JPH08273684A - 燃料電池システム - Google Patents
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- JPH08273684A JPH08273684A JP7100312A JP10031295A JPH08273684A JP H08273684 A JPH08273684 A JP H08273684A JP 7100312 A JP7100312 A JP 7100312A JP 10031295 A JP10031295 A JP 10031295A JP H08273684 A JPH08273684 A JP H08273684A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池の運転を停止する際に、燃料電池か
ら燃料ガス中のメタノールを完全に排除する。 【構成】 燃料電池システム１が備えるパージガスタン
ク２０から燃料電池スタック１０へのパージガス供給通
路２８に、流量調節弁３４と、パージガスを改質器１６
の熱により加熱すると共にこの流量調節弁３４を迂回す
る迂回路２９とを設ける。燃料電池スタック１０を停止
する際、燃料ガスに代えて、流量調節弁３４によりメタ
ノールの沸点以上に調節されたパージガスを燃料電池ス
タック１０に供給する。この結果、パージガスの供給に
より燃料電池スタック１０は冷えないから、燃料電池ス
タック１０内の燃料ガス中のメタノールは液化せず、気
体のまま燃料電池スタック１０から追い出される。
ら燃料ガス中のメタノールを完全に排除する。 【構成】 燃料電池システム１が備えるパージガスタン
ク２０から燃料電池スタック１０へのパージガス供給通
路２８に、流量調節弁３４と、パージガスを改質器１６
の熱により加熱すると共にこの流量調節弁３４を迂回す
る迂回路２９とを設ける。燃料電池スタック１０を停止
する際、燃料ガスに代えて、流量調節弁３４によりメタ
ノールの沸点以上に調節されたパージガスを燃料電池ス
タック１０に供給する。この結果、パージガスの供給に
より燃料電池スタック１０は冷えないから、燃料電池ス
タック１０内の燃料ガス中のメタノールは液化せず、気
体のまま燃料電池スタック１０から追い出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池システムに関
し、詳しくは、メタノールと水とから水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成された燃料ガスと酸
素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化学反応によ
り発電する燃料電池とを備えた燃料電池システムに関す
る。
し、詳しくは、メタノールと水とから水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成された燃料ガスと酸
素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化学反応によ
り発電する燃料電池とを備えた燃料電池システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料の有しているエネルギを直
接電気的エネルギに変換する装置として燃料電池が知ら
れている。燃料電池は、通常、電解質を挟んで一対の電
極を配置し、一方の電極（アノード）に水素を含有する
燃料ガスを供給すると共に、他方の電極（カソード）に
酸素を含有する酸化ガスを供給し、一対の電極の電解質
側の表面で起こる次式（１）および（２）に示す電気化
学反応を利用して、電極間から電気エネルギを取り出す
ようにしている。
接電気的エネルギに変換する装置として燃料電池が知ら
れている。燃料電池は、通常、電解質を挟んで一対の電
極を配置し、一方の電極（アノード）に水素を含有する
燃料ガスを供給すると共に、他方の電極（カソード）に
酸素を含有する酸化ガスを供給し、一対の電極の電解質
側の表面で起こる次式（１）および（２）に示す電気化
学反応を利用して、電極間から電気エネルギを取り出す
ようにしている。
【０００３】 アノード反応：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（１） カソード反応：２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（２）
【０００４】この燃料電池に供給される燃料ガスを生成
する装置として、メタノールを水蒸気改質して水素を多
量に含む燃料ガスとする改質器がある。この種の改質器
としては、一般に、メタノールと水との供給を受けて次
式（３）に示すメタノールの分解反応と次式（４）に示
す一酸化炭素の変性反応とを同時進行して（全体として
は次式（５）の反応）水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガ
スが供給されこの改質ガス中の未反応の一酸化炭素と水
とを同じく次式（４）の変性反応により水素と二酸化炭
素とに変性して水素含有量の多い燃料ガスを生成するシ
フト部とを備える。
する装置として、メタノールを水蒸気改質して水素を多
量に含む燃料ガスとする改質器がある。この種の改質器
としては、一般に、メタノールと水との供給を受けて次
式（３）に示すメタノールの分解反応と次式（４）に示
す一酸化炭素の変性反応とを同時進行して（全体として
は次式（５）の反応）水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガ
スが供給されこの改質ガス中の未反応の一酸化炭素と水
とを同じく次式（４）の変性反応により水素と二酸化炭
素とに変性して水素含有量の多い燃料ガスを生成するシ
フト部とを備える。
【０００５】 ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ2−２１．７kcal／mol …（３） ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2＋９．８kcal／mol …（４） ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2−１１．９kcal／mol …（５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、式
（３）および式（４）の反応を完全に行なうことは実際
上困難であるから、燃料ガスには未反応の一酸化炭素や
メタノールが含まれることとなり、燃料電池の性能を低
下させるという問題があった。燃料ガス中の一酸化炭素
は、電極に担持された白金触媒に吸着して触媒としての
機能を低下させ、式（１）で示す水素の分解反応を阻害
する。この阻害の程度は、燃料ガス中の一酸化炭素の濃
度が高くなるにつれて大きくなる。また、燃料ガス中の
メタノールは、燃料電池が固体高分子型燃料電池である
場合、アノード側から電解質膜を透過してカソードに達
し、カソード側の酸素と反応して、カソード電位を下げ
ると共に、一酸化炭素程ではないが白金触媒に吸着して
触媒としての機能を低下させ、水素の分解反応を阻害す
る。こうしたカソード電位を下げる程度や水素の分解反
応の阻害の程度は、燃料ガス中のメタノールの濃度が高
くなるにつれて大きくなる。
（３）および式（４）の反応を完全に行なうことは実際
上困難であるから、燃料ガスには未反応の一酸化炭素や
メタノールが含まれることとなり、燃料電池の性能を低
下させるという問題があった。燃料ガス中の一酸化炭素
は、電極に担持された白金触媒に吸着して触媒としての
機能を低下させ、式（１）で示す水素の分解反応を阻害
する。この阻害の程度は、燃料ガス中の一酸化炭素の濃
度が高くなるにつれて大きくなる。また、燃料ガス中の
メタノールは、燃料電池が固体高分子型燃料電池である
場合、アノード側から電解質膜を透過してカソードに達
し、カソード側の酸素と反応して、カソード電位を下げ
ると共に、一酸化炭素程ではないが白金触媒に吸着して
触媒としての機能を低下させ、水素の分解反応を阻害す
る。こうしたカソード電位を下げる程度や水素の分解反
応の阻害の程度は、燃料ガス中のメタノールの濃度が高
くなるにつれて大きくなる。
【０００７】また、固体高分子型燃料電池においては、
電解質膜と電極は例えばホットプレス法等により接合さ
れているが、メタノールは、この接合を分離する働きが
あり、特に液体のメタノールではその影響が大きい。し
たがって、燃料ガス中にメタノールが含まれると、この
接合体を劣化させる。さらに、燃料電池の運転を停止す
れば、燃料電池の温度の低下に伴って燃料ガス中の水蒸
気と共にメタノールも液化するから、メタノールの濃度
と燃料電池の運転を停止している時間によっては、電解
質膜と電極との接合体が液体のメタノールに長時間浸漬
されることになり、この接合体が分離してしまい、もは
や燃料電池として機能しなくなるという事態も想定され
る。
電解質膜と電極は例えばホットプレス法等により接合さ
れているが、メタノールは、この接合を分離する働きが
あり、特に液体のメタノールではその影響が大きい。し
たがって、燃料ガス中にメタノールが含まれると、この
接合体を劣化させる。さらに、燃料電池の運転を停止す
れば、燃料電池の温度の低下に伴って燃料ガス中の水蒸
気と共にメタノールも液化するから、メタノールの濃度
と燃料電池の運転を停止している時間によっては、電解
質膜と電極との接合体が液体のメタノールに長時間浸漬
されることになり、この接合体が分離してしまい、もは
や燃料電池として機能しなくなるという事態も想定され
る。
【０００８】燃料電池システムには、省資源化の観点か
ら、燃料電池から排出される排ガス中に含まれる水、例
えば燃料ガスや酸化ガスを加湿した水や燃料電池の上式
（２）の反応により生じた水を排出ガスから回収する水
回収器が備えられているものがある（例えば、特開平６
−２９０３６号公報，特開平６−４５０００号公報，特
開平６−１４００６５号公報等）。こうした水回収器を
備える燃料電池システムでは、燃料ガスに含まれるメタ
ノールの多くがそのまま排出ガスに含まれることになる
から、排出ガスから水を回収する際、同時にメタノール
も回収され、燃料電池システムの水系統にメタノールが
混在することになる。このように燃料電池システムの水
系統にメタノールが混在すると、このメタノールは、燃
料ガスおよび酸化ガスを加湿する際に水と共に気化して
これらのガスに混在することになり、また、燃料電池の
冷却水にも混在することになる。メタノールは、多くの
種類の金属製配管を腐食し、多くの種類のプラスチック
製配管の強度を低下させたり溶解するから、メタノール
の混在を想定していないシステムでは、水系統の配管等
を腐食したり配管の強度の低下を招き、メタノールの混
在を想定しているシステムでは、水系統，燃料ガスおよ
び酸化ガスの総ての配管を耐メタノール性を有する材料
で形成しなければならないといった問題が生じる。
ら、燃料電池から排出される排ガス中に含まれる水、例
えば燃料ガスや酸化ガスを加湿した水や燃料電池の上式
（２）の反応により生じた水を排出ガスから回収する水
回収器が備えられているものがある（例えば、特開平６
−２９０３６号公報，特開平６−４５０００号公報，特
開平６−１４００６５号公報等）。こうした水回収器を
備える燃料電池システムでは、燃料ガスに含まれるメタ
ノールの多くがそのまま排出ガスに含まれることになる
から、排出ガスから水を回収する際、同時にメタノール
も回収され、燃料電池システムの水系統にメタノールが
混在することになる。このように燃料電池システムの水
系統にメタノールが混在すると、このメタノールは、燃
料ガスおよび酸化ガスを加湿する際に水と共に気化して
これらのガスに混在することになり、また、燃料電池の
冷却水にも混在することになる。メタノールは、多くの
種類の金属製配管を腐食し、多くの種類のプラスチック
製配管の強度を低下させたり溶解するから、メタノール
の混在を想定していないシステムでは、水系統の配管等
を腐食したり配管の強度の低下を招き、メタノールの混
在を想定しているシステムでは、水系統，燃料ガスおよ
び酸化ガスの総ての配管を耐メタノール性を有する材料
で形成しなければならないといった問題が生じる。
【０００９】こうした問題のうち燃料ガスに含まれる一
酸化炭素に関する問題について、出願人は、燃料ガス中
の一酸化炭素を高精度に検出する一酸化炭素検出装置を
提案すると共に、この一酸化炭素検出装置により検出さ
れる一酸化炭素の濃度に基づいて燃料ガス中の一酸化炭
素濃度を低減させるよう改質器の運転を制御する燃料電
池システム（特願平６−２９３８０８号）や、この改質
器の運転の制御に加えて燃料電池からの出力の低下を防
止するよう燃料電池の運転を制御する燃料電池システム
（特願平６−３０２８３４号）等を提案している。ま
た、燃料ガスに含まれるメタノールに関する問題につい
て、出願人は、燃料ガス中のメタノールを高精度に検出
するメタノール装置を提案すると共に、このメタノール
検出装置により検出されるメタノールの濃度に基づいて
燃料ガス中のメタノール濃度を低減させるよう改質器の
運転を制御する燃料電池システムや、この改質器の運転
の制御に加えて燃料電池からの出力の低下を防止するよ
う燃料電池の運転を制御する燃料電池システム等を提案
している（本出願と同日出願）。
酸化炭素に関する問題について、出願人は、燃料ガス中
の一酸化炭素を高精度に検出する一酸化炭素検出装置を
提案すると共に、この一酸化炭素検出装置により検出さ
れる一酸化炭素の濃度に基づいて燃料ガス中の一酸化炭
素濃度を低減させるよう改質器の運転を制御する燃料電
池システム（特願平６−２９３８０８号）や、この改質
器の運転の制御に加えて燃料電池からの出力の低下を防
止するよう燃料電池の運転を制御する燃料電池システム
（特願平６−３０２８３４号）等を提案している。ま
た、燃料ガスに含まれるメタノールに関する問題につい
て、出願人は、燃料ガス中のメタノールを高精度に検出
するメタノール装置を提案すると共に、このメタノール
検出装置により検出されるメタノールの濃度に基づいて
燃料ガス中のメタノール濃度を低減させるよう改質器の
運転を制御する燃料電池システムや、この改質器の運転
の制御に加えて燃料電池からの出力の低下を防止するよ
う燃料電池の運転を制御する燃料電池システム等を提案
している（本出願と同日出願）。
【００１０】しかし、これらの提案している燃料電池シ
ステムは、燃料ガスに含まれる一酸化炭素やメタノール
の濃度に対して燃料電池の出力が低下しない程度の許容
値を定め、一酸化炭素やメタノールの濃度が各々の許容
値以下になるよう制御するものであるから、燃料ガスか
ら完全にメタノールを排除することはできない。したが
って、これらのシステムでは、燃料電池の運転を停止す
る際の燃料ガス中のメタノールが液化して電解質膜と電
極との接合体に悪影響を与える問題やシステムの水系統
にメタノールが混在することによる問題については解決
されない。
ステムは、燃料ガスに含まれる一酸化炭素やメタノール
の濃度に対して燃料電池の出力が低下しない程度の許容
値を定め、一酸化炭素やメタノールの濃度が各々の許容
値以下になるよう制御するものであるから、燃料ガスか
ら完全にメタノールを排除することはできない。したが
って、これらのシステムでは、燃料電池の運転を停止す
る際の燃料ガス中のメタノールが液化して電解質膜と電
極との接合体に悪影響を与える問題やシステムの水系統
にメタノールが混在することによる問題については解決
されない。
【００１１】本発明の燃料電池システムは、こうした問
題を解決し、燃料電池の運転を停止する際の燃料ガス中
のメタノールを排除すると共にシステムの水系統にメタ
ノールの混在を防止することを目的とし、次の構成を採
った。
題を解決し、燃料電池の運転を停止する際の燃料ガス中
のメタノールを排除すると共にシステムの水系統にメタ
ノールの混在を防止することを目的とし、次の構成を採
った。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料電池システムは、メタノールと水とから生成される
水素を含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスと
を燃料として電気化学反応により発電する燃料電池を備
えた燃料電池システムであって、前記燃料電池の運転を
停止する際、該燃料電池への燃料ガスの供給の停止する
燃料ガス供給停止手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴
って、該燃料ガスおよび前記酸化ガスと反応しない非反
応性ガスを前記燃料ガスに代えて該燃料電池に供給する
非反応性ガス供給手段と、前記非反応性ガス供給手段に
より前記燃料電池に供給される前記非反応性ガスを少な
くともメタノールの沸点まで加熱する加熱手段とを備え
たことを要旨とする。
燃料電池システムは、メタノールと水とから生成される
水素を含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスと
を燃料として電気化学反応により発電する燃料電池を備
えた燃料電池システムであって、前記燃料電池の運転を
停止する際、該燃料電池への燃料ガスの供給の停止する
燃料ガス供給停止手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴
って、該燃料ガスおよび前記酸化ガスと反応しない非反
応性ガスを前記燃料ガスに代えて該燃料電池に供給する
非反応性ガス供給手段と、前記非反応性ガス供給手段に
より前記燃料電池に供給される前記非反応性ガスを少な
くともメタノールの沸点まで加熱する加熱手段とを備え
たことを要旨とする。
【００１３】本発明の請求項２記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池の運転を停止する際、該燃
料電池への燃料ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止
手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴って、該燃料ガス
および前記酸化ガスと反応しない非反応性ガスを前記燃
料ガスに代えて該燃料電池に所定量供給する非反応性ガ
ス供給手段と、該非反応性ガス供給手段により前記非反
応性ガスが前記燃料電池へ前記所定量供給された後、該
燃料電池に該非反応性ガスに代えて前記酸化ガスを供給
する酸化ガス供給手段とを備えたことを要旨とする。
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池の運転を停止する際、該燃
料電池への燃料ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止
手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴って、該燃料ガス
および前記酸化ガスと反応しない非反応性ガスを前記燃
料ガスに代えて該燃料電池に所定量供給する非反応性ガ
ス供給手段と、該非反応性ガス供給手段により前記非反
応性ガスが前記燃料電池へ前記所定量供給された後、該
燃料電池に該非反応性ガスに代えて前記酸化ガスを供給
する酸化ガス供給手段とを備えたことを要旨とする。
【００１４】本発明の請求項３記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池の運転を停止する際、該燃
料電池への燃料ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止
手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴って、前記燃料電
池内の燃料ガスおよび酸化ガスの圧力を徐々に低下させ
る減圧手段とを備えたことを要旨とする。
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池の運転を停止する際、該燃
料電池への燃料ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止
手段と、該燃料ガスの供給の停止に伴って、前記燃料電
池内の燃料ガスおよび酸化ガスの圧力を徐々に低下させ
る減圧手段とを備えたことを要旨とする。
【００１５】本発明の請求項４記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池を始動する際、該燃料電池
を少なくともメタノールの沸点まで加熱する加熱手段
と、該加熱手段により前記燃料電池が加熱された後、該
燃料電池への燃料ガスの供給を開始する燃料ガス供給開
始手段とを備えことを要旨とする。
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気
化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池シス
テムであって、前記燃料電池を始動する際、該燃料電池
を少なくともメタノールの沸点まで加熱する加熱手段
と、該加熱手段により前記燃料電池が加熱された後、該
燃料電池への燃料ガスの供給を開始する燃料ガス供給開
始手段とを備えことを要旨とする。
【００１６】本発明の請求項５記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化
学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する水回収手段とを備えた
燃料電池システムにおいて、前記水回収手段は、前記燃
料電池の運転温度より低くメタノールの沸点より高い第
１の所定の温度に設定された第１水回収手段と、該第１
水回収手段より後段に設置され、メタノールの沸点より
低い第２の所定の温度に設定された第２水回収手段とを
備えることを特徴とする。
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化
学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する水回収手段とを備えた
燃料電池システムにおいて、前記水回収手段は、前記燃
料電池の運転温度より低くメタノールの沸点より高い第
１の所定の温度に設定された第１水回収手段と、該第１
水回収手段より後段に設置され、メタノールの沸点より
低い第２の所定の温度に設定された第２水回収手段とを
備えることを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項６記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから水素を含有する燃料ガスを生
成する改質器と、該生成された燃料ガスと酸素を含有す
る酸化ガスとを燃料として電気化学反応により発電する
燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、前記燃
料電池から排出される排出ガスのうち前記酸化ガス側の
排出ガスに含まれるメタノールを酸化する酸化手段を備
えたことを要旨とする。
は、メタノールと水とから水素を含有する燃料ガスを生
成する改質器と、該生成された燃料ガスと酸素を含有す
る酸化ガスとを燃料として電気化学反応により発電する
燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、前記燃
料電池から排出される排出ガスのうち前記酸化ガス側の
排出ガスに含まれるメタノールを酸化する酸化手段を備
えたことを要旨とする。
【００１８】ここで、請求項６記載の燃料電池システム
において、前記酸化ガス側の排出ガスの温度を検出する
排出ガス温度検出手段と、前記酸化手段の温度を検出す
る酸化温度検出手段と、前記排出ガス温度検出手段によ
り検出された温度と、前記酸化温度検出手段により検出
された温度とに基づいて、前記燃料ガス中のメタノール
の濃度を小さくするよう前記改質器の運転を制御する制
御手段とを備えた構成とすることもできる（請求項
７）。
において、前記酸化ガス側の排出ガスの温度を検出する
排出ガス温度検出手段と、前記酸化手段の温度を検出す
る酸化温度検出手段と、前記排出ガス温度検出手段によ
り検出された温度と、前記酸化温度検出手段により検出
された温度とに基づいて、前記燃料ガス中のメタノール
の濃度を小さくするよう前記改質器の運転を制御する制
御手段とを備えた構成とすることもできる（請求項
７）。
【００１９】こうした請求項７記載の燃料電池システム
において、前記制御手段は、前記排出ガス温度検出手段
により検出された温度と、前記酸化温度検出手段により
検出された温度との偏差が所定値以上となったとき、前
記改質器の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温
度に制御する手段である構成とすることもできる（請求
項８）。
において、前記制御手段は、前記排出ガス温度検出手段
により検出された温度と、前記酸化温度検出手段により
検出された温度との偏差が所定値以上となったとき、前
記改質器の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温
度に制御する手段である構成とすることもできる（請求
項８）。
【００２０】本発明の請求項９記載の燃料電池システム
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化
学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する水回収手段とを備えた
燃料電池システムであって、前記水回収手段より後段に
設けられ、該水回収手段により回収された水に含まれる
メタノールを酸化する酸化手段を備えたことを要旨とす
る。
は、メタノールと水とから生成される水素を含有する燃
料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化
学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する水回収手段とを備えた
燃料電池システムであって、前記水回収手段より後段に
設けられ、該水回収手段により回収された水に含まれる
メタノールを酸化する酸化手段を備えたことを要旨とす
る。
【００２１】
【作用】以上のように構成された本発明の請求項１記載
の燃料電池システムは、燃料ガス供給停止手段が、燃料
電池の運転を停止する際、この燃料電池への水素を含有
する燃料ガスの供給の停止し、非反応性ガス供給手段
が、この燃料ガスの供給の停止に伴って、燃料ガスおよ
び酸素を含有する酸化ガスと反応しない非反応性ガスを
