JP4799751B2 - 燃料電池の始動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の始動制御装置に係り、特に、燃料電池の反応ガスのガス流路上の制御弁を加熱する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池の中には、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟持して、膜・電極構造体を形成し、この膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持したものがある。この燃料電池は、アノード電極の発電面に燃料ガス（例えば、水素ガス）を、カソード電極の発電面に酸化剤ガス（例えば、酸素を含む空気）供給して、化学反応を行いこの間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソード電極においては酸化剤ガス（例えば、酸素を含む空気）が供給されているため、水素イオン、電子、及び酸素が反応して水が生成される。したがって、環境に与える影響が少ないため車両の駆動源として注目されている。
【０００３】
一般に、この種の燃料電池の作動温度は７０℃〜８０℃程度とされているが、低温時においては発電効率が低下するため低温時における始動性が大きな課題となっている。したがって、燃料電池を車両用として用いた場合に、外気温が低い状態、例えば、氷点下で起動しようとすると始動までに時間がかかるという問題がある。
これに対して、例えば、特表２０００−５１２０６８号公報に記載されているように、燃料電池の外部負荷に電力を供給することで反応を促進し、自己発熱により温度を上昇させて始動性を向上させるものがある。
また、米国特許第６１０３４１０号公報に示されているように、反応ガスである水素の一部を空気に混ぜることで、カソード側の触媒により反応を起こし燃焼熱を発生させ始動性を向上させるものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に係る燃料電池においては、例えば燃料電池スタック内に残留する凝縮水の凍結状態を解消することは可能であるが、例えば燃料電池から排出されるガスの流路上に設けられた逆止弁や排出弁（パージ弁）のソレノイド等に対しては考慮されていない。この場合、燃料電池から排出されるガス中の水分が凍結し、制御弁の可動部が固着することにより機能が損なわれる（以下、制御弁の凍結と呼ぶ）。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池の始動時における暖機動作を効率良く行うことができると共に、始動性能を向上させることが可能な燃料電池の始動制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、燃料電池に断熱圧縮した酸化剤ガス（例えば、後述する実施の形態における空気）を供給する酸化剤ガス供給手段（例えば、後述する実施の形態における空気供給部１２）と、前記燃料電池から排出される排出反応ガス（例えば、後述する実施の形態における排出燃料ガス）のガス流路上に設けられた制御弁（例えば、後述する実施の形態における逆止弁２３、排出弁２４）と、前記酸化剤ガス供給手段から前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを分流して前記制御弁に供給する酸化剤ガス分流供給手段（例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガス流路２８ａおよび分流流路２８ｃ）と、前記酸化剤ガス分流供給手段によって分流された前記酸化剤ガスを用いて、前記酸化剤ガス供給手段による断熱圧縮によって圧縮昇温された前記酸化剤ガスの熱エネルギーによって前記制御弁を加熱する制御弁加熱手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０９）とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、例えばエアーコンプレッサー等により断熱圧縮することで加熱された空気を酸化剤ガスとして燃料電池に供給する際に、この加熱された空気を、燃料電池から排出される排出反応ガス、例えば排出燃料ガスのガス流路上に設けられた逆止弁や排出弁等からなる制御弁に直接に吹き付ける。これにより、例えば燃料電池の外気温度が氷点下の低温状態での始動時に、逆止弁や排出弁等からなる制御弁のソレノイド等が残留水により凍結状態となっている場合であっても、早期に解凍することができ、燃料電池の始動に要する時間を短縮することができる。
しかも、制御弁を加熱するための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、圧縮昇温された酸化剤ガスによる熱エネルギーを有効利用して加熱動作を効率良く行うことができる。
【０００７】
さらに、制御弁を加熱する制御弁加熱手段に加えて、燃料電池にも加熱された酸化剤ガスが供給されることから、制御弁および燃料電池が共に加熱され、燃料電池システム全体を暖機する際に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、凍結状態の前記制御弁が解凍されたか否かを判定する解凍判定手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０）と、前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給および停止を制御する酸化剤ガス供給制御手段（例えば、後述する実施の形態における暖機用分流弁２６）とを備え、前記酸化剤ガス供給制御手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に、前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給を停止することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁の解凍が完了した時点で、制御弁加熱手段への酸化剤ガスの供給が停止されることから、制御弁加熱手段に対して不必要に酸化剤ガスが供給されることを防止して、解凍動作を効率良く行うことができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置では、前記解凍判定手段は前記制御弁の開閉指令に対する前記反応ガスの圧力に応じて前記制御弁の解凍を判定することを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁に対する開閉指令に応じて、実際に制御弁が開閉動作を行ったか否かを、反応ガスの圧力の検出値に基づいて判定する。そして、制御弁が開閉指令に応じた開閉動作を行う場合には、制御弁が解凍されていると判定する。