特許 7157491 燃料消費装置用の安全制御システムと方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-12

(45)【発行日】2022-10-20

(54)【発明の名称】燃料消費装置用の安全制御システムと方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04746 20160101AFI20221013BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20221013BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20221013BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20221013BHJP

   H01M 8/04694 20160101ALI20221013BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20221013BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20221013BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04746

H01M8/04858

H01M8/0432

H01M8/0438

H01M8/04694

H01M8/0606

H01M8/04 H

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021510677

(86)(22)【出願日】2019-08-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-16

(86)【国際出願番号】 US2019047878

(87)【国際公開番号】W WO2020046742

(87)【国際公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-04-23

(31)【優先権主張番号】62/724,993

(32)【優先日】2018-08-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516134213

【氏名又は名称】ワット・フューエル・セル・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＷＡＴＴ ＦＵＥＬ ＣＥＬＬ ＣＯＲＰ．

【住所又は居所原語表記】４０２ ＥＡＳＴ ＭＡＩＮ ＳＴＲＥＥＴ， ＳＵＩＴＥ ８００， ＭＯＵＮＴ ＰＬＥＡＳＡＮＴ， ＰＡ １５６６６， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】デワルト，ポール

(72)【発明者】

【氏名】グローガン，ロバート

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－１３６７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４２９６７０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源ノードに電気接続された第１端部と、
燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、
前記第１及び第２端部間に直列接続され、それぞれが前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている単数又は複数のスイッチユニットと、を備え、
前記第１及び第２端部間の電気接続経路は、前記単数又は複数のスイッチユニットの少なくとも一つがスイッチングＯＦＦされることにより非アクティブ化され、前記燃料消費装置への燃料の供給を停止し、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続された第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットと、
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットと、
を備える、
燃料消費装置用の安全制御システム。

【請求項2】

前記単数又は複数のスイッチユニットは単数又は複数の電気機械式スイッチによって実装される請求項１に記載の安全制御システム。

【請求項3】

前記温度スイッチユニットは、前記アフターバーナユニットの温度がプリセットされたアフターバーナユニット温度閾値を超えるとスイッチングＯＮされるように構成されている請求項１に記載の安全制御システム。

【請求項4】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＮされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路がアクティブ化され、前記電源ノードから前記燃料安全遮断バルブへ電力を供給するように構成されている請求項１に記載の安全制御システム。

【請求項5】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路は、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＮされることによりアクティブ化され、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＦＦされることによって非アクティブ化されるように構成されている請求項１に記載の安全制御システム。

【請求項6】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間前にスイッチングＯＮされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路は接続切断無しでアクティブ化状態に留まるように構成されている請求項５に記載の安全制御システム。

【請求項7】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間後の第３時間にスイッチングＯＮされると、前記電気接続経路は、前記第２時間と前記第３時間との間は非アクティブ化され、そして、前記第３時間後に再アクティブ化されるように構成されている請求項５に記載の安全制御システム。

【請求項8】

電源ノードに電気接続された第１端部と、
燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、
前記第１及び第２端部間に直列接続され、それぞれが前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている単数又は複数のスイッチユニットと、を備え、
単数又は複数の環境ユニットは、空気の流量、圧力及び温度を含み、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続された第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットと、
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットと、
を備える、
燃料消費装置用の安全制御システム。

【請求項9】

電源ノードに電気接続された第１端部と、
燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、
前記第１及び第２端部間に直列接続され、それぞれが前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている単数又は複数のスイッチユニットと、を備え、
前記単数又は複数のスイッチユニットの内のフロースイッチユニットは、前記燃料消費装置の第１位置において感知される空気流量が第１プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成された第１電気機械式スイッチを有し、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続された第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットと、
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットと、
を備える、
燃料消費装置用の安全制御システム。

【請求項10】

電源ノードに電気接続された第１端部と、
燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、
前記第１及び第２端部間に直列接続され、それぞれが前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている単数又は複数のスイッチユニットと、を備え、
前記単数又は複数のスイッチユニットの内の圧力スイッチユニットは、前記燃料消費装置の二つの分離した位置間の差圧が第２プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成された第２電気機械式スイッチを有し、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続された第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットと、
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットと、
を備える、
燃料消費装置用の安全制御システム。

【請求項11】

前記二つの分離した位置は、それぞれ、前記燃料消費装置の空気ブロアの入口位置と出口位置とに対応する請求項１０に記載の安全制御システム。

【請求項12】

電源ノードに電気接続された第１端部と、
燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、
前記第１及び第２端部間に直列接続され、それぞれが前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている単数又は複数のスイッチユニットと、を備え、
前記単数又は複数のスイッチユニットの内の温度過上昇スイッチユニットは、前記燃料消費装置の第３位置において感知される温度が第３プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成された第３電気機械式スイッチを有し、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続された第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットと、
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットと、
を備える、
燃料消費装置用の安全制御システム。

【請求項13】

前記第３プリセット要件は、前記第３位置において感知される前記温度がプリセット温度閾値よりも高いことを含む請求項１２に記載の安全制御システム。

【請求項14】

請求項１に記載の安全制御システムを備える燃料消費装置。

【請求項15】

燃料燃焼装置、燃料改質装置及び燃料電池システムの内の単数又は複数を有する請求項１４に記載の燃料消費装置。

【請求項16】

前記燃料は液体燃料及び気体燃料を含む請求項１４に記載の燃料消費装置。

【請求項17】

電源ノードと燃料消費装置の燃料安全遮断バルブとの間に前記電源ノードに電気接続された第１端部と前記燃料安全遮断バルブの電力入力ノードに電気接続された第２端部を有するスイッチングアセンブリを提供する工程、
前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内対応する一つに基づいて、前記第１端部と前記第２端部との間に直列接続された単数又は複数のスイッチユニットのそれぞれをスイッチングＯＮ又はＯＦＦする工程、
前記単数又は複数のスイッチユニットの少なくとも一つがスイッチングＯＦＦされることによって前記第１端部と前記第２端部との間の電気接続経路を非アクティブ化する工程、
前記第１端部と前記第２端部との間の前記電気接続が非アクティブ化されることにより、燃料貯蔵部から前記燃料消費装置への燃料の供給を停止する工程、
前記単数又は複数のスイッチユニットの一つに直列接続される第１時間から第２時間の所定の時期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている時間遅延リレーユニットを提供する工程、及び
前記単数又は複数のスイッチユニットの前記一つに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続される前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ又はＯＦＦされるように構成されている温度スイッチユニットを提供する工程、
を備える燃料消費装置用の安全制御方法。

