JP2008097966A - 燃料電池システム、および、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不純物が一部のセルに蓄積することを抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料電池スタックの発電中に、（ｉ）燃料ガス供給部の制御状態を燃料ガスの供給量の少ない第１制御状態に設定することによって、アノードガス流路を通り抜けて排ガス室内に流入した未消費の燃料ガスを複数のアノードガス流路に逆流させ、排ガス室内を減圧する第１の処理と、（ｉｉ）第１の処理の後に燃料ガス供給部の制御状態を供給量の多い第２制御状態に設定することによって、排ガスを、全ての前記アノードガス流路から減圧後の排ガス室に流入させる第２の処理と、を繰り返し実行する
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池システム、および、その制御方法に関するものである。

循環させずに燃料ガスを燃料電池に供給する技術が知られている。このような燃料電池システムは、燃料ガス非循環型の燃料電池システムとも呼ばれている。また、このような燃料ガス非循環型の燃料電池システムの燃料ガス排出部にバッファを設け、燃料電池内部の不純物をバッファに拡散させる技術も知られている。

特開２００５−２４３４７７号公報 特開２００５−１１６２０５号公報 特開平９−３１２１６７号公報

ところで、複数のセルのそれぞれのアノードガス流路を並列に接続して、複数のセルに対する燃料ガスの供給および排ガスの排出を行う技術が、しばしば、利用されている。ここで、セルの通気抵抗（圧損）にはバラツキがあり得る。すると、通気抵抗の小さいセルからの排ガスが、排ガスのマニホールドを介して通気抵抗の高いセルへ逆流し、一部のセルに不純物が蓄積する場合があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、不純物が一部のセルに蓄積することを抑制することができる技術を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の燃料電池システムは、アノードガス流路を備えるセルを複数積層した燃料電池スタックであって、前記複数のセルのそれぞれの前記アノードガス流路が入口マニホールドと出口マニホールドとの間で並列に接続されている燃料電池スタックと、前記入口マニホールドに燃料ガスを供給する燃料ガス供給部であって、前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給量の少ない第１制御状態と、前記供給量の多い第２制御状態とを取ることが可能な燃料ガス供給部と、前記出口マニホールドを含むガス室であって、前記アノードガス流路から排出されたガスが流入する空間を形成する排ガス室と、前記燃料ガス供給部の制御状態を制御する供給制御部と、を備え、前記供給制御部は、前記燃料電池スタックの発電中に、（ｉ）前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定することによって、前記アノードガス流路を通り抜けて前記排ガス室内に流入した未消費の燃料ガスを前記複数のアノードガス流路に逆流させ、前記排ガス室内を減圧する第１の処理と、（ｉｉ）前記第１の処理の後に前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定することによって、排ガスを、全ての前記アノードガス流路から減圧後の前記排ガス室に流入させる第２の処理と、を繰り返し実行する。

この燃料電池システムによれば、燃料ガス供給部の制御状態を供給量の少ない第１制御状態に設定することによって排ガス室内を減圧し、次に、制御状態を供給量の多い第２制御状態に設定することによって、排ガスを、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させるので、不純物が一部のセルに蓄積することを抑制することができる。

上記燃料電池システムにおいて、前記排ガス室の容量は、前記入口マニホールドと前記出口マニホールドとの間に存在する前記複数のアノードガス流路の容量の合計よりも大きいことが好ましい。

この構成によれば、複数のアノードガス流路からの排ガスを排ガス室に流入させることが容易であるので、不純物が一部のセルに蓄積することを抑制することが容易である。

上記各燃料電池システムにおいて、前記排ガス室は、前記出口マニホールドと、前記出口マニホールドの下流側に接続された貯留タンクと、を含むこととしてもよい。

この構成によれば、排ガス室の容量を大きくすることが容易である。

上記各燃料電池システムにおいて、前記供給制御部は、所定の第１時間だけ前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に連続的に維持し、所定の第２時間だけ前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に連続的に維持することとしてもよい。

この構成によれば、制御状態の制御を簡単に行うことができる。

上記各燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガス供給部から前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの流れを遮断可能な供給遮断弁を有し、前記供給制御部は、前記供給遮断弁を閉じることによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定し、前記供給遮断弁を開けることによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定することとしてもよい。

この構成によれば、供給遮断弁の開閉状態の制御によって、燃料ガス供給部の制御状態を切り換えることができる。

上記各燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガスの圧力を減圧させる調圧弁を有し、前記供給制御部は、前記調圧弁の圧力設定値を比較的低い第１圧に設定することによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定し、前記調圧弁の圧力設定値を比較的高い第２圧に設定することによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定し、前記圧力設定値を前記第１圧から前記第２圧へ変化させる途中で、前記圧力設定値を、前記第１圧と前記第２圧との間の圧力に設定することが好ましい。

この構成によれば、圧力設定値を第１圧から前記第２圧へ変化させる途中で、圧力設定値が第１圧と第２圧との間の圧力に設定されるので、燃料電池スタックが受ける圧力が急激に上昇することを抑制できる。

上記各燃料電池システムにおいて、さらに、前記排ガス室に接続されるとともに、前記排ガス室内のガスを、前記アノードガス流路および前記排ガス室の外へ排出するための排出バルブと、前記排ガス室内のガスを排出するために前記排出バルブを開けるパージ処理部と、を備えることとしてもよい。

この構成によれば、過剰な量の不純物がアノードガス流路および排ガス室に蓄積することを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法または装置、その燃料電池システムを備えた車両、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。

次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム９００を示す説明図である。この燃料電池システムは、燃料ガス供給部２００と、燃料電池スタック１００と、貯留タンク３００と、排出遮断弁４００と、を備えている。燃料ガス供給部２００は、水素タンク２１０と、供給遮断弁２２０と、調圧弁２３０と、を有している。

燃料電池スタック１００（以下、単に「スタック１００」とも呼ぶ）は、複数のセル３０を積層したスタック構造を有している。セル３０は、水素と酸素とを用いた電気化学反応によって発電する。セル３０は、アノードアセンブリ１０と、カソードアセンブリ２０とを有している。アノードアセンブリ１０とカソードアセンブリ２０との間には、図示しない電解質層が挟まれている。電解質層は、例えば、固体高分子電解質で構成されている。