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、前記燃料電池の発電を開始する発電開始手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０８）を備え、前記発電開始手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に発電を開始することを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、燃料電池から排出される排出反応ガスの流れを制御する制御弁が正常に動作する状態となってから発電を開始するため、燃料電池の発電効率を低下させることなく適切な発電を行うことができる。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、複数の前記制御弁を、前記酸化剤ガス供給手段から供給される前記酸化剤ガスが流通可能とされた共通のボックス（例えば、後述する実施の形態における暖機ボックス２７）内に一体に配置したことを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、加熱すべき複数の制御弁が共通のボックス内に一体に集中配置されているため、このボックスに加熱された酸化剤ガスを導入することで、高温の酸化剤ガスが制御弁の加熱動作に寄与せずに無駄に拡散してしまうことを防止して、加熱効率を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置１０の構成図であり、図２は図１に示す暖機ボックス２７の断面図である。
本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０は、例えば電気自動車等の車両に搭載されており、例えば、燃料電池１１と、空気供給部１２と、バイパス弁１３と、熱交換器１４と、酸化剤加湿部１５と、背圧弁１６と、燃料供給部１７と、第１圧力流量制御弁１８と、エゼクタ１９と、第２圧力流量制御弁２０と、燃料加湿部２１と、気液分離部２２と、逆止弁２３と、排出弁２４と、オリフィス２５と、暖機用分流弁２６とを備えて構成されている。
【００１４】
燃料電池１１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料ガスとして例えば水素が供給される燃料極と、酸化剤ガスとして例えば酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。
【００１５】
燃料電池１１の空気極には、酸化剤供給部１２から空気が供給される空気供給口１１ａと、空気極内の空気等を外部に排出するための空気排出口１１ｂが設けられている。一方、燃料極には、水素が供給される燃料供給口１１ｃと、燃料極内の水素等を外部に排出するための燃料排出口１１ｄが設けられている。
【００１６】
空気供給部１２は、例えばエアーコンプレッサーからなり、燃料電池１１の負荷やアクセルペダル（図示略）からの入力信号等に応じて制御されており、断熱圧縮した空気を燃料電池１１の空気極や後述する暖機ボックス２７内に供給する。
また、空気供給部１２と酸化剤加湿器１５とを接続する酸化剤ガス流路２８ａには、この酸化剤ガス流路２８ａを迂回するバイパス流路２８ｂが設けられている。
このバイパス流路２８ｂには、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気がバイパス弁１３を介して供給される熱交換器１４が備えられており、この熱交換器１４は、高温の空気を所定温度まで冷却した後に燃料電池１１の空気供給口１１ａへと供給する。
【００１７】
さらに、酸化剤ガス流路２８ａには、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して暖機ボックス２７へ供給するための分流流路２８ｃが設けられており、この分流流路２８ｃには、例えば固定型のオリフィス２５と、暖機用分流弁２６とが備えられており、暖機用分流弁２６の開閉動作によって、暖機ボックス２７への高温の空気の供給および停止を制御している。
なお、空気供給部１２にはエアーコンプレッサーに対する吸気温度Ｔｉｎを検出する吸気温センサ２９が備えられており、酸化剤ガス流路２８ａには酸化剤加湿器１５へと供給される空気の温度Ｔｏｕｔを検出する温度センサ３０が備えられている。
【００１８】
酸化剤加湿器１５は、燃料電池１１の空気排出口１１ｂから排出される排出酸化剤ガスを、空気供給部１２から燃料電池１１の空気供給口１１ａへ供給される酸化剤ガス（つまり空気）に対する加湿ガスとして利用している。すなわち、例えば中空糸膜等をなす水透過膜を介して酸化剤ガスと排出酸化剤ガスとを接触させると、排出酸化剤ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）は中空糸膜の膜穴を透過した後に水蒸気として酸化剤ガスに供給される。
【００１９】
燃料ガスとしての水素は、順次、燃料供給部１７、第１圧力流量制御弁１８、エゼクタ１９および第２圧力流量制御弁２０を介して燃料供給口１１ｃから燃料電池１１の燃料極に供給される。
さらに、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出された未反応の排出燃料は、順次、気液分離部２２、逆止弁２３を通じてエゼクタ１９へと導入されており、第１圧力流量制御弁１８から供給された燃料と、燃料電池１１から排出された排出燃料とが混合されて燃料電池１１に再度供給されている。
なお、燃料供給口１１ｃ近傍には燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力を検出する入口圧センサ３１が備えられ、燃料排出口１１ｄ近傍には燃料電池１１から排出される排出燃料ガスの圧力を検出する出口圧センサ３２が備えられている。
【００２０】
ここで、第２圧力流量制御弁２０はエゼクタ１９に対して並列配置されており、第１圧力流量制御弁１８および第２圧力流量制御弁２０での圧力流量制御によって、エゼクタ１９を通過する燃料ガスの圧力流量特性が所定の状態となるように制御され、例えば燃料電池１１の固体高分子電解質膜に対する酸化剤ガスの圧力と燃料ガスの圧力との差、つまり燃料極と空気極との極間差圧が所定圧力差の範囲になるように設定されている。
【００２１】
エゼクタ１９は、内部を流通する高速の燃料ガス流の近傍に発生する負圧によって、副流とされる燃料電池１１からの排出燃料ガスを吸い込み、この排出燃料ガスを、第１圧力流量制御弁１８を介して供給される燃料ガスと混合して燃料電池１１へ再度供給することで、燃料電池１１から排出された排出燃料ガスを循環させている。
【００２２】
燃料加湿器２１は、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出される排出燃料ガスを、燃料供給部１７から燃料電池１１の燃料供給口１１ｃへ供給される燃料ガス（つまり水素）に対する加湿ガスとして利用している。すなわち、例えば中空糸膜等をなす水透過膜を介して燃料ガスと排出燃料ガスとを接触させると、排出燃料ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）は中空糸膜の膜穴を透過した後に水蒸気として燃料ガスに供給される。
【００２３】
