WO2008111659A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2008111659A1 PCT/JP2008/054686 JP2008054686W WO2008111659A1 WO 2008111659 A1 WO2008111659 A1 WO 2008111659A1 JP 2008054686 W JP2008054686 W JP 2008054686W WO 2008111659 A1 WO2008111659 A1 WO 2008111659A1
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valve
pressure
pressure chamber
gas
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Yasuhiro Osada
Tetsuya Bono
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas.
  • the fuel cell system includes a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of a reaction gas between a fuel gas and an oxidizing gas, a reaction gas supply channel for supplying the reaction gas to the fuel cell, and a reaction gas discharged from the fuel cell. And a reaction gas system discharge flow path. It is also considered to provide a fuel cell shut-off valve in the reaction gas supply channel and the reaction gas system discharge channel.
  • a fuel cell system described in Patent Document 1 includes a shut-off valve provided in a reaction gas system discharge passage for discharging a reaction gas system gas from a battery stack, and a fuel gas supply flow for supplying fuel gas to the battery stack. Air is supplied through an accumulator to the three-way switching valve provided in the road and the valve provided in the oxidizing gas system supply flow path that supplies air to the battery stack, and the pilot valves are switched. .
  • a valve that is closed by a pressure difference between the flow paths before and after the fuel gas stack is provided in the flow path for supplying the fuel gas to the fuel cell stack.
  • the pressure difference between the first pressure between the valve and the fuel cell stack and the second pressure between the valve and the fuel cell stack at a second time is less than a predetermined value; Judged as an open failure.
  • the valve is open, the fuel in the fuel cell stack is consumed and a differential pressure is generated between the flow paths before and after the valve.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 00 3-7 17
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 5-3 4 7 1 8 5 Disclosure of Invention
  • the shut-off valve provided in the reaction gas system discharge flow path, the three-way switching valve provided in the fuel gas supply flow path, and the oxidation gas system supply flow path are provided.
  • the valve When the valve is used in a low-temperature environment such as below freezing, the periphery of the valve body freezes, or the valve body is caught by a fixed part when the shaft of the valve body is inclined with respect to the sliding part. If the pressure value that is normally driven is applied to the pressure chamber of the valve, the valve may not be driven. If the valve does not drive and does not open normally in this way, it will be difficult to supply gas to the battery stack or to exhaust gas from the pond stack. In some cases, the operation of the fuel cell system may stop automatically.
  • An object of the present invention is to make it possible to more effectively use the power generated by a fuel cell in a fuel cell system, and to release this sticking even when the valve is stuck, thereby enabling stable operation.
  • a fuel cell system includes a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, a valve that is driven in accordance with a change in pressure of a fluid supplied from a fluid supply unit, and a fluid supply By applying the first pressure value to the pressure chamber communicating with the section, the pressure applying means for driving the valve and the valve is driven even when the pressure chamber has the first pressure value.
  • a fuel cell system comprising: a pressure changing means that changes the first pressure value in the pressure chamber in the case of an abnormality that does not move.
  • Driving the valve includes a case where the valve is driven so as to change from opening to closing or from closing to opening.
  • the oxidizing gas supply flow path for supplying the oxidizing gas to the fuel cell the oxidizing gas based gas discharge path for discharging the oxidizing gas based gas from the fuel cell, the oxidizing gas supply flow path, and the oxidizing gas based gas discharge are provided.
  • the pressure changing means is
  • the fluid supply unit control means increases the supply pressure of the fluid supplied to the pressure chamber by the fluid supply unit above the first pressure value.
  • an oxidizing gas supply channel for supplying an oxidizing gas to the fuel cell
  • an oxidizing gas-based gas discharge channel for discharging the oxidizing gas-based gas from the fuel cell
  • an oxidation A fuel cell bypass passage connecting the gas supply passage and the oxidizing gas-based gas discharge passage by bypassing the fuel cell, and a fuel cell bypass valve provided in the fuel cell bypass passage
  • the pressure changing means opens the fuel cell bypass valve at a predetermined opening at start-up, and throttles the opening of the fuel cell bypass valve when the valve does not drive even when the pressure chamber has the first pressure value.
  • a fluid supply unit fuel cell bypass valve control means for increasing the fluid discharge flow rate by the fluid supply unit.
  • the pressure changing means is
  • the pressure changing means is fluid supply part control means for alternately changing the supply pressure of the fluid supplied to the pressure chamber by the fluid supply part.
  • the pressure changing means has a configuration in which the pressure in the pressure chamber fluctuates up and down at an abnormal time when the valve does not drive even when the pressure chamber has the first pressure value.
  • an oxidizing gas supply flow path for supplying an oxidizing gas to the fuel cell
  • an oxidizing gas based gas discharge path for discharging an oxidizing gas based gas from the fuel cell
  • an oxidizing gas supply flow path for oxidizing gas supply flow path
  • an oxidizing gas based gas discharge flow A fuel cell bypass flow path that bypasses the fuel cell, and a fuel cell bypass valve provided in the fuel cell bypass flow path.
  • a fuel cell bypass valve control means that changes the size of the fuel cell alternately.
  • the fuel cell system of the present invention by causing the first pressure value to act on the valve that is driven according to the pressure change of the fluid supplied from the fluid supply unit and the pressure chamber that communicates with the fluid supply unit, A pressure applying means for driving the valve, and a pressure changing means for changing the first pressure value in the pressure chamber when there is an abnormality in which the valve does not drive even when the pressure chamber has the first pressure value.
  • the pressure changing means is configured such that when the valve does not drive even when the pressure chamber has the first pressure value, the pressure in the pressure chamber fluctuates up and down. Even if the valve does not drive when the valve is locked by the valve body being stuck to a fixed part due to inclination or the like, and the pressure value of the normal drive is applied to the pressure chamber of the valve, Force can be applied alternately to one side in the axial direction and the other side in the axial direction, and the valve can be released and the valve can be driven.
  • FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the inlet shirt valve (or outlet shut valve) used in the fuel cell system of FIG. 1 in the opened state.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the valve closed state.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the switching of PSV in time series when the inlet short valve is shifted from the open state to the closed state.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the switching of PSV in time series when the inlet short valve is shifted from the closed state to the open state.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a start-up control method in the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a start-up control method in the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8a is a schematic diagram showing a state in which the valve body is fixed to be inclined with respect to the axial direction of the sliding portion, which is a problem to be solved by the fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention. .
  • Fig. 8b is a schematic diagram showing a state in which force is alternately applied to the valve body in both directions in order to release the sticking of the valve body to the sliding portion.
  • FIG. 8c is a schematic diagram showing a state in which force is alternately applied to the valve body in both directions in order to release the sticking of the valve body to the sliding portion.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a start-up control method in the fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram (a) showing the time change of the discharge flow rate of the air compressor in step S4 of FIG. 9 and the time change of the valve driving force acting on the valve body of the humidifier bypass valve. (B). Explanation of symbols
  • 1 0 Fuel cell system 1 2 Fuel cell stack, 1 4 Oxidation gas supply flow path, 1 6 Oxidation gas discharge flow path, 1 8 Humidifier bypass valve, 2 0 Inlet shut valve, 2 2 Outlet shut valve, 2 4 Air compressor, 2 6 in evening cooler, 2 8 humidifier, 3 0 path, 3 2 humidifier bypass path, 3 4 'pressure regulating valve, 3 6 Fuel cell bypass path, 3 8 Fuel cell bypass valve, 4 0 Pressure control flow path, 4 2 Housing, 4 4 Partition, 4 6 Main diaphragm, 4 8 Sub-diaphragm, 5 0 Valve closing pressure chamber, 5 2 Valve opening pressure chamber, 5 atmospheric pressure chamber, 5 6 flow path configuration pressure chamber, 5 8 valve body, 60 drive shaft, 6 2 valve body, 6 3 drive shaft side cylindrical surface, 6 4 cylindrical member , 6 6 Diaphragm side cylindrical part, 6 7 Annular deformed part, 6 8 Housing side cylindrical surface part, 70 Second diaphragm side cylindrical part, 7 2 Atmospheric communication pipe, 7 4 Suppression
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to the present embodiment.
  • the fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 12, an oxidant gas supply channel 14, an oxidizing gas system discharge channel 16, a humidifier bypass valve 18, an inlet shut valve 20, and an outlet shut Valve 2 and 2.
  • the fuel cell stack 1 2 generates electricity by an electrochemical reaction between oxygen and hydrogen. That is, by supplying hydrogen gas, which is a fuel gas, and air, which is an oxidizing gas, to the fuel cell stack 12, in a plurality of fuel cell cells (not shown) in the fuel cell stack 12, oxygen and hydrogen And an electrochemical reaction produces electric energy.
  • the fuel battery cell includes a membrane-one electrode assembly in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode and a force sword electrode, and separators on both sides thereof.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment is mounted on a vehicle, for example, for a fuel cell vehicle, and the fuel cell stack 12 is used as a power source for vehicle running.
  • the fuel cell system of the present embodiment can also be used for purposes other than vehicle driving.
  • an oxidizing gas supply channel 14 In order to supply air, which is an oxidizing gas, to the fuel cell stack 12, an oxidizing gas supply channel 14 is provided. An air compressor 24 and an intake cooler 26 are provided upstream of the oxidizing gas supply flow path 14. Pressurized by air compressor 2 4 The air thus cooled is cooled by the internal cooler 26, humidified by the humidifier 28, and then supplied to the flow path on the power sword electrode side of the fuel cell stack 12.
  • a humidifier bypass path 32 which is the second gas flow path and is a bypass of the main path 30, is provided.
  • the air passing through the humidifier bypass path 3 2 is supplied to the fuel cell stack 1 2 without passing through the humidifier 2 8.
  • a humidifier bypass valve 18 is provided in the middle of the humidifier bypass path 3 2.
  • an oxidizing gas system discharge flow path 1 6 is provided in order to discharge air off-gas, which is air supplied to the fuel cell stack 1 2 and subjected to an electrochemical reaction in each fuel cell, from the fuel cell stack 1 2, an oxidizing gas system discharge flow path 1 6 is provided.
  • the air off-gas discharged through the oxidizing gas system discharge flow path 16 is sent to the humidifier 28 via the pressure regulating valve 34, and then released to the atmosphere via a diluter (not shown).
  • the pressure regulating valve 34 is controlled so that the pressure (back pressure) of the air discharged from the fuel cell stack 12 becomes an appropriate pressure value according to the operating state of the fuel cell stack 12.
  • the pressure of the air corresponding to the position of the pressure sensor P 2 in the oxidizing gas system discharge flow path 16 is adjusted by the valve opening degree of the pressure regulating valve 34.
  • the humidifier 28 serves to humidify the moisture obtained from the air discharged from the fuel cell stack 12 2 to the air before being supplied to the fuel cell stack 12.
  • the fuel cell stack 1 2 is connected to a hydrogen gas supply channel for supplying hydrogen gas and a hydrogen gas system discharge channel for discharging hydrogen gas.
  • the illustration is omitted.
  • the humidifier is connected between the upstream side connection part of the humidifier bypass path 3 2 and the humidifier 28 and in the oxidizing gas discharge path 16.
  • a fuel cell bypass path 3 6 is connected between the gas downstream side of 2 8 so that the gas flow is parallel to the fuel cell stack 1 2.
  • a fuel cell bypass valve 38 is provided in the middle of the fuel cell bypass path 36. The fuel cell bypass valve 3 8 is used to control the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 1 2. That is, depending on the valve opening of the fuel cell bypass valve 38, The pressure of the air corresponding to the position of the inlet pressure sensor P 1 of the gas supply channel 14 is adjusted.
  • the air pressure corresponding to the position of the inlet pressure sensor P 1 can be adjusted by the flow rate of the air discharged from the air compressor 24.
  • the fuel cell system 10 quickly raises the temperature of the fuel cell stack 12 at a low temperature start such as below freezing. For this reason, compared with the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 1 2, the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 2 is an amount commensurate with generating electricity by reaction with the hydrogen gas.
  • the temperature of the fuel cell stack 12 can be increased rapidly by reducing the power sword stoichiometric ratio and generating power with low efficiency.
  • hydrogen enters the cathode channel from the anode channel of the fuel cell stack 12 via the electrolyte membrane, and the hydrogen concentration in the oxidizing gas discharge channel 16 is high.
  • the fuel cell bypass valve 38 is used to reduce the hydrogen concentration in the oxidant gas discharge passage 16 by air that does not pass through the fuel cell stack 12 in such a case. You can also.
  • each of them is a fuel cell valve and a fluid control valve that regulates the flow of air in the flow path, and includes an inlet shut valve 20 and an outlet shut valve 22, and the humidifier bypass valve 18 described above.
  • Three pressure switching valves (PSVs), each of which is a normally closed solenoid valve, are connected via a pressure control flow path 40.
  • the humidifier bypass valve 18 is connected to three PSVs Vb S, VbC, and VbO.
  • three PSVs V i S, V i C, and V i O are connected to the inlet shut valve 20, and three PSVs, Vo S, VoC, and Vo 0, are connected to the outlet shut valve 22. It is connected.
  • These PSVs are connected to the upstream side of the main passage 30 of the oxidizing gas supply passage 14 via the pressure control passage 40, for example, the air conditioner. Connected between the presser 24 and the humidifier 28.
  • All these PSVs, Vb S, VbC, VbO, V i S, V i C, V i O, Vo S, V o C, VdO are controlled by a control unit such as ECU (Electronic Control Unit) not shown. Controlled.
  • the humidifier bypass valve 18, the inlet shut-off valve 20, and the outlet shut-off valve 22 are all driven by a gas pressure difference that is a fluid existing in the internal pressure chamber.
  • the pressure control flow path 40 supplies gas, which is a fluid for generating a pressure difference, to the valves 18, 20, and 22.
  • the configuration and operation of the inlet shut valve 20 and the outlet shut valve 22 will be described mainly by using the inlet shut valve 20 as a representative.
  • the configuration itself of the inlet shut valve 20 and the outlet shut valve 22 is the same.
  • the configuration of the humidifier bypass valve 18 will be described later.
  • the inlet shut-off valve 20 is a normally open type shut-off valve in which the valve body is opened in a normal state where all the pressure chambers provided therein are at the same pressure.
  • the inlet shut-off valve 20 is provided with two upper and lower spaces partitioned by a partition 44 in a housing 42 formed by connecting a plurality of housing elements.
  • a main diaphragm 46 and a sub-diaphragm 48 are respectively provided in the two spaces.
  • a flow path configuration pressure chamber 56 is provided on the lower surface side.
  • valve closing pressure chamber 50, the valve opening pressure chamber 52, the atmospheric pressure chamber 54, and the flow path constituting pressure chamber 56 are separated from each other, and any one of these pressure chambers 50, 52, 54, 56
  • the pressure chambers of the main diaphragm 46 and the sub-diaphragm 48 are connected to the valve body 58. That is, a valve body 58 having a drive shaft 60 is provided inside the housing 42, and the valve body 58 is supported by the housing 42 so as to be displaceable in the axial direction of the drive shaft 60.
