(57)【要約】【課題】  燃料電池スタックで消費される燃料ガスの消費量が減少する場合における２つの減圧弁間の圧力の過度の上昇を抑制することのできる技術を提供する。【解決手段】  燃料ガス供給装置は、燃料電池スタックに供給される燃料ガスが通るガス通路と、ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、第２の減圧弁の下流側の目標圧力の値を、燃料電池スタックで消費される燃料ガスの消費量に応じた値に設定する設定部と、消費量が所定量以上減少する場合に、第２の減圧弁の目標圧力の値を、減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する変更部と、を備える。【選択図】  図４
2007048693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
前記第２の減圧弁の下流側の目標圧力の値を、前記燃料電池で消費される燃料ガスの消費量に応じた値に設定する設定部と、
前記燃料電池で消費される燃料ガスの量が所定量以上減少する場合に、前記第２の減圧弁の目標圧力の値を、前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する変更部と、
を備えることを特徴とする燃料ガス供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料ガス供給装置であって、さらに、
前記第１の減圧弁と前記第２の減圧弁との間の圧力を検出するための圧力センサを備え、
前記変更部は、
前記第２の減圧弁の目標圧力の値が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更された後に、前記圧力センサで検出される値が第１の閾値以上となった場合には、前記第２の減圧弁の目標圧力の値をさらに増大させる、燃料ガス供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の燃料ガス供給装置であって、さらに、
前記第１の減圧弁と前記第２の減圧弁との間の圧力を検出するための圧力センサを備え、
前記変更部は、
前記第２の減圧弁の目標圧力の値が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更された後に、前記圧力センサで検出される値が第２の閾値以下となった場合には、前記第２の減圧弁の目標圧力の値を低減させる、燃料ガス供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料ガス供給装置であって、
前記変更部が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する際の変更後の値は、前記燃料電池の電解質膜を介してアノード側からカソード側に透過する燃料ガスの漏出量以下の有意な量の燃料ガスが前記燃料電池に流入するように、設定される、燃料ガス供給装置。
【請求項５】
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
前記第２の減圧弁が最も絞られた状態で、前記第２の減圧弁の上流側の燃料ガスを前記第２の減圧弁の下流側に流通させるための流通路と、
を備えることを特徴とする燃料ガス供給装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料ガス供給装置であって、
前記流通路は、前記第２の減圧弁の内部に設けられている、燃料ガス供給装置。
【請求項７】
請求項６記載の燃料ガス供給装置であって、
前記第２の減圧弁は、
略テーパ状の先端部を有するニードル弁と、
前記ニードル弁の前記先端部に対応するシート部と、
を備え、
前記流通路は、前記先端部と前記シート部との少なくとも一方に設けられた凹部または凸部によって、前記先端部と前記シート部との間に形成される、燃料ガス供給装置。
【請求項８】
請求項５記載の燃料ガス供給装置であって、
前記流通路は、前記第２の減圧弁の外部に設けられ、前記第２の減圧弁の上流側と下流側とを接続する接続通路を含む、燃料ガス供給装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載の燃料ガス供給装置であって、
前記流通路は、前記第２の減圧弁が最も絞られた状態で、前記燃料電池の電解質膜を介してアノード側からカソード側に透過する燃料ガスの漏出量以下の有意な量の燃料ガスが前記燃料電池に流入するように、設けられている、燃料ガス供給装置。
【請求項１０】
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
を備え、
前記第２の減圧弁は、前記燃料電池で消費される燃料ガスの消費量が減少する場合に、前記第１の減圧弁が閉状態に設定された後に、閉状態に設定されるように、構成されていることを特徴とする燃料ガス供給装置。
【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、特に、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給系と、燃料電池スタックに酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、を備えている。燃料ガス供給系は、例えば、燃料ガスを高圧で蓄えるタンクと、該タンクと燃料電池スタックとを接続する燃料ガス通路と、を備えている。そして、燃料ガス供給系は、通常、燃料ガス通路の上流側に設けられた第１の減圧弁と下流側に設けられた第２の減圧弁とを備えている。なお、各減圧弁は、その下流側の圧力が目標圧力となるように調整する機能を有する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３１２７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５４５２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１２７７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池スタックで消費される燃料ガス量が急激に減少する場合には、通常、下流側の第２の減圧弁が先に閉じ、上流側の第１の減圧弁が後に閉じる。すなわち、燃料電池スタックで消費される燃料ガス量が急激に減少すると、第２の減圧弁の下流側の圧力が上昇し、この結果、第２の減圧弁が閉じる。また、第２の減圧弁が閉じ始めると、第１の減圧弁の下流側の圧力が上昇し、この結果、第１の減圧弁が閉じる。上記のように、第２の減圧弁が先に閉状態に設定され、第１の減圧弁が後に閉状態に設定される場合には、２つの減圧弁の間の圧力が過度に上昇してしまう。このため、従来の技術では、２つの減圧弁や２つの減圧弁間の通路が破損するおそれがあり、これらの部位の耐圧を向上させる必要があった。
【０００５】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池で消費される燃料ガスの消費量が減少する場合における２つの減圧弁間の圧力の過度の上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
前記第２の減圧弁の下流側の目標圧力の値を、前記燃料電池で消費される燃料ガスの消費量に応じた値に設定する設定部と、
前記燃料電池で消費される燃料ガスの量が所定量以上減少する場合に、前記第２の減圧弁の目標圧力の値を、前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する変更部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
