(57)【要約】【課題】  水素ガス流路に配設されているシャットバルブが異物を噛み込んでいる状態を検出することができ、異物の噛み込みが原因でシステムが停止しないようにすることのできる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】  水素ガス流路３０内に配設されるシャットバルブ６４、６５、６８と、これらシャットバルブの開閉制御を行う制御部５とを備えた燃料電池システム１において、シャットバルブ６４、６５、６８に、各バルブの開閉位置を検出するための位置センサ７１、７２、７３が装備され、制御部５により、これら位置センサが装備されたバルブの少なくともいずれかを閉じる制御が行われた場合に、各位置センサで検出された弁体の閉位置が、所定の閉位置と異なるか否かにより、各バルブが異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段を装備する。【選択図】  図１
2006252928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
該開閉状態検出手段が、前記開閉弁を構成する弁体の開閉位置を検出するものであり、
前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状
態検出手段で検出された前記弁体の閉位置が、所定の閉位置と異なるか否かにより、前記
開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段を備えていることを特徴
とする燃料電池システム。                                                        
【請求項２】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
該開閉状態検出手段が、前記開閉弁を構成する弁体と弁座部との接触状態を検出するも
のであり、
前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状
態検出手段で検出された前記弁体と前記弁座部との接触状態が、所定の接触状態と異なる
か否かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段を備
えていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
該開閉状態検出手段が、前記開閉弁を通過するガスの振動周波数を検出するものであり
、
前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状
態検出手段でガスの振動周波数が検出されたか否かにより、前記開閉弁が異物を噛み込ん
でいるか否かを判断する弁異常判断手段を備えていることを特徴とする燃料電池システム
。
【請求項４】
前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁が異物を噛み込
んでいると判断された場合に、前記異物を除去するための制御を行う異物除去制御手段を
備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記弁異常判断手段により前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断された場合に、前
記異物除去制御手段が、前記開閉弁を再度開閉させる制御を行うものであることを特徴と
する請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
前記制御部により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた
場合に、前記開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を
噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段と、
前記開閉弁が噛み込んだ異物にガスを噴射するためのガス噴射手段と、
前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁が異物を噛み込
んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記ガス噴射手段からガスを噴
射させる制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電池システム
。
【請求項７】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
前記制御部により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた
場合に、前記開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を
噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段と、
前記開閉弁が噛み込んだ異物を吸引するための異物吸引手段と、
前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁が異物を噛み込
んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物吸引手段により異物を
吸引させる制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電池システ
ム。
【請求項８】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態
検出手段が装備され、
前記制御部により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた
場合に、前記開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を
噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段と、
前記開閉弁が噛み込んだ異物を載せて運び出すための異物運搬手段と、
前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁が異物を噛み込
んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物運搬手段により異物を
載せて運び出す制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電池シ
ステム。
【請求項９】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上が、開閉弁が直列に接続された直列開閉弁で構成さ
れ、
前記制御部が、前記直列開閉弁を構成する各開閉弁を同期して開閉する制御を行うもの
であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上が、開閉弁が直列に接続された直列開閉弁から構成
され、
該直列開閉弁を構成する各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段と、
前記制御部により、通常時、前記直列開閉弁を構成するいずれかの開閉弁の開閉制御が
行われるとともに、前記いずれかの開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状態
検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記いずれかの開閉弁が異物を噛み込んで
いるか否かを判断する弁異常判断手段とを備え、
該弁異常判断手段により、前記いずれかの開閉弁が異物を噛み込んでいると判断された
場合に、前記制御部が、前記直列開閉弁を構成する他の開閉弁を閉じる制御を行うもので
あることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能
な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の駆動制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記複数の開閉弁のうちの１つ以上が、第１の弁体と第２の弁体とを含む２重弁体構造
から構成され、
前記第１の弁体の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段と、
前記制御部により、前記２重弁体構造の開閉弁に対しては、通常時、前記第１の弁体の
開閉制御が行われるとともに、前記第１の弁体を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉
状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記第１の弁体が異物を噛み込んでい
るか否かを判断する弁異常判断手段とを備え、
該弁異常判断手段により、前記第１の弁体が異物を噛み込んでいると判断された場合に
、前記制御部が、前記第２の弁体を閉じる制御を行うものであることを特徴とする燃料電
池システム。
【請求項１２】
前記ガス流路が、水素ガス貯蔵部と燃料電池との間で水素ガスを流通させるための水素
ガス流路であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の燃料電池システ
ム。
【請求項１３】
前記水素ガス流路が、                                                          
前記水素ガス貯蔵部の放出口と前記燃料電池の供給口とに接続され、前記燃料電池に水
素ガスを供給する第１の水素ガス流路と、
前記燃料電池の排出口と前記第１の水素ガス流路中における所定箇所とに接続され、前
記燃料電池から排出される水素ガスを前記第１の水素ガス流路に合流させる第２の水素ガ
ス流路と、
該第２の水素ガス流路の所定箇所から分岐され、前記燃料電池から排出される水素ガス
を排出する第３の水素ガス流路とを含み、                                          
前記複数の開閉弁が、
前記第１、第２及び第３の水素ガス流路中にそれぞれ配置された第１、第２及び第３の
開閉弁とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記第２の水素ガス流路に、前記燃料電池から排出される水素ガスを循環させるための
循環手段が装備されていることを特徴とする請求項１３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関し、より詳細には、車両に搭載するのに好適な燃料電池
システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関に代わるクリーンで高効率な動力源として、燃料電池が注目されており
、燃料電池システムが搭載された車両の研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
図１９は、従来の車両に搭載された燃料電池システムの概略構成を示した図である。
燃料電池システム１００は、水素ガスが充填されている高圧水素ガスタンク１０と、空
気及び高圧水素ガスタンク１０から水素ガスが供給されて電力を発生する燃料電池２０と
、システム内で水素ガスを流通させるための水素ガス流路３０と、酸素を含んだ酸化ガス
（例えば、空気）を流通させるための酸化ガス流路４０と、制御部５０とを含んで構成さ
れている。
【０００４】
燃料電池２０は、水素を含んだ水素ガス、及び酸素を含んだ酸化ガス（例えば、空気）
の供給を受けて、水素極と酸素極において、電気化学反応を起こし、電力を発生させるも
のであり、このような燃料電池２０を車両の動力源として用いる場合、燃料電池２０で発
生した電力によって、図示しない電動機（モーター）を駆動し、その発生トルクを図示し
ない車軸に伝達して、車両の推進力を得る。なお、燃料電池２０は、複数の単セルが積層
されたスタック構造となっており、１つの単セルは、電解質膜（図示せず）と、それを両
側から挟み込む拡散電極である水素極及び酸素極（いずれも図示せず）と、さらにそれら
を両側から挟み込む２枚のセパレータ（図示せず）とを含んで構成されている。
【０００５】
水素ガス流路３０は、高圧水素ガスタンク１０の放出口から燃料電池２０の供給口に至
