(57)【要約】【課題】燃料電池の空気側入口圧力を制御する圧力制御弁の耐水分性を高め、信頼性を向上した燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】燃料電池スタック５の空気側出口の下流に設けられ、バラフライ弁４３、駆動モータ４４ならびに開度センサ４５で構成された第一圧力制御弁４は、通路の開度を変え、バタフライ弁４３の回転軸４２において通路と駆動モータ４４ならびに開度センサ４５との間を２重にシールし、燃料電池スタック５の空気側の入口圧力を制御し、２重シールにおける各シール間の空間を空気供給手段の吸込み側に接続し、第二圧力制御弁１２は、２重シールにおける各シール間の空間と空気供給手段の吸込み側との間で通路の開度を変え、２重シールにおける各シール間の空間の圧力を制御するように構成される。【選択図】      図１
2004319167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸込み加圧して吐出する空気供給手段と、
水素を供給する水素供給手段と、
前記空気供給手段により供給された空気と、前記水素供給手段により供給された水素とに基づいて発電する発電手段と、
前記発電手段の空気側出口の下流に設けられ、バタフライ弁とバタフライ弁駆動手段とにより通路の開度を変え、前記バタフライ弁の回転軸において前記通路と前記バタフライ弁駆動手段との間を２重にシールし、前記発電手段の空気側の入口圧力を制御する第一圧力制御手段と、
前記２重シールにおける各シール間の空間を前記空気供給手段の吸込み側に接続し、前記２重シールにおける各シール間の空間と前記空気供給手段の吸込み側との間で前記通路の開度を変え、前記２重シールにおける各シール間の空間の圧力を制御する第二圧力制御手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記空気供給手段が供給する空気の流量を検出する空気流量検出手段を有し、
前記第二圧力制御手段は、前記空気流量検出手段の検出結果に基づいて、空気の流量が大きいほど、前記通路の開度を小さくする
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記空気供給手段が供給する空気の流量を検出する空気流量検出手段を有し、
前記第二圧力制御手段は、前記空気流量検出手段の検出結果に基づいて、空気の流量が大きいほど、前記通路の開度を大きくする
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
外気温度を検出する外気温度検出手段を有し、
前記第二圧力制御手段は、前記外気温度検出手段の検出結果に基づいて、外気温度が高いほど、前記通路の開度を大きくする
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第一圧力制御手段の前記バタフライ弁の回転速度を検出するバタフライ弁回転速度検出手段を有し、
前記第二圧力制御手段は、前記バタフライ弁回転速度検出手段の検出結果に基づいて、前記バタフライ弁の回転速度が大きいほど、前記通路の開度を大きくする
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記第一圧力制御手段は、内部に温水を通す温水循環手段と、  前記温水の温度を検出する温水温度検出手段とを有し、
前記温水温度検出手段の検出結果に基づいて、前記温水の温度が第一所定値以下の場合には、前記第二圧力制御手段は前記通路の開度を最小値にする
ことを特徴とする請求項１，２，３，４及び５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第一所定値は、前記第一圧力制御手段の作動可能温度の下限値である
ことを特徴とする請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記温水温度検出手段の検出結果に基づいて、前記温水の温度が前記第一所定値と前記第一所定値よりも高い第二所定値の間にある場合には、前記温水の温度と前記第一所定値との差が大きいほど、前記第二圧力制御手段は前記通路の開度を大きくする
ことを特徴とする請求項６又は７記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記温水温度検出手段の検出結果に基づいて、前記温水の温度が第三所定値以上の場合には、前記第二圧力制御手段は前記通路の開度を最大値にする
ことを特徴とする請求項６，７及び８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第二所定値は、前記第一圧力制御手段の常用温度の下限値である
ことを特徴とする請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記第三所定値は、前記第一圧力制御手段の常用温度の上限値である
