(57)【要約】【課題】燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁及び第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記第１遮断弁の前後の圧力差を回復させること。【解決手段】水素タンク１４からの水素ガスの供給を遮断する第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２と、水素ガスの圧力を調圧する第１レギュレータ３８と、燃料電池システム１０の作動中に水素供給流路３２を流通する高圧の水素ガスの一部を導入して貯留すると共に、燃料電池システム１０の停止時であって第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２に対してそれぞれＥＣＵ６６から閉弁指令が送給された後に、水素供給流路３２に対して前記貯留された水素ガスを導出する蓄圧手段５０とが設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料ガス供給手段から燃料ガス供給流路を通じてアノードに供給される前記燃料ガスと前記酸化剤供給手段から酸化剤供給流路を通じてカソードに供給される前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を遮断可能な第１遮断弁と、
前記燃料ガス供給流路中に前記第１遮断弁の下流側に設けられ前記燃料ガスの供給を遮断する第２遮断弁と、
前記燃料ガス供給流路中に前記第１遮断弁の下流側且つ前記第２遮断弁の上流側に設けられ前記第１遮断弁を通過した燃料ガスの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記第１遮断弁と前記圧力調整手段との間に設けられ、前記燃料電池システムの作動中に前記燃料ガス供給流路を流通する燃料ガスの一部を導入して貯留すると共に、前記燃料電池システムの停止時であって前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記燃料ガス供給流路に対して前記貯留された燃料ガスを導出する蓄圧手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１遮断弁と前記圧力調整手段との間における前記燃料ガス供給流路の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記第１遮断弁の開故障を検出する開故障検出手段と、をさらに備え、
前記開故障検出手段は、前記燃料電池システムの停止時であって前記第１遮断弁に対して閉弁指令が送給された後、前記燃料ガス供給流路における残存燃料ガスを前記燃料電池において消費させたときに、前記圧力検出手段により検出された圧力変化に基づいて前記第１遮断弁の開故障を判断することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に対する燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁及び第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記第１遮断弁の前後の圧力差を回復することが可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。この電解質膜の両側にアノード及びカソードを対極した電解質膜・電極構造体が、セパレータによって挟持された単セル（燃料電池）を備え、前記単セルが複数積層されることにより燃料電池スタックが構成されている。
【０００３】
ところで、前記燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいては、燃料ガス供給用タンク（例えば、水素タンク）と燃料電池との間の燃料ガス供給流路中に燃料ガスの流通を遮断するための遮断弁が配設される。
【０００４】
この場合、前記電解質膜・電極構造体を保護する等の観点から、燃料電池システムの停止時に前記遮断弁に対して閉弁指令が送給されたにも拘わらず前記遮断弁が開弁したまま状態に保持されること、すなわち、何らかの原因によって遮断弁の弁がバルブシートから離間して開弁したままの状態に維持されること（開故障）を検出することが必要となる。
【０００５】
すなわち、遮断弁の開故障状態が継続した場合、燃料電池システムの停止時においては、一方の酸化剤ガス流路が大気開放状態となってカソード側の圧力が低下しているのに対し、他方のアノード側には燃料ガスの圧力が付与されたままの状態となって前記電解質膜・電極構造体を保護することが困難となり、終局的に燃料電池の劣化を招来するという不具合がある。
