JP5045041B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の供給を受け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に関する。

現在、反応ガスの供給を受けて電気化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが提案され、実用化されている。かかる燃料電池システムには、燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、このガス供給流路上に設けられて反応ガスの供給を制御する遮断弁とが設けられている。

上記した遮断弁の制御に関する技術として、発電停止指令時に遮断弁を閉じ、燃料電池入口側の圧力が低下している場合には再び遮断弁を開いて燃料電池入口側の圧力を上昇させ、残留する反応ガスによる燃料電池の発電が収まった場合に再び遮断弁を閉じる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７９０５４号公報

ところで、ガス供給路を流通する反応ガスが低温である場合、遮断弁は、かかる低温の反応ガスが流通することで内部の温度が低下することになる。よって、この状態で遮断弁を閉弁すると、温度低下により硬くなっている、弁体及び弁座のいずれか一方のゴム製シール部が他方の金属部に衝突することになり、その結果、シール部に劣化を生じて遮断弁の寿命が短くなってしまう可能性があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、低温での閉弁に起因して弁の寿命が短くなってしまうことを抑制できる燃料電池システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、該燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、該ガス供給流路上に設けられた弁と、閉弁要求時に前記弁を閉じる制御装置とを備え、前記弁の弁体及び弁座の一方がゴム製シール部であり、他方が金属部である燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス供給流路を流れる反応ガスが低温である場合の前記閉弁要求時に、前記弁のガス流通量を低下させ、シール可能な温度になるまでの時間として予め設定された所定時間経過後に前記弁を閉じるものである。

かかる構成によれば、閉弁要求時に制御装置が直ぐに弁を閉弁せずに、弁のガス流通量を低下させ、その所定時間経過後に弁を閉じるため、低温の反応ガスが弁から奪う熱量が減り、弁の温度低下を抑制する。よって、低温での閉弁に起因して弁の寿命が短くなってしまうことを抑制できる。

また、前記制御装置は、前記反応ガスの温度及び外気温度のうちの少なくともいずれか一方に基づいて前記所定時間を算出するようにしても良い。

かかる構成によれば、弁のガス流通量を低下させる状態を無駄に続けることなく、適正な時間だけ持続することができる。よって、弁のガス流通量を低下させる時間の短縮と、弁の長寿命化とを両立できる。

前記制御装置は、前記ガス流通量を、前記燃料電池の発電を停止することで低下させるようにしても良い。

前記制御装置は、前記ガス流通量を、前記弁よりも下流側に設けられた弁を遮断することで低下させるようにしても良い。

前記制御装置は、前記ガス流通量を、反応ガス供給用の高圧タンクの元弁を遮断することで低下させるようにしても良い。

かかる構成によれば、温度の低い高圧タンクからのガス量を抑制するため、弁が奪われる熱量を効率的に減らすことができる。

また、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、該燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、該ガス供給流路上に設けられた弁と、閉弁要求時に前記弁を閉じる制御装置とを備え、前記弁の弁体及び弁座の一方がゴム製シール部であり、他方が金属部である燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス供給流路を流れる反応ガスが低温である場合の前記閉弁要求時に、前記弁がシール可能な温度に上昇した後に前記弁を閉じるものである。

かかる構成によれば、閉弁要求時に制御装置が直ぐに弁を閉弁せずに、弁が所定温度に上昇した後に弁を閉じるため、弁が低温の状態で閉弁してしまうことを抑制できる。よって、低温での閉弁に起因して弁の寿命が短くなってしまうことを抑制できる。

前記弁を、所定電流以上の通電時に開状態を維持する電磁弁としても良い。

かかる構成によれば、弁を閉弁せずに開状態に維持することで、電磁弁のコイル等の発熱で弁の温度を上昇させることができる。

前記閉弁要求時に、前記弁に、開状態を維持する電流よりも高い電流を流しても良い。

本発明によれば、低温での閉弁に起因して弁の寿命が短くなってしまうことを抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両（移動体）の車載発電システムに適用した例について説明することとする。まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１の構成について説明する。

