JPH06223859A - 燃料電池自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素ガスと酸素ガスとを反応させて発電する
燃料電池を備えた燃料電池自動車において、上記反応に
より生成される水に起因する燃料電池の発電不良を回避
する。 【構成】 上記燃料電池２を縦置きにして該燃料電池２
を通る水素ガス通路および酸素ガス通路が上下方向に延
びる様にし、両ガス通路にはそれぞれの上部から水素ガ
スおよび酸素ガスを供給し下部から排出させる。燃料電
池２の作動停止時に、水素ガス供給源60および酸素ガス
供給源50からの水素ガスおよび酸素ガスの供給を停止し
た後、燃料電池２に残留している残留水素ガスと残留酸
素ガスとの反応により発電した電気でガス循環ポンプＧ
Ｐ，ＧＰ′を作動させる。燃料電池２の起動時に、ガス
循環ポンプＧＰ，ＧＰ′を作動させた後所定時間経過
後、燃料電池２の発電電圧の異常が検出されたときは燃
料電池の起動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスと酸素ガスと
を反応させて発電する燃料電池を備え、該燃料電池で発
電した電気により駆動される燃料電池自動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば米国特許第5,047,298 号明細書に
は、水素と酸素とを反応させて発電を行なう燃料電池が
開示されている。また、特開昭51-4717 号公報には、そ
の様な水素と酸素とを反応させて発電を行なう燃料電池
を備え、該燃料電池で発電した電気により走行用モータ
を駆動して走行する燃料電池自動車が開示されている。

【０００３】上記の如き燃料電池としては、例えばプロ
トン交換膜を用いたＰＥＭ型燃料電池が知られている。
かかる燃料電池は、プロトン交換膜を挾んで酸素室と水
素室とが設けられ、両室に加湿酸素ガスと加湿水素ガス
とを供給し、水素室でイオン化された水素イオンがプロ
トン交換膜を通って酸素室に入り、この酸素室で水素と
酸素とを反応させて発電を行なうものである。

【０００４】この様な燃料電池は、従来図11，図12に示
す様に横置きにして自動車に配設されている。即ち、燃
料電池２は、酸素ガスと水素ガスを加湿する加湿部４
と、上記プロトン交換膜と酸素室と水素室とを備えた発
電セルを複数個積み重ねた発電部６とを備えて成り、各
発電セルの酸素室に酸素ガスを供給し排出する酸素ガス
通路20（供給側通路22および排出側通路24）、各発電セ
ルの水素室に水素ガスを供給し排出する水素ガス通路30
（供給側通路26および排出側通路28）および各発電セル
を冷却する冷却水を供給し排出する冷却水通路36（供給
側通路32および排出側通路34）がそれぞれ上記各発電セ
ルの積み重ね方向（図中左右方向）に延びて配設され、
かかる燃料電池２をその各セルの積み重ね方向が水平方
向（図中左右方向）になるように横置きにして自動車に
配設され、従って酸素ガス通路20、水素ガス通路30およ
び冷却水通路36はいずれも水平方向に延びる態様となっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
燃料電池は、水素と酸素とを反応させるのでその反応に
より水が生成され、従って例えば上記の如きプロトン交
換膜を用いたＰＥＭ型燃料電池の場合、その生成水がプ
ロトン交換膜に付着し、発電に支障が生じることがあ
る。また、その様なプロトン交換膜を用いたＰＥＭ型燃
料電池の場合、水素ガスと酸素ガスとを反応させるため
その水素ガスと酸素ガスとに水分を含有させる必要があ
り、その水素ガスおよび酸素ガスに含有されている水分
が上記プロトン交換膜に付着し、発電に支障が生じるこ
とがある。

【０００６】さらに、燃料電池作動時には、燃料電池内
を水素ガスと酸素ガスが流動しているので、上記反応に
よる生成水や上記水素ガスや酸素ガスに含有されている
水分はその水素ガスや酸素ガスの流れによって該流れと
共に上記水素ガス通路および酸素ガス通路を通って燃料
電池外部にある程度排出されるが、燃料電池の作動停止
時には、もはや上記水素ガスや酸素ガスの流れは停止さ
れ、その流れが停止した状態の下で燃料電池内の残留水
素ガスと残留酸素ガスとがしばらくの間反応し続け、従
ってその残留水素ガスと残留酸素ガスとの反応により生
成した水もしくはそれらの残留ガスに含有されている水
分は、上記燃料電池の作動時の様に水素ガスと酸素ガス
の流れによって外部に排出することはできず、それらは
プロトン交換膜に付着し、従ってその後の起動時にこの
付着水により発電に支障を来たすことがある。

【０００７】上記プロトン交換膜への付着水の問題は、
特に反応生成水によるものが顕著であり、上記ＰＥＭ型
燃料電池の場合上述の様に酸素室で反応して水が生成さ
れるので、上記付着水の問題を解決するにあたっては、
特にこの酸素室側において生成される水の付着を解決す
ることが重要である。

【０００８】本発明の目的は、上記事情に鑑み、水素ガ
スと酸素ガスとの反応による生成水に起因するトラブル
を防止することのできる燃料電池自動車を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明に係る
燃料電池自動車は、上記目的を達成するため、水素ガス
供給源と酸素ガス供給源とから供給された水素ガスと酸
素ガスとの反応により発電を行う発電セルを複数個所定
方向に積み重ねて成る発電部と、該発電部に設けられ上
記発電セルの積み重ね方向に延び上記水素ガスおよび酸
素ガスを上記各発電セルに供給しかつ未反応の上記水素
ガスおよび酸素ガスを排出させる水素ガス通路および酸
素ガス通路とを備えて成る燃料電池を有し、該燃料電池
で発電した電気により走行用モータを駆動する燃料電池
自動車であって、上記燃料電池が上記水素ガス通路およ
び酸素ガス通路の延びる方向を上下方向にして配設さ
れ、上記水素ガス通路および酸素ガス通路にはそれぞれ
の上部から上記水素ガスおよび酸素ガスを供給し、下部
から上記未反応の水素ガスおよび酸素ガスの排出を行う
ように構成されていることを特徴とする。

【００１０】本願の第２の発明に係る燃料電池自動車
は、上記目的を達成するため、水素ガス供給源と酸素ガ
ス供給源とから供給された水素ガスと酸素ガスとの反応
により発電を行う燃料電池と、該燃料電池から排出され
た未反応の上記水素ガスおよび酸素ガスを再度上記燃料
電池に供給する水素ガス循環路および酸素ガス循環路
と、それぞれのガス循環路に設けられた水素ガス循環ポ
ンプおよび酸素ガス循環ポンプとを備えて成り、上記燃
料電池で発電した電気により走行用モータを駆動する燃
料電池自動車であって、上記燃料電池の作動停止時に、
上記水素ガス供給源および酸素ガス供給源からの水素ガ
スおよび酸素ガスの供給を停止した後、上記燃料電池に
残留している残留水素ガスと残留酸素ガスとの反応によ
り発電した電気で、上記両ガス循環ポンプのうち少なく
とも上記両ガスの反応による生成水の排出作用を有する
ガス側のガス循環ポンプを作動させるものであることを
特徴とする。

