(57)【要約】【課題】シャットバルブの開弁が不安定になって起動性が悪くなったり、開弁時に異音が発生したりすることを抑制し、尚かつエア供給系が過加圧になるおそれがないようにする。【解決手段】当該燃料電池システムの起動時に、エアコンプレッサを駆動し、エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力Ｐ1に達した時点またはその後の時点でエアシャットバルブを開弁する。エア供給流路と排気流路とを結ぶエアバイパス流路にエアバイパスバルブを備え、エアシャットバルブの開弁までの間、エアバイパスバルブの上流側の圧力を制御することが好適である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア供給流路に設けられたエアシャットバルブとエアコンプレッサとを備えた燃料電池システムにおいて、
当該燃料電池システムの起動時に、前記エアコンプレッサを駆動し、前記エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点またはその後の時点で前記エアシャットバルブを開弁する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記エア供給流路と排気流路とを結ぶエアバイパス流路にエアバイパスバルブを備え、前記エアシャットバルブの開弁までの間、前記エアバイパスバルブの上流側の圧力を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記エアシャットバルブの開弁までの間、前記エアバイパスバルブを制御する、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記エアシャットバルブの開弁までの間、前記エアコンプレッサを制御する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記エアシャットバルブの開弁までの間、エアの圧力を脈動させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記エアシャットバルブの開弁までの間、前記エアシャットバルブのダイアフラムの上下に交互にエアを供給して加圧する、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点から所定時間経過しても該エアシャットバルブが動作しない場合に当該エアシャットバルブの故障を検出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
エア供給流路に設けられたエアシャットバルブとエアコンプレッサとを備えた燃料電池システムの起動時における開弁動作の制御方法において、
前記エアコンプレッサを駆動し、前記エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点またはその後の時点で前記エアシャットバルブを開弁する、燃料電池システムの起動時における開弁動作の制御方法。
【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、およびその起動時における開弁動作の制御方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池システムにおける酸化ガス配管系の制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムとして、燃料電池へエアを供給する流路（エア供給流路）にエアシャットバルブが設けられ、さらに、エア供給流路と排気流路とを結ぶエアバイパス流路には当該流路を開閉するエアバイパスバルブが設けられているものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような燃料電池システムにおいては、当該システムの起動時、これらエアシャットバルブやエアバイパスバルブの開閉動作が制御されて燃料電池へエアが適宜供給されるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２００６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エア供給系の圧力が低い状態でエアシャットバルブを開弁しようとした場合、当該エアシャットバルブの開弁が不安定になり、燃料電池システムの起動性が悪くなることや、開弁時に異音が発生してしまうことがある。また、単に、起動時にエアシャットバルブとエアバイパスバルブを閉弁して加圧しても、エア供給系が過加圧になるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、シャットバルブの開弁が不安定になって起動性が悪くなったり、開弁時に異音が発生したりすることを抑制することができ、尚かつエア供給系が過加圧になるおそれがない燃料電池システム、およびその起動時における開弁動作の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。燃料電池システムの起動時にＦＣシャットバルブ（遮断弁）を開ける際、エアコンプレッサによって加圧することが一般に多く行われているが、このような構成には以下のような特徴ないし問題がある。 (1)カソード触媒の放置中の異常電位を回避するために、燃料電池の運転終了時には燃料電池スタックの前後でバルブを閉じてエアを遮断しているが、その遮断の要求レベルが高いことから、シャットバルブには気密性の高いバルブが採用されている。 (2)このことを理由に、シャットバルブとしては、ガス圧駆動式のバルブが用いられることが多い。 (3)シャットバルブを開ける際、起動時のエア導入時の圧力が用いられるが、その圧力を狙い値にするため、エアバイパスバルブを用いて圧力制御を実施している。 (4)上記(3)によりエアバイパスバルブから漏れるエア分を補うため多くのエアを送り込む必要があり、加圧時間とそのための補機動力が必要である。 (5)上記(4)により、エアバイパスバルブを通過するエアの気流音が起動時のＮＶ（騒音・振動）を悪化させる。
【０００６】