この装置では、燃料ガスの消費量が所定量以上減少すると、第２の減圧弁の目標圧力の値が減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に設定されるため、第２の減圧弁は有意な開度に設定される。この結果、２つの減圧弁の間の燃料ガスは第２の減圧弁を介して下流側の燃料電池に流出するため、２つの減圧弁の間の圧力の過度の上昇を抑制することができる。
【０００８】
上記の装置において、さらに、
前記第１の減圧弁と前記第２の減圧弁との間の圧力を検出するための圧力センサを備え、
前記変更部は、
前記第２の減圧弁の目標圧力の値が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更された後に、前記圧力センサで検出される値が第１の閾値以上となった場合には、前記第２の減圧弁の目標圧力の値をさらに増大させることが好ましい。
【０００９】
こうすれば、２つの減圧弁の間の圧力の過度の上昇を確実に抑制することができる。
【００１０】
上記の装置において、
前記第１の減圧弁と前記第２の減圧弁との間の圧力を検出するための圧力センサを備え、
前記変更部は、
前記第２の減圧弁の目標圧力の値が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更された後に、前記圧力センサで検出される値が第２の閾値以下となった場合には、前記第２の減圧弁の目標圧力の値を低減させることが好ましい。
【００１１】
こうすれば、２つの減圧弁の間の圧力の過度の上昇が抑制された後に、２つの減圧弁の間の燃料ガスが第２の減圧弁を介して下流側の燃料電池に流出しないため、燃料ガスを有効に利用することができる。
【００１２】
上記の装置において、
前記変更部が前記設定部によって設定される前記燃料電池で消費される燃料ガスの減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する際の変更後の値は、前記燃料電池の電解質膜を介してアノード側からカソード側に透過する燃料ガスの漏出量以下の有意な量の燃料ガスが前記燃料電池に流入するように、設定されることが好ましい。
【００１３】
こうすれば、２つの減圧弁の間の燃料ガスが下流側の燃料電池に流入しても、燃料電池内部の燃料ガス量は増大しないため、燃料電池内部の圧力が高まって燃料電池が破損するのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の第２の装置は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
前記第２の減圧弁が最も絞られた状態で、前記第２の減圧弁の上流側の燃料ガスを前記第２の減圧弁の下流側に流通させるための流通路と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
この装置では、燃料ガスの消費量が減少して２つの減圧弁が最も絞られた状態に設定される場合にも、２つの減圧弁の間の燃料ガスは流通路を介して下流側の燃料電池に流出するため、２つの減圧弁の間の圧力の過度の上昇を抑制することができる。
【００１６】
上記の装置において、
前記流通路は、前記第２の減圧弁の内部に設けられていてもよい。
【００１７】
例えば、上記の装置において、
前記第２の減圧弁は、
略テーパ状の先端部を有するニードル弁と、
前記ニードル弁の前記先端部に対応するシート部と、
を備え、
前記流通路は、前記先端部と前記シート部との少なくとも一方に設けられた凹部または凸部によって、前記先端部と前記シート部との間に形成されるようにしてもよい。
【００１８】
あるいは、上記の装置において、
前記流通路は、前記第２の減圧弁の外部に設けられ、前記第２の減圧弁の上流側と下流側とを接続する接続通路を含むようにしてもよい。
【００１９】
上記の装置において、
前記流通路は、前記第２の減圧弁が最も絞られた状態で、前記燃料電池の電解質膜を介してアノード側からカソード側に透過する燃料ガスの漏出量以下の有意な量の燃料ガスが前記燃料電池に流入するように、設けられていることが好ましい。
【００２０】
こうすれば、２つの減圧弁の間の燃料ガスが下流側の燃料電池に流入しても、燃料電池内部の燃料ガス量は増大しないため、燃料電池内部の圧力が高まって燃料電池が破損するのを抑制することができる。
【００２１】
本発明の第３の装置は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
を備え、
前記第２の減圧弁は、前記燃料電池で消費される燃料ガスの消費量が減少する場合に、前記第１の減圧弁が閉状態に設定された後に、閉状態に設定されるように、構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この装置では、第２の減圧弁が閉状態に設定される前に、２つの減圧弁の間の燃料ガスは下流側の燃料電池に流出するため、２つの減圧弁の間の圧力の過度の上昇を抑制することができる。
【００２３】
なお、本発明の第１の装置は、方法の態様でも実現可能である。例えば、本発明の方法は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置における制御方法であって、
前記燃料ガス供給装置は、
前記燃料電池に供給される燃料ガスが通るガス通路と、
前記ガス通路に設けられた第１の減圧弁と、
前記ガス通路に設けられ、前記第１の減圧弁の下流側に配置された第２の減圧弁と、
を備え、
前記方法は、
（ａ）前記第２の減圧弁の下流側の目標圧力の値を、前記燃料電池で消費される燃料ガスの消費量に応じた値に設定する工程と、
（ｂ）前記消費量が所定量以上減少する場合に、前記第２の減圧弁の前記目標圧力の値を、前記減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に変更する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００２４】
なお、この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料ガス供給装置、該燃料ガス供給装置と燃料電池とを備える燃料電池システム、該燃料電池システムを搭載した移動体などの装置、およびこれらの装置における制御方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの全体構成：
Ａ−２．比較例における燃料ガス供給系の動作：
Ａ−３．第１実施例における燃料ガス供給系の動作：
Ａ−４．第１実施例の変形例：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．第２実施例の第１の変形例：
Ｂ−２．第２実施例の第２の変形例：
Ｂ−３．第２実施例の第３の変形例：
Ｂ−４．第２実施例の第４の変形例：
Ｃ．第３実施例：
【００２６】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの全体構成：
図１は、第１実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。なお、この燃料電池システムは、車両に搭載されている。図示するように、燃料電池システムは、燃料電池スタック１００と、燃料ガス供給系２００と、酸化ガス供給系３００と、を備えている。
【００２７】
燃料電池スタック１００は、燃料ガス供給系２００から供給された燃料ガス（水素ガス）と、酸化ガス供給系３００から供給された酸化ガス（空気）と、を使用して、発電する。そして、燃料電池スタック１００に接続された負荷Ｒに電力が供給される。本実施例では、燃料電池スタック１００と負荷Ｒとの間には、負荷Ｒを流れる電流を測定するための電流計１０２が設けられている。