アノードアセンブリ１０は、電解質層に接するアノード電極（図示せず）と、水素を含む燃料ガス（本実施例では水素ガス）が流れるアノードガス流路１４と、アノードガス流路１４の上流側と連通するアノード流入路１２と、アノードガス流路１４の下流側と連通するアノード流出路１６と、を有している。燃料ガスは、アノードガス流路１４を流れることによって、図示しないアノード電極に供給される。アノード流入路１２は、他のセル３０のアノード流入路１２と組み合わされて、アノード入口マニホールド１１２を形成する。同様に、アノード流出路１６は、他のセル３０のアノード流出路１６と組み合わされて、アノード出口マニホールド１１４を形成する。複数のセル３０のそれぞれのアノードガス流路１４は、アノード入口マニホールド１１２とアノード出口マニホールド１１４との間で並列に接続されている。

カソードアセンブリ２０は、電解質に接するカソード電極（図示せず）と、酸素を含む酸化ガス（本実施例では空気）が流れるカソードガス流路２４と、カソードガス流路２４の上流側と連通するカソード流入路２２と、カソードガス流路２４の下流側と連通するカソード流出路２６と、を有している。酸化ガスは、カソードガス流路２４を流れることによって、図示しないカソード電極に供給される。カソード流入路２２は、他のセル３０のカソード流入路２２と組み合わされて、カソード入口マニホールド（図示せず）を形成する。このカソード入口マニホールドには、図示しないエアポンプが接続されており、酸化ガスとしての空気が供給される。また、カソード流出路２６は、他のセル３０のカソード流出路２６と組み合わされて、カソード出口マニホールド（図示せず）を形成する。

スタック１００のアノード入口マニホールド１１２には、アノードガス供給路８２を介して、燃料ガス供給部２００が接続されている。燃料ガス供給部２００の水素タンク２１０と供給遮断弁２２０と調圧弁２３０とは、この順番に直列に接続されている。そして、調圧弁２３０の下流側にアノードガス供給路８２が接続されている。水素タンク２１０には水素ガスが高圧で貯蔵されている。供給遮断弁２２０を開けることによって、水素タンク２１０から燃料電池スタック１００（アノード入口マニホールド１１２）へ燃料ガス（水素ガス）が供給される。調圧弁２３０は、燃料ガスの圧力を、圧力設定値まで低減させる。調圧弁２３０の下流側の圧力が圧力設定値よりも低い場合には、調圧弁２３０を介してスタック１００へ燃料ガスが供給される。一方、調圧弁２３０の下流側の圧力が圧力設定値よりも高い場合には、調圧弁２３０を介したガスの流れが遮断される。調圧弁２３０の下流側の圧力は水素の消費に応じて低下するので、スタック１００には、水素の消費に応じて燃料ガスが供給される。

このように、燃料ガス供給部２００によってアノード入口マニホールド１１２に印加され得る燃料ガスの圧力の最大値である出力可能圧は、調圧弁２３０によって調整される。すなわち、出力可能圧は、調圧弁２３０の圧力設定値と同じである。また、供給遮断弁２２０が閉じられている場合には、調圧弁２３０の圧力設定値とは無関係に、出力可能圧はゼロである。

出力可能圧を低減させれば、燃料ガス供給部２００からスタック１００への燃料ガスの単位時間当たりの供給量は少なくなる（以下、単位時間当たりの供給量のことを単に「供給量」とも呼ぶ）。逆に、出力可能圧を上昇させれば、燃料ガスの供給量は多くなる。このように、図１の燃料ガス供給部２００は、出力可能圧を変化させることによって、燃料ガス供給量の少ない第１制御状態と、燃料ガス供給量の多い第２制御状態と、を取ることが可能である。

なお、アノード入口マニホールド１１２内の実際の圧力は、出力可能圧とは異なる値であり得る。例えば、出力可能圧を低減させた場合であっても、スタック１００による水素の消費量が少ない場合には、アノード入口マニホールド１１２内の実際の圧力が出力可能圧よりも高い値に維持され得る。また、出力可能圧を上昇させた場合であっても、アノードガス流路１４や後述する貯留タンク３００の容量が大きい場合には、アノード入口マニホールド１１２内の実際の圧力が出力可能圧まで上昇するのに長時間を要し得る。

スタック１００のアノード出口マニホールド１１４には、アノード排ガス排出路８４を介して排出遮断弁４００が接続されている。アノード排ガス排出路８４の途中には、貯留タンク３００が設けられている。ここで、燃料ガス供給部２００（調圧弁２３０）の下流側から、スタック１００（アノードガス流路１４）および貯留タンク３００を介して、排出遮断弁４００の上流側までのガス流路の全体を、アノード連通システムＡＳと呼ぶ。このアノード連通システムＡＳは、アノードガス流路１４と常時連通する流路の全体を示している。なお、排出遮断弁４００を閉じている場合には、アノード連通システムＡＳから外部へのガスの流れが遮断される。ただし、燃料ガスは、燃料ガス供給部２００からアノード連通システムＡＳへ供給され得る。

ところで、スタック１００からのアノード排ガスは、不純物を含み得る。ここで、不純物とは、電気化学反応に利用される燃料成分（例えば、水素）以外の成分を意味する。不純物としては、例えば、スタック１００に供給された燃料ガスに含まれていた不純物や、電気化学反応に伴って生じた水蒸気や、カソード側から電解質膜を透過してきた窒素等がある。このような不純物は発電に消費されないので、排出遮断弁４００を閉じている場合には、アノード連通システムＡＳ内の不純物の量が徐々に増加する。排出遮断弁４００を開ければ、貯留タンク３００内のガスが排出遮断弁４００の下流側に排出される。これにより、不純物をアノード連通システムＡＳの外に排出することができる。このような排出は「パージ」とも呼ばれている。このようなパージは、不純物の量が増大したことに応じて実行される。なお、排出遮断弁４００の下流側の構成としては、任意の構成を採用可能である。本実施例では、排出遮断弁４００の下流側は、大気と連通している。

