CN101542803A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池系统。在燃料电池系统的入口侧和出口侧设置的断流阀(40)具有隔膜(42)，在该隔膜(42)的上面侧设置闭阀侧压力室(43)，在该隔膜(42)的下面侧设置有开阀侧压力室(44)。并且，在对断流阀(40)的闭阀侧压力室(43)加压的状态下，通过非通电状态的ViS、ViC、ViO来维持闭阀侧压力室(43)内的压力。此外维持断流阀(40)的开阀侧压力室(44)内被降压的状态。从而经由隔膜(42)对阀体(41)在关闭的方向上施力，维持断流阀(40)关闭的状态。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统，特别是涉及设置于流体流路中的阀的开闭状态的控制。
背景技术
公知有利用氢气等燃料气体和空气等氧化气体来发电的燃料电池系统。燃料电池系统例如搭载于车辆等上而用作车辆行驶用马达的电源。当然燃料电池系统也可以用于车辆外。
燃料电池系统包括：燃料电池，使燃料气体和氧化气体反应而发电；和流体流路，向该燃料电池供给燃料气体、氧化气体等反应气体，并从燃料电池排出反应后的气体及生成水等。
在这种燃料电池系统中提出了与设置于流体流路中的阀相关的各种技术。
例如，在专利文献1(JP特开2004-6166号公报)中公开了如下技术：在反应气体的供给线和排出线中分别设置开闭阀，通过在燃料电池的发电运转停止时关闭开闭阀，而密闭燃料电池内部的反应气体空间。
发明内容
如上所述，在专利文献1中公开了通过在燃料电池的发电运转停止时关闭开闭阀而密闭燃料电池内部的反应气体空间的技术。然而，作为该开闭阀例如利用电磁阀时，如果为常开的电磁阀，则在燃料电池的发电停止期间为了关闭电磁阀而需要对电磁阀持续施加控制电压，另一方面，如果为常闭的电磁阀，则在燃料电池的发电期间为了打开电磁阀而需要对电磁阀持续施加控制电压，由于这些情况而无法忽视耗电方面的问题。
在这种背景下，本申请发明人进一步进行了与设置于燃料电池的流体流路中的阀的开闭状态的控制相关的研究开发。
本发明是在上述研究开发的过程中达成的，其目的在于提供一种与燃料电池系统中利用的阀的开闭状态的控制相关的改良技术。
为了实现上述目的，本发明的优选方式的燃料电池系统的特征在于，具有燃料电池、与燃料电池连接的流体流路以及设置在流体流路中的流体控制阀，上述流体控制阀包括：阀体，根据开阀用压力和闭阀用压力的压力差进行驱动；和压力室，向阀体施加开阀用压力或闭阀用压力，通过将上述压力室密闭来维持阀体的开闭状态。
在上述构成中，通过密闭压力室并维持该压力室内的压力来维持阀体的开闭状态，因此例如为了维持阀体的关闭状态，可以不必对该阀体持续施加控制电压等。因此例如可以降低用于阀的控制的耗电。
另外在上述构成中，流体控制阀包括与开阀用压力或闭阀用压力对应的压力室，但流体控制阀也可以包括与开阀用压力对应的压力室和与闭阀用压力对应的压力室这两个压力室。此外，对阀体施加的力中除了压力室内的压力之外，还可以包含从进入到流体控制阀中的流体直接承受的压力、设置于流体控制阀中的弹簧产生的弹力、因冻结等而要使阀体固定的冻结力等。
在优选的方式中其特征在于，上述流体控制阀在正常状态下成为开阀用压力和闭阀用压力中一方的压力大于另一方的压力的状态，在非正常状态下与上述另一方的压力对应的压力室被密闭而成为上述另一方的压力大于上述一方的压力的状态。
通过该构成，对于即使不持续施加控制电压等也可以维持正常状态的流体控制阀，在非正常状态下使用该流体控制阀时，通过密闭压力室来实现与非正常状态对应的压力差关系，因此即使不持续施加控制电压等也可以维持非正常状态。
在优选的方式中其特征在于，上述流体控制阀在正常状态下是开阀用压力大于闭阀用压力且阀体为打开状态的常开阀，设置在燃料电池的流体的入口侧和出口侧中的至少一方侧，在非正常状态下闭阀用压力大于开阀用压力且阀体为关闭状态，从而作为断流阀发挥作用。
在该构成中，在燃料电池的流体的入口侧和出口侧中的至少一方侧、优选在入口侧和出口侧双方，设置常开阀而作为断流阀。通过将常开阀用作断流阀，例如与利用常闭阀的情况相比，可以更切实地实现阀的打开状态。因此，作为在燃料电池的发电期间中维持打开状态的期间较长的氧化气体侧的断流阀，优选常开阀。
在优选的方式中其特征在于，上述流体控制阀具有两个压力室，分别为与开阀用压力对应的开阀侧压力室和与闭阀用压力对应的闭阀侧压力室。在该构成中，与仅具有开阀侧压力室和闭阀侧压力室中的任一个压力室的情况相比，可以提高通过压力差进行的控制的可靠性。
在优选的方式中其特征在于，还具有三通阀，该三通阀将上述流体控制伐的两个压力室中的一个压力室选择性地与流体流路连接，上述燃料电池系统利用经由三通阀传输的流体的压力来控制两个压力室内的压力。在优选的方式中其特征在于，上述三通阀在非控制状态下将上述流体控制阀的两个压力室中的一个压力室与流体流路连接，在控制状态下将上述流体控制阀的两个压力室中的另一方压力室与流体流路连接。在该构成中，非控制状态是指例如不需要对三通阀施加控制电压(通电)等的状态，控制状态是指例如对三通阀施加控制电压(通电)的状态。
在优选的方式中其特征在于，将上述流体控制阀的开阀用压力和闭阀用压力中在正常状态下较大一方的压力所对应的压力室与流体流路连接，并对该压力室内加压，从而维持该流体控制阀的正常状态。在优选的方式中其特征在于，对上述流体控制阀的两个压力室中的一个压力室内减压后对另一个压力室内加压，从而切换该流体控制阀的正常状态和非正常状态。
在优选的方式中其特征在于，具有：压缩机，使流体在上述流体流路中流通；和降压流路，连接上述流体控制阀的压力室和压缩机的上游侧，利用比上述压缩机的下游侧的压力小的上游侧的压力，对上述流体控制阀的压力室内减压。在该构成中，利用压缩机的上游侧的较小压力(例如负压)使压力室内减压，因此与例如通过大气开放使压力室内减压的情况相比，与减压相关的响应性得到提高。
在优选的方式中其特征在于，通过使压缩机停止并连接上述流体控制阀的压力室和流体流路，来对该流体控制阀的压力室内减压，其中上述压缩机用于使流体在上述流体流路中流通。通过该构成，可以实现例如省略了用于对流体控制阀的压力室进行减压的降压用阀的燃料电池系统。
在优选的方式中其特征在于，还具有降压用阀，用于对上述流体控制阀的压力室内减压，在上述流体控制阀的降压用阀异常时，使压缩机停止并连接该流体控制阀的压力室和流体流路，对压力室内减压。
为了实现上述目的，本发明的优选方式的燃料电池系统的特征在于，具有燃料电池、与燃料电池连接的流体流路以及设置在流体流路中的流体控制阀，上述流体控制阀具有根据开阀用压力和闭阀用压力的压力差进行驱动的阀体，在燃料电池的流体的入口侧和出口侧中的至少一方侧设置上述流体控制阀，通过在燃料电池的发电运转停止后使上述流体控制阀的阀体为关闭状态，而将燃料电池的入口侧和出口侧中的至少一方侧密封。
