JP2006185706A - 燃料電池システム及びに燃料電池システムおける燃料ガス漏れの判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料ガスの漏れを迅速に判断する。
【解決手段】 燃料電池スタックが稼動中に、時刻ｔ１から、燃料電池の出口側の地点においてガスリークを除々に増加させ、時刻ｔ２においてほとんどガスリークさせてみた。時間ｔ１からの燃料電池の出口側の地点におけるガスリークの増加に対応して、循環ポンプの駆動電流Ｚが増加し、ほとんどガスがリークした時間ｔ２で、循環ポンプの駆動電流Ｚも最大値となっている。そこで、燃料電池の出口側の地点のガスリークを、循環ポンプの駆動電流に基づいて検知する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、燃料電池システム及びに燃料電池システムおける燃料ガス漏れの判定方法にかかり、より詳細には、燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池における前記燃料室に供給路を介して燃料ガスを供給し、前記燃料室の燃料ガスを循環ポンプにより循環路及び供給路を介して前記燃料室に循環する燃料電池システム及び燃料電池システムおける循環路からの燃料ガス漏れの判定方法に関する。

従来、高分子電解質膜を使用した燃料電池では、電解質膜を挟んで両側に燃料室及び酸素室が存在し、燃料室における燃料ガスが燃料極を介し、或いは、酸素室における酸化ガス（主として外気）が酸素極を介し、イオン化し、そのイオンを、電解質膜を介して取り出して電力を得ている。

燃料室の燃料ガス排出口は、燃料室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路に接続された循環流路に接続され、循環流路には循環ポンプが設けられている。燃料室の燃料ガスは、酸化ガスと反応した後、循環ポンプにより吸引され、燃料ガス排出口を介して循環流路に排出され、更に循環ポンプにより燃料ガス供給流路に流入し、再度、燃料室に流入される（特許文献１）。

ところで、上記燃料電池では、燃料ガス供給流路には圧力センサが設けられている。従って、燃料ガス供給流路の一部が何らかの原因で破損し、ここから燃料ガスが漏れたとしても、燃料ガス漏れは直ちに燃料ガス供給流路内の圧力に反映され、従って、この圧力センサの出力値に反映される。よって、この圧力センサの出力値から、燃料ガス供給流路からの燃料ガスの漏れを直ちに判断することができる。
特開２００４−７９４９０号公報

しかしながら、燃料室の燃料ガス排出口側で燃料ガス漏れが発生した場合、上記燃料ガス供給流路に設けられた圧力センサの出力値ではこれを判断することは難しい。
一方、燃料電池は車両の動力源として用いられる場合がある。車両には燃料ガスを検知するセンサが設けられている。このため、燃料室の燃料ガス排出口側で発生した燃料ガス漏れを、車両に搭載されたセンサにより検知することも考えられる。

しかし、車両に搭載されたセンサと燃料室の燃料ガス排出口側との間の大気は大きく変動する。このため、車両に搭載されたセンサでは、燃料室の燃料ガス排出口側で発生した燃料ガス漏れを迅速に判断することはできない。本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、燃料ガスの漏れを迅速に判断することの可能な燃料電池システム及びに燃料電池システムおける燃料ガス漏れの判定方法を提供することを目的とする。

以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。
（１）燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料室に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記供給路に循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプの駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された前記ポンプの駆動電流に基づいて、前記循環路から前記燃料ガスが漏れているか否かを判断する判断手段と、
を備えた燃料電池システム。

（２）燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池における前記燃料室に供給路を介して燃料ガスを供給し、前記燃料室の燃料ガスを循環ポンプにより循環路及び供給路を介して前記燃料室に循環する燃料電池システムにおける燃料ガス漏れの判定方法であって、
前記循環ポンプの駆動電流を検出し、
前記検出された前記ポンプの駆動電流に基づいて、前記循環路から前記燃料ガスが漏れているか否かを判断する、
燃料電池システムにおける燃料ガス漏れの判定方法。

