(57)【要約】【課題】燃料電池の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させるようにした燃料電池の空気供給装置を提供する。【解決手段】吸入空気を調量する開閉弁と、燃料電池の温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（温度センサ）と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータ（開閉弁用電動モータ）とを備えると共に、前記検出された温度（Ｔ）が所定温度（＃Ｔ）より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する（Ｓ１２，Ｓ１４）一方、前記検出された温度（Ｔ）が所定温度（＃Ｔ）以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動する（Ｓ１２，Ｓ１６）。【選択図】図５
2005038723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に冷却空気と反応空気を供給する燃料電池の空気供給装置において、吸入空気を調量する開閉弁と、前記開閉弁を開閉する開閉手段とを備えると共に、前記開閉手段は、前記燃料電池が暖気されていないとき前記開閉弁を閉弁する一方、前記燃料電池が暖気されたとき前記開閉弁を開弁するように構成したことを特徴とする燃料電池の空気供給装置。
【請求項２】
前記開閉手段は、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された温度が所定温度より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された温度が所定温度以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の空気供給装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された出力電圧が所定電圧より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された出力電圧が所定電圧以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の空気供給装置。
【請求項４】
前記開閉弁に、前記燃料電池のアイドル運転時に必要とされる反応空気を通過させるアイドルポートが穿設されるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池の空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の発電によって生じた生成水（蒸気）は、燃料電池の運転が終了してその温度が低下すると、凝縮して空気極内に滞留し、拡散電極の目詰まりを引き起こす。このため、燃料電池の冷間始動時は、安定した発電を行うことが難しくなる。そこで、燃料電池の起動時、空気極にエアポンプなどを用いて高圧の空気を供給することで、滞留した生成水を燃料電池内から排出し（押し出し）、燃料電池の発電能力を向上させることが広く行われている。しかしながら、空気を高圧に圧縮するエアポンプなどを使用すると、消費電力が大きくなるという不具合があった。
【０００３】
ところで、燃料電池が運転を開始して十分に暖気されると、空気極内の生成水が蒸発して蒸気となる。かかる蒸気は、低圧の空気を供給することで容易に燃料電池内から排出することができる。このため、燃料電池の起動時にその温度を迅速に上昇させることで、空気を高圧に圧縮するエアポンプなどを使用することなく、燃料電池の発電能力を短時間で向上させることができる。燃料電池の起動時にその温度を迅速に上昇させるようにした技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
【０００４】
特許文献１に記載される技術にあっては、燃料電池の起動時にスタートアップバーナなどによって冷却空気を加熱してから燃料電池に供給すると共に、整流手段（風船）を介して冷却空気の流れを調整し、加熱された冷却空気をスタックの端部（昇温し難い部位）に集中させることで、効率良く燃料電池の温度を上昇させるようにしている。
【特許文献１】特開平６−３２５７８６号公報（図１、段落００１２，００１３など）
【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、特許文献１に記載される技術にあっては、冷却空気を加熱するためのバーナなどが必要であることから、部品点数が増加して重量が増大し、携帯自在な燃料電池などには適用し難いという不具合があった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、燃料電池の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させるようにした燃料電池の空気供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、燃料電池に冷却空気と反応空気を供給する燃料電池の空気供給装置において、吸入空気を調量する開閉弁と、前記開閉弁を開閉する開閉手段とを備えると共に、前記開閉手段は、前記燃料電池が暖気されていないとき前記開閉弁を閉弁する一方、前記燃料電池が暖気されたとき前記開閉弁を開弁するように構成した。