  • the valve body 58 includes a drive shaft 60 and a disc-shaped valve body main body 62 coupled to the lower end portion of the drive shaft 60.
  • a cylindrical member 64 having a bottomed cylindrical shape having a drive shaft side cylindrical surface portion 63 on the outer peripheral surface is coupled to the lower end of the intermediate portion of the drive shaft 60. Further, between the bottom surface of the bottom plate portion of the tubular member 64 and the top surface of the valve body 62, the inner peripheral side end of the secondary diaphragm 4 8 made of elastic material such as rubber is sandwiched, and the secondary diaphragm 4 The inner periphery of 8 is coupled to the drive shaft 60.
  • the outer peripheral end of the sub-diaphragm 48 is coupled to the inner peripheral portion of the housing 4 2 so as to be sandwiched by two housing elements constituting the housing 42. As a result, the upper side and the lower side of the space below the partition portion 4 4 in the housing 42 are separated into the atmospheric pressure chamber 54 and the flow path constituting pressure chamber 56 by the sub diaphragm 48.
  • a diaphragm side cylindrical portion 66 that is elastically deformed so as to be pressed along the drive shaft side cylindrical surface portion 63 is provided near the inner diameter of the sub diaphragm 48 in the radial direction. Then, from the closed state as shown in FIG. 3, the sub-diaphragm 48 is located between the drive shaft side cylindrical surface portion 63 of the cylindrical member 64 and the inner surface of the housing 42, and has an upward chevron shape. The lower surface of the annular deformed portion 67 deformed into an annular shape receives the pressure of the flow path constituting pressure chamber 56.
  • the lower surface of the annular deformed portion 67 receives the pressure of the flow path constituting pressure chamber 56, so that the upper part of the diaphragm side cylindrical portion 66 is peeled off from the drive shaft side cylindrical surface portion 63 as shown in FIG.
  • the drive shaft 60 is displaced upward while being elastically deformed.
  • the second diaphragm side cylindrical portion 70 which is elastically deformed so as to be pressed along the housing side cylindrical surface portion 68 provided on the inner surface of the housing 42 near the outer diameter of the intermediate portion of the sub diaphragm 48. Provided.
  • the drive shaft 60 is displaced downward as shown in FIG. 3 from the open state as shown in FIG. 2, the upper part of the second diaphragm side cylindrical portion 70 is pulled from the housing side cylindrical surface portion 68. It is designed to be elastically deformed so as to peel off.
  • the flow path constituting pressure chamber 5 6 constitutes a part of the oxidizing gas supply flow path 14 (see Fig. 1) (in the case of the outlet shut valve 2 2, the oxidizing gas system discharge flow path 1 6). As a result, the gas upstream side and the gas downstream side are blocked or connected.
  • the atmospheric pressure chamber 54 is connected to an atmospheric communication pipe 72 having one end communicating with the atmosphere, and the atmospheric pressure chamber 54 is open to the atmosphere.
  • a restraining member 7 4 formed by joining two substantially disc-shaped elements is joined to the upper end portion of the valve body 58, and an elastic material such as rubber is interposed between the two substantially disc-shaped elements.
  • Main diaphragm made of The inner peripheral side end of the mud 46 is clamped.
  • the outer peripheral side end portion of the main diaphragm 46 is coupled to the inner peripheral portion of the housing 42 so as to be sandwiched by two housing elements constituting the housing 42.
  • a supply / exhaust pipe 76 is connected to the valve closing pressure chamber 50 and the valve opening pressure chamber 52.
  • a coil spring 78 is provided between the lower surface of the restraining member 74 and the upper surface of the partition portion 44, and the valve body 58 is in the upward direction, that is, the valve opening state. Is given elasticity.
  • the valve body 58 is displaced downward, the lower surface of the valve body main body 62 is seated on the valve seat 80 to block the flow path. In other words, the inside of the flow path is blocked or connected by the axial displacement of the drive shaft 60.
  • the diameter of the pressure receiving area of the upper portion of the drive shaft 60 including the main diaphragm 46 is sufficiently larger than the diameter of the pressure receiving area of the lower portion of the drive shaft 60 including the sub diaphragm 48. .
  • valve closing pressure chamber 50 is connected to the pressure control flow path 40 on the V i C side, which is PSV, via the supply / discharge pipe 7 6 (FIGS. 2 and 3). Connected to. Also, open the pressure chamber 5 2 for valve opening via the supply / discharge pipe 7 6? 3 Connected to the pressure control channel 40 on the 10 side. Due to the axial displacement of the drive shaft 60, the central portion of the main diaphragm 46 is displaced so as to warp up and down.
  • the inlet 82 and the outlet 84 are reversed with respect to the inlet shut valve 20.
  • the valve body 58 is driven upward by the displacement of the drive shaft 60 (FIGS. 2 and 3)
  • the inlet 8 2 of the outlet shut valve 2 2 from the upstream side of the oxidizing gas discharge passage 16 Air off-gas flowing toward the outlet is discharged from the outlet 8 4 of the outlet shut valve 22 to the humidifier 28 side.
  • drive shaft 6 0 When the valve body 58 is driven downward due to the displacement of the valve, the inlet 82 is blocked, and the flow of the off gas from the upstream side of the oxidant gas discharge channel 16 to the humidifier 28 is blocked.
  • Directional displacement is controlled by three P SVs. That is, in the case of the inlet shut-off valve 20, the pressures in the valve opening pressure chamber 52 and the valve closing pressure chamber 50 are controlled by three PSVs of V i S, V i C, and V i Q. In the case of the outlet shirt ⁇ valve 22, the pressures in the valve opening pressure chamber 52 and the valve closing pressure chamber 50 are controlled by three PSVs of Vo S, VoC, and VoO.
  • V i S (or Vo S) shown in Fig. 1 is 3-way, that is, a three-way PSV, and one of the pressure chambers 50 and 52 is selectively used.
  • the gas compressor 24 is connected to the gas upstream side of the air compressor 24, and the other pressure chamber is shut off from the gas upstream side of the air conditioner presser 24.
  • V i C, V i o, VoC, and V o o are all 2-way PSVs, and function as exhaust valves, that is, pressure relief valves.
  • V i S changes the connection state of the flow path depending on the energized state;
  • V i S is the air compressor 24 in the non-energized state (non-energized state).
  • the gas discharge side of the valve and the valve opening pressure chamber 52 are connected.
  • V i S (or Vo S) connects the gas discharge side of the air compressor and the valve closing pressure chamber 50 in an energized state (energized state).
  • V i C, V i O, VoC and Vo 0 all close the valve in the non-energized state and open the valve in the energized state, that is, normally closed to shut off the flow path when not in operation.
  • Type solenoid valve is
  • V i S (Vo S), V i C (VoC), V i O
  • the triangles filled with black indicate that the flow path is blocked, and the open triangles indicate that the flow path is connected.
  • the inlet short valve 20 and the outlet short valve 22 are closed when the fuel cell stack 12 stops generating power.
  • the inlet shut valve 20 (or the outlet shut valve 22) is changed from the open state (the state shown in Fig. 2) to the closed state (see Fig. 3). To move to the state shown) This is explained on behalf of the entrance shirt ⁇ ben 20.
  • Fig. 4 (a) when the inlet shut-off valve 20 is open, all of V i S, V i C, and VoO are not energized. In this state, air whose pressure has increased from the air compressor 24 (FIG. 1) is introduced into the valve-opening pressure chamber 52 via the pressure control flow path 40.
  • the shaded area indicates that air with increased pressure is introduced (the same applies to Fig. 5).
  • V i S is energized, and the increased pressure from the air compressor 24 (Fig. 1) controls the pressure in the valve closing pressure chamber 50. It is introduced through the use flow path 40.
  • V i O energized, that is, opened, the pressure chamber 52 for valve opening is opened to the atmosphere.
  • a first force F 1 directed downward is applied to the drive shaft 60 due to a pressure difference generated between the pressure in the valve closing pressure chamber 50 and the pressure in the valve opening pressure chamber 52 (atmospheric pressure).
  • V i S is deenergized, that is, the discharge side of the air compressor 24 communicates with the valve opening pressure chamber 52.
  • V i O is open, the pressure in the valve opening pressure chamber 52 does not increase.
  • the pressure in the valve closing pressure chamber 50 and the pressure in the pressure control flow path 40 leading to the valve closing pressure chamber 50 are maintained at a high pressure.
  • V iO is brought into a non-energized state, that is, a valve closed state.
  • the pressure in the valve-opening pressure chamber 52 is reduced, the pressure in the valve-closing pressure chamber 50 is reduced in the valve-opening pressure chamber 52.
  • the state larger than the pressure remains maintained.
  • the normally open outlet shut valve 22 (Fig. 1) also changes from the open state to the closed state when the fuel cell stack 12 stops generating power by controlling Vo S, VoC, and VoO. And keep the valve closed when all P SVs of Vo S, VoC, and VoO are de-energized.
  • the humidifier bypass valve 18 shown in FIG. 1 is a normally closed shut valve in which the valve body 58 is closed in a normal state in which all the pressure chambers provided therein are all at the same pressure. Yes.
  • the detailed structure of the humidifier bypass valve 18 is not shown, it has the same structure as the inlet shut-off valve 20 or the outlet shut-off valve 22 shown in FIGS. 2 and 3, and a coil spring 78 (see FIGS. 2 and 3). Is provided between the upper surface of the bottom plate portion of the cylindrical member 64 and the lower surface of the partition portion 44.
  • a coil spring is provided between the upper surface of a member fixed to the upper end of the valve body 58, such as a restraining member 74 (see FIGS. 2 and 3), and the lower surface of the housing 42. It is also possible to provide a normally closed shut valve (see the schematic diagram in Fig. 1).
  • such a humidifier bypass valve 18 has a valve closing pressure chamber 50 in the pressure control flow path 40 on the side and a valve opening pressure valve 40 in the pressure control flow path 40 on the VbO side of the PSV. Pressure chambers 52 are connected to each other.
  • the axial displacement of the drive shaft 60 is controlled by three PSVs, Vb S, VbC, and Vb 0, as in the case of the inlet shut valve 20 and the outlet shut valve 22.
  • Vb S three PSVs
  • VbC three PSVs
  • VbO three PSVs
  • the triangles filled with black indicate the state where the flow path is blocked.
  • the shape represents a state in which the flow paths are connected.
  • Vb S changes the connection state of the flow path depending on the energized state.
  • Vb S is connected to the gas discharge side of the air compressor 24 and the valve closing pressure chamber 50 in a non-energized state (non-energized state), and in the energized state (energized state), the air compressor 24
  • the gas discharge side and the valve opening pressure chamber 52 are connected.
  • VbC and VbO are both normally closed solenoid valves that close the valve when not energized and open the valve when energized, that is, shut off the flow path when not operating.
  • Such a humidifier bypass valve 18 is closed when power generation of the fuel cell stack 12 is stopped.
  • the humidifier bypass valve 18 is closed, as shown in Fig. 1, the spring of the valve spring 58 is pressed against the valve seat by the elasticity of the coil spring, and the slip of V b S, VbC, VbO Turn the power off.
  • the humidifier bypass valve 18 can also be closed by introducing the air whose pressure has been increased by the air compressor 24 into the valve closing pressure chamber 50 and opening the valve opening pressure chamber 52 to the atmosphere. State and can.
  • the drive shaft 60 is driven downward by the force acting downward on the drive shaft 60 due to the pressure difference between the valve opening pressure chamber 52 and the valve closing pressure chamber 50 and the elasticity of the coil spring.
  • a force acts on the drive shaft 60 due to the pressure difference between the flow path constituting pressure chamber 56 and the atmospheric pressure chamber 54, but the upper side of the drive shaft 60 including the main diaphragm 46 (see FIGS. 2 and 3).
  • the diameter of the pressure receiving area of the part is sufficiently larger than the diameter of the pressure receiving area of the lower part of the drive shaft 60 including the sub-diaphragm 48 (see FIGS. 2 and 3), and the elasticity of the coil spring Together, the drive shaft 60 is displaced downward. Then, the humidifier bypass valve 18 is closed.
  • the PSV for controlling the pressure of the humidifier bypass valve 18, the inlet shut valve 20, and the outlet shut valve 22 is Vb S, VbC, VbO, V i S, V i C, V i O , Vo S, VoC, VoO are controlled by a control unit (not shown) such as an ECU. That is, when the power generation of the fuel cell stack 12 is stopped, the control unit shuts off all of the inlet shut valve 20, the humidifier bypass valve 18 and the outlet shut valve 22, that is, closes the fuel cell stack. 1 Closely close the gas upstream side and gas downstream side of the flow path on the force sword electrode side.
  • the control unit also includes an inlet shut-off valve 20, a humidifier bypass valve 18 and an outlet shut-off valve.
  • a first pressure value that is, a pressure corresponding to the first discharge pressure of the air conditioner presser 24 is applied to the valve-opening pressure chamber 52 that communicates with the air compressor 24.
  • the valve-closing pressure chamber 50 is opened.
  • Pressure applying means for driving the motor by opening the valve-closing pressure chamber 50 to the atmosphere through PSV corresponding to any valve of VbC, V i C, and Vo C, which are PSV.
  • FIG. 5 (a) corresponds to Figure 4 (d) above.
  • the air compressor 24 (see Fig. 1) is started in Fig. 5 (a) with V i S kept in the de-energized state, and then as shown in Fig. 5 (b).
  • V i C is energized, that is, in a valve open state, and the valve closing pressure chamber 50 is opened to the atmosphere.
  • the air whose pressure has increased in the valve closing pressure chamber 50 is released to the atmosphere, and the pressure decreases. Further, the air whose pressure has increased from the air compressor 24 is introduced into the valve-opening pressure chamber 52 through the pressure control flow path 40. As a result, a pressure difference is generated between the pressure in the valve opening pressure chamber 52 and the pressure in the valve closing pressure chamber 50 (atmospheric pressure).
  • the drive shaft 60 has the third force F 3 acting upward on the drive shaft 60 due to the pressure difference between the flow path constituting pressure chamber 56 and the atmospheric pressure chamber 54, and the valve closing pressure chamber 50 and the valve opening.
  • the fourth force F4 acting on the drive shaft 60 due to the pressure difference between the pressure chamber 52 and the force F3, F4 and the elasticity of the coil spring 78 (Figs. 2 and 3) Drive upwards.
  • V C is not energized, that is, the valve is closed, so that the valve closing pressure chamber 50 and the atmosphere are shut off. Then, when all PSVs of VIS, V i C, V iO are not energized, the inlet shut-off valve 20 is opened. Maintain valve status.
  • the outlet shut valve 2 2 (Fig. 1), by controlling V o C, the fuel cell stack 12 2 is changed from the closed state to the opened state at the start of power generation operation. Keep the valve open with all PSVs in V o S, V o C, and V oO non-conductive.
