JP2003007320A - 燃料電池システム、燃料電池発電方法、プログラム、および媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池システムにおける安定した長時間の
発電を行うことが、困難であった。 【解決手段】 水素と酸素との反応を利用して発電を行
うための燃料電池１と、燃料電池１に水素を供給するた
めの原料ガスを供給する改質器２と、燃料電池１に酸素
を供給するための酸化ガスを供給するブロワ４と、酸化
ガスの供給量を反応を利用する発電にともなう結露の発
生に応じた所定のタイミングで増加させるための酸化剤
流量調節手段５とを備えた燃料電池システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、燃料電
池を用いて発電を行う燃料電池システム、燃料電池発電
方法、プログラム、および媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】はじめに、従来の燃料電池システムの構
成図である図９を参照しながら、従来の固体高分子形燃
料電池システムについて説明する。

【０００３】従来の燃料電池システムは、燃料ガスと酸
化剤を用いて発電を行う燃料電池１と、天然ガスなどの
原料を改質し、水素リッチなガスを生成して燃料電池１
に供給する改質器２と、改質器２に供給する原料ガスの
流量を調節する原料流量調節手段３’と、燃料電池１に
酸化剤を供給するためのブロワ４と、ブロワ４によって
燃料電池１に供給される酸化ガスの流量を調節するため
の酸化剤流量調節手段５’と、ブロワ４によって燃料電
池１に供給される酸化剤を加湿するための加湿器６と、
加湿器６の加湿量を調節する加湿量調節手段７’と、燃
料電池１の発電電圧を測定するための発電電圧測定手段
８と燃料電池１を冷却するための冷却水回路９と、冷却
水回路９によって燃料電池１から回収した熱を放熱する
ための放熱器１０を備えている。

【０００４】原料流量調節手段３’により適正な流量に
調節された原料ガスは改質器２に送られ水素リッチなガ
スとなり、燃料電池１に供給される。一方、酸化剤はブ
ロワ４により加湿器６に送られ、加湿量調節手段７’に
より適正な水分量に加湿された後、燃料電池１へと供給
される。

【０００５】燃料電池１に供給された水素リッチな原料
ガスと酸化剤が燃料電池１内での反応で水へと変化する
過程において発電をすると同時に熱を発生するため、燃
料電池１に冷却水回路９を設け、燃料電池１で発生する
熱を冷却する。この際、燃料電池１から回収された熱は
放熱器１０において一定量の放熱をする事により燃料電
池１が適正な温度となるように調節される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料電池システムにおいては、長時間発電を
継続すると、燃料電池内の原料流路や酸化剤流路内にお
いて原料及び酸化剤に含まれる水分が結露し流路を塞ぐ
ため、燃料電池内の一部で原料不足もしくは酸化剤不足
となり、発電の電圧が低下してしまうことがあった。

【０００７】本発明は、上記従来のこのような課題を考
慮し、安定して長時間の発電を行うことができる燃料電
池システム、燃料電池発電方法、プログラム、および媒
体を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に対応）は、水素と酸素との反応を利用して発電を行う
ための燃料電池と、前記燃料電池に前記水素を供給する
ための原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記燃
料電池に前記酸素を供給するための酸化ガスを供給する
酸化ガス供給手段と、前記原料ガスおよび／または前記
酸化ガスの供給量を、前記反応を利用する発電にともな
う結露の発生に応じた所定のタイミングで増加させるた
めの供給量制御手段とを備えた燃料電池システムであ
る。

【０００９】第二の本発明（請求項２に対応）は、前記
所定のタイミングで増加させるとは、所定の時間ごとに
増加させることである第一の本発明の燃料電池システム
である。

【００１０】第三の本発明（請求項３１に対応）は、前
記発電の電圧を検知するための発電電圧検知手段を備
え、前記所定のタイミングで増加させるとは、前記検知
された電圧が所定の電圧値を下回った際に増加させるこ
とである第一の本発明の燃料電池システムである。

【００１１】第四の本発明（請求項４に対応）は、前記
酸化ガスを加湿するための加湿器と、前記反応を利用す
る発電にともなう結露の発生に応じた所定のタイミング
で前記加湿を制御するための加湿制御手段とを備えた第
一から第三の何れかの本発明の燃料電池システムであ
る。

【００１２】第五の本発明（請求項５に対応）は、前記
燃料電池を冷却するための冷却手段と、前記反応を利用
する発電にともなう結露の発生に応じた所定のタイミン
グで前記冷却を制御するための冷却制御手段とを備えた
第一から第三の何れかの本発明の燃料電池システムであ
る。

【００１３】第六の本発明（請求項６に対応）は、水素
と酸素との反応を利用して発電を行うための燃料電池に
前記水素を供給するための原料ガスを供給するステップ
と、前記燃料電池に前記酸素を供給するための酸化ガス
を供給するステップと、前記原料ガスおよび／または前
記酸化ガスの供給量を、前記反応を利用する発電にとも
なう結露の発生に応じた所定のタイミングで増加させる
ステップとを備えた燃料電池発電方法である。

【００１４】第七の本発明（請求項７に対応）は、第六
の本発明の燃料電池発電方法の、水素と酸素との反応を
利用して発電を行うための燃料電池に前記水素を供給す
るための原料ガスを供給するステップと、前記燃料電池
に前記酸素を供給するための酸化ガスを供給するステッ
プと、前記原料ガスおよび／または前記酸化ガスの供給
量を、前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に
応じた所定のタイミングで増加させるステップとの全部
または一部をコンピュータに実行させるためのプログラ
ムである。

