JP4649861B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は燃料電池システム及びこれを用いる電気自動車に関し、特に、余剰水素を環流させるタイプの燃料電池システムの改良に関する。

燃料電池は水素ガスと酸素（酸化）ガスの供給を受けて電力を発生する。燃料電池で消費されずに余った水素を含むガスは水素オフガスとして燃料電池の外部に排出される。また、燃料電池で消費されずに余った酸素を含むガスは酸素オフガスとして燃料電池の外部に排出される。水素オフガスには水素ガスが残留しているため、これを燃料電池の水素ガス供給側に還流させることによって燃費の改善を図ることが可能となる。

このような水素オフガスが燃料電池を循環する構成とした場合、燃料電池のアノード側にカソード側から透過してきた窒素（Ｎ₂）が蓄積して電気化学反応を阻害して燃料電池セルの出力を低下させる。また、水素ガスの加湿水や電気化学反応によって生成した水が燃料電池内に滞留して電気化学反応を阻害して燃料電池セルの出力を低下させる。このため、水素オフガス循環系に放出弁を設け、水素オフガスを間欠的に外部に放出（排出）して燃料電池の出力の低下を防止している。

水素オフガスを外部に放出する際には、放出ガスの水素濃度を十分に低くし、あるいは触媒を使用して水素を燃焼させてから放出するようにしている。例えば、特開昭２００２−２８９２３７号記載の燃料電池システムでは、水素オフガスを排気通路上のチャンバ（容積室）に一時的に溜め、チャンバから空気オフガスとの合流部に水素を少しずつ排気して希釈し、触媒を含むコンバスタで水素を燃焼処理している。
特開２００２−２８９２３７号 特開２００３−１３２９１５号 特開２００１−３１３０５９号

しかしながら、水素オフガスを一時貯留するチャンバや水素を燃焼するコンバスタは水素を大気中に放出する際に水素濃度の低減に有効であるものの、チャンバに間欠的に流入する水素オフガスの流量は燃料電池の運転状態（負荷）に依存して変動する。オフ水素ガスの最大流量（ピーク値）に対応するためにチャンバ、コンバスタが大型になる。特に、車載の燃料電池システムの場合には搭載スペースが限られるので、これ等水素オフガスの放出機構の小型化が望まれる。また、コンバスタの触媒には一般的に高価な白金が使用されるため、コンバスタ（触媒）が大型になると価格も高い。

よって、本発明は小型の水素オフガス放出機構で効率よく残留水素を燃焼処理することが出来るようにした燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の燃料電池システムでは、燃料電池から排出される水素オフガス中の水素を低減して大気放出する燃料電池システムにおいて、上記燃料電池から連続的あるいは間欠的に排出された水素オフガスを外部に導出する排気通路に上記水素オフガスを一定流量（あるいは濃度）となるように調整する調整弁（流量制御弁、圧力調整弁、開閉弁など）を設けている。

かかる構成とすることによって、燃料電池の運転状態の変化と無関係に排気通路上の水素オフガス流量（あるいは濃度）の脈動を減らし、平均化する（一定流量）ことが可能となり、触媒の作用を安定化することが可能となる。高価な触媒の使用量を減らすことも可能となる。また、水素オフガスを希釈して触媒で処理せずに大気に放出する場合も排気中の水素を低濃度に保つことが容易となる。

上記調整弁が機械式調整弁又は燃料電池の運転状態に基づいてその開閉量が制御される電磁弁である。

上記調整弁より上流の燃料電池の排気通路における水素オフガスの状態（例えば、水素オフガスの流量、濃度の他、燃料電池の運転状態から推定される水素オフガスの流量・濃度を含む）を検出するガス状態検出手段を備え、上記調整弁がガス状態検出手段の出力に基づいて制御される。それにより、検出されたガス流量によって調整弁の開閉が制御されるので流量の安定化を図れる。

また、上記調整弁の上流の排気通路上にガスを一時的に滞留させあるいは貯留するチャンバ（容積室）を設ける。それにより、間欠的に排出される水素オフガスが一時的に貯留されてパルス状の水素オフガスの流量が平滑化される。

また、上記調整弁の下流の排気通路に酸素を含む流体（空気オフガス、空気、酸化ガスなど）を合流させる合流部が設けられる。後述の実施例ではコンバスタが合流部となっているが、水素オフガスの配管と空気オフガスの配管とを１の配管に合流させることとしても良い。

また、水素オフガスと流体とを合流させることにより水素の濃度を減少させる水素減少手段（例えば、希釈器、転換手段（触媒、コンバスタ））を合流部に設ける。

また、上記水素減少手段に流入する流体の状態量（流量、濃度）を検出する流体状態センサを備え、調整弁が流体状態センサの出力に基づいてその開閉量が制御される電磁弁である。

また、上記水素減少手段が水素を酸化させて転換する転換手段（触媒、コンバスタ）を含み、この転換手段の転換温度を検出する温度検出手段を備え、この温度に基づいて調整弁の開閉量が制御される。

かかる構成とすることによって、転換手段に導入される水素オフガスと空気オフガスの導入量を温度検出手段の出力に応じて変更することができるので、転換手段での活性化温度を維持して効率的に水素の転換が可能となる。

また、上記転換手段に供給される流体の供給量を調整弁によって制御することが出来る。それにより、水素と酸素との適切な空燃比を設定することが可能となる。

また、上記水素オフガスの状態の程度を表す状態量が圧力であり、この圧力に応じて前記調整弁の開閉量が調整される。それにより、圧力センサの出力に応じて調整弁の開閉量を適切に設定することが出来る。

また、上記水素オフガスの状態の程度を表す状態量が上記燃料電池から水素オフガスを上記排気通路に排出する水素パージ弁の開閉状態から求められる。それにより、水素パージ弁の開閉情報に基づいて調整弁の開閉を制御するのでガス状態を検出する専用のセンサを必要としない利点がある。

また、上記調整弁の開口面積を調整して上記排気通路に導出される水素オフガスの流量を調整する。

上記調整弁が、上記水素オフガスを外部に導出する少なくとも２つの排気通路と、各排気通路にそれぞれ設けられた複数の開閉弁とを含んで構成される。

上記複数の開閉弁は上記複数の開閉弁の上流側の水素オフガスの状態に応じて開閉が制御される。

本発明の燃料電池システムは、燃料電池から排出される水素オフガスを希釈して大気に放出する燃料電池システムなおいて、上記水素オフガスの希釈に使用可能な希釈用ガスが流れる第１の通路と、燃料電池から導出される水素オフガスを導出する第２の通路と、上記第１の通路と第２の通路が合流する合流部と、上記第１の通路と第２の通路のうち少なくとも一方に設けられて合流部における水素オフガスと希釈用ガスとの圧力を調整する圧力調整手段と、を備える。