燃料ガスに代えて燃料電池に供給する。加熱手段は、非
反応性ガス供給手段により燃料電池に供給される非反応
性ガスを少なくともメタノールの沸点まで加熱する。こ
の結果、燃料電池へはメタノールの沸点以上の温度の非
反応性ガスが供給される。
の燃料電池システムは、燃料ガス供給停止手段が、燃料
電池の運転を停止する際、この燃料電池への水素を含有
する燃料ガスの供給の停止し、非反応性ガス供給手段
が、この燃料ガスの供給の停止に伴って、燃料ガスおよ
び酸素を含有する酸化ガスと反応しない非反応性ガスを
燃料ガスに代えて燃料電池に供給する。加熱手段は、非
反応性ガス供給手段により燃料電池に供給される非反応
性ガスを少なくともメタノールの沸点まで加熱する。こ
の結果、燃料電池へはメタノールの沸点以上の温度の非
反応性ガスが供給される。
【００２２】請求項２記載の燃料電池システムは、燃料
ガス供給停止手段が、燃料電池の運転を停止する際、こ
の燃料電池への水素を含有する燃料ガスの供給の停止
し、非反応性ガス供給手段が、この燃料ガスの供給の停
止に伴って、燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスと
反応しない非反応性ガスを燃料ガスに代えて燃料電池に
所定量供給する。酸化ガス供給手段は、非反応性ガス供
給手段により非反応性ガスが燃料電池へ所定量供給され
た後、燃料電池に非反応性ガスに代えて酸化ガスを供給
する。
ガス供給停止手段が、燃料電池の運転を停止する際、こ
の燃料電池への水素を含有する燃料ガスの供給の停止
し、非反応性ガス供給手段が、この燃料ガスの供給の停
止に伴って、燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスと
反応しない非反応性ガスを燃料ガスに代えて燃料電池に
所定量供給する。酸化ガス供給手段は、非反応性ガス供
給手段により非反応性ガスが燃料電池へ所定量供給され
た後、燃料電池に非反応性ガスに代えて酸化ガスを供給
する。
【００２３】請求項３記載の燃料電池システムは、燃料
ガス供給停止手段が、燃料電池の運転を停止する際、こ
の燃料電池への水素を含有する燃料ガスの供給の停止
し、減圧手段が、この燃料ガスの供給の停止に伴って、
燃料電池の燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの圧
力を徐々に低下させる。
ガス供給停止手段が、燃料電池の運転を停止する際、こ
の燃料電池への水素を含有する燃料ガスの供給の停止
し、減圧手段が、この燃料ガスの供給の停止に伴って、
燃料電池の燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの圧
力を徐々に低下させる。
【００２４】請求項４記載の燃料電池システムは、加熱
手段が、燃料電池を始動する際、この燃料電池を少なく
ともメタノールの沸点まで加熱し、燃料ガス供給開始手
段が、加熱手段により燃料電池が加熱された後、この燃
料電池への水素を含有する燃料ガスの供給を開始する。
手段が、燃料電池を始動する際、この燃料電池を少なく
ともメタノールの沸点まで加熱し、燃料ガス供給開始手
段が、加熱手段により燃料電池が加熱された後、この燃
料電池への水素を含有する燃料ガスの供給を開始する。
【００２５】請求項５記載の燃料電池システムは、燃料
電池の運転温度より低くメタノールの沸点より高い第１
の所定の温度に設定された第１水回収手段が、この第１
の所定の温度で燃料電池から排出される排出ガスから水
を回収し、第１水回収手段より後段に設置されメタノー
ルの沸点より低い第２の所定の温度に設定された第２水
回収手段が、この第２の所定の温度で燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する。
電池の運転温度より低くメタノールの沸点より高い第１
の所定の温度に設定された第１水回収手段が、この第１
の所定の温度で燃料電池から排出される排出ガスから水
を回収し、第１水回収手段より後段に設置されメタノー
ルの沸点より低い第２の所定の温度に設定された第２水
回収手段が、この第２の所定の温度で燃料電池から排出
される排出ガスから水を回収する。
【００２６】請求項６記載の燃料電池システムは、改質
器が、メタノールと水とから水素を含有する燃料ガスを
生成し、燃料電池が、この生成された燃料ガスと酸素を
含有する酸化ガスとを燃料として電気化学反応により発
電する。酸化手段は、燃料電池から排出される排出ガス
のうち酸素を含有する酸化ガス側の排出ガスに含まれる
メタノールを酸化する。この結果、酸化ガス側の排出ガ
スからメタノールが排除される。
器が、メタノールと水とから水素を含有する燃料ガスを
生成し、燃料電池が、この生成された燃料ガスと酸素を
含有する酸化ガスとを燃料として電気化学反応により発
電する。酸化手段は、燃料電池から排出される排出ガス
のうち酸素を含有する酸化ガス側の排出ガスに含まれる
メタノールを酸化する。この結果、酸化ガス側の排出ガ
スからメタノールが排除される。
【００２７】請求項７記載の燃料電池システムは、排出
ガス温度検出手段が、酸化ガス側の排出ガスの温度を検
出し、酸化温度検出手段が、酸化手段の温度を検出す
る。制御手段は、排出ガス温度検出手段により検出され
た温度と、酸化温度検出手段により検出された温度とに
基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を小さくする
よう前記改質器の運転を制御する。
ガス温度検出手段が、酸化ガス側の排出ガスの温度を検
出し、酸化温度検出手段が、酸化手段の温度を検出す
る。制御手段は、排出ガス温度検出手段により検出され
た温度と、酸化温度検出手段により検出された温度とに
基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を小さくする
よう前記改質器の運転を制御する。
【００２８】請求項８記載の燃料電池システムは、制御
手段が、排出ガス温度検出手段により検出された温度
と、酸化温度検出手段により検出された温度との偏差が
所定値以上となったとき、改質器の運転温度を理想運転
温度より高温側の所定温度に制御する。
手段が、排出ガス温度検出手段により検出された温度
と、酸化温度検出手段により検出された温度との偏差が
所定値以上となったとき、改質器の運転温度を理想運転
温度より高温側の所定温度に制御する。
【００２９】請求項９記載の燃料電池システムは、燃料
電池が、メタノールと水とから生成される水素を含有す
る燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電
気化学反応により発電し、水回収手段が、この燃料電池
から排出される排出ガスから水を回収する。水回収手段
より後段に設けられた酸化手段は、この水回収手段によ
り回収された水に含まれるメタノールを酸化する。
電池が、メタノールと水とから生成される水素を含有す
る燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料として電
気化学反応により発電し、水回収手段が、この燃料電池
から排出される排出ガスから水を回収する。水回収手段
より後段に設けられた酸化手段は、この水回収手段によ
り回収された水に含まれるメタノールを酸化する。
【００３０】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電
池システム１の構成の概略を例示するブロック図であ
る。図示するように、この燃料電池システム１は、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
（燃料ガス）を製造する改質器１６と、燃料電池スタッ
ク１０の通常の運転状態では水素および酸素に対して不
活性なガス（パージガス）を貯留するパージガスタンク
２０と、各機器の運転を制御する電子制御ユニット５０
とを備える。
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電
池システム１の構成の概略を例示するブロック図であ
る。図示するように、この燃料電池システム１は、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
（燃料ガス）を製造する改質器１６と、燃料電池スタッ
ク１０の通常の運転状態では水素および酸素に対して不
活性なガス（パージガス）を貯留するパージガスタンク
２０と、各機器の運転を制御する電子制御ユニット５０
とを備える。
【００３１】燃料電池スタック１０は、前述したように
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造とし
て図２に示す構造を備える。即ち、図２に示すように、
そのセルは、電解質膜６１と、この電解質膜６１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とするガス拡散電極として
のアノード６２およびカソード６３と、このサンドイッ
チ構造を両側から挟みつつアノード６２およびカソード
６３とで燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの流路
を形成するセパレータ６４，６５と、セパレータ６４，
６５の外側に配置されアノード６２およびカソード６３
の集電極となる集電板６６，６７とにより構成されてい
る。
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造とし
て図２に示す構造を備える。即ち、図２に示すように、
そのセルは、電解質膜６１と、この電解質膜６１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とするガス拡散電極として
のアノード６２およびカソード６３と、このサンドイッ
チ構造を両側から挟みつつアノード６２およびカソード
６３とで燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの流路
を形成するセパレータ６４，６５と、セパレータ６４，
６５の外側に配置されアノード６２およびカソード６３
の集電極となる集電板６６，６７とにより構成されてい
る。
【００３２】電解質膜６１は、固体高分子材料、例えば
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
あり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード６
２およびカソード６３は、共に炭素繊維からなる糸で織
成したカーボンクロスにより形成されており、このカー
ボンクロスには、触媒としての白金または白金と他の金
属からなる合金等を担持したカーボン粉がクロスの電解
質膜６１側の表面および隙間に練り込まれている。な
お、実施例では、アノード６２およびカソード６３をカ
ーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカー
ボンペーパーまたはカーボンフェルトにより形成する構
成も好適である。
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
あり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード６
２およびカソード６３は、共に炭素繊維からなる糸で織
成したカーボンクロスにより形成されており、このカー
ボンクロスには、触媒としての白金または白金と他の金
属からなる合金等を担持したカーボン粉がクロスの電解
質膜６１側の表面および隙間に練り込まれている。な
お、実施例では、アノード６２およびカソード６３をカ
ーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカー
ボンペーパーまたはカーボンフェルトにより形成する構
成も好適である。
【００３３】この電解質膜６１とアノード６２およびカ
ソード６３は、アノード６２とカソード６３とで電解質
膜６１を挟持した状態で、例えば次の方法により接合さ
れている。
ソード６３は、アノード６２とカソード６３とで電解質
膜６１を挟持した状態で、例えば次の方法により接合さ
れている。
【００３４】カーボンクロスまたはカーボンペーパ等
により形成された電極基材（アノード６２およびカソー
ド６３、以下同じ。）の表面に、予めカーボン粉の表面
に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜６
１とこの電極基材をホットプレスで一体化する方法。
により形成された電極基材（アノード６２およびカソー
ド６３、以下同じ。）の表面に、予めカーボン粉の表面
に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜６
１とこの電極基材をホットプレスで一体化する方法。
【００３５】電極基材の表面に、予めカーボン粉の表
面に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜
６１とこの電極基材を、プロトン導電性固体高分子溶液
で接着して一体化する方法。
面に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜
６１とこの電極基材を、プロトン導電性固体高分子溶液
で接着して一体化する方法。
【００３６】予めカーボン粉の表面に白金を担持して
製作した触媒粉を、適当な有機溶剤に分散させてペース
ト化し、電解質膜６１の表面にスクリーン印刷法等の手
法で塗布する。その後、電極基材とホットプレスで一体
化する方法。
製作した触媒粉を、適当な有機溶剤に分散させてペース
ト化し、電解質膜６１の表面にスクリーン印刷法等の手
法で塗布する。その後、電極基材とホットプレスで一体
化する方法。
【００３７】電解質膜６１の表面に、スパッタ法、蒸
着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの薄膜形成法で、白金を
担持し、その後、電極基材とホットプレスで一体化する
方法。
着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの薄膜形成法で、白金を
担持し、その後、電極基材とホットプレスで一体化する
方法。
【００３８】白金触媒を担持したカーボン粉は次のよう
な方法で作成されている。まず、塩化白金酸水溶液とチ
オ硫酸ナトリウムを混合して、亜硫酸白金錯体の水溶液
を得、この水溶液を攪拌しながら、過酸化水素水を摘下
して、水溶液中にコロイド状の白金粒子を析出させる。
次にこの水溶液に担体となるカーボンブラック〔例えば
Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２（米国のＣＡＢＯＴ社の商
標）やデンカブラック（電気化学工業株式会社の商
標）〕を添加しながら、攪拌し、カーボンブラックの表
面にコロイド状の白金粒子を付着させる。そして溶液を
吸引ろ過または加圧ろ過して白金粒子が付着したカーボ
ンブラックを分離した後、脱イオン水で繰り返し洗浄
し、室温で完全に乾燥させる。次に凝集したカーボンブ
ラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中で、２５０
℃〜３５０℃で２時間程度加熱して、カーボンブラック
上の白金を還元するとともに、残留していた塩素を完全
に除去して、白金触媒を完成させる。
な方法で作成されている。まず、塩化白金酸水溶液とチ
オ硫酸ナトリウムを混合して、亜硫酸白金錯体の水溶液
を得、この水溶液を攪拌しながら、過酸化水素水を摘下
して、水溶液中にコロイド状の白金粒子を析出させる。
次にこの水溶液に担体となるカーボンブラック〔例えば
Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２（米国のＣＡＢＯＴ社の商
標）やデンカブラック（電気化学工業株式会社の商
標）〕を添加しながら、攪拌し、カーボンブラックの表
面にコロイド状の白金粒子を付着させる。そして溶液を
吸引ろ過または加圧ろ過して白金粒子が付着したカーボ
ンブラックを分離した後、脱イオン水で繰り返し洗浄
し、室温で完全に乾燥させる。次に凝集したカーボンブ
ラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中で、２５０
℃〜３５０℃で２時間程度加熱して、カーボンブラック
上の白金を還元するとともに、残留していた塩素を完全
に除去して、白金触媒を完成させる。
【００３９】カーボンブラックへの白金の担持密度（カ
ーボンの重量に対するカーボン上の白金の重量の比率）
は、塩化白金酸の量とカーボンブラックの量との比率を
変えることにより調節することができ、任意の担持密度
の白金触媒を得ることができる。なお、白金触媒の製造
方法は、前述の方法に限らず、充分な触媒活性が得られ
る方法であれば、他の方法により製造したものであって
もよい。
ーボンの重量に対するカーボン上の白金の重量の比率）
は、塩化白金酸の量とカーボンブラックの量との比率を
変えることにより調節することができ、任意の担持密度
の白金触媒を得ることができる。なお、白金触媒の製造
方法は、前述の方法に限らず、充分な触媒活性が得られ
る方法であれば、他の方法により製造したものであって
もよい。
【００４０】以上の説明では、その内容を平易にするた
め、白金を使用する場合について述べたが、この他にも
第１成分である白金と、第２成分であるルテニウム，ニ
ッケル，コバルト，バネジウム，バラアジウム，インジ
ウム，鉄，クロム，マンガン等のうちの１種類あるいは
２種類以上の成分との合金からなる合金触媒を使用する
こともできる。
め、白金を使用する場合について述べたが、この他にも
第１成分である白金と、第２成分であるルテニウム，ニ
ッケル，コバルト，バネジウム，バラアジウム，インジ
ウム，鉄，クロム，マンガン等のうちの１種類あるいは
２種類以上の成分との合金からなる合金触媒を使用する
こともできる。
【００４１】以下に合金触媒の一例として白金−ルテニ
ウム触媒（白金とルテニウムの合金触媒を担持したカー
ボン粉）の製造方法について説明する。前述の方法で製
造した白金触媒（白金触媒を担持したカーボン粉）を脱
イオン水中で攪拌しながら分散させ、これに塩化ルテニ
ウム水溶液を徐々に添加しながら攪拌する。さらに、炭
酸ナトリウム溶液を徐々に添加しながら攪拌し、ルテニ
ウムを白金触媒を担持したカーボンブラック上に析出さ
せる。次に、溶液を吸引濾過または加圧濾過してルテニ
ウムが析出したカーボンブラックを分離する。この分離
したカーボンブラックを脱イオン水で繰り返し洗浄し、
その後、室温で充分に乾燥させる。こうして乾燥させた
カーボンブラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中
で２５０℃ないし３５０℃で２時間程度加熱することに
より、カーボンブラック上の白金とルテニウムを還元す
ると共に、ルテニウムが析出する際に取り込まれ残留し
ている塩素を完全に除去する。その後、不活性気流中
（窒素またはアルゴン）で、８００℃ないし９００℃で
１時間程度加熱することにより、カーボンブラック上の
白金とルテニウムを合金化させて、白金−ルテニウム触
媒（白金とルテニウムの合金触媒を担持したカーボン
粉）を完成する。
ウム触媒（白金とルテニウムの合金触媒を担持したカー
ボン粉）の製造方法について説明する。前述の方法で製
造した白金触媒（白金触媒を担持したカーボン粉）を脱
イオン水中で攪拌しながら分散させ、これに塩化ルテニ
ウム水溶液を徐々に添加しながら攪拌する。さらに、炭
酸ナトリウム溶液を徐々に添加しながら攪拌し、ルテニ
ウムを白金触媒を担持したカーボンブラック上に析出さ
せる。次に、溶液を吸引濾過または加圧濾過してルテニ
ウムが析出したカーボンブラックを分離する。この分離
したカーボンブラックを脱イオン水で繰り返し洗浄し、
その後、室温で充分に乾燥させる。こうして乾燥させた
カーボンブラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中
で２５０℃ないし３５０℃で２時間程度加熱することに
より、カーボンブラック上の白金とルテニウムを還元す
ると共に、ルテニウムが析出する際に取り込まれ残留し
ている塩素を完全に除去する。その後、不活性気流中
（窒素またはアルゴン）で、８００℃ないし９００℃で
１時間程度加熱することにより、カーボンブラック上の
白金とルテニウムを合金化させて、白金−ルテニウム触
媒（白金とルテニウムの合金触媒を担持したカーボン
粉）を完成する。
【００４２】ここで、白金とルテニウムの担持量は、予
め白金を担持したカーボンブラックの量と塩化ルテニウ
ムの量から調節することができる。なお、白金−ルテニ
ウム触媒の製造方法は、前述の方法に限らず、充分な触
媒活性が得られる方法であれば、他の方法により製造し
たものであってもよい。
め白金を担持したカーボンブラックの量と塩化ルテニウ
ムの量から調節することができる。なお、白金−ルテニ
ウム触媒の製造方法は、前述の方法に限らず、充分な触
媒活性が得られる方法であれば、他の方法により製造し
たものであってもよい。
【００４３】セパレータ６４，６５は、ガス不透過の導
電性材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とし
た緻密質カーボンにより形成されている。図示するよう
に、セパレータ６４のアノード６２側には、平行に配置
された複数のリブが形成されており、このリブとアノー
ド６２の表面とで燃料ガスの通路をなす流路溝６４ｐが
形成されている。セパレータ６５のカソード６３側に
も、同様に平行に配置された複数のリブが形成されてお
り、このリブとカソード６３の表面とで酸素を含有する
酸化ガスの通路をなす流路溝６５ｐが形成されている。
電性材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とし
た緻密質カーボンにより形成されている。図示するよう
に、セパレータ６４のアノード６２側には、平行に配置
された複数のリブが形成されており、このリブとアノー
ド６２の表面とで燃料ガスの通路をなす流路溝６４ｐが
形成されている。セパレータ６５のカソード６３側に
も、同様に平行に配置された複数のリブが形成されてお
り、このリブとカソード６３の表面とで酸素を含有する
酸化ガスの通路をなす流路溝６５ｐが形成されている。
【００４４】集電板６６，６７は、ガス不透過の導電性
材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻
密質カーボンにより形成されている。
材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻
密質カーボンにより形成されている。
【００４５】以上説明した構成が燃料電池スタック１０
の単一セルの構成であるが、実際には、セパレータ６
４，アノード６２，電解質膜６１，カソード６３，セパ
レータ６５をこの順に複数組積層し、その外側に集電板
６６，６７を配置することにより、燃料電池スタック１
０は構成されている。
の単一セルの構成であるが、実際には、セパレータ６
４，アノード６２，電解質膜６１，カソード６３，セパ
レータ６５をこの順に複数組積層し、その外側に集電板
６６，６７を配置することにより、燃料電池スタック１
０は構成されている。
【００４６】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、改質器１６により製造された燃料ガス
がこの燃料ガス供給通路２２を介して燃料電池スタック
１０に供給される。また、アノード側ガス入口１０ａ
は、燃料電池スタック１０が備える図示しない燃料ガス
側の供給マニホールドに接続されており、この供給マニ
ホールドを介して燃料電池スタック１０の燃料ガス側の
複数の流路溝６４ｐに分岐接続されている。燃料ガス供
給通路２２には、改質器１６で製造された燃料ガスの燃
料電池スタック１０への供給の開始および停止を司る電
磁弁３２が設けられている。この電磁弁３２は、導電ラ
インにより電子制御ユニット５０に接続されており、電
子制御ユニット５０による駆動制御を受ける。
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、改質器１６により製造された燃料ガス
がこの燃料ガス供給通路２２を介して燃料電池スタック
１０に供給される。また、アノード側ガス入口１０ａ
は、燃料電池スタック１０が備える図示しない燃料ガス
側の供給マニホールドに接続されており、この供給マニ
ホールドを介して燃料電池スタック１０の燃料ガス側の
複数の流路溝６４ｐに分岐接続されている。燃料ガス供
給通路２２には、改質器１６で製造された燃料ガスの燃
料電池スタック１０への供給の開始および停止を司る電
磁弁３２が設けられている。この電磁弁３２は、導電ラ
インにより電子制御ユニット５０に接続されており、電
子制御ユニット５０による駆動制御を受ける。
【００４７】燃料電池スタック１０のアノード側ガス出
口１０ｂは、燃料電池スタック１０が備える図示しない
燃料ガス側の排出マニホールドに接続されており、この
排出マニホールドを介して燃料電池スタック１０の複数
の流路溝６４ｐ（燃料ガス供給通路２２とは反対側から
接続）に分岐接続されている。このアノード側ガス出口
１０ｂは、燃料ガス排出通路２４により改質器１６に接
続されており、燃料電池スタック１０から排出される燃
料ガス側の排出ガスを改質器１６に送る。
口１０ｂは、燃料電池スタック１０が備える図示しない
燃料ガス側の排出マニホールドに接続されており、この
排出マニホールドを介して燃料電池スタック１０の複数
の流路溝６４ｐ（燃料ガス供給通路２２とは反対側から
接続）に分岐接続されている。このアノード側ガス出口
１０ｂは、燃料ガス排出通路２４により改質器１６に接
続されており、燃料電池スタック１０から排出される燃
料ガス側の排出ガスを改質器１６に送る。
【００４８】燃料電池スタック１０のカソード側ガス入
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されており、このブロワ４６により酸化ガス（例え
ば空気）が燃料電池スタック１０に供給される。このカ
ソード側ガス入口１０ｃもアノード側ガス入口１０ａと
同様に、燃料電池スタック１０が備える図示しない酸化
ガス側の供給マニホールドに接続されており、この供給
マニホールドを介して燃料電池スタック１０の酸化ガス
側の複数の流路溝６５ｐ（アノード側ガス入口１０ａに
接続される流路溝６４ｐと電解質膜６１を挟んで対峙す
る流路溝）に分岐接続されている。なお、燃料電池スタ
