JPH07235324A - 燃料電池の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極付近の生成水の排除を応答性よく行なう
ことにより、効率よく連続的に起電力を得る。 【構成】 電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、電圧
計５２で検出された出力電圧Ｅとインピーダンス計５４
で検出されたインピーダンスＺとから固体高分子型燃料
電池１０のカソード表面の濡れすぎを検知し、その濡れ
すぎが検知されると、バイパス配管３０における電動弁
３４の開度を大きくする制御を行なう。このため、バイ
パス配管３０の流量が増加されて、固体高分子型燃料電
池１０のカソード側に供給される酸素ガスの流量が増加
される。酸素ガスの流量がＶ１に増加されると、固体高
分子型燃料電池１０のカソード１２０の表面で凝結し付
着した水滴は、その流量Ｖ１の酸素ガスの動圧により吹
き飛ばされてガス排出配管４０を通って外部に排出され
る。この結果、カソード表面の細孔が水滴により閉塞さ
れるのを防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電極にガスを供給し
てその供給ガスの化学反応から起電力を得る燃料電池の
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、燃料電池の一つである固体高分
子型燃料電池では、次式に示すように、アノードでは水
素ガスを水素イオンと電子にする反応が、カソードでは
酸素ガスと水素イオンおよび電子から水を生成する反応
が行なわれる。 アノード：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- カソード：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ

【０００３】これらの反応を連続的に行なうためには、
電極へ反応物質を連続的に供給すると共に、電極付近か
ら生成物質を取り除く必要がある。固体高分子型燃料電
池の場合、カソードでは、酸素を連続的に供給すると共
に生成物質である水を取り除く必要がある。生成物質の
水を取り除かないと、水が電極付近に滞留し、電極基材
の細孔を閉塞してしまい、運転効率を低下させ、場合に
よっては反応を停止させてしまうからである。

【０００４】従来より、こうした電極付近の生成水の排
除を行なうことにより、エネルギ変換を効率よく連続的
に行なう燃料電池の駆動装置として、電極に疎水性の部
分と親水性の部分を交互に設け、親水性の部分で吸水し
た水を、木綿繊維を紐状にしたウィックで燃料電池の外
へ排出するものが提案されている（特開平４−１２４６
２号）。また、同様な効果を奏する装置として、多孔性
の耐水カーボン紙を電解質膜とカソード側ガス流路の間
に設け、多孔性の耐水カーボン紙の表面に生じる水分を
ガスの圧力で燃料電池の外へ排出するものも提案されて
いる（特開平２−８６０７１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
装置では、水が耐水カーボン紙やウィック内を充分に浸
透して初めて水の排出が始まることから、急激に水が過
剰になっても、すぐには水を排出できなかった。このた
め、燃料電池は出力低下を起こし、一時的に運転効率が
低下する問題が生じた。また、これら耐水カーボン紙や
ウィックは耐熱性が低く、燃料電池の耐久性を劣化させ
る問題も生じた。

【０００６】この発明の燃料電池の駆動装置は、こうし
た問題に鑑みてなされたもので、電極付近の生成水の排
除を応答性よく行なうことにより、効率よく連続的に起
電力を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
べく、前記課題を解決するための手段として、以下に示
す構成をとった。

【０００８】即ち、本発明の第１の燃料電池の駆動装置
は、電極にガスを供給してその供給ガスの化学反応から
起電力を得る燃料電池の駆動装置であって、前記電極の
濡れ状態を検出する電極濡れ状態検出手段と、該電極濡
れ状態検出手段により前記電極の濡れすぎの状態が検出
されたときに、前記電極に供給される供給ガスの動圧を
一時的に増加させる動圧増加手段とを備えたことを、そ
の要旨としている。

【０００９】前記第１の燃料電池の駆動装置において、
前記動圧増加手段は、前記燃料電池からの前記供給ガス
の排出分を前記燃料電池に循環させる循環手段と、該循
環手段によるガスの循環量を変化させる循環量調整手段
とを有する構成としてもよい。

【００１０】前記動圧増加手段は、前記燃料電池に前記
供給ガスを供給するガス供給路、または前記燃料電池か
ら前記供給ガスを排出するガス排出路に設けられ、該ガ
ス路中のガス圧力を調整するガス圧調整手段を有するよ
うに構成してもよい。

【００１１】また、前記第１の燃料電池の駆動装置にお
いて、前記燃料電池に供給ガスを供給するガス供給路
と、該ガス供給路中に設けられ、前記供給ガスを加湿す
る加湿器とを備えると共に、前記動圧増加手段は、前記
ガス供給路をバイパスして、乾燥した供給ガスを前記燃
料電池へ供給するバイパス路と、該バイパス路の流量を
制御するバイパス流量制御手段とを有する構成としても
よい。

【００１２】一方、本発明の第２の燃料電池の駆動装置
は、電極にガスを供給してその供給ガスの化学反応から
起電力を得る単電池の集合体である電池ユニットを複数
備えた燃料電池の駆動装置であって、前記電極の濡れ状
態を検出する電極濡れ状態検出手段と、該電極濡れ状態
検出手段によりいずれかの電池ユニットに前記電極の濡
れすぎの状態が検出されたとき、当該電池ユニットの電
極に供給される供給ガスの動圧を一時的に増加させる動
圧増加手段とを備えたことを、その要旨としている。

【００１３】前記第１の燃料電池の駆動装置において、
前記動圧増加手段は、前記供給ガスの動圧の増加の対象
を、前記濡れすぎの電極を備えた電池ユニットを少なく
とも含む複数の電池ユニットにわたるものとした手段、
である構成としてもよい。

【００１４】前記動圧増加手段は、前記供給ガスの動圧
の増加を行なう電池ユニットが複数にわたるとき、当該
電池ユニット毎に時間的なズレをもって前記供給ガスの
動圧の増加を実行させる実行タイミング決定手段を有す
る構成としてもよい。

【００１５】さらに、前記動圧増加手段は、前記供給ガ
スを排出する各電池ユニット毎の排出路にそれぞれ設け
られ、該排出路中のガス圧力を調整するガス圧調整手段
と、前記電極濡れ状態検出手段によりいずれかの電池ユ
ニットに前記電極の濡れすぎの状態が検出されたとき、
当該電池ユニットに対応した前記ガス圧調整手段を調整
することにより当該電池ユニットの電極に供給される供
給ガスの動圧を一時的に増加させると共に、当該電池ユ
ニット以外のその他の電池ユニットの内の少なくとも一
つに対応した前記ガス圧調整手段を調整することにより
これら電池ユニットの電極に供給される供給ガスの動圧
を一時的に減少させる制御手段とを有する構成としても
よい。

【００１６】前記第１または第２の燃料電池の駆動装置
において、電極は好ましくはカソードとするのがよい。
さらには、電極はアノードとしてもよく、またカソード
とアノードの双方としてもよい。

【００１７】また、前記第１または第２の燃料電池の駆
動装置において、前記燃料電池は、前記電極表面に接し
て該電極にガスを供給する溝部を備え、該溝部の内面を
撥水処理したものである構成としてもよい。

【００１８】

【作用】請求項１記載の燃料電池の駆動装置によれば、
電極濡れ状態検出手段により燃料電池の電極の濡れすぎ
の状態が検出されると、電極に供給される供給ガスの動
圧が、供給ガス動圧増加手段により一時的に増加され
る。このため、燃料電池の運転により電極付近に生成さ
れた余剰水は、前記増加した動圧により素早く吹き飛ば
され供給ガスの流路を通って燃料電池の外部に排出され
る。従って、電極基材の細孔がその余剰水により閉塞さ
れることを応答性よく防ぐ。

【００１９】請求項２記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、循環手段により燃料電池からの供給ガスの排出分で
もって供給ガスの燃料電池への供給を行なうことができ
ることから、供給ガスの節約が図られる。

【００２０】請求項３記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、燃料電池に前記供給ガスを供給するガス供給路、ま
たは前記燃料電池から前記供給ガスを排出するガス排出
路にガス圧調整手段を設けるだけでよく、構成が簡単に
すむ。

【００２１】請求項４記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、燃料電池に対して、加湿器により加湿された供給ガ
スがガス供給路を介して供給され、乾燥した供給ガスが
バイパス路を介して供給される。そして、バイパス流量
制御手段が制御されることで、その乾燥したガス量を増
大することできる。この結果、増加した供給ガスの動圧
による前述した吹き飛ばしの効果と相まって、その増量
した供給ガスは乾燥していることから、電極付近に生成
された余剰水はより応答性よく排除される。

【００２２】請求項５記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、電極濡れ状態検出手段により、単電池の集合体であ
る電池ユニットのいずれかに電極の濡れすぎの状態が検
出されると、当該電池ユニットの電極に供給される供給
ガスの動圧が、供給ガス動圧増加手段により一時的に増
加される。このため、電池ユニットを複数備えている場
合にも、濡れすぎの状態となった電極付近に生成された
余剰水をその増加した供給ガスの動圧により素早く吹き
飛ばし、電極基材の細孔がその余剰水により閉塞される
ことを応答性よく防ぐ。

【００２３】請求項６記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、供給ガスの動圧の増加の対象を、濡れすぎの電極を
備えた電池ユニットを少なくとも含む複数の電池ユニッ
トにわたるものとしたことから、濡れすぎの電極を必ず
しも特定する必要がないことから、制御の構成が簡単に
すむ。

【００２４】請求項７記載の燃料電池の駆動装置によれ
ば、実行タイミング決定手段により、電池ユニット毎に
時間的なズレをもって供給ガスの動圧の増加が実行され
ることから、濡れ状態の回復に伴う出力電圧の増加は段
階的に少しずつなされることになる。

【００２５】請求項１０記載の燃料電池の駆動装置によ
れば、電極表面に接した溝部の内面が撥水処理されてい
ることから、溝部には余剰水が溜まりにくい。このた
め、増加手段による電極表面の余剰水の吹き飛ばしがよ
り容易なものとなる。

