(57)【要約】【課題】外部電源を使用することなく燃料電池を起動できるようにし、よって発電装置の容積や重量を低減させるようにした燃料電池の起動装置を提供する。【解決手段】燃料電池に供給される燃料ガスを調量する電磁バルブと、前記電磁バルブの動作を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）を備えた燃料電池の起動装置において、前記電磁バルブをバイパスする燃料供給用バイパス流路（３４ｂ）と、燃料供給用バイパス流路（３４ｂ）に配置された燃料供給用手動バルブ（４８）と、操作者に手動で操作されて燃料供給用手動バルブ（４８）を開閉させるダイヤルスイッチ（７０）と、前記電磁バルブの動作を制御するＥＣＵと燃料電池の間の出力回路を導通または遮断するブレーカースイッチ（６４）と、ダイヤルスイッチ（７０）の動作をブレーカースイッチ（６４）に伝達する動作伝達機構（円柱部材７６と長孔６４ｂ）とを設ける。【選択図】図２
2005322495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の燃料供給路に配置されて前記燃料電池に供給される燃料ガスを調量する燃料供給用電磁バルブと、前記燃料供給用電磁バルブの動作を制御する電子制御ユニットとを備えた燃料電池の起動装置において、前記燃料供給用電磁バルブをバイパスする燃料供給バイパス路と、前記燃料供給バイパス路に配置された燃料供給用手動バルブと、操作者に手動で操作されて前記燃料供給用手動バルブを開閉させる操作部と、前記燃料電池と前記電子制御ユニットを電気的に接続して前記燃料電池が発生した電力を前記電子制御ユニットに動作電源として供給する電気回路と、前記電気回路に配置されて前記電気回路を導通または遮断するスイッチと、および前記操作部を前記スイッチに接続して前記操作部の動作を前記スイッチに伝達する動作伝達機構とを備えることを特徴とする燃料電池の起動装置。
【請求項２】
前記動作伝達機構は、前記操作部が前記燃料供給用手動バルブを開弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が導通される方向に動作させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の起動装置。
【請求項３】
前記動作伝達機構は、前記操作部が前記燃料供給用手動バルブを閉弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に動作させることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の起動装置。
【請求項４】
さらに、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に強制的に動作させる強制遮断手段を備えると共に、前記動作伝達機構は、前記スイッチが前記電気回路を遮断する方向に強制的に動作させられたとき、前記操作部を前記燃料供給用手動バルブが閉弁する方向に動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池の起動装置。
【請求項５】
さらに、前記燃料電池に接続されたパージ流路と、前記パージ流路に配置されると共に、前記電子制御ユニットによって動作が制御されるパージ用電磁バルブと、前記パージ用電磁バルブをバイパスするパージバイパス路と、および前記パージバイパス路に配置されたパージ用手動バルブとを備えると共に、前記パージ用手動バルブが、前記燃料供給用手動バルブの開弁動作に連動して開弁されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池の起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の起動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料供給系は、例えば特許文献１に記載されるように、燃料ガスを高圧で封入したガスボンベと、前記ガスボンベを燃料電池に接続する流路と、前記流路の閉鎖と開放を行う電磁バルブなどから構成される。
【特許文献１】特開２００１−２１６９８８号公報
【０００３】
上記した電磁バルブの動作は、通常、電子制御ユニットによって制御される。電子制御ユニットは、手動操作自在なスイッチを介してバッテリなどの外部電源に接続され、動作電源の供給を受ける。そして、操作者は従来、かかるスイッチを操作して電子制御ユニットに動作電源を供給し、電磁バルブを開弁して燃料ガスの供給を開始することにより、燃料電池を起動させていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、従来技術にあっては、外部電源から動作電源の供給を受けた電子制御ユニットによって電磁バルブを開弁し、よって燃料ガスの供給を開始して燃料電池を起動させるようにしていた。このため、燃料電池を起動させるには外部電源が不可欠であり、発電装置の容積や重量が増大するという不具合があった。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、外部電源を使用することなく燃料電池を起動できるようにし、よって発電装置の容積や重量を低減させるようにした燃料電池の起動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、燃料電池の燃料供給路に配置されて前記燃料電池に供給される燃料ガスを調量する燃料供給用電磁バルブと、前記燃料供給用電磁バルブの動作を制御する電子制御ユニットとを備えた燃料電池の起動装置において、前記燃料供給用電磁バルブをバイパスする燃料供給バイパス路と、前記燃料供給バイパス路に配置された燃料供給用手動バルブと、操作者に手動で操作されて前記燃料供給用手動バルブを開閉させる操作部と、前記燃料電池と前記電子制御ユニットを電気的に接続して前記燃料電池が発生した電力を前記電子制御ユニットに動作電源として供給する電気回路と、前記電気回路に配置されて前記電気回路を導通または遮断するスイッチと、および前記操作部を前記スイッチに接続して前記操作部の動作を前記スイッチに伝達する動作伝達機構とを備えるように構成した。