【００２８】
燃料ガス供給系２００は、燃料ガス（水素ガス）を高圧で貯蔵するタンク２１０を備えており、燃料ガスは、燃料ガス通路１２１を介して燃料電池スタック１００に供給される。タンク２１０には、第１の遮断弁２１２が設けられており、第１の遮断弁２１２が開状態に設定されると、燃料ガス通路１２１内に燃料ガスが送出される。燃料ガス通路１２１には、第１の減圧弁２１４と第２の減圧弁２１８とがこの順に設けられている。第１および第２の減圧弁２１４，２１８のそれぞれは、ダイアフラムを備え、その下流側の圧力に応じて開度が機械的に調整される弁である。第１の減圧弁２１４は、その下流側の燃料ガス通路１２１内の圧力が比較的高い第１の目標圧力に等しくなるように、減圧する。第２の減圧弁２１８は、その下流側の燃料ガス通路１２１内の圧力が比較的低い第２の目標圧力に等しくなるように、減圧する。特に、本実施例では、第１の減圧弁２１４の第１の目標圧力は、一定の値に設定されているが、第２の減圧弁２１８の第２の目標圧力は、調整可能である。
【００２９】
なお、以下では、燃料ガス通路１２１のうち、第１の遮断弁２１２と第１の減圧弁２１４との間の部分を、第１の部分通路１２１ａと呼び、第１の減圧弁２１４と第２の減圧弁２１８との間の部分を第２の部分通路１２１ｂと呼び、第２の減圧弁２１８と燃料電池スタック１００との間の部分を第３の部分通路１２１ｃと呼ぶ。
【００３０】
第２の部分通路１２１ｂには、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力（すなわち第１の減圧弁２１４の下流側の圧力）Ｐｂを検出する第１の圧力センサ２２４が設けられている。また、第３の部分通路１２１ｃには、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力（すなわち第２の減圧弁２１８の下流側の圧力）Ｐｃを検出する第２の圧力センサ２２６が設けられている。
【００３１】
酸化ガス供給系３００は、酸化ガス（空気）を送出するブロワ３１０を備えており、酸化ガスは、酸化ガス通路１３１を介して燃料電池スタック１００に供給される。
【００３２】
燃料電池スタック１００から排出された使用済みの燃料オフガスは、燃料オフガス通路１２９を通る。燃料オフガス通路１２９には、第２の遮断弁２６０が設けられている。第２の遮断弁２６０は、間欠的に開状態に設定され、これにより、燃料オフガスが燃料電池スタック１００から排出される。また、燃料電池スタック１００から排出された使用済みの酸化オフガスは、酸化オフガス通路１３９を通る。燃料オフガス通路１２９と酸化オフガス通路１３９とは、下流側で合流しており、燃料オフガスと酸化オフガスとは合流通路１４１内で混合されて大気へ放出される。
【００３３】
燃料電池システムは、さらに、システム全体の動作を制御する制御回路６００を備えている。制御回路６００は、電流計１０２の検出結果と、２つの圧力センサ２２４，２２６の検出結果と、を取得する。また、制御回路６００は、２つの遮断弁２１２，２６０の開閉と、ブロワ３１０の動作と、を制御する。
【００３４】
特に、本実施例の制御回路６００は、燃料電池スタック１００で消費される燃料ガス量に応じて、第２の減圧弁２１８の目標圧力を設定する。具体的には、制御回路６００は、電流計１０２の検出結果に応じて、第２の減圧弁２１８の目標圧力を設定する。例えば、電流計１０２によって検出される出力電流が比較的小さい場合には、燃料電池スタック１００内部での燃料ガスの消費量が比較的小さいため、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力を比較的小さな値に設定する。なお、燃料電池スタック１００の出力電流は、例えば、車両が比較的低い速度で走行している場合に、比較的小さくなる。
【００３５】
また、制御回路６００は、燃料電池スタック１００で消費される燃料ガス量が急激に減少した場合に、第２の減圧弁２１８の目標圧力を調整することによって、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を抑制する。具体的には、制御回路６００は、電流計１０２によって検出される出力電流が急激に減少した場合に、第２の減圧弁２１８の目標圧力を増大させる。なお、燃料電池スタック１００の出力電流は、例えば、車両が急激に減速する場合に、急激に減少する。また、制御回路６００は、第１の圧力センサ２２４によって検出される第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの検出結果を考慮して、第２の減圧弁２１８の目標圧力をさらに増大させることができる。
【００３６】
なお、本実施例における制御回路６００が本発明における設定部に相当すると共に変更部に相当する。また、本実施例における第１の圧力センサ２２４が本発明における圧力センサに相当する。本実施例では、説明の便宜上、第２の圧力センサ２２６が設けられているが、第２の圧力センサ２２６は省略可能である。
【００３７】
Ａ−２．比較例における燃料ガス供給系の動作：
本実施例における燃料ガス供給系２００の動作の説明に先行して、以下では、比較例における燃料ガス供給系２００’（図示せず）の動作について説明する。なお、比較例の燃料ガス供給系２００’は、図１の燃料ガス供給系２００とほぼ同じであるが、第２の減圧弁２１８’（図示せず）が変更されている。具体的には、第１実施例では、第２の減圧弁２１８の目標圧力が制御回路６００によって調整可能であるが、比較例では、第２の減圧弁２１８’（図示せず）の目標圧力は一定の値に設定されており、制御回路６００によって調整不能である。
【００３８】
図２は、比較例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。図２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、燃料電池スタック１００の出力電流と、第２の減圧弁２１８’の開度と、第１の減圧弁２１４の開度と、第２の圧力センサ２２６によって検出される第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃと、第１の圧力センサ２２４によって検出される第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂと、の時間経過に伴う変化を示している。
【００３９】
車両が急激に減速すると、燃料電池スタック１００の出力電流が急激に減少する（図２（ａ））。このとき、燃料電池スタック１００内部では燃料ガスが消費されないため、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃが上昇する（図２（ｄ））。これにより、第２の減圧弁２１８’が次第に閉じ、最終的に閉状態に設定される（図２（ｂ））。また、このとき、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが上昇する（図２（ｅ））。これにより、第１の減圧弁２１４が次第に閉じ、最終的に閉状態に設定される（図２（ｃ））。
【００４０】
燃料電池スタック１００内部には図示しない電解質膜が設けられており、燃料電池スタック１００内部において、燃料ガスは電解質膜を介して燃料ガス側（アノード側）から酸化ガス側（カソード側）に漏れ出す。このため、第２の減圧弁２１８’が閉状態に設定された後、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃは、次第に減少している（図２（ｄ））。
