(57)【要約】【課題】燃料供給部内の燃料ガスの濃度を高めるために、燃料ガスにより燃料供給部内の不純ガスを排出しガス置換を行うと、不純ガスと同時に燃料ガスも排出されるため、燃料ガスの利用効率が低下する。【解決手段】燃料供給部６と連結した気体移動室７を有する。燃料供給部６に供給された燃料ガスにより、燃料供給部６内に存在する不純ガスを気体移動室７に移動させることにより、燃料ガスを外部に排出することなく燃料供給部内の燃料ガス濃度を高める。不純ガスとともに気体移動室７に移動した燃料ガスは、再び燃料供給部６に供給され、燃料電池の発電に利用される。【選択図】図１
2010073390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を挟んでアノード極とカソード極を有する発電部と、
前記アノード極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記燃料を導入する燃料導入路と、
前記燃料導入路に配置され、前記燃料導入路を開閉制御し、前記燃料供給部への前記燃料の導入を制御する燃料制御弁と、
前記燃料供給部と連結流路により連結される気体移動室と、
前記連結流路に配置され、前記連結流路を開閉制御する連結流路制御弁と、を有し、
前記燃料導入路を開状態とするとともに前記連結流路を開状態とする場合に、前記燃料供給部に供給された前記燃料により前記燃料供給部内の気体を前記気体移動室へ移動させ、
前記燃料導入路を閉状態とするとともに前記連結流路を開状態とする場合に、前記気体移動室内の気体を前記燃料供給部に放出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料供給部は、前記燃料導入路から前記連結流路に向かって形成され前記アノード極に対して溝形状を有する複数の燃料供給路を有し、
前記複数の燃料供給路は互いに離間して配置されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記複数の燃料供給路を前記アノード極に対して略垂直な面で切った断面積のそれぞれは、略等しいことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記連結流路は、第一の連結流路と第二の連結流路を有し、
前記連結流路制御弁は、第一の逆止弁と、前記第一の逆止弁と逆の流れ方向を有する第二の逆止弁を有し、
前記第一の逆止弁は前記第一の連結流路に備えられ、前記第二の逆止弁は前記第二の連結流路に備えられるものであり、
前記燃料供給部内の圧力が前記気体移動室内の圧力よりも大きい場合に前記第一の逆止弁が開放されるとともに第二の逆止弁は閉止され、前記気体移動室内の圧力が前記燃料供給部内の圧力よりも大きい場合に前記第一の逆止弁が閉止されるとともに前記第二の逆止弁は開放されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料制御弁は、燃料制御回転部と、前記燃料制御回転部の外周面に沿って形成される燃料制御バルブ筐体を有し、
前記連結流路制御弁は、連結回転部と、前記連結回転部の外周面に沿って形成される連結バルブ筐体を有し、
前記燃料制御回転部を回転することにより、前記燃料制御弁の開閉を制御し、
前記連結回転部を回転することにより、前記連結流路制御弁の開閉を制御するものであり、
前記燃料制御回転部と前記連結回転部とを回転軸で接続することにより、前記燃料制御弁、および、前記連結流路制御弁の開閉制御を同期させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに係り、特に、燃料電池システムの起動時、および停止時の動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、固体高分子電解質膜を挟んでアノード極とカソード極を有する。アノード極側に水素ガス等の燃料ガスを供給し、カソード極側に酸化用ガス、例えば酸素や空気を供給し、これらの電気化学反応により電力を発生する。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池システムの発電において、例えば、アノード極側に燃料ガスを供給する燃料供給路内に、カソード極側から電解質膜を介し、空気などの燃料ガス以外の気体(不純ガス)が混入している場合、発電性能が著しく低下する。このため、燃料供給路内の不純ガスを排出して燃料ガス濃度を高めて起動する必要がある。