【００１５】第八の本発明（請求項８に対応）は、第六
の本発明の燃料電池発電方法の、水素と酸素との反応を
利用して発電を行うための燃料電池に前記水素を供給す
るための原料ガスを供給するステップと、前記燃料電池
に前記酸素を供給するための酸化ガスを供給するステッ
プと、前記原料ガスおよび／または前記酸化ガスの供給
量を、前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に
応じた所定のタイミングで増加させるステップとの全部
または一部をコンピュータに実行させるためのプログラ
ムを担持した媒体であって、コンピュータにより処理可
能なことを特徴とする媒体である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下では、本発明にかかる実施の
形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

【００１７】（実施の形態１）はじめに、図１を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図１は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００１８】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料（ガス）流量調節手段３と、
酸化剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ
４と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給され
る酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記燃料電池１を冷却するための冷却水
回路９と、燃料電池１から冷却水回路９により回収され
た熱を放熱するための放熱器１０により構成されてい
る。

【００１９】なお、本発明の燃料電池は燃料電池１を含
む手段に対応し、本発明の原料ガス供給手段は改質器２
を含む手段に対応し、本発明の酸化ガス供給手段はブロ
ワ４を含む手段に対応し、本発明の供給量制御手段は本
実施の形態の酸化剤流量調節手段５を含む手段に対応す
る。

【００２０】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、燃料電池システムの運転中、一定期間ごとにブロワ
４により燃料電池１に供給される酸化剤の量を酸化剤流
量調節手段５により一定期間だけ増加させることであ
る。

【００２１】なお、上記の各部材において、従来の燃料
電池システム（図９参照）のものと同じ機能を有する物
については同一符号を付与しており、それらの機能の詳
細は従来の燃料電池システムに順ずるものとする（以下
の実施の形態においても同様である）。

【００２２】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。なお、本実施の形態の燃料電
池システムの動作について説明しながら、本発明の燃料
電池発電方法の一実施の形態についても説明する（以下
同様である）。

【００２３】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００２４】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において適正な水分量に加湿された後、燃料
電池１へと供給される。

【００２５】燃料電池１は、発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００２６】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路９を介して設けられた
放熱器１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する
事により所定の温度まで温度を下げられた後、再び燃料
電池１へと送られる。

【００２７】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。この反応により生じた水分は、燃料
電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池１内で反応に
使用されずに排出される酸化剤と共に燃料電池１外部に
排出される。

【００２８】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【００２９】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、一定期間ごとにブロワ４により燃料電池１に供給
される酸化剤の量を酸化剤流量調節手段５により一定期
間だけ増加させる。このようにして酸化剤側流路の入口
側の圧力を上げてやることで、酸化剤側流路内にたまっ
た結露水を強制的に排出し、酸化剤側流路が結露水によ
り閉塞されるのを防ぎ、燃料電池システムを安定して長
時間運転できるようになる。

【００３０】なお、本実施例では燃料電池１の冷却のた
めに冷却水回路９、冷却水を放熱するための放熱器１０
を設ける構成としたが、燃料電池１を一定の温度に冷却
することのできる構造であればよく、ブロワ４を用いて
燃料電池１に供給される酸化剤を用いて燃料電池１を冷
却する構成としても良く、その作用効果に差異を生じな
い（以下の実施の形態においても同様である）。

【００３１】(第２の実施の形態)つぎに、図２を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図２は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００３２】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記燃料電池１を冷却するための冷却水
回路９と、燃料電池１から冷却水回路９により回収され
た熱を放熱するための放熱器１０と、燃料電池１におけ
る発電状態を監視するための発電状態監視装置１１によ
り構成されている。

【００３３】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の酸化剤流量調節手段５を含む手段に対応し、本発
明の発電電圧検知手段は発電状態監視装置１１を含む手
段に対応する。

【００３４】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、燃料電池システムの運転中、発電状態監視装置１１
において監視している燃料電池１の発電状態が、通常状
態から異常状態へと移行し、燃料電池１内の酸化剤流路
が閉塞したと判断された場合、ブロワ４により燃料電池
１に供給される酸化剤の量を酸化剤流量調節手段５によ
り一定期間だけ増加させることである。

【００３５】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００３６】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００３７】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において適正な水分量に加湿された後、燃料
電池１へと供給される。

【００３８】燃料電池１は発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００３９】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する事によ
り所定の温度まで下げられた後、再び燃料電池１へと送
られる。

【００４０】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。このとき、燃料電池１における発電
状態を発電状態監視装置１１により監視している。

【００４１】燃料電池１における発電反応により生じた
水分は、燃料電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池
１内で反応に使用されずに排出される酸化剤と共に燃料
電池１外部に排出される。

【００４２】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【００４３】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、発電状態監視装置１１において監視している燃料
電池１の発電状態が、通常状態から異常状態へと移行
し、燃料電池１内の酸化剤流路が閉塞したと判断された
場合、ブロワ４により燃料電池１に供給される酸化剤の
量を酸化剤流量調節手段５により一定期間だけ増加させ
る。このようにして酸化剤側流路の入口側の圧力を上げ
てやることで、酸化剤側流路内にたまった結露水を強制
的に排出し、燃料電池１内部の状態を異常状態から通常
の状態へと速やかに移行することができる。これによ
り、酸化剤側流路が結露水により閉塞された場合でも燃
料電池１を通常の状態に戻すことができ、燃料電池シス
テムを安定して長時間運転することができる。

【００４４】(第３の実施の形態)つぎに、図３を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図３は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００４５】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記燃料電池１を冷却するための冷却水
回路９と、燃料電池１から冷却水回路９により回収され
た熱を放熱するための放熱器１０とにより構成されてい
る。

【００４６】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料ガス流量調節手段３を含む手段に対応する。

【００４７】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、燃料電池システムの運転中、一定期間ごとに燃料電
池１に供給される原料ガスの量を原料流量調節手段３に
より一定期間だけ増加させることにより、燃料側流路の
入口側の圧力を上げてやることである。