【００２６】

【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。

【００２７】図１は、本発明の燃料電池の駆動装置の第
１実施例を適用した燃料電池システム１の配置図であ
る。図１に示すように、この燃料電池システム１は、固
体高分子型燃料電池１０と、固体高分子型燃料電池１０
に加湿された材料ガス（酸素または空気）を送る酸素ガ
ス供給配管２０と、その酸素ガス供給配管２０をバイパ
スするバイパス配管３０と、固体高分子型燃料電池１０
から排出される前記材料ガスを外部に送るガス排出配管
４０と、前記バイパス配管３０の流量を制御する制御系
５０とを備える。

【００２８】固体高分子型燃料電池１０の構成について
次に説明する。ここでは、簡単なため固体高分子型燃料
電池１０が単電池（セルが一つのもの）から構成されて
いる場合についてまず説明する。図２は、単電池から構
成される固体高分子型燃料電池１０の構造図、図３は、
その固体高分子型燃料電池１０の分解斜視図である。こ
れら図に示すように、固体高分子型燃料電池１０は、電
解質膜１１０と、この電解質膜１１０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カソード
１２０およびアノード１３０と、このサンドイッチ構造
を両側から挟みつつカソード１２０およびアノード１３
０とで材料ガスおよび燃料ガスの流路を形成するセパレ
ータ１４０，１５０と、セパレータ１４０，１５０の外
側に配置されカソード１２０およびアノード１３０の集
電極となる集電板１６０，１７０とにより構成されてい
る。

【００２９】電解質膜１１０は、高分子材料、例えばフ
ッ素系樹脂により形成されたイオン交換膜であり、湿潤
状態で良好な電気電導性を示す。カソード１２０および
アノード１３０は、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隙間に練り込ま
れている。セパレータ１４０，１５０は、ち密質のカー
ボンプレートにより形成されている。カソード１２０側
のセパレータ１４０は、カソード１２０の表面とで材料
ガスである酸素含有ガスの流路をなすと共にカソード１
２０で生成する水の集水路をなす酸素ガス流路（前述し
たカソード側ガス流路に相当する）１４２を形成する。
また、アノード１３０側のセパレータ１５０は、アノー
ド１３０の表面とで燃料ガスである水素ガスと水蒸気と
の混合ガスの流路をなす水素ガス流路１５２を形成す
る。集電板１６０は、銅（Ｃｕ）により形成されてい
る。

【００３０】以上説明したのが固体高分子型燃料電池１
０の基本的な構成である。次に、実際に用いられる固体
高分子型燃料電池１０について説明する。図４は、固体
高分子型燃料電池１０の実際の概略構造を示した構造図
である。なお、図４中、図２，図３と同じ構成の部品に
対しては図２，図３と同一の符号を付した。

【００３１】図４に示すように、固体高分子型燃料電池
１０は、図２，図３で示した電解質膜１１０，カソード
１２０およびアノード１３０からなる単電池２００をセ
パレータ２１０で挟んで複数積層したものである。この
セパレータ２１０は、図２，図３で示した単電池のセパ
レータ１４０，１５０と同じ材料からなり、一方側の単
電池２００のカソード１２０の表面とで酸素ガス流路１
４２を形成し、他方側の単電池２００のアノード側１３
０の表面とで水素ガス流路１５２を形成する。なお、図
中、最も右側に位置する単電池２００Ｒの外側には、酸
素ガス流路１４２だけを形成するセパレータ１４０が配
置され、最も左側に位置する単電池２００Ｌの外側に
は、水素ガス流路１５２だけを形成するセパレータ１５
０が配置されている。

【００３２】さらに、固体高分子型燃料電池１０は、こ
れらセパレータ１４０，１５０の外側に配置される冷却
水流路２２０，２３０と、冷却水流路２２０，２３０の
さらに外側に配置される集電板１６０，１７０と、これ
ら全体を両側から絶縁板２４０，２５０を介して挟むエ
ンドプレート２６０，２７０とを備え、さらにエンドプ
レート２６０，２７０を外側から締め付ける締め付けボ
ルト２８０とを備える。

【００３３】図１に戻り、酸素ガス供給配管２０，バイ
パス配管３０およびガス排出配管４０について次に説明
する。酸素ガス供給配管２０は、固体高分子型燃料電池
１０の酸素ガス流路１４２に酸素ガスを供給する管路で
あり、酸素ガス供給源から固体高分子型燃料電池１０の
吸入側のマニホールド（図示せず）に至る。酸素ガス供
給配管２０の途中には、ガス供給源側から順に第１のガ
ス調圧弁２２、ＭＦＣ（Mass Flow Controller ）２
４、加湿器２６および逆止め弁２８が設けられている。

【００３４】ガス調圧弁２２は、ダイアフラム式のもの
で、予め所定の開度に操作しておくことで流量を一定に
調整することができる。ＭＦＣ２４は、ガスの質量流量
を検出し、図示しない外部コントローラから与えられた
流量設定信号に応じてガスの質量流量を任意に自動制御
する。加湿器２６は、酸素ガス供給配管２０を流れるガ
スを加湿するものである。この加湿器２６としては、一
般的なバブラータイプのものが採用されており、水を貯
えたタンク内に供給ガスを入れ込んでガスに水蒸気を添
加する構造となっている。こうした加湿器２６では、加
湿量を急変させることは難しく、乾燥ガスを燃料電池１
０に供給する要求がある場合には、バイパス配管３０側
から酸素ガスが供給される。

【００３５】こうした酸素ガス供給配管２０の構成によ
り、ガス供給源から供給された酸素ガスは、第１のガス
調圧弁２２およびＭＦＣ２４により所定の流量に調整さ
れて固体高分子型燃料電池１０の酸素ガス流路１４２に
送られる。

【００３６】バイパス配管３０は、酸素ガス供給源から
送られてきた酸素ガス（乾燥ガス）を酸素ガス供給配管
２０をバイパスして固体高分子型燃料電池１０に送るも
ので、第１のガス調圧弁２２の上流側から逆止め弁２８
の下流側に至る管路である。このバイパス配管３０の途
中には、上流側から順に第２のガス調圧弁３２、電動弁
３４、第２のガス調圧弁３６および逆止め弁３８が設け
られている。電動弁３４は、制御系５０から与えられた
バイパス開度信号に応じて流量を任意に制御するもので
ある。こうしたバイパス配管３０の構成により、酸素ガ
ス供給配管２０をバイパスする流量が制御系５０により
制御される。

【００３７】ガス排出配管４０は、固体高分子型燃料電
池１０の酸素ガス流路１４２から排出される酸素ガスを
外部に送る管路である。なお、ガス排出配管４０の途中
には、ガス調圧弁４２が備えられており、このガス調圧
弁４２によりガス排出配管４０の圧力は予め定めた大き
さに調節されている。

【００３８】制御系５０について次に説明する。制御系
５０は、固体高分子型燃料電池１０の状態を検出するセ
ンサとして、固体高分子型燃料電池１０の出力電圧Ｅを
検出する電圧計５２と、固体高分子型燃料電池１０のイ
ンピーダンスＺを検出するインピーダンス計５４とを備
え、さらに、電圧計５２およびインピーダンス計５４に
接続される電子制御ユニット６０を備える。

【００３９】電圧計５２は、通常の直流電圧計である。
インピーダンス計５４は、固体高分子型燃料電池１０の
電気化学的反応に影響を与えないように、交流式の電極
間抵抗計である。なお、このインピーダンス計５４にお
ける交流の測定周波数は最適な周波数、例えば、１０
［ｋＨｚ］となっている。

【００４０】電子制御ユニット６０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ＣＰＵ６２、ＣＰＵ６２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ＲＯＭ６４、同じくＣＰＵ６２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ＲＡＭ６６、電圧計５２およびインピーダンス
計５４からの出力信号を入力する入力処理回路６８、Ｃ
ＰＵ６２での演算結果に応じて電動弁３４にバイパス量
設定信号を出力する出力処理回路６９等を備えている。

【００４１】こうした構成の電子制御ユニット６０のＣ
ＰＵ６２によって、電圧計５２およびインピーダンス計
５４からの出力信号から固体高分子型燃料電池１０のカ
ソード１２０の濡れ状態が判定され、この判定結果に応
じて電動弁３４が駆動制御され、固体高分子型燃料電池
１０へ供給される酸素ガスの流量が制御される。

【００４２】次に、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２
により実行される酸素ガス量供給制御処理について、図
５に基づいて説明する。ＣＰＵ６２は、処理が開始され
ると、まず、電圧計５２で検出された出力電圧Ｅとイン
ピーダンス計５４で検出されたインピーダンスＺとをそ
れぞれ読み込む（ステップＳ３００，Ｓ３１０）。次い
で、それら出力電圧ＥおよびインピーダンスＺから固体
高分子型燃料電池１０のカソード１２０の表面の濡れす
ぎを判定する処理を行なう（ステップＳ３２０）。詳し
くは、出力電圧Ｅが予め定められた第１の所定電圧値Ｅ
１より小さいか否かの第１の判別と、インピーダンスＺ
が予め定められた所定インピーダンス値Ｚ１より小さい
か否かの第２の判別とを実行し、両判別が共に肯定判定
されたとき、カソード１２０が濡れすぎであるとして、
ステップＳ３３０に進む。

【００４３】ステップＳ３３０では、電動弁３４へ送る
バイパス量設定信号を定める開度θを所定の開度θｃに
設定する処理を行なう。この所定開度θｃは、このルー
チン起動時における初期設定値θ０（例えば、θ０＝０
［゜］）より大きな値であり、この結果、電動弁３４の
開度θはθｃに増量されることになる。一方、ステップ
Ｓ３２０でカソード１２０が濡れすぎでないと判定され
たとき、即ち、前記第１および第２の判別の内の少なく
とも一方が否定判定されたときには、ステップＳ３００
に進み、ステップＳ３００以後の処理を繰り返し実行す
る。