【請求項18】

前記単数又は複数のスイッチユニットは単数又は複数の電気機械式スイッチによって実装される請求項１７に記載の安全制御方法。

【請求項19】

前記アフターバーナユニットの温度がプリセットアフターバーナ温度閾値を超えた時に前記温度スイッチユニットをスイッチングＯＮする工程を更に有する請求項１７に記載の安全制御方法。

【請求項20】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ、前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＮされた時に、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路をアクティブ化する工程、並びに
前記電気接続がアクティブ化されることにより前記電源ノードから前記燃料安全遮断バルブに電力を供給する工程、を更に備える請求項１７に記載の安全制御方法。

【請求項21】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされる場合、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＮされることにより前記第１及び第２端部間の前記電気接続をアクティブ化する工程、並びに、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＦＦされることにより前記電気接続経路を非アクティブ化する工程を更に備える請求項１７に記載の安全制御方法。

【請求項22】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ、前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ、前記温度スイッチユニットが前記第２時間の前にスイッチングＯＮされた時、前記電気接続経路のアクティブ化を接続切断無しで維持する工程を更に備える請求項１７に記載の安全制御方法。

【請求項23】

前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間後の第３時間にスイッチングＯＮされた時、前記電気接続経路を前記第２時間と前記第３時間の間に一時的に非アクティブ化する工程、及び前記第３時間後に再アクティブ化する工程を更に備える請求項１７に記載の安全制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１８年８月３０日に出願された米国仮出願第６２／７２４，９９３号の利益を主張する。

【0002】

本発明は、燃料消費装置の安全な運転を保証するために燃料安全遮断バルブを制御する安全制御システムと、この安全制御システムの運転方法とに関する。

【背景技術】

【0003】

車両又は発電機の燃焼エンジン、燃料改質装置、燃料電池システム、等の燃料消費装置は、火災や爆発などに対して脆弱であるため、その安全な作動を保証するために特別な注意が払われなければならない。

【0004】

この目的のために、燃料消費装置用の安全制御機構が開発されたが、いくつかの産業は、その安全制御機構を備える装置が作動しており要件を満たしていることを保証するための安全テストを必要とする。

【0005】

一例の既存の技術においては、コンピュータプロセッサが燃料消費装置の種々の環境状態に関連するデータを収集し、収集されたデータのパラメータに基づいて安全上の問題を検出し、燃料安全遮断バルブに制御フィードバック信号を提供する。しかし、たいていの場合、これらのスキームは、前記プロセッサによって実行されるソフトウェア（例えば、プログラム命令）に基づくものであって、これによって前記制御機構がより複雑なものとなる。より具体的は、そのようなソフトウェアベースのアプローチでは、ある特定の機能を制御システムの特定のパーツ（単数又は複数）にリンクさせることが困難となり、したがって、故障が発生すると、その故障に関連するパーツを同定することは簡単ではないかもしれず、そしていくつかの態様においては、前記ソフトウェアベースの制御システムは多くの産業において実行されパスされることが求められる安全テストケース用としては適切ではない可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上に鑑みて、トラブルシューティング又は安全テストを容易にすることが可能な新しいハードウェアベースの安全制御スキームが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、添付の図面、説明、及び詳細な実施例及びクレームからより完全に理解されるであろう。

【0008】

本開示の一態様によれば、燃料消費装置用の安全制御システムのスイッチングアセンブリが提供される。前記スイッチングアセンブリは、電源ノードに電気接続された第１端部と、前記燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、前記第１及び第２端部間に直列接続された単数又は複数のスイッチユニット、とを有する。前記スイッチユニットのそれぞれは、前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内の対応する一つに基づいてＯＮ／ＯＦＦスイッチングされるように構成されている。前記第１及び第２端部間の電気接続経路は、前記単数又は複数のスイッチユニットの少なくとも一つがスイッチングＯＦＦされることにより非アクティブ化され、前記燃料消費装置への燃料の供給を停止する。

【0009】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットは単数又は複数の電気機械式スイッチによって実装（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ）される。

【0010】

一実施例において、前記スイッチングアセンブリは、更に、前記単数又は複数のスイッチユニットに直列接続された時間遅延リレーユニットと、前記単数又は複数のスイッチユニットに直列接続されるとともに、前記時間遅延リレーユニットに並列接続された温度スイッチユニットとを有する。前記時間遅延リレーユニットは、第１時間から第２時間までの所定の期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている。前記温度スイッチユニットは、前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている。

【0011】

一実施例において、前記温度スイッチユニットは、前記アフターバーナユニットの温度がプリセットされたアフターバーナユニット温度閾値を超えるとスイッチングＯＮされるように構成されている。

【0012】

一実施例において、前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＮされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路がアクティブ化（ａｃｔｉｖａｔｅ）されて、前記電源ノードから前記燃料安全遮断バルブへ電力を供給する。

【0013】

一実施例において、前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路は、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＮされることによりアクティブ化され、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＦＦされることによって非アクティブ化される。

【0014】

一実施例において、前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間前にスイッチングＯＮされると、前記第１及び第２端部間の前記電気接続経路は接続切断無しでアクティブ化状態に留まる。

【0015】

一実施例において、前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間後の第３時間にスイッチングＯＮされると、前記電気接続経路は、前記第２時間と前記第３時間との間は非アクティブ化され、そして、前記第３時間後に再アクティブ化される。

【0016】

一実施例において、単数又は複数の環境ユニットは、空気の流量、圧力及び温度を含む。

【0017】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットの内のフロースイッチユニットは、前記燃料消費装置の第１位置において感知される空気流量が第１プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成された第１電気機械式スイッチを有する。

【0018】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットの内の圧力スイッチユニットは、前記燃料消費装置の二つの分離した位置間の差圧が第２プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成された第２電気機械式スイッチを有する。

【0019】

一実施例において、前記二つの分離した位置は、それぞれ、前記燃料消費装置の空気ブロアの入口位置と出口位置とに対応する。

【0020】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットの内の温度過上昇スイッチユニットは、前記燃料消費装置の第３位置において感知される温度が第３プリセット要件を満たすか否かに基づいてスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされるように構成される第３電気機械式スイッチを有する。

【0021】

一実施例において、前記第３プリセット要件は、前記第３位置において感知される前記温度がプリセット温度閾値よりも高いことを含む。

【0022】

本発明の別の態様によれば、安全制御システムを備える燃料消費装置が提供される。前記安全制御システムは、電源ノードに電気接続された第１端部と、前記燃料消費装置の燃料安全遮断バルブの入力電力ノードに電気接続された第２端部と、前記第１及び第２端部間に直列接続された単数又は複数のスイッチユニット、とを有する。前記スイッチユニットのそれぞれは、前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件内対応する一つに基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成されている。前記第１及び第２端部間の電気接続経路は、前記単数又は複数のスイッチユニットの少なくとも一つがスイッチングＯＦＦされることにより非アクティブ化され、前記燃料消費装置への燃料の供給を停止する。