請求項１及び請求項２記載の発明によれば、循環ポンプの駆動電流を検出し、
検出された循環ポンプの駆動電流に基づいて、循環路から燃料ガスが漏れているか否かを判断するので、燃料ガスの漏れを迅速に判断することができるという効果がある。

次にこの発明の好適実施形態について説明する。この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は燃料電池スタック１００、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０、空気供給系１２、水供給系５０、負荷系７とに大略構成される。

この燃料電池スタック１００の構成について説明する。燃料電池スタック１００は、燃料電池単位セル１５と燃料電池セパレータ１３とを交互に積層して構成されている。図２は、燃料電池用セパレータ１３を示す全体正面図、図３は、燃料電池セパレータ１３で構成された燃料電池スタック１００の部分断面平面図（図２におけるＡ‐Ａ断面図）、図４は、同じく部分断面側面図（図２及び図３におけるＢ−Ｂ断面図）、図５は、燃料電池セパレータ１３の部分断面側面図（図２及び図３におけるＣ−Ｃ断面図）、図６は、燃料電池用セパレータ１３の全体背面図である。

セパレータ１３は、単位セル１５の電極に接触して電流を外部に取り出すための集電部材３、４と、各集電部材３、４の周端部に外装される枠体８、９とを備えている。集電板である集電部材３、４は金属で構成されている。構成金属は、導電性と耐食性を備えた金属で、例えば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等に耐蝕導電処理を施したもの等が挙げられる。

集電部材３は、単位セル１５の燃料極に接触し、集電部材４は酸素極に接触する。集電部材３には、プレス加工によって、突出形成された複数の凸状部３２が形成されている。
凸状部３２は、板材の長辺とに沿って短辺方向へ向けて、等間隔で配列されている。長辺に沿って（図２における横方向）配置された凸状部３２の間に形成された溝によって、凸状部３２の間には水素流路３０１が形成され、凸状部３２の裏側に形成された溝３３によって、水素流路３０２が形成されている。この凸状部３２の頂点部分の面は、燃料極が接触する当接部３２１となっている。集電部材３が網体であるため、当接部３２１が接触する部分においても、孔３２０を介して、燃料極は燃料ガスを供給することができる。また、水素流路３０１と水素流路３０２の間も、孔３２０を介して、水素ガスが相互に流通可能となる。

集電部材３の両端部には、流通孔３５が形成され、セパレータ１３を積層した場合に、この流通孔３５によって水素供給路が構成される。
集電部材４は、矩形の板材から成り、プレス加工によって、複数の凸状部４２が形成されている。凸状部４２は、板材の短辺に平行に直線状に連続して形成されており、等間隔で配置されている。凸状部４２の間には、溝が形成されて、空気が流通する空気流路４０が形成されている。この凸状部４２の頂点部分の面は、酸素極が接触する当接部４２１となっている。また、凸状部４２の裏側は溝状の中空部４１となっており、中空部４１の両端は、閉鎖されている。

以上のような集電部材３、４は、各凸状部３２と凸状部４２が外側となるように重ね合わされて固定される。このとき、集電部材３の裏側面３４と空気流路４０の裏側面４０３が当接した状態となり、相互に通電可能な状態となる。また、空気流路４０は、図３及び図５に示されているように、単位セル１５に重ね合わされ、溝の開口部４００を閉鎖することにより、管状の流路が構成され、空気流路４０の内壁の一部が酸素極で構成される。この空気流路４０から、単位セル１５の酸素極に酸素と水が供給される。酸素極に供給される酸素は、空気流路４０を通過する空気中に含有される酸素である。

空気流路４０の一端側開口部は、空気と水が流入する導入口４３となり、他端の開口部は、空気と水が流出する導出口４４となっている。この導入口４３から導出口４４までの空気流路４０及びその集合体が、固体電解質膜に酸素を供給する酸素室（空気室）として機能する。

