭期间的阳极废气的温度的累计值与上一次阀6打开前阀6关闭期间的阳极废气的温度的累计值相比是否减少(步骤S85)。
在此，在控制器20判定为阳极废气的温度的累计值与上一次阳极废气的温度的累计值相比有所减少的情况下(步骤S85中为“是”)，使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相比有所减少(步骤S86)。
另外，在步骤S85中为“否”的情况下，即、阳极废气的温度的累计值与上一次阳极废气的温度的累计值相同或增加的情况下，控制器20使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相同或增加(步骤S87)。
像这样，通过上一次求出的阳极废气的温度的累计值与本次求出的阳极废气的温度的累计值的比较，能够容易地确定为了排出储水器4中储存的水的阀6的打开时长。
再者，控制器20可以如以下这样推测燃料电池1的出口的阳极废气的温度。
即、控制器20可以基于燃料电池1的发电量推测阳极废气的温度。另外，控制器20也可以基于燃料气体供给路径的入口的燃料气体的温度推测阳极废气的温度。
(实施方式1的变形例8)
参照图8对实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100进行说明。图13是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100的运行方法中，对于图13所示的步骤S91、S92、S94、S95的各步骤，与图9所示的实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S71、S72、S74、S75的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S93进行说明。
实施方式1的变形例6涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量、温度的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例8除了考虑阳极废气的流量、温度的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阳极废气中所含的水蒸气量的变化历程也考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。
再者，阳极废气的温度可以是燃料电池1的出口处的阳极废气的温度，也可以是通过冷凝而分离出水之后的阳极废气的温度。
在此，阳极废气中所含的水蒸气量与冷凝而生成的水量相关。也就是说，与储水器4中储存的水量相关。实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100进一步考虑到阳极废气中所含的水蒸气量的变化历程，因此控制器20能够精度更高地确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。
再者，实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100中，控制器20除了考虑阳极废气的流量、温度的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阳极废气中所含的水蒸气量也考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。但是，控制器20可以根据这四个参数中的任一个来推测排水时长，也可以根据这四个参数的任意组合来推测排水时长。
(实施方式1的变形例9)
参照图14对实施方式1的变形例9涉及的燃料电池系统100进行说明。图14是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例9涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例9涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图14所示的步骤S101～S103、步骤S108、S109的各步骤，与图12所示的实施方式1的变形例7涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S81～S83、步骤S88、S89的各步骤相同，因此省略这些步骤的说明。
如图14所示，在步骤S103中，控制器20判定以前是否曾打开过阀6，在本次是首次打开阀6的情况下(步骤S103中为“否”)，向步骤S104推进。步骤S104与图13所示的步骤S93相同，因此省略说明。再者，实施方式1的变形例9中，阳极废气的温度可以是燃料电池1的出口的阳极废气的温度，也可以是通过冷凝而分离出水之后的阳极废气的温度。