る本流流路３１と、燃料電池２０の排出口からポンプ６６を介して本流流路３１に戻る循
環流路３２と、循環流路３２から分岐して、循環している水素ガスを一時的に排出するた
めの排出流路３３と、圧力異常時に水素ガスを排出するためのリリーフ流路３４とを含ん
で構成されている。
【０００６】
本流流路３１には、高圧水素ガスタンク１０の放出口近傍にシャットバルブ６１が配置
され、流路途中に減圧バルブ６２、６３がそれぞれ配置され、燃料電池２０への供給口近
傍にシャットバルブ６４が配置されている。高圧水素ガスタンク１０からは、およそ２０
〜３５ＭＰａの圧力を有する水素ガスが放出されるようになっており、１次減圧用の減圧
バルブ６２と２次減圧用の減圧バルブ６３によって、高圧の水素ガスを２段階で所定値ま
で減圧するようになっている。
【０００７】
また、循環流路３２には、燃料電池２０の排出口近傍にシャットバルブ６５が配置され
、流路途中にポンプ６６及び逆止弁６７が配置されている。また、排出流路３３には、シ
ャットバルブ６８が配置され、リリーフ流路３４には、リリーフバルブ６９が配置されて
いる。
【０００８】
また、酸化ガス流路４０は、燃料電池２０に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給流
路４１と、燃料電池２０から排出された酸素オフガスを排出するための酸素オフガス排出
流路４２とを含んで構成されている。酸化ガス供給流路４１には、エアクリーナ４３と、
コンプレッサ４４と、加湿器４５とが配置されている。
【０００９】
また、制御部５０は、圧力センサ７０の検出信号を取り込むと共に、各シャットバルブ
６１、６４、６５、６８と、ポンプ６６と、コンプレッサ４４とへそれぞれ制御信号を出
力するようになっている。なお、ポンプ６６は、燃料電池２０で発生した電力の消費量に
応じて、循環流路３２を流れる水素ガスの流速を変化させるように制御される。また、シ
ャットバルブ６１、６４、６５、６８は、制御部５０からの駆動信号に基づいて開閉可能
な、例えば、電磁弁などから構成されている。このような従来の燃料電池システムについ
ては、下記の特許文献１などに開示されている。
【００１０】
次に、燃料電池システム１００における、高圧水素ガスタンク１０から燃料電池２０へ
供給される水素ガスの流れについて説明する。
制御部５０によって、高圧水素ガスタンク１０の放出制御用シャットバルブ６１と、燃
料電池への供給・排出シャットバルブ６４、６５とは、燃料電池システム１００の停止時
には閉じ、運転時には開くように制御されている。また、通常運転時には、制御部５０に
よって、排出流路３２に介装されたシャットバルブ６８は閉じられるように制御されてお
り、また、リリーフ流路３４に介装されたリリーフバルブ６９は、圧力異常時などの場合
以外は閉じられている。
【００１１】
通常運転時には、制御部５０によりシャットバルブ６１、６４、６５の開制御がなされ
、高圧水素ガスタンク１０からは水素ガスが放出され、その放出された水素ガスは、本流
流路３１を通って燃料電池２０に供給される。
【００１２】
供給された水素ガスは燃料電池２０内において電気化学反応に使用された後、水素オフ
ガスとして排出される。排出された水素オフガスは、循環流路３２を通って本流流路３１
に戻され、再び燃料電池２０に供給される。このとき循環流路３２に設けられているポン
プ６６を駆動させることによって、循環流路３２を流れる水素オフガスは加圧されて本流
流路３１に送り出される。
【００１３】
また、燃料電池２０内では、酸化ガスに含まれる窒素などの不純物が酸素極側から電解
質膜を透過して水素極側に漏れ出してくる。時間が経てば、水素ガス中の不純物の濃度が
次第に上り、それに連れて水素ガス濃度が低下するため、燃料電池２０の発電作用に悪影
響を及ぼす恐れがある。そのため、循環流路３２から分岐した排出流路３３に設けられた
シャットバルブ６８を定期的に開いて、不純物を含む水素ガスを排出することにより、水
素ガス中の不純物濃度を下げて、水素ガス濃度を上げることで燃料電池２０の発電を適切
に行うことができるようになっている。
【００１４】
ところで、循環している水素ガス中には、燃料電池２０内で発生する不純物のほか、ポ
ンプ６６から発生する金属屑などの固形物からなる異物が含まれることがある。シャット
バルブ６８を閉じる際に、このような異物を噛み込んでしまった場合、従来の燃料電池シ
ステム１００では、シャットバルブ６８が異物を噛み込んでいることを検出することがで
きないため、循環している水素ガスが外部に一部漏れ出してしまい、水素ガス濃度が低下
して発電効率が低下する問題があった。
【００１５】
また、従来の燃料電池システム１００では、水素ガス流路内のガス圧の低下によりシス
テムの異常を検知して（但し、どこから水素ガスが漏れ出しているのかは分からない）、
燃料電池システム１００を停止させるようになっており、シャットバルブ６１、６４、６
５、６８が異物を噛み込んだ場合であっても、すなわち、異物を除去できれば正常動作に
戻れる場合であっても、システムを停止させなければならず、車両を走行させることがで
きなくなってしまうという問題があった。
【００１６】
また、シャットバルブが異物を噛み込んだことを検知する方法として、水素ガスのアノ
ード側の圧力から判断する方法が下記の特許文献２に記載されており、さらに別の方法と
して、バルブの開閉により変化するガス流量から判断する方法が下記の特許文献３に記載
されている。
【特許文献１】特開２００２−２１６８１２号公報
【特許文献２】特開２００３−９２１２５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１９３３２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段及びその効果】
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ガス流路に配設されている開閉弁が異
物を噛み込んでいる状態を検出することができ、また、噛み込んだ異物を開閉弁から除去
することにより、開閉弁からのガスの漏れ出しを防止することができ、異物の噛み込みが
原因でシステムが停止しないようにすることのできる燃料電池システムを提供することを
目的としている。
【００１８】
上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システム（１）は、ガス流路内の所定
箇所に配設され、開閉によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数
の開閉弁のうちの１つ以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が
装備され、該開閉状態検出手段が、前記開閉弁を構成する弁体の開閉位置を検出するもの
であり、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記
開閉状態検出手段で検出された前記弁体の閉位置が、所定の閉位置と異なるか否かにより
、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段を備えていること
を特徴としている。
【００１９】
上記燃料電池システム（１）によれば、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉
じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段で検出された前記弁体の閉位置が、所
定の閉位置と異なるか否かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かが判断され
るので、前記弁体の閉位置が、所定の閉位置（例えば、正常に閉じられた時の弁体の位置
）と異なる場合に、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断することができ、異物を噛
み込んでいる状態を検出することができる。さらに、前記弁体の開閉位置を検出すること
により、前記開閉弁が機械的な異常により正常に開閉することができなくなった状態も検
出することができ、前記開閉弁の機械的な異常をいち早く検出することができる。また、
間接的にバルブが異物を噛み込んだか否かを判断している特許文献２、及び特許文献３と
異なり、本発明は直接開閉弁の位置や接触状態を検出するため、他の何らかの要因による
ガスの圧力や流量の影響を受けることがなく、より正確に異物の噛み込みを判断すること
ができる。
【００２０】
また本発明に係る燃料電池システム（２）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が装備され、該開閉状態
検出手段が、前記開閉弁を構成する弁体と弁座部との接触状態を検出するものであり、前
記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検
出手段で検出された前記弁体と前記弁座部との接触状態が、所定の接触状態と異なるか否
かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段を備えて
いることを特徴としている。
【００２１】
上記燃料電池システム（２）によれば、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉
じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段で検出された前記弁体と前記弁座部と
の接触状態が、所定の接触状態と異なるか否かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでい
るか否かが判断されるので、前記弁体と前記弁座部との接触状態が、所定の接触状態と異
なる場合、例えば、前記弁体と前記弁座部との接触面積（又は接触位置）が、正常に閉じ
られた時の接触面積（又は接触位置）と異なる場合に、前記開閉弁が異物を噛み込んでい
ると判断することができ、異物を噛み込んでいる状態を検出することができる。さらに、
前記弁体と前記弁座部との接触状態を検出することにより、前記弁体や前記弁座部に形成
された傷などを検出することもでき、前記開閉弁の損傷具合を適切に把握することができ
る。また、間接的にバルブが異物を噛み込んだか否かを判断している特許文献２、及び特
許文献３と異なり、本発明は直接開閉弁の位置や接触状態を検出するため、他の何らかの
要因によるガスの圧力や流量の影響を受けることがなく、より正確に異物の噛み込みを判
断することができる。
【００２２】
また本発明に係る燃料電池システム（３）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が装備され、該開閉状態
検出手段が、前記開閉弁を通過するガスの振動周波数を検出するものであり、前記開閉状
態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段で
ガスの振動周波数が検出されたか否かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否か
を判断する弁異常判断手段を備えていることを特徴としている。
【００２３】
上記燃料電池システム（３）によれば、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉
じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段でガスの振動周波数が検出されたか否
かにより、前記開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かが判断されるので、前記開閉弁を閉
じる制御が行われたにも関わらず、ガスの振動周波数が検出された場合に、前記開閉弁が
異物を噛み込んでいると判断することができ、異物を噛み込んでいる状態を検出すること
ができる。さらに、前記開閉弁を通過するガスの振動周波数を検出することにより、その
振動周波数からガスがどの程度漏れ出しているのかを把握することができ、噛み込んでい
る異物の大きさなどを把握することができる。
【００２４】
また本発明に係る燃料電池システム（４）は、上記燃料電池システム（１）〜（３）の
いずれかにおいて、前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉
弁が異物を噛み込んでいると判断された場合に、前記異物を除去するための制御を行う異
物除去制御手段を備えていることを特徴としている。
【００２５】