制御部５００は、燃料電池システム９００の全体の動作を制御する。特に、制御部５００は、供給遮断弁２２０と、調圧弁２３０と、排出遮断弁４００と、の動作を制御する。制御部５００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリ（例えば、ＲＡＭおよびＲＯＭ）とを有するコンピュータである。ＣＰＵはプログラムを実行することによって、燃料電池システム９００を制御するための種々の機能を実現する。メモリには、供給制御モジュール５１０と、パージ処理モジュール５２０とが格納されている。これらのモジュールは、ＣＰＵによって実行されるプログラムである。

図２は、燃料電池システム９００の動作の比較例を示す説明図である。図中ではガスの流れが矢印ＧＦｃで示されている。この比較例では、供給遮断弁２２０が「開」に維持され、調圧弁２３０の圧力設定が「一定値」に維持され、排出遮断弁４００が「閉」に維持される。この状態でスタック１００は発電を行う。燃料ガスの供給開始当初には、貯留タンク３００には、スタック１００を通り抜けた未消費の燃料ガスが流入する。その後、貯留タンク３００内の圧力が高くなることに応じて、貯留タンク３００へのガスの流入量が小さくなる。スタック１００には、水素の消費に応じて、燃料ガス供給部２００から新たな燃料ガスが供給される。そして、アノードガス流路１４の上流側から下流側へ向かって燃料ガスが流れる。

ここで、複数のセル３０のうちの１つのセル３０ｘ（高圧損セル３０ｘとも呼ぶ）のアノードガス流路１４の通気抵抗（圧損）が、残りの全てのセル３０と比べて高いと仮定する。このような通気抵抗の差は、例えば、セル３０の個体差や、アノードガス流路１４の内部に水が蓄積することに起因して生じる。

このような通気抵抗の差に起因して、高圧損セル３０ｘのアノードガス流路１４の下流側の圧力は、残りのセル３０のアノードガス流路１４の下流側の圧力よりも低くなる。そして、高圧損セル３０ｘからの排ガスがアノード出口マニホールド１１４へ排出されずに、残りのセル３０からのアノード排ガスが、アノード出口マニホールド１１４を介して、高圧損セル３０ｘに逆流する。アノード排ガスには水素以外の不純物が多く含まれている、すなわち、高圧損セル３０ｘには他のセル３０から不純物が流入する。高圧損セル３０ｘに流入した不純物は、ガスの流れによって、アノードガス流路１４の内の最も圧力が低い位置（以下「最低圧位置ＬＰ」とも呼ぶ）に集まる。その結果、最低圧位置ＬＰでは、不純物ＩＭの濃度が局所的に高くなり、アノード電極の最低圧位置ＬＰの付近では水素が局所的に不足する。局所的な水素不足は、カソード電極の局所的な劣化を引き起こし得る。これは、アノード電極から供給されるプロトンの量が不足することによって、カソード電極自体が局所的に酸化するからである。例えば、カソード電極に含まれるカーボンが酸化して一酸化炭素に変化する場合がある。また、局所的な不純物ＩＭの濃度の上昇に起因するセル電圧の変化は小さいので、このようなカソード電極の局所的な劣化を検出することは難しい。

そこで、本実施例では、制御部５００（図１）は、セル３０の通気抵抗（圧損）にバラツキがある場合であっても、一部のセル３０に不純物が集中しないように、燃料電池システム９００を制御する。図３は、ガス供給制御処理の手順を示すフローチャートである。また、図４は、ガス供給制御処理による燃料電池システム９００の状態の変化を示すタイミングチャートである。制御部５００は、図３の手順に従って、供給遮断弁２２０と調圧弁２３０と排出遮断弁４００とを制御する。

図３の最初のステップＳ１００では、供給制御モジュール５１０（図１）は、燃料ガス供給部２００の制御状態を燃料ガス供給量の多い第２制御状態に設定し、スタック１００に対する燃料ガスの供給と、スタック１００による発電と、を開始する。具体的には、供給制御モジュール５１０は、スタック１００に対する燃料ガスの出力可能圧を、予め設定された比較的高い圧力に設定する。図５は、第２制御状態の燃料電池システム９００を示す説明図である。図中ではガスの流れが矢印ＧＦ２で示されている。第１実施例では、供給制御モジュール５１０は、供給遮断弁２２０を開けることによって、出力可能圧を「高圧」に設定する。その結果、燃料ガス供給量が多くなる。なお、調圧弁２３０の圧力設定は所定の圧力に設定されている。以後、この圧力設定は一定に保たれる。また、排出遮断弁４００は閉じられている。これらにより、水素タンク２１０から燃料ガスがスタック１００に供給される。そして、貯留タンク３００には、スタック１００を通り抜けた未消費の燃料ガスが流入する。

図３の次のステップＳ１１０では、供給制御モジュール５１０は、燃料ガス供給部２００の制御状態を燃料ガス供給量の少ない第１制御状態に設定し、貯留タンク３００内の圧力を低減させる。具体的には、供給制御モジュール５１０は、スタック１００に対する燃料ガスの出力可能圧を、予め設定された比較的低い圧力に設定する。図６は、第１制御状態の燃料電池システム９００を示す説明図である。図中ではガスの流れが矢印ＧＦ１で示されている。第１実施例では、供給制御モジュール５１０は、供給遮断弁２２０を閉じることによって、出力可能圧をゼロに設定する。なお、排出遮断弁４００は閉じられている。発電によって水素が消費されると、貯留タンク３００に蓄積された水素を含むガスがアノード排ガス排出路８４を逆流して全てのアノードガス流路１４に流入する。その結果、貯留タンク３００内の圧力が低下する。なお、各セル３０は、逆流ガスに含まれる水素を用いて発電を継続する。