【0023】

一実施例において、前記燃料消費装置は、燃料燃焼装置、燃料改質装置及び燃料電池装置の単数又は複数を含む。

【0024】

一実施例において、前記燃料は液体燃料及び気体燃料を含む。

【0025】

本発明の更に別の態様によれば、燃料消費装置用の安全制御方法が提供される。この方法は、以下の工程を有する、
電源ノードと前記燃料消費装置の燃料安全遮断バルブとの間にスイッチングアセンブリを提供する、ここで当該スイッチングアセンブリは、前記電源ノードに電気接続された第１端部と前記燃料安全遮断バルブの電力入力ノードに電気接続された第２端部を有する、
前記燃料消費装置の単数又は複数の環境条件の内対応する一つに基づいて、前記第１端部と前記第２端部との間に直列接続された単数又は複数のスイッチユニットのそれぞれをスイッチングＯＮ又はＯＦＦされ、
前記単数又は複数のスイッチユニットの少なくとも一つがスイッチングＯＦＦされることによって前記第１端部と第２端部との間の電気接続を非アクティブ化する、そして、
前記第１端部と第２端部との間の前記電気接続が非アクティブ化されることにより、燃料貯蔵部から前記燃料消費装置への燃料の供給を停止する。

【0026】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットは単数又は複数の電気機械式スイッチによって実装される。

【0027】

一実施例において、前記方法は更に以下の工程を有する、
前記単数又は複数のスイッチユニットに直列接続される時間遅延リレーユニットを提供する、当該時間遅延リレーユニットは、第１時間から第２時間の所定の時期間中にスイッチングＯＮされ、前記第２時間後にスイッチングＯＦＦされるように構成されている、そして
前記単数又は複数のスイッチユニットに直列接続されるとともに、 前記時間遅延リレーユニットに並列接続される温度スイッチユニットを提供する、当該温度スイッチユニットは、前記燃料消費装置のアフターバーナユニットの温度に基づいてスイッチングＯＮ又はＯＦＦされるように構成されている。

【0028】

一実施例において、前記方法は、更に、前記アフターバーナユニットの温度がプリセットアフターバーナ温度閾値を超えた時に前記温度スイッチユニットをスイッチングＯＮされる工程を有する。

【0029】

一実施例において、前記方法は、更に、以下の工程を有する、
前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ、前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＮされた時に、前記第１及び第２端部間の前記電気接続をアクティブ化する工程、及び
前記電気接続がアクティブ化されることにより前記電源ノードから前記燃料安全遮断バルブに電力を供給する工程。

【0030】

一実施例において、前記方法は、更に、以下の工程を有する、
前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされる場合、前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＮされることにより前記第１及び第２端部間の前記電気接続をアクティブ化する工程、そして、
前記温度スイッチユニットがスイッチングＯＦＦされることにより前記電気接続を非アクティブ化する工程。

【0031】

一実施例において、前記方法は、更に、以下の工程を有する、
前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ、前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ、前記温度スイッチユニットが前記第２時間の前にスイッチングＯＮされた時、前記電気接続経路のアクティブ化を接続切断無しで維持する。

【0032】

一実施例において、前記方法は、更に、以下の工程を有する、
前記スイッチユニットのすべてがスイッチングＯＮされ、かつ前記時間遅延リレーユニットがスイッチングＯＦＦされ、かつ前記温度スイッチユニットが前記第２時間後の第３時間にスイッチングＯＮされた時、前記電気接続経路を前記第２時間と前記第３時間の間に一時的に非アクティブ化して、そして前記第３時間後に再アクティブ化する。

【図面の簡単な説明】

【0033】

以下に説明する図面は例示の目的のみのものであることが理解されなければならない。これらの図面は、必ずしも、縮尺とおりではなく、一般に、本発明の原理を図示することに重点が置かれている。これらの図面はいかなる点においても本開示の範囲を限定することを意図するものではない。類似の番号は一般に類似のパーツを指す。

【図1】本開示の一実施例による燃料消費装置と合わせて図示される安全制御システムの一例のブロック図である。

【図2A】本開示の実施例による燃料電池システムの一例の平面図であり、

【図2B】本開示の一実施例による安全制御システムのスイッチングアセンブリと合わせて図示される燃料電池システムの一例のブロック図である。

【図3】本開示の一実施例による安全制御システムの一例のブロック図であり、

【図4A】本開示の一実施例による図３のアフターバーナ温度スイッチユニットと時間遅延リレーユニットとのタイミング図である。

【図4B】本開示の一実施例による図３のアフターバーナ温度スイッチユニットと時間遅延リレーユニットとのタイミング図である。

【図5】本開示の一実施例による図３のスイッチングアセンブリの種々のノードから提供されるフィードバック信号の具体例を示す図である。

【図6】本開示の一実施例による安全制御方法を図示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0034】

今般、本開示による前記安全制御システムは、ハードウェアベースのスイッチング機構の利点を活用して、燃料消費装置のためのより信頼性が高く直感的な制御手段を提供するものであることが判った。

【0035】

ここで使用される「燃料消費装置」という用語は、すべての種類の燃料をベースに作動する任意の装置を指している。

【0036】

例示にしか過ぎないが、前記燃料消費装置は、燃焼エンジン、又は車両、発電機等の前記燃焼エンジンを含むすべての種類の装置、そして、供給された燃料に基づいて燃料電池（ｆｕｅｌ ｃｅｌｌｓ）を成立させる燃料電池改質装置、を含むことができるが、これらに限定されるものではない。

【0037】

記載の目的で、本開示を、前記燃料消費装置の一例としての燃料電池改質装置に関して以下説明するが、但し、本開示の範囲又は実施例はそれに限定されるものではない。

【0038】

既存の安全制御スキームでは、コンピュータプロセッサが燃料消費装置から感知されたデータを収集し、そのデータを処理して収集されたデータパラメータに基づき安全性の問題を検出し、前記プロセッサによって実行されるソフトウェア（又はプログラムコード）に基づいて前記燃料消費装置の燃料安全遮断バルブに制御フィードバック信号を提供することによって、トラブルシューティングと多くの産業において必要とされる安全テストをパスすることが困難となる。