【００１１】上記第１、第２の発明に係る燃料電池自動
車においては、上記水素ガス供給源および酸素ガス供給
源からの水素ガスおよび酸素ガスの供給を停止した後、
上記燃料電池に残留している残留水素ガスと残留酸素ガ
スとの反応により発電した電気で、自動車に搭載した上
記両ガス循環ポンプ以外の電装品を作動させるものとし
て構成することができる。

【００１２】また、上記燃料電池の出力が規定値以下に
なったときまたは上記燃料電池内の水素ガス圧もしくは
酸素ガス圧が規定値以下になったとき、上記両残留ガス
の反応により発電した電気で作動せしめられているガス
循環ポンプの作動を停止させるものとして構成すること
ができる。

【００１３】また、上記燃料電池の出力が規定値以下に
なったときまたは上記燃料電池内の水素ガス圧もしくは
酸素ガス圧が規定値以下になったとき、上記両ガス循環
ポンプ以外の電装品の作動を停止させるものとして構成
することができる。

【００１４】また、上記両ガス循環ポンプ以外の電装品
としては、照明ランプ類、室内換気装置もしくは空気清
浄器を挙げることができる。

【００１５】本願の第３の発明に係る燃料電池自動車
は、上記目的を達成するため、水素ガス供給源と酸素ガ
ス供給源とから供給された水素ガスと酸素ガスとの反応
により発電を行う燃料電池と、該燃料電池から排出され
た未反応の上記水素ガスおよび酸素ガスを再度上記燃料
電池に供給する水素ガス循環路および酸素ガス循環路
と、それぞれのガス循環路に設けられた水素ガス循環ポ
ンプおよび酸素ガス循環ポンプとを備えて成り、上記燃
料電池で発電した電気により走行用モータを駆動する燃
料電池自動車であって、上記燃料電池の発電電圧の正常
異常を検出する電圧状態検出手段を備え、上記燃料電池
の起動時に、上記両ガス循環ポンプを作動させた後所定
時間経過後、上記電圧状態検出手段により燃料電池の発
電電圧の異常が検出されたときは上記燃料電池の起動を
停止するものであることを特徴とする。

【００１６】上記電圧状態検出手段は、上記燃料電池の
発電電圧が規定値以下のとき発電電圧の異常を検出する
ものとして構成することができる。

【００１７】また、上記燃料電池が水素ガスと酸素ガス
との反応により発電を行う発電セルを複数個備えて成
り、上記電圧状態検出手段は、上記燃料電池の各発電セ
ルもしくは複数の発電セルからなる複数の発電セルグル
ープごとの発電電圧を検出し、いずれかの発電セルもし
くは発電セルグループの発電電圧が規定値以下のとき上
記燃料電池の発電電圧の異常を検出するものとして構成
することができる。

【００１８】また、上記燃料電池が水素ガスと酸素ガス
との反応により発電を行う発電セルを複数個備えて成
り、上記電圧状態検出手段は、上記燃料電池の各発電セ
ルもしくは複数の発電セルからなる複数の発電セルグル
ープごとの発電電圧を検出し、各発電セル間もしくは各
発電セルグループ間の発電電圧のばらつきが規定値以上
であるとき上記燃料電池の発電電圧の異常を検出するも
のとして構成することができる。

【００１９】また、上記両ガス循環ポンプを作動させた
後所定時間経過後、上記電圧状態検出手段により燃料電
池の発電電圧の異常が検出されたときは、上記燃料電池
における付着水除去制御を行い、該付着水除去制御後も
上記燃料電池の発電電圧が異常であるときは該燃料電池
の起動を停止するものとして構成することができる。

【００２０】また、上記付着水除去制御を所定時間もし
くは所定回数実施した後も上記燃料電池の発電電圧が異
常であるときは該燃料電池の起動を停止するものとして
構成することができる。

【００２１】また、上記付着水除去制御は、上記両ガス
循環路を通るガスのうち少なくとも上記両ガスの反応に
よる生成水の排出作用を有するガスの流量を増大させる
ものとして構成することができる。

【００２２】また、上記付着水除去制御は、上記両ガス
循環路を通るガスのうち少なくとも上記両ガスの反応に
よる生成水の排出作用を有するガスの流量を増減変化さ
せるものとして構成することができる。

【００２３】なお、本発明において上記燃料電池に反応
のため酸素ガスを供給するにあたっては、酸素ガスその
ものを供給しても良いし酸素ガスを含むガス例えば空気
を供給することもできる。従って、上記燃料電池に酸素
ガスを供給する酸素ガス供給源は、酸素ガスそのものの
供給源であっても良いし、空気供給源であっても良い。

【００２４】

【作用および発明の効果】本願の第１の発明に係る燃料
電池自動車は、上記の様に、燃料電池をその発電部を通
る水素ガス通路および酸素ガス通路の延びる方向が上下
方向になるように縦置き配設し、上記水素ガス通路およ
び酸素ガス通路にはそれぞれの上部から水素ガスおよび
酸素ガスを供給し、下部から未反応の水素ガスおよび酸
素ガスを排出する様に構成されているので、上記水素ガ
スおよび酸素ガスはその上下方向に延びる水素ガス通路
および酸素ガス通路内を下方に向かって流れる。従っ
て、水素ガスおよび酸素ガスの流れによって排出される
水分に対して重力がその排出方向に働き、この重力によ
って水分の排出が助長され、上述の従来技術の様に水素
ガス通路および酸素ガス通路が水平方向に延びているも
のに比して、反応による生成水や水素ガスおよび酸素ガ
スに含まれていた水分の排出性の向上が図られ、燃料電
池内での水付着によるトラブル、例えばＰＥＭ型燃料電
池の場合のプロトン交換膜への水付着によるトラブルの
発生を抑制することができる。

【００２５】また、本願の第２の発明に係る燃料電池自
動車は、上述の様に、燃料電池の作動停止時に、残留水
素ガスと残留酸素ガスとの反応により発電された電気で
両ガス循環ポンプのうち少なくとも上記両ガスの反応に
よる生成水の排出作用を有するガス側のガス循環ポンプ
（上記ＰＥＭ型燃料電池の場合は酸素ガス循環ポンプ）
を作動させるので、反応生成水排出作用を有する残留ガ
スの流れが形成され、従って残留ガス反応による生成水
をこの残留ガスの流れにより燃料電池内から排出させる
ことができ、燃料電池内での残留ガス反応生成水の付着
によるトラブル、例えばＰＥＭ型燃料電池の場合その反
応生成水のプロトン交換膜への付着によるトラブル発生
を抑制することができ、特に燃料電池の再始動時におけ
る残留ガス反応生成水の付着によるトラブル発生を防止
することができる。

【００２６】また、上記残留ガス反応による電気により
電装品を作動させることにより、この残留ガス反応によ
る余剰電気の有効利用を図ることができる。

【００２７】また、燃料電池の出力もしくは燃料電池内
のガス圧が規定値以下となった時点で上記ガス循環ポン
プや電装品の作動を停止させることにより、それらの作
動停止を適切に行なうことができる。

【００２８】また、上記電装品として、照明ランプ類、
室内換気装置もしくは空気清浄器という自動車の停止中
に作動させることが必要もしくは有効なものを選択する
ことにより、上記余剰電力の利用をより一層有効なもの
とすることができる。