ことを特徴とする請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第一圧力制御手段の前記２重シールにおける各シール間の空間において、前記空間の鉛直方向上向きの空間を、配管を介して水没時に想定される水面より上部に設置し、前記空間の鉛直方向下向きの空間を、前記空気供給手段の吸込み側に接続する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０及び１１のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気と水素とを基に発電する燃料電池システムに関し、特に燃料電池の空気側の入口圧力を制御する圧力制御弁を改善した燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池の空気側の入口圧力を制御する従来の方法としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この文献には、燃料電池から排出された排出空気の流路において、燃料電池の下流側に圧力制御弁が配置され、この圧力制御弁によりカソード側（本発明における空気側に相当）の圧力を制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７５４１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示された従来技術において、燃料電池から排出された排出空気は水分を含む湿潤空気のため、圧力制御弁には、空気とともに、水分が通過することになる。従って、通過する水分が圧力制御弁の内部に侵入するおそれがあった。このような場合には、水分に弱い各種センサや駆動系の構成要素の性能が劣化するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池の空気側入口圧力を制御する圧力制御弁の耐水分性を高め、信頼性を向上した燃料電池システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、空気を吸込み加圧して吐出する空気供給手段と、水素を供給する水素供給手段と、前記空気供給手段により供給された空気と、前記水素供給手段により供給された水素とに基づいて発電する発電手段と、前記発電手段の空気側出口の下流に設けられ、バタフライ弁とバタフライ弁駆動手段とにより通路の開度を変え、前記バタフライ弁の回転軸において前記通路と前記バタフライ弁駆動手段との間を２重にシールし、前記発電手段の空気側の入口圧力を制御する第一圧力制御手段と、前記２重シールにおける各シール間の空間を前記空気供給手段の吸込み側に接続し、前記２重シールにおける各シール間の空間と前記空気供給手段の吸込み側との間で前記通路の開度を変え、前記２重シールにおける各シール間の空間の圧力を制御する第二圧力制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、第一圧力制御手段を通過する水分が、バタフライ弁の回転軸における通路とバタフライ弁駆動手段との間の通路側のシールを越えて侵入した場合でも、侵入した水分は空気供給手段に吸込まれ、バタフライ弁駆動手段へ侵入することを防止でき、信頼性が向上する。
【０００９】
さらに、第二圧力制御手段により運転条件に応じて２重シールにおける各シール間の空間の圧力を最適に制御することが可能となり、第一圧力制御手段の性能や信頼性をより向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す第１の実施形態の燃料電池システムは、フィルタ１、コンプレッサ２、空気流量センサ３、第一圧力制御弁４、燃料電池スタック５、水素タンク６、プレッシャレギュレータ７、水素流量制御弁８、ポンプ９、シャットオフバルブ１０、燃焼器１１、第二圧力制御弁１２、システム全体を制御する制御中枢として機能し本発明に係る処理動作を行わしめるコントロールユニット２０、外気温度センサ３０、コンプレッサ２の回転数センサ３１、燃料電池スタック５の水素側の圧力センサ３２、ならびに燃料電池スタック５の空気側の圧力センサ３３を備えて構成されている。
【００１２】
フィルタ１は、コンプレッサ２が吸い込む空気中の不純物を取り除く。コンプレッサ２は、フィルタ１を通して空気を吸い込み、圧縮して吐出し、燃料電池スタック５へ空気を供給する。また、コンプレッサ２は、コントロールユニット２０により回転数制御され、供給する空気流量が制御される。空気流量センサ３は、コンプレッサ２から供給される空気流量を検出し、検出値をコントロールユニット２０に入力する。また、コントロールユニット２０は、空気流量センサ３の検出値に基づき、燃料電池スタック５へ供給される空気流量を制御する。
【００１３】
第一圧力制御弁４は、コントロールユニット２０の指令により制御され、燃料電池スタック５の空気側の入口圧力を制御する。燃料電池スタック５は、供給される空気と、供給される水素とを用いて発電する。水素タンク６は、燃料電池スタック５に供給される水素を貯蔵する。
【００１４】
プレッシャレギュレータ７は、水素タンク６から供給される水素の圧力を一定の圧力に制御して出力する。水素流量制御弁８は、コントロールユニット２０の指令により制御され、燃料電池スタック５へ供給される水素の流量を制御し、これにより燃料電池スタック５の水素側の入口圧力を制御する。