【００４４】ステップＳ３３０で電動弁３４の開度θの
増量がなされると、その後、カソード１２０の表面の濡
れすぎが解消されたか否かを判定する処理を行なう（ス
テップＳ３４０）。詳しくは、電圧計５２で検出された
出力電圧Ｅが予め定められた第２の所定電圧値Ｅ２（但
し、Ｅ２＞Ｅ１）より大きくなり、かつインピーダンス
計５４で検出されたインピーダンスＺが濡れすぎでない
正常運転時のインピーダンス値Ｚ０に復帰したときに、
カソード１２０の表面の濡れすぎは解消されたと判定す
る。ステップＳ３４０で、濡れすぎは解消されていない
と判定されると、処理はステップＳ３４０を繰り返して
実行し、濡れすぎが解消されるのを待つ。一方、カソー
ド１２０の表面の濡れすぎが解消されたと判定される
と、ステップＳ３５０に進む。ステップＳ３５０では、
バイパス量設定信号を定める開度θを初期設定値θ０に
設定して、電動弁３４の開度θを初期位置に復帰する処
理を行なう。その後、「ＥＮＤ」に抜けてこの処理を終
了する。

【００４５】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理により、電圧計５２で検出される出力電圧Ｅ、インピ
ーダンス計５４で検出されるインピーダンスＺおよび酸
素ガス供給配管２０を流れる酸素ガスの流量Ｖが時間の
経過と共にどのように変化していくかを、図６のタイミ
ングチャートを用いて次に説明する。

【００４６】いま、固体高分子型燃料電池１０は正常状
態にあり、出力電圧Ｅ０を出力しているものとする（時
間ｔ０）。この時のインピーダンスはＺ０であり、酸素
ガス供給配管２０を流れる酸素ガスの流量ＶはＶ０であ
るとする。この状態から、何らかの事由で固体高分子型
燃料電池１０のカソード１２０の表面が濡れすぎの状態
になると、固体高分子型燃料電池１０の出力電圧Ｅは徐
々に低下し、また、インピーダンスＺは徐々に低下す
る。そして、出力電圧Ｅが所定電圧Ｅ１を下回り、か
つ、インピーダンスＺが第１の所定インピーダンス値Ｚ
１より下回ると（時間ｔ１）、ステップＳ３２０で肯定
判定され、ステップＳ３３０に進み、電動弁３４の開度
θが所定開度θｃに増量される。その結果、酸素ガス供
給配管２０の酸素ガスの流量Ｖは、所定量だけ増加され
てＶ０からＶ１となる。

【００４７】酸素ガスの流量がＶ１に増加されると、固
体高分子型燃料電池１０のカソード１２０の表面で凝結
し付着した水滴（余剰水）は、その流量Ｖ１の酸素ガス
の動圧により吹き飛ばされてガス排出配管４０を通って
外部に排出される。このため、カソード表面の細孔が水
滴により閉塞されるのを防ぐことができ、その水滴によ
り電気化学反応に寄与できなかったカソード部分も電気
化学反応を始めることになる。従って、固体高分子型燃
料電池１０の出力電圧Ｅは、Ｅ１から上昇を始める。ま
た、前述したようにカソード１２０の表面に付着した水
滴は酸素ガスの動圧により吹き飛ばされることから、カ
ソード１２０は濡れすぎの状態を脱し、その結果、イン
ピーダンスＺは、Ｚ１から上昇を始める。

【００４８】その後、出力電圧Ｅおよびインピーダンス
Ｚが上昇し続け、Ｅ２，Ｅ０をそれぞれ上回ると（時間
ｔ２）、固体高分子型燃料電池１０のカソード１２０の
表面は濡れ状態から正常に戻ったと判断して、ステップ
Ｓ３５０により、電動弁３４の開度θは初期設定値θ０
に戻される。この結果、酸素ガス供給配管２０を流れる
酸素ガスの流量ＶはＶ１からもとのＶ０に戻る。なお、
この実施例では、定常状態での出力電圧Ｅ０より前記Ｅ
２が大きくなっているが、これは、酸素ガス供給配管２
０に加えてバイパス配管３０からも酸素ガスが固体高分
子型燃料電池１０に供給されているためであり、Ｅ２の
大きさはバイパス配管３０で流すガス量によって変化す
る。

【００４９】以上詳述したように、この第１実施例の燃
料電池システム１は、カソード１２０の表面に付着した
水滴を、増量された酸素ガスの流量でもって素早く吹き
飛ばすことができる。このため、カソード１２０の表面
の生成水の排除を応答性よく行なうことができ、したが
って、固体高分子型燃料電池１０から効率よく連続的に
起電力を得ることができる。特に、この実施例では、バ
イパス配管３０に加湿器を設けていないことから、水滴
を吹き飛ばすために増量した酸素ガスは乾燥しており、
このため、前記吹き飛ばしの効果と相まって生成水の排
除をさらに応答性よく行なうことができる。したがっ
て、固体高分子型燃料電池１０から一層効率よく連続的
な起電力を得ることができる。また、この燃料電池シス
テム１は、水滴を酸素ガスの動圧で吹き飛ばすものであ
るから、従来例のように耐熱性の低い材料を使用する必
要もなく、このために、システム全体の耐久性が劣化す
るようなこともない。

【００５０】なお、前記第１実施例では、バイパス配管
３０に電動弁３４とガス調圧弁３６を設けていたが、こ
れに換えて、図７に示すように、バイパス配管３０にＭ
ＦＣ３８０を設け、ＭＦＣ３８０によりバイパス配管３
０を流れる酸素ガスの質量流量を制御する構成としても
よい。こうした構成により、第１実施例と同様な効果を
奏することができる。なお、図７中、図１と同じ構成の
部品に対しては同一の符号を付した。

【００５１】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図８は、本発明の燃料電池の駆動装置の第２実施例
を適用した燃料電池システム４００の配置図である。図
８に示すように、この燃料電池システム４００は、第１
実施例と同じ構成の固体高分子型燃料電池１０，酸素ガ
ス供給配管２０およびガス排出配管４０を備え、第１実
施例のバイパス配管３０に換えてガス循環配管４３０を
設けたものである。なお、この燃料電池システム４００
は、第１実施例と同様の制御系５０も備えており、制御
系４５０に設けられた電子制御ユニット６０によりガス
循環配管４３０のガス循環量を調節する。なお、図８
中、図１と同じ構成の部品に対しては同一の符号を付し
た。

【００５２】ガス循環配管４３０は、ガス排出配管４０
における固体高分子型燃料電池１０とガス調圧弁４２と
の連結部４０ａから、酸素ガス供給配管２０における逆
止め弁２８と固体高分子型燃料電池１０との連結部２０
ａに向かって酸素ガスを循環させる管路である。ガス循
環配管４３０の途中には、その連結部４０ａ側から順
に、循環用送風ファン４３２と逆止め弁４３４とが設け
られている。循環用送風ファン４３２は、電子制御ユニ
ット６０から与えられた制御信号に応じてファンを運転
／停止するものである。逆止め弁４３４は、酸素ガス供
給配管２０側からガス循環配管４３０にガスが循環する
のを防ぐものである。

【００５３】次に、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２
により実行される酸素ガス量供給制御処理について、図
９に基づいて説明する。この第２実施例における酸素ガ
ス量供給制御処理は、第１実施例におけるそれと比較し
て、ステップＳ５００〜Ｓ５２０，Ｓ５４０については
第１実施例のステップＳ３００〜Ｓ３２０，Ｓ３４０と
それぞれ同じ内容の処理を行ない、ステップＳ３３０に
換えて循環用送風ファン４３２を運転開始する処理を行
なうとともに（ステップＳ５３０）、ステップＳ３５０
に換えて循環用送風ファン４３２を停止する処理を行な
う（ステップＳ５５０）。

【００５４】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理によれば、電圧計５２で検出された出力電圧Ｅとイン
ピーダンス計５４で検出されたインピーダンスＺから固
体高分子型燃料電池１０のカソード表面の濡れすぎが検
知され、その検知時には循環用送風ファン４３２が運転
開始される。循環用送風ファン４３２が運転されると、
ガス循環配管４３０を循環する酸素ガス量が、循環用送
風ファン４３２の運転能力により定まる所定量だけ増量
され、この結果、その増量分だけ固体高分子型燃料電池
１０の酸素ガス流路１４２を流れる酸素ガスの流量が増
加される。このため、カソード１２０の表面に付着した
水滴を、その流量の酸素ガスの動圧により素早く吹き飛
ばすことができる。従って、第１実施例と同様に、カソ
ード１２０付近の生成水の排除を応答性よく行なうこと
ができ、固体高分子型燃料電池１０から効率よく連続的
に起電力を得ることができる。また、第１実施例と同様
に、システム全体の耐久性の劣化を防止する効果も奏す
る。

【００５５】さらにこの第２実施例では、前述したよう
な効果を奏するにも拘らず、酸素ガス流路１４２から排
出される酸素ガスを固体高分子型燃料電池１０に循環さ
せることで、供給ガスの消費を抑えることができる。

【００５６】なお、前記第２実施例では、循環用送風フ
ァン４３２を運転／停止させることにより、ガス循環配
管４３０を循環する流量を変化させているが、これに換
えて循環用送風ファン４３２は常に運転させた状態とし
た上で、その循環用送風ファン４３２の回転速度を可変
することで、ガス循環配管４３０の循環流量を変化させ
るように構成してもよい。

【００５７】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図１０は、本発明の燃料電池の駆動装置の第３実施
例を適用した燃料電池システム６００の配置図である。
図１０に示すように、この燃料電池システム６００は、
第１実施例と比較して、バイパス配管３０をなくした上
で、ガス排出配管６４０に電動式背圧調整弁６４２を設
けた点が相違する。なお、図１０中、図１と同じ構成の
部品に対しては同一の符号を付した。