【０００７】
また、請求項２にあっては、前記動作伝達機構は、前記操作部が前記燃料供給用手動バルブを開弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が導通される方向に動作させるように構成した。
【０００８】
また、請求項３にあっては、前記動作伝達機構は、前記操作部が前記燃料供給用手動バルブを閉弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に動作させるように構成した。
【０００９】
また、請求項４にあっては、さらに、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に強制的に動作させる強制遮断手段を備えると共に、前記動作伝達機構は、前記スイッチが前記電気回路を遮断する方向に強制的に動作させられたとき、前記操作部を前記燃料供給用手動バルブが閉弁する方向に動作させるように構成した。
【００１０】
また、請求項５にあっては、さらに、前記燃料電池に接続されたパージ流路と、前記パージ流路に配置されると共に、前記電子制御ユニットによって動作が制御されるパージ用電磁バルブと、前記パージ用電磁バルブをバイパスするパージバイパス路と、および前記パージバイパス路に配置されたパージ用手動バルブとを備えると共に、前記パージ用手動バルブが、前記燃料供給用手動バルブの開弁動作に連動して開弁されるように構成した。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る燃料電池の起動装置にあっては、燃料供給用電磁バルブをバイパスする燃料供給バイパス路と、燃料供給バイパス路に配置された燃料供給用手動バルブと、操作者に手動で操作されて燃料供給用手動バルブを開閉させる操作部と、燃料供給用電磁バルブの動作を制御する電子制御ユニットを燃料電池に電気的に接続し、燃料電池が発生した電力を電子制御ユニットに動作電源として供給する電気回路と、電気回路に配置されてそれを導通または遮断するスイッチと、操作部の動作をスイッチに伝達する動作伝達機構とを備えるように構成したので、操作部を操作することによって燃料供給用手動バルブを開弁し、燃料電池に燃料ガスを供給して発電を開始させることができると共に、燃料電池が発生した電力を電子制御ユニットに動作電源として供給すべく、電気回路に配置されたスイッチを動作させることができる。このため、バッテリなどの外部電源を使用することなく燃料電池と電子制御ユニットを起動させることができ、よって発電装置の容積や重量を低減することができる。
【００１２】
特に、燃料供給用手動バルブの操作部の動作を電気回路に配置されたスイッチに伝達する動作伝達機構を備えるようにしたので、操作者は一つの操作部を操作することによって燃料電池と電子制御ユニットを起動させることができ、よって燃料電池の起動操作を簡易化することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る燃料電池の起動装置にあっては、操作部が燃料供給用手動バルブを開弁する方向に操作されたとき、スイッチを電気回路が導通される方向に動作させるように構成したので、上記した効果に加え、１回の操作で燃料電池と電子制御ユニットの起動を完了することができ、よって燃料電池の起動操作をより簡易化することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る燃料電池の起動装置にあっては、操作部が燃料供給用手動バルブを閉弁する方向に操作されたとき、スイッチを電気回路が遮断される方向に動作させるように構成したので、上記した効果に加え、１回の操作で燃料電池と電子制御ユニットの運転を停止させることができ、よって燃料電池の運転停止操作を簡易化することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る燃料電池の起動装置にあっては、さらに、スイッチを電気回路が遮断される方向に強制的に動作させる強制遮断手段を備えると共に、前記スイッチが前記電気回路を遮断する方向に強制的に動作させられたとき、操作部を燃料供給用手動バルブが閉弁する方向に動作させるように構成したので、上記した効果に加え、異常時などに燃料電池と電子制御ユニットの運転を迅速かつ確実に停止させることができる。
【００１６】
また、請求項５に係る燃料電池の起動装置にあっては、さらに、燃料電池に接続されたパージ流路と、前記パージ流路に配置されると共に、電子制御ユニットによって動作が制御されるパージ用電磁バルブと、前記パージ用電磁バルブをバイパスするパージバイパス路と、前記パージバイパス路に配置されたパージ用手動バルブとを備えると共に、前記パージ用手動バルブが、燃料供給用手動バルブの開弁動作に連動して開弁されるように構成したので、上記した効果に加え、燃料電池の起動操作と同時にパージを実行することができ、よって燃料電池の起動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池の起動装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、この発明の第１実施例に係る燃料電池の起動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。