  • the inlet shut valve 20 As described above with reference to the inlet short valve 20 in FIG. 4, when the power generation of the fuel cell stack 12 is stopped, the inlet shut valve 20, the humidifier bypass valve 18, and the outlet shut valve 2 2 Are closed, that is, the valve is closed.
  • the outlet shut valve 20 and the inlet shut valve 20 and One of the humidifier bypass valves 1 8 is opened.
  • the humidifier bypass valve 1 8 of the inlet short valve 20 and the humidifier bypass valve 1 8 is opened first, and the humidifier bypass path 3 2 and the main path 30 are Air is supplied to the fuel cell stack 1 2 only through the humidifier bypass path 3 2.
  • one of the inlet shut-off valve 20 and the humidifier bypass valve 18 is fixed by freezing or the like when it is closed by leaving it in a sub-freezing environment, that is, the valve body 58 is fixed. If the part is stuck due to freezing, etc., it is possible that one valve will not open if the normal opening pressure is applied to the valve opening pressure chamber 52 of one valve. For this reason, in the case of the present embodiment, the control unit such as the ECU has the inside of the valve opening pressure chamber 52 of one of the inlet shutter valve 20 and the humidifier bypass valve 18. Even if the first pressure value corresponding to the first discharge pressure of the air compressor 24 is 1, the first pressure value in the valve-opening pressure chamber 52 is changed when one of the valves does not drive. And a fuel cell bypass valve control means which is a pressure changing means.
  • the fuel cell bypass valve control means opens the fuel cell bypass valve 3 8 (FIG. 1) at a predetermined opening (for example, 50%, etc.) at the time of start-up, and opens the pressure chamber for opening one of the above valves 5 2 Even when the inside is the first pressure value, the opening degree of the fuel cell bypass valve 38 is reduced when the above-mentioned one valve does not drive (for example, 20% opening degree, 0% opening degree, that is, Thus, it has a function of increasing the pressure value of the air supplied to the valve-opening pressure chamber 52 of the one of the valves above the first pressure value.
  • a predetermined opening for example, 50%, etc.
  • step S 1 when supplying air to the fuel cell stack 12 at the start of power generation, first, in step S 1, when a start command is sent to the fuel cell system 10 by turning on the ignition key or the like, control is performed. Based on the opening command of the humidifier bypass valve 18, the pressure applying means of the section controls the opening and closing of V b S, V b C and V bO so as to open the humidifier bypass valve 18. Issue command signal.
  • step S2 in FIG. 6 the pressure applying means opens the fuel cell bypass valve 38 to a certain opening, such as half-opening (for example, 50% opening), and operates the air conditioner 24. Send out the air with increased pressure.
  • step S 3 the fuel cell bypass valve control means of the control unit monitors the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 located at the outlet of the air compressor 24 (FIG. 1), while the inlet pressure sensor P 1 It is determined whether or not the detected pressure value has decreased to the pressure threshold value P s (kP a) or less after the stable time has elapsed.
  • the stabilization time is, for example, a time for waiting for a predetermined time of t 1 sec after the air discharge flow rate (feed amount) by the air compressor 24 reaches, for example, 80% of the set value and reaches that point.
  • the air discharge flow rate by the air compressor 24 is monitored by an air flow meter (not shown).
  • step S 3 the detected pressure value of the inlet pressure sensor P 1 is not less than or equal to the pressure threshold value P s (kP a) after the stable time has elapsed by the fuel cell bypass valve control means. If it is determined that the valve 18 is not normally opened (the valve open determination is NG), then in step S4, the opening degree of the fuel cell bypass valve 38 is set (for example, 50% From the opening) Throttle, humidifier bypass valve 18 Increase the pressure of the air supplied to the valve opening pressure chamber 52.
  • step S6 the fuel cell bypass valve control means determines whether or not the detected pressure value of the inlet pressure sensor P1 has decreased to the pressure threshold value P s (k Pa) or less again after a predetermined time has passed. Determine. Even in the determination in step S 6, the detected pressure value of the inlet pressure sensor P 1 is not less than the pressure threshold value P s (k Pa), that is, the humidifier bypass valve 18 is not normally opened. If it is determined that the valve open determination is NG, it is determined that the humidifier bypass valve 18 cannot be opened in the opening control of the fuel cell bypass valve 38, and then in step S7, the valve Move to abnormal sequence control.
  • step S3 the pressure detection value of the inlet pressure sensor P1 becomes equal to or lower than the pressure threshold value Ps (kPa) after the stabilization time has elapsed, i.e., the humidifier bypass valve 18 is operating normally. If it is determined that the valve is open (the valve open determination is OK), the startup sequence process is continued in step S5. As a result, the air discharged from the air compressor 24 is supplied to the fuel cell stack 12 through the humidifier bypass path 32 and power generation is started.
  • step S 6 the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 becomes equal to or lower than the pressure threshold value P s (k Pa) after the stabilization time has elapsed, that is, the humidifier bypass valve 18 opens normally. Even if it is determined that the valve is open (the valve open determination is OK), the startup sequence process is continued in step S5, and the air discharged from the air compressor 2 4 is fueled through the humidifier bypass path 3 2. Supply to battery stack 1 2 so that power generation starts. After the sequence of any one of steps S5 and S7 is completed, that is, after the start-up process is completed, the fuel cell bypass valve 3 8 is fully closed.
  • the air is first supplied to the fuel cell stack 1 2 only through the humidifier bypass path 3 2 out of the humidifier bypass path 3 2 and the main path 30 when power generation is started.
  • the present embodiment is not limited to such a case.
  • the inlet short valve 20 is first opened among the inlet short valve 20 and the humidifier bypass valve 18. Even when the air is supplied to the fuel cell stack 12 through this path 30, the operation can be performed.
  • step S 1 the valve opening command for the inlet shut valve 20 is issued, and in step S 7, the valve opening command for the humidifier bypass valve 18 is issued in the case of shifting to valve abnormality sequence control. .
  • air is supplied to the fuel cell stack 1 2 through the humidifier bypass path 3 2 and power generation is started.
  • the fuel cell system 10 includes a humidifier bypass valve 18 and an inlet short valve 20 that are driven according to a change in pressure of the air supplied from the air compressor 24, and a humidifier.
  • the first pressure value is applied to the valve opening pressure chamber 52 that communicates with the air compressor 24, thereby Pressure applying means for driving;
  • the opening of the fuel cell bypass valve 38 can be reduced by reducing the opening of the one valve.
  • a fuel cell bypass valve control means which is a pressure changing means for changing the first pressure value in the valve opening pressure chamber 52, that is, for increasing the pressure.
  • the first pressure in the valve-opening pressure chamber 52 that communicates with the air compressor 24 is maintained in this one valve.
  • the value is changed by increasing the opening degree of the fuel cell bypass valve 38, thereby releasing the sticking of the valve and enabling stable operation.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the activation control method of the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. To explain.
  • a starting control method when only the inlet shut-off valve 2 0 is opened will be described.
  • the valve opening pressure chamber 5 2 communicating with the air compressor 24 is connected to the first air compressor 24.
  • Pressure-applying means for driving the one valve by applying a first pressure value corresponding to the discharge pressure of 1 is provided.
  • Air compressor control means which is fluid supply control means for changing the first pressure value in the valve pressure chamber 52, is provided.
  • step S 3 of FIG. 7 the air compressor control means of the control unit is an inlet pressure sensor P 1 located at the outlet of the air compressor 24. It is determined whether the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 has dropped below the pressure threshold value P s (kPa) after the stabilization time has elapsed.
  • step S 3 the air compressor control means does not detect the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 below the pressure threshold value P s (k Pa) after the stabilization time has elapsed, that is, the humidifier bypass valve 18 If it is determined that the valve is not normally opened (valve open determination is NG), in step S4, the air conditioner presser control means sets the discharge flow rate of the air compressor 24 (Fig. 1) to the current flow rate. On the other hand, the pressure of the air supplied to the valve-opening pressure chamber 52 of the humidifier bypass valve 18 is increased above the first pressure value by increasing it by a predetermined flow rate.
  • step S6 the air compressor control means determines again whether or not the pressure detection value of the inlet pressure sensor P1 has decreased to the pressure threshold value P s (k Pa) or less after a predetermined time has elapsed. . Even in the determination in step S 6, the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 is not less than or equal to the pressure threshold value P s (k Pa), that is, the humidifier bypass valve 18 is not normally opened. If it is determined that the state (valve opening determination is NG), it is determined that the humidifier bypass valve 18 cannot be opened by increasing the discharge flow rate of the air compressor 24.
  • step S7 the above diagram is displayed. As in the first embodiment shown in FIG. 6, the process shifts to valve abnormality sequence control.
  • step S3 the detected pressure value of the inlet pressure sensor P1 becomes equal to or lower than the pressure threshold value Ps (kPa) after the stabilization time has elapsed, i.e., the humidifier bypass valve 18 is normally opened. If it is determined that the valve is in a valved state (the valve open determination is OK), the startup sequence process is continued in step S5.
  • step S 6 the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 becomes equal to or lower than the pressure threshold value P s (k Pa) after the stabilization time has elapsed, that is, the humidifier bypass valve 18 is normally opened. Even if it is determined that the valve is open (valve open determination is OK), the startup sequence process is continued in step S5, and the air compressor 24 The discharged air is supplied to the fuel cell stack 1 2 through the humidifier bypass path 3 2.
  • the air is first supplied to the fuel cell stack 1 2 only through the humidifier bypass path 3 2 out of the humidifier bypass path 3 2 and the main path 30 when power generation is started.
  • the present embodiment is not limited to such a case, and, similar to the first embodiment described above, when power generation is started, the inlet shut valve 20 and the humidifier bypass valve 18 are Thus, even when only the inlet shut valve 20 is opened first and air is supplied to the fuel cell stack 12 through this route 30, the operation can be performed.
  • the inside of the pressure chamber 52 for opening one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet shirt valve 20 is the first one. Even if it is a pressure value, the first pressure value in the valve opening pressure chamber 5 2 of one valve is changed by increasing the discharge flow rate of the air compressor 2 4 in the event that one of the valves does not drive. That is, air compressor control means, which is pressure changing means for raising the pressure value in the valve-opening pressure chamber 52 above the first pressure value, is provided. For this reason, even when one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet short valve 20 is fixed, the pressure value in the valve-opening pressure chamber 52 connected to the air compressor 24 can be reduced in this one valve. By increasing the discharge flow rate of the air compressor 24 by increasing the release flow rate, it is possible to release the sticking of one valve, thereby enabling stable operation.
  • the third embodiment is a combination of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 and the second embodiment shown in FIG. You can also. That is, the following description will be made using the reference numerals in FIG. 1 representing the first embodiment.
  • the humidifier bypass valve 18 and the inlet are the same as in each of the above embodiments.
  • Shirt valve 2 One of the 0 valves Pressure applying means for driving one of the above valves by applying a first pressure value corresponding to the first discharge pressure of the air compressor 24 to the valve opening pressure chamber 52 connected to the presser 24 Is provided.
  • the pressure changing means included in the control unit is configured such that the inside of the valve opening pressure chamber 52 of the one valve corresponds to the first discharge pressure of the air compressor 24.
  • One valve does not drive even if the pressure value is 1.
  • Air compressor that throttles the opening of the fuel cell bypass valve 3 8 and raises the air discharge flow rate by the air compressor 2 4 that is the fluid supply unit in the event of an abnormality Use fuel cell bypass valve control means.
  • step S4 the air compressor fuel cell bypass valve control means performs the discharge flow rate of the air compressor 24. And increase the pressure of the air supplied to the opening pressure chamber 5 2 of the humidifier bypass valve 1 8 or the inlet shut valve 2 0 as well as the opening degree of the fuel cell bypass valve 3 8 . In such a configuration, it becomes easier to drive one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet shut valve 20 even when one of the valves is fixed.
  • FIG. 8a, FIG. 8b, FIG. 8c, and FIG. 9 to FIG. 10 show a fourth embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. To explain.
  • Fig. 8a, Fig. 8b, and Fig. 8c are schematic diagrams showing inconveniences to be solved by this embodiment and the principle for solving these inconveniences. That is, FIG. 8 a, FIG. 8 b, and FIG. 8 c are the sliding parts for sliding the valve body 5 8 and the valve body 5 8 in the humidifier bypass valve 18 or the inlet shut valve 20. The relationship with the hole provided in the cut portion 4 4 is shown.
  • the inconvenience to be solved by the present embodiment is that the valve body 5 8 of the humidifier bypass valve 18 or the inlet short valve 20 has a hole portion provided in the partition portion 44.
  • the valve body 5 8 is caught in the corner of the hole, etc. while tilting with respect to the axial direction, and is stuck in a state where the valve is not fully opened. Is Rukoto.
  • the pressure to normally open is set to the humidifier bypass valve as in the case where the valve body 58 adheres to the fixed part due to freezing and does not open.
  • 1 8 or inlet shirt valve 2 0 Opening pressure chamber 5 2 Actuating the humidifier bypass valve 1 8 or inlet shirt valve 2 0 may not open completely.
  • the control unit such as the ECU, as in each of the above embodiments, is one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet short valve 20.
  • Pressure applying means for driving one valve by applying a first pressure value to the valve opening pressure chamber 52 communicating with the air compressor 24 (FIG. 1) is provided.
  • the control unit will set the valve opening pressure chamber 52 of one valve in the valve opening pressure chamber 52 of the one valve when there is an abnormality that does not drive even if the valve 1 is in the first pressure value.
  • the second air compressor control means is a pressure change means for changing the pressure value of the air pressure, that is, the pressure change means for changing the pressure value alternately up and down.
  • the second air compressor control means causes the air compressor 24 to alternately and vertically change the supply pressure of the air supplied to the valve opening pressure chamber 52 of the one valve.
  • the second air compressor control means changes the discharge flow M of the air compressor 24 so as to alternately repeat increasing and decreasing in a pulsed manner or at predetermined time intervals.
  • FIG. 9 shows an activation control method when only the humidifier bypass valve 18 is first opened among the humidifier bypass valve 18 and the inlet shut-off valve 20 when power generation is activated.
  • step S 1 when supplying air to the fuel cell switch 12 at the start of power generation, first, in step S 1, an activation command is sent to the fuel cell system 10 by turning on the ignition key or the like.
  • the pressure applying means of the control unit opens the humidifier bypass valve 18 as in the first embodiment shown in FIG.
  • a command signal for opening / closing control of V b S, V b C, and V b O is issued.
  • step S2 the pressure applying means opens the fuel cell bypass valve 3 8 to a certain opening such as half-open (for example, 50% opening), operates the air compressor 2 4, pressure Send out the rising air.
  • step S3 the second air compressor control means of the control unit monitors the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 located at the outlet of the air compressor 24. On the other hand, it is determined whether or not the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 has decreased to a pressure threshold value P s (k Pa) or less after the stabilization time has elapsed.