気液分離部２２は、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出されて燃料加湿器２１を通過した排出燃料ガスに対して気液分離を行い、排出燃料ガスに含まれる液体状の水分を分離して貯留する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、排出燃料ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば逆止弁２３および排出弁２４は暖機ボックス２７内に収納されており、この暖機ボックス２７内に暖機用分流弁２６を介して供給される高温の空気が導入されることで、例えば凍結状態の逆止弁２３および排出弁２４の各ソレノイド２３ａ，２４ａに高温の空気が直接に吹き付けられて解凍可能とされている。
【００２５】
本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０は上記の構成を備えている。次に、この燃料電池の始動制御装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
図３は燃料電池の始動制御装置１０の動作を示すフローチャートであり、図４は図３に示すステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を示すフローチャートである。
【００２６】
先ず、図３に示すステップＳ０１においては、空気供給部１２からの空気の供給を開始する。そして、ステップＳ０２において、燃料供給部１７からの燃料ガスの供給を開始する。
次に、ステップＳ０３においては、始動時バルブ制御を開始する。
そして、ステップＳ０４においては、外気温例えば吸気温センサ２９にて検出された吸気温度Ｔｉｎが所定温度＃Ｔ以下となる低外気温か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、制御弁（例えば、逆止弁２３や排出弁２４）が凍結していると判定し、後述するステップＳ０９に進む。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、制御弁が通常通りの作動が可能と判定しステップＳ０５に進む。
【００２７】
ステップＳ０５においては通常始動時のバルブ制御として、例えば逆止弁２３の閉弁を指示する指令を出力し、排出弁２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ０６において暖機用分流弁２６を閉弁して、ステップＳ０７において燃料電池１１での発電準備が完了したか否かを判定する。ここでは、例えば燃料電池１１の開放電圧（ＯＣＶ）を検知し、この開放電圧が所定電圧に達していたら発電準備が完了していると判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０７に戻り、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、発電を開始して、燃料電池１１から取り出した電力を外部の負荷に供給することで、一連の処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ０９においては、暖機用分流弁２６を開弁して、断熱圧縮した酸化剤ガスを暖機ボックス２７内に供給することで、酸化剤ガスと制御弁（例えば、逆止弁２３および排出弁２４）とを熱交換させて制御弁を加熱する。
次に、ステップＳ１０において、後述する低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を行う。
そして、ステップＳ１１においては、解凍処理が完了したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０に戻り、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
【００２９】
以下に、上述したステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理について説明する。
先ず、図４に示すステップＳ２１においては、例えば凍結状態の排出弁（パージ弁）２４の解凍が完了したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２７に進み、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２２に進む。（ここで、始動後の初回は「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２７に進む。）
【００３０】
ステップＳ２２においては、逆止弁２３の閉弁を指示する指令を出力して、ステップＳ２３において、排出弁（パージ弁）２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ２４においては、入口圧センサ３１にて検出された、燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力Ｐｉｎが、所定の記憶値＃Ｐｍ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２５に進み、一連の解凍処理が完了した（すなわち逆止弁２３および排出弁２４からなる制御弁が両方とも解凍した、つまりステップＳ１１での解凍完了）と判断して終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２６に進み、一連の解凍処理が未完了であると判断して終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ２７においては、逆止弁２３の開弁を指示する指令を出力して、ステップＳ２８において、排出弁（パージ弁）２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ２９においては、出口圧センサ３２にて検出された燃料電池１１から排出される排出燃料ガスの圧力Ｐｏｕｔが、所定の圧力値＃Ｐ以下か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３０に進み、排出弁（パージ弁）２４の解凍が完了したと判断する。
そして、ステップＳ３１において、この時点における入口圧センサ３１にて検出された燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力Ｐｉｎを、記憶値＃Ｐｍとして記憶し、一連の処理を終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ２９における判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３２に進み、排出弁（パージ弁）２４の解凍が未完了であると判断して、一連の処理を終了する。
【００３３】
すなわち、例えば逆止弁２３および排出弁２４の各ソレノイド２３ａ，２４ａが凍結した状態における燃料電池１１の低温始動時においては、先ず、逆止弁２３および排出弁２４が収納された暖機ボックス２７内に、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して供給する。