【００１９】
図１において、符合１０は、第１実施例に係る燃料電池の起動装置を備えた発電ユニット（発電装置）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。
【００２０】
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。
【００２１】
燃料電池１２には、燃料電池１２に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に接続する冷却空気供給用流路２４ａと反応空気供給用流路２４ｂとからなる。
【００２２】
また、燃料電池１２には、燃料電池１２に水素ガス（燃料ガス）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。
【００２３】
水素ガスボンベ３２は、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（燃料供給路）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、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ（燃料供給用電磁バルブ）４６が配置される。また、第１の流路３４ａには、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６をバイパスする第２の流路（燃料供給用バイパス路）３４ｂが接続される。第２の流路３４ｂの途中には、燃料供給用手動バルブ４８が配置される。
【００２４】
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。
【００２５】
また、エジェクタ４０には、パージ系５０が接続される。パージ系５０は、エジェクタ４０に接続された第５の流路（パージ流路）５２を備え、第５の流路５２ａの途中には、第３の電磁バルブ（パージ用電磁バルブ）５４が配置される。
【００２６】
燃料電池１２の出力端子１２ａには、出力回路（電気回路）６０が接続される。出力回路６０は、燃料電池１２とマイクロコンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット）６２を電気的に接続し、燃料電池１２が発電した電力をＥＣＵ６２に動作電源として供給する。また、出力回路６０の途中には、ブレーカースイッチ６４が配置される。ブレーカースイッチ６４は、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０を導通または遮断させる。即ち、ブレーカースイッチ６４は、ＥＣＵ６２を起動または停止させるためのスイッチとして機能する。また、出力回路６０には外部機器が接続されるべき出力端子６０ａが設けられると共に、燃料電池１２と出力端子６０ａの間には、ＥＣＵ６２によって動作させられるべきリレー６６が配置される。
【００２７】
ここで特徴的なことは、図に破線で示す如く、前記した燃料供給用手動バルブ４８とブレーカースイッチ６４をユニット化し、１つの操作部を操作することによってそれらを動作させることができるようにしたことにある。
【００２８】
図２は、燃料供給用手動バルブ４８の拡大断面図である。
【００２９】
図２に示すように、燃料供給用手動バルブ４８は、ボディ４８Ａの内部に配置されたバルブ４８ａと、バルブシート４８ｂと、バルブ４８ａをバルブシート４８ｂに向けて付勢するバネ４８ｃと、バルブ４８ａに設けられたシャフト４８ｄとからなる。
【００３０】
また、燃料供給用手動バルブ４８の近傍には、操作者によって操作されて燃料供給用手動バルブ４８の開閉を行うダイヤルスイッチ７０（操作部）が設けられる。ダイヤルスイッチ７０は、ボディ７０Ａに回動自在に支持される。
【００３１】
また、ダイヤルスイッチ７０には、ボディ７０Ａの内方へと突出したピストン押圧部７０ａと、ボディ７０Ａの外方へと突出した把持部７０ｂが設けられる。
【００３２】
燃料供給用手動バルブ４８とダイヤルスイッチ７０の間には、ピストン７２が配置される。ピストン７２は、ボディ７２Ａの内部に収容されると共に、バネ７２ａによってダイヤルスイッチのピストン押圧部７０ａに向けて付勢される。
【００３３】
また、ピストン７２は、ダイヤフラム７４を介して燃料供給用手動バルブのシャフト４８ｄに近接配置される。ピストン７２とシャフト４８ｄは、軸線方向が一致させられると共に、かかる軸線方向に変位自在とされる。
【００３４】
図３は、ダイヤルスイッチ７０の正面図である。図３に示すように、ダイヤルスイッチ７０には「停止」と「起動」の２つのポジションが設けられる。操作者は、把持部７０ｂを把持してダイヤルスイッチ７０を回動させることにより、それらの中のいずれかのポジションを選択可能とされる。尚、図２では、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置にあるときの燃料供給用手動バルブを示す。図示の如く、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置にあるときは、燃料供給用手動バルブのバルブ４８ａはバネ４８ｃの付勢力によってバルブシート４８ｂに押圧され、よって燃料供給用手動バルブ４８は閉弁される。
【００３５】
図２の説明を続けると、ピストン押圧部７０ａにおいてピストン７２との当接面には、滑らかな曲線で連続する凹部と凸部が一定の間隔で形成される。また、ピストン７２においてピストン押圧部７０ａとの当接面には、前記ピストン押圧部７０ａに形成されたのと同形状の凹部と凸部が形成される。図示の如く、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置にあるときは、ピストン押圧部７０ａに形成された凹部と凸部に、それぞれピストン７２に形成された凸部と凹部が当接される。