  • step S3 the second air compressor control means does not detect the pressure detection value of the inlet pressure sensor P1 to be equal to or lower than the pressure threshold value P s (k Pa) after the stable time has elapsed, that is, the humidifier If it is determined that the bypass valve 1 8 is not fully opened (valve open determination is NG), in step S4, the second air compressor control means determines the discharge flow rate of the air compressor 24. Are changed so as to alternate between increasing and decreasing in a pulsed manner or at predetermined time intervals.
  • FIG. 10 (a) shows an example of a time change in which the discharge flow rate of the air compressor 24 is changed so as to alternately increase and decrease every predetermined time.
  • the driving force of the humidifier bypass valve 18, which is the driving force acting on the valve body 58 of the humidifier bypass valve 18, also increases every predetermined time. It will change so that the decrease is repeated alternately.
  • the second air compressor control means again determines that the pressure detection value of the inlet pressure sensor P 1 is less than or equal to the pressure threshold value P s (k Pa) after a predetermined time has passed in step S 6. It is determined whether or not it has dropped to. Even in the determination in step S 6, the detected pressure value of the inlet pressure sensor P 1 does not fall below the pressure threshold value P s (k Pa), that is, the humidifier bypass valve 18 has not opened normally. If it is determined that there is no state (valve open determination is NG), it is determined that the humidifier bypass valve 1 8 cannot be fully opened in the control that changes the discharge flow rate of the air compressor 2 4. In step S7, the control shifts to valve abnormality sequence control as in the first embodiment shown in FIG.
  • step S3 the pressure detection value of the inlet pressure sensor P1 becomes equal to or lower than the pressure threshold value Ps (kPa) after the stabilization time has elapsed, i.e., the humidifier bypass valve 18 is operating normally. If it is determined that the valve is open (the valve open determination is OK), the startup sequence process is continued in step S5.
  • step S6 after the stabilization time has elapsed, the pressure detection of the inlet pressure sensor P1 Even when it is determined that the output value is equal to or less than the pressure threshold P s (k Pa), that is, the humidifier bypass valve 1 8 is normally open (the valve open determination is OK)
  • step S5 the start-up sequence process is continued so that the air discharged from the air compressor 24 is supplied to the fuel cell stack 12 through the humidifier bypass path 32.
  • the air is first supplied to the fuel cell stack 1 2 only through the humidifier bypass path 3 2 out of the humidifier bypass path 3 2 and the main path 30 when power generation is started.
  • the present embodiment is not limited to such a case. Similar to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the inlet shut-off valve 20 and the humidification are generated at the start of power generation. This can be implemented even when only the inlet short valve 20 is first opened and the air is supplied to the fuel cell stack 12 through this path 30.
  • the valve opening pressure chamber 52 connected to the air compressor 24 is provided in one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet short valve 20.
  • the pressure applying means for driving the one of the valves and the valve opening pressure chamber 52 of the one of the valves even if the pressure in the valve opening pressure chamber 52 is the first pressure value.
  • a pressure changing means that changes the first pressure value in the valve opening pressure chamber 52 of one valve, that is, changes the discharge flow rate of the air compressor 24 alternately up and down in the event of an abnormality that does not drive. Air compressor control means. For this reason, the driving shaft 60 (see FIGS.
  • valve body 58 of the one valve is a sliding portion, and the driving shaft 60 is inclined with respect to the hole of the partition portion 44.
  • the valve body 5 8 is made to act on the valve body 58 by alternately applying force to the valve body 58 on both sides in the up-down direction due to the vertical change in the discharge flow rate of the air compressor 24. Even if it is not possible to release the catch of the valve body 5 8 only by applying a force in the direction, this catch can be released, and the inclination of the valve body 5 8 with respect to the sliding part is corrected, The valve can be driven smoothly. As a result, stable operation can be achieved. Moreover, it is not necessary to consume the fuel in the fuel cell stack 1 2 to drive any one of the humidifier bypass valve 18 and the inlet shut valve 20, and the generated power of the fuel cell stack 1 2 Can be used more effectively.
  • the inlet shut-off valve 20 Opening pressure chamber for one of the 0 and humidifier bypass valves 1 8 5
  • the pressure changing means for changing the pressure value in the pressure chamber 5 2 up and down can be used as the second fuel cell bypass valve control means.
  • the second fuel cell bypass valve control means changes the degree of opening of the humidifier bypass valve 18 so as to alternately repeat large and small at the time of the abnormality. Even when such a second fuel cell bypass valve control means is provided, both sides of the valve body 5 8 (see FIGS.

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Abstract

　酸化ガス供給流路１４を構成する本経路３０に設けた入口シャット弁２０と、本経路３０の迂回路である加湿器バイパス経路３２に設けた加湿器バイパス弁１８と、燃料電池スタック１２を迂回する燃料電池バイパス経路３６に設けた燃料電池バイパス弁３８と、燃料電池バイパス弁制御手段とを備える。燃料電池バイパス弁制御手段は、入口シャット弁２０と加湿器バイパス弁１８とのうち、一方の弁の開弁用圧力室５２内が第１の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、燃料電池バイパス弁３８の開度を絞り、開弁用圧力室５２内の圧力を上昇させる。

Description

明 細 書 燃料電池システム 技術分野
本発明は、 燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備 える燃料電池システムに関する。 背景技術
燃料電池システムは、 燃料ガスと酸化ガスとの反応ガスの電気化学反応により 発電する燃料電池と、 燃料電池に反応ガスを供給するための反応ガス供給流路と 、 燃料電池から反応ガスを排出するための反応ガス系排出流路とを備える。 また 、 このような反応ガス供給流路と、 反応ガス系排出流路とに、 燃料電池用遮断弁 を設けることも考えられている。
例えば、 特許文献 1に記載された燃料電池システムは、 電池スタックから反応 ガス系ガスを排出する反応ガス系排出流路に設けた遮断弁と、 電池スタックに燃 料ガスを供給する燃料ガス供給流路に設けた三方切替弁と、 電池スタックに空気 を供給する酸化ガス系供給流路に設けた弁とに、 アキュムレータを通じて空気を 供給し、 パイロット弁である各弁の切り替えを行うようにしている。
また、 特許文献 2に記載された燃料電池システムの場合、 燃料電池スタックに 燃料ガスを供給する流通経路に、 その前後の流路の間の圧力差により閉じられる バルブを設け、 第 1の時刻において、 バルブと燃料電池スタックとの間における 第 1の圧力と、 第 2の時刻においてバルブと燃料電池スタックとの間における第 2の圧力との間の圧力差が所定値未満であるときにバルブが開故障であると判定 する。 そして、 バルブが開故障であると判定された場合に、 燃料電池スタック内 の燃料を消費させ、 バルブの前後の流路の間で差圧を生じさせるようにしている
特許文献 1 ：特開 2 0 0 0— 3 7 1 7号公報 特許文献 2 ：特開 2 0 0 5 - 3 4 7 1 8 5号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
上記の特許文献 1に記載された燃料電池システムの場合、 反応ガス系排出流路 に設けた遮断弁と、 燃料ガス供給流路に設けた三方切替弁と、 酸化ガス系供給流 路に設けた弁とが、 氷点下等低温環境で使用される等により弁体周辺部が凍結し たり、 弁体の軸が摺動部に対し傾斜する等により弁体が固定の部分に引つ掛かる 等により、 通常駆動する圧力値を弁の圧力室に作用させたのでは弁が駆動しない 可能性がある。 このように弁が駆動せず、 正常に開弁しない場合には、 電池ス夕 ックにガスを良好に供給したり、 輋池スタックからガスを良好に排出することが 困難になり、 著しい場合には、 燃料電池システムの運転が自動的に停止してしま う可能性がある。
これに対して、 特許文献 2に記載された燃料電池システムの場合、 流通経路に 、 その前後の流路の間の圧力差により閉じられるバルブを設けている。 また、 バ ルブが開故障であると判定された場合に、 燃料電池スタック内の燃料を消費させ 、 バルブの前後の流路の間で差圧を生じさせるようにしている。 このような燃料 電池システムの場合、 バルブを開故障である場合に、 バルブを駆動させるために 、 燃料電池スタック内の燃料を消費させる必要があり、 燃料電池スタックの発電 電力を有効利用する面からまだ改良の余地がある。
本発明の目的は、 燃料電池システムにおいて、 燃料電池の発電電力をより有効 利用できるようにし、 かつ、 弁の固着時でもこの固着を解除して安定した運転を 可能とすることにある。 課題を解決するための手段
本発明に係る燃料電池システムは、 酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応によ り発電する'燃料電池と、 流体供給部から供給される流体の圧力変化に応じて駆動 する弁と、 流体供給部と通じる圧力室に第 1の圧力値を作用させることにより、 弁を駆動させる圧力付与手段と、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆 動しない異常時に、 圧力室内の第 1の圧力値を変化させる圧力変化手段と、 を備 えることを特徴とする燃料電池システムである。 なお、 弁を駆動させるとは、 開 弁から閉弁へ、 または閉弁から開弁へのいずれに変化するように弁を駆動させる 場合を含む。
また、 好ましくは、 燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、 燃料 電池から酸化ガス系ガスを排出する酸化ガス系ガス排出流路と、 酸化ガス供給流 路と酸化ガス系ガス排出流路'とを、 燃料電池を迂回して接続する燃料電池バイパ ス流路と、 燃料電池バイパス流路に設けられた燃料電池バイパス弁と、 を備え、 圧力変化手段は、 始動時に燃料電池バイパス弁を所定開度開放させるとともに、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 燃料電池バイ パス弁の開度を絞ることにより、 圧力室に供給する流体の圧力値を第 1の圧力値 よりも増大させる。