かかる構成とすることによって、水素オフガスと合流部との圧力差を調整することで水素オフガスの合流部への排出量を安定化させることが可能となる。

好ましくは、上記圧力調整手段は第２の通路側に設けられる。

上記圧力調整手段は、上記燃料電池のカソード側の酸化ガス供給通路に設けられたエアコンプレッサと、このエアコンプレッサの吸入口側及び吐出口側のうち少なくとも一方と上記第２の通路とを接続する調整通路と、を含む。

上記調整通路に設けられて、上記合流部の圧力に応じて開閉量が調整可能である開閉弁を更に含む。

更に、上記調整通路を上記エアコンプレッサの吸入口側に接続することによって上記第２の通路に負圧を形成して水素オフガスの圧力を合流部の希釈ガスの圧力よりも低く設定し、上記調整通路を上記エアコンプレッサの吐出口側に接続することによって上記第２の通路の水素オフガスの圧力を上記合流部の上記希釈用ガスの圧力よりも高く設定する圧力制御手段を備える。

上述した本発明によれば、燃料電池から間欠的（あるいは連続的）に排出されることによって脈動（あるいは変動）している水素オフガスを平均化したので、触媒の作用が安定化し、使用触媒量も減らすことが可能となる。小型のコンバスタで水素オフガスを燃焼処理することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例では、燃料電池から間欠的に放出された水素オフガスをチャンバに貯留し、このチャンバから流出する水素オフガスの流量を調整する調整弁によって一定とする。調整弁としては、流量制御弁（スロットル弁、圧力補正器付き流量制御弁）や圧力制御弁（減圧弁）等を用いることが可能である。調整弁には機械式弁及び電磁式弁の両タイプが使用可能である。機械式調整弁を使用した場合には比較的に安価に流量調整を行い得る利点がある。電磁式調整弁を使用した場合には種々の条件に応じた流量調整を行い得る利点がある。また、圧力変動による影響を受け難いタイプの流量制御弁を用いた場合には水素オフガスを一時的に貯留（滞留）して圧力へ変動を緩和するチャンバを省略することも可能となる。

コンバスタに水素オフガスが一定流量で供給されることにより、短時間に大量の水素オフガスがコンバスタ内の触媒に供給されることが回避され、小型の触媒（小型のコンバスタ）で燃料電池からの放出（排出）水素を燃焼処理することが可能となる。また、触媒における効率が最適となるように、コンバスタに供給される水素オフガスや空気オフガスの各流量が制御される。

図１は、本発明の第１の実施例を概略的に示している。同図（ａ）において、１０１は水素を貯留する高圧水素タンク、１０２は高圧水素タンク１０１からの水素ガスの供給を遮断する開閉弁（遮断弁）、１０３は燃料電池１２１への供給水素ガスの圧力（流量）を調整する圧力調整弁、１０４は使用されずに余った水素ガスを含む排気ガス（水素オフガス）を燃料電池１２１に還流するポンプである。１１１は空気中のダストを除去するエアフィルタ、１１２は空気を送り出すコンプレッサ、１１３は空気に水分を含ませる加湿器である。１２１は例えば固体高分子膜型の燃料電池であり、水素ガスと空気（酸化ガス）の供給を受けて電力を発生する。１３１は水素オフガスを外部に放出する開閉弁、１３２は水素オフガスを一時的に貯留可能な容積を有するチャンバ、１３３はチャンバ１３２に貯留された水素オフガスを一定量で流出させる機械式の流量制御弁（調整弁）、１３４は白金触媒などによって水素を燃焼処理するコンバスタである。コンバスタ１３４には流量制御弁１３３から水素オフガスが供給され、燃料電池１２１から空気オフガスが供給される。コンバスタ１３４は水素オフガスと空気オフガスとの合流点となっている。コンバスタ１３４の燃焼処理で生成した水分は外部（大気）に放出される。また、２０１は水素タンク１０１から燃料電池１２１に至る水素ガス供給路である。２０２はエアクリーナ１１１から燃料電池１２１に至る空気（酸化ガス）供給路である。２０３は水素オフガスを燃料電池１２１からコンバスタ１３４に導出する水素オフガス路（排気路）である。２０４は水素オフガスを燃料電池１２１から水素ガス供給路２０１に導出する水素オフガス循環路である。２０５は空気オフガスを燃料電池１２１からコンバスタ１３４に導出する空気オフガス路である。２０６はコンバスタ１３４から排気を大気に放出する外部排気路である。上述した開閉弁１０２、圧力調整弁１０３、循環ポンプ１０４、コンプレッサ１１２、開閉弁１３１等は制御部３００によって制御される。制御部３００は制御用コンピュータシステムによって構成される。

次に、制御部３００による燃料電池システムの運転について説明する。制御部３００は外部からの発電指令に応じて水素タンク１０１の開閉弁１０２を開放し、要求される負荷電力を発生すべく圧力調整弁１０３を調整して燃料電池１２１に供給される水素ガスの流量を設定する。また、制御部３００はコンプレッサ１１２を動作させ、上記水素ガス流量に見合う空気を加湿して燃料電池１２１に供給する。燃料電池１２１に水素ガス及び空気（酸化ガス）が送られることによって各セルで電気化学反応が生じ、燃料電池１２１の図示しない陽極及び陰極間に起電力が発生する。この電力は車両のモータや二次電池に供給される。

図１（ｂ）に示すように、制御部３００は燃料電池１２１の運転中周期的に開閉弁１３１を短時間開放し、水素オフガスを放出（パージ）する。放出される水素オフガスの流量はピーク値の高いパルス状となっている。制御部３００は開閉弁１３１の開放周期を負荷の状態に応じて設定する。負荷が大であるときは開閉弁１３１の開放周期を短くし、負荷が小であるときは開閉弁１３１の開放周期を長くする。この水素オフガスはチャンバ１３２に貯留（滞留）され、チャンバ１３２の容積によって水素オフガスの流量の変化が緩和され脈流となる（図１１（ｃ）参照）。