【００４８】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００４９】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００５０】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において適正な水分量に加湿された後、燃料
電池１へと供給される。

【００５１】燃料電池１は発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００５２】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する事によ
り所定の温度まで下げられた後、再び燃料電池１へと送
られる。

【００５３】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。このとき、燃料電池１における発電
状態を発電状態監視装置１１により監視している。

【００５４】燃料電池１における発電反応により生じた
水分は、燃料電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池
１内で反応に使用されずに排出される酸化剤と共に燃料
電池１外部に排出される。

【００５５】しかし、供給される水素リッチな改質ガス
内部に含まれる水分は、燃料電池１内において改質ガス
が消費されるため、使用されなかった改質ガスとともに
燃料電池１外部に排出される場合においても完全には排
出しきれず、燃料電池１内部の燃料側流路内において結
露が発生することがある。そして、この結露水が一定の
量を超えると、燃料側流路は結露水により閉塞状態とな
り、閉塞された流路においては燃料が供給されず、発電
反応が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発
電反応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発
電効率が低下してしまう可能性がある。

【００５６】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、一定期間ごとに燃料電池１に供給される原料ガス
の量を原料流量調節手段３により一定期間だけ増加させ
ることにより、燃料側流路の入口側の圧力を上げてや
る。これにより、燃料側流路内にたまった結露水を強制
的に排出し、燃料側流路が結露水により閉塞されるのを
防ぎ、燃料電池システムを安定して長時間運転できるよ
うになる。

【００５７】(第４の実施の形態)つぎに、図４を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図４は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００５８】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記燃料電池１を冷却するための冷却水
回路９と、燃料電池１から冷却水回路９により回収され
た熱を放熱するための放熱器１０と、燃料電池１におけ
る発電状態を監視するための発電状態監視装置１１によ
り構成されている。

【００５９】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料流量調節手段３を含む手段に対応し、本発明
の発電電圧検知手段は発電状態監視装置１１を含む手段
に対応する。

【００６０】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、燃料電池システムの運転中、発電状態監視装置１１
において監視している燃料電池１の発電状態が、通常状
態から異常状態へと移行し、燃料電池１内の燃料側流路
が閉塞したと判断された場合、燃料電池１に供給される
原料ガスの量を原料流量調節手段３により一定期間だけ
増加させることにより、燃料側流路の入口側の圧力を上
げてやることである。

【００６１】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００６２】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００６３】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において適正な水分量に加湿された後、燃料
電池１へと供給される。

【００６４】燃料電池１は発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００６５】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する事によ
り所定の温度まで下げられた後、再び燃料電池１へと送
られる。

【００６６】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。このとき、燃料電池１における発電
状態を発電状態監視装置１１により監視している。

【００６７】燃料電池１における発電反応により生じた
水分は、燃料電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池
１内で反応に使用されずに排出される酸化剤と共に燃料
電池１外部に排出される。

【００６８】しかし、供給される水素リッチな改質ガス
内部に含まれる水分は、燃料電池１内において改質ガス
が消費されるため、使用されなかった改質ガスとともに
燃料電池１外部に排出される場合においても完全には排
出しきれず、燃料電池１内部の燃料側流路内において結
露が発生することがある。そして、この結露水が一定の
量を超えると、燃料側流路は結露水により閉塞状態とな
り、閉塞された流路においては燃料が供給されず、発電
反応が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発
電反応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発
電効率が低下してしまう可能性がある。

【００６９】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、発電状態監視装置１１において監視している燃料
電池１の発電状態が、通常状態から異常状態へと移行
し、燃料電池１内の燃料側流路が閉塞したと判断された
場合、燃料電池１に供給される原料ガスの量を原料流量
調節手段３により一定期間だけ増加させることにより、
燃料側流路の入口側の圧力を上げてやる。これにより、
燃料側流路内にたまった結露水を強制的に排出し、燃料
電池１内部の状態を異常状態から通常の状態へと速やか
に移行することができる。このため、燃料側流路が結露
水により閉塞された場合でも燃料電池１を通常の状態に
戻すことができ、燃料電池システムを安定して長時間運
転することができる。

【００７０】(第５の実施の形態)つぎに、図５を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図５は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００７１】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記加湿器６における加湿量を調節する
ための加湿量調節装置（手段）７と、前記燃料電池１を
冷却するための冷却水回路９と、燃料電池１から冷却水
回路９により回収された熱を放熱するための放熱器１０
と、燃料電池１における発電状態を監視するための発電
状態監視装置１１とにより構成されている。

【００７２】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料流量調節手段３および酸化剤流量調節手段５
を含む手段に対応し、本発明の発電電圧検知手段は発電
状態監視装置１１を含む手段に対応し、本発明の加湿器
は加湿器６を含む手段に対応し、本発明の加湿制御手段
は加湿量調節装置（手段）７を含む手段に対応する。

【００７３】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、上述された本実施の形態の燃料電池システムの特徴
に加えて、燃料電池システムの運転中、一定期間ごとに
加湿器６内部における酸化剤の加湿量を一定の間低下さ
せることによって、燃料電池１内部で使用されずに排出
される酸化剤内部に含まれる水分量を減少させることで
ある。

【００７４】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００７５】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００７６】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において加湿量調節装置７により適正な水分
量に加湿された後、燃料電池１へと供給される。

【００７７】燃料電池１は、発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００７８】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する事によ
り所定の温度まで下げられた後、再び燃料電池１へと送
られる。

【００７９】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。この反応により生じた水分は、燃料
電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池１内で反応に
使用されずに排出される酸化剤と共に燃料電池１外部に
排出される。

