(57)【要約】【課題】  発電効率を向上できる、燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システム１００は、セルスタック１０２、セルスタック１０２のカソード１０４ｃに空気を供給するためのエアポンプ１４８、セルスタック１０２とエアポンプ１４８との間に設けられる防錆用バルブ１５８、および燃料電池システム１００を制御するコントローラ１５６を備える。防錆用バルブ１５８は、弁軸１７６ａ、弁板１７６ｂおよび係合子１７６ｃを含む弁１７６と、係合子１７６ｃに係合する規制部材１７８と、規制部材１７８を移動させるソレノイド１６６とを含む。流路の開状態および流路の閉状態を維持するために、コントローラ１５６はソレノイド１６６を制御し、係合子１７６ｃに規制部材１７８を係合させる。【選択図】      図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池、
前記燃料電池に接続される流路に気体を流通させるためのポンプ、
前記流路が閉となるように前記流路に設けられ前記ポンプの駆動に伴う前記気体の流通によって前記流路が開となる方向に揺動する弁、
前記弁に係合することによって前記弁の揺動を規制する規制部材、
前記規制部材を移動させるための駆動手段、および
前記流路が開であるときに前記規制部材を前記弁に係合させるために前記駆動手段を制御する制御手段を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記ポンプは前記燃料電池の上流側に設けられ、
前記弁は前記燃料電池と前記ポンプとの間で前記流路に設けられ、
前記制御手段はさらに、前記流路が閉であるときに前記規制部材を前記弁に係合させるために前記駆動手段を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
直接メタノール型燃料電池システムである、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池は、メタノール水溶液が供給されるアノードと、白金を含む触媒が設けられ前記ポンプの駆動によって空気が供給されるカソードとを含み、
前記メタノール水溶液を収容する水溶液タンク、および
前記水溶液タンク内の気化したメタノールを含む気体を前記空気に混入させるために前記弁と前記カソードとの間で前記流路に接続される混入用流路をさらに含む、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記ポンプはルーツブロア型ポンプである、請求項２から４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記流路が閉となる方向に前記弁を付勢するための付勢部材をさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記駆動手段は、直線運動するプランジャを含むソレノイドである、請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記規制部材と前記プランジャとを連結する連結部材をさらに含む、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記弁は、前記流路を開閉する弁板と、前記弁板を前記流路に揺動可能に配置する弁軸と、前記弁軸に偏心して設けられる係合子とを含み、
前記規制部材は前記係合子に係合する、請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の燃料電池システムを搭載した輸送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システムに関し、より特定的には、弁を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、燃料電池システムの流路に弁を設けることが開示されている。特許文献１の燃料電池システムでは、ポンプの駆動に伴う空気の押圧によって弁が揺動し流路が開となり、ポンプの停止後に重力によって弁が揺動し流路が閉となる。
【特許文献１】特開２００２−２１６８２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の燃料電池システムでは、空気の押圧によって流路の開状態を維持するので、重力によって閉じようとする弁がポンプによって送り出される空気の抵抗となり、ポンプの負担が大きくなる。このために、ポンプの消費電力が大きくなり、燃料電池システムの発電効率が悪くなるという問題があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、発電効率を向上できる、燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の燃料電池システムは、燃料電池、燃料電池に接続される流路に気体を流通させるためのポンプ、流路が閉となるように流路に設けられポンプの駆動に伴う気体の流通によって流路が開となる方向に揺動する弁、弁に係合することによって弁の揺動を規制する規制部材、規制部材を移動させるための駆動手段、および流路が開であるときに規制部材を弁に係合させるために駆動手段を制御する制御手段を備える。
【０００６】
請求項２に記載の燃料電池システムは、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、ポンプは燃料電池の上流側に設けられ、弁は燃料電池とポンプとの間で流路に設けられ、制御手段はさらに、流路が閉であるときに規制部材を弁に係合させるために駆動手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の燃料電池システムは、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、直接メタノール型燃料電池システムであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の燃料電池システムは、請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、燃料電池は、メタノール水溶液が供給されるアノードと、白金を含む触媒が設けられポンプの駆動によって空気が供給されるカソードとを含み、メタノール水溶液を収容する水溶液タンク、および水溶液タンク内の気化したメタノールを含む気体を空気に混入させるために弁とカソードとの間で流路に接続される混入用流路をさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の燃料電池システムは、請求項２から４のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、ポンプはルーツブロア型ポンプであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の燃料電池システムは、請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、流路が閉となる方向に弁を付勢するための付勢部材をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