【００５８】電動式背圧調整弁６４２は、制御系５０の
電子制御ユニット６０から与えられた開度信号に応じて
開度を任意に制御するもので、ガス排出配管６４０にお
けるガス圧を調整する。電動式背圧調整弁６４２の開度
が増大されると、ガス排出配管６４０のガス圧力が低下
し、その結果、固体高分子型燃料電池１０の酸素ガス流
路１４２を流れる酸素ガスの流速が急激に大きくなる。
即ち、電動式背圧調整弁６４２の開度を変化させること
により、酸素ガスの流速を変化させることが可能とな
る。

【００５９】次に、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２
により実行される酸素ガス量供給制御処理について、図
１１のフローチャートに沿って説明する。この第３実施
例における酸素ガス量供給制御処理は、まず、第１実施
例のステップＳ３００〜Ｓ３２０と同様にして、固体高
分子型燃料電池１０のカソード１２０表面の濡れすぎを
検出する（ステップＳ７００〜Ｓ７２０）。

【００６０】その後、その濡れすぎが検出されると、電
動式背圧調整弁６４２を所定の開度αだけ開方向に制御
してガス排出配管６４０のガス圧力Ｐを正常運転時の圧
力Ｐ０からＰ１（但し、Ｐ＜Ｐ０）に低下させる処理を
行なう（ステップＳ７３０）。続いて、カソード１２０
表面の濡れすぎが解消されたか否かを判定する処理を行
なう（ステップＳ７４０）。詳しくは、出力電圧Ｅが予
め定められた第３の所定電圧値Ｅ３（但し、Ｅ０＞Ｅ３
＞Ｅ１）より大きくなり、かつインピーダンス計５４で
検出されたインピーダンスＺが濡れすぎでない正常運転
時のインピーダンス値Ｚ０に復帰したときに、カソード
１２０の表面の濡れすぎは解消されたと判定する。ステ
ップＳ７４０で、その濡れすぎが解消されたと判定され
るのを待って、ステップＳ７３０で電動式背圧調整弁６
４２を閉方向に制御してガス圧力Ｐを正常運転時の圧力
Ｐ０に復帰させる処理を行なう（ステップＳ７５０）。
その後、この処理を終了する。

【００６１】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理により、出力電圧Ｅ、インピーダンスＺおよびガス排
出配管４０のガス圧力Ｐが時間の経過と共にどのように
変化していくかを、図１２のタイミングチャートに示し
た。

【００６２】いま、固体高分子型燃料電池１０は正常状
態にあり、出力電圧ＥはＥ０を出力しているものとする
（時間ｔ０）。この時のインピーダンスＺはＺ０であ
る。ガス排出配管６４０の酸素ガスの圧力Ｐは、電動式
背圧調整弁６４２を調整することによりＰ０となってい
る。この状態から、固体高分子型燃料電池１０のカソー
ド１２０の表面が濡れすぎの状態になると、固体高分子
型燃料電池１０の出力電圧Ｅは徐々に低下し、また、イ
ンピーダンスＺは徐々に低下する。そして、出力電圧Ｅ
が所定電圧Ｅ１を下回り、かつ、インピーダンスＺが第
１の所定インピーダンス値Ｚ１を下回ると（時間ｔ１
１）、ステップＳ７３０で電動式背圧調整弁６４２を制
御することによりガス圧力ＰはＰ１に低下する。

【００６３】ガス排出配管６４０のガス圧力ＰがＰ１に
低下すると、出力電圧Ｅはガス圧力Ｐに依存すると言う
固体高分子型燃料電池１０の性質から出力電圧Ｅは一旦
低下する。また、そのガス圧力Ｐの低下を受けると、固
体高分子型燃料電池１０の入口側との差圧が一瞬大きく
なり、このために、酸素ガス流路１４２を流れる酸素ガ
スの流速は急激に大きくなる。この結果、カソード１２
０の表面に付着した水滴はその流速により吹き飛ばさ
れ、第１実施例と同様な理由によりその出力電圧Ｅの低
下に余りあるだけ出力電圧Ｅは増大して上昇を始める
（時間ｔ１２）。なお、インピーダンスＺは、時間ｔ１
１から直ちに上昇を始める。

【００６４】その後、出力電圧Ｅおよびインピーダンス
Ｚが上昇し続け、出力電圧ＥがＥ３を上回り、かつイン
ピーダンスＺが正常運転時のインピーダンス値Ｚ０に達
すると（時間ｔ１３）、固体高分子型燃料電池１０のカ
ソード１２０の表面は濡れ状態から正常に戻ったと判断
して、ステップＳ７５０で電動式背圧調整弁６４２を制
御することにより圧力Ｐを正常運転時の圧力Ｐ０に復帰
させる。

【００６５】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理によれば、電圧計５２で検出された出力電圧Ｅとイン
ピーダンス計５４で検出されたインピーダンスＺから固
体高分子型燃料電池１０のカソード表面の濡れすぎが検
知され、その検知時にはガス排出配管６４０側のガス圧
力Ｐを低下させる。そのガス圧力Ｐが低下されると、固
体高分子型燃料電池１０の酸素ガス流路１４２を流れる
ガスの流速は急激に大きくなる。このため、カソード１
２０の表面に付着した水滴を、その酸素ガスの流速でも
って素早く吹き飛ばすことができる。従って、第１およ
び第２実施例と同様に、固体高分子型燃料電池１０から
効率よく連続的に起電力を得ることができる。また、第
１および第２実施例と同様に、システム全体の耐久性の
劣化を防止する効果も奏する。

【００６６】さらにこの第３実施例では、ガス排出配管
６４０に電動式背圧調整弁６４２を設けるだけで、酸素
ガス流路１４２を流れる酸素ガスの流速を制御すること
ができることから、構成が簡単にすむといった効果も奏
する。

【００６７】なお、前記第３実施例では、電動式背圧調
整弁６４２をガス排出配管４０に設けていたが、これに
換えて、図１３に示すように、酸素ガス供給配管２０に
電動式背圧調整弁６４２を設けるように構成してもよ
い。即ち、図１３に示すように、第１実施例と同様にガ
ス排出配管４０にガス調圧弁４２を設けた構成として、
その上で、酸素ガス供給配管２０における加湿器２６と
逆止め弁２８との間に電動式背圧調整弁６４２を設け
る。こうした構成により、酸素ガス供給配管２０のガス
圧力を電動式背圧調整弁６４２により調整することで、
固体高分子型燃料電池１０の酸素ガス流路１４２の流速
を変化させることが可能となる。従って、第１ないし第
３実施例と同様な効果を奏することができる。

【００６８】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図１４は、本発明の燃料電池の駆動装置の第４実施
例を適用した燃料電池システム８００の配置図である。
図１４に示すように、この燃料電池システム８００は、
図１で示した第１実施例の構成と図１０で示した第３実
施例の構成とを併用したものである。即ち、第１実施例
と同じ構成の固体高分子型燃料電池１０，酸素ガス供給
配管２０，バイパス配管３０を備えるとともに、第３実
施例と同じ構成の電動式背圧調整弁６４２を有するガス
排出配管６４０を備えたものである。なお、図１４中、
図１と同じ構成の部品に対しては同一の符号を付した。

【００６９】こうして構成された第４実施例によれば、
固体高分子型燃料電池１０のカソード表面の濡れすぎが
検知されると、電動弁３４を開けてバイパス配管３０に
よるガス供給を開始させると共に、電動式背圧調整弁６
４２により、ガス排出配管６４０側のガス圧力Ｐを低下
させる。この結果、酸素ガス供給配管２０に加えてバイ
パス配管３０を通じて酸素ガスが供給されるとともに、
ガス排出配管６４０側のガス圧力Ｐの低下を受けて固体
高分子型燃料電池１０に酸素ガスが吸い込まれる。従っ
て、両者の効果が加算されて、結果として、固体高分子
型燃料電池１０の酸素ガス流路１４２を流れる酸素ガス
の流量は急速に増加される。

【００７０】こうしたことから、固体高分子型燃料電池
１０のカソード１２０の表面に付着した水滴をより一層
確実に吹き飛ばすことができる。このため、カソード１
２０付近の生成水の排除をより一層応答性よく行なうこ
とができ、固体高分子型燃料電池１０からより効率よく
連続的に起電力を得ることができる。

【００７１】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。図１５は、本発明の燃料電池の駆動装置の第５実施
例を適用した燃料電池システム９００の配置図である。
図１５に示すように、この燃料電池システム９００は、
第１実施例と比較して、複数の単電池の集合体である固
体高分子型燃料電池９１０（以下、この単位を電池ユニ
ットと呼ぶ）を複数備えている点が大きく相違し、バイ
パス配管９３０を用いて酸素ガスの供給の増量を図って
いる点について基本的に一致する。

【００７２】即ち、図１５に示すように、この燃料電池
システム９００は、第１から第ｎ（ｎは任意の正数）ま
でのｎ個の電池ユニット９１０−１，９１０−２，９１
０−３，…，９１０−ｎと、各電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎに酸素ガスを送る酸素ガス供給配管９２０
と、その酸素ガス供給配管９２０をバイパスするバイパ
ス配管９３０と、各電池ユニット９１０−１〜９１０−
ｎから排出された酸素ガスを外部に送るガス排出配管９
４０と、前記バイパス配管９３０の流量およびその配給
先を制御する制御系９５０とを備える。

【００７３】酸素ガス供給配管９２０は、酸素ガス供給
源から順に第１のガス調圧弁９２２、第１のＭＦＣ９２
４および加湿器９２６を備えており、その下流側で各第
１ないし第ｎの電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎに
向かって分岐している。なお、その分岐点から各電池ユ
ニット９１０−１〜９１０−ｎまでの各連結管の途中に
は、酸素ガス供給源方向への酸素ガスの戻りを禁止する
逆止め弁９２８−１，９２８−２，９２８−３，…，９
２８−ｎがそれぞれ設けられている。