【００８０】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【００８１】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、一定期間ごとに加湿器６内部における酸化剤の加
湿量を一定の間低下させることによって、燃料電池１内
部で使用されずに排出される酸化剤内部に含まれる水分
量を減少させる。このようにして、燃料電池１の発電反
応時に酸化剤側流路内で発生する生成水を蒸発させ、使
用されなかった酸化剤と一緒に排出するようにし、酸化
剤側流路が結露水により閉塞されるのを防ぐことができ
るため、燃料電池システムを安定して長時間運転できる
ようになる。

【００８２】(第６の実施の形態)つぎに、図６を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図６は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００８３】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記加湿器６における加湿量を調節する
ための加湿量調節装置７と、前記燃料電池１を冷却する
ための冷却水回路９と、燃料電池１から冷却水回路９に
より回収された熱を放熱するための放熱器１０と、燃料
電池１における発電状態を監視するための発電状態監視
装置１１とにより構成されている。

【００８４】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料流量調節手段３および酸化剤流量調節手段５
を含む手段に対応し、本発明の発電電圧検知手段は発電
状態監視装置１１を含む手段に対応し、本発明の加湿器
は加湿器６を含む手段に対応し、本発明の加湿制御手段
は加湿量調節装置（手段）７を含む手段に対応する。

【００８５】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、上述された本実施の形態の燃料電池システムの特徴
に加えて、燃料電池システムの運転中、発電状態監視装
置１１において監視している燃料電池１の発電状態が、
通常状態から異常状態へと移行し、燃料電池１内の酸化
剤流路が閉塞したと判断された場合、一定の期間、加湿
器６内部における酸化剤の加湿量を加湿量調節装置７に
より一定の間低下させることによって、燃料電池１内部
で使用されずに排出される酸化剤内部に含まれる水分量
を減少させることである。

【００８６】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００８７】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【００８８】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において加湿量調節装置７により適正な水分
量に加湿された後、燃料電池１へと供給される。

【００８９】燃料電池１は、発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【００９０】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、一定量の熱を大気中に放熱する事によ
り所定の温度まで下げられた後、再び燃料電池１へと送
られる。

【００９１】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。この反応により生じた水分は、燃料
電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池１内で反応に
使用されずに排出される酸化剤と共に燃料電池１外部に
排出される。

【００９２】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【００９３】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、発電状態監視装置１１において監視している燃料
電池１の発電状態が、通常状態から異常状態へと移行
し、燃料電池１内の酸化剤流路が閉塞したと判断された
場合、一定の期間、加湿器６内部における酸化剤の加湿
量を加湿量調節装置７により一定の間低下させることに
よって、燃料電池１内部で使用されずに排出される酸化
剤内部に含まれる水分量を減少させる。このようにし
て、燃料電池１の発電反応時に酸化剤側流路内で発生す
る生成水を蒸発させ、使用されなかった酸化剤と一緒に
排出するようにし、酸化剤側流路内にたまった結露水を
強制的に排出し、燃料電池１内部の状態を異常状態から
通常の状態へと速やかに移行することができる。このた
め、酸化剤側流路が結露水により閉塞された場合でも、
燃料電池１を通常の状態に戻すことができ、燃料電池シ
ステムを安定して長時間運転することができる。

【００９４】(第７の実施の形態)つぎに、図７を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図７は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【００９５】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記加湿器６における加湿量を調節する
ための加湿量調節装置７と、前記燃料電池１を冷却する
ための冷却水回路９と、燃料電池１から冷却水回路９に
より回収された熱を放熱するための放熱器１０と、燃料
電池１における発電状態を監視するための発電状態監視
装置１１と、前記放熱器１０における放熱量を調節する
ことにより燃料電池１に供給する冷却水温を制御するこ
とのできる冷却量調節装置１２により構成されている。

【００９６】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料流量調節手段３および酸化剤流量調節手段５
を含む手段に対応し、本発明の発電電圧検知手段は発電
状態監視装置１１を含む手段に対応し、本発明の冷却手
段は放熱器１０を含む手段に対応し、本発明の冷却制御
手段は冷却量調節装置１２を含む手段に対応する。

【００９７】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、上述された本実施の形態の燃料電池システムの特徴
に加えて、燃料電池システムの運転中、一定期間ごとに
放熱器１１により冷却される冷却水の温度を冷却量調節
装置１２により通常の温度よりも高温な状態にし、燃料
電池１の発電反応時に酸化剤側流路内で発生する生成水
を蒸発させ、使用されなかった酸化剤と一緒に排出する
ようにすることである。

【００９８】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【００９９】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【０１００】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において加湿量調節装置７により適正な水分
量に加湿された後、燃料電池１へと供給される。

【０１０１】燃料電池１は、発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【０１０２】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、冷却量調節装置１２により一定量の熱
を大気中に放熱する事により所定の温度まで下げられた
後、再び燃料電池１へと送られる。

【０１０３】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。この反応により生じた水分は、燃料
電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池１内で反応に
使用されずに排出される酸化剤と共に燃料電池１外部に
排出される。

【０１０４】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【０１０５】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、一定期間ごとに放熱器１１により冷却される冷却
水の温度を冷却量調節装置１２により通常の温度よりも
高温な状態にし、燃料電池１の発電反応時に酸化剤側流
路内で発生する生成水を蒸発させ、使用されなかった酸
化剤と一緒に排出するようにする。このため、酸化剤側
流路が結露水により閉塞されるのを防ぎ、燃料電池シス
テムを安定して長時間運転できるようになる。

【０１０６】(第８の実施の形態)つぎに、図８を参照し
ながら、本実施の形態の燃料電池システムの構成につい
て説明する。なお、図８は、本実施の形態の燃料電池シ
ステムの構成図である。