図３の次のステップＳ１２０では、供給制御モジュール５１０（図１）は、再び、燃料ガス供給部２００の制御状態を第２制御状態に設定する。この処理は、ステップＳ１００の処理と同じである。その結果、燃料電池システム９００の状態は、再び、図５に示す状態となる。ここで、貯留タンク３００内は、上述のステップＳ１１０の処理によって、減圧されている。その結果、アノード排ガス（不純物）が、高圧損セル３０ｘに逆流せずに、全てのセル３０から貯留タンク３００に流入する。特に、高圧損セル３０ｘからも、アノード排ガス（不純物）が貯留タンク３００に流入する。このようにして、貯留タンク３００には、全てのセル３０からの不純物が流入する。

なお、アノード出口マニホールド１１４から貯留タンク３００を介して排出遮断弁４００の上流側までの流路の全体は、特許請求の範囲における「排ガス室」に相当する。換言すれば、アノード出口マニホールド１１４とアノード排ガス排出路８４と貯留タンク３００との全体が「排ガス室」に相当する。

図３の次のステップＳ１３０では、パージ処理モジュール５２０（図１）が、パージ条件が成立するか否かを判定する。パージ条件は、アノード連通システムＡＳ内の不純物の量が多いことを表す条件である。本実施例では、排出遮断弁４００が連続して閉じられている時間が所定時間を超えていることをパージ条件として採用している。

パージ条件が成立していない場合には、処理は、再び、ステップＳ１１０に移行する。そして、パージ条件が成立するまで、ステップＳ１１０、Ｓ１２０が繰り返し実行される。これにより、高圧損セル３０ｘからも不純物が貯留タンク３００へ繰り返し排出されるので、不純物が高圧損セル３０ｘに集中することが抑制される。また、貯留タンク３００には、発電で消費されなかった水素が貯留されている。その結果、貯留タンク３００内では、不純物が水素によって希釈される。従って、ステップＳ１１０では、貯留タンク３００からアノードガス流路１４へ不純物を含む水素ガスが供給されるが、図２の比較例のように不純物が一部のセルに蓄積することは抑制される。

図４には、ステップＳ１１０、Ｓ１２０が繰り返し実行された場合の燃料電池システム９００の状態の変化が示されている。第１実施例では、供給遮断弁２２０は、所定の第１時間Ｔ１だけ連続的に閉じられ（Ｓ１１０）、そして、所定の第２時間Ｔ２だけ連続的に開けられる（Ｓ１２０）。

貯留タンク３００内の不純物濃度は以下のように変化する。ステップＳ１１０からステップＳ１２０へ切り替わった直後には、不純物が全てのセル３０から貯留タンク３００に流入するので、不純物濃度が階段状に上昇する。その後、ステップＳ１２０が終了するまでは、不純物濃度は、大きく変化せずに維持される。この理由は以下の通りである。ステップＳ１２０の開始当初、すなわち、出力可能圧を高めることによる排出の当初（燃料ガス供給量を増大させることによる排出の当初）、アノードガス流路１４内に蓄積済みの不純物が、新たに供給された燃料ガスによって押し出される。その結果、排ガス中の不純物濃度が高い。しかし、その後に排出される排ガスは、未消費の燃料ガスを多く含んでいる。また、後に排出される排ガスには、アノードガス流路１４内に新たに生じた（流入した）不純物が含まれるが、その量は比較的少ない。その結果、排ガス中の不純物濃度は、燃料ガス供給量の増大による排出の当初が高く、その後、低下する。また、貯留タンク３００内の圧力が高くなった後には、貯留タンク３００へのガスの流入量が減少する。これらの結果、供給遮断弁２２０を開けた当初に不純物濃度が大きく上昇し、その後の変化は小さくなる。

なお、ステップＳ１２０からステップＳ１１０へ切り替わった後も、不純物濃度は、大きく変化せずに維持される。この理由は、ステップＳ１１０では、貯留タンク３００からのガス流出に起因して、不純物濃度を変化させるようなガスの貯留タンク３００への流入が抑制されるからである。以後、これらの処理（ステップＳ１１０、Ｓ１２０）が繰り返されることによって、貯留タンク３００内の不純物濃度は徐々に高くなる。

セル電圧は、以下のように変化する。ステップＳ１２０では、新しい燃料ガスが水素タンク２１０からスタック１００に供給される。その結果、セル電圧は所定の値に維持される。一方、ステップＳ１１０では、不純物を含む水素ガスが貯留タンク３００からスタック１００に供給される。その結果、セル電圧は、所定の値と比べて、若干低下する。この低下は、貯留タンク３００内の不純物濃度が高いほど、大きくなる。

次に、パージ条件が成立している場合について説明する。この場合には、パージ処理モジュール５２０（図１）は、図３のステップＳ１４０で、排出遮断弁４００を開けて、貯留タンク３００内のガスを排出遮断弁４００の下流側に排出する。これにより、不純物が外部に排出される。排出遮断弁４００を介したガス排出によって、調圧弁２３０を介して新たな燃料ガスがスタック１００に供給される。そして、貯留タンク３００には、スタック１００を通り抜けた未消費の燃料ガスが流入する。

図４には、ステップＳ１４０が実行された時の燃料電池システム９００の状態が示されている。第１実施例では、パージ処理モジュール５２０（図１）は、ステップＳ１２０で供給遮断弁２２０が開けられた後に、排出遮断弁４００を所定時間だけ開ける。これにより、貯留タンク３００内のガス（不純物）が排出遮断弁４００の下流側に排出され、そして、未消費の燃料ガスがアノードガス流路１４を通って貯留タンク３００に流入する。その結果、貯留タンク３００内の不純物濃度は低減する。そして、アノード連通システムＡＳ内の不純物の総量も減少する。

なお、パージは、スタック１００が発電を継続できるように、実行されることが好ましい。例えば、出力可能圧が比較的高い圧力（高圧）に設定された状態で（燃料ガス供給量が多い第２制御状態で）、排出遮断弁４００を開けることが好ましい。こうすれば、パージの間に新たな燃料ガスがスタック１００へ供給されるので、パージに起因して水素が欠乏することを抑制できる。さらに、出力可能圧が比較的高い圧力（高圧）に設定され、そして、アノードガス流路１４内の圧力が十分に上昇した後に、排出遮断弁４００を開けることが特に好ましい。こうすれば、パージに起因して水素が欠乏することを適切に抑制できる。また、排出遮断弁４００が開状態に維持される時間は、パージに起因して水素が欠乏することがなく、かつ、アノード連通システムＡＳ内に残る不純物の総量が過剰に多くならないように、予め実験的に設定しておけばよい。