このような状況下、これら特徴ないし問題について検討を重ねた本発明者は、上述した問題の理由や背景として、第一に、エアバイパスバルブ以外にバルブ上流圧を制御する機構がないこと、第二に、エアバイパスバルブによる調圧をしないと、バルブ上流の圧力が上昇しすぎ、配管が破裂するおそれがあること、が挙げられると考え、さらに検討を重ねることにより課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づくものであり、エア供給流路に設けられたエアシャットバルブとエアコンプレッサとを備えた燃料電池システムにおいて、当該燃料電池システムの起動時に、エアコンプレッサを駆動し、エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点またはその後の時点でエアシャットバルブを開弁する、というものである。また、本発明にかかる開弁動作の制御方法は、エア供給流路に設けられたエアシャットバルブとエアコンプレッサとを備えた燃料電池システムの起動時における開弁動作の制御方法において、エアコンプレッサを駆動し、エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点またはその後の時点でエアシャットバルブを開弁する、というものである。
【０００８】
また、本発明においては、エア供給流路と排気流路とを結ぶエアバイパス流路にエアバイパスバルブを備え、エアシャットバルブの開弁までの間、エアバイパスバルブの上流側の圧力を制御することが好ましい。こうすることにより、エア供給系を過加圧にすることなく、所定圧力まで加圧した後にエアシャットバルブを開弁することになるため、エアシャットバルブの開弁性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる燃料電池システムでは、エアシャットバルブの開弁までの間、エアバイパスバルブを制御する。
【００１０】
さらに、本発明にかかる燃料電池システムでは、エアシャットバルブの開弁までの間、エアコンプレッサを制御する。
【００１１】
また、本発明では、エアシャットバルブの開弁までの間、圧力を脈動させる。
【００１２】
また、エアシャットバルブの開弁までの間、エアシャットバルブのダイアフラムの上下に交互にエアを供給して加圧することが好ましい。
【００１３】
さらには、エアシャットバルブの上流側の圧力が所定圧力に達した時点から所定時間経過しても該エアシャットバルブが動作しない場合に当該エアシャットバルブの故障を検出することも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シャットバルブの開弁が不安定になって起動性が悪くなったり、開弁時に異音が発生したりすることを抑制することができ、尚かつエア供給系が過加圧になるおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。以下においてはまず燃料電池システム１の全体構成について説明し、その後、この燃料電池システム１の起動時における開弁時の加圧制御について説明することとする。
【００１６】
図１に燃料電池システム１の概略構成を示す。この燃料電池システム１は例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして適用可能なものであるが特にこれに限られることなく、この他、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムとしても利用することが可能である。
【００１７】
本実施形態における燃料電池システム１は、反応ガス（酸化ガスおよび燃料ガス）の供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷媒を供給して当該燃料電池２を冷却する冷媒配管系５と、システムの電力を充放電する電力系６と、システム全体を統括制御する制御部７と、を備えている。
【００１８】
燃料電池２は例えば高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、さらにこれら各反応ガスが化学反応を生じることによって電力が生じる。また、この燃料電池２には発電中の電流を検出する電流センサ２ａが取り付けられている（図１参照）。
【００１９】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れるエア供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排気流路１２と、を有している。エア供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込む酸化ガス供給装置としてのエアコンプレッサ１４と、エアコンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、エア流量計（ＡＦＭ）９と、エア圧力センサ２０とが設けられている。エアコンプレッサ１４は、図示されていないモータの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。また、排気流路１２を流れる酸化オフガスは、エア背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２０】
燃料ガス配管系４は、水素供給源としての燃料タンク２１と、燃料タンク２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる水素供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を水素供給流路２２の合流点Ａ１に戻すための循環流路２３と、循環流路２３内の水素オフガスを水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、循環流路２３に分岐接続された排気排水流路２５と、を有している。
【００２１】