また、中空部４１の一端側開口部は、空気と水が流入する流入開放口４５となり、他端の開口部は、空気と水が流出する流出開放口４６となっている。以上のような構成において、空気流路４０と中空部４１は、交互に平行に配置され、相互に側壁４７を挟んで隣接した構成となっている。

集電部材３、４には、枠体８、９がそれぞれ重ねられる。図２に示されているように、集電部材３に重ねられる枠体８は、集電部材３と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部３２を収納する窓８１が形成されている。また、両端部近傍には、集電部材３の流通孔３５に合致する位置に孔８３が形成されており、この孔８３と窓８１との間には、集電部材３に接触する側の平面に凹部が形成され、水素流通経路８４が設けられている。また、集電部材３に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓８１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部８２が設けられている。この収納部８２に収納された単位セル１５の燃料極表面と、水素流路３０１、３０２と、窓８１とによって、燃料室３０が画成される。このように、燃料室は、燃料極に隣接して設けられ、酸素室は酸素極に隣接して設けられている。

集電部材４に重ねられる枠体９は、枠体８と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部４２を収納する窓９１が形成されている。また、両端部近傍には、枠体８の孔８３に合致する位置に孔９３が形成されている。枠体８の集電部材４が重ねられる側の面には、枠体８の対向する一対の長辺に沿って溝が形成され、集電部材３、４に重ねることによって、空気流通路９４、９５が構成される構造となっている。空気流通路９４の一端は、枠体８の長辺側の端面に形成された開口９４１に接続され、他端は空気流路４０の導入口４３に接続されている。

上流側の空気流通路９４は、開口９４１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９４２となっており、後述する空気マニホールド５４から噴射される霧状水の取り入れを容易としている。一方、下流側の空気流通路９５の一端は、空気流路４０の導出口４４に接続され、他端は、枠体８の長辺側端面に形成された開口９５１に接続されている。空気流通路９５は、開口９５１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９５２となっている。燃料電池スタック１００が傾いた際にも、このテーパー面９５２によって、水の排出が維持される。 また、枠体９の、集電部材４に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓９１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部９２が設けられている。

図７は単位セル１５の拡大断面図である。単位セル１５は、固体高分子電解質膜１５ａと、該固体高分子電解質膜1５ａの両側面にそれぞれ重ねられた酸化剤極である酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとを備えていて、固体高分子電解質膜１５ａは、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとで挟持されている。固体高分子電解質膜1５ａは、収納部８２、９２に合致した大きさに形成され、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃは、窓９１、８１に合致した大きさに形成されている。単位セル１５の厚さは、枠体８、９や集電部材３、４の厚さに比べると極めて薄いので、図面では、一体の部材として表示している。

空気流路４０の内壁には、親水性処理が施されている。内壁表面と水の接触角が４０°以下、好ましくは３０°以下となるように表面処理が施されているとよい。処理方法としては、親水処理剤を、表面に塗布する方法が取られる。塗布される処理剤としては、ポリアクリルアミド、ポリウレタン系樹脂、酸化チタン（Ｔｉ Ｏ₂）等が挙げられる。

以上のように構成された枠体８、９によって集電部材３、４を保持してセパレータ１３が構成され、セパレータ１３と単位セル１５を交互に積層して、燃料電池スタック１００が構成される。図８は燃料電池スタック１００の部分平面図である。燃料電池スタック１００の上面には、多数の導入口４３が開口し、この導入口４３に、後述するように、空気マニホールド５４から空気が流入するとともに、空気マニホールド５４内で、水噴射手段であるノズル５５から噴射された水が同時に流入する。導入口４３から流入した空気と水は、潜熱冷却により集電部材３、４を冷却する。