ック１０に供給される酸化ガスは、酸化ガス供給通路４
２に設けられた図示しない加湿器により加湿されてい
る。また、ブロワ４６は、導電ラインにより電子制御ユ
ニット５０に接続されており、電子制御ユニット５０に
よる駆動制御を受ける。
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されており、このブロワ４６により酸化ガス（例え
ば空気）が燃料電池スタック１０に供給される。このカ
ソード側ガス入口１０ｃもアノード側ガス入口１０ａと
同様に、燃料電池スタック１０が備える図示しない酸化
ガス側の供給マニホールドに接続されており、この供給
マニホールドを介して燃料電池スタック１０の酸化ガス
側の複数の流路溝６５ｐ（アノード側ガス入口１０ａに
接続される流路溝６４ｐと電解質膜６１を挟んで対峙す
る流路溝）に分岐接続されている。なお、燃料電池スタ
ック１０に供給される酸化ガスは、酸化ガス供給通路４
２に設けられた図示しない加湿器により加湿されてい
る。また、ブロワ４６は、導電ラインにより電子制御ユ
ニット５０に接続されており、電子制御ユニット５０に
よる駆動制御を受ける。
【００４９】燃料電池スタック１０のカソード側ガス出
口１０ｄもアノード側ガス出口１０ｂと同様に、燃料電
池スタック１０が備える図示しない酸化ガス側の排出マ
ニホールドに接続されており、この排出マニホールドを
介して燃料電池スタック１０の複数の流路溝６５ｐ（酸
化ガス供給通路４２とは反対側から接続）に分岐接続さ
れている。このカソード側ガス出口１０ｄは、酸化ガス
排出通路４４により図示しない水回収器に接続されてお
り、燃料電池スタック１０から排出される酸化ガス側の
排出ガスを、この水回収器で排出ガスに含まれる水を回
収した後に大気に解放する。
口１０ｄもアノード側ガス出口１０ｂと同様に、燃料電
池スタック１０が備える図示しない酸化ガス側の排出マ
ニホールドに接続されており、この排出マニホールドを
介して燃料電池スタック１０の複数の流路溝６５ｐ（酸
化ガス供給通路４２とは反対側から接続）に分岐接続さ
れている。このカソード側ガス出口１０ｄは、酸化ガス
排出通路４４により図示しない水回収器に接続されてお
り、燃料電池スタック１０から排出される酸化ガス側の
排出ガスを、この水回収器で排出ガスに含まれる水を回
収した後に大気に解放する。
【００５０】燃料電池スタック１０には、燃料電池スタ
ック１０内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ１０
ｅと、燃料電池スタック１０内の温度を検出する温度セ
ンサ１０ｆとが設置されており、この両センサは、導電
ラインにより電子制御ユニット５０に接続されている。
ック１０内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ１０
ｅと、燃料電池スタック１０内の温度を検出する温度セ
ンサ１０ｆとが設置されており、この両センサは、導電
ラインにより電子制御ユニット５０に接続されている。
【００５１】改質器１６は、メタノールが分解して一酸
化炭素と水素となる分解反応（上式（３））と、この分
解反応により生成した一酸化炭素と水とが反応して二酸
化炭素と水素とを生成する反応（上式（４））とを行な
って水素リッチガスを製造する。これらの反応は、全体
として吸熱反応（上式（５））であるから、この反応に
必要な熱を得るために、改質器１６は改質器１６を加熱
するバーナー１６ａを備える。このバーナー１６ａに
は、改質器１６により生成された燃料ガスの一部が燃料
として供給されると共に、燃料電池スタック１０の燃料
ガス系の排出ガスが燃料ガス排出通路２４により送り込
まれる。したがって、燃料ガス系の排出ガス中の未反応
の水素は、このバーナー１６ａによって燃焼される。こ
のバーナー１６ａは、導電ラインにより電子制御ユニッ
ト５０に接続されており、この電子制御ユニット５０に
よりバーナー１６ａの燃焼、すなわち、バーナー１６ａ
への燃料ガスの供給量が調整され、改質器１６の運転温
度が制御される。こうしたバーナー１６ａからの排ガス
は、排ガス通路２６を介して大気に解放される。
化炭素と水素となる分解反応（上式（３））と、この分
解反応により生成した一酸化炭素と水とが反応して二酸
化炭素と水素とを生成する反応（上式（４））とを行な
って水素リッチガスを製造する。これらの反応は、全体
として吸熱反応（上式（５））であるから、この反応に
必要な熱を得るために、改質器１６は改質器１６を加熱
するバーナー１６ａを備える。このバーナー１６ａに
は、改質器１６により生成された燃料ガスの一部が燃料
として供給されると共に、燃料電池スタック１０の燃料
ガス系の排出ガスが燃料ガス排出通路２４により送り込
まれる。したがって、燃料ガス系の排出ガス中の未反応
の水素は、このバーナー１６ａによって燃焼される。こ
のバーナー１６ａは、導電ラインにより電子制御ユニッ
ト５０に接続されており、この電子制御ユニット５０に
よりバーナー１６ａの燃焼、すなわち、バーナー１６ａ
への燃料ガスの供給量が調整され、改質器１６の運転温
度が制御される。こうしたバーナー１６ａからの排ガス
は、排ガス通路２６を介して大気に解放される。
【００５２】なお、実施例では、バーナー１６ａに、燃
料電池スタック１０の燃料ガス系の排出ガスのと共に改
質器１６により生成された燃料ガスの一部を燃料として
供給したが、改質器１６により生成された燃料ガスに代
えてメタノールタンク１２に貯留されているメタノール
を燃料としてポンプで供給する構成も好適である。この
ようにバーナー１６ａの燃料としてメタノールを用いれ
ば、メタノールを水蒸気改質して水素リッチガスである
燃料ガスとしこの燃料ガスを燃料とするより、エネルギ
効率をよくすることができ、省エネルギに資することが
できる。
料電池スタック１０の燃料ガス系の排出ガスのと共に改
質器１６により生成された燃料ガスの一部を燃料として
供給したが、改質器１６により生成された燃料ガスに代
えてメタノールタンク１２に貯留されているメタノール
を燃料としてポンプで供給する構成も好適である。この
ようにバーナー１６ａの燃料としてメタノールを用いれ
ば、メタノールを水蒸気改質して水素リッチガスである
燃料ガスとしこの燃料ガスを燃料とするより、エネルギ
効率をよくすることができ、省エネルギに資することが
できる。
【００５３】パージガスタンク２０は、このシステムに
おける燃料電池スタック１０の通常の運転状態では水素
および酸素に対して不活性なパージガス（例えば、窒素
ガスやアルゴン等の不活性ガス等）を蓄える圧力タンク
で、パージガス供給通路２８により燃料ガス供給通路２
２の電磁弁３２の下流側に接続されている。このパージ
ガス供給通路２８には、パージガスの流量を調節する流
量調節弁３４とパージガスの供給開始および停止を司る
電磁弁３８とが設けられている。また、パージガス供給
通路２８には、改質器１６にその一部が内蔵され流量調
節弁３４を迂回する迂回路２９が設けられており、この
迂回路２９を通るパージガスを改質器１６により加熱す
る構成となっている。したがって、流量調節弁３４の開
度を調節することにより、流量調節弁３４を通るパージ
ガスの流量と迂回路２９を通るパージガスの流量とを調
節することができるから、各通路を通って混合されたパ
ージガスの温度を所望の温度に調節することができる。
このようにパージガスの温度を流量調節弁３４の開度に
より所望の温度に調節するために、パージガス供給通路
２８の迂回路２９の合流点下流に混合されたパージガス
の温度を検出するパージガス温度センサ３６が設けられ
ている。こうした流量調節弁３４と電磁弁３８は、各々
導電ラインにより電子制御ユニット５０に接続されてお
り、電子制御ユニット５０による駆動制御を受ける。ま
た、パージガス温度センサ３６も導電ラインにより電子
制御ユニット５０に接続されている。
おける燃料電池スタック１０の通常の運転状態では水素
および酸素に対して不活性なパージガス（例えば、窒素
ガスやアルゴン等の不活性ガス等）を蓄える圧力タンク
で、パージガス供給通路２８により燃料ガス供給通路２
２の電磁弁３２の下流側に接続されている。このパージ
ガス供給通路２８には、パージガスの流量を調節する流
量調節弁３４とパージガスの供給開始および停止を司る
電磁弁３８とが設けられている。また、パージガス供給
通路２８には、改質器１６にその一部が内蔵され流量調
節弁３４を迂回する迂回路２９が設けられており、この
迂回路２９を通るパージガスを改質器１６により加熱す
る構成となっている。したがって、流量調節弁３４の開
度を調節することにより、流量調節弁３４を通るパージ
ガスの流量と迂回路２９を通るパージガスの流量とを調
節することができるから、各通路を通って混合されたパ
ージガスの温度を所望の温度に調節することができる。
このようにパージガスの温度を流量調節弁３４の開度に
より所望の温度に調節するために、パージガス供給通路
２８の迂回路２９の合流点下流に混合されたパージガス
の温度を検出するパージガス温度センサ３６が設けられ
ている。こうした流量調節弁３４と電磁弁３８は、各々
導電ラインにより電子制御ユニット５０に接続されてお
り、電子制御ユニット５０による駆動制御を受ける。ま
た、パージガス温度センサ３６も導電ラインにより電子
制御ユニット５０に接続されている。
【００５４】電子制御ユニット５０は、マイクロコンピ
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ５４と、同じくＣＰＵ５２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ５６と、燃料電池スタック１０に内
蔵された圧力センサ１０ｅおよび温度センサ１０ｆやパ
ージガス温度センサ３６からの検出信号を入力すると共
にＣＰＵ５２での演算結果に応じてバーナー１６ａやブ
ロワ４６，流量調節弁３４および電磁弁３２，３８等に
駆動信号を出力する入出力ポート５８等を備える。この
他、電子制御ユニット５０は、計時するタイマ５９や各
部に必要な電力を供給する図示しない電源回路等を備え
る。
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ５４と、同じくＣＰＵ５２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ５６と、燃料電池スタック１０に内
蔵された圧力センサ１０ｅおよび温度センサ１０ｆやパ
ージガス温度センサ３６からの検出信号を入力すると共
にＣＰＵ５２での演算結果に応じてバーナー１６ａやブ
ロワ４６，流量調節弁３４および電磁弁３２，３８等に
駆動信号を出力する入出力ポート５８等を備える。この
他、電子制御ユニット５０は、計時するタイマ５９や各
部に必要な電力を供給する図示しない電源回路等を備え
る。
【００５５】こうして構成された燃料電池システム１
は、定常運転状態では電磁弁３２が開、電磁弁３８が閉
とされており、燃料電池スタック１０が効率よく安定し
て発電するよう、電子制御ユニット５０により、メタノ
ールタンク１２および水タンク１４から改質器１６への
メタノールおよび水の供給流量の制御、改質器１６を加
熱するバーナー１６ａへの燃料ガスの供給量の制御、燃
料電池スタック１０への酸化ガスの供給量の制御、燃料
電池スタック１０の温度制御等が行なわれ、燃料電池ス
タック１０の図示しない出力端子に電力供給ラインを介
して接続されたモータ等の機器（負荷）に燃料電池スタ
ック１０で生じた電力を供給する。
は、定常運転状態では電磁弁３２が開、電磁弁３８が閉
とされており、燃料電池スタック１０が効率よく安定し
て発電するよう、電子制御ユニット５０により、メタノ
ールタンク１２および水タンク１４から改質器１６への
メタノールおよび水の供給流量の制御、改質器１６を加
熱するバーナー１６ａへの燃料ガスの供給量の制御、燃
料電池スタック１０への酸化ガスの供給量の制御、燃料
電池スタック１０の温度制御等が行なわれ、燃料電池ス
タック１０の図示しない出力端子に電力供給ラインを介
して接続されたモータ等の機器（負荷）に燃料電池スタ
ック１０で生じた電力を供給する。
【００５６】次に、こうした燃料電池システム１におけ
る燃料電池スタック１０の運転を停止する動作について
図３の運転停止制御ルーチンに基づき説明する。このル
ーチンは、操作者が燃料電池システム１の運転を停止す
る指示を電子制御ユニット５０に与えた場合あるいは燃
料電池システム１に何らかの異常が検出されたとき等に
実行される。
る燃料電池スタック１０の運転を停止する動作について
図３の運転停止制御ルーチンに基づき説明する。このル
ーチンは、操作者が燃料電池システム１の運転を停止す
る指示を電子制御ユニット５０に与えた場合あるいは燃
料電池システム１に何らかの異常が検出されたとき等に
実行される。
【００５７】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２
は、まず、入出力ポート５８を介して電磁弁３２に駆動
信号を出力し、電磁弁３２を閉成して燃料電池スタック
１０への燃料ガスの供給を停止する（ステップＳ１０
０）。このとき同時に、メタノールタンク１２および水
タンク１４から改質器１６へのメタノールおよび水の供
給も停止される。次いで、燃料電池スタック１０内に設
けられた圧力センサ１０ｅおよび温度センサ１０ｆによ
り検出される燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力
Ｐと燃料電池スタック１０内の温度ＴＦとを入出力ポー
ト５８を介して読み込む（ステップＳ１０２）。そして
読み込んだ圧力Ｐにおけるメタノールの沸点ＴＭを求め
る（ステップＳ１０４）。メタノールの沸点ＴＭは、予
めメタノールの沸点と圧力との関係を調べておき、これ
をマップ（図示せず）としてＲＯＭ５４に記憶したもの
を参照することにより求めることができる。
は、まず、入出力ポート５８を介して電磁弁３２に駆動
信号を出力し、電磁弁３２を閉成して燃料電池スタック
１０への燃料ガスの供給を停止する（ステップＳ１０
０）。このとき同時に、メタノールタンク１２および水
タンク１４から改質器１６へのメタノールおよび水の供
給も停止される。次いで、燃料電池スタック１０内に設
けられた圧力センサ１０ｅおよび温度センサ１０ｆによ
り検出される燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力
Ｐと燃料電池スタック１０内の温度ＴＦとを入出力ポー
ト５８を介して読み込む（ステップＳ１０２）。そして
読み込んだ圧力Ｐにおけるメタノールの沸点ＴＭを求め
る（ステップＳ１０４）。メタノールの沸点ＴＭは、予
めメタノールの沸点と圧力との関係を調べておき、これ
をマップ（図示せず）としてＲＯＭ５４に記憶したもの
を参照することにより求めることができる。
【００５８】続いて、読み込んだ燃料電池スタック１０
内の温度ＴＦと求めたメタノールの沸点ＴＭの平均をパ
ージガスの目標温度ＴＰＭとして算出する（ステップＳ
１０６）。ここで、目標温度ＴＰＭは、パージガスが燃
料電池スタック１０に供給されるときのパージガスの目
標温度として設定されるものである。この目標温度ＴＰ
Ｍが設定されると、後述するパージガス温度制御ルーチ
ン（図４）が実行されることにより燃料電池スタック１
０に供給されるパージガスの温度が調節される。なお、
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが高いと、
燃料電池スタック１０内の温度ＴＦがメタノールの沸点
ＴＭより低い場合があるが、この場合には、目標温度Ｔ
ＰＭは、燃料電池スタック１０内の温度ＴＦに設定され
る。
内の温度ＴＦと求めたメタノールの沸点ＴＭの平均をパ
ージガスの目標温度ＴＰＭとして算出する（ステップＳ
１０６）。ここで、目標温度ＴＰＭは、パージガスが燃
料電池スタック１０に供給されるときのパージガスの目
標温度として設定されるものである。この目標温度ＴＰ
Ｍが設定されると、後述するパージガス温度制御ルーチ
ン（図４）が実行されることにより燃料電池スタック１
０に供給されるパージガスの温度が調節される。なお、
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが高いと、
燃料電池スタック１０内の温度ＴＦがメタノールの沸点
ＴＭより低い場合があるが、この場合には、目標温度Ｔ
ＰＭは、燃料電池スタック１０内の温度ＴＦに設定され
る。
【００５９】次に、ＣＰＵ５２は、入出力ポート５８を
介して電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３８を開
成して、燃料ガスおよび酸化ガスに対して共に不活性で
目標温度ＴＰＭの温度に調節されたパージガスを燃料電
池スタック１０に供給し（ステップＳ１０８）、パージ
ガスの供給を開始してから所定時間経過するのを待つ
（ステップＳ１１０）。燃料電池スタック１０にパージ
ガスが供給されると、パージガスは、燃料電池スタック
１０内に残留している燃料ガスに混合しながら、全体と
して燃料ガスを燃料電池スタック１０から追い出す。こ
のとき、パージガスは、圧力Ｐにおけるメタノールの沸
点ＴＭより高い温度に調節されているから、燃料ガスと
混合しても、その温度をメタノールの沸点ＴＭより低く
なることがない。したがって、燃料ガス中に未反応なメ
タノールが含まれている場合でも、メタノールは、燃料
電池スタック１０内で液化することなく、気体のままで
燃料ガスと共に燃料電池スタック１０から排出される。
なお、パージガスを供給する時間（前述の所定時間）
は、パージガスの供給により燃料ガスを燃料電池スタッ
ク１０からほぼ完全に排出するのに必要な時間として設
定され、燃料電池スタック１０の構造や容量等により定
められる。
介して電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３８を開
成して、燃料ガスおよび酸化ガスに対して共に不活性で
目標温度ＴＰＭの温度に調節されたパージガスを燃料電
池スタック１０に供給し（ステップＳ１０８）、パージ
ガスの供給を開始してから所定時間経過するのを待つ
（ステップＳ１１０）。燃料電池スタック１０にパージ
ガスが供給されると、パージガスは、燃料電池スタック
１０内に残留している燃料ガスに混合しながら、全体と
して燃料ガスを燃料電池スタック１０から追い出す。こ
のとき、パージガスは、圧力Ｐにおけるメタノールの沸
点ＴＭより高い温度に調節されているから、燃料ガスと
混合しても、その温度をメタノールの沸点ＴＭより低く
なることがない。したがって、燃料ガス中に未反応なメ
タノールが含まれている場合でも、メタノールは、燃料
電池スタック１０内で液化することなく、気体のままで
燃料ガスと共に燃料電池スタック１０から排出される。
なお、パージガスを供給する時間（前述の所定時間）
は、パージガスの供給により燃料ガスを燃料電池スタッ
ク１０からほぼ完全に排出するのに必要な時間として設
定され、燃料電池スタック１０の構造や容量等により定
められる。
【００６０】なお、燃料電池スタック１０内の温度ＴＦ
がメタノールの沸点ＴＭより低いときには、目標温度Ｔ
ＰＭに温度ＴＦがセットされるが、この状態では、燃料
ガスには、温度ＴＦのメタノールの飽和蒸気圧までのメ
タノールが含まれるにすぎない。このため、同じ温度Ｔ
Ｆに調節されたパージガスを供給すれば、メタノールは
液化することはなく、そのまま燃料ガスと共に燃料電池
スタック１０から排出される。
がメタノールの沸点ＴＭより低いときには、目標温度Ｔ
ＰＭに温度ＴＦがセットされるが、この状態では、燃料
ガスには、温度ＴＦのメタノールの飽和蒸気圧までのメ
タノールが含まれるにすぎない。このため、同じ温度Ｔ
Ｆに調節されたパージガスを供給すれば、メタノールは
液化することはなく、そのまま燃料ガスと共に燃料電池
スタック１０から排出される。
【００６１】ステップＳ１１０で所定時間経過すると、
ＣＰＵ５２は、電磁弁３８に駆動信号を出力して電磁弁
３８を閉成し、パージガスの燃料電池スタック１０への
供給を停止して（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終
了する。
ＣＰＵ５２は、電磁弁３８に駆動信号を出力して電磁弁
３８を閉成し、パージガスの燃料電池スタック１０への
供給を停止して（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終
了する。
【００６２】上述したように目標温度ＴＰＭの温度に調
節されたパージガスを燃料電池スタック１０に供給する
ために、電子制御ユニット５０では、ステップＳ１０８
でパージガスの燃料電池スタック１０への供給が開始さ
れてからステップＳ１１２でパージガスの供給が停止さ
れるまでの間、図４に例示するパージガス温度制御ルー
チンが所定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し
実行される。
節されたパージガスを燃料電池スタック１０に供給する
ために、電子制御ユニット５０では、ステップＳ１０８
でパージガスの燃料電池スタック１０への供給が開始さ
れてからステップＳ１１２でパージガスの供給が停止さ
れるまでの間、図４に例示するパージガス温度制御ルー
チンが所定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し
実行される。
【００６３】このパージガス温度制御ルーチンが実行さ
れると、ＣＰＵ５２は、まず、パージガス温度センサ３
６により検出されるパージガスの温度ＴＰ１を入出力ポ
ート５８を介して読み込む（ステップＳ１２０）。次い
で、パージガスの目標温度ＴＰＭから読み込んだパージ
ガスの温度ＴＰ１を減じて偏差△Ｔを算出し（ステップ
Ｓ１２２）、算出した偏差△Ｔに比例ゲインＫを乗じ
て、この偏差を打ち消す方向に作用する流量調節弁３４
の駆動量△Ｓを求める（ステップＳ１２４）。そして、
この流量調節弁３４の駆動量△Ｓを入出力ポート５８を
介して流量調節弁３４に出力し、流量調節弁３４を駆動
量△Ｓだけ駆動する（ステップＳ１２６）。この結果、
パージガスタンク２０から流量調節弁３４を通るパージ
ガスの流量と迂回路２９を通るパージガスの流量とが調
節され、各通路を通って混合されたパージガスの温度が
目標温度ＴＰＭに制御される。
れると、ＣＰＵ５２は、まず、パージガス温度センサ３
６により検出されるパージガスの温度ＴＰ１を入出力ポ
ート５８を介して読み込む（ステップＳ１２０）。次い
で、パージガスの目標温度ＴＰＭから読み込んだパージ
ガスの温度ＴＰ１を減じて偏差△Ｔを算出し（ステップ
Ｓ１２２）、算出した偏差△Ｔに比例ゲインＫを乗じ
て、この偏差を打ち消す方向に作用する流量調節弁３４
の駆動量△Ｓを求める（ステップＳ１２４）。そして、
この流量調節弁３４の駆動量△Ｓを入出力ポート５８を
介して流量調節弁３４に出力し、流量調節弁３４を駆動
量△Ｓだけ駆動する（ステップＳ１２６）。この結果、
パージガスタンク２０から流量調節弁３４を通るパージ
ガスの流量と迂回路２９を通るパージガスの流量とが調
節され、各通路を通って混合されたパージガスの温度が
目標温度ＴＰＭに制御される。
【００６４】以上説明した実施例の燃料電池システム１
によれば、燃料電池スタック１０の運転を停止する際、
燃料電池スタック１０に燃料ガスに代えてメタノールの
沸点ＴＭより高い温度に調節されたパージガスを供給す
るから、燃料ガスに未反応のメタノールが含まれる場合
でも、メタノールが燃料電池スタック１０ので液化する
ことがなく、メタノールを燃料ガスと共に燃料電池スタ
ック１０から排出することができる。この結果、メタノ
ールが燃料電池スタック１０内で液化し、この液化した
メタノールが電解質膜６１，アノード６２およびカソー
ド６３の接合体に浸透して、この接合体を分離するとい
った悪影響を防止することができる。
によれば、燃料電池スタック１０の運転を停止する際、
燃料電池スタック１０に燃料ガスに代えてメタノールの
沸点ＴＭより高い温度に調節されたパージガスを供給す
るから、燃料ガスに未反応のメタノールが含まれる場合
でも、メタノールが燃料電池スタック１０ので液化する
ことがなく、メタノールを燃料ガスと共に燃料電池スタ
ック１０から排出することができる。この結果、メタノ
ールが燃料電池スタック１０内で液化し、この液化した
メタノールが電解質膜６１，アノード６２およびカソー
ド６３の接合体に浸透して、この接合体を分離するとい
った悪影響を防止することができる。
【００６５】また、燃料電池スタック１０内の燃料ガス
の圧力Ｐを検出し、その圧力Ｐに基づいてメタノールの
沸点ＴＭを求め、このメタノールの沸点ＴＭと燃料電池
スタック１０内の温度ＴＦとに基づいてパージガスの目
標温度ＴＰＭを設定するから、燃料電池スタック１０が
定常運転状態でない状態から停止する場合でも、燃料ガ
ス中のメタノールをより確実に燃料電池スタック１０か
ら排出することができる。
の圧力Ｐを検出し、その圧力Ｐに基づいてメタノールの
沸点ＴＭを求め、このメタノールの沸点ＴＭと燃料電池
スタック１０内の温度ＴＦとに基づいてパージガスの目
標温度ＴＰＭを設定するから、燃料電池スタック１０が
定常運転状態でない状態から停止する場合でも、燃料ガ
ス中のメタノールをより確実に燃料電池スタック１０か
ら排出することができる。
【００６６】なお、実施例の燃料電池システム１では、
パージガスの目標温度ＴＰＭを燃料電池スタック１０内
の温度ＴＦと燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力
Ｐにおけるメタノールの沸点ＴＭとの平均として算出し
たが、燃料ガス中のメタノールが燃料電池スタック１０
内で液化しなければよいから、この圧力Ｐにおけるメタ
ノールの沸点ＴＭ以上であれば何度であってもかまわな
い。したがって、目標温度ＴＰＭは、メタノールの沸点
ＴＭに設定してもよいが、通常の制御では、パージガス
の温度を完全にメタノールの沸点ＴＭにするのは困難で
あり、多少の誤差が生じるから、目標温度ＴＰＭはメタ
ノールの沸点ＴＭより若干高い温度とするのが望まし
い。また、目標温度ＴＰＭは、燃料電池スタック１０の
温度ＴＦ以上であってもかまわないが、パージガスの温
度によっては燃料電池スタック１０内の冷却水を沸騰さ
せる場合もあり、また、パージガスに必要な熱量を小さ
くする観点から、燃料電池スタック１０の温度ＴＦ以下
であることが望ましい。
パージガスの目標温度ＴＰＭを燃料電池スタック１０内
の温度ＴＦと燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力
Ｐにおけるメタノールの沸点ＴＭとの平均として算出し
たが、燃料ガス中のメタノールが燃料電池スタック１０
