燃料电池系统的制作方法

专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统，其具有通过燃料气体与氧化气体 的电化学反应来进行发电的燃料电池。
背景技术：
燃料电池系统具有燃料电池，通过燃料气体与氧化气体这样的 反应气体的电化学反应来进行发电；反应气体供给流路，用于向燃料 电池供给反应气体；反应气体系排出流路，用于从燃料电池排出反应 气体。此外，还考虑在这样的反应气体供给流路和反应气体系排出流 路上设置燃料电池用截止阀。
例如，专利文献1中记载的燃料电池系统通过储气筒向如下阀供 给空气设置在从电池组排出反应气体系气体的反应气体系排出流路 上的截止阀；设置在向电池组供给燃料气体的燃料气体供给流路上的 三通切换阀；设置在向电池组供给空气的氧化气体系供给流路上的阀， 并切换作为先导阀的各阀。
此外，在专利文献2中记载的燃料电池系统中，在向燃料电池组 供给燃料气体的流通路径上设置因该前后流路间的压力差而关闭的 阀，在第一时刻阀与燃料电池组间的第一压力和在第二时刻阀与燃料 电池组间的第二压力之间的压力差小于规定值时，判定阀出现打开故 障。并且，在判定为阀出现打开故障时，使燃料电池组内的燃料消耗， 使阀前后流路间产生差压。
专利文献l:日本特开2000-3717号公报；
专利文献2:日本特开2005-347185号公报。

发明内容
在上述专利文献1中记载的燃料电池系统中，对于设置在反应气 体系排出流路上的截止阀、设置在燃料气体供给流路上的三向转换阀、 设置在氧化气体系供给流路上的阀，由于在冰点以下等低温环境中使 用等而阀芯周边部冻结，或者由于阀芯的轴相对于滑动部倾斜等而阀 芯卡止在固定的部分上等，有可能在将进行通常驱动的压力值作用在 阀的压力室的情况下，阀不进行驱动。在这样阀不进行驱动、不正常 地开阀的情况下，难于向电池组良好地供给气体，或从电池组良好地 排出气体，在更严重的情况下，燃料电池系统的运转有可能自动停止。
相对于此，在专利文献2中记载的燃料电池系统中，在流通路径 上设置有因所述前后流路间的压力差而关闭的阀。此外，在判断阀为 打开故障的情况下，消耗燃料电池组内的燃料，使在阀前后流路之间 产生差压。在这样的燃料电池系统中，在使阀为打开故障时，为了驱 动阀，需要消耗燃料电池组内的燃料，从有效利用燃料电池组的发电 电力上还有改良的余地。
本发明的目的在于，在燃料电池系统中，能够更有效地利用燃料 电池的发电电力，并且在阀被紧固时也能够解除该紧固而进行稳定的 运转。
本发明的燃料电池系统具有燃料电池，通过氧化气体和燃料气 体的电化学反应进行发电；阀，对应于从流体供给部供给的流体的压 力变化进行驱动；压力赋予单元，使第一压力值的压力作用于与流体 供给部相通的压力室，从而使阀进行驱动；以及压力变化单元，在压 力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内 的第一压力值发生变化。另外，驱动阀包括从开阀至闭阀，或从闭阀 至开阀的任意变化。
5池供给氧化气体， 氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中排出氧化气体系气体；燃料 电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化气体供给流路和氧化气体系 气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设置在燃料电池旁通流路上， 压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元，该燃料电池旁通阀控制单
元在起动时使燃料电池旁通阀打开规定的开度，并且在压力室内为第 一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，通过縮小燃料电池旁通 阀的开度，使向压力室供给的流体的压力值相比第一压力值增大。
此外，在本发明的燃料电池系统中，优选压力变化单元是流体供 给部控制单元，该流体供给部控制单元使由流路供给部向压力室供给 的流体的供给压力相比第一压力值提高。
此外，在本发明的燃料电池系统中，优选具有氧化气体供给流 路，向燃料电池供给氧化气体；氧化气体系气体排出流路，从燃料电 池中排出氧化气体系气体；燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接 氧化气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀， 设置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是流体供给部燃料电池旁 通阀控制单元，该流体供给部燃料电池旁通阀控制单元在起动时使燃
料电池旁通阀打开规定的开度，并且在压力室内为第一压力值的情况 下阀也不进行驱动的异常时，縮小燃料电池旁通阀的开度，并且提高 流体供给部的流体排出量。
此外，在本发明的燃料电池系统中，优选压力变化单元在压力室 内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的压 力上下交替地变动。
此外，更优选压力变化单元是流体供给部控制单元，该流体供给 部控制单元使由流体供给部向压力室供给的流体的供给压力上下交替 地变动。此外，在本发明的燃料电池系统中，压力变化单元是在压力室内 为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的压力 上下交替地变动的结构，在此之上，更优选具有氧化气体供给流路， 向燃料电池供给氧化气体；氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中 排出氧化气体系气体；燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化 气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设 置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元， 该燃料电池旁通阀控制单元使燃料电池旁通阀的开度大小交替地变 化。
根据本发明的燃料电池系统，由于具有阀，对应于从流体供给 部供给的流体的压力变化而进行驱动；压力赋予单元，通过向与流体 供给部相通的压力室作用第一压力值来驱动闽；以及压力变化单元， 在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力 室内的第一压力值发生变化，所以即使在阀被紧固时，与流体供给部 相通的压力室内的第一压力值通过燃料电池旁通阀或流体供给部控制 单元升高等产生变化，由此能够解除阀的紧固，可进行稳定的运转。 而且，为了驱动阔，不需要消耗燃料电池内的燃料，从而能够更有效 地利用燃料电池的发电电力。