【００７４】バイパス配管９３０は、酸素ガス供給源か
ら順に第２のガス調圧弁９３２、第２のＭＦＣ９３４お
よび流路切替器９３６を備えている。流路切替器９３６
の下流側のバイパス配管９３０は各第１ないし第ｎの電
池ユニット９１０−１〜９１０−ｎに向かう方向に分岐
しており、流路切替器９３６により酸素ガスの流路がど
の電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎに向かう方向に
なるか選択的に切り替えられる。なお、流路切替器９３
６から各電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎまでの各
連結管の途中には、酸素ガス供給源方向への酸素ガスの
戻りを禁止する逆止め弁９３８−１，９３８−２，９３
８−３，…，９３８−ｎがそれぞれ設けられている。

【００７５】ガス排出配管９４０は、各第１ないし第ｎ
の電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎからの分岐路を
一本に集めた構成をしており、各分岐路部分には逆止め
弁９４４−１，９４４−２，…，９４４−ｎが、集合部
分にガス調圧弁９４２がそれぞれ配設されている。

【００７６】制御系９５０は、第１実施例と同様に、電
子制御ユニット９６０を中心に備えており、さらに、セ
ンサとして、第１ないし第ｎの電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎの出力電圧Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）をそれぞれ
個別に検出する電圧計９５２と、各第１ないし第ｎの電
池ユニット９１０−１〜９１０−ｎのインピーダンスＺ
（１）〜Ｚ（ｎ）をそれぞれ個別に検出するインピーダ
ンス計９５４とを備えている。

【００７７】電子制御ユニット９６０のＣＰＵ９６２
は、ＲＯＭ９６４，ＲＡＭ９６６とデータのやり取りを
行ないつつ、次の処理を実行する。即ち、電子制御ユニ
ット９６０は、電圧計９５２で検出された出力電圧Ｅ
（１）〜Ｅ（ｎ）とインピーダンス計９５４で検出され
たインピーダンスＺ（１）〜Ｚ（ｎ）とから各電池ユニ
ット９１０−１〜９１０−ｎのカソードの濡れ状態を判
定し、この判定結果に応じてＭＦＣ９３４および流路切
替器９３６を制御して、濡れすぎの状態にある電池ユニ
ット９１０−１〜９１０−ｎへの酸素ガスの流量を増量
する処理を実行する。

【００７８】ＣＰＵ９６２で実行される酸素ガス量供給
制御処理について、図１６に基づいて説明する。ＣＰＵ
９６２は、処理が開始されると、まず、電圧計９５２で
検出された各電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎの出
力電圧Ｅ（１）ないし（Ｅ（ｎ）を読み込む（ステップ
Ｓ１０００）。次いで、インピーダンス計９５４で検出
された各電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎのインピ
ーダンスＺ（１）ないしＺ（ｎ）を読み込む（ステップ
Ｓ１０００，Ｓ１０１０）。続いて、変数ｉを初期値０
にセットして（ステップＳ１０２０）、この変数ｉを値
１だけインクリメントする処理を行なう（ステップＳ１
０３０）。

【００７９】その後、変数ｉに基づくｉ番目の電池ユニ
ット９１０−ｉのカソードが濡れすぎの状態であるか否
かの判定を行なう（ステップＳ１０４０）。この判定
は、電圧計９５２およびインピーダンス計６５４から検
出された出力電圧Ｅ（ｉ）およびインピーダンスＺ
（ｉ）に基づきその濡れすぎを判定するもので、詳しく
は、出力電圧Ｅ（ｉ）が予め定められた第１の所定電圧
値Ｅ１より小さいか否かの第１の判別と、インピーダン
スＺ（ｉ）が予め定められた所定インピーダンス値Ｚ１
より小さいか否かの第２の判別とを実行し、両判別が共
に肯定判定されたとき、ｉ番目の電池ユニット９１０−
ｉのカソードが濡れすぎであるとして、ステップＳ１０
５０に進む。

【００８０】ステップＳ１０５０では、流路切替器９３
６を制御して、バイパス配管９３０の流路をｉ番目の電
池ユニット９１０−ｉに向かう方向に切り替える処理を
行なう。次いで、ＭＦＣ９３４へ送るバイパス量設定信
号を定めるバルブ開度θを所定の開度θｃに設定する処
理を行なう（ステップＳ１０６０）。この所定開度θｃ
は、このルーチン起動時における初期設定値θ０（例え
ば、θ０＝０［゜］）より大きな値であり、この結果、
ＭＦＣ９３４のバルブ開度θはθｃに増量されることに
なる。一方、ステップＳ１０４０でｉ番目の電池ユニッ
ト９１０−ｉのカソードが濡れすぎでないと判定された
とき、即ち、前記第１および第２の判別の内の少なくと
も一方が否定判定されたときには、ステップＳ１０３０
に進み、ステップＳ１０３０以後の処理を繰り返し実行
する。

【００８１】ステップＳ１０６０でＭＦＣ９３４のバル
ブ開度θの増量がなされると、その後、カソードの表面
の濡れすぎが解消されたか否かを判定する処理を行なう
（ステップＳ１０７０）。詳しくは、出力電圧Ｅ（ｉ）
が予め定められた第２の所定電圧値Ｅ２（ただし、Ｅ２
＞Ｅ１）より大きくなり、かつインピーダンス計５４で
検出されたインピーダンスＺが濡れすぎでない正常運転
時のインピーダンス値Ｚ０に復帰したときに、カソード
の表面の濡れすぎは解消されたと判定する。ステップＳ
１０７０で、濡れすぎは解消されていないと判定される
と、処理はステップＳ１０７０を繰り返して実行し、濡
れすぎが解消されるのを待つ。一方、カソード表面の濡
れすぎが解消されたと判定されると、ステップＳ１０８
０に進む。ステップＳ１０８０では、バイパス量設定信
号を定める開度θを初期設定値θ０に設定して、ＭＦＣ
９３４のバルブ開度θを初期位置に復帰する処理を行な
う。

【００８２】その後、変数ｉが電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎの個数を示す定数ｎより大きいか否かを判
定する（ステップＳ１０９０）。ここで、否定判定され
ると、ステップＳ１０３０に戻り、変数ｉを値１だけイ
ンクリメントして、次の電池ユニット９１０に対しステ
ップ１０３０以後の処理を施す。一方、ステップＳ１０
９０で肯定判定されると、変数ｉは定数ｎに達したとし
て、「ＥＮＤ」に抜けてこの制御処理を終了する。

【００８３】以上のように構成された酸素ガス量供給制
御処理によれば、ＣＰＵ９６２は、ｎ個の電池ユニット
９１０−１〜９１０−ｎの中からカソード表面が濡れす
ぎにある電池ユニット９１０が検知されると、ＭＦＣ９
３４および流路切替器９３６を制御することにより、そ
の濡れすぎの状態にある電池ユニット９１０に向かって
バイパス配管９３０の流路を切り替えて、その流量を増
加する。このため、その濡れすぎの状態にある電池ユニ
ット９１０に供給される酸素ガスの流量が増加されるこ
とから、その電池ユニット９１０のカソード表面に付着
した水滴をその増量された酸素ガスの流量でもって吹き
飛ばすことができ、その濡れすぎの状態を応答性よく回
復することができる。従って、複数の電池ユニット９１
０−１〜９１０−ｎのいずれに対しても効率よく連続的
に起電力を得ることができる。

【００８４】なお、この第５実施例では、各第１ないし
第ｎの電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎの中から複
数の電池ユニット９１０がカソードの濡れすぎの状態に
あると判定されたときには、その濡れすぎの状態にある
各電池ユニット毎に順に時間的なズレをもって前記濡れ
の回復の処理を施している。このため、各電池ユニット
９１０−１〜９１０−ｎは濡れすぎの状態になると一つ
ずつその濡れを回復することができ、従って、第１ない
し第ｎ電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎの集合であ
る燃料電池全体としては、各電池ユニット９１０−１〜
９１０−ｎの濡れの回復に伴う出力電圧の増加を段階的
に少しずつ行なうことができ、急激な出力電圧の増加を
抑制することができる。

【００８５】次に、本発明の第６実施例について説明す
る。この第６実施例は、第５実施例のように燃料電池を
複数の電池ユニットから構成した上で、前述した第２実
施例のように燃料電池から排出される酸素ガスを供給側
に循環させようとするものである。

【００８６】図１７は、本発明の燃料電池の駆動装置の
第６実施例を適用した燃料電池システム１９００の配置
図である。図１７に示すように、この燃料電池システム
１９００は、第５実施例と同じ構成の第１ないし第４電
池ユニット９１０−１〜９１０−ｎ，酸素ガス供給配管
９２０およびガス排出配管９４０を備え、第５実施例の
バイパス配管９３０に換えてガス循環配管１９３０を設
けたものである。この燃料電池システム１９００は、第
５実施例と同じ構成の制御系９５０も備えており、制御
系９５０に設けられた電子制御ユニット９６０によりガ
ス循環配管１９３０のガス循環量を調節する。なお、図
１７中、図１５と同じ構成の部品に対しては同一の符号
を付した。

【００８７】ガス循環配管１９３０は、ガス排出配管９
４０の分岐点９４０ａから酸素ガスを取り出して各第１
ないし第ｎ電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎにそれ
ぞれ循環させる管路である。ガス循環配管１９３０の途
中には、分岐点９４０ａ側から順に、循環用送風ファン
１９３４および流路切替器１９３６を備えている。な
お、流路切替器１６３６より下流側については、第５の
実施例と同様な構成を備えており、ここでは詳しい説明
については省略する。循環用送風ファン１９３４は、電
子制御ユニット９６０から与えられた制御信号に応じて
ファンを運転／停止するものである。