【0039】

これに対して、本開示による前記ハードウェアベースの安全制御システムは、電気機械式スイッチを使用し、これらのそれぞれが、燃料消費装置のさまざまな位置から感知された環境データに直接基づいて、開閉され、安全制御システムの特定の作動に対してそれを担当するパーツを同定することが可能になることによって、運転中における故障の発生中にトラブルシューティングと、安全テストをすることを容易にする。

【0040】

本開示による前記安全制御システムは、燃料消費装置の燃料安全遮断バルブに対して供給される電力のスイッチング機構を提供する。例えば、図１に図示されているように、前記安全制御システム２０は、電源ノード１２０と燃料安全遮断バルブ１１０との間にスイッチングアセンブリ２１ａを備える。このスイッチングアセンブリ２１ａがスイッチングＯＮされると、前記電源ノード１２０は前記燃料安全遮断バルブ１１０に電気接続され、これによって電力を当該電源ノード１２０から前記燃料安全遮断バルブ１１０に供給することが可能となる。しかし、前記スイッチングアセンブリ２１ａがスイッチングＯＦＦされると、前記電源ノード１２０は前記燃料安全遮断バルブ１１０に電気的に接続切断され、これによって電力を当該電源ノード１２０から前記燃料安全遮断バルブ１１０に供給することができなくなる。

【0041】

ここで使用される「スイッチングＯＮ」という文言は、スイッチシステム、スイッチユニット、スイッチ、等が「閉じられて」その両端部ノード間の電気接続がアクティブ化されて、電力がこの電気接続を通して流れることができるようになることを指す。更に、ここで使用される「スイッチングＯＦＦ」という文言は、スイッチシステム、スイッチユニット、スイッチ、等が「開放されて」その両端部ノード間の電気接続が非アクティブ化されて、電力がこの電気接続を通して流れることができなくなることを指す。したがって、本開示全体を通して、「スイッチングＯＮ」と「閉じられる」とは互換性があり、「スイッチングＯＦＦ」と「開放される」とは互換性がある。

【0042】

前記安全制御システム２０は、安全性の問題がある状態の検出時に、前記燃料安全遮断バルブ１１０の制御バルブを閉じることによって、燃料貯蔵部１１から前記燃料消費装置１０への燃料の供給を停止するべくスイッチングＯＦＦされるように構成されている。

【0043】

前記スイッチングアセンブリ２１ａがスイッチングＯＮされるかスイッチングＯＦＦされるかは、前記燃料消費装置１０の単数又は複数の環境状態に依存する。換言すると、前記燃料安全遮断バルブ１１０は、前記燃料消費装置１０の前記単数又は複数の環境状態に依存して開放又は閉じられるように制御される。一実施例において、前記環境状態は、空気流量、圧力、温度、等の安全性関連状態を含みうる。

【0044】

したがって、前記燃料安全遮断バルブ１１０は、もしも前記単数又は複数の環境条件がプリセット要件を満たさない場合に閉じられ、これによって、前記燃料消費装置１０を発火、爆発、等から保護することができる。

【0045】

一実施例において、前記単数又は複数のスイッチユニットは、電気機械式スイッチを使用して実装することができる。これら電気機械式スイッチは、そこから直接前記環境状態を感知するべく前記燃料消費装置１０内、又は、その近傍に配置されて、その感知結果に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされる。本開示のこれらの特徴は、前記燃料安全遮断バルブがコンピュータプロセッサによって実行されるソフトウェア又はプログラムコードに基づいて制御される既存技術と区別される。特に、既存技術においては、プロセッサを備えるコントローラを使用して、前記環境状態に関するデータを受け取り、前記燃料安全遮断バルブにフィードバック信号を提供するが、このことによって前記制御機構が複雑化する。更に、そのようなソフトウェアベースのアプローチでは、特定の機能を制御システムの特定のバーツ（単数又は複数）とリンクすることが困難となり、したがって、もしも故障が発生した場合に、その故障に関連するパーツを同定することが容易でないかもしれず、又、いくつかの点において、前記ソフトウェアベースの制御システムは、多くの産業においてパスすることが求められるある種の安全テストケース用には不適切であるかもしれない。

【0046】

これに対して、本開示による前記電気機械式スイッチに基づく前記安全制御システムは、前記燃料消費装置１０への燃料供給を遮断するためのより直接的、効率的かつより単純なインターフェースを提供し、これにより、トラブルシューティングと安全テストとを容易にする。

【0047】

尚、本開示は、ここに記載される特定の手順、材料及び改造に限定されるものではなく、これらは変えることが可能であると理解される。又、ここで使用される用語は、特定の実施例を記載する目的のみのものであって、本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、その範囲は添付の請求項のみによって限定されるものであることも理解される。

【0048】

本開示において、ある要素又はコンポーネントが、記載の要素、に含まれる、及び／又は、記載される複数の部材又はコンポーネントのリストから選択されると言う場合、その部材又コンポーネントは、記載される部材又はコンポーネントのいずれか一つとすることができるか、もしくは、その部材又はコンポーネントは、記載される部材又はコンポーネントの二つ以上からなるグループから選択可能であることも理解されなければならない。更に、明示的であろうと暗示的であろうと、ここに記載される組成物、装置又は方法の要素及び／又は特徴は、本開示の要旨及び範囲から逸脱することなく様々な方法で組み合わせ可能であることも理解されなければならない。例えば、特定の構造が言及される場合、その構造は、本開示の装置及び／又は本開示の方法の種々の実施例に使用することが可能である。

【0049】

文言“含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）”，“含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）”，“含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”，“有する（ｈａｖｅ）”，“有する（ｈａｓ）”，“有する（ｈａｖｉｎｇ）”，“有する（ｃｏｎｔａｉｎ）”，“有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）”，又は“有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）” 及びそれらの文法的均等物の使用は、オープンエンド的、かつ非限定的なのとして一般に理解されなければならず、例えば、特に銘記されないかぎり、又は、その文脈からそうであると理解されない限り、記載されていない要素又は工程の追加を排除するものではないと理解される。

【0050】

ここでの単数形、例えば、冠詞“ａ”，冠詞“ａｎ”，冠詞“ｔｈｅ”の使用は、特に銘記されない限り、その複数（又はその反対）を含むものである。

【0051】

尚、本開示が実施可能である限りにおいて、工程の順序又はある種の行動の順序は重要ではない。例えば、ここに記載の方法は、ここに特に銘記されない限り、或いは、文脈から明白に矛盾しない限り、その他いかなる順序でも実行可能である。更に、二つ以上の工程又は動作を同時に行うことも可能である。