の燃料電池システムは、請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、駆動手段は、直線運動するプランジャを含むソレノイドであることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の燃料電池システムは、請求項７に記載の燃料電池システムにおいて、規制部材とプランジャとを連結する連結部材をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の燃料電池システムは、請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、弁は、流路を開閉する弁板と、弁板を流路に揺動可能に配置する弁軸と、弁軸に偏心して設けられる係合子とを含み、規制部材は係合子に係合することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の輸送機器は、請求項１から９のいずれかに記載の燃料電池システムを搭載したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の燃料電池システムでは、制御手段が駆動手段を制御することによって、流路が開であるときに規制部材を移動させて規制部材を弁に係合させる。つまり、開いている弁の揺動を規制部材によって規制し、流路の開状態を維持する。したがって、気体の押圧によって流路の開状態を維持する場合に比べ、ポンプの圧力を小さくでき、ポンプの負担を低減できる。ひいては、ポンプの消費電力を抑えることができ、発電効率を向上できる。
【００１６】
請求項２に記載の燃料電池システムでは、制御手段が駆動手段を制御することによって、流路が閉であるときに規制部材を移動させて規制部材を弁に係合させる。つまり、閉じている弁の揺動を規制部材によって規制し、流路の閉状態を維持する。これによって、燃料電池と燃料電池の上流側に設けられるポンプとを確実に遮断できる。したがって、蒸気の逆流を防止でき、蒸気の侵入によってポンプ内部が錆びて故障することを防止できる。
【００１７】
メタノールを改質せずにダイレクトに発電に利用する直接メタノール型燃料電池システムでは、アノードからのクロスオーバーによってカソードに大量の蒸気が発生する。このために、直接メタノール型燃料電池システムでは、ポンプの停止後に蒸気がポンプに逆流しやすい。請求項３に記載の燃料電池システムでは、燃料電池とポンプとを確実に遮断できるので、直接メタノール型であってもポンプの故障を防止できる。
【００１８】
近年、直接メタノール型燃料電池システムにおいて水溶液タンク内の気化したメタノールをカソードに与え白金を含む触媒によって無害にする技術が提案されている。この場合、ポンプの停止後に気化したメタノールもポンプに逆流するおそれがあり、さらにポンプが故障しやすくなる。請求項４に記載の燃料電池システムでは、燃料電池とポンプとを確実に遮断できるので、水溶液タンク内の気化したメタノールをカソードに与える構成であってもポンプの故障を防止できる。
【００１９】
ルーツブロア型ポンプでは、寸法精度を保つために内部に表面処理（防錆処理）がなされないことが多く、内部への蒸気の侵入によって特に錆が発生しやすく故障しやすい。請求項５に記載の燃料電池システムでは、燃料電池とポンプとを確実に遮断できるので、錆びやすいルーツブロア型ポンプであっても故障を防止できる。
【００２０】
請求項６に記載の燃料電池システムでは、付勢部材によって流路が閉となる方向に弁が付勢されるので、弁の配置態様に拘わらず流路を隙間なく塞ぐことができ、ポンプへの蒸気の逆流をより確実に防止できる。
【００２１】
請求項７に記載の燃料電池システムでは、プランジャを直線運動させるソレノイドが駆動手段として用いられる。このようなソレノイドを駆動手段として用いることによって、規制部材を簡単に直線的に移動させることができ、構成を簡単にできる。
【００２２】
請求項８に記載の燃料電池システムでは、規制部材とソレノイドのプランジャとを連結部材を介して連結することによって、プランジャを流路外に配置できる。これによって、プランジャに錆が発生することを防止でき、ソレノイドの故障を防止できる。
【００２３】
請求項９に記載の燃料電池システムでは、弁軸に設けられる係合子に規制部材を係合させることによって、規制部材の移動量を小さくできる。したがって、駆動手段の消費エネルギーを小さくでき、発電効率をより一層向上できる。
【００２４】
通常、輸送機器は移動に伴って振動するので、弁の状態を維持することが難しい。この発明の燃料電池システムは、弁の状態を確実に維持できるので、請求項１０に記載するように輸送機器に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、発電効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
ここでは、この発明の燃料電池システムを輸送機器の一例である自動二輪車１０に搭載した場合について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、自動二輪車１０のシートにドライバがそのハンドル２４に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
【００２７】
自動二輪車１０は、車体１１と燃料電池システム１００とを備えている。
図１〜図７を参照して、車体１１は車体フレーム１２を含む。車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４から後方へ斜め下方に延びる縦断面Ｉ字型のフロントフレーム１６と、フロントフレーム１６の後端部に連結されかつ自動二輪車１０の中央部下側から後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム１８と、リヤフレーム１８の上端部に取り付けられるシートレール２０とを備えている。フロントフレーム１６の後端部はリヤフレーム１８の中央部よりもやや下端部寄りの位置に接続され、フロントフレーム１６およびリヤフレーム１８全体で側面視略Ｙ字状を呈している。
【００２８】
フロントフレーム１６は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材１６ａと、それぞれ板状部材１６ａの上端縁および下端縁に形成されかつ後方へ斜め下方に延び左右方向に幅を有するフランジ部１６ｂおよび１６ｃと、板状部材１６ａの両表面に突設される補強リブ１６ｄと、後端部に設けられたとえばボルト等によってリヤフレーム１８が連結される連結部１６ｅとを備えている。補強リブ１６ｄは、フランジ部１６ｂおよび１６ｃと共に板状部材１６ａの両表面を区画して、後述する燃料電池システム１００の構成部品を収納する収納スペースを形成している。
【００２９】
一方、図３に示すように、リヤフレーム１８は、一対の板状フレーム１８ａ，１８ｂを備えている。板状フレーム１８ａおよび１８ｂは、それぞれ自動二輪車１０の中央部下側から後方へ斜め上方に延びかつ前後方向に幅を有し、フロントフレーム１６の連結部１６ｅを挟むように対向配置されている。
【００３０】