【００８８】次に、電子制御ユニット９６０のＣＰＵ９
６２により実行される酸素ガス量供給制御処理につい
て、図１８に基づいて説明する。この第６実施例におけ
る酸素ガス量供給制御処理は、第５実施例におけるそれ
と比較して、ステップＳ２０００〜Ｓ２０５０，Ｓ２０
７０，Ｓ２０９０については第５実施例のステップＳ１
０００〜Ｓ１０５０，Ｓ１０７０，Ｓ１０９０とそれぞ
れ同じ内容の処理を行ない、ステップＳ１０６０に換え
て循環用送風ファン１９３４を運転開始する処理を行な
うとともに（ステップＳ２０６０）、ステップＳ１０８
０に換えて循環用送風ファン１９３４を停止する処理を
行なう（ステップＳ２０８０）。

【００８９】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理によれば、第１ないし第ｎの電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎの中から濡れすぎの電池ユニット９１０が
検知されると、流路切替器９３６を制御するとともに循
環用送風ファン１９３４を運転開始することにより、濡
れすぎの状態にある電池ユニット９１０に向かって供給
される酸素ガスの流量が増量される。この結果、この第
６実施例の燃料電池システム１９００では、第５実施例
と同様に、複数の電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎ
のいずれに対しても効率よく連続的に起電力を得ること
ができる。

【００９０】次に、本発明の第７実施例について説明す
る。この第７実施例は、第５および第６実施例のように
燃料電池を複数の電池ユニットから構成した上で、第３
実施例のように、燃料電池のガス排出配管に電動式背圧
調整弁を設け、それら電動式背圧調整弁により燃料電池
のカソード表面に流れる酸素ガスの流速を変化させよう
とするものである。

【００９１】図１９は、本発明の燃料電池の駆動装置の
第７実施例を適用した燃料電池システム２９００の配置
図である。図１９に示すように、この燃料電池システム
２９００は、第６実施例と比較して次の点が相違する。
まず、ガス循環配管１９３０をなくした上で、ガス排出
配管９４０の各分岐路に第１ないし第ｎの電動式背圧調
整弁２９１０−１，２９１０−２，…，２９１０−ｎを
設けた。そして、これら電動式背圧調整弁２９１０−１
〜２９１０−ｎを制御系９５０の電子制御ユニット９６
０で調整可能とした。さらに、第５，第６実施例の電圧
計９５２に換えて、互いに連結された第１ないし第ｎ電
池ユニット９１０−１〜９１０−ｎのトータルの出力電
圧ＥＴを検出する電圧計２９５２を設けるとともに、イ
ンピーダンス計２９５４に換えて、第１ないし第ｎ電池
ユニット９１０−１〜９１０−ｎのトータルのインピー
ダンスＺＴを検出するインピーダンス計２９５４を設け
た。

【００９２】電子制御ユニット９６０のＣＰＵ９６２に
より実行される酸素ガス量供給制御処理について、図２
０のフローチャートに沿って説明する。ＣＰＵ９６２
は、処理が開始されると、まず、変数ｉを初期値０にセ
ットする（ステップＳ３０００）。続いて、電圧計２９
５２で検出された各電池ユニット９１０−１〜９１０−
ｎのトータルの出力電圧ＥＴを読み込むとともに、イン
ピーダンス計９５４で検出された各電池ユニット９１０
−１〜９１０−ｎのトータルのインピーダンスＺＴを読
み込む（ステップＳ３０１０，Ｓ３０２０）。

【００９３】続いて、第１ないし第ｎの電池ユニット９
１０−１〜９１０−ｎの中で少なくとも１つ以上の電池
ユニットが濡れすぎの状態にあるか否かを、電圧計９５
２およびインピーダンス計６５４から検出されたトータ
ル出力電圧ＥＴおよびトータルインピーダンスＺＴに基
づき判定する処理を行なう（ステップＳ３０３０）。詳
しくは、トータル出力電圧ＥＴが予め定められた第１の
所定電圧値ＥＴ１より小さいか否かの第１の判別と、ト
ータルインピーダンスＺＴが予め定められた所定インピ
ーダンス値ＺＴ１より小さいか否かの第２の判別とを実
行し、両判別が共に肯定判定されたとき、いずれかの電
池ユニットが濡れすぎの状態にあるとして、ステップＳ
３０４０に進む。

【００９４】ステップＳ３０４０では、変数ｉを値１だ
けインクリメントする処理を行なう。続いて、変数ｉに
基づくｉ番目の電動式背圧調整弁２９１０−ｉを所定の
開度αだけ開方向に制御して、ガス排出配管６４０の当
該電動式背圧調整弁２９１０−ｉの付設部分のガス圧力
Ｐｉを正常運転時の圧力ＰａからＰｂに低下させる処理
を行なう（ステップＳ３０５０）。

【００９５】その後、ＣＰＵ９６２は、所定時間だけ遅
延する遅延処理を実行し（ステップＳ３０６０）、その
遅延時間が経過すると、変数ｉに基づくｉ番目の電動式
背圧調整弁２９１０−ｉを所定の開度αだけ閉方向に制
御して、ガス排出配管６４０の当該電動式背圧調整弁２
９１０−ｉの付設部分のガス圧力Ｐｉを正常運転時の圧
力Ｐａに復帰させる処理を行なう（ステップＳ３０７
０）。

【００９６】その後、変数ｉが電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎの個数を示す定数ｎより大きいか否かを判
定し（ステップＳ３０８０）、否定判定されると、ステ
ップＳ３０３０に戻り、ステップＳ３０３０以後の処理
を繰り返し行なう。一方、ステップＳ３０８０で肯定判
定されると、変数ｉは定数ｎに達したとして、「ＥＮ
Ｄ」に抜けてこの制御処理を終了する。また、ステップ
Ｓ３０３０で否定判定された場合、即ち、いずれの電池
ユニット９１０−１〜９１０−ｎも濡れすぎの状態でな
いと判定された場合にも、「ＥＮＤ」に抜けて制御処理
を終了する。

【００９７】こうして構成された酸素ガス量供給制御処
理によれば、ＣＰＵ９６２は、第１ないし第ｎの電池ユ
ニット９１０−１〜９１０−ｎの中に濡れすぎの状態の
ものがあるか否かをトータルの出力電圧ＥＴとトータル
のインピーダンスＺＴとから判定し、いずれかの電池ユ
ニット９１０−１〜９１０−ｎが濡れすぎの状態にある
と判定されると、まず、第１番目の電動式背圧調整弁２
９１０−１を調整してその電動式背圧調整弁２９１０−
１の付設部分のガス圧力Ｐ１をＰｂに低下させる処理を
所定時間だけ実行する（所定時間経過後は、ガス圧力Ｐ
１をＰａに復帰させる）。そのガス圧力Ｐ１が低下され
ると、その電動式背圧調整弁２９１０−１の上流に設け
られた電池ユニット９１０−１の酸素ガス流路を流れる
酸素ガスの流速は急激に大きくなる。このため、濡れす
ぎの状態にある電池電池ユニットが当該第１の電池ユニ
ット９１０−１である場合、その電池ユニット９１０−
１のカソード表面に付着した水滴はその酸素ガスの流速
でもって素早く吹き飛ばされ、その電池ユニット９１０
−１は最適な濡れ状態となる。

【００９８】その後、第２番目の電動式背圧調整弁２９
１０−２を同様に調整して、第２の電池ユニット９１０
−２を最適な濡れ状態とする。続いて、第３番目，第４
番目というように処理対象を増やして、ステップＳ３０
３０により、濡れすぎの状態が全て解消されたと判定さ
れるまで処理を続ける。こうした構成により、濡れすぎ
の状態にある電池ユニット９１０は全て最適な濡れ状態
とされ、第５実施例および第６実施例と同様に、複数の
電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎのいずれに対して
も効率よく連続的に起電力を得ることができる。

【００９９】さらに、この第７実施例では、第１ないし
第ｎの電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎの濡れ状態
を個別に検知せずに、トータルとして検知できればよい
ことから、センサからの検知信号の信号数を少なくする
ことができ、さらに、制御処理の構成を簡単にすますこ
とができるといった効果も奏する。

【０１００】次に、本発明の第７実施例の変形例につい
て説明する。この変形例は、第７実施例と同一のハード
ウェア上の構成をとり、第７実施例と比べて、電子制御
ユニット９６０のＣＰＵ９６２により実行される酸素ガ
ス量供給制御処理の内容が相違するだけである。

【０１０１】この変形例における電子制御ユニット９６
０のＣＰＵ９６２により実行される酸素ガス量供給制御
処理について、図２１のフローチャートに沿って説明す
る。この酸素ガス量供給制御処理は、図２０のフローチ
ャートで示した制御処理と比較して、ステップＳ３０５
０の直後にステップＳ３０５５を追加し、ステップＳ３
０７０の直後にステップＳ３０７５を追加した点が相違
し、その他については同一である。

【０１０２】この酸素ガス量供給制御処理においては、
ステップＳ３０３０で濡れすぎと判定された場合に、ス
テップＳ３０５０で、変数ｉに基づくｉ番目の電動式背
圧調整弁２９１０−ｉを所定の開度αだけ開方向に制御
して、ガス排出配管６４０の当該電動式背圧調整弁２９
１０−ｉの付設部分のガス圧力Ｐｉを正常運転時の圧力
ＰａからＰｂに低下させた後、次のステップＳ３０５５
の処理を行なう。ステップＳ３０５５では、前記ｉ番目
の電動式背圧調整弁２９１０−ｉを除いたその他の電動
式背圧調整弁２９１０−１〜２９１０−ｉ-１，２９１
０−ｉ+１〜２９１０−ｎを所定の開度β（＜＜α）だ
け閉方向にそれぞれ制御して、当該電動式背圧調整弁２
９１０−１〜２９１０−i-1，２９１０−i+1〜２９１０
−ｎの付設部分のガス圧力Ｐ１〜Ｐi-1，Ｐi+1〜Ｐｎを
小量ずつそれぞれ上昇させる処理を行なう。

