(57)【要約】【課題】燃料電池の負電圧の発生に起因するＭＥＡの劣化を抑制するための新たな技術を提供する。【解決手段】燃料電池システム２０の単セル１００は、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との間に、ＭＥＡ１１０と並列的に介装されたセル電流制限部１７０を備えている。セル電流制限部１７０は、ダイオード１７１を備えている。単セル１００の電圧が−Ｖｆ以下となると、ダイオード１７１に電流が流れ、ＭＥＡ１１０に電流が流れることを抑制する。また、燃料電池システム２０は、単セル１００の電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下となると、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊを推定し、接合部温度Ｔｊが所定値以上である場合に、セル電圧Ｖｃを上昇させる制御を行う。【選択図】図１０
2012069465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧の第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備えた燃料電池と、
前記セル電流制限部が前記電流の制限を行っている状態での該セル電流制限部の温度を測定または推定する温度検知部と、
前記測定または推定したセル電流制限部の温度が所定値以上である場合に、前記セル電圧を上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部と
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
更に、前記セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であることを検知する電圧検知部を備え、
前記温度検知部は、前記セル電圧が前記第２の電圧値以下であると検知された場合に、前記セル電流制限部の温度を測定または推定する
燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池システムであって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧である第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備えた燃料電池と、
前記セル電流制限部の熱破壊の有無を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が、前記熱破壊が生じているとの判定である場合に、前記セル電圧が負電圧となることを抑制する負電圧抑制制御を行う負電圧抑制制御部と
を備えた燃料電池システム。
【請求項４】
更に、前記判定部の判定結果が、前記熱破壊が生じているとの判定である場合に、熱破壊の発生をユーザに報知する報知手段を備えた請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４のいずれか記載の燃料電池システムであって、
更に、前記セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であることを検知する電圧検知部を備え、
前記判定部は、前記セル電圧が前記第２の電圧値以下であると検知された場合に、前記判定を行う
燃料電池システム。
【請求項６】
前記判定部は、前記燃料電池の開回路電圧を測定し、該測定した開回路電圧が所定値以下である場合に、前記熱破壊が生じているとの判定を行う請求項３ないし請求項５のいずれか記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記判定部は、前記セル電流制限部の温度を測定または推定し、該測定または推定した温度が所定値以上である場合に、前記熱破壊が生じているとの判定を行う請求項３ないし請求項５のいずれか記載の燃料電池システム。
【請求項８】
燃料電池であって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部の外縁部にフレーム形状に形成されたシール部と、
前記発電部および前記シール部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧である第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備え、
前記一対のセパレータのうちの少なくとも一方のセパレータである特定セパレータは、該特定セパレータの外縁部の一部分が、前記発電部側に向かって突出するように湾曲して形成された湾曲部を備え、
前記シール部は、前記一対のセパレータに前記湾曲部が形成された位置で挟まれる部位において、外方が切り欠かれた切欠部が形成され、
前記セル電流制限部は、該セル電流制限部の少なくとも一部分が、前記一対のセパレータの各々と当接するように前記切欠部に挿入された
燃料電池。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池であって、
前記セル電流制限部は、前記切欠部に挿入した際に、前記一対のセパレータよりも外方に突出する突出部を備え、
前記突出部は、前記切欠部に挿入された前記セル電流制限部を該切欠部から取り外す際に用いられる治具と係合して、該治具に前記取り外しの方向に作用力を作用させた場合に、該作用力を前記セル電流制限部に作用可能とする形状を有する
燃料電池。
【請求項１０】
前記突出部は、放熱板である請求項９記載の燃料電池。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０の燃料電池が複数積層された燃料電池スタックであって、
前記切欠部は、隣り合って積層された前記燃料電池同士で異なる位置に形成された燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関し、特に、燃料電池の性能劣化抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜とアノードとカソードとを備えたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）で燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行う。かかる燃料電池では、運転状況によって、負電圧を生じることがある。例えば、燃料ガスの供給量が発電に必要な量よりも少ない場合には、アノードの電位が上昇して、負電圧を生じ得る。このような負電圧を生じると、アノードが備える触媒を担持するカーボン粒子の酸化によって、ＭＥＡの劣化が生じることが知られている。このようなことから、ＭＥＡの劣化を防止する種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、燃料電池の出力電圧が所定値以下に低下した場合に、出力制限を行うことで、負電圧の発生を回避し、ＭＥＡの劣化を抑制する技術を開示している。しかしながら、出力制限は、燃料電池への負荷要求に対する応答性の悪化を意味する。このように、負電圧の発生に起因するＭＥＡの劣化を抑制する従来の技術は、改善の余地を残していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００２９９号公報
【特許文献２】特開２００９−７６２５９号公報
【特許文献３】特開２００９−１８９１６１号公報
【特許文献４】特開２０１０−００３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池の負電圧の発生に起因するＭＥＡの劣化を抑制することができる新たな技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］燃料電池システムであって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧の第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備えた燃料電池と、
前記セル電流制限部が前記電流の制限を行っている状態での該セル電流制限部の温度を測定または推定する温度検知部と、
前記測定または推定したセル電流制限部の温度が所定値以上である場合に、前記セル電圧を上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部と
を備えた燃料電池システム。
【０００８】
かかる構成の燃料電池システムは、一対のセパレータの間に発電部と並列的にセル電流制限部が介装されている。セル電流制限部は、一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧の第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容するので、発電部を流れる電流を制限することができる。その結果、燃料電池の負電圧の発生に起因するＭＥＡの劣化を抑制することができる。しかも、燃料電池システムは、セル電流制限部の温度が所定値以上である場合に、セル電圧を上昇させる電圧上昇制御を行うので、セル電流制限部に流れる電流を制限して、セル電流制限部の温度の過度の上昇を抑制することができる。その結果、セル電流制限部の熱破壊を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池システムであって、更に、前記セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であることを検知する電圧検知部を備え、前記温度検知部は、前記セル電圧が前記第２の電圧値以下であると検知された場合に、前記セル電流制限部の温度を測定または推定する燃料電池システム。