此外，压力变化单元若是在压力室内为第一压力值的情况下阀也 不进行驱动的异常时，使压力室内的压力上下变动的结构，在阀芯的 轴由于相对于滑动部倾斜等而阀芯卡止在固定的部分上等，从而阀紧 固，将通常驱动的压力值作用在阀的压力室上而阀不进行驱动的情况 下，能够通过压力变动使力沿轴向一侧和轴向另一侧交替地作用于阀 芯上，从而能够解除阀的紧固而驱动阀。


图1是表示本发明的第一实施方式的燃料电池系统的基本结构的图。
图2是表示在开阀状态下的在图1的燃料电池系统中使用的入口 关闭阀(或出口关闭阀)的结构的剖视图。
图3是同样表示处于闭阀状态下的剖视图。
图4是用于以时间序列说明在使入口关闭阀从开阀状态转变为闭 阀状态时的psv的切换的简要剖视图。
图5是用于以时间序列说明在使入口关闭阀从闭阀状态转变为开 阀状态时的PSV的切换的简要剖视图。
图6是表示本发明的第一实施方式的燃料电池系统中的起动控制 方法的流程图。
图7是表示本发明的第二实施方式的燃料电池系统中的起动控制 方法的流程图。
图8a是表示本发明的第四实施方式的燃料电池系统所要解决的课 题，即阀芯相对于滑动部的轴向倾斜紧固后的状态的简图。
图8b是表示为了解除阀芯向滑动部的紧固，而使力沿两方向交替 地作用在阀芯上的状态的简图。
图8c是表示为了解除阀芯向滑动部的紧固，而使力沿两方向交替 地作用在阀芯上的状态的简图。
图9是表示本发明的第四实施方式的燃料电池系统中的起动控制 方法的流程图。
图10的(a)是表示在图9中的步骤S4中，空气压縮机的排出流 量随时间变化的图，图10的(b)是表示作用于加湿器旁通阀的阀芯 上的阀驱动力随时间变化的图。
标号说明
10燃料电池系统，12燃料电池组，14氧化气体供给流路，16氧 化气体系排出流路，18加湿器旁通阀，20入口关闭阀，22出口关闭 阀，24空气压縮机，26中间冷却器，28加湿器，30主路径，32加 湿器旁通路径，34调压阀，36燃料电池旁通路径，38燃料电池旁通 阀，40压力控制用流路，42壳体，44隔断部，46主隔膜，48副隔
8膜，50闭阀用压力室，52开阀用压力室，54大气压室，56流路构 成压力室，58阀芯，60驱动轴62阀芯主体，63驱动轴侧圆筒面部， 64筒状部件，66隔膜侧圆筒部，67环状变形部，68壳体侧圆筒面 部，70第二隔膜侧圆筒部，72大气连通管，74抑制部件，76给排 管，78螺旋弹簧，80阀座，82入口， 84出口。
具体实施例方式
下面，基于

本发明的实施方式。图1至图6表示本发明 的第一实施方式，图1是本实施方式的燃料电池系统的简要结构图。 燃料电池系统IO具有燃料电池组12、氧化气体供给流路14及氧化气 体系排出流路16、加湿器旁通阀18、入口关闭阀20及出口关闭阀22。
燃料电池组12通过氧和氢的电化学反应来进行发电。g卩，将作为 燃料气体的氢气和作为氧化气体的空气供给至燃料电池组12，由此在 燃料电池组12内的未图示的多个燃料电池单元中，氧与氢发生电化学 反应而得到电能。燃料电池单元例如具有由阳极电极和阴极电极夹持 电解质膜而形成的膜-电极组件和其两侧的隔板。
另外，本实施方式的燃料电池系统IO例如作为燃料电池车用而搭 载在车辆上，将燃料电池组12作为车辆行驶用马达的电源使用。当然， 可以将本实施方式的燃料电池系统用于车辆行驶用以外的用途。
为了将作为氧化气体的空气供给至燃料电池组12而设置氧化气 体供给流路14。在氧化气体供给流路14的气体上游侧设置有空气压縮 机24和中间冷却器26。被空气压縮机24加压后的空气在中间冷却器 26被冷却、在加湿器28被加湿后，供给至燃料电池组12的阴极电极 侧的流路中。
此外，与用于使空气通过加湿器28后供给至燃料电池组12的第
9一气体流路即主路径30独立地设置有作为主路径30的旁通路径的加 湿器旁通路径32,该加湿器旁通路径32在气体的流动上与主路径30 平行，为第二气体流路。通过加湿器旁通路径32的空气不通过加湿器 28地供给至燃料电池组12。在加湿器旁通路径32的中途设置有加湿 器旁通阀18。
此外，为了从燃料电池组12排出供给至燃料电池组12、在各燃 料电池单元供于电化学反应后的空气即空气废气而设置氧化气体系排 出流路16。通过氧化气体系排出流路16排出的空气废气经由调压阀 34输送至加湿器28，此后，经由未图示的稀释器排出至大气中。调压 阀34进行控制，使从燃料电池组12排出的空气的压力(背压)变为 对应于燃料电池组12的运转状态的合适的压力值。即，通过调压阀34 的阀开度调整氧化气体系排出流路16内的与压力传感器P2的位置对 应的空气的压力。此外，加湿器28将从自燃料电池组12排出后的空 气中得到的水分赋予供给至燃料电池组12之前的空气，发挥加湿的作 用。
另外，在燃料电池组12上连接有用于供给氢气的氢气供给流路和 用于排出氢气系气体的氢气系排出流路，但在图1中省略了图示。
此外，在氧化气体供给流路14的主路径30上加湿器旁通路径32 的上游侧连接部和加湿器28之间、以及氧化气体系排出流路16上加 湿器28的气体下流侧区间，在气体的流动上与燃料电池组12并行地 连接有燃料电池旁通路径36。并且，在燃料电池旁通路径36的中途设 置有燃料电池旁通阀38。燃料电池旁通阀38用于控制向燃料电池组 12供给的空气的压力。g卩，通过燃料电池旁通阀38的阀开度，调整与 氧化气体供给流路14的入口压力传感器P1的位置对应的空气的压力。 另外，还能够通过从空气压縮机24排出的空气的流量，调整对应于入 口压力传感器P1位置的空气压力。当然，也能够同时利用燃料电池旁 通阀38的阀开度与基于空气压縮机24的排出流量这两者，调整对应于入口压力传感器P1位置的空气压力。
此外，燃料电池系统io优选在冰点以下等的低温起动时，使燃料
电池组12迅速地升温。而且，因此，与供给至燃料电池组12的氢气 的量相比，使供给至燃料电池组12的空气的量少于与氢气发生反应进 行发电相称的量，即，考虑降低阴极化学计量比，以低效率进行发电，
使燃料电池组12迅速升温。但是此时，氢从燃料电池组12的阳极侧 的流路经由电解质膜进入阴极侧的流路，氧化气体系排出流路16内的 氢浓度有可能变高。所述燃料电池旁通阀38在这样情况下为开阀状态， 还能够利用不通过燃料电池组12的空气，降低氧化气体系排出流路16 内的氢浓度。
进而，在氧化气体供给流路14的主路径30上的加湿器28的气体 下流侧和在氧化气体系排出流路16上的加湿器28的气体上游侧分别 设置有入口关闭阀20和出口关闭阀22。
艮P，在既是各个燃料电池用阀又是用于调整流路内的空气的流动 的流体控制阀，即入口关闭阀20、出口关闭闽22上，还有所述的加湿 器旁通阀18上，经压力控制用流路40，分别连接有3个常闭型电磁阀 即PSV (压力切换阀Pressure Switching Valve)。