本実施形態に係る燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０を備えるとともに、燃料電池１０に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系２、燃料電池１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系３、システム全体を統合制御する制御装置４等を備えている。

燃料電池１０は、反応ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池１０により発生した電力は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１に供給される。ＰＣＵ１１は、燃料電池１０とトラクションモータ１２との間に配置されるインバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等を備えている。また、燃料電池１０には、発電中の電流を検出する電流センサ１３が取り付けられている。

酸化ガス配管系２は、加湿器２０により加湿された酸化ガス（空気）を燃料電池１０に供給する空気供給流路２１と、燃料電池１０から排出された酸化オフガスを加湿器２０に導く空気排出流路２２と、加湿器２０から外部に酸化オフガスを導くための排気流路２３と、を備えている。空気供給流路２１には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ２４が設けられている。

水素ガス配管系３は、高圧（例えば、７０ＭＰａ）の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０の水素ガスを燃料電池１０に供給するための燃料供給流路としての水素供給流路（ガス供給流路）３１と、燃料電池１０から排出された水素オフガス（反応ガスのオフガス）を水素供給流路３１に戻すための循環流路３２と、を備えている。

なお、水素タンク３０に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。水素タンク３０には内部の温度を検出する温度センサ１００が設けられている。燃料電池システム１は、外気温を検出する外気温センサ１０１が設けられている。

水素供給流路３１には、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁（弁、元弁）３３と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、インジェクタ（弁）３５と、が設けられている。また、インジェクタ３５の上流側には、水素供給流路３１内の水素ガスの圧力及び温度を検出する一次側圧力センサ４１及び温度センサ４２が設けられている。また、インジェクタ３５の下流側であって水素供給流路３１と循環流路３２との合流部の上流側には、水素供給流路３１内の水素ガスの圧力を検出する二次側圧力センサ４３が設けられている。

レギュレータ３４は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ３４として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。

インジェクタ３５は、弁体６５を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧等のガス状態を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。つまり、インジェクタ３５は、弁（弁体及び弁座）を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。

図２は、インジェクタ３５の一実施例を示す断面図である。このインジェクタ３５は、水素供給流路（燃料供給系）３１の一部を構成するとともに、一方の口部５１において水素供給流路３１の水素タンク３０側に配置され他方の口部５２において水素供給流路３１の燃料電池１０側に配置される内部流路５３が形成された金属製のシリンダ５４を有しており、このシリンダ５４には、口部５１に繋がる第１通路部５６と、この第１通路部５６の口部５１とは反対側に繋がる、第１通路部５６よりも大径の第２通路部５７と、この第２通路部５７の第１通路部５６とは反対側に繋がる、第２通路部５７よりも大径の第３通路部５８と、この第３通路部５８の第２通路部５７とは反対側に繋がる、第２通路部５７および第３通路部５８よりも小径の第４通路部５９とが形成されており、これらで内部流路５３が構成されている。

また、インジェクタ３５は、第４通路部５９の第３通路部５８側の開口部を囲むように設けられたシール性部材からなる弁座６１と、第２通路部５７に移動可能に挿入される円筒部６２および第３通路部５８内に配置される第２通路部５７よりも大径の傘部６３を有し傘部６３に斜めに連通穴６４が形成された金属製の弁体６５と、弁体６５の円筒部６２に一端側が挿入されると共に他端側が第１通路部５６内に形成されたストッパ６６に係止されることで弁体６５を弁座６１へ当接させて内部流路５３を遮断するスプリング６７と、弁体６５をスプリング６７の付勢力に抗して第３通路部５８の第２通路部５７側の段部６８に当接するまで移動させることで弁体６５を弁座６１から離間させて連通穴６４で内部流路５３を連通させるソレノイド（弁体駆動部）６９と、を有しており、所定電流以上の通電時に開状態を維持するノーマリクローズの電磁弁となっている。

