JP2008130392A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】外気温度や外気湿度に基づいて外気に排出された水蒸気の白霧化を検出し、外気に排出された水蒸気の白霧化を防止する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池本体と、燃料電池本体からガスを排出するガス排出通路と、外気温度を測定する手段と、ガス排出通路内のガスの温度を測定する手段と、測定したガスの温度と測定した外気温度との温度差を算出する手段と、外気湿度を測定する手段と、ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを算出した温度差および測定した外気湿度に基づいて判定する判定手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電時において水を発生させる燃料電池システムに関する。

燃料電池によって生成される生成水は、水蒸気として外気に排出される。外気に排出された水蒸気は白霧化する場合がある。白霧とは、外気に排出された水蒸気が白く見えることをいう。外気に排出された水蒸気が白霧化した場合、白霧化した水蒸気は視界を遮る問題がある。また、白霧化した水蒸気は見栄えが悪いという問題もある。外気に排出された水蒸気が白霧化するのを防止するため、水蒸気を含む排ガスを加熱器で加熱する方法がある。
特開平０７−１６９４９８号公報 特開２００１−１８５１９９号公報 特開２００５−１５３８５３号公報

しかし、上記水蒸気を含む排ガスを加熱器で加熱する方法は、外気温度が低いまたは高いにかかわらず、排ガスを加熱している。また、上記水蒸気を含む排ガスを加熱器で加熱する方法は、外気湿度とは無関係に排ガスを加熱している。すなわち、上記水蒸気を含む排ガスを加熱器で加熱する方法は、外気温度や外気湿度を考慮していない。

本発明の目的は、外気温度や外気湿度に基づいて外気に排出された水蒸気の白霧化を検出し、外気に排出された水蒸気の白霧化を抑制することにある。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の燃料電池システムは、燃料電池本体と、前記燃料電池本体からガスを排出するガス排出通路と、外気温度を測定する手段と、前記ガス排出通路内のガスの温度を測定する手段と、前記測定したガスの温度と前記測定した外気温度との温度差を算出する手段と、外気湿度を測定する手段と、前記ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを前記算出した温度差および前記測定した外気湿度に基づいて判定する判定手段と、を備える。本発明の燃料電池システムによれば、ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを、ガス排出通路内のガスの温度と外気温度との温度差、外気湿度に基づいて判定することができる。そのため、ガス排出通路内のガスが外気に排出された場合に生じる水蒸気の白霧化を検出することが可能となる。

また、本発明の燃料電池システムは、前記燃料電池本体の運転温度を測定する手段と、前記測定した燃料電池本体の運転温度と前記測定した外気温度との温度差を算出する手段と、を更に備え、前記判定手段は、前記ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを前記測定した燃料電池本体の運転温度と前記測定した外気温度との温度差および前記測定した外気湿度に基づいて判定するものでもよい。本発明の燃料電池システムによれば、ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを、燃料電池本体の運転温度と外気温度との温度差、外気湿度に基づいて判定することができる。そのため、ガス排出通路内のガスが外気に排出された場合に生じる水蒸気の白霧化を検出することが可能となる。

また、本発明の燃料電池システムは、前記ガス排出通路内のガスを加熱する加熱手段を更に備え、前記判定手段は、前記水蒸気の凝縮が起こると判定された場合、前記ガス排出通路内のガスを加熱するように前記加熱手段を制御する制御手段を有するものでもよい。本発明の燃料電池システムによれば、加熱手段によりガス排出通路内のガスを加熱するため、外気に排出された水蒸気の白霧化を防止することが可能となる。

また、本発明の燃料電池システムは、前記外気に排出されるガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるときのそのガスの温度を前記測定した外気温度および前記測定した外気湿度に基づいて算出する手段と、前記測定したガスの温度と前記算出したガスの温度とを比較する手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記算出したガスの温度が、前記測定したガスの温度と同じまたは前記測定したガスの温度より高い場合、前記加熱手段の温度を上昇させ、前記算出したガスの温度が前記測定したガスの温度より低い場合、前記加熱手段の温度を低下させるものでもよい。本発明の燃料電池システムによれば、ガス排出通路内のガスの温度に応じて、加熱手段の温度を調整することにより、外気に排出するガス排出通路内のガスの温度の調整をより適切に行うことができる。

