特開 2024-128190 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128190

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04303 20160101AFI20240913BHJP

   H01M 8/04228 20160101ALI20240913BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240913BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240913BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04303

H01M8/04228

H01M8/04746

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037047

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸山 剛広

(72)【発明者】

【氏名】松井 晋一郎

(72)【発明者】

【氏名】平岩 琢也

(72)【発明者】

【氏名】品川 学

(72)【発明者】

【氏名】行實 文明

(72)【発明者】

【氏名】寺口 直希

(72)【発明者】

【氏名】久保 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】丸谷 祐介

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AB17

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA05

5H127BA28

5H127BA57

5H127BA58

5H127BA59

5H127BA62

5H127BB02

5H127DA11

5H127DC04

5H127DC08

5H127DC09

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】燃料電池スタックまたは燃料電池モジュールの作動停止状態で周囲温度が上昇し、燃料ガス系統内の圧力が上昇しても、燃料ガス系統の設計圧力を超えるおそれを低減する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池スタックを有する燃料電池モジュールと、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス系統と、燃料ガス系統を開閉する上流側ブロック弁および下流側ブロック弁と、上流側ブロック弁と下流側ブロック弁との間で燃料ガス系統から分岐して設けられるベント系統と、ベント系統を開閉するブリード弁と、を備える。燃料電池スタックの作動停止を実行するときに、上流側ブロック弁を閉じた後にブリード弁を開き、さらに所定時間経過後に、下流側ブロック弁を閉じる減圧制御が実施される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池スタックを有する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス系統と、
前記燃料ガス系統を開閉する上流側ブロック弁および下流側ブロック弁と、
前記上流側ブロック弁と前記下流側ブロック弁との間で前記燃料ガス系統から分岐して設けられるベント系統と、
前記ベント系統を開閉するブリード弁と、を備え、
前記燃料電池スタックの作動停止を実行するときに、前記上流側ブロック弁を閉じた後に前記ブリード弁を開き、さらに所定時間経過後に、前記下流側ブロック弁を閉じる減圧制御が実施される、燃料電池システム。

【請求項2】

前記減圧制御では、前記下流側ブロック弁を閉じる前に、前記ブリード弁を閉じる、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記減圧制御では、前記下流側ブロック弁を閉じると同時に、前記ブリード弁を閉じる、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記上流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間の前記燃料ガス系統に配置される第１圧力センサをさらに備え、
前記所定時間は、前記第１圧力センサの測定値が、予め設定された設定値以下となるまでの時間である、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項5】

前記第１圧力センサは、前記燃料ガス系統において、前記下流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間に配置される、請求項４に記載の燃料電池システム。

【請求項6】

前記第１圧力センサは、前記燃料ガス系統において、前記上流側ブロック弁と前記下流側ブロック弁との間に配置される、請求項４に記載の燃料電池システム。

【請求項7】

前記燃料ガス系統において、前記下流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間に配置される減圧部と、
前記減圧部と前記燃料電池スタックとの間の前記燃料ガス系統から分岐する排出流路部に配置されるリリーフ弁と、をさらに備え、
前記排出流路部は、前記リリーフ弁とは反対側の下流側において、前記ベント系統に合流する、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項8】

前記燃料ガス系統において、前記減圧部と前記燃料電池スタックとの間に配置される第２圧力センサをさらに備え、
前記減圧制御では、前記第２圧力センサの値が所定値以上になった場合、前記上流側ブロック弁を閉じるとともに、前記下流側ブロック弁および前記ブリード弁を開く、請求項７に記載の燃料電池システム。

【請求項9】

前記ブリード弁と前記大気開放口との間で、前記ベント系統と連通するドレイン部をさらに備える、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項10】

前記燃料ガス系統と接続される不活性ガス供給通路をさらに備え、
前記ベント系統は、凝縮水逆流防止部を有し、
前記燃料電池スタックの作動停止状態において、前記不活性ガス供給通路から供給される不活性ガスを凝縮水逆流防止部に導く乾燥制御が実施される、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項11】

前記乾燥制御では、前記上流側ブロック弁および前記ブリード弁を開き、前記下流側ブロック弁を閉じた状態で、前記不活性ガス供給通路から前記不活性ガスを供給する、請求項１０に記載の燃料電池システム。

【請求項12】

前記燃料ガス系統と前記不活性ガス供給通路との合流部よりも下流側、かつ、前記上流側ブロック弁よりも上流側で、前記燃料ガス系統から分岐して前記ベント系統に合流するパージ系統をさらに備え、
前記パージ系統は、パージ通路およびパージ弁を含む、請求項１０に記載の燃料電池システム。

【請求項13】

前記乾燥制御では、前記上流側ブロック弁、前記下流側ブロック弁、および前記ブリード弁を全て閉じた状態で、前記パージ弁を開いた後、前記不活性ガス供給通路から前記不活性ガスを供給する、請求項１２に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＤＢＢ（ダブルブロックアンドブリード）と呼ばれるバルブ装置を備えた燃料電池システムが開示されている。例えば特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池装置の運転停止時に、燃料ガス供給路に配置される２つの遮断弁（ブロック弁）を閉じるとともに、２つの遮断弁の間の空間を、ブリード弁を開くことによって開放して、燃料電池装置への燃料ガスの供給を停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－９５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、燃料ガスの供給停止時に２つの遮断弁を同時に閉じると、燃料ガス供給路（燃料ガス系統）において、下流側の遮断弁と、燃料電池装置が有する燃料電池スタックまたは燃料電池モジュール（上記燃料電池スタックを含むモジュール）との間の配管内に、燃料電池スタックまたは燃料電池モジュールの通常動作時の供給圧力で燃料ガスが残存する。このため、例えば、燃料ガスの上記供給圧力と上記配管の設計圧力との差が小さい場合、燃料電池スタックまたは燃料電池モジュールの作動停止状態で周囲温度が上昇すると、上記配管内の燃料ガスが膨張して、上記配管内の圧力が設計圧力を超えてしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池スタックまたは燃料電池モジュールの作動停止状態で周囲温度が上昇し、燃料ガス系統内の圧力が上昇しても、燃料ガス系統の設計圧力を超えるおそれを低減することができる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】