【０００８】
また、請求項２にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された温度が所定温度より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された温度が所定温度以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成した。
【０００９】
また、請求項３にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された出力電圧が所定電圧より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された出力電圧が所定電圧以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成した。
【００１０】
また、請求項４にあっては、前記開閉弁に、前記燃料電池のアイドル運転時に必要とされる反応空気を通過させるアイドルポートが穿設されるように構成した。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１にあっては、吸入空気を調量する開閉弁と、前記開閉弁を開閉する開閉手段とを備えると共に、前記開閉手段は、前記燃料電池が暖気されていないとき前記開閉弁を閉弁する一方、前記燃料電池が暖気されたとき前記開閉弁を開弁するように構成した、即ち、冷間時の冷却空気の流量を制限するように構成したので、燃料電池の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された温度が所定温度より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された温度が所定温度以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成した、即ち、冷間時の冷却空気の流量を制限するように構成したので、請求項１と同様に、燃料電池の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００１３】
また、請求項３にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記開閉弁を駆動するアクチュエータとを備えると共に、前記検出された出力電圧が所定電圧より低いとき前記開閉弁が閉弁されるように前記アクチュエータを駆動する一方、前記検出された出力電圧が所定電圧以上のとき前記開閉弁が開弁されるように前記アクチュエータを駆動するように構成した、即ち、冷間時の冷却空気の流量を制限するように構成したので、請求項１と同様に、燃料電池の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００１４】
また、請求項４にあっては、前記開閉弁に、前記燃料電池のアイドル運転時に必要とされる反応空気を通過させるアイドルポートが穿設されるように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、開閉弁を閉弁して冷却空気の流量を制限した場合であっても、燃料電池の発電に影響を及ぼすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池の空気供給装置の最良の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置を燃料電池ユニットの一部として示す概略図である。
【００１７】
図１において、符合１０は、第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置を備えた発電ユニットを示す。発電ユニット１０は、燃料電池１２や配管類など、発電に必要な要素が携帯自在な大きさにパッケージ化されてなる。尚、発電ユニット１０は、バッテリを備えない、いわゆるバッテリレスタイプの発電ユニットである。
【００１８】
燃料電池１２（具体的には積層体（セルスタック））は、単電池１４（セル）を複数個、具体的には７０個積層して形成され、定格出力１．０５ｋｗを発生する。尚、単電池１４は、電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持する空気極（カソード電極）と燃料極（アノード電極）と、各電極の外側に配置されるセパレータとからなる公知の固体高分子型燃料電池であり、詳しい説明は省略する。
【００１９】
燃料電池１２には、燃料電池１２に冷却空気と反応空気を供給する空気供給系２０が接続される。空気供給系２０は、空気を吸引するエアブロワ２２と、エアブロワ２２を燃料電池１２に接続する空気供給路２４とからなる。空気供給路２４は、燃料電池１２の手前で冷却空気供給路２４ａと反応空気供給路２４ｂに分岐される。
【００２０】
また、燃料電池１２には、燃料電池１２に水素ガスを供給する水素ガス供給系３０が接続される。水素ガス供給系３０は、水素を高圧で封入した水素ガスボンベ３２と、水素ガスボンベ３２を燃料電池１２に接続する流路３４ａ〜３４ｄ（燃料供給路）と、それらの途中に配置された後述する各要素とからなる。