【００１０】
かかる構成の燃料電池システムは、セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であると検知した場合に、セル電流制限部の温度を測定または推定する。すなわち、セル電流制限部が熱破壊するおそれが生じた場合にのみ、セル電流制限部の温度を測定または推定することができるので、効率的な処理を行うことができる。
【００１１】
［適用例３］燃料電池システムであって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧である第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備えた燃料電池と、
前記セル電流制限部の熱破壊の有無を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が、前記熱破壊が生じているとの判定である場合に、前記セル電圧が負電圧となることを抑制する負電圧抑制制御を行う負電圧抑制制御部と
を備えた燃料電池システム。
【００１２】
かかる構成の燃料電池システムは、一対のセパレータの間に発電部と並列的にセル電流制限部が介装されている。セル電流制限部は、一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧である第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容するので、発電部を流れる電流を制限することができる。その結果、燃料電池の負電圧の発生に起因するＭＥＡの劣化を抑制することができる。しかも、燃料電池システムは、セル電流制限部の熱破壊の有無を判定し、熱破壊が生じていると判定した場合に、セル電圧が負電圧となることを抑制する負電圧抑制制御を行うので、セル電圧が負電圧となって、熱破壊したセル電流制限部に大きな電流が流れる状態が継続し、異常発熱することによって発電部が劣化することを抑制することができる。
【００１３】
［適用例４］更に、前記判定部の判定結果が、前記熱破壊が生じているとの判定である場合に、熱破壊の発生をユーザに報知する報知手段を備えた適用例３記載の燃料電池システム。
【００１４】
かかる構成の燃料電池システムは、セル電流制限部が熱破壊した場合に、その旨をユーザに報知するので、ユーザは、熱破壊を容易に知って、セル電流制限部の交換修理を行うことができる。
【００１５】
［適用例５］適用例３または適用例４のいずれか記載の燃料電池システムであって、更に、前記セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であることを検知する電圧検知部を備え、前記判定部は、前記セル電圧が前記第２の電圧値以下であると検知された場合に、前記判定を行う燃料電池システム。
【００１６】
かかる構成の燃料電池システムは、セル電圧が負電圧の第２の電圧値以下であると検知した場合に、セル電流制限部の熱破壊の判定を行う。すなわち、セル電流制限部が熱破壊したおそれがある場合にのみ、熱破壊の判定を行うことができるので、効率的な処理を行うことができる。
【００１７】
［適用例６］前記判定部は、前記燃料電池の開回路電圧を測定し、該測定した開回路電圧が所定値以下である場合に、前記熱破壊が生じているとの判定を行う適用例３ないし適用例５のいずれか記載の燃料電池システム。
【００１８】
かかる構成の燃料電池システムは、開回路電圧が所定値以下である場合に、熱破壊が生じているとの判定を行う。開回路電圧は、セル電流制限部が熱破壊して、セル電圧の値によらずに電流が流れる状態になると低下するので、かかる構成によって、熱破壊の有無を好適に判定することができる。
【００１９】
［適用例７］前記判定部は、前記セル電流制限部の温度を測定または推定し、該測定または推定した温度が所定値以上である場合に、前記熱破壊が生じているとの判定を行う適用例３ないし適用例５のいずれか記載の燃料電池システム。
【００２０】
かかる構成の燃料電池システムは、セル電流制限部の温度が所定値以上である場合に、熱破壊が生じているとの判定を行う。熱破壊は、温度の上昇によって生じるので、かかる構成によって、熱破壊の有無を好適に判定することができる。
【００２１】
［適用例８］燃料電池であって、
電解質膜とアノードとカソードとを含む発電部と、
前記発電部の外縁部にフレーム形状に形成されたシール部と、
前記発電部および前記シール部を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記一対のセパレータの間に前記発電部と並列的に介装されたセル電流制限部であって、該一対のセパレータの間のセル電圧が負電圧である第１の電圧値以下である場合に、内部に電流を流すことを許容して前記発電部を流れる電流を制限するセル電流制限部と
を備え、
前記一対のセパレータのうちの少なくとも一方のセパレータである特定セパレータは、該特定セパレータの外縁部の一部分が、前記発電部側に向かって突出するように湾曲して形成された湾曲部を備え、
前記シール部は、前記一対のセパレータに前記湾曲部が形成された位置で挟まれる部位において、外方が切り欠かれた切欠部が形成され、
前記セル電流制限部は、該セル電流制限部の少なくとも一部分が、前記一対のセパレータの各々と当接するように前記切欠部に挿入された
燃料電池。
【００２２】
かかる構成の燃料電池は、セル電流制限部を切欠部に挿入して容易に製造することができる。しかも、湾曲部を備えているので、セル電流制限部を切欠部に挿入する際に、セパレータが湾曲部で切欠部と反対側に変位しやすくなる。したがって、一対のセパレータの離隔距離よりも厚みの大きいセル電流制限部を挿入しやすくなる。しかも、セパレータとセル電流制限部とを確実に当接させるとともに、接触抵抗を低減させることができる。
【００２３】
［適用例９］適用例８記載の燃料電池であって、前記セル電流制限部は、前記切欠部に挿入した際に、前記一対のセパレータよりも外方に突出する突出部を備え、前記突出部は、前記切欠部に挿入された前記セル電流制限部を該切欠部から取り外す際に用いられる治具と係合して、該治具に前記取り外しの方向に作用力を作用させた場合に、該作用力を前記セル電流制限部に作用可能とする形状を有する燃料電池。
【００２４】
かかる構成の燃料電池は、セル電流制限部は、切欠部に挿入した際に、一対のセパレータよりも外方に突出する突出部を備え、突出部は、治具と係合する形状を有しているので、燃料電池からセル電流制限部を容易に取り外すことができる。したがって、燃料電池を解体しなくても、セル電流制限部を容易に交換することができる。
【００２５】
［適用例１０］前記突出部は、放熱板である適用例９記載の燃料電池。
【００２６】
かかる構成の燃料電池は、冷却板によって放熱効率が高まるので、セル電流制限部に電流が流れることによる温度上昇を抑制し、セル電流制限部の熱破壊を抑制することができる。
【００２７】
［適用例１１］適用例９または適用例１０の燃料電池が複数積層された燃料電池スタックであって、前記切欠部は、隣り合って積層された前記燃料電池同士で異なる位置に形成された燃料電池スタック。
【００２８】
かかる構成の燃料電池スタックは、切欠部が、隣り合って積層された燃料電池同士で異なる位置に形成されているので、燃料電池スタックの組み立て時において、相互に近接した位置に配置された切欠部にセル電流制限部を挿入する、あるいは、切欠部からセル電流制限部を取り外すといった作業が必要ない。したがって、セル電流制限部の着脱作業を容易に行うことができる。
【００２９】
また、本発明は、燃料電池システムの制御方法、セル電流制限部の交換方法、燃料電池システムの制御プログラム、当該プログラムをコンピュータが読み取り可能に記録した記憶媒体等としても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】燃料電池システム２０の概略構成を示す説明図である。
【図２】単セル１００の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】単セル１００を切欠部１２１側から見た図である。
【図４】単セル１００のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図５】セル電流制限部１７０の概略構成を示す説明図である。
【図６】セル電流制限部１７０を装着した燃料電池スタック３０の外観を示す説明図である。
【図７】単セル１００が正電圧を出力する際の等価回路を示す説明図である。
【図８】単セル１００が負電圧を出力する際の等価回路を示す説明図である。
【図９】ダイオード１７１に流れる電流Ｉｄと、単セル１００のセル電圧Ｖｃとの関係を示す説明図である。
【図１０】燃料電池システム２０におけるダイオード保護処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例としての燃料電池システム３２０の概略構成を示す説明図である。
【図１２】燃料電池システム３２０における熱破壊対処処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第３実施例としての熱破壊対処処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】複数の単セル１００ごとにセル電圧Ｖｃを監視する構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システム２０の構成：
本発明の第１実施例としての燃料電池システム２０について説明する。燃料電池システム２０は、本実施例においては、車両に動力源として搭載されるシステムである。ただし、燃料電池システム２０の用途は制限されるものではない。燃料電池システム２０の概略構成を図１に示す。燃料電池システム２０は、図示するように、燃料電池スタック３０と燃料ガス供給排出機構５０と酸化ガス供給排出機構６０と冷却水供給排出機構７０と制御ユニット８０とを備えている。