また、本発明の燃料電池システムは、前記加熱手段は、ヒーターであってもよい。また、本発明の燃料電池システムは、燃料電池本体が発生する熱を冷却させる冷却液であってもよい。

本発明によれば、外気温度や外気湿度に基づいて外気に排出された水蒸気の白霧化を検出し、外気に排出された水蒸気の白霧化を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施をするための最良の形態（以下、実施形態という）に係る燃料電池システムについて説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムを図１から図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成例を示す図である。図１において、本発明の実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池スタック１、アノードガス通路２、アノードオフガス通路３、アノードオフガス循環通路４、カソードガス通路５、カソードオフガス通路６、水素タンク７、水素ポンプ８、ポンプ９、調圧弁１０、フィルタ１１、気液分離器１２、ドレンタンク１３、排気排水弁１４、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５、ヒーター１６、温度センサ１７、電源部１８、外部センサ１９およびセンサ２０を有する。

燃料電池スタック１は、複数のセルが積層されて構成されている。各セルは電解質膜、アノード（燃料極）、カソード（空気極）、及びセパレータとから構成される。アノードとカソードとの間には、水素及び空気の流路が形成されている。

アノードガス通路２は、燃料電池スタック１のアノードに水素を含んだアノードガスを供給する通路である。カソードガス通路５は、燃料電池スタック１のカソードに空気を含んだカソードガスを供給する通路である。

水素タンク７は、アノードガス通路２にアノードガスを供給する。水素タンク７から供給されるアノードガスは、調圧弁１０により所定圧力に調整される。また、アノードガスはアノードガス通路２から燃料電池スタック１のアノードに供給されている。また、エアフィルタ１１を介して吸入されたエアは、ポンプ９（エアーコンプレッサともいう）が駆
動することにより、燃料電池システム外から供給されるカソードガスが燃料電池スタック１のカソードに供給される。

燃料電池スタック１のアノードでは、アノードガスが供給されると、アノードガスに含まれる水素から水素イオンが生成される。また、燃料電池スタック１のカソードには、空気に含まれる酸素が供給される。そして、燃料電池スタック１では、水素と酸素の電気化学反応が起こり、電気エネルギーが発生する。また、燃料電池スタック１のカソードでは、水素から生成した水素イオンと酸素とが結合することにより水が生成される。

アノードに供給されたアノードガスのうち未反応の水素及びカソードから透過する窒素等を含むガス（以下、アノードオフガスと表記する）は、燃料電池スタック１からアノードオフガス通路３に送出される。

また、カソードに供給されたカソードガスのうち未反応のガス（以下、カソードオフガスと表記する）は、燃料電池スタック１からカソードオフガス通路６に排出される。カソードオフガスは、燃料電池スタック１が生成した水を水蒸気として含んでいる。カソードから排出されたカソードオフガスは、カソードオフガス通路６を通り外気に排出される。

燃料電池スタック１のアノードから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス通路３及びアノードオフガス循環通路４を通り、水素タンク７からのアノードガスとともに再び燃料電池スタック１のアノードへ供給される。また、アノードオフガス通路３は、燃料電池スタック１のアノードから排出されたアノードオフガスを気液分離器１２に供給する。

気液分離器１２は、燃料電池スタック１のアノードから排出されたアノードオフガスに含まれる水分（液体）と水素（気体）を分離する。気液分離器１２で水分を分離された水素は水素ポンプ８によりアノードガスとしてアノードオフガス循環通路４を通り、アノードガス通路２に供給される。アノードオフガス循環通路４は、水素ポンプ８から送出されるアノードガスをアノードガス通路２に供給するための通路である。アノードオフガス循環通路４により、アノード側の循環経路が構成されている。

ドレンタンク１３は、気液分離器１２が分離した水分を貯留する。排気排水弁１４の開閉を行うことにより、ドレンタンク１３に貯留されている水はカソードオフガス通路６に送出されるとともに、アノードオフガス中の不純物（Ｎ₂）を循環経路から排出すること
が可能である。カソードオフガス通路６に送出された水は、カソードオフガス通路６を通り外気に排出される。また、排気排水弁１４は、ドレンタンク１３に貯留される水が溢れないように、あるいは不純物の濃度が高くならないように適度に開閉される。