パージが終了した後、処理は再び図３のステップＳ１１０に移行する。以後、上述の処理が繰り返し実行される。

以上のように、第１実施例では、燃料ガス供給部２００の制御状態を燃料ガス供給量の少ない第１制御状態に設定することによって貯留タンク３００内を減圧し、次に、その制御状態を燃料ガス供給量の多い第２制御状態に設定することによって、アノード排ガスを全てのセル３０から貯留タンク３００に流入させている。従って、不純物が一部のセル３０（例えば、高圧損セル３０ｘ）に蓄積することを抑制することができる。その結果、燃料電池の出力電圧が低下することを抑制できる。

また、不純物が一部のセルに蓄積することが抑制されるので、アノードガス流路において不純物濃度が局所的に過剰に高くなることも抑制される。その結果、カソード電極の局所的な劣化を抑制することが可能となる。

また、第１実施例では、供給制御モジュール５１０は、ステップＳ１１０の処理（第１の処理）、および、ステップＳ１２０の処理（第２の処理）のそれぞれを、所定の周期で実行している。その結果、出力可能圧の制御を簡単に行うことができるので、出力可能圧を制御するための供給制御モジュール５１０の構成を簡単なものにすることができる。

Ｂ．第２実施例：
図７は、ガス供給制御処理の第２実施例を説明するタイミングチャートである。第２実施例では、供給制御モジュール５１０（図１）は、供給遮断弁２２０の開閉状態の代わりに、調圧弁２３０の圧力設定を変動させる。供給遮断弁２２０は「開」に維持される。

図７に示すように、供給制御モジュール５１０（図１）は、調圧弁２３０の圧力設定値を、予め設定された第１圧（低圧）と第２圧（高圧）との間で、周期的に変動させる。ここで、圧力設定値が第２圧から第２圧まで下げられる第１時間Ｔ１０、および、圧力設定値が第１圧から第２圧まで上げられる第２時間Ｔ２０は、それぞれ予め設定されている。

第２実施例においても、圧力設定値を低減することによって、燃料ガス供給量を低減することができる。その結果、上述のステップＳ１１０（図３、図６）と同様に、貯留タンク３００内の圧力が下がる。そして、その後に、圧力設定値を上昇させることによって、燃料ガス供給量を増大させることができる。その結果、上述のステップＳ１２０（図３、図４）と同様に、アノード排ガス（不純物）が、全てのセル３０から貯留タンク３００に流入する。これらの結果、上述の第１実施例と同様に、不純物が一部のセル３０（例えば、高圧損セル３０ｘ）に蓄積することを抑制することができる。なお、図７の例では、第１圧はゼロよりも大きな値に設定されているが、第１圧をゼロに設定してもよい。

また、ガス供給制御処理の第２実施例では、供給制御モジュール５１０（図１）は、圧力設定値を滑らかに変動させる。すなわち、単位時間当たりの圧力設定値の変化が過剰に大きくならないように、圧力設定値が制御される。その結果、スタック１００の構成要素（例えば、電解質層）にかかる力が急激に変動することが抑制されるので、スタック１００が圧力変動に起因して劣化することを抑制できる。

なお、圧力設定値（すなわち、出力可能圧）の変動のパターンとしては、図７に示すパターンに限らず、種々のパターンを採用可能である。例えば、圧力設定値が階段状に変化してもよい。一般には、出力可能圧を第１圧（低圧）から第２圧（高圧）へ変化させる際には、第１圧から第２圧へ即座に出力可能圧を変化させるのではなく、第１圧から第２圧へ変化させる途中で、出力可能圧が中間圧（第１圧と第２圧との間の圧力）に設定されることが好ましい。そして、徐々に高くなるように設定された複数の中間圧を経て、第１圧（低圧）から第２圧（高圧）へ、出力可能圧を変化させることが特に好ましい。また、出力可能圧を第２圧（高圧）から第１圧（低圧）へ変化させる際には、中間圧を経て第２圧から第１圧へ出力可能圧を変化させることが好ましい。そして、徐々に低くなるように設定された複数の中間圧を経て、第２圧（高圧）から第１圧（低圧）へ、出力可能圧を変化させることが特に好ましい。

ところで、スタック１００から燃料ガス供給部２００へのガスの逆流を防止するバルブ（例えば、調圧弁２３０や逆止弁）が燃料ガス供給部２００に設けられている場合には、出力可能圧が急激に低下したとしても、アノードガス流路１４内の圧力は急激には低下しない。この場合には、第２圧（高圧）から第１圧（低圧）へ中間圧を経ずに出力可能圧を変化させてもよい。

Ｃ．第３実施例：
図８は、燃料電池システムの別の構成を示す説明図である。図１に示す燃料電池システム９００との差違は、この燃料電池システム９００ａでは、貯留タンク３００が省略され、その代わりに、アノード出口マニホールド１１４ａの容量が増大されている点だけである。具体的には、容量の小さなアノード流出路１６の代わりに容量の大きなアノード流出路１６ａが設けられている。アノードアセンブリ１０ａの他の構成は、図１のアノードアセンブリ１０と同じである。すなわち、第３実施例のセル３０ａ（スタック１００ａ）と第１実施例のセル３０（スタック１００）との差違は、アノード出口マニホールド１１４ａの容量が大きい点だけである。