【００３６】
また、ダイヤルスイッチ７０には、動作伝達機構を介して前記したブレーカースイッチ６４が接続される。
【００３７】
図４は、図２のIV−IV線断面図である。図２および図４に示すように、ダイヤルスイッチ７０の裏面において回転中心から所定距離偏心した位置には、円柱部材７６が設けられる。円柱部材７６は、ブレーカースイッチ６４のアーム６４ａに穿設された長孔６４ｂに挿通される。上記した動作伝達機構は、円柱部材７６と長孔６４ｂとからなる。動作伝達機構は、ダイヤルスイッチ７０の回動動作をブレーカースイッチのアーム６４ａに伝達し、アーム６４ａの位置を「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の間で切り換える。尚、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置にあるときは、図示の如くブレーカースイッチのアーム６４ａは「ＯＦＦ」位置とされ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が遮断される。
【００３８】
図５は、ダイヤルスイッチ７０が「起動」位置にあるときの燃料供給用手動バルブ４８を示す拡大断面図である。
【００３９】
図５に示すように、ダイヤルスイッチ７０が「起動」位置まで回動されると、ダイヤルスイッチ７０に設けられたピストン押圧部７０ａが回動され、ピストン７２に形成された凸部にピストン押圧部７０ａに形成された凸部が当接される。これにより、ピストン７２が前記した軸線方向に変位される。ピストン７２の変位は、ダイヤフラム７４を介してシャフト４８ｄに伝達され、バルブ４８ａを変位（開弁）させる。
【００４０】
また、ダイヤルスイッチ７０の回動に伴い、前記した動作伝達機構を介してブレーカースイッチ６４が動作させられる。具体的には、図６に示すように、ダイヤルスイッチ７０に形成された円柱部材７６の変位に伴い、ブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＮ」位置に切り換えられ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が導通される。
【００４１】
このように、ダイヤルスイッチ７０が「起動」位置に回動されることにより、燃料供給用手動バルブ４８が開弁されると共に、それに連動してブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＮ」位置に切り換えられる。即ち、ダイヤルスイッチ７０が燃料供給用手動バルブ４８を開弁する方向に操作されたとき、ブレーカースイッチ６４は出力回路６０を導通させる方向に動作させられる。
【００４２】
尚、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置に戻されたときは、上記とは逆に、燃料供給用手動バルブ４８の閉弁動作に連動してブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＦＦ」位置に切り換えられ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が遮断される。即ち、ダイヤルスイッチ７０が燃料供給用手動バルブ４８を閉弁する方向に操作されたとき、ブレーカースイッチ６４は出力回路６０を遮断させる方向に動作させられる。また、後述するように、ブレーカースイッチ６４がＥＣＵ６２によって強制的に「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に動作させられたときは、アーム６４ａの変位が長孔６４ｂと円柱部材７６を介してダイヤルスイッチ７０に伝達されることによってダイヤルスイッチ７０が「停止」位置まで回動され、燃料供給用手動バルブ４８が閉弁させられる。
【００４３】
次いで、上記した構成を前提に燃料電池１２の起動動作について説明する。図７は、燃料電池１２の起動動作を示すフロー・チャートである。
【００４４】
図７に示すように、先ず、操作者によってダイヤルスイッチ７０を「起動」位置まで回動させる（Ｓ１０）。これにより、燃料供給用手動バルブ４８が開弁されて第２の流路３４ｂが開放し、燃料電池１２に水素ガスの供給が開始される（Ｓ１２）。また、ブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＮ」位置に切り換えられ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が導通される（Ｓ１４）。
【００４５】
Ｓ１０からＳ１４の動作について図１を参照して詳説すると、水素ガスボンベ３２に封入された高圧の水素ガスは、レギュレータ３８で減圧、調圧された後、第２の流路３４ｂ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３の電磁バルブ４４，４６，５４は、燃料電池１２の運転停止時に水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３の電磁バルブ４４，４６，５４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。