電子制御ユニット１５は、ヒーター１６、温度センサ１７、電源部１８および外部センサ１９とそれぞれ電気的に接続されている。電子制御ユニット１５は、ヒーター１６および電源部１８の駆動を制御する。電子制御ユニット１５は、温度センサ１７が測定したカソードオフガスの温度のデータを取得する。電子制御ユニット１５は、外部センサ１９が測定した外気温度および外気湿度のデータを取得する。電子制御ユニット１５は、センサ２０と電気的に接続されている。電子制御ユニット１５は、センサ２０が測定した燃料電池スタック１の運転温度のデータを取得する。電子制御ユニット１５は、その内部にＣＰＵやＲＯＭ等を備えており、ＣＰＵはＲＯＭに記録される制御プログラムに従って各種の処理を実行する。

カソードオフガス通路６には、ヒーター１６が設けられている。ヒーター１６は、電源部１８から電力を供給され、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスを暖める（加
熱する）。温度センサ１７は、カソードオフガス通路６を介して外気に排出されるカソードオフガスの温度を測定する。温度センサ１７は、任意の位置に設けることが可能である。例えば、外気に排出される直前のカソードオフガスの温度を測定できるように温度センサ１７を設けてもよい。この場合、温度センサ１７は、外気に排出される直前のカソードオフガスの温度を測定できる。電源部１８は、ヒーター１６に電力を供給する。外部センサ１９は、外気温度および外気湿度を測定する。センサ２０は、燃料電池スタック１の運転温度を測定する。

図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明するフローチャートである。カソードオフガス通路６内のカソードオフガスが外気に排出されている間（例えば燃料電池の発電時）、本発明の実施形態に係る燃料電池システムは動作する。

まず、電子制御ユニット１５は、温度センサにより測定されたカソードオフガスの温度のデータを取得する。また、電子制御ユニット１５は、外部センサ１９により測定された外気温度のデータを取得する。本実施形態においては、外部センサ１９により測定された外気温度を測定外気温度という。更に、電子制御ユニット１５は、外部センサ１９により測定された外気湿度のデータを取得する。本実施形態においては、外部センサ１９により測定された外気湿度を測定外気湿度という。（Ｓ２０１）。

次に、電子制御ユニット１５は、カソードオフガスの温度のデータ、測定外気温度のデータおよび測定外気湿度のデータに基づいて白霧対策領域の判定を行う（Ｓ２０２）。

カソードオフガス通路６から外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気は外気により冷却される。そして、外気により冷却された水蒸気の水蒸気量が、冷却された温度の飽和水蒸気量より大きい場合、外気に排出された水蒸気は凝縮する。水蒸気は凝縮すると、最初は水滴の細かい粒となる。光の乱反射により水滴の粒を含む水蒸気は白く見える。外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気が白く視認できる状態になることを白霧対策領域という。

カソードオフガスの温度、外気温度および外気湿度と白霧対策領域との関係は、実験またはシミュレーションで求めておけばよい。例えば、図３に示すようなマップ（テーブル）を実験またはシミュレーションにより予め作成する。そして、電子制御ユニット１５は、マップから白霧対策領域の判定を行ってもよい。

図３に示すΔＴは、カソードオフガスの温度と外気温度との差である。図３に示す湿度は、外気湿度である。図３の○は、白霧対策領域であることを示している。図３の×は、白霧対策領域ではないことを示している。図３のマップを用いて、白霧対策領域の判定を行う場合、電子制御ユニット１５は、カソードオフガスの温度と測定外気温度との差であるΔＴ１を算出する。そして、電子制御ユニット１５は、図３に示すマップを参照し、ΔＴ１及び測定外気湿度が白霧対策領域にあるか否かを判定する。

白霧対策領域であると判定した場合（Ｓ２０２の処理で肯定の場合）、電子制御ユニット１５は、要求排気温度Ｔｒを算出する（Ｓ２０３）。具体的には、電子制御ユニット１５は、外気温度および外気湿度と要求排気温度Ｔｒとの関係をマップ化したマップを参照して、要求排気温度Ｔｒを算出する。要求排気温度Ｔｒとは、カソードオフガス通路６から外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気の凝縮が始まった場合のそのカソードオフガスの温度をいう。

外気温度および外気湿度と要求排気温度Ｔｒとの関係をマップ化したマップは、実験またはシミュレーションで求めておけばよい。例えば、図４に示すような外気湿度およびそ
の外気湿度における要求排気温度Ｔｒを示したマップを外気温度の数だけ作成しておく。そして、電子制御ユニット１５は、測定外気温度におけるマップを参照して、測定外気湿度に対応する要求排気温度Ｔｒを算出する。