燃料タンク２１は例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成されて本実施形態における燃料電池車両に複数搭載されているものであり、例えば３５ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。後述する遮断弁（シャットバルブ）２６を開けると、燃料タンク２１から水素供給流路２２へと水素ガスが流出する。水素ガスは、後述するレギュレータ２７やインジェクタ２８により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧され、燃料電池２に供給される。
【００２２】
水素供給流路２２には、燃料タンク２１からの水素ガスの供給を遮断または許容する遮断弁（シャットバルブ）２６と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ（可変調圧弁）２７と、インジェクタ２８と、が設けられている。また、インジェクタ２８の下流側であって水素供給流路２２と循環流路２３との合流部Ａ１の上流側には、水素供給流路２２内の水素ガスの圧力を検出する圧力センサ２９が設けられている。さらに、インジェクタ２８の上流側には、水素供給流路２２内の水素ガスの圧力および温度を検出する圧力センサおよび温度センサ（図示省略）が設けられている。圧力センサ２９等で検出された水素ガスのガス状態（圧力、温度）に関する情報は、後述するインジェクタ２８のフィードバック制御やパージ制御に用いられる。
【００２３】
レギュレータ２７は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ２７として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。
【００２４】
インジェクタ２８は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ２８は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。本実施形態においては、このようなインジェクタ２８を、水素供給流路２２と循環流路２３との合流部Ａ１より上流側に配置している（図１参照）。また、図１に破線で示すように、燃料供給源として複数の燃料タンク２１が用いられている場合には、これら燃料タンク２１から供給される水素ガスが合流する部分（水素ガス合流部Ａ２）よりも下流側に当該インジェクタ２８を配置するようにする。
【００２５】
循環流路２３には、気液分離器３０および排気排水弁３１を介して、排気排水流路２５が接続されている。気液分離器３０は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３１は、制御部７の指令を受けて作動することにより、気液分離器３０で回収した水分と、循環流路２３内の不純物を含む水素オフガス（燃料オフガス）と、を外部に排出（パージ）するものである。この排気排水弁３１を開放すると、循環流路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。排気排水弁３１の上流位置（循環流路２３上）および下流位置（排気排水流路２５上）には、各々、水素オフガスの圧力を検出する上流側圧力センサ３２および下流側圧力センサ３３が設けられている。
【００２６】
排気排水流路２５はその下流において希釈器３４に連通している。さらにこの希釈器３４には排気流路（酸化オフガス排出路）１２がその下流において連通しており、水素オフガスを酸化オフガスによって混合希釈した後にシステム外に排気するように構成されている。
【００２７】
冷媒配管系５は、燃料電池２内の冷却流路に連通する冷媒流路４１と、冷媒流路４１に設けられた冷却ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷媒を冷却するラジエータ４３と、燃料電池２から排出される冷媒の温度を検出する温度センサ４４と、を有している。冷却ポンプ４２は、モータ（図示省略）の駆動により、冷媒流路４１内の冷媒を燃料電池２に循環供給する。温度センサ４４で検出された冷媒の温度（＝燃料電池２から排出される水素オフガスの温度）は、後述するパージ制御に用いられる。
【００２８】
電力系６は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、バッテリ６２、トラクションインバータ６３、トラクションモータ６４、図示されていない各種の補機インバータ等を備えている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流の電圧変換器であり、バッテリ６２から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ６３側に出力する機能と、燃料電池２またはトラクションモータ６４から入力された直流電圧を調整してバッテリ６２に出力する機能と、を有する。このような高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の機能により、バッテリ６２の充放電が実現される。また、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１により、燃料電池２の出力電圧が制御される。
【００２９】
バッテリ６２は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。トラクションインバータ６３は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ６４に供給する。トラクションモータ６４は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム１が搭載される燃料電池車両の主動力源を構成する。
【００３０】
制御部７は、車両に設けられた加速用の操作部材（アクセル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ６４等の負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置には、トラクションモータ６４のほかに、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばエアコンプレッサ１４、水素ポンプ２４、冷却ポンプ４２の各モータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置が含まれうる。