内で液化しなければよいから、この圧力Ｐにおけるメタ
ノールの沸点ＴＭ以上であれば何度であってもかまわな
い。したがって、目標温度ＴＰＭは、メタノールの沸点
ＴＭに設定してもよいが、通常の制御では、パージガス
の温度を完全にメタノールの沸点ＴＭにするのは困難で
あり、多少の誤差が生じるから、目標温度ＴＰＭはメタ
ノールの沸点ＴＭより若干高い温度とするのが望まし
い。また、目標温度ＴＰＭは、燃料電池スタック１０の
温度ＴＦ以上であってもかまわないが、パージガスの温
度によっては燃料電池スタック１０内の冷却水を沸騰さ
せる場合もあり、また、パージガスに必要な熱量を小さ
くする観点から、燃料電池スタック１０の温度ＴＦ以下
であることが望ましい。
【００６７】また、実施例の燃料電池システム１では、
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐに基づいて
メタノールの沸点ＴＭを求めると共に、このメタノール
の沸点ＴＭと燃料電池スタック１０の温度ＴＦとに基づ
いて目標温度ＴＰＭを設定したが、通常の運転状態で燃
料電池スタック１０の有り得る圧力Ｐを想定し、この有
り得る圧力Ｐの最大値におけるメタノールの沸点ＴＭを
目標温度ＴＰＭとして予め設定しておき、燃料電池スタ
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐおよび温度ＴＦを検出し
ない構成としても差し支えない。
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐに基づいて
メタノールの沸点ＴＭを求めると共に、このメタノール
の沸点ＴＭと燃料電池スタック１０の温度ＴＦとに基づ
いて目標温度ＴＰＭを設定したが、通常の運転状態で燃
料電池スタック１０の有り得る圧力Ｐを想定し、この有
り得る圧力Ｐの最大値におけるメタノールの沸点ＴＭを
目標温度ＴＰＭとして予め設定しておき、燃料電池スタ
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐおよび温度ＴＦを検出し
ない構成としても差し支えない。
【００６８】さらに、実施例の燃料電池システム１で
は、燃料電池スタック１０へのパージガスの供給を所定
時間としたが、燃料ガス供給通路２２のパージガス供給
通路２８との合流点の下流あるいはパージガス供給通路
２８に流量計を設け、燃料電池スタック１０内に残留し
ている燃料ガスがほぼ完全に燃料電池スタック１０から
排出されるのに必要なパージガスの供給量を予め実験な
どにより求め、これを所定量としてＲＯＭ５４に記憶し
ておき、流量計により検出される流量を積算した供給量
がこの所定量になったときに電磁弁３８を閉成する構成
としてもよい。
は、燃料電池スタック１０へのパージガスの供給を所定
時間としたが、燃料ガス供給通路２２のパージガス供給
通路２８との合流点の下流あるいはパージガス供給通路
２８に流量計を設け、燃料電池スタック１０内に残留し
ている燃料ガスがほぼ完全に燃料電池スタック１０から
排出されるのに必要なパージガスの供給量を予め実験な
どにより求め、これを所定量としてＲＯＭ５４に記憶し
ておき、流量計により検出される流量を積算した供給量
がこの所定量になったときに電磁弁３８を閉成する構成
としてもよい。
【００６９】次に本発明の第２の実施例である燃料電池
システム１Ｂについて説明する。図５は、本発明の第２
実施例である燃料電池システム１Ｂの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第２実施例の
燃料電池システム１Ｂは、燃料の供給を受けて発電する
固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノールタ
ンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に貯留
された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造する
改質器１６と、燃料電池スタック１０の通常の運転状態
では水素および酸素に対して不活性なガス（パージガ
ス）を貯留するパージガスタンク２０と、各機器の運転
を制御する電子制御ユニット５０とを備える。第２実施
例の燃料電池システム１Ｂが備える燃料電池スタック１
０，改質器１６，パージガスタンク２０，電子制御ユニ
ット５０は、改質器１６に迂回路２９の一部が内蔵され
ていない点を除き、第１実施例の燃料電池システム１と
同一の構成をしている。したがって、これらの機器につ
いては、第１実施例の燃料電池システム１が備える機器
に付した符号と同一の符号を付し、その説明は省略す
る。また、第２実施例の燃料電池システム１Ｂが備える
他の機器についても、第１実施例の燃料電池システム１
が備える機器と同一の構成のものについては、同一の符
号を付し、その説明は省略する。
システム１Ｂについて説明する。図５は、本発明の第２
実施例である燃料電池システム１Ｂの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第２実施例の
燃料電池システム１Ｂは、燃料の供給を受けて発電する
固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノールタ
ンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に貯留
された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造する
改質器１６と、燃料電池スタック１０の通常の運転状態
では水素および酸素に対して不活性なガス（パージガ
ス）を貯留するパージガスタンク２０と、各機器の運転
を制御する電子制御ユニット５０とを備える。第２実施
例の燃料電池システム１Ｂが備える燃料電池スタック１
０，改質器１６，パージガスタンク２０，電子制御ユニ
ット５０は、改質器１６に迂回路２９の一部が内蔵され
ていない点を除き、第１実施例の燃料電池システム１と
同一の構成をしている。したがって、これらの機器につ
いては、第１実施例の燃料電池システム１が備える機器
に付した符号と同一の符号を付し、その説明は省略す
る。また、第２実施例の燃料電池システム１Ｂが備える
他の機器についても、第１実施例の燃料電池システム１
が備える機器と同一の構成のものについては、同一の符
号を付し、その説明は省略する。
【００７０】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、第１実施例の燃料電池システム１が備える
燃料電池スタック１０と同様に、途中に電磁弁３２が設
けられた燃料ガス供給通路２２により改質器１６に接続
されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガス排
出通路２４により改質器１６に接続されている。燃料電
池スタック１０のカソード側ガス入口１０ｃも、第１実
施例の燃料電池システム１が備える燃料電池スタック１
０と同様に、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。酸化ガス供
給通路４２のブロワ４６の下流側には、酸化ガスの燃料
電池スタック１０への供給の開始および停止を司る電磁
弁４８が設けられている。
口１０ａは、第１実施例の燃料電池システム１が備える
燃料電池スタック１０と同様に、途中に電磁弁３２が設
けられた燃料ガス供給通路２２により改質器１６に接続
されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガス排
出通路２４により改質器１６に接続されている。燃料電
池スタック１０のカソード側ガス入口１０ｃも、第１実
施例の燃料電池システム１が備える燃料電池スタック１
０と同様に、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。酸化ガス供
給通路４２のブロワ４６の下流側には、酸化ガスの燃料
電池スタック１０への供給の開始および停止を司る電磁
弁４８が設けられている。
【００７１】パージガスタンク２０は、パージガス供給
通路２８により燃料ガス供給通路２２の電磁弁３２の下
流側に接続されており、パージガス供給通路２８には、
パージガスの供給の開始および停止を司る電磁弁３８が
設けられている。このパージガス供給通路２８の電磁弁
３８の下流側は、酸化ガス連絡通路４３により酸化ガス
供給通路４２のブロワ４６の下流側で電磁弁４８の上流
側と連絡しており、この酸化ガス連絡通路４３には、開
閉弁である電磁弁４９が設けられている。
通路２８により燃料ガス供給通路２２の電磁弁３２の下
流側に接続されており、パージガス供給通路２８には、
パージガスの供給の開始および停止を司る電磁弁３８が
設けられている。このパージガス供給通路２８の電磁弁
３８の下流側は、酸化ガス連絡通路４３により酸化ガス
供給通路４２のブロワ４６の下流側で電磁弁４８の上流
側と連絡しており、この酸化ガス連絡通路４３には、開
閉弁である電磁弁４９が設けられている。
【００７２】これらの燃料電池システム１Ｂが備える各
電磁弁３２，３８，４８，４９は、導電ラインにより電
子制御ユニット５０に接続されており、電子制御ユニッ
ト５０による駆動制御を受ける。
電磁弁３２，３８，４８，４９は、導電ラインにより電
子制御ユニット５０に接続されており、電子制御ユニッ
ト５０による駆動制御を受ける。
【００７３】こうして構成された第２実施例の燃料電池
システム１Ｂは、定常運転状態では電磁弁３２および電
磁弁４８が開、電磁弁３８および電磁弁４９が閉とされ
ており、燃料電池スタック１０が効率よく安定して発電
するよう、第１実施例の燃料電池システム１と同様に、
電子制御ユニット５０により、メタノールタンク１２お
よび水タンク１４から改質器１６へのメタノールおよび
水の供給流量の制御、改質器１６を加熱するバーナー１
６ａへの燃料ガスの供給量の制御、燃料電池スタック１
０への酸化ガスの供給量の制御等が行なわれ、燃料電池
スタック１０の図示しない出力端子に電力供給ラインに
より接続されたモータ等の機器（負荷）に燃料電池スタ
ック１０で生じた電力を供給する。
システム１Ｂは、定常運転状態では電磁弁３２および電
磁弁４８が開、電磁弁３８および電磁弁４９が閉とされ
ており、燃料電池スタック１０が効率よく安定して発電
するよう、第１実施例の燃料電池システム１と同様に、
電子制御ユニット５０により、メタノールタンク１２お
よび水タンク１４から改質器１６へのメタノールおよび
水の供給流量の制御、改質器１６を加熱するバーナー１
６ａへの燃料ガスの供給量の制御、燃料電池スタック１
０への酸化ガスの供給量の制御等が行なわれ、燃料電池
スタック１０の図示しない出力端子に電力供給ラインに
より接続されたモータ等の機器（負荷）に燃料電池スタ
ック１０で生じた電力を供給する。
【００７４】第２実施例の燃料電池システム１Ｂの電子
制御ユニット５０では、燃料電池スタック１０の運転を
停止する際、図６に例示する運転停止制御ルーチンが実
行される。このルーチンは、第１実施例の燃料電池シス
テム１における運転停止制御ルーチンと同様に、操作者
が燃料電池システム１Ｂの電子制御ユニット５０に対し
て燃料電池システム１Ｂの運転停止の指示を与えたと
き、あるいは燃料電池システム１に何らかの異常が検出
されたとき等に実行される。
制御ユニット５０では、燃料電池スタック１０の運転を
停止する際、図６に例示する運転停止制御ルーチンが実
行される。このルーチンは、第１実施例の燃料電池シス
テム１における運転停止制御ルーチンと同様に、操作者
が燃料電池システム１Ｂの電子制御ユニット５０に対し
て燃料電池システム１Ｂの運転停止の指示を与えたと
き、あるいは燃料電池システム１に何らかの異常が検出
されたとき等に実行される。
【００７５】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２
は、まず、入出力ポート５８を介して電磁弁３２に駆動
信号を出力し、電磁弁３２を閉成して燃料ガスの燃料電
池スタック１０への供給を停止する（ステップＳ１０
０）。このとき同時に、電磁弁４８にも駆動信号が出力
され、電磁弁４８を閉成して酸化ガスの燃料電池スタッ
ク１０への供給およびメタノールタンク１２および水タ
ンク１４から改質器１６へのメタノールおよび水の供給
も停止される。
は、まず、入出力ポート５８を介して電磁弁３２に駆動
信号を出力し、電磁弁３２を閉成して燃料ガスの燃料電
池スタック１０への供給を停止する（ステップＳ１０
０）。このとき同時に、電磁弁４８にも駆動信号が出力
され、電磁弁４８を閉成して酸化ガスの燃料電池スタッ
ク１０への供給およびメタノールタンク１２および水タ
ンク１４から改質器１６へのメタノールおよび水の供給
も停止される。
【００７６】次いで、ＣＰＵ５２は、入出力ポート５８
を介して電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３８を
開成してパージガスの燃料電池スタック１０への供給を
開始し（ステップＳ２０２）、パージガスの供給を開始
してから所定時間Ｔ１経過しするのを待って（ステップ
Ｓ２０４）、電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３
８を閉成してパージガスの供給を停止する（ステップＳ
２０６）。ここで、所定時間Ｔ１は、燃料電池スタック
１０内のパージガスと燃料ガスの混合ガスの水素が、燃
料電池スタック１０に酸化ガスを供給しても、酸化ガス
中の酸素と混合ガス中の水素とにより爆発が生じない状
態となる濃度以下の濃度となるよう、所要量のパージガ
スを供給するのに要する時間以上の時間として設定され
る。この所定時間Ｔ１は、燃料電池スタック１０の構造
や容量，燃料ガス中の水素の濃度等により定められるも
のである。
を介して電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３８を
開成してパージガスの燃料電池スタック１０への供給を
開始し（ステップＳ２０２）、パージガスの供給を開始
してから所定時間Ｔ１経過しするのを待って（ステップ
Ｓ２０４）、電磁弁３８に駆動信号を出力し、電磁弁３
８を閉成してパージガスの供給を停止する（ステップＳ
２０６）。ここで、所定時間Ｔ１は、燃料電池スタック
１０内のパージガスと燃料ガスの混合ガスの水素が、燃
料電池スタック１０に酸化ガスを供給しても、酸化ガス
中の酸素と混合ガス中の水素とにより爆発が生じない状
態となる濃度以下の濃度となるよう、所要量のパージガ
スを供給するのに要する時間以上の時間として設定され
る。この所定時間Ｔ１は、燃料電池スタック１０の構造
や容量，燃料ガス中の水素の濃度等により定められるも
のである。
【００７７】続いて、ＣＰＵ５２は、入出力ポート５８
を介して電磁弁４９に駆動信号を出力し、電磁弁４９を
開成して、酸化ガスの燃料電池スタック１０の燃料ガス
側への供給を開始し（ステップＳ２０８）、所定時間Ｔ
２経過するのを待って（ステップＳ２１０）、電磁弁４
９に駆動信号を出力し、電磁弁４９を閉成して酸化ガス
の供給を停止する（ステップＳ２１２）。ここで、所定
時間Ｔ２は、酸化ガスの供給により燃料電池スタック１
０内のパージガスや残留している燃料ガスを燃料電池ス
タック１０から十分に排出するのに必要な時間より長い
時間であり、かつ、燃料電池スタック１０が許容する最
大濃度のメタノールを含む燃料ガスが燃料電池スタック
１０に供給されたときに、燃料電池スタック１０を停止
した際に燃料電池スタック１０の内壁に凝結するメタノ
ールのすべてを気化させて燃料電池スタック１０から排
出するのに十分な酸化ガスを供給するのに要する時間と
して設定され、燃料電池スタック１０の構造や容量等に
より定められる。
を介して電磁弁４９に駆動信号を出力し、電磁弁４９を
開成して、酸化ガスの燃料電池スタック１０の燃料ガス
側への供給を開始し（ステップＳ２０８）、所定時間Ｔ
２経過するのを待って（ステップＳ２１０）、電磁弁４
９に駆動信号を出力し、電磁弁４９を閉成して酸化ガス
の供給を停止する（ステップＳ２１２）。ここで、所定
時間Ｔ２は、酸化ガスの供給により燃料電池スタック１
０内のパージガスや残留している燃料ガスを燃料電池ス
タック１０から十分に排出するのに必要な時間より長い
時間であり、かつ、燃料電池スタック１０が許容する最
大濃度のメタノールを含む燃料ガスが燃料電池スタック
１０に供給されたときに、燃料電池スタック１０を停止
した際に燃料電池スタック１０の内壁に凝結するメタノ
ールのすべてを気化させて燃料電池スタック１０から排
出するのに十分な酸化ガスを供給するのに要する時間と
して設定され、燃料電池スタック１０の構造や容量等に
より定められる。
【００７８】以上説明した第２実施例の燃料電池システ
ム１Ｂによれば、燃料電池スタック１０に供給するパー
ジガスを、燃料電池スタック１０に供給されたパージガ
スと追い出される燃料ガスとの混合ガスの水素濃度を酸
素の供給により爆発しない状態となる濃度以下にするの
に必要な量だけ供給し、その後、多量の酸化ガスを燃料
電池スタック１０の燃料ガス側に供給して燃料電池スタ
ック１０内の混合ガスを追い出すから、少量のパージガ
スにより燃料電池スタック１０の運転を停止することが
できる。特に、酸化ガスに空気を用いることができるの
で、燃料電池システム１の停止に必要なコストを低減す
ることができる。しかも、多量の酸化ガスを供給するか
ら、燃料ガスに含まれたメタノールが燃料電池スタック
１０の内壁に凝結しても、このメタノールを気化して燃
料電池スタック１０から排出することができる。この結
果、メタノールが燃料電池スタック１０内で液化し、液
化したメタノールが、電解質膜６１，アノード６２およ
びカソード６３の接合体に浸透して、この接合体を分離
するといった悪影響を防止することができる。
ム１Ｂによれば、燃料電池スタック１０に供給するパー
ジガスを、燃料電池スタック１０に供給されたパージガ
スと追い出される燃料ガスとの混合ガスの水素濃度を酸
素の供給により爆発しない状態となる濃度以下にするの
に必要な量だけ供給し、その後、多量の酸化ガスを燃料
電池スタック１０の燃料ガス側に供給して燃料電池スタ
ック１０内の混合ガスを追い出すから、少量のパージガ
スにより燃料電池スタック１０の運転を停止することが
できる。特に、酸化ガスに空気を用いることができるの
で、燃料電池システム１の停止に必要なコストを低減す
ることができる。しかも、多量の酸化ガスを供給するか
ら、燃料ガスに含まれたメタノールが燃料電池スタック
１０の内壁に凝結しても、このメタノールを気化して燃
料電池スタック１０から排出することができる。この結
果、メタノールが燃料電池スタック１０内で液化し、液
化したメタノールが、電解質膜６１，アノード６２およ
びカソード６３の接合体に浸透して、この接合体を分離
するといった悪影響を防止することができる。
【００７９】こうした第２実施例の燃料電池システム１
Ｂでは、燃料電池スタック１０の燃料ガス側に酸化ガス
が満たされた状態で停止しているから、燃料電池スタッ
ク１０の運転を開始する際、直ちに燃料電池スタック１
０に燃料ガスを供給することができない。このため、第
２実施例の燃料電池システム１Ｂの電子制御ユニット５
０では、燃料電池スタック１０の運転を開始する際、図
７に例示する運転開始制御ルーチンを実行する。このル
ーチンを簡単に説明する。本ルーチンが実行されると、
ＣＰＵ５２は、まず、電磁弁３８を開成してパージガス
を燃料電池スタック１０に供給し（ステップＳ２２
０）、所定時間Ｔ１経過した後に（ステップＳ２２
２）、電磁弁３８を閉成してパージガスの供給を停止す
る（ステップＳ２２４）。そして、電磁弁３２を開成し
て燃料ガスの燃料電池スタック１０への供給を開始して
（ステップＳ２２６）、本ルーチンを終了する。
Ｂでは、燃料電池スタック１０の燃料ガス側に酸化ガス
が満たされた状態で停止しているから、燃料電池スタッ
ク１０の運転を開始する際、直ちに燃料電池スタック１
０に燃料ガスを供給することができない。このため、第
２実施例の燃料電池システム１Ｂの電子制御ユニット５
０では、燃料電池スタック１０の運転を開始する際、図
７に例示する運転開始制御ルーチンを実行する。このル
ーチンを簡単に説明する。本ルーチンが実行されると、
ＣＰＵ５２は、まず、電磁弁３８を開成してパージガス
を燃料電池スタック１０に供給し（ステップＳ２２
０）、所定時間Ｔ１経過した後に（ステップＳ２２
２）、電磁弁３８を閉成してパージガスの供給を停止す
る（ステップＳ２２４）。そして、電磁弁３２を開成し
て燃料ガスの燃料電池スタック１０への供給を開始して
（ステップＳ２２６）、本ルーチンを終了する。
【００８０】このようにステップＳ２２０ないしＳ２２
４の処理を行なうことにより、燃料電池スタック１０の
運転を開始することができる。なお、このルーチンにお
ける所定時間Ｔ１は、運転停止制御ルーチンにおける所
定時間Ｔ１と同じである。
４の処理を行なうことにより、燃料電池スタック１０の
運転を開始することができる。なお、このルーチンにお
ける所定時間Ｔ１は、運転停止制御ルーチンにおける所
定時間Ｔ１と同じである。
【００８１】なお、こうした運転開始制御ルーチンのス
テップＳ２２０ないしＳ２２４の処理は、燃料電池スタ
ック１０の運転開始時でなく、燃料電池スタック１０の
運転停止時に行なってもよい。すなわち、これらの処理
を、図６に示した運転停止制御ルーチンのステップＳ２
１２の後に行なう構成としてもよい。
テップＳ２２０ないしＳ２２４の処理は、燃料電池スタ
ック１０の運転開始時でなく、燃料電池スタック１０の
運転停止時に行なってもよい。すなわち、これらの処理
を、図６に示した運転停止制御ルーチンのステップＳ２
１２の後に行なう構成としてもよい。
【００８２】第２実施例の燃料電池システム１Ｂでは、
燃料電池スタック１０へのパージガスの供給を所定時間
Ｔ１としたが、第１実施例の燃料電池システム１の変形
例で説明したように、燃料ガス供給通路２２のパージガ
ス供給通路２８との合流点の下流あるいはパージガス供
給通路２８に流量計を設け、燃料電池スタック１０内の
パージガスと燃料ガスの混合ガスの水素が、燃料電池ス
タック１０に酸化ガスを供給しても、酸化ガス中の酸素
と混合ガス中の水素とにより爆発が生じない状態となる
濃度以下の濃度となるのに必要なパージガスの供給量を
予め実験などにより求め、これを所定量としてＲＯＭ５
４に記憶しておき、流量計により検出される流量を積算
した供給量がこの所定量になったときに電磁弁３８を閉
成する構成としてもよい。
燃料電池スタック１０へのパージガスの供給を所定時間
Ｔ１としたが、第１実施例の燃料電池システム１の変形
例で説明したように、燃料ガス供給通路２２のパージガ
ス供給通路２８との合流点の下流あるいはパージガス供
給通路２８に流量計を設け、燃料電池スタック１０内の
パージガスと燃料ガスの混合ガスの水素が、燃料電池ス
タック１０に酸化ガスを供給しても、酸化ガス中の酸素
と混合ガス中の水素とにより爆発が生じない状態となる
濃度以下の濃度となるのに必要なパージガスの供給量を
予め実験などにより求め、これを所定量としてＲＯＭ５
４に記憶しておき、流量計により検出される流量を積算
した供給量がこの所定量になったときに電磁弁３８を閉
成する構成としてもよい。
【００８３】同様に酸化ガスを供給する所定時間Ｔ２に
ついても、酸化ガス連絡通路４３に流量計を設け、燃料
電池スタック１０内のパージガスや残留している燃料ガ
スを燃料電池スタック１０から十分に排出するのに必要
な酸化ガスの供給量以上の量であって、燃料電池スタッ
ク１０が許容する最大濃度のメタノールを含む燃料ガス
が燃料電池スタック１０に供給されたときに、燃料電池
スタック１０を停止した際に燃料電池スタック１０の内
壁に凝結するメタノールのすべてを気化させて燃料電池
スタック１０から排出するのに十分な酸化ガスの供給量
を予め実験などにより求め、これを所定量としてＲＯＭ
５４に記憶しておき、流量計により検出される流量を積
算した供給量がこの所定量になったときに電磁弁４９を
閉成する構成としてもよい。
ついても、酸化ガス連絡通路４３に流量計を設け、燃料
電池スタック１０内のパージガスや残留している燃料ガ
スを燃料電池スタック１０から十分に排出するのに必要
な酸化ガスの供給量以上の量であって、燃料電池スタッ
ク１０が許容する最大濃度のメタノールを含む燃料ガス
が燃料電池スタック１０に供給されたときに、燃料電池
スタック１０を停止した際に燃料電池スタック１０の内
壁に凝結するメタノールのすべてを気化させて燃料電池
スタック１０から排出するのに十分な酸化ガスの供給量
を予め実験などにより求め、これを所定量としてＲＯＭ
５４に記憶しておき、流量計により検出される流量を積
算した供給量がこの所定量になったときに電磁弁４９を
閉成する構成としてもよい。
【００８４】次に本発明の第３の実施例である燃料電池
システム１Ｃについて説明する。図８は、本発明の第３
実施例である燃料電池システム１Ｃの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第３実施例の
燃料電池システム１Ｃは、燃料の供給を受けて発電する
固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノールタ
ンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に貯留
された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造する
改質器１６と、燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂに接続される図示しないモータ等の機器（負
荷）に電力を供給可能な２次電池７５と、燃料電池スタ
ック１０と２次電池と機器（負荷）の各々の接続を切り
換える切換器７６と、各機器の運転を制御する電子制御
ユニット５０とを備える。第３実施例の燃料電池システ
ム１Ｃが備える燃料電池スタック１０，改質器１６，電
子制御ユニット５０は、改質器１６に迂回路２９の一部
が内蔵されていない点を除き、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成をしている。したがって、これら
の機器については、第１実施例の燃料電池システム１が
備える機器に付した符号と同一の符号を付し、その説明
は省略する。また、第３実施例の燃料電池システム１Ｃ
が備える他の機器についても、第１実施例の燃料電池シ
ステム１が備える機器と同一の構成のものについては、
同一の符号を付し、その説明は省略する。
システム１Ｃについて説明する。図８は、本発明の第３