【００３２】
燃料電池スタック３０は、発電の最小単位である単セル１００を複数積層し、その積層方向の両脇を、出力端子を備えるターミナル３１、インシュレータ３２、エンドプレート３３で順次挟持することによって構成される。以下、複数の単セル１００を積層する方向を積層方向ともいう。単セル１００には、本実施例においては、固体高分子形の燃料電池を用いている。この単セル１００の各々には、電圧計３５が接続されている。この電圧計３５によって、燃料電池システム２０の発電運転における単セル１００の各々の出力電圧が監視される。また、燃料電池スタック３０の両端のターミナル３１の間には、スイッチング素子３６を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７が介装され、かつこれと並行に、図示しないインバータ等を介して負荷ＥＬが接続されている。負荷ＥＬとは、例えば、車両の駆動輪を駆動させる駆動モータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３７は、後述する制御ユニット８０からの制御信号を受けて、燃料電池スタック３０の出力電圧を調節する。なお、負荷ＥＬには、バッテリなどの二次電池が並列的に接続されていてもよい。
【００３３】
燃料ガス供給排出機構５０は、水素タンク、水素遮断弁、インジェクタ、水素循環ポンプ、水素流路等を備えている（図示省略）。この燃料ガス供給排出機構５０は、水素タンクに貯留された燃料ガスとしての水素ガスを単セル１００の各々に供給する。これによって、水素ガスが、各々の単セル１００における電気化学反応に供される。また、燃料ガス供給排出機構５０は、単セル１００の電気化学反応に供された水素ガスの排ガスを水素循環ポンプによって再度、単セル１００に供給して循環利用し、間欠的に系外に排出する。なお、排ガスは、循環利用することなく系外に排出してもよいし、系外に排出することなく循環利用してもよい。
【００３４】
酸化ガス供給排出機構６０は、コンプレッサ、加湿器、空気流路等を備えている（図示省略）。この酸化ガス供給排出機構６０は、コンプレッサによって外部から取り込んだ空気を、湿度を調節した酸化ガスとして単セル１００の各々に供給する。これによって、空気が、各々の単セル１００における電気化学反応に供される。また、酸化ガス供給排出機構６０は、単セル１００の電気化学反応に供された空気の排ガスを系外に排出する。なお、空気の排ガスは、水素の排ガスと混合して排出する構成としてもよい。
【００３５】
冷却水供給排出機構７０は、ラジエータ、冷却水循環ポンプ、冷却水流路等（図示省略）を備えている。この冷却水供給排出機構７０は、各々の単セル１００との間で冷却水を循環させ、単セル１００での吸熱とラジエータでの放熱を繰り返すことによって、単セル１００の運転温度を調節する。
【００３６】
上述の各構成機器は、制御ユニット８０により制御される。制御ユニット８０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することで、出力要求ＯＲと、燃料電池システム２０の各種センサＳｎ、例えば、電圧計３５や温度センサ（図示省略）などからの信号を受けて、水素遮断弁、インジェクタ、コンプレッサ、冷媒循環ポンプ等（図示省略）の各種アクチュエータＡｍに駆動信号を出力し、燃料電池システム２０の運転全般を制御する。また、制御ユニット８０は、所定のプログラムを実行することによって、温度検知部８１、電圧上昇制御部８２、電圧検出部８３としても機能する。これらの機能については後述する。
【００３７】
Ａ−２．単セル１００の構成：
上述した単セル１００の概略構成について説明する。単セル１００の概略構成を表す分解斜視図を図２に示す。図示するように、単セル１００は、ＭＥＡ１１０、ガス拡散層１１５，１１６、アノード側セパレータ１３０、カソード側セパレータ１５０を備えている。
【００３８】
ＭＥＡ１１０は、燃料電池の電気化学反応が行われる部位であり、アノード１１２、電解質膜１１３、カソード１１４を備えている。ＭＥＡ１１０は、請求項の発電部に該当する。電解質膜１１３は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜１１３の一方の面には、アノード１１２が形成され、他方の面には、カソード１１４が形成されている。アノード１１２およびカソード１１４は、導電性を有する担体上に触媒を担持させた電極であり、本実施例においては、白金触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜１１３を構成する高分子電解質と同質の電解質とを備えている。なお、触媒の種類は、特に限定するものではなく、例えば、白金とニッケルやコバルトとの合金を用いてもよいし、ニッケルやルテニウムなどを用いてもよい。
【００３９】
ＭＥＡ１１０の両面には、ガス拡散層１１５，１１６が形成される。ガス拡散層１１５，１１６は、ガス拡散層１１５，１１６に供給された反応ガスを拡散して、アノード１１２またはカソード１１４の全面に供給する。ガス拡散層１１５，１１６は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロス、あるいは金属メッシュや発泡金属によって形成することができる。本実施例においては、カーボンペーパを用いた。以下、ＭＥＡ１１０とガス拡散層１１５，１１６とをＭＥＧＡ（Membrane Electrode&Gas Diffusion Layer Assembly）ともいう。
【００４０】
ＭＥＧＡ（ＭＥＡ１１０およびガス拡散層１１５，１１６）の外周部には、シール部１２０が設けられている。シール部１２０は、ＭＥＧＡの外縁部を覆うフレーム形状を有しており、ＭＥＧＡに接合されている。このシール部１２０は、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との間に配置されており、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０と当接し、単セル１００の積層方向への締結力を受けることによって、単セル１００の内部を流れる流体（燃料ガス、酸化ガス、冷却水）をシールする。シール部１２０には、弾性を有する絶縁性樹脂材料を用いることができる。本実施例では、ブチルゴムを用いているが、シリコンゴム、フッ素ゴムなどを用いてもよい。このシール部１２０には、図示するとおり、いくつかの貫通孔が設けられている。当該貫通孔は、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０にも同様に設けられており、アノード側セパレータ１３０とシール部１２０とカソード側セパレータ１５０とを積層した際に連通して、燃料ガス、酸化ガスおよび冷却水の流路であるマニホールドを形成する。
【００４１】
また、シール部１２０の外縁部のうちの１つの長辺の端部には、外方が切り欠かれた切欠部１２１が形成されている。この切欠部１２１は、シール部１２０とアノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０とを積層した際に、後述するアノード側セパレータ１３０の湾曲部１３１と、カソード側セパレータ１５０の湾曲部１５１とによって挟まれる位置に形成されている。シール部１２０において、積層方向に沿った切欠部１２１の両側面の中央部には、切欠部１２１の内部に向かって突出した凸部１２２が形成されている。なお、この凸部１２２は形成されていなくてもよい。
【００４２】
ＭＥＧＡと接合されたシール部１２０の両面は、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０で挟持される。アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０は、反応ガスの隔壁として機能する部材であり、ガス不透過な導電性部材、例えば、圧縮カーボンやステンレス鋼などの金属材料によって形成される。本実施例では、ステンレス鋼を用いた。アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０には、上述したマニホールドを形成するためのいくつもの貫通孔が形成されている。アノード側セパレータ１３０の一方の面（隣り合う他の単セル１００のカソード側セパレータ１５０側の面）には、貫通孔の内側に、表面が凹んだ溝形状が形成されている。この溝形状は、アノード側セパレータ１３０が隣り合う他の単セル１００のカソード側セパレータ１５０と積層されて、冷却水の流路として機能する。なお、図示は省略するが、アノード側セパレータ１３０と、隣り合う他の単セル１００のカソード側セパレータ１５０とを積層する際には、当該アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との間に、アノード側セパレータ１３０の外周部および貫通孔の周囲をシールするシール部材１３５が介装される。本実施例では、シール部材１３５としてＯリングを用いている。また、アノード側セパレータ１３０の他方の面（ガス拡散層１１５側の面）には、貫通孔の内側に、表面が凹んだ溝形状が形成されている（図示省略）。この溝形状は、燃料ガス供給排出機構５０によって供給される燃料ガスの流路として機能する。カソード側セパレータ１５０のガス拡散層１１６側の面には、貫通孔の内側に、表面が凹んだ溝形状が形成されている。この溝形状は、酸化ガス供給排出機構６０によって供給される酸化ガスの流路として機能する。
【００４３】
かかるアノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０は、シール部１２０側（ＭＥＧＡ側）に向かって突出するように湾曲して形成された湾曲部１３１，１５１が形成されている。この湾曲部１３１，１５１は、アノード側セパレータ１３０とシール部１２０とカソード側セパレータ１５０とを積層した際に、シール部１２０の切欠部１２１に嵌り込む位置に形成されている。なお、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０の形状は特に限定するものではなく、表面が平坦に形成され、内部に反応ガス等の流路が形成されたフラットセパレータであってもよい。この場合、ガス拡散層１１５とアノード側セパレータ１３０、ガス拡散層１１６とカソード側セパレータ１５０との間にそれぞれラスメタルなどの多孔質部材からなる流路層を配置してもよい。
【００４４】
かかる単セル１００の各部材を積層し、切欠部１２１側から見た図を図３に示す。図示するように、単セル１００は、シール部１２０の凸部１２２を、アノード側セパレータ１３０の湾曲部１３１と、カソード側セパレータ１５０の湾曲部１５１とで挟み込むように積層されている。湾曲部１３１と湾曲部１５１との間には、隙間１２３が形成されている。また、アノード側セパレータ１３０のシール部１２０と反対側には、アノード側セパレータ１３０の外周部に設けられるシール部材１３５が設けられている。
【００４５】
単セル１００のＡ−Ａ断面（図２参照）を図４に示す。図示するように、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０の一方の端部に形成された湾曲部１３１，１５１とシール部１２０との間に隙間１２３が形成されている。また、アノード側セパレータ１３０の表面には、表面が凹んだ溝部が形成され、当該溝部にシール部材１３５が挿入されている。
【００４６】
かかる単セル１００の隙間１２３には、セル電流制限部１７０が挿入される。セル電流制限部１７０の概略構造を図５に示す。図示するように、セル電流制限部１７０は、略板状の形状を有しており、ダイオード１７１と突出部１７２とを備えている。セル電流制限部１７０の厚みは、積層方向における隙間１２３の幅よりも僅かに大きく形成されている。本実施例では、ダイオード１７１と突出部１７２とは接着剤によって接合されているが、ボルトなどによって固定されていてもよい。ダイオード１７１は、本実施例では、シリコンダイオードを採用している。シリコンダイオードは、逆方向電圧への耐性が大きい特性を有している。
【００４７】
セル電流制限部１７０は、単セル１００のアノード１１２とダイオード１７１のアノード、単セル１００のカソード１１４とダイオード１７１のカソードとが接触するように隙間１２３に挿入される。湾曲部１３１，１５１は、隙間１２３側に向かって湾曲しているので、隙間１２３の幅よりも僅かに大きい厚みのセル電流制限部１７０を隙間１２３に挿入すると、湾曲部１３１，１５１は、自身の弾性によって、隙間１２３と反対側に向かって変位して、セル電流制限部１７０を挟持する。これによって、セル電流制限部１７０のダイオード１７１と湾曲部１３１，１５１とが確実に接触し、電気的に導通可能な状態となる。つまり、セル電流制限部１７０を隙間１２３に挿入すると、電気的には、ダイオード１７１が、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との間にＭＥＡ１１０と並列的に介装された状態となる。このとき、セル電流制限部１７０は、シール部１２０の凸部１２２によって、積層方向と直交する方向にも係止される。
【００４８】
ダイオード１７１の先端部（突出部１７２と反対側の端部）は、鋭角に形成されている。このように先端部が鋭角に形成されていることによって、セル電流制限部１７０を隙間１２３に容易に差し込むことができる。また、ダイオード１７１のアノード側とカソード側とのいずれか一方側を常に鋭角形状の頂部とすれば、ダイオード１７１の極性（アノードおよびカソード）を容易に識別することができるので、差し込み作業が容易となる。ダイオード１７１の極性の識別は、セル電流制限部１７０に表示を行うことでも容易に行うことができる。
【００４９】
突出部１７２は、単セル１００の隙間１２３にセル電流制限部１７０を挿入した際に、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０よりも外方に突出する部分である。このように突出部１７２を設けることによって、セル電流制限部１７０の交換作業を行う際には、突出部１７２を引き抜けばよいので、単セル１００を解体する必要がない。本実施例では、突出部１７２は、放熱板を兼ねている。材質としては、放熱板として用いられる種々の材質、例えば、アルミニウム合金やセラミック材料を用いることができる。このように突出部１７２が放熱板を兼ねることで、ダイオード１７１に電流が流れた際の発熱を好適に放熱することができるので、ダイオード１７１の熱破壊を抑制することができる。
【００５０】
突出部１７２には、貫通孔１７３が形成されている。この貫通孔１７３は、セル電流制限部１７０の交換時において、単セル１００の隙間１２３に差し込まれたセル電流制限部１７０を所定の治具と係合させて、容易に引き抜けるようにするために形成されている。なお、セル電流制限部１７０の単セル１００からの取り外し作業を容易にするためには、セル電流制限部１７０は、貫通孔１７３を有していることに限らず、所定の治具と係合して、治具に取り外しの方向に作用力を作用させた場合に、当該作用力をセル電流制限部１７０に作用可能とする形状を有していればよい。例えば、突出部１７２の両面にペンチの先端部と係合する凹形状を備えていてもよい。
【００５１】
かかるセル電流制限部１７０を単セル１００に装着して、単セル１００を積層した様子を図６に示す。図示するように、隙間１２３は、隣り合って積層された単セル１００同士で異なる位置に形成され、その結果、セル電流制限部１７０が隣り合って積層された単セル１００同士で異なる位置に挿入されている。本実施例では、セル電流制限部１７０は、単セル１００の１つの側面（積層方向に沿った面）の長辺の一方側と他方側とに交互に配置されている。このような構成とすることによって、全てのセル電流制限部１７０が同一ライン上に並ぶことがないので、セル電流制限部１７０の着脱作業を容易に行うことができる。なお、セル電流制限部１７０は、単セル１００の１つの側面の短辺に配置されてもよいし、異なる２以上の側面に配置されてもよい。
【００５２】
単セル１００がセル電流制限部１７０を備えることの効果について説明する。単セル１００の電圧が正電圧である場合の等価回路を図７に示す。ここでは、単純化のため、単セル１００は１つであるものとして説明する。図示するように、ＭＥＡ１１０のアノード１１２とカソード１１４とは、負荷ＥＬに接続され、かつ、ダイオード１７１がＭＥＡ１１０と並列的に介装されている。このダイオード１７１の設置方向は、ＭＥＡ１１０と極性が同一になるように、すなわち、アノード１１２とダイオード１７１のアノード、カソード１１４とダイオード１７１のカソードとがそれぞれ接続される方向である。このような接続関係において、単セル１００が正電圧の場合には、ダイオード１７１は逆方向バイアスとなるので、ダイオード１７１にはほとんど電流は流れない。
【００５３】
一方、単セル１００の電圧が負電圧である場合の等価回路を図８に示す。ここでは、単セル１００の電圧が負電圧となり、単セル１００の両側に積層された単セル１００ａ，１００ｂの電圧は正電圧であるものとする。単セル１００以外の単セル（例えば、単セル１００ａ，１００ｂ）については、ダイオードの図示を省略している。このように単セル１００のみが負電圧となった場合、単セル１００のＭＥＡ１１０の両側の単セル１００ａ，１００ｂでは、正常に発電が行われ、正電圧を出力するため、負電圧の単セル１００のＭＥＡ１１０においても電流が流れる。そこで、ＭＥＡ１１０は、可変抵抗として表示している。そして、負電圧の値が所定の値（通常−１．５Ｖ程度）に達すると、単セル１００がダイオード１７１を備えない場合には、アノード１１２のカーボンが酸化して電子を放出する反応が生じる。かかる反応は、ＭＥＡ１１０の劣化を意味している。しかし、図８に示すようにダイオード１７１が接続されている場合には、ダイオード１７１は順方向バイアスとなるので、単セル１００の負電圧が−Ｖｆの値に達すると、ダイオード１７１に大きく電流が流れることとなり、ＭＥＡ１１０に電流が流れることが制限される。Ｖｆは、ダイオード１７１の順方向降下電圧の値であり、シリコンダイオードの場合、０．６〜０．７Ｖ程度である。
【００５４】
ダイオード１７１に電流が流れた場合の、ダイオード１７１に流れる電流Ｉｄと、単セル１００のセル電圧Ｖｃとの関係を示す。図示するように、単セル１００のセル電圧Ｖｃが負電圧になると、ダイオード１７１に電流が流れ始め、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆに達すると、セル電圧Ｖｃは、ダイオード１７１の順方向降下電圧と等しく推移する。
【００５５】
Ａ−３．ダイオード保護処理：
燃料電池システム２０で実行されるダイオード保護処理について説明する。ダイオード保護処理とは、上述したセル電流制限部１７０を備える構成によって、単セル１００に負電圧が生じて、ダイオード１７１に電流が流れた場合に、ダイオード１７１が熱破壊することを抑制する処理である。具体的には、上述したセル電流制限部１７０を備える構成は、単セル１００の電圧が負電圧になった場合に、ダイオード１７１に電流を流すことによって単セル１００に電流が流れることを抑制し、ＭＥＡの劣化を抑制できるが、ダイオード１７１は、電流が流れることによって次第に温度が上昇する。この温度がダイオード１７１の耐熱温度、つまり、最大接合部温度Ｔｊｍａｘを超えた状態で使用を続けると熱暴走が生じ、さらに電流が流れやすくなって発熱が促進され、やがて熱破壊に至ることとなる。ダイオード保護処理とは、このような熱破壊を抑制する処理である。