【００３１】
このような制御部７は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェースおよびディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで所望の演算を実行することによりフィードバック制御やパージ制御など種々の処理や制御を行う。
【００３２】
続いて、以上のような燃料電池システム１の酸化ガス配管系３の構成をより詳細に示す（図１、図２参照）。
【００３３】
燃料電池システム１の酸化ガス配管系３には、エア供給流路（酸化ガス供給路）１１と排気流路（酸化オフガス排出路）１２とを結ぶエアバイパス流路８が設けられている。また、エアバイパス流路８には、当該エアバイパス流路８を開閉するエアバイパスバルブ１７が設けられている（図１参照）。
【００３４】
また、エア供給流路１１にはエア入口シャットバルブ（酸化ガス供給路遮断弁）１８、排気流路１２にはエア出口シャットバルブ（酸化オフガス排出路遮断弁）１９がそれぞれ設けられている（図１参照）。エア入口シャットバルブ１８はエア供給流路１１を遮断する遮断弁であり、エア出口シャットバルブ１９は排気流路１２を遮断する遮断弁である。これら各種弁（エアバイパスバルブ１７、エア入口シャットバルブ１８、エア出口シャットバルブ１９）の開度を調整することにより、エア供給流路１１およびエアバイパス流路８を流れる酸化ガスの流量（流量比）を調整し、燃料電池２への酸化ガスの供給量を適宜変えることができる。
【００３５】
エア入口シャットバルブ１８は、ダイアフラム１８ａに加わる流体圧力の大きさに応じてポペット弁１８ｂの開度を調節するガス圧駆動式のバルブである。このエア入口シャットバルブ１８では、エアコンプレッサ１４によって加圧された酸化ガスを分岐路１１ａを介し調圧室に送り込んでダイアフラム１８ａを押し上げ、ポペット弁１８ｂを押し上げることによってバルブを開ける（図２参照）。
【００３６】
続いて、以上のような燃料電池システム１の起動時における開弁時の加圧制御について説明する（図３等参照）。なお、図３等においては「シャットバルブ」を「ＳＶ」と表記している。
【００３７】
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、燃料電池システム１の起動時、エアバイパスバルブ１７およびエア入口シャットバルブ１８を閉じておいたままエアコンプレッサ１４を駆動し、エア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐが所定値Ｐ1の開弁圧に達した時点で当該エア入口シャットバルブ１８を開弁することとしている。所定値Ｐ1とは、エア入口シャットバルブ１８の開弁時の動作が不安定にならず、尚かつ起動性に劣らない範囲内でエア供給系（酸化ガス配管系３）が過加圧になることがない程度の値である。
【００３８】
手順を説明すると以下のとおりである。まず、システム起動時にエアコンプレッサ１４を駆動してｘ[rpm]で回転させる。その後、エア入口シャットバルブ１８の上流側圧力Ｐが徐々に上昇するのでこれをエア圧力センサ２０で検出し、所定値Ｐ1となったところでエアバイパスバルブ１７を徐々に開けていく。このとき、本実施形態では、それまで徐々に上昇していたエアシャットバルブ１８の上流側圧力が所定圧となるように調整しながらエアバイパスバルブ１７の開度を大きくする（図３参照）。この後、エアバイパスバルブ１７の開度が所定値となり、加圧が完了したところで当該エアバイパスバルブ１７を閉じ、これと同時にエア入口シャットバルブ１８を開ける。このとき、エア入口シャットバルブ１８の上流側圧力Ｐの値が少し低下する。なお、本実施形態では、エア出口シャットバルブ１９をエア入口シャットバルブ１８と同様に動作させている。
【００３９】
このように、本実施形態では、システム起動時にエア入口シャットバルブ１８を開ける際、まずはエアバイパスバルブ１７を閉じておき、加圧完了（本実施形態の場合であれば、エアバイパスバルブ１７を十分に開けてもエア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐが所定値Ｐ1に達する状態となること）後にこのエアバイパスバルブ１７を開けるようにしている。起動時にエアバイパスバルブ１７を閉じておくことで、エア入口シャットバルブ１８の上流側圧力Ｐが開弁圧に至るまでの加圧時間を短縮し、尚かつ消費電力を低減することが可能となる。また、エアバイパスバルブ１７を通過する際の気流音をなくすことができるため、ＮＶ（騒音・振動）を改善できる。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１の実施形態において、加圧完了後からの経過時間がしきい値を超えたらダイアグノーシス信号を出し、エア入口シャットバルブ１８の開弁動作を停止する。例示すれば、加圧完了からｔ秒の間圧力Ｐを所定値に保持してもエア入口シャットバルブ１８が開かなければ以降の加圧動作、開弁動作を停止する。例えば本実施形態では、加圧完了から所定時間（例えばｔ秒）が経過してもエア入口シャットバルブ１８が開かなければ閉固着状態、つまり何らかの原因によりポペット弁１８ｂが閉じた状態のまま動かない状態（故障状態）にあると判断し、加圧動作、開弁動作を停止する（図４参照）。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、加圧動作、閉弁動作中、エアコンプレッサ１４の回転数が所定値を超えないように制御する。具体的には、加圧動作、開弁動作中においてエアコンプレッサ１４の回転数を一定にし、エア入口シャットバルブ１８の上流側圧力Ｐがある値を超えることがないよう、エアコンプレッサ１４での流体の漏れを利用して調圧する。例えば本実施形態では、エアコンプレッサ１４の回転数ｙ(＞ｘ)[rpm]が、耐圧しきい値ないしは圧力しきい値よりも高くならないよう制御しながら加圧動作を行う（図５参照）。このとき、圧力Ｐが上昇するとともにエアコンプレッサ１４の効率が低下し、回転数に対する圧力上昇は一意的に定まる。
【００４２】
＜第４の実施形態＞