図１に示すように、ヘッドパイプ１４内には、車体方向変更用のステアリング軸２２が回動自在に挿通されている。ステアリング軸２２の上端にはハンドル２４が固定されたハンドル支持部２６が取り付けられており、ハンドル２４の両端にはグリップ２８が取り付けられている。右側のグリップ２８は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００３１】
ハンドル支持部２６のハンドル２４の前方には表示操作部３０が配置されている。表示操作部３０は、電動モータ６０（後述）の各種データを計測表示するためのメータ３０ａ、走行状態等の各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成された表示部３０ｂ、および各種情報入力用の入力部３０ｃ等が一体化されたものである。ハンドル支持部２６における表示操作部３０の下方には、ヘッドランプ３２が固定されており、ヘッドランプ３２の左右両側には、フラッシャランプ３４がそれぞれ設けられている。
【００３２】
また、ステアリング軸２２の下端には左右一対のフロントフォーク３６が取り付けられており、フロントフォーク３６それぞれの下端には、前輪３８が前車軸４０を介して取り付けられている。前輪３８は、フロントフォーク３６によって緩衝懸架された状態で前車軸４０によって回転自在に軸支されている。
【００３３】
一方、板状フレーム１８ａおよび１８ｂの上端部には、フレーム状のシートレール２０が取り付けられている。シートレール２０は、板状フレーム１８ａおよび１８ｂの上端部にたとえば溶接によって固設され、略前後方向に配設されている。シートレール２０上には図示しないシートが開閉自在に設けられている。シートレール２０の後端部には取り付けブラケット４２が固設されており、取り付けブラケット４２にはテールランプ４４および左右一対のフラッシャランプ４６がそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
また、板状フレーム１８ａと１８ｂとの間かつ板状フレーム１８ａおよび１８ｂの下端部後寄りの位置には、リヤアーム４８がピボット軸５０を介して揺動自在に支持されている。リヤアーム４８の後端部４８ａには駆動輪である後輪５２が回転自在に軸支されており、リヤアーム４８および後輪５２は、図示しないリヤクッションによってリヤフレーム１８に対して緩衝懸架されている。
【００３５】
さらに、板状フレーム１８ａおよび１８ｂの下端部前側には、リヤフレーム１８から左右方向に突出するようにフットレスト取付用バー５４が固定され、フットレスト取付用バー５４には図示しないフットレストが取り付けられる。フットレスト取付用バー５４の後側には、メインスタンド５６が回動可能にリヤアーム４８に支持されており、メインスタンド５６は、リターンスプリング５８によって閉じ側に付勢されている。
【００３６】
リヤアーム４８の後端部４８ａよりも内側には、後輪５２に連結されかつ後輪５２を回転駆動させるためのアキシャルギャップ型の電動モータ６０と、電動モータ６０に電気的に接続される駆動ユニット６２とが配設されている。駆動ユニット６２は、電動モータ６０の回転駆動を制御するためのコントローラ６４を含む。
【００３７】
このような車体１１には、車体フレーム１２に沿って燃料電池システム１００が搭載されている。燃料電池システム１００は、電動モータ６０やその他の構成部品を駆動するための電気エネルギーを生成する。
【００３８】
以下、燃料電池システム１００について説明する。
燃料電池システム１００は、メタノール（メタノール水溶液）を改質せずにダイレクトに発電に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
【００３９】
燃料電池システム１００は、フロントフレーム１６の下側に配置される燃料電池セルスタック（以下、単にセルスタックという）１０２を含む。
図８および図９に示すように、セルスタック１０２は、メタノールに基づく水素と酸素との電気化学反応によって電気エネルギーを生成することができる燃料電池（燃料電池セル）１０４をセパレータ１０６を挟んで複数個積層（スタック）して構成されている。セルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４は、固体高分子膜等から構成される電解質（電解質膜）１０４ａと、電解質１０４ａを挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１０４ｂおよびカソード（空気極）１０４ｃとを含む。アノード１０４ｂおよびカソード１０４ｃの電解質１０４ａ側にはそれぞれ、白金を含む触媒層（白金触媒層）が設けられる。
【００４０】
図４等に示すように、セルスタック１０２はスキッド１０８上に載せられ、スキッド１０８はフロントフレーム１６のフランジ部１６ｃから吊されるステースタック１１０によって支持されている。
【００４１】
図６に示すように、フロントフレーム１６の下側かつセルスタック１０２の上側には、水溶液用のラジエータ１１２と気液分離用のラジエータ１１４とが配置されている。ラジエータ１１２と１１４とは一体的に構成され、その前面が車両の前方やや下向きに配置され、前面に対して直交するように設けられる複数の板状のフィン（図示せず）を有する。このようなラジエータ１１２および１１４は、走行時に風を十分に受けることができる。
【００４２】
図６等に示すように、ラジエータ１１２は、旋回するように形成されるラジエータパイプ１１６を含む。ラジエータパイプ１１６は、ステンレス等からなる直線状パイプとＵ字状の継手パイプとを溶接することによって、ラジエータ入口１１８ａ（図５参照）からラジエータ出口１１８ｂ（図３参照）までの１本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ１１２の裏面側にはラジエータパイプ１１６と対向するようにラジエータ冷却用のファン１２０が設けられている。
【００４３】
同様に、ラジエータ１１４は、それぞれ蛇行するように形成される２本のラジエータパイプ１２２を含む。各ラジエータパイプ１２２は、ステンレス等からなる直線状パイプとＵ字状の継手パイプとを溶接することによって、ラジエータ入口１２４ａ（図３参照）からラジエータ出口１２４ｂ（図３参照）までの１本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ１１４の裏面側にはラジエータパイプ１２２と対向するようにラジエータ冷却用のファン１２６が設けられている。
【００４４】
図１〜図７に戻り主に図３を参照して、フロントフレーム１６の後側には、上方から順に燃料タンク１２８、水溶液タンク１３０および水タンク１３２が配置されている。燃料タンク１２８、水溶液タンク１３０および水タンク１３２は、たとえばＰＥ（ポリエチレン）ブロー成型によって得られる。
【００４５】
燃料タンク１２８は、シートレール２０の下側に配置され、シートレール２０の後端部に取り付けられている。燃料タンク１２８は、セルスタック１０２の電気化学反応の燃料となる高濃度（たとえば、メタノールを約５０ｗｔ％含む）のメタノール燃料（高濃度メタノール水溶液）を収容している。燃料タンク１２８はその上面に蓋１２８ａを備え、蓋１２８ａを取り外してメタノール燃料が供給される。
【００４６】