【００５６】
ダイオード保護処理の流れを図１０に示す。本実施例においては、ダイオード保護処理は、燃料電池システム２０の発電運転が開始されることによって開始され、その後、繰り返し実行される。図１０に示すように、ダイオード保護処理が開始されると、制御ユニット８０は、まず、電圧検出部８３の処理として、電圧計３５の各々で検出される単セル１００の各々のセル電圧Ｖｃが、−Ｖｆの値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２１０）。
【００５７】
その結果、各々の単セル１００の全てのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値よりも大きければ（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ダイオード１７１には電流がほとんど流れておらず、ダイオード１７１の熱破壊のおそれはないということである。したがって、制御ユニット８０は、処理を元に戻す。一方、各々の単セル１００のうちの少なくとも１つにおいてセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下であれば（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ダイオード１７１に電流が流れているということであるから、ダイオード１７１の熱破壊のおそれがあるということである。そこで、制御ユニット８０は、温度検知部８１の処理として、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊの推定値を算出する（ステップＳ２２０）。この接合部温度Ｔｊは、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下の単セル１００の各々について算出される。なお、以降、図１０の説明において、セル電圧Ｖｃとは、電圧が−Ｖｆの値以下となった単セル１００の電圧をいうものとする。
【００５８】
本実施例では、ステップＳ２２０において、次式（１）を用いて接合部温度Ｔｊ（Ｋ）を算出するものとした。式（１）において、Ｔ０はダイオード１７１の初期温度（Ｋ）、Ｉｄはダイオード１７１を流れる電流（Ａ）、Ｖｃは単セル１００の電圧（Ｖ）、ｔはＶｃ＝−Ｖｆとなってから経過した時間（ｓｅｃ）、Ｃｄはダイオード１７１の熱容量（Ｊ／Ｋ）である。
Ｔｊ＝Ｔ０＋（Ｉｄ×｜Ｖｃ｜×ｔ）／Ｃｄ・・・（１）
【００５９】
初期温度Ｔ０とは、本実施例では、ダイオード１７１に電流が流れる前、つまり、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下になる前のダイオード１７１の温度である。本実施例においては、冷却水供給排出機構７０によって循環される冷却水の燃料電池スタック３０の出口での温度を温度センサによって測定し、その測定温度を初期温度Ｔ０として用いた。つまり、初期温度Ｔ０として推定温度を用いることで、燃料電池スタック３０の構成を簡略化している。なお、初期温度Ｔ０は、種々の温度から推定してもよい。例えば、エンドプレート３３に温度センサを設置して、その測定温度を用いてもよい。あるいは、各々の単セル１００や所定数の単セル１００ごとに温度センサを設けて、その測定温度を用いてもよい。ダイオード１７１の温度を推定するにあたり、測定温度をそのまま用いるのではなく、測定温度に基づいて、測定温度とダイオード１７１の温度との相関関係を実験的に求めた実験式によって精度良く推定を行ってもよい。もとより、セル電流制限部１７０に温度センサを設けて、直接的にダイオード１７１の温度を測定してもよい。
【００６０】
セル電圧Ｖｃは、ここでは、ダイオード１７１の順方向降下電圧Ｖｆを意味する。電流Ｉｄは、例えば、ダイオード１７１のＶＩ特性をマップとして記憶しておき、当該マップを参照して、セル電圧Ｖｃの値から求めることができる。時間ｔは、例えば、制御ユニット８０が、上記ステップＳ２１０でＶｃ≦−Ｖｆが初めて検知された時からの時間の経過をカウントし、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きい値に復帰したことが検知された場合にリセットする構成によって求めることができる。なお、式（１）からも明らかなように、本実施例では、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆに達してからのダイオード１７１での発熱量がすべてダイオード１７１の接合部温度Ｔｊの上昇分に変換されるものとして接合部温度Ｔｊを算出しているが、放熱を考慮してもかまわない。また、この考慮する放熱は、外気温を測定する温度センサを設け、外気温によって補正しても構わない。
【００６１】
このようにして接合部温度Ｔｊを算出すると、制御ユニット８０は、算出した各々の接合部温度Ｔｊが所定値（最大接合部温度Ｔｊｍａｘ−α）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２３０）。αは、安全率を見込むための値であり、値０以上で設定することができる。α＝０としてもよいが、ダイオード１７１の熱暴走や熱破壊を確実に防止するためには、後述するステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理を実行している間に、接合部温度Ｔｊが最大接合部温度Ｔｊｍａｘにまで到達することがないように正の値で実験的に定めることが望ましい。
【００６２】
その結果、算出した接合部温度Ｔｊのいずれもが所定値（最大接合部温度Ｔｊｍａｘ−α）よりも小さければ（ステップ２３０：ＮＯ）、接合部温度Ｔｊは、最大接合部温度Ｔｊｍａｘに達するおそれがあるほどには上昇していないということであるから、制御ユニット８０は、処理を元に戻す。一方、算出した接合部温度Ｔｊの少なくとも１つが所定値（最大接合部温度Ｔｊｍａｘ−α）以上であれば（ステップ２３０：ＹＥＳ）、接合部温度Ｔｊは、間もなく最大接合部温度Ｔｊｍａｘに達する段階にあるということであるから、制御ユニット８０は、電圧上昇制御部８２の処理として、電圧回復処理を実行する（ステップＳ２４０）。ここでの電圧回復処理は、請求項の電圧上昇制御に該当する。
【００６３】
この電圧回復処理は、単セル１００が負電圧となった原因を排除することによって、セル電圧Ｖｃを上昇させる種々の処理である。負電圧の原因としては、例えば、燃料ガスの必要量に対して、燃料ガスのアノード１１２への供給量が不足していることが考えられる。この場合、セル電圧Ｖｃを上昇させるために、例えば、燃料ガス供給排出機構５０を構成するインジェクタの駆動周期や開弁時間を調節したり、水素循環ポンプの回転数を増大させたりして、燃料ガスの供給量を増大させればよい。また、負電圧の原因がカソード１１４に供給する酸素の不足であれば、セル電圧Ｖｃを上昇させるために、酸化ガス供給排出機構６０を構成するコンプレッサの回転数を増大させてもよい。また、負電圧の原因が電解質膜１１３の水分不足であれば、酸化ガス供給排出機構６０を構成する加湿器を調節して、酸化ガスに含まれる水分量を増加させてもよい。あるいは、燃料電池スタック３０の出力電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ３７を制御して、電流制限を行ってもよい。電流制限を行えば、燃料電池のＩ−Ｖ特性によって、電圧値を上昇させることができる。
【００６４】
上記ステップＳ２３０においては、必ずしも、接合部温度Ｔｊと所定値とを比較する必要はなく、接合部温度Ｔｊを算出するためのパラメータと、電圧回復処理の実行の可否とを対応付けたマップを記憶しておき、当該マップを参照して、電圧回復処理の実行の可否を判断してもよい。かかる構成であっても、実質的には、接合部温度Ｔｊが所定値以上である場合に、電圧回復処理を実行する制御となる。
【００６５】
このような電圧回復処理を行うと、制御ユニット８０は、再度、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２５０）。その結果、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下であれば（ステップＳ２５０：ＮＯ）、未だダイオード１７１には電流が流れているということであるから、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きくなるまで、電圧回復処理を繰り返す。本実施例においては、上記ステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理では、例えば、燃料ガスの供給量を増加する処理を実行し、それでもセル電圧Ｖｃが回復しなければ、次に、酸化ガスの供給量を増加させる処理を実行する、という具合に、上記ステップＳ２４０で述べた種々の処理を段階的に実行する構成とした。また、電流制限は、出力要求ＯＲへの応答性、すなわち、ドライビングビリティを低下させるので、最終段階で実行する処理とした。ただし、かかる構成に限られるものではなく、例えば、上記ステップＳ２４０で種々の処理を合わせて実行し、それでもセル電圧Ｖｃが回復しなければ、例えば、燃料ガスの供給量の増大量を増加させるなど、制御レベルを上げるといった構成でもよい。これらのような構成とすれば、負電圧の発生がどのような原因で生じていても、好適にセル電圧Ｖｃを上昇させることができる。
【００６６】
一方、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きければ（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）、ダイオード１７１にはほとんど電流が流れていないということである。したがって、これ以上、接合部温度Ｔｊが上昇するとは考えにくいので、制御ユニット８０は、処理を元に戻す。こうして、ダイオード保護処理は終了となる。なお、セル電圧Ｖｃが正電圧に復帰するまで電圧回復処理を行えば、より確実に接合部温度Ｔｊの上昇を抑制することができる。