在优选的方式中其特征在于，上述流体控制阀利用在流体流路中流动的流体的压力，控制开阀用压力和闭阀用压力中的至少一方。
通过本发明提供一种与燃料电池系统中利用的阀的开闭状态的控制相关的改良技术。例如通过本发明的优选方式可以降低用于阀的控制的耗电。此外例如通过本发明的优选方式，即使不持续施加控制电压等也可以持续维持正常状态和非正常状态这两个状态。此外例如通过本发明的优选方式，与流体控制阀的压力室内的减压相关的响应性得到提高。此外例如通过本发明的优选方式，可以实现省略了用于对流体控制阀的压力室进行减压的降压用阀的燃料电池系统。
附图说明
图1是本发明的燃料电池系统的整体构成图。
图2是用于说明断流阀的结构的图。
图3是用于说明断流阀的开闭动作的图。
图4是用于说明加湿M旁通阀的结构的图。
图5是用于说明加湿M旁通阀的开闭动作的图。
图6是用于说明燃料电池系统的通常运转中的状态的图。
图7是用于说明燃料电池系统的停止指示时的状态的图。
图8是用于说明燃料电池系统的扫气中的状态的图。
图9是用于说明燃料电池系统的扫气后的状态的图。
图10是用于说明燃料电池系统的停止中的状态的图。
图11是用于说明燃料电池系统的开始指示时的状态的图。
图12是用于说明燃料电池系统的启动中的状态的图。
图13是用于说明降压动作的流程图。
图14是连接了空气压缩机的上游侧和降压用PSV的燃料电池系统的整体构成图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1表示本发明的燃料电池系统的优选实施方式，图1是其整体构成图。图1的燃料电池系统由燃料电池组10、流体流路20等构成，在流体流路20中设置有加湿模块旁通阀(加湿M旁通阀)30、入口断流阀40A、出口断流阀40B等。
燃料电池组10通过使包含氢气等的燃料气体和包含氧气等的氧化气体反应来发电。即，将燃料气体和氧化气体供给到燃料电池组10中，在燃料电池组10内的未图示的多个电池单元中使燃料气体和氧化气体反应而获得电能。电池单元例如为大致长方形状的板状的单元，将多个板状的电池单元层叠而形成燃料电池组10。另外，各电池单元例如也可以为圆筒状。
本实施方式的燃料电池系统例如搭载在车辆上，燃料电池组10用作车辆行驶用马达的电源。当然，本实施方式的燃料电池系统也可以组装到车辆以外的装置或系统中。
流体流路20作为向燃料电池组10供给反应气体的流路而发挥作用。即，经由流体流路20将一种反应气体(例如用作氧化气体的空气)供给到燃料电池组10内。此外，流体流路20作为从燃料电池组10内排出反应后的气体及生成水等的流路发挥作用。另外，在燃料电池组10上也连接有供给另一种反应气体(例如氢气)的流路，但在图1中省略了该流路的图示。
加湿M旁通阀30、入口断流阀40A、出口断流阀40B的各阀，作为调整流体流路20内的空气(大气)的流动的流体控制阀发挥作用。该三个阀各自经由压力控制流路70与三个PSV(Pressure SwitchingValve)连接。
即，加湿M旁通阀30与VbS、VbC、VbO这三个PSV连接。此外入口断流阀40A与ViS、ViC、ViO这三个PSV连接，出口断流阀40B与VoS、VoC、VoO这三个PSV连接。这些PSV经由压力控制流路70连接在流体流路20的上游侧、例如空气压缩机(AP)和加湿模块50之间等。此外，这些PSV例如由未图示的控制部控制。
加湿M旁通阀30、入口断流阀40A、出口断流阀40B由分别对应的PSV控制。在本实施方式中，根据燃料电池组10的状态等，控制加湿M旁通阀30、入口断流阀40A、出口断流阀40B的各阀。在之后说明与燃料电池组10的状态等对应的控制。
接下来说明流体流路20内的空气的流动。在流体流路20内流动的空气由空气压缩机(AP)取入到流体流路20内。空气压缩机例如经由空气净化器(未图示)等从大气中向流体流路20内取入空气。从空气压缩机排出的空气供给到加湿模块50、加湿M旁通阀30、燃料电池旁通阀80。
加湿模块50用于调整在流体流路20流动的空气的湿度。即，加湿模块50例如对空气加湿而使其成为适于燃料电池组10内的化学反应的湿度。调整了湿度的空气经由入口断流阀40A供给到燃料电池组10中。
也存在不经由加湿模块50就向燃料电池组10供给空气的路径。即，存在从空气压缩机经由加湿M旁通阀30向燃料电池组10供给空气的路径，经过该路径的空气未被加湿调整就被供给到燃料电池组10内。
向燃料电池旁通阀80供给的空气，并不向燃料电池组10供给，而是经由稀释器60释放到大气中。燃料电池旁通阀80用于控制向燃料电池组10供给的空气的压力(排出压力)。即，通过燃料电池旁通阀80的阀开度来调整压力计P1的位置上的流体流路20内的空气压力。另外，也可以通过从空气压缩机(AP)排出的空气流量来控制排出压力。当然，也可以利用燃料电池旁通阀80的阀开度和空气压缩机的空气流量双方来控制排出压力。
从燃料电池组10排出的气体(反应后的空气)被传送到空气调压阀90。空气调压阀90用于控制从燃料电池组10排出的空气的压力(背压)。即，通过空气调压阀90的阀开度来调整压力计P2的位置上的流体流路20内的空气的压力。背压例如被控制成为用于使燃料电池组10高效地发电的目标值。
并且，从空气调压阀90输出的空气经由出口断流阀40B、加湿模块50、稀释器60而释放到大气中。
接下来利用图2～图5详细说明加湿M旁通阀30、入口断流阀40A、出口断流阀40B。首先利用图2及图3说明入口断流阀40A、出口断流阀40B。
图2是用于说明断流阀40(图1的入口断流阀40A和出口断流阀40B)的结构的图。断流阀40是在正常状态下开阀力大于闭阀力而使阀体41为打开状态的常开阀。
断流阀40具有隔膜42，在该隔膜42的上面侧设置闭阀侧压力室43，在隔膜42的下面侧设置开阀侧压力室44。
隔膜42根据闭阀侧压力室43内的压力和开阀侧压力室44内的压力的压力差而沿着图的上下方向移位。例如在图2中，隔膜42的左右两端被固定，隔膜42的中央部分朝向上下弯曲地移位。当然，也可以采用隔膜42整体朝向上下移位的构成。隔膜42移位时，与隔膜42连接的阀体41也移位。结果通过隔膜42的移位来调整断流阀40的阀开度。
例如，通过隔膜42的移位朝上驱动阀体41，从而将从流体流路20向断流阀40的入口46流动的空气从断流阀40的出口47向流体流路20排出。另一方面，通过隔膜42的移位朝下驱动阀体41而堵住出口47，从而隔断空气从入口46侧的流体流路20向出口47侧的流体流路20的流动。
另外，在隔膜42的下面侧设置有弹簧45，对隔膜42施加朝上的弹力。
也可以隔开压力室内和外部而设置分隔壁，并将根据压力室内外的压力差而移动的分隔壁与阀体41连接。此时，阀体41与根据压力差移动的分隔壁连动地驱动，从而改变流体流路20的开度。