ここで、逆止弁２３の凍結状態では、例えば、逆止機能つまりエゼクタ１９から気液分離部２２へと向かう燃料ガスの流れを規制する機能が損なわれて、いわば逆止弁２３が開弁したまま固定された状態となっている。
また、排出弁２４の凍結状態では、例えば、排出機能が損なわれて、いわば出弁２４が閉弁したまま閉塞された状態となっている。
【００３４】
そこで、先ず、逆止弁２３を開弁した状態で、排出弁２４が実際に開弁するか否かによって、排出弁２４が解凍されたか否かを判定する。すなわち、排出弁２４が開弁すると、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄ近傍における排出燃料ガスの圧力Ｐｏｕｔが、排出弁２４の出口圧力に向かい低下する。
そして、排出弁２４の解凍が完了した状態で、逆止弁２３が実際に閉弁するか否かによって、逆止弁２３が解凍されたか否かを判定する。すなわち、逆止弁２３が閉弁すると、燃料電池１１の燃料供給口１１ｃ近傍における燃料ガスの圧力Ｐｉｎが上昇する。
【００３５】
上述したように、本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０によれば、エアーコンプレッサーをなす空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して、残留水による凍結の可能性が高い逆止弁２３や排出弁２４等の各ソレノイド２３ａ，２４ａの解凍に利用しており、例えば解凍動作のための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、エアーコンプレッサーでの圧縮昇温による熱エネルギーを有効利用して解凍動作を効率良く行うことができる。
さらに、逆止弁２３および排出弁２４は暖機ボックス２７内に集中配置されて収納されており、この暖機ボックス２７内に高温の空気を導入することで、高温の空気が解凍動作に寄与せずに拡散してしまうことを抑制して、解凍効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、暖機ボックス２７内への空気の分流は暖機用分流弁２６の開閉動作によって制御されており、一連の解凍処理が完了した場合には、暖機用分流弁２６が閉弁されて、暖機ボックス２７内への空気の供給が停止されるため、燃料電池１１の酸化剤ガスをなす空気が不必要に消費されてしまうことを防止して、エアーコンプレッサーを駆動するための電力消費を抑制して、解凍動作を効率良く終了することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を、排出燃料ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば逆止弁２３および排出弁２４に吹き付けるとしたが、これに限定されず、排出酸化剤ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば背圧弁１６等に吹き付けるようにしても良い。
この場合には、排出酸化剤ガスのガス流路上に設けられた複数の制御弁を一体に集中配置して収納する共通の暖機ボックスを備え、この暖機ボックスに高温の空気を導入するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、例えば燃料電池の外気温度が氷点下の低温状態での始動時に、逆止弁や排出弁等からなる制御弁のソレノイド等が残留水により凍結状態となっている場合であっても、早期に解凍することができ、燃料電池の始動に要する時間を短縮することができる。
しかも、制御弁を加熱するための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、圧縮昇温された酸化剤ガスによる熱エネルギーを有効利用して加熱動作を効率良く行うことができる。
さらに、圧縮昇温により加熱された酸化剤ガスによって制御弁および燃料電池を共に加熱することができ、燃料電池システム全体を暖機する際に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
さらに、請求項２に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁加熱手段に対して不必要に酸化剤ガスが供給されることを防止して、解凍動作を効率良く行うことができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、反応ガスの圧力を検出することで、制御弁が開閉指令に応じて正常に開閉動作を行うことができる解凍状態であるか否かを判定することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁が正常に動作する状態となってから発電を開始するため、燃料電池の発電効率を低下させることなく適切な発電を行うことができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、高温の酸化剤ガスが制御弁の加熱動作に寄与せずに無駄に拡散してしまうことを防止して、加熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置の構成図である。
【図２】 図１に示す暖機ボックスの断面図である。
【図３】 図１に示す燃料電池の始動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 図３に示すステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 燃料電池の始動制御装置
１２ 空気供給部（酸化剤ガス供給手段）
２３ 逆止弁（制御弁）
２４ 排出弁（制御弁）
２６ 暖機用分流弁（酸化剤ガス供給制御手段）
２７ 暖機ボックス（ボックス）
２８ａ 酸化剤ガス流路（酸化剤ガス分流供給手段）
２８ｃ 分流流路（酸化剤ガス分流供給手段）
ステップＳ０８ 発電開始手段
ステップＳ０９ 制御弁加熱手段
ステップＳ１０ 解凍判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の始動制御装置に係り、特に、燃料電池の反応ガスのガス流路上の制御弁を加熱する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池の中には、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟持して、膜・電極構造体を形成し、この膜・電極構造体を一対のセパレータで挟持したものがある。この燃料電池は、アノード電極の発電面に燃料ガス（例えば、水素ガス）を、カソード電極の発電面に酸化剤ガス（例えば、酸素を含む空気）供給して、化学反応を行いこの間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソード電極においては酸化剤ガス（例えば、酸素を含む空気）が供給されているため、水素イオン、電子、及び酸素が反応して水が生成される。したがって、環境に与える影響が少ないため車両の駆動源として注目されている。