艮P，在加湿器旁通阀18上连接有VbS、 VbC、 VbO这3个PSV。 此外，在入口关闭阀20上连接有ViS、 ViC、 ViO这3个PSV，在出口 关闭阀22上连接有VoS、 VoC、 VoO这3个PSV。这些PSV经由压力 控制用流路40连接在氧化气体供给流路14的主路径30的气体上游侧、 例如连接在空气压縮机24与加湿器28之间。这些所有的PSV即VbS、 VbC、 VbO、 ViS、 ViC、 ViO、 VoS、 VoC、 VoO被未图示的ECU (Electronic Control Unit:电子控制单元)等的控制部控制。加湿器旁通阀18、入 口关闭阀20、出口关闭阀22都由在内部的压力室中存在的流体即气体 的压力差驱动。此外，压力控制用流路40向所述各阀18、 20、 22供给用于产生压力差的流体即气体。
接着，通过图2以及图3，主要以入口关闭阀20为代表说明入口
关闭阀20和出口关闭阀22的结构以及作用。入口关闭阀20和出口关 闭阀22的自身结构相同。此外，加湿器旁通阀18的结构在以后进行 说明。
如图2所示，入口关闭阀20是在设于内部的所有的压力室的压力 相同的通常状态下成为阀芯打开的开阀状态的常开型的关闭阀。
入口关闭阀20在结合多个壳体元件而成的壳体42的内部设有被 隔断部44隔断的上下2个空间，在2个空间中分别设置主隔膜46和 副隔膜48，由此在主隔膜46的上表面侧设置闭阀用压力室50，在主 隔膜46的下表面侧设置开阀用压力室52，在副隔膜48的上表面侧设 置大气压室54，在副隔膜48的下表面侧设置流路构成压力室56。闭 阀用压力室50、开阀用压力室52、大气压室54、流路构成压力室56 相互分离，这些压力室50、 52、 54、 56中，任意两个压力室的内部互 不连通。
此外，主隔膜46和副隔膜48与阀芯58结合。S卩，在壳体42的 内部具有阀芯58，该阀芯58具有驱动轴60，将阔芯58可沿驱动轴60 的轴方向位移地支撑在壳体上。阀芯58具有驱动轴60和结合在驱动 轴60的下端部上的圆板状的阀芯主体62。此外，在靠近驱动轴60的 中间部下端处结合有在外周面具有驱动轴侧圆筒面部63的有底圆筒状 的筒状部件64。
此外，在筒状部件64的底板部下表面与阀芯主体62的上表面之 间夹持有橡胶等弹性材料制成的副隔膜48的内周侧端部，使副隔膜48 的内周部与驱动轴60结合。副隔膜48的外周侧端部与壳体42的内周 部结合，由构成壳体42的2个壳体元件夹持。由此，壳体42内的隔
12断部44下侧空间的上侧与下侧被副隔膜48分离为大气压室54和流路 构成压力室56。
此外，在副隔膜48的径向中间部的内径附近设置有沿着驱动轴侧 圆筒面部63被按压而发生了弹性形变的隔膜侧圆筒部66。而且，在图 3所示的闭阀状态下，副隔膜48中的上方变形为山形的环状的环状变 形部67的下表面承受流路构成压力室56的压力，该环状变形部67位 于筒状部件64的驱动轴侧圆筒面部63与壳体42的内面之间。而且， 由于环状变形部67的下表面承受流路构成压力室56的压力，所以如 图2所示，使隔膜侧圆筒部66的上部以从驱动轴侧圆筒面部63剥下 的方式发生弹性形变，并且驱动轴60向上方位移。
此外，在副隔膜48的径向中间部的外径附近设置有沿着设置在壳 体42的内面上的壳体侧圆筒面部68被按压而发生弹性形变的第二隔 膜侧圆筒部70。并且，在如图3所示，驱动轴60从如图2所示的开闽 状态向下方位移时，以使第二隔膜侧圆筒部70的上部从壳体侧圆筒面 部68剥下的方式发生弹性形变。
流路构成压力室56构成氧化气体供给流路14 (参照图1)(在出 口关闭阀22时为氧化气体系排出流路16)的一部分，通过阀芯58截 止或连接气体上游侧和气体下流侧。此外，在大气压室54上连接有使 一端与大气连通的大气连通管72，大气压室54向大气开放。
此外，在阀芯58的上端部结合有通过将2个大致圆板状元件进行 结合而够成的抑制部件74，在2个大致圆板状元件之间夹持有橡胶等 弹性材料制成的主隔膜46的内周侧端部。主隔膜46的外周侧端部以 通过构成壳体42的2个壳体元件夹持的方式与壳体42的内周部结合。 由此，壳体42内的隔断部44上侧空间的上侧与下侧被主隔膜46分离 为闭阀用压力室50和开阀用压力室52。此外，在闭阀用压力室50和 开阀用压力室52上连接有给排管76。进而，在抑制部件74的下表面和隔断部44的上表面之间设置有 作为弹力赋予单元的螺旋弹簧78，沿阔芯58向上方，即沿成为开阀状 态的方向赋予弹力。阀芯58向下方位移，从而阀芯主体62的下表面 在阀座80上着座，截止流路。即，通过驱动轴60的轴向位移，流路 内被截止或被连接。此外，包括主隔膜46的驱动轴60上侧部分的受 压面积的直径远大于包括副隔膜48的驱动轴60下侧部分的受压面积 的直径。
在这样的入口关闭阔20中，使闭阀用压力室50经由给排管76(图 2、图3)连接在作为PSV的ViC侧的压力控制用流路40上。此外， 使开阀用压力室52经由给排管76连接在作为PSV的ViO侧的压力控 制用流路40上。通过驱动轴60的轴向的位移，主隔膜46的中央部分 上下弯曲地位移。
如图2所示，在通过驱动轴60的位移，阔芯58被向上驱动时， 从氧化气体供给流路14 (图1)的上游侧向入口关闭阀20的入口 82 流动的空气从入口关闭阀20的出口 84向燃料电池组12 (图1)侧排 出。另一方面,如图3所示，在通过驱动轴60的位移，阀芯58被向下 驱动时，出口 84被堵塞，对从氧化气体供给流路14的上游侧向燃料 电池组12的空气的流动进行截止。
另外，在出口关闭阀22的情况下，如图1所示，相对于入口关闭 阀20，入口82与出口84相反。并且，在通过驱动轴60(图2、图3) 的位移，阀芯58被向上方驱动时，从氧化气体系排出流路16的上游 侧向出口关闭阀22的入口 82流动的空气废气从出口关闭阀22的出口 84向加湿器28侧排出。另一方面，在通过驱动轴60的位移，阀芯58 被向下驱动时，入口 82被堵塞，从氧化气体系排出流路16的上游侧 朝向加湿器28的空气废气的流动被截止。驱动轴60的轴向的位移被3个PSV控制。即，在入口关闭阀20 的情况下，通过ViS、 ViC、 ViQ这3个PSV控制开阀用压力室52和 闭阀用压力室50的压力。此外，在出口关闭阀22的情况下，通过VoS、 VoC、 VoO这3个PSV控制开阀用压力室52和闭阀用压力室50的压 力。
如图l所示的ViS (或VoS)是3WAY，艮P，三通阀式的PSV，使 闭阀用压力室50和开阀用压力室52中的一个压力室选择性地与空气 压縮机24的气体上游侧连接，将另一个压力室与空气压縮机24的气 体上游侧之间切断。此外，ViC、 ViO、 VoC、 VoO都是2Way式的PSV，
作为排气用阀，即泄压用阀发挥功能。