【００２９】本願の第３の発明に係る燃料電池自動車
は、上述の様に、燃料電池の発電電圧の正常異常を検出
する電圧状態検出手段を備え、両ガス循環ポンプを所定
時間経過した後においても発電電圧が異常であるときは
燃料電池の起動を停止するように構成されているので、
通常のガス流によっては除去することのできない付着水
による燃料電池の作動不良を検出して該燃料電池の起動
を停止することができ、従って燃料電池を作動させて走
行を開始した後におけるその様な付着水による燃料電池
の作動不良に基づくトラブルを未然に防止することがで
きる。

【００３０】また、付着水による作動不良は発電電圧の
低下という形で表われるので、燃料電池の発電電圧が規
定値以下のとき燃料電池の起動を停止することにより、
上記付着水に起因する作動不良によるトラブルを確実に
防止することができる。

【００３１】また、各セルまたは各セルグループの発電
電圧が規定値以下のとき燃料電池の起動を停止すること
により、より高精度で付着水に起因する作動不良による
トラブルを防止することができる。

【００３２】また、各セルまたは各セルグループの発電
電圧のばらつきが規定値以上のとき燃料電池の起動を停
止することにより、同様に高精度で付着水に起因する作
動不良によるトラブルを防止することができる。

【００３３】また、ガス循環ポンプを作動して所定時間
経過しても燃料電池の発電電圧が異常である場合、直ち
に燃料電池の起動を停止するのではなく所定の付着水除
去制御を行ない、それでも発電電圧が異常である場合の
み燃料電池の起動を停止することにより、軽い水付着に
よる起動停止を減少させることができ、より合理的な起
動制御が可能となる。

【００３４】また、付着水除去制御を所定時間もしくは
所定回数行なった後それでも発電電圧が異常である場合
のみ燃料電池の起動を停止することにより、上記軽い水
付着による起動停止をより一層減少させることができ
る。

【００３５】また、付着水除去制御を、燃料電池内にお
ける反応生成水排出作用を有するガスの流量増大や流量
の増減変化により行なうことにより、付着水除去を有効
に行なうことができる。

【００３６】なお、発電電圧の異常は上記付着水による
ものだけでなく燃料電池の破損、プロトン交換膜や電極
の劣化等の種々の故障によっても生じ、従って上記発電
電圧の異常による燃料電池の起動停止は、上記付着水の
みでなくその様な燃料電池自体の故障等に対しても有効
である。

【００３７】また、発電電圧の低下からはそれが付着水
によるものか上記燃料電池自体の故障によるものかを判
別できない。また、付着水による発電電圧の異常は燃料
電池の停止後における残留ガス反応による生成水が原因
となって発生頻度が高く、しかもその付着水によるもの
は一時的であって付着水除去により解決可能なものであ
る。従って、上記の様に単に所定時間経過後発電電圧が
異常のときは起動を停止するものの場合は、その様な解
決可能な付着水の場合もそうでない上記燃料電池の故障
の場合も一律に燃料電池の起動を停止させることとなる
虞れがあるが、上記の様に付着水除去制御を行なった後
でも発電電圧が異常であるときのみ燃料電池の起動を停
止することにより、一時的な現象で頻度が高くかつ解決
可能な付着水による起動停止を回避でき、よって起動時
に発生しやすい付着水による作動不良を解決しつつかつ
解決不能な燃料電池自体の故障時にのみ起動を停止させ
ることができる。

【００３８】また、上記燃料電池自動車においては、生
成水排出作用を有するガス側のガス循環ポンプを作動さ
せ、あるいは生成水の排出作用を有するガスの流量増大
もしくは増減変化を行なうことにより、燃料電池からの
反応生成水の排出や燃料電池内における付着反応生成水
の除去を行なうことができると共に、該生成水の排出作
用を有するガス自身が含有している水分の排出や付着除
去も行なうことができる。そして、上記燃料電池自動車
においては、上記生成水の排出作用を有するガス側のみ
でなく両方のガスの循環ポンプを作動させあるいは両方
のガスの流量増大もしくは増減変化を行なうことによ
り、両ガス自身に含まれている水分の排出や付着除去も
行なうことができる。

【００３９】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。

【００４０】＜燃料電池システムの基本構成＞図１は本
発明に係る燃料電池自動車の一実施例における燃料電池
システムの基本構成を示す図、図２は図１中の燃料電池
を示す図、図３は図２に示す燃料電池における反応ガス
である水素ガスと酸素ガスおよび冷却水の流れを示す
図、図４は図２に示す燃料電池における酸素ガスの流れ
を示す詳細断面図である。

【００４１】まず、図２，３および４を参照しながら燃
料電池について説明する。本実施例では燃料電池として
プロトン交換膜を使用した水素ガスと酸素ガスとを反応
させて発電するＰＥＭ型燃料電池を用いている。

【００４２】図２に示す様に、この燃料電池２は、加湿
部４と発電部６とを備え、加湿部４で純水を用いた冷却
水により反応ガスである酸素ガスと水素ガスとを加湿
し、発電部６でこれらの加湿された酸素ガスと水素ガス
とを反応させて発電し、かつこの反応により反応熱が生
じる発電部６を上記冷却水で冷却する様に構成されてい
る。

【００４３】上記加湿部４は複数の加湿セルを積み重ね
て成り、酸素ガス、水素ガスおよび冷却水は各セルを順
次通り、各セルで加湿される。各セルでの加湿は水分を
通過させる高分子膜を介して酸素ガスおよび水素ガスを
冷却水と接触させて酸素ガスおよび水素ガスに飽和蒸気
圧の水分を含有させることにより行なわれる。

【００４４】上記発電部６は、図４に示す様に、複数の
発電セル８を積み重ねて成り、上記加湿部４で加湿され
た酸素ガスと水素ガスとが各セル８を順次通り、各セル
８で反応して発電する。各セル８は、水素イオンのみを
通すプロトン交換膜10と、該プロトン交換膜10によって
区画された水素室12および酸素室14と、上記プロトン交
換膜10に設けられた水素側電極16および酸素側電極18を
備えて成る。

【００４５】発電部６には各発電セル８の積み重ね方向
に延びる酸素ガス通路20が設けられている。この酸素ガ
ス通路20は、各セル８の積み重ね方向に延びる供給側通
路22と排出側通路24とを備え、供給側通路22から各セル
８の酸素室14に酸素ガスを供給し、各セル８の酸素室14
から未反応酸素ガスを排出側通路24を介して排出する。
また、発電部６には、この酸素ガス通路20と同様に構成
された図示しない水素ガス通路が設けられている。この
水素ガス通路も、上記酸素ガス通路20と同様に、各セル
８の積み重ね方向に延びる供給側通路と排出側通路とを
備え、供給側通路から各セルの水素室12に水素ガスを供
給すると共に各セルの水素室12から未反応水素ガスを排
出側通路を介して排出する。さらに、発電部６には、図
示しない冷却水通路が設けられており、この冷却水通路
も上記酸素ガス通路20と同様に各セル８の積み重ね方向
に延びる供給側通路と排出側通路とを備え、供給側通路
から各セル８間に形成された冷却水室25に冷却水を供給
すると共に各冷却水室25から冷却水を排出側通路を介し
て排出する。

【００４６】上記各発電セル８における発電メカニズム
は次の通りである。即ち、各セル８の水素室12に供給さ
れた加湿水素は水素側電極16の下でイオン化され、この
水素イオンがプロトン交換膜を通って酸素室14に入り該
酸素室14において酸素側電極18の下で水素と酸素とが反
応し、該反応により発電をすると共に水が生成され、こ
の生成水は未反応酸素ガスと共に酸素の排出側順路24か
ら未反応酸素ガスの流れによって排出される。