闭阀侧压力室43内的压力和开阀侧压力室44内的压力由三个PSV控制。即，断流阀40为入口断流阀(图1的标号40A)时，通过ViS、ViC、ViO这三个PSV控制各压力室内的压力。此外，断流阀40为出口断流阀(图1的标号40B)时，通过VoS、VoC、VoO这三个PSV控制各压力室内的压力。
ViS(或VoS)是3Way(三通)式的PSV，作为将闭阀侧压力室43和开阀侧压力室44这两个压力室中的一个压力室选择性地与流体流路20连接的三通阀发挥作用。即，通过ViS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往闭阀侧压力室43的压力控制流路70或通往开阀侧压力室44的压力控制流路70。
ViS例如是电磁阀，通过通电而改变连接状态。ViS在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下，选择开阀侧压力室44。即，在非通电状态下，通过ViS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往开阀侧压力室44的压力控制流路70。另一方面，ViS在控制状态即被通电的状态(通电状态)下，选择闭阀侧压力室43。即，在通电状态下，通过ViS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往闭阀侧压力室43的压力控制流路70。
ViC(或VoC)为2Way(二通)式的PSV，作为用于对闭阀侧压力室43内减压的降压阀发挥作用。ViC的一侧与通往闭阀侧压力室43的压力控制流路70连接，ViC的另一侧大气开放。
ViC例如是电磁阀，通过通电而改变开闭状态。ViC在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下维持闭阀状态。从而在ViC为非通电状态的情况下连接闭阀侧压力室43内和大气的流路被隔断。另一方面，ViC在控制状态即被通电的状态(通电状态)下开阀。从而在ViC为通电状态的情况下形成连接闭阀侧压力室43内和大气的流路。
ViO(或VoO)为2Way(二通)式的PSV，作为用于对开阀侧压力室44内减压的降压阀发挥作用。ViO的一侧与通往开阀侧压力室44的压力控制流路70连接，ViO的另一侧大气开放。
ViO例如是电磁阀，通过通电而改变开闭状态。ViO在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下维持闭阀状态。从而在ViO为非通电状态的情况下连接开阀侧压力室44内和大气的流路被隔断。另一方面，ViO在控制状态即被通电的状态(通电状态)下开阀。从而在ViO为通电状态的情况下形成连接开阀侧压力室44内和大气的流路。
在用于说明本实施方式的各图中，表示ViS(VoS)、ViC(VoC)、ViO(VoO)的多个三角形中，涂黑的三角形表示关闭了压力控制流路70的状态，未涂黑的三角形表示打开了压力控制流路70的状态。
例如，在图2所示的各三角形的涂黑状态中，表示ViS(或VoS)关闭通往闭阀侧压力室43的压力控制流路70而连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往开阀侧压力室44的压力控制流路70的状态(非通电状态)。此外在图2中，表示ViC(或VoC)的三角形被涂黑，这表示ViC(或VoC)关闭的状态(非通电状态)。此外在图2中，表示ViO(或VoO)的三角形被涂黑，这表示ViO(或VoO)也关闭的状态(非通电状态)。
图3是用于说明断流阀40(图1的入口断流阀40A和出口断流阀40B)的开闭动作的图。
图3(A)是用于说明断流阀40的开阀动作的图。即，是用于说明使下降而处于关闭状态的阀体41朝上移动而开阀时的动作的图。
将断流阀40开阀时，ViS(或VoS)为非通电状态，开阀侧压力室44和流体流路(图1的标号20)连接。此外，ViO(或VoO)为非通电状态，连接开阀侧压力室44内和大气的流路被隔断。进而，ViC(或VoC)为通电状态，形成连接闭阀侧压力室43内和大气的流路，对闭阀侧压力室43降压。
在该状态下向断流阀40的阀体41作用如下的力。首先，设空气压缩机(图1的AP)的排气压为P1、隔膜42的面积为A1时，由于开阀侧压力室44和流体流路(图1的标号20)连接，因此开阀侧压力室44内被加压而使压力成为P1，经由隔膜42对阀体41作用朝上的力P1A1。
此外，从断流阀40的入口46进入空气(压力P1)而直接向阀体41施力，因此在设阀体41的受压面积为A2时，对阀体41作用朝下的力P1A2。此外，设燃料电池组(图1的标号10)内的负压为P2时该负压从断流阀40的出口47向阀体41施力，因此在设阀体41的受压面积为A2时，对阀体41作用朝下的力P2A2。
进而，通过弹簧45经由隔膜42对阀体41施加朝上的力FS，此外考虑到通过冻结等使阀体41固定到出口47的部分的力，对阀体41作用朝下的冻结力F1。
因此，为了使阀体41朝上移动而开阀，只要使在阀体41的上下方向作用的力的关系成为P1A1+FS＞P1A2+P2A2+F1即可。例如控制空气的排出压力P1等以使该力的关系成立。
图3(B)是用于说明断流阀40的闭阀动作的图。即，是用于说明使上升而处于打开状态的阀体41朝下移动而闭阀时的动作的图。
将断流阀40闭阀时，ViS(或VoS)为通电状态，闭阀侧压力室43和流体流路(图1的标号20)连接。此外，ViC(或VoC)为非通电状态，连接闭阀侧压力室43内和大气的流路被隔断。进而，ViO(或VoO)为通电状态，形成连接开阀侧压力室44内和大气的流路，对开阀侧压力室44降压。
在该状态下向断流阀40的阀体41作用如下的力。首先，设空气压缩机(图1的AP)的排气压为P1、隔膜42的面积为A1时，由于闭阀侧压力室43和流体流路(图1的标号20)连接，因此闭阀侧压力室43内被加压而使压力成为P1，经由隔膜42对阀体41作用朝下的力P1A1。
此外，从断流阀40的入口46进入空气(压力P1)而直接向阀体41施力，因此在设阀体41的受压面积为A2时，对阀体41作用朝上的力P1A2。进而，通过弹簧45经由隔膜42对阀体41施加朝上的力FS。
因此，为了使阀体41朝下移动而闭阀，只要使在阀体41的上下方向作用的力的关系成为P1A1＞P1A2+FS即可。例如控制空气的排出压力P1等以使该力的关系成立。
另外在图2及图3中对利用了两个压力室的断流阀40进行了说明，但压力室例如也可以仅为闭阀侧压力室43。即，也可以构成为，在关闭断流阀40时，对闭阀侧压力室43加压而使朝下移动阀体41的力的关系成立，此外，在打开断流阀40时，对闭阀侧压力室43降压，使通过弹簧45的力、从入口46进入的空气的压力而朝上移动阀体41的力的关系成立。