【０００４】
燃料ガス濃度を高める方法として、燃料供給路内の不純ガスを燃料ガスに置換する方法が挙げられる。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−３３１８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、燃料ガスを燃料供給路に供給しながら、不純ガスを燃料供給路外に排出するため、不純ガスと同時に燃料ガスも燃料供給路外に排出され、燃料ガスの利用効率が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ガス置換を行うことにより外部に燃料ガスを排出することなく、燃料ガスの利用効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、電解質膜を挟んでアノード極とカソード極を有する発電部と、アノード極に燃料を供給する燃料供給部と、燃料供給部に燃料を導入する燃料導入路と、燃料導入路に配置され燃料導入路を開閉制御し燃料供給部への燃料の導入を制御する燃料制御弁と、燃料供給部と連結流路により連結される気体移動室と、連結流路に配置され連結流路を開閉制御する連結流路制御弁と、を有し、燃料導入路を開状態とするとともに連結流路を開状態とする場合に、燃料供給部に供給された燃料により燃料供給部内の気体を気体移動室へ移動させ、燃料導入路を閉状態とするとともに連結流路を開状態とする場合に、気体移動室内の気体を燃料供給部に放出することを要旨とする。
【０００８】
かかる特徴によれば、燃料導入路を開状態、連結流路を開状態とすることにより、燃料供給部に供給された燃料により燃料供給部に存在していた不純ガスを気体移動室へ移動させることができ、燃料を燃料電池システム外に排出することなくアノード極に存在する燃料の濃度を高めることができる。燃料電池システムが出力を開始すると、連結流路を閉状態とすることにより、燃料を気体移動室に移動させることなく燃料を効率的に利用することができる。また、燃料電池システムの出力停止時には、燃料導入路を閉状態、連結流路を開状態とすることにより、燃料供給部内に残存する燃料により発電し燃料供給部内の圧力が一時的に低下した場合であっても、気体移動室内の気体が連結流路を通じ燃料供給部に移動することができるため、燃料供給部内の圧力低下を抑制することができる。且つ、燃料導入路および連結流路を開状態とした場合に不純ガスとともに気体移動室に移動した燃料が、再び燃料供給部に供給されるため、該燃料を発電に利用することができる。よって、ガス置換を行うことにより燃料電池システムの外部に燃料を排出することなく、燃料の利用効率を高めることができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、燃料供給部は、燃料導入路から連結流路に向かって形成されアノード極に対して溝形状を有する複数の燃料供給路を有し、複数の燃料供給路は互いに離間して配置されることを要旨とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、各燃料供給路を流れる気体が互いに合流することがないため、複数の燃料供給路から連結流路へ、効率的な気体の流れを生み出すことができる。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、複数の燃料供給路をアノード極に対して略垂直な面で切った断面積のそれぞれは、略等しいことを要旨とする