制御部５００は、上述の第１実施例、あるいは、上述の第２実施例と同様に、ガス供給制御処理を実行する。その結果、この燃料電池システム９００ａにおいても、圧力設定値を低減することによって、燃料ガス供給量を低減することができる。その結果、アノード出口マニホールド１１４ａ内の圧力が下がる。そして、その後に、圧力設定値を上昇させることによって、燃料ガス供給量を増大させることができる。その結果、アノード排ガス（不純物）が、全てのセル３０からアノード出口マニホールド１１４ａに流入する。これらの結果、上述の第１実施例、および、第２実施例と同様に、不純物が一部のセル３０ａに蓄積することを抑制することができる。なお、第３実施例では、アノード出口マニホールド１１４ａと、アノード排ガス排出路８４との全体が、特許請求の範囲における「排ガス室」に相当する。

また、第３実施例では、スタック１００ａとは別に貯留タンク３００を設けずに済むので、燃料電池システム９００ａの構成を簡略化することができる。また、アノードガス流路１４と、不純物を集めるタンクとして機能するアノード出口マニホールド１１４ａと、の間のガス流路長を短くすることができるので、不純物をアノード出口マニホールド１１４ａに流入させることが容易である。

Ｄ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

変形例１：
上述の各実施例において、出力可能圧の変動範囲における最大値および最小値としては、種々の値を採用可能である。セルにおける発電効率を高めるためには、最大値が大きいことが好ましい。ただし、セルに要求される耐圧強度が過剰に大きくなることを抑制するためには、最大値が小さいことが好ましい。一方、セルにおける燃料不足を抑制するためには、最小値が大きいことが好ましい。ただし、排ガス室の減圧を行うためには、最小値が小さいことが好ましい。

また、図４に示す第１実施例において、出力可能圧が低い圧力に連続的に維持される時間（第１時間Ｔ１）、および、出力可能圧が高い圧力に連続的に維持される時間（第２時間Ｔ２）のそれぞれとしては、種々の時間を採用可能である。また、図７に示す第２実施例において、出力可能圧が最大値から最小値まで下げられる時間（第１時間Ｔ１０）、および、出力可能圧が最小値から最大値まで上げられる時間（第２時間Ｔ２０）のそれぞれとしては、種々の時間を採用可能である。

セルにおける燃料ガス不足を抑制するためには、これらの第２時間Ｔ２、Ｔ２０が長いことが好ましい。ただし、これらの第２時間Ｔ２、Ｔ２０を過剰に長くすると、排ガス室の圧力が高くなった後に高圧損セルへ逆流するガスの量が多くなり得る。一方、セルにおける燃料不足を抑制するためには、これらの第１時間Ｔ１、Ｔ１０が短いことが好ましい。ただし、これらの第１時間Ｔ１、Ｔ１０が短いほど、減圧後の排ガス室の圧力が高くなるので、次に出力可能圧を上昇させた時にアノードガス流路から排ガス室へ排出されるガスの量が少なくなる。従って、一部のセルへの過剰な量の不純物の蓄積を抑制するためには、これらの第１時間Ｔ１、Ｔ１０が長いことが好ましい。

いずれの場合も、出力可能圧の変動パターンは、燃料ガス供給量を減少させることによって排ガス室を減圧し、その後、燃料ガス供給量を増大させることによって、排ガスを、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させることができるように、予め実験的に設定すればよい。例えば、減圧後の排ガス室の圧力が、出力可能圧を高めた時の任意のセル（アノードガス流路）の下流側の圧力よりも低くなるように、変動パターンを設定することが好ましい。こうすれば、排ガスを、高圧損セルからの排ガス室に流入させることが可能である。

変形例２：
上述の各実施例において、燃料ガス供給部の構成としては、図１に示す構成に限らず、燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量の少ない第１制御状態と、供給量の多い第２制御状態とを取ることが可能な、種々の構成を採用可能である。例えば、ポンプを用いて燃料ガスを圧送する燃料ガス供給部を採用してもよい。この場合には、ポンプの吐出圧を上げることによって、燃料ガス供給量の多い第２制御状態を実現し、そして、ポンプの吐出圧を下げることによって、燃料ガス供給量の少ない第１制御状態を実現することができる。

いずれの場合も、燃料ガス供給量の変動パターンは、燃料ガス供給量を減少させることによって排ガス室を減圧し、その後、燃料ガス供給量を増大させることによって、排ガスを、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させることができるように、予め実験的に設定すればよい。

変形例３：
上述の各実施例において、アノードガス流路から排ガス室へ流入する排ガス中の不純物濃度は、燃料ガス供給量の増大による排出の当初が高く、その後、低下する。従って、燃料ガス供給量の増大によって全てのアノードガス流路から排ガスを排ガス室に流入させた後に、燃料ガス供給量を減少させる前に、排ガス室から一部のアノードガス流路へガスが逆流してもよい。

また、燃料ガス供給量の増大によって新たに供給された燃料ガスの一部が、次の燃料ガス供給量の低減による排ガス室からアノードガス流路へのガス逆流の前に、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入することが好ましい。例えば、図４の実施例では、ステップＳ１２０の間に供給された燃料ガスの一部が、次のステップＳ１１０における排ガス室からアノードガス流路へのガス逆流の前に、全てのアノードガス流路から排ガス室へ流入することが好ましい。こうすれば、アノードガス流路内の不純物が排ガス室に流入せずに残留することが抑制されるので、不純物が一部のセルに蓄積することを適切に抑制することができる。なお、このようなガスの流れを実現できるような燃料ガス供給量の変動方法は、予め実験的に決定しておけばよい。

ただし、新たに供給された燃料ガスの一部の排ガス室への流入が、次の燃料ガス供給量の低減によるガス逆流の前でなくてもよい。この場合も、第２の処理によって全てのアノードガス流路から排ガス室へ排ガスが流入すれば、全てのアノードガス流路から不純物の少なくとも一部が排ガス室へ流入するので、不純物が一部のセルに蓄積することを抑制できる。

変形例４：
上述の各実施例において、供給制御モジュール５１０は、燃料ガス供給部を第１制御状態に連続的に維持する時間（以下「減少時間」とも呼ぶ。例えば、図４の第１時間Ｔ１）と、燃料ガス供給部を第２制御状態に連続的に維持する時間（以下「増大時間」とも呼ぶ。例えば、図４の第２時間Ｔ２）と、の少なくとも一方を動的に変化させてもよい。例えば、供給制御モジュール５１０は、燃料電池システムの動作状況に応じて、増大時間と減少時間との少なくとも一方を変化させてもよい。