【０００６】
そこで、本出願人は、例えば、特許文献１に示されるように、遮断弁の開故障を確実に検出することができると共に、前記遮断弁に開故障が発生した場合であっても代替遮断弁を作動させることによって、燃料電池の劣化を抑制することが可能な燃料電池システムを提案している。
【特許文献１】特開２００７−１４９４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、その一般的な目的は、燃料電池に対する燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁及び第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記第１遮断弁の前後の圧力差を回復させることにより、より一層第１遮断弁の耐久性を向上させることが可能な燃料電池システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の主たる目的は、燃料電池に対して燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁の開故障検出処理を行った後に、第１遮断弁の前後の圧力差に起因して前記第１遮断弁に付与される負荷を抑制して前記第１遮断弁の耐久性の劣化を防止することが可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために本発明は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料ガス供給手段から燃料ガス供給流路を通じてアノードに供給される前記燃料ガスと前記酸化剤供給手段から酸化剤供給流路を通じてカソードに供給される前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、を有する燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を遮断可能な第１遮断弁と、前記燃料ガス供給流路中に前記第１遮断弁の下流側に設けられ前記燃料ガスの供給を遮断する第２遮断弁と、前記燃料ガス供給流路中に前記第１遮断弁の下流側且つ前記第２遮断弁の上流側に設けられ前記第１遮断弁を通過した燃料ガスの圧力を調整する圧力調整手段と、前記第１遮断弁と前記圧力調整手段との間に設けられ、前記燃料電池システムの作動中に前記燃料ガス供給流路を流通する燃料ガスの一部を導入して貯留すると共に、前記燃料電池システムの停止時であって前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記燃料ガス供給流路に対して前記貯留された燃料ガスを導出する蓄圧手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、燃料電池システムの作動中には、第１遮断弁及び第２遮断弁がそれぞれ開弁状態になると共に、負荷の大きさに対応して燃料ガス供給手段が付勢されることにより、燃料電池に対して所定量の燃料ガスと酸化剤ガスが供給される。従って、アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとが反応して発電作用が営まれる。
【００１１】
その際、燃料ガス供給手段から高圧の燃料ガスが燃料ガス供給流路に供給され、第１遮断弁と圧力調整手段との間に設けられた蓄圧手段に対して前記燃料ガス供給流路中を流通する高圧の燃料ガスの一部が導入され、前記蓄圧手段の内部に貯留される。
【００１２】
一方、燃料電池システムの停止時であって、第１遮断弁及び第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後、例えば、燃料電池の発電消費等に起因して燃料ガス供給流路の第１遮断弁の下流側の圧力が低下して前記第１遮断弁の前後に圧力差が発生した場合、蓄圧手段内に一時的に貯留された燃料ガスが燃料ガス供給流路に向かって導出される。
【００１３】
従って、本発明では、例えば、第１遮断弁の上流側（一次側）と下流側（二次側）との間で圧力差が発生した場合に、蓄圧手段内に予め一時的に貯留された燃料ガスが前記第１遮断弁の下流側に導出されることによって、前記圧力差が緩和されて所定圧に回復される。
【００１４】
この結果、本発明では、第１遮断弁の前後の圧力差を回復させることにより、前記第１遮断弁の耐久性をより一層向上させることができる。