【００４１】
また、第１および第２の減圧弁２１４，２１８’が閉状態に設定されると、第２の部分通路１２１ｂは閉じた空間となるため、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂ（図２（ｅ））はほぼ一定の値で維持される。
【００４２】
図２に示すように、比較例では、第２の減圧弁２１８’が閉状態に設定された後に、第１の減圧弁２１４が閉状態に設定されている。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂは過大になってしまい、第２の部分通路１２１ｂの通路壁や、第１の減圧弁２１４の下流側の機構、第２の減圧弁２１８’の上流側の機構などが破損してしまう恐れがある。
【００４３】
そこで、本実施例では、第２の減圧弁２１８の目標圧力を制御することによって、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を抑制している。
【００４４】
Ａ−３．第１実施例における燃料ガス供給系の動作：
図３は、第１実施例における第２の減圧弁２１８の制御の手順を示すフローチャートである。なお、図３の処理は、例えば、車両が急激に減速するときに実行される。なお、図３の処理の実行期間では、第１の遮断弁２１２は、開状態のまま維持されている。また、本実施例では、図３の処理の実行期間において、第２の遮断弁２６０が閉状態に設定されている場合を想定する。
【００４５】
ステップＳ１０２では、制御回路６００は、電流計１０２の検出値を取得し、所定期間内に燃料電池スタック１００の出力電流が所定量以上減少したか否か、換言すれば、所定期間内に燃料電池スタック１００で消費される燃料ガスの消費量が所定量以上減少したか否かを判断する。なお、車両が減速すると、燃料電池スタック１００の負荷Ｒが減少して、燃料電池スタック１００の出力電流が減少する。このとき、燃料電池スタック１００内部では、燃料ガスの消費量が減少する。この説明から分かるように、本実施例では、燃料電池スタック１００の出力電流を利用して、車両の急激な減速を、換言すれば、燃料ガス消費量の急激な減少を検出している。
【００４６】
ステップＳ１０２において燃料電池スタック１００の出力電流が所定量以上減少したと判断される場合には、ステップＳ１０４に進み、減少していないと判断される場合には、図３の処理が終了する。
【００４７】
ステップＳ１０４では、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔを増大させる。具体的には、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔの値をＰｔ＋ΔＰｔ１に設定し、該設定値を第２の減圧弁２１８に与える。本実施例では、設定値Ｐｔ＋ΔＰｔ１は、所定値Ｐｃ＿ｍａｘ未満の値に設定される。
【００４８】
なお、所定値Ｐｃ＿ｍａｘは、第２の減圧弁２１８よりも下流側において最も耐圧が低い部位を考慮して決定される値である。本実施例では、燃料電池スタック１００の耐圧が最も低いため、この耐圧を考慮して、所定値Ｐｃ＿ｍａｘが予め設定されている。このように、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔが所定の圧力値Ｐｃ＿ｍａｘ未満の値に設定されれば、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃが過度に大きくなり、燃料電池スタック１００が破損してしまうのを抑制することができる。
【００４９】
ステップＳ１０６では、制御回路６００は、第１の圧力センサ２２４によって検出された第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂを取得し、該圧力Ｐｂが第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘ以上であるか否かを判断する。圧力Ｐｂが第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘ未満である場合には、ステップＳ１０６の処理が繰り返し実行される。一方、圧力Ｐｂが第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘ以上である場合には、ステップＳ１０８に進む。なお、第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘは、第２の部分通路１２１ｂの通路壁や、第１の減圧弁２１４の下流側の機構、第２の減圧弁２１８の上流側の機構などの耐圧を考慮して決定される値である。
【００５０】
ステップＳ１０８では、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔをさらに増大させることができるか否かを判断する。具体的には、制御回路６００は、値Ｐｔ＋ΔＰｔ２が所定値Ｐｃ＿ｍａｘ未満の値か否かを判断する。目標圧力Ｐｔをさらに増大させることができると判断される場合（すなわちＰｔ＋ΔＰｔ２＜Ｐｃ＿ｍａｘの場合）には、ステップＳ１１０に進み、目標圧力Ｐｔをさらに増大させることができないと判断される場合（すなわちＰｔ＋ΔＰｔ２≧Ｐｃ＿ｍａｘの場合）には、図３の処理が終了する。
【００５１】
ステップＳ１１０では、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔをさらに増大させる。具体的には、制御回路６００は、目標圧力Ｐｔの値をＰｔ＋ΔＰｔ２に設定し、該設定値を第２の減圧弁２１８に与える。
【００５２】
その後、ステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０６の処理が再度実行される。
【００５３】
図３の処理は、車両が加速すると、換言すれば、燃料電池スタックの出力電流が増大すると、中止される。
【００５４】
なお、ステップＳ１０４，Ｓ１１０における第２の減圧弁２１８の目標圧力の増加量ΔＰｔ１，ΔＰｔ２は、本実施例では、予め定められている。しかしながら、これに代えて、増加量ΔＰｔ１，ΔＰｔ２は、燃料電池スタック１００の出力電流の減少量に応じて変更されてもよい。例えば、出力電流の減少量（絶対値）が比較的大きい場合には、増加量ΔＰｔ１，Ｐｔ２を比較的大きく設定すればよい。また、増加量ΔＰｔ２の値は、通常、増加量ΔＰｔ１の値よりも小さな値に設定されるが、増加量ΔＰｔ１の値と等しい値に設定されていてもよい。
【００５５】
図４は、第１実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。図４は、図３の処理が実行される場合の動作を示している。図４（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、燃料電池スタック１００の出力電流と、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔと、第２の減圧弁２１８の開度と、第１の減圧弁２１４の開度と、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃと、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂと、の時間経過に伴う変化を示している。
【００５６】
なお、図４（ａ），（ｃ）〜（ｆ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｅ）に対応し、図４（ｂ）が追加されている。図４（ａ），（ｄ）は、図２（ａ），（ｃ）と同じである。また、図４（ｃ），（ｅ），（ｆ）には、図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）と同じ曲線が破線で示されている。
