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公開番号2025041331
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148548
出願日2023-09-13
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04694 20160101AFI20250318BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】開閉弁における弁座と弁体との間のシール機能を維持できる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】本開示の一態様は、燃料電池システム1において、エアバルブ40は、当該エアバルブ40が全閉状態のときに弁体114と弁座113との間を封止するゴムシール部113aを備え、制御部51は、燃料電池11の発電が停止したときに、エアバルブ40を全閉状態にする発電停止全閉制御を行い、発電停止全閉制御を行うときには、エアバルブ40の開度を、0°であるメカ全閉開度よりも大きい制御全閉開度にし、その後、経過時間に応じて補正する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に接続し、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス通路と、
前記酸化剤ガス通路を開閉する開閉弁と、
各種制御を行う制御部と、
を有する燃料電池システムにおいて、
前記開閉弁は、
弁座と、
前記弁座に対して当接または離間する弁体と、
前記弁座又は前記弁体のいずれか一方に設けられ、前記開閉弁が全閉状態のときに前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電が停止したときに、前記開閉弁を全閉状態にする発電停止全閉制御を行い、
前記発電停止全閉制御を行うときには、前記開閉弁の開度を、０°である機械的全閉開度よりも大きい制御全閉開度にし、その後、経過時間に応じて補正すること、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電が停止した後、
所定時間が経過する毎に前記燃料電池の温度と前記燃料電池の内圧とを取得し、
前回取得時からの前記燃料電池の温度の変化に伴う前記燃料電池の内圧の変化量が推定量よりも少ない場合には、前記開閉弁に漏れが発生していると判定し、前記開閉弁の開度を、前記経過時間に応じて規定された基準開度よりも前記機械的全閉開度側に補正すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記燃料電池の内圧の変化量が前記推定量よりも所定量以上少ない場合には、前記シール部材の封止機能に異常があると判定し、警告を発すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電が停止した後、
所定時間が経過する毎に前記燃料電池の温度と前記燃料電池の内圧とを取得し、
前回取得時からの前記燃料電池の温度の変化に伴う前記燃料電池の内圧の変化量が推定量と一致または略一致する場合には、前記開閉弁の開度を前記経過時間に応じて規定された基準開度に補正すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電が停止した後、
所定時間が経過する毎に前記燃料電池の温度と前記燃料電池の内圧とを取得し、
前回取得時からの前記燃料電池の温度の変化に伴う前記燃料電池の内圧の変化量が推定量よりも多い場合には、前記開閉弁の開度を、前記経過時間に応じて規定された基準開度よりも前記機械的全閉開度の反対側に補正すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記開閉弁の開度を、前記経過時間に応じて規定された基準開度に基づいて補正しており、
今回の前記発電停止全閉制御を行ったときの前記開閉弁の開度の補正履歴に基づいて前記基準開度を更新し、
次回の前記発電停止全閉制御を行うときには、前記開閉弁の開度を、更新された前記基準開度に基づいて補正すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記所定時間の長さを、前記燃料電池の温度と外気温との差に応じて調整すること、
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】
本開示は、燃料ガスと酸化剤ガスとを供給することにより発電する燃料電池を有する燃料電池システムに関するものである。特に、燃料電池車に搭載される燃料電池システムに好適なものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池の停止時に、電磁バルブを一定の開度として、反応ガスを燃料電池に送給し、燃料電池の内部に付着した水滴を反応ガスで吹き飛ばして外部に排出し、その後、電磁バルブを全閉状態まで駆動する燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２１８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された電磁バルブのような開閉弁において、弁座と弁体との間にて封止機能を得るためにシール部材を設けることがある。ここで、特許文献１に開示された燃料電池システムにおいては、燃料電池の停止時に、電磁バルブを一定の開度として反応ガスを燃料電池に送給した後、電磁バルブを全閉状態にしている。ここで、電磁バルブを全閉状態にするときに開度が０°の全閉状態にすると、シール部材に作用する負荷が大きくなる。そうすると、電磁バルブの開閉を繰り返し行うことによって、シール部材が摩耗して、弁座と弁体との間のシール機能を維持できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、開閉弁における弁座と弁体との間のシール機能を維持できる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料電池と、前記燃料電池に接続し、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス通路と、前記酸化剤ガス通路を開閉する開閉弁と、各種制御を行う制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記開閉弁は、弁座と、前記弁座に対して当接または離間する弁体と、前記弁座又は前記弁体のいずれか一方に設けられ、前記開閉弁が全閉状態のときに前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池の発電が停止したときに、前記開閉弁を全閉状態にする発電停止全閉制御を行い、前記発電停止全閉制御を行うときには、前記開閉弁の開度を、０°である機械的全閉開度よりも大きい制御全閉開度にし、その後、経過時間に応じて補正すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、燃料電池の発電が停止したときにおいて、酸化剤ガスが燃料電池へ侵入するのを防止するために開閉弁を全閉状態にする。そして、このように開閉弁を全閉状態にするとき、開閉弁の開度を、機械的全閉開度にしないで、まず、制御全閉開度にする。このように、開閉弁を全閉状態にするときに、開閉弁の開度をシール部材に作用する負荷が機械的全閉開度よりも抑制される制御全閉開度にするので、シール部材の摩耗を抑制できる。そのため、開閉弁における弁座と弁体との間のシール機能を維持できる。
【０００８】
また、燃料電池の発電が停止した後、燃料電池の温度の変化に伴って燃料電池の内圧が変化すると、燃料電池内が負圧になって酸化剤ガス通路から燃料電池に酸化剤ガスが侵入するおそれがある。そこで、開閉弁の開度を、制御全閉開度にした後、経過時間に応じて機械的全閉開度側に補正することにより、酸化剤ガス通路から燃料電池に酸化剤ガスが侵入することを開閉弁により抑制できる。
【０００９】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池の発電が停止した後、所定時間が経過する毎に前記燃料電池の温度と前記燃料電池の内圧とを取得し、前回取得時からの前記燃料電池の温度の変化に伴う前記燃料電池の内圧の変化量が推定量よりも少ない場合には、前記開閉弁に漏れが発生していると判定し、前記開閉弁の開度を、前記経過時間に応じて規定された基準開度よりも前記機械的全閉開度側に補正すること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、開閉弁に漏れが生じたときに、開閉弁の漏れを検知して、開閉弁の漏れを止めることができる。また、開閉弁の漏れ状況に応じて開閉弁の開度を補正することができるので、開閉弁の開度をシール部材に過剰な負荷が作用しない適切な開度とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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