また、 本発明に係る燃料電池システムにおいて、 好ましくは、 圧力変化手段は
、 流体供給部により圧力室に供給する流体の供給圧を第 1の圧力値よりも上昇さ せる流体供給部制御手段とする。
また、 本発明に係る燃料電池システムにおいて、 好ましくは、 燃料電池に酸化 ガスを供給する酸化ガス供給流路と、 燃料電池から酸化ガス系ガスを排出する酸 化ガス系ガス排出流路と、 酸化ガス供給流路と酸化ガス系ガス排出流路とを、 燃 料電池を迂回して接続する燃料電池バイパス流路と、 燃料電池バイパス流路に設 けられた燃料電池バイパス弁と、 を備え、 圧力変化手段は、 始動時に燃料電池バ ィパス弁を所定開度開放させるとともに、 圧力室内が第 1の圧力値である場合で も弁が駆動しない異常時に、 燃料電池バイパス弁の開度を絞るとともに、 流体供 給部による流体の吐出流量を上昇させる流体供給部燃料電池バイパス弁制御手段 とする。
また、 本発明に係る燃料電池システムにおいて、 好ましくは、 圧力変化手段は
、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 圧力室内の 圧力を上下交互に変動させる。
また、 より好ましくは、 圧力変化手段は、 流体供給部により圧力室に供給する 流体の供給圧を上下交互に変動させる流体供給部制御手段とする。 また、 本発明に係る燃料電池システムにおいて、 圧力変化手段は、 圧力室内が 第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 圧力室内の圧力を上下交 互に変動させる構成において、 より好ましくは、 燃料電池に酸化ガスを供給する 酸化ガス供給流路と、 燃料電池から酸化ガス系ガスを排出する酸化ガス系ガス排 出流路と、 酸化ガス供給流路と酸化ガス系ガス排出流路とを、 燃料電池を迂回し て接続する燃料電池バイパス流路と、 燃料電池バイパス流路に設けられた燃料電 池バイパス弁と、 を備え、 圧力変化手段は、 燃料電池バイパス弁の開度を大小交 互に変化させる燃料電池バイパス弁制御手段とする。 発明の効果
本発明に係る燃料電池システムによれば、 流体供給部から供給される流体の圧 力変化に応じて駆動する弁と、 流体供給部と通じる圧力室に第 1の圧力値を作用 させることにより、 弁を駆動させる圧力付与手段と、 圧力室内が第 1の圧力値で ある場合でも弁が駆動しない異常時に、 圧力室内の第 1の圧力値を変化させる圧 力変化手段と、 を備えるので、 弁の固着時でも流体供給部と通じる圧力室内の第
1の圧力値を燃料電池バイパス弁または流体供給部制御手段により上昇させる等
、 変化させることにより、 弁の固着を解除して、 安定した運転を可能とすること ができる。 しかも、 弁を駆動させるために、 燃料電池内の燃料を消費させる必要 がなく、 燃料電池の発電電力をより有効利用できる。
また、 圧力変化手段は、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しな い異常時に、 圧力室内の圧力を上下変動させる構成によれば、 弁体の軸が摺動部 に対し傾斜する等により弁体が固定の部分に引っ掛かる等により弁が固着して、 通常駆動する圧力値を弁の圧力室に作用させたのでは弁が駆動しない場合でも、 圧力変動により弁体に軸方向片側と軸方向他側とに交互に力を作用することがで き、 弁の固着を解除して、 弁を駆動させることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係る燃料電池システムの基本構成を示す 図である。 図 2は、 図 1の燃料電池システムに使用する入口シャツ卜弁 （または出口シャ ット弁） の構造を、 開弁状態で示す断面図である。
図 3は、 同じく閉弁状態で示す断面図である。
図 4は、 入口シャツト弁を開弁状態から閉弁状態に移行する場合の P S Vの切 り替えを時系列で説明するための略断面図である。
図 5は、 入口シャツト弁を閉弁状態から開弁状態に移行する場合の P S Vの切 り替えを時系列で説明するための略断面図である。
図 6は、 本発明の第 1の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、 起動制 御方法を示すフローチャートである。
図 7は、 本発明の第 2の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、 起動制 御方法を示すフローチャートである。
図 8 aは、 本発明の第 4の実施の形態に係る燃料電池システムが解決しようと する課題である、 弁体が摺動部の軸方向に対し傾斜して固着した状態を示す略図 である。
図 8 bは、 弁体の摺動部への固着を解除するために弁体に力を両方向に交互に 作用させる状態を示す略図である。
図 8 cは、 弁体の摺動部への固着を解除するために弁体に力を両方向に交互に 作用させる状態を示す略図である。
図 9は、 本発明の第 4の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、 起動制 御方法を示すフローチャートである。
図 1 0は、 図 9のステップ S 4において、 エアコンプレッサの吐出流量の時間 変化.を示す図 （a ) と、 加湿器バイパス弁の弁体に作用する弁駆動力の時間変化 とを示す図 （b ) である。 符号の説明
1 0 燃料電池システム、 1 2 燃料電池スタック、 1 4 酸化ガス供給流路 、 1 6 酸化ガス系排出流路、 1 8 加湿器バイパス弁、 2 0 入口シャット弁 、 2 2 出口シャット弁、 2 4 エアコンプレッサ、 2 6 イン夕一クーラ、 2 8 加湿器、 3 0 本経路、 3 2 加湿器バイパス経路、 3 4 ' 調圧弁、 3 6 燃料電池バイパス経路、 3 8 燃料電池バイパス弁、 4 0 圧力制御用流路、 4 2 ハウジング、 4 4 仕切り部、 4 6 主ダイヤフラム、 4 8 副ダイヤフラ ム、 5 0 閉弁用圧力室、 5 2 開弁用圧力室、 5 大気圧室、 5 6 流路構 成圧力室、 5 8 弁体、 6 0 駆動軸、 6 2 弁体本体、 6 3 駆動軸側円筒面 部、 6 4 筒状部材、 6 6 ダイヤフラム側円筒部、 6 7 環状変形部、 6 8 ハウジング側円筒面部、 7 0 第 2のダイヤフラム側円筒部、 7 2 大気連通管 、 7 4 抑え部材、 7 6 給排管、 7 8 コイルばね、 8 0 弁座、 8 2 入口 、 8 4 出口。 発明を実施するための最良の形態
[第 1の発明の実施の形態]
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 図 1から図 6は、 本発 明の第 1の実施の形態を示しており、 図 1は、 本実施の形態に係る燃料電池シス テムの略構成図である。 燃料電池システム 1 0は、 燃料電池スタック 1 2と、 酸 化ガス供給流路 1 4および酸化ガス系排出流路 1 6と、 加湿器バイパス弁 1 8と 、 入口シャット弁 2 0と、 出口シャット弁 2 2とを備える。
燃料電池スタック 1 2は、 酸素と水素との電気化学反応により発電する。 すな わち； 燃料ガスである水素ガスと、 酸化ガスである空気とを燃料電池スタック 1 2に供給することにより、 燃料電池スタック 1 2内の図示しない複数の燃料電池 セルにおいて、 酸素と水素とが電気化学反応して電気エネルギーが得られる。 燃 料電池セルは、 例えば、 電解質膜をアノード電極と力ソード電極とにより狭持し て成る膜一電極アセンブリと、 その両側のセパレー夕を備えるものとする。 なお、 本実施形態の燃料電池システム 1 0は、 例えば燃料電池車用として車両 に搭載し、 燃料電池スタック 1 2を、 車両走行用モー夕の電源として使用する。 もちろん、 本実施の形態の燃料電池システムを、 車両走行用以外の用途に使用す ることもできる。
酸化ガスである空気を燃料電池スタック 1 2に供給するために酸化ガス供給流 路 1 4を設けている。 酸化ガス供給流路 1 4のガス上流側にはエアコンプレッサ 2 4とィン夕ークーラ 2 6とを設けている。 エアコンプレッサ 2 4により加圧さ れた空気は、 イン夕一クーラ 2 6で冷却され、 加湿器 2 8で加湿された後、 燃料 電池スタック 1 2の力ソード電極側の流路に供給される。
また、 空気を、 加湿器 2 8を通過させてから燃料電池スタック 1 2に供給する ための第 1のガス流路である本経路 3 0とは別に、 本経路 3 0とガスの流れに関 して並行に、 第 2のガス流路であり、 本経路 3 0の迂回路である加湿器バイパス 経路 3 2を設けている。 加湿器バイパス経路 3 2を通過する空気は、 加湿器 2 8 を通過せずに、 燃料電池スタック 1 2に供給される。 加湿器バイパス経路 3 2の 途中に、 加湿器バイパス弁 1 8を設けている。
また、 燃料電池スタック 1 2に供給され、 各燃料電池セルで電気化学反応に供 された後の空気である空気オフガスを、 燃料電池スタック 1 2から排出するため に、 酸化ガス系排出流路 1 6を設けている。 酸化ガス系排出流路 1 6を通じて排 出される空気オフガスは、 調圧弁 3 4を介して加湿器 2 8に送られ、 その後、 図 示しない希釈器を介して大気に放出される。 調圧弁 3 4は、 燃料電池スタック 1 2から排出される空気の圧力 （背圧） が、 燃料電池スタック 1 2の運転状態に応 じた適切な圧力値になるように制御される。 すなわち、 調圧弁 3 4の弁開度によ つて酸化ガス系排出流路 1 6内の圧力センサ P 2の位置に対応する空気の圧力が 調整される。 また、 加湿器 2 8は、 燃料電池スタック 1 2から排出された後の空 気から得た水分を、 燃料電池スタック 1 2に供給される前の空気に与えて、 加湿 する役目を果たす。
なお、 燃料電池スタック 1 2には、 水素ガスを供給するための水素ガス供給流 路と水素ガス系ガスを排出するための水素ガス系排出流路とを接続しているが、 '図 1では図示を省略している。
また、 酸化ガス供給流路 1 4の本経路 3 0において、 加湿器バイパス経路 3 2 の上流側接続部と加湿器 2 8との間、 および、 酸化ガス系排出流路 1 6において 、 加湿器 2 8よりもガス下流側の間に、 ガスの流れに関して燃料電池スタック 1 2と並行になるように、 燃料電池バイパス経路 3 6を接続している。 そして、 燃 料電池バイパス経路 3 6の途中に燃料電池バイパス弁 3 8を設けている。 燃料電 池バイパス弁 3 8は、 燃料電池スタック 1 2へ供給される空気の圧力を制御する ために利用される。 すなわち、 燃料電池バイパス弁 3 8の弁開度により、 酸化ガ ス供給流路 14の入口圧力センサ P 1の位置に対応する空気の圧力が調整される 。 なお、 エアコンプレッサ 24から吐出される空気の流量により、 入口圧力セン サ P 1位置に対応する空気圧ガを調整することもできる。 もちろん、 燃料電池バ ィパス弁 38の弁開度と、 エアコンプレッサ 24による吐出流量との両方を利用 して、 入口圧力センサ P 1位置に対応する空気圧力を調整することもできる。 また、 燃料電池システム 1 0は、 氷点下等の低温始動時において、 燃料電池ス タック 1 2を速やかに温度上昇させることが好ましい。 そして、 このために、 燃 料電池スタック 1 2に供給される水素ガスの量に比べて、 燃料電池スタック 1 2 に供給される空気の量を、 水素ガスとの反応により発電するのに見合う量よりも 少なくし、 すなわち力ソードストィキ比を下げて、 低効率で発電させ、 燃料電池 スタック 1 2を速やかに温度上昇させることが考えられる。 ただし、 この場合に は、 燃料電池スタック 1 2のアノード側の流路から電解質膜を介して水素がカソ ード側の流路に入り込み、 酸化ガス系排出流路 1 6内の水素濃度が高くなる可能 性がある。 上記の燃料電池バイパス弁 38は、 このような場合に開弁状態として 、 燃料電池スタック 1 2を通過しない空気により、 酸化ガス系排出流路 1 6内の 水素濃度を低下させるために利用することもできる。
さらに、 酸化ガス供給流路 14の本経路 30の加湿器 28よりもガス下流側と 、 酸化ガス系排出流路 1 6の加湿器 28よりもガス上流側とに、 それぞれ入口シ ャット弁 20と出口シャツト弁 22とを設けている。
すなわち、 それぞれ燃料電池用弁であり、 流路内の空気の流れを調整する流体 制御弁である、 入口シャット弁 20と出口シャット弁 22と、 さらには上記の加 湿器バイパス弁 1 8とには、 圧力制御用流路 40を介して、 それぞれがノーマル クローズ型電磁弁である、 3つずつの P SV (Pressure Switching Valve) が接 続されている。
すなわち、 加湿器バイパス弁 1 8には、 Vb S, VbC, Vb〇の 3つの P S Vが接続されている。 また、 入口シャット弁 20には、 V i S, V i C, V i O の 3つの P SVが接続されており、 出口シャット弁 22には、 Vo S， VoC， Vo〇の 3つの P S Vが接続されている。 これらの P SVは、 圧力制御用流路 4 0を介して、 酸化ガス供給流路 14の本経路 30のガス上流側、 '例えばエアコン プレッサ 24と加湿器 28との間に接続される。 これらのすべての P S Vである 、 Vb S, VbC， VbO, V i S, V i C, V i O, Vo S, V o C, VdO は、 図示しない ECU (Electronic Control Unit) 等の制御部により制御され る。 加湿器バイパス弁 18と入口シャット弁 20と出口シャット弁 22とは、 い ずれも内部の圧力室に存在する流体である、 ガスの圧力差で駆動する。 また、 圧 力制御用流路 40は、 上記各弁 18， 20, 22に圧力差発生用の流体であるガ スを供給する。
次に、 図 2および図 3により、 入口シャット弁 20と、 出口シャット弁 22と の構成および作用を、 主に入口シャット弁 20により代表して説明する。 入口シ ャット弁 20と出口シャット弁 22との構成自体は、 同じである。 また、 如湿器 バイパス弁 18の構成は後で説明する。
図 2に示すように、 入口シャット弁 20は、 内部に設けたすべての圧力室が同 圧であるノーマル状態において、 弁体が開く開弁状態となるノーマルオープン型 のシャット弁としている。
入口シャット弁 20は、 複数のハウジング要素を結合して成るハウジング 42 の内部に仕切り部 44で仕切った上下 2個の空間を設けており、 2個の空間に、 それぞれ主ダイヤフラム 46と副ダイヤフラム 48とを設けることにより、 主ダ ィャフラム 46の上面側に閉弁用圧力室 50を、 同じく下面側に開弁用圧力室 5 2を、，副ダイヤフラム 48の上面側に大気圧室 54を、 同じく下面側に流路構成 圧力室 56を、 それぞれ設けている。 閉弁用圧力室 50と開弁用圧力室 52と大 気圧室 54と流路構成圧力室 56とは、 互いに分離しており、 これら圧力室 50 , 52, 54， 56のうち、 いずれの 2の圧力室も内部で互いに連通していない また、 主ダイヤフラム 46と副ダイヤフラム 48とは、 弁体 58に結合してい る。 すなわち、 ハウジング 42の内部に駆動軸 60を有する弁体 58を備え、 ハ ウジング 42に弁体 58を駆動軸 60の軸方向の変位可能に支持している。 弁体 58は、 駆動軸 60と、 駆動軸 60の下端部に結合した円板状の弁体本体 62と を有する。 また、 駆動軸 60の中間部下端寄りに、 外周面に駆動軸側円筒面部 6 3を有する有底円筒状の筒状部材 64を結合している。 また、 筒状部材 6 4の底板部下面と弁体本体 6 2の上面との間に、 ゴム等の弾 性材製の副ダイヤフラム 4 8の内周側端部を狭持し、 副ダイヤフラム 4 8の内周 部を駆動軸 6 0に結合している。 副ダイヤフラム 4 8の外周側端部は、 ハウジン グ 4 2を構成する 2個のハウジング要素により狭持するように、 ハウジング 4 2 の内周部に結合している。 これにより、 ハウジング 4 2内の仕切り部 4 4下側の 空間の上側と下側とは、 副ダイヤフラム 4 8により、 大気圧室 5 4と流路構成圧 力室 5 6とに分離される。
また、 副ダイヤフラム 4 8の径方向中間部内径寄りに、 駆動軸側円筒面部 6 3 に沿って押し付けられるように弾性変形したダイヤフラム側円筒部 6 6を設けて いる。 そして、 図 3に示すような閉弁状態から、 副ダイヤフラム 4 8のうち、 筒 状部材 6 4の駆動軸側円筒面部 6 3とハウジング 4 2の内面との間に存在する、 上方に山形の環状に変形した環状変形部 6 7の下面が流路構成圧力室 5 6の圧力 を受けるようにしている。 そして環状変形部 6 7の下面が流路構成圧力室 5 6の 圧力を受けることにより、 図 2に示すように、 ダイヤフラム側円筒部 6 6の上部 を駆動軸側円筒面部 6 3から引き剥がすように弾性変形させつつ駆動軸 6 0が上 方に変位するようにしている。
また、 副ダイヤフラム 4 8の径方向中間部外径寄りに、 ハウジング 4 2の内面 に設けたハウジング側円筒面部 6 8に沿って押し付けられるように弾性変形した 第 2のダイヤフラム側円筒部 7 0を設けている。 そして図 2に示すような開弁状 態から図 3に示すように駆動軸 6 0が下方に変位する際に、 第 2のダイヤフラム 側円筒部 7 0の上部をハウジング側円筒面部 6 8から引き剥がすように弾性変形 するようにしている。