かかる特徴によれば、燃料導入路から複数の燃料供給路への燃料の導入圧力のばらつきが小さくなり、燃料導入路から複数の燃料供給路へ均一に燃料を供給することができるとともに、複数の燃料供給路内に存在する不純ガスを均一に連結流路へ排出することができる。また、連結流路から複数の燃料供給路への気体の導入圧力のばらつきも小さくなるため、気体移動室から複数の燃料供給路内に均一に気体を放出することができる。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、連結流路は、第一の連結流路と第二の連結流路を有し、連結流路制御弁は、第一の逆止弁と、第一の逆止弁と逆の流れ方向を有する第二の逆止弁を有し、第一の逆止弁は第一の連結流路に備えられ、第二の逆止弁は第二の連結流路に備えられるものであり、燃料供給部内の圧力が気体移動室内の圧力よりも大きい場合に第一の逆止弁が開放されるとともに第二の逆止弁は閉止され、気体移動室内の圧力が燃料供給部内の圧力よりも大きい場合に第一の逆止弁が閉止されるとともに第二の逆止弁は開放されることを要旨とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、コントローラ等で連結流路制御弁を制御することなく、燃料供給部と気体移動室の内圧差を利用することにより第一の逆止弁および第二の逆止弁を動作させ、燃料供給部と気体移動室との間のガスの流通を制御することが可能であり、簡便な機構な燃料電池システムとすることができる。
【００１４】
本発明の第５の特徴は、燃料制御弁は、燃料制御回転部と、燃料制御回転部の外周面に沿って形成される燃料制御バルブ筐体を有し、連結流路制御弁は、連結回転部と、連結回転部の外周面に沿って形成される連結バルブ筐体を有し、燃料制御回転部を回転することにより、燃料制御弁の開閉を制御し、連結回転部を回転することにより、連結流路制御弁の開閉を制御するものであり、燃料制御回転部と連結回転部とを回転軸で接続することにより、燃料制御弁、および、連結流路制御弁の開閉制御を同期させることを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、燃料制御弁および連結流路制御弁の、開放および閉止の切り替えを、１つの回転軸の操作により行うことができるので、簡素な構造な燃料電池システムとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の特徴によれば、燃料電池システムの外部に燃料ガスを排出することなく、燃料ガスの利用効率を高めることができるとともに、簡素な構造な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態例に係る燃料電池システムの概略を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態例に係る燃料電池システム１は、発電部２と、発電部２のアノード極に燃料を供給する燃料供給部６と気体移動室７を備える。
【００１９】
燃料供給部６に燃料ガスを導入する燃料導入路１０が接続されている。燃料導入路１０には、燃料導入路１０の流通の開閉を行う燃料制御弁８が配置される。
【００２０】
燃料供給部６と気体移動室７は、連結流路１１により接続されている。連結流路１１には、連結流路１１の流通の開閉を行う連結流路制御弁９が配置される。
【００２１】
発電部２は、電解質膜３を挟んでカソード極４とアノード極５とで構成され、電解質膜３は、電解質膜の両面に図示しない触媒層がそれぞれ配置される構成である。
【００２２】
アノード極５は、図示しないガス拡散層、集電体層を備え、またカソード極４も同様に、図示しないガス拡散層、集電体層を備える。アノード極５及びカソード極４の集電体層からそれぞれ図示しない導線により、燃料電池の出力に接続される。
【００２３】
カソード極４側は、大気に開放された構成を示したが、アノード極側と同様に、酸化剤をカソード極に供給する酸化剤供給路と酸化剤供給路に酸化剤を導入する酸化剤導入路からなる構成とすることも可能である。
【００２４】
燃料導入路１０に導入される燃料ガスの供給源は、たとえば、水素を圧縮して充填した水素ボンベや、水素を水素吸蔵合金、炭素系材料等に吸蔵し容器に収めたボンベなどを用いることができる。また、水酸化ホウ素ナトリウムなどの金属水素化物の加水分解や、金属と塩基性あるいは酸性水溶液との反応によって水素を得るものであってもよい。さらに、アルコール、エーテル、ケトン類を水蒸気改質して水素を得るメタノール改質型や、ガソリン、灯油、天然ガスといった炭化水素を水蒸気改質して水素を得る炭化水素改質型など、加水により水素を発生する構成であってよい。
【００２５】
燃料導入路１０に燃料ガスの供給源との接続部を設け、燃料ガスの供給源を着脱可能な構成とすることもできる。