また、水溶液タンク１３０は、燃料タンク１２８の下側に配置され、リヤフレーム１８に取り付けられている。水溶液タンク１３０は、燃料タンク１２８からのメタノール燃料をセルスタック１０２の電気化学反応に適した濃度（たとえば、メタノールを約３ｗｔ％含む）に希釈したメタノール水溶液を収容している。
【００４７】
燃料タンク１２８にはレベルセンサ１２９が装着され、燃料タンク１２８内のメタノール燃料の液面の高さが検出される。水溶液タンク１３０にはレベルセンサ１３１が装着され、水溶液タンク１３０内のメタノール水溶液の液面の高さが検出される。レベルセンサ１２９，１３１で液面高さを検出することによって、タンク内の液量を検出できる。水溶液タンク１３０内の液面は、たとえば図４においてＡで示す範囲内にコントロールされる。
【００４８】
水タンク１３２は、リヤフレーム１８の板状フレーム１８ａおよび１８ｂ間かつセルスタック１０２の後側に配置される。
【００４９】
また、燃料タンク１２８の前側かつフロントフレーム１６のフランジ部１６ｂの上側には、二次電池１３４が配置されている。二次電池１３４は、セルスタック１０２で生成された電気エネルギーを蓄え、コントローラ１５６（後述）の指令に応じて電気エネルギーを対応する電気構成部品に供給する。たとえば、二次電池１３４は、補機類や駆動ユニット６２に電気エネルギーを供給する。
【００５０】
二次電池１３４の上側かつシートレール２０の下側には、燃料ポンプ１３６、測定用バルブ１３８が配置されている。また、水溶液タンク１３０の上側にはキャッチタンク１４０が配置されている。
【００５１】
キャッチタンク１４０はその上面に蓋１４０ａを備え、たとえば燃料電池システム１００を一度も起動したことがない状態（水溶液タンク１３０が空の状態）において、蓋１４０ａを取り外してメタノール水溶液が供給される。キャッチタンク１４０は、たとえばＰＥ（ポリエチレン）ブロー成型によって得られる。
【００５２】
また、フロントフレーム１６とセルスタック１０２とラジエータ１１２，１１４とによって囲まれた空間には、エアフィルタ１４２が配置され、エアフィルタ１４２の後側斜め下側には水溶液フィルタ１４４が配置されている。
【００５３】
また、図４に示すように、フロントフレーム１６の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ１４６およびエアポンプ１４８が収納されている。図１１および図１２をも参照して、エアポンプ１４８は、ルーツブロア型ポンプからなり、ポンプケース１４８ａとポンプケース１４８ａ内に収納される２つの略まゆ状の回転子１４８ｂとを含む。ポンプケース１４８ａと２つの回転子１４８ｂとは、たとえばアルミニウム等の金属からなる。２つの回転子１４８ｂは、モータ１４８ｃによって駆動され、噛み合うような位置関係を保ちつつも接触することなく回転する。これによって、加圧された空気が送り出される。一般に、ルーツブロア型のエアポンプ１４８では、寸法精度を保つために、ポンプケース１４８ａの内周面および２つの回転子１４８ｂの外周面に表面処理（防錆処理）がなされないことが多い。このためにエアポンプ１４８では、蒸気が侵入すると内部に錆が発生し、故障の原因となる。エアポンプ１４８の左側には、エアチャンバ１５０が配置されている。
【００５４】
さらに、図５に示すように、フロントフレーム１６の右側の収納スペースには、前方から順にメインスイッチ１５２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４、コントローラ１５６、防錆用バルブ１５８および水ポンプ１６０が配置される。なお、メインスイッチ１５２はフロントフレーム１６の収納スペースを右側から左側に貫通するように設けられている。セルスタック１０２の前面にはホーン１６２が設けられている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４は電圧を２４Ｖから１２Ｖに変換し、変換された１２Ｖの電圧によってファン１２０，１２６が駆動される。
【００５５】
このように配置される燃料電池システム１００の配管について、図４〜図７および図１０を参照して説明する。
燃料タンク１２８と燃料ポンプ１３６とはパイプＰ１によって連通され、燃料ポンプ１３６と水溶液タンク１３０とはパイプＰ２によって連通されている。パイプＰ１は、燃料タンク１２８の左側面下端部と燃料ポンプ１３６の左側面下端部とを結び、パイプＰ２は、燃料ポンプ１３６の左側面下端部と水溶液タンク１３０の左側面下端部とを結ぶ。燃料ポンプ１３６を駆動させることによって、燃料タンク１２８内のメタノール燃料がパイプＰ１，Ｐ２を介して水溶液タンク１３０に与えられる。
【００５６】
水溶液タンク１３０と水溶液ポンプ１４６とはパイプＰ３によって連通され、水溶液ポンプ１４６と水溶液フィルタ１４４とはパイプＰ４によって連通され、水溶液フィルタ１４４とセルスタック１０２とはパイプＰ５によって連通されている。パイプＰ３は、水溶液タンク１３０の左側面下隅部と水溶液ポンプ１４６の後部とを結び、パイプＰ４は、水溶液ポンプ１４６の後部と水溶液フィルタ１４４の左側面とを結び、パイプＰ５は、水溶液フィルタ１４４の右側面とセルスタック１０２の前面右下隅部に位置するアノード入口Ｉ１とを結ぶ。水溶液ポンプ１４６を駆動させることによって、水溶液タンク１３０からのメタノール水溶液が、パイプＰ３側からパイプＰ４側へと送り出され、水溶液フィルタ１４４で不純物が除去された後、パイプＰ５を介してセルスタック１０２に与えられる。
【００５７】
セルスタック１０２と水溶液用のラジエータ１１２とはパイプＰ６によって連通され、ラジエータ１１２と水溶液タンク１３０とはパイプＰ７によって連通されている。パイプＰ６は、セルスタック１０２の後面左上隅部に位置するアノード出口Ｉ２とラジエータ１１２の下面右側端部から引き出されるラジエータパイプ１１６のラジエータ入口１１８ａ（図５参照）とを結び、パイプＰ７は、ラジエータ１１２の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出されるラジエータパイプ１１６のラジエータ出口１１８ｂ（図３参照）と水溶液タンク１３０の左側面上隅部とを結ぶ。セルスタック１０２から排出される未反応メタノール水溶液および二酸化炭素は、パイプＰ６を介してラジエータ１１２に与えられ温度が下げられ、パイプＰ７を介して水溶液タンク１３０に戻される。これによって水溶液タンク１３０内のメタノール水溶液の温度を下げることができる。
上述したパイプＰ１〜Ｐ７は主として燃料の流路となる。
【００５８】
また、エアフィルタ１４２とエアチャンバ１５０とはパイプＰ８によって連通され、エアチャンバ１５０とエアポンプ１４８とはパイプＰ９によって連通され、エアポンプ１４８と防錆用バルブ１５８とはパイプＰ１０によって接続され、防錆用バルブ１５８とセルスタック１０２とはパイプＰ１１によって接続されている。パイプＰ８は、エアフィルタ１４２の後部とエアチャンバ１５０の中央部よりもやや前方寄りの位置とを結び、パイプＰ９は、エアチャンバ１５０の中央部の下側とエアポンプ１４８の後部左側面とを結び、パイプＰ１０は、板状部材１６ａの左側に位置するエアポンプ１４８の後部右側面と板状部材１６ａの右側に位置する防錆用バルブ１５８とを結び、パイプＰ１１は、防錆用バルブ１５８とセルスタック１０２の後面右上端部に位置するカソード入口Ｉ３とを結ぶ。
【００５９】