【００２１】
水素ガスボンベ３２は、手動のボンベバルブ３６を介してレギュレータ３８に接続され、レギュレータ３８は、第１の流路３４ａを介してエジェクタ４０に接続される。第１の流路３４ａの途中には、メインバルブ４２（手動弁）が配置されると共に、メインバルブ４２をバイパスする第２の流路３４ｂが接続される。第２の流路３４ｂの途中には、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が配置される。
【００２２】
エジェクタ４０は、第３の流路３４ｃおよび第４の流路３４ｄを介して燃料電池１２の各燃料極に接続される。尚、第３の流路３４ｃが供給側の流路であり、第４の流路３４ｄが排出側の流路である。
【００２３】
また、第１の流路３４ａにおいてメインバルブ４２の下流には、パージガス（不活性ガス。例えば窒素ガス）を燃料電池１２に供給する窒素ガス供給系５０が接続される。窒素ガス供給系５０は、窒素を高圧で封入した窒素ガスボンベ５２と、窒素ガスボンベ５２を第１の流路３４ａに接続する第５の流路５４と、それらの途中に配置された後述する各要素とからなる。
【００２４】
窒素ガスボンベ５２は、手動のボンベバルブ５６を介してレギュレータ５８に接続され、レギュレータ５８は、第５の流路５４を介して第１の流路３４ａに接続される。また、第５の流路５４の途中には、第３の電磁バルブ６０が配置される。
【００２５】
燃料電池１２には、さらに空気排出系７０が接続される。空気排出系７０は、エキゾーストマニホールド７２と、燃料電池１２をエキゾーストマニホールド７２に接続する空気排出路７４とからなる。空気排出路７４は、冷却空気排出路７４ａと反応空気排出路７４ｂに分岐されて燃料電池１２に接続されると共に、それらはエキゾーストマニホールド７２の手前で１つの流路に集合させられる。
【００２６】
また、前記したエジェクタ４０には、パージガス排出系８０が接続される。パージガス排出系８０は、エジェクタ４０をエキゾーストマニホールド７２に接続するパージガス排出路８２と、パージガス排出路８２の途中に配置された第４の電磁バルブ８４とからなる。
【００２７】
尚、図１において、水素ガスやパージガスの流路となる各流路を太い実線で示し、空気の流路となる各流路を２重線で示した。
【００２８】
図１の説明を続けると、燃料電池１２の出力端子には、出力回路１００が接続される。出力回路１００は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１０２およびリレー１０４を介して図示しない外部機器に接続されると共に、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介してＥＣＵ１１０（電子制御ユニット）に接続される。ＥＣＵ１１０には、外部からオン・オフ自在な運転スイッチ１１２が接続されると共に、前記したリレー１０４が接続される。
【００２９】
また、燃料電池１２の各単電池１４には、電圧センサ１１６が設けられる。電圧センサ１１６は、燃料電池１２の出力電圧Ｖの大きさに応じた信号を出力する。また、燃料電池１２の適宜位置には温度センサ１１８が設けられ、燃料電池１２の温度Ｔに応じた信号を出力する。電圧センサ１１６および温度センサ１１８の各出力は、ＥＣＵ１１０に送出される。
【００３０】
次いで、上記した構成を前提に燃料電池１２の発電動作について説明する。
【００３１】
水素ガスボンベ３２に封入された高圧の水素は、ボンベバルブ３６が手動で開弁されることによってレギュレータ３８に供給される。レギュレータ３８で減圧、調圧された水素ガスは、メインバルブ４２が手動で操作（開弁）されることによって第１の流路３４ａを介してエジェクタ４０に供給され、さらに第３の流路３４ｃを介して燃料電池１２の燃料極に供給される。尚、図１に示す第１から第４の電磁バルブ４４，４６，６０，８４は、燃料電池１２の非運転時に水素ガスや窒素ガスが外部に流出するのを防止するため、燃料電池１２の運転終了時に全て閉弁されているものとする。換言すれば、第１から第４の電磁バルブ４４，４６，６０，８４は、いずれもノーマル・クローズ型の電磁バルブ（非通電時に閉弁し、通電時に開弁する電磁バルブ）である。
【００３２】
燃料電池１２の各単電池１４では、燃料極に供給された水素ガスが空気極に存在する反応空気（酸素）と電気化学反応を生じることにより、発電が開始される。尚、燃料極に供給された水素ガスのうち、空気との電気化学反応に供されなかった未反応ガスは、第４の流路３４ｄを介してエジェクタ４０に還流され、第３の流路３４ｃを介して再度燃料極に供給される。
【００３３】
燃料電池１２の発電が開始されると、その電力は出力回路１００に設けられた第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１０６で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、ＥＣＵ１１０に動作電源として供給される。
【００３４】
電力の供給を受けて起動させられたＥＣＵ１１０は、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を開弁し、第２の流路３４ｂを介して水素ガスを燃料極に供給する。また、エアブロワ２２を動作させて冷却空気を燃料電池１２に供給すると共に、反応空気を空気極に供給する。