【０１０３】また、ステップＳ３０７０で、変数ｉに基
づくｉ番目の電動式背圧調整弁２９１０−ｉを所定の開
度αだけ閉方向に制御して、ガス排出配管６４０の当該
電動式背圧調整弁２９１０−ｉの付設部分のガス圧力Ｐ
ｉを正常運転時の圧力Ｐａに復帰させた後、次のステッ
プＳ３０７５の処理を行なう。ステップＳ３０７５で
は、前記ｉ番目の電動式背圧調整弁２９１０−ｉを除い
たその他の電動式背圧調整弁２９１０−１〜２９１０−
ｉ-１，２９１０−ｉ+１〜２９１０−ｎを所定の開度β
だけ開方向にそれぞれ制御して、当該電動式背圧調整弁
２９１０−１〜２９１０−i-1，２９１０−i+1〜２９１
０−ｎの付設部分のガス圧力Ｐ１〜Ｐi-1，Ｐi+1〜Ｐｎ
を正常運転時の圧力Ｐａに復帰させる処理を行なう。

【０１０４】こうした第７実施例の変形例によれば、第
７実施例と同様に、複数の電池ユニット９１０−１〜９
１０−ｎのいずれに対しても効率よく連続的に起電力を
得ることができるという効果を奏すると共に、次のよう
な効果も奏する。

【０１０５】図２２は、この変形例におけるトータル出
力電圧ＥＴの変化を示すタイミングチャートである。図
２２に示すように、時間ｔ２１で、各電池ユニット９１
０−１〜９１０−ｎは正常に運転されて、トータル出力
電圧ＥＴが所定電圧ＥＴ０にあるとする。この状態か
ら、いずれかの電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎの
カソード表面が濡れすぎの状態となると、トータル出力
電圧ＥＴは急激に低下する。ＣＰＵ９６２による酸素ガ
ス量供給制御処理が実行されて、最初の濡れすぎの電池
ユニット９１０に対してその背圧の低下が図られると、
トータル出力電圧ＥＴは次第に上昇する（時間ｔ２２〜
ｔ２３）。その後、その背圧を初期位置に復帰する制御
に伴いトータル出力電圧ＥＴは少し上昇する（時間ｔ２
３〜ｔ２４）。次いで、第２番目以降の濡れすぎの電池
ユニット９１０に同様の処理が実行されて、トータル出
力電圧ＥＴは正常運転時の大きさに徐々に復帰する。

【０１０６】時間ｔ２２〜ｔ２３においては、前述した
ように、電動式背圧調整弁を用いて濡れすぎの電池ユニ
ット９１０のガス排出配管部分のガス圧力を低下させる
ことが図られるが、第３実施例で説明したように、出力
電圧はガス圧力に依存すると言う燃料電池の性質からそ
の圧力低下を受けて出力電圧ＥＴは図中、一点鎖線に示
すように、一旦低下するはずである。これに対して、こ
の変形例では、ステップＳ３０５５によりその他の電動
式背圧調整弁を調整して、当該電動式背圧調整弁の付設
部分のガス圧力を小量ずつそれぞれ上昇させることによ
り、そのトータル出力電圧ＥＴの低下を抑えることがで
き、また、復帰時の出力電圧の変動が抑制され滑らかな
復帰処理が可能となる。このため、より一層、高効率で
起電力を得ることができる。

【０１０７】なお、前記第７実施例およびその変形例で
は、第１から第ｎまでの全ての電池ユニット９１０−１
〜９１０−ｎの集合の中で前述した酸素ガス量供給制御
処理を行なってきたが、これに換えて、第１ないし第ｎ
の電池ユニット９１０−１〜９１０−ｎを幾つかの集合
に分けて、これらの集合単位で前述した酸素ガス量供給
制御処理を行なう構成としてもよい。即ち、それら集合
単位でトータルの出力電圧およびインピーダンスを検出
し、これら検出結果から濡れすぎを検出して、それら集
合単位の範囲内で各電池ユニットに供給する酸素ガスの
動圧を順に増大するように構成する。こうした構成によ
っても、それら実施例と同じ効果を奏することができ
る。

【０１０８】前述した各実施例では、カソードに供給す
る酸素ガスの動圧を増加するように構成されていたが、
これに換えて、そのカソードへの酸素ガスの増加に加え
て、アノードに供給する水素ガスの動圧についても同様
な制御で増加するように構成してもよい。こうした構成
により、アノード側の電極基材についてもその細孔の閉
塞を防止することができることから、より一層、効率よ
く連続的に起電力を得ることができる。なお、カソード
側について動圧の増加の制御は行なわず、アノードに供
給する水素ガスの動圧だけを増加するように構成しても
よい。

【０１０９】さらに、前述した各実施例において次の構
成をとるようにしてもよい。図２３は、カソード表面と
共に酸素ガス流路１４２を構成するセパレータ１４０の
部分斜視図であり、図２４は、図２３におけるＡ−Ａ線
断面図である。両図に示すように、酸素ガス流路１４２
を構成する矩形の溝部１４２ａの内面に、テフロン層４
０００が形成されている。このテフロン層４０００は、
次のようにして形成されたもので、撥水処理が施された
ことになる。

【０１１０】セパレータ１４０の表面の内、カソード１
２０と直接接する部分にレジストを予め塗布する。次
に、セパレータ１４０全体をポリテトラフルオロエチレ
ン（ポリ四フッ化エチレン、ＰＴＦＥ（テフロン）と同
じ）のディスパージョン（ダイキン工業製ポリフロンＤ
−１）に浸漬させるか、あるいはディスパージョンを吹
きかける。その後、室温でしばらく乾燥させ、ディスパ
ージョン中の溶剤成分（一般には、水またはアルコール
系溶剤、または両者の混合溶剤）を蒸発させる。次に、
空気中、１００℃で３０分から１時間乾燥させて、ディ
スパージョンの水分を完全に揮発させる。さらに、窒素
雰囲気、またはアルゴン雰囲気中、２５０〜３００℃で
２〜３時間加熱して、ポリテトラフルオロエチレンを焼
成する。このようにして、セパレータ１４０の表面にテ
フロンの層が形成される。

【０１１１】次に、先の工程で予め塗布してあったレジ
ストを化学薬品（レジスト除去剤）により除去する。こ
こで使用するレジスト除去剤は、レジストの種類により
異なり、レジストとレジスト除去剤は、両者が共に、先
に述べたＰＴＦＥディスパージョンを用いた撥水層の形
成工程に影響を与えないものであれば、薬品コストや取
扱いのしやすさ、使用済み廃液の処理のしやすさなどか
ら、使用者が任意に選択すればよい。

【０１１２】こうした構成により、溝部１４２ａの内面
がテフロン層４０００により撥水処理されることから、
溝部１４２ａには余剰水が溜まりにくい。このため、前
述してきたカソード表面の余剰水の吹き飛ばしがより容
易なものとなり、より一層、効率よく連続的に起電力を
得ることができる。

【０１１３】なお、前記実施例において、テフロン層４
０００は、次のように形成してもよい。前記実施例で
は、セパレータ１４０の表面の内、カソード１２０と直
接接する部分にレジストを予め塗布しておいてディスパ
ージョンを浸漬させていたが、これに換えて、セパレー
タ１４０の表面全体をそのままディスパージョンに浸漬
させるか、あるいは、ディスパージョンを吹きかけるよ
うにしてもよい。その後、前記実施例と同様な処理を施
して、セパレータ１４０の表面全体にテフロンの層を形
成する。続いて、セパレータ１４０の表面の内、カソー
ド１２０と直接接する部分を機械的に研磨または切削し
て、その部分のテフロン層を除去する。こうして、テフ
ロン層４０００を形成するように構成してもよい。

【０１１４】また、前記実施例では、セパレータ１４０
に形成される酸素ガス流路１４２にテフロン層４０００
を設けていたが、これに換えて、セパレータ１５０に形
成される水素ガス流路１５２に同様のテフロン層を設け
る構成としてもよい。こうした構成により、アノード表
面の余剰水の吹き飛ばしをより容易にすることができ
る。また、酸素ガス流路１４２と水素ガス流路１５２と
の双方にテフロン層を設ける構成としてもよく、カソー
ド表面およびアノード表面の余剰水の吹き飛ばしを容易
にすることができ、より一層効率よく連続的に起電力を
得ることができる。

【０１１５】前述した各実施例において、カソード１２
０に供給する材料ガスは酸素としていたが、これに換え
て、空気としてもよい。空気とした場合、酸素としたと
きに比べて、同一電流量を流すときの必要ガス量が大き
くなることから、電極表面に過剰な水が到達する可能性
も空気の方が大きくなる。従って、材料ガスを空気とし
た場合の方が、より本発明の効果が発揮されることにな
る。

【０１１６】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、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。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の燃料
電池の駆動装置では、燃料電池の電極の濡れすぎの状態
が検出されると、電極に供給される供給ガスの動圧が一
時的に増加されるので、燃料電池の運転により電極付近
に生成された余剰水は、前記増加した動圧により素早く
吹き飛ばされて燃料電池の外部に排出される。このた
め、電極基材の細孔がその余剰水により閉塞されること
を応答性よく防ぐことができ、したがって、燃料電池か
ら効率よく連続的に起電力を得ることができるという効
果を奏する。また、この燃料電池の駆動装置では、余剰
水を供給ガスの動圧で吹き飛ばすものであるから、従来
例のように耐熱性の低い材料を使用する必要もなく、こ
のために、システム全体の耐久性が劣化するのを防止す
る効果も奏する。

