JP6156272B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池のアノード側から排出される燃料オフガスを燃料電池に循環させ、燃料オフガスに含まれる燃料ガスを再利用するように構成された燃料電池システムに関する。

従来、燃料電池のアノード側から排出される燃料オフガスを燃料電池に循環させ、燃料オフガスに含まれる燃料ガスを再利用するように構成された燃料電池システムとして、特許文献１に記載のものが知られている。

この燃料電池システムは、酸化オフガス流路（酸化剤オフガス排出流路）における調圧弁の下流側において、酸化ガス流路（酸化剤ガス供給流路）と酸化オフガス流路とをつなぐバイパス流路を備えている。また、酸化剤ガス供給流路とバイパス流路との連結部分に三方弁を備えている。これにより、余剰回生電力をエアコンプレッサで消費させるとともに、燃料電池内への酸化剤ガス（たとえば空気）の流入を遮断して、ドライアップを防止することができる。

特開２０１３−２１８７８９号公報

燃料ガス循環型の燃料電池システムでは、循環にともなって、燃料オフガス中の燃料ガスが消費される一方、窒素などの不純物が増加する。不純物が増加すると発電効率が低下するため、ある段階で排気排水弁（開閉弁）を開にし、燃料オフガスを燃料オフガス流路（燃料オフガス排出流路）に排出する。排出される燃料オフガスには、燃料ガス（たとえば水素）が含まれている。したがって、開閉弁を通じて燃料オフガス排出流路に排出された燃料オフガスは、希釈器にて、酸化剤オフガスや酸化剤ガスにより所定の濃度以下まで希釈され、大気中に排気される。

上記したように、燃料オフガス排出流路に排出される燃料オフガスは、燃料ガスを含んでいるため、燃料オフガス排出流路からのガス漏れを検出する必要がある。従来、燃料ガスセンサを用いて、燃料ガスの漏れを検出する方法が知られている。燃料オフガス排出経路からのガス漏れを１つの燃料ガスセンサによって検出するには、燃料オフガス排出経路の周辺に漏れ出た燃料ガスを燃料ガスセンサに導く部材が必要となり、搭載スペースの点で問題となる。一方、複数の燃料ガスセンサを用いると、上記部材を用いることなく、燃料オフガス排出経路全体にわたってガス漏れを検出することができる。しかしながら、燃料ガスセンサは非常に高価であり、特に複数個用いると、燃料電池システムのコストが非常に高いものとなってしまう。

また、酸化剤オフガス排出流路やバイパス流路でガス漏れが生じると、燃料オフガスを希釈器にて所定の濃度以下まで希釈できない虞がある。さらに、希釈器からのガス漏れ（リーク）により、燃料ガスが、酸化剤オフガス排出流路やバイパス流路側に流れ込むことも考えられる。したがって、燃料オフガス排出流路だけでなく、酸化剤オフガス排出流路やバイパス流路からのガス漏れについても検出する必要がある。この場合、酸化剤ガスを検出するセンサや、燃料ガスセンサがさらに必要となる。

本発明は上記問題点に鑑み、複数のガスセンサを用いることなく、搭載スペースの自由度を向上し、燃料オフガス排出流路、酸化剤オフガス排出流路、バイパス流路からのガス漏れを検査することができる燃料ガス循環型の燃料電池システムを提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、燃料電池（１２）のアノード側から排出される燃料オフガスを燃料電池に循環させ、燃料オフガスに含まれる燃料ガスを再利用するように構成された燃料電池システムであって、
燃料電池のカソード側から排出される反応後の酸化剤オフガスと、燃料オフガスとを混合希釈する希釈器（１８）と、
希釈器にて混合希釈された排気ガスを外部に排出するための排気ガス排出流路（７０）と、
閉状態で燃料オフガスを循環させ、開状態で燃料オフガスを排出させる開閉弁（４２）と、
開閉弁と希釈器とをつなぐ燃料オフガス排出流路（４４）と、
燃料電池に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給流路（５２）と、
酸化剤ガス供給流路に酸化剤ガスを送り込むエアコンプレッサ（５０）と、
酸化剤オフガスを、燃料電池から希釈器へ排出するための酸化剤オフガス排出流路（５４）と、
酸化剤オフガス排出流路に設けられ、燃料電池内における酸化剤ガスの圧力を調整する調圧弁（５６）と、
酸化剤オフガス排出流路における調圧弁よりも下流側の部分と、酸化剤ガス供給流路とをつなぐバイパス流路（５８）と、
酸化剤ガス供給流路とバイパス流路との連結部分に設けられた三方弁（６０）と、
酸化剤ガス供給流路において、三方弁よりも上流に設けられた第１漏れ検査弁（６２）と、
排気ガス排出流路に設けられた第２漏れ検査弁（６４）と、
排気ガス排出流路、燃料オフガス排出流路、酸化剤ガス供給流路、酸化剤オフガス排出流路、及びバイパス流路のうち、開閉弁、調圧弁、三方弁、第１漏れ検査弁、第２漏れ検査弁により規定される検査領域（８０）に設けられ、該検査領域内の圧力を検出する圧力センサ（６４）と、
開閉弁、調圧弁、三方弁、第１漏れ検査弁、第２漏れ検査弁、及びエアコンプレッサの作動を制御するとともに、検査領域からのガス漏れを検査する制御部（２２）と、を備えている。

そして、制御部は、開閉弁及び調圧弁を閉状態、第１漏れ検査弁を開状態、三方弁におけるバイパス流路側を開状態、燃料電池側を閉状態、第２漏れ検査弁を全開ではない少なからず閉の状態にしつつエアコンプレッサを駆動させるとともに、圧力センサの値に基づいて、検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することを特徴とする。

これによれば、開閉弁、調圧弁、三方弁、第１漏れ検査弁、第２漏れ検査弁により、燃料オフガス排出流路、酸化剤ガス供給流路の第１漏れ検査弁と三方弁との間の部分、バイパス流路、酸化剤オフガス排出流路の調圧弁より下流側の部分、排気ガス排出流路の第２漏れ検査弁までの部分を含んで、検査領域が規定される。そして、開閉弁及び調圧弁を閉状態、第１漏れ検査弁を開状態、三方弁におけるバイパス流路側を開状態、燃料電池側を閉状態、第２漏れ検査弁を全開ではない少なからず閉の状態にしつつエアコンプレッサを駆動させることで、検査領域を、検査前よりも圧力が高まった状態にすることができる。したがって、圧力センサの値に基づいて、検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することができる。