【００３５】
各単電池１４の冷却に使用された冷却空気、および空気極を通過した反応空気は、それぞれ冷却空気排出路７４ａと反応空気排出路７４ｂを介して燃料電池１２の内部から流出した後、エキゾーストマニホールド７２を介して外部へと排出される。
【００３６】
尚、ＥＣＵ１１０が起動して第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が開弁されると、メインバルブ４２を手動で操作する必要がなくなる。このため、ＥＣＵ１１０は、燃料電池１２の発電が開始されてＥＣＵ１１０が起動したこと、換言すれば、外部機器への電力供給の準備が整ったことを、音声や表示などの適宜な報知手段（図示せず）を介して操作者に報知する。
【００３７】
そして、外部機器への電力供給の準備が整ったことを知った操作者によって運転スイッチ１１２が手動で操作（オン）されると、ＥＣＵ１１０は、出力回路１００に設けられたリレー１０４を動作させて第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１０２と外部機器を導通させる。これにより、燃料電池１２で発電された電力は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１０２で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、リレー１０４を介して外部機器へと供給される。
【００３８】
また、ＥＣＵ１１０は、電圧センサ１１６の出力などに基づき、各電磁バルブを動作させて燃料電池１２のパージを実行する。具体的には、電圧センサ１１６の検出値が所定値以下に低下したとき、第２の流路３４ｂに配置された第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を閉弁すると共に、第５の流路５４に配置された第３の電磁バルブ６０とパージガス排出路８２に配置された第４の電磁バルブ８４を開弁する。
【００３９】
これにより、水素ガスの供給が遮断される一方、窒素ガスボンベ５２に封入された高圧の窒素がボンベバルブ５６を介してレギュレータ５８に供給され、そこで減圧、調圧された後に第５の流路５４、エジェクタ４０および第３の流路３４ｃを介して燃料電池１２の燃料極に供給される。尚、ボンベバルブ５６は、燃料電池１２の運転開始時に操作者によって予め開弁されるものとする。
【００４０】
燃料極に供給された窒素ガスは、燃料極内に滞留した不反応ガスや生成水を燃料電池１２内から押し出しつつ、第４の流路３４ｄ、エジェクタ４０、パージガス排出路８２およびエキゾーストマニホールド７２を介して外部に排出される。
【００４１】
図２は、第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置を構成するエアブロワの斜視図である。
【００４２】
図２に示すように、エアブロワ２２は、吸気口１２０と、吸引した空気を吐出する吐出口１２２を備える。吐出口１２２は、前記した空気供給路２４に接続される。
【００４３】
図３は、エアブロワ２２を吸気口１２０側から見た平面図である。図２および図３に示すように、吸気口１２０には、開閉弁１２４が設けられる。開閉弁１２４は、回転軸１２６によって吸気口１２０の内部において回転自在に支持される。また、回転軸１２６の一端には、電動モータ１３０（アクチュエータ。具体的には、パルスモータ）が接続される。以下、電動モータ１３０を「開閉弁用電動モータ」という。
【００４４】
また、開閉弁１２４において回転軸１２６を挟んで対向する位置には、アイドルポート１３２（通気孔）が２個穿設される。尚、アイドルポート１３２の面積（２個の合計）は、開閉弁１２４を閉弁（全閉）した場合であっても、燃料電池１２のアイドル運転に必要な量の反応空気が通過するように設定される。
【００４５】
図４は、図３のIV−IV線断面図である。
【００４６】
図４に示すように、吸気口１２０において開閉弁１２４の上流側には、エアフィルタ１３４が取り付けられる。尚、図２および図３は、開閉弁１２４が図示されるようにエアフィルタ１３４を取り外した状態で示した。
【００４７】
また、エアブロワ２２において吸気口１２０の下流には、ファン１３８が収容される。ファン１３８は、ボス１４０を介して電動モータ１４２（ＤＣモータ）の出力軸１４２ａに固定される。以下、電動モータ１４２を「ファン用電動モータ」という。
【００４８】
ファン用電動モータ１４２が駆動されると、ファン１３８が回転させられ、エアフィルタ１３４および開閉弁１２４を介して空気が吸引される。吸引されて低圧に圧縮された空気は、吐出口１２２から空気供給路２４へと流入し、反応空気あるいは冷却空気として燃料電池１２に供給される。
【００４９】
次いで、第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置の動作について説明する。図５は、その動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、燃料電池１２が発電を開始してＥＣＵ１１０が起動された後、所定の周期（例えば１００ｍｓｅｃごと）で実行される。
【００５０】