【００２６】
以上のような構成の燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの出力開始および停止の動作を説明する。
【００２７】
燃料電池システムの停止時の燃料制御弁８および連結流路制御弁９の状態は、燃料制御弁８は閉止、連結流路制御弁９は、開放状態である。従って、連結流路１１によって連結されている燃料供給部６と気体移動室７は、同じ気体雰囲気で、且つ、同じ圧力状態である。
【００２８】
燃料電池システムを長期間停止した場合は、発電部２に用いられる固体高分子電解質膜３を介して、空気がカソード極４側から燃料供給部６へ透過する。この空気が不純ガスとして、燃料ガス濃度を低下させ発電性能を悪化させる。また、燃料供給部６からカソード極側へ燃料ガスが透過することから、燃料供給部６や気体移動室７は空気（不純ガス）で満たされることとなる。従って、燃料供給部６や気体移動室７が不純ガスで満たされた状態から燃料電池システムを起動することが必要となる。
【００２９】
ここでは、燃料制御弁８および連結流路制御弁９は、コントローラ１２により開閉駆動される電磁弁を用いている。
【００３０】
燃料電池システムの出力開始時の動作フローを図２（a）に、出力停止時の動作フローを図２（ｂ）に示す。
【００３１】
まず、燃料電池システムの出力開始時の動作を説明する。燃料電池システムの出力開始前、つまり、燃料電池システムの停止時、燃料制御弁８は閉止、連結流路制御弁９は開放されている。連結流路制御弁９を開放した状態で、燃料制御弁８を開放する。つまり、連結流路１１、燃料導入路１０、ともに開状態とすると、燃料ガスが、燃料導入路１０から燃料供給部６に導入され、燃料供給部６の不純ガスは、連結流路１１に押し出され気体移動室７に移動する。燃料供給部６内の不純ガスが気体移動室７へ移動すると、連結流路制御弁９を閉止し、発電を開始する。
【００３２】
このとき、燃料供給部６の燃料ガス濃度が、所望の出力密度での発電を維持するために十分な燃料ガス濃度となる様に、燃料供給部６と気体移動室７の容積の比率と、導入する燃料ガスの圧力が設計される。
【００３３】
次に、燃料電池システムの出力停止時の動作を説明する。システム出力時、燃料制御弁８は開放、連結流路制御弁９は閉止されている。システム出力を停止する際には、燃料制御弁８を閉止し燃料供給部６への燃料ガスの供給を停止するとともに、連結流路制御弁９を開放する。つまり、燃料導入路１０は閉状態、連結流路１１は開状態となる。このとき、気体移動室７の圧力は、起動時の操作により燃料の導入圧力と等しいため、気体移動室７と燃料供給部６との間に燃料ガスの移動は生じない。燃料制御弁８を閉止、連結流路制御弁９を開放の状態で、さらに発電を継続すると、燃料供給部６内に残存する燃料ガスが消費され、燃料供給部６の内圧が低下する。これにより、気体移動室７内のガスは、連結流路１１を通じ燃料供給部６に移動する。このとき、燃料供給部６内の燃料ガス濃度は低下するが、出力密度を低くして発電を行うことにより、発電による燃料ガスの消費は継続される。また、連結流路１１および燃料導入路１０が開状態の場合に不純ガスとともに気体移動室７に移動した燃料ガスも、再び燃料供給部６に供給されるため、該燃料を用いて発電することができる。燃料供給部６内の燃料を消費すると、発電は停止する。燃料電池システムが停止している間は、連結流路制御弁９を開放した状態である。このとき、燃料供給部６と気体移動室７の内圧は等しくなるため、システム起動時と同様に、燃料供給部６と気体移動室７の内圧を大気圧程度の不純ガス（空気）の雰囲気に戻すことが可能となる。
【００３４】
これにより、電解質膜３を介し燃料供給部６から外部へ燃料ガスが透過することによる、燃料供給部６内の圧力低下が抑制できる。
【００３５】
図３（a）に、燃料供給部６の構成例を示す。（ｂ）はB−B面の断面図、（ｃ）はC−C面の断面図を示す。燃料供給部６は、アノード極の面に対し、複数の溝形状でそれぞれ構成された複数の燃料供給路６aからなる。複数の燃料供給路６aのC−C面における断面積はそれぞれ略同一であり、少なくとも、アノード極の触媒層配置領域１７と接触する部分では、互いに合流や交差することなく離間して配置される。
【００３６】