このように本発明によれば、エアコンプレッサと各弁を利用することで、複数のガスセンサや漏れ出したガスを集める部材を用いなくても、燃料オフガス排出流路からのガス漏れ、すなわち燃料ガスの漏れを検査することができる。また、燃料オフガス排出流路だけでなく、酸化剤ガス供給流路の一部、バイパス流路、酸化剤オフガス排出流路の一部、排気ガス排出流路の一部についても、ガス漏れを検出することができる。

第１実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。 検査実施タイミングと燃料電池停止期間を示すタイミングチャートである。 検査実施タイミングを示す図である。 制御部が実行する始動処理を示すフローチャートである。 制御部が実行する停止処理を示すフローチャートである。 制御部が実行する走行中定期処理を示すフローチャートである。 間欠運転中定期処理を示すフローチャートである。 水素排出準備処理を示すフローチャートである。 漏れ検査を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る燃料電池システムにおいて、制御部が実行する漏れ検査を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る燃料電池システムの概略構成について説明する。

図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、燃料ガス系１４と、酸化剤ガス系１６と、希釈器１８と、排気ガス系２０と、制御部２２と、を備えている。この燃料電池システム１０は、図示しない燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle）に、動力源として搭載されている。燃料電池スタック１２は、特許請求の範囲に記載の燃料電池に相当し、燃料電池スタック１２を、以下においてＦＣスタック１２と示す。また、燃料電池自動車を、以下において車両と示す。

ＦＣスタック１２は、固体高分子型燃料電池であり、単位セルを複数積層して構成されている。複数積層された単位セルは直列に接続されて組電池が構成されている。このＦＣスタック１２では、そのアノードに燃料ガスとして水素が供給され、そのカソードに酸化剤ガスとして酸素を含む空気が供給される。そして、化学反応によって発電した直流電力を外部に出力可能に構成されている。

燃料ガス系１４は、ＦＣスタック１２のアノードに対して、水素を供給、排出する機能を有している。この燃料ガス系１４は、図１に示すように、水素タンク３０と、水素供給配管３２と、インジェクタ３４と、水素還流配管３６と、気液分離器３８と、水素循環ポンプ４０と、排気排水弁４２と、水素排出配管４４と、を備えている。

水素タンク３０は、水素の供給源として機能する。水素供給配管３２は、水素タンク３０から供給された水素をＦＣスタックに送るために、水素タンク３０とＦＣスタック１２におけるアノード側の入口とを接続している。インジェクタ３４は、水素タンク３０から供給される高圧の水素を、適当な圧力（減圧）と流量に調整してＦＣスタック１２側に噴出する機能を有している。

水素還流配管３６は、ＦＣスタック１２から排出されてきた不純物を含む水素、すなわち燃料オフガスを、水素供給配管３２へ戻すために、ＦＣスタック１２のアノード側の出口と水素供給配管３２とを接続している。水素還流配管３６は、水素供給配管３２におけるインジェクタ３４よりも下流側の部分に連結されている。この水素還流配管３６に気液分離器３８と水素循環ポンプ４０が設けられている。

気液分離器３８は、ＦＣスタック１２から排出されてきた水素と、該水素に含まれる水分とを分離する機能を有している。これにより、下流側、すなわち水素循環ポンプ４０側には、水分回収後の水素が供給される。水素循環ポンプ４０は、ＦＣスタック１２から排出されてきた水素を水素供給配管３２側へ送り出す機能を有している。なお、ＦＣスタック１２から排出されてきた燃料オフガスとしての水素には、水分以外にも、窒素などの不純物が含まれている。

排気排水弁４２は、ＦＣスタック１２から排出されてきた不純物を含む水素、及び、気液分離器３８で回収された水分を、希釈器１８側に排出する機能を有している。この排気排水弁４２には、水素排出配管４４が連結されている。水素排出配管４４は、不純物を含む水素及び水分を、希釈器１８側に送るために、排気排水弁４２と希釈器１８とを接続している。なお、排気排水弁４２が特許請求の範囲に記載の開閉弁に相当し、水素排出配管４４が、燃料オフガス排出流路に相当する。

排気排水弁４２が開状態となると、水素還流配管３６から、気液分離器３８を通じて、不純物を含む水素が水素排出配管４４に流れ込む。また、合わせて、気液分離器３８に貯留された水分も、水素排出配管４４に流れ込む。そして、不純物を含む水素及び水分は、希釈器１８に送られる。なお、水素還流配管３６を循環する水素（燃料オフガス）の不純物濃度が高くなると、発電効率が低下するため、不純物濃度が所定値以上になると、排気排水弁４２が開状態に制御され、不純物を含む水素が排出される。なお、不純物濃度については周知の方法により検出、推定することができる。たとえばＦＣスタック１２の稼働時間から推定する方法や、水素の圧力による推定方法などを採用することができる。

酸化剤ガス系１６は、ＦＣスタック１２のカソードに対して、酸素を含む空気を供給、排出する機能を有している。この酸化剤ガス系１６は、図１に示すように、エアコンプレッサ５０と、空気供給配管５２と、空気排出配管５４と、調圧弁５６と、空気バイパス配管５８と、三方弁６０と、第１漏れ検査弁６２と、圧力センサ６４と、を備えている。

エアコンプレッサ５０は、電動式であり、取り込んだ空気を圧縮して、ＦＣスタック１２へ送り出す機能を有している。空気供給配管５２は、エアコンプレッサ５０から送り出された空気をＦＣスタック１２に送るために、エアコンプレッサ５０とＦＣスタック１２のカソード側の入口とを接続している。この空気供給配管５２が、特許請求の範囲に記載の酸化剤ガス供給流路に相当する。空気排出配管５４は、ＦＣスタック１２から排出された空気、すなわち酸化剤オフガスを希釈器１８へ送るために、ＦＣスタック１２のカソード側の出口と希釈器１８とを接続している。この空気排出配管５４が、特許請求の範囲に記載の酸化剤オフガス排出流路に相当する。なお、ＦＣスタック１２から排出された空気には、水分も含まれている。

調圧弁５６は、空気排出配管５４に設けられている。この調圧弁５６は、背圧調整弁とも呼ばれ、ＦＣスタック１２内の空気の圧力、換言すれば、ＦＣスタック１２への空気の流量を調整する機能を有している。このような調圧弁５６としては、たとえばバタフライ弁のような流路の実効開口を調整できる弁を用いることができる。