另一方面，在控制器20判定为以前曾打开过阀6的情况下(步骤S103中为“是”)，判定阀6关闭期间的阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与上一次阀6打开前阀6关闭期间的阳极废气中所含的水蒸气量(上一次阳极废气中所含的水蒸气量)的累计值相比是否增加(步骤S105)。
在此，在控制器20判定为阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与上一次阳极废气中所含的水蒸气量的累计值相比增加的情况下(步骤S105中为“是”)，使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相比增加(步骤S106)。
另外，在步骤S105中为“否”的情况下，即、阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与上一次阳极废气中所含的水蒸气量的累计值相同或减少的情况下，控制器20使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相同或减少(步骤S107)。
像这样，通过上一次阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与本次阳极废气中所含的水蒸气量的累计值的比较，能够容易地确定为了排出储水器4中储存的水的阀6的打开时长。
再者，控制器20可以如以下这样推测阳极废气中所含的水蒸气量。即、控制器20可以基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气的水蒸气量。也就是说，燃料电池1的发电量与燃料电池1的出口的阳极废气的温度相关。另外，在燃料电池1在完全加湿条件下运行的情况下，能够根据燃料电池1的出口的阳极废气的温度来推测阳极废气中所含的水蒸气量。因此，控制器20即使不设置例如检测水蒸气量的湿度传感器，也能够基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气中所含的水蒸气量。
或者，可以基于燃料气体供给路径2的入口的燃料气体的水蒸气量来推测阳极废气中所含的水蒸气量。也就是说，燃料气体供给路径2的入口处的燃料气体中所含的水蒸气量与阳极废气中所含的水蒸气量相关。另外，在燃料电池1在完全加湿条件下运行的情况下，能够根据燃料气体的温度来推测燃料气体中所含的水蒸气量。
因此，控制器20即使不设置例如检测水蒸气量的湿度传感器，也能够推测燃料气体中所含的水蒸气量，进而基于该推测出的燃料气体中所含的水蒸气量来推测阳极废气中所含的水蒸气量。
(实施方式1的变形例10)
参照图15对实施方式1的变形例10涉及的燃料电池系统100进行说明。图15是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例10涉及的燃料电池系统100的装置构成与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例10涉及的燃料电池系统100的运行方法中，关于图15所示的步骤S111、S112、S114、S115的各步骤，与图13所示的实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S91、S92、S94、S95的各步骤相同，因此省略说明，仅对步骤S113进行说明。
实施方式1的变形例8涉及的燃料电池系统100中，控制器20基于阳极废气的流量、温度、水蒸气量的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程来推测储水器4中储存的水的排水时长。与此相对，实施方式1的变形例10除了考虑阳极废气的流量、温度、水蒸气量的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阀6打开时的阳极废气的压力也考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。
在此，阳极废气的压力的大小如图16所示与储水器4的排水速度相关。也就是说，当阳极废气的压力增大时，储水器4的排水速度加快。因此，能够根据阳极废气的压力来推测储水器4的排水速度。
图16是表示本公开的实施方式1涉及的燃料电池系统100中的从第一排出路径5排出的水的排水速度与阳极废气的温度或压力的一般关系的曲线图。图16中，纵轴是储水器4中存储的水从第一排出路径5中通过而排出时的水的流速，横轴是阳极废气的温度或压力，示出两者的一般关系。
如图16所示，在阳极废气的压力最低的情况下，排水速度最小，相反在阳极废气的压力最高的情况下，排水速度最大。
实施方式1的变形例10涉及的燃料电池系统100中，控制器20还考虑到阀6打开时的阳极废气的压力，因此除了考虑储水器4中存储的水量以外，能够还将储水器4的排水速度考虑在内，确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。因此，控制器20能够精度更高地确定为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长。