【００５７】
車両が急激に減速すると、燃料電池スタック１００の出力電流が所定量ΔＩ以上減少する（図４（ａ））。出力電流が減少すると、燃料電池スタック１００の内部では燃料ガスが消費されないため、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃが上昇する（図４（ｅ））。また、出力電流が減少すると、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔが低減される（図４（ｂ））。これにより、第２の減圧弁２１８の開度は次第に小さく設定される（図４（ｃ））。また、このとき、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂは次第に上昇する（図４（ｆ））。これにより、第１の減圧弁２１４が次第に閉じ、最終的に閉状態に設定される（図４（ｄ））。
【００５８】
本実施例では、出力電流が減少すると、第２の減圧弁２１８の開度は次第に小さく設定されるが、第２の減圧弁２１８は閉状態に設定されない。これは、本実施例では、燃料電池スタック１００の出力電流が所定量ΔＩ以上減少したと判断されたときに、制御回路６００は、図３のステップＳ１０４において、第２の減圧弁２１８の目標圧力ＰｔをΔＰｔ１だけ増大させるためである（（図４（ｂ）））。これにより、本実施例では、第２の減圧弁２１８は閉状態に設定されず、少し開いた状態に設定される。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは、第３の部分通路１２１ｃに流入する。この結果、第１実施例では、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃの変化は比較例よりも小さく、圧力Ｐｃはほぼ一定の値で維持される（図４（ｅ））。また、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの上昇は、比較例よりも抑制される（図４（ｆ））。
【００５９】
図４（ｅ）では、第２の減圧弁２１８の目標圧力ＰｔがΔＰｔ１だけ増大した後、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃは、ほぼ一定の値である。これは、燃料電池スタック１００内に単位時間あたりに流入する燃料ガスの量（流入量）と、燃料電池スタック１００内部の電解質膜を介して燃料ガス側（アノード側）から酸化ガス側（カソード側）に単位時間あたりに漏れ出す燃料ガスの量（漏出量）と、がほぼ等しいためである。上記の流入量は、漏出量以下の有意な量であることが好ましい。こうすれば、燃料電池スタック１００内部の燃料ガス量が増大しないため、燃料電池スタック内部の圧力が高まって燃料電池スタックが破損するのを抑制することができる。特に、流入量は、漏出量以下のできるだけ大きな量であることが好ましい。こうすれば、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの上昇を充分に抑制することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施例では、燃料ガスの消費量が所定量以上減少すると、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔの値が減少後の消費量に対応する値よりも大きな値に設定される。これにより、第２の減圧弁２１８は、閉状態に設定されずに、有意な開度に設定される。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは下流側の燃料電池スタック１００に流出し、この結果、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を抑制することができる。
【００６１】
特に、本実施例では、図３で説明したように、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘ以上となる場合には、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔをさらに増大させ、第２の減圧弁２１８の開度をより大きく設定することができる。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を確実に抑制することができる。
【００６２】
Ａ−４．第１実施例の変形例：
図５は、第１実施例の変形例における第２の減圧弁２１８の制御の手順を示すフローチャートである。図５は、図３とほぼ同じであるが、ステップＳ１１２，Ｓ１１４が追加されている。また、これに伴って、ステップＳ１０６ａ，Ｓ１０８ａが変更されている。
【００６３】
変形例では、ステップＳ１０６ａにおいて、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘ未満であると判断された場合には、ステップＳ１１２に進む。
【００６４】
ステップＳ１１２では、制御回路６００は、ステップＳ１０６で取得した圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎ以下であるか否かを判断する。なお、第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎは、第１の閾値Ｐｂ＿ｍａｘよりも小さな値である。圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎ以下である場合には、ステップＳ１１４に進む。一方、圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎより大きい場合には、ステップＳ１０６に戻る。
【００６５】
ステップＳ１１４では、制御回路６００は、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔを低減させる。なお、このとき、第２の減圧弁２１８の開度は小さくなる。本実施例では、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔは、燃料電池スタック１００の出力電流に対応する値まで低減される。しかしながら、これに代えて、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔは、所定値ΔＰｔ３だけ減少するように設定されてもよい。一般には、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎ以下となった場合に、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔが低減されればよい。
【００６６】
また、変形例では、ステップＳ１０８ａにおいて第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔをさらに増大させることができないと判断される場合（すなわちＰｔ＋ΔＰｔ２≧Ｐｃ＿ｍａｘの場合）には、ステップＳ１０６ａに戻る。
【００６７】
図６は、第１実施例の変形例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。図６は、図５の処理が実行される場合の動作を示している。図６（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ図４（ａ）〜（ｆ）に対応する。図６（ａ），（ｄ）は、図２（ａ），（ｃ）と同じである。また、図６（ｃ），（ｅ），（ｆ）には、図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）と同じ曲線が破線で示されている。なお、図中時刻ｔａまでの動作は、第１実施例と同じである。