空気バイパス配管５８は、エアコンプレッサ５０から送り出された空気を、ＦＣスタック１２を介さずに空気排出配管５４に送るために、空気供給配管５２と空気排出配管５４とを接続している。空気バイパス配管５８は、調圧弁５６よりも下流側において、空気排出配管５４に連結されている。この空気バイパス配管５８が、特許請求の範囲に記載のバイパス流路に相当する。

三方弁６０は、空気供給配管５２における空気バイパス配管５８との連結部分に設けられている。この三方弁６０は、空気供給配管５２のうち、三方弁６０よりも下流側の部分５２ａへ流す空気と、空気バイパス配管５８へ流す空気とを調整する機能を有している。以下、空気供給配管５２における三方弁６０よりも下流側の部分５２ａを、空気供給配管下流部５２ａと示す。たとえば空気供給配管下流部５２ａ側を開状態にし、空気バイパス配管５８側を閉状態にすると、エアコンプレッサ５０からの空気をすべてＦＣスタック１２に送り込むことができる。通常発電時には、この状態とされる。

また、空気供給配管下流部５２ａ側を閉状態にし、空気バイパス配管５８側を開状態にすると、エアコンプレッサ５０からの空気を、ＦＣスタック１２を介さずに、空気排出配管５４側に送ることができる。この状態により、たとえば余剰回生電力をエアコンプレッサ５０で消費させる際に、回生動作させつつ、ＦＣスタック１２への空気の流入を遮断してＦＣスタック１２のドライアップを防止することができる。また、エアコンプレッサ５０の送り出した空気のすべてを水素（燃料オフガス）の希釈に用いることもできる。

なお、空気供給配管下流部５２ａ側を半開（たとえば開度５０％）にし、空気バイパス配管５８側を半開（たとえば開度５０％）にすると、空気を、空気供給配管下流部５２ａ側と空気バイパス配管５８側とに分けることができる。

第１漏れ検査弁６２は、空気供給配管５２において、三方弁６０よりも上流側、すなわちエアコンプレッサ５０と三方弁６０の間に設けられている。この第１漏れ検査弁６２は、閉状態で、空気供給配管５２を遮断し、後述する検査領域８０からのガス漏れを検査する際に用いられる。検査時以外、すなわち通常制御時は、開状態とされる。

圧力センサ６４は、空気供給配管５２において、三方弁６０と第１漏れ検査弁６２の間に設けられている。この圧力センサ６４は、ＦＣスタック１２のカソード側に供給される空気の圧力、すなわち空気量を検出する機能を有している。さらに、圧力センサ６４は、検査領域８０からのガス漏れを検査する際に、検査領域８０のガス圧を検出する機能も有している。

希釈器１８は、排気排水弁４２が開状態のときに供給される不純物を含む水素及び水分（燃料オフガス）と、空気排出配管５４を介して供給される空気（酸化剤オフガス）及び空気バイパス配管５８を介して供給される空気の少なくとも一方とを混合、希釈する機能を有している。水素は、空気によって所定濃度以下まで希釈され、混合気である排気ガスは、排気ガス系２０に排出される。

排気ガス系２０は、図１に示すように、排気ガス配管７０と、第２漏れ検査弁７２と、気液分離器７４と、を備えている。排気ガス配管７０は、希釈器１８と図示しない消音器とを接続している。この排気ガス配管７０は、特許請求の範囲に記載の排気ガス排出流路に相当する。第２漏れ検査弁７２は、排気ガス配管７０に設けられている。この第２漏れ検査弁７２は、閉状態で、排気ガス配管７０を遮断し、後述する検査領域８０からのガス漏れを検査する際に用いられる。検査時以外、すなわち通常制御時は、開状態とされる。

気液分離器７４は、混合ガスに含まれる気体（ガス）と水分とを分離する機能を有している。そして、気体と水分を別々に排出する。この気液分離器７４は、第２漏れ検査弁７２よりも下流側に設けられている。

このように本実施形態に係る燃料電池システム１０は、水素（燃料オフガス）を循環させ、且つ、三方弁６０及び空気バイパス配管５８により、ＦＣスタック１２を経由しない空気流路を形成できる従来周知の構成に対して、２つの漏れ検査弁６２，７２を追加した構成となっている。

制御部２２は、燃料電池システム１０全体の制御を行うものであり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、Ｉ／Ｏなどを備えて構成されている。ＣＰＵは、ＲＡＭやレジスタの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムやＩ／Ｏを介して取得した信号などに応じて所定処理を実行する。また、信号処理で得た信号を、Ｉ／Ｏを介して出力する。これにより、各種機能を実行することができる。本実施形態において、制御部２２は、車両全体の制御をつかさどる電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成されている。ＥＣＵ（制御部２２）は、ＦＣスタック１２と図示しない二次電池とのそれぞれの出力電力の配分を決定する。また、ＦＣスタック１２の発電量が目標電力に一致するように、燃料ガス系１４、酸化剤ガス系１６、及び排気ガス系２０に属する弁やモータを含む部材の作動を制御する。さらに、制御部２２は、所定の条件を満たすことで検査領域８０のガス漏れを検査する機能を有している。

たとえばＦＣスタック１２による発電時において、制御部２２は、排気排水弁４２を閉状態、第１漏れ検査弁６２及び第２漏れ検査弁７２を開状態、三方弁６０の空気供給配管下流部５２ａ側を開、空気バイパス配管５８側を閉状態にさせる制御を行う。これとともに、制御部２２は、水素循環ポンプ４０及びエアコンプレッサ５０のモータを駆動させ、インジェクタ３４による水素の噴射量及び調圧弁５６による絞り量を調整させる制御を行う。これにより、ＦＣスタック１２に空気と水素が供給されて化学反応により発電し、電力が出力される。また、ＦＣスタック１２から排出された水素（燃料オフガス）は、水素還流配管３６を通じて水素供給配管３２に戻され、循環される。

ＦＣスタック１２から排出される水素（燃料オフガス）中の不純物濃度が所定値以上になると、制御部２２は、排気排水弁４２を開状態にさせる制御を行う。

車両走行中においてＦＣスタック１２による発電を停止させる場合、すなわちＦＣスタック１２を間欠運転させる場合、制御部２２は、水素循環ポンプ４０及びエアコンプレッサ５０のモータを停止させ、インジェクタ３４及び排気排水弁４２を閉状態にさせる制御を行う。すなわちＦＣスタック１２への水素と空気の供給を停止させ、水素（燃料オフガス）の循環を停止させる。