上記燃料電池システム（４）によれば、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断され
た場合に、前記開閉弁に対して前記異物を取り除くための制御が行われるので、噛み込ん
でいる異物を除去することができ、前記開閉弁が正常に閉まる状態にすぐに復帰させるこ
とができ、ガスの漏れ出しを防止することができる。したがって、異物の噛み込みが原因
でシステムが停止されることがなくなり、システムの信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また本発明に係る燃料電池システム（５）は、上記燃料電池システム（４）において、
前記弁異常判断手段により前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断された場合に、前記
異物除去制御手段が、前記開閉弁を再度開閉させる制御を行うものであることを特徴とし
ている。
【００２７】
上記燃料電池システム（５）によれば、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断され
た場合に、前記開閉弁を再度開閉させる制御が行われるので、前記開閉弁を再度開閉させ
ることにより、噛み込んだ異物を除去することが可能となり、上記燃料電池システム（４
）と略同様な効果を得ることができ、また、特別な部品を特に追加することなく、異物の
除去を行うことができる。
【００２８】
また本発明に係る燃料電池システム（６）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が装備され、前記制御部
により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記
開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を噛み込んでい
るか否かを判断する弁異常判断手段と、前記開閉弁が噛み込んだ異物にガスを噴射するた
めのガス噴射手段と、前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開
閉弁が異物を噛み込んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記ガス噴
射手段からガスを噴射させる制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特徴とし
ている。
【００２９】
上記燃料電池システム（６）によれば、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断され
た場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記ガス噴射手段からガスを噴射させる制御が行わ
れるので、前記開閉弁を再度開いて、ガスを異物に向けて噴射することにより、噛み込ん
だ異物をより確実に除去することが可能となり、前記開閉弁が正常に閉まる状態にすぐに
復帰させることができ、ガスの漏れ出しを防止することができる。したがって、異物の噛
み込みが原因でシステムが停止されることがなくなり、システムの信頼性を向上させるこ
とができる。また、ガスを噴射させるので、前記ガス流路内でのガス濃度を低下させるこ
となく、一定に保つことができる。
【００３０】
また本発明に係る燃料電池システム（７）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が装備され、前記制御部
により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記
開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を噛み込んでい
るか否かを判断する弁異常判断手段と、前記開閉弁が噛み込んだ異物を吸引するための異
物吸引手段と、前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁が
異物を噛み込んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物吸引手段
により異物を吸引させる制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特徴としてい
る。
【００３１】
上記燃料電池システム（７）によれば、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断され
た場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物吸引手段により異物を吸引させる制御が行
われるので、前記開閉弁を再度開いて、噛み込んだ異物を前記異物吸引手段で吸引するこ
とにより、噛み込んだ異物をより確実に除去することが可能となり、前記開閉弁が正常に
閉まる状態にすぐに復帰させることができ、ガスの漏れ出しを防止することができる。し
たがって、異物の噛み込みが原因でシステムが停止されることがなくなり、システムの信
頼性を向上させることができる。また、前記異物吸引手段で異物を吸引することにより、
前記ガス流路内から異物を確実に排除することが可能になる。
【００３２】
また本発明に係る燃料電池システム（８）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上に、各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段が装備され、前記制御部
により、前記開閉状態検出手段が装備された開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記
開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に基づいて、前記開閉弁が異物を噛み込んでい
るか否かを判断する弁異常判断手段と、前記開閉弁が噛み込んだ異物を載せて運び出すた
めの異物運搬手段と、前記弁異常判断手段により、前記開閉状態検出手段が装備された開
閉弁が異物を噛み込んでいると判断された場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物運
搬手段により異物を載せて運び出す制御を行う異物除去制御手段とを備えていることを特
徴としている。
【００３３】
上記燃料電池システム（８）によれば、前記開閉弁が異物を噛み込んでいると判断され
た場合に、前記開閉弁を再度開いて、前記異物運搬手段により異物を載せて運び出す制御
が行われるので、前記開閉弁を再度開いて、噛み込んだ異物を前記異物運搬手段により運
び出すことができ、前記開閉弁での噛み込みが発生しないようにすることができ、前記開
閉弁が正常に閉まる状態にすぐに復帰させることができ、ガスの漏れ出しを防止すること
ができる。したがって、異物の噛み込みが原因でシステムが停止されることがなくなり、
システムの信頼性を向上させることができる。前記異物運搬手段には、例えば、ベルトコ
ンベアのようなベルト部を回転又は巻き取ることにより異物を載せて運搬する形式のもの
、磁力により金属屑などの異物を吸着させて運搬する形式のものなどが採用され得る。
【００３４】
また本発明に係る燃料電池システム（９）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開閉
によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉
制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１つ
以上が、開閉弁が直列に接続された直列開閉弁で構成され、前記制御部が、前記直列開閉
弁を構成する各開閉弁を同期して開閉する制御を行うものであることを特徴としている。
【００３５】
上記燃料電池システム（９）によれば、前記直列開閉弁を構成する各開閉弁を同期して
開閉する制御を行うことにより、前記直列開閉弁のいずれかの開閉弁で、異物を噛み込ん
だとしても、前記直列開閉弁の他の開閉弁が閉じられていれば、ガスの漏れ出しを防止す
ることができ、前記直列開閉弁を使用することにより、異物の噛み込みによるガスの漏れ
出しを高い確率で阻止することができる。したがって、異物の噛み込みが原因でシステム
が停止されることがなくなり、システムの信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また本発明に係る燃料電池システム（１０）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開
閉によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開
閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１
つ以上が、開閉弁が直列に接続された直列開閉弁から構成され、該直列開閉弁を構成する
各開閉弁の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段と、前記制御部により、通常時、
前記直列開閉弁を構成するいずれかの開閉弁の開閉制御が行われるとともに、前記いずれ
かの開閉弁を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段から取り込んだ検出信
号に基づいて、前記いずれかの開閉弁が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判
断手段とを備え、該弁異常判断手段により、前記いずれかの開閉弁が異物を噛み込んでい
ると判断された場合に、前記制御部が、前記直列開閉弁を構成する他の開閉弁を閉じる制
御を行うものであることを特徴としている。
【００３７】
上記燃料電池システム（１０）によれば、前記直列開閉弁を構成するいずれかの開閉弁
で、異物を噛み込んだとしても、通常時、開いている前記直列開閉弁の他の開閉弁を閉じ
ることにより、ガスの漏れ出しを高い確率で阻止することができる。したがって、異物の
噛み込みが原因でシステムが停止してしまうことがなくなり、システムの信頼性を向上さ
せることができる。
【００３８】
また本発明に係る燃料電池システム（１１）は、ガス流路内の所定箇所に配設され、開
閉によりガスを流したり止めたりすることが可能な複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開
閉制御を行う制御部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記複数の開閉弁のうちの１
つ以上が、第１の弁体と第２の弁体とを含む２重弁体構造から構成され、前記第１の弁体
の開閉状態を検出するための開閉状態検出手段と、前記制御部により、前記２重弁体構造
の開閉弁に対しては、通常時、前記第１の弁体の開閉制御が行われるとともに、前記第１
の弁体を閉じる制御が行われた場合に、前記開閉状態検出手段から取り込んだ検出信号に
基づいて、前記第１の弁体が異物を噛み込んでいるか否かを判断する弁異常判断手段とを
備え、該弁異常判断手段により、前記第１の弁体が異物を噛み込んでいると判断された場
合に、前記制御部が、前記第２の弁体を閉じる制御を行うものであることを特徴としてい
る。
【００３９】
上記燃料電池システム（１１）によれば、前記２重弁体構造の開閉弁の第１の弁体で、
異物を噛み込んだとしても、前記第２の弁体を閉じる制御を行うことにより、ガスの漏れ
出しを防止することができ、前記２重弁体構造の開閉弁を使用することにより、ガスの漏
れ出しを高い確率で阻止することができる。したがって、異物の噛み込みが原因でシステ
ムが停止してしまうことがなくなり、システムの信頼性を向上させることができる。また
、上記した直列開閉弁と比較して、開閉弁自体の構造を小さくすることができる。
【００４０】
また本発明に係る燃料電池システム（１２）は、上記燃料電池システム（１）〜（１１
）のいずれかにおいて、前記ガス流路が、水素ガス貯蔵部と燃料電池との間で水素ガスを
流通させるための水素ガス流路であることを特徴としている。
【００４１】
上記燃料電池システム（１２）によれば、前記水素ガス流路に配設されている前記開閉
弁が異物を噛み込んでいる状態を検出することができ、また、噛み込んだ異物を前記開閉
弁から除去することにより、前記開閉弁からの水素ガスの漏れ出しを防止することができ
、異物の噛み込みが原因でシステムが停止しないようにすることのできるシステムを実現
することができる。
【００４２】