【０１１８】さらに、この燃料電池の駆動装置では、前
述したように燃料電池から効率よく起電力を得ることが
できることから、所定の電気エネルギをより小型の燃料
電池で、より低コストの燃料電池で、さらにより軽量の
燃料電池で実現することができるという副次的な効果を
奏する。また、前述したように、燃料電池から連続的に
安定した起電力を得ることができることから、一般商用
電源等の他の電源と併用することなしにその燃料電池の
みでの電源供給が容易となるといった副次的な効果も奏
する。

【０１１９】一方、本発明の第２の燃料電池の駆動装置
では、単電池の集合体である電池ユニットのいずれかに
電極の濡れすぎの状態が検出されると、当該電池ユニッ
トの電極に供給される供給ガスの動圧が一時的に増加さ
れるので、電池ユニットを複数備えている場合にも、濡
れすぎの状態となった電極付近に生成された余剰水は、
その増加した供給ガスの動圧により素早く吹き飛ばされ
る。このため、電極基材の細孔がその余剰水により閉塞
されることを応答性よく防ぐことができ、複数の電池ユ
ニットのいずれに対しても効率よく連続的に起電力を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池の駆動装置の第１実施例を適
用した燃料電池システム１の配置図である。

【図２】単電池から構成される固体高分子型燃料電池１
０の構造図である。

【図３】その固体高分子型燃料電池１０の分解斜視図で
ある。

【図４】固体高分子型燃料電池１０の実際の概略構造を
示した構造図である。

【図５】電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２により実行
される酸素ガス量供給制御処理を示すフローチャートで
ある。

【図６】その酸素ガス量供給制御処理による動作を示す
タイミングチャートである。

【図７】第１実施例の変形例を示す配置図である。

【図８】本発明の燃料電池の駆動装置の第２実施例を適
用した燃料電池システム４００の配置図である。

【図９】第２実施例における電子制御ユニット６０のＣ
ＰＵ６２により実行される酸素ガス量供給制御処理を示
すフローチャートである。

【図１０】本発明の燃料電池の駆動装置の第３実施例を
適用した燃料電池システム６００の配置図である。

【図１１】第３実施例における電子制御ユニット６０の
ＣＰＵ６２により実行される酸素ガス量供給制御処理を
示すフローチャートである。

【図１２】その酸素ガス量供給制御処理による動作を示
すタイミングチャートである。

【図１３】第３実施例の変形例を示す配置図である。

【図１４】本発明の燃料電池の駆動装置の第４実施例を
適用した燃料電池システム８００の配置図である。

【図１５】本発明の燃料電池の駆動装置の第５実施例を
適用した燃料電池システム９００の配置図である。

【図１６】第５実施例における電子制御ユニット９６０
のＣＰＵ９６２により実行される酸素ガス量供給制御処
理を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の燃料電池の駆動装置の第６実施例を
適用した燃料電池システム１９００の配置図である。

【図１８】第６実施例における電子制御ユニット９６０
のＣＰＵ９６２により実行される酸素ガス量供給制御処
理を示すフローチャートである。

【図１９】本発明の燃料電池の駆動装置の第７実施例を
適用した燃料電池システム２９００の配置図である。

【図２０】第７実施例における電子制御ユニット９６０
のＣＰＵ９６２により実行される酸素ガス量供給制御処
理を示すフローチャートである。

【図２１】第７実施例の変形例における酸素ガス量供給
制御処理を示すフローチャートである。

【図２２】この変形例におけるトータル出力電圧ＥＴの
変化を示すタイミングチャートである。

【図２３】カソード表面に接する酸素ガス流路１４２の
部分斜視図である。

【図２４】図２３におけるＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…燃料電池システム １０…固体高分子型燃料電池 ２０…酸素ガス供給配管 ２２…第１のガス調圧弁 ２４…ＭＦＣ ２６…加湿器 ２８…逆止め弁 ３０…バイパス配管 ３２…第２のガス調圧弁 ３４…電動弁 ３６…第２のガス調圧弁 ３８…逆止め弁 ４０…ガス排出配管 ４２…ガス調圧弁 ５０…制御系 ５２…電圧計 ５４…インピーダンス計 ６０…電子制御ユニット ６２…ＣＰＵ ６４…ＲＯＭ ６６…ＲＡＭ ６８…入力処理回路 ６９…出力処理回路 １１０…電解質膜 １２０…カソード １３０…アノード １４０…セパレータ １４２…酸素ガス流路 １４２ａ…溝部 １５０…セパレータ １５２…水素ガス流路 １６０，１７０…集電板 ２００…単電池 ２１０…セパレータ ２２０，２３０…冷却水流路 ２４０，２５０…絶縁板 ２６０，２７０…エンドプレート ２８０…ボルト ３８０…ＭＦＣ ４００…燃料電池システム ４３０…ガス循環配管 ４３２…循環用送風ファン ４３４…逆止め弁 ４５０…制御系 ６００…燃料電池システム ６４０…ガス排出配管 ６４２…電動式背圧調整弁 ６５４…インピーダンス計 ８００…燃料電池システム ９００…燃料電池システム ９１０…電池ユニット ９２０…酸素ガス供給配管 ９２２…第１のガス調圧弁 ９２４…第１のＭＦＣ ９２６…加湿器 ９２８…逆止め弁 ９３０…バイパス配管 ９３２…第２のガス調圧弁 ９３４…ＭＦＣ ９３６…流路切替器 ９３８…逆止め弁 ９４０…ガス排出配管 ９４２…ガス調圧弁 ９４４…逆止め弁 ９５０…制御系 ９５２…電圧計 ９５４…インピーダンス計 ９６０…電子制御ユニット ９６２…ＣＰＵ ９６４…ＲＯＭ ９６６…ＲＡＭ １６３６…流路切替器 １９００…燃料電池システム １９３０…ガス循環配管 １９３４…循環用送風ファン １９３６…流路切替器 ２９００…燃料電池システム ２９１０…電動式背圧調整弁 ２９５２…電圧計 ２９５４…インピーダンス計 ４０００…テフロン層 Ｅ…出力電圧 ＥＴ…トータル出力電圧 Ｚ…インピーダンス ＺＴ…トータルインピーダンス

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極にガスを供給してその供給ガスの化
   学反応から起電力を得る燃料電池の駆動装置であって、 前記電極の濡れ状態を検出する電極濡れ状態検出手段
   と、 該電極濡れ状態検出手段により前記電極の濡れすぎの状
   態が検出されたときに、前記電極に供給される供給ガス
   の動圧を一時的に増加させる動圧増加手段とを備えた燃
   料電池の駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池の駆動装置であ
   って、 前記動圧増加手段は、 前記燃料電池からの前記供給ガスの排出分を前記燃料電
   池に循環させる循環手段と、 該循環手段によるガスの循環量を変化させる循環量調整
   手段とを有する燃料電池の駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池の駆動装置であ
   って、 前記動圧増加手段は、 前記燃料電池に前記供給ガスを供給するガス供給路、ま
   たは前記燃料電池から前記供給ガスを排出するガス排出
   路に設けられ、該ガス路中のガス圧力を調整するガス圧
   調整手段を有する燃料電池の駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の燃料電池の駆動装置であ
   って、 前記燃料電池に供給ガスを供給するガス供給路と、 該ガス供給路中に設けられ、前記供給ガスを加湿する加
   湿器とを備えると共に、 前記動圧増加手段は、 前記ガス供給路をバイパスして、乾燥した供給ガスを前
   記燃料電池へ供給するバイパス路と、 該バイパス路の流量を制御するバイパス流量制御手段と
   を有する燃料電池の駆動装置。
5. 【請求項５】 電極にガスを供給してその供給ガスの化
   学反応から起電力を得る単電池の集合体である電池ユニ
   ットを複数備えた燃料電池の駆動装置であって、 前記電極の濡れ状態を検出する電極濡れ状態検出手段
   と、 該電極濡れ状態検出手段によりいずれかの電池ユニット
   に前記電極の濡れすぎの状態が検出されたとき、当該電
   池ユニットの電極に供給される供給ガスの動圧を一時的
   に増加させる動圧増加手段とを備えた燃料電池の駆動装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の燃料電池の駆動装置であ
   って、 前記動圧増加手段は、 前記供給ガスの動圧の増加の対象を、前記濡れすぎの電
   極を備えた電池ユニットを少なくとも含む複数の電池ユ
   ニットにわたるものとした手段である燃料電池の駆動装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の燃料電池の駆動
   装置であって、 前記動圧増加手段は、 前記供給ガスの動圧の増加を行なう電池ユニットが複数
   にわたるとき、当該電池ユニット毎に時間的なズレをも
   って前記供給ガスの動圧の増加を実行させる実行タイミ
   ング決定手段を有する燃料電池の駆動装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の燃料電池の駆動装置であ
   って、 前記動圧増加手段は、 前記供給ガスを排出する各電池ユニット毎の排出路にそ
   れぞれ設けられ、該排出路中のガス圧力を調整するガス
   圧調整手段と、 前記電極濡れ状態検出手段によりいずれかの電池ユニッ
   トに前記電極の濡れすぎの状態が検出されたとき、当該
   電池ユニットに対応した前記ガス圧調整手段を調整する
   ことにより当該電池ユニットの電極に供給される供給ガ
   スの動圧を一時的に増加させると共に、当該電池ユニッ
   ト以外のその他の電池ユニットの内の少なくとも一つに
   対応した前記ガス圧調整手段を調整することによりこれ
   ら電池ユニットの電極に供給される供給ガスの動圧を一
   時的に減少させる制御手段とを有する燃料電池の駆動装
   置。
9. 【請求項９】 前記電極がカソードである請求項１ない
   し８のいずれか記載の燃料電池の駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか記載の燃
    料電池の駆動装置であって、 前記燃料電池は、 前記電極表面に接して該電極にガスを供給する溝部を備
    え、該溝部の内面を撥水処理したものである燃料電池の
    駆動装置。