以下説明すると、先ず、Ｓ１０において、燃料電池１２の温度Ｔを検出する。次いで、Ｓ１２に進み、検出した温度Ｔが所定温度＃Ｔより低いか否か判断する。ここで、所定温度＃Ｔは、燃料電池１２が暖気されたときの温度に設定される。即ち、Ｓ１２では、温度センサ１１８の出力に基づいて燃料電池１２が暖気されたか否か判定する。
【００５１】
Ｓ１２で肯定されるとき（燃料電池１２の温度が低く、暖気が完了していないと判定されたとき）は、次いでＳ１４に進み、前記した開閉弁１２４を閉弁する。具体的には、開閉弁１２４が全閉となるように開閉弁用電動モータ１３０を駆動し、吸入される空気量を制限する。これにより、冷間時の冷却空気の流量が制限されることから、燃料電池１２の起動時の温度を迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００５２】
尚、開閉弁１２４にはアイドルポート１３２が穿設されていることから、開閉弁１２４を閉弁させた場合であっても、燃料電池１２には運転（アイドル運転）を継続するのに十分な量の反応空気が供給される。
【００５３】
一方、Ｓ１２で否定されるとき（燃料電池１２の温度が上昇し、暖気が完了したと判定されたとき）は、次いでＳ１６に進み、開閉弁用電動モータ１３０を駆動して開閉弁１２４を開弁する。即ち、冷却空気の流量を増加させて冷却を開始し、燃料電池１２が必要以上に加熱されるのを防止すると共に、蒸気となった生成水を燃料電池１２の内部から排出する。
【００５４】
このように、第１実施例にあっては、燃料電池１２の温度Ｔを検出し、その値が所定温度＃Ｔより低いとき開閉弁１２４が閉弁されるように開閉弁用電動モータ１３０を駆動する一方、検出された温度Ｔが所定温度＃Ｔ以上のとき開閉弁１２４が開弁されるように開閉弁用電動モータ１３０を駆動するように構成した、即ち、冷間時の冷却空気の流量を制限するように構成したので、燃料電池１２の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００５５】
また、開閉弁１２４に、燃料電池１２のアイドル運転時に必要とされる反応空気を通過させるアイドルポート１３２が穿設するように構成したので、開閉弁１２４を閉弁して冷却空気の流量を制限した場合であっても、燃料電池１２の発電に影響を及ぼすことがない。
【実施例２】
【００５６】
次いで、この発明の第２実施例に係る燃料電池の空気供給装置について説明する。
【００５７】
図６は、第２実施例に係る燃料電池の空気供給装置の動作を示す、図５と同様なフロー・チャートである。尚、図６フロー・チャートにおいて、図５フロー・チャートと相違するステップを符号「ａ」を付して示す。図示のプログラムも、燃料電池１２が発電を開始してＥＣＵ１１０が起動された後、所定の周期（例えば１００ｍｓｅｃごと）で実行される。
【００５８】
以下、第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、先ず、Ｓ１０ａで燃料電池１２の出力電圧Ｖを検出し、Ｓ１２ａに進んで検出した出力電圧Ｖが所定電圧＃Ｖより低いか否か判断する。ここで、所定電圧＃Ｖは、燃料電池１２が暖気されて発電能力が上昇したときの出力電圧に設定される。即ち、Ｓ１２ａでは、電圧センサ１１６の出力に基づいて燃料電池１２が暖気されたか否か判定する。
【００５９】
Ｓ１２ａで肯定されるとき（燃料電池１２の出力電圧が低く、暖気が完了していないと判定されたとき）は、次いでＳ１４に進み、開閉弁用電動モータ１３０を駆動して開閉弁１２４を閉弁する。一方、Ｓ１２ａで否定されるとき（暖気が完了したと判定されたとき）は、次いでＳ１６に進み、開閉弁用電動モータ１３０を駆動して開閉弁１２４を開弁する。
【００６０】
このように、第２実施例にあっては、燃料電池１２の出力電圧Ｖを検出し、その値が所定電圧＃Ｖより低いとき開閉弁１２４が閉弁されるように開閉弁用電動モータ１３０を駆動する一方、検出された出力電圧Ｖが所定電圧＃Ｖ以上のとき開閉弁１２４が開弁されるように開閉弁用電動モータ１３０を駆動するように構成したので、第１実施例と同様に燃料電池１２の起動時の温度を簡易な構成で迅速に上昇させることができ、よって起動時の発電能力を短時間で向上させることができる。
【００６１】
尚、残余の構成および効果は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【実施例３】
【００６２】
次いで、この発明の第３実施例に係る燃料電池の空気供給装置について説明する。
【００６３】
図７は、第３実施例に係る燃料電池の空気供給装置を構成するエアブロワを示す斜視図である。従前の実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、この実施例にあっては、開閉弁１２４の回転軸１２６にノブ１４０を取り付け、手動でも開閉弁１２４を開閉できるようにした。
【００６４】
上記したように、発電ユニット１０は、バッテリを備えないバッテリレスタイプであることから、燃料電池１２が発電を開始するまでは、開閉弁用電動モータ１３０で開閉弁１２４を閉弁することができない。このため、冷間時であっても、起動直後に一時的に多くの冷却空気が燃料電池に供給されてしまう。
【００６５】