【００６８】
第１実施例（図４（ｆ））で説明したように、第２の減圧弁２１８の目標圧力ＰｔがΔＰｔ１だけ増大した後、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは、第３の部分通路１２１ｃに流出するため、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂは次第に減少する（図６（ｆ））。そして、時刻ｔａで圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎ以下となると、制御回路６００は、図５のステップＳ１１２において、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔを、燃料電池スタック１００の出力電流に対応する値まで低減させる（図６（ｂ））。このとき、第２の減圧弁２１８の開度も次第に小さく設定され、最終的に第２の減圧弁２１８は閉状態に設定される（図６（ｃ））。
【００６９】
第２の減圧弁２１８が閉状態に設定されると、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃは、次第に低下する（図６（ｅ））。これは、前述の流入量がほぼゼロとなるためである。
【００７０】
また、第２の減圧弁２１８が閉状態に設定されると、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは流出しない。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂはほぼ一定の値で維持される。
【００７１】
なお、図６では、第２の減圧弁２１８は、最終的に閉状態に設定されているが、これに代えて、僅かな開度に設定されてもよい。
【００７２】
以上説明したように、第１実施例の変形例では、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが第２の閾値Ｐｂ＿ｍｉｎ以下となった場合には、第２の減圧弁２１８の目標圧力Ｐｔが低減される。このため、第２の減圧弁２１８の開度は、小さくなる。これにより、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスが燃料電池スタック１００に流入するのが抑制されるため、燃料電池スタック内部の電解質膜を介して漏れ出す燃料ガスの量を低減させることができ、この結果、燃料ガスを有効に利用することが可能となる。
【００７３】
Ｂ．第２実施例：
図７は、第２実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。図７は、図１とほぼ同じであるが、電流計１０２が省略されている。また、燃料ガス供給系２００Ｂの第２の減圧弁２１８Ｂが変更されている。具体的には、第２の減圧弁２１８Ｂの目標圧力は一定の値に設定されており、制御回路６００によって調整不能である。
【００７４】
図８は、第２実施例における第２の減圧弁２１８Ｂの内部構造を模式的に示す説明図である。図８（Ａ）は、開状態に設定されたときの第２の減圧弁２１８Ｂを示しており、図８（Ｂ）は、閉状態に設定されたときの第２の減圧弁２１８Ｂを示している。
【００７５】
第２の減圧弁２１８Ｂは、図示するように、上部ハウジング４１０と、下部ハウジング４２０と、ダイアフラム４３０と、ニードル弁４４０と、シート部４５０と、上部スプリング４６１と、下部スプリング４６２と、を備えている。
【００７６】
ダイアフラム４３０は、上部ハウジング４１０と下部ハウジング４２０との間に挟まれている。ダイアフラム４３０の上面には、上部スプリング４６１の一端が固定されており、上部スプリング４６１の他端は、上部ハウジング４１０の内側面に固定されている。また、ダイアフラム４３０の下面には、略円柱状の円柱部材４３２の一端が固定されている。円柱部材４３２の他端は、ニードル弁４４０と接触するように設けられているが、ニードル弁４４０には固定されていない。なお、上部ハウジング４１０とダイアフラム４３０とで囲まれた空間Ｓａ内の圧力は、大気圧と等しい。
【００７７】
下部ハウジング４２０には、燃料ガスが流入する流入口４２１と、燃料ガスが流出する流出口４２２と、が設けられている。そして、流入口４２１と流出口４２２との間には、燃料ガスが通る内部通路が形成されている。ニードル弁４４０には、下部スプリング４６２の一端が固定されており、下部スプリング４６２の他端は、下部ハウジング４２０の内側面に固定されている。また、下部ハウジング４２０には、環状のシート部４５０が固定されており、環状のシート部４５０には、ニードル弁４４０の略テーパ状の先端部が接触する。
【００７８】
上部スプリング４６１は、ダイアフラム４３０を図中下方に押圧する。ダイアフラム４３０の下方の空間Ｓｆ内の圧力は、通常、空間Ｓａ内の圧力（大気圧）よりも高く、ダイアフラム４３０を図中上方に押圧する。なお、空間Ｓｆ内の圧力は、第２の減圧弁２１８Ｂの下流側の圧力と等しい。また、下部スプリング４６２は、ニードル弁４４０を図中上方に押圧し、ニードル弁４４０は、円柱部材４３２を介してダイアフラム４３０を図中上方に押圧する。第２の減圧弁２１８Ｂの下流側の目標圧力は、主に、上部スプリング４６１の押圧力によって決定される。
【００７９】
空間Ｓｆ内の圧力が第２の減圧弁２１８Ｂの目標圧力よりも低い場合には、図８（Ａ）に示すように、ニードル弁４４０の先端部とシート部４５０とは接触せず、離れている。このとき、燃料ガスは、ニードル弁４４０とシート部４５０との間に形成される間隙を介して、流通する。
【００８０】
そして、空間Ｓｆ内の圧力が第２の減圧弁２１８Ｂの目標圧力以上である場合には、図８（Ｂ）に示すように、ニードル弁４４０の略テーパ状の先端部とシート部４５０とが接触する。このとき、通常であれば、燃料ガスの流通は禁止される。しかしながら、本実施例では、ニードル弁４４０の先端部とシート部４５０とが接触する場合にも、燃料ガスの僅かな流通が許容されている。
【００８１】
具体的には、本実施例では、ニードル弁４４０の略テーパ状の先端部には、１本の直線状の溝４４２が形成されている。なお、溝４４２は、先端部が有する円錐台形状の母線に沿うように形成されている。このため、本実施例では、図８（Ｂ）に示すように、ニードル弁４４０の先端部とシート部４５０とが接触する場合にも、燃料ガスの僅かな流通が許容される。
【００８２】
なお、本実施例では、ニードル弁４４０の先端部に１本の溝４４２が設けられているが、これに代えて、複数本の溝が設けられてもよい。
【００８３】
図９は、第２実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。図９（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｅ）に対応する。図９（ａ），（ｃ）は、図２（ａ），（ｃ）と同じである。また、図９（ｂ），（ｄ），（ｅ）には、図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）と同じ曲線が破線で示されている。
【００８４】