再者，实施方式1的变形例10涉及的燃料电池系统100中，控制器20除了考虑阳极废气的流量、温度、水蒸气量的变化历程以及燃料电池1的发电量的变化历程以外，还将阀6打开时的阳极废气的压力也考虑在内，推测储水器4中储存的水的排水时长。但是，控制器20可以根据这五个参数中的任一个来推测排水时长，也可以根据这五个参数的任意组合来推测排水时长。
(实施方式1的变形例11)
参照图17对实施方式1的变形例11涉及的燃料电池系统100进行说明。图17是表示图1所示的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，实施方式1的变形例11涉及的燃料电池系统100与实施方式1涉及的燃料电池系统100的装置构成相同，因此省略各部分的说明。
(运行方法)
实施方式1的变形例11涉及的燃料电池系统100的运行方法中，对于图17所示的步骤S121～S123、步骤S128、S129的各步骤，与图14所示的实施方式1的变形例9涉及的燃料电池系统100的运行方法中的步骤S101～S103、步骤S108、S109的各步骤相同，因此省略这些步骤的说明。
如图17所示，在步骤S123中，控制器20判定以前是否曾打开过阀6，在本次是首次打开阀6的情况下(步骤S123中为“否”)，向步骤S124推进。步骤S124与图15所示的步骤S113相同，因此省略说明。再者，实施方式1的变形例11中，阳极废气的温度可以是燃料电池1的出口的阳极废气的温度，也可以是通过冷凝而分离出水之后的阳极废气的温度。
另一方面，在控制器20判定为以前曾打开过阀6的情况下(步骤S123中为“是”)，判定阀6打开时的阳极废气的压力与上一次阀6打开时的阳极废气的压力相比是否增加(步骤S125)。
在此，在控制器20判定为阀6打开时的阳极废气的压力与上一次阀6打开时的阳极废气的压力相比增加的情况下(步骤S125中为“是”)，使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相比减少(步骤S126)。
另外，在步骤S125中为“否”的情况下，即、阳极废气的压力与上一次阳极废气的压力相同或减少的情况下，控制器20使为了将储存在储水器4中的水排出而打开阀6的时长与上一次打开时长相同或增加(步骤S127)。
像这样，通过阀6打开时的上一次阳极废气的压力与本次阳极废气的压力的比较，能够容易地确定为了排出储水器4中储存的水的阀6的打开时长。
再者，控制器20可以如以下这样推测阳极废气的压力。即、控制器20可以基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气的压力。在通过燃料气体供给路径以一定的压力向燃料电池1供给燃料气体的情况下，从燃料电池1排出的阳极废气的压力会根据燃料电池1的发电量而变动。因此，利用该燃料电池1的发电量与阳极废气的压力之间的相关关系，根据燃料电池1的发电量来推测阳极废气的压力。
因此，控制器20即使不设置例如检测阳极废气的压力的压力传感器，也能够基于燃料电池1的发电量来推测阳极废气的压力。
(实施方式2)
参照图18对实施方式2涉及的燃料电池系统100进行说明。图18是表示本公开的实施方式2涉及的燃料电池系统100的主要构成的一例的框图。
实施方式2涉及的燃料电池系统100，如图18所示，在还具备从循环气体路径3分支出的第二排出路径7这一点上与实施方式1涉及的燃料电池系统100不同，除此以外构成相同。对于与实施方式1涉及的燃料电池系统100相同的构成，省略其说明。
即、实施方式2涉及的燃料电池系统100与实施方式1涉及的燃料电池系统100相比，如图18所示，还具备从循环气体路径3分支出并与储水器4连接的第二排出路径7。
实施方式2涉及的燃料电池系统100中，从在循环气体路径3中流通的阳极废气中冷凝出的冷凝水，通过第二排出路径7导向储水器4。并且，储水器4中储存的冷凝水经由第一排出路径5向系统外排出、或者向冷却水路径供给。再者，第二排出路径7例如可以由配管和接头等构成。
像这样，实施方式2涉及的燃料电池系统100中，由于具备第二排出路径7，因此能够自由设计循环气体路径3与储水器4的相对位置关系，能够提高燃料电池系统100内部的设计自由度。另外，由于设计自由度提高，从而能够减小燃料电池系统100的尺寸。
(实施方式3)
实施方式3涉及的燃料电池系统100中，第一排出路径5成为将储水器4内的冷凝水和阳极废气排出的构成，关于除此以外的构成，与图1所示的实施方式1涉及的燃料电池系统100相同。并且，实施方式3涉及的燃料电池系统100，通过以下图19所示的流程进行冷凝水和阳极废气的排出。
(运行方法)
图19是表示实施方式3涉及的燃料电池系统100的运行方法的一例的流程图。再者，图19所示的运行方法之中的步骤S201～步骤S204与图2所示的运行方法的步骤S11～步骤S14相同，因此省略说明。