次に、図１に示されている燃料電池システムの構成について説明する。
燃料供給系１０の構成について、説明する。燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂを介して燃料電池スタック１００のガス取入口２０１ＢＩＮに接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ａには、水素元電磁弁１８、一次センサＳ０、レギュレータ１９、二次圧センサＳ１、並列接続された水素起動電磁弁２０及び水素調圧弁２１、ガス供給弁２２、三次圧センサＳ２が順に設けられ、この燃料ガス供給流路２０１Ａは、燃料ガス供給流路２０１Ｂに接続している。燃料ガス供給流路２０１Ｂには、リリー部弁３１が設けられ、燃料ガス供給流路２０１Ｂは、燃料電池スタック１００の上記ガス取入口２０１ＢＩＮに接続されている。燃料電池スタック１００のガス排出口２０２ＯＵＴには、ガス排出流路２０２の一端が接続され、その他端は、レベルセンサＳ１１が取り付けられたトラップ２４に接続されている。トラップ２４には、循環流路２０４の一端と、ガス導出路２０３の一端がそれぞれ接続されている。ガス導出路２０３の他端は、減圧排出路２０５に接続され、最終的には後述する空気排出路１２４に接続されている。ガス導出路２０３には、排気電磁弁２７が設けられている。

循環流路２０４の他端は、外気流入路２０６に接続されている。循環流路２０４には、循環ポンプ２５と、循環電磁弁２６が設けられており、循環ポンプ２５と循環電磁弁２６の間には、減圧排出路２０５の一端が接続されている。減圧排出路２０５の他端は、空気排出路１２４に開口し、減圧排出路２０５には、減圧電磁弁２３が設けられている。外気流入路２０６の他端は、外部に開口し、開口側からフィルタ２９、外気導入電磁弁２８の順に設けられている。循環ポンプ２５には、循環ポンプの駆動電流を検出する駆動電流検出センサＳ１０が設けられている。
燃料ガス供給流路２０１、ガス排出流路２０２、循環流路２０４、外気導入電磁弁２８により、ガスの循環経路が形成される。

次に空気供給系１２について説明する。空気供給系１２は、空気導入路１２３と、空気マニホールド５４と、空気排出路１２４とを備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、外気温度センサＳ６、空気ファン１２２、ヒータＨ、空気入口温度センサＳ５、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。空気マニホールド５４内には、冷却水を噴射するノズル５５が設けられている。空気マニホールド５４は、燃料電池スタック１００の導入口４３に空気を分割して流入させる。

空気排出路１２４は、燃料電池スタック１００の導出口４４に接続され、導出口４４から流出した空気を合流させ、外部へ導流する。空気排出路１２４には、ファンが取り付けられた凝縮器５１及び凝縮器排気温センサＳ１０が設けられ、続いてフィルタ１２５が接続されている。凝縮器５１は、空気と水分を分離する。また、ノズル５５から供給された水も、ここで、回収される。空気排出路１２４には、排気温度センサＳ９が設けられ、燃料電池スタック１００の温度が間接的に検出される。

次に、水供給系について説明する。水供給系５０は、貯水手段である水タンク５３と、凝縮器５１で回収した水を水タンク５３へ導く導水路５２と、水タンク５３の水をノズル５５へ導く給水路５６とを有する。導水路５２には、回収ポンプ６２が設けられている。給水路５６には、フィルタ６４、水供給手段である供給ポンプ６１、水供給電磁弁６３が順に設けられている。給水路５６には、外気取入路５４が接続され、該導入路５４には、外気取入電磁弁６５が設けられている。水タンク５３には、水温センサＳ７と、貯水量検出手段であるタンク水位センサＳ８が設けられている。凝縮器５１と、導水路５２と、回収ポンプ６２とによって、水回収手段が構成される。