次に、電子制御ユニット１５は、算出した要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより高いか否かを判定する（Ｓ２０４）。カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔは温度センサ１７により測定される。電子制御ユニット１５は、温度センサ１７が測定したカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔのデータを取得する。

算出した要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより高い場合、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力を増加させるように電源部１８を制御する（Ｓ２０５）。すなわち、電子制御ユニット１５は、電源部１８を制御することにより、ヒーター１６の温度を上昇させる。本実施形態においては、算出した要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔと同じ場合、算出した要求排気温度Ｔｒはカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより高いと電子制御ユニット１５は判定する。

一方、算出した要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより低い場合、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力を減少させるように電源部１８を制御する（Ｓ２０６）。すなわち、電子制御ユニット１５は、電源部１８を制御することにより、ヒーター１６の温度を低下させる。

そして、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６を通電させるように電源部１８を制御し、ヒーター１６の通電をＯＮにする（Ｓ２０７）。一方、白霧対策領域でないと判定した場合（Ｓ２０２の処理で否定の場合）、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６を通電させないように電源部１８を制御し、ヒーター１６の通電をＯＦＦにする（Ｓ２０８）。

本実施形態によれば、電子制御ユニット１５は、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度、測定外気温度および測定外気湿度に基づいて白霧対策領域であるか否かの判定を行う。白霧対策領域である場合、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６を通電させるように電源部１８を制御する。

本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池スタック１からカソードオフガス通路６に排出されたカソードオフガスは、カソードオフガス通路６内で一旦冷却される。カソードオフガスがカソードオフガス通路６内で冷却されると、カソードオフガスに含まれる水蒸気の飽和水蒸気量が下がる。すなわち、カソードオフガスに含まれる水蒸気の飽和水蒸気量は、冷却された温度の飽和水蒸気量となる。カソードオフガスに含まれる水蒸気の飽和水蒸気量が下がった場合、カソードオフガスに含まれる飽和水蒸気量を超える分の水蒸気は液体化する。液体化した水分は、液体としてカソードオフガス通路６を通り外気に排出される。

ヒーター１６の通電がＯＮになった場合、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスは暖められる。カソードオフガス通路６内のカソードオフガスが暖められた場合、暖められたカソードオフガスに含まれる水蒸気の飽和水蒸気量は上昇する。すなわち、カソードオフガスに含まれる水蒸気の飽和水蒸気量は、暖められた温度の飽和水蒸気量となる。そのため、カソードオフガス通路６内で一旦冷却され、ヒーター１６により暖められたカソードオフガスは、冷却された温度の飽和水蒸気量の水蒸気を含んでいる。カソードオフガス通路６内のカソードオフガスが外気に排出された場合、外気によりカソードオフガスは冷却される。

ヒーター１６によりカソードオフガスを暖めていない状態（冷却された状態）でカソードオフガスを外気に排出した場合、カソードオフガスに含まれる水蒸気は直ぐに凝縮する。ヒーター１６によりカソードオフガスを暖めていない状態のカソードオフガスに含まれる水蒸気の水蒸気量は飽和（または飽和に近い）となっている。そのため、外気に排出されたカソードオフガスは、外気によりさらに冷却され、飽和水蒸気量を超える分の水蒸気が凝縮する。

ヒーター１６によりカソードオフガスを暖めた状態でカソードオフガスを外気に排出した場合、カソードオフガスに含まれる水蒸気は直ぐには凝縮しない。すなわち、ヒーター１６により暖められたカソードオフガスに含まれる水蒸気は飽和とはなっていない。外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気は、カソードオフガス通路６内で一旦冷却された温度の飽和水蒸気量に達してから凝縮する。その結果、外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気が凝縮する前に、外気に排出されたカソードオフガスは離散する。そのため、外気に排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気は、白く視認できる状態とはならない。

本実施形態の燃料電池システムでは、白霧対策領域である場合にのみ、ヒーター１６の通電をＯＮにする。すなわち、白霧対策領域にある場合に限って、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度をヒーター１６によって上昇させることが可能となる。そのため、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔ、外気温度および外気湿度の状況に応じて、ヒーター１６の通電のＯＮまたはＯＦＦを調整することが可能となる。