本実施形態において、インジェクタ３５の弁体６５は、電磁駆動装置であるソレノイド６９への通電制御により駆動され、このソレノイド６９に給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、内部流路５３の開口時間（開弁時間）又は開口面積を２段階、多段階、連続的（無段階）、又はリニアに切り替えることができるようになっている。

そして、制御装置４から出力される制御信号によって、インジェクタ３５のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。

以上のとおり、インジェクタ３５は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタ３５の内部流路５３に設けられた弁体６５の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側（燃料電池１０側）に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。

なお、インジェクタ３５の弁体６５の開閉によりガス流量が調整されるとともに、インジェクタ３５下流に供給されるガス圧力がインジェクタ３５上流のガス圧力より減圧されるため、インジェクタ３５を調圧弁（減圧弁、レギュレータ）と解釈することもできる。また、本実施形態では、ガス要求に応じて所定の圧力範囲の中で要求圧力に一致するようにインジェクタ３５の上流ガス圧の調圧量（減圧量）を変化させることが可能な可変調圧弁と解釈することもできる。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、水素供給流路３１と循環流路３２との合流部Ａ１より上流側にインジェクタ３５を配置している。図１に破線で示すように、燃料供給源として複数の水素タンク３０を採用する場合には、各水素タンク３０から供給される水素ガスが合流する部分（水素ガス合流部Ａ２）よりも下流側にインジェクタ３５を配置するようにする。

図３は、水素タンク３０の元弁である遮断弁３３の一実施例を示す断面図である。この遮断弁３３は、水素供給流路（燃料供給系）３１の一部を構成するとともに、軸直交方向に形成された口部８１において水素供給流路３１の水素タンク３０側に配置され軸線方向に沿う口部８２において水素供給流路３１の燃料電池１０側に配置される内部流路８３が形成された金属製のシリンダ８４を有しており、口部８２には、内側に環状に突出する弁座８５が形成されている。

また、遮断弁３３は、口部８２と同軸上をなすようにシリンダ８４に摺動可能に保持される有底円筒状の金属製の弁体８７を有しており、この弁体８７の底部外側には、シリンダ８４の弁座８５の全周に当接して口部８２つまり内部流路８３を閉塞するシール性部材からなるシール部８８が貼着されている。

さらに、遮断弁３３は、弁体８７の内側に一端側が挿入されると共に他端側がストッパ９０に係止されることで弁体８７のシール部８８を弁座８５へ当接させて内部流路８３を遮断するスプリング９１と、弁体８７をスプリング９１の付勢力に抗してストッパ９０に当接するまで移動させることで弁体８７のシール部８８を弁座８５から離間させるソレノイド９２とを有しており、所定電流以上の通電時に開状態を維持するノーマリクローズの電磁弁となっている。

本実施形態において、遮断弁３３の弁体８７は、制御装置４から出力される制御信号によるソレノイド９２への通電制御により駆動されて開閉が制御される。

図１に示すように、循環流路３２には、気液分離器３６及び排気排水弁３７を介して、排出流路３８が接続されている。気液分離器３６は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３７は、制御装置４からの指令によって作動することにより、気液分離器３６で回収した水分と、循環流路３２内の不純物を含む水素オフガスと、を外部に排出（パージ）するものである。

また、循環流路３２には、循環流路３２内の水素オフガスを加圧して水素供給流路３１側へ送り出す水素ポンプ３９が設けられている。なお、排気排水弁３７及び排出流路３８を介して排出される水素オフガスは、希釈器４０によって希釈されて排気流路２３内の酸化オフガスと合流するようになっている。

制御装置４は、車両に設けられた加速操作装置（アクセル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ１２等の負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。

なお、負荷装置とは、トラクションモータ１２のほかに、燃料電池１０を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ２４、水素ポンプ３９、冷却ポンプのモータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。