接下来利用图4及图5说明加湿M旁通阀30。图4是用于说明加湿M旁通阀30的结构的图。加湿M旁通阀30是在正常状态下闭阀力大于开阀力而使阀体31为关闭状态的常闭阀。
加湿M旁通阀30具有隔膜32，在该隔膜32的上面侧设置闭阀侧压力室33，在隔膜32的下面侧设置开阀侧压力室34。
隔膜32根据闭阀侧压力室33内的压力和开阀侧压力室34内的压力的压力差而沿着图的上下方向移位。例如在图4中，隔膜32的左右两端被固定，隔膜32的中央部分朝向上下弯曲地移位。当然，也可以采用隔膜32整体朝向上下移位的构成。隔膜32移位时，与隔膜32连接的阀体31也移位。结果通过隔膜32的移位来调整加湿M旁通阀30的阀开度。
例如，通过隔膜32的移位朝上驱动阀体31，从而将从流体流路20向加湿M旁通阀30的入口36流动的空气从加湿M旁通阀30的出口37向流体流路20排出。另一方面，通过隔膜32的移位朝下驱动阀体31而堵住出口37，从而隔断空气从入口36侧的流体流路20向出口37侧的流体流路20的流动。
另外，在隔膜32的上面侧设置有弹簧35，对隔膜32施加朝下的弹力。
闭阀侧压力室33内的压力和开阀侧压力室34内的压力由三个PSV控制。即，通过VbS、VbC、VbO这三个PSV控制各压力室内的压力。
VbS是3Way(三通)式的PSV，作为将闭阀侧压力室33和开阀侧压力室34这两个压力室中的一个压力室选择性地与流体流路20连接的三通阀发挥作用。即，通过VbS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往闭阀侧压力室33的压力控制流路70或通往开阀侧压力室34的压力控制流路70。
VbS例如是电磁阀，通过通电而改变连接状态。VbS在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下，选择闭阀侧压力室33。即，在非通电状态下，通过VbS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往闭阀侧压力室33的压力控制流路70。另一方面，VbS在控制状态即被通电的状态(通电状态)下，选择开阀侧压力室34。即，在通电状态下，通过VbS连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往开阀侧压力室34的压力控制流路70。
VbC为2Way(二通)式的PSV，作为用于对闭阀侧压力室33内减压的降压阀发挥作用。VbC的一侧与通往闭阀侧压力室33的压力控制流路70连接，VbC的另一侧大气开放。
VbC例如是电磁阀，通过通电而改变开闭状态。VbC在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下维持闭阀状态。从而在VbC为非通电状态的情况下连接闭阀侧压力室33内和大气的流路被隔断。另一方面，VbC在控制状态即被通电的状态(通电状态)下开阀。从而在VbC为通电状态的情况下形成连接闭阀侧压力室33内和大气的流路。
VbO为2Way(二通)式的PSV，作为用于对开阀侧压力室34内减压的降压阀发挥作用。VbO的一侧与通往开阀侧压力室34的压力控制流路70连接，VbO的另一侧大气开放。
VbO例如是电磁阀，通过通电而改变开闭状态。VbO在非控制状态即未被通电的状态(非通电状态)下维持闭阀状态。从而在VbO为非通电状态的情况下连接开阀侧压力室34内和大气的流路被隔断。另一方面，VbO在控制状态即被通电的状态(通电状态)下开阀。从而在VbO为通电状态的情况下形成连接开阀侧压力室34内和大气的流路。
在用于说明本实施方式的各图中，表示VbS、VbC、VbO的多个三角形中，涂黑的三角形表示关闭了压力控制流路70的状态，未涂黑的三角形表示打开了压力控制流路70的状态。
例如，在图4所示的各三角形的涂黑状态中，表示了VbS关闭通往开阀侧压力室34的压力控制流路70而连接通往流体流路20的压力控制流路70和通往闭阀侧压力室33的压力控制流路70的状态(非通电状态)。此外在图4中，表示VbC的三角形被涂黑，这表示VbC关闭的状态(非通电状态)。此外在图4中，表示VbO的三角形被涂黑，这表示VbO也关闭的状态(非通电状态)。
图5是用于说明加湿M旁通阀30的开闭动作的图。图5(A)是用于说明加湿M旁通阀30的开阀动作的图。即，是用于说明使下降而处于关闭状态的阀体31朝上移动而开阀时的动作的图。
将加湿M旁通阀30开阀时，VbS为通电状态，开阀侧压力室34和流体流路(图1的标号20)连接。此外，VbO为非通电状态，连接开阀侧压力室34内和大气的流路被隔断。进而，VbC为通电状态，形成连接闭阀侧压力室33内和大气的流路，对闭阀侧压力室33降压。
在该状态下向加湿M旁通阀30的阀体31作用如下的力。首先，设空气压缩机(图1的AP)的排气压为P1、隔膜32的面积为A1时，由于开阀侧压力室34和流体流路(图1的标号20)连接，因此开阀侧压力室34内被加压而使压力成为P1，经由隔膜32对阀体31作用朝上的力P1A1。
此外，从加湿M旁通阀30的入口36进入空气(压力P1)而直接向阀体31施力，因此在设阀体31的受压面积为A2时，对阀体31作用朝下的力P1A2。此外，通过弹簧35经由隔膜32对阀体31施加朝下的力FS，此外考虑到通过冻结等使阀体31固定到出口37的部分的力，对阀体31作用朝下的冻结力F1。
因此，为了使阀体31朝上移动而开阀，只要使在阀体31的上下方向作用的力的关系成为P1A1＞P1A2+FS+F1即可。例如控制空气的排出压力P1等以使该力的关系成立。
图5(B)是用于说明加湿M旁通阀30的闭阀动作的图。即，是用于说明使上升而处于打开状态的阀体31朝下移动而闭阀时的动作的图。
将加湿M旁通阀30闭阀时，VbS为通电状态，闭阀侧压力室33和流体流路(图1的标号20)连接。此外，VbC为非通电状态，连接闭阀侧压力室33内和大气的流路被隔断。进而，VbO为通电状态，形成连接开阀侧压力室34内和大气的流路，对开阀侧压力室34降压。
在该状态下向加湿M旁通阀30的阀体31作用如下的力。首先，设空气压缩机(图1的AP)的排气压为P1、隔膜32的面积为A1时，由于闭阀侧压力室33和流体流路(图1的标号20)连接，因此闭阀侧压力室33内被加压而使压力成为P1，经由隔膜32对阀体31作用朝下的力P1A1。
此外，从加湿M旁通阀30的入口36进入空气(压力P1)而直接向阀体31施力，因此在设阀体31的受压面积为A2时，对阀体31作用朝上的力P1A2。进而，通过弹簧35经由隔膜32对阀体31施加朝下的力FS。
因此，为了使阀体31朝下移动而闭阀，只要使在阀体31的上下方向作用的力的关系成为FS+P1A1＞P1A2即可。例如控制空气的排出压力P1等以使该力的关系成立。