【００４６】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、燃料電池１２に水素ガスが供給されることにより、燃料電池１２が起動して発電を開始する（Ｓ１６）。燃料電池１２が発生した電力は、ＥＣＵ６２に動作電源として供給され、ＥＣＵ６２が起動させられる（Ｓ１８）。起動させられたＥＣＵ６２は、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を開弁させて第１の流路３４ａを開放する（Ｓ２０）と共に、その他の補機も起動させる（Ｓ２２）。
【００４７】
Ｓ１６からＳ２２の動作について図１を参照して具体的に説明すると、燃料電池１２の燃料極に供給された水素ガスは、空気極に存在する空気（酸素）と電気化学反応を生じて発電を開始する。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。
【００４８】
燃料電池１２の発電が開始されると、その電力は出力回路６０とその途中に配置されたブレーカースイッチ６４を介してＥＣＵ６２に動作電源として供給される。
【００４９】
動作電源の供給を受けて起動させられたＥＣＵ６２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１の流路３４ａを通過して燃料電池１２に供給される水素ガスを調量する。このように、ＥＣＵ６２が起動した後は、第１の流路３４ａを介して水素ガスが供給されることから、第２の流路３４ｂの流量（配管の断面積）は、ＥＣＵ６２や各電磁バルブを動作させるのに必要な電力を生じ得る最低限の水素ガス量が供給できる程度に設定される。
【００５０】
ＥＣＵ６２は、さらに、電磁バルブ以外のその他の補機、具体的にはエアブロワ２２を動作させる。エアブロワ２２を介して冷却空気用流路２４ａに流入した空気は、燃料電池１２に冷却用の空気として供給されると共に、反応空気用流路２４ｂに流入した空気は、燃料電池１２の空気極に反応用の空気として供給される。
【００５１】
燃料電池１２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用流路８０と反応空気排出用流路８２を介して燃料電池１２の内部から排出される。
【００５２】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、ＥＣＵ６２は、外部機器への電力供給の準備が整ったことを操作者に報知する（Ｓ２４）と共に、通常運転へ移行する（Ｓ２６）。
【００５３】
Ｓ２４とＳ２６の動作について図１を参照して詳説すると、ＥＣＵ６２は、燃料電池１２と出力回路の出力端子６０ａの間に配置されたリレー６６を導通させると共に、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し、通常運転に移行する。ＥＣＵ６２は、通常運転中、燃料電池１２が発生する電力の電圧値などに基づいて第１および第２の電磁バルブ４４，４６の開度やエアブロワ２２の動作を制御すると共に、第１から第３の電磁バルブ４４，４６，５４を動作させて燃料電池１２のパージ（滞留物（不反応ガスや生成水）の排出）を実行する。
【００５４】
次いで、図８を参照して燃料電池１２の運転停止動作について説明する。図８は、燃料電池１２の運転停止動作を示すフロー・チャートである。
【００５５】
図８に示すように、ダイヤルスイッチ７０を「停止」位置に戻すと（Ｓ１００）、燃料供給用手動バルブ４８が閉弁されて第２の流路３４ｂが閉鎖し、第２の流路３４ｂを介して行われていた水素ガスの供給が停止される（Ｓ１０２）。また、ブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＦＦ」位置に切り換えられ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が遮断される（Ｓ１０４）。
【００５６】
これにより、ＥＣＵ６２の動作が停止される（Ｓ１０６）と共に、電磁バルブ４４，４６，５４やエアブロワ２２といった補機類の運転が停止され（Ｓ１０８，Ｓ１１０）、よって燃料電池１２の運転が停止される（Ｓ１１２）。
【００５７】
次いで、図９を参照して燃料電池１２の異常停止動作について説明する。図９は、燃料電池１２の異常停止動作を示すフロー・チャートである。
【００５８】
図９に示すように、燃料電池１２の異常が検知される（Ｓ２００）と、ＥＣＵ６２は図示しないメモリに異常に関する情報の書き込みを行う（Ｓ２０２）。尚、燃料電池１２の異常検知は、図示しないセンサによって水素ガスの漏洩や燃料電池１２の過昇温などを検出することによって行われる。
【００５９】
次いで、ＥＣＵ６２は、ブレーカースイッチのアーム６４ａを「ＯＮ」位置から「ＯＦＦ」位置に強制的に切り換える（Ｓ２０４）。これにより、アーム６４ａの変位が円柱部材７６と長孔６４ｂを介してダイヤルスイッチ７０に伝達され、ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置に戻されると共に、燃料供給用手動バルブ４８が閉弁されて第２の流路３４ｂが閉鎖される（Ｓ２０６）。また、ＥＣＵ６２の動作が停止される（Ｓ２０８）と共に、各電磁バルブ４４，４６，５４やエアブロワ２２といった補機類の運転が停止され（Ｓ２１０，Ｓ２１２）、よって燃料電池１２の運転が停止される（Ｓ２１４）。
【００６０】