水回収手段は、これに加えて、燃料電池スタック１００の下側に設けられ、ノズル５５から噴射された水や、燃料電池スタック１００の生成水等を受ける水受回収手段としての水受トレーに溜まった水を回収する構成を加えてもよく、凝縮器５１が設けられていない場合には、水受トレーにより水の回収が行われる。また、凝縮器５１や水受トレー等を、水タンク５３よりも、鉛直方向において、上方に配置することにより、水の回収を重力により行う構成とすることが可能となる。この場合には、回収ポンプ６２は不要となるが、切換手段による水の回収動作を制御するために、回収ポンプの代りに電磁開閉弁を設ける。

燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してリレー７２、７２に接続され、さらに、リレー７２、７２は、インバータ７３を介してモータ７４に接続されている。また、インバータ７３には、出力制御装置７５を介して補助電源７６が接続されている。

この負荷系７には、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４と、同じく出力電流を検出する電流センサＳ３が設けられている。
図９に示すように、燃料電池システム１の制御系は、各センサＳ０〜Ｓ１１の検出値が入力され、レギュレータ１９、各電磁弁１８、２０、２２〜２４、２６〜２８、６３、６５、各ポンプ２５、６２、６１、ノズル５５、ファン１２２、ヒータＨ、インバータ７３、出力制御装置７５を制御する制御装置（ＥＣＵ）２００を備えている。この制御装置２００には、図示しないイグニッションスイッチが接続され、モータ７４の駆動や停止の指示信号が入力される。

ここで、図１０を参照して、燃料電池スタック１００における水素の流れを説明する。水素貯蔵タンク１１の水素圧力が十分にある場合、水素貯蔵タンク１１から、水素元電磁弁１８〜2次圧力系下流のガス供給弁２２を介して、燃料ガス供給流路２０１Ｂ内に最適圧力のガスが供給される。負荷に応じて水素の消費量は変化するが、発電に消費されない水素は、燃料電池の出口に設けた水素循環ポンプ２５の吸引力を利用し、循環経路２０４、及び燃料ガス供給流路２０１Ｂをたどり、再び燃料電池にて消費される。このような燃料電池システムによって車両走行が行われている。

ところで、振動等による燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂ等の損傷等により水素ガスが漏れ（ガスリーク（Gas Leak））が発生した場合には、車両に搭載されている水素センサーによりこれを検知することも可能である。しかし、この場合、大気の雰囲気条件等により、水素センサではガスリークの検知が遅延的である恐れがある。

そこで、本発明者は、大気の雰囲気条件等によらず、ガスリークの検知を迅速に可能とする方法を次の実験により見出した。この実験を説明する。
本実験では、図１０に示した2次圧力センサＳ１の上流側の地点Ａ、燃料電池入口側の地点B、燃料電池の出口側の地点Cのそれぞれの箇所からガスリークさせた場合の検知手法を検討した。

2次圧力センサＳ１の上流側の地点Ａからリークさせた場合は、その後方（下流側）に設置された2次圧力センサＳ１の圧力値に、リークの傾向が顕著に表れるため、瞬時に判断することが可能である。なお、2次圧センサＳ１が故障した場合でも、ガス供給弁２２の下流の三次圧センサＳ２により検出される3次圧値にて異常を検知できる。このため、この箇所Ａのリークは重要な問題にはならない。

次に、燃料電池入口側の地点Bについて考える。水素貯蔵タンク１１に圧力が十分ある場合には、ガス供給弁２２と燃料電池スタック入口との間の圧力が維持されるため、3次圧力センサＳ２の値にはその変化がみられない。しかしながら、燃料ガス供給流路２０１Ｂの損傷が著しく、水素供給路が自体が途絶えた場合には、燃料電池への水素供給がなくなる。このような場合には、燃料電池の電圧異常が発生するので、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４にて瞬時にガスリークを判断でき、対処することができる。
しかし、燃料電池の出口側の地点Cの場合は、３次圧力センサＳ２や燃料電池の電圧にガスリークの影響は顕著には表れない。従って、燃料電池の出口側の地点Cのガスリークを検知することは極めて重要である。