実施例である燃料電池システム１Ｃの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第３実施例の
燃料電池システム１Ｃは、燃料の供給を受けて発電する
固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノールタ
ンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に貯留
された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造する
改質器１６と、燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂに接続される図示しないモータ等の機器（負
荷）に電力を供給可能な２次電池７５と、燃料電池スタ
ック１０と２次電池と機器（負荷）の各々の接続を切り
換える切換器７６と、各機器の運転を制御する電子制御
ユニット５０とを備える。第３実施例の燃料電池システ
ム１Ｃが備える燃料電池スタック１０，改質器１６，電
子制御ユニット５０は、改質器１６に迂回路２９の一部
が内蔵されていない点を除き、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成をしている。したがって、これら
の機器については、第１実施例の燃料電池システム１が
備える機器に付した符号と同一の符号を付し、その説明
は省略する。また、第３実施例の燃料電池システム１Ｃ
が備える他の機器についても、第１実施例の燃料電池シ
ステム１が備える機器と同一の構成のものについては、
同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８５】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス供給通路２２および燃料ガス排出通路２４に
は、電磁背圧弁７２，７４が設けられている。この電磁
背圧弁７２，７４は、燃料電池スタック１０内の燃料ガ
スの圧力Ｐを電磁背圧弁７２および電磁背圧弁７４に設
定した設定圧力ＰＳに調整する弁である。電磁背圧弁７
２，７４は、この圧力の調整用に各々が備える背圧室が
連絡されており、連動して制御される。なお、電磁背圧
弁７２，７４は、導電ラインにより電子制御ユニット５
０に接続されており、電子制御ユニット５０による駆動
制御を受ける。
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス供給通路２２および燃料ガス排出通路２４に
は、電磁背圧弁７２，７４が設けられている。この電磁
背圧弁７２，７４は、燃料電池スタック１０内の燃料ガ
スの圧力Ｐを電磁背圧弁７２および電磁背圧弁７４に設
定した設定圧力ＰＳに調整する弁である。電磁背圧弁７
２，７４は、この圧力の調整用に各々が備える背圧室が
連絡されており、連動して制御される。なお、電磁背圧
弁７２，７４は、導電ラインにより電子制御ユニット５
０に接続されており、電子制御ユニット５０による駆動
制御を受ける。
【００８６】燃料電池スタック１０のカソード側ガス入
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
【００８７】燃料電池スタック１０には、燃料電池スタ
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを検出する圧力センサ１
０ｅが設けられている。また、燃料電池スタック１０の
出力端子１１ａ，１１ｂは、切換器７６が介挿された電
力供給ライン７８により図示しないモータ等の機器（負
荷）に接続されている。
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを検出する圧力センサ１
０ｅが設けられている。また、燃料電池スタック１０の
出力端子１１ａ，１１ｂは、切換器７６が介挿された電
力供給ライン７８により図示しないモータ等の機器（負
荷）に接続されている。
【００８８】２次電池７５は、切換器７６に接続されて
おり、この切換器７６により燃料電池スタック１０の出
力端子１１ａ，１１ｂに接続されることにより、燃料電
池スタック１０により出力される電力を充電する。
おり、この切換器７６により燃料電池スタック１０の出
力端子１１ａ，１１ｂに接続されることにより、燃料電
池スタック１０により出力される電力を充電する。
【００８９】切換器７６は、燃料電池スタック１０の出
力端子１１ａ，１１ｂと図示しないモータ等の機器（負
荷）との接続および遮断、２次電池７５と機器（負荷）
との接続および遮断、燃料電池スタック１０の出力端子
１１ａ，１１ｂと２次電池７５との接続および遮断を、
各々独立に切り換える切換器である。この切換器７６
は、導電ラインにより電子制御ユニット５０に接続され
ており、電子制御ユニット５０による駆動制御を受け
る。
力端子１１ａ，１１ｂと図示しないモータ等の機器（負
荷）との接続および遮断、２次電池７５と機器（負荷）
との接続および遮断、燃料電池スタック１０の出力端子
１１ａ，１１ｂと２次電池７５との接続および遮断を、
各々独立に切り換える切換器である。この切換器７６
は、導電ラインにより電子制御ユニット５０に接続され
ており、電子制御ユニット５０による駆動制御を受け
る。
【００９０】こうして構成された第３実施例の燃料電池
システム１Ｃは、定常運転状態では電磁背圧弁７２およ
び電磁背圧弁７４により燃料電池スタック１０の燃料ガ
スの圧力Ｐが所定の圧力に調整されており、切換器７６
により燃料電池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂ
が電力供給ライン７８によりモータ等の機器（負荷）に
接続されている。こうした状態で、燃料電池スタック１
０が効率よく安定して発電するよう、第１実施例の燃料
電池システム１と同様に、電子制御ユニット５０によ
り、メタノールタンク１２および水タンク１４から改質
器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制御、改質
器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガスの供給量
の制御、燃料電池スタック１０への酸化ガスの供給量の
制御等が行なわれ、燃料電池スタック１０の出力端子１
１ａ，１１ｂに電力供給ライン７８を介して接続された
モータ等の機器（負荷）に燃料電池スタック１０で生じ
た電力を供給する。
システム１Ｃは、定常運転状態では電磁背圧弁７２およ
び電磁背圧弁７４により燃料電池スタック１０の燃料ガ
スの圧力Ｐが所定の圧力に調整されており、切換器７６
により燃料電池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂ
が電力供給ライン７８によりモータ等の機器（負荷）に
接続されている。こうした状態で、燃料電池スタック１
０が効率よく安定して発電するよう、第１実施例の燃料
電池システム１と同様に、電子制御ユニット５０によ
り、メタノールタンク１２および水タンク１４から改質
器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制御、改質
器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガスの供給量
の制御、燃料電池スタック１０への酸化ガスの供給量の
制御等が行なわれ、燃料電池スタック１０の出力端子１
１ａ，１１ｂに電力供給ライン７８を介して接続された
モータ等の機器（負荷）に燃料電池スタック１０で生じ
た電力を供給する。
【００９１】第３実施例の燃料電池システム１Ｃの電子
制御ユニット５０では、燃料電池スタック１０の運転を
停止する際、図９に例示する運転停止制御ルーチンが実
行される。このルーチンは、第１実施例の燃料電池シス
テム１における運転停止制御ルーチンと同様に、操作者
が燃料電池システム１Ｃの電子制御ユニット５０に対し
て燃料電池システム１Ｃの運転停止の指示を与えたと
き、あるいは燃料電池システム１に何らかの異常が検出
されたとき等に実行される。
制御ユニット５０では、燃料電池スタック１０の運転を
停止する際、図９に例示する運転停止制御ルーチンが実
行される。このルーチンは、第１実施例の燃料電池シス
テム１における運転停止制御ルーチンと同様に、操作者
が燃料電池システム１Ｃの電子制御ユニット５０に対し
て燃料電池システム１Ｃの運転停止の指示を与えたと
き、あるいは燃料電池システム１に何らかの異常が検出
されたとき等に実行される。
【００９２】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２
は、まず、入出力ポート５８を介して切換器７６に駆動
信号を出力し、この切換器７６の切り換えにより燃料電
池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂと機器（負
荷）との接続を遮断すると共に、この出力端子１１ａ，
１１ｂと２次電池７５とを接続する（ステップＳ３０
０）。この切り換えにより、その後、燃料電池スタック
１０が完全に停止するまでに発電される電力は、２次電
池７５に充電される。
は、まず、入出力ポート５８を介して切換器７６に駆動
信号を出力し、この切換器７６の切り換えにより燃料電
池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂと機器（負
荷）との接続を遮断すると共に、この出力端子１１ａ，
１１ｂと２次電池７５とを接続する（ステップＳ３０
０）。この切り換えにより、その後、燃料電池スタック
１０が完全に停止するまでに発電される電力は、２次電
池７５に充電される。
【００９３】次いで、圧力センサ１０ｅにより検出され
る燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを入出力
ポート５８を介して読み込み（ステップＳ３０２）、こ
の読み込んだ圧力Ｐが大気圧であるかを判定する（ステ
ップＳ３０４）。圧力Ｐが大気圧のときには、本ルーチ
ンを終了するが、燃料電池スタック１０の運転停止の指
示の直後では、圧力Ｐは大気圧以上であるから、通常
は、次のステップＳ３０６に進む。
る燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを入出力
ポート５８を介して読み込み（ステップＳ３０２）、こ
の読み込んだ圧力Ｐが大気圧であるかを判定する（ステ
ップＳ３０４）。圧力Ｐが大気圧のときには、本ルーチ
ンを終了するが、燃料電池スタック１０の運転停止の指
示の直後では、圧力Ｐは大気圧以上であるから、通常
は、次のステップＳ３０６に進む。
【００９４】ステップＳ３０４で、圧力Ｐが大気圧でな
いと判断されると、この圧力Ｐから所定値△Ｐを減じて
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの設定圧力ＰＳを算
出し（ステップＳ３０６）、所定時間経過するのを待っ
て（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０２の処理に戻
る。ここで、所定値△Ｐは、所定時間毎に燃料電池スタ
ック１０内の圧力Ｐを減圧する際の減圧量であり、燃料
電池スタック１０の構造や容量等により定められる。設
定圧力ＰＳがセットされると、燃料電池スタック１０内
の燃料ガスの圧力Ｐがこの設定圧力ＰＳとなるよう電磁
背圧弁７２および電磁背圧弁７４が駆動制御される。ま
た、設定圧力ＰＳが設定されてからステップＳ３０２に
戻るまでに設定される所定時間（ステップＳ３０８）
は、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが所定
値△Ｐだけ減圧された設定圧力ＰＳに調整されるまでに
要する時間以上の時間として設定されるものであり、燃
料電池スタック１０の構造や容量，電磁背圧弁７２，電
磁背圧弁７４の応答性等によって定められる。
いと判断されると、この圧力Ｐから所定値△Ｐを減じて
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの設定圧力ＰＳを算
出し（ステップＳ３０６）、所定時間経過するのを待っ
て（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０２の処理に戻
る。ここで、所定値△Ｐは、所定時間毎に燃料電池スタ
ック１０内の圧力Ｐを減圧する際の減圧量であり、燃料
電池スタック１０の構造や容量等により定められる。設
定圧力ＰＳがセットされると、燃料電池スタック１０内
の燃料ガスの圧力Ｐがこの設定圧力ＰＳとなるよう電磁
背圧弁７２および電磁背圧弁７４が駆動制御される。ま
た、設定圧力ＰＳが設定されてからステップＳ３０２に
戻るまでに設定される所定時間（ステップＳ３０８）
は、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが所定
値△Ｐだけ減圧された設定圧力ＰＳに調整されるまでに
要する時間以上の時間として設定されるものであり、燃
料電池スタック１０の構造や容量，電磁背圧弁７２，電
磁背圧弁７４の応答性等によって定められる。
【００９５】このステップＳ３０２ないしＳ３０８の処
理は、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが大
気圧になるまで繰り返し実行される。なお、燃料電池ス
タック１０の電解質膜６１の両側の圧力の均衡を図る観
点から、こうした燃料ガスの減圧処理に伴って酸化ガス
の圧力も徐々に低下させる構成、すなわち、酸化ガス供
給通路４２および酸化ガス排出通路４４にも電磁背圧弁
７２および電磁背圧弁７４と同様な電磁背圧弁を設け、
図９の運転停止制御ルーチンのステップＳ３０２ないし
３０８と同様な処理を行なう構成とするのが好ましい。
理は、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐが大
気圧になるまで繰り返し実行される。なお、燃料電池ス
タック１０の電解質膜６１の両側の圧力の均衡を図る観
点から、こうした燃料ガスの減圧処理に伴って酸化ガス
の圧力も徐々に低下させる構成、すなわち、酸化ガス供
給通路４２および酸化ガス排出通路４４にも電磁背圧弁
７２および電磁背圧弁７４と同様な電磁背圧弁を設け、
図９の運転停止制御ルーチンのステップＳ３０２ないし
３０８と同様な処理を行なう構成とするのが好ましい。
【００９６】以上説明した第３実施例の燃料電池システ
ム１Ｃによれば、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの
圧力Ｐを徐々に大気圧まで減圧することにより、燃料電
池スタック１０内の燃料ガスの多くを燃料電池スタック
１０から排出することができる。また、燃料電池スタッ
ク１０内に残留するメタノールは極めて少なくなるか
ら、燃料電池スタック１０が冷えても、その内壁にメタ
ノールが凝結することはない。この結果、メタノールが
燃料電池スタック１０内で凝結し、液化したメタノール
が、電解質膜６１，アノード６２およびカソード６３の
接合体に浸透して、この接合体を分離するといった悪影
響を防止することができる。
ム１Ｃによれば、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの
圧力Ｐを徐々に大気圧まで減圧することにより、燃料電
池スタック１０内の燃料ガスの多くを燃料電池スタック
１０から排出することができる。また、燃料電池スタッ
ク１０内に残留するメタノールは極めて少なくなるか
ら、燃料電池スタック１０が冷えても、その内壁にメタ
ノールが凝結することはない。この結果、メタノールが
燃料電池スタック１０内で凝結し、液化したメタノール
が、電解質膜６１，アノード６２およびカソード６３の
接合体に浸透して、この接合体を分離するといった悪影
響を防止することができる。
【００９７】なお、第３実施例の燃料電池システム１Ｃ
では、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを大
気圧まで減じたが、燃料ガス中のメタノールが燃料電池
スタック１０の内壁に凝結しなければよいので、減じる
圧力は大気圧までに限られるものではない。また、第３
実施例の燃料電池システム１Ｃでは、圧力Ｐを徐々に減
圧したが、燃料電池スタック１０の容量が小さいとき等
では、直ちに圧力Ｐを大気圧にする構成、すなわちステ
ップＳ３０８の所定時間経過するのを待たない構成とし
てもよい。
では、燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを大
気圧まで減じたが、燃料ガス中のメタノールが燃料電池
スタック１０の内壁に凝結しなければよいので、減じる
圧力は大気圧までに限られるものではない。また、第３
実施例の燃料電池システム１Ｃでは、圧力Ｐを徐々に減
圧したが、燃料電池スタック１０の容量が小さいとき等
では、直ちに圧力Ｐを大気圧にする構成、すなわちステ
ップＳ３０８の所定時間経過するのを待たない構成とし
てもよい。
【００９８】次に、本発明の第４の実施例である燃料電
池システム１Ｄについて説明する。図１０は、本発明の
第４実施例である燃料電池システム１Ｄの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄは、燃料の供給を受けて発電
する固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノー
ルタンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に
貯留された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造
する改質器１６と、燃料電池スタック１０の温度を調節
する温度調節機構８０と、各機器の運転を制御する電子
制御ユニット５０とを備える。第４実施例の燃料電池シ
ステム１Ｄが備える燃料電池スタック１０，改質器１
６，電子制御ユニット５０は、第１実施例の燃料電池シ
ステム１とほぼ同一の構成をしている。したがって、こ
れらの機器については、第１実施例の燃料電池システム
１が備える機器に付した符号と同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。また、第４実施例の燃料電池シ
ステム１Ｄが備える他の機器についても、第１実施例の
燃料電池システム１が備える機器と同一の構成のものに
ついては、同一の符号を付し、その説明は省略する。
池システム１Ｄについて説明する。図１０は、本発明の
第４実施例である燃料電池システム１Ｄの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄは、燃料の供給を受けて発電
する固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノー
ルタンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に
貯留された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造
する改質器１６と、燃料電池スタック１０の温度を調節
する温度調節機構８０と、各機器の運転を制御する電子
制御ユニット５０とを備える。第４実施例の燃料電池シ
ステム１Ｄが備える燃料電池スタック１０，改質器１
６，電子制御ユニット５０は、第１実施例の燃料電池シ
ステム１とほぼ同一の構成をしている。したがって、こ
れらの機器については、第１実施例の燃料電池システム
１が備える機器に付した符号と同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。また、第４実施例の燃料電池シ
ステム１Ｄが備える他の機器についても、第１実施例の
燃料電池システム１が備える機器と同一の構成のものに
ついては、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９９】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス供給通路２２および燃料ガス排出通路２４に
は、開閉弁である電磁弁３２，３３が設けられている。
また、この燃料ガス供給通路２２の電磁弁３２の上流側
は、連絡通路２３Ａにより燃料ガス排出通路２４の電磁
弁３３の下流側と連絡している。この連絡通路２３Ａに
は、開閉弁である電磁弁２３Ｂが設けられている。これ
らの電磁弁３２，３３，２３Ｂは、導電ラインにより電
子制御ユニット５０に接続されており、電子制御ユニッ
ト５０による駆動制御を受ける。
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス供給通路２２および燃料ガス排出通路２４に
は、開閉弁である電磁弁３２，３３が設けられている。
また、この燃料ガス供給通路２２の電磁弁３２の上流側
は、連絡通路２３Ａにより燃料ガス排出通路２４の電磁
弁３３の下流側と連絡している。この連絡通路２３Ａに
は、開閉弁である電磁弁２３Ｂが設けられている。これ
らの電磁弁３２，３３，２３Ｂは、導電ラインにより電
子制御ユニット５０に接続されており、電子制御ユニッ
ト５０による駆動制御を受ける。
【０１００】燃料電池スタック１０には、燃料電池スタ
ック１０内の温度ＴＦを検出する温度センサ１０ｆが設
けられている。この温度センサ１０ｆは、電子制御ユニ
ット５０に接続されている。
ック１０内の温度ＴＦを検出する温度センサ１０ｆが設
けられている。この温度センサ１０ｆは、電子制御ユニ
ット５０に接続されている。
【０１０１】燃料電池スタック１０のカソード側ガス入
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
【０１０２】温度調節機構８０は、改質器１６に内蔵さ
れた改質器側熱交換器８２と、燃料電池スタック１０に
内蔵された燃料電池側熱交換器８６と、外気と熱交換す
るラジエータ９２とを備える。改質器側熱交換器８２と
燃料電池側熱交換器８６は、改質器側熱交換器８２と燃
料電池側熱交換器８６とに冷却水を循環させる循環流路
８４により接続されており、この循環流路８４の各流路
には開閉弁である電磁弁９４，９５が設けられている。
また、この循環流路８４の燃料電池側熱交換器８６と電
磁弁９５との間には、循環流路８４内の冷却水を循環さ
せるポンプ８８が設けられている。ラジエータ９２は、
ラジエータ流路９０により、循環流路８４のポンプ８８
と電磁弁９５との間および燃料電池側熱交換器８６と電
磁弁９４との間に接続されている。ラジエータ流路９０
のラジエータ９２の両側には、開閉弁である電磁弁９
６，９７が設けられている。
れた改質器側熱交換器８２と、燃料電池スタック１０に
内蔵された燃料電池側熱交換器８６と、外気と熱交換す
るラジエータ９２とを備える。改質器側熱交換器８２と
燃料電池側熱交換器８６は、改質器側熱交換器８２と燃
料電池側熱交換器８６とに冷却水を循環させる循環流路
８４により接続されており、この循環流路８４の各流路
には開閉弁である電磁弁９４，９５が設けられている。
また、この循環流路８４の燃料電池側熱交換器８６と電
磁弁９５との間には、循環流路８４内の冷却水を循環さ
せるポンプ８８が設けられている。ラジエータ９２は、
ラジエータ流路９０により、循環流路８４のポンプ８８
と電磁弁９５との間および燃料電池側熱交換器８６と電
磁弁９４との間に接続されている。ラジエータ流路９０
のラジエータ９２の両側には、開閉弁である電磁弁９
６，９７が設けられている。
【０１０３】次に、こうして構成された第４実施例の燃
料電池システム１Ｄの燃料電池スタック１０の運転開始
の際の動作について、図１１の運転開始制御ルーチンに
基づき説明する。このルーチンが実行される前の燃料電
池システム１Ｄでは、燃料電池スタック１０の運転が停
止された状態、すなわち、燃料ガス供給通路２２の電磁
弁３２および連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂが閉、燃料
ガス排出通路２４の電磁弁３３が開、温度調節機構８０
の循環流路８４の電磁弁９４，９５が閉、ラジエータ流
路９０の電磁弁９６，９７が開の状態である。
料電池システム１Ｄの燃料電池スタック１０の運転開始
の際の動作について、図１１の運転開始制御ルーチンに
基づき説明する。このルーチンが実行される前の燃料電
池システム１Ｄでは、燃料電池スタック１０の運転が停
止された状態、すなわち、燃料ガス供給通路２２の電磁
弁３２および連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂが閉、燃料
ガス排出通路２４の電磁弁３３が開、温度調節機構８０
の循環流路８４の電磁弁９４，９５が閉、ラジエータ流
路９０の電磁弁９６，９７が開の状態である。
【０１０４】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２
は、まず、温度センサ１０ｆにより検出される燃料電池
スタック１０内の温度ＴＦを入出力ポート５８を介して
読み込み（ステップＳ４００）、読み込んだ温度ＴＦを
所定温度ＴＦＳと比較する（ステップＳ４０２）。ここ
で、所定温度ＴＦＳは、燃料電池スタック１０の定常運
転状態での燃料ガスの圧力Ｐにおけるメタノールの沸点
ＴＭ以上の温度として設定されるものであり、以下に説
明するステップＳ４０２ないしＳ４０８で燃料電池スタ
ック１０を加熱する際の加熱終了時の温度（ステップＳ
４０８の所定温度ＴＦＳ）である。本ルーチンが実行さ
れたときに、まず、このように燃料電池スタック１０の
温度ＴＦを検出し、加熱終了時の所定温度ＴＦＳと比較
するのは、燃料電池スタック１０の運転停止後、燃料電
池スタック１０が所定温度ＴＦＳより低い温度まで冷め
ないうちに、燃料電池スタック１０の運転を開始された
場合には、直ちに、燃料電池スタック１０へ燃料ガスを
供給するためである。
は、まず、温度センサ１０ｆにより検出される燃料電池
スタック１０内の温度ＴＦを入出力ポート５８を介して
読み込み（ステップＳ４００）、読み込んだ温度ＴＦを
所定温度ＴＦＳと比較する（ステップＳ４０２）。ここ
で、所定温度ＴＦＳは、燃料電池スタック１０の定常運
転状態での燃料ガスの圧力Ｐにおけるメタノールの沸点
ＴＭ以上の温度として設定されるものであり、以下に説
明するステップＳ４０２ないしＳ４０８で燃料電池スタ
ック１０を加熱する際の加熱終了時の温度（ステップＳ
４０８の所定温度ＴＦＳ）である。本ルーチンが実行さ
れたときに、まず、このように燃料電池スタック１０の