【００４７】図３に上記加湿部４および発電部６におけ
る酸素ガス、水素ガスおよび冷却水の通路および流れを
示す。図示の様に、供給側通路26および排出側通路28を
備えて成る水素ガス通路30も、供給側通路32および排出
側通路34を備えて成る冷却水通路36も上記酸素ガス通路
20と同様に各セル８の積み重ね方向に延びている。ま
た、燃料電池２は各セル８の積み重ね方向を上下方向と
して配設され、加湿部４は発電部６の上部に位置し、酸
素ガス通路20、水素ガス通路30および冷却水通路36はい
ずれも上下方向に延び、酸素ガスおよび水素ガスは上か
ら供給して下に排出するように、冷却水は下から供給し
て上に排出する様に構成されている。

【００４８】上記の様に、燃料電池２をその発電部６を
通る水素ガス通路30および酸素ガス通路20の延びる方向
が上下方向になるように縦置き配設し、上記水素ガス通
路30および酸素ガス通路20にはそれぞれの上部から水素
ガスおよび酸素ガスを供給し、下部から未反応の水素ガ
スおよび酸素ガスを排出する様に構成することにより、
上記水素ガスおよび酸素ガスはその上下方向に延びる水
素ガス通路30および酸素ガス通路20内を下方に向かって
流れることとなる。従って、水素ガスおよび酸素ガスの
流れによって排出される水分に対して重力がその排出方
向に働き、この重力によって水分の排出が助長され、反
応生成水や水素ガスおよび酸素ガスに含まれていた水分
の排出性の向上が図られ、燃料電池内での水付着による
トラブル、例えばＰＥＭ型燃料電池の場合のプロトン交
換膜への水付着によるトラブルの発生を抑制することが
できる。

【００４９】次に、図１を参照しながら上述の燃料電池
を用いた自動車における燃料電池システムについて説明
する。図示の燃料電池システムは、２個の燃料電池２を
備え、両燃料電池２には酸素ガス、水素ガスおよび冷却
水が並列的に供給され、各燃料電池２で発電した電気は
直列的に取り出される。

【００５０】各燃料電池２には、酸素ガス供給源である
高圧酸素ボンベ50から酸素ガス供給路52を介して酸素ガ
スそのものが供給される。また、各燃料電池２からは未
反応酸素ガスが酸素ガス排出路54を介して排出され、該
酸素ガス排出路54はＡ点において上記酸素ガス供給路52
に接続され、各燃料電池２内の酸素ガス通路と上記酸素
ガス排出路54と上記酸素ガス供給路52のうち上記Ａ点か
ら燃料電池２までの部分とで酸素ガス循環路56が形成さ
れ、上記未反応酸素ガスはこの酸素ガス循環路56を通っ
て循環せしめられる。

【００５１】上記酸素ガス供給路52には、酸素ガス供給
源50側から順に元バルブであるソレノイドバルブＳＶ
１′、供給酸素ガス圧を一定に保つ圧力レギュレータＰ
Ｒ′、分岐路に設けられたソレノイドバルブＳＶ３′、
圧力センサＰＳ１′、入口バルブであるソレノイドバル
ブＳＶ２′が設けられ、かつ酸素ガス循環路56兼用部分
には流量センサＦＳ′、循環路開閉バルブであるソレノ
イドバルブＳＶ４′、圧力センサＰＳ２′が設けられて
いる。上記酸素ガス排出路54には、分岐路に設けられた
パージバルブであるソレノイドバルブＳＶ５′、水トラ
ップ容器（水セパレータ）58、酸素ガス循環ポンプＧ
Ｐ′および脱イオンフィルタＤＩＦ′が設けられてい
る。

【００５２】また、各燃料電池２には、水素ガス供給源
である水素を吸蔵した水素吸蔵合金60から水素ガス供給
路62を介して水素ガスそのものが供給される。また、各
燃料電池２からは未反応水素ガスが水素ガス排出路64を
介して排出され、該水素ガス排出路64はＢ点において上
記水素ガス供給路62に接続され、各燃料電池２内の水素
ガス通路と上記水素ガス排出路64と上記水素ガス供給路
62のうち上記Ｂ点から燃料電池２までの部分とで水素ガ
ス循環路66が形成され、上記未反応水素ガスはこの水素
ガス循環路66を通って循環せしめられる。

【００５３】上記水素ガス供給路62には、水素ガス供給
源60側から順に元バルブであるソレノイドバルブＳＶ
１、供給水素ガス圧を一定に保つ圧力レギュレータＰ
Ｒ、分岐路に設けられたソレノイドバルブＳＶ３、圧力
センサＰＳ１、入口バルブであるソレノイドバルブＳＶ
２が設けられ、かつ水素ガス循環路66兼用部分には流量
センサＦＳ、循環路開閉バルブであるソレノイドバルブ
ＳＶ４、圧力センサＰＳ２が設けられている。上記水素
ガス排出路64には、分岐路に設けられたパージバルブで
あるソレノイドバルブＳＶ５、水トラップ容器（水セパ
レータ）68、水素ガス循環ポンプＧＰおよび脱イオンフ
ィルタＤＩＦが設けられている。また、上記水素ガス供
給源60とソレノイドバルブＳＶ１との間には分岐路が設
けられ、リークバルブＲＶ、マニュアルバルブＭＶ１お
よびクイックコネクタＱＣが設けられ、水素吸蔵合金60
に水素を吸蔵させる際、水素ボンベ（図示せず）がこの
クイックコネクタＱＣに接続される。

【００５４】また、各燃料電池２には冷却水循環路70が
設けられている。該冷却水循環路70は燃料電池２内の図
示しない前述の冷却水通路を含んで成り、該冷却水循環
路70には上述の水トラップ容器58、冷却水循環ポンプＷ
Ｐ、三方弁ＴＶ、冷却水放熱用のラジエタＲＤ、該ラジ
エタＲＤと並列的に設けられたバイパスＢＰおよび脱イ
オンフィルタＤＩＦ、冷却水の導電率を検出する導電率
センサＣＳが設けられている。

【００５５】また、上記各燃料電池２には、発電部６の
各発電セル８の出力電圧を検出する電圧センサＶＳが設
けられ、また両燃料電池２を直列に接続した電線には電
力供給スイッチＳＷ１を介して走行用モータ72が接続さ
れると共に図示しない電力供給スイッチを介して各種の
電装品（上述のガス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′も含む）が
接続されている。

【００５６】また、上記システムにおいては、その他に
も図示の如きソレノイドバルブＳＶ６，ＳＶ６′，ＳＶ
７，マニュアルバルブＭＶ２，ＭＶ２′，ＭＶ３′およ
びオートバルブＡＶ１が設けられている。

【００５７】上記の如く構成されたシステムにおいて
は、通常の燃料電池作動停止時には、ソレノイドバルブ
ＳＶ４，ＳＶ４′を除きその他のすべてのソレノイドバ
ルブ、マニュアルバルブ、オートバルブおよびリークバ
ルブは閉成され、各循環ポンプＧＰ，ＧＰ′ＷＰは駆動
停止され、かつ走行用モータ72のスイッチＳＷ１および
各種電装品のスイッチは開成されている。