在步骤S204中判定为阀6的打开时长达到排水时长时(步骤S204中为“是”)，控制器20确定接下来阳极废气的排气时长(步骤S205)。此时，阳极废气的排气时长可以基于阳极废气的排出量计算，也可以基于其它方法确定。作为其它方法，例如可以预先确定排气时长作为预定时长。另一方面，在步骤S204中判定为阀6的打开时长没有达到排水时长的期间(步骤S204中判定为“否”的期间)，反复进行判定阀6的打开时长是否达到排水时长的控制。
控制器20判定在步骤S202中阀6打开之后的经过时长是否达到所确定的阳极废气的排气时长(步骤S206)。在判定为阀6打开之后的经过时间达到所确定的阳极废气的排气时长的情况下(步骤S206中为“是”)，判断为阳极废气的排气完成，控制器20进行控制关闭阀6(步骤S207)。另一方面，在判定为阀6打开之后的经过时长没有达到所确定的阳极废气的排气时长的期间(步骤S206中判定为“否”的期间)，反复进行判定阀6打开之后的经过时长是否达到所确定的阳极废气的排气时长的控制。
再者，步骤S201中，在判定为不需要排出储水器4中储存的冷凝水的期间(在步骤S201中判定为“否”的期间)，反复进行判定是否需要进行排出的控制。
像这样，实施方式3涉及的燃料电池系统100，能够通过第一排出路径5排出冷凝水和阳极废气。因此，不需要将用于排出冷凝水的排出路径和用于排出阳极废气的排出路径单独设置，能够抑制燃料电池系统100的制造成本上升。
(排水时长的计算处理的具体例)
排水时长与储水器4的储存水量成反比，与经由第一排出路径5从阀6中通过的速度(排水速度)成正比。另外，储存水量和排水速度根据阳极废气的流量的经时变动而发生变动。
例如，阳极废气中所含的水蒸气的比例越大，阳极废气中所含的水蒸气的量越多。因此，冷凝的水的量增多，储水器4的储存水量增多，从而导致排水时长变长。
另外，阳极废气的流量越多，阳极废气中所含的水蒸气的量越多。因此，冷凝的水的量增多，储水器4的储存水量增多，从而导致排水时长变长。
另外，随着冷凝而生成水之后的阳极废气的温度越高，以水蒸气的状态存在的水的比例增多，冷凝的水的量减少。因此，储水器4的储存水量减少，从而导致排水时长变短。相反地，随着循环气体路径3中的燃料电池1的出口的阳极废气的温度越高，阳极废气中所含的水蒸气量增多，通过冷凝而生成的水的量增多。因此，储水器4的储存水量增多，从而导致排水时长变长。
另外，随着阳极废气的压力越高，排水速度变快，排水时长缩短。
利用上述关系，燃料电池系统100根据燃料电池1的发电量求出阳极废气中的水蒸气的比例、阳极废气的流量、温度和压力，并基于这些值求出储存水量和排水速度。并且，根据该求出的储存水量和排水速度计算排水时长。
以下，对求出储存水量和排水速度，计算排水时长的计算方法的一例进行说明。
也就是说，通过利用基于上述的阳极废气中的水蒸气的比例、阳极废气的流量、温度和压力而求出的储水器4中的储存水量V(cc)以及储存的水的排水速度v(cc/sec)，能够计算排水时长te(sec)＝V/v。由此，即使不使用水量传感器，也能够在适当的时间关闭阀6，能够抑制成本上升。
燃料电池系统100中，根据基于与燃料电池1的发电量相对应的燃料气体供给路径2的入口处的状态量求出的阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P的值，求出储存水量V和排水速度v。并根据该求出的储存水量V和排水速度v来确定排水时长te。
再者，燃料气体供给路径2的入口例如可以设为以下的位置。例如，在燃料气体供给路径2设有调速器，通过该调速器调整向燃料电池1供给的燃料气体的流量的情况下，可以将该调速器(未图示)部分作为燃料气体供给路径2的入口。另外，在具备与燃料气体供给路径2连接的改性器(未图示)，将通过该改性器改性后的改性气体作为燃料气体向燃料电池1供给的情况下，可以将改性器的出口部作为燃料气体供给路径2的入口。另外，在从与燃料气体供给路径2连接的氢气储藏罐向燃料电池1供给氢气作为燃料气体的情况下，可以将氢气储藏罐的出口部作为燃料气体供给路径2的入口。另外，在使氢气储藏罐中储藏的氢气升压并作为燃料气体向燃料电池1供给的情况下，可以将升压器的出口部作为燃料气体供给路径2的入口。
另外，燃料气体供给路径2的入口的状态量相当于该入口部分的燃料气体的压力、流量、阳极废气中的水蒸气的比例、以及温度等。
首先，以下对控制器20利用计算模型来确定阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P的构成进行说明。再者，本说明书中，计算模型是指表示燃料电池系统100的设备特性的物理公式或实验公式。
(阳极废气的流量)
首先，在详细说明阳极废气的流量Q的确定方法之前，参照图20对作为该确定方法的前提的燃料气体和阳极废气的流通路径相关的构成进行说明。图20是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统100中的燃料气体和阳极废气的流通路径的一例的框图。图20中，省略与燃料气体和阳极废气的流通无关的构件。