【００１５】
さらに、本発明は、前記第１遮断弁と前記圧力調整手段との間における前記燃料ガス供給流路の圧力を検出する圧力検出手段と、前記第１遮断弁の開故障を検出する開故障検出手段とを備え、前記開故障検出手段は、前記燃料電池システムの停止時であって前記第１遮断弁に対して閉弁指令が送給された後、前記燃料ガス供給流路における残存燃料ガスを前記燃料電池において消費させたときに、前記圧力検出手段により検出された圧力変化に基づいて前記第１遮断弁の開故障が判断されるとよい。
【００１６】
すなわち、燃料電池システムの停止時であって第１遮断弁に対して閉弁指令が送給された場合、前記第１遮断弁が確実に閉弁されたか否かを検出する開故障検出処理が遂行される。この開故障検出処理は、第１遮断弁の下流側に設けられた圧力検出手段によって燃料ガス供給流路の圧力を検出し、前記第１遮断弁が正常に閉弁している場合、燃料ガス供給手段からの燃料ガスの供給が停止され、その停止前に燃料ガス供給流路中に残存する燃料ガスが燃料電池内に残存する酸化剤ガスと反応して発電消費されるために、第１遮断弁の下流側（出口側）の圧力が低下する。開故障検出手段は、圧力検出手段によって検出されるこのような圧力変化に基づいて第１遮断弁が確実に閉弁されたか否かが好適に且つ確実に判断される。
【００１７】
前記開故障検出処理を行ったときに、燃料電池の発電消費によって燃料ガス供給流路の第１遮断弁の下流側の圧力が低下した場合であっても、蓄圧手段によって一時的に貯留された燃料ガスが燃料ガス供給流路に導出されることにより、第１遮断弁の前後の圧力差に起因して付与される負荷を抑制して前記第１遮断弁の耐久性の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、燃料電池に対する燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁及び第２遮断弁に対してそれぞれ閉弁指令が送給された後に、前記第１遮断弁の前後の圧力差を回復させることにより、より一層第１遮断弁の耐久性を向上させることが可能な燃料電池システムが得られる。
【００１９】
また、本発明では、燃料電池に対して燃料ガスの供給を遮断する第１遮断弁の開故障検出を行った場合、第１遮断弁の前後の圧力差に起因して付与される負荷を抑制して前記第１遮断弁の耐久性の劣化を防止することが可能な燃料電池システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図であり、図２は、図１の要部拡大構成図である。
【００２１】
図１に示されるように、燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、内部に高圧の水素ガスが充填され、前記燃料電池１２に対し燃料ガスとして前記水素ガスを供給する水素タンク（燃料ガス供給手段）１４と、前記燃料電池１２に対して酸化剤ガスを含む空気を供給するエアコンプレッサ（酸化剤ガス供給手段）１６と、前記燃料電池１０から排出される未反応の水素を、前記燃料電池１０から排出される未反応の空気によって希釈する希釈器１８とを備えて構成されている。
【００２２】
燃料電池１２は、例えば、固体高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）からなり、内部にアノード側の水素流路２０と、カソード側の酸素流路２２とを有する。
【００２３】
燃料電池１２は、図示しないスタック本体を有し、前記スタック本体は、複数（例えば、２００〜４００）の単セル（図示せず）と、２枚の図示しない電極板（ターミナルプレート）と、２枚の図示しない絶縁板（インシュレータ）と、剛性の高いフロントプレート及びリアプレート（図示せず）とを備えている。
【００２４】
複数の単セルは、その厚み方向に積層されており、２枚の電極板と、２枚の絶縁板とを介して、フロントプレートとリアプレートとで挟まれている。フロントプレート及びリアプレートは、図示しないボルト等の締結手段によって締結されており、これにより、単セルの積層状態が保持されている。
【００２５】
単セルは、図示しないＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む板状のアノードセパレータ及びカソードセパレータ（図示せず）とを有する。
【００２６】
ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜である固体高分子膜と、これを挟むアノード及びカソードとを備えている。一例として、アノードは固体高分子膜の前方に配置され、カソードは固体高分子膜の後方に配置されている。アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から構成され、その固体高分子膜側に電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２７】
アノードセパレータは、ＭＥＡのアノード側に配置されている。カソードセパレータは、ＭＥＡのカソード側に配置されている。また、アノードセパレータ及びカソードセパレータは、金属製であり、導電性を有している。これにより、複数の単セルが直列で接続されている。
【００２８】
燃料電池１２には、図１に示されるように、水素ガスを供給するための水素供給口２４と、前記燃料電池１２から排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを排出するための水素排出口２６と、前記燃料電池１２に対して空気を供給するための空気供給口２８と、未使用の酸素を含む空気を燃料電池１２から排出するための空気排出口３０とがそれぞれ設けられている。なお、前記水素供給口２４には、燃料ガス供給流路として機能する水素供給流路３２が連通するように設けられている。
【００２９】
水素タンク１４は、該水素タンク１４と一体的に組み付けられて設けられた、いわゆるインタンク遮断弁（一体型遮断弁）からなる第１遮断弁３４を有し、前記第１遮断弁３４は、図示しない弁体が着座部に着座することにより、水素タンク１４からの水素ガスの供給が遮断可能に設けられる。なお、本実施形態では、前記第１遮断弁３４を水素タンク１４と一体の一体型遮断弁によって構成しているが、これに限定されるものでなく、水素タンク１４と別体で構成された遮断弁であってもよい。
【００３０】
水素タンク１４に付設された第１遮断弁３４と燃料電池１２の水素供給口２４との間には、前記水素タンク１４内に充填された水素ガスを燃料電池１２に対して供給する水素供給流路３２が設けられる。
【００３１】
この水素供給流路３２中には、水素タンク１４を上流側とし燃料電池１２を下流側としたときに上流側から下流側に向かって、前記水素タンク１４から供給された水素ガスの圧力（高圧Ｐｈ）を検出する圧力センサ（圧力検出手段）３６と、前記水素タンク１４から供給された水素ガスの圧力を調圧する第１レギュレータ３８と、前記第１レギュレータ３８によって調圧された水素ガスの圧力（中圧Ｐ２）を検出する他の圧力センサ４０と、前記第１遮断弁３４の下流側に配置されて水素ガスの供給を遮断する第２遮断弁４２と、燃料電池１２の入口圧を調圧する第２レギュレータ４４と、燃料電池１２の入口圧（Ｐ１）を検出するさらに他の圧力センサ４６と、燃料電池１２から排出された未反応の水素をフィードバックさせる循環流路４７に接続され水素タンク１４から供給される水素と燃料電池１２からフィードバックされる水素とを混合させて燃料電池１２に対して再供給するエゼクタ４９とがそれぞれ配設される。
【００３２】
この場合、前記第１レギュレータ３８は、第１遮断弁３４の下流側で且つ第２遮断弁４２の上流側に設けられ、第１遮断弁３４を通過した水素ガスの圧力を調整する圧力調整手段として機能するものである。
【００３３】
第１遮断弁３４と第１レギュレータ３８との間には、前記水素供給流路３２に連通する連通路４８を介して蓄圧手段５０が設けられる。この蓄圧手段５０は、例えば、水素タンク１４から供給され水素供給流路３２を流通する高圧の水素ガスの一部を一時的に貯留する小容量のバッファタンクによって構成される。前記蓄圧手段の一端部には、連通路４８に接続され、所定のオリフィス径を有するオリフィス５２が設けられ、前記オリフィス５２を経由して流入された水素ガスは、蓄圧手段５０内の空間部５３に貯留される。
【００３４】
なお、前記オリフィス径は、後記する第１遮断弁３４の開故障検出時において、水素供給流路３２中に残存し燃料電池１２によって消費される水素ガスの消費量よりも前記水素供給流路３２への供給流量（導出流量）が少なくなるように設定され、開故障の判断（後記する所定値低下）に対して影響を与えないオリフィス径に設定される。
【００３５】
水素タンク１４から供給された水素ガスは、水素供給流路３２を流通し、水素供給口２４を介して燃料電池１２に供給される。前記燃料電池１２において使用されなかった未反応の水素ガスを含む排ガスは、水素排出口２６から水素排出流路５４に排出される。
【００３６】
前記水素排出流路５４には、燃料電池１２のアノードに溜まった水やカソードから電解質膜を透過してアノードに混入した窒素ガスを含む燃料ガスを希釈器１８側にパージする水素パージ弁５６と、燃料電池１２から排出される水分を含んだ水素ガスを、水素と水とに分離する機能を有する図示しないキャッチタンク等に溜まったドレンを排出する管路を開閉するドレン弁５８とがそれぞれ設けられる。