此外，ViS (或者VoS)根据通电状态改变流路的连接状态。在没 有通电的状态(非通电状态)下，ViS (或VoS)将空气压縮机24的气 体排出侧和开阀用压力室52连接。此外，在已通电的状态(通电状态) 下，ViS(或VoS)将空气压縮机的气体排出侧和闭阀用压力室50连接。 此外，ViC、 ViO、 VoC、 VoO都在非通电状态下使阀关闭，在通电状 态下使阀打开。S卩，是在非动作时使流路截止的常闭型电磁阀。
另外，在从图1至图3中，在表示ViS (VoS)、 ViC (VoC)、 ViO (VoO)的多个三角形中，涂黑的三角形表示将流路截止的状态，空心 的三角形表示将流路连接的状态(后述的图4、图5也相同)。
这样的入口关闭阀20以及出口关闭阀22在燃料电池组12停止发 电时成为闭阀状态。接着，使用图4，以入口关闭阀20为代表说明在 使燃料电池组停止发电时，使入口关闭阀20 (或出口关闭阀22)从开 阀状态(图2所示的状态)转变为闭阔状态(图3所示的状态)的情 况。如图4 (a)所示，在使入口关闭阀20为开阀的状态下，使ViS、 ViC、 VoO都成为非通电状态。在该状态下，来自空气压縮机24 (图1) 的压力上升后的空气经由压力控制用流路40被导入至开阀用压力室
15的空气(图5也相同)。
并且，从此状态下，如图4 (b)所示，使ViS为通电状态，来自 空气压縮机24 (图1)的压力上升后的空气经由压力控制用流路40被 导入到闭阀用压力室50。此外，使ViO成为通电状态，即开阀状态， 使开阀用压力室52向大气开放。其结果，通过闭阀用压力室50的压 力与开阀用压力室52的压力(大气压)之间产生的压力差，朝向下方 的第一力F1作用于驱动轴60上。另一方面，也向流路构成压力室56 导入由空气压縮机24使压力上升了的空气，因此通过流路构成压力室 56的压力与与大气连通的大气压室54的压力之间产生的压力差，朝向 与第一力F1相反的上方的第二力F2作用于驱动轴60上。但是，在本 实施方式的情况下，如图2、图3所示，包括主隔膜46的驱动轴60上 侧的部分的受压面积的直径远大于包括副隔膜48的驱动轴60下侧的 部分的受压面积的直径。因此，如图4(b)、图3所示，驱动轴60抵 抗第二力F2和螺旋弹簧78 (图3)的弹力向下方位移，从而阀芯主体 62在阀座80上着座。
而且，在此状态下，如图4 (c)所示，使ViS变为非通电状态， 即，使空气压縮机24排出侧与开阀用压力室52连通。但是，由于ViO 处于开阀，所以开阀用压力室52内的压力不上升。结果，闭阀用压力 室50内的压力和与闭阀用压力室50连通的压力控制用流路40内的压 力维持在高压的状态下。
接着，在停止驱动空气压縮机24后，如图4 (d)所示，使ViO 成为非通电状态，即闭阀状态。此时，由于开阀用压力室52内的压力 降低，所以闭阀用压力室50内的压力维持为大于开阀用压力室52内 的压力的状态。因此，ViS、 ViC、 ViO所有的PSV变为非通电状态， 并且虽然入口关闭阀20为常开型的阀，但该入口关闭阀20能够维持 在闭阀状态。同样，通过控制VoS、 VoC、 VoO，在燃料电池组12停止 发电时，常开型的出口关闭阀22 (图1)也从开阀状态变化为闭阀状态，在VoS、 VoC、 VoO所有的PSV为非通电状态下维持闭阀状态。
另一方面，图l所示的加湿器旁通阀18在设置于内部的所有压力 室都为相同压力的通常状态下，成为阀芯58关闭的闭阀状态的常闭型 的关闭阀。虽然省略了加湿器旁通阀18的详细结构的图示，但与图2、 图3所示的入口关闭阔20或出口关闭阀22结构相同，具有将螺旋弹 簧78 (参照图2、图3)设置在筒状部件64的底板部上表面和隔断部 44下表面之间的结构。另外，在加湿器旁通阀18中，在抑制部件74 (参照图2、图3)等固定在阀芯58的上端部上的部件的上表面和壳 体42的下表面之间设置螺旋弹簧，从而能够成为常闭型的关闭阀(参 照图1的简图)。
这样的加湿器旁通阀18如图l所示，在PSV的VbC侧的压力控 制用流路40上连接有闭阀用压力室50，在PSV的VbO侧的压力控制 用流路40上连接有开阀用压力室52。
当通过驱动轴60的位移向上驱动阀芯58时，从加湿器旁通路径 32的上游侧向加湿器旁通阀18的入口 82流动的空气从加湿器旁通阀 18的出口 84向燃料电池组12侧排出。另一方面，当通过驱动轴60的 位移向下驱动阀芯58时，堵塞出口 84，截止从加湿器旁通路径32的 上游侧向燃料电池组12的空气的流动。
驱动轴60的轴向的位移与入口关闭阀20、出口关闭阀22的情况 相同，被3个PSV即VbS、 VbC、 VbO控制。在图1中，在表示VbS、 VbC、 VbO的多个三角形中，涂黑的三角形表示截止流路后的状态， 空心的三角形表示连接流路后的状态。
此外，VbS根据通电状态使流路的连接状态变化。VbS在没有通 电的状态(非通电状态)下，将空气压縮机24的气体排出侧和闭阀用 压力室50连接，在通电后的状态(通电状态)下，将空气压縮机24的气体排出侧与开阀用压力室52连接。此外，VbC、 VbO都在非通电 状态下关闭阀，在通电状态下打开阀，即成为在非动作时截止流路的 常闭型电磁阀。
这样的加湿器旁通阀18在燃料电池组12停止发电时成为闭阀状 态。在这样使加湿器旁通阀18成为闭阀状态时，如图1所示，在将阀 芯58通过螺旋弹簧的弹力按压在阀座上的状态下，使所有的VbS、 VbC、 VbO都成为非通电状态。
另外，加湿器旁通阀18将通过空气压縮机24使压力上升了的空 气导入到闭阀用压力室50，并且开阀用压力室52在大气中开放，从而 能够成为闭阀状态。此时，由于开阀用压力室52和闭阀用压力室50 间的压力差向下方作用于驱动轴60上的力和螺旋弹簧的弹力，驱动轴 60被向下方驱动。此时，通过流路构成压力室56和大气压室54的压 力差，力朝向上方作用于驱动轴60上，但通过使包括主隔膜46 (参照 图2、图3)的驱动轴60上侧的部分的受压面积的直径远大于包括副 隔膜48 (参照图2、图3)的驱动轴60下侧的部分的受压面积的直径， 与螺旋弹簧的弹力相结合，驱动轴60向下方位移。而且，加湿器旁通 阀18闭阀。
如上所述，用于控制加湿器旁通阀18、入口关闭阀20、出口关闭 阀22的压力的PSV，艮卩VbS、 VbC、 VbO、 ViS、 ViC、 ViO、 VoS、 VoC、
VoO被ECU等控制部(未图示)控制。g卩，在燃料电池组12停止发 电时，控制部全部截止入口关闭阀20、加湿器旁通阀18、出口关闭阀 22，即成为闭阀状态，从而燃料电池组12的阴极电极侧的流路的气体 上游侧与气体下流侧被严密地截止。
此外，控制部具有压力赋予单元，该压力赋予单元在入口关闭阀 20、加湿器旁通阀18、出口关闭阀22中的任意一个阀中，向与空气压 縮机24相通的开阀用压力室52作用第一压力值，即作用与空气压縮机24的第一排出压力相对应的压力，并且，通过作为PSV的VbC、 ViC、 VoC中与任意一个阀相对应的PSV，使闭阀用压力室50向大气 开放，从而驱动所述任意的阀使其打开。