更に、図１（ｃ）に示すように、機械式の流量制御弁１３３によってチャンバ１３２から流出する水素オフガスの脈動が除かれて安定化（平均化）した流量に調整される。それにより、略一定流量に調整された水素オフガスは空気オフガスと共にコンバスタ１３４に供給され、白金触媒によって燃焼処理される。

図１（ｂ）及び同（ｃ）に示すように、水素オフガスが一定流量となることによってこれを燃焼処理する後段のコンバスタ１３４内の白金触媒の作用は安定する。また、同触媒の量はチャンバ１３２及び流量調整弁１３３を有しないで水素オフガスのピーク流量に対処する場合（図１（ｂ）参照）や流量調整弁１３３を有しないで水素オフガスのピーク流量に対処する場合（図１１（ｃ）参照）に比べて少なくて済む。

なお、コンバスタ１３４に供給される酸素オフガスに代えて外部の空気を使用することとしても良い。以下の各実施例でも同様である。

また、流量調整弁１３３の開閉量が、水素パージ弁である開閉弁１３１の開放状態に応じて、制御部３００を介して調整されるものであっても良い。例えば、開閉弁１３１の開放時間が所定の時間だけ続き、開放弁１３１の閉鎖から次の開放までの周期が変化する場合、または、周期が一定であり、単位周期当たりの開閉弁１３１の開放時間変化する場合、のいずれの場合も含んで、単位時間当たりの開閉弁１３１の開放時間の割合に応じて流量調整弁１３３を開放すれば、すなわち、開閉弁の開放時間の割合が大きい程、流量調整弁１３３をより大きく開放すれば、特別にセンサを設けることなく、チャンバ１３２における水素オフガスの圧力を略一定とすることができるので、コンバスタ１３４に供給される水素オフガスの脈動を抑圧することが可能になり、同時に水素オフガスの排気の量を調整することが可能となる。このような動作は、開閉弁１３１の開放状態、すなわち、開閉弁１３１を開または閉のいずれとするかを制御する制御部３００が、自ら開閉弁１３１の開放状態を知り、かつ、流量調整弁１３３の開閉量を制御する信号を発生することにより行うことができる。

図１１は第１の実施例の効果をより明確にするための比較例の燃料電池システムを示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

図１１（ａ）に示すように、比較例ではチャンバ１３２とコンバスタ１３４間に脈動を除去する流量制御弁（調整弁）１３３を備えていない。この結果、コンバスタ１３４に供給される水素オフガスの流量は大きく脈動する（同図（ｃ）参照）。コンバスタ１３４でこの水素オフガスを燃焼処理するためには水素オフガスのピーク値に対処した処理能力の触媒を必要とする。高価な白金触媒をより多く必要とし、コンバスタ１３４の形状も大きくなる。また、水素オフガスの流量が断続したり脈動したりするために触媒の作用が安定しない。

図２は、本発明の第２の実施例を示している。同図において図１と対応する部分に同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では流量制御弁（調整弁）１３３にダイヤフラム型の機械式弁を使用している。燃料電池１２１に供給される水素ガスの圧力をパイロット圧として流量制御弁１３３のダイヤフラムに印加し、供給水素ガスの流量（ガス圧）に応じて流量制御弁１３３の弁開度を制御している。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において、制御部３００が要求負荷の増大に応じて圧力調整弁１０３を開いて燃料電池１２１への水素ガスの供給を増加して発電量を増すと、燃料電池１２１から水素オフガス路（排気路）に放出される水素オフガスの量（放出のピーク値及び放出回数）も増加する。水素供給路２０１の圧力はパイロット圧として流量調整弁１３３のダイヤフラムに伝えられ、流量調整弁１３３の流量設定が増加する。それにより、燃料電池１２１への供給水素ガス量の増加に応じてコンバスタ１３４に供給する水素オフガスの平均値（略一定値）は増大する。

このようにして、燃料電池１２１から放出される水素オフガス量の増大に対応してコンバスタ１３４への水素オフガスの供給量を設定し、燃焼処理することが出来る。この場合にも、触媒に平均化された水素オフガスが略一定量で供給されることによって触媒の作用が安定する。

図３は、本発明の第３の実施例を示している。同図において図１と対応する部分に同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では流量制御弁（調整弁）１３３に電磁弁を使用し、これを制御部３００の出力によって制御している。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において、制御部３００は車両のアクセルの開度に応じて調整弁１０３の開度を設定して水素ガスの燃料電池１２１への供給量を設定する。また、制御部３００は車両のアクセルの開度に応じて流量調整弁１３３からコンバスタ１３４に供給する水素オフガスの平均値を設定する。それにより、燃料電池１２１から放出される水素オフガスの量に対応してコンバスタ１３４への水素オフガスの供給量を設定することが出来る。

この場合にも、触媒に平均化された水素オフガスが略一定量で供給されることによって触媒の作用が安定する。

なお、制御部３００を介さずにアクセルの開度を示す電気信号をパワー増幅して流量調整弁１３３の電磁石を駆動することとしても良い。

図４は本発明の第４の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、コンバスタ１３４内に触媒の温度を測る温度センサ１３６を備えている。この温度センサ１３６の出力は制御部３００に送られる。水素オフガスの脈動を除去してコンバスタ１３４に供給する流量制御弁（調整弁）１３３は電磁弁によって構成されている。また、コンバスタ１３４には空気オフガスが十分に供給されている。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において、制御部３００は温度センサ１３６の出力からコンバスタ１３４の触媒の温度が適正値となるように流量制御弁１３３の水素オフガス供給量を調整する。すなわち、触媒の温度が高い場合には流量制御弁１３３を絞って燃焼する水素量を減らす。触媒の温度が低い場合には流量制御弁１３３を開いて燃焼する水素量を増加する。いずれの水素オフガスの供給量においても流量制御弁１３３は水素オフガスの脈動を除去した略一定量の水素オフガスをコンバスタ１３４に供給する。

この場合にも、触媒に平均化された水素オフガスが略一定量で供給されることによって触媒の作用が安定する。触媒が最適温度に保たれることによって触媒作用が十分に発揮され、水素の燃焼効率が良い。