燃料电池系统100中，如图20所示，在循环气体路径3设有用于使阳极废气升压的循环气体用循环器8。并且，被循环气体用循环器8升压后的阳极废气，经由循环气体路径3而与在燃料气体供给路径2中流通的燃料气体合流。
在这样的构成中，阳极废气的流量Q基于向燃料气体供给路径2的入口供给的燃料气体的流量Qfuel(mol/s)、伴随发电而变化的燃料气体的流量的变化量Qu(mol/s)、以及在循环气体路径3中流通的阳极废气的流量即循环气体流量Qr(mol/s)来确定。
向燃料气体供给路径2供给的燃料气体的流量Qfuel(mol/s)，可以基于燃料电池1的发电量W(W)通过以下的数学式(1)求出。
Qfuel＝A×W···(1)
再者，在数学式(1)中，A是基于燃料电池1的发电特性和燃料气体的利用率而确定的函数，是用于求出为了在燃料电池1的发电中得到期望的发电量而需要的燃料气体的流量的系数。
再者，在燃料气体供给路径2设有调速器的构成中，仅以燃料电池1中所消耗的流量在低压下向燃料电池1供给燃料气体。因此，在燃料气体供给路径2的入口为调速器的情况下，燃料气体的利用率为100％(＝1)。另一方面，在燃料气体供给路径2的入口为泵等升压器的出口部的情况下，燃料气体的利用率例如可以为70％。
接着，伴随燃料电池1的发电而变化的燃料气体的变化量Qu(mol/s)，可以基于燃料电池1的发电量W(W)通过以下的数学式(2)求出。
Qu＝B×W···(2)
其中，B是基于燃料电池1的发电特性而确定的函数，是与通过燃料电池1的发电而产生的电流值成正比的值。
循环气体流量Qr(mol/s)可以基于根据燃料电池1的发电量而确定的燃料气体的循环器操作量U(％)通过以下的数学式(3)求出。
Qr＝C×U···(3)
其中，C是基于循环气体用循环器8的种类、性能、阳极废气的气体中的水蒸气的比例而确定的函数。也就是说，循环气体流量Qr可以说是通过确定对循环气体用循环器8施加的电压(操作量)而确定的值。
可以基于如以上这样求出的流入燃料电池系统100的燃料气体的流量Qfuel、与发电相伴的燃料气体的变化量Qu、以及循环气体流量Qr，通过以下的数学式(4)确定阳极废气的流量Q。
Q＝Qfuel+Qr-Qu···(4)
(阳极废气中的水蒸气的比例)
接着，在详细说明阳极废气中的水蒸气的比例R的确定方法之前，参照图21对作为该确定方法的前提的燃料气体和阳极废气、以及氧化剂气体和阴极废气的流通路径相关的构成进行说明。图21是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统100中的燃料气体和阳极废气、以及氧化剂气体和阴极废气的流通路径的一例的框图。图21中省略了与燃料气体和阳极废气、以及氧化剂气体和阴极气体的流通无关的构件。如图21所示，向燃料电池1的阳极供给燃料气体，从阳极排出的阳极废气通过循环气体用循环器8升压并与燃料气体合流，再次向燃料电池1供给。另外，向燃料电池1的阴极供给氧化剂气体，从阴极排出的阴极废气向系统外排出。
在这样的构成中，阳极废气中的水蒸气的比例R，基于流入燃料电池1的阳极的入口部的燃料气体的流量即阳极入口流量Qanode(mol/s)、伴随燃料电池1的发电而变化的燃料气体的变化量Qu(mol/s)、以及从阴极向阳极的杂质透过量Qc(mol/s)而确定。
首先，阳极入口流量Qanode(mol/s)可以基于流入燃料电池系统100的燃料气体的流量Qfuel(mol/s)和循环气体流量Qr(mol/s)通过以下的数学式(5)求出。
Qanode＝Qfuel+Qr···(5)
另外，伴随燃料电池1的发电而变化的燃料气体的变化量Qu(mol/s)可以通过上述数学式(2)求出(Qu＝A×W)。
燃料电池1中的从阴极向阳极的杂质透过量Qc(mol/s)，可以基于燃料电池1的阴极入口压力Pcathode(Pa)和燃料电池1的阳极入口压力Panode(Pa)通过以下的数学式(6)求出。
Qc＝D×(Pcathode-Panode)···(6)
其中，D是基于高分子电解质膜的温度、含水率而确定的函数。另外，燃料电池1的阴极入口压力Pcathode(Pa)基于根据燃料电池1的发电量W(W)而确定的向燃料电池1的阴极的入口部供给的空气的流量即阴极入口流量Qcathode(mol/s)、大气压Patm(Pa)、通过升压器(未图示)而升压了的阴极空气的压力Pcathode(Pa)、以及从升压器的出口部到燃料电池1的阴极入口之间的压力损失Ploss_c(Pa)而确定。
另外，燃料电池1的阳极入口压力Panode基于从燃料气体供给路径2的入口到燃料电池1的阳极入口的压力损失Ploss_a(Pa)、和燃料气体供给路径2的入口处的燃料气体的压力Pin(Pa)而确定(参照后述的数学式(11))，所述压力损失Ploss_a是根据基于燃料电池1的发电量W(W)而确定的燃料气体的流量Qfuel(mol/s)求出的。
其中，阴极入口流量Qcathode(mol/s)可以通过以下的数学式(7)求出。在数学式(7)中，E是基于燃料电池1的发电特性和阴极空气的利用率而确定的函数。