燃料電池システム１００の運転時には、エアポンプ１４８の駆動に伴って防錆用バルブ１５８が開き、酸素を含む空気が外部から吸入される。吸入された空気は、エアフィルタ１４２で浄化された後、パイプＰ８、エアチャンバ１５０およびパイプＰ９を介してエアポンプ１４８に流入し、さらに、パイプＰ１０、防錆用バルブ１５８およびパイプＰ１１を介してセルスタック１０２に与えられる。防錆用バルブ１５８は、エアポンプ１４８の停止に伴って閉じられる。これによって、エアポンプ１４８への蒸気（水蒸気および気化したメタノール等）の逆流を防ぎエアポンプ１４８の錆を防止する。
【００６０】
ここで図１１、図１３および図１４を参照して、防錆用バルブ１５８について詳しく説明する。
図１１に示すように、防錆用バルブ１５８は、エアポンプ１４８の右側に配置され、パイプＰ１０を介してエアポンプ１４８に接続される。防錆用バルブ１５８は、略立方体状の筐体１６４と筐体１６４に取り付けられる円柱状のソレノイド１６６を含む。
【００６１】
図１３および図１４に示すように、筐体１６４は、後面開口の筐体１６８と前面開口の筐体１７０とで板状のガスケット１７２を挟み、筐体１６８と１７０とを複数のボルトで連結することによって構成されている。筐体１６８および１７０はそれぞれ、錆びに強いたとえばＳＵＳ３０４等からなる。
【００６２】
駆動手段であるソレノイド１６６は、上下に直線運動するプランジャ１６６ａを含み、板状の取付部材１７４を介して筐体１７０の上面に取り付けられている。ソレノイド１６６はいわゆるプル型のソレノイドであり、プランジャ１６６ａの動作はコントローラ１５６によって制御される。具体的に、プランジャ１６６ａは、ソレノイド１６６への通電によって下方に移動され、ソレノイド１６６への通電停止によって元の位置に復帰する（上方に移動する）。
【００６３】
図１３に示すように、筐体１６８の左側面には円筒部１６８ａが設けられ、筐体１６８の右側面には円筒部１６８ｂが設けられている。円筒部１６８ａにはパイプＰ１０が接続され、円筒部１６８ｂにはパイプＰ１１が接続される（図１１参照）。したがって、エアポンプ１４８によって送り出された空気は、円筒部１６８ａを介して筐体１６４内に導入され、円筒部１６８ｂを介して筐体１６４内から排出される。
【００６４】
また、筐体１６４内には弁１７６および規制部材１７８が配置されている。弁１７６は、その一方端部が筐体１６８の前方側の壁に回転可能に取り付けられる弁軸１７６ａと、弁軸１７６ａの外周面に設けられ防錆用バルブ１５８を開閉するための弁板１７６ｂと、弁軸１７６ａの他方端部近傍に取り付けられる係合子１７６ｃとを含む。弁１７６は、たとえばＳＵＳ３０４等からなる。
【００６５】
弁板１７６ｂは、エアポンプ１４８が停止している状態で円筒部１６８ａの開口部を塞ぐように配置されている。また、弁板１７６ｂの円筒部１６８ａ側の主面には、円筒部１６８ａの開口部を隙間なく塞ぐためのＯリング１７９（図１４において破線で示す）が取り付けられている。係合子１７６ｃは、楕円状（カム状）に形成され、弁軸１７６ａに偏心して設けられる。
【００６６】
また、弁軸１７６ａには、係合子１７６ｃよりも後側の位置にトーションばね１８０が設けられている。トーションばね１８０は、係合子１７６ｃに固定される端部から弁軸１７６ａの外周面に巻き付くように延びた後、筐体１７０の天板に接するように左側から右側に直線状に延びる。このようなトーションばね１８０は、弁板１７６ｂを閉じ側（円筒部１６８ａ側）に付勢するための付勢部材として機能する。トーションばね１８０の弾力は、たとえば、エアポンプ１４８の出力が９０％以上（空気の流量が６５Ｌ／ｍｉｎ）となったときに弁板１７６ｂが開き側（円筒部１６８ｂ側）に揺動するように設定されている。
【００６７】
規制部材１７８は、蒸気に触れても腐食しにくいたとえばエチレンプロピレンゴムやテフロン（登録商標）等からなり、上端部を一部斜めに切り欠いた円柱状に形成されている。図１４に示すように、規制部材１７８は筐体１７０を下方から貫通するように配置され、規制部材１７８の下端部は連結部材１８２を介してソレノイド１６６のプランジャ１６６ａに連結されている。したがって、規制部材１７８はプランジャ１６６ａの上下動に伴って上下に移動する。筐体１７０の底面には、規制部材１７８の外周面に密着するＯリング１８３が設けられる。これによって、筐体１６４内の空気が外部に漏れることはない。
【００６８】
なお、図１４にはソレノイド１６６に通電されていない状態、つまり規制部材１７８の位置が最も高い状態が示されている。この状態では、規制部材１７８の上面と係合子１７６ｃの側面とが接し、弁軸１７６ａの回転ひいては弁板１７６ｂの揺動が規制される。
【００６９】
また、筐体１７０の右側面には、開閉状態を検出するための開閉センサ１８４が取り付けられている。開閉センサ１８４は、たとえば、バリアブルリラクタンス方式に構成され、係合子１７６ｃの回転による磁界の変化を信号としてコントローラ１５６に入力する。これによって、弁板１７６ｂの位置ひいては流路の開閉状態を検出できる。
【００７０】
図４〜図７および図１０に戻って、セルスタック１０２と気液分離用のラジエータ１１４とは２本のパイプＰ１２によって連通され、ラジエータ１１４と水タンク１３２とは２本のパイプＰ１３によって連通され、水タンク１３２にはパイプ（排気管）Ｐ１４が設けられている。各パイプＰ１２は、セルスタック１０２の前面左下隅部に位置するカソード出口Ｉ４とラジエータ１１４の下面左側端部から引き出される各ラジエータパイプ１２２の入口１２４ａ（図３参照）とを結び、各パイプＰ１３は、ラジエータ１１４の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出される各ラジエータパイプ１２２の出口１２４ｂ（図３参照）と水タンク１３２の前面上部とを結び、パイプＰ１４は、水タンク１３２の後面上部に接続され、一旦上昇しその後下降するようにくの字状に形成されている。セルスタック１０２のカソード出口Ｉ４から排出される水分（水および水蒸気）や二酸化炭素を含む排気は、パイプＰ１２を介してラジエータ１１４に与えられ、水蒸気が液化される。ラジエータ１１４からの排気は、パイプＰ１３を介して水と共に水タンク１３２に与えられ、パイプＰ１４を介して外部に排出される。
【００７１】
上述したパイプＰ８〜Ｐ１４は、主として排気の流路となる。パイプＰ８〜Ｐ１４の材質としては、蒸気に触れても腐食しにくいたとえばエチレンプロピレンゴムやテフロン（登録商標）等が用いられる。
【００７２】
さらに、水タンク１３２と水ポンプ１６０とはパイプＰ１５によって連通され、水ポンプ１６０と水溶液タンク１３０とはパイプＰ１６によって連通されている。パイプＰ１５は、水タンク１３２の右側面下端部と水ポンプ１６０の中央部とを結び、パイプＰ１６は、水ポンプ１６０の中央部と水溶液タンク１３０の左側面上隅部とを結ぶ。水ポンプ１６０を駆動させることによって、水タンク１３２内の水がパイプＰ１５，１６を介して水溶液タンク１３０に戻される。
上述したパイプＰ１５，Ｐ１６は水の流路となる。
【００７３】
また、パイプＰ４には、水溶液ポンプ１４６によって送り出されパイプＰ４を流れるメタノール水溶液の一部が流入するように、パイプＰ１７が接続される。図４に示すように、パイプＰ１７には、パイプＰ１７内でメタノール濃度を測定するための超音波センサ１８６が取り付けられている。超音波センサ１８６は、流入したメタノール水溶液のメタノール濃度（メタノール水溶液におけるメタノールの割合）に応じて超音波の伝播速度が変化することを利用してパイプＰ１７内のメタノール水溶液のメタノール濃度を測定するために用いられる。