接着，使用图5，以入口关闭闽20为代表说明在燃料电池组12 开始发电运转时，使入口关闭阀20以及出口关闭阀22从闭阀状态变 为开阀状态时的作用。图5 (a)与所述图4 (d)相对应。在打开入口 关闭阀20时，在图5 (a)中，在保持ViS为非通电状态的情况下，起 动空气压縮机24 (参照图1)，然后，如图5(b)所示，使ViC成为通 电状态，即开阀状态，使闭阀用压力室50向大气开放。由此，闭阀用 压力室50内的压力上升后的空气向大气放出，压力降低。此外，来自 空气压縮机24的压力上升后的空气通过压力控制用流路40被导入到 开阀用压力室52。由此，在开阔用压力室52的压力和闭阀用压力室 50的压力(大气压)之间产生压力差。
此外，也从空气压縮机24向流路构成压力室56中导入压力上升 后的空气，因此在流路构成压力室56的压力和与大气连通的大气压室 54的压力之间产生压力差。流路构成压力室56的压力施加在图3所示 的副隔膜48的环状变形部67的下表面上。因此，副隔膜48将筒状部 件64向上压，如图2、图5 (b)所示，驱动轴60向上方位移。其结 果，通过流路构成压力室56和大气压室54的压力差向上方作用于驱 动轴60上的第三力F3和通过闭阀用压力室50和开阀用压力室52的 压力差向上方作用于驱动轴60上的第四力F4这两个力F3、 F4，以及 螺旋弹簧78 (图2、图3)的弹力，从而向上方驱动驱动轴60。
此外，在入口关闭阀20完全开阀的状态下，在ViC为非通电状态， 即闭阀状态下，将闭阀用压力室50与大气之间截止。并且，在ViS、 ViC、 ViO所有的PSV为非通电状态下，维持入口关闭闽20的开阀状 态。此外，同样，在出口关闭阀22 (图l)的情况下，通过控制VoC， 在燃料电池组12开始发电运转时，从闭阀状态变化为开阀状态，在
19VoS、 VoC、 VoO所有的PSV为非通电状态下，维持开阀状态。
另一方面，在使图l所示的加湿器旁通阀18为开阀时，将通过空 气压縮机24使压力上升了的空气导入到开阀用压力室52，并且将闭阀 用压力室50向大气开放。其结果，通过导入了由空气压縮机24而使 压力上升了的空气的流路构成压力室56和大气压室54 (参照图2、图 3)之间的压力差而向上方作用于驱动轴60 (参照图2、图3)上的第 三力F3'，和通过闭阀用压力室50与开阀用压力室52的压力差向上方 作用于驱动轴60上的第四力F4'这两个力F3'、 F4'，驱动轴60抵抗 螺旋弹簧的弹力而向上方驱动。而且，加湿器旁通阀18成为开阀状态。
如利用所述的图4以入口关闭阔20为代表进行说明那样，在燃料 电池组12停止发电时，入口关闭阀20、加湿器旁通阀18、出口关闭 阀22全部被截止，即成为闭阀状态。相对于此，在开始发电运转时， 如利用所述的图5以入口关闭阔20为代表进行说明那样，在打开出口 关闭阀22的同时，打开入口关闭阀20以及加湿器旁通阀18中的一个 阀。例如，在发电起动时，在入口关闭阔20以及加湿器旁通阀18中 最初仅打开加湿器旁通阀18，在加湿器旁通路径32和主路径30中， 仅通过加湿器旁通路径32向燃料电池组12供给空气。并且，在经过 规定时间后，在入口关闭阀20以及加湿器旁通阀18中仅打开入口关 闭阀20，在加湿器旁通路径32和主路径30中，仅通过主路径30向燃 料电池组12供给空气，从而进行发电。
另外，对于这样地在发电起动时最初通过加湿器旁通路径32向燃 料电池组12供给空气是因为若将在起动时通过加湿器28的空气供给 至燃料电池组12，则有可能在燃料电池组12的温度较低时在内部过度 地滞留水，阻碍发电。因此，如上所述，通过在发电起动时最初通过 加湿器旁通路径32向燃料电池组12供给干燥的空气，由此更有效地 防止在燃料电池组12内过度地滞留水，能够更有效地确保发电性能。但是，在由于入口关闭阀20以及加湿器旁通阔18中的一个阀放 置在冰点以下的环境下等而在闭阀状态下因冻结等紧固，即，在阀芯
58通过冻结等紧固在固定的部分上的情况下，在使通常开阀的压力作 用在一个阀的开阀用压力室52上时存在一个阀不能开闽的可能性。由 于这样的情况，在本实施方式中，ECU等控制部具有作为压力变化单 元的燃料电池旁通阀控制单元，该燃料电池旁通阀控制单元在入口关 闭阀20以及加湿器旁通阀18中的一个阀的开阀用压力室52内为与空 气压縮机24的第一排出压力相对应的第一压力值的情况下一个阀不进 行驱动的异常时，使开阀用压力室52内的第一压力值发生变化。
燃料电池旁通阀控制单元具有如下功能在起动时，使燃料电池 旁通阀38 (图1)打开规定的开度(例如50%等)，并且在所述一个阀 的开阀用压力室52内为第一压力值的情况下所述一个阀也不进行驱动 的异常时，通过縮小燃料电池旁通阔38的开度(例如20%的开度、0% 的开度即全闭)，从而使向所述一个阀的开阀用压力室52供给的空气 的压力值大于第一压力值。
对此，利用图6的流程图更详细地进行说明。图6表示在发电起 动时，首先，在加湿器旁通阀18 (图1)和入口关闭阀20 (图1)中， 仅打开加湿器旁通阀18时的起动控制方法。根据本实施方式，在发电 起动时向燃料电池组12供给空气的情况下，首先，在步骤Sl中，通 过点火钥匙的打开等，对燃料电池系统IO发出起动指令时，控制部的 压力赋予单元基于加湿器旁通阀18的开阀指令，发出开闭控制VbS、 VbC、 VbO的指令信号，以使加湿器旁通阀18开阀。即，发出用于使 VbS、 VbC成为通电状态的指令信号。
接着，在图6的步骤S2中，压力赋予单元使燃料电池旁通闽38 半开(例如50%的开度)等，以一定的开度开阀，使空气压縮机24动 作，并送出压力上升后的空气。接着，在步骤S3中，控制部的燃料电 池旁通阀控制单元监视位于空气压縮机24 (图1)的出口的入口压力传感器P1的压力检测值，并在经过稳定时间后判定入口压力传感器P1 的压力检测值是否降低至压力阈值Ps (kPa)以下。稳定时间是指，例 如，基于空气压縮机24的空气的排出流量(送出量)达到设定值的例 如80%，达到80。/。之后待机tlsec的规定时间，是等待稳定的时间。基 于空气压縮机24的空气的排出流量由未图示的空气流量计监视。
然后，在步骤S3中，若通过燃料电池旁通阀控制单元判定经过稳 定时间后入口压力传感器Pl的压力检测值没有在压力阈值Ps (kPa) 以下，即，加湿器旁通阀18不是正常开阀的状态(开阀判定为"否")， 则接着，在步骤S4中，縮小燃料电池旁通阀38的开度(例如从50% 的开度开始)，使供给至加湿器旁通阀18的开阀用压力室52的空气的 压力上升。
接着，在步骤S6中，燃料电池旁通阀控制单元在经过一定时间后， 再次判定入口压力传感器Pl的压力检测值是否降低至压力阈值Ps (kPa)以下。根据该步骤S6的判定，若判定入口压力传感器P1的压 力检测值不在压力阈值Ps (kPa)以下，即，加湿器旁通阀18处于没 有正常开阀的状态(开阀判定为"否")，则在燃料电池旁通阀38的开度 控制中，判定不能够使加湿器旁通阀18开阀，接着，在步骤S7中， 转移至阀异常顺序控制。