【０１０７】本実施の形態における燃料電池システム
は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池１
と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを精製
する改質器２と、前記改質器２に供給される原料ガスの
流量を調節するための原料ガス流量調節手段３と、酸化
剤としての空気を前記燃料電池１に供給するブロワ４
と、前記ブロワ４によって前記燃料電池１に供給される
酸化剤の流量を調節するための酸化剤流量調節手段５
と、前記ブロワ４によって供給される供給空気を加湿す
る加湿器６と、前記加湿器６における加湿量を調節する
ための加湿量調節装置７と、前記燃料電池１を冷却する
ための冷却水回路９と、燃料電池１から冷却水回路９に
より回収された熱を放熱するための放熱器１０と、燃料
電池１における発電状態を監視するための発電状態監視
装置１１と、前記放熱器１０における放熱量を調節する
ことにより燃料電池１に供給する冷却水温を制御するこ
とのできる冷却量調節装置１２により構成されている。

【０１０８】なお、本発明の供給量制御手段は本実施の
形態の原料流量調節手段３および酸化剤流量調節手段５
を含む手段に対応し、本発明の発電電圧検知手段は発電
状態監視装置１１を含む手段に対応し、本発明の冷却手
段は放熱器１０を含む手段に対応し、本発明の冷却制御
手段は冷却量調節装置１２を含む手段に対応する。

【０１０９】本実施の形態の燃料電池システムの特徴
は、上述された本実施の形態の燃料電池システムの特徴
に加えて、燃料電池システムの運転中、発電状態監視装
置１１において監視している燃料電池１の発電状態が、
通常状態から異常状態へと移行し、燃料電池１内の酸化
剤流路が閉塞したと判断された場合、一定の間だけ放熱
器１１により冷却される冷却水の温度を冷却量調節装置
１２により通常の温度よりも高温な状態にし、燃料電池
１の発電反応時に酸化剤側流路内で発生する生成水を蒸
発させ、使用されなかった酸化剤と一緒に排出するよう
にすることである。

【０１１０】つぎに、本実施の形態の燃料電池システム
の動作について説明する。

【０１１１】原料流量調節手段３によって適正な流量に
調節された原料ガスは、改質器２に送られ、改質器２内
部での反応により水素リッチな改質ガスへと変換された
後、燃料電池１へと供給される。

【０１１２】一方、燃料電池１において発電反応に利用
される酸化剤は、ブロワ４により加湿器６に送られ、加
湿器６内部において加湿量調節装置７により適正な水分
量に加湿された後、燃料電池１へと供給される。

【０１１３】燃料電池１は、発電反応により発熱するた
め、燃料電池１内に冷却水回路９を設け、内部に冷却水
を循環させる事により、燃料電池１が発電を行う際に発
生する熱を回収する。

【０１１４】また、燃料電池１内を通過する事によって
昇温された冷却水は、冷却水回路上に設けられた放熱器
１０へと送られ、冷却量調節装置１２により一定量の熱
を大気中に放熱する事により所定の温度まで下げられた
後、再び燃料電池１へと送られる。

【０１１５】燃料電池１内部では、改質ガス内の水素と
酸化剤が反応する事により水が生成する過程において電
気と熱が発生する。この反応により生じた水分は、燃料
電池１内の酸化剤側流路に生じ、燃料電池１内で反応に
使用されずに排出される酸化剤と共に燃料電池１外部に
排出される。

【０１１６】しかし、生成した水分量が排出される酸化
剤の飽和蒸気圧を越えた場合、燃料電池１内の酸化剤側
流路内に結露が発生する。この結露水が一定の量を超え
ると、酸化剤側流路は結露水により閉塞状態となり、閉
塞された流路においては酸化剤が供給されず、発電反応
が行われなくなる。このため、燃料電池１全体を発電反
応に利用することが出来なくなり、燃料電池１の発電効
率が低下してしまう可能性がある。

【０１１７】本実施の形態では、燃料電池システムの運
転中、発電状態監視装置１１において監視している燃料
電池１の発電状態が、通常状態から異常状態へと移行
し、燃料電池１内の酸化剤流路が閉塞したと判断された
場合、一定の間だけ放熱器１１により冷却される冷却水
の温度を冷却量調節装置１２により通常の温度よりも高
温な状態にし、燃料電池１の発電反応時に酸化剤側流路
内で発生する生成水を蒸発させ、使用されなかった酸化
剤と一緒に排出するようにする。このようにして、燃料
電池１内部の状態を異常状態から通常の状態へと速やか
に移行することができる。このため、酸化剤側流路が結
露水により閉塞された場合でも、燃料電池１を通常の状
態に戻すことができ、燃料電池システムを安定して長時
間運転することができる。

【０１１８】以上においては、本実施の形態１〜８につ
いて詳しく説明した。

【０１１９】なお、本発明の供給量制御手段は、上述さ
れた本実施の形態１〜４においては、原料ガスまたは酸
化ガスの供給量を結露の発生に応じた所定のタイミング
で増加させた。しかし、本発明の供給量制御手段は、こ
れに限らず、要するに、原料ガスおよび／または酸化ガ
スの供給量を結露の発生に応じた所定のタイミングで増
加させればよい。

【０１２０】要するに、本発明の燃料電池システムは、
水素と酸素との反応を利用して発電を行うための燃料電
池と、燃料電池に水素を供給するための原料ガスを供給
する原料ガス供給手段と、燃料電池に酸素を供給するた
めの酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、原料ガス
および／または酸化ガスの供給量を、反応を利用する発
電にともなう結露の発生に応じた所定のタイミングで増
加させるための供給量制御手段とを備えた燃料電池シス
テムである（水素と酸素との反応を利用して発電を行う
ための燃料電池に水素を供給するための原料ガスを供給
するステップと、燃料電池に酸素を供給するための酸化
ガスを供給するステップと、原料ガスおよび／または酸
化ガスの供給量を、反応を利用する発電にともなう結露
の発生に応じた所定のタイミングで増加させるステップ
とを備えた燃料電池発電方法が本発明に含まれること
は、いうまでもない）。