また、複数の燃料供給路６aは、燃料導入路接続部１５を介し燃料導入路１０と接続される。燃料ガスは、燃料導入路１０から燃料導入路接続部１５に導入され、複数の燃料供給路６aにそれぞれ供給される。供給された燃料ガスにより、燃料供給路６a内の不純ガスを気体移動室７の方へ押し出すことができる。
【００３７】
ここで、図３（a）に図示するように、燃料導入路接続部１５の左側から燃料ガスが供給される場合を想定する。この場合、燃料導入路接続部１５のB−B面における断面積は、各燃料供給路６aのC−C面における断面積よりも大きくなるように構成される。つまり、燃料導入路接続部１５の図３（a）で示す左右方向における圧力損失は、各燃料供給路６aの図３（a）で示す上下方向における圧力損失よりも小さくなるように構成される。これにより、燃料導入路接続部１５の左側から供給された燃料ガスは、各燃料供給路６a内よりも、燃料導入路接続部１５の図３（a）で示す右側へ、より多く供給される。したがって、燃料導入路接続部１５の右側の方まで十分に燃料ガスが供給されるため、左側の燃料供給路６aの方が右側の燃料供給路６aよりも多くの燃料ガスが供給され易いということはなく、複数の燃料供給路６aへ均一に燃料ガスを供給することができる。よって、複数の燃料供給路６aへの燃料ガスの導入圧力のばらつきが小さくなり、各燃料供給路６a内の不純ガスを均一に気体移動室７の方へ向かって押し出すことができる。
【００３８】
また、複数の燃料供給路６aと連結流路１１は、連結流路接続部１６を介し接続される。
【００３９】
上述の燃料導入路接続部１５と複数の燃料供給路６aの関係と同様に、連結流路接続部１６のB−B面における断面積は、各燃料供給路６aのC−C面における断面積よりも大きくなるように、つまり、連結流路接続部１６の図３（a）で示す左右方向における圧力損失は、各燃料供給路６aの図３（a）で示す上下方向における圧力損失よりも小さくなるように構成される。これにより、各燃料供給路６aから連結流路接続部１６へ押し出された不純ガスは、各燃料供給路６a内に逆流して導入されることなく、連結流路接続部１６から連結流路１１へ向かって排出される。また、連結流路接続部１６と複数の燃料供給路６aがこのような関係を有することにより、不純ガスと同時に気体移動室７へ移動した燃料ガスを再び燃料供給路６aへ供給し発電する際にも、上述の燃料導入路接続部１５と複数の燃料供給路６aの関係と同様に、複数の燃料供給路６aへ均一に燃料ガスを供給することができる。
【００４０】
尚、燃料供給部６の構成は上述の構成に限られるものではない。アノード極の触媒層配置領域１７と接触する部分に形成された燃料供給部６全体において、ばらつきが小さく、均一に燃料導入路１０から連結流路１１へ、連結流路１１から燃料導入路１０へ、気体の流れが生じるような構成であれば良い。
【００４１】
また、本実施形態では、燃料制御弁８および連結流路制御弁９に、コントローラ１２により制御される電磁弁を用いたが、連結流路制御弁９の代わりに、第一の逆止弁１３及び第二の逆止弁１４を用いることができる。具体的には、図４で示す様に、連結流路１１を第一の連結流路と第二の連結流路に分岐させ、気体移動室７と接続し、第一の連結流路に第一の逆止弁１３を、第二の連結流路に第一の逆止弁１３と流れ方向が反対の第二の逆止弁１４を配置する。燃料供給時に、燃料供給部６の圧力が上昇することにより第一の逆止弁１３が開放され、燃料供給部６から気体移動室７に不純ガスが移動する。また、システム出力停止時の動作では、発電により燃料供給部６内の圧力が減少するため、第一の逆止弁１３は閉止されるとともに第二の逆止弁１４が開放され、気体移動室７の不純ガスが燃料供給部６に移動する。これにより、コントローラ１２で制御することなく第一の逆止弁１３及び第二の逆止弁１４を動作させることが可能であり、簡便な機構で燃料電池システムを構成することができる。
【００４２】
以上のことにより、燃料電池システム起動時に、外部に燃料ガスを排出することなく、燃料供給部内の不純ガスの濃度を低減し、燃料ガス濃度を十分に確保することができる。よって、燃料ガスの利用効率を高めることができ、簡素な構造な燃料電池システムを実現することができる。
（実施形態２）
実施形態２では、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の具体的な構成について例を挙げて説明する。