Qcathode＝E×W···(7)
另外，压力损失Ploss_c(Pa)可以将损失系数设为F，通过以下的数学式(8)求出。再者，损失系数F是基于阴极空气路径(未图示)的形状和长度而确定的函数。再者，在此提到的阴极空气路径是指从空气供给器的出口部到燃料电池1的阴极的入口部之间的路径。
Ploss_c＝F×Qcathode 2···(8)
另外，阴极入口压力Pcathode(Pa)可以通过以下的数学式(9)求出。即、阴极入口压力Pcathode(Pa)可以基于大气压Patm(Pa)、通过升压器(未图示)使阴极空气升压的压力的大小Pboost、以及压力损失Ploss_c(Pa)而求出。
Pcathode＝Patm+Pboost-Ploss_c···(9)
另一方面，阳极入口压力Panode(Pa)基于通过上述的数学式(1)求出的向燃料气体供给路径2的入口供给的燃料气体的流量Qfuel(mol/s)(Qfuel＝A×W)、燃料气体供给路径2的入口处的燃料气体的压力Pin(Pa)、以及从燃料气体供给路径2的入口到燃料电池1的阳极入口之间的压力损失Ploss_a(Pa)而确定。
其中，燃料气体供给路径2的入口处的燃料气体的压力Pin(Pa)通常以固定值给出(Pin＝常数)。
另外，压力损失Ploss_a(Pa)可以通过以下的数学式(10)求出。即，可以基于向燃料气体供给路径2的入口供给的燃料气体的流量Qfuel和损失系数G而求出。再者，损失系数G是基于燃料气体供给路径2的长度和形状而确定的函数。再者，关于在此提到的燃料气体供给路径2的长度，在燃料气体供给路径2上设有调速器，通过该调速器调整向燃料电池1的供给的燃料气体的流量的情况下，可以是指从该调速器到燃料电池1的阳极入口之间的路径的长度。另外，在具备改性器(未图示)，将通过改性器改性后的改性气体作为燃料气体向燃料电池1供给的情况下，可以是指从改性器的出口部到燃料电池1的阳极入口之间的路径的长度。另外，在从氢气储藏罐向燃料电池1供给氢气作为燃料气体的情况下，可以是指从氢气储藏罐的出口部到燃料电池1的阳极入口之间的路径的长度。
另外，阳极入口压力Panode可以通过以下的数学式(11)求出。
Ploss_a＝G×(Qfuel+Qr)2···(10)
Panode＝Pin-Ploss_a···(11)
以上，基于通过数学式(1)～(11)算出的阳极入口流量Qanode、伴随燃料电池1的发电而变化的燃料气体的变化量Qu、以及从阴极向阳极的杂质透过量Qc，通过以下的数学式(12)确定阳极废气中的水蒸气的比例。即、可以通过取得阳极入口流量Qanode和燃料气体的变化量Qu相加的值与从阴极向阳极的杂质透过量Qc之比，作为杂质求出氮的比例。
Qc/(Qanode+Qu)···(12)
阳极废气中的水蒸气的比例R可以基于燃料气体的变化量Qu、从阴极向阳极的杂质透过量Qc、流入燃料电池1的阳极的入口部的燃料气体中所含的氢气的流量即阳极入口氢气流量QH、以及阳极入口流量Qanode，通过以下的数学式(13)求出。
R＝1-(Qc+QH+Qu)/(Qanode+Qu)···(13)
(阳极废气的温度)
下面，对阳极废气的温度的确定方法进行详细说明。这里确定的阳极废气的温度是指燃料电池1的出口处的阳极废气的温度。首先，参照图22对作为该确定方法的前提的冷却水的流通路径相关的构成进行说明。图22是表示实施方式1～3涉及的燃料电池系统100中的冷却水的流通路径的一例的框图。图22中省略了与冷却水的流通无关的构件。
如图22所示，实施方式1～3涉及的燃料电池系统100具备使冷却水循环并向燃料电池1供给的冷却水用循环器9和供冷却水流通的冷却水路径10，使冷却水用循环器9工作从而向燃料电池1供给冷却水。
再者，阳极废气的温度T(℃)是与向燃料电池1供给的冷却水的燃料电池1的出口温度大致相同的温度。因此，可以将冷却水的燃料电池1的出口温度视为阳极废气的温度T(℃)进行计算。
首先，求出燃料电池1的入口部的冷却水的温度即冷却水的燃料电池入口温度TW(℃)。
冷却水的燃料电池入口温度TW(℃)可以基于根据燃料电池1的发电量W(W)确定的冷却水流量QW(mol/s)、在从冷却水用循环器9的出口部到燃料电池1的入口部之间冷却水吸收的热量q(W)、以及冷却水用循环器9的出口部的冷却水的温度即冷却水的循环器出口温度TW0(℃)而求出。首先，冷却水流量QW(mol/s)可以通过以下的数学式(14)求出。数学式(14)中的H是基于燃料电池1的发电特性和从燃料电池1向外部的放热而确定的函数。
QW＝H×W···(14)
另外，冷却水吸收的热量q(W)可以通过以下的数学式(15)求出。数学式(15)中的I是基于燃料电池1的发电特性、冷却水路径10的周围的外部温度、冷却水路径10的外部放热而确定的函数。
q＝I×W···(15)
可以利用通过上述数学式(14)、(15)求出的值，通过以下的数学式(16)求出冷却水的燃料电池入口温度TW(℃)。再者，在数学式(16)中，J是单位换算的系数，CW是水的比热，ρW是水的密度。