【0006】

本発明の一側面に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックを有する燃料電池モジュールと、前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス系統と、前記燃料ガス系統を開閉する上流側ブロック弁および下流側ブロック弁と、前記上流側ブロック弁と前記下流側ブロック弁との間で前記燃料ガス系統から分岐して設けられるベント系統と、前記ベント系統を開閉するブリード弁と、を備え、前記燃料電池スタックの作動停止を実行するときに、前記上流側ブロック弁を閉じた後に前記ブリード弁を開き、さらに所定時間経過後に、前記下流側ブロック弁を閉じる減圧制御が実施される。

【発明の効果】

【0007】

上記の構成によれば、燃料電池スタックまたは燃料電池モジュールの作動停止状態で周囲温度が上昇し、燃料ガス系統内の圧力が上昇しても、燃料ガス系統の設計圧力を超えるおそれを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の一形態に係る燃料電池システムの概略の構成を示す説明図である。

【図2】上記燃料電池システムでの減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。

【図3】上記減圧制御の有無における、燃料ガス系統内の圧力の変化を模式的に示すグラフである。

【図4】他の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。

【図5】さらに他の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。

【図6】上記燃料電池システムの他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図7】図６の構成を備えた燃料電池システムの減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。

【図8】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図9】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図10】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図11】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図12】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【図13】上記燃料電池システムのさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は同一相当部分については同一の参照符号を付し、特に必要がない場合には説明を繰り返さない。

【0010】

＜１．燃料電池システムの概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の概略の構成を示す説明図である。なお、図１において、実線の矢印は、流体通路（詳細例は配管）、および流体通路内を流れる流体の流れ方向を示す。また、図１において、破線は配線を示す。

【0011】

なお、本実施形態では、燃料電池システム１００で用いる燃料ガスとして、水素を用いる例について説明する。ただし、水素以外の燃料ガス（例えばメタンを主成分とするガス）を用いて発電するシステムについても、本実施形態の構成および制御を適用することが可能である。また、本実施形態で説明する燃料電池システム１００は、特に限定される趣旨ではないが、例えば船舶での利用に好適であり、さらに、陸上での利用（定置による利用）にも好適である。

【0012】

図１に示すように、燃料電池システム１００は筐体１を備える。筐体１は、一例として直方体形状であるが、他の形状であってもよい。筐体１は、第１区画１１と、第２区画１２と、仕切壁１３と、を含んで構成される。

【0013】

第１区画１１と第２区画１２とは、隣接して配置される。本実施形態では、第１区画１１と第２区画１２とは、上下に並ぶ。第１区画１１は、第２区画１２の上方に配置される。なお、第１区画１１と第２区画１２とが上下に並ぶ構成は例示であり、他の構成であってもよい。例えば、第１区画と第２区画とは左右に並ぶ構成であってもよい。

【0014】

仕切壁１３は、第１区画１１と第２区画１２とを区切る。仕切壁１３は、第１区画１１の底壁を構成する。また、仕切壁１３は、第２区画１２の上壁を構成する。すなわち、仕切壁１３は、第１区画１１と第２区画１２とで共用する壁である。

【0015】

（１－１．第１区画の内部構成）
図１に示すように、第１区画１１には、燃料電池モジュール２が配置される。本実施形態では、第１区画１１に収容される燃料電池モジュール２の数は４つである。なお、筐体１に収容される燃料電池モジュール２の数は、単数であってもよいし、４つ以外の複数であってもよい。

【0016】

燃料電池モジュール２は、燃料電池スタック２ａを含んで構成される。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃料電池スタック２ａを備える。また、燃料電池モジュール２は、昇圧コンバータ、空気送風用のコンプレッサ、および、冷却液循環用のポンプ（いずれも不図示）を含んで構成される。燃料電池スタック２ａは、積層された複数のセルによって構成される。各セルは、固体高分子電解質膜と、アノード極と、カソード極と、一対のセパレータとを有する。アノード極とカソード極とは、固体高分子電解質膜を挟む。アノード極は、負極（燃料極）である。アノード極は、アノード触媒層およびガス拡散層を含む。カソード極は、正極（空気極）である。カソード極は、カソード触媒層およびガス拡散層を含む。アノード極と固体高分子電解質膜とカソード極とは、膜－電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を構成する。一対のセパレータは、膜－電極接合体を挟む。各セパレータは複数の溝を有する。一方のセパレータの各溝は、水素ガスの流路を形成する。他方のセパレータの各溝は、酸化剤ガス（例えば空気）の流路を形成する。

【0017】

アノード極側では、水素が触媒によって水素イオンと電子とに分解される。水素イオンは固体高分子電解質膜を透過してカソード極側に移動する。一方、電子は外部回路を通ってカソード極側に移動する。これにより、電流が発生する（発電する）。カソード極側では、酸化剤ガスに含まれる酸素が、外部回路を流れてきた電子と、固体高分子電解質膜を透過した水素イオンと結合して水を生成する。生成された水は、排気に含まれて燃料電池システム１００の外部に放出される。燃料電池スタック２ａにより発電された電力は、昇圧コンバータにより昇圧されて、燃料電池システム１００の外部に取り出される。