制御装置４は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。

燃料電池システム１の通常運転時においては、水素タンク３０から水素ガスが水素供給流路３１を介して燃料電池１０の燃料極に供給されるとともに、加湿調整された空気が空気供給流路２１を介して燃料電池１０の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。この際、燃料電池１０から引き出すべき電力（要求電力）が制御装置４で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気が燃料電池１０内に供給されるようになっている。

ところで、水素タンク３０の元弁である遮断弁３３のシール部８８は、金属製の弁座８５に繰り返し当接するものであり、インジェクタ３５の弁座６１も、金属製の弁体６５に繰り返し当接するものであるため、いずれにおいても、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）やフッ素ゴム等の耐摩耗性が高く安価なゴム材料が用いられることになる。

ＥＰＤＭは、そのＴｒ１０（１０％収縮率温度）が−４０℃であり、フッ素ゴムは、そのＴｒ１０が−２０℃であるが、開状態にあるときに水素タンク３０から流通する水素ガスの温度は、図４の中段の実線Ｚ０のｔ０〜ｔ１に示すように、水素タンク３０の残圧が減るに従って急速に低下し−７０〜−１００℃程度まで低下することになる。

このことから、燃料電池１０の運転中に開弁状態にあった遮断弁３３あるいはインジェクタ３５に対し、イグニッションオフ等のシステム停止要求や間欠運転のための一時停止要求、あるいは異常検出時の停止要求等に基づく閉弁要求があったときに、制御装置４がそのまま遮断弁３３あるいはインジェクタ３５を閉じると、遮断弁３３のシール部８８あるいはインジェクタ３５の弁座６１が柔軟性のない状態で金属部分に接触することになり摩耗を生じてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態の燃料電池システム１においては、以下の制御を行う。まず、制御装置４は、遮断弁３３に対する閉弁要求時（ｔ１）に、水素タンク３０に設けられた温度センサ１００により検出される水素ガスの温度が所定の下限値（例えばシール部８８のＴｒ１０）を下回っている場合には、遮断弁３３を閉弁する前に、図４の下段の実線Ｚ１に示すように燃料電池１０の発電電流を小さくするように、もしくは燃料電池１０の発電を停止するように、遮断弁３３の下流側に直列接続された遮断弁であるインジェクタ３５により水素ガスの流量を小さくする、もしくは遮断する制御を行う。

すると、出口側が絞られることで、遮断弁３３のガス流通量を低下させることになり、水素ガスが遮断弁３３から奪う熱量を減らすことになる。これに対して、遮断弁３３は、開弁状態が維持されるためソレノイド９２が燃料電池１０の発電とは無関係に一定の開保持電流で駆動されて発熱（ジュール熱）しており、よって、上記のように遮断弁３３のガス流通量を低下させることでソレノイド９２から弁体８７を介して伝わる熱量が多くなり、シール部８８の温度が図４の上段に実線Ｚ２で示すように上昇する（ｔ１〜ｔ２）。

そして、制御装置４は、遮断弁３３のガス流通量を低下させて、シール部８８の温度を所定温度（例えばＴｒ１０）まで上昇させるのに必要な所定時間待機し（ｔ２）、この所定時間経過後に遮断弁３３を閉じる。なお、遮断弁３３に対する閉弁要求時（ｔ１）に、水素タンク３０に設けられた温度センサ１００により検出される水素ガスの温度が、所定の下限値を上回っている場合には、遮断弁３３を即座に閉じる。

このように、遮断弁３３に対する閉弁要求時に、水素ガスの温度が、所定の下限値を下回っている場合には、制御装置４が直ぐに遮断弁３３を遮断せずに、遮断弁３３のガス流通量を低下させ、その所定時間経過後に遮断弁３３を閉じるため、反応ガスが遮断弁３３から奪う熱量が減り、ソレノイド９２の発熱によるシール部８８の加温を効率的に行わせることができる。よって、低温での閉弁に起因して遮断弁３３の寿命が短くなってしまうことを抑制できる。