また本発明に係る燃料電池システム（１３）は、上記燃料電池システム（１２）におい
て、前記ガス流路が、前記水素ガス貯蔵部の放出口と前記燃料電池の供給口とに接続され
、前記燃料電池に水素ガスを供給する第１の水素ガス流路と、前記燃料電池の排出口と前
記第１の水素ガス流路中における所定箇所とに接続され、前記燃料電池から排出される水
素ガスを前記第１の水素ガス流路に合流させる第２の水素ガス流路と、該第２の水素ガス
流路の所定箇所から分岐され、前記燃料電池から排出される水素ガスを排出する第３の水
素ガス流路とを含み、前記複数の開閉弁が、前記第１、第２及び第３の水素ガス流路中に
それぞれ配置された第１、第２及び第３の開閉弁とを含んで構成されていることを特徴と
している。
【００４３】
上記燃料電池システム（１３）によれば、前記第１、第２及び第３の水素ガス流路中に
それぞれ配置された第１、第２及び第３の開閉弁を含んで構成された燃料電池システムに
おいて、上記燃料電池システム（１）〜（１２）の各効果を得ることができる。特に前記
第３の開閉弁に適用すれば、外部（大気中）への水素ガスの漏れを防止することができ、
また、前記第１の開閉弁に適用すれば、前記燃料電池への水素ガスの漏れを防止でき、発
電動作を適切に行うことができるシステムを実現することができる。
【００４４】
また本発明に係る燃料電池システム（１４）は、上記燃料電池システム（１３）におい
て、前記第２の水素ガス流路に、前記燃料電池から排出される水素ガスを循環させるため
の循環手段が装備されていることを特徴としている。
上記燃料電池システム（１４）によれば、金属屑などの異物が発生する可能性が高い前
記循環手段が装備されている燃料電池システムにおいても、上記燃料電池システム（１）
〜（１３）の各効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る燃料電池システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は
、実施の形態（１）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し、図１９
に示した従来の燃料電池システム１００と同一機能を有する構成部品については、同一符
号を付し、ここではその説明を省略する。
【００４６】
燃料電池システム１は、高圧水素ガスタンク１０と、燃料電池２０と、水素ガス流路３
０と、酸化ガス流路４０と、制御部５とを含んで構成されている。
水素ガス流路３０は、高圧水素ガスタンク１０の放出口から燃料電池２０の供給口に至
る本流流路３１（第１の水素ガス流路）と、燃料電池２０の排出口からポンプ６６（循環
手段）を介して本流流路３１に戻る循環流路３２（第２の水素ガス流路）と、循環流路３
２から分岐して、循環している水素ガスを一時的に排出するための排出流路３３（第３の
水素ガス流路）と、圧力異常時に水素ガスを排出するためのリリーフ流路３４とを含んで
構成されている。
【００４７】
本流流路３１には、高圧水素ガスタンク１０の放出口近傍にシャットバルブ６１が配設
され、流路途中に減圧バルブ６２、６３がそれぞれ配設され、燃料電池２０への供給口近
傍にシャットバルブ６４（第１のバルブ）が配設されている。シャットバルブ６４には、
バルブを構成する弁体（バルブの機能をつかさどる部分で、開閉により移動する）の開閉
位置を検出するための位置センサ７１が装備されており、位置センサ７１で検出された信
号が制御部５に入力されるようになっている。
【００４８】
高圧水素ガスタンク１０からは、およそ２０〜３５ＭＰａの圧力を有する水素ガスが放
出されるようになっており、１次減圧用の減圧バルブ６２と２次減圧用の減圧バルブ６３
によって、高圧の水素ガスを２段階で所定値まで減圧するようになっている。
【００４９】
また、循環流路３２には、燃料電池２０の排出口近傍にシャットバルブ６５（第２のバ
ルブ）が配設され、流路途中にポンプ６６及び逆止弁６７が配設されている。また、排出
流路３３には、シャットバルブ６８（第３のバルブ）が配設され、リリーフ流路３４には
、リリーフバルブ６９が配設されている。シャットバルブ６５、６８には、バルブを構成
する弁体の開閉位置を検出するための位置センサ７２、７３がそれぞれ装備されており、
これら位置センサ７２、７３で検出された信号が制御部５に入力されるようになっている
。
【００５０】
また、酸化ガス流路４０は、燃料電池２０に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給流
路４１と、燃料電池２０から排出された酸素オフガスを排出するための酸素オフガス排出
流路４２とを含んで構成され、酸化ガス供給流路４１には、エアクリーナ４３と、コンプ
レッサ４４と、加湿器４５とが配設されている。
【００５１】
また、制御部５０は、圧力センサ７０、位置センサ７１、７２、７３の検出信号を取り
込むと共に、各シャットバルブ６１、６４、６５、６８（開閉弁）と、ポンプ６６と、コ
ンプレッサ４４とへそれぞれ制御信号を出力するようになっている。なお、ポンプ６６は
、燃料電池２０で発生した電力の消費量に応じて、循環流路３２を流れる水素ガスの流速
を変化させるように制御される。
【００５２】
図２は、制御部５が行うシャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御を説明するための
図である。各シャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御は略同様に行われるので、ここ
ではシャットバルブ６８の駆動制御についてのみ説明する。
【００５３】
図２（ａ）は、シャットバルブ６８が正常に閉じられている状態を示しており、シャッ
トバルブ６８に設けられた位置センサ７３により、弁体６８ａが正常に閉じられている状
態（正常に閉じられている時の閉位置）が検出される。
【００５４】
図２（ｂ）は、シャットバルブ６８が閉じられた時に、シャットバルブ６８が異物ｍを
噛み込んだ状態を示しており、制御部５では、位置センサ７３により検出された弁体６８
ａの閉位置が、所定の閉位置（この場合、正常時の閉位置）と異なっている、すなわち、
シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断して、次に図２（ｃ）、（ｄ）に示
した異物の除去制御に移る。
【００５５】
図２（ｃ）では、異物ｍを噛み込んでいると判断された後、再度シャットバルブ６８を
開いた状態を示しており、再度シャットバルブ６８を開くことにより、噛み込んでいた異
物ｍが、水素ガスの流れｆによって除去され、再度シャットバルブ６８を閉じて、異物ｍ
を噛み込んでいない正常な状態に戻るようになっている（図２（ｄ））。
【００５６】
このように制御部５は、シャットバルブ６８を閉じる制御を行った場合に、位置センサ
７３により検出された弁体６８ａの閉位置が、正常時の閉位置と異なるか否かにより、シ
ャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいるか否かを判断する機能（弁異常判断手段）を
有している。
【００５７】
さらに制御部５は、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断した場合に、
異物ｍを除去するための制御を行う機能（異物除去制御手段）を有しており、実施の形態
（１）では、異物ｍを噛み込んでいると判断されたシャットバルブ６８を再度開閉させる
制御が行われるようになっており、再度シャットバルブ６８を開くことにより、噛み込ん
だ異物ｍが水素ガスの流れｆによって取り除かれるようになっている。なお、シャットバ
ルブ６４、６５についても、制御部５によって略同様な制御が行われるようになっている
。
【００５８】
次に実施の形態（１）に係る燃料電池システム１における制御部５の行う処理動作を図
３に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。なお、ここでは、定期的に開閉されるシ
ャットバルブ６８を閉じる場合に実行される動作について説明する。また、シャットバル
ブ６１、６４、６５は開いた状態（すなわち、水素ガスを循環している状態）に制御され
ているものとする。
【００５９】
まず、ステップＳ１では、開いたシャットバルブ６８を閉じるタイミングか否かを判断
し、シャットバルブ６８を閉じるタイミングであると判断すればステップＳ２に進む。ス
テップＳ２では、シャットバルブ６８を閉じる制御、すなわち、シャットバルブ６８を閉
じるための駆動信号をシャットバルブ６８へ出力する制御を行い、その後ステップＳ３に
進む。なお、シャットバルブ６８では、前記駆動信号を受けてバルブを閉じる動作が行わ
れるようになっている。
【００６０】
ステップＳ３では、位置センサ７３からの信号を取り込み、次のステップＳ４では、検
出された弁体８６ａの閉位置が、正常に閉じられた時の閉位置（正常時の閉位置）である
か否かを判断し、弁体８６ａの閉位置が、正常に閉じられた時の閉位置である、すなわち
、シャットバルブ６８が正常に閉じられていると判断すれば処理を終える。
【００６１】
一方、ステップＳ４において、弁体８６ａの閉位置が、正常に閉じられた時の閉位置で
はない、すなわち、シャットバルブ６８が正常に閉じられてなく、異物を噛み込んでいる
と判断すればステップＳ５に進む。
【００６２】
ステップＳ５では、異物の噛み込み判定後のシャットバルブ６８の開閉をｎ回（ｎ≧１
）行ったか否かを判断し、ｎ回行っていないと判断すればステップＳ６に進み、ステップ
Ｓ６では、シャットバルブ６８を再度開く制御、すなわち、シャットバルブ６８を開くた
めの駆動信号をシャットバルブ６８へ出力する処理を行い、その後ステップＳ２に戻り処
理を繰り返す。
【００６３】
一方、ステップＳ５において、ｎ回行ったと判断すればステップＳ７に進み、ステップ
Ｓ７では、シャットバルブ６８の異常を使用者に告知する処理、例えば、警告ランプの点
灯処理や警告音の発生処理などを行い、処理を終了する。
【００６４】
上記実施の形態（１）に係る燃料電池システム１によれば、位置センサ７１、７２、７
３が装備されたシャットバルブ６４、６５、６８のうちの少なくともいずれかを閉じる制
御が行われた場合に、閉じる制御が行われたシャットバルブの位置センサで検出された弁
体の閉位置が、正常に閉じられた時の閉位置と異なるか否かにより、シャットバルブが異
物を噛み込んでいるか否かが判断されるので、前記弁体の閉位置が、正常に閉じられた時
の閉位置と異なる場合に、シャットバルブが異物を噛み込んでいると判断することができ
、異物を噛み込んでいる状態を検出することができる。さらに、前記弁体の開閉位置を検
出することにより、シャットバルブが機械的な異常により正常に開閉することができなく
なった状態も検出することができ、シャットバルブの機械的な異常をいち早く検出するこ
とができるシステムを実現することができる。
【００６５】
また、閉じる制御が行われたシャットバルブが異物を噛み込んでいると判断された場合
に、前記シャットバルブに対して前記異物を取り除くための制御、すなわち、前記シャッ
トバルブを再度開閉させる制御が行われるので、前記シャットバルブを再度開閉させるこ
とにより、噛み込んだ異物を除去することができ、前記シャットバルブが正常に閉まる状
態にすぐに復帰させることができ、水素ガスの漏れ出しを防止することができる。したが
って、異物の噛み込みが原因で燃料電池システム１が停止されることがなくなり、システ
ムの信頼性を向上させることができる。また、特別な部品を特に追加することなく、異物
の除去を行うことができる。
【００６６】
なお、実施の形態（１）では、水素ガスの貯蔵方法として、高圧水素ガスタンク１０に
圧縮した水素ガスを貯蔵する方法を採用した場合について説明したが、別の実施の形態で
は、圧縮ガス方式の他、液体水素方式、水素吸蔵合金などの貯蔵法を採用することもでき
る。また、適用できる燃料電池２０の種類も特に限定されるものではなく、固体高分子形
、りん酸形、アルカリ形、溶融炭酸塩形、固体酸化物形の他、メタノール等の水性ガスシ
フト反応を利用した改質型など、燃料電池２０に供給する燃料として水素等を用いる燃料
電池システムへの適用が可能である。
【００６７】
図４は、実施の形態（２）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し
、図１に示した燃料電池システム１と同一機能を有する構成部品については、同一符号を
付し、ここではその説明を省略する。
【００６８】
実施の形態（１）に係る燃料電池システム１では、シャットバルブ６４、６５、６８に