このように、この発明の第１実施例に係る燃料電池の起動装置にあっては、燃料供給用の第１および第２の電磁バルブ４４，４６をバイパスする第２の流路３４ｂと、第２の流路３４ｂに配置された燃料供給用手動バルブ４８と、操作者に手動で操作されて燃料供給用手動バルブ４８を開閉させるダイヤルスイッチ７０と、第１および第２の電磁バルブ４４，４６の動作を制御するＥＣＵ６２を燃料電池１２に電気的に接続し、燃料電池１２が発生した電力をＥＣＵ６２に動作電源として供給する出力回路６０と、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０を導通または遮断するブレーカースイッチ６４と、ダイヤルスイッチ７０の動作をブレーカースイッチ６４に伝達する動作伝達機構（円柱部材７６と長孔６４ｂ）とを備えるようにしたので、ダイヤルスイッチ７０を操作することによって燃料供給用手動バルブ４８を開弁し、燃料電池１２に水素ガスを供給して発電を開始させることができると共に、燃料電池１２が発生した電力をＥＣＵ６２に動作電源として供給すべく、出力回路６０に配置されたブレーカースイッチ６４を動作させることができる。このため、バッテリなどの外部電源を使用することなく燃料電池１２を起動することができ、よって発電ユニット１０の容積や重量を低減することができる。
【００６１】
特に、燃料供給用手動バルブ４８の開閉を行うダイヤルスイッチ７０の動作を動作伝達機構を介してブレーカースイッチ６４に伝達し、よってダイヤルスイッチ７０を操作することによってブレーカースイッチ６４を動作させるようにしたので、操作者は一つの操作部（ダイヤルスイッチ７０）を操作することによって燃料電池１２とＥＣＵ６２を起動させることができ、よって燃料電池１２の起動操作を簡易化することができる。
【００６２】
また、ダイヤルスイッチ７０が燃料供給用手動バルブ４８を開弁する方向に操作されたとき（ダイヤルスイッチ７０が「起動」位置とされたとき）、ブレーカースイッチ６４を出力回路６０が導通される方向に動作させるようにしたので、１回の操作で燃料電池１２とＥＣＵ６２を起動させることができ、よって燃料電池１２とＥＣＵ６２の起動操作をより簡易化することができる。
【００６３】
また、ダイヤルスイッチ７０が燃料供給用手動バルブ４８を閉弁する方向に操作されたとき（ダイヤルスイッチ７０が「停止」位置とされたとき）、ブレーカースイッチ６４を出力回路６０が遮断される方向に動作させるようにしたので、１回の操作で燃料電池１２とＥＣＵ６２の運転を停止させることができ、よって燃料電池１２の運転停止操作を簡易化することができる。
【００６４】
さらに、ＥＣＵ６２によってブレーカースイッチ６４が強制的に「ＯＦＦ」させられたとき、ダイヤルスイッチ７０が燃料供給用手動バルブ４８を閉弁する方向に動作させられるようにしたので、異常時などに燃料電池１２とＥＣＵ６２の運転を迅速かつ確実に停止させることができる。
【実施例２】
【００６５】
次いで、この発明の第２実施例に係る燃料電池の起動装置について説明する。
【００６６】
図１０は、第２実施例に係る燃料電池の起動装置を示す、図１と同様な概略図である。
【００６７】
第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、図１０に示すように、第２実施例にあっては、パージ系５０に第３の電磁バルブ５４をバイパスする第６の流路（パージバイパス路）１００を設けると共に、第６の流路１００の途中にパージ用手動バルブ１０２を配置するようにした。そして、燃料供給用手動バルブ４８２とブレーカースイッチ６４とパージ用手動バルブ１０２をユニット化し、１つの操作部を操作することによってそれらを動作させるようにした。
【００６８】
図１１は、燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２の拡大断面図である。
【００６９】
図１１に示すように、パージ用手動バルブ１０２は、ボディ１０２Ａの内部に配置されたバルブ１０２ａと、バルブシート１０２ｂと、バルブ１０２ａをバルブシート１０２ｂに向けて付勢するバネ１０２ｃと、バルブ１０２ａに設けられたシャフト１０２ｄとからなる。
【００７０】
また、燃料供給用手動バルブ４８２は、ボディ４８２Ａの内部に配置されたバルブ４８２ａと、バルブシート４８２ｂと、バルブ４８２ａをバルブシート４８２ｂに向けて付勢するバネ４８２ｃと、バルブ４８２ａに設けられた第１のシャフト４８２ｄと第２のシャフト４８２ｅとからなる。
【００７１】
燃料供給用手動バルブ４８２の近傍には、操作者によって操作されて燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２の開閉を行うダイヤルスイッチ（操作部）７０２が設けられる。ダイヤルスイッチ７０２は、ボディ７０２Ａに回動自在に支持される。
【００７２】
ダイヤルスイッチ７０２には、ボディ７０２Ａの内方へと突出したシャフト７０２ａと、ボディ７０２Ａの外方へと突出した把持部７０２ｂが設けられる。また、ダイヤルスイッチ７０２は、シャフト７０２ａの軸線方向に変位自在とされる。
【００７３】
燃料供給用手動バルブ４８２とダイヤルスイッチ７０２の間には、ピストン７２２が配置される。ピストン７２２は、ボディ７２２Ａの内部に収容されると共に、バネ７２２ａによってダイヤルスイッチのシャフト７０２ａに向けて付勢される。
【００７４】
ダイヤルスイッチ７０２に設けられたシャフト７０２ａには、ピストン７２２の一端が近接配置される。また、ピストン７２２の一端には、ダイヤフラム７４２を介して燃料供給用手動バルブの第１のシャフト４８２ｄが近接配置される。さらに、燃料供給用手動バルブの第２のシャフト４８２ｅには、ダイヤフラム１０６を介してパージ用手動バルブのシャフト１０２ｄが近接配置される。
【００７５】
尚、ピストン７２２とシャフト４８２ｄ，４８２ｅ，１０２ｄは、軸線方向が全て一致させられると共に、かかる軸線方向に変位自在とされる。
【００７６】
また、図示は省略するが、ダイヤルスイッチ７０２には第１実施例と同様に「停止」と「起動」の２つのポジションが設けられ、把持部７０２ｂを把持して回動させることにより、それらの中のいずれかのポジションを選択可能とされる。
【００７７】
また、ダイヤルスイッチ７０２には、第１実施例と同様に、動作伝達機構（円柱部材と長孔６４ｂ）を介してブレーカースイッチ６４が接続される。
【００７８】