本発明者は、燃料電池の出口側の地点Cのガスリークを検知するため、燃料電池の下流に設置されている水素循環ポンプ２５の消費電力を計測検知することによりこれを行うことができることを次のように見出した。なお、このとき、燃料電池の出口側の地点Cにマスフローメータ（ガス流出量検出装置）を設置し、流出するガス量も観測した。

本発明者は、燃料電池スタック１００が稼動中に、図１１に示すように、時刻ｔ１から、燃料電池の出口側の地点Cにおいてガスリークを除々に増加させ、時刻ｔ２においてほとんどをガスリークさせてみた。即ち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、水素ガスの流出量は、３５→８５→２３０（L／min）であった。

この場合、２次圧力センサＳ１の出力値（2nd Pressure）Mは、３次圧力センサＳ２の出力値（３nd Pressure）Ｎには、燃料電池の出口側の地点Cにおけるガスリークの影響は顕著に表れない。よって、２次圧力センサＳ１や３次圧力センサＳ２の出力値では、燃料電池の出口側の地点Cのガスリークを精度よく検知することは難しい。

しかし、循環ポンプ２５の駆動電流Ｚには、燃料電池の出口側の地点Cにおけるガスリークの影響が顕著に表れている。即ち、時間t１からの燃料電池の出口側の地点Cにおけるガスリークの増加に対応して、循環ポンプ２５の駆動電流Ｚが増加し、ほとんどガスがリークした時間ｔ２で、循環ポンプ２５の駆動電流Ｚも最大値となっていることを示している。これは、ガスリークによって循環ポンプ２５を挟む上流側の圧力が比較的低く、下流側が高くなり、循環ポンプ２５の仕事量が増大し、駆動電流Ｚが大きくなったからと考えられる。

以上のように燃料電池の出口側の地点Cのガスリークは、水素循環ポンプ２５の駆動電流に基づいて検知することができることを見出し、具体的には次のように処理している。
図１１には、以上の原理に基づく燃料電池の出口側の地点Cのガスリークの検知処理を示す、ガスリーク検知処理プログラムのフローチャートが示されている。なお、本プログラムは、電源が投入されたときから所定時間毎に繰り返し実行される。

本プログラムがスタートすると、ステップ５２２で、本プログラムで使用する変数Ｋ、Ｃを０に初期化する。なお、本プログラムでは、ガスリークの検知を複数回判定するものであり、Ｃは、この判定回数をカウントするための変数である。また、本プログラムでは、ガスリークと判定されても、連続して所定回数ガスリークと判定されたときに、ガスリークであると最終的に結論するものであり、Ｋは、ガスリークと連続判定された回数をカウントするための変数である。

ステップ５２４で、変数Ｃを１インクリメントし、ステップ５２６で、駆動電流検出センサＳ１０により検出された循環ポンプ２５の駆動電流Ｉを取り込み、ステップ５２８で、循環ポンプ２５の駆動電流Ｉが所定の閾値Ｉ0以上か否かを判断する。
ここで、閾値Ｉ０は、上記図１１を用いて説明した実験から得られた、燃料電池システムが正常に発電動作しているときの循環ポンプ２５の駆動電流と、ガスリークによって増加した駆動電流との間の値である。

循環ポンプ２５の駆動電流Ｉが所定の閾値Ｉ0未満と判断された場合には、ガスリークしていないと判断でき、ステップ５３０で、変数Ｋを０に初期化して、ステップ５３６で、変数Ｃが、予定される総判定回数Ｃ0となったか否かを判断する。
変数Ｃが、予定される総判定回数Ｃ0でない場合には、ステップ５２４に戻って、以上の処理（ステップ５２４〜５３６）を繰り返す。