TW＝TW0-J×QW×q×CW×ρW···(16)
另外，燃料电池1内部的冷却水的温度上升dT(℃)，可以基于根据燃料电池1的发电量W(W)确定的燃料电池1的放热量qst(W)而求出。首先，燃料电池1的放热量可以通过以下的数学式(17)求出。其中，K是基于燃料电池1的发电特性而确定的函数。基于通过该数学式(17)求出的燃料电池1的放热量qst(W)、水的比热CW(J/(kg·K))、以及水的密度ρW(Kg/m3)，通过数学式(18)求出燃料电池1内部的冷却水的温度上升dT(℃)。再者，在数学式(18)中，L是基于燃料电池1的外部放热而确定的函数。
qst＝K×W···(17)
dT＝L×QW×qst÷CW×ρW···(18)
基于通过数学式(16)求出的冷却水的燃料电池入口温度TW和通过数学式(18)求出的燃料电池1内部的冷却水的温度上升dT，通过数学式(19)确定阳极废气的温度T。
T＝TW+dT···(19)
(阳极废气的压力)
接着，对阳极废气的压力的确定方法进行说明。
阳极废气的压力P(Pa)基于向燃料气体供给路径2的入口供给的燃料气体的压力Pin(Pa)、从燃料气体供给路径2的入口到燃料电池1的阳极入口之间的压力损失Ploss_a(Pa)、以及燃料电池1中的燃料气体的压力损失Pa2而确定。
其中，向燃料气体供给路径2的入口供给的燃料气体的压力Pin(Pa)如上所述通常以固定值给出。另外，从燃料气体供给路径2的入口到燃料电池1的阳极入口之间的压力损失Ploss_a(Pa)可以通过上述数学式(10)求出。
燃料电池1中的燃料气体的压力损失Pa2(Pa)可以基于燃料气体的流量Qfuel(mol/s)通过以下的数学式(20)求出。再者，数学式(20)中的M是基于燃料电池1内的阳极流路(未图示)的形状和长度而确定的函数。
Pa2＝M×Qfuel 2···(20)
可以基于如上所述求出的燃料气体的压力Pin(Pa)和压力损失Ploss_a(Pa)，通过以下的数学式(21)确定阳极废气的压力P(Pa)。
P＝Pin-Ploss_a-Pa2···(21)
(排水时长的计算)
根据如上所述基于与燃料电池1的发电量相对应的燃料气体供给路径2的入口处的状态量求出的阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P的值而求出储存水量V和排水速度v。并且，根据该求出的储存水量V和排水速度v来确定排水时长te。
首先，排水速度v[cc/sec]如以下的数学式(22)所示，由基于阳极废气的压力P(Pa)以及第一排出路径5的长度和形状而规定的函数f表示。
v＝f(P)···(22)
另一方面，关于储存水量V[cc]，基于阳极废气的流量Q、阳极废气中所含的氢气的流量Q(H2)、以阳极废气的温度T和阳极废气中的水蒸气的比例R为基础的函数f(T，R)、以及以阳极废气的温度T为基础的函数f(T)，利用以下的数学式(23)，在各时间步骤中计算。
V(t)＝V(t-1)+dt×(Q×f(T，R)-Q(H2)×f(T))···(23)
再者，数学式(23)中的V(t)表示某一特定时间步骤t的储存水量，V(t-1)表示时间步骤t的前一个时间步骤(t-1)的储存水量，dt表示时间步骤的幅度。
可以利用以上确定出的排水速度v[cc/sec]和储存水量V[cc]，通过以下的数学式(24)来确定排水时长te[sec]。
te＝V/v···(24)
如上所述，本实施方式1～3涉及的燃料电池系统100中，通过利用由上述数学式(1)～(24)构成的计算模型，能够得到阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P、以及根据这些值而确定的储存水量V、排水速度v和排水时长te中的任一个值。因此，能够削减为了取得这些值而需要的传感器，从而能够抑制燃料电池系统100的成本上升。
再者，上述中对于利用计算模型确定阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P的技术构成进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以具备能够直接求出这些参数之中的至少一个参数的传感器，利用由传感器检测出的结果作为阳极废气中的水蒸气的比例R、流量Q、温度T和压力P之中的至少一个值。
再者，上述所有实施方式只要不彼此排斥，就可以相互组合。
根据上述说明，本领域技术人员能够明确本公开的多处改良或其它实施方式。因此，上述说明应该仅被解释为例示，是为了将执行本公开的最佳方式教导给本领域技术人员而提供的。可以不脱离本公开的主旨对其构成和/或功能的详细情况进行实质变更。
产业可利用性
本公开的燃料电池系统可用作能够抑制成本上升的燃料电池系统，例如能够适用于固定放置用或车载用的燃料电池系统。
附图标记说明
1 燃料电池
2 燃料气体供给路径
3 循环气体路径
4 储水器
5 第一排出路径
6 阀
7 第二排出路径
8 循环气体用循环器
9 冷却水用循环器
10 冷却水路径