【００５８】また、通常の燃料電池作動時（運転時）に
は、ソレノイドバルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ１′，ＳＶ
２′を開成し、水素ガスおよび酸素ガス循環ポンプＧ
Ｐ，ＧＰ′を作動させ、各燃料電池２に酸素ガスおよび
水素ガスを供給すると共にそれらを循環させ（酸素ガス
および水素ガス供給源50，60からは反応により消費した
量だけ新たに酸素ガスおよび水素ガスが供給される）、
また冷却水循環ポンプＷＰを作動させて冷却水を燃料電
池２に循環させ、もって前述のメカニズムにより各燃料
電池２での発電および各燃料電池２の冷却が行なわれ、
さらにスイッチＳＷ１を閉成してその発電した電気によ
り走行用モータ72を駆動すると共に上述の図示しないス
イッチを閉成して各種電装品に電力を供給する。

【００５９】＜燃料電池システムの作動停止手順＞次
に、上記燃料電池システムの作動停止手順について図５
を参照しながら説明する。この作動停止は、燃料電池２
内の残留ガスの反応による生成水を良好に排除し、かつ
その残留ガスの反応による余剰電力の有効利用を図り得
る手順で行なわれる。

【００６０】まず、Ｐ１で燃料電池から外部負荷への電
力供給スイッチつまり走行用モータ72への電力供給スイ
ッチＳＷ１および上述の各種電装品への電力供給スイッ
チ等をオフにし、その後Ｐ２でバルブＳＶ１，ＳＶ１′
を閉じて水素ガス供給源60および酸素ガス供給源50から
燃料電池２への水素ガスおよび酸素ガスの供給を停止す
る。

【００６１】しかしながら、この様に水素ガスおよび酸
素ガスの供給を停止しても、燃料電池２内には水素ガス
および酸素ガスが残っており、それらの残留ガスがその
後もも燃料電池２内で反応し続けるため、それによって
発生した水がプロトン交換膜10に付着し、再起動時に反
応ガスのプロトン交換膜への到達が妨げられることとな
る。

【００６２】そこで、上記バルブＳＶ１、ＳＶ１′を閉
じた後は、Ｐ３において、上記燃料電池２内の残留ガス
の反応によって発電された電力を利用して水素ガス循環
ポンプＧＰおよび酸素ガス循環ポンプＧＰ′を作動させ
る。この作動は両ガス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′への電力
供給スイッチを閉成しておくことにより行なう。これに
より、残留ガスの反応中も水素ガス循環路66および酸素
ガス循環路56内を水素ガスおよび酸素ガスが循環し、従
ってその残留ガス中の水分および残留ガスの反応により
生成された水はこの水素ガスおよび酸素ガスの流れによ
って良好に外部に排出され、燃料電池作動停止後のプロ
トン交換膜への水付着を防止することができる。

【００６３】また、Ｐ４において、上記ガス循環ポンプ
ＧＰ，ＧＰ′の作動と共に残留ガスの反応により発電さ
れた余剰電力を利用してそれらのガス循環ポンプＧＰ，
ＧＰ′以外の所定の電装品を作動させる。この作動は上
記所定の電装品への電力供給スイッチを閉成することに
より行なわれる。この電装品作動にあたっては、自動車
の停車中に動作させることが必要または有効な電装品を
作動させることが望ましく、その様は電装品としては、
例えば足元ランプやハザードランプ等の照明ランプ類、
車室内換気装置あるいは空気清浄器等を好適に作動させ
ることができる。なお、上記車室内換気装置の作動にあ
たっては、例えば夏季の車室内温度上昇防止を目的とし
て、車室内温度が外気温より高くかつ車室内温度が設定
温度より高い場合に作動させることができる。

【００６４】続いて、Ｐ５で燃料電池２の出力電力もし
くは残留ガス圧が所定値以下になったことを検出した
ら、残留反応ガスの量が十分減少したものとみなしてＰ
６で上記ガス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′の駆動を停止する
と共に上記電装品の駆動を停止し、Ｐ７でバルブＳＶ
２，ＳＶ２′を閉じて燃料電池システムを停止させる。
上記燃料電池２の出力電圧は燃料電池２単位の電圧（１
つの燃料電池を構成する複数の発電セルの発電電圧の総
和）であっても良いし、各発電セル単位の電圧であって
も良い。それらの電圧は上述の燃料電池２に設けられた
電圧センサＶＳによって検出される。また、上記残留ガ
ス圧は残留水素ガス圧でも残留酸素ガス圧でももしくは
それらの双方の残留ガス圧のいずれでも良く、それらの
残留ガス圧は上述の圧力センサＰＳ２，ＰＳ２′によっ
て検出することができる。

【００６５】上記の様に、燃料電池の作動停止後即ち燃
料電池への反応ガスの供給停止後、残留ガスの反応によ
り発電された電気を用いて両ガス循環ポンプＧＰ，Ｇ
Ｐ′を駆動するように構成したので、残留ガスの反応に
より生成された水および残留ガス含有水分をその残留ガ
スの流れにより良好に燃料電池２から排出することがで
き、かかる残留ガス反応生成水等による起動時のトラブ
ルを防止することができる。

【００６６】また、その残留ガス反応により発電された
余剰電力により、従来はその余剰電力をリークさせてい
たのに対し、上記の様に自動車停車中に動作させること
が必要または有効な電装品を駆動するように構成したの
で、その余剰電力の有効利用を図ることができる。

【００６７】＜燃料電池システムの起動手順＞次に、上
記燃料電池システムの起動手順について、図６〜図９を
参照しながら説明する。上記燃料電池システムを起動す
る際には、上記燃料電池における付着水のチェックの
他、供給ガス圧チェック、ガス洩れチェック、漏電チェ
ックをそれぞれ自動的に行ない、全て問題がなければ燃
料電池システムの通常作動に移行し、いずれかに不都合
があれば起動を停止する。これにより、専門知識を有し
ない通常のユーザには困難な上記各チェックを自動的に
行ない、不都合が存在するときは起動が自動的に停止さ
れるので、安全走行の実現が図られる。

【００６８】図６に示す様に、上記燃料電池システムの
起動にあたっては、まずＱ１で図示しない通常のバッテ
リから燃料電池システム制御回路へ電力を供給するスタ
ートスイッチ（図示せず）（両ガス循環ポンプＧＰ，Ｇ
Ｐ′への電力供給スイッチは除く）をオンさせる。続い
てＱ２でバルブＳＶ１，ＳＶ１′を開にし、圧力センサ
ＰＳ１，ＰＳ１′で供給ガス圧のチェックを行なう。供
給ガス圧が異常のときは起動を停止し、正常のときはＱ
４でバルブＳＶ２，ＳＶ２′を開にして酸素ガスおよび
水素ガスを燃料電池２に供給する。そしてＱ５で燃料電
池２におけるガス洩れをチェックし、ガス洩れがあれば
起動を停止し、なければＱ６で漏電チェックを行ない、
漏電があれば起動を停止し、なければＱ７で発電電圧、
電流、温度を検出し、Ｑ８でガス循環ポンプＧＰ，Ｇ
Ｐ′への電力供給スイッチを閉成して両ガス循環ポンプ
ＧＰ，ＧＰ′を作動させ、Ｑ９で発電電圧をチェック
し、電圧異常であれば起動を停止し、なければ起動時の
チェックは全て正常ということでそのまま作動を続行し
て走行用モータ72への電力供給スイッチＳＷ１をオンさ
せる通常作動に移行する。