流路構成圧力室 5 6は、 酸化ガス供給流路 1 4 (図 1参照） （出口シャット弁 2 2の場合は酸化ガス系排出流路 1 6 ) の一部を構成し、 弁体 5 8によりガス上 流側とガス下流側とが遮断または接続される。 また、 大気圧室 5 4には、 一端を 大気と連通させた大気連通管 7 2が接続されており、 大気圧室 5 4が大気に開放 されている。
また、 弁体 5 8の上端部に 2個の略円板状要素を結合してなる抑え部材 7 4が 結合されており、 2個の略円板状要素の間に、 ゴム等の弾性材製の主ダイヤフラ ム 4 6の内周側端部を狭持している。 主ダイヤフラム 4 6の外周側端部は、 ハウ ジング 4 2を構成する 2個のハウジング要素により狭持するように、 ハウジング 4 2の内周部に結合している。 これにより、 ハウジング 4 2内の仕切り部 4 4上 側の空間の上側と下側とは、 主ダイヤフラム 4 6により、 閉弁用圧力室 5 0と開 弁用圧力室 5 2とに分離される。 また、 閉弁用圧力室 5 0と開弁用圧力室 5 2と に、 給排管 7 6が接続されている。
さらに、 抑え部材 7 4の下面と、 仕切り部 4 4の上面との間に、 弾力付与手段 であるコイルばね 7 8を設けて、 弁体 5 8に上方向、 すなわち、 開弁状態となる 方向に弾力を付与している。 弁体 5 8は下方向に変位することにより、 弁体本体 6 2の下面が弁座 8 0に着座して、 流路を遮断する。 すなわち、 駆動軸 6 0の軸 方向の変位により、 流路内が遮断または接続される。 また、 主ダイヤフラム 4 6 を含む駆動軸 6 0上側の部分の受圧面積の直径は、 副ダイヤフラム 4 8を含む駆 動軸 6 0下側の部分の受圧面積の直径よりも十分に大きくしている。
このような入口シャット弁 2 0では、 閉弁用圧力室 5 0を、 給排管 7 6 (図 2 、 図 3 ) を介して、 P S Vである V i C側の圧力制御用流路 4 0に接続している 。 また、 開弁用圧力室 5 2を、 給排管 7 6を介して、 ？ 3 でぁる 1〇側の圧 力制御用流路 4 0に接続している。 駆動軸 6 0の軸方向の変位により、 主ダイヤ フラム 4 6の中央部分が、 上下に反り返るように変位する。
駆動軸 6 0の変位により図 2に示すように、 弁体 5 8が上向きに駆動されると 、 酸化ガス供給流路 1 4 (図 1 ) の上流側から入口シャット弁 2 0の入口 8 2に 向かって流れる空気が、 入口シャット弁 2 0の出口 8 4から燃料電池スタック 1 2 (図 1 ) 側へ排出される。 一方、 駆動軸 6 0の変位により図 3に示すように、 弁体 5 8が下向きに駆動されると、 出口 8 4が塞がれ、 酸化ガス供給流路 1 4の 上流側から燃料電池スタック 1 2に向かう空気の流れが遮断される。
なお、 出口シャット弁 2 2の場合には、 図 1に示すように、 入口シャット弁 2 0に対して、 入口 8 2および出口 8 4が逆になる。 そして、 駆動軸.6 0 (図 2、 図 3 ) の変位により弁体 5 8が上方に駆動されると、 酸化ガス系排出流路 1 6の 上流側から出口シャット弁 2 2の入口 8 2に向かって流れる空気オフガスが、 出 口シャット弁 2 2の出口 8 4から加湿器 2 8側へ排出される。 一方、 駆動軸 6 0 の変位により弁体 58が下向きに駆動されると、 入口 82が塞がれ、 酸化ガス系 排出流路 16の上流側から加湿器 28に向かう 気オフガスの流れが遮断される 駆動軸 60の軸方向の変位は、 3つの P SVによって制御される。 すなわち、 入口シャット弁 20の場合、 V i S, V i C， V i Qの 3つの P S Vによって、 開弁用圧力室 52と閉弁用圧力室 50との圧力が制御される。 また、 出口シャツ 卜弁 22の場合には、 Vo S, VoC, Vo〇の 3つの P S Vによって開弁用圧 力室 52と閉弁用圧力室 50との圧力が制御される。
図 1に示す、 V i S (または Vo S) は、 3WAY、 すなわち、 三方弁式の P S Vであり、 閉弁用圧力室 50と開弁用圧力室 52とのうち一方の圧力室を選択 的に、 エアコンプレッサ 24のガス上流側と接続し、 他方の圧力室とエアコンプ レッサ 24のガス上流側との間を遮断する。 また、 V i C, V i〇， VoC, V o〇は、 いずれも 2Wa y式の P S Vであり、 排気用バルブ、 すなわち圧抜き用 バルブとして機能する。
また、 V i S (または Vo S) は、 通電状態により流路の接続状態を変化させ る； V i S (または Vo S) は、 通電されていない状態 （非通電状態） において 、 エアコンプレッサ 24のガス吐出側と開弁用圧力室 52とを接続する。 また、 V i S (または Vo S) は、 通電された状態 （通電状態） で、 エアコンプレッサ のガス吐出側と閉弁用圧力室 50とを接続する。 また、 V i C, V i O， VoC ， Vo〇は、 いずれも非通電状態で弁を閉鎖し、 通電状態で弁を開放する、 すな' わち非作動時に流路を遮断するノーマルクローズ型電磁弁である。
なお、 図 1から図 3において、 V i S (Vo S) , V i C (VoC) , V i O
(VoO) を表している複数の三角形のうち、 黒で塗りつぶした三角形は流路を 遮断した状態を示しており、 白抜きの三角形は流路を接続した状態を表している
(後述する図 4、 図 5も同様） 。
このような入口シャツト弁 20および出口シャツト弁 22は、 燃料電池スダッ ク 12の発電停止時に閉弁状態とする。 次に、 図 4を用いて、 燃料電池スタック の発電を停止する際に、 入口シャット弁 20 (または出口シャット弁 22) を開 弁状態 （図 2に示す状態） から閉弁状態 （図 3に示す状態） に移行させる場合を 、 入口シャツ卜弁 20で代表して説明する。 図 4 (a) に示すように、 入口シャ ット弁 20を開弁している状態では、 V i S， V i C, VoOをいずれも非通電 状態としている。 この状態では、 エアコンプレッサ 24 (図 1) からの圧力上昇 した空気が開弁用圧力室 52に圧力制御用流路 40を介して導入されている。 な お、 図 4で、 斜線部は、 圧力上昇した空気が導入されることを表している （図 5 も同様） 。
そして、 この状態から、 図 4 (b) に示すように、 V i Sを通電状態とし、 ェ アコンプレッサ 24 (図 1) からの圧力上昇した空気が、 閉弁用圧力室 50に圧 力制御用流路 40を介して導入されるようにする。 また、 V i Oを通電状態、 す なわち開弁状態として、 開弁用圧力室 52を大気に開放する。 この結果、 閉弁用 圧力室 50の圧力と開弁用圧力室 52の圧力 （大気圧） との間に生じる圧力差に より駆動軸 60に下方に向かう第 1の力 F 1が作用する。.一方、 流路構成圧力室 56にも、 エアコンプレッサ 24により圧力上昇した空気が導入されるため、 流 路構成圧力室 56の圧力と大気に連通する大気圧室 54の圧力との間に生じる圧 力差により、 駆動軸 60に第 1の力 F 1と逆方向の、 上方に向かう第 2の力 F 2 が作用する。 ただし、 本実施の形態の場合、 図 2、 図 3に示すように、 主ダイヤ フラム 46を含む駆動軸 60上側の部分の受圧面積の直径を、 副ダイヤフラム 4 8を含む駆動軸 60下側の部分の受圧面積の直径よりも十分に大きくしている。 このため、 図 4 (b) 、 図 3に示すように、 駆動軸 60が第 2の力 F 2とコイル ばね 78 (図 3) の弾力とに抗して下方に変位して、 弁体本体 62が弁座 80に 着座する。
そしてこの状態で、 図 4 (c) に示すように、 V i Sを非通電状態にし、 すな わち、 エアコンプレッサ 24吐出側が開弁用圧力室 52に通じるようにする。 た だし、 V i Oが開弁しているため、 開弁用圧力室 52内の圧力は上昇しない。 こ の結果、 閉弁用圧力室 50内の圧力と、 閉弁用圧力室 50に通じる圧力制御用流 路 40内の圧力とが高圧に維持されたままの状態となる。
次いで、 エアコンプレッサ 24の駆動を停止した後に、 図 4 (d) に示すよう に、 V i〇を非通電状態、 すなわち閉弁状態とする。 この場合、 開弁用圧力室 5 2内の圧力が低下するため、 閉弁用圧力室 50内の圧力が開弁用圧力室 52内の 圧力よりも大きい状態が維持されたままとなる。 このため、 V i S， V i C， V i Oすべての P SVが非通電状態となり、 しかも入口シャツト弁 20がノーマル オープン型であるのにもかかわらず、 この入口シャット弁 20を閉弁状態のまま 維持できる。 同様にして、 ノーマルオープン型の出口シャット弁 22 (図 1) も 、 Vo S， VoC， VoOを制御することにより、 燃料電池スタック 12の発電 停止の際に、 開弁状態から閉弁状態に変化させ、 Vo S, VoC， VoOのすベ ての P SVの非通電状態で、 閉弁状態を維持する。
一方、 図 1に示す加湿器バイパス弁 18は、 内部に設けたすべての圧力室がす ベて同圧であるノーマル状態において、 弁体 58が閉じる閉弁状態となるノーマ ルクローズ型のシャット弁としている。 加湿器バイパス弁 18の詳細構造の図示 は省略するが、 図 2、 図 3に示した入口シャット弁 20または出口シャット弁 2 2と同様の構造で、 コイルばね 78 (図 2、 図 3参照） を、 筒状部材 64の底板 部上面と仕切り部 44下面との間に設けたような構造を有する。 なお、 加湿器バ ィパス弁 18においては、 抑え部材 74 (図 2、 図 3参照） 等の、 弁体 58の上 端部に固定した部材の上面とハウジング 42の下面との間に、 コイルばねを設け て、 ノーマルクローズ型のシャット弁とすることもできる （図 1の略図参照） 。
このような加湿器バイパス弁 18は、 図 1に示すように、 の 側の 圧力制御用流路 40に閉弁用圧力室 50を、 P S Vの VbO側の圧力制御用流路 40に開弁用圧力室 52を、 それぞれ接続している。
駆動軸 60の変位により弁体 58が上向きに駆動されると、 加湿器バイパス経 路 32の上流側から加湿器バイパス弁 18の入口 82に向かって流れる空気が、 加湿器バイパス弁 18の出口 84から燃料電池スタック 12側へ排出される。 一 方、 駆動軸 60の変位により弁体 58が下向きに駆動されると、 出口 84が塞が れ、 加湿器バイパス経路 32の上流側から燃料電池スタック 12に向かう空気の 6 流れが遮断される。
駆動軸 60の軸方向の変位は、 入口シャット弁 20、 出口シャット弁 22の場 合と同様に、 3つの P SVである、 Vb S, VbC, Vb〇によって制御される 。 なお、 図 1において、 VbS, VbC, Vb〇を表している複数の三角形のう ち、 黒で塗りつぶした三角形は流路を遮断した状態を示しており、 白抜きの三角 形は流路を接続した状態を表している。
また、 Vb Sは、 通電状態により流路の接続状態を変化させる。 Vb Sは、 通 電されていない状態 （非通電状態） において、 エアコンプレッサ 24のガス吐出 側と閉弁用圧力室 50とを接続し、 通電された状態 （通電状態） で、 エアコンプ レッサ 24のガス吐出側と開弁用圧力室 52とを接続する。 また、 VbC， Vb Oは、 いずれも非通電状態で弁を閉鎖し、 通電状態で弁を開放する、 すなわち非 作動時に流路を遮断するノーマルクローズ型電磁弁である。
このような加湿器バイパス弁 18は、 燃料電池スタック 12の発電停止時に閉 弁状態とする。 このように加湿器バイパス弁 18を閉弁状態とする場合、 図 1に 示すように、 コイルばねの弾力により、 弁体 58を弁座に押し付けた状態で、 V b S， VbC， VbOのすベてを非通電状態とする。
なお、 加湿器バイパス弁.18は、 エアコンプレッサ 24により圧力上昇した空 気を閉弁用圧力室 50に導入するとともに、 開弁用圧力室 52を大気に開放する ことによつても、 閉弁状態とできる。 この際、 開弁用圧力室 52と閉弁用圧力室 50とでの圧力差により駆動軸 60に下方に作用する力と、 コイルばねの弾力と により、 駆動軸 60が下方に駆動する。 この場合、 流路構成圧力室 56と大気圧 室 54との圧力差により駆動軸 60に上方に力が作用するが、 主ダイヤフラム 4 6 (図 2、 図 3参照） を含む駆動軸 60上側の部分の受圧面積の直径を、 副ダイ ャフラム 48 (図 2、 図 3参照） を含む駆動軸 60下側の部分の受圧面積の直径 よりも十分に大きくしていることと、 コイルばねの弾力とが相まって、 駆動軸 6 0は下方に変位する。 そして、 加湿器バイパス弁 18が閉弁する。
上記のように、 加湿器バイパス弁 18、 入口シャット弁 20、 出口シャット弁 22の圧力を制御するための P SVである、 Vb S, VbC, VbO, V i S, V i C, V i O, Vo S， VoC, VoOは、 E C U等の制御部 （図示せず） に より制御される。 すなわち、 制御部は、 燃料電池スタック 12の発電停止時に、 入口シャット弁 20と加湿器バイパス弁 18と出口シャット弁 22とのすベてを 遮断、 すなわち閉弁状態とすることにより、 燃料電池スタック 1 2の力ソード電 極側の流路のガス上流側とガス下流側とを密に遮断する。
また、 制御部は、 入口シャット弁 20と加湿器バイパス弁 1 8と出口シャット 弁 22とのうちの任意の弁において、 エアコンプレッサ 24と通じる開弁用圧力 室 52に第 1の圧力値、 すなわちエアコンプレツザ 24の第 1の吐出圧に対応す る圧力を作用させ、 かつ、 閉弁用圧力室 50を P S Vである、 VbC， V i C， Vo Cのうち、 任意の弁に対応する P SVを通じて大気に開放することにより、 上記の任意の弁を開弁するように駆動させる圧力付与手段を有する。
次に、 入口シャット弁 20および出口シャット弁 22を、 燃料電池スタック 1 2の発電運転開始時に閉弁状態から開弁状態とする場合の作用を、 図 5を用いて 、 入口シャット弁 20により代表して 明する。 図 5 (a) は、 上記の図 4 (d ) に対応する。 入口シャット弁 20を開弁する場合、 図 5 (a) で、 V i Sを非 通電状態としたまま、 エアコンプレッサ 24 (図 1参照） を始動させ、 その後、 図 5 (b) に示ように、 V i Cを通電状態とし、 すなわち開弁状態として、 閉弁 用圧力室 50を大気に開放する。 これによつて、 閉弁用圧力室 50内の圧力上昇 した空気が大気に放出され、 圧力が低下する。 また、 エアコンプレッサ 24から の圧力上昇した空気が圧力制御用流路 40を通じて開弁用圧力室 52に導入され る。 これにより、 開弁用圧力室 52の圧力と閉弁用圧力室 50の圧力 （大気圧） との間に圧力差が生じる。
また、 流路構成圧力室 56にもエアコンプレッサ 24から圧力上昇した空気が 導入されるため、 流路構成圧力室 56の圧力と、 大気に連通する大気圧室 54の 圧力との間にも圧力差が生じる。 流路構成圧力室 56の圧力は、 図 3に示す副ダ ィャフラム 48の環状変形部 67の下面に加わる。 このため、 副ダイヤフラム 4 8が筒状部材 64を押し上げて、 図 2、 図 5 (b) に示すように、 駆動軸 60が 上方に変位する。 この結果、 駆動軸 60は、 流路構成圧力室 56と大気圧室 54 とでの圧力差により駆動軸 60に上方に作用する第 3の力 F 3と、 閉弁用圧力室 50と開弁用圧力室 52とでの圧力差により駆動軸 60に上方に作用する第 4の 力 F4との両方の力 F 3、 F4と、 コイルばね 78 (図 2、 図 3) の弾力とによ り、 上方に駆動する。
また、 入口シャット弁 20が開弁しきった状態で、 V i Cを非通電状態、 すな わち閉弁状態として、 閉弁用圧力室 50と大気との間を遮断する。 そして、 V I S, V i C, V i〇のすベての P S Vの非通電状態で、 入口シャット弁 20の開 弁状態を維持する。 また、 同様にして、 出口シャット弁 2 2 (図 1 ) の場合も、 V o Cを制御することにより、 燃料電池スタック 1 2の発電運転開始時に、 閉弁 状態から開弁状態に変化させ、 V o S , V o C , V o〇のすベての P S Vの非通 電状態で、 開弁状態を維持する。
一方、 図 1に示す加湿器バイパス弁 1 8を開弁する場合、 エアコンプレッサ 2 4により圧力上昇した空気を開弁用圧力室 5 2に導入するとともに、 閉弁用圧力 室 5 0を大気に開放する。 この結果、 エアコンプレッサ 2 4により圧力上昇した 空気が導入される流路構成圧力室 5 6と大気圧室 5 4 (図 2、 図 3参照） とでの 圧力差により駆動軸 6 0 (図 2、 図 3参照） に上方に作用する第 3の力 F 3 'と 、 閉弁用圧力室 5 0と開弁用圧力室 5 2とでの圧力差により駆動軸 6 0に上方に 作用する第 4の力 F 4 'との両方の力 F 3 '、 F 4 'により、 駆動軸 6 0がコィ ルばねの弾力に抗して上方に駆動する。 そして、 加湿器バイパス弁 1 8が開弁す る。