【０００３】
一般に、この種の燃料電池の作動温度は７０℃〜８０℃程度とされているが、低温時においては発電効率が低下するため低温時における始動性が大きな課題となっている。したがって、燃料電池を車両用として用いた場合に、外気温が低い状態、例えば、氷点下で起動しようとすると始動までに時間がかかるという問題がある。
これに対して、例えば、特表２０００−５１２０６８号公報に記載されているように、燃料電池の外部負荷に電力を供給することで反応を促進し、自己発熱により温度を上昇させて始動性を向上させるものがある。
また、米国特許第６１０３４１０号公報に示されているように、反応ガスである水素の一部を空気に混ぜることで、カソード側の触媒により反応を起こし燃焼熱を発生させ始動性を向上させるものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に係る燃料電池においては、例えば燃料電池スタック内に残留する凝縮水の凍結状態を解消することは可能であるが、例えば燃料電池から排出されるガスの流路上に設けられた逆止弁や排出弁（パージ弁）のソレノイド等に対しては考慮されていない。この場合、燃料電池から排出されるガス中の水分が凍結し、制御弁の可動部が固着することにより機能が損なわれる（以下、制御弁の凍結と呼ぶ）。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池の始動時における暖機動作を効率良く行うことができると共に、始動性能を向上させることが可能な燃料電池の始動制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、燃料電池に断熱圧縮した酸化剤ガス（例えば、後述する実施の形態における空気）を供給する酸化剤ガス供給手段（例えば、後述する実施の形態における空気供給部１２）と、前記燃料電池から排出される排出反応ガス（例えば、後述する実施の形態における排出燃料ガス）のガス流路上に設けられた制御弁（例えば、後述する実施の形態における逆止弁２３、排出弁２４）と、前記酸化剤ガス供給手段から前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを分流して前記制御弁に供給する酸化剤ガス分流供給手段（例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガス流路２８ａおよび分流流路２８ｃ）と、前記酸化剤ガス分流供給手段によって分流された前記酸化剤ガスを用いて、前記酸化剤ガス供給手段による断熱圧縮によって圧縮昇温された前記酸化剤ガスの熱エネルギーによって前記制御弁を加熱する制御弁加熱手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０９）とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、例えばエアーコンプレッサー等により断熱圧縮することで加熱された空気を酸化剤ガスとして燃料電池に供給する際に、この加熱された空気を、燃料電池から排出される排出反応ガス、例えば排出燃料ガスのガス流路上に設けられた逆止弁や排出弁等からなる制御弁に直接に吹き付ける。これにより、例えば燃料電池の外気温度が氷点下の低温状態での始動時に、逆止弁や排出弁等からなる制御弁のソレノイド等が残留水により凍結状態となっている場合であっても、早期に解凍することができ、燃料電池の始動に要する時間を短縮することができる。
しかも、制御弁を加熱するための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、圧縮昇温された酸化剤ガスによる熱エネルギーを有効利用して加熱動作を効率良く行うことができる。
【０００７】
さらに、制御弁を加熱する制御弁加熱手段に加えて、燃料電池にも加熱された酸化剤ガスが供給されることから、制御弁および燃料電池が共に加熱され、燃料電池システム全体を暖機する際に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、凍結状態の前記制御弁が解凍されたか否かを判定する解凍判定手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０）と、前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給および停止を制御する酸化剤ガス供給制御手段（例えば、後述する実施の形態における暖機用分流弁２６）とを備え、前記酸化剤ガス供給制御手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に、前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給を停止することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁の解凍が完了した時点で、制御弁加熱手段への酸化剤ガスの供給が停止されることから、制御弁加熱手段に対して不必要に酸化剤ガスが供給されることを防止して、解凍動作を効率良く行うことができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置では、前記解凍判定手段は前記制御弁の開閉指令に対する前記反応ガスの圧力に応じて前記制御弁の解凍を判定することを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁に対する開閉指令に応じて、実際に制御弁が開閉動作を行ったか否かを、反応ガスの圧力の検出値に基づいて判定する。そして、制御弁が開閉指令に応じた開閉動作を行う場合には、制御弁が解凍されていると判定する。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、前記燃料電池の発電を開始する発電開始手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０８）を備え、前記発電開始手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に発電を開始することを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、燃料電池から排出される排出反応ガスの流れを制御する制御弁が正常に動作する状態となってから発電を開始するため、燃料電池の発電効率を低下させることなく適切な発電を行うことができる。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置は、複数の前記制御弁を、前記酸化剤ガス供給手段から供給される前記酸化剤ガスが流通可能とされた共通のボックス（例えば、後述する実施の形態における暖機ボックス２７）内に一体に配置したことを特徴としている。