【００６９】次に、上記各チェックについて詳細に説明
する。まず、供給ガス圧チェックは、図７に示す手順で
行なう。図７は供給水素ガス圧のチェック手順であり、
供給酸素ガス圧チェックもこれと同様に行なわれる。ま
ず、Ｒ１でバルブＳＶ１を開く。このときバルブＳＶ２
は未だ閉じており、従ってバルブＳＶ２までは水素ガス
供給源50から水素ガスが供給され、かつ圧力レギュレー
タＰＲより下流側はその圧力レギュレータＰＲで所定の
ガス圧に調整されている。よって、この状態で圧力レギ
ュレータＰＲとバルブＳＶ２との間に設けられた圧力セ
ンサＰＳ１で圧力を検出することにより供給ガス圧チェ
ック（このガス圧チェックは結局圧力レギュレータＰＲ
のチェックである）を行ない、Ｒ２で検出ガス圧が規定
値（圧力レギュレータＰＲにより調整されるべきガス圧
に基づいて定められる）以下のときは供給ガス圧が正常
ということでＲ９に進み、バルブＳＶ２を開き、次のプ
ロセス（図６のＱ５）に進む。検出ガス圧が規定値より
大でガス圧異常のときはＲ３に進み、そこで上記バルブ
ＳＶ１を閉じてＲ４でバルブＳＶ３を開いて水素ガスを
大気中に放出し、Ｒ５において圧力センサＰＳ１でガス
圧を検出し、検出ガス圧が規定値以下まで下ったか否か
を判断し、規定値以下に下がるまでＳＶ３を開き続け、
規定値以下になったらＲ６でＳＶ３を閉じ、Ｒ７で上記
Ｒ１〜Ｒ６までの実行回数が規定回数に達したか否かを
判断し、達していなければＲ１に戻り、再度Ｒ１〜Ｒ６
までのステップを実行する。そして、このＲ１〜Ｒ６ま
でのステップを繰り返し、その途中でＲ２において圧力
センサＰＳ１の検出ガス圧が規定値以下となったらＲ９
に進み、途中で圧力センサＰＳ１の検出ガス圧が規定値
以下になることなくＲ１〜Ｒ６までのステップの実行回
数が規定回数に達したら、供給水素ガス圧が異常（圧力
レギュレータＰＲが異常）ということでＲ８に進みそこ
で起動プロセスを停止する。なお、上記Ｒ１〜Ｒ６を規
定回数繰り返すということは、結局供給水素ガス圧のチ
ェックを規定回数繰り返すということである。

【００７０】図８は他の供給ガス圧チェック手順を示す
図である。上記図７に示すチェック手順はガス圧チェッ
クを繰り返す際にバルブＳＶ３を開けて水素ガスを大気
に放出するものであったが、この図８に示す手順は水素
ガスを大気に放出する前に燃料電池システム内に放出
し、それでも異常であった場合のみ大気に放出して繰り
返しチェックを行なうものであり、これにより水素ガス
の大気放出の減少を図ろうとするものである。

【００７１】この手順においては、Ｓ１でバルブＳＶ１
を開き、Ｓ２で圧力センサＰＳ１の検出ガス圧が規定値
以下か否かを判断し、規定値以下のときはＳ13でバルブ
ＳＶ２を開き、規定値より大のときはＳ３でバルブＳＶ
１を閉じる。ここまでは前述の手順と同じである。そし
て、このバルブＳＶ１を閉じた後、本手順ではＳ４でバ
ルブＳＶ２を開き、これによって水素ガスを燃料電池２
側に放出し、Ｓ５で圧力センサＰＳ１の検出ガス圧が規
定値以下になったか否かを判断する。バルブＳＶ２を開
けた直後のガス圧は未だ規定値以下になっていないので
Ｓ５からＳ６に進み、そこでバルブＳＶ２を開けてから
規定時間だけ待ち、その間に検出ガス圧が規定値以下に
なったらＳ12でバルブＳＶ２を閉じ、再度Ｓ１〜Ｓ４の
ステップを繰り返す。そして、このＳ１〜Ｓ４のステッ
プを繰り返している途中でＳ２において検出圧力が規定
値以下になったときはＳ13に進む。Ｓ２において検出ガ
ス圧が規定値以下になることなくＳ１〜Ｓ４のステップ
を繰り返していると、今だ水素ガス循環ポンプＧＰは作
動していないのでそのうち水素ガスを燃料電池２内に放
出し得なくなり、バルブＳＶ２を開けた後規定時間を経
過しても圧力が規定値以下にならなくなる。そうする
と、Ｓ６からＳ７に進み、そこでバルブＳＶ３を開き、
Ｓ８で圧力センサＰＳ１の検出ガス圧が規定値以下にな
るまで待ち、規定値以下になったらＳ９でバルブＳＶ３
を閉じ、Ｓ10でＳ１〜Ｓ９のステップの実行回数が規定
回数に達したか否かを判断し、達していなければＳ12で
バルブＳＶ２を閉じてＳ１に戻り、再度Ｓ１〜Ｓ９を繰
り返し、その途中でＳ２において検出ガス圧が規定値以
下になったらＳ13に進み、Ｓ２で検出ガス圧が規定値以
下になることなくＳ１〜Ｓ９の繰り返し回数が規定回数
に達したら、Ｓ11で起動プロセスを停止する。

【００７２】次に、図６のＱ５に示すガス洩れチェック
について説明する。前述の様に、供給ガス圧チェックに
よりガス圧正常と判断されたらバルブＳＶ２，ＳＶ２′
を開き、ガス洩れチェックを行なう。このガス洩れチェ
ックは、前述の流量センサＦＳ，ＦＳ′によって行な
う。即ち、バルブＳＶ２，ＳＶ２′を開けた直後は水素
ガスおよび酸素ガスは燃料電池２内に向けて流れるが、
この時点では未だガス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′は作動し
ていないので、ある程度水素ガスおよび酸素ガスが流れ
ると燃料電池２内の水素ガスおよび酸素ガスの圧力は上
昇して上記圧力レギュレータＰＲ，ＰＲ′により調整さ
れた圧力に近づき、以後は燃料電池２に向けて殆んど流
れなくなる。しかるに、このとき燃料電池２に破損等に
よるガス洩れが生じていると、水素ガスおよび酸素ガス
は引き続き燃料電池２に向けて所定量流れ続ける。

【００７３】そこで、上記バルブＳＶ２と燃料電池２と
の間に設けた流量センサＦＳ，ＦＳ′によりガス流量を
検出し、バルブＳＶ２，ＳＶ２′を開けた時点から規定
時間経過後の検出流量が規定値以上のときはガス洩れあ
り、規定値より小のときはガス洩れなしと判断し、水素
ガスおよび酸素ガスのいずれかのガス洩れありのときは
起動プロセスを停止し、いずれもガス洩れなしのときは
次の漏電チェックに移行する。

【００７４】次に、図６のＱ６に示す漏電チェックにつ
いて説明する。漏電チェックは冷却水を通して漏電する
か否かをチェックするものであり、この漏電チェックは
冷却水の電気導電率を前述の導電率センサＣＳにより検
出し、導電率が規定値以上のときは冷却水を通って漏電
する虞れありということで起動を停止し、規定値より小
のときは漏電の虞れなしということで次の電圧チェック
に移る。