【００１５】
ポンプ９は、燃料電池スタック５から排出される未使用水素を吸込み再度燃料電池スタック５へ供給する。シャットオフバルブ１０は、コントロールユニット２０の指令により制御され、燃料電池スタック５の水素側に存在する不純物質を外部へ排出する。燃焼器１１は、シャットオフバルブ１０を介して排出される水素を燃焼させる。
【００１６】
第二圧力制御弁１２は、コントロールユニット２０の指令により制御され、第一圧力制御弁４とコンプレッサ２の吸込み側との間の通路の開度を変える。コントロールユニット２０は、本システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジックに従い、本システムの各構成要素へ指令を送り、本システムの制御を行う。
【００１７】
外気温度センサ３０は、外気温度を検出し、検出値をコントロールユニット２０に入力する。回転数センサ３１は、コンプレッサ２の回転数を検出し、検出値をコントロールユニット２０に入力する。圧力センサ３２は、燃料電池スタック５の水素側の圧力を検出し、検出値をコントロールユニット２０に入力する。また、コントロールユニット２０は、圧力センサ３２の検出値に基づき、水素流量制御弁８を制御する。圧力センサ３３は、燃料電池スタック５の空気側の圧力を検出し、検出値をコントロールユニット２０に入力する。また、コントロールユニット２０は、圧力センサ３３の検出値に基づき、第一圧力制御弁４を制御する。
【００１８】
以上説明した構成において、フィルタ１とコンプレッサ２と空気流量センサ３とが空気供給手段に相当し、水素タンク６とプレッシャレギュレータ７と水素流量制御弁８とが水素供給手段に相当し、燃料電池スタック５が発電手段に相当し、第一圧力制御弁４が第一圧力制御手段に相当し、第二圧力制御弁１２が第二圧力制御手段に相当する。
【００１９】
次に、本発明の特徴である、第一圧力制御弁４の構成について、図２を参照して説明する。
【００２０】
図２は第一圧力制御弁４の構成を示す図である。図２において、ボディ４１、バタフライ弁の回転軸４２、バタフライ弁４３、駆動モータ４４、開度センサ４５、通路４６、シール４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、配管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ、４９ｅを備えて構成されている。
【００２１】
シール４７ａと４７ｂとは２重シールを構成し、同様にシール４７ｃと４７ｄとが２重シールを構成する。空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄは、上記２重シールにおける各シール間の空間であり、空間４８ａと４８ｃとが鉛直方向上向きの空間であり、空間４８ｂと４８ｄとが鉛直方向下向きの空間である。
【００２２】
配管４９ａは上記２重シールにおける各シール間の空間４８ａに接続し、配管４９ｂは上記２重シールにおける各シール間の空間４８ｃに接続し、配管４９ａと４９ｂは合流し、配管４９ｃを通って外気へ開放される。
【００２３】
配管４９ｄは上記２重シールにおける各シール間の空間４８ｂに接続し、配管４９ｅは上記２重シールにおける各シール間の空間４８ｄに接続し、配管４９ｄと４９ｅは合流し、第二圧力制御弁１２へと接続される。
【００２４】
以上説明した構成において、駆動モータ４４と開度センサ４５がバタフライ弁駆動手段に相当する。
【００２５】
ここで、配管４９ｃの外気への出口は、水没時に想定される水面より上部に設定することにより、水没時においても、第一圧力制御弁の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄに水分が入り込むことを防止できる。また、バタフライ弁４３の回転軸４２における通路４６と駆動モータ４４及び開度センサ４５との間の通路側のシール４７ｂ、４７ｃを越えて侵入した水分は、重力の影響により速やかに２重シールにおける各シール間の空間４８ｂ、４８ｄを通り鉛直下向きに排出されるとともに、空気供給手段に吸込まれるため、駆動モータ４４及び開度センサ４５への水分の侵入をより確実に防止できる。
【００２６】
次に、第二圧力制御弁１２が、第一圧力制御弁４とコンプレッサ２の吸込み側との間の通路の開度を変える際の作用を説明する。
【００２７】
図３は上記作用を示すフローチャートであり、コンプレッサ２から供給される空気流量に基づき開度を変える際の処理手順を示すフローチャートである。図３に示す処理手順は、コントロールユニット２０において、予め定められた一定の制御周期ごとに繰り返し実行される。制御周期は実験的に定められるが、例えば１〜１００ｍｓ程度の値である。
【００２８】
図３において、ステップＳ３１では、コンプレッサ２から供給される空気流量Ｑを検出する。ここでは、空気流量センサ３の検出値を用いてもよく、あるいは、回転数センサ３１でコンプレッサ２の回転数を検出し、コンプレッサ２から供給される空気流量を推定してもよい。
【００２９】