【００６７】
Ａ−４．効果：
かかる構成の燃料電池システム２０は、一対のセパレータであるアノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との間にＭＥＡ１１０と並列的にセル電流制限部１７０のダイオード１７１が介装されている。ダイオード１７１は、一対のセパレータの間のセル電圧Ｖｃが負電圧である第１の電圧値（−Ｖｆ）以下である場合に、内部に電流を流すことを許容するので、ＭＥＡ１１０を流れる電流を制限することができる。その結果、単セル１００の負電圧の発生に起因するＭＥＡ１１０の劣化（具体的は、アノード１１２のカーボン酸化）を抑制することができる。しかも、燃料電池システム２０は、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊが所定値以上である場合に、セル電圧Ｖｃを上昇させる電圧上昇制御を行うので、ダイオード１７１に流れる電流を制限して、ダイオード１７１の温度の過度の上昇を抑制することができる。その結果、ダイオード１７１の熱破壊を抑制することができる。
【００６８】
また、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊが所定値未満の状態では、セル電圧Ｖｃが負電圧になることを許容するので、すなわち、電流制限を行うことがないので、単にセル電圧Ｖｃが所定値以下に低下した場合に電流制限を行う構成と比べて、電流制限を行う機会を低減することができる。その結果、出力要求ＯＲに対する応答性を高めて、ドライビングビリティを確保することができる。なお、バッテリなどの二次電池によって、電流制限による出力不足を補う構成も考えられるが、二次電池の出力は、充電の状況や電池の温度に左右されるため、常に有効に利用できるものではないので、本実施例の構成によって出力要求ＯＲに対する応答性を高める意味は大きい。
【００６９】
また、燃料電池システム２０は、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下となった場合に、ダイオード１７１に電流が流れたと判断するので、ダイオード１７１に電流が流れたことを正確に判断することができる。また、燃料電池システム２０は、セル電圧Ｖｃが、第２の電圧値（−Ｖｆ）以下であると検知した場合に、接合部温度Ｔｊを推定するので、すなわち、ダイオード１７１に電流が流れて熱破壊するおそれが生じた場合にのみ、接合部温度Ｔｊを推定するので、効率的な処理を行うことができる。
【００７０】
また、燃料電池システム２０の単セル１００は、アノード側セパレータ１３０とシール部１２０とカソード側セパレータ１５０との間に形成された隙間１２３にセル電流制限部１７０を挿入する構成であるから、製造を容易に行うことができる。
【００７１】
また、セル電流制限部１７０は、放熱板として機能する突出部１７２を備えていることから、ダイオード１７１の放熱性を向上させることができる。このことは、ダイオード１７１に電流が流れた際の接合部温度Ｔｊの温度上昇が遅くなることを意味しているから、電圧回復処理（上記ステップＳ２４０）を実行することを抑制することにつながり、出力要求ＯＲに対する応答性を高めて、ドライビングビリティを確保することができる。
【００７２】
また、単セル１００のアノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０は、湾曲部１３１，１５１を備えているので、隙間１２３にセル電流制限部１７０を挿入する際に、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０が湾曲部１３１，１５１で隙間１２３と反対側に変位しやすくなる。したがって、アノード側セパレータ１３０とカソード側セパレータ１５０との離隔距離よりも厚みの大きいセル電流制限部１７０を隙間１２３に挿入しやすくなる。しかも、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０とダイオード１７１とを確実に当接させて、電気的に接続することができる。さらに、接触抵抗が低減するので、単セル１００が負電圧になった際にダイオード１７１に電流が流れやすく、ダイオード１７１に電流を流してＭＥＡ１１０の劣化を抑制する上述の効果を確実に発揮させることができる。なお、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０のいずれか一方のみが湾曲部を備えている構成としても、上述した効果はある程度得ることができる。
【００７３】
Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例としての燃料電池システム３２０の概略構成を図１１に示す。図１１において、第１実施例と同一の構成については、図１と同一の符号を付して、その説明を省略し、第１実施例と異なる点についてのみ、以下に説明する。燃料電池システム３２０は、第１実施例の制御ユニット８０に代えて、制御ユニット３８０を備えている。この制御ユニット３８０は、燃料電池システム２０の運転全般を制御する点において第１実施例と同様であるが、判定部３８１、負電圧抑制制御部３８２、報知部３８３、電圧検出部３８４としても機能する点が第１実施例と異なる。この第１実施例との相違点は、制御ユニット３８０が、以下に説明する熱破壊対処処理を実行する点に起因している。
【００７４】
制御ユニット３８０における熱破壊対処処理の流れを図１２に示す。熱破壊対処処理とは、ダイオード１７１の熱破壊を許容した発電制御（以下、通常運転モードともいう）を行い、熱破壊後は、単セル１００の負電圧の発生を抑制するための発電制御（以下、負電圧抑制モードともいう）を行う処理である。
【００７５】
以下、熱破壊対処処理について説明するが、上述したダイオード保護処理と共通する処理については、説明を簡略化する。本実施例においては、熱破壊対処処理は、燃料電池システム３２０の発電運転が開始されることによって開始される。熱破壊対処処理が開始された時点では、制御ユニット３８０は通常運転モードでの発電制御を行う。図１２に示すように、熱破壊対処処理が開始されると、制御ユニット３８０は、まず、電圧検出部３８４の処理として、セル電圧Ｖｃの各々が、−Ｖｆよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４１０）。この処理は、第１実施例の上記ステップＳ２１０と同様の処理である。
【００７６】
その結果、各々の単セル１００の全てのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値よりも大きければ（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、制御ユニット３８０は、いずれかのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下となるまで待機する。一方、各々の単セル１００のうちの少なくとも１つにおいてセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下であれば（ステップＳ４１０：ＮＯ）、制御ユニット３８０は、全てのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きくなるまで、すなわち、セル電圧Ｖｃが正電圧に復帰するまで電圧回復処理を行う（ステップＳ４２０，Ｓ４３０）。この処理は、第１実施例の上記ステップＳ２４０，Ｓ２５０と同様の処理である。
【００７７】
そして、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きくなると（ステップＳ４３０：ＹＥＳ）、制御ユニット３８０は、判定部３８１の処理として、ＯＣ(Open Circuit)状態の単セル１００の電圧であるセル電圧Ｖｏｃを測定する（ステップＳ４４０）。この処理は、出力要求ＯＲがなされていないタイミングを待って、スイッチング素子３６をＯＮからＯＦＦに切り替えて、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下となった単セル１００に対応する電圧計３５の検出値をモニタリングすることによって行う。
【００７８】
セル電圧Ｖｏｃを測定すると、制御ユニット３８０は、判定部３８１の処理として、測定したセル電圧Ｖｏｃが所定値Ｖｔｈ未満であるか否かを判断する（ステップＳ４５０）。この判断は、ダイオード１７１に熱破壊が生じているか否かを判定するものである。ダイオード１７１にショートモードでの熱破壊が生じている場合には、ダイオード１７１に電流が流れることでセル電圧Ｖｏｃが燃料電池システム２０を製造した直後に測定したＯＣＶ(Open Circuit Voltage)である初期値よりも低下するので、この初期値を製造時に所定値Ｖｔｈとして記憶しておき、セル電圧Ｖｏｃと所定値Ｖｔｈとを比較した結果、測定したセル電圧Ｖｏｃが所定値Ｖｔｈ未満である場合には、ダイオード１７１に熱破壊が生じていると判定することができる。上記ステップＳ４１０において、複数の単セル１００においてセル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下と判断された場合には、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下であった全ての単セル１００において、ステップＳ４５０の判断は行われる。なお、所定値Ｖｔｈは、ＯＣＶの測定値のバラツキを考慮して、初期値よりも小さく設定してもよい。こうすれば、ダイオード１７１が熱破壊していないにもかかわらず、熱破壊していると判定されることを避けることができる。