【００７５】次に図６のＱ９に示す電圧チェックについ
て説明する。前述の様に、起動時には作動停止時におけ
る残留ガスの反応による生成水がプロトン交換膜に付着
し、正常な反応発電が妨げられる場合が生じ得る。従っ
て、起動時に燃料電池２が正常に発電しているか否かを
チェックし、正常発電が行なわれないときは起動を停止
する。なお、この正常発電が行なわれない原因として
は、上記プロトン交換膜への水付着以外にも、燃料電池
の破損、プロトン交換膜や電極劣化等の種々の燃料電池
自体の故障が考えられ、上記電圧チェックにより水付着
によるトラブルのみでなくその様な燃料電池自体の故障
も検出でき、それに応じて起動を停止させることができ
るものである。

【００７６】この電圧チェックの手順を、図９を参照し
ながら説明する。まず、Ｔ１でガス循環ポンプＧＰ，Ｇ
Ｐ′を作動させる（図６のＱ８参照）。次に、Ｔ２で電
圧チェックを行なう。この電圧チェックは、前述の電圧
センサＶＳにより燃料電池２の各発電セル２もしくは複
数の発電セル８から成る複数の発電セルグループそれぞ
れの電圧を検出し、それらの電圧のいずれもが規定値
（本来正常に発電したらなるであろう電圧に基づいて決
定される）以上であれば電圧正常、いずれかが規定値よ
り小であれば電圧異常と判断する。そして、電圧が異
常、即ちいずれかが規定値にまで達しなければＴ３で規
定時間経過するまで待ち（電圧の立ち上りに所定時間要
することがあるから）、規定時間経過する前に全ての電
圧が規定値以上となり電圧正常と判断したらＴ５に進
み、起動プロセスを終了し、以後はそのまま燃料電池の
作動を続行して通常作動に移行する。また、所定時間経
過してもいずれかの電圧が規定値に達しなければ、電圧
異常と判断してＴ４に進み起動プロセスを停止する。

【００７７】図10は他の電圧チェック手順を示す図であ
る。上述の手順は、ガス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′を作動
させて規定時間待ち、それでも電圧が規定値に達しなか
ったときには起動を停止するものであるので、上記ガス
循環ポンプＧＰ，ＧＰ′の作動によるガス流によりある
程度付着水が除去されたがそれでも付着水が残っている
場合にはそのまま起動停止となるが、それらの付着水は
基本的に除去可能なものであり、従ってその様な付着水
の除去を行なった後においても電圧が異常である場合に
のみ起動停止とすれば、付着水による起動停止を減少さ
せることができると共に真に除去不可能な付着水による
電圧異常の場合にのみ起動停止とすることができ、好都
合である。

【００７８】図６はかかる付着水除去を組み込んだ電圧
チェック手順を示す図である。図示の如くまずＵ１でガ
ス循環ポンプＧＰ，ＧＰ′を作動させ、Ｕ２でＴ２と同
様の電圧チェックを行ない、Ｕ３で規定時間経過するま
で待ち、規定時間経過前に発電電圧が正常と判断された
らＵ８に進み起動プロセスを終了する。ここまでは図９
に示す手順のＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５と同じである。

【００７９】次に、規定時間経過しても発電電圧が正常
にならないときは、Ｕ４で水滴除去プロセス（付着水除
去制御）を実行する。この水滴除去プロセスは、例えば
ガス流量の増大もしくはガス流量の増減変化により行な
うことができる。ガス流量の増大は、酸素ガスおよび水
素ガス循環路56，66上のパージバルブＳＶ５′，ＳＶ５
を開放することにより燃料電池２内の酸素ガスおよび水
素ガスを一気に排出し、それにより瞬間的にであるがガ
ス流量を増大させる方法あるいは酸素ガス循環ポンプＧ
Ｐ′および水素ガス循環ポンプＧＰの流量を増大させる
方法により実行することができる。ガス流量の増減変化
は、例えば上記酸素ガス循環ポンプＧＰ′および水素ガ
ス循環ポンプＧＰのオン・オフを繰り返すことにより、
あるいは酸素ガスおよび水素ガス循環路56，66上に設け
た前述の循環路開閉バルブＳＶ４′，ＳＶ４の開閉を繰
り返すことにより実行することができる。

【００８０】上記水滴除去プロセスを実行しつつＵ５で
Ｔ５と同様の電圧チェックを行ない、電圧が正常になれ
ば水滴除去プロセスを終了してＵ８に進み、起動プロセ
スを終了する。Ｕ５で電圧が正常と判断されないときは
Ｕ６で水滴除去プロセスが規定回数もしくは規定時間行
なわれたか否かを判断し、規定回数もしくは規定時間水
滴除去プロセスが行なわれても発電電圧が正常にならな
かった場合にのみ、Ｕ７で起動プロセスを停止する。

【００８１】上記図９，10に示す実施例においては、発
電電圧の正常異常を、各発電セルの発電電圧もしくは各
発電セルグループの発電電圧が規定値以上か否かによっ
て判断しているが、各発電セル内の発電電圧のばらつき
（例えば最大値と最小値との差分）もしくは各発電セル
グループ間の発電電圧（発電セルグループの発電電圧は
その発電セルグループ内の発電セルの発電電圧の総和）
のばらつきが規定値以上（電圧異常）か規定値より小
（電圧正常）かによって判断することができるし、また
各燃料電池自身の発電電圧（燃料電池内の各発電セルの
発電電圧の総和）が規定値以上（電圧正常）が規定値よ
り小（電圧異常）かによって判断することもできる。

【００８２】なお、前述の様に発電電圧の異常原因は付
着水のみでなく燃料電池の故障も考えられ、上記図９に
示す手順ではその発電電圧の異常原因がいずれかを判別
することはできず、付着水の場合は基本的に除去可能で
ありかつ除去して起動することが望ましいものであるに
も拘らず、その様な付着水による場合も一律に起動停止
とされる。しかしながら、上記図10に示す手順によれ
ば、その様な付着水による電圧異常に基づく起動停止の
殆んどは回避でき、基本的にその場では直ちに解決不可
能な燃料電池自体の故障による電圧異常のときのみ起動
停止とすることができるので好都合である。

【００８３】また、上記実施例では付着水除去に関して
水素ガス側と酸素ガス側とを同様に構成しているが、付
着水の問題は特に酸素室において発生する反応生成水の
ウエイトが大きく、従って上記の余剰電力によるガス循
環ポンプの作動やガス流量の増大もしくは増減変化によ
る付着水除去制御は酸素ガス側にのみ施すことも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池自動車における燃料電池
システムの一実施例を示す図