【0018】

また、燃料電池モジュール２は、水素循環ポンプ２ｂを有する。水素循環ポンプ２ｂは、燃料電池スタック２ａでの発電に利用されなかった余剰の水素を、燃料電池スタック２ａに戻すために設けられる。これにより、余剰の水素の燃料電池スタック２ａでの再利用が図られる。

【0019】

燃料電池モジュール２は、インジェクタ２１ａを有する。インジェクタ２１ａは、燃料ガスである水素を減圧して燃料電池スタック２ａに供給する。インジェクタ２１ａは、後述する減圧部２１（図９参照）の一例である。上記のインジェクタ２１ａは、遮断機能を備えた調圧弁であってもよい。また、燃料電池モジュール２は、インジェクタ２１ａを含まない構成であってもよい。この場合、燃料電池スタック２ａの作動圧力は、後述する個別配管３３の作動圧力と同じになる。

【0020】

第１区画１１には、燃料ガス系統３が配置される。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃料ガス系統３を備える。燃料ガス系統３は、燃料電池モジュール２の燃料電池スタック２ａに、燃料ガスとしての水素を供給する。

【0021】

より詳細には、燃料ガス系統３は、燃料ガス供給配管３１と、分岐部３２と、個別配管３３と、を含む。分岐部３２は、燃料ガス供給配管３１と、４つの個別配管３３とを接続する。４つの個別配管３３はそれぞれ、燃料電池モジュール２と接続される。外部水素供給通路３００から筐体１内の燃料ガス供給配管３１内に入った水素は、後述するバルブ装置５を介して、分岐部３２に至り、分岐部３２にて４つの個別配管３３に振り分けられる。そして、各個別配管３３を流れる水素が、各燃料電池モジュール２に供給される。

【0022】

第１区画１１には、ベント部４がさらに配置される。ベント部４は、共用ベント通路４１と、個別ベント通路４２と、を含む。共用ベント通路４１および個別ベント通路４２は、配管により構成することができる。各燃料電池モジュール２から排出される不要な水素は、各個別ベント通路４２を介して共用ベント通路４１に送られる。そして、上記水素は、共用ベント通路４１と繋がる後述のベント系統４４を介して、大気開放口４３から排出される。

【0023】

なお、図１では、大気開放口４３は、筐体１の側面に設けられているが、筐体１の他の面（例えば上面）に設けられてもよい。また、大気開放口４３にさらに他の配管（外部ベント通路）が接続され、上記他の配管を介して水素が筐体１の外部の適切な場所に排出される構成であってもよい。さらに、個々の個別ベント通路４２を流れる水素を直接（共用ベント通路４１を介さずに）、筐体１の外部に排出する構成としてもよい。

【0024】

ベント部４は、ベント系統４４をさらに含む。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１００は、ベント系統４４を備える。ベント系統４４は、後述するバルブ装置５の上流側ブロック弁５１と下流側ブロック弁５２との間で燃料ガス系統３から分岐して設けられて大気開放口４３に繋がる配管である。ベント系統４４には、上述の共用ベント通路４１が接続されている。

【0025】

なお、筐体１の水素入口（筐体１と外部水素供給通路３００との接続部）と、上流側ブロック弁５１との間の水素配管内圧力が設計圧力以上に上昇することを防ぐ観点では、上流側ブロック弁５１は、筐体１１の外部に設置されていてもよい。

【0026】

第１区画１１には、ＤＢＢと呼ばれるバルブ装置５がさらに配置される。バルブ装置５は、上流側ブロック弁５１と、下流側ブロック弁５２と、ブリード弁５３と、を含む。上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２は、燃料ガス系統３（特に燃料ガス供給配管３１）に設けられて、燃料ガス系統３を開閉（開通または遮断）する弁である。上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２は、燃料ガス供給配管３１内を水素が流れる方向において、上流側からこの順で配置される。したがって、下流側ブロック弁５２は、上流側ブロック弁５１と燃料電池モジュール２との間に位置する。ブリード弁５３は、上記のベント系統４４を開閉する弁である。

【0027】

燃料電池モジュール２を作動させる場合、上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２を開き、ブリード弁５３を閉じることにより、燃料ガス系統３を流れる水素が、燃料電池モジュール２に供給される。また、上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２を閉じることにより、燃料電池モジュール２への水素の供給が停止される。このとき、ブリード弁５３を開くことにより、燃料ガス系統３（特に燃料ガス供給配管３１）において、上流側ブロック弁５１と下流側ブロック弁５２との間の空間に滞留する水素を、ベント系統４４を介して筐体１の外部に放出することができる。

【0028】

このように、本実施形態の燃料電池システム１００は、上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２と、ベント系統４４と、ブリード弁５３と、を備える。

【0029】

第１区画１１には、各種のセンサ６がさらに配置される。センサ６には、水素濃度を検知する水素センサ、配管内の圧力を検知する圧力センサ、所定箇所の温度を検知する温度センサ等が含まれる。これらのセンサ６は、第１区画１１内の適切な位置に配置される。

【0030】

（１－２．第２区画の内部構成）
第２区画１２には、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機が配置される。上記補機には、配電盤１５が含まれる。配電盤１５は、筐体１の内部から外部に配線を取り出したり、外部から内部へと配線を入れたりする部分である。配電盤１５には、各種の端子およびリレーが含まれる。また、配電盤１５は、筐体１の内部の配線と、外部の配線との接続部を含む。