【００７４】
図４に示すように、濃度センサである超音波センサ１８６は、超音波を発生させる発信部１８６ａと超音波を検出する受信部１８６ｂとを有する。発信部１８６ａは、パイプＰ４に介挿される。発信部１８６ａにはパイプＰ１７の始端が接続され、パイプＰ１７にはメタノール水溶液が導入される。受信部１８６ｂは、パイプＰ１７の終端に接続され二次電池１３４の左側面に配置される。超音波センサ１８６では、発信部１８６ａで超音波を発生させ、受信部１８６ｂで超音波を受信する。コントローラ１５６は、発信部１８６ａでの超音波の発生開始から受信部１８６ｂでの超音波の受信までの時間に基づいてパイプＰ１７内のメタノール水溶液のメタノール濃度を検出する。
【００７５】
受信部１８６ｂと測定用バルブ１３８とはパイプＰ１８によって連通されている。また、測定用バルブ１３８と水溶液タンク１３０とはパイプＰ１９によって連通されている。パイプＰ１８は、受信部１８６ｂの上面と測定用バルブ１３８の左側面とを結び、パイプＰ１９は、測定用バルブ１３８の右側面と水溶液タンク１３０の上面とを結ぶ。
上述したパイプＰ１７〜Ｐ１９は主として濃度測定用の流路となる。
【００７６】
さらに、水溶液タンク１３０とキャッチタンク１４０とはパイプＰ２０によって連通され、キャッチタンク１４０と水溶液タンク１３０とはパイプＰ２１によって連通される。パイプＰ２０は、水溶液タンク１３０の左側面上隅部とキャッチタンク１４０の左側面上隅部とを結び、パイプＰ２１は、キャッチタンク１４０の下端部と水溶液タンク１３０の左側面下隅部とを結ぶ。水溶液タンク１３０内にある気体（主に、二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２０を介してキャッチタンク１４０に与えられる。気化したメタノールと水蒸気とはキャッチタンク１４０で冷却、液化された後、パイプＰ２１を介して水溶液タンク１３０に戻される。
【００７７】
また、キャッチタンク１４０の左側面上端部寄りの位置にはパイプＰ２２が接続されており、パイプＰ２２はパイプＰ１１に接続されている。キャッチタンク１４０内の気体（二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２２を介してパイプＰ１１の空気に混入され、セルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃに与えられる。
上述したパイプＰ２０〜Ｐ２２は主として燃料処理のための混入用の流路となる。
【００７８】
このような燃料電池システム１００は、メインスイッチ１５２をオンすることによって起動され、制御手段であるコントローラ１５６によって制御され、二次電池１３４によって電気エネルギーが補完される。
【００７９】
ついで、このような燃料電池システム１００の電気的構成について、図１５を参照して説明する。
燃料電池システム１００のコントローラ１５６は、必要な演算を行い燃料電池システム１００の動作を制御するためのＣＰＵ１８８、ＣＰＵ１８８にクロックを与えるクロック回路１９０、燃料電池システム１００の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納するための、たとえばＥＥＰＲＯＭからなるメモリ１９２、燃料電池システム１００の誤動作を防ぐためのリセットＩＣ１９４、外部機器と接続するためのインターフェイス回路１９６、自動二輪車１０を駆動する電動モータ６０にセルスタック１０２を接続するための電気回路１９８における電圧を検出するための電圧検出回路２００、電気回路１９８を流れる電流を検出するための電流検出回路２０２、電気回路１９８を開閉するためのＯＮ／ＯＦＦ回路２０４、電気回路１９８の過電圧を防止するための電圧保護回路２０６、電気回路１９８に設けられるダイオード２０８、および電気回路１９８に所定の電圧を供給するための電源回路２１０を含む。
【００８０】
このようなコントローラ１５６のＣＰＵ１８８には、レベルセンサ１２９〜１３３、開閉センサ１８４および超音波センサ１８６からの検出信号が入力される。また、ＣＰＵ１８８には、転倒の有無を検知する転倒スイッチ１９６からの検知信号や、電源をオンオフするためのメインスイッチ１５２からの入力信号や、各種設定や情報入力のための入力部３０ｃからの信号が与えられる。
【００８１】
メモリ１９２には、図１６および図１７に示す動作を実行するためのプログラムや、各種演算データ等が格納される。
【００８２】
また、ＣＰＵ１８８によって、燃料ポンプ１３６、水溶液ポンプ１４６、エアポンプ１４８、水ポンプ１６０、冷却用ファン１２０，１２６、検出用バルブ１３８および防錆用バルブ１５８等の補機類が制御される。さらに、ＣＰＵ１８８によって、各種情報を表示し自動二輪車の搭乗者に各種情報を報知するための表示部３０ｂが制御される。
【００８３】
また、セルスタック１０２には二次電池１３４および駆動ユニット６２が接続される。二次電池１３４および駆動ユニット６２は電動モータ６０に接続される。二次電池１３４は、セルスタック１０２からの出力を補完するものであり、セルスタック１０２からの電気エネルギーによって充電され、その放電によって電動モータ６０や補機類に電気エネルギーを与える。
【００８４】
電動モータ６０には、電動モータ６０の各種データを計測するためのメータ３０ａが接続され、メータ３０ａによって計測されたデータや電動モータ６０の状況は、インターフェイス回路１９８を介してＣＰＵ１８８に与えられる。
【００８５】
ついで、燃料電池システム１００の運転時の主要動作について説明する。
燃料電池システム１００は、メインスイッチ１５２がオンされることを契機として、水溶液ポンプ１４６やエアポンプ１４８等の補機類を駆動し、運転を開始する。
【００８６】
水溶液ポンプ１４６の駆動によって、水溶液タンク１３０に収容されるメタノール水溶液が、パイプＰ３側からパイプＰ４側へと送り出され、水溶液フィルタ１４４に供給される。そして、水溶液フィルタ１４４で不純物等が除去されたメタノール水溶液は、パイプＰ５、アノード入口Ｉ１を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂにダイレクトに供給される。
【００８７】
一方、エアポンプ１４８の駆動によってエアフィルタ１４２から吸入された空気（エア）は、パイプＰ８を介してエアチャンバ１５０に流入することによって消音される。そして、吸入された空気およびエアチャンバ１５０に与えられたキャッチタンク１４０からの気体が、パイプＰ９〜Ｐ１１、カソード入口Ｉ３を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃに供給される。
【００８８】
各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質１０４ａを介してカソード１０４ｃに流入し、そのカソード１０４ｃ側に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水（水蒸気）および電気エネルギーが生成される。つまり、セルスタック１０２において発電が行われる。生成された電気エネルギーは、二次電池１３４に送られて蓄えられると共に、自動二輪車１０の走行駆動等に利用される。