なお、検査領域８０とは、水素排出配管４４、空気供給配管５２、空気排出配管５４、空気バイパス配管５８、及び排気ガス配管７０のうち、排気排水弁４２、調圧弁５６、三方弁６０、第１漏れ検査弁６２、及び第２漏れ検査弁７２により規定される、図１に太い実線箇所で示す領域である。詳しくは、水素排出配管４４、空気供給配管５２のうち、第１漏れ検査弁６２と三方弁６０の間の部分５２ｂ、空気排出配管５４のうち、調圧弁５６よりも下流側の部分５４ａ、空気バイパス配管５８、排気ガス配管７０のうち、希釈器１８と第２漏れ検査弁７２の間の部分７０ａにより構成されている。以下、空気供給配管５２のうち、第１漏れ検査弁６２と三方弁６０の間の部分を、空気供給配管中流部５２ｂと示す。また、空気排出配管５４における調圧弁５６よりも下流側の部分５４ａを、空気排出配管下流部５４ａと示す。また、排気ガス配管７０のうち、希釈器１８と第２漏れ検査弁７２との間の部分を、排気ガス配管上流部７０ａと示す。

次に、図２及び図３に基づき、制御部２２がガス漏れ検査を実行するタイミングについて説明する。図２において、太い実線は車速の変化を示している。

ガス漏れ検査は、ＦＣスタック１２が停止中であり、且つ、エアコンプレッサ５０が駆動可能なタイミングであれば実施することができる。ＦＣスタック１２が停止中であれば、水素、空気の供給が不要となり、排気排水弁４２、調圧弁５６、三方弁６０、第１漏れ検査弁６２、第２漏れ検査弁７２の開度を制御して、上記した検査領域８０を密閉空間にすることができる。また、エアコンプレッサ５０を駆動させることで、検査領域８０のガス圧を高めた状態で密閉空間とすることができる。したがって、圧力センサ６４の出力に基づき、ガス漏れが生じているか否か検査することができる。

具体的には、以下に示す４つのタイミングＴ１〜Ｔ４でガス漏れ検査を実施することができる。

車両は、図示しないイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと示す）を備えている。ＩＧスイッチは、ユーザが車両の状態を走行可能状態と走行不能状態との間で切り替えるためのスイッチである。以下、走行可能状態をＲｅａｄｙ−ＯＮ状態とも示し、走行不能状態をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態とも示す。

Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態では、図示しないシステムメインリレー（以下、ＳＭＲと示す）が接続され（閉じた状態とされ）ており、ＦＣスタック１２及び二次電池と図示しないパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵと示す）とが電気的に接続されている。すなわち図示しないモータジェネレータ（以下、ＭＧと示す）が駆動可能となっている。一方、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態では、ＳＭＲが開かれており、ＦＣスタック１２及び二次電池とＰＣＵとが切り離されている。なお、ＰＣＵとは、インバータや昇圧コンバータを備えている。

Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態でユーザがＩＧスイッチを押すと、ＩＧスイッチから制御部２２にＩＧ−ＯＮ信号が出力される。一方、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態でユーザがＩＧスイッチを押すと、ＩＧスイッチから制御部２２にＩＧ−ＯＦＦ信号が出力される。制御部２２は、ＩＧスイッチからの出力信号に応じて、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態とＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態との切り替えを行う。

図２及び図３に示すタイミングＴ１は、車両始動時の検査タイミングである。具体的には、制御部２２がＩＧ−ＯＮ信号を受け、ＳＭＲが接続されてから、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態に切り替わるまでのタイミングである。Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態になるまではＦＣスタック１２が停止しており、ＳＭＲの接続によりエアコンプレッサ５０を駆動させることができるため、ガス漏れ検査を実施することができる。

タイミングＴ２は、車両停止時の検査タイミングである。具体的には、制御部２２がＩＧ−ＯＦＦ信号を受け、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替わるまでのタイミングである。この時点では、ＳＭＲが接続されている。ＦＣスタック１２は停止しており、ＳＭＲの接続によりエアコンプレッサ５０を駆動させることができるため、ガス漏れ検査を実施することができる。

タイミングＴ３は、間欠運転時の検査タイミングである。具体的には、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態（車両走行可能状態）において、ＦＣスタック１２が停止している期間である。この期間は、車両の減速中、停車中、回生中などに対応している。ＳＭＲは接続されており、エアコンプレッサ５０を駆動させることができるため、ガス漏れ検査を実施することができる。図２に示すタイミングＴ３の期間内であれば、ガス漏れ検査を実施することができる。

タイミングＴ４は、水素（燃料オフガス）の排出を行うタイミングＴ５の直前、すなわち水素排出準備時の検査タイミングである。具体的には、ＦＣスタック１２から排出される水素（燃料オフガス）中の不純物濃度が所定値以上となってから、排気排水弁４２を開状態にして水素を排出するまでの間のタイミングである。タイミングＴ４としては、ＦＣスタック１２の停止中（間欠運転中）と、ＦＣスタック１２の駆動中とが考えられる。

図２に示す２つのタイミングＴ４のうち、前半のタイミングＴ４は、ＦＣスタック１２の停止中（間欠運転中）である。ＳＭＲは接続されており、エアコンプレッサ５０を駆動させることができるため、ガス漏れ検査を実施することができる。

一方、後半のタイミングＴ４は、ＦＣスタック１２の駆動中（加速中）である。このタイミングにおいては、ＦＣスタック１２の強制停止が可能な場合に、ガス漏れ検査を実施することができる。なお、制御部２２は、ＦＣスタック１２を強制停止可能か否か判定する機能を有している。たとえばＦＣスタック１２を強制停止させる間は、二次電池によりＭＧを駆動させることとなる。したがって、制御部２２は、たとえばアクセルペダルの操作量、ＭＧ（主機）以外の補機の使用状況などから、二次電池の残量が十分であるか否かを判定し、残量が十分であると判定した場合に、ＦＣスタック１２を強制的に停止させるように、燃料ガス系１４、酸化剤ガス系１６、及び排気ガス系２０に属する弁やモータを含む部材の作動を制御する。

次に、図４に基づき、制御部２２が車両始動時に行う処理について説明する。制御部２２は、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態でＩＧ−ＯＮ信号が入力されると、ＳＭＲを接続させ、以下に示す処理を実行する。このように、制御部２２は、始動処理を上記したタイミングＴ１で実行する。