另外在图4及图5中对利用了两个压力室的加湿M旁通阀30进行了说明，但压力室例如也可以仅为开阀侧压力室34。即，也可以构成为，在打开加湿M旁通阀30时，对开阀侧压力室34加压而使朝上移动阀体31的力的关系成立，此外，在关闭加湿M旁通阀30时，对开阀侧压力室34降压，使通过弹簧35的力等而朝下移动阀体31的力的关系成立。
在本实施方式中，根据燃料电池组10的状态等来控制加湿M旁通阀30、入口断流阀40A、出口断流阀40B的各阀。在此，利用图6～图12说明与燃料电池组10的状态等对应的各阀的控制。另外，图6～图12的各图是在图1所示的燃料电池系统的整体构成图中示出了流体流路20内的空气流动的图。因此对于已经利用图1说明的部分(构成)省略说明。
图6是用于说明图1的燃料电池系统的通常运转中的状态的图。通常运转中的燃料电池系统是使燃料电池组10发电的状态。即，向燃料电池组10供给加湿后的空气，此外从燃料电池组10排出反应后的空气。
在通常运转中，加湿M旁通阀30为关闭状态，入口断流阀40A和出口断流阀40B均为打开状态。此外，空气压缩机(AP)运转，从空气压缩机排出的空气被供给到加湿模块50、加湿M旁通阀30、燃料电池旁通阀80。
从空气压缩机供给到加湿模块50的空气由加湿模块50加湿后，经由打开状态的入口断流阀40A供给到燃料电池组10。此外，从空气压缩机供给到加湿M旁通阀30的空气，由于加湿M旁通阀30为关闭状态，因此被隔断。另外，燃料电池旁通阀80也为关闭状态，从而隔断了空气的流动。
从燃料电池组10排出的反应后的空气，经过用于调整背压的空气调压阀90和打开状态的出口断流阀40B，进而经由加湿模块50、稀释器60而释放到大气中。
在通常运转中，用于控制入口断流阀40A的ViS、ViC、ViO均为非通电状态。即，为通过ViS选择了开阀侧压力室(图2的标号44)的状态，此外为ViC和ViO关闭的状态。在该状态下，通过从空气压缩机排出的空气的排出压力对入口断流阀40A的开阀侧压力室内加压，向打开阀体(图2的标号41)的方向施力。此外，入口断流阀40A内的弹簧(图2的标号45)也向打开阀体的方向施力，进而从入口断流阀40A的入口(图2的标号46)进入的空气也向打开阀体的方向施力。因此，在ViS、ViC、ViO均为非通电状态时，可以维持入口断流阀40A为打开状态、即维持正常状态。
此外在通常运转中，用于控制出口断流阀40B的VoS、VoC、VoO也均为非通电状态。并且通过与入口断流阀40A的情况相同的理由，在VoS、VoC、VoO均为非通电状态时，可以维持出口断流阀40B为打开状态、即维持正常状态。
进而在通常运转中，用于控制加湿M旁通阀30的VbS、VbC、VbO均为非通电状态。即，为通过VbS选择了闭阀侧压力室(图4的标号33)的状态，此外为VbC和VbO关闭的状态。在该状态下，通过从空气压缩机排出的空气的排出压力对加湿M旁通阀30的闭阀侧压力室内加压，向关闭阀体(图4的标号31)的方向施力。此外，加湿M旁通阀30内的弹簧(图4的标号35)也向关闭阀体的方向施力，进而从加湿M旁通阀30的入口(图4的标号36)进入的空气也向关闭阀体的方向施力。因此，在VbS、VbC、VbO均为非通电状态时，可以维持加湿M旁通阀30为关闭状态、即维持正常状态。
图7是用于说明图1的燃料电池系统的停止指示时的状态的图。该状态例如是从通常运转中的状态(图6)由用户等进行了使燃料电池系统的运转停止的操作时的状态。
在停止指示时，加湿M旁通阀30从关闭状态切换控制为打开状态。使加湿M旁通阀30开阀的动作如上所述(参照图5)。即，VbS被通电，连接开阀侧压力室(图5的标号34)和流体流路20。此外，VbO为非通电状态，连接开阀侧压力室内和大气的流路被隔断。进而VbC被通电，对闭阀侧压力室(图5的标号33)降压。从而加湿M旁通阀30开阀。加湿M旁通阀30开阀后，从空气压缩机排出的空气经由加湿M旁通阀30供给到燃料电池组10。
在停止指示时，入口断流阀40A和出口断流阀40B均与通常运转中(参照图6)相同而为打开状态。此外，用于控制入口断流阀40A的ViS、ViC、ViO均为非通电状态，用于控制出口断流阀40B的VoS、VoC、VoO也均为非通电状态。
从空气压缩机供给到加湿模块50的空气由加湿模块50加湿后，经由打开状态的入口断流阀40A供给到燃料电池组10。另外，燃料电池旁通阀80为关闭状态而隔断了空气的流动。
从燃料电池组10排出的反应后的空气，经过用于调整背压的空气调压阀90和打开状态的出口断流阀40B，进而经由加湿模块50、稀释器60而释放到大气中。
图8是用于说明图1的燃料电池系统的扫气中的状态的图。例如为了排出燃料电池组10内的生成水等而执行扫气。其执行时间例如为从停止指示时的状态(图7)开始到实际停止燃料电池系统的运转为止的期间。
在扫气中，入口断流阀40A从打开状态切换控制为关闭状态。使入口断流阀40A闭阀的动作如上所述(参照图3)。即，ViS被通电，连接闭阀侧压力室(图3的标号43)和流体流路20。此外，ViC为非通电状态，连接闭阀侧压力室内和大气的流路被隔断。进而ViO被通电，对开阀侧压力室(图3的标号44)降压。入口断流阀40A关闭后，经由入口断流阀40A向燃料电池组10供给的空气的流动被隔断。
在扫气中，加湿M旁通阀30与停止指示时(参照图7)相同而处于开阀的状态。此外，用于控制加湿M旁通阀30的VbS、VbC为通电状态，VbO为非通电状态。加湿M旁通阀30开阀，因此从空气压缩机排出的空气经由加湿M旁通阀30供给到燃料电池组10。
此外在扫气中，出口断流阀40B也与停止指示时(参照图7)相同而处于开阀状态。用于控制出口断流阀40B的VoS、VoC、VoO均为非通电状态。出口断流阀40B开阀，因此从燃料电池组10排出的空气经过空气调压阀90和打开状态的出口断流阀40B，进而经由加湿模块50、稀释器60而释放到大气中。
此外在扫气中，为了从燃料电池组10内高效地排出生成水等，而优选空气调压阀90为全开状态。另外，燃料电池旁通阀80为关闭状态而隔断了空气的流动。
图9是用于说明图1的燃料电池系统的扫气后的状态的图。该状态为扫气(图8)刚刚结束后的状态。
在扫气后，加湿M旁通阀30从打开状态切换控制为关闭状态。使加湿M旁通阀30闭阀的动作如上所述(参照图5)。即，VbS为非通电状态，连接闭阀侧压力室(图5的标号33)和流体流路20。此外，VbC为非通电状态，连接闭阀侧压力室内和大气的流路被隔断。进而VbO被通电，对开阀侧压力室(图5的标号34)降压。加湿M旁通阀30关闭后，经由加湿M旁通阀30向燃料电池组10供给的空气的流动被隔断。