【0031】

ここで、筐体１の内部の配線には、燃料電池モジュール２で発電した電力が流れる電力線、燃料電池モジュール２の制御を行うための制御線、各種のセンサ６と繋がるセンサ線と、が含まれる。上記配線は、仕切壁１３に設けられたシール部（図示せず）を介して、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。配電盤１５は、筐体１の外部に配置される制御装置５００と、通信線ＣＬを介して接続される。通信線ＣＬとしては、例えばケーブルなどの有線を用いることができる。なお、通信線ＣＬは無線ネットワークを含み、筐体１と制御装置５００とで相互に無線通信可能であってもよい。

【0032】

制御装置５００は、筐体１内の各部の動作を制御する装置である。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１００は、制御装置５００を備える。制御装置５００は、例えばＰＬＣ（Programable Logic Controller）で構成される。制御装置５００から、筐体１の配電盤１５に対して、通信線ＣＬを介して制御信号を送ることにより、筐体１内の各部を制御することができる。なお、制御装置５００は、筐体１内（例えば配電盤１５）に配置されて、外部からリモートで制御されることにより、筐体１の各部が制御される構成であってもよい。

【0033】

このほか、第２区画１２には、空気取込部、熱交換器等も配置される。空気取込部は、燃料電池スタック２ａが有する空気極に供給する空気を取り込む。熱交換器は、冷媒を用いて燃料電池モジュール２を冷却するために設けられる。空気取込部および熱交換器は、それぞれの燃料電池モジュール２に対応して設けられる。空気取込部から燃料電池モジュール２に向かって流れる空気の流路、および熱交換器と燃料電池モジュールとの間で循環する冷媒の流路は、仕切壁１３に設けられたシール部（図示せず）を介して、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。

【0034】

＜２．減圧制御について＞
本実施形態では、センサ６で検知した値が異常を示す値であった場合など、燃料電池スタック２ａの作動停止を実行するときに、バルブ装置５の各バルブ（上流側ブロック弁５１、下流側ブロック弁５２、ブリード弁５３）の開閉のタイミングを以下のように制御することにより、燃料ガス系統３内の圧力を減圧するようにしている。このような減圧制御の主体は、制御装置５００である。すなわち、制御装置５００から送られる制御信号に基づいて、バルブ装置５の各バルブの開閉が制御される。以下、本実施形態の減圧制御について説明する。なお、燃料電池スタック２ａの作動停止は、燃料電池モジュール２の作動停止、つまり、燃料電池モジュール２による発電停止と考えることもできる。

【0035】

図２は、本実施形態の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。図３は、上記減圧制御の有無における、燃料ガス系統３内（ここでは下流側ブロック弁５２よりも下流側の配管内とする）の圧力の変化を模式的に示すグラフである。なお、図３において、太線のグラフは、本実施形態の減圧制御を行った場合の圧力変化を示し、細線のグラフは、上記減圧制御を行わなかった場合の圧力変化を示す。

【0036】

燃料電池モジュール２（燃料電池スタック２ａ）の作動中、各種のセンサ６は、第１区画１１内の水素濃度等を常時または定期的に検知している。センサ６での検知信号は、配電盤１５を介して制御装置５００に出力される（Ｓ１）。燃料電池スタック２ａが作動している間、燃料電池スタック２ａに水素を供給するため、バルブ装置５の上流側ブロック弁５１および下流側ブロック弁５２は開放されており、ブリード弁５３は閉じられている。

【0037】

制御装置５００は、燃料電池システム１００の停止要求があった場合（Ｓ２にてＹｅｓ）、筐体１に制御信号を送信し、バルブ装置５の上流側ブロック弁５１を閉じる（Ｓ３）。ここでは、上流側ブロック弁５１を閉じた時刻をｔ１とする。なお、燃料電池システム１００の停止要求があった場合とは、制御装置５００側で、燃料電池システム１００での発電を停止させる通常の停止操作があった場合のほか、センサ６で検知した値が異常を示す値であり、燃料電池システム１００を停止させる必要があると制御装置５００側で判断した場合を指す。

【0038】

次に、制御装置５００は、筐体１に制御信号を送信し、バルブ装置５のブリード弁５３を開く（Ｓ４）。ここでは、ブリード弁５３を開いた時刻をｔ２とする。ブリード弁５３を開くことにより、燃料ガス系統３において、上流側ブロック弁５１よりも下流側の配管内に残存する水素が、ベント系統４４を通り、大気開放口４３を介して筐体１の外部に放出される。したがって、図３に示すように、燃料ガス系統３の配管内の圧力（特に上流側ブロック弁５１よりも下流側の圧力）は、時刻ｔ２を過ぎると時間経過に伴って減少する。

【0039】

制御装置５００は、時刻ｔ２から所定時間Ｔｐが経過するまで待機し（Ｓ５にてＮｏ）、時刻ｔ２から所定時間Ｔｐが経過すると（Ｓ５にてＹｅｓ）、筐体１に制御信号を送信して、バルブ装置５の下流側ブロック弁５２を閉じる（Ｓ６）。ここでは、下流側ブロック弁５２を閉じた時刻をｔ３とする。その後、制御装置５００は、筐体１に制御信号を送信して、ブリード弁５３を閉じる（Ｓ７）。ブリード弁５３を閉じた時刻をｔ４とする。これにより、一連の減圧制御が終了する。

【0040】

以上のように、本実施形態では、燃料電池スタック２ａの作動停止を実行するときに、制御装置５００により、以下の減圧制御が実施される。すなわち、上流側ブロック弁５１を閉じた後にブリード弁５３を開き（Ｓ３、Ｓ４）、ブリード弁５３を開いてから所定時間Ｔｐの経過後に、下流側ブロック弁５２を閉じる（Ｓ５、Ｓ６）。