前述したように、車両が減速すると、燃料電池スタック１００の出力電流が減少する（図９（ａ））。このとき、燃料電池スタック１００内部では燃料ガスが消費されないため、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃが上昇する（図９（ｄ））。これにより、第２の減圧弁２１８Ｂが次第に閉じ、最終的に閉状態に設定される（図９（ｂ））。また、このとき、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂが上昇する（図９（ｅ））。これにより、第１の減圧弁２１４が次第に閉じ、最終的に閉状態に設定される（図９（ｃ））。
【００８５】
ただし、本実施例では、第２の減圧弁２１８Ｂは、閉状態に設定された状態でも、ニードル弁４４０の先端部に設けられた溝４４２を介して、燃料ガスが僅かに流通可能である。すなわち、本実施例では、第２の減圧弁２１８Ｂは、構造的に最も絞られた状態に設定される場合にも、実質的に有意な開度を有すると言える。このため、図９（ｂ）では、第２の減圧弁２１８Ｂが最も絞られた状態で有意な開度を有するように、描かれている。
【００８６】
上記のように、第２の減圧弁２１８Ｂは、最も絞られた状態でも燃料ガスの流通を許容している。このため、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは、第３の部分通路１２１ｃに流入する。この結果、第２実施例では、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃの変化は比較例よりも小さくなり、圧力Ｐｃは比較例よりも緩やかに減少する（図９（ｄ））。また、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの上昇は、比較例よりも抑制される（図９（ｅ））。
【００８７】
なお、図９（ｄ）では、上記のように、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃは緩やかに減少している。これは、燃料電池スタック１００内に単位時間あたりに流入する燃料ガスの量（流入量）が、燃料電池スタック１００内部の電解質膜を介して燃料ガス側から酸化ガス側に単位時間あたりに漏れ出す燃料ガスの量（漏出量）よりも小さいためである。
【００８８】
以上説明したように、本実施例では、第２の減圧弁２１８Ｂには、第２の減圧弁２１８Ｂのニードル弁４４０とシート部４５０との間の間隙が構造的に最も絞られた状態で、燃料ガスの流通を許容する溝４４２（流通路）が設けられている。これにより、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは第２の減圧弁２１８Ｂ内部の溝４４２を介して下流側の燃料電池スタックに流出し、この結果、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を抑制することができる。
【００８９】
なお、本実施例では、溝４４２は、第２の減圧弁２１８Ｂが最も絞られた状態で、上記の流入量が漏出量よりも小さくなるように、設けられている。流入量は、漏出量以下の有意な量であることが好ましい。こうすれば、燃料電池スタック１００内部の燃料ガス量が増大しないため、燃料電池スタック内部の圧力が高まって燃料電池スタックが破損するのを抑制することができる。特に、流入量は、漏出量以下のできるだけ大きな量であることが好ましい。こうすれば、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの上昇を充分に抑制することができる。
【００９０】
Ｂ−１．第２実施例の第１の変形例：
図１０は、第２実施例の第１の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ１を示す説明図である。図示するように、第１の変形例では、ニードル弁４４０Ｂ１が変更されている。具体的には、ニードル弁４４０Ｂ１の先端部には、３つの半球状の凸部４４４が形成されている。凸部４４４は、例えば、溶接によってニードル弁４４０Ｂ１に固定されればよい。
【００９１】
第１の変形例を採用する場合にも、第２の減圧弁２１８Ｂ１は、最も絞られた状態で、凸部４４４によって形成される流通路を介して、燃料ガスを流通させることができる。
【００９２】
Ｂ−２．第２実施例の第２の変形例：
図１１は、第２実施例の第２の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ２を示す説明図である。図示するように、第２の変形例では、ニードル弁４４０Ｂ２とシート部４５０Ｂ２とが変更されている。具体的には、ニードル弁４４０Ｂ２には、溝は設けられておらず、シート部４５０Ｂ２の内面（すなわちニードル弁４４０と接触する面）に直線状の１本の溝４５２が設けられている。なお、シート部４５０Ｂ２には、複数本の溝が設けられるようにしてもよい。
【００９３】
第２の変形例を採用する場合にも、第２の減圧弁２１８Ｂ２は、最も絞られた状態で、溝４５２（流通路）を介して、燃料ガスを流通させることができる。
【００９４】
図８，図１０，図１１に示すように、第２の減圧弁が最も絞られた状態で燃料ガスの流通を許容する流通路は、ニードル弁の先端部とシート部との少なくとも一方に設けられた凹部（図８，図１１）または凸部（図１０）によって、ニードル弁の先端部とシート部との間に形成可能である。
【００９５】
Ｂ−３．第２実施例の第３の変形例：
図１２は、第２実施例の第３の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ３を示す説明図である。図示するように、第３の変形例では、ニードル弁４４０Ｂ３とシート部４５０Ｂ３とが変更されている。ニードル弁４４０Ｂ３は、図１１のニードル弁４４０Ｂ２と同じである。また、環状のシート部４５０Ｂ３の側面および一方の底面（すなわち下部ハウジング４２０と接触する２つの面）には、複数の凸部４５４が形成されている。
【００９６】
第３の変形例を採用する場合にも、第２の減圧弁２１８Ｂ３は、最も絞られた状態で、複数の凸部４５４によって形成される流通路を介して、燃料ガスを流通させることができる。
【００９７】
Ｂ−４．第２実施例の第４の変形例：
図８および図１０〜図１２では、第２の減圧弁が最も絞られた状態で燃料ガスの流通を許容する流通路は、第２の減圧弁の内部に設けられているが、これに代えて、第２の減圧弁の外部に設けられていてもよい。
【００９８】
図１３は、第２実施例の第４の変形例における燃料ガス供給系２００Ｂ４を示す説明図である。この燃料ガス供給系２００Ｂ４は、図７の燃料ガス供給系２００とほぼ同じであるが、第２の減圧弁２１８Ｂ４が変更されていると共に、迂回通路１２５が追加されている。
【００９９】
第２の減圧弁２１８Ｂ４は、図８の第２の減圧弁２１８Ｂとほぼ同じであるが、ニードル弁には溝４４２は設けられていない。このため、第４の変形例では、第２の減圧弁２１８Ｂ４の外部に迂回通路１２５が設けられている。迂回通路１２５は、第２の減圧弁２１８Ｂ４の上流側の第２の部分通路１２１ｂと、第２の減圧弁２１８Ｂ４の下流側の第３の部分通路１２１ｃと、を接続している。
【０１００】
第４の変形例を採用する場合にも、第２の減圧弁２１８Ｂ４が最も絞られた状態（すなわち閉じられた状態）で、迂回通路１２５（流通路）は、燃料ガスを流通させることができる。
【０１０１】
なお、本例では、迂回通路１２５が設けられているが、これに加えて、遮断弁が迂回通路１２５に設けられていてもよい。こうすれば、迂回通路１２５内の燃料ガスの流通の有無を制御することができる。この場合には、例えば、燃料電池スタックの出力電流が所定量以上減少する場合のみ、遮断弁を開状態とすればよい。
【０１０２】
図８および図１０〜図１３に示すように、一般には、第２の減圧弁が最も絞られた状態で、第２の減圧弁の上流側の燃料ガスを第２の減圧弁の下流側に流通させるための流通路が設けられていればよい。