在阀异常顺序控制中，不打开加湿器旁通阀18，而开闭控制入口 关闭阀20驱动用的PSV，即ViS、 ViC、 ViO，以使入口关闭阀20开 阀。由此，从空气压縮机24排出的空气通过主路径30供给至燃料电 池组12，从而开始发电。
对此，在步骤S3中，若判定经过稳定时间后入口压力传感器Pl 的压力检测值变为压力阈值Ps (kPa)以下，艮P，加湿器旁通阀18处 于正常打开的状态(开阀判定为"是")，则在步骤S5中，接着进行起动 顺序处理。由此，从空气压縮机24排出的空气通过加湿器旁通路径32供给至燃料电池组12，从而开始进行发电。
此外，在步骤S6中，在判定经过稳定时间后入口压力传感器Pl
的压力检测值变为压力阈值Ps (kPa)以下，即，加湿器旁通阀18处 于正常开阔的状态(开阀判定为"是")的情况下，在步骤S5中，继续 进行起动顺序处理，并且从空气压缩机24排出的空气通过加湿器旁通 路径32供给至燃料电池组12，从而开始进行发电。在步骤S5、 S7中 任一个顺序结束后，即起动处理结束后，使燃料电池旁通阀38成为全 闭状态。
另外，在上述说明中，说明了在发电起动时，在加湿器旁通路径 32和主路径30中，首先仅通过加湿器旁通路径32而向燃料电池组12 供给空气进行发电的情况。但是，本实施方式不限于这样的情况，在 发电起动时，在入口关闭阀20和加湿器旁通阀18中，首先仅打开入 口关闭阀20，通过主路径30向燃料电池组12供给空气时也能够进行 实施。此时，在步骤Sl中发出入口关闭阀20的开阀指令，在步骤S7 中转移至阀异常顺序控制时，发出加湿器旁通阀18的开阀指令。并且， 通过加湿器旁通路径32而向燃料电池组12供给空气，开始进行发电。
上述那样的本实施方式的燃料电池系统10具有加湿器旁通阀 18及入口关闭阀20，按照从空气压縮机24供给的空气的压力变化进 行驱动；压力赋予单元，在加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的 一个阀中，使第一压力值作用于与空气压縮机24相通的开阀用压力室 52上，由此驱动所述一个阀；以及作为压力变化单元的燃料电池旁通 阀控制单元，在所述一个阀的开阀用压力室52内为第一压力值的情况 下一个阀也不进行驱动的异常时，通过縮小燃料电池旁通阀38的开度， 使一个阀的开阀用压力室52内的第一压力值变化，即使压力上升。因 此，即使加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀紧固时，在 该一个阀中，通过縮小燃料电池旁通阀38的开度来升高与空气压縮机 24相通的开阀用压力室52内的第一压力值而使该第一压力值变化，由此，解除阀的紧固，从而能够进行稳定的运转。而且，为了驱动加湿 器旁通阀18和入口关闭阀20中的任意一个阀，不需要消耗燃料电池
组12内的燃料，能够更有效地利用燃料电池组12的发电电力。
接着，图7是表示第二实施方式的起动控制方法的流程图。另外，
在以下的说明中，燃料电池系统的基本结构与表示上述第一实施方式 的图1的情况相同，因此在与图1的结构相同的部分上标注相同的标
号。首先对如下情况的起动控制方法进行说明在发电起动时，在加
湿器旁通阀18和入口关闭阀20中，最初仅打开加湿器旁通阀18，然 后，在加湿器旁通阀18和入口关闭闽20中，仅打开入口关闭阀20。
在本实施方式的情况下，具有压力赋予单元，该压力赋予单元在 加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀中，向与空气压缩机 24相通的开阀用压力室52作用与空气压縮机24的第一排出压力相对 应的第一压力值，由此驱动所述一个阀。尤其，在本实施方式中，作 为在所述第一实施方式中控制部所具有的压力变化单元，具有作为流 体供给部控制单元的空气压縮机控制单元，该空气压縮机控制单元在 所述一个阀的开阀用压力室52内为第一压力值的情况下一个阀也不进 行驱动的异常时，不縮小燃料电池旁通阀38的开度，而使空气压縮机 24的排出流量上升至规定流量，由此使一个阀的开阀用压力室52内的 第一压力值发生变化。
并且，在图7的步骤S3中，与所述图6所示的第一实施方式相同， 控制部的空气压縮机控制单元监视位于空气压縮机24出口的入口压力 传感器P1的压力检测值，并判定入口压力传感器P1的压力检测值在 经过稳定时间后是否降低至压力阈值Ps (kPa)以下。
并且，在步骤S3中，若通过空气压縮机控制单元判定经过稳定时 间后入口压力传感器P1的压力检测值不在压力阈值Ps (kPa)以下，即，判定加湿器旁通阀18处于没有正常地开阀的状态(开阀判定为
"否")，则在步骤S4中，空气压縮机控制单元通过使空气压縮机24(图
1)的排出流量相对于当前的流量仅增加规定流量，从而使向加湿器旁
通阀18的开阀用压力室52供给的空气的压力高于第一压力值。
接着，在步骤S6中，空气压縮机控制单元在经过一定时间后，再 次判定入口压力传感器P1的压力检测值是否降低至压力阈值Ps(kPa) 以下。若根据该步骤S6的判定，也判定入口压力传感器P1的压力检 测值不在压力阈值Ps (kPa)以下，即，加湿器旁通阀18处于没有正 常地开阀的状态(开阀判定为"否")，则判定对于空气压縮机24的排出 流量的增量不能使加湿器旁通阀18开阀，在步骤S7中，与所述图6 所示的第一实施方式相同地转移至阀异常顺序控制。
与此相对，在步骤S3中，若判定在经过稳定时间后入口压力传感 器P1的压力检测值在压力阈值Ps (kPa)以下，即，加湿器旁通阀18 处于正常开阀的状态(开阀判定为"是")，则在步骤S5中，继续进行起 动顺序处理。
此外，在步骤S6中，在判定经过稳定时间后入口压力传感器Pl 的压力检测值变为压力阈值Ps (kPa)以下，艮P，加湿器旁通阀18处 于正常开阀的状态(开阀判定为"是")的情况下，也在步骤S5中，继 续进行起动顺序处理，从空气压縮机24排出的空气通过加湿器旁通路 径32供给至燃料电池组12。
另外，在上述说明中，说明了在发电起动时，在加湿器旁通路径 32和主路径30中，首先仅通过加湿器旁通路径32向燃料电池组12供 给空气而进行发电的情况。但是，本实施方式不限于这样的情况，与 上述第一实施方式相同，在发电起动时，在入口关闭阀20和加湿器旁 通阀18中，首先仅打开入口关闭阀20，通过主路径30向燃料电池组 12供给空气的情况下也能够进行实施。
25在上述那样的本实施方式的燃料电池系统10的情况下，具有作为 压力变化单元的空气压縮机控制单元，该空气压縮机控制单元在加湿 器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀的开阀用压力室52内为第 一压力值的情况下一个阀也不进行驱动的异常时，通过增加空气压縮