【0041】

Ｓ３にて上流側ブロック弁５１を閉じた後、Ｓ６にて下流側ブロック弁５２を閉じる前に、Ｓ４にてブリード弁５３を開くことにより、上流側ブロック弁５１よりも下流側の燃料ガス系統３の配管に残存する燃料ガス（水素）を先にブリード弁５３から大気に放出させることができる。これにより、その後、Ｓ６にて下流側ブロック弁５２を閉じても、下流側ブロック弁５２と燃料電池スタック２ａとの間の燃料ガス系統３の配管内の圧力を、燃料ガス系統３の設計圧力Ｐｒよりも十分に小さくすることができる。したがって、燃料電池スタック２ａの作動停止状態（＝燃料電池モジュール２の作動停止状態）で、周囲温度が上昇することにより、燃料ガス系統３内に残存する燃料ガスが膨張し、これによって燃料ガス系統３内の圧力が上昇しても、燃料ガス系統３内の圧力が、設計圧力Ｐｒを超えるおそれを小さくすることができる。その結果、安全性を向上させることができる。

【0042】

例えば、燃料ガス系統３の配管の設計圧力Ｐｒが、０．９９ＭＰａＧであり、燃料ガスが供給圧力のままで配管内に残存していると仮定したときの上記供給圧力が、０．９０ＭＰａＧ（１０℃）であるとする。なお、上記の「Ｇ」は、大気圧（絶対圧力で０．１０１３２５ＭＰａ）を基準としたゲージ圧であることを示す（以下でも同様とする）。この状態では、燃料電池スタック２ａの作動停止状態で、燃料ガス（例えば水素）の温度が４０℃に上昇すると、上記配管内の圧力は、１．００６ＭＰａＧとなり、上記の設計圧力Ｐｒを超えることになる（図３の細線のグラフ参照）。これに対して、本実施形態の減圧制御では、下流側ブロック弁５２と燃料電池スタック２ａとの間の燃料ガス系統３の配管内の圧力を、燃料ガス系統３の設計圧力Ｐｒよりも十分に小さくしてから、下流側ブロック弁５２を閉じる。このため、その後、燃料電池スタック２ａの作動停止状態で、周囲温度が上昇しても、燃料ガス系統３内の圧力が、設計圧力Ｐｒを超えるおそれが低減される（図３の太線のグラフ参照）。

【0043】

図４は、本実施形態の他の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。図４では、Ｓ５の後、Ｓ５－１にて先にブリード弁５３を閉じてから、Ｓ６にて下流側ブロック弁５２を閉じるようにした以外は、図２の減圧制御と同じである。

【0044】

Ｓ４以降で、ブリード弁５３を開いたままにすると、筐体１の外部の空気（燃料ガス以外の気体）が、大気開放口４３およびベント系統４４を介して、下流側ブロック弁５２よりも下流側の燃料ガス系統３に入り込む。Ｓ４において、ブリード弁５３を開くのは、下流側ブロック弁５２よりも下流側の燃料ガス系統３の配管内の圧力を抜くためである。ブリード弁５３を開いてから所定時間Ｔｐが経過することにより、この目的は達成されるため、Ｓ５の後は早期にブリード弁５３を閉じて、燃料ガス系統３に入り込む空気の量を減らすことが望ましい。この観点では、図４に示すように、上記減圧制御において、下流側ブロック弁５２を閉じる前に、ブリード弁５３を閉じてもよい（Ｓ５－１、Ｓ６参照）。

【0045】

図５は、本実施形態のさらに他の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。図５では、Ｓ５の後、Ｓ６－１にて、ブリード弁５３を閉じると同時に、下流側ブロック弁５２を閉じるようにした以外は、図２の減圧制御と同じである。

【0046】

上記と同様の観点、つまり、燃料ガス系統３に入り込む空気の量を減らす観点では、図５に示すように、上記減圧制御において、下流側ブロック弁５２を閉じると同時に、ブリード弁５３を閉じてもよい（Ｓ６－１参照）。

【0047】

図６は、本実施形態の燃料電池システム１００の他の構成を模式的に示すブロック図である。図６に示すように、燃料電池システム１００は、センサ６として、第１圧力センサ６１を備えていてもよい。第１圧力センサ６１は、上流側ブロック弁５１と燃料電池スタック２ａとの間の燃料ガス系統３に配置される。

【0048】

このように第１圧力センサ６１が配置される場合、図２のＳ５の所定時間Ｔｐは、第１圧力センサ６１の測定値が、予め設定された設定値Ｐｔｈ以下となるまでの時間であってもよい。

【0049】

図７は、図６の構成を備えた燃料電池システム１００の減圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。図７では、Ｓ５をＳ５－２に置き換えた以外は、図２の減圧制御と同じである。Ｓ５－２では、第１圧力センサ６１の測定値が設定値Ｐｔｈ以下となった場合には、制御装置５００は、筐体１に制御信号を送信し、下流側ブロック弁５２を閉じる（Ｓ６）。

【0050】

所定時間Ｔｐを上記のように設定すると、Ｓ４の後、第１圧力センサ６１の測定値が設定値Ｐｔｈ以下となった場合には、Ｓ４でブリード弁５３を開いてから所定時間Ｔｐが経過したことになる。したがって、Ｓ５－２の後はＳ６に移行して下流側ブロック弁５２を閉じることにより、図２の減圧制御と同様に、周囲温度の上昇によって、燃料ガス系統３内の圧力が、燃料ガス系統３の設計圧力Ｐｒを超えるおそれを低減することができる。

【0051】

ここで、下流側ブロック弁５２と燃料電池スタック２ａとの間の燃料ガス系統３内の圧力を直接測定することができれば、上記圧力を直接監視することができる点で望ましい。この点では、図６に示したように、第１圧力センサ６１は、燃料ガス系統３において、下流側ブロック弁５２と燃料電池スタック２ａとの間に配置されることが望ましい。