温度ＴＦを検出し、加熱終了時の所定温度ＴＦＳと比較
するのは、燃料電池スタック１０の運転停止後、燃料電
池スタック１０が所定温度ＴＦＳより低い温度まで冷め
ないうちに、燃料電池スタック１０の運転を開始された
場合には、直ちに、燃料電池スタック１０へ燃料ガスを
供給するためである。
【０１０５】通常は、燃料電池スタック１０は冷えてい
るから、ステップＳ４０２では、温度ＴＦは所定温度Ｔ
ＦＳより低いと判断され、燃料電池スタック１０を加熱
するための流路が形成される（ステップＳ４０４）。す
なわち、燃料ガス排出通路２４の電磁弁３３を閉とし、
連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂを開として、改質器１６
により製造される燃料ガスのすべてが改質器１６のバー
ナー１６ａに供給されるよう燃料ガスの流路を形成し
（図１０中のポイントＬ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの経路にて供
給）、これと同時に、循環流路８４の電磁弁９４，９５
を開とし、ラジエータ流路９０の電磁弁９６，９７を閉
として、冷却水が改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱
交換器８６とを循環するよう冷却水の流路を形成する
（図１０中のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの経
路で循環）。
るから、ステップＳ４０２では、温度ＴＦは所定温度Ｔ
ＦＳより低いと判断され、燃料電池スタック１０を加熱
するための流路が形成される（ステップＳ４０４）。す
なわち、燃料ガス排出通路２４の電磁弁３３を閉とし、
連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂを開として、改質器１６
により製造される燃料ガスのすべてが改質器１６のバー
ナー１６ａに供給されるよう燃料ガスの流路を形成し
（図１０中のポイントＬ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの経路にて供
給）、これと同時に、循環流路８４の電磁弁９４，９５
を開とし、ラジエータ流路９０の電磁弁９６，９７を閉
として、冷却水が改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱
交換器８６とを循環するよう冷却水の流路を形成する
（図１０中のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの経
路で循環）。
【０１０６】このように燃料ガスの流路を形成すること
により、改質器１６により製造される総ての燃料ガスが
バーナー１６ａに供給され、改質器１６を加熱する。一
方、上記のように冷却水の流路が形成されることによ
り、冷却水が改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱交換
器８６とを循環するから、改質器１６に加えられる熱
は、改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱交換器８６と
を循環する冷却水を介して燃料電池スタック１０に伝え
られ、燃料電池スタック１０が暖められる。
により、改質器１６により製造される総ての燃料ガスが
バーナー１６ａに供給され、改質器１６を加熱する。一
方、上記のように冷却水の流路が形成されることによ
り、冷却水が改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱交換
器８６とを循環するから、改質器１６に加えられる熱
は、改質器側熱交換器８２と燃料電池側熱交換器８６と
を循環する冷却水を介して燃料電池スタック１０に伝え
られ、燃料電池スタック１０が暖められる。
【０１０７】こうして燃料電池スタック１０を加熱する
ための流路が形成され、燃料電池スタック１０の加熱が
始まると、ＣＰＵ５２は、温度センサ１０ｆにより検出
される燃料電池スタック１０の温度ＴＦを読み込み（ス
テップＳ４０６）、読み込んだ温度ＴＦと所定温度ＴＦ
Ｓとを比較する（ステップＳ４０８）。燃料電池スタッ
ク１０の温度ＴＦが所定温度ＴＦＳ未満のときには、燃
料電池スタック１０が運転を開始する温度に至っていな
いと判断して、再び燃料電池スタック１０の温度ＴＦを
読み込む処理（ステップＳ４０６）を実行する。
ための流路が形成され、燃料電池スタック１０の加熱が
始まると、ＣＰＵ５２は、温度センサ１０ｆにより検出
される燃料電池スタック１０の温度ＴＦを読み込み（ス
テップＳ４０６）、読み込んだ温度ＴＦと所定温度ＴＦ
Ｓとを比較する（ステップＳ４０８）。燃料電池スタッ
ク１０の温度ＴＦが所定温度ＴＦＳ未満のときには、燃
料電池スタック１０が運転を開始する温度に至っていな
いと判断して、再び燃料電池スタック１０の温度ＴＦを
読み込む処理（ステップＳ４０６）を実行する。
【０１０８】こうして、燃料電池スタック１０の温度Ｔ
Ｆが所定温度ＴＦＳ以上となるまで、繰り返しステップ
Ｓ４０６とＳ４０８の処理を行ない、燃料電池スタック
１０の温度ＴＦが所定温度ＴＦＳ以上になると、燃料電
池スタック１０を加熱するための流路に代えて燃料電池
スタック１０を冷却するための流路を形成すると共に
（ステップＳ４１０）、燃料電池スタック１０への燃料
ガスの供給を開始して（ステップＳ４１２）、燃料電池
スタック１０の運転を開始する。すなわち、燃料ガス供
給通路２２の電磁弁３２および燃料ガス排出通路２４の
電磁弁３３を開とし、連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂを
閉として、改質器１６により製造される燃料ガスが燃料
電池スタック１０に供給されるよう燃料ガスの流路を形
成し、これと同時に、循環流路８４の電磁弁９４，９５
を閉とし、ラジエータ流路９０の電磁弁９６，９７を開
として、冷却水が燃料電池側熱交換器８６とラジエータ
９２とを循環するよう冷却水の流路を形成する。通常運
転状態にある燃料電池スタック１０は発熱するから、こ
のように冷却水の流路を形成し、温度センサ１０ｆによ
り検出される燃料電池スタック１０の温度ＴＦに基づい
てポンプ８８の回転数を駆動制御して、燃料電池スタッ
ク１０の温度ＴＦを燃料電池スタック１０が効率よく発
電するための理想的な温度に制御される。
Ｆが所定温度ＴＦＳ以上となるまで、繰り返しステップ
Ｓ４０６とＳ４０８の処理を行ない、燃料電池スタック
１０の温度ＴＦが所定温度ＴＦＳ以上になると、燃料電
池スタック１０を加熱するための流路に代えて燃料電池
スタック１０を冷却するための流路を形成すると共に
（ステップＳ４１０）、燃料電池スタック１０への燃料
ガスの供給を開始して（ステップＳ４１２）、燃料電池
スタック１０の運転を開始する。すなわち、燃料ガス供
給通路２２の電磁弁３２および燃料ガス排出通路２４の
電磁弁３３を開とし、連絡通路２３Ａの電磁弁２３Ｂを
閉として、改質器１６により製造される燃料ガスが燃料
電池スタック１０に供給されるよう燃料ガスの流路を形
成し、これと同時に、循環流路８４の電磁弁９４，９５
を閉とし、ラジエータ流路９０の電磁弁９６，９７を開
として、冷却水が燃料電池側熱交換器８６とラジエータ
９２とを循環するよう冷却水の流路を形成する。通常運
転状態にある燃料電池スタック１０は発熱するから、こ
のように冷却水の流路を形成し、温度センサ１０ｆによ
り検出される燃料電池スタック１０の温度ＴＦに基づい
てポンプ８８の回転数を駆動制御して、燃料電池スタッ
ク１０の温度ＴＦを燃料電池スタック１０が効率よく発
電するための理想的な温度に制御される。
【０１０９】以上説明した第４実施例の燃料電池システ
ム１Ｄによれば、燃料電池スタック１０に燃料ガスを供
給する前に燃料電池スタック１０の温度をメタノールの
沸点ＴＭ以上の所定温度ＴＦＳに加熱するから、燃料電
池スタック１０に供給される燃料ガスが冷えるのを防止
することができる。この結果、燃料ガスに未反応のメタ
ノールが含まれる場合でも、メタノールが燃料電池スタ
ック１０内で液化することはない。また、運転開始前に
燃料電池スタック１０内に液化したメタノールが存在し
ても、このメタノールは燃料電池スタック１０の加熱に
より気化するから、燃料ガスの燃料電池スタック１０へ
の供給の開始に伴い、直ちに燃料電池スタック１０から
排出することができる。しかも、燃料電池スタック１０
は、定常運転状態に近い温度まで暖められるから、運転
開始直後から安定した電力を機器（負荷）に供給するこ
とができる。
ム１Ｄによれば、燃料電池スタック１０に燃料ガスを供
給する前に燃料電池スタック１０の温度をメタノールの
沸点ＴＭ以上の所定温度ＴＦＳに加熱するから、燃料電
池スタック１０に供給される燃料ガスが冷えるのを防止
することができる。この結果、燃料ガスに未反応のメタ
ノールが含まれる場合でも、メタノールが燃料電池スタ
ック１０内で液化することはない。また、運転開始前に
燃料電池スタック１０内に液化したメタノールが存在し
ても、このメタノールは燃料電池スタック１０の加熱に
より気化するから、燃料ガスの燃料電池スタック１０へ
の供給の開始に伴い、直ちに燃料電池スタック１０から
排出することができる。しかも、燃料電池スタック１０
は、定常運転状態に近い温度まで暖められるから、運転
開始直後から安定した電力を機器（負荷）に供給するこ
とができる。
【０１１０】なお、第４実施例の燃料電池システム１Ｄ
では、所定温度ＴＦＳを燃料電池スタック１０の定常運
転状態での燃料ガスの圧力Ｐにおけるメタノールの沸点
ＴＭ以上の温度として設定したが、この所定温度ＴＦＳ
は、燃料電池スタック１０の温度ＴＦを高くしすぎない
よう燃料電池スタック１０が定常運転状態で効率よく発
電するための理想的な温度より低いことが好ましい。
では、所定温度ＴＦＳを燃料電池スタック１０の定常運
転状態での燃料ガスの圧力Ｐにおけるメタノールの沸点
ＴＭ以上の温度として設定したが、この所定温度ＴＦＳ
は、燃料電池スタック１０の温度ＴＦを高くしすぎない
よう燃料電池スタック１０が定常運転状態で効率よく発
電するための理想的な温度より低いことが好ましい。
【０１１１】次に、本発明の第５の実施例である燃料電
池システム１Ｅについて説明する。図１２は、本発明の
第５実施例である燃料電池システム１Ｅの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、燃料の供給を受けて発電
する固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノー
ルタンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に
貯留された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造
する改質器１６と、燃料電池スタック１０から排出され
る燃料ガス側の排出ガスから水を回収する第１回収器１
００と、第１回収器１００の後段に設置され燃料ガス側
の排出ガスからメタノールを回収する第２回収器１１０
と、各機器の運転を制御する電子制御ユニット５０とを
備える。第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える燃
料電池スタック１０，改質器１６，電子制御ユニット５
０は、第１実施例の燃料電池システム１と同一の構成を
している。したがって、これらの機器については、第１
実施例の燃料電池システム１が備える機器に付した符号
と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。ま
た、第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える他の機
器についても、第１実施例の燃料電池システム１が備え
る機器と同一の構成のものについては、同一の符号を付
し、その説明は省略する。
池システム１Ｅについて説明する。図１２は、本発明の
第５実施例である燃料電池システム１Ｅの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、燃料の供給を受けて発電
する固体高分子型の燃料電池スタック１０と、メタノー
ルタンク１２に貯留されたメタノールと水タンク１４に
貯留された水とから水素リッチガス（燃料ガス）を製造
する改質器１６と、燃料電池スタック１０から排出され
る燃料ガス側の排出ガスから水を回収する第１回収器１
００と、第１回収器１００の後段に設置され燃料ガス側
の排出ガスからメタノールを回収する第２回収器１１０
と、各機器の運転を制御する電子制御ユニット５０とを
備える。第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える燃
料電池スタック１０，改質器１６，電子制御ユニット５
０は、第１実施例の燃料電池システム１と同一の構成を
している。したがって、これらの機器については、第１
実施例の燃料電池システム１が備える機器に付した符号
と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。ま
た、第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える他の機
器についても、第１実施例の燃料電池システム１が備え
る機器と同一の構成のものについては、同一の符号を付
し、その説明は省略する。
【０１１２】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス排出通路２４には、改質器１６との間に第１
回収器１００および第２回収器１１０がシリーズに介挿
されている。
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス排出通路２４には、改質器１６との間に第１
回収器１００および第２回収器１１０がシリーズに介挿
されている。
【０１１３】燃料電池スタック１０には、燃料電池スタ
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを検出する圧力センサ１
０ｅと、燃料電池スタック１０内の温度ＴＦを検出する
温度センサ１０ｆが設けられている。この圧力センサ１
０ｅと温度センサ１０ｆは、導電ラインにより電子制御
ユニット５０に接続されている。
ック１０内の燃料ガスの圧力Ｐを検出する圧力センサ１
０ｅと、燃料電池スタック１０内の温度ＴＦを検出する
温度センサ１０ｆが設けられている。この圧力センサ１
０ｅと温度センサ１０ｆは、導電ラインにより電子制御
ユニット５０に接続されている。
【０１１４】燃料電池スタック１０のカソード側ガス入
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されている。燃料電池スタック１０の酸化ガス側の
排出ガスは、カソード側ガス出口１０ｄから酸化ガス排
出通路４４を介して図示しない水回収器により排出ガス
中の水が回収された後に外気に解放される。
【０１１５】第１回収器１００は、定常運転状態にある
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐにおけるメ
タノールの沸点ＴＭ以上の温度で、かつ、この圧力Ｐに
おける水の沸点未満の温度である所定温度ＴＷＳに調整
された恒温タンクであり、この温度で燃料ガス側の排出
ガス中の水を凝縮することにより回収する。なお、図示
しないが、第１回収器１００は、第１回収器１００内の
温度を検出する温度センサと、第１回収器１００内の温
度を調節する温度調節装置とを備えており、この温度セ
ンサにより検出された温度に基づいて電子制御ユニット
５０が温度調節装置を駆動制御することにより、第１回
収器１００内が常に所定温度ＴＷＳとなるよう調節され
ている。また、第１回収器１００は、開閉弁である電磁
弁１０４が設けられた第１回収流路１０２により水タン
ク１４に接続されており、電磁弁１０４を開閉すること
により第１回収器１００で回収した水を水タンク１４に
戻す。
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐにおけるメ
タノールの沸点ＴＭ以上の温度で、かつ、この圧力Ｐに
おける水の沸点未満の温度である所定温度ＴＷＳに調整
された恒温タンクであり、この温度で燃料ガス側の排出
ガス中の水を凝縮することにより回収する。なお、図示
しないが、第１回収器１００は、第１回収器１００内の
温度を検出する温度センサと、第１回収器１００内の温
度を調節する温度調節装置とを備えており、この温度セ
ンサにより検出された温度に基づいて電子制御ユニット
５０が温度調節装置を駆動制御することにより、第１回
収器１００内が常に所定温度ＴＷＳとなるよう調節され
ている。また、第１回収器１００は、開閉弁である電磁
弁１０４が設けられた第１回収流路１０２により水タン
ク１４に接続されており、電磁弁１０４を開閉すること
により第１回収器１００で回収した水を水タンク１４に
戻す。
【０１１６】こうした第１回収器１００では、第１回収
器１００の調整温度である所定温度ＴＷＳをメタノール
の沸点ＴＭ以上とすることにより排出ガス中のメタノー
ルを凝縮させず、水の沸点未満とすることにより排出ガ
ス中の水のみを凝縮させることができる。
器１００の調整温度である所定温度ＴＷＳをメタノール
の沸点ＴＭ以上とすることにより排出ガス中のメタノー
ルを凝縮させず、水の沸点未満とすることにより排出ガ
ス中の水のみを凝縮させることができる。
【０１１７】第２回収器１１０は、定常運転状態にある
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐにおけるメ
タノールの沸点ＴＭ未満の所定温度ＴＭＳに調整された
恒温タンクであり、この温度で第１回収器１００から排
出される排出ガス中のメタノールを凝縮することにより
回収する。なお、図示しないが、第２回収器１１０も第
１回収器１００と同様に、第２回収器１１０内の温度を
検出する温度センサと、第２回収器１１０内の温度を調
節する温度調節装置とを備えており、この温度センサに
より検出された温度に基づいて電子制御ユニット５０が
温度調節装置を駆動制御することにより、第２回収器１
１０内が常に所定温度ＴＭＳとなるよう調節されてい
る。また、第２回収器１１０は、開閉弁である電磁弁１
１４が設けられた第２回収流路１１２によりメタノール
タンク１２に接続されており、電磁弁１１４を開閉する
ことにより第２回収器１１０で回収したメタノールをメ
タノールタンク１２に戻す。
燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐにおけるメ
タノールの沸点ＴＭ未満の所定温度ＴＭＳに調整された
恒温タンクであり、この温度で第１回収器１００から排
出される排出ガス中のメタノールを凝縮することにより
回収する。なお、図示しないが、第２回収器１１０も第
１回収器１００と同様に、第２回収器１１０内の温度を
検出する温度センサと、第２回収器１１０内の温度を調
節する温度調節装置とを備えており、この温度センサに
より検出された温度に基づいて電子制御ユニット５０が
温度調節装置を駆動制御することにより、第２回収器１
１０内が常に所定温度ＴＭＳとなるよう調節されてい
る。また、第２回収器１１０は、開閉弁である電磁弁１
１４が設けられた第２回収流路１１２によりメタノール
タンク１２に接続されており、電磁弁１１４を開閉する
ことにより第２回収器１１０で回収したメタノールをメ
タノールタンク１２に戻す。
【０１１８】こうした第２回収器１１０では、第２回収
器１１０の調整温度である所定温度ＴＭＳをメタノール
の沸点ＴＭ未満とすることにより、第１回収器１００で
凝縮しなかった排出ガス中のメタノールを凝縮させるこ
とができる。第２回収器１１０の調整温度である所定温
度ＴＭＳは、第１回収器１００の調整温度である所定温
度ＴＷＳより低いから、第１回収器１００から排出され
る排出ガスは所定温度ＴＷＳでの飽和水蒸気を含み、第
２回収器１１０では、この飽和水蒸気の一部も凝結し、
第２回収器１１０で回収されるメタノールには、この凝
結した水が混在することになる。このように第２回収器
１１０で回収されるメタノールに多少の水が混在して
も、回収されたメタノールがメタノールタンク１２に戻
され、メタノールタンク１２から改質器１６に供給され
る際に水タンク１４からの水と混合され気化されるか
ら、改質器１６の運転には何等影響を与えるものではな
い。
器１１０の調整温度である所定温度ＴＭＳをメタノール
の沸点ＴＭ未満とすることにより、第１回収器１００で
凝縮しなかった排出ガス中のメタノールを凝縮させるこ
とができる。第２回収器１１０の調整温度である所定温
度ＴＭＳは、第１回収器１００の調整温度である所定温
度ＴＷＳより低いから、第１回収器１００から排出され
る排出ガスは所定温度ＴＷＳでの飽和水蒸気を含み、第
２回収器１１０では、この飽和水蒸気の一部も凝結し、
第２回収器１１０で回収されるメタノールには、この凝
結した水が混在することになる。このように第２回収器
１１０で回収されるメタノールに多少の水が混在して
も、回収されたメタノールがメタノールタンク１２に戻
され、メタノールタンク１２から改質器１６に供給され
る際に水タンク１４からの水と混合され気化されるか
ら、改質器１６の運転には何等影響を与えるものではな
い。
【０１１９】第２回収器１１０から排出される排ガス
は、改質器１６のバーナー１６ａに送られ、排ガス中の
水素が燃焼される。
は、改質器１６のバーナー１６ａに送られ、排ガス中の
水素が燃焼される。
【０１２０】以上説明した第５実施例の燃料電池システ
ム１Ｅによれば、燃料電池スタック１０から排出される
燃料ガス側の排出ガスから、第１回収器１００で水を回
収し、第２回収器１１０でメタノールを回収して、それ
ぞれ水タンク１４およびメタノールタンク１２に戻すこ
とができ、システムの水系統にメタノールが混在するの
を防止することができる。この結果、システムの水系統
にメタノールが混在することによる水系統の配管等の腐
食や強度の低下といった不都合を回避することができ
る。したがって、システムの水系統の配管等の材質を耐
メタノール性の材料とする必要がない。
ム１Ｅによれば、燃料電池スタック１０から排出される
燃料ガス側の排出ガスから、第１回収器１００で水を回
収し、第２回収器１１０でメタノールを回収して、それ
ぞれ水タンク１４およびメタノールタンク１２に戻すこ
とができ、システムの水系統にメタノールが混在するの
を防止することができる。この結果、システムの水系統
にメタノールが混在することによる水系統の配管等の腐
食や強度の低下といった不都合を回避することができ
る。したがって、システムの水系統の配管等の材質を耐
メタノール性の材料とする必要がない。
【０１２１】なお、第５実施例の燃料電池システム１Ｅ
では、第１回収器１００および第２回収器１１０を燃料
電池スタック１０の燃料ガス排出通路２４に介挿し、燃
料電池スタック１０から排出される燃料ガス側の排出ガ
スから水とメタノールとを分離して回収したが、第１回
収器１００および第２回収器１１０を酸化ガス排出通路
４４に介挿し、燃料電池スタック１０から排出される酸
化ガス側の排出ガスから水とメタノールとを分離して回
収する構成としてもよい。
では、第１回収器１００および第２回収器１１０を燃料
電池スタック１０の燃料ガス排出通路２４に介挿し、燃
料電池スタック１０から排出される燃料ガス側の排出ガ
スから水とメタノールとを分離して回収したが、第１回
収器１００および第２回収器１１０を酸化ガス排出通路
４４に介挿し、燃料電池スタック１０から排出される酸
化ガス側の排出ガスから水とメタノールとを分離して回
収する構成としてもよい。
【０１２２】次に、本発明の第６の実施例である燃料電
池システム１Ｆについて説明する。図１３は、本発明の
第６実施例である燃料電池システム１Ｆの構成の一部の
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅと同一の構成に加えて、燃料電池スタック１
０から排出される酸化ガス側の排出ガスに混在するメタ
ノールを酸化する酸化反応器１２０と、酸化ガス側の排
出ガスに含まれる水を回収する第３回収器１３０とを備
える。したがって、第６実施例の燃料電池システム１Ｅ
の構成のうち第５実施例の燃料電池システム１Ｅと同一
の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略
する。
池システム１Ｆについて説明する。図１３は、本発明の
第６実施例である燃料電池システム１Ｆの構成の一部の
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅと同一の構成に加えて、燃料電池スタック１
０から排出される酸化ガス側の排出ガスに混在するメタ
ノールを酸化する酸化反応器１２０と、酸化ガス側の排
出ガスに含まれる水を回収する第３回収器１３０とを備
える。したがって、第６実施例の燃料電池システム１Ｅ
の構成のうち第５実施例の燃料電池システム１Ｅと同一
の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略
する。
【０１２３】燃料電池スタック１０のカソード側ガス出
口１０ｄに接続された酸化ガス排出通路４４には、酸化
反応器１２０と第３回収器１３０とがシリーズに介挿さ
れている。
口１０ｄに接続された酸化ガス排出通路４４には、酸化
反応器１２０と第３回収器１３０とがシリーズに介挿さ
れている。
【０１２４】図１４は、酸化反応器１２０の構成の概略
を例示する説明図である。酸化反応器１２０は、円筒形
状の本体１２１と、本体１２１の内部の入口側と出口側
に若干の空間を設けて配置されその表面に白金触媒が担
持された蜂の巣状のハニカムチューブ１２２とを備え
る。酸化反応器１２０の内部の入口側の空間には、酸化
反応器１２０に導入された排出ガスの温度ＴＧを検出す
る排出ガス温度センサ１２４が設けられており、ハニカ
ムチューブ１２２には、白金触媒の温度ＴＳを検出する
触媒温度センサ１２６が設けられている。こうした排出
ガス温度センサ１２４と触媒温度センサ１２６は、導電
ラインにより電子制御ユニット５０に接続されている。
を例示する説明図である。酸化反応器１２０は、円筒形
状の本体１２１と、本体１２１の内部の入口側と出口側
に若干の空間を設けて配置されその表面に白金触媒が担
持された蜂の巣状のハニカムチューブ１２２とを備え
る。酸化反応器１２０の内部の入口側の空間には、酸化
反応器１２０に導入された排出ガスの温度ＴＧを検出す
る排出ガス温度センサ１２４が設けられており、ハニカ
ムチューブ１２２には、白金触媒の温度ＴＳを検出する