【００８９】
一方、各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂで生成された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、上記電気化学反応によって発生する熱によって温度上昇し（たとえば約６５℃〜７０℃となる）、未反応メタノール水溶液の一部は気化される。二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、セルスタック１０２のアノード出口Ｉ２を介して水溶液用のラジエータ１１２内に流入し、ラジエータパイプ１１６を流れる間にファン１２０によって冷却される（たとえば約４０℃となる）。冷却された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、パイプＰ７を介して水溶液タンク１３０に戻される。
【００９０】
一方、各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック１０２のカソード出口Ｉ４から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口Ｉ４から排出された水蒸気の一部は、ラジエータ１１４で冷却され露点を下げることによって液化される。ラジエータ１１４による水蒸気の液化動作は、ファン１２６を動作させることによって行われる。カソード出口Ｉ４からの水は、水蒸気を含む排気（未反応の空気）と共にパイプＰ１２，ラジエータ１１４およびパイプＰ１３を介して水タンク１３２内に導入される。
【００９１】
また、各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃでは、キャッチタンク１４０からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソード１０４ｃに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と反応して無害な水（水蒸気）と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水（水蒸気）と二酸化炭素とは、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１４を介して水タンク１３２に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃに移動した水（水蒸気）が、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１４を介して水タンク１３２に与えられる。
【００９２】
水タンク１３２に回収された水は、水ポンプ１６０の駆動によってパイプＰ１５，Ｐ１６を介して水溶液タンク１３０に適宜還流され、メタノール水溶液の水として利用される。
【００９３】
ついで、図１６〜図１８を参照して、燃料電池システム１００における防錆用バルブ１５８の制御動作について詳しく説明する。なお、図１８においては理解を容易にするために、防錆用バルブ１５８の筐体１６８、弁１７６、規制部材１７８およびＯリング１７９のみを示す。
【００９４】
まず、図１６と図１８とを参照して、流路を開とする場合の防錆用バルブ１５８の制御動作について説明する。
まず、エアポンプ１４８の駆動前に、コントローラ１５６によって弁板１７６ｂが閉じているか否かが判断される（ステップＳ１）。そして、開閉センサ１８４からの信号に基づいて弁板１７６ｂが閉じていると判断された場合、ソレノイド１６６への通電が開始される（ステップＳ３）。
【００９５】
ステップＳ３では、プランジャ１６６ａ（図１３および図１４参照）ひいては規制部材１７８が下方に移動し、規制部材１７８の位置が図１８（ａ）から図１８（ｂ）に示すように変更される。これによって、規制部材１７８が係合子１７６ｃから離れ、弁１７６が解放され、円筒部１６８ａの開口部を塞ぐ弁板１７６ｂが揺動可能になる。
【００９６】
つづいてエアポンプ１４８が駆動され（ステップＳ５）、開き側に揺動するように弁板１７６ｂが空気の押圧を受ける。そして、ステップＳ７で所定時間（たとえば１０秒）が経過するまでに、空気の押圧によって弁板１７６ｂが図１８（ｃ）に示すように揺動すれば（ステップＳ９がＹＥＳ）、ソレノイド１６６への通電が停止される（ステップＳ１１）。
【００９７】
ソレノイド１６６への通電が停止されると、プランジャ１６６ａひいては規制部材１７８が上方に復帰し、図１８（ｄ）に示すように、規制部材１７８が再び係合子１７６ｃに係合する。そして、規制部材１７８が最も高い位置に復帰すると、図１８（ｅ）に示す状態になる。図１８（ｅ）に示す状態では、係合子１７６ｃが規制部材１７８によって押し上げられ、弁板１７６ｂと筐体１６８の天板とが略平行になる。つまり、規制部材１７８によって弁板１７６ｂを完全に開いた状態が維持される。その後、防錆用バルブ１５８の制御動作が終了される。
【００９８】
一方、ステップＳ１において弁板１７６ｂが開いている場合、凍結等によって弁１７６が固着しているものとして別のエラー処理（ステップＳ１３）に移り、その後、防錆用バルブ１５８の制御動作が終了される。また、ステップＳ７において所定時間が経過しても弁板１７６ｂが閉じている場合も、エアポンプ１４８が停止され（ステップＳ１５）、ソレノイド１６６への通電が停止され（ステップＳ１７）、ステップＳ１３に移る。
【００９９】
ついで、図１７と図１８とを参照して、流路を閉とする場合の防錆用バルブ１５８の制御動作について説明する。
まず、発電停止等によってエアポンプ１４８が停止されると（ステップＳ２１）、ソレノイド１６６への通電が開始される（ステップＳ２３）。これによって、図１８（ｅ）に示す状態から規制部材１７８が下方に移動する。このとき、弁板１７６ｂは、空気の押圧を受けていないので、トーションばね１８０（図１３および図１４参照）の弾力および重力によって閉じ側に揺動し、図１８（ｂ）に示す状態になる。
【０１００】
その後、所定時間（たとえば３秒）が経過すれば（ステップＳ２５）、ソレノイド１６６への通電が停止される（ステップＳ２７）。これによって規制部材１７８が上方に復帰し、図１８（ａ）に示す状態になり、規制部材１７８によって弁板１７６ｂを完全に閉じた状態が維持される。その後、防錆用バルブ１５８の制御動作が終了される。
【０１０１】
なお、図１６において、ステップＳ３とＳ５とを逆の順で行ってもよい。ステップＳ１５とＳ１７とについても同様である。また、図１７において、ステップＳ２１とＳ２３とを逆の順で行ってもよい。
【０１０２】
このような燃料電池システム１００によれば、コントローラ１５６がソレノイド１６６を制御することによって、流路が開であるときに規制部材１７８を移動させ規制部材１７８を係合子１７６ｃに係合させる。つまり、開いている弁板１７６ｂの揺動を規制部材１７８によって規制し、流路の開状態を維持する。したがって、空気の押圧によって流路の開状態を維持する場合に比べ、エアポンプ１４８の吐出圧力を小さくでき、エアポンプ１４８の負担を低減できる。ひいては、エアポンプ１４８の消費電力を抑えることができ、発電効率を向上できる。
【０１０３】