机24的排出流量，从而使一个阀的开阔用压力室52内的第一压力值 变化，即使开阀用压力室52内的压力值高于第一压力值。因此，即使 加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀紧固时，在该一个阀 中，通过增加空气压縮机24的排出流量提高与空通过气压縮机24相 通的开阀用压力室52内的压力值，从而解除一个阔的紧固，由此能够 进行稳定的运转。
对于其他的结构以及作用，与所述图1至图6所示的第一实施方 式的情况相同，因此省略相同部分的图示以及说明。
另外，虽然省略了图示，但作为第三实施方式，可以组合所述从 图l至图6所示的第一实施方式和所述图7所示的第二实施方式。艮卩， 以下，使用表示所述第一实施方式的图1的标号进行说明，但是在本 实施方式的情况下，与所述各实施方式相同，具有压力赋予单元，该 压力赋予单元在加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀中， 向与空气压縮机24相通的开阀用压力室52作用与空气压縮机24的第 一排出压力相对应的第一压力值，从而驱动上述一个阀。此外，在所 述第一实施方式中，控制部所具有的压力变化单元是空气压縮机燃料 电池旁通阀控制单元，在所述一个阀的开阀用压力室52内为与空气压 縮机24的第一排出压力相对应的第一压力值的情况下一个阀也不进行 驱动的异常时，缩小燃料电池旁通阀38的开度，并且升高作为流体供 给部的空气压縮机24所产生的空气的排出流量。
在这样的本实施方式的情况下，例如，在所述的图6所示的第一实施方式中，在步骤S4中，空气压縮机燃料电池旁通阀控制单元将空
气压縮机24的排出流量增加规定流量，并且縮小燃料电池旁通阀38 的开度，使向加湿器旁通阀18或入口关闭阀20的开阀用压力室52供 给的空气的压力上升。在这种结构的情况下，即使加湿器旁通阀18以 及入口关闭阀20中的一个阀紧固时，也易于驱动所述一个阀。
对于其他的结构以及作用，与所述的图1至图6所示的第一实施 方式或图7所示的第二实施方式相同。
接着，图8a、图8b、图8c、图9至图IO表示第四实施方式。另 外，在以下的说明中，燃料电池系统的基本结构与表示所述的第一实 施方式的图1的情况相同，因此在与图1结构相同的部分标注相同的 标号来进行说明。首先，图8a、图8b、图8c是表示本实施方式要解决 的缺陷和解决该缺陷的原理的简图。SP，图8a、图8b、图8c表示在加 湿器旁通阀18或入口关闭阀20中，阀芯58和在使阀芯58滑动的滑 动部即隔断部44上设置的孔部之间的关系。如图8所示，本实施方式 要解决的缺陷是，在加湿器旁通阀18或入口关闭阀20中，在阀芯58 相对于在隔断部44上设置的孔部的轴向倾斜的状态下，阀芯58卡在 孔部的角部等上，在不能完全开阀的状态下紧固。这样地阀芯58紧固 在孔部上的情况与阀芯58由于冻结紧固在固定的部分上而不开阀的情 况相同，在使通常开阀的压力作用在加湿器旁通阀18或入口关闭阀20 的开阀用压力室52上的情况下，加湿器旁通阀18或入口关闭阀20有 可能不能够完全开阀。
为了解决这样的缺陷，在本实施方式中，ECU等控制部与所述的 各实施方式相同，具有压力赋予单元，该压力赋予单元在加湿器旁通 阀18以及入口关闭阀20中的一个阀中，将第一压力值作用在与空气 压縮机24 (图1)相通的开阀用压力室52上，由此驱动一个阀。此外， 控制部具有作为压力变化单元的第二空气压縮机控制单元，该第二空气压縮机控制单元在一个阀的开阀用压力室52内为第一压力值的情况 下一个阀也不进行驱动的异常时，使一个阀的开阀用压力室52内的压
力值变化，S卩，使一个阔的开阀用压力室52内的压力值上下交替地变 动。第二空气压縮机控制单元使通过空气压縮机24向所述一个阀的开 阀用压力室52供给的空气的供给压力上下交替地变动。因此，第二空 气压縮机控制单元使空气压縮机24的排出流量脉冲式地或间隔规定时 间地交替地反复增加和减少。
接着，使用图9的流程图，更详细地说明本实施方式的起动处理 方法。图9表示在发电起动时，在加湿器旁通阀18和入口关闭阀20 中，最初仅打开加湿器旁通阀18的情况下的起动控制方法。根据本实 施方式，在发电起动时向燃料电池组12供给空气的情况，首先，在步 骤S1中，若通过点火钥匙的打开等向燃料电池系统IO输送起动指令， 则与所述的图6所示的第一实施方式相同，控制部的压力赋予单元基 于加湿器旁通阀18的开阔指令发出对VbS、 VbC、 VbO进行开闭控制 的指令信号，以使加湿器旁通阀18开阀。
接着，在步骤S2中，压力赋予单元使燃料电池旁通阀38半开(例 如50%的开度)等以一定的开度开阀，使空气压縮机24动作，送出压 力上升后的空气。接着，在步骤S3中，与所述的图6所示的第一实施 方式相同，控制部的第二空气压縮机控制单元监视位于空气压縮机24 的出口的入口压力传感器P1的压力检测值，并且判定入口压力传感器 Pl的压力检测值在经过稳定时间后是否降低至压力阈值Ps (kPa)以 下。
并且，在步骤S3中，若通过第二空气压縮机控制单元判定经过稳 定时间后，入口压力传感器P1的压力检测值没有在压力阈值Ps (kPa) 以下，g卩，加湿器旁通阀18处于没有正常开阀的状态(开阀判定为 "否")，则在步骤S4中，第二空气压縮机控制单元使空气压縮机24的 排出流量脉冲式地或隔开规定时间交替地反复增加和减少地变化。图
2810 (a)表示将空气压縮机24的排出流量隔开规定时间交替反复增加和 减少地变化的一个例子的时间变化。对应于此，如图10 (b)所示，作 为作用于加湿器旁通阀18的阀芯58上的驱动力即加湿器旁通阀18的 驱动力也隔开规定时间交替反复地增加和减少地变化。
接着，返回图9，在步骤S6中，第二空气压縮机控制单元在经过 一定时间后，再次判定入口压力传感器P1的压力检测值是否降低至压 力阈值Ps (kPa)以下。根据该步骤S6的判定，若判定为入口压力传 感器P1的压力检测值不在压力阈值Ps (kPa)以下，艮卩，加湿器旁通 阀18处于没有正常开阔的状态(开阀判定为"否")，则在使空气压縮机 24的排出流量变化的控制中，判定加湿器旁通阀18不能完全开阀，在 步骤S7中，与所述的图6所示的第一实施方式相同，转移至阀异常顺 序控制。
对此，在步骤S3中，若判定经过稳定时间后入口压力传感器Pl 的压力检测值变为压力阈值Ps (kPa)以下，艮卩，加湿器旁通阀18处 于正常开阀的状态(开阀判定为"是")，则在步骤S5中，继续进行起动 顺序处理。
此外，在步骤S6中，在判定为经过稳定时间后入口压力传感器 Pl的压力检测值变为压力阈值Ps (kPa)以下，g卩，加湿器旁通阀18 处于正常开阀的状态(开阀判定为"是")的情况下，在步骤S5中也继 续进行起动顺序处理，并使从空气压縮机24排出的空气通过加湿器旁 通路径32供给至燃料电池组12。