本実施形態では、エアコンプレッサ１４の回転数をさらに制御することによって調圧制御を行う。以下では３つの具体例を挙げてこの第４の実施形態を説明する。
【００４３】
（１）上述した第３の実施形態において、エア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐが所定値Ｐ1に達した後、エアコンプレッサ１４の回転数を一定割合で下げる（図６参照）。加圧後、エアコンプレッサ１４の回転数を一定割合でゼロに向け下げることで、エアコンプレッサ１４やその他の構成の個体差によらず圧力Ｐの上昇量を抑え、所定値Ｐ1に保持する際の精度をさらに向上させることが可能となる。この場合において、エアコンプレッサ１４の回転数がゼロになっても、エア入口シャットバルブ１８が開かない状態のまま所定時間が経過すれば、開弁動作を停止し、ダイアグノーシス信号を出して終了する。
【００４４】
（２）上記（１）において、エアコンプレッサ１４の回転数を圧力Ｐの値で制御することも好ましい。この場合、エア圧力センサ２０による圧力Ｐの検出結果に基づいてエアコンプレッサ１４の回転数を制御し、圧力Ｐを所定値Ｐ1に保持する。エア圧力センサ２０による検出結果をフィードバックすることにより、開弁時の圧力を所定値Ｐ1に保持する際の精度が向上する。
【００４５】
（３）上記（１）において、エア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐが所定値Ｐ1に達した後、エア流量がゼロになるようにエアコンプレッサ１４の回転数を低下させる（図７参照）。こうした場合にも、エアコンプレッサ１４やその他の構成の個体差によらず圧力Ｐの上昇量を抑え、所定値Ｐ1に保持する際の精度をさらに向上させることが可能となる。
【００４６】
＜第５の実施形態＞
ここまで説明した起動時における開弁時の加圧制御中、圧力を脈動させることも好ましい。エア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐを所定値Ｐ1に達するまで加圧した後、圧力を脈動させることによって、エア入口シャットバルブ１８をできるだけ速やかに開弁させることが可能となる。圧力の脈動は、例えばエアコンプレッサ１４の回転数を脈動させたり、エアバイパスバルブ１７の弁を細かく動作させたりすることによって行うことができる。
【００４７】
＜第６の実施形態＞
ここまで説明した起動時における開弁時の加圧制御中、エア入口シャットバルブ１８のダイアフラム１８ａの上下に交互にエアを供給して加圧することも好ましい。エア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐを所定値Ｐ1に達するまで加圧した後、ダイアフラム１８ａに対し上下方向に外力を作用させることによって、エア入口シャットバルブ１８をできるだけ速やかに開弁させることが可能となる（図８参照）。ダイアフラム１８ａの上下へエア供給する際の切換えは、例えば分岐路１１ａに設けた三方弁１１ｂを用いて行うことができる（図８参照）。
【００４８】
以上説明したように、上述の各実施形態の燃料電池システム１においては、エア供給系の圧力（具体的にはエア入口シャットバルブ１８の上流側の圧力Ｐ）が十分な圧力（開弁圧）に達してからエア入口シャットバルブ１８を開弁する制御を行うことから、当該エア入口シャットバルブ１８の開弁が不安定になって起動性が悪くなったり、開弁時に異音が発生したりすることを抑制することができる。しかも、この場合、燃料電池システム１の起動時にエアバイパスバルブ１７を閉じておくことにより、エア入口シャットバルブ１８の上流側圧力Ｐが開弁圧に至るまでの加圧時間を短縮し、尚かつ消費電力を低減することも可能である。
【００４９】
また、上述した各実施形態の燃料電池システム１においては、当該燃料電池システム１の起動時に単にエア入口シャットバルブ１８およびエアバイパスバルブ１７を閉弁して加圧するのではなく、加圧動作、開弁動作時に、上流側圧力Ｐがある値を超えないように制御するため、エア供給系（酸化ガス配管系３）が過加圧になるおそれがない。
【００５０】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、主としてエア入口シャットバルブ１８を対象とした開弁動作についてのみ説明したが、エア出口シャットバルブ１９についてはエア入口シャットバルブ１８と同様の動作をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。
【図２】燃料電池システムのエア供給系（酸化ガス配管系）の一部およびエア入口シャットバルブの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるシーケンス制御例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるシーケンス制御例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態におけるシーケンス制御例を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態におけるシーケンス制御例を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態におけるシーケンス制御の別の例を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施形態におけるエア供給系（酸化ガス配管系）の一部およびエア入口シャットバルブの概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、８…エアバイパス流路、１１…エア供給流路、１２…エア排気流路、１４…エアコンプレッサ、１７…エアバイパスバルブ、１８…エア入口シャットバルブ（エアシャットバルブ）、１８ａ…（エア入口シャットバルブの）ダイアフラム
【図１】
2010146788.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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