ステップＳ３２では、検出した空気流量Ｑに基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を図４に示す特性により設定する。
【００３０】
ここで、図４おいて、コンプレッサ２が供給する空気の流量が大きい、すなわちコンプレッサ２の吸込む力が大きく、コンプレッサ２の吸込み側に発生する負圧が大きい場合ほど、第二圧力制御弁１２が通路の開度を小さくすることにより、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの圧力を略一定に制御することができる。これにより、バタフライ弁の回転軸４２に対する２重シール４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄの摩擦力が運転条件によらず一定となり、第一圧力制御弁４の静特性や動特性が安定化する。
【００３１】
以上説明したように、本発明の上記第１の実施形態においては、第一圧力制御弁４を通過する水分が、バタフライ弁４３の回転軸４２における通路とバタフライ弁駆動手段との間の通路側のシールを越えて侵入した場合でも、さらに通路側のシールとバタフライ弁駆動手段との間にシールがあり、これら２つのシールで囲まれた空間が空気供給手段の吸込み側に接続されているため、水分が空気供給手段に吸込まれ、バタフライ弁駆動手段へ侵入することを防止でき、信頼性が向上する。
【００３２】
さらに、第二圧力制御手段により、運転条件に応じて２重シールにおける各シール間の空間の圧力を最適に制御するため、第一圧力制御手段の性能や信頼性をより向上することができる。
【００３３】
また、空気流量検出手段の検出結果に基づき、空気の流量が大きいほど、通路の開度を小さくする構成としたため、空気供給手段が供給する空気の流量が大きい、すなわち、空気供給手段の吸込む力が大きく、空気供給手段の吸込み側に発生する負圧が大きい場合ほど、第二圧力制御手段が通路の開度を小さくすることにより、第一圧力制御手段の２重シールにおける各シール間の空間の圧力を略一定に制御することができる。これにより、バタフライ弁４３の回転軸４２に対する２重シールの摩擦力が運転条件によらず一定となり、第一圧力制御手段の静特性や動特性が安定化し、性能が向上する。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３５】
先の図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３２では、検出した空気流量Ｑに基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を図４に示す特性により設定したが、この第２の実施形態の特徴とするところは、図４に示す特性に代えて図５に示す特性を用いて設定するようにしたことにある。
【００３６】
図５に示す特性では、コンプレッサ２が供給する空気の流量が大きく、従って、第一圧力制御弁４を通過する水分が多く、第一圧力制御弁４内部に水分が侵入する可能性が高い場合に、第二圧力制御弁１２が通路の開度を大きくすることにより、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの負圧が大きくなる。これにより、２重シール間に侵入した水分をより強い力でコンプレッサ２が吸込むことができ、水分が駆動モータ４４及び開度センサ４５へ侵入することをさらに確実に防止でき、信頼性が向上する。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３８】
この第３の実施形態の特徴とするところは、先の図３のフローチャートに示す処理手順に代えて、図６のフローチャートに示す処理手順にしたがって制御を実行するようにしたことある。図６は外気温度に基づき第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を変える際の処理手順を示す図である。
【００３９】
図６において、ステップＳ６１では、外気温度Ｔ１を検出する。ここでは、外気温は外気温度センサ３０の検出値による。
【００４０】
ステップＳ６２では、検出した外気温度Ｔ１に基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を図７に示す特性により設定する。
【００４１】
このような設定手法においては、外気温度が高く、すなわちコンプレッサ２が供給する空気中の湿度が高いと考えられ、第一圧力制御弁４の内部に水分が侵入する可能性が高い場合であっても、第二圧力制御弁１２が通路の開度を大きくすることにより、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの負圧が大きくなる。これにより、２重シール間に侵入した水分をより強い力でコンプレッサ２が吸込むことができ、水分が駆動モータ４４及び開度センサ４５へ侵入することをさらに確実に防止できる。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００４３】