上記構成の燃料電池の始動制御装置によれば、加熱すべき複数の制御弁が共通のボックス内に一体に集中配置されているため、このボックスに加熱された酸化剤ガスを導入することで、高温の酸化剤ガスが制御弁の加熱動作に寄与せずに無駄に拡散してしまうことを防止して、加熱効率を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置１０の構成図であり、図２は図１に示す暖機ボックス２７の断面図である。
本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０は、例えば電気自動車等の車両に搭載されており、例えば、燃料電池１１と、空気供給部１２と、バイパス弁１３と、熱交換器１４と、酸化剤加湿部１５と、背圧弁１６と、燃料供給部１７と、第１圧力流量制御弁１８と、エゼクタ１９と、第２圧力流量制御弁２０と、燃料加湿部２１と、気液分離部２２と、逆止弁２３と、排出弁２４と、オリフィス２５と、暖機用分流弁２６とを備えて構成されている。
【００１４】
燃料電池１１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料ガスとして例えば水素が供給される燃料極と、酸化剤ガスとして例えば酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。
【００１５】
燃料電池１１の空気極には、酸化剤供給部１２から空気が供給される空気供給口１１ａと、空気極内の空気等を外部に排出するための空気排出口１１ｂが設けられている。一方、燃料極には、水素が供給される燃料供給口１１ｃと、燃料極内の水素等を外部に排出するための燃料排出口１１ｄが設けられている。
【００１６】
空気供給部１２は、例えばエアーコンプレッサーからなり、燃料電池１１の負荷やアクセルペダル（図示略）からの入力信号等に応じて制御されており、断熱圧縮した空気を燃料電池１１の空気極や後述する暖機ボックス２７内に供給する。
また、空気供給部１２と酸化剤加湿器１５とを接続する酸化剤ガス流路２８ａには、この酸化剤ガス流路２８ａを迂回するバイパス流路２８ｂが設けられている。
このバイパス流路２８ｂには、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気がバイパス弁１３を介して供給される熱交換器１４が備えられており、この熱交換器１４は、高温の空気を所定温度まで冷却した後に燃料電池１１の空気供給口１１ａへと供給する。
【００１７】
さらに、酸化剤ガス流路２８ａには、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して暖機ボックス２７へ供給するための分流流路２８ｃが設けられており、この分流流路２８ｃには、例えば固定型のオリフィス２５と、暖機用分流弁２６とが備えられており、暖機用分流弁２６の開閉動作によって、暖機ボックス２７への高温の空気の供給および停止を制御している。
なお、空気供給部１２にはエアーコンプレッサーに対する吸気温度Ｔｉｎを検出する吸気温センサ２９が備えられており、酸化剤ガス流路２８ａには酸化剤加湿器１５へと供給される空気の温度Ｔｏｕｔを検出する温度センサ３０が備えられている。
【００１８】
酸化剤加湿器１５は、燃料電池１１の空気排出口１１ｂから排出される排出酸化剤ガスを、空気供給部１２から燃料電池１１の空気供給口１１ａへ供給される酸化剤ガス（つまり空気）に対する加湿ガスとして利用している。すなわち、例えば中空糸膜等をなす水透過膜を介して酸化剤ガスと排出酸化剤ガスとを接触させると、排出酸化剤ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）は中空糸膜の膜穴を透過した後に水蒸気として酸化剤ガスに供給される。
【００１９】
燃料ガスとしての水素は、順次、燃料供給部１７、第１圧力流量制御弁１８、エゼクタ１９および第２圧力流量制御弁２０を介して燃料供給口１１ｃから燃料電池１１の燃料極に供給される。
さらに、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出された未反応の排出燃料は、順次、気液分離部２２、逆止弁２３を通じてエゼクタ１９へと導入されており、第１圧力流量制御弁１８から供給された燃料と、燃料電池１１から排出された排出燃料とが混合されて燃料電池１１に再度供給されている。
なお、燃料供給口１１ｃ近傍には燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力を検出する入口圧センサ３１が備えられ、燃料排出口１１ｄ近傍には燃料電池１１から排出される排出燃料ガスの圧力を検出する出口圧センサ３２が備えられている。
【００２０】
ここで、第２圧力流量制御弁２０はエゼクタ１９に対して並列配置されており、第１圧力流量制御弁１８および第２圧力流量制御弁２０での圧力流量制御によって、エゼクタ１９を通過する燃料ガスの圧力流量特性が所定の状態となるように制御され、例えば燃料電池１１の固体高分子電解質膜に対する酸化剤ガスの圧力と燃料ガスの圧力との差、つまり燃料極と空気極との極間差圧が所定圧力差の範囲になるように設定されている。
【００２１】
エゼクタ１９は、内部を流通する高速の燃料ガス流の近傍に発生する負圧によって、副流とされる燃料電池１１からの排出燃料ガスを吸い込み、この排出燃料ガスを、第１圧力流量制御弁１８を介して供給される燃料ガスと混合して燃料電池１１へ再度供給することで、燃料電池１１から排出された排出燃料ガスを循環させている。
【００２２】
燃料加湿器２１は、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出される排出燃料ガスを、燃料供給部１７から燃料電池１１の燃料供給口１１ｃへ供給される燃料ガス（つまり水素）に対する加湿ガスとして利用している。すなわち、例えば中空糸膜等をなす水透過膜を介して燃料ガスと排出燃料ガスとを接触させると、排出燃料ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）は中空糸膜の膜穴を透過した後に水蒸気として燃料ガスに供給される。
【００２３】
気液分離部２２は、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄから排出されて燃料加湿器２１を通過した排出燃料ガスに対して気液分離を行い、排出燃料ガスに含まれる液体状の水分を分離して貯留する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、排出燃料ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば逆止弁２３および排出弁２４は暖機ボックス２７内に収納されており、この暖機ボックス２７内に暖機用分流弁２６を介して供給される高温の空気が導入されることで、例えば凍結状態の逆止弁２３および排出弁２４の各ソレノイド２３ａ，２４ａに高温の空気が直接に吹き付けられて解凍可能とされている。
【００２５】
本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０は上記の構成を備えている。次に、この燃料電池の始動制御装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