【０１２１】もちろん、酸化ガスを加湿するための加湿
器と、反応を利用する発電にともなう結露の発生に応じ
た所定のタイミングで加湿を制御するための加湿制御手
段とをさらに備えた燃料電池システムも、本発明に含ま
れる。

【０１２２】また、燃料電池を冷却するための冷却手段
と、反応を利用する発電にともなう結露の発生に応じた
所定のタイミングで冷却を制御するための冷却制御手段
とをさらに備えた燃料電池システムも、本発明に含まれ
る。

【０１２３】なお、上述したように、結露の状態に応じ
て結露水を強制的に排出するためには、単位時間あたり
の原料ガスおよび／または酸化ガスの供給量を増加させ
ればよいが、単位時間あたりの供給量の増加が同じで
も、供給量の増加の時間変化をより急激にすれば、より
効果的に結露水を排出することができる（特に原料ガス
に関しては、改質器の能力に限度があることもあり、原
料ガスの供給量そのものを極端に増加させることには問
題があるが、たとえば間欠的に（パルス的に）供給量を
時間変化させることにより、結露水の排出を効果的に行
うことができる）。

【０１２４】また、これらのガスが過剰に供給されるこ
とにより、燃料電池における反応の進行が妨げられるこ
とはない（過剰供給により生じた余剰ガスは、水素を生
成する際に必要な加熱などに利用される）。

【０１２５】なお、本発明は、上述した本発明の燃料電
池システムの全部または一部の手段（または、装置、素
子、回路、部など）の機能をコンピュータにより実行さ
せるためのプログラムであって、コンピュータと協働し
て動作するプログラムである。もちろん、本発明のコン
ピュータは、ＣＰＵなどの純然たるハードウェアに限ら
ず、ファームウェアやＯＳ、さらに周辺機器を含むもの
であっても良い。

【０１２６】本発明は、上述した本発明の燃料電池発電
方法の全部または一部のステップ（または、工程、動
作、作用など）の動作をコンピュータにより実行させる
ためのプログラムであって、コンピュータと協働して動
作するプログラムである。

【０１２７】なお、本発明の一部の手段（または、装
置、素子、回路、部など）、本発明の一部のステップ
（または、工程、動作、作用など）は、それらの複数の
手段またはステップの内の幾つかの手段またはステップ
を意味する、あるいは一つの手段またはステップの内の
一部の機能または一部の動作を意味するものである。

【０１２８】また、本発明の一部の装置（または、素
子、回路、部など）は、それら複数の装置の内の幾つか
の装置を意味する、あるいは一つの装置の内の一部の手
段（または、素子、回路、部など）を意味する、あるい
は一つの手段の内の一部の機能を意味するものである。

【０１２９】また、本発明のプログラムを記録した、コ
ンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に含まれ
る。また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピ
ュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コン
ピュータと協働して動作する態様であっても良い。ま
た、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を
伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータ
と協働して動作する態様であっても良い。また、記録媒
体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、イ
ンターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれ
る。

【０１３０】なお、本発明の構成は、ソフトウェア的に
実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。

【０１３１】また、本発明は、上述した本発明の燃料電
池システムの全部または一部の手段の全部または一部の
機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム
を担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り可
能かつ読み取られた前記プログラムが前記コンピュータ
と協動して前記機能を実行する媒体である。

【０１３２】また、本発明は、上述した本発明の燃料電
池発電方法の全部または一部のステップの全部または一
部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログ
ラムを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取
り可能かつ読み取られた前記プログラムが前記コンピュ
ータと協動して前記動作を実行する媒体である。

【０１３３】このように、本発明は、たとえば、燃料ガ
スと酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料
電池に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給す
る原料ガスの流量を調節するための原料流量調節手段
と、前記燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段
と、前記酸化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を
調節するための酸化剤流量制御手段を備える燃料電池シ
ステムにおいて、発電中の一定時間ごとに前記酸化剤供
給手段により供給される酸化剤の量を一定期間、増加さ
せる事によって燃料電池内の酸化剤流路入口での圧力を
上昇させ、これにより燃料電池内に結露している結露水
を押し流す事によって燃料電池内の流路が閉塞されるの
を防ぎ、燃料電池を安定して長時間運転する事が出来る
ようにした事を特徴とする燃料電池システムである。

【０１３４】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための流量調節手段と、前記燃料
電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸化剤
供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するための
酸化剤流量制御手段と、前記燃料電池の発電電圧を監視
する発電電圧測定手段を備える燃料電池において、前記
発電電圧測定手段により計測した発電電圧が所定の値を
下回った場合に前記酸化剤供給手段により供給される酸
化剤の量を一定期間増加させる事によって、たとえ燃料
電池内の流路に結露水が生じ、燃料電池内の流路が閉塞
された場合でもそれを検知し、燃料電池内の流路入口側
の圧力を高くする事によって結露水を排出し安全な状態
に戻す事で燃料電池を安全に長時間運転する事ができる
ようにした事を特徴とする燃料電池システムである。