図５は本発明の第５の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、コンバスタ１３４に触媒温度を検出する温度センサ１３６が設けられている。また、空気オフガス流路２０５に空気オフガスの流量を調節する電磁弁１３５が設けられている。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において、流量制御弁（調整弁）１３３は機械式又は電磁式の調整弁であり、上述した実施例１乃至３のように負荷量あるいは燃料電池１２１への水素ガス供給量に応じて水素オフガスの量を調整してコンバスタ１３４に供給する。この際、流量制御弁１３３で水素オフガスの脈動は除去されている。制御部３００は温度センサ１３６の出力からコンバスタ１３４内の触媒の温度が適正値となるように流量制御弁１３５の空気オフガスの供給量を調整する。すなわち、コンバスタ１３４の触媒温度が高い場合には流量制御弁１３５を開いて空気オフガスの流量を水素オフガスに対して過剰に供給して触媒の熱を奪って触媒温度を下げる。触媒温度が低い場合には流量制御弁１３５を絞って空気オフガスの流量を減らし、触媒から奪われる熱を少なくする。また、水素オフガスの供給量に対して適量となる空気オフガスの供給量を設定する。

このようにして触媒温度が触媒作用の最適値となるように調節される。

図６（ａ）は本発明の第６の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、コンバスタ１３４に触媒温度を検出する温度センサ１３６が設けられている。脈動を除去する流量調整弁１３３は電磁弁によって構成される。また、空気オフガス流路２０５に空気オフガスの流量を調節する電磁弁１３５が設けられている。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において、制御部３００は温度センサ１３６の出力からコンバスタ１３４の触媒の温度が適正値となるように流量制御弁１３３及び流量制御弁１３５を調節し、水素オフガス及び空気オフガスの供給量を設定する。制御部３００は予め設定データをメモリに記憶している。

図６（ｂ）は、要求負荷（供給水素ガス量）、触媒温度に対して制御部３００が設定する水素オフガス量及び空気オフガス量の例を概略的に示している。制御部３００は流量制御弁１３３の動作特性を供給水素ガス量に応じて選択し設定するが、コンバスタ１３４の触媒温度が適正値よりも高い場合にはこの動作特性特性に沿って流量調整弁１３３を絞って供給水素オフガス量を減少する。また、制御部３００は流量制御弁１３５の動作特性を供給水素ガス量に応じて選択し設定するが、触媒温度が適正値よりも高い場合には当該動作特性特性に沿って流量調整弁１３５を開いて空気オフガス量を増加する。一方、触媒温度が適正値よりも低い場合には選択した動作特性に流量調整弁１３３を開いて供給水素オフガス量を増加する。また、流量調整弁１３５を選択した動作特性に沿って絞って空気オフガス量を減少する。

このように、コンバスタ１３４の触媒温度に対応して水素オフガス流量及び空気オフガス流量を調節することによって触媒を最適な温度に保ち、水素オフガスの燃焼処理を効率的に行うことが可能となる。

図７は本発明の第７の実施例を示している。同図（ａ）において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、触媒部における水素ガスと酸素（空気）との空燃比を最適値に維持するようにしている。このため、チャンバ１３２とコンバスタ１３４との間に電磁式の流量制御弁１３３及び水素流量センサ（流体状態センサ）１３９を設けている。また、燃料電池１２１とコンバスタ１３４間の空気オフガス流路２０５に電磁式の流量制御弁１３５及び酸素流量センサ（流体状態センサ）１４０を設けている。水素流量センサ１３９及び酸素流量センサ１４０の各出力は制御部３００に供給される。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において制御部３００は、図７（ｂ）に示されるように開閉弁１３１から間欠的に放出された水素オフガスを脈動を除去する機能を有する流量制御弁１３３を調節して同図（ｃ）に示されるように略一定量（平均値）にする。制御部３００はこのときの水素オフガス中の水素量を水素流量センサ１３９の出力によって判別し、同図（ｄ）に示されるように水素流量に対して最適の空燃比となるように流量制御弁１３５を調節して酸素流量（空気オフガス量）を調節する。酸素流量の調節は酸素流量センサ１４０の出力が水素流量に対して所定の空燃比となるように流量制御弁１３５を制御することにより行われる。

このようにすることによって、触媒における空燃比を最適値として残留水素を燃焼することが可能となる。

図８は、本発明の第８の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、コンバスタ１３４の外部排気路２０６に水素センサ１４１を設け、大気に排気するガス中の残留水素濃度（水素量）を検出している。検出結果は制御部３００に出力される。チャンバ１３２とコンバスタ１３４間の水素オフガス路２０３には流量制御弁１３３を設けている。また、燃料電池１２１とコンバスタ間の空気オフガス路２０５には電磁式の流量制御弁１３５を設けている。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において制御部３００はコンバスタ１３４からの排気路に水素ガスが残留しているとこの残留水素が除去されるように流量制御弁１３３及び１３５を制御し、水素オフガス及び空気オフガスの各流量や比率、触媒温度等を設定する。それによって、水素が浄化されずに大気中に排出されることを回避可能となる。

図９は、本発明の第９の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、燃料電池１２１に供給する水素量を推定可能な運転パラメータに着目して流量制御弁（調整弁）１３３を制御している。このため、チャンバ１３２とコンバスタ１３４との間に電磁式の流量制御弁１３３を設けている。開閉弁１３１とチャンバ１３２間に水素流量センサ１３９を設けている。また、燃料電池１２１とコンバスタ１３４間の空気オフガス流路２０５に酸素流量センサ１４０を設けている。燃料電池１２１に燃料電池１２１の運転パラメータ（発電要求量、水素ガス供給量、実発電量等）を検出する運転状態センサ１４２を設けている。水素流量センサ１３９、酸素流量センサ１４０及び運転状態センサ１４２の各出力は制御部３００に供給される。他の構成は第１の実施例と同様である。

かかる構成において制御部３００は、以下の３つの制御モードを実行することが出来る。

(1) 制御部３００は水素流量センサ１３９の出力値に基づいて水素オフガスの流量が略一定となるように流量制御弁１３３を制御する。

(2) 制御部３００は上記(1)の弁制御に加えて、水素流量センサ１３９及び酸素流量センサ１４０の各出力からコンバスタ１３４で水素ガスと酸素ガスの割合が適切な空燃比となるように流量調整弁１３３を制御する。