図１２は、ダイヤルスイッチ７０２が押圧されたときの燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２を示す拡大断面図である。
【００７９】
図１２に示すように、ダイヤルスイッチ７０２が前記した軸線方向に押圧されると、ダイヤルスイッチ７０２に設けられたシャフト７０２ａがピストン７２２を押圧し、よってピストン７２２が変位させられる。ピストン７２２の変位は、ダイヤフラム７４２を介して燃料供給用手動バルブの第１のシャフト４８２ｄに伝達され、バルブ４８２ａを変位（開弁）させる。ピストン７２２の変位は、さらにバルブ４８２ａに設けられた第２のシャフト４８２ｅとダイヤフラム１０６を介してパージ用手動バルブのシャフト１０２ｄに伝達され、バルブ１０２ａを変位（開弁）させる。即ち、パージ用手動バルブ１０２は、燃料供給用手動バルブ４８２の開弁動作に連動して開弁させられる。
【００８０】
一方、ダイヤルスイッチ７０２の押圧が解除されたときは、バルブ１０２ａ、バルブ４８２ａおよびピストン７２２がそれぞれバネ１０２ｃ，４８２ｃ，７２２ａの付勢力によって初期位置に復帰させられ、よって燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２が閉弁させられる。即ち、パージ用手動バルブ１０２は、燃料供給用手動バルブ４８２の閉弁動作に連動して閉弁させられる。
【００８１】
また、ダイヤルスイッチ７０２を押圧している、していないに関わらず、ダイヤルスイッチ７０２を回動させて「起動」あるいは「停止」のいずれかのポジションを選択することにより、第１実施例と同様にブレーカースイッチのアーム６４ａの位置を「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の間で切り換えることができる。
【００８２】
次いで、第２実施例に係る燃料電池の起動動作について説明する。図１３は、その動作を示すフロー・チャートである。
【００８３】
図１３に示すように、先ず、ダイヤルスイッチ７０２を押圧すると共に、回動させて「起動」位置を選択する（Ｓ３００）。これにより、燃料供給用手動バルブ４８２が開弁されて第２の流路３４ｂが開放し、燃料電池１２に水素ガスの供給が開始される（Ｓ３０２）と共に、パージ用手動バルブ１０２が開弁されて第６の流路１００が開放し、燃料電池１２内の滞留物がパージされる（Ｓ３０４）。また、ブレーカースイッチ６４のアーム６４ａが「ＯＮ」位置に切り換えられ、燃料電池１２とＥＣＵ６２の間の出力回路６０が導通される（Ｓ３０６）。
【００８４】
Ｓ３０４のパージ動作について図１０を参照して詳説すると、パージ用手動バルブ１０２が開弁されて第６の流路１００が開放されることで、燃料電池１２の燃料極に滞留した滞留物は、第４の流路３４ｄ、エジェクタ４０、第６の流路１００を介して外部に排出される。
【００８５】
図１３フロー・チャートの説明に戻ると、燃料電池１２に水素ガスが供給されることにより、燃料電池１２が起動して発電を開始する（Ｓ３０８）。燃料電池１２が発生した電力は、ＥＣＵ６２に動作電源として供給され、よってＥＣＵ６２が起動させられる（Ｓ３１０）。起動させられたＥＣＵ６２は、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を開弁させて第１の流路３４ａを開放する（Ｓ３１２）と共に、その他の補機（エアブロワ２２）も起動させる（Ｓ３１４）。そして、ＥＣＵ６２は、外部機器への電力供給の準備が整ったことを操作者に報知する（Ｓ３１６）。
【００８６】
ここで、ＥＣＵ６２が起動して各電磁バルブの開閉が可能となれば、必ずしも燃料供給用手動バルブ４８２を開弁しておく必要はない。また、パージ用手動バルブ１０２は、外部への水素ガスの排出を防止するために閉弁することが望ましい。従って、外部機器への電力供給の準備が整ったことを報知された操作者は、ダイヤルスイッチ７０２の押圧を解除し（Ｓ３１８）、燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２を閉弁させる（Ｓ３２０，Ｓ３２２）。これにより、燃料電池１２は、第１実施例で述べたのと同様な通常運転へと移行される（Ｓ３２４）。
【００８７】
尚、残余の構成は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００８８】
このように、この発明の第２実施例に係る燃料電池の起動装置にあっては、パージ用の第３の電磁バルブ５４をバイパスする第６の流路１００と、第６の流路１００に配置されたパージ用手動バルブ１０２を備えると共に、パージ用手動バルブ１０２が、燃料供給用手動バルブ４８２の開弁動作に連動して開弁するようにしたので、燃料電池１２の起動操作と同時にパージを実行することができ、よって燃料電池１２の起動性を向上させることができる。
【００８９】
また、ダイヤルスイッチ７０２を押圧することによって燃料供給用手動バルブ４８２とパージ用手動バルブ１０２を開弁させると共に、ダイヤルスイッチ７０２を回動させることによってブレーカースイッチ６４を動作させるようにしたので、第１実施例と同様に、操作者は一つの操作部（ダイヤルスイッチ７０２）を操作することによって燃料電池１２とＥＣＵ６２を起動させることができ、よって燃料電池１２の起動操作を簡易化することができる。
【００９０】