例えば、排ガス室（例えば、図１の貯留タンク３００や、図８のアノード出口マニホールド１１４ａ）に水素濃度センサを設け、燃料ガス供給量を増大させた時の水素濃度の減少値、すなわち、不純物濃度の増加値を検出する。この不純物濃度の増加値が大きいほど、一部のセルに不純物が蓄積し易い。そこで、不純物濃度の増加値が所定の上限値よりも大きい場合には、増大時間の短縮、および、減少時間の延長、の少なくとも一方を実行してもよい。増大時間を短縮すれば、排ガス室の圧力が高くなった後に高圧損セルへ逆流するガスの量を減少させることができる。また、減少時間を延長すれば、減圧後の排ガス室の圧力が低くなるので、次に燃料ガス供給量を増大させた時にアノードガス流路から排ガス室へ排出されるガス（すなわち、不純物）の量を多くすることができる。これらによれば、燃料電池システムのおかれた環境や、燃料電池システムの個体差に拘わらずに、一部のセルに不純物が蓄積することを抑制できる。

また、供給制御モジュール５１０は、第１制御状態における燃料ガス供給量と、第２制御状態における燃料ガス供給量と、の少なくとも一方を動的に変化させてもよい。例えば、上述の不純物濃度の増加値が所定の上限値よりも大きい場合には、第２制御状態での燃料ガス供給量を増大させてもよい。こうすれば、燃料ガスの供給量が増大するので、アノードガス流路における不純物濃度が過剰に高くなることを抑制できる。また、この場合に、第１制御状態での燃料ガス供給量を減少させてもよい。こうすれば、減圧後の排ガス室の圧力が低くなるので、次に燃料ガス供給量を増大させた時にアノードガス流路から排ガス室へ排出されるガス（すなわち、不純物）の量を多くすることができる。その結果、不純物が一部のセルに蓄積することを抑制することができる。

変形例５：
上述の各実施例において、排ガス室の容量が大きいことが好ましい。排ガス室の容量が大きい場合には、排ガス室内に多量の未消費の燃料ガスを蓄積することができる。その結果、排ガス室に流入した不純物が多量の燃料ガスで希釈されるので、排ガス室からアノードガス流路へ流入するガスの不純物濃度が過剰に高くなることを抑制することができる。また、排ガス室の容量が大きいほど、アノード排ガスを全てのセルから排ガス室に流入させることが容易となる。例えば、排ガス室の容量が、入口マニホールドと出口マニホールドとの間に存在する複数のアノードガス流路の容量の合計（以下「セル合計容量」とも呼ぶ）と同じであると仮定する。すると、出力可能圧を２倍に上昇させるだけで、複数のアノードガス流路の内に存在していたガスの物質量（以下「セル内ガス量」とも呼ぶ）と同じ量のガスを、排ガス室に流入させることができる。そして、出力可能圧を２倍よりも大きな値に上昇させるだけで、新たに供給された燃料ガスの一部を、次の燃料ガス供給量の低減によるガス逆流の前に、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させることができる。排ガス室の容量がセル合計容量よりも大きい場合には、出力可能圧の最大値が最小値の２倍よりも小さくても、セル内ガス量と同じ量のガスを、排ガス室に流入させることができる。以上のように、排ガス室の容量が大きい場合には、出力可能圧の変動（すなわち、燃料ガス供給量の変動）を過剰に大きくせずに、排ガスを全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させることができる。そして、新たに供給された燃料ガスの一部を、次の燃料ガス供給量の低減によるガス逆流の前に、全てのアノードガス流路から排ガス室に流入させることが可能となる。なお、物質量は、しばしば、モルで表される。

以上により、排ガス室の容量が大きいことが好ましく、そして、排ガス室の容量がセル合計容量よりも大きいことが好ましく、排ガス室の容量がセル合計容量の３倍よりも大きいことが特に好ましく、排ガス室の容量がセル合計容量の６倍よりも大きいことが最も好ましい。ただし、装置の大きさが過剰に大きくなることを抑制するためには、排ガス室の容量がセル合計容量の３０倍未満であることが好ましく、排ガス室の容量がセル合計容量の２５倍未満であることが特に好ましく、排ガス室の容量がセル合計容量の２０倍未満であることが最も好ましい。ただし、排ガス室の容量がセル合計容量よりも小さくてもよい。

また、排ガス室の形状としては、任意の形状を採用可能である。例えば、アノード排ガス排出路８４に貯留タンク３００を接続する場合のように（図１）、断面積が途中で拡張されていてもよい。また、この代わりに、細長いチューブ状の排ガス室を採用してもよい。ただし、図１に示す実施例のように、アノード出口マニホールド１１４に接続された貯留タンクを含む排ガス室を採用すれば、排ガス室の容量を容易に大きくすることができる。

変形例６：
上述の各実施例において、パージ条件としては、アノード連通システム内の不純物の量が多いことを示す任意の条件を採用可能である。ここで、アノード連通システムとは、アノードガス流路と常時連通する流路の全体を意味している。通常は、燃料ガス供給部の下流側からアノードガス流路を介して排ガス室までの流路の全体がアノード連通システムに相当する（例えば、図１のアノード連通システムＡＳや、図８のアノード連通システムＡＳａ）。

例えば、排ガス室（例えば、図１の貯留タンク３００や、図８のアノード出口マニホールド１１４ａ）に水素濃度センサを設けることができる。ここで、水素濃度が所定値よりも低いことをパージ条件として採用してもよい。

また、不純物を排出するための排出バルブとしては、排ガス室に接続されたバルブ（例えば、図１の排出遮断弁４００や、図８の排出遮断弁４００）に限らず、アノード連通システムから外部へガスを排出可能な任意のバルブを採用可能である。すなわち、排出バルブは、アノード連通システムの任意の位置に設けることが可能である。例えば、図１のアノードガス供給路８２に排出バルブを接続してもよい。ただし、排ガス室には多くの不純物が蓄積されるので、排出バルブを排ガス室に接続することが好ましい。また、不純物は、排ガス室の内のアノードガス流路に近い部分に多く蓄積する傾向にある。従って、排ガス室のアノードガス流路に近い部分に排出バルブを接続することが好ましい。