【0052】

図８は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、上記した第１圧力センサ６１は、燃料ガス系統３において、上流側ブロック弁５１よりも下流側で、かつ、下流側ブロック弁５２よりも上流側に配置されてもよい。

【0053】

このように第１圧力センサ６１が配置されると、上流側ブロック弁５１、下流側ブロック弁５２、およびブリード弁５３を全て閉じた後に、燃料ガス系統３およびベント系統４４において、上流側ブロック弁５１、下流側ブロック弁５２、およびブリード弁５３によって囲まれる遮蔽空間内の圧力を、第１圧力センサ６１によって検知することができる。例えば、上記遮蔽空間内の圧力が時間経過とともに減少する場合には、いずれかのバルブ、またはバルブと配管との繋ぎ目において、燃料ガスの漏れが生じている可能性があることがわかる。このように、上記遮蔽空間内の圧力の変化を監視して、燃料ガスの漏れの有無を検出するリークチェックを行うことができる点では、第１圧力センサ６１は、燃料ガス系統３において、上流側ブロック弁５１と下流側ブロック弁５２との間に配置されてもよい。

【0054】

図９は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図９に示すように、燃料電池モジュール２は、燃料電池スタック２ａに加えて、減圧部２１と、リリーフ弁２２と、を有する。なお、図９のその他の構成は、図６と同じである。

【0055】

減圧部２１は、燃料ガス系統３において、下流側ブロック弁５２と燃料電池スタック２ａとの間に配置される。減圧部２１は、下流側ブロック弁５２を通過した水素を減圧して噴射するインジェクタで構成される。例えば、減圧部２１は、下流側ブロック弁５２を通過した、供給圧力０．９ＭＰａＧの水素を、０．２ＭＰａＧに減圧して燃料電池スタック２ａに供給する。

【0056】

リリーフ弁２２は、減圧部２１と燃料電池スタック２ａとの間の燃料ガス系統３から分岐する排出流路部２３に配置される。排出流路部２３は、リリーフ弁２２とは反対側の下流側において、共用ベント通路４１を介してベント系統４４に合流する。なお、排出流路部２３は、図１で示した個別ベント通路４２と同じ配管としてもよい。このように、図９の燃料電池システム１００は、減圧部２１と、リリーフ弁２２と、を備える。

【0057】

例えば、燃料電池スタック２ａの耐圧を０．６ＭＰａＧとしたとき、減圧部２１から燃料電池スタック２ａに供給される水素の供給圧力が０．４～０．５ＭＰａＧになると、リリーフ弁２２が開き、排出流路部２３を開放する。この場合、減圧部２１を通る水素は、排出流路部２３および共用ベント通路４１を流れてベント系統４４に合流し、大気開放口４３から筐体１の外部に排出される。したがって、減圧部２１が何らかの原因で故障した場合など、減圧部２１での水素の供給圧力の減圧が適切に行わなかった場合には、燃料電池スタック２ａを保護するために、リリーフ弁２２が開くように構成される。このようなリリーフ弁２２は、例えば機械式のバルブで構成される。

【0058】

リリーフ弁２２から排出される燃料ガス（水素）の排出経路をコンパクトにするためには、リリーフ弁２２が開いたときに流れる燃料ガスを、上述のベント系統４４を利用して外部に排出する構成とすることが望ましい。ベント系統４４の一部を、リリーフ弁２２から排出される燃料ガスの排出経路と共用化し、これによって構成のコンパクト化を図ることができる点では、図８に示すように、リリーフ弁２２が配置される排出流路部２３は、ベント系統４４に合流することが望ましい。

【0059】

図１０は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図１０に示すように、燃料電池モジュール２は、図９の構成に加えて、第２圧力センサ６２をさらに有する。すなわち、図１０の燃料電池システム１００は、第２圧力センサ６２を備える。第２圧力センサ６２は、燃料ガス系統３において、減圧部２１と燃料電池スタック２ａとの間に配置される。

【0060】

本実施形態の制御装置５００による減圧制御では、第２圧力センサ６２の値が所定値（例えば０．３ＭＰａＧ）以上になった場合、上流側ブロック弁５１を閉じるとともに、下流側ブロック弁５２およびブリード弁５３を開いてもよい。その理由は、以下の通りである。

【0061】

第２圧力センサ６２の値が所定値以上になった場合、減圧部２１における供給圧力の所定圧（例えば０．２ＭＰａＧ）までの減圧が行われておらず、この場合、減圧部２１に何らかの異常（例えば故障）が生じたと判断することができる。この場合において、上流側ブロック弁５１を閉じることにより、燃料電池スタック２ａへの燃料ガスの供給を停止させて、燃料電池スタック２ａが過昇圧となる事態を回避することができる。また、下流側ブロック弁５２およびブリード弁５３を開くことにより、燃料ガス系統３内が減圧されるため、リリーフ弁２２が作動しないようにする（開かないようにする）ことができる。リリーフ弁２２が作動すると、リリーフ弁２２の寿命が作動回数に応じて短くなることが懸念される。さらに、機械式のリリーフ弁２２が作動すると、次にリリーフ弁２２が閉じるまでに時間がかかり、復旧が遅れることも懸念される。つまり、減圧部２１に何らかの異常が生じた場合に、リリーフ弁２２を作動させないようにすることで、リリーフ弁２２の作動寿命が低下することを回避することができるとともに、短時間での復旧も可能となる。このような観点では、上記のように、第２圧力センサ６２の値に基づいて、上流側ブロック弁５１、下流側ブロック弁５２、およびブリード弁５３の開閉を制御することが望ましい。