、バルブを構成する弁体の開閉位置を検出する位置センサ７１、７２、７３が装備されて
いるが、実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａでは、これら位置センサの代わり
に、バルブを構成する弁体と弁座部（バルブを閉じている時に弁体が接触する部分）との
接触状態（例えば、この場合、接触面積）を検出可能な接触センサ７４、７５、７６が装
備されている。
【００６９】
また、本流流路３１から分岐してシャットバルブ６４に接続された噴射流路３５が配設
されており、噴射流路３５には、噴射圧を高めるためのコンプレッサ７７及び噴射バルブ
７８が配置されている。これらコンプレッサ７７及び噴射バルブ７８を含んで水素ガス噴
射手段が構成されており、コンプレッサ７７及び噴射バルブ７８の駆動は制御部５Ａによ
り制御されるようになっている。
【００７０】
また、本流流路３１から分岐してシャットバルブ６５に接続された噴射流路３６が配設
されており、噴射流路３６には、噴射圧を高めるためのコンプレッサ７９及び噴射バルブ
８０が配置されている。これらコンプレッサ７９及び噴射バルブ８０を含んで水素ガス噴
射手段が構成されており、コンプレッサ７９及び噴射バルブ８０の駆動は制御部５Ａによ
り制御されるようになっている。
【００７１】
また、循環流路３２から分岐してシャットバルブ６８に接続された噴射流路３７が配設
されており、噴射流路３７には、噴射圧を高めるためのコンプレッサ８１及び噴射バルブ
８２が配置されている。これらコンプレッサ８１及び噴射バルブ８２を含んで水素ガス噴
射手段が構成されており、コンプレッサ８１及び噴射バルブ８２の駆動は制御部５Ａによ
り制御されるようになっている。
【００７２】
図５は、制御部５Ａが行うシャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御を説明するため
の図である。各シャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御は略同様に行われるので、こ
こではシャットバルブ６８の駆動制御についてのみ説明する。
【００７３】
図５（ａ）は、シャットバルブ６８が正常に閉じられている状態を示しており、シャッ
トバルブ６８を閉じた時に弁体６８ａが接触する弁座部６８ｂに装備された接触センサ７
６により、正常に閉じられている状態（正常に閉じられた時の接触面積）が検出される。
【００７４】
図５（ｂ）は、シャットバルブ６８が閉じられた時に、シャットバルブ６８が異物ｍを
噛み込んだ状態を示しており、制御部５Ａでは、接触センサ７６により検出された弁体６
８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、所定の接触面積（この場合、正常閉時の接触面積）
と異なっている、すなわち、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断して、
次に図５（ｃ）、（ｄ）に示した異物の除去制御に移る。
【００７５】
図５（ｃ）では、異物ｍを噛み込んでいると判断された後、再度シャットバルブ６８を
開いて、噴射流路３７から水素ガスを噴射している状態を示しており、再度シャットバル
ブ６８を開いて、水素ガス噴射手段の制御（すなわち、コンプレッサ８１で水素ガスの噴
射圧を高めて、噴射バルブ８２を開ける制御）を行い、水素ガスを異物ｍに向けて噴射す
ることにより、噛み込んでいた異物ｍが、水素ガスの噴射圧ｆ1によって除去され、再度
シャットバルブ６８を閉じて、異物ｍを噛み込んでいない正常な状態に戻るようになって
いる（図５（ｄ））。                                                            
【００７６】
このように制御部５Ａは、シャットバルブ６８を閉じる制御を行った場合に、接触セン
サ７６により検出された、弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、正常に閉じられた
時の接触面積と異なるか否かにより、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいるか否
かを判断する機能（弁異常判断手段）を有している。
【００７７】
また、制御部５Ａは、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断した場合に
、再度シャットバルブ６８を開いて、コンプレッサ８１と噴射バルブ８２とを制御して、
圧力を高めた水素ガスを噴射して異物ｍを除去する制御を行う機能（異物除去制御手段）
を有している。なお、シャットバルブ６４、６５についても、制御部５Ａによって略同様
な制御が行われるようになっている。
【００７８】
次に実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａにおける制御部５Ａの行う処理動作
を図６に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。但し、図３に示した処理動作と同一
内容の処理動作には、同一符号を付し、ここではその説明を省略する。また、ここではシ
ャットバルブ６８に対する処理動作について説明する。
【００７９】
ステップＳ２において、シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ１
１に進む。ステップＳ１１では、接触センサ７６から、シャットバルブ６８の弁体６８ａ
と弁座部６８ｂとの接触面積を示す信号を取り込み、次のステップＳ１２では、検出され
た弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、正常に閉じられた時の接触面積（正常閉時
の接触面積）と同じであるか否かを判断し、弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、
正常閉時の接触面積と同じである、すなわち、シャットバルブ６８が正常に閉じられたと
判断すればその後処理を終える。
【００８０】
一方、ステップＳ１２において、弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、正常閉時
の接触面積と同じではない、すなわち、シャットバルブ６８が正常に閉じられてなく、異
物を噛み込んでいると判断すればステップＳ５、Ｓ６の処理に進む。
【００８１】
そして、ステップＳ６において、異物の噛み込み判定後のシャットバルブ６８の開閉を
ｎ回（ｎ≧１）行ったと判断すればステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、水素噴
射手段（コンプレッサ８１及び噴射バルブ８２）を制御して、異物に向けて水素ガスを所
定時間又は所定回数ほど噴射する制御を行い、ステップＳ１４に進む。
【００８２】
ステップＳ１４では、再度シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ
１５で、接触センサ７６から、シャットバルブ６８の弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触
面積を示す信号を取り込み、次のステップＳ１６では、検出された弁体６８ａと弁座部６
８ｂとの接触面積が、正常に閉じられた時の接触面積と同じであるか否かを判断し、弁体
６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、正常閉時の接触面積と同じである、すなわち、シ
ャットバルブ６８が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【００８３】
一方、ステップＳ１６において、弁体６８ａと弁座部６８ｂとの接触面積が、正常閉時
の接触面積と同じではない、すなわち、シャットバルブ６８が正常に閉じられていないと
判断すれば、ステップＳ１７に進む。
【００８４】
ステップＳ１７では、水素ガスの噴射制御をｎ回（ｎ≧１）行ったか否かを判断し、ｎ
回行っていないと判断すればステップＳ１８に進み、ステップＳ１８では、シャットバル
ブ６８を再度開く制御を行い、その後ステップＳ１３に戻り、水素ガスの噴射処理を繰り
返す。一方、ステップＳ１７において、水素ガスの噴射制御をｎ回行ったと判断すればス
テップＳ１９に進み、ステップＳ１９では、シャットバルブ６８の異常を使用者に告知す
る処理を行い、その後処理を終了する。
【００８５】
上記実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａによれば、接触センサ７４、７５、
７６が装備されたシャットバルブ６４、６５、６８のうちの少なくともいずれかを閉じる
制御が行われた場合に、閉じる制御が行われたシャットバルブの接触センサで検出された
弁体と弁座部との接触面積が、正常に閉じている時の接触面積と異なるか否かにより、シ
ャットバルブが異物を噛み込んでいるか否かが判断されるので、前記弁体と弁座部との接
触面積が、正常に閉じられた時の接触面積と異なる場合に、前記シャットバルブが異物を
噛み込んでいると判断することができ、異物を噛み込んでいる状態を検出することができ
る。さらに、前記弁体と弁座部との接触面積を検出することにより、前記弁体や弁座部に
形成された傷などを検出することもでき、前記弁体や弁座部の損傷具合を把握することが
でき、シャットバルブの損傷をいち早く検出することができるシステムを実現することが
できる。
【００８６】
また、閉じる制御が行われたシャットバルブが異物を噛み込んでいると判断された場合
に、前記シャットバルブを再度開いて、水素ガス噴射手段から水素ガスを噴射させる制御
が行われるので、前記水素ガスが異物に向けて噴射されることにより、噛み込んだ異物が
より確実に除去されることとなり、上記燃料電池システム１と略同様な効果を得ることが
できる。また、水素ガスを噴射させるので、水素ガス流路３０内での水素ガスの濃度を低
下させることなく、水素ガス濃度を一定に保つことができ、発電効率を低下させないシス
テムとすることができる。
【００８７】
図７は、実施の形態（３）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し
、図１に示した燃料電池システム１と同一機能を有する構成部品については、同一符号を
付し、ここではその説明を省略する。
【００８８】
実施の形態（１）に係る燃料電池システム１では、シャットバルブ６４、６５、６８に
、バルブを構成する弁体の開閉位置を検出する位置センサ７１、７２、７３が装備されて
いるが、実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂでは、これら位置センサの代わり
に、シャットバルブを通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動周波数センサ（
マイク）８３、８４、８５が装備されている。
【００８９】
また、シャットバルブ６４、６５、６８には、これら各シャットバルブの弁体と弁座部
との近傍位置に、噛み込んだ異物を吸引するための吸引装置８６、８７、８８がそれぞれ
接続されており、各吸引装置８６、８７、８８の駆動は制御部５Ｂにより制御されるよう
になっている。
【００９０】
図８は、制御部５Ｂが行うシャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御を説明するため
の図である。各シャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御は略同様に行われるので、こ
こではシャットバルブ６８の駆動制御についてのみ説明する。
【００９１】
図８（ａ）は、シャットバルブ６８が正常に閉じられている状態を示しており、シャッ
トバルブ６８を通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動周波数センサ８５によ
り、正常に閉じられている状態（すなわち、水素ガスの音量値が０）が検出される。
【００９２】
図８（ｂ）は、シャットバルブ６８が閉じられた時に、シャットバルブ６８が異物ｍを
噛み込んだ状態を示しており、制御部５Ｂでは、ガス振動周波数センサ８５により検出さ
れた水素ガスの音量値が、正常に閉じられた時の音量値（音量値＝０）より大きい、すな
わち、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断し、次に、図８（ｃ）、（ｄ
）に示した異物の除去制御に移る。
【００９３】
図８（ｃ）では、異物ｍを噛み込んでいると判断された後、再度シャットバルブ６８を