(3) 制御部３００は上記(1)の弁制御に加えて、燃料電池１２１の運転状態において得られる運転パラメータから燃料電池１２１への供給水素ガス量を直接にあるいは間接的に検出し、これにより燃料電池１２１から周期的に外部に排出される水素オフガスの量を推定する。この推定水素オフガスの量にて流量制御弁１３３の流量を設定することとしても良い。

このようにこの実施例によれば、燃料電池１２１の運転中に得られる運転パラメータから燃料電池１２１への供給水素量を検出あるいは推定し、更に、燃料電池１２１から排出される水素オフガス量を推定して流量調整弁１３３の流量を設定することが可能である。

図１０は本発明の第１０の実施例を示している。この実施例は上述した各実施例のチャンバ１３２の構造を工夫することによって流量調整弁（調整弁）１３３を通過する水素オフガスの流量変動あるいは圧力変動を予め平均化（平滑化）する。流量調整弁１３３への水素オフガスの圧力変動が少なければ流量調整弁１３３を比較的に簡単な構造とすることが可能となる。また、流量調整弁１３３における脈流除去の負担（能力）が軽減される。

同図（ａ）に示すように、チャンバ１３２の内部には仕切り板１３２ａが複数設けられている。チャンバ１３２内は連通した複数の部屋に画定され、それにより、水素オフガスの流路が増大すると共に水素オフガスが各部屋内に拡散してガス濃度やガス圧が平均化される。

図１０（ｂ）はチャンバ１３２に流入する水素オフガスの流量を、図１０（ｃ）はチャンバ１３２から流出する水素オフガスの流量を概略的に示している。開閉弁１３１から放出されたパルス状の水素オフガスはチャンバ１３２によって平均化（平滑化）されている。従って、チャンバ１３２の後段に配置される流量制御弁（調整弁）１３３の脈動除去能力の負担軽減が期待出来る。また、流量調整弁がスロットルバルブと圧力補整器によって構成されるタイプのものでは圧力補整器が不要となり、あるいはより簡易な構成とすることも可能となる。

上述の第１乃至第９の実施例においては、調整弁１３３を制御部３００からの制御信号に基づき調整して外部排気路２０６から排出するオフガスの水素濃度を制御するものである。しかしながら、調整弁１３３を用いる制御は流量や圧力の調整が連続的（アナログ的）に行えるという利点はあるものの調整弁１３３自体の構造が複雑で高価である。また、制御部３００が出力する制御信号が多値情報を含むものであったり、レベル信号（アナログ信号）を供給する必要が生じて演算処理の負担も増す。

第１１の実施例では、上述した調整弁１３３の機能をより簡便で安価な電磁開閉弁を複数個用いて実現している。この複数の開閉弁を並列に接続して制御部によってオン／オフ制御して流路の管径（あるいは流路の抵抗）を等価的に変える。それにより、流路を流れる水素オフガスの量を調整し、外部に排出するオフガス中の水素濃度の低減や均一（平均）化を図っている。

図１２は本発明の第１１の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一の符号を付し、係る部分の説明は省略する。

この実施例では、希釈空気供給路２０７、調圧弁２０９、ミキシング部（チャンバ）２３１、電磁式開閉弁２３２、２３３及び２３５、マフラ（消音器）２３４、圧力センサ２３５が設けられている。既述のように、燃料電池１２１から排出された水素オフガスは水素オフガス循環路によって燃料電池１２１の入口側に戻され再利用されるが、その一部はパージ弁１３１によって外部に放出される。放出された水素オフガスは水素オフガス路２０３を経てミキシング部２３１の一方の入口に導出される。また、燃料電池１２１から排出された空気オフガスは調圧弁２０９及び空気オフガス路２０５を経てマフラ２３４に導出される。燃料電池１２１への供給空気量はコンプレッサ１１２及び調圧弁２０９によって調整される。コンプレッサ１１２の出口側から希釈用の空気が開閉弁２３５及び希釈空気供給路２０７を経てミキシング部２３１の他方の入口に供給される。ミキシング部２３１の出口は出口流路（排気通路）２１１及び２１２によって空気オフガス路２０５に接続される。出口流路２１１及び２１２にはそれぞれ開閉弁２３２及び２３３が設けられている。開閉弁２３２及び２３３は後述のように調圧弁（調整弁）として機能する。

ミキシング部２３１は気体を一時的に貯留可能とする容積を有する容器（チャンバ）であり、水素オフガスと供給される新規空気とを混ぜて水素オフガスを希釈し、水素濃度を下げる。このミキシング部２３１内部のガス圧力は圧力センサ２３５によって検出される。検出された圧力は検出信号として制御部３００に送られる。なお、水素オフガス路２３１の一部を大口径の管で構成することによってミキシング部２３１を実現しても良い。

ミキシング部２３１で希釈された水素オフガス（希釈ガス）は開閉弁２３２及び２３３の状態によって出口流路２１１及び２１２のうち少なくともいずれかを経て空気オフガス路２０５の空気オフガスと合流し、更に希釈される。出口流路２１１及び２１２と空気オフガス路２０５との接続点は合流部２０５ａとなっている。希釈ガスはマフラ２３４に導出されて圧力変動が緩和され、消音される。マフラ２３４は既述したコンバスタ１３４に置き換えることが可能である。コンバスタ１３４内の（白金）触媒によって水素を燃焼して外部への水素排出を減少することができる。その後、水素オフガス中の残留水素は十分に低濃度になり、温度が下げられて大気中に放出される。他の構成は図１と同様である。

なお、上記構成では出口流路２１１及び２１２と空気オフガス路２０５とを接続（合流）し、１の配管に合流した後にマフラ２３４に接続しているが、出口流路２１１及び２１２をマフラ２３４に接続し、合流部２０５ａをマフラとしても良い。また、開閉弁２３５を弁開度調整可能な弁（流量調整弁、調圧弁）とすることによって希釈空気供給路２０７の空気の流量あるいは圧力をより調整し易くすることが出来る。

次に、図１３を参照して、第１１の実施例の動作例について説明する。図１３は、横軸に時間の経過を表し、縦軸に各開閉弁の状態、すなわち、開（ON）と閉（OFF）、を表す動作タイミング図である。図１３（Ａ）は開閉弁１３１の状態を示し、同図（Ｂ）は開閉弁２３２の状態を示し、同図（Ｃ）は開閉弁２３３の状態を示す。