【0062】

図１１は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図１１に示す燃料電池システム１００は、ドレイン部４５をさらに備える。ドレイン部４５は、ブリード弁５３と大気開放口４３との間で、ベント系統４４と連通する。このようなドレイン部４５は、ベント系統４４と接続されるドレイン配管４５１と、ドレイン配管４５１を開閉するドレイン弁４５２と、を有して構成される。ドレイン弁４５２の開閉制御は、制御装置５００からの制御信号に基づいて行われる。

【0063】

ドレイン部４５を設けることにより、例えば周囲の温度低下によって、ベント系統４４内で水分が凝縮し、結露した場合でも、凝縮水（結露水）をドレイン部４５から排出することができる。例えば、ドレイン弁４５２を開いておけば、ドレイン配管４５１を介して凝縮水を所定の場所に排出することができる。したがって、凝縮水がブリード弁５３側に流れ込むことが防止される。このような凝縮水のベント系統４４への逆流を防止する観点では、ベント系統４４と連通するドレイン部４５を設けることが望ましい。

【0064】

図１２は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図１２に示すように、ベント系統４４は、凝縮水逆流防止部４６を有する。凝縮水逆流防止部４６は、ベント系統４４の一部が下方に凹む形状に折り曲げられて構成される。

【0065】

また、燃料電池システム１００は、不活性ガス供給通路７１をさらに備える。不活性ガス供給通路７１は、上流側ブロック弁５１よりも上流側で、燃料ガス系統３と接続される。不活性ガス供給通路７１には、不活性ガスとしての窒素が供給される。なお、不活性ガスは、上記の窒素には限定されず、アルゴン等であってもよい。不活性ガス供給通路７１と燃料ガス系統３との接続部である合流部７２には、切替バルブ（図示せず）が配置される。制御装置５００（図１参照）からの制御信号に基づいて、切替バルブの開閉を適切に制御することにより、不活性ガス供給通路７１から燃料ガス系統３への不活性ガスの導入およびその停止を切り替えることができる。不活性ガス供給通路７１には、逆止弁（図示せず）も配置される。

【0066】

図１２の構成においては、制御装置５００からの制御信号に基づき、燃料電池スタック２ａの作動停止状態において、上述した減圧制御の後、乾燥制御が実施されてもよい。上記乾燥制御では、不活性ガス供給通路７１から供給される不活性ガスを、凝縮水逆流防止部４６に導く。

【0067】

ベント系統４４内で水分が凝縮し、結露した場合でも、不活性ガスを凝縮水逆流防止部４６に導くことにより、凝縮水を凝縮水逆流防止部４６に留まらせて、ブリード弁５３側に流れ込むことを防止することができる。さらに、凝縮水逆流防止部４６に滞留する凝縮水に不活性ガスを当てて乾燥、蒸発させ、大気開放口４３から放出させることもできる。したがって、図１１のように、ドレイン部４５および凝縮水の排出経路を設けることなく、凝縮水を気化させて容易に排出することができる点では、制御装置５００は上記の乾燥制御を実施することが望ましい。

【0068】

特に、上記の乾燥制御では、減圧制御の後（例えば図２のＳ７でブリード弁５３を閉じた後）、以下のようにバルブ装置５を制御することにより、不活性ガス供給通路７１から供給される不活性ガスを、ベント系統４４および凝縮水逆流防止部４６に導き、凝縮水に確実に当てることができる。すなわち、上記乾燥制御では、上流側ブロック弁５１およびブリード弁５３を開き、下流側ブロック弁５２を閉じた状態で、不活性ガス供給通路７１から不活性ガスを供給する。

【0069】

図１３は、本実施形態の燃料電池システム１００のさらに他の構成を模式的に示すブロック図である。図１３に示す燃料電池システム１００は、図１２の構成に加えて、パージ系統４７をさらに備える。パージ系統４７は、燃料ガス系統３と不活性ガス供給通路７１との合流部７２よりも下流側、かつ、上流側ブロック弁５１よりも上流側で、燃料ガス系統３から分岐してベント系統４４に合流する。このようなパージ系統４７は、パージ通路４７１およびパージ弁４７２を含む。パージ通路４７１は、燃料ガス系統３とベント系統４４とを接続する。パージ弁４７２は、パージ通路４７１を開閉する。パージ弁４７２の開閉制御は、制御装置５００からの制御信号に基づいて行われる。

【0070】

例えば、上流側ブロック弁５１を閉じた状態で、パージ弁４７２を開くことにより、不活性ガス供給通路７１から供給される不活性ガスを、パージ通路４７１を介してベント系統４４に導くことができる。これにより、上流側ブロック弁５１を閉じた状態でも、凝縮水逆流防止部４６に滞留する凝縮水に不活性ガスを当てて乾燥、蒸発させ、大気開放口４３から放出させることができる。

【0071】

このとき、上流側ブロック弁５１は閉じているため、燃料ガス系統３における上流側ブロック弁５１よりも下流側には、不活性ガスが侵入しない。上流側ブロック弁５１よりも下流側に不活性ガスが侵入すると、その後（例えば燃料電池スタック２ａでの発電再開時に）燃料ガスでパージを行う際に、上記不活性ガスを押し出す必要があり、その分、パージに使用する燃料ガスの量が増える。上記構成では、上流側ブロック弁５１よりも下流側の燃料ガス系統３の配管内に不活性ガスが入らないため、パージに使用する燃料ガスの量を減らすことができ、究極的には、上記配管内への燃料ガスのパージを不要とすることができる。