【０１３５】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量制御手段と前記燃料電池の発電電圧を監
視する発電電圧測定手段を備える燃料電池システムにお
いて、発電中の一定期間ごとに前記原料流量調節手段に
より、燃料電池に送られる原料ガスの流量を一定期間、
増加させる事により、燃料電池内の原料ガス流路入口で
の圧力を上昇させ、これにより燃料電池内に結露してい
る結露水を押し流す事によって燃料電池内の流路が閉塞
されるのを防ぎ、燃料電池を安定して長時間運転する事
が出来るようにした事を特徴とする燃料電池システムで
ある。

【０１３６】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量調節手段と、前記燃料電池の発電電圧を
監視する発電電圧測定手段を備える燃料電池システムに
おいて、前記発電電圧測定手段により計測した発電電圧
が所定の値を下回った場合に前記原料流量調節手段によ
り燃料電池に供給される原料ガスの量を一定期間増加さ
せる事によって、たとえ燃料電池内の流路に結露水が生
じ、燃料電池内の流路が閉塞された場合でもそれを検知
し、燃料電池内の流路入口側の圧力を高くする事によっ
て結露水を排出し安全な状態に戻す事で燃料電池を安全
に長時間運転する事ができるようにした事を特徴とする
燃料電池システムである。

【０１３７】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量調節手段と前記燃料電池の発電電圧を監
視する発電電圧測定手段と、前記酸化剤供給手段により
前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿するための加
湿器と、前記加湿器における加湿量を調整する加湿量調
節手段を備える燃料電池システムにおいて、発電中の一
定期間ごとに前記加湿器における加湿量を一定期間、低
下させる事により、燃料電池内に持ちこまれる水分量を
低下させ、燃料電池から排出される酸化剤により燃料電
池から持ち出される水分量を増加させることで燃料電池
内に結露している結露水を除去する事で流路が閉塞され
るのを防ぎ、燃料電池を安定して長時間運転する事が出
来るようにした事を特徴とする燃料電池システムであ
る。

【０１３８】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量調節手段と、前記燃料電池の発電電圧を
監視する発電電圧測定手段と、前記酸化剤供給手段によ
り前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿するための
加湿器と、前記加湿器における加湿量を調節する加湿量
調節手段を備える燃料電池システムにおいて、前記発電
電圧測定手段により計測した発電電圧が所定の値を下回
った場合に前記加湿量調節手段により一定期間加湿量を
低下させる事により、燃料電池内に持ちこまれる水分量
を低下させ、燃料電池から排出される酸化剤により燃料
電池から持ち出される水分量を増加させることで燃料電
池内に結露している結露水を除去する事で、たとえ燃料
電池内の流路に結露水が生じ、燃料電池内の流路が閉塞
された場合でもそれを検知し、結露水を排出し安全な状
態に戻す事で燃料電池を安全に長時間運転する事ができ
るようにした事を特徴とする燃料電池システムである。

【０１３９】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量調節手段と、前記燃料電池の発電電圧を
監視する発電電圧測定手段と、前記酸化剤供給手段によ
り前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿するための
加湿器と、前記加湿器における加湿量を調節する加湿量
調節手段と、前記燃料電池を冷却するための冷却手段と
前記冷却手段の冷却量を調節するための冷却量調節手段
を備え、発電中の一定期間ごとに前記冷却手段調節手段
により前記燃料電池の冷却量を一定期間、低下させる事
で燃料電池の温度を一時的に上昇させ、これにより燃料
電池内部の結露水を蒸発させ燃料電池内の流路が閉塞す
る事を防ぎ、燃料電池を安定して長時間運転する事がで
きるようにした事を特徴とする燃料電池システムであ
る。

【０１４０】また、本発明は、たとえば、原料ガスと酸
化ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、供給する原料
ガスの流量を調節するための原料流量調節手段と、前記
燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記酸
化剤供給手段から供給される酸化剤の流量を調節するた
めの酸化剤流量調節手段と、前記燃料電池の発電電圧を
監視する発電電圧測定手段と、前記酸化剤供給手段によ
り前記燃料電池に供給される酸化ガスを加湿するための
加湿器と、前記加湿器における加湿量を調節する加湿量
調節手段と、前期燃料電池を冷却するための冷却手段と
前記冷却手段の冷却量を調節するための冷却量調節手段
を備える燃料電池システムにおいて、前記発電電圧測定
手段により計測した発電電圧が所定の値を下回った場合
に前記冷却量調節手段により前記燃料電池の冷却量を一
定期間、低下させる事で、燃料電池の温度を一時的に上
昇させ、これにより燃料電池内部の結露水を蒸発させ燃
料電池内の流路の閉塞を解消する事によりたとえ、燃料
電池内部で水分の結露による流路閉塞により電圧低下が
起こった場合でも速やかにそれを解消し、燃料電池を安
定して長時間運転できるようにした事を特徴とする燃料
電池システムである。

【０１４１】よって、本発明によれば、一定期間ごと
に、燃料電池に供給される酸化剤の量を増加させること
により、燃料電池内で生成する結露水により酸化剤側流
路が閉塞するのを防止し、燃料電池システムを長時間、
安定して運転することが可能となる。

【０１４２】また、燃料電池での発電状態を監視し、燃
料電池の発電状態が異常となり、酸化剤側流路が閉塞し
たと判断された場合に、燃料電池に供給される酸化剤の
量を増加させることにより、燃料電池システムの運転中
に酸化剤側流路が結露により閉塞した場合でも、速やか
に通常の状態に戻し、燃料電池システムを長時間、安定
して運転することが可能となる。

【０１４３】また、一定期間ごとに燃料電池に供給され
る水素リッチな改質ガスに含まれる水分量を低下させる
ことにより、燃料電池の燃料側流路における結露水によ
る閉塞を防止し、燃料電池システムを長時間、安定して
運転することが可能となる。