20 控制器
100 燃料电池系统

Claims (18)

1.一种燃料电池系统，具备燃料电池、燃料气体供给路径、循环气体路径、储水器、排出路径、阀和控制器，
所述燃料电池利用燃料气体和氧化剂气体进行发电，
向所述燃料电池的阳极供给的燃料气体流经所述燃料气体供给路径，
从所述燃料电池的阳极排出的阳极废气经由所述循环气体路径返回所述燃料气体供给路径，
所述储水器中储存从在所述循环气体路径中流通的阳极废气中分离出的水，
储存在所述储水器中的水经由所述排出路径被排出，
所述阀设置于所述排出路径，
所述控制器基于所述阳极废气的流量的变化历程，确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气的流量的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气的流量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比增加。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的流量。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体的流量推测所述阳极废气的流量。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器也将所述燃料电池的发电量的变化历程考虑在内，来确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述燃料电池的发电量的累计值与上一次所述阀打开之前所述燃料电池的发电量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比增加。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器也将所述阳极废气的温度的变化历程考虑在内，来确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气的温度的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气的温度的累计值相比有所减少时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比减少。
9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的温度。
10.根据权利要求7所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体的温度推测所述阳极废气的温度。
11.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器也将所述阳极废气中所含的水蒸气量的变化历程考虑在内，来确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，在为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀之前所述阀关闭期间的所述阳极废气中所含的水蒸气量的累计值与上一次所述阀打开之前所述阳极废气中所含的水蒸气量的累计值相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比增加。
13.根据权利要求11所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的水蒸气量。
14.根据权利要求11所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料气体供给路径的入口的燃料气体中所含的水蒸气量推测所述阳极废气中所含的水蒸气量。
15.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器也将所述阀打开时的所述阳极废气的压力考虑在内，来确定为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长。
16.根据权利要求15所述的燃料电池系统，在所述阀打开时的所述阳极废气的压力与上一次所述阀打开时相比有所增加时，所述控制器对所述阀进行控制，使得为了将储存在所述储水器中的水排出而打开所述阀的时长与上一次所述阀打开时相比减少。
17.根据权利要求15所述的燃料电池系统，所述控制器基于所述燃料电池的发电量推测所述阳极废气的压力。
18.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述控制器在将储存在所述储水器中的水排出之后仍然使所述阀打开，经由所述储水器和所述排出路径将所述阳极废气排出。
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