另外，在上述说明中，说明了在发电起动时，在加湿器旁通路径 32和主路径30中，首先仅通过加湿器旁通路径32向燃料电池组12供 给空气进行发电的情况。但是，本实施方式不限于这样的情况，与所 述的图1至图6所示的第一实施方式相同，在发电起动时，在入口关 闭阀20和加湿器旁通阀18中，首先仅打开入口关闭阀20，通过主路说明书第27/28页
径30向燃料电池组12供给空气的情况也能够实施。
在上述那样的本实施方式的燃料电池系统10中具有压力赋予单 元，在加湿器旁通阀18以及入口关闭阀20中的一个阀中，向与空气
压縮机24相通的开阀用压力室52上作用第一压力值，由此驱动所述 一个阀；作为压力变化单元的第二空气压縮机控制单元，在所述一个 阀的开阀用压力室52内为第一压力值的情况下一个阀也不进行驱动的 异常时，使一个阀的开闽用压力室52内的第一压力值变化，即使空气 压縮机24的排出流量上下交替地变动。因此，即使发生了由于所述一 个阀的阀芯58的驱动轴60 (参照图2、图3)相对于滑动部即隔断部 44的孔部倾斜等而使驱动轴60卡在固定的部分上等，从而阀紧固，将 通常驱动的压力值作用在开阀用压力室52上，阀不进行驱动的情况， 也能够通过压力变动使力沿轴向一侧和轴向另一侧交替地作用于阀芯 58上。因此，能够解除阀的紧固，驱动阀。
艮P，如图8b、图8c所示，通过空气压縮机24的排出流量的上下 变化，使力沿上下方向两侧交替地作用于阀芯58上，由此能够在通过 在阀芯58上仅向一个方向施加力不能够解除阀芯58的卡止情况下也 解除该卡止，能够对阀芯58相对于滑动部的倾斜进行修正，从而顺利 地驱动阀。由此，能够进行稳定的运转。而且，为了驱动加湿器旁通 阀18以及入口关闭阀20中任意一个阀，能够不需要消耗燃料电池组 12内的燃料地更有效地利用燃料电池组12的发电电力。
对于其他的结构以及作用，与所述的图1至图6所示的第一实施 方式相同。
另外，虽然省略了图示，但作为第五实施方式，能够将压力变化 单元作为第二燃料电池旁通阀控制单元，所述压力变化单元在所述的 图8a、图8b、图8c、图9至图IO所示的第四实施方式中，在入口关
30闭阀20和加湿器旁通阀18中的一个阀的开阀用压力室52内为第一压
力值的情况下一个阀也不进行驱动的异常时，使一个阀的开阀用压力
室52内的压力值上下变动。在所述异常时，第二燃料电池旁通阀控制 单元使加湿器旁通阀18的开度大小交替地反复地变化。在具有这样的 第二燃料电池旁通阀控制单元时，与所述第四实施方式相同，能够使 力沿两侧交替地作用于阀芯58 (参照图8a、图8b、图8c)上，解除阀 芯58的卡止等引起的相对于固定的部分的紧固，从而能够顺利地驱动 阀，能够使稳定的运转成为可能。
权利要求
1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备燃料电池，通过氧化气体和燃料气体的电化学反应进行发电；阀，对应从流体供给部供给的流体的压力变化进行驱动；压力赋予单元，使第一压力值的压力作用于与流体供给部相通的压力室，从而使阀进行驱动；以及压力变化单元，在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的第一压力值变化。
2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，具备 氧化气体供给流路，向燃料电池供给氧化气体； 氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中排出氧化气体系气体； 燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元，该燃料电池旁通阀控 制单元在起动时使燃料电池旁通阀打开规定的开度，并且在压力室内 为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，通过縮小燃料电池 旁通阀的开度，使向压力室供给的流体的压力值相比第一压力值增大。
3. 根据权利要求1所述的燃料电池系统，压力变化单元是流体供给部控制单元，该流体供给部控制单元使 由流体供给部向压力室供给的流体的供给压力相比第一压力值提高。
4. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，具备 氧化气体供给流路，向燃料电池供给氧化气体； 氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中排出氧化气体系气体； 燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是流体供给部燃料电池旁通阀控制单元，该流体供给部燃料电池旁通阀控制单元在起动时使燃料电池旁通阀打开规定的 开度，并且在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常 时，縮小燃料电池旁通阀的开度，并且提高流体供给部的流体排出流
5. 根据权利要求1所述的燃料电池系统，压力变化单元在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动 的异常时，使压力室内的压力上下交替地变动。
6. 根据权利要求5所述的燃料电池系统，压力变化单元是流体供给部控制单元，该流体供给部控制单元使 由流体供给部向压力室供给的流体的供给压力上下交替地变动。
7. 根据权利要求5所述的燃料电池系统，具备 氧化气体供给流路，向燃料电池供给氧化气体； 氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中排出氧化气体系气体； 燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元，该燃料电池旁通阀控 制单元使燃料电池旁通阔的开度大小交替地变化。
全文摘要
一种燃料电池系统，具有入口关闭阀(20)，设置在构成氧化气体供给流路(14)的主路径(30)上；加湿器旁通阀(18)，设置在主路径(30)的旁通通路即加湿器旁通路径(32)上；燃料电池旁通阀(38)，设置在绕过燃料电池组(12)的燃料电池旁通路径(36)上；燃料电池旁通阀控制单元。燃料电池旁通阀控制单元在入口关闭阀(20)和加湿器旁通阀(18)中的一个阀的开阀用压力室(52)内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，缩小燃料电池旁通阀(38)的开度，使开阀用压力室(52)内的压力上升。
文档编号H01M8/04GK101632193SQ20088000776
公开日2010年1月20日 申请日期2008年3月7日 优先权日2007年3月9日
发明者坊农哲也, 长田康弘 申请人:丰田自动车株式会社