此外在扫气后，出口断流阀40B从打开状态切换控制为关闭状态。使出口断流阀40B闭阀的动作如上所述(参照图3)。即，VoS被通电，连接闭阀侧压力室(图3的标号43)和流体流路20。此外，VoC为非通电状态，连接闭阀侧压力室内和大气的流路被隔断。进而VoO被通电，对开阀侧压力室(图3的标号44)降压。
此外在扫气后，入口断流阀40A与扫气中(参照图8)相同而处于关闭状态。用于控制入口断流阀40A的ViS、ViO为通电状态，ViC为非通电状态。入口断流阀40A关闭，因此经由入口断流阀40A向燃料电池组10供给的空气的流动被隔断。
另外在扫气后的状态下，空气压缩机(AP)运转，加湿M旁通阀30的闭阀侧压力室、入口断流阀40A的闭阀侧压力室、出口断流阀40B的闭阀侧压力室，通过从空气压缩机排出的空气的排出压力而被加压。另外，燃料电池旁通阀80为关闭状态而隔断了空气的流动。
图10是用于说明图1的燃料电池系统的停止中的状态的图。该状态为从扫气刚刚结束后(刚刚停止后)到进行下一次运转指示为止的期间的状态。
在停止中，入口断流阀40A和出口断流阀40B均维持为关闭状态。在本实施方式中，为了将入口断流阀40A和出口断流阀40B维持为关闭状态，将闭阀侧压力室(图2的标号43)密闭而维持闭阀侧压力室内的压力。用于维持压力并密闭的动作如下。
首先，从扫气后(图9)的状态、即通过从空气压缩机排出的空气的排出压力对入口断流阀40A的闭阀侧压力室加压的状态，停止ViS的通电。从而与入口断流阀40A的闭阀侧压力室连接的控制流路70被封闭。此时ViC为非通电状态，连接入口断流阀40A的闭阀侧压力室和大气的流路也被隔断。因此，入口断流阀40A的闭阀侧压力室维持被加压的状态而被密闭。
其后，空气压缩机停止，对ViO的通电也停止。ViS和ViO均变为非通电状态后，入口断流阀40A的开阀侧压力室和流体流路得以连接。但是，由于空气压缩机停止，流体流路20内也成为大气压，因此入口断流阀40A的开阀侧压力室内未被加压。另外，也可以在空气压缩机停止后，将ViO通电，对入口断流阀40A的开阀侧压力室内降压。
通过以上动作，如图10所示，使ViS、ViC、ViO为非通电状态，并维持入口断流阀40A的闭阀侧压力室内被加压的状态，此外维持入口断流阀40A的开阀侧压力室内被降压的状态(大气压的状态)。因此，通过入口断流阀40A的闭阀侧压力室内和开阀侧压力室内的压力差而产生使阀体(图2的标号41)向关闭的方向移动的力，该力比例如弹簧(图3的标号45)产生的力大时，入口断流阀40A维持为关闭状态。此外如上所述(参照图3)，也可以向入口断流阀40A施加燃料电池组内的负压、冻结力等使阀体向关闭方向移动的力。
关于出口断流阀40B，也可以通过与入口断流阀40A的情况相同的动作而维持关闭状态。即，从扫气后(图9)的状态停止VoS的通电，使空气压缩机停止，并停止对VoO的通电，从而如图10所示使VoS、VoC、VoO为非通电状态，并可以将出口断流阀40B维持为关闭状态。
这样一来，在本实施方式中，ViS、ViC、ViO均为非通电状态时，可以将入口断流阀40A维持为关闭状态、即非正常状态。此外在VoS、VoC、VoO均为非通电状态时，可以将出口断流阀40B维持为关闭状态、即非正常状态。
此外在停止中，加湿M旁通阀30为关闭状态。加湿M旁通阀30在扫气后(图9)的状态下关闭，此时VbO被通电，对开阀侧压力室降压。并且如图10所示在停止中，VbO的通电被停止，VbS、VbC、VbO均变为非通电状态。另外如图10所示，在空气压缩机停止的状态下，加湿M旁通阀30的闭阀侧压力室未被加压，因此加湿M旁通阀30的开阀侧压力室和闭阀侧压力室均成为大气压的状态。因此，通过弹簧(图4的标号35)的力维持加湿M旁通阀30关闭的状态(正常状态)。此外如上所述(参照图5)，也可以向加湿M旁通阀30施加燃料电池组内的负压、冻结力等使阀体向关闭方向移动的力。
这样一来在本实施方式中，图10所示的9个PSV均为非通电状态时，可以将入口断流阀40A、出口断流阀40B、加湿M旁通阀30这三个阀均维持关闭状态。
图11是用于说明图1的燃料电池系统的开始指示时的状态的图。该状态例如是从停止中的状态(图10)由用户等进行了使燃料电池系统的运转开始的操作时的状态。
在该开始指示时，进行用于使入口断流阀40A和出口断流阀40B开阀的准备动作。即，将ViC通电，对在停止中的状态(图10)下保持加压状态的入口断流阀40A的闭阀侧压力室降压。此外，将VoC通电，对在停止中的状态(图10)下保持加压状态的出口断流阀40B的闭阀侧压力室降压。
另外在开始指示时，加湿M旁通阀30仍为停止中的状态(图10)而为关闭状态，此外空气压缩机也为停止的状态。
图12是用于说明图1的燃料电池系统的启动中的状态的图。该状态是从开始指示的状态(图11)到开始燃料电池系统的通常运转为止的期间的状态。
在该启动中的状态中，使开始指示时的状态(图11)下停止的空气压缩机(AP)开始运转，从空气压缩机排出的空气经由加湿模块50供给到入口断流阀40A，此外也向加湿M旁通阀30、燃料电池旁通阀80供给。另外，根据燃料电池旁通阀80的阀开度而适当控制从空气压缩机排出的空气的排出压力。经过了燃料电池旁通阀80的空气经由稀释器60而释放到大气中。
这样一来，在启动中的状态下空气压缩机动作，使空气开始在流体流路内流动。并且通过该空气的排出压力，将入口断流阀40A和出口断流阀40B均从关闭状态切换到打开状态。
使入口断流阀40A和出口断流阀40B开阀的动作如上所述(参照图3)。即，ViS(或VoS)为非通电状态，开阀侧压力室(图3的标号44)和流体流路20得以连接。此外，ViO(或VoO)为非通电状态，连接开阀侧压力室和大气的流路被隔断。进而，ViC(或VoC)被通电，对闭阀侧压力室(图3的标号43)降压。从而入口断流阀40A和出口断流阀40B开阀。其后，转移到图6所示的通常运转中的状态。
即，如图6所示，入口断流阀40A和出口断流阀40B开阀后，经由入口断流阀40A将空气供给到燃料电池组10，此外从燃料电池组10排出的反应后的空气经空气调压阀90而前进到出口断流阀40B，并通过打开状态的出口断流阀40B。另外在通常运转中，图6所示的所有PSV成为非通电状态。即，在启动中(图12)通电的ViC和VoC的通电被停止。
以上利用图6～图12进行了说明，在本实施方式中根据燃料电池组10的状态等来控制各阀。另外在以上说明的控制中，例如在图11所示的开始指示时的控制中，将ViC通电而对入口断流阀40A的闭阀侧压力室降压，此外将VoC通电而对出口断流阀40B的闭阀侧压力室降压。在本实施方式中，可以在关闭ViC、VoC的情况下对闭阀侧压力室降压。
图13是用于确认入口断流阀(图1的标号40A)的闭阀侧压力室的降压动作的流程图。首先，从控制部等发出入口断流阀的开阀指令时(S1301)，确认入口断流阀的闭阀侧压力室(图2的标号43)是否被加压(S1302)。如果闭阀侧压力室被加压，则省略降压处理，而前进到S1307进行开阀动作。