図４に示すように、制御部２２は、エアコンプレッサ５０に電力が供給されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。すなわちＳＭＲが正常に接続されたか否かを判定する。エアコンプレッサ５０に電力が供給されていると判定すると、次いで制御部２２は、検査領域８０からのガス漏れが生じていないか漏れ検査を実施する（ステップＳ１１）。漏れ検査の詳細については後述する（図９参照）。

漏れ検査終了後、制御部２２は、フェールセーフ要求があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。フェールセーフ要求がないと判定した場合に、制御部２２は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態に切り替える（ステップＳ１３）。これにより、走行可能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０において、エアコンプレッサ５０に電力が供給されていないと判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ１４）。この場合、停車中であるため、たとえば異常発生を報知するなどの処理を行う。なお、ステップＳ１２において、フェールセーフ要求があると判定した場合にも、ステップＳ１４の処理を実行する。そして、制御部２２は、ステップＳ１４後に、一連の処理を終了する。

次に、図５に基づき、制御部２２が車両停止時に行う処理について説明する。制御部２２は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態で、シフトレンジがパーキングとされ、ＩＧ−ＯＦＦ信号が入力されると、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える前に、以下に示す処理を実行する。このように、制御部２２は、停止処理を上記したタイミングＴ２で実行する。

図５に示すように、制御部２２は、検査領域８０からのガス漏れが生じていないか漏れ検査を実施する（ステップＳ２０）。漏れ検査の詳細については後述する（図９参照）。

漏れ検査終了後、制御部２２は、フェールセーフ要求があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。フェールセーフ要求がないと判定した場合に、制御部２２は、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える（ステップＳ２２）。これにより、走行不能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ２１において、フェールセーフ要求があると判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ２３）。この場合、停車中であるため、たとえば異常発生を報知するなどの処理を行う。そして、制御部２２は、ステップＳ２３後に、一連の処理を終了する。

次に、図６に基づき、制御部２２が、走行中に定期的に行う処理について説明する。図４に示した始動処理を経て、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態になると、制御部２２は、走行中において、以下に示す処理を定期的に実行する。たとえば数ｍｓの周期で以下に示す処理を繰り返し実行する。

図６に示すように、制御部２２は、ＦＣスタック１２から排出される水素（燃料オフガス）中の不純物濃度が、所定値以上となったか否かを判定する（ステップＳ３０）。不純物濃度が所定値以上であると判定すると、次いで制御部２２は、水素排出準備処理（ステップＳ３１）を実行する。水素排出準備処理の詳細については後述する（図８参照）。

そして、ステップＳ３１の実行後、水素排出処理を実行する（ステップＳ３２）。水素排出処理については、上記したとおりである。すなわち制御部２２は、排気排水弁４２を開状態にさせる制御を行う。これにより、水素（燃料オフガス）が、水素排出配管４４を通じて希釈器１８に送られる。そして、水素は、たとえば空気排出配管５４を介して供給される空気（酸化剤オフガス）により希釈され、排気される。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ３０において、不純物濃度が所定値以上ではない、すなわち所定値未満であると判定すると、制御部２２は、ＦＣスタック１２が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。そして、ＦＣスタック１２が駆動中ではない、すなわち停止中であると判定すると、制御部２２は、間欠運転中定期処理を実行する（ステップＳ３４）。間欠運転中定期処理の詳細については後述する（図７参照）。そして、制御部２２は、ステップＳ３４の終了後、一連の処理を終了する。なお、ステップＳ３３において、ＦＣスタックが駆動中であると判定した場合にも、制御部２２は一連の処理を終了する。

次に、図７に基づき、上記した間欠運転中定期処理（ステップＳ３４）について説明する。制御部２２は、間欠運転中定期処理を上記したタイミングＴ３で実行する。

図７に示すように、制御部２２は、前回の漏れ検査から所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４０）。そして、所定時間経過していないと判定すると、制御部２２は、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ４０において、所定時間経過したと判定した場合、制御部２２は、検査領域８０からのガス漏れが生じていないか漏れ検査を実施する（ステップＳ４１）。漏れ検査の詳細については後述する（図９参照）。

漏れ検査終了後、制御部２２は、フェールセーフ要求があるか否かを判定する（ステップＳ４２）。フェールセーフ要求がないと判定した場合に、制御部２２は、一連の処理を終了する。一方、フェールセーフ要求があると判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ４３）。この場合、間欠運転中であるため、フェールセーフ処理として、たとえば異常発生を報知する、退避走行モード（二次電池によるＭＧの駆動）に切り替えるなどの処理を行う。次いで制御部２２は、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える（ステップＳ４４）。これにより、走行不能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

次に、図８に基づき、上記した水素排出準備処理（ステップＳ３１）について説明する。制御部２２は、水素排出準備処理を上記したタイミングＴ４で実行する。

図８に示すように、制御部２２は、ＦＣスタック１２が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。そして、ＦＣスタック１２が駆動中ではない、すなわち停止中であると判定すると、制御部２２は、検査領域８０からのガス漏れが生じていないか漏れ検査を実施する（ステップＳ５１）。漏れ検査の詳細については後述する（図９参照）。

漏れ検査終了後、制御部２２は、フェールセーフ要求があるか否かを判定する（ステップＳ５２）。フェールセーフ要求がないと判定した場合に、制御部２２は、一連の処理を終了する。一方、フェールセーフ要求があると判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ５３）。この場合、走行可能状態であるため、たとえば異常発生を報知する、退避走行モード（二次電池によるＭＧの駆動）に切り替えるなどの処理を行う。次いで制御部２２は、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える（ステップＳ５４）。これにより、走行不能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

ステップＳ５０において、ＦＣスタック１２が駆動中であると判定した場合、次いで制御部２２は、ＦＣスタック１２を強制停止可能か否か判定する（ステップＳ５５）。強制停止可能ではないと判定した場合、制御部２２は、直近（最新）の漏れ検査で異常が無かったか否かを判定する（ステップＳ５６）。そして、異常無しと判定すると、制御部２２は、一連の処理を終了する。

直近の漏れ検査で異常があれば、異常検出時のフェールセーフ処理が正常に完了しておらず、ＦＣスタック１２が駆動しているか、停止中であることが考えられる。そこで、ステップＳ５６において、直近の検査で異常ありと判定すると、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ５７）。この場合、ステップＳ５３同様の処理を行う。次いで制御部２２は、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える（ステップＳ５８）。これにより、走行不能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