図１３（Ａ）に示すように、制御部３００が開閉弁１３１を開放すると、開閉弁１３１の開放初期はミキシング部２３１内の圧力が急激に上昇する。それにより、水素オフガスのミキシング部２３１から空気オフガス路２０５への流出量が増えるため、制御部３００は希釈ガスを放出する開閉弁２３２のみを開状態とし、空気オフガス路２０５への水素ガスの流入を抑制する（図１３（Ｂ））。制御部３００が開放弁１３１を閉じた後はミキシング部２３１の圧力が減少する。制御部３００はミキシング部２３１内に残っている希釈ガスを空気オフガス路２０５に排出するために開閉弁２３２及び２３３を開放とする（図１３（Ｃ））。このように開放弁（水素オフガス排気弁）１３１以降の圧力変化に応じて開閉弁２３２及び２３３の流量を制御することによって車両外部に排出される水素濃度のピーク値を低減する。

次に、図１４を参照して、開閉弁２３２及び開閉弁２３３の他の制御動作例について説明する。この実施例では、ミキシング部２３１に設けられる圧力センサ２３５を用いている。

制御部３００は、図１４（Ａ）に示す圧力センサ２３５からの検出信号が所定の閾値以上であるとき、すなわち、ミキシング部２３１におけるガスの圧力が所定の圧力を超えるときには図１４（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すように、開閉弁２３２及び２３３の両方を開とする。圧力センサ２３５からの検出信号が閾値未満となるとき、すなわち、ミキシング部２３１におけるガスの圧力が所定の圧力を超えないときには、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）に示すように、開閉弁２３２のみを開とし、開閉弁２３３を閉じる。それにより、ミキシング部２３１から排出されるガスの流量の脈動を緩和して上述した効果と同様の効果を得る。このように、開閉弁２３２及び２３３の上流側の圧力状態に応じて開閉弁２３２及び２３３の開閉が個別的に制御される。

なお、本実施例においてはミキシング部２３１に設けられたガス排出用の開閉弁は２個であるが、３個以上設けても良いものであり、このような複数の開閉弁を制御部３００によって制御することが出来る。そして、例えば、圧力センサ２３５で検出する圧力が所定の圧力を上回る場合には、所定の圧力に達するまで順次開閉弁を開放してミキシング部２３１の出口の水素オフガス排出路の流路断面積を拡大して所定の圧力の水素オフガスがミキシング部２３１から排出されるようにしても良いものである。

また、ミキシング部２３１の複数の出口流路の断面積は、必ずしも同一である必要はなく、例えば、基本の断面積を１として、２、４、８と、べき乗で面積が増加するような開閉弁を複数個設ければ、これらの複数の開放弁の開（ON）と閉（OFF）を制御してミキシング部２３１から排出される水素オフガスの通過部の断面積を、開放弁の数に応じた滑らかさで、略連続的に調整可能とでき、調圧弁と略同様の圧力調整効果が得られるものである。

更に、空気コンプレッサ１１２の下流（出力側）とミキシング部２３１との間に介設される開閉弁２３５を開放すれば、空気コンプレッサ１１２からの空気がミキシング部２３１に導入されるようになされているので、水素オフガスの希釈が十分ではない場合、または、マフラ２３４において触媒の助けにより水素の酸化を行う場合に、酸素の量の不足を補うことができる。開閉弁２３５の開（ＯＮ）を、開閉弁１３１、開閉弁２３２及び開閉弁２３３のいずれもが閉であるときに行えば、ミキシング部２３１から排出される混合ガスの流量脈動に与える影響を少なくできるが、特に、この期間に開閉弁２０８を開（ＯＮ）とすることに限られるものではない。

また、圧力センサ２３５を用いずに、流量調整手段（２３２，２３３）の開閉量が、水素パージ弁である開閉弁１３１の開放状態に応じて、制御部３００を介して調整されるものであっても良い。例えば、開閉弁１３１の開放時間が所定時間続き、開放弁１３１の閉鎖から次の開放までの周期が変化する場合、または、周期が一定であり、単位周期当たりの開閉弁１３１の開放時間が変化する場合のいずれの場合も含んで、単位時間当たりの開閉弁１３１の開放時間の割合に応じて流量調整手段としての開閉弁２３２及び２３３を適宜に開放すれば流量調整を行うことが出来る。例えば、開閉弁１３１の開放時間の割合が大きい程、開閉弁２３２及び２３３をより大きく開放することにより特別に圧力センサ等を設けることなくミキシング部２３１における水素オフガスの圧力を略一定とすることができる。マフラ（あるいはコンバスタ）２３４に供給される水素オフガスの脈動を抑圧することが可能になり、同時に水素オフガスの排気の量を調整することが可能となる。このような動作は、開閉弁１３１の開放状態、すなわち、開閉弁１３１を開または閉のいずれとするかを制御する制御部３００が、自ら開閉弁１３１の開放状態を知り、かつ、流量調整弁１３３の開閉量を制御する信号を発生することにより行うことができる。

第１乃至第９、第１１の各実施例においては、水素オフガス路の上流側から下流側にガス圧力（正圧）を印加することによってチャンバ１３２又はミキシング部２３１へ水素オフガスを導出し、更に、水素オフガスを希釈しあるいは燃焼して排出している。本実施例ではミキシング部（チャンバ）２３１に負の静圧を形成することによって水素オフガスを水素オフガス路の上流側から下流側に移動させる。そして、ミキシング部２３１に水素オフガスを導出して蓄積し、ミキシング部２３１のガス圧を空気オフガス路のガス圧と同程度の圧力（例えば、常圧付近）に保つ。次に、ミキシング部２３１に空気を導入して希釈化と希釈水素ガスの空気オフガス路への排出とを行う。それにより、水素オフガスの循環路からパルス状に排出される水素オフガスによる外部（車外）排出の水素ガス濃度の脈動を抑制する（濃度の均一化）。

図１５に第１２の実施例を示す。同図において図１２と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。第１２の実施例では第１１の実施例の構成に空気コンプレッサ１１２の上流側（吸込み側）とミキシング部２３１との間に開閉弁２３６を含む負圧形成流路２０８を更に設けた構成としている。この実施例の構成において、空気オフガス路２０５は第１の通路に対応する。水素オフガス路２０３、ミキシング部２３１、出口流路２１１及び２１２は第２の通路に対応する。エアコンプレッサ１１２、希釈空気供給路２０７及び負圧形成流路２０８は圧力調整手段に対応する。また、希釈空気供給路２０７、開閉弁２３５、負圧形成流路２０８及び開閉弁２３６は調整通路に対応する。なお、調整通路は水素オフガスを希釈して排出する第２の通路の一部を担っており、第２の通路に含まれる。