また、本実施形態によれば、白霧対策領域でない場合は、ヒーター１６の通電をＯＦＦにする。そのため、本実施形態の燃料電池システムにおける電力の消費量を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより高い場合、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力を増加させるように電源部１８を制御する。具体的には、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力をヒーター１６の通常の電力よりも増加させるように電源部１８を制御する。ヒーター１６の通常の電力とは、Ｓ２０３からＳ２０６の処理を行わないでヒーター１６の通電をＯＮにした場合のヒーター１６の電力をいう。

また、本実施形態によれば、要求排気温度Ｔｒがカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度Ｔより低い場合、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力を減少させるように電源部１８を制御する。具体的には、電子制御ユニット１５は、ヒーター１６の電力をヒーター１６の通常の電力よりも減少させるように電源部１８を制御する。

ヒーター１６の電力をヒーター１６の通常の電力よりも増加させるように電源部１８が制御された場合、通常の電力でヒーター１６がカソードオフガス通路６内のカソードオフガスを加熱するよりも高い温度範囲でカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度は上昇する。また、ヒーター１６の電力をヒーター１６の通常の電力よりも減少させるように電源部１８が制御された場合、通常の電力でヒーター１６がカソードオフガス通路６内のカソードオフガスを加熱するよりも低い温度範囲でカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度は上昇する。

そのため、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度に応じて、ヒーター１６の電力を調整することにより、外気に排出するカソードオフガスの温度の調整をより適
切に行うことができる。さらに、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度に応じて、ヒーター１６の電力を減少させることにより、本実施形態の燃料電池システムにおける電力の消費量を抑制することが可能となる。

〈変形例１〉
上記実施形態では、電子制御ユニット１５により、カソードオフガスの温度のデータ、測定外気温度のデータおよび測定外気湿度のデータに基づいて白霧対策領域の判定が行われた。本変形例では、電子制御ユニット１５が、測定外気温度のデータ、測定外気湿度のデータおよび燃料電池スタック１の運転温度のデータに基づいて白霧対策領域の判定を行うように変形してもよい。

具体的には、図２で説明する上記実施形態に係る燃料電池システムの動作のＳ２０１の処理において、電子制御ユニット１５は、測定外気温度のデータ、測定外気湿度のデータおよび燃料電池スタック１の運転温度のデータを取得する。

さらに、図２で説明する上記実施形態に係る燃料電池システムの動作のＳ２０２の処理において、電子制御ユニット１５は、測定外気温度のデータ、測定外気湿度のデータおよび燃料電池スタック１の運転温度のデータに基づいて白霧対策領域の判定を行う。外気温度、外気湿度および燃料電池スタック１の運転温度と白霧対策領域との関係は、実験またはシミュレーションで求めておく。例えば、マップを実験またはシミュレーションにより予め作成しておく。この場合、図３で説明するマップと同様のマップを作成してもよい。そして、電子制御ユニット１５は、マップから白霧対策領域の判定を行う。図３で説明するマップと同様のマップを用いて、白霧対策領域の判定を行う場合、電子制御ユニット１５は、燃料電池スタック１の運転温度と測定外気温度との差であるΔＴ２を算出する。そして、電池制御ユニット１５は、図３で説明するマップと同様のマップを参照し、ΔＴ２及び測定外気湿度が白霧対策領域にあるか否かを判定する。

図２で説明する上記実施形態に係る燃料電池システムの動作のＳ２０１及びＳ２０２の処理を本変形例のように変形することにより、電子制御ユニット１５は、測定外気温度のデータ、測定外気湿度のデータ及び燃料電池スタック１の運転温度のデータに基づいて白霧対策領域の判定を行うことが可能となる。

〈変形例２〉
上記実施形態では、燃料電池システムは、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスを暖めるヒーター１６を有している。例えば、燃料電池システムは、ヒーター１６に替えてカソードオフガス通路６内のカソードオフガスを暖める冷却液を有してもよい。冷却液としては、冷却水がある。また、例えば、燃料電池システムは、冷却液を入れた冷却液タンクを有してもよい。さらに、例えば、燃料電池システムは、冷却液が供給される冷却液通路をカソードオフガス通路６の横に有してもよい。電子制御ユニット１５は、冷却液タンクを制御し、冷却液タンクから冷却液通路に冷却液を供給させる。また、冷却液通路から冷却液タンクに冷却液を更に供給するようにしてもよい。すなわち、冷却液タンクと冷却液通路により冷却液の循環経路を構成するようにしてもよい。