【０１４４】また、燃料電池での発電状態を監視し、燃
料電池の発電状態が異常となり、燃料側流路が閉塞した
と判断された場合に、燃料電池に供給される改質ガスの
水分量を低下させることにより、燃料電池システムの運
転中に燃料側流路が結露により閉塞した場合でも、速や
かに通常の状態に戻し、燃料電池システムを長時間、安
定して運転することが可能となる。

【０１４５】また、一定期間ごとに燃料電池に供給され
る酸化剤の加湿量を低下させることにより、燃料電池内
で生成する結露水により酸化剤側流路が閉塞するのを防
止し、燃料電池システムを長時間、安定して運転するこ
とが可能となる。

【０１４６】また、燃料電池での発電状態を監視し、燃
料電池の発電状態が異常となり、酸化剤側流路が閉塞し
たと判断された場合に、燃料電池に供給される酸化剤の
加湿量を低下させることにより、燃料電池システムの運
転中に酸化剤側流路が結露により閉塞した場合でも、速
やかに通常の状態に戻し、燃料電池システムを長時間、
安定して運転することが可能となる。

【０１４７】また、一定期間ごとに燃料電池を冷却する
冷却水の温度を高くすることにより、燃料電池内で生成
する結露水により酸化剤側流路が閉塞するのを防止し、
燃料電池システムを長時間、安定して運転することが可
能となる。

【０１４８】また、燃料電池での発電状態を監視し、燃
料電池の発電状態が異常となり、酸化剤側流路が閉塞し
たと判断された場合に、燃料電池を冷却する冷却水の温
度を高くすることにより、燃料電池システムの運転中に
酸化剤側流路が結露により閉塞した場合でも、速やかに
通常の状態に戻し、燃料電池システムを長時間、安定し
て運転することが可能となる。

【０１４９】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、燃料電池システムにおける安定した長時間の
発電を行うことができるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池システムの構
成図

【図２】本発明の実施の形態２の燃料電池システムの構
成図

【図３】本発明の実施の形態３の燃料電池システムの構
成図

【図４】本発明の実施の形態４の燃料電池システムの構
成図

【図５】本発明の実施の形態５の燃料電池システムの構
成図

【図６】本発明の実施の形態６の燃料電池システムの構
成図

【図７】本発明の実施の形態７の燃料電池システムの構
成図

【図８】本発明の実施の形態８の燃料電池システムの構
成図

【図９】従来の燃料電池システムの構成図

【符号の説明】

１ 燃料電池 ２ 改質器 ３ 原料流量調節手段 ４ ブロワ ５ 酸化剤流量調節手段 ６ 加湿器 ７ 加湿量制御手段 ８ 発電電圧測定手段 ９ 冷却水回路 １０ 放熱器 １１ 発電状態監視装置 １２ 冷却量調節装置

フロントページの続き (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 彰成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA02 5H027 AA02 KK00 MM02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素と酸素との反応を利用して発電を行
   うための燃料電池と、 前記燃料電池に前記水素を供給するための原料ガスを供
   給する原料ガス供給手段と、 前記燃料電池に前記酸素を供給するための酸化ガスを供
   給する酸化ガス供給手段と、 前記原料ガスおよび／または前記酸化ガスの供給量を、
   前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に応じた
   所定のタイミングで増加させるための供給量制御手段と
   を備えた燃料電池システム。
2. 【請求項２】 前記所定のタイミングで増加させると
   は、所定の時間ごとに増加させることである請求項１記
   載の燃料電池システム。
3. 【請求項３】 前記発電の電圧を検知するための発電電
   圧検知手段を備え、 前記所定のタイミングで増加させるとは、前記検知され
   た電圧が所定の電圧値を下回った際に増加させることで
   ある請求項１記載の燃料電池システム。
4. 【請求項４】 前記酸化ガスを加湿するための加湿器
   と、前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に応
   じた所定のタイミングで前記加湿を制御するための加湿
   制御手段とを備えた請求項１から３の何れかに記載の燃
   料電池システム。
5. 【請求項５】 前記燃料電池を冷却するための冷却手段
   と、前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に応
   じた所定のタイミングで前記冷却を制御するための冷却
   制御手段とを備えた請求項１から３の何れかに記載の燃
   料電池システム。
6. 【請求項６】 水素と酸素との反応を利用して発電を行
   うための燃料電池に前記水素を供給するための原料ガス
   を供給するステップと、 前記燃料電池に前記酸素を供給するための酸化ガスを供
   給するステップと、 前記原料ガスおよび／または前記酸化ガスの供給量を、
   前記反応を利用する発電にともなう結露の発生に応じた
   所定のタイミングで増加させるステップとを備えた燃料
   電池発電方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の燃料電池発電方法の、水
   素と酸素との反応を利用して発電を行うための燃料電池
   に前記水素を供給するための原料ガスを供給するステッ
   プと、前記燃料電池に前記酸素を供給するための酸化ガ
   スを供給するステップと、前記原料ガスおよび／または
   前記酸化ガスの供給量を、前記反応を利用する発電にと
   もなう結露の発生に応じた所定のタイミングで増加させ
   るステップとの全部または一部をコンピュータに実行さ
   せるためのプログラム。
8. 【請求項８】 請求項６記載の燃料電池発電方法の、水
   素と酸素との反応を利用して発電を行うための燃料電池
   に前記水素を供給するための原料ガスを供給するステッ
   プと、前記燃料電池に前記酸素を供給するための酸化ガ
   スを供給するステップと、前記原料ガスおよび／または
   前記酸化ガスの供給量を、前記反応を利用する発電にと
   もなう結露の発生に応じた所定のタイミングで増加させ
   るステップとの全部または一部をコンピュータに実行さ
   せるためのプログラムを担持した媒体であって、コンピ
   ュータにより処理可能なことを特徴とする媒体。