【００３７】
燃料電池１２の空気供給口２８に連通する空気供給流路（酸化剤ガス供給流路）６０には、前記燃料電池１２に対して圧縮エアを供給するエアコンプレッサ１６が接続される。燃料電池１２の空気排出口３０と希釈器１８との間には、空気排出流路６２が設けられる。
【００３８】
なお、希釈器１８は、水素パージ弁５６及びドレン弁５８から排出される排ガスを、空気排出流路６２を通じて流入される酸化剤ガスによって希釈するものであり、前記希釈されたガスは、排出流路６４を介して外部に排出される。
【００３９】
さらに、燃料電池システム１０には、ＥＣＵ６６が設けられ、前記ＥＣＵ６６には、前記燃料電池システム１０を起動させ、又は停止させるイグニッションスイッチ６８が電気的に接続される。
【００４０】
前記ＥＣＵ６６は、燃料電池システム１０の各種機器、主としてエアコンプレッサ１６、第１遮断弁３４、第２遮断弁４２、パージ弁５６、及び、ドレン弁５８に対してそれぞれ制御信号を出力して制御を行うと共に、燃料電池システム１０の全ての動作を制御する。
【００４１】
この場合、前記ＥＣＵ６６は、コンピュータによって構成され、複数の圧力センサ３６、４０、４６からの圧力Ｐｈ、Ｐ２、Ｐ１に対応する検出信号、イグニッションスイッチ６８のオン・オフ操作による起動・停止信号等の各種入力信号に基づいて、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、前記各種機器を制御して各種の処理機能を実現するものである。さらに、前記ＥＣＵ６６は、後記するように、圧力センサ３６からの検出信号に基づいて第１遮断弁３４の開故障を検出する開故障検出手段として機能するものである。
【００４２】
本実施形態に係る燃料電池システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、図３のフローチャート及び図４のタイムチャートを参照してその動作を説明する。
【００４３】
ＥＣＵ６６がイグニッションスイッチ６８のオン操作（起動信号）を検出したとき（ステップＳ１→ＹＥＳ）、燃料電池システム１０が作動して通常発電運転が遂行される（ステップＳ２）。なお、ステップ１でＥＣＵ６６がイグニッションスイッチ６８のオン操作を検出しないときは（ステップＳ１→ＮＯ）、検出されるまでステップＳ１を含む閉ループを循環する。
【００４４】
前記燃料電池システム１０の通常発電運転では、第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２がそれぞれ開弁状態になると共に、図示しない走行用のモータの負荷の大きさに対応してエアコンプレッサ１６を駆動させることにより、燃料電池１２に対して所定量の酸化剤ガスを含む空気が供給される。アノードに供給される水素とカソードに供給される酸素とが反応して発電作用が営まれる。なお、前記水素は、消費された分を補うようにして、水素タンク１４から燃料電池１２に対して供給される。
【００４５】
燃料電池システム１０が通常発電運転されるとき、水素タンク１４から高圧の水素ガスが水素供給流路３２に供給され、第１遮断弁３４と第１レギュレータ３８との間の水素供給流路３２に連通路４８を介して連通する蓄圧手段５０に対して前記水素供給流路３２中を流通する高圧の水素ガスの一部が導入され、前記蓄圧手段５０の空間部５３内に貯留される（ステップＳ３）。
【００４６】
なお、前記蓄圧手段５０の空間部５３内への高圧の水素ガスの導入量は、連通路４８に臨むオリフィス５２のオリフィス径によって設定される。また、水素ガスの蓄圧手段５０内への水素ガスの流入作用は、水素供給流路３２を流通する水素ガスの圧力と蓄圧手段５０の空間部５３の圧力との圧力差に起因する。
【００４７】
燃料電池システム１０の通常発電運転中に、ＥＣＵ６６がイグニッションスイッチ６８のオフ操作（停止信号）を検出したとき（ステップＳ４→ＹＥＳ）、燃料電池システム１０が停止状態となる。すなわち、ＥＣＵ６６は、エアコンプレッサ１６に対して滅勢信号を出力して前記エアコンプレッサ１６の駆動が停止されると共に、第１遮断弁３４に対して水素タンク１４からの水素ガスの供給が遮断されるように閉弁指令を送給する（ステップＳ５）。なお、燃料電池システム１０の通常発電運転中に、ＥＣＵ６６がイグニッションスイッチ６８のオフ操作（停止信号）を検出しないときは（ステップＳ４→ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。