しかも、遮断弁３３のガス流通量を、遮断弁３３よりも下流側に設けられた弁であるインジェクタ３５を遮断することで低下させると、それまで図５にＸ１で示すように遮断弁３３の上流及び下流で大きかった差圧が、下流側が絞られることで図５にＸ２で示すように示すように小さくなり、よって、遮断弁３３の弁体８７のシール部８８が弁座８５に当接する力が小さくなる。このため、シール部８８の摩耗をさらに抑制できる。

このとき、制御装置４は、水素タンク３０に設けられた温度センサ１００により検出される水素ガスの温度及び外気温センサ１０１により検出される外気温度に基づいて、上記した閉弁待機の所定時間を算出する。つまり、水素ガスの温度が高ければシール部８８の温度は比較的高いため所定時間は短くて済み、逆に水素ガスの温度が低ければシール部８８の温度は低いため所定時間は長く必要となる。

また、外気温度が高ければ、遮断弁３３に至るまでに外気との熱交換により水素ガスの温度は上昇するため、所定時間は短くて済み、逆に外気温度が低ければ、外気との熱交換によっても水素ガスの温度は上昇しないため、所定時間は長く必要となる。これらを考慮して所定時間を算出する。

勿論、温度センサ１００により検出される水素ガスの温度及び外気温センサ１０１により検出される外気温度のうちのいずれか一方に基づいて、所定時間を算出しても良い。また、この所定時間の算出は、あらかじめ各温度毎に閉弁待機の所定時間を算出してマップ化しておき、このマップから読み出すことで行っても良い。

このように、水素ガスの温度及び外気温度に基づいて所定時間を算出するため、遮断弁３３のガス流通量を低下させる状態を無駄に続けることなく、適正な時間だけ持続することができる。よって、遮断弁３３のガス流通量を低下させる時間の短縮と、遮断弁３３の長寿命化とを両立できる。ここで、水素ガスの温度及び外気温度に加えて、水素ガスの流量を考慮して閉弁待機の所定時間をマップ化しておけば、さらに制御精度を向上できる。

さらに、制御装置４は、遮断弁３３に対する閉弁要求時に、例えば図６に示すように、遮断弁３３に開状態を維持する上記した開保持電流Ｙ１よりも高い電流である遮断弁３３を閉状態から開状態に切り替える突入電流Ｙ２を流すようにしても良い。

このように、突入電流を流せば、ソレノイド９２でさらに多く熱を発生させることができ、よって、図４に二点鎖線Ｚ３で示すように、閉弁要求（ｔ１）に対して、より早くシール部８８の温度を閉弁できる所定温度に上げることができて、遮断弁３３をより早く閉弁できる。

勿論、以上は、遮断弁３３に限らず、インジェクタ３５にも適用可能である。ただし、インジェクタ３５に適用した場合には、その下流側に弁がないため、下流側の弁を閉じてインジェクタ３５の水素ガスの流量を小さくする制御はできない。

他方、インジェクタ３５に適用した場合に、上記した制御とは異なる以下の制御を行うことができる。制御装置４は、インジェクタ３５の閉弁要求時に、インジェクタ３５を閉弁する前に、水素ガス供給用の高圧の水素タンク３０の元弁である上流側の遮断弁３３を遮断する。すると、インジェクタ３５のガス流通量を低下させることになり、水素ガスがインジェクタ３５から奪う熱量を減らすことになる。

これに対して、インジェクタ３５は、開弁状態が維持されるためソレノイド６９が一定の開保持電流で駆動されて発熱しており、よって、上記のようにインジェクタ３５のガス流通量を低下させることでソレノイド６９からシリンダ５４を介して伝わる熱量が多くなり、弁座６１の温度が上昇する。そして、制御装置４は、インジェクタ３５のガス流通量を低下させて、弁座６１の温度を所定温度まで上昇させるのに必要な所定時間待機し、この所定時間経過後にインジェクタ３５を閉じる。