しかしながら、第３実施例にあっては、開閉弁１２４の回転軸１２６にノブ１４０を取り付け、手動でも開閉できるようにしたことから、燃料電池１２が発電を開始する前に開閉弁１２４を閉弁することができ、よって燃料電池１２の起動直後に多くの冷却空気が供給されるのを防止することができる。尚、開弁に関しては、従前の実施例と同様に、燃料電池１２の温度Ｔあるいは出力電圧Ｖに基づいて暖気が完了したと判定されたときに開閉弁用電動モータ１３０を駆動することによって行っても良いし、暖気が完了したことを音声や表示手段を介して操作者に報知し、手動での開弁を促すようにしても良い。後者の場合、開閉用電動モータ１３０は必要ないことは言うまでもない。
【００６６】
このように、第３実施例にあっては、開閉弁１２４の回転軸１２６にノブ１４０を取り付け、手動でも開閉できるようにしたことから、燃料電池１２が発電を開始する前に開閉弁１２４を閉弁することで、燃料電池１２の起動直後に多くの冷却空気が供給されるのを防止することができ、よって燃料電池１２の起動時の温度を一層迅速に上昇させて発電能力をより短時間で向上させることができる。
【００６７】
尚、残余の構成および効果は従前の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
以上の如く、この発明の各実施例にあっては、燃料電池（１２）に冷却空気と反応空気を供給する燃料電池の空気供給装置において、吸入空気を調量する開閉弁（１２４）と、前記開閉弁（１２４）を開閉する開閉手段（ＥＣＵ１１０、開閉弁用電動モータ１３０、あるいはノブ１４０）とを備えると共に、前記開閉手段は、前記燃料電池（１２）が暖気されていないとき前記開閉弁（１２４）を閉弁する一方、前記燃料電池（１２）が暖気されたとき前記開閉弁（１２４）を開弁するように構成した。
【００６９】
また、第１実施例にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池（１２）の温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（温度センサ１１８）と、前記開閉弁（１２４）を駆動するアクチュエータ（開閉弁用電動モータ１３０）とを備えると共に、前記検出された温度（Ｔ）が所定温度（＃Ｔ）より低いとき前記開閉弁（１２４）が閉弁されるように前記アクチュエータ（１３０）を駆動する（図５フロー・チャートのＳ１２，Ｓ１４）一方、前記検出された温度（Ｔ）が所定温度（＃Ｔ）以上のとき前記開閉弁（１２４）が開弁されるように前記アクチュエータ（１３０）を駆動する（図５フロー・チャートのＳ１２，Ｓ１６）ように構成した。
【００７０】
また、第２実施例にあっては、前記開閉手段は、前記燃料電池（１２）の出力電圧（Ｖ）を検出する出力電圧検出手段（電圧センサ１１６）と、前記開閉弁（１２４）を駆動するアクチュエータ（開閉弁用電動モータ１３０）とを備えると共に、前記検出された出力電圧（Ｖ）が所定電圧（＃Ｖ）より低いとき前記開閉弁（１２４）が閉弁されるように前記アクチュエータ（１３０）を駆動する（図６フロー・チャートのＳ１２ａ，Ｓ１４）一方、前記検出された出力電圧（Ｖ）が所定電圧（＃Ｖ）以上のとき前記開閉弁（１２４）が開弁されるように前記アクチュエータ（１３０）を駆動する（図６フロー・チャートのＳ１２ａ，Ｓ１６）ように構成した。
【００７１】
また、各実施例にあっては、前記開閉弁（１２４）に、前記燃料電池（１２）のアイドル運転時に必要とされる反応空気を通過させるアイドルポート（１３２）が穿設されるように構成した。
【００７２】
尚、上記した各実施例において、開閉弁１２４を駆動するアクチュエータを電動モータとしたが、他のアクチュエータを用いても良い。
【００７３】
また、アイドルポート１３２の数を２個としたが、アイドルポートの総面積がアイドル運転時の反応空気を通過させることのできる面積であれば、１個であっても良いし、３個以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置を燃料電池ユニットの一部として示す概略図である。
【図２】図１に示すエアブロワの斜視図である。
【図３】図１に示すエアブロワを吸気口側から見た平面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】第１実施例に係る燃料電池の空気供給装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図６】第２実施例に係る燃料電池の空気供給装置の動作を示す、図５と同様なフロー・チャートである。
【図７】第３実施例に係る燃料電池の空気供給装置を構成するエアブロワを示す、図２と同様な斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１２      燃料電池
２２      エアブロワ
１１０    ＥＣＵ（開閉手段）
１１６    電圧センサ（出力電圧検出手段）
１１８    温度センサ（温度検出手段）
１２４    開閉弁
１３０    開閉弁用電動モータ（開閉手段。アクチュエータ）
１３２    アイドルポート
１４０    ノブ（開閉手段）
【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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