【０１０３】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の燃料電池システムは、第２実施例の燃料電池システム（図７）とほぼ同様であるが、第２の減圧弁が変更されている。
【０１０４】
図１４は、第３実施例における第２の減圧弁２１８Ｃの内部構造を模式的に示す説明図である。図１４（Ａ）は、開状態に設定されたときの第２の減圧弁２１８Ｃを示しており、図１４（Ｂ）は、閉状態に設定されたときの第２の減圧弁２１８Ｃを示している。
【０１０５】
本実施例の第２の減圧弁２１８Ｃは、図８に示す減圧弁２１８Ｂとほぼ同様であるが、ニードル弁４４０Ｃには、溝は設けられていない。また、第２の減圧弁２１８Ｃの下部スプリング４６２Ｃとして、比較例よりも小さなバネ定数を有するスプリングが採用されている。
【０１０６】
この第２の減圧弁２１８Ｃを利用すれば、第２の減圧弁２１８Ｃの下流側の圧力が急激に増大した場合に、ニードル弁４４０は、ダイアフラム４３０の急激な移動（上昇）に追随できず、緩やかに上昇する。これにより、第２の減圧弁２１８Ｃは、緩やかに閉じる。
【０１０７】
図１５は、第３実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。図１５（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｅ）に対応する。図１５（ａ），（ｃ）は、図２（ａ），（ｃ）と同じである。また、図１５（ｂ），（ｄ），（ｅ）には、図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）と同じ曲線が破線で示されている。
【０１０８】
図示するように、本実施例では、第２の減圧弁２１８Ｃは、比較例よりも緩やかに閉じる（図１５（ｂ））。具体的には、第２の減圧弁２１８Ｃは、第１の減圧弁２１４が閉状態に設定された後に、閉状態に設定される。このため、本実施例では、第３の部分通路１２１ｃ内の圧力Ｐｃは比較例よりも急激に増大する（図１５（ｄ））。また、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂは比較例よりも緩やかに上昇する（図１５（ｅ））。
【０１０９】
上記のように、本実施例では、第１の減圧弁２１４が閉状態に設定された後に、第２の減圧弁２１８Ｃが閉状態に設定される。このため、第２の減圧弁２１８Ｃが閉状態に設定される前に、第２の部分通路１２１ｂ内の燃料ガスは下流側の燃料電池スタック１００に流出し、この結果、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇を抑制することができる。なお、第２の減圧弁２１８Ｃの下部スプリング４６２のバネ定数は、第１の減圧弁２１４が閉状態に設定された後に第２の減圧弁２１８Ｃが閉状態に設定されるように、実験によって決定されればよい。
【０１１０】
なお、本実施例では、第２の減圧弁２１８Ｃの応答速度は、下部スプリング４６２のバネ定数を変更することによって、調整されている。しかしながら、これに代えて、第２の減圧弁の応答速度は、ニードル弁をその中心軸に沿って移動させるための図示しない環状のガイド部材を変更することによって、調整されてもよい。具体的には、ニードル弁とガイド部材との間に、オーリングを介在させること等により、ニードル弁が移動するときに受ける摩擦力を大きくすればよい。
【０１１１】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１１２】
（１）第１実施例では、第２の減圧弁の目標圧力を調整することによって、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇が抑制されているが、これに加えて、第３実施例と同様に、第２の減圧弁の応答速度が調整されてもよい。また、第２実施例では、第２の減圧弁が最も絞られた状態で燃料ガスの流通を許容する流通路を設けることによって、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇が抑制されているが、これに加えて、第３実施例と同様に、第２の減圧弁の応答速度が調整されてもよい。こうすれば、第２の部分通路１２１ｂ内の圧力Ｐｂの過度の上昇をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】比較例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。
【図３】第１実施例における第２の減圧弁２１８の制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】第１実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。
【図５】第１実施例の変形例における第２の減圧弁２１８の制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施例の変形例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。
【図７】第２実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図８】第２実施例における第２の減圧弁２１８Ｂの内部構造を模式的に示す説明図である。
【図９】第２実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。
【図１０】第２実施例の第１の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ１を示す説明図である。
【図１１】第２実施例の第２の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ２を示す説明図である。
【図１２】第２実施例の第３の変形例における第２の減圧弁２１８Ｂ３を示す説明図である。
【図１３】第２実施例の第４の変形例における燃料ガス供給系２００Ｂ４を示す説明図である。
【図１４】第３実施例における第２の減圧弁２１８Ｃの内部構造を模式的に示す説明図である。
【図１５】第３実施例における燃料ガス供給系の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００…燃料電池スタック
１０２…電流計
１２１…燃料ガス通路
１２１ａ…第１の部分通路
１２１ｂ…第２の部分通路
１２１ｃ…第３の部分通路
１２５…迂回通路
１２９…燃料オフガス通路
１３１…酸化ガス通路
１３９…酸化オフガス通路
１４１…合流通路
２００，Ｂ，Ｂ４…燃料ガス供給系
２１０…タンク
２１２…第１の遮断弁
２１４…第１の減圧弁
２１８，Ｂ，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ…第２の減圧弁
２２４，２２６…圧力センサ
２６０…遮断弁
３００…酸化ガス供給系
３１０…ブロワ
４１０…上部ハウジング
４２０…下部ハウジング
４２１…流入口
４２２…流出口
４３０…ダイアフラム
４３２…円柱部材
４４０，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ…ニードル弁
４４２…溝
４４４…凸部
４５０，Ｂ２，Ｂ３…シート部
４５２…溝
４５４…凸部
４６１…上部スプリング
４６２，Ｃ…下部スプリング
６００…制御回路
【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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