また、コントローラ１５６がソレノイド１６６を制御することによって、流路が閉であるときに規制部材１７８を移動させ規制部材１７８を係合子１７６ｃに係合させる。つまり、閉じている弁板１７６ｂの揺動を規制部材１７８によって規制し、流路の閉状態を維持する。これによって、セルスタック１０２とセルスタック１０２の上流側に設けられるエアポンプ１４８とを確実に遮断できる。このように、蒸気の逆流を確実に防止できるので、蒸気の侵入によって内部に錆が発生しやすく故障しやすいルーツブロア型のエアポンプ１４８であっても故障を防止できる。
【０１０４】
セルスタック１０２とエアポンプ１４８とを確実に遮断できるので、メタノールおよび水のクロスオーバーによってカソード１０４ｃに大量の蒸気が発し、かつ、カソード１０４ｃに気化したメタノールが与えられる燃料電池システム１００であっても、エアポンプ１４８の故障を防止できる。
【０１０５】
トーションばね１８０によって流路が閉となる方向に弁１７６が付勢されるので、防錆用バルブ１５８の配置態様に拘わらず円筒部１６８ａの開口部を隙間なく塞ぐことができ、蒸気のエアポンプ１４８への逆流をより確実に防止できる。
【０１０６】
ソレノイド１６６を用いることによって、規制部材１７８を簡単に直線的に移動させることができ、防錆用バルブ１５８の構成を簡単にできる。
【０１０７】
規制部材１７８とプランジャ１６６ａとを連結部材１８２を介して連結することによって、プランジャ１６６ａを筐体１６４の外に配置できる。これによって、プランジャ１６６ａに錆が発生することを防止でき、ソレノイド１６６の故障を防止できる。
【０１０８】
係合子１７６ｃに規制部材１７８を係合させることによって、弁板１７６ｂに規制部材１７８を係合させる場合と比べて規制部材１７８ひいてはプランジャ１６６ａの移動量を小さくできる。したがって、ソレノイド１６６の消費電力を小さくでき、発電効率をより一層向上できる。
【０１０９】
また、プル型のソレノイド１６６を用い、弁板１７６ｂが開くときおよび弁板１７６ｂが閉じるときにのみソレノイド１６６に通電しソレノイド１６６を駆動させることによって、ソレノイド１６６の消費電力を抑えることができ、発電効率をより一層向上できる。
【０１１０】
この発明の燃料電池システム１００は、弁１７６の状態を確実に維持できるので、走行に伴う振動によって弁１７６の状態を維持することが難しい自動二輪車１０に好適に用いられる。
【０１１１】
なお、上述の実施形態では、流路の開状態および流路の閉状態を維持する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば流路の開状態のみを維持するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上述の実施形態では、プル型のソレノイド１６６を用いる場合について説明したが、この発明はこれに限定しない。ソレノイド１６６として、たとえば通電停止後もプランジャの位置が変化しない自己保持型のソレノイドを用いてもよい。さらに、上述の実施形態では、駆動手段としてソレノイド１６６を用いる場合について説明したが、この発明はこれに限定されず、駆動手段としてたとえばモータ等の任意のアクチュエータを用いることができる。
【０１１３】
また、上述の実施形態では、連結部材１８２を介して規制部材１７８とプランジャ１６６ａとを連結する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえばソレノイドのプランジャを規制部材として用いてもよい。
【０１１４】
また、上述の実施形態では防錆用バルブ１５８をカソード入口Ｉ３の上流側に設ける場合について説明したが、弁の位置および数は任意に設定できる。たとえば、防錆用バルブ１５８をカソード出口Ｉ４の下流側に設けてもよい。
【０１１５】
さらに、この発明の燃料電池システムは、自動二輪車だけではなく、自動車、船舶等の任意の輸送機器に好適に用いることができる。
【０１１６】
上述の実施形態では、燃料としてメタノールを、燃料水溶液としてメタノール水溶液を用いたが、これに限定されず、燃料としてエタノール等のアルコール系燃料、燃料水溶液としてエタノール水溶液等のアルコール系水溶液を用いてもよい。
【０１１７】
この発明は、水素ガスを燃料として燃料電池に供給する水素型の燃料電池システムや改質器搭載タイプの燃料電池システムにも適用できる。また、この発明は、小型の据え付けタイプの燃料電池システムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】この発明に係る自動二輪車を示す左側面図である。
【図２】自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め前方からみた斜視図である。
【図３】自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め後方からみた斜視図である。
【図４】燃料電池システムの配管状態を示す左側面図である。
【図５】燃料電池システムの配管状態を示す右側面図である。
【図６】燃料電池システムの配管状態を左斜め前方からみた斜視図である。
【図７】燃料電池システムの配管状態を右斜め前方からみた斜視図である。
【図８】燃料電池セルスタックを示す図解図である。
【図９】燃料電池セルを示す図解図である。
【図１０】燃料電池システムの配管を示すシステム図である。
【図１１】エアポンプと防錆用バルブとを右斜め後方からみた斜視図である。
【図１２】エアポンプの一例を示す図解図である。
【図１３】防錆用バルブの分解斜視図である。
【図１４】防錆用バルブの断面図解図である。
【図１５】燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】流路を開とする場合の防錆用バルブの制御動作を示すフロー図である。
【図１７】流路を閉とする場合の防錆用バルブの制御動作を示すフロー図である。
【図１８】弁と規制部材との位置関係を示す図解図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０      自動二輪車
１００      燃料電池システム
１０２      燃料電池セルスタック
１０４ｂ      アノード
１０４ｃ      カソード
１３０      水溶液タンク
１４８      エアポンプ
１５６      コントローラ
１５８      防錆用バルブ
１６６      ソレノイド
１６６ａ      プランジャ
１７６      弁
１７６ａ      弁軸
１７６ｂ      弁板
１７６ｃ      係合子
１７８      規制部材
１８０      トーションばね
１８２      連結部材
Ｐ１〜Ｐ２２      パイプ
【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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【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】
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【図１８】
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