開いて、吸引装置８８により異物ｍを吸引している状態を示しており、噛み込んだ異物ｍ
が、吸引装置８８内に取り込まれることによって除去され、再度シャットバルブ６８を閉
じて、異物ｍを噛み込んでいない正常な状態に戻るようになっている（図８（ｄ））。
【００９４】
このように制御部５Ａは、シャットバルブ６８を閉じる制御を行なった場合に、ガス振
動周波数センサ８５で水素ガスの振動周波数が検出されたか否か、すなわち、水素ガスの
流れる音量値が、正常閉時の音量値０より大きいか否かにより、シャットバルブ６８が異
物ｍを噛み込んでいるか否かを判断する機能（弁異常判断手段）を有している。
【００９５】
また、制御部５Ａは、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断した場合に
、再度シャットバルブ６８を開いて、吸引装置８８を制御して、異物ｍを吸引して流路内
から除去する制御を行う機能（異物除去制御手段）を有している。なお、シャットバルブ
６４、６５についても、制御部５Ｂによって略同様な制御が行われるようになっている。
【００９６】
次に実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂにおける制御部５Ｂの行う処理動作
を図９に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。但し、図３に示した処理動作と同一
内容の処理動作には、同一符号を付し、ここではその説明を省略する。また、ここではシ
ャットバルブ６８に対する処理動作について説明する。
【００９７】
ステップＳ２において、シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ２
１に進む。ステップＳ２１では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８を
通過する水素ガスの流れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ２２で
は、検出された水素ガスの音量値が０か否か（すなわち、水素ガスが流れている音が検出
されたか否か）を判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、シャットバルブ６８が正常
に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【００９８】
一方、ステップＳ２２において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、異物の噛
み込みにより水素ガスが漏れている音が検出されたと判断すればステップＳ５、Ｓ６の処
理に進む。そして、ステップＳ６において、異物の噛み込み判定後のシャットバルブ６８
の開閉をｎ回（ｎ≧１）行ったと判断すればステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では
、吸引装置８８を所定時間又は所定回数駆動して、噛み込んだ異物を吸引する制御を行い
、ステップＳ２４に進む。
【００９９】
ステップＳ２４では、再度シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ
２５では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８を通過する水素ガスの流
れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ２６では、水素ガスの音量値
が０か否かを判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、シャットバルブ６８が正常に閉
じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１００】
一方、ステップＳ２６において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、異物の噛
み込みにより水素ガスが漏れていると判断すればステップＳ２７に進み、ステップＳ２７
では、異物の吸引制御をｎ回（ｎ≧１）行ったか否かを判断し、ｎ回行っていないと判断
すればステップＳ２８に進み、ステップＳ２８ではシャットバルブ６８を再度開く制御を
行い、その後ステップＳ２３に戻り、吸引装置８８による異物の吸引処理を繰り返す。
【０１０１】
一方、ステップＳ２７において、吸引装置８８による異物の吸引制御をｎ回行ったと判
断すればステップＳ２９に進み、ステップＳ２９では、シャットバルブ６８の異常を使用
者に告知する処理を行い、その後処理を終了する。
【０１０２】
上記実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂによれば、ガス振動周波数センサ８
３、８４、８５が装備されたシャットバルブ６４、６５、６８のうちの少なくともいずれ
かを閉じる制御が行われた場合に、閉じる制御が行われたシャットバルブに装備されたガ
ス振動周波数センサで水素ガスの振動周波数が検出されたか否かにより、シャットバルブ
が異物を噛み込んでいるか否かが判断されるので、前記シャットバルブを閉じる制御が行
われたにも関わらず、水素ガスの流れる音が検出された（すなわち、水素ガスが漏れ出し
ている）場合に、前記シャットバルブが異物を噛み込んでいると判断することができ、異
物を噛み込んでいる状態を検出することができる。さらに、シャットバルブを通過する水
素ガスの流れる音を検出することにより、前記シャットバルブから水素ガスがどの程度漏
れ出しているのかを検出することができ、噛み込んでいる異物の大きさなどを把握するこ
とができる。
【０１０３】
また、閉じる制御が行われたシャットバルブが異物を噛み込んでいると判断された場合
に、前記シャットバルブを再度開いて、該シャットバルブに装備された吸引装置により異
物を吸引させる制御が行われるので、噛み込んだ異物が前記吸引装置により吸引され、噛
み込んだ異物がより確実に除去されることとなり、上記燃料電池システム１と略同様な効
果を得ることができる。また、吸引装置で異物を吸引することにより、水素ガス流路３０
内から異物を確実に排除することができ、異物の循環を防止する効果が得られる。
【０１０４】
図１０は、実施の形態（４）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但
し、図１に示した燃料電池システム１と同一機能を有する構成部品については、同一符号
を付し、ここではその説明を省略する。
【０１０５】
実施の形態（１）に係る燃料電池システム１では、シャットバルブ６４、６５、６８に
、バルブを構成する弁体の開閉位置を検出する位置センサ７１、７２、７３が装備されて
いるが、実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃでは、これら位置センサの代わり
に、シャットバルブを通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動周波数センサ（
マイク）８３、８４、８５が装備されている。
【０１０６】
また、シャットバルブ６４、６５、６８には、弁体を閉じた時に接触する弁座部に存在
する異物を運び出すための異物運搬手段９２、９３、９４がそれぞれ装備されており、異
物運搬手段９２、９３、９４の各駆動は制御部５Ｃにより制御されるようになっている。
【０１０７】
異物運搬手段９２、９３、９４は、可動部となるベルト部が弁座部に配置され、該ベル
ト部を回転駆動させることにより、噛み込んだ異物が弁座部から取り除かれる構成となっ
ている。
【０１０８】
図１１は、制御部５Ｃが行うシャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御を説明するた
めの図である。各シャットバルブ６４、６５、６８の駆動制御は略同様に行われるので、
ここではシャットバルブ６８の駆動制御についてのみ説明する。
【０１０９】
図１１（ａ）は、シャットバルブ６８が正常に閉じられている状態を示しており、シャ
ットバルブ６８を通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動周波数センサ８５に
より、正常に閉じられている状態（水素ガスの音量値０）が検出される。
【０１１０】
図１１（ｂ）は、シャットバルブ６８が閉じられた時に、シャットバルブ６８が異物ｍ
を噛み込んだ状態を示しており、制御部５Ｃでは、ガス振動周波数センサ８５により検出
された水素ガスの音量値が、正常に閉じられた時の音量値（音量値＝０）より大きい、す
なわち、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断し、次に、図１１（ｃ）、
（ｄ）に示した異物の除去制御に移る。
【０１１１】
図１１（ｃ）では、異物ｍを噛み込んでいると判断された後、再度シャットバルブ６８
を開いて、異物運搬手段９４により異物ｍを弁座部６８ｂから運び出している状態を示し
ている。異物運搬手段９４を構成するベルト部９４ａを回転させることにより、異物ｍが
、弁座部６８ｂの下流側に運び出されて除去され、再度シャットバルブ６８を閉じて、異
物ｍを噛み込んでいない正常な状態に戻るようになっている（図１１（ｄ））。
【０１１２】
このように制御部５Ｃは、シャットバルブ６８を閉じる制御を行なった場合に、ガス振
動周波数センサ８５で水素ガスの振動周波数が検出されたか否か、すなわち、水素ガスの
流れる音量値が、正常閉時の音量値０より大きいか否かにより、シャットバルブ６８が異
物ｍを噛み込んでいるか否かを判断する機能（弁異常判断手段）を有している。
【０１１３】
また、制御部５Ｃは、シャットバルブ６８が異物ｍを噛み込んでいると判断した場合に
、再度シャットバルブ６８を開いて、異物運搬手段９４を制御して、弁座部６８ｂから異
物ｍを運び出して除去する制御を行う機能（異物除去制御手段）を有している。なお、シ
ャットバルブ６４、６５についても、制御部５Ｃによって略同様な制御が行われるように
なっている。
【０１１４】
次に実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃにおける制御部５Ｃの行う処理動作
を図１２に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。但し、図３に示した処理動作と同
一内容の処理動作には、同一符号を付し、ここではその説明を省略する。また、ここでは
シャットバルブ６８に対する処理動作について説明する。
【０１１５】
ステップＳ２において、シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ３
１に進む。ステップＳ３１では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８を
通過する水素ガスの流れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ３２で
は、検出された水素ガスの音量値が０か否か（すなわち、水素ガスが流れている音が検出
されたか否か）を判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、シャットバルブ６８が正常
に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１１６】
一方、ステップＳ３２において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、異物の噛
み込みにより水素ガスが漏れている音が検出されたと判断すればステップＳ５、Ｓ６の処
理に進む。
【０１１７】
そして、ステップＳ６において、異物の噛み込み判定後のシャットバルブ６８の開閉を
ｎ回（ｎ≧１）行ったと判断すればステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、異物運
搬手段９４を制御して、異物を弁座部６８ｂから運び出して除去する制御を行い、その後
ステップＳ３４に進む。
【０１１８】
ステップＳ３４では、再度シャットバルブ６８を閉じる制御を行い、その後ステップＳ
３５では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８を通過する水素ガスの流
れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ３６では、検出された水素ガ