図３は燃料電池の始動制御装置１０の動作を示すフローチャートであり、図４は図３に示すステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を示すフローチャートである。
【００２６】
先ず、図３に示すステップＳ０１においては、空気供給部１２からの空気の供給を開始する。そして、ステップＳ０２において、燃料供給部１７からの燃料ガスの供給を開始する。
次に、ステップＳ０３においては、始動時バルブ制御を開始する。
そして、ステップＳ０４においては、外気温例えば吸気温センサ２９にて検出された吸気温度Ｔｉｎが所定温度＃Ｔ以下となる低外気温か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、制御弁（例えば、逆止弁２３や排出弁２４）が凍結していると判定し、後述するステップＳ０９に進む。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、制御弁が通常通りの作動が可能と判定しステップＳ０５に進む。
【００２７】
ステップＳ０５においては通常始動時のバルブ制御として、例えば逆止弁２３の閉弁を指示する指令を出力し、排出弁２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ０６において暖機用分流弁２６を閉弁して、ステップＳ０７において燃料電池１１での発電準備が完了したか否かを判定する。ここでは、例えば燃料電池１１の開放電圧（ＯＣＶ）を検知し、この開放電圧が所定電圧に達していたら発電準備が完了していると判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０７に戻り、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、発電を開始して、燃料電池１１から取り出した電力を外部の負荷に供給することで、一連の処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ０９においては、暖機用分流弁２６を開弁して、断熱圧縮した酸化剤ガスを暖機ボックス２７内に供給することで、酸化剤ガスと制御弁（例えば、逆止弁２３および排出弁２４）とを熱交換させて制御弁を加熱する。
次に、ステップＳ１０において、後述する低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を行う。
そして、ステップＳ１１においては、解凍処理が完了したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０に戻り、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
【００２９】
以下に、上述したステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理について説明する。
先ず、図４に示すステップＳ２１においては、例えば凍結状態の排出弁（パージ弁）２４の解凍が完了したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２７に進み、一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２２に進む。（ここで、始動後の初回は「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２７に進む。）
【００３０】
ステップＳ２２においては、逆止弁２３の閉弁を指示する指令を出力して、ステップＳ２３において、排出弁（パージ弁）２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ２４においては、入口圧センサ３１にて検出された、燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力Ｐｉｎが、所定の記憶値＃Ｐｍ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２５に進み、一連の解凍処理が完了した（すなわち逆止弁２３および排出弁２４からなる制御弁が両方とも解凍した、つまりステップＳ１１での解凍完了）と判断して終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２６に進み、一連の解凍処理が未完了であると判断して終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ２７においては、逆止弁２３の開弁を指示する指令を出力して、ステップＳ２８において、排出弁（パージ弁）２４の開弁を指示する指令を出力する。
そして、ステップＳ２９においては、出口圧センサ３２にて検出された燃料電池１１から排出される排出燃料ガスの圧力Ｐｏｕｔが、所定の圧力値＃Ｐ以下か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３０に進み、排出弁（パージ弁）２４の解凍が完了したと判断する。
そして、ステップＳ３１において、この時点における入口圧センサ３１にて検出された燃料電池１１に供給される燃料ガスの圧力Ｐｉｎを、記憶値＃Ｐｍとして記憶し、一連の処理を終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ２９における判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３２に進み、排出弁（パージ弁）２４の解凍が未完了であると判断して、一連の処理を終了する。
【００３３】
すなわち、例えば逆止弁２３および排出弁２４の各ソレノイド２３ａ，２４ａが凍結した状態における燃料電池１１の低温始動時においては、先ず、逆止弁２３および排出弁２４が収納された暖機ボックス２７内に、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して供給する。
ここで、逆止弁２３の凍結状態では、例えば、逆止機能つまりエゼクタ１９から気液分離部２２へと向かう燃料ガスの流れを規制する機能が損なわれて、いわば逆止弁２３が開弁したまま固定された状態となっている。
また、排出弁２４の凍結状態では、例えば、排出機能が損なわれて、いわば出弁２４が閉弁したまま閉塞された状態となっている。
【００３４】
そこで、先ず、逆止弁２３を開弁した状態で、排出弁２４が実際に開弁するか否かによって、排出弁２４が解凍されたか否かを判定する。すなわち、排出弁２４が開弁すると、燃料電池１１の燃料排出口１１ｄ近傍における排出燃料ガスの圧力Ｐｏｕｔが、排出弁２４の出口圧力に向かい低下する。
そして、排出弁２４の解凍が完了した状態で、逆止弁２３が実際に閉弁するか否かによって、逆止弁２３が解凍されたか否かを判定する。すなわち、逆止弁２３が閉弁すると、燃料電池１１の燃料供給口１１ｃ近傍における燃料ガスの圧力Ｐｉｎが上昇する。
【００３５】