この第４の実施形態の特徴とするところは、先の図３のフローチャートに示す処理手順に代えて、図８のフローチャートに示す処理手順にしたがって制御を実行するようにしたことある。図８はバタフライ弁４３の回転速度に基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を変える際の処理手順を示す図である。
【００４４】
図８において、ステップＳ８１では、バタフライ弁４３の回転速度Ｖ１を検出する。ここでは、回転速度Ｖ１は開度センサ４５の検出値を微分することにより求める。
【００４５】
ステップＳ８２では、検出したバタフライ弁４３の回転速度Ｖ１に基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を図９に示す特性により設定する。
【００４６】
このような設定手法においては、バタフライ弁４３の回転速度が大きく、バタフライ弁４３の回転軸４２における通路４６と駆動モータ４４及び開度センサ４５との間の通路側のシール４７ｂ、４７ｃのシール性能が低下し、第一圧力制御弁４内部に水分が侵入する可能性が高い場合であっても、第二圧力制御弁１２が通路の開度を大きくすることにより、第一圧力制御手段の２重シールにおける各シール間の空間の負圧が大きくなる。これにより、２重シール間に侵入した水分をより強い力でコンプレッサ２が吸込むことができ、水分が駆動モータ４４及び開度センサ４５へ侵入することをさらに確実に防止できる。
【００４７】
図１０は本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムにおける第一圧力制御弁４の構成を示す図である。この第５の実施形態の特徴とするところは、先の第１の実施形態に比べて、第一圧力制御弁４を図２に示す構成に代えて図１０に示すように構成したことにあり、他は第１の実施形態と同様である。
【００４８】
まず、図１０に示す第一圧力制御弁４の構成について説明する。図１０において、第一圧力制御弁４は、温水通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、温水配管５１ａ、５１ｂを備え、温水配管５１ａ、５１ｂは各々温水通路５０ａ、５０ｂへ接続され、図示されない温水ポンプから供給される温水が温水配管５１ａを通って温水通路５０ａへ供給される。供給された温水は、温水通路５０ｃ、５０ｂを通り、ボディ４１を暖め、温水配管５１ｂを通って排出される。
【００４９】
第一圧力制御弁４は、温水温度センサ３４を備え、この温水温度センサ３４は第一圧力制御弁４を通過した温水の温度を検出し、間接的に第一圧力制御弁４のボディ４１の温度を把握できる。この他の構成については、図２に示すものと同一のため、説明は省略する。なお、温水通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、温水配管５１ａ、５１ｂが温水循環手段に相当し、温水温度センサ３４が温水温度検出手段に相当する。
【００５０】
次に、温水温度に基づき、第二圧力制御弁１２が、第一圧力制御弁４とコンプレッサ２の吸込み側との間の通路の開度を変える際の作用を、図１１を参照して説明する。
【００５１】
図１１は上記作用を示すフローチャートであり、第一圧力制御弁４とコンプレッサ２の吸込み側との間の通路の開度を変える際の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示す処理手順は、コントロールユニット２０において、予め定められた一定の制御周期ごとに繰り返し実行される。制御周期は実験的に定められるが、例えば１〜１００ｍｓ程度の値である。
【００５２】
図１１において、ステップＳ１１１では、温水温度センサ３４の検出値から温水温度Ｔ２を検出する。
【００５３】
ステップＳ１１２では、検出した温水温度Ｔ２に基づき、第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１を図１２に示す特性により設定する。
【００５４】
ここで、図１２において、温度Ｔ２１は第一圧力制御弁４の作動可能温度下限、温度Ｔ２２は第一圧力制御弁４の常用温度下限、温度Ｔ２３は第一圧力制御弁４の常用温度上限である。また、図１２において、Ｓ１ＭＩＮは第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１の最小値でほぼ全閉状態に相当する値、Ｓ１ＭＡＸは第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１の最大値でほぼ全開状態に相当する値、Ｓ１１は図４、図５、図７ならびに図９に示す特性のいずれか一つの特性により定まる第二圧力制御弁１２の開度Ｓ１の値である。
【００５５】
上記処理手順により、システムの低温時における始動時において、温水温度Ｔ２が低く、かつ第一圧力制御弁４の作動可能温度下限Ｔ２１以下であり、従って暖めた温水を循環させ第一圧力制御弁４を暖める必要がある場合には、第二圧力制御弁１２は通路の開度を最小値Ｓ１ＭＩＮ、すなわちほぼ全閉とする。これにより、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄでの空気の流れを無くし、空気の流れによる第一圧力制御弁４の冷却を防ぎ、第一圧力制御弁４をより速く暖め、低温時の始動性が向上する。