【図２】図１中の燃料電池を示す図

【図３】図２中の燃料電池における水素ガス、酸素ガス
および冷却水の流れを示す図

【図４】図２中の燃料電池の発電部の構成および酸素ガ
スの流れを示す断面図

【図５】燃料電池システムの作動停止手順の一例を示す
フローチャート

【図６】燃料電池システムの起動手順の一例を示すフロ
ーチャート

【図７、図８】それぞれ供給ガス圧チェック手順の一例
を示すフローチャート

【図９、図１０】それぞれ発電電圧チェック手順の一例
を示すフローチャート

【図１１、図１２】従来の燃料電池の配設態様を示す図

【符号の説明】

２ 燃料電池 ６ 発電部 ８ 発電セル 20 酸素ガス通路 30 水素ガス通路 50 酸素ガス供給源 56 酸素ガス循環路 60 水素ガス供給源 66 水素ガス循環路 72 走行用モータ ＧＰ 水素ガス循環ポンプ ＧＰ′ 酸素ガス循環路ポンプ ＶＳ 電圧センサ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素ガス供給源と酸素ガス供給源とから
   供給された水素ガスと酸素ガスとの反応により発電を行
   う発電セルを複数個所定方向に積み重ねて成る発電部
   と、該発電部に設けられ上記発電セルの積み重ね方向に
   延び上記水素ガスおよび酸素ガスを上記各発電セルに供
   給しかつ未反応の上記水素ガスおよび酸素ガスを排出さ
   せる水素ガス通路および酸素ガス通路とを備えて成る燃
   料電池を有し、該燃料電池で発電した電気により走行用
   モータを駆動する燃料電池自動車であって、 上記燃料電池が上記水素ガス通路および酸素ガス通路の
   延びる方向を上下方向にして配設され、上記水素ガス通
   路および酸素ガス通路にはそれぞれの上部から上記水素
   ガスおよび酸素ガスを供給し、下部から上記未反応の水
   素ガスおよび酸素ガスの排出を行うように構成されてい
   ることを特徴とする燃料電池自動車。
2. 【請求項２】 水素ガス供給源と酸素ガス供給源とから
   供給された水素ガスと酸素ガスとの反応により発電を行
   う燃料電池と、該燃料電池から排出された未反応の上記
   水素ガスおよび酸素ガスを再度上記燃料電池に供給する
   水素ガス循環路および酸素ガス循環路と、それぞれのガ
   ス循環路に設けられた水素ガス循環ポンプおよび酸素ガ
   ス循環ポンプとを備えて成り、上記燃料電池で発電した
   電気により走行用モータを駆動する燃料電池自動車であ
   って、 上記燃料電池の作動停止時に、上記水素ガス供給源およ
   び酸素ガス供給源からの水素ガスおよび酸素ガスの供給
   を停止した後、上記燃料電池に残留している残留水素ガ
   スと残留酸素ガスとの反応により発電した電気で、上記
   両ガス循環ポンプのうち少なくとも上記両ガスの反応に
   よる生成水の排出作用を有するガス側のガス循環ポンプ
   を作動させるものであることを特徴とする燃料電池自動
   車。
3. 【請求項３】 上記水素ガス供給源および酸素ガス供給
   源からの水素ガスおよび酸素ガスの供給を停止した後、
   上記燃料電池に残留している残留水素ガスと残留酸素ガ
   スとの反応により発電した電気で、自動車に搭載した上
   記両ガス循環ポンプ以外の電装品を作動させるものであ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池自
   動車。
4. 【請求項４】 上記燃料電池の出力が規定値以下になっ
   たときまたは上記燃料電池内の水素ガス圧もしくは酸素
   ガス圧が規定値以下になったとき、上記両残留ガスの反
   応により発電した電気で作動せしめられているガス循環
   ポンプの作動を停止させるものであることを特徴とする
   請求項２記載の燃料電池自動車。
5. 【請求項５】 上記燃料電池の出力が規定値以下になっ
   たときまたは上記燃料電池内の水素ガス圧もしくは酸素
   ガス圧が規定値以下になったとき、上記両ガス循環ポン
   プ以外の電装品の作動を停止させるものであることを特
   徴とする請求項３記載の燃料電池自動車。
6. 【請求項６】 上記両ガス循環ポンプ以外の電装品が、
   照明ランプ類、室内換気装置もしくは空気清浄器のうち
   の少なくとも一つから成ることを特徴とする請求項３ま
   たは５記載の燃料電池自動車。
7. 【請求項７】 水素ガス供給源と酸素ガス供給源とから
   供給された水素ガスと酸素ガスとの反応により発電を行
   う燃料電池と、該燃料電池から排出された未反応の上記
   水素ガスおよび酸素ガスを再度上記燃料電池に供給する
   水素ガス循環路および酸素ガス循環路と、それぞれのガ
   ス循環路に設けられた水素ガス循環ポンプおよび酸素ガ
   ス循環ポンプとを備えて成り、上記燃料電池で発電した
   電気により走行用モータを駆動する燃料電池自動車であ
   って、 上記燃料電池の発電電圧の正常異常を検出する電圧状態
   検出手段を備え、上記燃料電池の起動時に、上記両ガス
   循環ポンプを作動させた後所定時間経過後、上記電圧状
   態検出手段により燃料電池の発電電圧の異常が検出され
   たときは上記燃料電池の起動を停止するものであること
   を特徴とする燃料電池自動車。
8. 【請求項８】 上記電圧状態検出手段が、上記燃料電池
   の発電電圧が規定値以下のとき発電電圧の異常を検出す
   るものであることを特徴とする請求項７記載の燃料電池
   自動車。
9. 【請求項９】 上記燃料電池が水素ガスと酸素ガスとの
   反応により発電を行う発電セルを複数個備えて成り、上
   記電圧状態検出手段が、上記燃料電池の各発電セルもし
   くは複数の発電セルからなる複数の発電セルグループご
   との発電電圧を検出し、いずれかの発電セルもしくは発
   電セルグループの発電電圧が規定値以下のとき上記燃料
   電池の発電電圧の異常を検出するものであることを特徴
   とする請求項７記載の燃料電池自動車。
10. 【請求項１０】 上記燃料電池が水素ガスと酸素ガスと
    の反応により発電を行う発電セルを複数個備えて成り、
    上記電圧状態検出手段が、上記燃料電池の各発電セルも
    しくは複数の発電セルからなる複数の発電セルグループ
    ごとの発電電圧を検出し、各発電セル間もしくは各発電
    セルグループ間の発電電圧のばらつきが規定値以上であ
    るとき上記燃料電池の発電電圧の異常を検出するもので
    あることを特徴とする請求項７記載の燃料電池自動車。
11. 【請求項１１】 上記両ガス循環ポンプを作動させた後
    所定時間経過後、上記電圧状態検出手段により燃料電池
    の発電電圧の異常が検出されたときは、上記燃料電池に
    おける付着水除去制御を行い、該付着水除去制御後も上
    記燃料電池の発電電圧が異常であるときは該燃料電池の
    起動を停止するものであることを特徴とする請求項７〜
    １０のいずれかに記載の燃料電池自動車。
12. 【請求項１２】 上記付着水除去制御を所定時間もしく
    は所定回数実施した後も上記燃料電池の発電電圧が異常
    であるときは該燃料電池の起動を停止するものであるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の燃料電池自動車。
13. 【請求項１３】 上記付着水除去制御が、上記両ガス循
    環路を通るガスのうち少なくとも上記両ガスの反応によ
    る生成水の排出作用を有するガスの流量を増大させるも
    のであることを特徴とする請求項１１または１２記載の
    燃料電池自動車。
14. 【請求項１４】 上記付着水除去制御が、上記両ガス循
    環路を通るガスのうち少なくとも上記両ガスの反応によ
    る生成水の排出作用を有するガスの流量を増減変化させ
    るものであることを特徴とする請求項１１または１２記
    載の燃料電池自動車。