【００７９】
セル電圧Ｖｏｃと所定値Ｖｔｈとの比較の結果、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下と判断された全ての単セル１００において、セル電圧Ｖｏｃが所定値Ｖｔｈ以上であれば（ステップＳ４５０：ＮＯ）、いずれの単セル１００においてもダイオード１７１に熱破壊は生じていないということであるから、制御ユニット３８０は、処理を上記ステップＳ４１０に戻す。一方、少なくとも１つの単セル１００においてセル電圧Ｖｏｃが所定値Ｖｔｈ未満であれば（ステップＳ４５０：ＹＥＳ）、ダイオード１７１に熱破壊が生じているということである。
【００８０】
そこで、制御ユニット３８０は、報知部３８３の処理として、ダイオード１７１の交換を促すための報知処理を行う（ステップＳ４６０）。本実施例においては、燃料電池システム２０を搭載する車両がインストルメントパネルに備えるディスプレイにダイオード１７１の交換が必要な旨の表示を行う構成とした。ただし、報知の態様は特に限定するものではなく、例えば、音声で報知してもよい。
【００８１】
報知を行うと、制御ユニット３８０は、負電圧抑制制御部３８２の処理として、燃料電池システム３２０の運転モードを通常運転モードから負電圧抑制モードに変更し（ステップＳ４７０）、熱破壊対処処理を終了する。以降、制御ユニット３８０は、負電圧抑制制御部３８２の処理として、負電圧抑制モードによる発電制御を行うこととなる。本実施例の負電圧抑制モードでは、セル電圧Ｖｃが負電圧となることを許容しない制御を行うこととした。負電圧抑制モードによる制御は、請求項の負電圧抑制制御に該当する。
【００８２】
具体的には、制御ユニット３８０は、電圧計３５によってモニタリングする各々の単セル１００のセル電圧Ｖｃのいずれかが所定値Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ２＞０）まで低下すると、第１実施例の上記ステップＳ２４０で説明した電圧回復処理を行う。所定値Ｖｔｈ２は、電圧回復処理を実行している途中でセル電圧Ｖｃが負電圧まで低下することがない値で設定される。こうすれば、セル電圧Ｖｃが負電圧となることを許容しない制御が実現できる。
【００８３】
かかる構成の燃料電池システム３２０は、第１実施例と同様の構成によってセル電流制限部１７０を備えているので、単セル１００の負電圧の発生に起因するＭＥＡ１１０の劣化を抑制することができる。しかも、燃料電池システム３２０は、ダイオード１７１に熱破壊が生じるまでは、ダイオード１７１に電流が流れることを許容するので、すなわち、電圧回復処理による電流制限を行わないので、電流制限を開始するまでの燃料電池システム３２０の運転時間を長くすることができる。その結果、出力要求ＯＲに対する応答性を高めて、ドライビングビリティを確保することができる。
【００８４】
また、燃料電池システム３２０は、ダイオード１７１の熱破壊の有無を判定し、熱破壊が生じているとの判定した場合に、セル電圧Ｖｃが負電圧となることを許容しない負電圧抑制制御を行う。ダイオード１７１がショートモードで熱破壊しているにもかかわらず、負電圧状態が継続されると、ダイオード１７１に大きな電流が流れ続け、ダイオード１７１が異常発熱し、しいては、ＭＥＡ１１０の熱劣化を招くことになる。本実施例の構成によれば、このような状態を回避することができる。
【００８５】
また、燃料電池システム３２０は、ＯＣＶが所定値以下である場合に、ダイオード１７１に熱破壊が生じているとの判定を行う。ＯＣＶは、ダイオード１７１がショートモードで熱破壊して、セル電圧の値によらずに電流が流れる状態になると低下するので、かかる構成によって、熱破壊の有無を好適に判定することができる。
【００８６】
また、燃料電池システム３２０は、ダイオード１７１が熱破壊したと判定した場合に、その旨をユーザに報知するので、ユーザは、熱破壊を容易に知って、ダイオード１７１の交換修理を行い、あるいは、依頼することができる。しかも、ダイオード１７１は、隙間１２３に挿入され、かつ、アノード側セパレータ１３０およびカソード側セパレータ１５０よりも外方に突出した突出部１７２と一体的なセル電流制限部１７０として形成されているので、突出部１７２を外方に引っ張れば、単セル１００を解体せずともセル電流制限部１７０の交換作業を行うことができる。さらに、セル電流制限部１７０は、治具と係合する貫通孔１７３を有しているので、単セル１００からセル電流制限部１７０を容易に引き抜くことができる。その上、燃料電池スタック３０は、セル電流制限部１７０が隣接する単セル１００同士で異なる位置に挿入された形態で構成されるので、セル電流制限部１７０の着脱作業を容易に行うことができる。
【００８７】
また、ダイオード１７１がショートモードで熱破壊すると、セル電圧Ｖｃが正電圧であっても、ダイオード１７１にある程度電流が流れて電力が消費されるので、燃料電池スタック３０の出力効率が悪化することとなるが、ユーザにダイオード１７１の熱破壊を報知して、セル電流制限部１７０の交換を促すことで、このような状態で燃料電池システム２０が継続使用されることを回避することができる。
【００８８】
Ｃ．第３実施例：
本発明の第３実施例について説明する。第３実施例としての燃料電池システムは、第２実施例（図１１）と同一の構成である。以下、第３実施例としての燃料電池システムを第２実施例と同様に燃料電池システム３２０と呼ぶ。第３実施例としての燃料電池システム３２０が第２実施例と異なる点は、熱破壊対処処理の流れのみである。以下、第３実施例としての熱破壊対処処理について説明するが、第２実施例と共通する処理については、説明を簡略化する。第３実施例としての熱破壊対処処理の流れを図１３に示す。第３実施例としての熱破壊対処処理が開始されると、図１３に示すように、制御ユニット３８０は、まず、電圧検出部３８４の処理として、セル電圧Ｖｃの各々が−Ｖｆよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５１０）。この処理は、第２実施例の上記ステップＳ４１０と同様の処理である。
【００８９】
その結果、各々の単セル１００の全てのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値よりも大きければ（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、制御ユニット３８０は、いずれかのセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下となるまで待機する。一方、各々の単セル１００のうちの少なくとも１つにおいてセル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下であれば（ステップＳ５１０：ＮＯ）、制御ユニット３８０は、判定部３８１の処理として、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆの値以下の単セル１００の各々について、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊを算出する（ステップＳ５２０）。この処理は、第１実施例の上記ステップＳ２２０と同様の処理である。
【００９０】
接合部温度Ｔｊを算出すると、制御ユニット３８０は、判定部３８１の処理として、算出した各々の接合部温度Ｔｊが最大接合部温度Ｔｊｍａｘ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５３０）。この判断は、ダイオード１７１に熱破壊が生じているか否かを判定するものである。接合部温度Ｔｊが最大接合部温度Ｔｊｍａｘに達していれば、ダイオード１７１は熱破壊されたと判定することができる。なお、接合部温度Ｔｊが最大接合部温度Ｔｊｍａｘ付近の温度領域においては、ダイオード１７１の熱破壊は緩やかに進行するので、接合部温度Ｔｊ＝最大接合部温度Ｔｊｍａｘの時点では、ダイオード１７１の特性が完全に破壊されるほど熱破壊が進行していないことも考えられる。したがって、接合部温度Ｔｊと、最大接合部温度Ｔｊｍａｘに所定値（正の値）を加えた値とを比較する構成としてもよい。
【００９１】
判断の結果、いずれの接合部温度Ｔｊも最大接合部温度Ｔｊｍａｘ未満であれば（ステップＳ５３０：ＮＯ）、いずれのダイオード１７１も熱破壊には至っていないということであるから、制御ユニット３８０は、処理を上記ステップＳ５１０に戻す。一方、少なくとも１つの接合部温度Ｔｊが最大接合部温度Ｔｊｍａｘ以上であれば（ステップＳ５３０：ＹＥＳ）、その接合部温度Ｔｊが算出された単セル１００のダイオード１７１は、熱破壊に至っているということであるから、制御ユニット３８０は、全ての単セル１００のセル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きくなるまで電圧回復処理を行う（ステップＳ５４０，Ｓ５５０）。この処理は、第２実施例の上記Ｓ４２０，Ｓ４３０と同様の処理である。
【００９２】
そして、制御ユニット３８０は、報知部３８３の処理として、ダイオード１７１の交換を促すための報知処理を行うとともに（ステップＳ５６０）、負電圧抑制制御部３８２の処理として、燃料電池システム３２０の運転モードを通常運転モードから負電圧抑制モードに変更し（ステップＳ５７０）、セル劣化抑制処理を終了する。これらの処理は、第２実施例の上記Ｓ４６０，Ｓ４７０と同様の処理である。
【００９３】
かかる構成の燃料電池システム３２０は、第２実施例と同様の効果を奏する。しかも、燃料電池システム３２０は、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊが所定値以上である場合に、熱破壊が生じているとの判定を行う。熱破壊は、温度の上昇によって生じるので、かかる構成によって、熱破壊の有無を好適に判定することができる。