【００５６】
また、温水温度Ｔ２が第一圧力制御弁４の常用温度下限Ｔ２２以上、かつ常用温度上限Ｔ２３以下、すなわち常用温度範囲にある場合には、第一圧力制御弁４を暖める必要は無い。このため、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄでの空気の流れによる第一圧力制御弁４の冷却を抑制する必要は無く、通常の作用、すなわち図４、図５、図７ならびに図９に示すいずれかの特性により第二圧力制御弁１２は通路の開度Ｓ１を設定すればよい。これにより、第二圧力制御弁１２の開度を適切に設定でき、信頼性や性能が向上する。
【００５７】
さらに、温水温度Ｔ２が第一圧力制御弁４の作動可能温度下限Ｔ２１以上、かつ常用温度下限Ｔ２２以下の場合には、温水温度Ｔ２が高く、温水温度Ｔ２と作動可能温度下限Ｔ２１との差が大きいほど、第二圧力制御弁１２は通路の開度Ｓ１を大きくし、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄでの空気の流れを少なくする。これにより、空気の流れによる第一圧力制御弁４の冷却を抑え、第一圧力制御弁４をより速く暖めると同時に、運転条件に応じて２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの圧力が適切に制御でき、第一圧力制御弁４の性能や信頼性がより向上する。
【００５８】
また、温水温度Ｔ２が第一圧力制御弁４の常用温度上限Ｔ２３以上と高く、従って第一圧力制御弁４を冷やす必要がある場合には、第二圧力制御弁１２は通路の開度Ｓ１を最大値Ｓ１ＭＡＸ、すなわちほぼ全開とする。これにより、第一圧力制御弁４の２重シールにおける各シール間の空間４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄでの空気の流れを増やし、空気の流れにより第一圧力制御弁４を冷却し、第一圧力制御弁４の性能や信頼性をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の第一圧力制御弁の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態における第二圧力制御弁の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における第二圧力制御弁の開度を設定する際に使用される特性を示す図である。
【図５】第２の実施形態における第二圧力制御弁の開度を設定する際に使用される特性を示す図である。
【図６】第３の実施形態における第二圧力制御弁の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態における第二圧力制御弁の開度を設定する際に使用される特性を示す図である。
【図８】第４の実施形態における第二圧力制御弁の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態における第二圧力制御弁の開度を設定する際に使用される特性を示す図である。
【図１０】第５の実施形態の第一圧力制御弁の構成を示す図である。
【図１１】第５の実施形態における第二圧力制御弁の制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施形態における第二圧力制御弁の開度を設定する際に使用される特性を示す図である。
【符号の説明】
１…フィルタ
２…コンプレッサ
３…空気流量センサ
４…第一圧力制御弁
５…燃料電池スタック
６…水素タンク
７…プレッシャレギュレータ
８…水素流量制御弁
９…ポンプ
１０…シャットオフバルブ
１１…燃焼器
１２…第二圧力制御弁
２０…コントロールユニット
３０…外気温度センサ
３１…回転数センサ
３２，３３…圧力センサ
３４…温水温度センサ
４１…ボディ
４２…回転軸
４３…バタフライ弁
４４…駆動モータ
４５…開度センサ
４６…通路
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ…シール
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ…空間
４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅ…配管
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…温水通路
５１ａ，５１ｂ…温水配管
【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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【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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