変形例７：
上述の各実施例において、電解質の材料としては、固体高分子電解質に限らず、種々の電解質を採用可能である。例えば、固体酸化物電解質や、リン酸電解質や、アルカリ水溶液電解質や、溶融炭酸塩電解質を採用してもよい。

変形例８：
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図１の供給制御モジュール５１０の機能を、論理回路を有するハードウェア回路によって実現してもよい。

また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

本発明の一実施例としての燃料電池システム９００を示す説明図である。 燃料電池システム９００の動作の比較例を示す説明図である。 ガス供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 ガス供給制御処理による燃料電池システム９００の状態の変化を示すタイミングチャートである。 第２制御状態の燃料電池システム９００を示す説明図である。 第１制御状態の燃料電池システム９００を示す説明図である。 ガス供給制御処理の第２実施例を説明するタイミングチャートである。 燃料電池システムの別の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０ａ…アノードアセンブリ
１２…アノード流入路
１４…アノードガス流路
１６、１６ａ…アノード流出路
２０…カソードアセンブリ
２２…カソード流入路
２４…カソードガス流路
２６…カソード流出路
３０、３０ａ…セル
３０ｘ…高圧損セル
８２…アノードガス供給路
８４…アノード排ガス排出路
１００、１００ａ…燃料電池スタック
１１２…アノード入口マニホールド
１１４、１１４ａ…アノード出口マニホールド
２００…燃料ガス供給部
２１０…水素タンク
２２０…供給遮断弁
２３０…調圧弁
３００…貯留タンク
４００…排出遮断弁
５００…制御部
５１０…供給制御モジュール
５２０…パージ処理モジュール
９００、９００ａ…燃料電池システム
ＩＭ…不純物
ＬＰ…最低圧位置
ＡＳ、ＡＳａ…アノード連通システム

Claims (8)

1. 燃料ガス非循環型の燃料電池システムであって、
   アノードガス流路を備えるセルを複数積層した燃料電池スタックであって、前記複数のセルのそれぞれの前記アノードガス流路が入口マニホールドと出口マニホールドとの間で並列に接続されている燃料電池スタックと、
   前記入口マニホールドに燃料ガスを供給する燃料ガス供給部であって、前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給量の少ない第１制御状態と、前記供給量の多い第２制御状態とを取ることが可能な燃料ガス供給部と、
   前記出口マニホールドを含むガス室であって、前記アノードガス流路から排出されたガスが流入する空間を形成する排ガス室と、
   前記燃料ガス供給部の制御状態を制御する供給制御部と、
   を備え、
   前記供給制御部は、前記燃料電池スタックの発電中に、
   （ｉ）前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定することによって、前記アノードガス流路を通り抜けて前記排ガス室内に流入した未消費の燃料ガスを前記複数のアノードガス流路に逆流させ、前記排ガス室内を減圧する第１の処理と、
   （ｉｉ）前記第１の処理の後に前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定することによって、排ガスを、全ての前記アノードガス流路から減圧後の前記排ガス室に流入させる第２の処理と、
   を繰り返し実行する、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、
   前記排ガス室の容量は、前記入口マニホールドと前記出口マニホールドとの間に存在する前記複数のアノードガス流路の容量の合計よりも大きい、燃料電池システム。
3. 請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   前記排ガス室は、前記出口マニホールドと、前記出口マニホールドの下流側に接続された貯留タンクと、を含む、
   燃料電池システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   前記供給制御部は、所定の第１時間だけ前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に連続的に維持し、所定の第２時間だけ前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に連続的に維持する、
   燃料電池システム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガス供給部から前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの流れを遮断可能な供給遮断弁を有し、
   前記供給制御部は、
   前記供給遮断弁を閉じることによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定し、
   前記供給遮断弁を開けることによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定する、
   燃料電池システム。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガスの圧力を減圧させる調圧弁を有し、
   前記供給制御部は、
   前記調圧弁の圧力設定値を比較的低い第１圧に設定することによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定し、
   前記調圧弁の圧力設定値を比較的高い第２圧に設定することによって前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定し、
   前記圧力設定値を前記第１圧から前記第２圧へ変化させる途中で、前記圧力設定値を、前記第１圧と前記第２圧との間の圧力に設定する、
   燃料電池システム。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
   前記排ガス室に接続されるとともに、前記排ガス室内のガスを、前記アノードガス流路および前記排ガス室の外へ排出するための排出バルブと、
   前記排ガス室内のガスを排出するために前記排出バルブを開けるパージ処理部と、
   を備える、燃料電池システム。
8. 燃料ガス非循環型の燃料電池システムの制御方法であって、
   前記燃料電池システムは、
   アノードガス流路を備えるセルを複数積層した燃料電池スタックであって、前記複数のセルのそれぞれの前記アノードガス流路が入口マニホールドと出口マニホールドとの間で並列に接続されている燃料電池スタックと、
   前記入口マニホールドに燃料ガスを供給する燃料ガス供給部であって、前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給量の少ない第１制御状態と、前記供給量の多い第２制御状態とを取ることが可能な燃料ガス供給部と、
   前記出口マニホールドを含むガス室であって、前記アノードガス流路から排出されたガスが流入する空間を形成する排ガス室と、
   を備え、
   前記制御方法は、前記燃料電池スタックの発電中に、
   （ｉ）前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第１制御状態に設定することによって、前記アノードガス流路を通り抜けて前記排ガス室内に流入した未消費の燃料ガスを前記複数のアノードガス流路に逆流させ、前記排ガス室内を減圧する第１の処理と、
   （ｉｉ）前記第１の処理の後に前記燃料ガス供給部の制御状態を前記第２制御状態に設定することによって、排ガスを、全ての前記アノードガス流路から減圧後の前記排ガス室に流入させる第２の処理と、
   を繰り返し実行する工程を備える、方法。

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