このように、インジェクタ３５のガス流通量を低下させるために、水素タンク３０の元弁である遮断弁３３を遮断するので、インジェクタ３５のガス流通量を図４の下段に破線Ｚ５で示すようにさらに抑制でき、インジェクタ３５が奪われる熱量を効率的に減らすことができて、図４に一点鎖線Ｚ４で示すように、より早く弁座６１の温度を閉弁できる所定温度に上げることができて、インジェクタ３５をより早く閉弁できる。

なお、制御装置４は、遮断弁３３の閉弁要求時に、遮断弁３３が所定温度に上昇したことを遮断弁３３に設けられた図示略の温度センサで検出すると遮断弁３３を閉じるようにしても良く、同様に、インジェクタ３５の閉弁要求時に、インジェクタ３５が所定温度に上昇したことをインジェクタ３５に設けられた図示略の温度センサで検出するとインジェクタ３５を閉じるようにしても良い。

このように構成しても、遮断弁３３あるいはインジェクタ３５が低温の状態で閉弁してしまうことを抑制できる。よって、低温での閉弁に起因して遮断弁３３あるいはインジェクタ３５の寿命が短くなってしまうことを抑制できる。

また、インジェクタ３５のように、ソレノイド６９の内側の第１通路部５６に水素ガスを流すタイプの弁であれば、ソレノイド６９の発熱量を効率的に水素ガスに伝達することができるため、閉弁までの時間をさらに短縮できる。

なお、以上においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 図１に示した燃料電池システムに用いられるインジェクタの縦断面図である。 図１に示した燃料電池システムに用いられる遮断弁の縦断面図である。 図１に示した燃料電池システムの制御内容を説明するための特性線図である。 図１に示した燃料電池システムの制御内容を説明するための特性線図である。 図１に示した燃料電池システムの制御内容を説明するための特性線図である。

符号の説明

１…燃料電池システム、４…制御装置、１０…燃料電池、３０…水素タンク（高圧タンク）、３１…水素供給流路（ガス供給流路）、３３…遮断弁（弁、元弁、電磁弁）、３５…インジェクタ（弁、下流側に設けられた弁、電磁弁）。

Claims (8)

1. 燃料電池と、該燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、該ガス供給流路上に設けられた弁と、閉弁要求時に前記弁を閉じる制御装置とを備え、前記弁の弁体及び弁座の一方がゴム製シール部であり、他方が金属部である燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、前記ガス供給流路を流れる反応ガスが低温である場合の前記閉弁要求時に、前記弁のガス流通量を低下させ、シール可能な温度になるまでの時間として予め設定された所定時間経過後に前記弁を閉じる燃料電池システム。
2. 前記制御装置は、前記反応ガスの温度及び外気温度のうちの少なくともいずれか一方に基づいて前記所定時間を算出する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記制御装置は、前記ガス流通量を、前記燃料電池の発電を停止することで低下させる請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御装置は、前記ガス流通量を、前記弁よりも下流側に設けられた弁を遮断することで低下させる請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
5. 前記制御装置は、前記ガス流通量を、反応ガス供給用の高圧タンクの元弁を遮断することで低下させる請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
6. 燃料電池と、該燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、該ガス供給流路上に設けられた弁と、閉弁要求時に前記弁を閉じる制御装置とを備え、前記弁の弁体及び弁座の一方がゴム製シール部であり、他方が金属部である燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、前記ガス供給流路を流れる反応ガスが低温である場合の前記閉弁要求時に、前記弁がシール可能な温度に上昇した後に前記弁を閉じる燃料電池システム。
7. 前記弁は、所定電流以上の通電時に開状態を維持する電磁弁である請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池システム。
8. 前記閉弁要求時に、前記弁に、開状態を維持する電流よりも高い電流を流す請求項７に記載の燃料電池システム。

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