触媒温度センサ１２６が設けられている。こうした排出
ガス温度センサ１２４と触媒温度センサ１２６は、導電
ラインにより電子制御ユニット５０に接続されている。
【０１２５】第３回収器１３０は、定常運転状態にある
燃料電池スタック１０内の排出ガスの圧力Ｐにおける水
の沸点未満の所定温度ＴＷ３に調整された恒温タンクで
あり、この温度で燃料電池スタック１０から排出される
酸化ガス側の排出ガス中の水を凝縮することにより回収
する。図示しないが、第３回収器１３０も第５実施例の
燃料電池システム１Ｅが備える第１回収器１００と同様
に、第３回収器１３０内の温度を検出する温度センサ
と、第３回収器１３０内の温度を調節する温度調節装置
とを備えており、この温度センサにより検出された温度
に基づいて電子制御ユニット５０が温度調節装置を駆動
制御することにより、第３回収器１３０内が常に所定温
度ＴＷ３となるよう調節されている。また、第３回収器
１３０は、開閉弁である電磁弁１３４が設けられた第３
回収流路１３２により水タンク１４に接続されており、
電磁弁１３４を開閉することにより第３回収器１３０で
回収した水を水タンク１４に戻す。なお、酸化反応器１
２０から排出される排出ガスには、酸化反応器１２０で
メタノールが完全に酸化されているから、メタノールは
含まれないものとなり、第３回収器１３０で回収される
水には、メタノールは混在しない。
燃料電池スタック１０内の排出ガスの圧力Ｐにおける水
の沸点未満の所定温度ＴＷ３に調整された恒温タンクで
あり、この温度で燃料電池スタック１０から排出される
酸化ガス側の排出ガス中の水を凝縮することにより回収
する。図示しないが、第３回収器１３０も第５実施例の
燃料電池システム１Ｅが備える第１回収器１００と同様
に、第３回収器１３０内の温度を検出する温度センサ
と、第３回収器１３０内の温度を調節する温度調節装置
とを備えており、この温度センサにより検出された温度
に基づいて電子制御ユニット５０が温度調節装置を駆動
制御することにより、第３回収器１３０内が常に所定温
度ＴＷ３となるよう調節されている。また、第３回収器
１３０は、開閉弁である電磁弁１３４が設けられた第３
回収流路１３２により水タンク１４に接続されており、
電磁弁１３４を開閉することにより第３回収器１３０で
回収した水を水タンク１４に戻す。なお、酸化反応器１
２０から排出される排出ガスには、酸化反応器１２０で
メタノールが完全に酸化されているから、メタノールは
含まれないものとなり、第３回収器１３０で回収される
水には、メタノールは混在しない。
【０１２６】次に、こうして構成された第６実施例の燃
料電池システム１Ｆについて説明する。の定常運転状態
での動作について図１５のメタノール濃度制御ルーチン
に基づき説明する。燃料電池システム１Ｆは、燃料電池
スタック１０が効率よく発電するよう電子制御ユニット
５０により、メタノールタンク１２および水タンク１４
から改質器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制
御、改質器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガス
の供給量の制御、燃料電池スタック１０の温度制御、第
１回収器１００，第２回収器１１０および第３回収器１
３０のそれぞれの温度制御等が行なわれる。これらの制
御のうち、燃料ガス中に含まれるメタノールの濃度によ
る制御について、図１５に示すメタノール濃度制御ルー
チンに基づき説明する。本ルーチンは、例えば、燃料電
池システム１Ｆの運転を開始した後の定常運転状態時に
所定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
料電池システム１Ｆについて説明する。の定常運転状態
での動作について図１５のメタノール濃度制御ルーチン
に基づき説明する。燃料電池システム１Ｆは、燃料電池
スタック１０が効率よく発電するよう電子制御ユニット
５０により、メタノールタンク１２および水タンク１４
から改質器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制
御、改質器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガス
の供給量の制御、燃料電池スタック１０の温度制御、第
１回収器１００，第２回収器１１０および第３回収器１
３０のそれぞれの温度制御等が行なわれる。これらの制
御のうち、燃料ガス中に含まれるメタノールの濃度によ
る制御について、図１５に示すメタノール濃度制御ルー
チンに基づき説明する。本ルーチンは、例えば、燃料電
池システム１Ｆの運転を開始した後の定常運転状態時に
所定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【０１２７】メタノール濃度制御ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ５２は、排出ガス温度センサ１２４により検
出される酸化ガス側の排出ガスの温度ＴＧと、触媒温度
センサ１２６により検出されるハニカムチューブ１２２
の表面に担持された白金触媒の温度ＴＳとを入出力ポー
ト５８を介して読み込む（ステップＳ５００）。続い
て、白金触媒の温度ＴＳから排出ガスの温度ＴＧを減じ
て偏差△Ｔを算出し（ステップＳ５０２）、算出した偏
差△Ｔと閾値ＴＲとを比較する（ステップＳ５０４）。
と、ＣＰＵ５２は、排出ガス温度センサ１２４により検
出される酸化ガス側の排出ガスの温度ＴＧと、触媒温度
センサ１２６により検出されるハニカムチューブ１２２
の表面に担持された白金触媒の温度ＴＳとを入出力ポー
ト５８を介して読み込む（ステップＳ５００）。続い
て、白金触媒の温度ＴＳから排出ガスの温度ＴＧを減じ
て偏差△Ｔを算出し（ステップＳ５０２）、算出した偏
差△Ｔと閾値ＴＲとを比較する（ステップＳ５０４）。
【０１２８】燃料電池スタック１０が定常運転状態にあ
るときに、燃料電池スタック１０へ供給される燃料ガス
中に改質器１６で未反応なメタノールが混在する場合、
このメタノールは、燃料ガス側から酸化ガス側に電解質
膜６１を透過する。この透過量は、燃料ガス中のメタノ
ール濃度が高くなると大きくなる。第６実施例の燃料電
池システム１Ｆでは、燃料電池スタック１０から排出さ
れる酸化ガス側の排出ガスは酸化反応器１２０に導か
れ、酸化反応器１２０のハニカムチューブ１２２の表面
には白金触媒が担持されているから、酸化ガス側の排出
ガス中にメタノールが含まれると、この白金触媒上でメ
タノールが酸化されて発熱する。したがって、酸化ガス
側の排出ガス中にメタノールが含まれると、排出ガス温
度センサ１２４により検出される排出ガスの温度ＴＧと
触媒温度センサ１２６により検出される白金触媒の温度
ＴＳとに偏差△Ｔが生じることとなる。この偏差△Ｔ
は、酸化反応器１２０の白金触媒上でのメタノールの反
応量、すなわち酸化ガス側の排出ガス中のメタノール濃
度を反映し、この酸化ガス側の排出ガス中のメタノール
濃度が燃料ガス中のメタノール濃度を反映することか
ら、偏差△Ｔは、燃料ガス中のメタノール濃度を反映す
る。
るときに、燃料電池スタック１０へ供給される燃料ガス
中に改質器１６で未反応なメタノールが混在する場合、
このメタノールは、燃料ガス側から酸化ガス側に電解質
膜６１を透過する。この透過量は、燃料ガス中のメタノ
ール濃度が高くなると大きくなる。第６実施例の燃料電
池システム１Ｆでは、燃料電池スタック１０から排出さ
れる酸化ガス側の排出ガスは酸化反応器１２０に導か
れ、酸化反応器１２０のハニカムチューブ１２２の表面
には白金触媒が担持されているから、酸化ガス側の排出
ガス中にメタノールが含まれると、この白金触媒上でメ
タノールが酸化されて発熱する。したがって、酸化ガス
側の排出ガス中にメタノールが含まれると、排出ガス温
度センサ１２４により検出される排出ガスの温度ＴＧと
触媒温度センサ１２６により検出される白金触媒の温度
ＴＳとに偏差△Ｔが生じることとなる。この偏差△Ｔ
は、酸化反応器１２０の白金触媒上でのメタノールの反
応量、すなわち酸化ガス側の排出ガス中のメタノール濃
度を反映し、この酸化ガス側の排出ガス中のメタノール
濃度が燃料ガス中のメタノール濃度を反映することか
ら、偏差△Ｔは、燃料ガス中のメタノール濃度を反映す
る。
【０１２９】ここで、閾値ＴＲを、燃料電池スタック１
０が許容し得るメタノール濃度（例えば１ｍｏｌ％）の
燃料ガスが定常運転状態にある燃料電池スタック１０に
供給されたときに検出される排出ガスの温度ＴＧと白金
触媒の温度ＴＳとの偏差△Ｔとして設定すれば、ステッ
プＳ５０４での偏差△Ｔと閾値ＴＲとを比較すること
は、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度以下である
か否かを判定することになる。
０が許容し得るメタノール濃度（例えば１ｍｏｌ％）の
燃料ガスが定常運転状態にある燃料電池スタック１０に
供給されたときに検出される排出ガスの温度ＴＧと白金
触媒の温度ＴＳとの偏差△Ｔとして設定すれば、ステッ
プＳ５０４での偏差△Ｔと閾値ＴＲとを比較すること
は、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度以下である
か否かを判定することになる。
【０１３０】したがって、偏差△Ｔが閾値ＴＲより小さ
いときには、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度以
下であると判断し、電子制御ユニット５０により温度制
御される改質器１６の目標運転温度である目標温度ＴＫ
Ｍに所定温度ＴＫ１を設定して（ステップＳ５０６）、
本ルーチンを終了し、偏差△Ｔが閾値ＴＲ以上のときに
は、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度を越えてい
る判断し、目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１より高温側
の所定温度ＴＫ２を設定して（ステップＳ１０６）、本
ルーチンを終了する。
いときには、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度以
下であると判断し、電子制御ユニット５０により温度制
御される改質器１６の目標運転温度である目標温度ＴＫ
Ｍに所定温度ＴＫ１を設定して（ステップＳ５０６）、
本ルーチンを終了し、偏差△Ｔが閾値ＴＲ以上のときに
は、燃料ガス中のメタノール濃度が許容濃度を越えてい
る判断し、目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１より高温側
の所定温度ＴＫ２を設定して（ステップＳ１０６）、本
ルーチンを終了する。
【０１３１】ここで、電子制御ユニット５０による改質
器１６の温度制御は、具体的には、改質器１６に設けら
れた図示しない温度センサにより検出される温度と目標
温度ＴＫＭとの偏差が小さくなるようバーナー１６ａへ
の燃料ガスの供給量を調整することにより行なわれる。
所定温度ＴＫ１は、燃料電池システム１Ｆにおける定常
運転状態での改質器１６の運転温度であり、燃料電池ス
タック１０のメタノールの許容濃度や改質器１６の性能
等により定められるものである。第６実施例では、この
所定温度ＴＫ１は２５０℃ないし３００℃の温度に設定
されている。また、所定温度ＴＫ２は、所定温度ＴＫ１
より５℃ないし４０℃程度高い温度に設定されている。
器１６の温度制御は、具体的には、改質器１６に設けら
れた図示しない温度センサにより検出される温度と目標
温度ＴＫＭとの偏差が小さくなるようバーナー１６ａへ
の燃料ガスの供給量を調整することにより行なわれる。
所定温度ＴＫ１は、燃料電池システム１Ｆにおける定常
運転状態での改質器１６の運転温度であり、燃料電池ス
タック１０のメタノールの許容濃度や改質器１６の性能
等により定められるものである。第６実施例では、この
所定温度ＴＫ１は２５０℃ないし３００℃の温度に設定
されている。また、所定温度ＴＫ２は、所定温度ＴＫ１
より５℃ないし４０℃程度高い温度に設定されている。
【０１３２】以上説明した第６実施例の燃料電池システ
ム１Ｆによれば、燃料電池スタック１０から排出される
酸化ガス側の排出ガスに含まれるメタノールを酸化反応
器１２０で酸化することにより生じる熱に基づいて、改
質器１６の運転温度を調整することにより燃料ガス中の
メタノール濃度を許容濃度以下に制御することができ
る。この結果、燃料ガス中のメタノール濃度が高くなる
ことに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を
防止することができ、システム全体の運転効率をより高
くすることができる。
ム１Ｆによれば、燃料電池スタック１０から排出される
酸化ガス側の排出ガスに含まれるメタノールを酸化反応
器１２０で酸化することにより生じる熱に基づいて、改
質器１６の運転温度を調整することにより燃料ガス中の
メタノール濃度を許容濃度以下に制御することができ
る。この結果、燃料ガス中のメタノール濃度が高くなる
ことに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を
防止することができ、システム全体の運転効率をより高
くすることができる。
【０１３３】また、燃料電池スタック１０から排出され
る酸化ガス側の排出ガスに含まれるメタノールを酸化反
応器１２０で完全に酸化するから、第３回収器１３０で
回収される水にメタノールが混在するのを防止すること
ができる。この結果、システムの水系統にメタノールが
混在することによる水系統の配管等の腐食や強度の低下
といった不都合を回避することができる。したがって、
システムの水系統の配管等の材質を耐メタノール性の材
料とする必要がない。
る酸化ガス側の排出ガスに含まれるメタノールを酸化反
応器１２０で完全に酸化するから、第３回収器１３０で
回収される水にメタノールが混在するのを防止すること
ができる。この結果、システムの水系統にメタノールが
混在することによる水系統の配管等の腐食や強度の低下
といった不都合を回避することができる。したがって、
システムの水系統の配管等の材質を耐メタノール性の材
料とする必要がない。
【０１３４】次に、本発明の第７の実施例である燃料電
池システム１Ｇについて説明する。図１６は、本発明の
第７実施例である燃料電池システム１Ｇの水系統を中心
とした構成の概略を例示するブロック図である。図示す
るように、第７実施例の燃料電池システム１Ｇは、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
（燃料ガス）を製造する改質器１６と、燃料電池スタッ
ク１０から排出される燃料ガス側の排出ガスから水を回
収するアノード側水回収器２１０と、燃料電池スタック
１０に供給される酸化ガスを加湿する加湿器２３０と、
燃料電池スタック１０から排出される酸化ガス側の排出
ガスから水を回収するカソード側水回収器２４０と、燃
料電池スタック１０の温度を調節する温度調節機構２２
０と、アノード側水回収器２１０およびカソード側水回
収器２４０によりそれぞれ回収された水に含まれるメタ
ノールを酸化する酸化反応器２５０とを備える。第７実
施例の燃料電池システム１Ｇが備える燃料電池スタック
１０および改質器１６は、第１実施例の燃料電池システ
ム１と同一の構成をしている。したがって、これらの機
器については、第１実施例の燃料電池システム１が備え
る機器に付した符号と同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。また、第７実施例の燃料電池システム１
Ｇが備える他の機器についても、第１実施例の燃料電池
システム１が備える機器と同一の構成のものについて
は、同一の符号を付し、その説明は省略する。
池システム１Ｇについて説明する。図１６は、本発明の
第７実施例である燃料電池システム１Ｇの水系統を中心
とした構成の概略を例示するブロック図である。図示す
るように、第７実施例の燃料電池システム１Ｇは、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
（燃料ガス）を製造する改質器１６と、燃料電池スタッ
ク１０から排出される燃料ガス側の排出ガスから水を回
収するアノード側水回収器２１０と、燃料電池スタック
１０に供給される酸化ガスを加湿する加湿器２３０と、
燃料電池スタック１０から排出される酸化ガス側の排出
ガスから水を回収するカソード側水回収器２４０と、燃
料電池スタック１０の温度を調節する温度調節機構２２
０と、アノード側水回収器２１０およびカソード側水回
収器２４０によりそれぞれ回収された水に含まれるメタ
ノールを酸化する酸化反応器２５０とを備える。第７実
施例の燃料電池システム１Ｇが備える燃料電池スタック
１０および改質器１６は、第１実施例の燃料電池システ
ム１と同一の構成をしている。したがって、これらの機
器については、第１実施例の燃料電池システム１が備え
る機器に付した符号と同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。また、第７実施例の燃料電池システム１
Ｇが備える他の機器についても、第１実施例の燃料電池
システム１が備える機器と同一の構成のものについて
は、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１３５】燃料電池スタック１０のアノード側ガス入
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス排出通路２４には、改質器１６との間にアノ
ード側水回収器２１０が介挿されている。
口１０ａは、燃料ガス供給通路２２により改質器１６に
接続されており、アノード側ガス出口１０ｂは、燃料ガ
ス排出通路２４により改質器１６に接続されている。こ
の燃料ガス排出通路２４には、改質器１６との間にアノ
ード側水回収器２１０が介挿されている。
【０１３６】燃料電池スタック１０のカソード側ガス入
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されており、この酸化ガス供給通路４２の燃料電池
スタック１０とブロワ４６との間には、加湿器２３０が
設けられている。カソード側ガス出口１０ｄは、燃料ガ
ス排出通路２４によりカソード側水回収器２４０に接続
されている。
口１０ｃは、酸化ガス供給通路４２によりブロワ４６に
接続されており、この酸化ガス供給通路４２の燃料電池
スタック１０とブロワ４６との間には、加湿器２３０が
設けられている。カソード側ガス出口１０ｄは、燃料ガ
ス排出通路２４によりカソード側水回収器２４０に接続
されている。
【０１３７】温度調節機構２２０は、燃料電池スタック
１０に内蔵された熱交換器２２２と、外気と熱交換する
ラジエータ２２６とを備える。熱交換器２２２とラジエ
ータ２２６は、熱交換器２２２とラジエータ２２６とに
冷却水を循環させる循環流路２２４により接続されてい
る。この循環流路２２４には、循環流路２２４内の冷却
水を循環させるポンプ２２８が設けられている。温度調
節機構２２０は、燃料電池スタック１０の温度を検出す
る図示しない温度センサにより検出された温度に基づい
て、ポンプ２２８により循環流路２２４を循環する冷却
水の流量を調節することにより、熱交換器２２２および
ラジエータ２２６で熱交換される熱量を調節して燃料電
池スタック１０を予め設定された温度に制御する。な
お、温度調節機構２２０の循環流路２２４は、補給流路
２２９により水タンク１４に接続されており、この補給
流路２２９を介して水タンク１４から不足する水が補給
される。
１０に内蔵された熱交換器２２２と、外気と熱交換する
ラジエータ２２６とを備える。熱交換器２２２とラジエ
ータ２２６は、熱交換器２２２とラジエータ２２６とに
冷却水を循環させる循環流路２２４により接続されてい
る。この循環流路２２４には、循環流路２２４内の冷却
水を循環させるポンプ２２８が設けられている。温度調
節機構２２０は、燃料電池スタック１０の温度を検出す
る図示しない温度センサにより検出された温度に基づい
て、ポンプ２２８により循環流路２２４を循環する冷却
水の流量を調節することにより、熱交換器２２２および
ラジエータ２２６で熱交換される熱量を調節して燃料電
池スタック１０を予め設定された温度に制御する。な
お、温度調節機構２２０の循環流路２２４は、補給流路
２２９により水タンク１４に接続されており、この補給
流路２２９を介して水タンク１４から不足する水が補給
される。
【０１３８】加湿器２３０は、バブリングあるいは水を
噴霧することにより酸化ガスを加湿するものである。加
湿器２３０は、補給流路２３２により水タンク１４に接
続されており、補給流路２３２を介して水タンク１４か
ら水の補給を受ける。
噴霧することにより酸化ガスを加湿するものである。加
湿器２３０は、補給流路２３２により水タンク１４に接
続されており、補給流路２３２を介して水タンク１４か
ら水の補給を受ける。
【０１３９】アノード側水回収器２１０は、定常運転状
態にある燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐに
おける水の沸点未満の所定温度ＴＡに調整された恒温タ
ンクであり、この温度でアノード側水回収器２１０から
排出される排出ガス中のメタノールを凝縮することによ
り回収する。なお、図示しないが、アノード側水回収器
２１０は、第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える
第１回収器１００と同様に、アノード側水回収器２１０
の温度を検出する温度センサと、アノード側水回収器２
１０の温度を調節する温度調節装置とを備えており、こ
の温度センサにより検出された温度に基づいて温度調節
装置により、アノード側水回収器２１０内が常に所定温
度ＴＡとなるよう調節されている。また、アノード側水
回収器２１０は、開閉弁である電磁弁２１４が設けられ
たアノード側回収流路２１２により酸化反応器２５０に
接続されており、電磁弁２１４を開閉することによりア
ノード側水回収器２１０で回収した水を酸化反応器２５
０に送る。
態にある燃料電池スタック１０内の燃料ガスの圧力Ｐに
おける水の沸点未満の所定温度ＴＡに調整された恒温タ
ンクであり、この温度でアノード側水回収器２１０から
排出される排出ガス中のメタノールを凝縮することによ
り回収する。なお、図示しないが、アノード側水回収器
２１０は、第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える
第１回収器１００と同様に、アノード側水回収器２１０
の温度を検出する温度センサと、アノード側水回収器２
１０の温度を調節する温度調節装置とを備えており、こ
の温度センサにより検出された温度に基づいて温度調節
装置により、アノード側水回収器２１０内が常に所定温
度ＴＡとなるよう調節されている。また、アノード側水
回収器２１０は、開閉弁である電磁弁２１４が設けられ
たアノード側回収流路２１２により酸化反応器２５０に
接続されており、電磁弁２１４を開閉することによりア
ノード側水回収器２１０で回収した水を酸化反応器２５
０に送る。
【０１４０】カソード側水回収器２４０は、アノード側
水回収器２１０と同一の構成をしている。また、カソー
ド側水回収器２４０は、開閉弁である電磁弁２４４が設
けられたカソード側回収流路２４２により酸化反応器２
５０に接続されており、電磁弁２４４を開閉することに
よりカソード側水回収器２４０で回収した水を酸化反応
器２５０に送る。
水回収器２１０と同一の構成をしている。また、カソー
ド側水回収器２４０は、開閉弁である電磁弁２４４が設
けられたカソード側回収流路２４２により酸化反応器２
５０に接続されており、電磁弁２４４を開閉することに
よりカソード側水回収器２４０で回収した水を酸化反応
器２５０に送る。
【０１４１】酸化反応器２５０は、その内部に、供給さ
れた水がその表面に広がって大気に十分に接触するよう
表面積が大きな、例えば蜂の巣状のハニカムチューブ等
の部材２５２を備える。この部材２５２の表面には、白
金触媒が担持されている。また、酸化反応器２５０は、
大気導入通路２５４によりブロワ２５６に接続されてお
り、この大気導入通路２５４を介して十分な量の大気が
導入される。酸化反応器２５０に送られた水は、部材２
５２の表面を伝って大気と接触しながら下流に流れ、水
タンク１４に送られる。酸化反応器２５０に送られた水
にメタノールが含まれれば、水が大気と接触しながら部
材２５２の表面を伝っている際に、部材２５２の表面に
担持された白金触媒上で酸化される。この結果、水タン
ク１４へ送られる水のメタノールは完全に酸化され、水
タンク１４内の水にメタノールが混在することがない。
れた水がその表面に広がって大気に十分に接触するよう
表面積が大きな、例えば蜂の巣状のハニカムチューブ等
の部材２５２を備える。この部材２５２の表面には、白
金触媒が担持されている。また、酸化反応器２５０は、
大気導入通路２５４によりブロワ２５６に接続されてお
り、この大気導入通路２５４を介して十分な量の大気が
導入される。酸化反応器２５０に送られた水は、部材２
５２の表面を伝って大気と接触しながら下流に流れ、水
タンク１４に送られる。酸化反応器２５０に送られた水
にメタノールが含まれれば、水が大気と接触しながら部
材２５２の表面を伝っている際に、部材２５２の表面に
担持された白金触媒上で酸化される。この結果、水タン
ク１４へ送られる水のメタノールは完全に酸化され、水
タンク１４内の水にメタノールが混在することがない。
【０１４２】こうして構成された第７実施例の燃料電池
システム１Ｇでは、燃料電池スタック１０が効率よく発
電するよう、メタノールタンク１２および水タンク１４
から改質器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制
御、改質器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガス
の供給量の制御、温度調節機構２２０による燃料電池ス
タック１０の温度制御、加湿器２３０による加湿量の制
御、アノード側水回収器２１０およびカソード側水回収
器２４０のそれぞれの温度制御、酸化反応器２５０への
大気の導入量の制御等が行なわれる。
システム１Ｇでは、燃料電池スタック１０が効率よく発
電するよう、メタノールタンク１２および水タンク１４
から改質器１６へのメタノールおよび水の供給流量の制
御、改質器１６を加熱するバーナー１６ａへの燃料ガス
の供給量の制御、温度調節機構２２０による燃料電池ス
タック１０の温度制御、加湿器２３０による加湿量の制
御、アノード側水回収器２１０およびカソード側水回収