上述したように圧力調整手段は、例えば、ポンプ、開閉弁等を含む。また、圧力調整手段は、第１の通路と第２の通路の少なくとも一方に設ければ良く、両通路に設けても良い。圧力調整する場合には、第１の通路と第２の通路及び合流部のうちいずれかに適宜圧力センサを設け、圧力センサの検出値に応じて圧力調整手段により合流部における水素オフガスと希釈用ガスとの圧力関係を調整すればよい。圧力利検出は合流部における圧力と第１又は第２の通路の圧力との関係を検出する方法であっても、第２及び第２の通路の相対的な圧力関係を検出しても良い。また、圧力調整とは合流部における水素オフガスと希釈用ガスのガス量（濃度）を調整することと同義であり、このガス量を調整することで水素オフガスの目標希釈範囲となるように調整するものである。他の構成は図１２と同様である。

次に、図１６を参照して第１２の実施例の制御動作について説明する。図１６（Ａ）乃至同図（Ｆ）は、横軸に時間の経過を表し、縦軸に各々の開閉弁の状態を表している。図１６（Ａ）は開閉弁２０９の状態を示す。同図（Ｂ）は開閉弁１３１の状態を示す。同図（Ｃ）は開閉弁２３２の状態を示す。同図（Ｄ）は開閉弁２３３の状態を示す。同図（Ｅ）は開閉弁２３５の状態を示す。制御部３００は、水素オフガスを外部に排出するパージ動作のときに制御プログラムによって以下に述べる制御を行う。

（１）制御部３００は水素オフガスの外部放出サイクルの初期状態では開閉弁２３６を開とし（図１６（Ａ）参照）、開閉弁２３５、開閉弁１３１、開閉弁２３２及び開閉弁２３３を閉とする。この状態では、ミキシング部２３１内にガスを導入する可能性のある水素オフガス路２０３、希釈空気供給路２０７、出口流路２１１及び２１２が遮断されている。ミキシング部２３１に出入りするガス流入路が存在せず、発電のために動作しているエアコンプレッサ１１２によって負圧形成路２０８を介してミキシング部２３１内が吸引されるのでその内部圧力は低下し続ける。

（２）制御部３００は圧力センサ２３５の出力信号が所定の閾値に達したことを確認後、すなわち、所定の圧力までミキシング部２３１のガス圧力が低下したことを検出すると、開閉弁２３６を閉とする。それにより、ミキシング部２３１内には負の静圧が形成される。

（３）制御部３００は開閉弁１３１のみを開とすると、燃料電池１２１側より水素オフガスがミキシング部２３１に流入する（図１６（Ｂ）参照）。

（４）制御部３００は圧力センサ２３５の出力信号が、ミキシング部２３１のガス圧が略常圧であることを示すと、開閉弁２３５及び開閉弁２３２を開とする。これにより、コンプレッサ１１２からミキシング部２３１内に希釈空気が導入され、水素オフガスと空気とが混合して希釈ガスが形成される。この希釈ガスは空気オフガス路２０５を経て空気オフガス路２０５の合流部２０５ａに流出する（図１６（Ｃ）及び同図（Ｅ）参照）。

（５）制御部３００は開閉弁２３５及び開閉弁２３２の開から所定時間経過後あるいは圧力センサ２３５のガス圧が低下したときに、更に、開閉弁２３３を開として、空気オフガス路２０５との合流部２０５ａに流れ込む混合ガスの流量が一定の値に保たれるようにする。

（６）制御部３００は開閉弁２３２の開から所定の時間経過後に、開閉弁２３５、開閉弁２３２および開閉弁２３３を閉とする。

（７）制御部３００は上述したパージ動作の間（１）〜（６）のステップを繰り返す。

このような制御を行うことにより、合流部２０５ａにおける空気オフガスと水素オフガスとの圧力差を調整することができ、水素オフガスの排出量の脈動を低減することができる。更に、水素オフガスの循環路２０４からミキシング部２３１への水素オフガスの導入と、ミキシング部２３１から空気オフガス路２０５への希釈された水素オフガスの排出とが異なる時間において実行されるので、燃料電池１２１から放出される水素オフガスのミキシング部２３１への取り込みと、ミキシング部２３１から空気オフガス路２０５への放出とを互いに干渉することなく（別途の条件で）行うことができ具合がよい。

なお、上述した実施例においては、ミキシング部２３１を負圧に設定するために、コンプレッサ１１２を活用したが、別途、エアポンプや真空ポンプを設けてミキシング部２３１に負圧を生ぜしめるようにしても良い。また、ミキシング部２３１に希釈空気を導入する際にコンプレッサの出力を上げ（例えば、回転数増加）、ミキシング部２３１への空気供給量を増大して水素濃度をより低下させることとしても良い。また、開閉弁２３５及び２３６を開度調整可能な弁としても良い。また、開閉弁２３５及び２３６が相補的に動作するので負圧形成流路２０８を希釈空気供給路２０７に接続し、開閉弁２３５及び２３６とミキシング部２３１との間を１の流路で構成することが出来る。また、開閉弁２３５及び／又は２３６を開度調整可能な弁としてコンプレッサ１１２と組み合わせることによってより精度の高い圧力調整が可能となる。

以上説明したように、本発明の実施例では燃料電池１２１の水素オフガス路（水素の排気路）２０３に水素オフガスの流量を調節する流量制御弁（調整弁）１３３を備え、燃料電池から間欠的に排出される水素オフガスから脈動を除いて略一定流量としてコンバスタあるいはマフラに供給する。この一定量は水素オフガスの放出量、燃料電池への水素ガスの供給量、排気水素と酸素との空燃比、コンバスタの触媒温度、コンバスタから大気中に放出されるガスに残留する水素濃度等によって適宜に調節される。それにより、触媒の動作が安定し、少ない触媒量で水素ガスの燃焼処理を行うことが可能となる。また、より完全な水素ガスの燃焼処理を行うことや水素オフガスの増減に対処可能となる。また、車両外部に排出するガス中の残留水素を低濃度に保つことが可能となる。

なお、上述した実施例では水素オフガスが燃料電池から間欠的に排出されているが、燃料電池から水素オフガスが連続的に排出される場合にも本発明を適用することが可能である。本発明によって連続する水素オフガスの変動を平均化することで同様の効果が期待される。