【0052】

ここで提供されるすべての具体例又は例えば「等」といった、例示的文言の使用は、単に本開示をより明確化することを意図するものに過ぎず、クレームされていない本発明の範囲に対するいかなる限定を加えるものではない。本明細書中のいかなる文言も、本開示の実施に必須のものとしてクレームされていない要素を示すものと解釈されてはならない。

【0053】

「燃料」という表現は、すべての種類の液体燃料及び気体燃料を含むものとして解釈されなければならない。

【0054】

更に、「液体燃料」という表現は、標準温度及び圧力（ＳＴＰ）状態で液体状態の燃料、例えば、メタノール、エタノール、ナフサ、軽油、ガソリン、ケロシン、ジェット燃料、ディーゼル、バイオディーゼル、等を含むものとして理解されなければならない。表現「液体燃料」は、それらが液体状態であれ、又は、気体状態、例えば、ペーパ、であれ、そのような燃料を含むものとして理解されなければならない。

【0055】

更に、「気体燃料」という表現は、ＳＴＰ状態で気体である燃料、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ジメチルエーテル、それらの混合物、例えば、主にメタンである天然ガス及びＬＮＧ、そして、石油ガスとＬＰＧは主にプロパン又はブタンであるが、主としてプロパンとブタンとから成るすべての混合物、等、を含むものとして理解されなければならない。前記気体燃料は、更に、他の気体燃料と同様に、液体として保存可能な、アンモニア、も含む。

【0056】

本開示による安全制御システムが燃料改質装置又は燃料改質装置を含む燃料電池システムを制御するために使用される実施例について以下に説明する。

【0057】

図２Ａを参照すると、ここには、本開示の実施例による、具体例燃料消費装置１０ａとして図示されている燃料電池システムの平面図が示されている。図２Ａの前記例示的燃料電池システムは、その開示全体をここに参考文献として合体される、２０１８年８月３０日出願の本出願人の米国仮出願第６２／７２４，９８３号にも記載されている。

【0058】

図２Ａを参照すると、前記燃料電池システムは、ハウジングボックスによって囲まれている二つの熱ゾーン７１０及び７２０を備えることができる。これら二つの熱ゾーン７１０及び７２０は、空気ブロア７３０と断熱壁７６０とを介して互いに分離することができ、これにより、前記空気ブロア７３０を通る以外には、空気又は気体の連通はない。前記ブロア７３０は、前記ゾーン７１０から、燃料電池スタック１７３や、燃料改質装置、化学反応器、ガスケット、ポンプ、熱交換器、アフターバーナ、空気ブロア、反応物導管、等といったその他のバランスオブプラント（ＢＯＰ）コンポーネントが配置されている前記ゾーン７２０へと強制空気流を提供するように構成されることができる。

【0059】

次に図２Ｂを参照すると、ここには例示的燃料電池システム１０ａが、本開示の一実施例による安全制御システム２０ａのスイッチングアセンブリ２１ａと合わせて図示されている。図２Ｂに図示されているように、前記燃料電池システム１０ａは、それらの開示全体がここに参考文献として合体される、米国特許第９，６２７，７００号明細書及び米国特許第９，６２７，７０１号明細書に開示されている触媒部分酸化（ＣＰＯＸ）改質装置ベースの燃料電池システムの少なくとも一つを参照するが、かならずしもそれを参照するものではない。前記燃料電池システム１０ａは、前記空気ブロア７３０から提供される空気を受け入れ、ここで、そして、本開示の他の実施例においては空気によって例示される、酸素含有ガスを導管１４０内に導入し、これ及びその他の気体流（気体燃料－空気混合物及び水素リッチ改質物を含む）を前記燃料電池システム１０ａの燃料改質部の開放気体流通路を含む、様々な通路を通して駆動する空気ブロア１３１を有する。一実施例において、前記空気ブロア１３１は、燃料と混合されるべく、又は、燃料を安全システム要件（例えば、プロパンを燃料にする場合はＬＥＬ＜０．２５％）を満たすべく希釈するためのＣＰＯＸ空気を提供するために使用することができる。他の実施例においては、前記空気ブロア１３１以外の別のブロア（図示せず）を希釈ブロアとして使用することができる。

【0060】

前記燃料電池システム１０ａは、上述した環境状態を測定又はモニタリングするために、位置、例えば、３０ａ，３１ａ，３１ｂ，３２，３４及び４４に、複数のマイクロ電気機械式スイッチ、又は、少なくともそれらの一部分（例えば、センサー部分）を備えることができる。

【0061】

前記燃料電池システム１０ａの前記例示的燃料改質部の運転のスタートアップモードにおいて、前記空気ブロア１３１によって空気が、前記米国特許第９，６２７，７００号明細書及び前記米国特許第９，６２７，７０１号明細書に説明されているように燃料と混合されるべく、或いは、燃料を希釈するべく、前記導管１４０に導入され、これは第１加熱ゾーン１９２を通過し、ここで、前記空気は、先ず、第１ヒーター１９３によって、ある流速で、プリセットされた又は標的の、第１昇温範囲内まで加熱される。次に、この初期加熱された空気は、筒状ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６のＣＰＯＸ反応ゾーン１９０内で起こるＣＰＯＸ反応が定常状態の場合から回収される発熱過程の熱によって加熱される伝熱ゾーン１９１を通過する。

【0062】

前記燃料改質部のそのような定常状態が、例えば、前記ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６内の前記ＣＰＯＸ反応が自立状態となることによって達成されると、導入される空気は前記伝熱ゾーン１９１の通過によって、その第１昇温範囲内又はそれに近づきつつあるので、前記第１ヒーター１９３の熱出力を低下させるか、その運転を停止することができる。

【0063】

前記導管１４０内を更に下流側に続いて、前記加熱された空気は、第２加熱ゾーン１９４を通過し、ここで、それは、第２ヒーター１９５によって、第２昇温範囲内にまで更に加熱される。前記ヒーター１９５は、前に加熱された空気を、燃料電池システム１０ａの複数の運転要件を満たすような温度にすることができ、これによって、前記燃料電池システム１０ａの熱的要件に対する迅速な対応と必要に応じる制御と微調節に役立つ。

【0064】

前記燃料は、燃料ライン１２を通してポンプを介して前記導管１４０に導入され、ここで、この燃料は、前記第２加熱ゾーン１９４から流れる加熱空気からの熱を利用する気化器システム１５０によって気化される。この気化された燃料は、その内部により均一な燃料－空気ＣＰＯＸ反応混合物を提供するためにインラインミキサーが配置されている混合ゾーン１６０において前記加熱空気流と混合される。