上記の図 4で入口シャツト弁 2 0により代表して説明したように、 燃料電池ス タック 1 2の発電停止時においては、 入口シャット弁 2 0と加湿器バイパス弁 1 8と出口シャット弁 2 2とのすベてを遮断、 すなわち閉弁状態とする。 これに対 して、 発電運転開始時には、 上記の図 5で入口シャット弁 2 0により代表して説 明したように、 出口シャット弁 2 2を開弁するのと同時に、 入口シャット弁 2 0 および加湿器バイパス弁 1 8のうちの一方の弁を開弁する。 例えば、 発電起動時 には、 入口シャツト弁 2 0および加湿器バイパス弁 1 8のうちで加湿器バイパス 弁 1 8のみを最初に開弁して、 加湿器バイパス経路 3 2と本経路 3 0とのうち、 加湿器バイパス経路 3 2のみを通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給する。 そして、 所定時間経過後に、 入口シャツト弁 2 0および加湿器バイパス弁 1 8の うちで入口シャツト弁 2 0のみを開弁し、 加湿器バイパス経路 3 2と本経路 3 0 とのうちで、 本経路 3 0のみを通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給して、 発電するようにする。
なお、 ごのように発電起動時に最初に加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電 池スタック 1 2に空気を供給するのは、 起動時に加湿器 2 8を通過した空気を燃 料電池スタック 1 2に供給すると、 燃料電池スタック 1 2の温度が低い場合に内 部に水が過度に溜まり、 発電が阻害される可能性があるためである。 このために
、 上記のように、 発電起動時に最初に加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電池 スタック 1 2に乾燥した空気を供給することにより、 燃料電池スタック 1 2内に 水が過度に溜まることをより有効に防止して、 発電性能をより有効に確保できる ようにする。
ただし、 入口シャット弁 2 0および加湿器バイパス弁 1 8のうち一方の弁が氷 点下の環境での放置等により閉弁した状態で凍結等により固着する、 すなわち、 弁体 5 8が固定の部分に凍結等により固着して場合には、 通常開弁する圧力を一 方の弁の開弁用圧力室 5 2に作用させたのでは一方の弁が開弁しない可能性があ る。 このような事情から本実施の形態の場合には、 E C U等の制御部は、 入口シ ャッ卜弁 2 0および加湿器バイパス弁 1 8のうち一方の弁の開弁用圧力室 5 2内 が、 エアコンプレッサ 2 4の第 1の吐出圧に対応する第 1の圧力値である場合で も一方の弁が駆動しない異常時に、 開弁用圧力室 5 2内の第 1の圧力値を変化さ せる圧力変化手段である、 燃料電池バイパス弁制御手段を有する。
燃料電池バイパス弁制御手段は、 始動時に、 燃料電池バイパス弁 3 8 (図 1 ) を所定開度 （例えば 5 0 %等） 開放させるとともに、 上記の一方の弁の開弁用圧 力室 5 2内が第 1の圧力値である場合でも上記の一方の弁が駆動しない異常時に 、 燃料電池バイパス弁 3 8の開度を絞る （例えば 2 0 %の開度や、 0 %の開度、 すなわち全閉とする。 ） ことにより、 上記の一方の弁の開弁用圧力室 5 2に供給 する空気の圧力値を第 1の圧力値よりも増大させる機能を有する。
これについて、 図 6のフローチャートを用いてより詳しく説明する。 図 6は、 発電起動時に、 まず、 加湿器バイパス弁 1 8 (図 1 ) と入口シャット弁 2 0 (図 1 ) .とのうちで、 加湿器バイパス弁 1 8のみを開放する場合の起動制御方法を表 している。 本実施の形態により、 発電起動時に燃料電池スタック 1 2に空気を供 給する場合、 まず、 ステップ S 1で、 イグニッションキーのオン等により、 燃料 電池システム 1 0に起動指令が送られると、 制御部の圧力付与手段は、 加湿器バ ィパス弁 1 8の開弁指令に基づいて、 加湿器バイパス弁 1 8を開弁するように、 V b S， V b C , V b〇を開閉制御する指令信号を出す。 すなわち、 V b S、 V b Cを通電状態とするための指令信号を出す。 次いで、 圧力付与手段は、 図 6のステップ S 2において、 燃料電池バイパス弁 38を半開 （例えば 50%の開度） 等、 一定の開度に開弁して、 エアコンプレツ サ 24を作動し、 圧力上昇した空気を送り出す。 次いで、 ステップ S 3において 、 制御部の燃料電池バイパス弁制御手段は、 エアコンプレッサ 24 (図 1) の出 口に位置する入口圧力センサ P 1の圧力検出値を監視しながら、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が安定時間経過後に圧力閾値 P s (kP a) 以下にまで低下し たか否かを判定する。 安定時間は、 例えば、 エアコンプレッサ 24による空気の 吐出流量 （送量） が設定値の例えば 80 %に達し、 それに達してから t 1 sec の 所定時間待機して、 安定待ちを行う時間である。 エアコンプレッサ 24による空 気の吐出流量は、 図示しないエアフローメーダにより監視する。
そして、 ステップ S 3において、 燃料電池バイパス弁制御手段により、 安定時 間経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s (kP a) 以下にな つていない、 すなわち、 加湿器バイパス弁 18が正常に開弁していない状態 （バ ルブ開判定が NG) であると判定されたならば、 次に、 ステップ S 4において、 燃料電池バイパス弁 38の開度を （例えば 50%の開度から） 絞り、 加湿器バイ パス弁 18の開弁用圧力室 52に供給さ lる空気の圧力を上昇させる。
次いで、 燃料電池バイパス弁制御手段は、 ステップ S 6において、 一定時間経 過後に、 再度、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下 にまで低下したか否かを判定する。 このステップ S 6における判定によっても、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下になっていない 、 すなわち、 加湿器バイパス弁 18が正常に開弁していない状態 （バルブ開判定 が NG) であると判定されたならば、 燃料電池バイパス弁 38の開度制御では、 加湿器バイパス弁 18を開弁できないと判定して、 次に、 ステップ S 7において 、 バルブ異常シーケンス制御に移行する。
バルブ異常シーケンス制御では、 加湿器バイパス弁 18を開弁させずに、 入口 シャット弁 20を開弁するように、 入口シャット弁 20駆動用の P S Vである、 V i S, V i C, V i Oを開閉制御する。 これにより、 エアコンプレッサ 24か ら吐出された空気が本経路 30を通じて燃料電池スタック 12に供給され、 発電 が開始される。 これに対して、 ステップ S 3において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1 の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパ ス弁 1 8が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が O K) であると判定された ならば、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続する。 これにより、 エアコンプレッサ 2 4から吐出された空気が加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃 料電池スタック 1 2に供給され、 発電が開始される。
また、 ステップ S 6において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検 出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパス弁 1 8 が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が O K) であると判定された場合も、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続し、 ェァコ プレッサ2 4か ら吐出された空気が加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電池スタック 1 2に供 給され、 発電が開始されるようにする。 ステップ S 5、 S 7のいずれか 1のシ一 ケンスの終了後、 すなわち起動処理終了後においては、 燃料電池バイパス弁 3 8 を全閉状態とする。
なお、 上記の説明においては、 発電起動時に加湿器バイパス経路 3 2と本経路 3 0とのうちで、 先に加湿器バイパス経路 3 2のみを通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給して、 発電する場合について説明した。 ただし、 本実施の形態は 、 このような場合に限定するものではなく、 発電起動時に、 入口シャツト弁 2 0 と加湿器バイパス弁 1 8とのうちで、 先に入口シャツト弁 2 0のみを開弁して本 経路 3 0を通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給する場合でも実施できる。 この場合、 ステップ S 1において、 入口シャット弁 2 0の開弁指令を出し、 ステ ップ S 7においてバルブ異常シーケンス制御に移行する場合には、 加湿器バイパ ス弁 1 8の開弁指令を出す。 そして、 加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電池 スタック 1 2に空気を供給し、 発電を開始する。
上記のような本実施の形態の燃料電池システム 1 0は、 エアコンプレッサ 2 4 から供給される空気の圧力変化に応じて駆動する加湿器バイパス弁 1 8および入 口シャツト弁 2 0と、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャツト弁 2 0のうちの 一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4と通じる開弁用圧力室 5 2に第 1の圧 力値を作用させることにより、 上記の一方の弁を駆動させる圧力付与手段と、 上 記一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が第 1の圧力値である場合でも一方の弁が駆動 しない異常時に、 燃料電池バイパス弁 3 8の開度を絞ることにより、 一方の弁の 開弁用圧力室 5 2内の第 1の圧力値を変化させる、 すなわち圧力を上昇させる圧 力変化手段である、 燃料電池バイパス弁制御手段と、 を備える。 このため、 加湿 器バイパス弁 1 8および入口シャット弁 2 0のうち、 一方の弁の固着時でもこの 一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4と通じる開弁用圧力室 5 2内の第 1の 圧力値を、 燃料電池バイパス弁 3 8の開度を絞ることにより上昇させることによ り変化させ、 これにより、 弁の固着を解除して、 安定した運転を可能とすること ができる。 しかも、 加湿器バイパス弁 1 ,8および入口シャット弁 2 0のうち、 い ずれかの弁を駆動させるために、 燃料電池スタック 1 2内の燃料を消費させる必 要がなく、 燃料電池スタック 1 2の発電電力をより有効利用できる。
[第 2の発明の実施の形態]
次に、 図 7は、 第 2の実施の形態の起動制御方法を表すフローチャートである 。 なお、 '以下の説明において、 燃料電池システムの基本的構成は、 上記の第 1の 実施の形態を表す図 1の場合と同様であるため、 図 1の構成と同等部分には同一 符号を付して説明する。 まず、 発電起動時には、 加湿器バイパス弁 1 8と入口シ ャット弁 2 0とのうちで、 最初に、 加湿器バイパス弁 1 8のみを開放し、 その後 、 加湿器バイパス弁 1 8と入口シャット弁 2 0とのうちで、 入口シャット弁 2 0 のみを開放する場合の起動制御方法を説明する。
本実施の形態の場合も、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャット弁 2 0のう ちの一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4と通じる開弁用圧力室 5 2に、 ェ アコンプレッサ 2 4の第 1の吐出圧に対応する第 1、の圧力値を作用させることに より、 上記の一方の弁を駆動させる圧力付与手段を備える。 特に、 本実施の形態 では、 上記の第 1の実施の形態において、 制御部が有する圧力変化手段として、 上記一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が第 1の圧力値である場合でも一方の弁が駆 動しない異常時に、 燃料電池バイパス弁 3 8の開.度を絞らず、 その代わりに、 ェ アコンプレッサ 2 4の吐出流量を所定流量まで上昇させることにより、 一方の弁 の開弁用圧力室 5 2内の第 1の圧力値を変化させる流体供給部制御手段であるェ アコンプレッサ制御手段を備える。 そして、 図 7のステップ S 3において、 上記の図 6に示した第 1の実施の形態 と同様に、 '制御部のエアコンプレッサ制御手段は、 エアコンプレッサ 24の出口 に位置する入口圧力センサ P 1の圧力検出値を監視しながら、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が安定時間経過後に圧力閾値 P s (kP a) 以下にまで低下した か否かを判定する。
そして、 ステップ S 3において、 エアコンプレッサ制御手段により、 安定時間 経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下になつ ていない、 すなわち、 加湿器バイパス弁 18が正常に開弁していない状態 （バル ブ開判定が NG) であると判定されたならば、 ステップ S 4において、 エアコン プレッサ制御手段は、 エアコンプレッサ 24 (図 1) の吐出流量を現在の流量に 対して所定流量だけ増量させることにより、 加湿器バイパス弁 18の開弁用圧力 室 52に供給される空気の圧力を第 1の圧力値よりも上昇させる。
次いで、 エアコンプレッサ制御手段は、 ステップ S 6において、 一定時間経過 後に、 再度、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下に まで低下したか否かを判定する。 このステップ S 6における判定によっても、 入 口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下になっていない、 すなわち、 加湿器バイパズ弁 18が正常に開弁していない状態 （バルブ開判定が NG) であると判定されたならば、 エアコンプレッサ 24の吐出流量の増量では 、 加湿器バイパス弁 18を開弁できないと判定して、 ステップ S 7において、 上 記の図 6に示した第 1の実施の形態と同様に、 バルブ異常シーケンス制御に移行 する。
これに対して、 ステップ S 3において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1 の圧力検出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパ ス弁 18が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が OK) であると判定された ならば、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続する。
また、 ステップ S 6において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検 出値が圧力閾値 P s (k P a) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパス弁 18 が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が OK) であると判定された場合も、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続し、 エアコンプレッサ 24か ら吐出された空気が加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電池スタック 1 2に供 給されるようにする。
なお、 上記の説明においては、 発電起動時に加湿器バイパス経路 3 2と本経路 3 0とのうちで、 先に加湿器バイパス経路 3 2のみを通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給して、 発電する場合について説明した。 ただし、 本実施の形態は 、 このような場合に限定するものではなく、 上記の第 1の実施の形態と同様に、 発電起動時に、 入口シャット弁 2 0と加湿器バイパス弁 1 8とのうちで、 先に入 口シャット弁 2 0のみを開弁して本経路 3 0を通じて燃料電池スタック 1 2に空 気を供給する場合でも実施できる。
上記のような本実施の形態の燃料電池システム 1 0の場合、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャツ卜弁 2 0のうちの一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が、 第 1 の圧力値である場合でも一方の弁が駆動しない異常時に、 エアコンプレッサ 2 4 の吐出流量を増量することにより、 一方の弁の開弁用圧力室 5 2内の第 1の圧力 値を変化させる、 すなわち開弁用圧力室 5 2内の圧力値を第 1の圧力値よりも上 昇させる圧力変化手段である、 エアコンプレッサ制御手段を備える。 このため、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャツト弁 2 0のうち、 一方の弁の固着時でも この一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4と通じる開弁用圧力室 5 2内の圧 力値を、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流量を増量することにより上昇させること により、 一方の弁の固着を解除して、 これにより、 安定した運転を可能とするこ とができる。