如果闭阀侧压力室未被加压，则确认是否可以利用作为降压用阀的ViC(S1303)。如果可以利用ViC，则将ViC通电而对闭阀侧压力室降压(S1306)。
与之相对，例如在用于将ViC通电的配线等中产生断线等时，ViC处于故障等状态而判定为不可利用。另外在本实施方式中，在不存在ViC的情况下，即例如在图1所示的ViC的位置中压力控制流路70总是关闭的状态下，也可以通过以下动作对入口断流阀的闭阀侧压力室降压。
ViC因故障或不存在等理由而无法利用时，将空气压缩机停止(S1304)。并且将ViS通电而连接闭阀侧压力室和流体流路。此时，空气压缩机停止，流体流路内成为大气压，因此通过连接闭阀侧压力室和流体流路而对闭阀侧压力室降压(S1305)。
闭阀侧压力室的降压结束后，停止ViS的通电(S1307)。ViS成为非通电状态从而开阀侧压力室和流体流路得以连接。在该状态下，通过使空气压缩机运转而对开阀侧压力室加压(S1308)，在该开阀侧压力室和降压后的闭阀侧压力室之间产生压力差，使入口断流阀开阀(S1309)。
如图13所示，不利用ViC也可以对入口断流阀的闭阀侧压力室降压。该降压处理的动作可以应用于入口断流阀的开阀侧压力室、其他阀的压力室的降压。即，使空气压缩机停止后，使VbS、ViS、VoS适当动作，而将需要降压的压力室和流体流路连接即可。
此外在图1所示的燃料电池系统中，降压用的PSV(VbC、VbO、ViC、ViO、VoC、VoO)各自的一侧与通往压力室的压力控制流路70连接，而另一侧大气开放。该降压用的PSV的另一侧也可以与空气压缩机的上游侧连接。
图14是将空气压缩机的上游侧和降压用PSV连接的燃料电池系统的整体构成图。图14的燃料电池系统中，降压用的PSV(VbC、VbO、ViC、ViO、VoC、VoO)的另一侧经由压力控制流路70连接到空气压缩机(AP)的上游侧。
空气压缩机经由空气净化器100从大气中将空气取入到流体流路20内。空气压缩机动作时，在空气压缩机的下游侧(压力计P 1侧)产生排出压力。另一方面，在空气压缩机的上游侧(空气净化器100侧)产生负压。
在图1所示的燃料电池系统中，将降压用的PSV通电而形成连接与该PSV对应的压力室和大气的流路，对该压力室进行降压。
与之相对，在图14所示的燃料电池系统中，利用在空气压缩机的上游侧产生的负压来进行压力室的降压。即，将降压用的PSV通电而形成连接与该PSV对应的压力室和空气压缩机的上游侧的流路，利用在空气压缩机的上游侧产生的负压来对压力室降压。因此与通过大气开放进行降压的情况相比，提高了与降压(减压)相关的响应性，进而提高了断流阀的响应性。
另外在图14的构成中，与空气压缩机的上游侧连接的压力控制流路70优选连接在靠近空气压缩机的位置上。此外，图14所示的燃料电池系统的其他部分(构成)与图1所示的燃料电池系统相同，因此省略说明。
以上说明了本发明的优选实施方式，但上述实施方式只是单纯的示例，并不用于限定本发明的范围。本发明在不脱离其本质的范围内包括各种变形方式。

Claims (13)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，
具有燃料电池、与燃料电池连接的流体流路以及设置在流体流路中的流体控制阀，
所述流体控制阀包括：阀体，根据开阀用压力和闭阀用压力的压力差进行驱动；和压力室，向阀体施加开阀用压力或闭阀用压力，
通过将所述压力室密闭来维持阀体的开闭状态。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述流体控制阀在正常状态下成为开阀用压力和闭阀用压力中一方的压力大于另一方的压力的状态，在非正常状态下与所述另一方的压力对应的压力室被密闭而成为所述另一方的压力大于所述一方的压力的状态。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述流体控制阀在正常状态下是开阀用压力大于闭阀用压力且阀体为打开状态的常开阀，设置在燃料电池的流体的入口侧和出口侧中的至少一方侧，在非正常状态下闭阀用压力大于开阀用压力且阀体为关闭状态，从而作为断流阀发挥作用。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述流体控制阀具有两个压力室，分别为与开阀用压力对应的开阀侧压力室和与闭阀用压力对应的闭阀侧压力室。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有三通阀，该三通阀将所述流体控制伐的两个压力室中的一个压力室选择性地与流体流路连接，所述燃料电池系统利用经由三通阀传输的流体的压力来控制两个压力室内的压力。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述三通阀在非控制状态下将所述流体控制阀的两个压力室中的一个压力室与流体流路连接，在控制状态下将所述流体控制阀的两个压力室中的另一方压力室与流体流路连接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
将所述流体控制阀的开阀用压力和闭阀用压力中在正常状态下较大一方的压力所对应的压力室与流体流路连接，并对该压力室内加压，从而维持该流体控制阀的正常状态。
8.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，
对所述流体控制阀的两个压力室中的一个压力室内减压后对另一个压力室内加压，从而切换该流体控制阀的正常状态和非正常状态。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
具有：压缩机，使流体在所述流体流路中流通；和降压流路，连接所述流体控制阀的压力室和压缩机的上游侧，
利用比所述压缩机的下游侧的压力小的上游侧的压力，对所述流体控制阀的压力室内减压。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
通过使压缩机停止并连接所述流体控制阀的压力室和流体流路，来对该流体控制阀的压力室内减压，其中所述压缩机用于使流体在所述流体流路中流通。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有降压用阀，用于对所述流体控制阀的压力室内减压，
在所述流体控制阀的降压用阀异常时，使压缩机停止并连接该流体控制阀的压力室和流体流路，对压力室内减压。
12.一种燃料电池系统，其特征在于，
具有燃料电池、与燃料电池连接的流体流路以及设置在流体流路中的流体控制阀，
所述流体控制阀具有根据开阀用压力和闭阀用压力的压力差进行驱动的阀体，