スの音量値が０か否かを判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、シャットバルブ６８
が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１１９】
一方、ステップＳ３６において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、異物を運
び出した処理を行ったにも関わらず、シャットバルブ６８が正常に閉じられていないと判
断すればステップＳ３７に進み、ステップＳ３７では、シャットバルブ６８の異常を使用
者に告知する処理を行い、その後処理を終了する。
【０１２０】
上記実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃによれば、ガス振動周波数センサ８
３、８４、８５が装備されたシャットバルブ６４、６５、６８のうちの少なくともいずれ
かを閉じる制御が行われた場合に、閉じる制御が行われたシャットバルブに装備されたガ
ス振動周波数センサで水素ガスの振動周波数が検出されたか否かにより、シャットバルブ
が異物を噛み込んでいるか否かが判断されるので、前記シャットバルブを閉じる制御が行
われたにも関わらず、水素ガスの流れる音が検出された場合に、前記シャットバルブが異
物を噛み込んでいると判断することができ、異物を噛み込んでいる状態を検出することが
できる。さらに、シャットバルブを通過する水素ガスの流れる音を検出することにより、
前記シャットバルブから水素ガスがどの程度漏れ出しているのかを検出することができ、
噛み込んでいる異物の大きさなどを把握することができる。
【０１２１】
また、閉じる制御が行われたシャットバルブが異物を噛み込んでいると判断された場合
に、前記シャットバルブを再度開いて、該シャットバルブに装備された異物運搬手段によ
り弁座部から異物を運び出す制御が行われるので、噛み込んだ異物が前記異物運搬手段に
より弁座部から運び出され、噛み込んだ異物がより確実に除去されることなり、上記燃料
電池システム１と略同様な効果を得ることができる。
【０１２２】
なお、実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃでは、シャットバルブ６４、６５
、６８に装備された、異物を運び出すための異物運搬手段９２、９３、９４として、ベル
トコンベアのようなベルト部を弁座部に配置して、該ベルト部を回転させる構成の装置を
採用した場合について説明したが、別の実施の形態では、異物運搬手段として、弁座部に
配置したベルト部を巻き取ることにより異物を運搬する構成のもの、あるいは弁座部に噛
み込んだ金属屑を磁力により吸着して運搬する構成のものなどが採用され得る。
【０１２３】
図１３は、実施の形態（５）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但
し、図１に示した燃料電池システム１と同一機能を有する構成部品については、同一符号
を付し、ここではその説明を省略する。
【０１２４】
実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄでは、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、
６８Ｃが、２個のシャットバルブを直列に接続した直列バルブから構成されている。また
、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃの下流側には、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ
、６８Ｃを通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動周波数センサ８３、８４、
８５が装備されている。これらのガス振動周波数センサで検出された信号は制御部５Ｄに
取り込まれるようになっており、また、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃは、制御
部５Ｄにより駆動制御されるようになっている。
【０１２５】
図１４は、制御部５Ｄが行うシャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃの駆動制御を説明
するための図である。各シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃの駆動制御は略同様に行
われるので、ここではシャットバルブ６８Ｃの駆動制御についてのみ説明する。
【０１２６】
図１４（ａ）は、シャットバルブ６８Ｃが正常に閉じられている状態を示している。な
お、通常時には、シャットバルブ６８Ｃを構成する一方のシャットバルブ６８ｃ1の開閉
制御のみが行われるようになっており、シャットバルブ６８Ｃの下流側に装備されたガス
振動周波数センサ８５により、一方のシャットバルブ６８ｃ1を構成する弁体が正常に閉
じられている状態（すなわち、水素ガスの音量値が０）が検出される。
【０１２７】
図１４（ｂ）は、一方のシャットバルブ６８ｃ1が閉じられた時に、シャットバルブ６
８ｃ1が異物ｍを噛み込んだ状態を示しており、制御部５Ｄでは、ガス振動周波数センサ
８５により検出された水素ガスの音量値が、正常に閉じられた時の音量値（音量値＝０）
より大きい、すなわち、一方のシャットバルブ６８ｃ1が異物ｍを噛み込んでいると判断
され、次に、図１４（ｃ）に示した水素ガスの漏れ出し防止制御に移る。
【０１２８】
図１４（ｃ）は、一方のシャットバルブ６８ｃ1で異物ｍを噛み込んでいると判断され
た後、他方のシャットバルブ６８ｃ2を閉じた状態を示しており、他方のシャットバルブ
６８ｃ2を閉じることにより、水素ガスの漏れが防止されるようになっている。その後、両方のシャットバルブ６８ｃ1、６８ｃ2を開くことにより、噛み込んでいた異物ｍが、水素ガスの流れによって除去され、シャットバルブ６８ｃ1を閉じることにより、図１４（ａ）に示した、異物ｍを噛み込んでいない正常な状態に戻るようになっている。
【０１２９】
このように制御部５Ｄは、通常時、直列バルブからなるシャットバルブ６８Ｃの一方の
シャットバルブ６８ｃ1の開閉制御を行うとともに、一方のシャットバルブ６８ｃ1を閉じる制御を行なった場合に、ガス振動周波数センサ８５で水素ガスの流れる音が検出されたか否か、すなわち、水素ガスの音量値が、正常閉時の音量値０より大きいか否かにより、一方のシャットバルブ６８ｃ1が異物ｍを噛み込んでいるか否かを判断する機能（弁異常判断手段）と、一方のシャットバルブ６８ｃ1が異物ｍを噛み込んでいると判断された場合に、他方のシャットバルブ６８ｃ2を閉じる制御を行う機能（バルブ開閉制御手段）とを有している。なお、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃについても、制御部５Ｄによって略同様な制御が行われるようになっている。
【０１３０】
次に実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄにおける制御部５Ｄの行う処理動作
を図１５に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。なお、ここでは説明を簡略化する
ため、定期的に開閉されるシャットバルブ６８Ｃを閉じる場合に実行される動作について
説明する。また、シャットバルブ６１、６４Ｃ、６５Ｃは開いた状態に制御されているも
のとする。
【０１３１】
まず、ステップＳ４１では、シャットバルブ６８Ｃを閉じるタイミングか否かを判断し
、シャットバルブ６８Ｃを閉じるタイミングであると判断すればステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２では、シャットバルブ６８Ｃを構成する一方のシャットバルブ６８ｃ1を閉じる制御（他方のシャットバルブ６８ｃ2は開いた状態のまま）、すなわち、一方のシャットバルブ６８ｃ1を閉じるための駆動信号を一方のシャットバルブ６８ｃ1へ出力する制御を行い、その後ステップＳ４３に進む。なお、一方のシャットバルブ６８ｃ1では、前記駆動信号を受けて、バルブを閉める動作が行われるようになっている。
【０１３２】
ステップＳ４３では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８Ｃを通過する水素ガスの流れる音を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ４４では、検出された水素ガスの音量値が０か否か（すなわち、水素ガスが流れて音が検出されたか否か
）を判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、一方のシャットバルブ６８ｃ1が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１３３】
一方、ステップＳ４４において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、一方のシ
ャットバルブ６８ｃ1が正常に閉じられてなく、異物の噛み込みにより水素ガスが漏れていると判断すればステップＳ４５に進む。
【０１３４】
ステップＳ４５では、他方のシャットバルブ６８ｃ2を閉じる制御、すなわち、他方のシャットバルブ６８ｃ2を閉じるための駆動信号をシャットバルブ６８ｃ2へ出力する制御を行い、その後ステップＳ４６に進む。なお、他方のシャットバルブ６８ｃ2では、前記駆動信号を受けて、バルブを閉める動作が行われるようになっている。
【０１３５】
ステップＳ４６では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８Ｃを通過する水素ガスの流れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ４７では、検
出された水素ガスの音量値が０か否かを判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、他方
のシャットバルブ６８ｃ2が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１３６】
一方、ステップＳ４７において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、他方のシ
ャットバルブ６８ｃ2が正常に閉じられてなく、異物の噛み込みにより水素ガスが漏れていると判断すればステップＳ４８に進む。
【０１３７】
ステップＳ４８では、両方のシャットバルブ６８ｃ1、６８ｃ2を再度開く制御、すなわち、両方のシャットバルブ６８ｃ1、６８ｃ2を開けるための駆動信号をシャットバルブへ出力する処理を行い、その後ステップＳ４２に戻り処理を繰り返す。
【０１３８】
上記実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄによれば、シャットバルブ６８Ｃを
構成する一方のシャットバルブ６８ｃ1で、異物を噛み込んだとしても、通常時開いている他方のシャットバルブ６８ｃ2を閉じる制御を行うことにより、水素ガスの漏れ出しを高い確率で阻止することができる。また、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃに対しても同様
な制御を行うことにより、水素ガスの漏れ出しを高い確率で阻止することができる。した
がって、異物の噛み込みに伴う前記水素ガスの漏れ出しによるシステムの停止を防止する
ことができ、システムの信頼性を向上させることができる。
【０１３９】
なお、上記実施の形態（５）では、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃからの水素
ガスの漏れ出しを検出するために、ガス振動周波数センサ８３、８４、８５を設けた場合
について説明したが、ガス振動周波数センサの代わりに、上記実施の形態（１）、（２）
で説明した、位置センサ、又は接触センサなどを適用することもできる。
【０１４０】
また、上記実施の形態（５）では、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃを構成する
一方のシャットバルブで、異物を噛み込んだ場合に、通常開いている他方のシャットバル
ブを閉じる制御を行うことにより、水素ガスの漏れ出しを阻止するようになっているが、別の実施の形態では、シャットバルブ６４Ｃ、６５Ｃ、６８Ｃを構成する両方のシャットバルブを同期して開閉する制御を行うようにしてもよく、かかる構成にしても略同様の効
果を得ることができる。