図１は第１の実施例を説明する説明図である。 図２は第２の実施例を説明する説明図である。 図３は第３の実施例を説明する説明図である。 図４は第４の実施例を説明する説明図である。 図５は第５の実施例を説明する説明図である。 図６は第６の実施例を説明する説明図である。 図７は第７の実施例を説明する説明図である。 図８は第８の実施例を説明する説明図である。 図９は第９の実施例を説明する説明図である。 図１０は第１０の実施例を説明する説明図である。 図１１は比較例を説明する説明図である。 図１２は第１１の実施例を説明する説明図である。 図１３は第１１の実施例における制御動作を説明する説明図である。 図１４は第１１の実施例における別の制御動作を説明する説明図である。 図１５は第１２の実施例を説明する説明図である。 図１６は第１２の実施例における制御動作を説明する説明図である。

符号の説明

１０１ 水素タンク
１０２ 開閉弁
１０３ 圧力調整弁
１０４ ポンプ
１１２ コンプレッサ
１１３ 加湿器
１２１ 燃料電池
１３１、２０８、２０９、２３２、２３３ 開閉弁
１３２ チャンバ
１３３ 流量調整弁
１３４ コンバスタ
１３６ 温度センサ
１３９ 水素流量センサ
１４０ 酸素流量センサ
１４２ 運転状態センサ
２０１ 水素ガス供給路
２０２ 空気供給路
２０３ 水素オフガス路
２０４ 水素オフガス循環路
２０５ 空気オフガス路
２０５ａ 合流部
２０６ 外部排気路
２０７ 希釈空気供給路
２０８ 負圧形成流路
２１１，２１２ 出口流路
２３１ ミキシング部

Claims (20)

1. 燃料電池から排出される水素オフガス中の水素を低減して大気放出する燃料電池システムであって、
   前記燃料電池から排出された水素オフガスを外部に導出する排気通路に、前記水素オフガスを一定流量となるように調整する調整弁と、前記調整弁の上流で前記水素オフガスを一時的に滞留させるチャンバと、を設けた燃料電池システム。
2. 前記調整弁が機械式弁である請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記調整弁が燃料電池の運転状態に基づいてその開閉量が制御される電磁式弁である請求項１に記載の燃料電池システム。
4. 前記調整弁より上流の排気通路における水素オフガスの状態を検出するガス状態検出手段を備え、前記調整弁が前記ガス状態検出手段の出力に基づいて制御される請求項１又は３に記載の燃料電池システム。
5. 前記調整弁の下流の排気通路に酸素を含む流体を合流させる合流部を設けた請求項１に記載の燃料電池システム。
6. 前記水素オフガスと前記流体とを合流させることにより水素量を減少させる水素減少手段を合流部に設けた請求項５に記載の燃料電池システム。
7. 前記水素を減少させる手段は水素の濃度を低減する希釈器である請求項６に記載の燃料電池システム。
8. 前記水素減少手段に流入する流体の状態量を検出する流体状態センサを備え、前記調整弁が前記流体状態センサの出力に基づいてその開閉量が制御される電磁弁である請求項６又は７に記載の燃料電池システム。
9. 前記水素減少手段が水素を酸化させて転換する転換手段を含み、
   前記転換手段の転換温度を検出する温度検出手段を備え、この温度に基づいて前記調整弁の開閉量が制御される請求項６に記載の燃料電池システム。
10. 更に、前記転換手段に供給される流体の供給量を調整弁によって制御する請求項９に記載の燃料電池システム。
11. 前記水素オフガスの状態の程度を表す状態量が圧力であり、この圧力に応じて前記調整弁の開閉量が調整される請求項４に記載の燃料電池システム。
12. 前記水素オフガスの状態の程度を表す状態量が前記燃料電池から水素オフガスを前記排気通路に排出する水素パージ弁の開閉状態から求められる請求項４に記載の燃料電池システム。
13. 前記調整弁の開口面積を調整して前記排気通路に導出される水素オフガスの流量を調整する請求項１に記載の燃料電池システム。
14. 前記調整弁が、前記水素オフガスを外部に導出する少なくとも２つの排気通路と、各排気通路にそれぞれ設けられた複数の開閉弁とを含んで構成される請求項１３記載の燃料電池システム。
15. 前記複数の開閉弁は前記複数の開閉弁の上流側の水素オフガスの状態に応じて開閉が制御される請求項１４に記載の燃料電池システム。
16. 燃料電池から排出される水素オフガスを希釈して大気に放出する燃料電池システムであって、
    前記水素オフガスの希釈に使用可能な希釈用ガスが流れる第１の通路と、
    燃料電池から導出される水素オフガスを導出する第２の通路と、
    前記第１の通路と第２の通路が合流する合流部と、
    前記第１の通路と第２の通路のうち少なくとも一方に設けられて合流部における水素オフガスと希釈用ガスとの圧力を調整する圧力調整手段と、
    前記水素オフガスガスを一時的に滞留させるチャンバと、
    前記チャンバにおけるガスの圧力を検出する圧力センサと、
    前記チャンバの下流の前記第２の通路に設けられ、前記圧力センサにより検出される圧力に応じて開閉が調整可能である調整弁と、
    を備える燃料電池システム。
17. 前記圧力調整手段が前記第２の通路側に設けられる請求項１６に記載の燃料電池システム。
18. 前記圧力調整手段は、前記燃料電池のカソード側の酸化ガス供給通路に設けられたエアコンプレッサと、このエアコンプレッサの吸入口側及び吐出口側のうち少なくとも一方と前記第２の通路とを接続する調整通路と、を含む請求項１６に記載の燃料電池システム。
19. 前記調整通路に設けられて、前記合流部の圧力に応じて開閉量が調整可能である開閉弁を更に含む請求項１８に記載の燃料電池システム。
20. 更に、前記調整通路を前記エアコンプレッサの吸入口側に接続することによって前記第２の通路に負圧を形成して水素オフガスの圧力を合流部の希釈ガスの圧力よりも低く設定し、前記調整通路を前記エアコンプレッサの吐出口側に接続することによって前記第２の通路の水素オフガスの圧力を前記合流部の前記希釈用ガスの圧力よりも高く設定する圧力制御手段を備える請求項１８に記載の燃料電池システム。

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