【００４８】
続いて、ＥＣＵ６６では、前記閉弁指令が送給された第１遮断弁３４が確実に閉弁されたか否かを検出する開故障検出処理が遂行される（ステップＳ６）。この開故障検出処理は、第１遮断弁３４の出口側（二次側）に設けられた圧力センサ３６によって検出される高圧Ｐｈの時間的変化（圧力変化）をＥＣＵ６６が監視することによって行われる。なお、前記開故障検出処理中では、未だ第２遮断弁４２に対して閉弁指令が送給されておらず、第２遮断弁４２は通常発電運転中と同様に開弁状態にある。
【００４９】
第１遮断弁３４が正常に閉弁している場合には、図４に示されるように、第１遮断弁３４に対して閉弁指令が送給された後、圧力センサ３６によって検出される高圧Ｐｈが徐々に低下する。これは、第１遮断弁３４が遮断されて水素タンク１４からの水素ガスの供給が停止された場合、その停止前に水素供給流路３２中に残存する水素ガスが燃料電池１２内に残存する酸化剤ガスと反応して発電消費されるために、第１遮断弁３４の下流側（出口側）の圧力が低下するからである。なお、このとき、蓄圧手段５０の空間部５３内に貯留されていた水素が流出するが、蓄圧手段５０に設けられたオリフィス５２が流路抵抗となってその水素流出量はごく僅かであり、後記するステップＳ６ａの故障判定に影響を与えるものではない。
【００５０】
そこで、ＥＣＵ６６は、図４に示されるように、圧力センサ３６によって検出される高圧Ｐｈが所定値低下したとき、第１遮断弁３４が正常に閉弁したと判断し（ステップＳ６ａ→ＮＯ）、第２遮断弁４２に閉弁指令を送給する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６ａ→ＹＥＳ（故障）のときは、故障を通知する（ステップＳ９）。
【００５１】
このようにして、第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２に対して閉弁指令がそれぞれ送給されて、第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２がそれぞれ閉弁した後（図４参照）、前述したように燃料電池１２の発電消費によって水素供給流路３２の第１遮断弁３４の下流側の圧力が低下しているため、蓄圧手段５０によって空間部５３内に一時的に貯留された水素ガスが連通路４８を介して水素供給流路３２に導出される（ステップＳ８）。ここで、ステップＳ７により、第２遮断弁４２が閉弁状態にあるため、蓄圧手段５０から導出された水素ガスにより第１遮断弁３４及び第２遮断弁４２間の圧力が上昇し始める。
【００５２】
この結果、開故障検出処理によって第１遮断弁３４の前後、すなわち第１遮断弁３４の上流側（一次側）と下流側（二次側）との間で発生する圧力差が、蓄圧手段５０から導出される水素ガスによって緩和され、低下していた第１遮断弁３４の下流側の圧力が回復されることにより、第１遮断弁３４の耐久性をより一層向上させることができる。
【００５３】
ステップＳ５による第１遮断弁３４の閉弁後においては、前記蓄圧手段５０から水素供給流路３４に導出される水素ガスの供給量が、水素供給流路３２中に残存する水素ガスが燃料電池１２内に残存する酸化剤ガスと反応して発電消費される消費量と比較して、小さくなるようにオリフィス５２のオリフィス径が設定されており、このようなオリフィス径に設定することにより、開故障検出のときに第１遮断弁３４が開故障しているか否かの判断に影響を与えることが回避される。また、ステップＳ７による第２遮断弁４２の閉弁後においては、蓄圧手段５０から導出された水素ガスが、第２遮断弁４４によって水素供給流路３２が遮断されて燃料電池１２に対して供給されることがないため、圧力が上昇する。
【００５４】
なお、本実施形態では、開故障検出処理がなされた後に蓄圧手段５０から導出される水素ガスによって第１遮断弁３４の下流側の圧力を回復させる処理がなされているが、前記開故障検出処理中にＥＣＵ６６によって第１遮断弁３４が故障していると判断される必要がなく、ＥＣＵ６６によって開故障か否かの検査が終了した後に蓄圧手段５０による回復処理がなされればよい。
【００５５】
燃料電池システム１０の停止時に開故障検出処理がなされた場合、燃料電池１２の発電消費によって水素供給流路３２の第１遮断弁３４の下流側の圧力が低下し前記第１遮断弁３４の上流側と下流側との間で圧力差が発生するおそれがあるが、本実施形態では、蓄圧手段５０内に貯留された高圧の水素ガスを第１遮断弁３４の下流側の水素供給通路３２に導出することにより、前記圧力差を回復させることができる。
【００５６】