上述したように、本実施の形態による燃料電池の始動制御装置１０によれば、エアーコンプレッサーをなす空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を分流して、残留水による凍結の可能性が高い逆止弁２３や排出弁２４等の各ソレノイド２３ａ，２４ａの解凍に利用しており、例えば解凍動作のための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、エアーコンプレッサーでの圧縮昇温による熱エネルギーを有効利用して解凍動作を効率良く行うことができる。
さらに、逆止弁２３および排出弁２４は暖機ボックス２７内に集中配置されて収納されており、この暖機ボックス２７内に高温の空気を導入することで、高温の空気が解凍動作に寄与せずに拡散してしまうことを抑制して、解凍効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、暖機ボックス２７内への空気の分流は暖機用分流弁２６の開閉動作によって制御されており、一連の解凍処理が完了した場合には、暖機用分流弁２６が閉弁されて、暖機ボックス２７内への空気の供給が停止されるため、燃料電池１１の酸化剤ガスをなす空気が不必要に消費されてしまうことを防止して、エアーコンプレッサーを駆動するための電力消費を抑制して、解凍動作を効率良く終了することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、空気供給部１２にて断熱圧縮された高温の空気を、排出燃料ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば逆止弁２３および排出弁２４に吹き付けるとしたが、これに限定されず、排出酸化剤ガスのガス流路上に設けられた制御弁、例えば背圧弁１６等に吹き付けるようにしても良い。
この場合には、排出酸化剤ガスのガス流路上に設けられた複数の制御弁を一体に集中配置して収納する共通の暖機ボックスを備え、この暖機ボックスに高温の空気を導入するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、例えば燃料電池の外気温度が氷点下の低温状態での始動時に、逆止弁や排出弁等からなる制御弁のソレノイド等が残留水により凍結状態となっている場合であっても、早期に解凍することができ、燃料電池の始動に要する時間を短縮することができる。
しかも、制御弁を加熱するための特別なデバイス等を新たに設ける必要なしに、圧縮昇温された酸化剤ガスによる熱エネルギーを有効利用して加熱動作を効率良く行うことができる。
さらに、圧縮昇温により加熱された酸化剤ガスによって制御弁および燃料電池を共に加熱することができ、燃料電池システム全体を暖機する際に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
さらに、請求項２に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁加熱手段に対して不必要に酸化剤ガスが供給されることを防止して、解凍動作を効率良く行うことができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、反応ガスの圧力を検出することで、制御弁が開閉指令に応じて正常に開閉動作を行うことができる解凍状態であるか否かを判定することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、制御弁が正常に動作する状態となってから発電を開始するため、燃料電池の発電効率を低下させることなく適切な発電を行うことができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の燃料電池の始動制御装置によれば、高温の酸化剤ガスが制御弁の加熱動作に寄与せずに無駄に拡散してしまうことを防止して、加熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料電池の始動制御装置の構成図である。
【図２】 図１に示す暖機ボックスの断面図である。
【図３】 図１に示す燃料電池の始動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 図３に示すステップＳ１０における低温始動時のバルブ制御と解凍完了判定の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 燃料電池の始動制御装置
１２ 空気供給部（酸化剤ガス供給手段）
２３ 逆止弁（制御弁）
２４ 排出弁（制御弁）
２６ 暖機用分流弁（酸化剤ガス供給制御手段）
２７ 暖機ボックス（ボックス）
２８ａ 酸化剤ガス流路（酸化剤ガス分流供給手段）
２８ｃ 分流流路（酸化剤ガス分流供給手段）
ステップＳ０８ 発電開始手段
ステップＳ０９ 制御弁加熱手段
ステップＳ１０ 解凍判定手段
Claims (5)
- 燃料電池に断熱圧縮した酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池から排出される排出反応ガスのガス流路上に設けられた制御弁と、
前記酸化剤ガス供給手段から前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスを分流して前記制御弁に供給する酸化剤ガス分流供給手段と、
前記酸化剤ガス分流供給手段によって分流された前記酸化剤ガスを用いて、前記酸化剤ガス供給手段による断熱圧縮によって圧縮昇温された前記酸化剤ガスの熱エネルギーによって前記制御弁を加熱する制御弁加熱手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池の始動制御装置。 - 凍結状態の前記制御弁が解凍されたか否かを判定する解凍判定手段と、
前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給および停止を制御する酸化剤ガス供給制御手段とを備え、
前記酸化剤ガス供給制御手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に、前記酸化剤ガス供給手段から前記制御弁加熱手段への前記酸化剤ガスの供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の始動制御装置。 - 前記解凍判定手段は前記制御弁の開閉指令に対する前記反応ガスの圧力に応じて前記制御弁の解凍を判定することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の始動制御装置。
- 前記燃料電池の発電を開始する発電開始手段を備え、
前記発電開始手段は、前記解凍判定手段にて前記制御弁が解凍されたと判定された場合に発電を開始することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の始動制御装置。 - 複数の前記制御弁を、前記酸化剤ガス供給手段から供給される前記酸化剤ガスが流通可能とされた共通のボックス内に一体に配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の始動制御装置。
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