器２４０のそれぞれの温度制御、酸化反応器２５０への
大気の導入量の制御等が行なわれる。
【０１４３】以上説明した第７実施例の燃料電池システ
ム１Ｇによれば、アノード側水回収器２１０およびカソ
ード側水回収器２４０により回収した水に含まれるメタ
ノールを酸化反応器２５０により酸化することによって
除去することができる。この結果、システムの水系統に
メタノールが混在することによる水系統の配管等の腐食
や強度の低下といった不都合を回避することができる。
したがって、システムの水系統の配管等の材質を耐メタ
ノール性の材料とする必要がない。
ム１Ｇによれば、アノード側水回収器２１０およびカソ
ード側水回収器２４０により回収した水に含まれるメタ
ノールを酸化反応器２５０により酸化することによって
除去することができる。この結果、システムの水系統に
メタノールが混在することによる水系統の配管等の腐食
や強度の低下といった不都合を回避することができる。
したがって、システムの水系統の配管等の材質を耐メタ
ノール性の材料とする必要がない。
【０１４４】なお、第７実施例の燃料電池システム１Ｇ
が備える酸化反応器２５０は、上記説明した第５実施例
の燃料電池システム１Ｅおよび第６実施例の燃料電池シ
ステム１Ｆが備えることもできる。このように第５実施
例の燃料電池システム１Ｅや第６実施例の燃料電池シス
テム１Ｆが酸化反応器２５０を備えれば、より確実にシ
ステムの水系統へのメタノールの混在を防止することが
できる。
が備える酸化反応器２５０は、上記説明した第５実施例
の燃料電池システム１Ｅおよび第６実施例の燃料電池シ
ステム１Ｆが備えることもできる。このように第５実施
例の燃料電池システム１Ｅや第６実施例の燃料電池シス
テム１Ｆが酸化反応器２５０を備えれば、より確実にシ
ステムの水系統へのメタノールの混在を防止することが
できる。
【０１４５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、第１実施例ないし第７実施例の各燃料電池
システムが備える構成を複数組み合わせた構成など、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様
で実施し得ることは勿論である。
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、第１実施例ないし第７実施例の各燃料電池
システムが備える構成を複数組み合わせた構成など、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様
で実施し得ることは勿論である。
【０１４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の燃料電池システムによれば、燃料電池の運転を停止
する際、非反応性ガスを燃料ガスに代えて燃料電池に供
給するから、燃料ガスと共に燃料ガスに含まれるメタノ
ールを燃料電池の外部に排出することができる。しか
も、燃料電池に供給される非反応性ガスはメタノールの
沸点以上に加熱されているから、燃料ガスに含まれるメ
タノールが燃料電池内で凝結、即ち液化することがな
い。この結果、メタノールが液化して残留することによ
る電解質膜と電極との接合体を分離するといった不都合
を防止することができる。
載の燃料電池システムによれば、燃料電池の運転を停止
する際、非反応性ガスを燃料ガスに代えて燃料電池に供
給するから、燃料ガスと共に燃料ガスに含まれるメタノ
ールを燃料電池の外部に排出することができる。しか
も、燃料電池に供給される非反応性ガスはメタノールの
沸点以上に加熱されているから、燃料ガスに含まれるメ
タノールが燃料電池内で凝結、即ち液化することがな
い。この結果、メタノールが液化して残留することによ
る電解質膜と電極との接合体を分離するといった不都合
を防止することができる。
【０１４７】請求項２記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池の運転を停止する際、非反応性ガスを燃料
ガスに代えて燃料電池に所定量供給するから、燃料ガス
と共に燃料ガスに含まれるメタノールを燃料電池の外部
に排出することができる。しかも、非反応性ガスを所定
量供給した後に、非反応性ガスに代えて酸化ガスを供給
するから、供給される酸化ガスと燃料電池に残留してい
る燃料ガスとが反応することなく、より確実にメタノー
ルを燃料電池から排出することができ、非反応性ガスの
供給量（所定量）を少なくすることができる。
ば、燃料電池の運転を停止する際、非反応性ガスを燃料
ガスに代えて燃料電池に所定量供給するから、燃料ガス
と共に燃料ガスに含まれるメタノールを燃料電池の外部
に排出することができる。しかも、非反応性ガスを所定
量供給した後に、非反応性ガスに代えて酸化ガスを供給
するから、供給される酸化ガスと燃料電池に残留してい
る燃料ガスとが反応することなく、より確実にメタノー
ルを燃料電池から排出することができ、非反応性ガスの
供給量（所定量）を少なくすることができる。
【０１４８】請求項３記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池の運転を停止する際、この燃料電池への燃
料ガスの供給の停止に伴って、燃料電池の燃料ガスおよ
び酸化ガスの圧力を徐々に低下させることにより、燃料
ガスが膨張すると共にメタノールの液化温度が低下する
から、燃料ガスと共に燃料ガスに含まれるメタノールを
燃料電池の外部に排出することができると共に燃料電池
内でメタノールが液化するのを防止することができる。
ば、燃料電池の運転を停止する際、この燃料電池への燃
料ガスの供給の停止に伴って、燃料電池の燃料ガスおよ
び酸化ガスの圧力を徐々に低下させることにより、燃料
ガスが膨張すると共にメタノールの液化温度が低下する
から、燃料ガスと共に燃料ガスに含まれるメタノールを
燃料電池の外部に排出することができると共に燃料電池
内でメタノールが液化するのを防止することができる。
【０１４９】請求項４記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池を始動する際、燃料電池をメタノールの沸
点以上の温度に加熱した後に、燃料電池への燃料ガスの
供給を開始するから、始動直後の冷えた燃料電池により
燃料ガスが冷やされ、燃料ガス中のメタノールが燃料電
池内で液化するといった不都合を防止することができ
る。また、燃料電池内に液化したメタノールが存在する
場合でも、このメタノールを気化して、燃料ガスの供給
に伴って燃料電池から排出することができる。
ば、燃料電池を始動する際、燃料電池をメタノールの沸
点以上の温度に加熱した後に、燃料電池への燃料ガスの
供給を開始するから、始動直後の冷えた燃料電池により
燃料ガスが冷やされ、燃料ガス中のメタノールが燃料電
池内で液化するといった不都合を防止することができ
る。また、燃料電池内に液化したメタノールが存在する
場合でも、このメタノールを気化して、燃料ガスの供給
に伴って燃料電池から排出することができる。
【０１５０】請求項５記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池の運転温度より低くメタノールの沸点より
高い第１の所定の温度に設定した第１水回収手段により
メタノールを含まない水を回収することができ、第１水
回収手段より後段に設置されメタノールの沸点より低い
第２の所定の温度に設定した第２水回収手段によりメタ
ノールを含む水を回収することができる。この結果、第
１水回収手段により回収された水はシステムの水系統に
戻し、第２水回収手段により回収された水はシステムの
水系統に戻さないようにすれば、システムの水系統にメ
タノールが混在するのを防止することができる。
ば、燃料電池の運転温度より低くメタノールの沸点より
高い第１の所定の温度に設定した第１水回収手段により
メタノールを含まない水を回収することができ、第１水
回収手段より後段に設置されメタノールの沸点より低い
第２の所定の温度に設定した第２水回収手段によりメタ
ノールを含む水を回収することができる。この結果、第
１水回収手段により回収された水はシステムの水系統に
戻し、第２水回収手段により回収された水はシステムの
水系統に戻さないようにすれば、システムの水系統にメ
タノールが混在するのを防止することができる。
【０１５１】請求項６記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池から排出される排出ガスのうち酸化ガス側
の排出ガスに含まれるメタノールを酸化するから、酸化
ガス側の排出ガスからメタノールを排除することができ
る。この結果、酸化ガス側の排出ガスから水を回収しシ
ステムの水系統に戻しても、システムの水系統にメタノ
ールが混在することはない。
ば、燃料電池から排出される排出ガスのうち酸化ガス側
の排出ガスに含まれるメタノールを酸化するから、酸化
ガス側の排出ガスからメタノールを排除することができ
る。この結果、酸化ガス側の排出ガスから水を回収しシ
ステムの水系統に戻しても、システムの水系統にメタノ
ールが混在することはない。
【０１５２】請求項７記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノール濃度が高くなると、酸化ガ
ス側に透過するメタノールも多くなること及び酸化手段
により排出ガス中のメタノールが酸化されるときに発熱
することに基づき、酸化ガス側の排出ガスの温度と酸化
手段の温度とを求めることにより燃料ガス中のメタノー
ル濃度を推定することができる。この結果、これらの温
度に基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を制御す
ることができる。
ば、燃料ガス中のメタノール濃度が高くなると、酸化ガ
ス側に透過するメタノールも多くなること及び酸化手段
により排出ガス中のメタノールが酸化されるときに発熱
することに基づき、酸化ガス側の排出ガスの温度と酸化
手段の温度とを求めることにより燃料ガス中のメタノー
ル濃度を推定することができる。この結果、これらの温
度に基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を制御す
ることができる。
【０１５３】請求項８記載の燃料電池システムによれ
ば、酸化ガス側の排出ガスの温度と酸化手段の温度との
偏差が所定値以上となったときに、改質器の運転温度を
理想運転温度より高温側の所定温度するから、改質器の
運転温度を高めることにより水素の分解反応が促進さ
れ、結果として、燃料ガス中のメタノールの濃度を低く
することができる。
ば、酸化ガス側の排出ガスの温度と酸化手段の温度との
偏差が所定値以上となったときに、改質器の運転温度を
理想運転温度より高温側の所定温度するから、改質器の
運転温度を高めることにより水素の分解反応が促進さ
れ、結果として、燃料ガス中のメタノールの濃度を低く
することができる。
【０１５４】請求項９記載の燃料電池システムによれ
ば、水回収手段により回収された水に含まれるメタノー
ルを酸化するから、回収水からメタノールを排除するこ
とができる。この結果、回収水をシステムの水系統に戻
しても、システムの水系統にメタノールが混在すること
がない。
ば、水回収手段により回収された水に含まれるメタノー
ルを酸化するから、回収水からメタノールを排除するこ
とができる。この結果、回収水をシステムの水系統に戻
しても、システムの水系統にメタノールが混在すること
がない。
【図１】本発明の好適な一実施例である燃料電池システ
ム１の構成の概略を例示するブロック図である。
ム１の構成の概略を例示するブロック図である。
【図２】燃料電池スタック１０を構成する各セルの構成
の概略を例示する説明図である。
の概略を例示する説明図である。
【図３】電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２により実行
される運転停止制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。
される運転停止制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。
【図４】電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２により実行
されるパージガス温度制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
されるパージガス温度制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
【図５】本発明の第２実施例である燃料電池システム１
Ｂの構成の概略を例示するブロック図である。
Ｂの構成の概略を例示するブロック図である。
【図６】第２実施例の燃料電池システム１Ｂの電子制御
ユニット５０で実行される運転停止制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
ユニット５０で実行される運転停止制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
【図７】第２実施例の燃料電池システム１Ｂの電子制御
ユニット５０で実行される運転開始制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
ユニット５０で実行される運転開始制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施例である燃料電池システム１
Ｃの構成の概略を例示するブロック図である。
Ｃの構成の概略を例示するブロック図である。
【図９】第３実施例の燃料電池システム１Ｃの電子制御
ユニット５０で実行される運転停止制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
ユニット５０で実行される運転停止制御ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４実施例である燃料電池システム
１Ｄの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｄの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１１】第４実施例の燃料電池システム１Ｄの電子制
御ユニット５０で実行される運転開始制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
御ユニット５０で実行される運転開始制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施例である燃料電池システム
１Ｅの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｅの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１３】本発明の第６実施例である燃料電池システム
１Ｆの構成の一部の例示するブロック図である。
１Ｆの構成の一部の例示するブロック図である。
【図１４】第６実施例の燃料電池システム１Ｆが備える
酸化反応器１２０の構成の概略を例示する説明図であ
る。
酸化反応器１２０の構成の概略を例示する説明図であ
る。
【図１５】第６実施例の燃料電池システム１Ｆの電子制
御ユニット５０で実行されるメタノール濃度制御ルーチ
ンの一例を示すフローチャートである。
御ユニット５０で実行されるメタノール濃度制御ルーチ
ンの一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第７実施例である燃料電池システム
１Ｇの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｇの構成の概略を例示するブロック図である。
１…燃料電池システム １Ｂ〜１Ｇ…燃料電池システム １０…燃料電池スタック １０ａ…アノード側ガス入口 １０ｂ…アノード側ガス出口 １０ｃ…カソード側ガス入口 １０ｄ…カソード側ガス出口 １０ｅ…圧力センサ １０ｆ…温度センサ １１ａ，１１ｂ…出力端子 １２…メタノールタンク １４…水タンク １６…改質器 １６ａ…バーナー ２０…パージガスタンク ２２…燃料ガス供給通路 ２３Ａ…連絡通路 ２３Ｂ…電磁弁 ２４…燃料ガス排出通路 ２６…排ガス通路 ２８…パージガス供給通路 ２９…迂回路 ３２，３３，３８，４８，４９…電磁弁 ３４…流量調節弁 ３６…パージガス温度センサ ４２…酸化ガス供給通路 ４３…酸化ガス連絡通路 ４４…酸化ガス排出通路 ４６…ブロワ ５０…電子制御ユニット ５２…ＣＰＵ ５４…ＲＯＭ ５６…ＲＡＭ ５８…入出力ポート ５９…タイマ ６１…電解質膜 ６２…アノード ６３…カソード ６４，６５…セパレータ ６４ｐ…流路溝 ６５ｐ…流路溝 ６６，６７…集電板 ７２，７４…電磁背圧弁 ７６…切換器 ７８…電力供給ライン ８０…温度調節機構 ８２…改質器側熱交換器 ８４…循環流路 ８６…燃料電池側熱交換器 ８８…ポンプ ９０…ラジエータ流路 ９２…ラジエータ ９４，９５，９６，９７…電磁弁 １００…第１回収器 １０２…第１回収流路 １０４，１１４…電磁弁 １１０…第２回収器 １１２…第２回収流路 １２０…酸化反応器 １２１…本体 １２２…ハニカムチューブ １２４…排出ガス温度センサ １２６…触媒温度センサ １３０…第３回収器 １３２…第３回収流路 １３４…電磁弁 ２１０…アノード側水回収器 ２１２…アノード側回収流路 ２１４，２４４…電磁弁 ２２０…温度調節機構 ２２２…熱交換器 ２２４…循環流路 ２２６…ラジエータ ２２８…ポンプ ２２９…補給流路 ２３０…加湿器 ２３２…補給流路 ２４０…カソード側水回収器 ２４２…カソード側回収流路 ２５０…酸化反応器 ２５２…部材 ２５４…大気導入通路 ２５６…ブロワ
Claims (9)
- 【請求項１】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料
として電気化学反応により発電する燃料電池を備えた燃
料電池システムであって、 前記燃料電池の運転を停止する際、該燃料電池への燃料
ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止手段と、 該燃料ガスの供給の停止に伴って、該燃料ガスおよび前
記酸化ガスと反応しない非反応性ガスを前記燃料ガスに
代えて該燃料電池に供給する非反応性ガス供給手段と、 前記非反応性ガス供給手段により前記燃料電池に供給さ
れる前記非反応性ガスを少なくともメタノールの沸点ま
で加熱する加熱手段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項２】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料
として電気化学反応により発電する燃料電池を備えた燃
料電池システムであって、 前記燃料電池の運転を停止する際、該燃料電池への燃料
ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止手段と、 該燃料ガスの供給の停止に伴って、該燃料ガスおよび前
記酸化ガスと反応しない非反応性ガスを前記燃料ガスに
代えて該燃料電池に所定量供給する非反応性ガス供給手
段と、 該非反応性ガス供給手段により前記非反応性ガスが前記
燃料電池へ前記所定量供給された後、該燃料電池に該非
反応性ガスに代えて前記酸化ガスを供給する酸化ガス供
給手段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項３】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料
として電気化学反応により発電する燃料電池を備えた燃
料電池システムであって、 前記燃料電池の運転を停止する際、該燃料電池への燃料
ガスの供給の停止する燃料ガス供給停止手段と、 該燃料ガスの供給の停止に伴って、前記燃料電池内の燃
料ガスおよび酸化ガスの圧力を徐々に低下させる減圧手
段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項４】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを燃料
として電気化学反応により発電する燃料電池を備えた燃
料電池システムであって、 前記燃料電池を始動する際、該燃料電池を少なくともメ
タノールの沸点まで加熱する加熱手段と、 該加熱手段により前記燃料電池が加熱された後、該燃料
電池への燃料ガスの供給を開始する燃料ガス供給開始手
段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項５】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料と
して電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電
池から排出される排出ガスから水を回収する水回収手段
とを備えた燃料電池システムにおいて、 前記水回収手段は、 前記燃料電池の運転温度より低くメタノールの沸点より
高い第１の所定の温度に設定された第１水回収手段と、 該第１水回収手段より後段に設置され、メタノールの沸
点より低い第２の所定の温度に設定された第２水回収手
段とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項６】 メタノールと水とから水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成された燃料ガスと酸
素を含有する酸化ガスとを燃料として電気化学反応によ
り発電する燃料電池とを備えた燃料電池システムであっ
て、 前記燃料電池から排出される排出ガスのうち前記酸化ガ
ス側の排出ガスに含まれるメタノールを酸化する酸化手
段を備えた燃料電池システム。 - 【請求項７】 請求項６記載の燃料電池システムであっ
て、 前記酸化ガス側の排出ガスの温度を検出する排出ガス温
度検出手段と、 前記酸化手段の温度を検出する酸化温度検出手段と、 前記排出ガス温度検出手段により検出された温度と、前
記酸化温度検出手段により検出された温度とに基づい
て、前記燃料ガス中のメタノールの濃度を小さくするよ
う前記改質器の運転を制御する制御手段とを備えた燃料
電池システム。 - 【請求項８】 前記制御手段は、前記排出ガス温度検出
手段により検出された温度と、前記酸化温度検出手段に
より検出された温度との偏差が所定値以上となったと
き、前記改質器の運転温度を理想運転温度より高温側の
所定温度に制御する手段である請求項７記載の燃料電池
システム。 - 【請求項９】 メタノールと水とから生成される水素を
含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを燃料と
して電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電
池から排出される排出ガスから水を回収する水回収手段
とを備えた燃料電池システムであって、 前記水回収手段より後段に設けられ、該水回収手段によ
り回収された水に含まれるメタノールを酸化する酸化手
段を備えた燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100312A JPH08273684A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100312A JPH08273684A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08273684A true JPH08273684A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=14270668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7100312A Pending JPH08273684A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08273684A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002083622A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2002110207A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Nippon Mitsubishi Oil Corp | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2005108561A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
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| JP2010118354A (ja) * | 2010-01-26 | 2010-05-27 | Panasonic Corp | 燃料電池システム |
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| GB2534254A (en) * | 2014-08-28 | 2016-07-20 | Afc Energy Plc | Operation of a fuel cell system |
| CN114335617A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池系统停机吹扫的自适应控制方法 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7100312A patent/JPH08273684A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114335617A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池系统停机吹扫的自适应控制方法 |
| CN114335617B (zh) * | 2020-09-30 | 2023-10-24 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池系统停机吹扫的自适应控制方法 |
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