仮に、前記圧力差が燃料電池システム１０の次回の起動まで放置されてしまうと第１遮断弁３４の図示しない弁体（シート面）に対して過大な負荷が付与され、前記第１遮断弁３４の耐久性が劣化する場合があるが、本実施形態では、前記圧力差をそのまま放置することがなく次回起動時までに比較的速やかに回復させることにより、第１遮断弁３４の耐久性が劣化することを好適に回避して所望の耐久性能（着座部に対する弁体の所望のシート力）を得ることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、蓄圧手段５０の空間部５３内に一時的に貯留された高圧の水素ガスが、発電消費による圧力低下時に、水素供給流路３２と蓄圧手段５０との圧力差に起因して水素供給流路３２側に向かって自然に導出されるだけであって、何らＥＣＵ６６等の制御が不要であると共に、第１遮断弁３４の上流側と下流側との間の圧力差が逆転することもない。
【００５８】
次に、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システム１０ａの要部構成を図５に示す。この他の実施形態に係る燃料電池システム１０ａでは、蓄圧手段５０に付設されたオリフィス５２に代替して電磁弁７０を設けている点で、前記実施形態と相違している。なお、その他の構成要素は、図１に示す燃料電池システム１０と同一であるため、その図示及び説明を省略している。
【００５９】
この電磁弁７０は、ＥＣＵ６６から出力される付勢信号・滅勢信号によってオン・オフ動作する図示しない弁体を有し、前記弁体によって連通路４８に連通する図示しない通路を開閉制御している。また、蓄圧手段５０には、空間部５３内の圧力を検出する圧力センサ７２が設けられ、前記圧力センサ７２からの検出信号（Ｐ３）がＥＣＵ６６に出力される。
【００６０】
この他の実施形態では、ＥＣＵ６６が水素供給流路３２側の圧力Ｐｈと蓄圧手段５０側の圧力Ｐ３とをそれぞれ監視し、ＥＣＵ６６から付勢信号・滅勢信号を適宜出力することにより、第１遮断弁３４の下流側における水素供給流路３２内を流通する水素ガスの圧力を好適に制御することができる。
【００６１】
具体的には、燃料電池システム１０ａの通常発電運転時にＥＣＵ６６から付勢信号を出力して電磁弁７０を開弁状態とし、蓄圧手段５０の空間部５３内に高圧の水素ガスが貯留される。この場合、ＥＣＵ６６は、水素供給流路３２側の圧力Ｐｈと蓄圧手段５０側の圧力Ｐ３とをそれぞれ監視し、前記蓄圧手段５０の空間部５３内の圧力が所定圧に到達したとき、ＥＣＵ６６から滅勢信号を出力して電磁弁７０を閉弁状態とする。
【００６２】
一方、イグニッションスイッチ６８がオフされた燃料電池システム１０ａの停止時であって、水素供給流路３２に対し蓄圧手段５０の空間部５３内に貯留された水素ガスを導出するときには、水素供給流路３２側の圧力Ｐｈを監視しながら、ＥＣＵ６６から付勢信号・滅勢信号を適宜出力して、連通路４８に連通する電磁弁７０の図示しない通路を開閉制御することにより、第１遮断弁３４の下流側の水素供給流路３２を流通する水素ガスの圧力を好適に制御することができる。
【００６３】
このような電磁弁７０の圧力制御によって蓄圧手段５０の空間部５３内に貯留された水素ガスの圧力を比較的高圧に保持することができるため、貯留容量を小さくして蓄圧手段５０の小型・軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムを構成する蓄圧手段の要部拡大図である。
【図３】第１遮断弁の開故障検出処理の動作説明に供されるフローチャートである。
【図４】図１に示す燃料電池システムの動作説明に供されるタイムチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの要部構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１０ａ    燃料電池システム
１２    燃料電池
１４    水素タンク（燃料ガス供給手段）
１６    エアコンプレッサ（酸化剤供給手段）
３２    水素供給流路（燃料ガス供給流路）
３４    第１遮断弁
３６    圧力センサ（圧力検出手段）
３８    第１レギュレータ（圧力調整手段）
４２    第２遮断弁
５０    蓄圧手段
６０    空気供給流路（酸化剤供給流路）
６６    ＥＣＵ（開故障検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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