以上の如く、この発明の第１および第２実施例にあっては、燃料電池（１２）の燃料供給路（第１の流路３４ａ）に配置されて前記燃料電池に供給される燃料ガスを調量する燃料供給用電磁バルブ（第１および第２の電磁バルブ４４，４６）と、前記燃料供給用電磁バルブの動作を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ６２）とを備えた燃料電池の起動装置において、前記燃料供給用電磁バルブをバイパスする燃料供給バイパス路（第２の流路３４ｂ）と、前記燃料供給バイパス路に配置された燃料供給用手動バルブ（４８，４８２）と、操作者に手動で操作されて前記燃料供給用手動バルブを開閉させる操作部（ダイヤルスイッチ７０，７０２）と、前記燃料電池と前記電子制御ユニットを電気的に接続して前記燃料電池が発生した電力を前記電子制御ユニットに動作電源として供給する電気回路（出力回路６０）と、前記電気回路に配置されて前記電気回路を導通または遮断するスイッチ（ブレーカースイッチ６４）と、および前記操作部を前記スイッチに接続して前記操作部の動作を前記スイッチに伝達する動作伝達機構（円柱部材７６と長孔６４ｂ）とを備えるように構成した。
【００９１】
また、第１実施例にあっては、前記動作伝達機構は、前記操作部（７０）が前記燃料供給用手動バルブ（４８）を開弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が導通される方向に動作させるように構成した。
【００９２】
また、第１実施例にあっては、前記動作伝達機構は、前記操作部（７０）が前記燃料供給用手動バルブ（４８）を閉弁する方向に操作されたとき、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に動作させるように構成した。
【００９３】
また、第１実施例にあっては、さらに、前記スイッチを前記電気回路が遮断される方向に強制的に動作させる強制遮断手段（ＥＣＵ６２、図９フロー・チャートのＳ２０４）を備えると共に、前記動作伝達機構は、前記スイッチが前記電気回路を遮断する方向に強制的に動作させられたとき、前記操作部（７０）を前記燃料供給用手動バルブ（４８）が閉弁する方向に動作させるように構成した。
【００９４】
また、第２実施例にあっては、さらに、前記燃料電池に接続されたパージ流路（第５の流路（５２）と、前記パージ流路に配置されると共に、前記電子制御ユニットによって動作が制御されるパージ用電磁バルブ（第３の電磁バルブ５４）と、前記パージ用電磁バルブをバイパスするパージバイパス路（第６の流路１００）と、および前記パージバイパス路に配置されたパージ用手動バルブ（１０２）とを備えると共に、前記パージ用手動バルブが、前記燃料供給用手動バルブ（４８２）の開弁動作に連動して開弁されるように構成した。
【００９５】
尚、上記において、操作部としてダイヤルスイッチ７０，７０２を例に挙げたが、他の方式であっても良い。また、動作伝達機構として円柱部材７６と長孔６４ｂを例に挙げたが、リンク機構などを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明の第１実施例に係る燃料電池の起動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に示す燃料供給用手動バルブの拡大断面図である。
【図３】図２に示すダイヤルスイッチの正面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図１に示す燃料供給用手動バルブの図２と同様な拡大断面図である。
【図６】図４と同様な図２のIV−IV線断面図である。
【図７】図１に示す燃料電池の起動動作を示すフロー・チャートである。
【図８】図１に示す燃料電池の運転停止動作を示すフロー・チャートである。
【図９】図１に示す燃料電池の異常停止動作を示すフロー・チャートである。
【図１０】この発明の第２実施例に係る燃料電池の起動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１１】図１０に示す燃料供給用手動バルブとパージ用手動バルブの拡大断面図である。
【図１２】図１０に示す燃料供給用手動バルブとパージ用手動バルブの図１１と同様な拡大断面図である。
【図１３】図１０に示す燃料電池の起動動作を示すフロー・チャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１２      燃料電池
３４ａ    第１の流路（燃料供給路）
３４ｂ    第２の流路（燃料供給バイパス路）
４４      第１の電磁バルブ（燃料供給電磁バルブ）
４６      第２の電磁バルブ（燃料供給用電磁バルブ）
４８      燃料供給用手動バルブ
４８２    燃料供給用手動バルブ
５２      第５の流路（パージ流路）
５４      第３の電磁バルブ（パージ用電磁バルブ）
６０      出力回路（電気回路）
６２      ＥＣＵ（電子制御ユニット。強制遮断手段）
６４      ブレーカースイッチ（スイッチ）
６４ｂ    長孔（動作伝達機構）
７０      ダイヤルスイッチ（操作部）
７０２    ダイヤルスイッチ（操作部）
７６      円柱部材（動作伝達機構）
１００    第６の流路（パージバイパス路）
１０２    パージ用手動バルブ
【図１】
2005322495.tif 000003
【図２】
2005322495.tif 000004
【図３】
2005322495.tif 000005
【図４】
2005322495.tif 000006
【図５】
2005322495.tif 000007
【図６】
2005322495.tif 000008
【図７】
2005322495.tif 000009
【図８】
2005322495.tif 000010
【図９】
2005322495.tif 000011
【図１０】
2005322495.tif 000012
【図１１】
2005322495.tif 000013
【図１２】
2005322495.tif 000014
【図１３】
2005322495.tif 000015