一方、ステップ５２８で、循環ポンプ２５の駆動電流Ｉが所定の閾値Ｉ0以上と判断された場合には、ガスリークが発生していると判断でき、ガスリークが発生していると判断したことを連続してカウントするため、ステップ５３２で、変数Ｋを１インクリメントし、ステップ５３４で、変数Ｋが所定値Ｋｎとなったか否かを判断する。変数Ｋが所定値Ｋｎとなっていない場合には、ガスリークが発生していると判断したことを連続して所定値カウントしていないので、ステップ５３６に進む。

しかし、変数Ｋが所定値Ｋｎとなった場合には、ガスリークが発生していると判断したことを連続して所定値カウントしたので、ステップ５３８で、異常停止モード（例えば、循環ポンプ２５を停止する等）を実行して、安全に燃料電池を停止する。

なお、上記ステップ５３６で、変数Ｃが、予定される総判定回数Ｃ0となった場合には、減圧電磁弁２３の状態を総判定回数Ｃ０判定する内に、ガスリークが発生していると判断したことを連続して所定値カウントしていないので、ガスリークが発生していないと判定することができるので、本プログラムを終了する。

以上説明したように本実施の形態は、循環ポンプ２５の駆動電流に基づいて、燃料電池の出口側の地点Cにガスリークが発生しているか否かを判断するので、ガスリークが発生した場合、これを迅速に検知することができる。また、ガスリーク発生か否かを所定時間毎に判断するので、これにより、ガスリークの早期発見と、これに起因する燃料電池の危険予知が行える。

前述した実施の形態では、異常を検知した場合には、上記異常停止モードを実行すると共に、警告ランプを更に備え、警告ランプを点灯させたり、ディスプレイを備え、ディスプレイに燃料電池の出口側の地点Cにガスリークが発生していていることを警告表示したり、スピーカを備え、スピーカを介して燃料電池の出口側の地点Cにガスリークが発生していることを音声により報知したり、するようにしてもよい。これにより利用者等に注意を促すことができる。

この発明の燃料電池システム１を示すブロック図である。 燃料電池用セパレータを示す全体正面図である。 燃料電池セパレータで構成された燃料電池スタックの部分断面平面図（Ａ‐Ａ断面図）である。 燃料電池セパレータで構成された燃料電池スタックの部分断面側面図（Ｂ‐Ｂ断面図）である。 燃料電池セパレータの部分断面側面図（Ｃ‐Ｃ断面図）である。 燃料電池用セパレータの全体背面図である。 単位セルの断面図である。 燃料電池スタックの部分平面図である。 燃料電池システムの制御系のブロック図である。 燃料電池システムにおける主として水素ガスの循環する流路を示した図である。 燃料電池の出口側の地点Cのガスリークさせた場合の、循環ポンプの駆動電流と、二次圧センサ及び三次圧センサの出力電流と対比させて示すグラフである。 ガスリーク検知処理プログラムを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 燃料電池システム
１００ 燃料電池スタック（燃料電池）
２０１Ａ、２０１Ｂ 燃料ガス供給流路（供給路）
２０４ 循環流路（循環路）
２５ 循環ポンプ
Ｓ１０ 駆動電流検出センサ（電流検出手段）
２００ 制御装置（判断手段）

Claims (2)

1. 燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
   前記燃料室に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
   前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
   前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記供給路に循環させる循環ポンプと、
   前記循環ポンプの駆動電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された前記ポンプの駆動電流に基づいて、前記循環路から前記燃料ガスが漏れているか否かを判断する判断手段と、
   を備えた燃料電池システム。
2. 燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池における前記燃料室に供給路を介して燃料ガスを供給し、前記燃料室の燃料ガスを循環ポンプにより循環路及び供給路を介して前記燃料室に循環する燃料電池システムにおける燃料ガス漏れの判定方法であって、
   前記循環ポンプの駆動電流を検出し、
   前記検出された前記ポンプの駆動電流に基づいて、前記循環路から前記燃料ガスが漏れているか否かを判断する、
   燃料電池システムにおける燃料ガス漏れの判定方法。

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