【0065】

前記加熱され気化された燃料－空気混合物（例えば、加熱された気体ＣＰＯＸ反応混合物）は、前記反応混合物をより均等に、そして、例えば、より均一な温度で、前記筒状ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６内に分配するように作用するマニホールド又はプレナム１７１に入る。

【0066】

前記マニホールド１７１から、前記加熱されたＣＰＯＸ反応混合物は、前記筒状ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６に導入される。前記燃料改質部の運転のスタートアップモードにおいて、点火器１９７が、前記筒状ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６の前記ＣＰＯＸ反応ゾーン１９０内での前記ＣＰＯＸ反応混合物を点火し、それによって、水素リッチ改質物の製造を開始する。いったん定常ＣＰＯＸ反応温度が達成されると（例えば、２５０℃－１，１００℃）、反応は自立状態となり、前記点火器１９７の作動を停止することができる。

【0067】

前記燃料電池システム１０ａは、当該燃料電池システム１０ａ及び／又は前記安全制御システム２０ａの種々の電動コンポーネント、例えば、前記空気ブロア１３１、前記ヒーター１９３，１９５及び１９８、前記燃料安全遮断バルブ１１０、前記点火器１９７及び種々のスイッチユニット２１０－２６０、に対して電力を提供するべく、電源ノード１２０に電気接続された電源ユニット（図示せず）を有する。

【0068】

図２Ｂに更に図示されているように、前記空気ブロア１３１によって駆動された前記水素リッチ改質物は、前記ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６を通って、燃料電池スタック１７３に入り、ここで、空気ブロア１３２によってマニホールド１７２に導入され、その後、前記燃料電池スタック１７３に導入された酸素含有気体と前記水素は、電気化学変換を受けて電気になる。前記アフターバーナユニット１８０内で起こる燃焼から得られる排ガス（単数又は複数）中に含まれる可燃性ガス、例えば、炭化水素（単数又は複数）、未消費水素、等、は、アフターバーナユニット１８０内で燃焼されるように構成することができる。前記アフターバーナユニット１８０内で起こる燃焼から生じる熱は、所望の場合、回収されて、前記燃料改質部の作動のために、例えば、この燃料改質部の定常状態運転中に酸素含有気体及び／又は燃料を予熱するために、利用することができる。前記空気ブロア１３２は、前記マニホールド１７２と通路（図示せず）とを介してカソード空気を、前記燃料電池スタック１７３のカソード側に提供するために使用することができる。

【0069】

図２Ｂに図示の前記安全制御システム２０ａは、前記燃料電池システム１０ａ内、又はその近傍に配置することができる。一実施例において、前記安全制御システム２０ａは、電源ノード１２０と前記燃料安全遮断バルブ１１０との間の電気接続を制御するためのスイッチングアセンブリ２１ａ、又は、前記燃料電池システム１０ａの前記燃料改質部に流入する燃料を制御可能なその他任意の装置、を有する。図２Ｂに図示されている一例においては、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、互いに直列接続された複数のスイッチユニット２１０－２４０を有する。前記スイッチユニット２１０の一端部は、ノードＮ１を介して前記電源ノード１２０に接続されている。前記スイッチユニット２４０のもう一つの端部は、時間遅延リレーユニット２５０の一端部に直列接続されている。前記時間遅延リレーユニット２５０は、温度スイッチユニット２６０に並列接続されている。

【0070】

一実施例において、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、前記燃料電池システム１０ａ内、又は、その近傍において感知された単数又は複数の環境状態に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされる。前記単数又は複数の環境状態は、空気流量、圧力、温度、等に関連している。例示にしか過ぎないが、前記スイッチングアセンブリ２１ａがスイッチングＯＮされると、前記燃料安全遮断バルブ１１０が前記電源ノード１２０によって電力供給を受け、前記燃料貯蔵部１１から燃料を前記燃料電池システム１０ａへと供給する。更に、前記燃料電池システム１０ａ内における安全性問題状態の検出によって前記スイッチングアセンブリ２１ａがスイッチングＯＦＦされると、前記燃料安全遮断バルブ１１０は前記電源ノード１２０から電力供給を受けず、その安全運転を保証するべく前記燃料電池システム１０ａ内への燃料供給を停止する。

【0071】

更に図２及び図３を参照すると、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、フロースイッチユニット２１０を備えることができる。このフロースイッチユニット２１０のスイッチング作動（例えばスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦ）は、十分な量の希釈空気が前記燃料電池システム１０ａ、例えば、前記導管１４０に流入するか否か、に基づいて行われる。一実施例において、この十分な量の希釈空気が前記導管１４０に流入するか否かは、ある位置、（例えば、前記空気ブロア７３０の入口側３０ａ）における空気流量（又は空気流速）をモニタリングすることによって評価される。

【0072】

更に図３を参照すると、前記フロースイッチユニット２１０は、前記燃料電池システム１０ａのある位置（例えば図２Ｂの３０a）において感知される空気流量がプリセット空気流量閾値以上であるか否か、に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされる。前記フロースイッチユニット２１０は、前記感知された空気流量が前記プリセット空気流量閾値未満である時にスイッチングＯＦＦされるように構成されている。例えば、前記プリセット空気流量閾値は、システム安全要件（例えば、燃料（プロパン）のＬＥＬ＞０．２５％）満たすべく、及び／又は、完全な触媒燃料を保証するべく、十分な量の希釈空気が前記燃料電池システム１０ａ内に提供されることを保証するために設定される。前記燃料電池システム１０ａのパーツが、最大通風の１００％を制限するパッシブオリフィスである場合、前記燃料電池システムの最大入力圧力は、プロパンの流量が約２Ｌ／ｍを超えることができない１４ｉｎＷＣとすることができる。したがって、このケースにおいて、前記２Ｌ／ｍのプロパン流量とすると、０．２５％のＬＥＬを満たす最小希釈空気流量は約８００Ｌ／ｍ、すなわち、約２８ＣＦＭとすることができ、したがって、前記プリセット空気流閾値は２８ＣＦＭに設定することができる。より安全な運転のためには、前記プリセット空気流量をより高く、例えば、４０ＣＦＭに設定することができ。但し、前記プリセット空気流量閾値は、燃料消費装置の特定の設計に応じて変化しうる。

【0073】

一実施例において、前記フロースイッチユニット２１０は、リレーコイル２１１ノーマルオープンスイッチ２１２及び流量スイッチ２１３を使用して実装することができる。前記リレーコイル２１１は、ＤＣパワー２７（例えば、１２Ｖ）に接続された一つの端子ノード２１４と、前記流量スイッチ２１３を介してアースＧＮＤに接続されたもう一つの端子ノード２１５とを有する。前記ノーマルオープンスイッチ２１２は、通常はオーブン状態に留まり、電流が前記リレーコイル２１１を通って流れることによってスイッチングＯＮされ（例えば、閉じられ）、両ノードＮ１及びＮ２間の接続を係合する機械式スイッチである。