【００４３】
図５に、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の構成例を示す。左側が燃料制御弁８を、右側が連結流路制御弁９を示し、（A）が燃料電池システムの出力停止時、（B）が燃料電池システムへの燃料ガスの導入時、（C）が燃料電池システムの発電時を示す。
【００４４】
この弁構造は、流路を持つ球状の回転部を回転させ、その回転角度により弁の開閉を行う、いわゆるボール弁構造である。燃料制御弁８および連結流路制御弁９の構造を、このようなボール弁構造とする。あわせて、燃料制御弁８の燃料制御回転部２５および連結流路制御弁９の連結回転部３５を図示しない回転軸で連結することにより、燃料制御回転部２５と連結回転部３５の回転角度を同期する構造であるとよい。燃料制御弁８は、燃料制御回転部流路２４を配置した燃料制御回転部２５と、燃料制御弁入路２１、回転方向に２つの異なる角度で配置された第一の燃料制御弁出路２２および第二の燃料制御弁出路２３を配置した燃料制御バルブ筐体２６とで構成される。燃料制御回転部２５と燃料制御バルブ筐体２６の間には、燃料制御回転部２５が自由に回転することができ、且つ、この間をガスが流通することができるように、空隙が存在する。一方、第一の燃料制御弁出路２２、第二の燃料制御弁出路２３と、燃料制御弁入路２１との間を流通しない状態とする場合（例えば、図５燃料制御弁（A））に、燃料制御回転部２５と燃料制御バルブ筐体２６の間の気密性を高めるために、第一の燃料制御弁出路２２および第二の燃料制御弁出路２３の燃料制御回転部２５と対面する入口に、燃料制御シール体２７をそれぞれ設置する。
【００４５】
連結流路制御弁９も同様に、連結回転部流路３４を配置した連結回転部３５と、連結流路弁入路３１、第一の連結流路弁出路３２および第二の連結流路弁出路３３を配置した連結バルブ筐体３６とで構成され、第一の連結流路弁出路３２および第二の連結流路弁出路３３の連結回転部３５と対面する入口には、連結シール体３７がそれぞれ設置されている。
【００４６】
次に、燃料電池システムの出力停止時、燃料電池システムへの燃料ガスの導入時、燃料電池システムの発電時の、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の状態について説明する。
【００４７】
燃料電池システムの出力停止時には、図５（A）で示すように、燃料制御回転部流路２４は、燃料制御弁入路２１、第一の燃料制御弁出路２２および第二の燃料制御弁出路２３のいずれとも流通状態になく、燃料制御弁８は閉止状態となる。一方、連結流路制御弁９は開放状態である。つまり、連結流路弁入路３１、連結回転部３５と連結バルブ筐体３６の間の空隙、連結回転部流路３４、第二の連結流路弁出路３３は流通可能な状態にある。
【００４８】
燃料電池システムへ燃料ガスを導入する際には、図５（B）に示すように、燃料制御回転部流路２４は、燃料制御弁入路２１および第一の燃料制御弁出路２２と流通状態となる。よって、燃料制御弁８は開放状態となる。一方、連結回転部流路３４は、連結流路弁入路３１および第一の連結流路弁出路３２と流通状態となり、連結流路制御弁９も開放状態となる。
【００４９】
燃料電池システムの発電時は、図５（C）に示すように、燃料制御弁入路２１、燃料制御回転部２５と燃料制御バルブ筐体２６の間の空隙、燃料制御回転部流路２４、第二の燃料制御弁出路２３は流通可能な状態にあり、燃料制御弁８は開放状態である。一方、連結流路制御弁９は閉止状態である。つまり、連結回転部流路３４は、連結流路弁入路３１、第一の連結流路弁出路３２および第二の連結流路弁出路３３のいずれとも流通状態にない。
【００５０】
このような構造で、燃料制御弁８の燃料制御回転部２５および連結流路制御弁９の連結回転部３５を図示しない回転軸で連結し、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の開放及び閉止を切り替えることで、燃料電池システムの出力停止、燃料電池システムへの燃料ガスの導入、燃料電池システムの発電を切り替えることができる。このような切り替えは、１つの回転軸の操作により行うことができるので、駆動部を１箇所とすることができ、電磁弁などの削減と構造の簡素化が可能となる。