その他の構成および作用については、 上記の図 1から図 6に示した第 1の実施 の形態の場合と同様であるため、 同等部分に関する図示ならびに説明を省略する
[第 3の発明の実施の形態]
なお、 図示は省略するが、 第 3の実施の形態として、 上記の図 1から図 6に示 した第 1の実施の形態と、 上記の図 7に示した第 2の実施の形態とを組み合わせ ることもできる。 すなわち、 以下、 上記の第 1の実施の形態を表す図 1の符号を 用いて説明するが、 本実施の形態の場合、 上記の各実施の形態と同様に、 加湿器 バイパス弁 1 8および入口シャツ卜弁 2 0のうちの一方の弁において、 エアコン プレッサ 2 4と通じる開弁用圧力室 5 2に、 エアコンプレッサ 2 4の第 1の吐出 圧に対応する第 1の圧力値を作用させることにより、 上記の一方の弁を駆動させ る圧力付与手段を備える。 また、 上記の第 1の実施の形態において、 制御部が有 する圧力変化手段は、 上記一方の弁の開弁用圧力室 5 2内がエアコンプレッサ 2 4の第 1の吐出圧に対応する第 1の圧力値である場合でも一方の弁が駆動しない 異常時に、 燃料電池バイパス弁 3 8の開度を絞るとともに、 流体供給部であるェ アコンプレッサ 2 4による空気の吐出流量を上昇させるエアコンプレッサ燃料電 池バイパス弁制御手段とする。
このような本実施の形態の場合、 例えば、 上記の図 6に示した第 1の実施の形 態において、 ステップ S 4で、 エアコンプレッサ燃料電池バイパス弁制御手段は 、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流量を所定流量分増量するとともに、 燃料電池バ ィパス弁 3 8の開度を絞り、 加湿器バイパス弁 1 8または入口シャット弁 2 0の 開弁用圧力室 5 2に供給する空気の圧力を上昇させる。 このような構成の場合に は、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャット弁 2 0のうち一方の弁の固着時で も、 この一方の弁をより駆動させやすくなる。
その他の構成および作用については、 上記の図 1から図 6に示した第 1の実施 の形態または図 7に示した第 2の実施の形態と同様である。
[第 4の発明の実施の形態]
次に、 図 8 a、 図 8 b、 図 8 c、 図 9から図 1 0は、 第 4の実施の形態を示し ている。 なお、 以下の説明においても、 燃料電池システムの基本的構成は、 上記 の第 1の実施の形態を表す図 1の場合と同様であるため、 図 1の構成と同等部分 には同一符号を付して説明する。 まず、 図 8 a、 図 8 b、 図 8 cは、 本実施の形 態により解決しょうとする不都合と、 この不都合を解決する原理とを示す略図で ある。 すなわち、 図 8 a、 図 8 b、 図 8 cは、 加湿器バイパス弁 1 8または入口 シャット弁 2 0において、 弁体 5 8と、 弁体 5 8を摺動させる摺動部である、 仕 切り部 4 4に設けた孔部との関係を表している。 本実施の形態により解決しょう とする不都合は、 図 8 aに示すように、 加湿器バイパス弁 1 8または入口シャツ ト弁 2 0において、 弁体 5 8が仕切り部 4 4に設けた孔部の軸方向に対し傾斜し た状態で、 弁体 5 8が孔部の角部等に引っ掛かり、 開弁しきらない状態で固着す ることである。 このように弁体 5 8が孔部に固着した場合、 弁体 5 8が凍結によ り固定の部分に固着して開弁しない場合と同様に、 通常開弁する圧力を加湿器バ ィパス弁 1 8または入口シャツ卜弁 2 0の開弁用圧力室 5 2に作用させたのでは 加湿器バイパス弁 1 8または入口シャツト弁 2 0が開弁しきらない可能性がある このような不都合を解決するために、 本実施の形態の場合には、 E C U等の制 御部は、 上記の各実施の形態と同様に、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャツ ト弁 2 0のうち一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4 (図 1 ) と通じる開弁 用圧力室 5 2に第 1の圧力値を作用させることにより、 一方の弁を駆動させる圧 力付与手段を備える。'また、 制御部は、 一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が第 1の 圧力値である場合でも一方の弁が駆動しない異常時に、 一方の弁の開弁用圧力室 5 2内の圧力値を変化させる、 すなわち、 上下交互に変動させる圧力変化手段で ある、 第 2のエアコンプレッサ制御手段を有する。 第 2のエアコンプレッサ制御 手段は、 エアコンプレッサ 2 4により上記一方の弁の開弁用圧力室 5 2に供給す る空気の供給圧を上下交互に変動させる。 このために、 第 2のエアコンプレッサ 制御手段は、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流 Mを、 パルス的または所定時間おき に増加と減少とを交互に繰り返すように変化させる。
次に、 図 9のフローチャートを用いて、 本実施の形態における起動処理方法を 、 より詳しく説明する。 図 9は、 発電起動時に、 加湿器バイパス弁 1 8と入口シ ャット弁 2 0とのうちで、 最初に加湿器バイパス弁 1 8のみを開放する場合での 起動制御方法を表している。 本実施の形態により、 発電起動時に燃料電池ス夕ッ ク 1 2に空気を供給する場合、 まず、 ステップ S 1で、 イグニッションキーのォ ン等により、 燃料電池システム 1 0に起動指令が送られると、 制御部の圧力付与 手段は、 加湿器バイパス弁 1 8の開弁指令に基づいて、 上記の図 6に示した第 1 の実施の形態と同様に、 加湿器バイパス弁 1 8を開弁するように、 V b S , V b C , V b Oを開閉制御する指令信号を出す。
次いで、 ステップ S 2において、 圧力付与手段は、 燃料電池バイパス弁 3 8を 半開 （例えば 5 0 %の開度） 等、 一定の開度に開弁して、 エアコンプレッサ 2 4 を作動し、 圧力上昇した空気を送り出す。 次いで、 ステップ S 3において、 上記 の図 6に示した第 1の実施の形態と同様に、 制御部の第 2のエアコンプレッサ制 御手段は、 エアコンプレッサ 2 4の出口に位置する入口圧力センサ P 1の圧力検 出値を監視しながら、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が安定時間経過後に圧力 閾値 P s ( k P a ) 以下にまで低下したか否かを判定する。
そして、 ステップ S 3において、 第 2のエアコンプレッサ制御手段により、 安 定時間経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下 になっていない、 すなわち、 加湿器バイパス弁 1 8が正常に開弁しきっていない 状態 （バルブ開判定が N G) であると判定されたならば、 ステップ S 4において 、 第 2のエアコンプレッサ制御手段は、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流量を、 パ ルス的または所定時間おきに増加と減少とを交互に繰り返すように変化させる。 図 1 0 ( a ) は、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流量を所定時間おきに増加と減少 とを交互に繰り返すように変化させる 1例の時間変化を示している。 これに対応 して、 図 1 0 ( b ) に示すように、 加湿器バイパス弁 1 8の弁体 5 8に作用する 駆動力である加湿器バイパス弁 1 8駆動力も、 所定時間おきに増加と減少とを交 互に繰り返すように変化する。
次いで、 図 9に戻り、 第 2のエアコンプレッサ制御手段は、 ステップ S 6にお いて、 一定時間経過後に、 再度、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下にまで低下したか否かを判定する。 このステップ S 6における 判定によっても、 入口圧力センサ P 1の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以 下になつていない、 すなわち、 加湿器バイパス弁 1 8が正常に開弁していない状' 態 （バルブ開判定が N G) であると判定されたならば、 エアコンプレッサ 2 4の 吐出流量を変化させる制御では、 加湿器バイパス弁 1 8を開弁しきれないと判定 して、 ステップ S 7において、 上記の図 6に示した第 1の実施の形態と同様に、 バルブ異常シーケンス制御に移行する。
これに対して、 ステップ S 3において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1 の圧力検出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパ ス弁 1 8が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が O K) であると判定された ならば、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続する。
また、 ステップ S 6において、 安定時間経過後に入口圧力センサ P 1の圧力検 出値が圧力閾値 P s ( k P a ) 以下になった、 すなわち、 加湿器バイパス弁 1 8 が正常に開弁している状態 （バルブ開判定が O K) であると判定された場合も、 ステップ S 5において、 起動シーケンス処理を継続し、 エアコンプレッサ 2 4か ら吐出された空気が加湿器バイパス経路 3 2を通じて燃料電池スタック 1 2に供 給されるようにする。
なお、 上記の説明においては、 発電起動時に加湿器バイパス経路 3 2と本経路 3 0とのうちで、 先に加湿器バイパス経路 3 2のみを通じて燃料電池スタック 1 2に空気を供給して、 発電する場合について説明した。 ただし、 本実施の形態は 、 このような場合に限定するものではなく、 上記の図 1から図 6に示した第 1の 実施の形態と同様に、 発電起動時に、 入口シャット弁 2 0と加湿器バイパス弁 1 8とのうちで、 先に入口シャツト弁 2 0のみを開弁して本経路 3 0を通じて燃料 電池スタック 1 2に空気を供給する場合でも実施できる。
上記のような本実施の形態の燃料電池システム 1 0の場合、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャツト弁 2 0のうち一方の弁において、 エアコンプレッサ 2 4 と通じる開弁用圧力室 5 2に第 1の圧力値を作用させることにより、 上記の一方 の弁を駆動させる圧力付与手段と、 上記一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が第 1の 圧力値である場合でも一方の弁が駆動しない異常時に、 一 の弁の開弁用圧力室 5 2内の第 1の圧力値を変化させる、 すなわちエアコンプレッサ 2 4の吐出流量 を上下交互に変動させる圧力変化手段である、 第 2のエアコンプレッサ制御手段 と、 を備える。 このため、 上記一方の弁の弁体 5 8の駆動軸 6 0 (図 2、 図 3参 照） が摺動部である、 仕切り部 4 4の孔部に対し傾斜する等により駆動軸 6 0が 固定の部分に引っ掛かる等により弁が固着して、 通常駆動する圧力値を開弁用圧 力室 5 2に作用させたのでは弁が駆動しない場合でも、 圧力変動により弁体 5 8 に軸方向片側と軸方向他側とに交互に力を作用させることができる。 このため、 弁の固着を解除して、 弁を駆動させることができる。
すなわち、 図 8 b、 図 8 cに示すように、 エアコンプレッサ 2 4の吐出流量の 上下変化により、 弁体 5 8に上下方向両側に交互に力を作用させることにより、 弁体 5 8に一方向に力を加えるだけでは弁体 5 8の'引っ掛かりを解除できない場 合でもこの引っ掛かりを解除でき、 弁体 5 8の摺動部に対する傾斜を修正して、 弁を円滑に駆動させることができる。 これにより、 安定した運転を可能とするこ とができる。 しかも、 加湿器バイパス弁 1 8および入口シャット弁 2 0のうち、 いずれかの弁を駆動させるために、 燃料電池スタック 1 2内の燃料を消費させる 必要がなく、 燃料電池スタック 1 2の発電電力をより有効利用できる。
その他の構成および作用については、 上記の図 1から図 6に示した第 1の実施 の形態と同様である。
[第 5の発明の実施の形態]
なお、 図示は省略するが、 第 5の実施の形態として、 上記の図 8 a、 図 8 b、 図 8 c、 図 9から図 1 0に示した第 4の実施の形態において、 入口シャット弁 2 0と加湿器バイパス弁 1 8とのうち一方の弁の開弁用圧力室 5 2内が第 1の圧力 値である場合でも一方の弁が駆動しない異常時に、 一方の弁の開弁用圧力室 5 2 内の圧力値を上下変動させる圧力変化手段を、 第 2の燃料電池バイパス弁制御手 段とすることもできる。 第 2の燃料電池バイパス弁制御手段は、 上記異常時に、 加湿器バイパス弁 1 8の開度を大小に交互に繰り返すように変化させる。 このよ うな第 2の燃料電池バイパス弁制御手段を有する場合も、 上記の第 4の実施の形 態と同様に、 弁体 5 8 (図 8 a、 図 8 b、 図 8 c参照） に両側に力を交互に作用 させることができ、 弁体 5 8の引っ掛かり等による固定の部分に対する固着を解 除して、 弁を円滑に駆動させることができ、 安定した運転を可能とすることがで さる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、 流体供給部から供給される流体の圧力変化に応じて駆動する弁と、
流体供給部と通じる圧力室に第 1の圧力値を作用させることにより、 弁を駆動 させる圧力付与手段と、
圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 圧力室内の 第 1の圧力値を変化させる圧力変化手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池 システム。
2 . 請求の範囲 1に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
燃料電池から酸化ガス系ガスを排出する酸化ガス系ガス排出流路と、 酸化ガス供給流路と酸化ガス系ガス排出流路とを、 燃料電池を迂回して接続す る燃料電池バイパス流路と、
燃料電池バイパス流路に設けられた燃料電池バイパス弁と、 を備え、 圧力変化手段は、 始動時に燃料電池バイパス弁を所定開度開放させるとともに 、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 燃料電池バ ィパス弁の開度を絞ることにより、 圧力室に供給する流体の圧力値を第 1の圧力 値よりも増大させる燃料電池バイパス弁制御手段であることを特徴とする燃料電 池システム。
3 . 請求の範囲 1に記載の燃料電池システムにおいて、
圧力変化手段は、 流体供給部により圧力室に供給する流体の供給圧を第 1の圧 力値よりも上昇させる流体供給部制御手段であることを特徴とする燃料電池シス テム。
4 . 請求の範囲 1に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
燃料電池から酸化ガス系ガスを排出する酸化ガス系ガス排出流路と、
酸化ガス供給流路と酸化ガス系ガス排出流路とを、 燃料電池を迂回して接続す る燃料電池バイパス流路と、
燃料電池バイパス流路に設けられた燃料電池バイパス弁と、 を備え、
圧力変化手段は、 始動時に燃料電池バイパス弁を所定開度開放させるとともに 、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常時に、 燃料電池バ ィパス弁の開度を絞るとともに、 流体供給部による流体の吐出流量を上昇させる 流体供給部燃料電池バイパス弁制御手段であることを特徴とする燃料電池システ ム。 ,
5 . 請求の範囲 1に記載の燃料電池システムにおいて、
圧力変化手段は、 圧力室内が第 1の圧力値である場合でも弁が駆動しない異常 時に、 圧力室内の圧力を上下交互に変動させることを特徴とする燃料電池システ ム。
6 . 請求の範囲 5に記載の燃料電池システムにおいて、
圧力変化手段は、 流体供給部により圧力室に供給する流体の供給圧を上下交互 に変動させる流体供給部制御手段であることを特徴とする燃料電池システム。
7 . 請求の範囲 5に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
燃料電池から酸化ガス系ガスを排出する酸化ガス系ガス排出流路と、
酸化ガス供給流路と酸化ガス系ガス排出流路とを、 燃料電池を迂回して接続す る燃料電池バイパス流路と、
燃料電池バイパス流路に設けられた燃料電池バイパス弁と、 を備え-、
圧力変化手段は、 燃料電池バイパス弁の開度を大小交互に変化させる燃料電池 バイパス弁制御手段であることを特徴とする燃料電池システム。
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