【0074】

例えば、前記流量スイッチ２１３がスイッチングＯＮされると、前記リレーコイル２１１の両端子ノード間に電流が流れて、それらの回りに磁界を発生し、前記ノーマルオープンスイッチ２１２を強制的に閉じさせ、これによって前記フロースイッチユニット２１０全体がスイッチングＯＮされる。もしも前記流量スイッチ２１３が開放されていれば、前記リレーコイル２１１を通って電流は流れず、したがって、前記ノーマルオープンスイッチ２１２は開放状態に留まる。

【0075】

一実施例において、前記流量スイッチ２１３は、前記燃料電池システム１０ａの特定の位置（例えば、図２Ｂの３０ａ）を通って流れる空気の量（又は空気流量）を測定するフラップ式流量計又はフラッパー（例えば、図２Ａの７１３）を使用することによって実装することができる。もしも、前記空気流量がプリセット空気流量閾値以上であるならば、前記フラップ式流量計をベースにする前記流量スイッチ２１３は、一つの端子端部ノード２１４に接続された一つのコンタクト（図示せず）を、別の端子端部ノード２１５に接続されたもう一つのコンタクト（図示せず）にスナップし、その両端子端部ノード２１４及び２１５間の電気接続をスイッチングＯＮされる。更に、もしも前記空気流量がプリセット空気流量閾値未満であるならば、前記流量スイッチ２１３は、前記両端子端部ノード２１４及び２１５間の前記電気接続をスイッチングＯＦＦされるように構成されている。

【0076】

図３には前記フロースイッチユニット２１０しか図示されていないが、本開示の実施例はそれに限定されるものではない。一態様において、前記安全制御システム２０ａは、更に、単数又は複数のフロースイッチユニットを備えることができ、これらのそれぞれが、前記スイッチユニット２１０－２５０間に直列接続される。前記オプションのフロースイッチユニットのそれぞれは、適切な量のＣＰＯＸ空気が前記ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６に流入するように、及び／又は、適当な量のカソード空気が前記燃料電池スタック１７３に流入するように、前記位置３０ａ以外の位置における空気流量に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされうる。例えば、一つのオプションのフロースイッチユニットを、前記空気ブロア１３１に隣接する位置（例えば、空気ブロア１３１の入口又出口側）、及び／又は、前記導管１４０内の任意の位置、での空気流を測定し、適切な量のＣＰＯＸ空気が前記ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６に流入するように、その測定された流量に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成することができ、及び／又は、別のオプションのフロースイッチユニットが、適切な量のカソード空気が前記燃料電池スタック１７３に流入することを保証するべく、前記空気ブロア１３２に隣接する位置（例えば、前記空気ブロア１３２の入口又は出口側）、及び／又は、前記燃料電池スタック１７３のカソード側の通路内の任意の位置で、空気流量を測定するように構成することができる。

【0077】

更に、図３を引き続き参照すると、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、異常な圧力低下又は上昇等の大幅な圧力変化があるか否かをチェックする圧力スイッチユニット２２０を備えることができる。具体的には、前記異常圧力低下は、前記燃料電池システム１０ａ、より具体的には、たとえば、前記燃料電池スタック１７３と他のＢＯＰコンポーネントが位置する図２Ａの前記ゾーン７２０、からの漏れの結果として起こりうる。前記圧力スイッチユニット２２０は、種々の位置において感知される圧力に基づき前記燃料電池システム１０ａのボックスカバーが所定位置にあることを確認するように構成することができる。一例において、前記燃料電池システム１０ａを、それが燃料及び／又は希釈空気を漏出する状況から保護するために、前記圧力スイッチユニット２２０は、燃料電池システム１０ａ内、又は、その近傍の別々の位置（例えば、３１ａと３１ｂ）間における差圧値（例えば、異常圧力低下）がプリセット差圧閾値を上回る時にスイッチングＯＦＦされるように構成される。ここで、前記位置３１ａ及び３１ｂは、前記空気ブロア７３０の入口側と出口側とに対応するものとすることができ、したがって、空気ブロア７３０が作動すると、前記位置３１ｂにおける圧力が高くなり（例えば、正の圧力差＋ΔＰ）、前記位置３１ａにおける圧力が低くなる（例えば、負の圧力差-ΔＰ又は真空）ことがある。更に、前記圧力スイッチユニット２２０は、もしも感知された差圧値が前記プリセット差圧閾値未満であるならばスイッチングＯＮされるように構成される。

【0078】

一実施例において、前記圧力スイッチユニット２２０は、リレーコイル２２１、ノーマルオープンスイッチ２２２及び差圧スイッチ２２３を使用することによって実装することができる。

【0079】

前記圧力スイッチユニット２２０は、前記差圧スイッチ２２３の使用を除いて、前記フロースイッチユニット２１０と実質的に同じか類似している。したがって、単純化のためにその説明を繰り返すことは避ける。

【0080】

一実施例において、前記差圧スイッチ２２３は、前記燃料電池システム１０ａ内、又はその近傍の二つの異なる位置から感知される二つの圧力間の差を測定するセンサを使用することによって実装することができる。前記位置の一つ（例えば、図２Ｂの３１ａ）は、前記空気ブロア７３０の入口側に対応するものとすることができ、もう一つ（例えば、図２Ｂの３１ｂ）は、その出口側に対応するものとすることができ、前記差圧は、前記両ゾーン７１０及び７２０間の差圧に対応するものとすることができる。測定された差圧は、上述したように、対応のプリセット差圧閾値と比較される。もしも、前記差圧が前記プリセット差圧閾値以上であるならば、前記差圧スイッチ２２３がスイッチングＯＦＦされ、前記圧力スイッチユニット２２０全体がスイッチングＯＦＦされる。例えば、前記プリセット差圧閾値は、前記燃料電池システム１０ａの一つの設計例によれば、約０．２５－０．３ＷＣとすることができる。但し、前記ゾーン７２０用のボックスカバーがその中に希釈空気を保持するべく所定位置にあることを示す最適な差圧は、そのハウジングボックスの設計に応じて変えることができ、又、前記プリセット差圧閾値もそれに応じて変化しうる。