冷却液は、燃料電池スタック１を冷却するために使用されるものであってもよい。この場合、熱交換器等を使用し、燃料電池スタック１が発生する熱によって冷却液は暖められる。燃料電池スタック１が発生する熱によって暖められた冷却液を冷却液通路に供給することにより、カソードオフガス通路６内の温度が上昇する。その結果、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度が上昇する。

本変形例の燃料電池システムによれば、暖められた冷却液が発生する熱で、カソードオ
フガス通路６内のカソードオフガスを暖めることが可能となる。すなわち、暖められた冷却液を使用することにより、カソードオフガス通路６内の温度が上昇する。その結果、カソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度を上昇させることが可能となる。

また、熱交換器等を使用し、燃料電池スタック１が発生する熱によって、暖められた冷却液を更に暖めてもよい。すなわち、熱交換器等を使用し、燃料電池スタック１が発生する熱を用いることにより、暖められた冷却液の温度を上昇させる。具体的には、電子制御ユニット１５は、熱交換器等を制御することにより、暖められた冷却液の温度を上昇させる。暖められた冷却液の温度が上昇することにより、より高い温度範囲でカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度は上昇する。
また、暖められた冷却液に未だ暖められていない冷却液を混入させることにより、暖められた冷却液を冷却してもよい。すなわち、暖められた冷却液に未だ暖められていない冷却液を混入させることにより、暖められた冷却液の温度を低下させる。具体的には、電子制御ユニット１５は、冷却液タンクを制御することにより、暖められた冷却液と未だ暖められていない冷却液とを混合させ、暖められた冷却液の温度を低下させる。暖められた冷却液の温度が低下することにより、より低い温度範囲でカソードオフガス通路６内のカソードオフガスの温度は上昇する。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのマップ（テーブル）の例を示した図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのマップ（テーブル）の例を示した図である。

符号の説明

１ 燃料電池スタック
２ アノードガス通路
３ アノードオフガス通路
４ アノードオフガス循環通路
５ カソードガス通路
６ カソードオフガス通路
７ 水素タンク
８ 水素ポンプ
９ ポンプ
１０ 調圧弁
１１ フィルタ
１２ 気液分離器
１３ ドレンタンク
１４ 排気排水弁
１５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６ ヒーター
１７ 温度センサ
１８ 電源部
１９ 外部センサ
２０ センサ

Claims (6)

1. 燃料電池本体と、
   前記燃料電池本体からガスを排出するガス排出通路と、
   外気温度を測定する手段と、
   前記ガス排出通路内のガスの温度を測定する手段と、
   前記測定したガスの温度と前記測定した外気温度との温度差を算出する手段と、
   外気湿度を測定する手段と、
   前記ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを前記算出した温度差および前記測定した外気湿度に基づいて判定する判定手段と、
   を備える燃料電池システム。
2. 前記燃料電池本体の運転温度を測定する手段と、
   前記測定した燃料電池本体の運転温度と前記測定した外気温度との温度差を算出する手段と、を更に備え、
   前記判定手段は、前記ガス排出通路内のガスを外気に排出したとき、そのガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるか否かを前記測定した燃料電池本体の運転温度と前記測定した外気温度との温度差および前記測定した外気湿度に基づいて判定する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記ガス排出通路内のガスを加熱する加熱手段を更に備え、
   前記判定手段は、前記水蒸気の凝縮が起こると判定された場合、前記ガス排出通路内のガスを加熱するように前記加熱手段を制御する制御手段を有する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記外気に排出されるガスに含まれる水蒸気の凝縮が起こるときのそのガスの温度を前記測定した外気温度および前記測定した外気湿度に基づいて算出する手段と、
   前記測定したガスの温度と前記算出したガスの温度とを比較する手段と、を更に備え、
   前記制御手段は、前記算出したガスの温度が、前記測定したガスの温度と同じまたは前記測定したガスの温度より高い場合、前記加熱手段の温度を上昇させ、前記算出したガスの温度が前記測定したガスの温度より低い場合、前記加熱手段の温度を低下させる請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記加熱手段は、ヒーターである請求項３または４に記載の燃料電池システム。
6. 前記加熱手段は、燃料電池本体が発生する熱を冷却させる冷却液である請求項３または４に記載の燃料電池システム。

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