ステップＳ５５において、強制停止可能と判定した場合、次いで制御部２２は、ＦＣスタック１２を強制停止させる（ステップＳ５９）。このとき、制御部２２は、上記した間欠運転同様、一時的に、水素循環ポンプ４０及びエアコンプレッサ５０のモータを停止させ、インジェクタ３４及び排気排水弁４２を閉状態にさせる制御を行う。すなわちＦＣスタック１２への水素と空気の供給を停止させ、水素（燃料オフガス）の循環を停止させる。

そして、ステップＳ５９の終了後、制御部２２は、検査領域８０からのガス漏れが生じていないか漏れ検査を実施する（ステップＳ６０）。漏れ検査の詳細については後述する（図９参照）。

漏れ検査終了後、制御部２２は、フェールセーフ要求があるか否かを判定する（ステップＳ６１）。フェールセーフ要求がないと判定した場合に、制御部２２は、一連の処理を終了する。一方、フェールセーフ要求があると判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ６２）。この場合、ステップＳ５３同様の処理を行う。次いで制御部２２は、ＳＭＲを開状態にしてＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に切り替える（ステップＳ６３）。これにより、走行不能状態となる。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

なお、水素排出準備処理の終了時点においてＲｅａｄｙ−ＯＮ状態の場合、制御部２２は、ステップＳ３２において水素排出処理を実行する。

次に、図９に基づき、検査領域８０からのガス漏れを検査する漏れ検査処理(ステップＳ１１，Ｓ２０，Ｓ４１，Ｓ５１，Ｓ６０)の一例について説明する。

図９に示すように、先ず制御部２２は、各弁の開度を設定する（ステップＳ７０）。具体的には、排気排水弁４２、調圧弁５６、及び第２漏れ検査弁７２が閉状態となるように制御し、第１漏れ検査弁６２が開状態となるように制御する。また、三方弁６０については、ＦＣスタック１２側、すなわち空気供給配管下流部５２ａ側が閉状態となり、空気バイパス配管５８側が開状態となるように制御する。

このように、三方弁６０の空気供給配管下流部５２ａ側を閉とするので、水素排出配管４４、空気供給配管中流部５２ｂ、空気排出配管下流部５４ａ、空気バイパス配管５８、及び排気ガス配管上流部７０ａ、すなわち検査領域８０が、１つの流路としてつながる。また、排気排水弁４２、調圧弁５６、三方弁６０のうちの空気供給配管下流部５２ａ側、第１漏れ検査弁６２、第２漏れ検査弁７２により、検査領域８０の開閉状態（解放密閉状態）が決定され、すべての弁が閉弁状態になると検査領域８０が密閉空間となる。ステップＳ７０により、検査領域８０の開放度を決定する弁のうち、第１漏れ検査弁６２のみが開状態となる。

次いで、制御部２２は、エアコンプレッサ５０のモータを駆動させる（ステップＳ７１）。この時点で、検査領域８０は第１漏れ検査弁６２のみが開状態となっているため、エアコンプレッサ５０の駆動により、駆動前よりも検査領域８０内のガス圧（気圧）が高まる。

次いで、制御部２２は、圧力センサ６４により検出された圧力が、所定値以上となったか否かを判定する（ステップＳ７２）。そして、圧力が所定値未満と判定した場合、ステップＳ７１に戻って、圧力が所定値以上となるまで、ステップＳ７１，Ｓ７２を繰り返す。

ステップＳ７２において、圧力が所定値以上であると判定した場合、次いで制御部２２は、第１漏れ検査弁６２が閉状態となるように制御する（ステップＳ７３）。これにより、検査領域８０は、高圧の密閉空間となる。第１漏れ検査弁６２を閉状態にした後、制御部２２は、エアコンプレッサ５０のモータを停止させる（ステップＳ７４）。

次いで、制御部２２は、単位時間当たりの圧力センサ６４の値の変化、すなわちｄｐ／ｄｔ（傾き）が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ７５）。検査領域８０にガス漏れが生じている場合、時間とともに検査領域８０内のガス圧が低下する。これにより、圧力センサ６４の値が減少する。したがって、ｄｐ／ｄｔが大きい場合には、ガス漏れが生じているということである。

ステップＳ７５において、ｄｐ／ｄｔが所定値よりも小さい、すなわちガス漏れが生じていないと判定した場合、制御部２２は一連の処理を終了する。一方、ｄｐ／ｄｔが所定値以上であると判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理の要求を出力する（ステップＳ７６）。そして、制御部２２は、一連の処理を終了する。

次に、本実施形態に係る燃料電池システム１０の効果について説明する。

燃料電池システム１０は、空気供給配管５２に設けられた三方弁６０を有している。そして、制御部２２が、三方弁６０の空気供給配管下流部５２ａ側が閉状態、空気バイパス配管５８側が開状態になるように制御すると、水素排出配管４４、空気供給配管中流部５２ｂ、空気排出配管下流部５４ａ、空気バイパス配管５８、及び排気ガス配管上流部７０ａが１つの流路としてつながる。すなわち検査領域８０が、１つの流路としてつながる。

また、燃料電池システム１０は、空気供給配管５２における三方弁６０とエアコンプレッサ５０との間に設けられた第１漏れ検査弁６２と、希釈器１８よりも下流側、すなわち排気ガス配管７０に設けられた第２漏れ検査弁７２を有している。ガス漏れの検査時において、制御部２２は、排気排水弁４２、調圧弁５６、及び第２漏れ検査弁７２が閉状態となるように制御し、第１漏れ検査弁６２が開状態となるように制御する。また、三方弁６０については、空気供給配管下流部５２ａ側が閉状態となり、空気バイパス配管５８側が開状態となるように制御する。この状態で、エアコンプレッサ５０のモータを駆動させ、駆動前よりも検査領域８０内のガス圧（気圧）が高めた状態で、制御部２２は、第１漏れ検査弁６２を閉状態となるように、すなわち検査領域８０が密閉空間となるように、制御する。

検査領域８０にガス漏れが生じている場合には、時間の経過とともにガス圧が低下していく。一方、ガス漏れが生じていない場合には、ガス圧はほとんど変化しない。ガス圧は、圧力センサ６４により検出できる。制御部２２は、ｄｐ／ｄｔ（傾き）が所定値以上の場合、ガス漏れが生じていると判定し、所定値未満の場合、ガス漏れが生じていないと判定する。

このように、第１漏れ検査弁６２及び第２漏れ検査弁７２を追加し、エアコンプレッサ５０と各弁４２，５６，６０，６２，７２を利用することで、検査領域８０を、検査前よりも圧力が高まった状態にして、圧力センサ６４の値に基づき、検査領域８０にガス漏れが生じているか否かを検査することができる。したがって、複数のガスセンサや漏れ出したガスを集める部材を用いなくても、水素排出配管４４からのガス漏れ、すなわち水素の漏れを検査することができる。