在燃料电池的流体的入口侧和出口侧中的至少一方侧设置所述流体控制阀，通过在燃料电池的发电运转停止后使所述流体控制阀的阀体为关闭状态，而将燃料电池的入口侧和出口侧中的至少一方侧密封。
13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述流体控制阀利用在流体流路中流动的流体的压力，控制开阀用压力和闭阀用压力中的至少一方。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106941183A (zh) * 2015-09-08 2017-07-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池车辆
CN114616701A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 罗伯特·博世有限公司 用于运行燃料电池系统的方法、截止阀以及燃料电池堆

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4894481B2 (ja) 2006-11-28 2012-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5024295B2 (ja) 2006-12-07 2012-09-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5040411B2 (ja) * 2007-04-18 2012-10-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR101124985B1 (ko) * 2009-06-19 2012-03-27 현대자동차주식회사 연료전지 스택용 통합형 밸브 장치
US8920996B2 (en) 2010-05-11 2014-12-30 Dcns Systems and methods for regulating fuel cell air flow during low loads or cold temperature operation
JP2011249151A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
US9853304B2 (en) * 2012-12-28 2017-12-26 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for the same

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3159506A (en) * 1961-03-31 1964-12-01 Gen Electric Gaseous fuel generator for fuel cells
JPS63151779A (ja) * 1986-12-12 1988-06-24 泰平電機株式会社 車両用扉開閉装置における半自動弁
JPH0815541B2 (ja) * 1988-06-24 1996-02-21 富士通株式会社 制御機能付きバルブ及び減圧室のリーク方法
JP3288442B2 (ja) * 1992-09-08 2002-06-04 富士通株式会社 エアオペレートバルブ
JP2000003717A (ja) * 1998-06-13 2000-01-07 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
JP2000161509A (ja) 1998-11-24 2000-06-16 Aisin Seiki Co Ltd 流体制御バルブ及びバルブユニット及び燃料電池システム
JP2004006166A (ja) 2002-06-03 2004-01-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd 固体高分子電解質形燃料電池とその運転方法
JP4017971B2 (ja) 2002-11-29 2007-12-05 株式会社ケーヒン 燃料電池用開閉弁
JP2004183706A (ja) 2002-11-29 2004-07-02 Keihin Corp 燃料電池用開閉弁
JP2004319413A (ja) * 2003-04-21 2004-11-11 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システムのガス減圧装置
JP2005150090A (ja) * 2003-10-24 2005-06-09 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP4397686B2 (ja) * 2003-12-25 2010-01-13 本田技研工業株式会社 燃料電池の反応ガス供給装置
US7790325B2 (en) * 2004-03-31 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Valve having valve element displaced by at least one of a movement of a diaphragm and a movement of an actuator, and fuel cell using the valve
JP2005339847A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP4761181B2 (ja) * 2004-05-28 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4495575B2 (ja) * 2004-11-25 2010-07-07 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106941183A (zh) * 2015-09-08 2017-07-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池车辆
CN114616701A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 罗伯特·博世有限公司 用于运行燃料电池系统的方法、截止阀以及燃料电池堆

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