【００５１】
また、燃料電池システムは、出力電圧を制御する等のために、制御装置を有している。ここで、上記のような構成に加え、さらに、図６に示すような燃料電池システムの制御装置のON−OFFを切り替えるスイッチを有し、上記弁構造の回転と同期させるとよい。スイッチは、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の構造と同様に、回転部であるスイッチ回転部４５と、その外周に配置されるスイッチ筐体４６で構成される。スイッチ回転部４５は外周面に回転部端子４８を有し、スイッチ筐体４６は内周面に筐体端子４９を有する。図６（A）で示すように、回転部端子４８と筐体端子４９は、図５（C）で示す燃料電池システムの発電時に接触し導通状態となる位置に、スイッチ回転部４５とスイッチ筐体４６のそれぞれに配置されており、この場合にスイッチはONとなる。また、図６（B）で示すように、図５（A）、（B）で示す燃料電池システムの出力停止時及び燃料電池システムへの燃料ガスの導入時には、回転部端子４８と筐体端子４９は非接触状態となり、スイッチはOFFとなる。
【００５２】
これにより、燃料電池システムのユーザーが行う制御装置のスイッチON−OFFの切り替え操作により、燃料制御弁８および連結流路制御弁９の開閉制御を行うことも可能である。よって、コントローラや電磁弁を使用しないで、燃料電池システムの起動や停止の動作を行うことが可能であり、燃料電池システムの制御の簡素化が可能となる。
【００５３】
尚、燃料制御弁８、連結流路制御弁９、制御装置のスイッチを同期させて操作する例を挙げて説明したが、これらは、それぞれ個々に独立して回転する構成であってもよい。
【００５４】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を説明したに過ぎない。特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は適宜変更可能である。また、各実施形態の作用効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、各実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施形態例に係る燃料電池システムの概略図
【図２】燃料電池システムの動作フロー      （ａ）出力開始の動作フロー  （ｂ）出力停止の動作フロー
【図３】（ａ）燃料供給部６の構成例      （ｂ）B−B面の断面図 （ｃ）はC−C面の断面図
【図４】連結流路１１、および、連結流路制御弁９の変形例
【図５】燃料制御弁８、および、連結流路制御弁９の構成例      （Ａ）燃料電池システムの出力停止時      （Ｂ）燃料電池システムへの燃料ガスの導入時      （Ｃ）燃料電池システムの発電時
【図６】燃料電池システムの制御装置のON−OFFを切り替えるスイッチの構成例      （Ａ）スイッチのON状態  （Ｂ）スイッチのOFF状態
【符号の説明】
【００５６】
１  燃料電池システム
２  発電部
３  電解質膜
４  カソード極
５  アノード極
６  燃料供給部
６a  燃料供給路
７  気体移動室
８  燃料制御弁
９  連結流路制御弁
１０  燃料導入路
１１  連結流路
１２  コントローラ
１３  第一の逆止弁
１４  第二の逆止弁
１５  燃料導入路接続部
１６  連結流路接続部
１７  触媒層配置領域
２１  燃料制御弁入路
２２  第一の燃料制御弁出路
２３  第二の燃料制御弁出路
２４  燃料制御回転部流路
２５  燃料制御回転部
２６  燃料制御バルブ筐体
２７  燃料制御シール体
３１  連結流路弁入路
３２  第一の連結流路弁出路
３３  第二の連結流路弁出路
３４  連結回転部流路
３５  連結回転部
３６  連結バルブ筐体
３７  連結シール体
４５  スイッチ回転部
４６  スイッチ筐体
４８  回転部端子
４９  筐体端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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