【０１４１】
図１６は、実施の形態（６）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但
し、図１に示した燃料電池システム１と同一機能を有する構成部品については、同一符号
を付し、ここではその説明を省略する。
【０１４２】
実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅでは、シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、
６８Ｄが、それぞれ１次弁体と、該１次弁体内に収容された２次弁体とを含む２重バルブ
から構成されている。また、シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄの下流側には、シャ
ットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄを通過する水素ガスの振動周波数を検出するガス振動
周波数センサ８３、８４、８５が装備されている。これらガス振動周波数センサで検出さ
れた信号は制御部５Ｅに取り込まれるようになっており、また、２重バルブ構造を有する
シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄは、制御部５Ｅにより駆動制御されるようになっ
ている。
【０１４３】
図１７は、制御部５Ｅが行うシャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄの駆動制御を説明
するための図である。各シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄの駆動制御は略同様に行
われるので、ここではシャットバルブ６８Ｄの駆動制御についてのみ説明する。
【０１４４】
図１７（ａ）は、シャットバルブ６８Ｄが正常に閉じられている状態を示している。通
常時は、シャットバルブ６８Ｄを構成する１次弁体６８ｄ1の開閉制御のみが行われるようになっており、シャットバルブ６８Ｄの下流側に装備されたガス振動周波数センサ８５
により、正常に閉じられている状態（すなわち、水素ガスの音量値が０）が検出されるよ
うになっている。
【０１４５】
図１７（ｂ）は、１次弁体６８ｄ1が閉じられた時に、１次弁体６８ｄ1が異物ｍを噛み込んだ状態を示しており、制御部５Ｅでは、ガス振動周波数センサ８５により検出された水素ガスの音量値が、正常に閉じられた時の音量値（音量値＝０）より大きい、すなわち、１次弁体６８ｄ1が異物ｍを噛み込んでいると判断し、次に、図１７（ｃ）に示した水素ガスの漏れ出し防止制御に移る。
【０１４６】
図１７（ｃ）では、１次弁体６８ｄ1で異物を噛み込んでいると判断された後、２次弁体６８ｄ2を閉じた状態を示しており、２次弁体６８ｄ2を閉じることにより、水素ガスの漏れが防止されるようになっている。再度１次弁体６８ｄ1と２次弁体６８ｄ2とを開くことにより、噛み込んでいた異物ｍが、水素ガスの流れによって除去され、１次弁体６８ｄ1を閉じる（２次弁体６８ｄ2は収容される）ことにより、図１７（ａ）に示した、異物ｍを噛み込んでいない正常な状態に戻るようになっている。
【０１４７】
このように制御部５Ｄは、通常時、２重バルブからなるシャットバルブ６８Ｄの１次弁
体６８ｄ1の開閉制御を行うとともに、１次弁体６８ｄ1を閉じる制御を行なった場合に、ガス振動周波数センサ８５で水素ガスの流れる音量が検出されたか否か、すなわち、水素ガスの音量値が、正常閉時の音量値０より大きいか否かにより、１次弁体６８ｄ1が異物ｍを噛み込んでいるか否かを判断する機能（弁異常判断手段）と、１次弁体６８ｄ1が異物ｍを噛み込んでいると判断された場合に、２次弁体６８ｄ2を閉じる制御を行う機能（バルブ開閉制御手段）とを有している。なお、シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄについても、制御部５Ｅによって略同様な制御が行われるようになっている。
【０１４８】
次に実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅにおける制御部５Ｅの行う処理動作
を図１８に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。なお、ここでは説明を簡略化する
ため、定期的に開閉されるシャットバルブ６８Ｄを閉じる場合に実行される動作について
説明する。また、シャットバルブ６１、６４Ｄ、６５Ｄは開いた状態に制御されているも
のとする。                                                                      
【０１４９】
まず、ステップＳ５１では、シャットバルブ６８Ｄを閉じるタイミングか否かを判断し
、シャットバルブ６８Ｄを閉じるタイミングであると判断すればステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では、シャットバルブ６８Ｄを構成する１次弁体６８ｄ1を閉じる制御（２次弁体６８ｄ2は収容された状態のまま）、すなわち、１次弁体６８ｄ1を閉じるための駆動信号をシャットバルブ６８Ｄへ出力する制御を行い、その後ステップＳ５３に進む。なお、１次弁体６８ｄ1では、前記駆動信号を受けて、バルブを閉じる動作が行われるようになっている。
【０１５０】
ステップＳ５３では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８Ｄを通過す
る水素ガスの流れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ５４では、検
出された水素ガスの音量値が０か否か（すなわち、水素ガスが流れている音が検出された
か否か）を判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、１次弁体６８ｄ1が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１５１】
一方、ステップＳ５４において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、１次弁体
６８ｄ1が正常に閉じられてなく、異物の噛み込みにより水素ガスが漏れていると判断すればステップＳ５５に進む。
【０１５２】
ステップＳ５５では、２次弁体６８ｄ2を閉じる制御、すなわち、２次弁体６８ｄ2を閉じるための駆動信号をシャットバルブ６８Ｄへ出力する制御を行い、その後ステップＳ５６に進む。なお、２次弁体６８ｄ2では、前記駆動信号を受けて、バルブを閉じる動作が行われるようになっている。
【０１５３】
ステップＳ５６では、ガス振動周波数センサ８５から、シャットバルブ６８Ｄを通過する水素ガスの流れる音量を検出するための信号を取り込み、次のステップＳ５７では、検
出された水素ガスの音量値が０か否か（すなわち、水素ガスが流れている音が検出された
か否か）を判断し、水素ガスの音量値が０、すなわち、２次弁体６８ｄ2が正常に閉じられたと判断すればその後処理を終える。
【０１５４】
一方、ステップＳ５７において、水素ガスの音量値が０ではない、すなわち、２次弁体
６８ｄ2が正常に閉じられていないと判断すればステップＳ５８に進む。ステップＳ５８では、１次弁体６８ｄ1と２次弁体６８ｄ2とを再度開くとともに、２次弁体６８ｄ2を１次弁体６８ｄ1に収容する制御を行い、その後ステップＳ５２に戻り処理を繰り返す。
【０１５５】
上記実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅによれば、シャットバルブ６８Ｄを
構成する１次弁体６８ｄ1で、異物を噛み込んだとしても、１次弁体６８ｄ1に収容されている２次弁体６８ｄ2を閉じる制御を行うことにより、水素ガスの漏れ出しを高い確率で阻止することができる。また、シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄに対しても同様な制御を行うことにより、水素ガスの漏れ出しを高い確率で阻止することができる。したがって、異物の噛み込みに伴う水素ガスの漏れ出しによるシステムの停止を防止することができ、システムの信頼性を向上させることができる。また、上記した直列バルブからなるシャットバルブ６８Ｃと比較して、バルブ自体の構造を小さくすることができる。
【０１５６】
なお、上記実施の形態（６）では、シャットバルブ６４Ｄ、６５Ｄ、６８Ｄからの水素
ガスの漏れ出しを検出するために、ガス振動周波数センサ８３、８４、８５を設けた場合
について説明したが、ガス振動周波数センサの代わりに、上記実施の形態（１）、（２）
で説明した、位置センサ、又は接触センサなどを適宜組み合わせて適用することもできる
。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の実施の形態（１）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態（１）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図３】実施の形態（１）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図４】実施の形態（２）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態（２）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図６】実施の形態（２）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図７】実施の形態（３）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態（３）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図９】実施の形態（３）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図１０】実施の形態（４）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態（４）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図１２】実施の形態（４）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図１３】実施の形態（５）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態（５）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図１５】実施の形態（５）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図１６】実施の形態（６）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態（６）に係る燃料電池システムにおけるシャットバルブの駆動制御を説明するための図である。
【図１８】実施の形態（６）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図１９】従来の燃料電池システムの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  燃料電池システム  
１０  高圧水素ガスタンク
２０  燃料電池
３０  水素ガス流路
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ  制御部
６１  シャットバルブ
６４、６４Ｃ、６４Ｄ  シャットバルブ  
６５、６５Ｃ、６５Ｄ  シャットバルブ  
６８、６８Ｃ、６８Ｄ  シャットバルブ  
６６  ポンプ
７１、７２、７３  位置センサ
【図１】
2006252928.tif 000003
【図２】
2006252928.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006252928.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006252928.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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