ところで、空気排出配管５４や空気バイパス配管５８でガス漏れが生じると、ＦＣスタック１２から排出された水素（燃料オフガス）を希釈器１８にて所定の濃度以下まで希釈できない虞がある。さらに、希釈器１８からのガス漏れ（リーク）により、水素が、空気排出配管５４側や空気バイパス配管５８側に流れ込むことも考えられる。これに対し、本実施形態では、水素排出配管４４だけでなく、空気排出配管下流部５４ａ、空気バイパス配管５８、空気供給配管中流部５２ｂ、及び排気ガス配管上流部７０ａからのガス漏れも検査することができる。

特に本実施形態では、制御部２２が、ｄｐ／ｄｔ（傾き）から、検査領域８０にガス漏れが生じているか否かを検査する。したがって、各弁４２，５６，６０，６２，７２のシール性の経年劣化などの影響を低減し、より精度の良い検査を行うことができる。しかしながら、制御部２２が、検査領域８０を密閉した後の圧力センサ６４の値そのものから、検査領域８０にガス漏れが生じているか否かを検査するようにしてもよい。この場合、圧力センサの値が所定値以下の場合にガス漏れが生じていると判定する。

制御部２２は、ＦＣスタック１２から排出される水素（燃料オフガス）中の不純物濃度が所定値以上になると、ＦＣスタック１２が駆動中でも、ＦＣスタック１２の強制停止が可能であれば、ＦＣスタック１２を強制的に停止させ、検査領域８０からのガス漏れの検査を行う。そして、ガス漏れが生じていない場合に、排気排水弁４２を開状態となるように制御し、水素を水素排出配管４４に排出させる。一方、ガス漏れが生じている場合には、フェールセーフ処理を実行する。このように、水素（燃料オフガス）の排出タイミングに合わせて検査領域８０のガス漏れを検査することができる。これにより、高濃度の水素が配管外に漏れだすのを抑制することができる。なお、水素（燃料オフガス）中の不純物濃度が所定値以上になったときに、ＦＣスタック１２が停止中の場合にも、検査領域８０からのガス漏れの検査を行う。

制御部２２は、走行可能状態においてＦＣスタック１２の停止時に、定期的に検査領域８０からのガス漏れを検査する。これによれば、検査タイミングを増やして、ガス漏れを早期に検出することができる。また、水素排出直前のガス漏れ検査ができない（ＦＣスタック１２を強制停止できない）場合でも、このタイミングでの検査結果を直近の検査結果とし、水素排出の判断をすることができる。

制御部２２は、車両始動時及び車両停止時において、検査領域８０からのガス漏れを検査する。このタイミングであれば、ＦＣスタック１２が確実に停止している。したがって、確実に検査を行うことができる。また、ＦＣスタック１２の起動後に、駆動を止められない場合でも、車両始動時や、全開終了時（車両停止時）の検査結果を、直近の検査結果とし、水素排出の判断をすることができる。

圧力センサ６４は、ＦＣスタック１２のカソード側に供給される空気の圧力、すなわち空気量を検出するように、空気供給配管５２に設けられている。この圧力センサ６４を、空気供給配管５２のうち、第１漏れ検査弁６２と三方弁６０の間に設けることで、検査領域８０からのガス漏れを検査する際に、圧力センサ６４にて検査領域８０のガス圧を検出するようにしている。このように、既存の圧力センサ６４を用いて、検査領域８０のガス圧を検出するため、構成を簡略化することができる。しかしながら、検査領域８０のガス圧を検出する圧力センサの配置は、上記例に限定されない。たとえば、検査領域８０内であれば、どこに設けてもよい。たとえば水素排出配管４４や空気バイパス配管５８に設けることもできる。この場合、ＦＣスタック１２のカソード側に供給される空気量を検出する圧力センサとは別に、検査領域８０のガス圧を検出する圧力センサを設けることとなる。別にする場合、流量センサにより、ＦＣスタック１２に供給する空気量を検出することもできる。

（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した燃料電池システム１０と共通する部分についての説明は割愛する。

第１実施形態とは、検査領域８０からのガス漏れを検査する漏れ検査処理が異なる。図１０に基づき、本実施形態に係るガス漏れの検査処理について説明する。

図１０に示すように、先ず制御部２２は、各弁の開度を設定する（ステップＳ８０）。本実施形態では、排気排水弁４２及び調圧弁５６が閉状態となるように制御し、第１漏れ検査弁６２が開状態となるように制御する。また、三方弁６０については、空気供給配管下流部５２ａ側が閉状態となり、空気バイパス配管５８側が開状態となるように制御する。さらには、第２漏れ検査弁７２が半開状態となるように制御する。半開とは、全開、全閉のいずれでもない開度の状態である。

このように、三方弁６０の空気供給配管下流部５２ａ側を閉とするので、検査領域８０が、１つの流路としてつながる。また、ステップＳ８０により、検査領域８０の開閉状態を決定する弁のうち、第１漏れ検査弁６２が開状態、第２漏れ検査弁７２が半開状態となり、それ以外は閉弁状態となる。

次いで、制御部２２は、エアコンプレッサ５０のモータを駆動させる（ステップＳ８１）。この時点で、第２漏れ検査弁７２が全開ではなく半開状態となっているため、エアコンプレッサ５０の駆動により、駆動前よりも検査領域８０内のガス圧（気圧）が高まる。

次いで、制御部２２は、圧力センサ６４により検出される値、すなわち検査領域８０のガス圧が、ほぼ一定の安定値となったか否か判定する（ステップＳ８２）。そして、圧力が一定ではないと判定した場合、ステップＳ８１に戻って、圧力が一定となるまで、ステップＳ８１，Ｓ８２を繰り返す。

ステップＳ８２において、圧力が一定であると判定した場合、次いで制御部２２は、一定となった圧力（圧力センサ６４による検出圧力）が、予想圧力と一致するか否か判定する（ステップＳ８３）。制御部２２は、エアコンプレッサ５０による給気量と、第２漏れ検査弁７２の開度から、予想圧力を算出する。

検査領域８０にガス漏れが生じている場合、一定となる圧力が、ガス漏れが生じていない正常時よりも低くなる。すなわち、ガス漏れが生じていないと、検出圧力は予想圧力とほぼ一致し、ガス漏れが生じていると、検出圧力は予想圧力よりも低い値となる。