【0072】

このように、燃料ガスのパージの量を減らすことができる点では、不活性ガスを流す上記のパージ系統４７を設ける構成が望ましい。

【0073】

特に、上記の乾燥制御では、減圧制御の後（例えば図２のＳ７でブリード弁５３を閉じた後）、以下のようにバルブ装置５およびパージ弁４７２を制御することにより、上流側ブロック弁５１よりも下流側への不活性ガスの侵入を確実に低減することができる。すなわち、上記の乾燥制御では、上流側ブロック弁５１、下流側ブロック弁５２、およびブリード弁５３を全て閉じた状態で、パージ弁４７２を開いた後、不活性ガス供給通路７１から不活性ガスを供給する。

【0074】

＜３．その他＞
各図面で示した構成および制御は、適宜組み合わせることが可能である。例えば図４および図５で示した、ブリード弁５３および下流側ブロック弁５２を閉じるタイミングについては、全ての減圧制御に適用可能である。また、図１１～図１３で示した構成は、図６、図８～図１０のいずれにも適用可能である。

【0075】

＜４．付記＞
本実施形態で説明した燃料電池システムは、以下の付記に示す燃料電池システムと表現することもできる。

【0076】

付記（１）の燃料電池システムは、
燃料電池スタックを有する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス系統と、
前記燃料ガス系統を開閉する上流側ブロック弁および下流側ブロック弁と、
前記上流側ブロック弁と前記下流側ブロック弁との間で前記燃料ガス系統から分岐して設けられるベント系統と、
前記ベント系統を開閉するブリード弁と、を備え、
前記燃料電池スタックの作動停止を実行するときに、前記上流側ブロック弁を閉じた後に前記ブリード弁を開き、さらに所定時間経過後に、前記下流側ブロック弁を閉じる減圧制御が実施される。

【0077】

付記（２）の燃料電池システムは、付記（１）の燃料電池システムにおいて、
前記減圧制御では、前記下流側ブロック弁を閉じる前に、前記ブリード弁を閉じる。

【0078】

付記（３）の燃料電池システムは、付記（１）の燃料電池システムにおいて、
前記減圧制御では、前記下流側ブロック弁を閉じると同時に、前記ブリード弁を閉じる。

【0079】

付記（４）の燃料電池システムは、付記（１）から（３）のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記上流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間の前記燃料ガス系統に配置される第１圧力センサをさらに備え、
前記所定時間は、前記第１圧力センサの測定値が、予め設定された設定値以下となるまでの時間である。

【0080】

付記（５）の燃料電池システムは、付記（４）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１圧力センサは、前記燃料ガス系統において、前記下流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間に配置される。

【0081】

付記（６）の燃料電池システムは、付記（４）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１圧力センサは、前記燃料ガス系統において、前記上流側ブロック弁と前記下流側ブロック弁との間に配置される。

【0082】

付記（７）の燃料電池システムは、付記（１）から（６）のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス系統において、前記下流側ブロック弁と前記燃料電池スタックとの間に配置される減圧部と、
前記減圧部と前記燃料電池スタックとの間の前記燃料ガス系統から分岐する排出流路部に配置されるリリーフ弁と、をさらに備え、
前記排出流路部は、前記リリーフ弁とは反対側の下流側において、前記ベント系統に合流する。

【0083】

付記（８）の燃料電池システムは、付記（７）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス系統において、前記減圧部と前記燃料電池スタックとの間に配置される第２圧力センサをさらに備え、
前記減圧制御では、前記第２圧力センサの値が所定値以上になった場合、前記上流側ブロック弁を閉じるとともに、前記下流側ブロック弁および前記ブリード弁を開く。

【0084】

付記（９）の燃料電池システムは、付記（１）から（８）のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記ブリード弁と前記大気開放口との間で、前記ベント系統と連通するドレイン部をさらに備える。

【0085】

付記（１０）の燃料電池システムは、付記（１）から（９）のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス系統と接続される不活性ガス供給通路をさらに備え、
前記ベント系統は、凝縮水逆流防止部を有し、
前記燃料電池スタックの作動停止状態において、前記不活性ガス供給通路から供給される不活性ガスを凝縮水逆流防止部に導く乾燥制御が実施される。

【0086】

付記（１１）の燃料電池システムは、付記（１０）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記乾燥制御では、前記上流側ブロック弁および前記ブリード弁を開き、前記下流側ブロック弁を閉じた状態で、前記不活性ガス供給通路から前記不活性ガスを供給する。

【0087】

付記（１２）の燃料電池システムは、付記（１０）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス系統と前記不活性ガス供給通路との合流部よりも下流側、かつ、前記上流側ブロック弁よりも上流側で、前記燃料ガス系統から分岐して前記ベント系統に合流するパージ系統をさらに備え、
前記パージ系統は、パージ通路およびパージ弁を含む。

【0088】

付記（１３）の燃料電池システムは、付記（１２）に記載の燃料電池システムにおいて、
前記乾燥制御では、前記上流側ブロック弁、前記下流側ブロック弁、および前記ブリード弁を全て閉じた状態で、前記パージ弁を開いた後、前記不活性ガス供給通路から前記不活性ガスを供給する。

【0089】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で拡張または変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明の燃料電池システムは、例えば船舶または陸上での電力の生成に利用可能である。

【符号の説明】

【0091】

２ 燃料電池モジュール
２ａ 燃料電池スタック
３ 燃料ガス系統
２１ 減圧部
２２ リリーフ弁
２３ 排出流路部
４３ 大気開放口
４４ ベント系統
４５ ドレイン部
４６ 凝縮水逆流防止部
４７ パージ系統
５１ 上流側ブロック弁
５２ 下流側ブロック弁
５３ ブリード弁
６１ 第１圧力センサ
６２ 第２圧力センサ
７１ 不活性ガス供給通路
７２ 合流部
１００ 燃料電池システム
４７１ パージ通路
４７２ パージ弁
５００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】