【００９４】
また、燃料電池システム３２０は、ダイオード１７１の接合部温度Ｔｊに基づいてダイオード１７１の熱破壊を判定するので、ダイオード１７１がオープンモードで熱破壊した場合にも、熱破壊の判定を好適に行うことができる。ダイオード１７１がオープンモードで熱破壊すると、セル電圧Ｖｃが負電圧になっても、ダイオード１７１に電流を流して単セル１００に電流が流れることを抑制することができないので、負電圧の値が所定値以下になると、アノード１１２のカーボンの酸化によってＭＥＡ１１０が劣化することとなるが、本実施例の構成によれば、かかる状態を回避することができる。なお、第２実施例の熱破壊判定手法と第３実施例の熱判定手法とを組み合わせれば、より確実な熱破壊の判定を行えることは勿論である。
【００９５】
Ｄ．第４実施例：
本発明の第４実施例について説明する。上述した第１〜３実施例では、燃料電池スタック３０を構成する単セル１００ごとに電圧計３５を接続し、単セル１００ごとの出力電圧を監視する構成して、上記ステップＳ２１０，Ｓ４１０，Ｓ５１０などでセル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きいか否かを判断する構成としたが、第４実施例では、所定数の複数の単セル１００を１単位として、その出力電圧を監視して、これらの判断を行う点が第１〜３実施例と異なる。その他の点については、第１〜３実施例と同様であるので、以下、第１〜３実施例と異なる点についてのみ説明し、第１〜３実施例と共通する点については説明を省略する。第４実施例としての単セル１００の電圧を監視する構成を図１４に示す。この例では、図示するように、５つの単セル１００を１単位としたグループＧ１，Ｇ２にそれぞれ電圧計３５ａ，３５ｂが接続されている。
【００９６】
かかる構成によって、上記ステップＳ２１０，Ｓ４１０，Ｓ５１０などの判断を行う方法について説明する。グループＧ１に属する単セル１００の合計出力を監視する電圧計３５ａの検出電圧をＶ１、グループＧ２に属する単セル１００の合計出力を監視する電圧計３５ｂの検出電圧をＶ２とし、Ｖ１＝３．０Ｖ、Ｖ２＝１．８Ｖの場合を考える。グループＧ１の単セル１００の平均電圧Ｖ１ａ＝０．６Ｖであり、グループＧ２の単セル１００の平均電圧Ｖ２ａ＝０．３６Ｖである。ここで、相対的に平均電圧の低いグループＧ２のうちの１つの単セル１００の電圧のみが、グループＧ２のうちの他の単セル１００の電圧よりも低下して電圧Ｖｍｉｎを出力しており、かつ、当該他の単セル１００の電圧がいずれも電圧Ｖｓであると仮定すると、電圧Ｖｍｉｎは、次式（２）によって算出できる。電圧Ｖｓの値は定かではないので、相対的に平均電圧の高いグループＧ１の平均電圧Ｖ１ａ（＝０．６）と等しいと仮定すれば、Ｖｍｉｎ＝１．８Ｖ−０．６Ｖ×４＝−０．６Ｖとなる。この場合、Ｖｆ＝０．６Ｖであるとすれば、Ｖｍｉｎ＝−Ｖｆとなり、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆ以下であると判断できる。
Ｖｍｉｎ＝Ｖ２−Ｖｓ×４・・・（２）
【００９７】
次に、Ｖ１＝３．０Ｖ、Ｖ２＝２．８Ｖの場合を考える。グループＧ１の単セル１００の平均電圧Ｖ１ａ＝０．６Ｖであり、グループＧ２の単セル１００の平均電圧Ｖ２ａ＝０．５６Ｖである。ここで上述の例と同様の仮定を行うと、電圧Ｖｍｉｎは、式（２）によって算出できる。また、電圧Ｖｓが、相対的に平均電圧の高いグループＧ１の平均電圧Ｖ１ａ（＝０．６）と等しいと仮定すれば、Ｖｍｉｎ＝２．８Ｖ−０．６Ｖ×４＝０．４Ｖとなる。この場合、Ｖｆ＝０．６Ｖであるとすれば、Ｖｍｉｎ＞−Ｖｆとなり、セル電圧Ｖｃが−Ｖｆよりも大きいと判断できる。
【００９８】
このように、相対的に電圧の低いグループを構成する単セル１００の１つの電圧のみが低下し、その他の電圧の単セル１００の電圧が等しいと仮定して、電圧Ｖｍｉｎを推定する構成とすれば、電圧計３５の数を低減した簡単な構成で、上記ステップＳ２１０，Ｓ４１０，Ｓ５１０などの判断を行うことができる。また、電圧Ｖｓが相対的に平均電圧の高いグループＧ１の平均電圧Ｖ１ａと等しいと仮定することで、平均電圧Ｖ１ａよりも小さな値で仮定する場合と比べて、電圧Ｖｍｉｎが小さい値となるので、安全側での判断を行うことができる。ただし、電圧Ｖｓは、所望の安全率を考慮して適宜設定すればよく、例えば、全ての単セル１００の平均電圧値を用いてもよい。かかる方法は、グループの数が３以上の場合にも適用でき、また、グループごとの単セル１００の数が異なる場合であっても適用できる。
【００９９】
Ｅ.変形例：
上述の実施例の変形例について説明する。
Ｅ−１．変形例１：
上述の第１実施例では、セル電圧Ｖｃの値が−Ｖｆ以下になったことを検知した場合に、接合部温度Ｔｊを算出する構成としたが、セル電圧Ｖｃが−β（βは、０＜β＜Ｖｆを満たす正の値）以下になったことを検知した場合に、接合部温度Ｔｊを算出する構成としてもよい。この場合、接合部温度Ｔｊを算出するための時間ｔを、セル電圧Ｖｃが−β以下になったことを検知した時からカウントしてもよい。こうすれば、セル電圧Ｖｃが所定の負電圧となった際に、負電圧の値が−Ｖｆ以上であり、ダイオード１７１にわずかに電流が流れる場合にも、接合部温度Ｔｊの算出を開始するので、負電圧の値が−Ｖｆ以上である場合のダイオード１７１の発熱量も反映させて精度良く接合部温度Ｔｊを算出して、より安全側の制御が行える。かかる構成は、負電圧を検知した場合に、接合部温度Ｔｊを算出する構成とすれば、その効果が大きくなる。第３実施例についても同様である。
【０１００】
Ｅ−２．変形例２：
上述の実施例においては、ダイオード１７１としてシリコンダイオードを用いたが、ダイオード１７１の種類は、特に限定するものではない。例えば、ゲルマニウムダイオードやショットキーバリアダイオードなど、他の種類のダイオードを採用してもよい。ゲルマニウムダイオードやショットキーバリアダイオードは、Ｖｆの値が小さいので、より早期に接合部温度Ｔｊの算出やＯＣＶの測定を行うこととなり、安全側の制御を行うことができる。
【０１０１】
Ｅ−３．変形例３：
上述の第２，第３実施例では、負電圧抑制モードとして、セル電圧Ｖｃが負電圧となることを許容しない制御を行うこととしたが、所定値以下の負電圧を許容しない制御を行う構成としてもよい。こうしても、ＭＥＡ１１０の劣化を抑制することは可能だからである。
【０１０２】
Ｅ−４．変形例４：
第２，第３実施例の熱破壊対処処理を組み合わせてもよい。すなわち、熱破壊の判定を接合部温度Ｔｊに基づく判定と、ＯＣＶに基づく判定との両方で行ってもよい。例えば、２つの判定手法の少なくとも一方が、判定基準を満たした場合に、負電圧抑制モードに切り替えれば、より安全側の制御を行うことができる。また、２つの判定手法を組み合わせることによって、ダイオード１７１の熱破壊がオープンモード、ショートモードのいずれであるか否かを判定することもできる。この場合、破壊モードに応じて負電圧抑制モードでの制御内容を変えてもよい。例えば、オープンモードでの熱破壊と判定された場合には、ダイオード１７１に電流が流れなくなるので、単セル１００が負電圧となった場合にＭＥＡ１１０の劣化が生じるおそれが相対的に大きい。そこで、オープンモードでの熱破壊と判定された場合には、負電圧を許容しない制御とし、ショートモードでの熱破壊と判定された場合には、所定値以下の負電圧を許容しない制御としてもよい。こうすれば、より柔軟な制御を行うことができる。
【０１０３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、本発明は、実施例に示した固体高分子形燃料電池に限らず、低温域で運転される種々の燃料電池、例えば、ダイレクトメタノール形燃料電池にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
２０，３２０…燃料電池システム
３０…燃料電池スタック
３１…ターミナル
３２…インシュレータ
３３…エンドプレート
３５，３５ａ，３５ｂ…電圧計
３６…スイッチング素子
５０…燃料ガス供給排出機構
６０…酸化ガス供給排出機構
７０…冷却水供給排出機構
８０，３８０…制御ユニット
８１…温度検知部
８２…電圧上昇制御部
８３…電圧検出部
１００，１００ａ，１００ｂ…単セル
１１２…アノード
１１３…電解質膜
１１４…カソード
１１５，１１６…ガス拡散層
１２０…シール部
１２１…切欠部
１２２…凸部
１２３…隙間
１３０…アノード側セパレータ
１３１…湾曲部
１３５…シール部材
１５０…カソード側セパレータ
１５１…湾曲部
１７０…セル電流制限部
１７１…ダイオード
１７２…突出部
１７３…貫通孔
３８１…判定部
３８２…負電圧抑制制御部
３８３…報知部
３８４…電圧検出部
Ａｍ…各種アクチュエータ
Ｓｎ…各種センサ
ＥＬ…負荷
ＯＲ…出力要求
Ｇ１，Ｇ２…グループ
【図１】
2012069465.tif 000003
【図２】
2012069465.tif 000004
【図３】
2012069465.tif 000005
【図４】
2012069465.tif 000006
【図５】
2012069465.tif 000007
【図６】
2012069465.tif 000008
【図７】
2012069465.tif 000009
【図８】
2012069465.tif 000010
【図９】
2012069465.tif 000011
【図１０】
2012069465.tif 000012
【図１１】
2012069465.tif 000013
【図１２】
2012069465.tif 000014
【図１３】
2012069465.tif 000015
【図１４】
2012069465.tif 000016