したがって、ステップＳ８３において、検出圧力が予想圧力と一致すると判定した場合、制御部２２は、エアコンプレッサ５０のモータを停止させ（ステップＳ８４）、一連の処理を終了する。一方、検出圧力が予想圧力と一致しないと判定した場合、制御部２２は、フェールセーフ処理の要求を出力する（ステップＳ８５）。次いで、制御部２２は、ステップＳ８４を実行した後、一連の処理を終了する。

制御部２２がこのような漏れ検査処理を実行する燃料電池システム１０においても、第１実施形態同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態では、制御部２２が、４つのタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で、検査領域８０のガス漏れを検査する例を示した。しかしながら、４つのタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の少なくとも１つにおいて、ガス漏れを検査する構成としてもよい。たとえば、タイミングＴ４のみで検査を実施してもよいし、タイミングＴ３，Ｔ４のみで検査を実施してもよい。水素排出直前のタイミングＴ４において検査を実施するとよい。

１０…燃料電池システム、１２…燃料電池スタック、１４…燃料ガス系、１６…酸化剤ガス系、１８…希釈器、２０…排気ガス系、２２…制御部、３０…水素タンク、３２…水素供給配管、３４…インジェクタ、３６…水素還流配管、３８…気液分離器、４０…水素循環ポンプ、４２…排気排水弁、４４…水素排出配管、５０…エアコンプレッサ、５２…空気供給配管、５２ａ…空気供給配管下流部、５２ｂ…空気供給配管中流部、５４…空気排出配管、５４ａ…空気排出配管下流部、５６…調圧弁、５８…空気バイパス配管、６０…三方弁、６２…第１漏れ検査弁、６４…圧力センサ、７０…排気ガス配管、７０ａ…排気ガス配管上流部、７２…第２漏れ検査弁、７４…気液分離器、８０…検査領域

Claims (8)

1. 燃料電池（１２）のアノード側から排出される燃料オフガスを前記燃料電池に循環させ、前記燃料オフガスに含まれる燃料ガスを再利用するように構成された燃料電池システムであって、
   前記燃料電池のカソード側から排出される反応後の酸化剤オフガスと、前記燃料オフガスとを混合希釈する希釈器（１８）と、
   前記希釈器にて混合希釈された排気ガスを外部に排出するための排気ガス排出流路（７０）と、
   閉状態で前記燃料オフガスを循環させ、開状態で前記燃料オフガスを排出させる開閉弁（４２）と、
   前記開閉弁と前記希釈器とをつなぐ燃料オフガス排出流路（４４）と、
   前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給流路（５２）と、
   前記酸化剤ガス供給流路に前記酸化剤ガスを送り込むエアコンプレッサ（５０）と、
   前記酸化剤オフガスを、前記燃料電池から前記希釈器へ排出するための酸化剤オフガス排出流路（５４）と、
   前記酸化剤オフガス排出流路に設けられ、前記燃料電池内における前記酸化剤ガスの圧力を調整する調圧弁（５６）と、
   前記酸化剤オフガス排出流路における前記調圧弁よりも下流側の部分と、前記酸化剤ガス供給流路とをつなぐバイパス流路（５８）と、
   前記酸化剤ガス供給流路と前記バイパス流路との連結部分に設けられた三方弁（６０）と、
   前記酸化剤ガス供給流路において、前記三方弁よりも上流に設けられた第１漏れ検査弁（６２）と、
   前記排気ガス排出流路に設けられた第２漏れ検査弁（６４）と、
   前記排気ガス排出流路、前記燃料オフガス排出流路、前記酸化剤ガス供給流路、前記酸化剤オフガス排出流路、及び前記バイパス流路のうち、前記開閉弁、前記調圧弁、前記三方弁、前記第１漏れ検査弁、前記第２漏れ検査弁により規定される検査領域（８０）に設けられ、該検査領域内の圧力を検出する圧力センサ（６４）と、
   前記開閉弁、前記調圧弁、前記三方弁、前記第１漏れ検査弁、前記第２漏れ検査弁、及び前記エアコンプレッサの作動を制御するとともに、前記検査領域からのガス漏れを検査する制御部（２２）と、
   を備え、
   前記制御部は、前記開閉弁及び前記調圧弁を閉状態、前記第１漏れ検査弁を開状態、前記三方弁におけるバイパス流路側を開状態、燃料電池側を閉状態、前記第２漏れ検査弁を全開ではない少なからず閉の状態にしつつ前記エアコンプレッサを駆動させるとともに、前記圧力センサの値に基づいて、前記検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記制御部は、
   循環させる前記燃料オフガス中の不純物の濃度が所定値以上になると、前記燃料電池を強制的に停止させて、前記検査領域からのガス漏れの検査を行い、
   ガス漏れが生じていない場合に、前記開閉弁を開の状態にして前記燃料オフガスを前記燃料オフガス排出流路に排出させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 車両に搭載される請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記車両の走行中における前記燃料電池の停止時に、定期的に前記検査領域からのガス漏れを検査することを特徴とする燃料電池システム。
4. 車両に搭載される請求項１〜３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記車両の始動時及び前記車両の停止時の少なくとも一方において、前記検査領域からのガス漏れを検査することを特徴とする燃料電池システム。
5. 前記制御部は、
   前記開閉弁、前記調圧弁、前記第２漏れ検査弁を閉状態、前記第１漏れ検査弁を開状態、前記三方弁におけるバイパス流路側を開状態、燃料電池側を閉状態にしつつ、前記エアコンプレッサを駆動させ、
   前記圧力センサの値が所定値以上に達すると、前記第１漏れ検査弁を閉状態にした後、前記エアコンプレッサを停止させ、この状態における前記圧力センサの値に基づいて、前記検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 前記制御部は、単位時間当たりの前記圧力センサの値の変化から、前記検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
7. 前記制御部は、
   前記開閉弁及び前記調圧弁を閉状態、前記第１漏れ検査弁を開状態、前記三方弁におけるバイパス流路側を開状態、燃料電池側を閉状態、前記第２漏れ検査弁を半開状態にしつつ、前記エアコンプレッサを駆動させ、
   前記圧力センサの値が安定した一定値になると、該一定値に基づいて、前記検査領域にガス漏れが生じているか否かを検査することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の燃料電池システム。
8. 前記圧力センサは、前記酸化剤ガス供給流路において、前記三方弁と前記第１漏れ検査弁の間に設けられていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の燃料電池システム。

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