【0081】

図３には前記圧力スイッチユニット２２０のみが図示されているが、本開示の実施例はそれに限定されるものではない。一態様において、前記安全制御システム２０ａは、更に、単数又は複数の圧力スイッチユニットを備えることができ、そのそれぞれが、前記スイッチユニット２１０－２５０間に直列接続されている。前記オプションの圧力スイッチユニットのそれぞれは、適切な量のＣＰＯＸ空気が前記ＣＰＯＸ反応器ユニット１９６内に存在し、及び／又は、適切な量のカソード空気が燃料電池スタック１７３のカソード側への通路（図示せず）内に存在することを保証するべく、前記位置３１ａ及び３１ｂ以外の一対の二つの位置において存在する差圧に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされうる。例えば、一つのオプション圧力スイッチユニットを、前記空気ブロア１３１の近傍の位置（例えば、空気ブロア１３１の入口側と出口側との間の差圧）、及び／又は、前記導管１４０内の任意の位置、での差圧を測定し、その差圧に基づいて前記適切量のＣＰＯＸ空気が存在することを保証するべくスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成し、及び／又は、別のオプションの圧力スイッチユニットを、適切な量のカソード空気が存在することを保証するべく、前記空気ブロア１３２の近傍の位置での差圧（例えば、前記空気ブロア１３２の入口側と出口側との間の差圧）、及び／又は、前記燃料電池スタック１７３のカソードがわの通路内の任意の位置での差圧、を測定するように構成することができる。

【0082】

更に、図３を引き続き参照すると、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、燃料電池システム１０ａを過熱されることから保護するために単数又は複数の温度過上昇スイッチユニット２３０及び２４０を備えることができる。これら温度過上昇スイッチユニット２３０及び２４０のそれぞれは、燃料電池システム１０ａ内部又はその近傍の或る位置（例えば、図２Ｂの３４又は４４）の温度がプリセット温度閾値を超えた時に、スイッチングＯＦＦされるように構成される。更に、前記圧力スイッチユニット２３０及び２４０のそれぞれは、もしも感知された温度が前記プリセット温度閾値以下である場合にスイッチングＯＮされるように構成される。

【0083】

一実施例において、前記温度過上昇スイッチユニット２３０は、リレーコイル２３１、ノーマルオープンスイッチ２３２及び温度過上昇スイッチ２３３を使用して実装することができる。

【0084】

前記温度過上昇スイッチユニット２３０は、前記温度過上昇スイッチ２３３の使用を除いて、前記フロースイッチユニット２１０と実質的に同じかほぼ類似している。したがって、簡潔性のための説明の繰り返しは避ける。

【0085】

前記温度過上昇スイッチ２３３は、ある位置（例えば、図２Ｂの３４又は４４）で感知される温度に基づいてスイッチングＯＮ／ＯＦＦされるように構成することができる。前記温度過上昇スイッチ２３３が開放されているか又は閉じられているかに基づいて、前記温度過上昇スイッチユニット２３０全体がスイッチングＯＮ／ＯＦＦされる。

【0086】

一実施例において、前記温度過上昇スイッチ２３３は、感知された温度がプリセット温度閾値（例えば９０℃）以上である時に開放され、前記温度が前記プリセット温度閾値未満に低下した時に閉じられるように構成されたバイメタルスイッチとすることができる。本開示の実施例は以上に限定されるものではない。例えば、前記プリセット温度閾値は、燃料電池システム１０ａの構成に応じて異なるものとすることができるが、それは燃料電池システム１０ａ内の可燃性混合物の発火点に達するものであってはならない。例えば、前記温度過上昇スイッチは、熱電対式スイッチ、熱ヒューズ、等、のその作用において均等又は類似のものによって置き換えることができる。特に、前記熱ヒューズは、コストの点で有利な非リセット機能を必要するいくつかの状況において使用することができる。

【0087】

前記温度過上昇スイッチユニット２４０は、前記温度過上昇スイッチユニット２３０と実質的に同じ又は類似である。したがって、簡易化のためにその説明を繰り返すことは避ける。

【0088】

尚、本開示の前記温度過上昇スイッチユニットの数は図３に図示のものに限定されるものではなく、例えば、単一の温度過上昇スイッチユニット２３０を使用したり、三つ以上の温度過上昇スイッチユニットを使用することも可能である。

【0089】

更に、引き続き図３を参照すると、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、互いに並列接続される、時間遅延リレーユニット２５０と温度スイッチユニット２６０（又はアフターバーナ温度スイッチユニット）を備えることができる。前記時間遅延リレーユニット２５０と前記温度スイッチユニット２６０とのこの構造例は、可燃性ガス（単数又は複数）、例えば、炭化水素（単数又は複数）、未消費水素、等の放出を防止するべく、前記アフターバーナユニット１８０の温度がプリセットアフターバーナ温度閾値未満に低下した時に前記燃料安全遮断バルブ１１０が遮断されることを保証するために設けられる。

【0090】

図２を参照して説明されることに加えて、前記アフターバーナユニット１８０は、ある温度で過剰空気によって不要な材料を直接燃焼させるように構成することができ、あるいは、前記不要材料を過剰空気で触媒酸化又は燃焼させるための触媒床（図示せず）を備えることができる。

【0091】

前記温度スイッチユニット２６０は、前記アフターバーナユニット１８０の温度、又は、前記アフターバーナ触媒床の温度が発火点閾値以下となった時にスイッチングＯＦＦされるように構成される、そうでなければ、前記温度スイッチユニット２６０は、スイッチングＯＮされるように構成される。前記時間遅延リレーユニット２５０は、前記燃料電池システム１０ａが、パワーＯＮされた後のプリセット期間中にスイッチングＯＮされ、そのプリセット期間終了後にスイッチングＯＦＦされるように構成される。

【0092】

もしも図３の先行するスイッチユニット２１０－２４０のすべてがスイッチングＯＮされると、前記時間遅延リレーユニット２５０は、前記アフターバーナユニット１８０の温度が前記発火点閾値に到達せず、前記温度スイッチユニット２６０が開放状態に留まる間、前記電源ノード１２０からの電力が前記燃料安全遮断バルブ１１０に供給されることを許容する一時的な電力接続経路を提供する。

【0093】

前記温度スイッチユニット２６０と前記時間遅延リレーユニット２５０とは、アフターバーナスイッチ部を構成する。

【0094】

例えば、図３及び図４Ａに例示されているように、前記時間遅延リレーユニット２５０は、時間Ｔ１からＴ２の間、前記両端子ノードＮ５とＮ６の間の前記一時的経路Ｐ１をアクティブ化するようにスイッチングＯＮされる（図４Ａの４１０を参照）。この場合、もしも、前記アフターバーナユニット１８０の温度が、前記時間遅延リレーユニット２５０がスイッチングＯＦＦされるＴ２（図４Ａの４２０を参照）の前にＴａｂ＿ｔｅｍｐにおいて前記発火点閾値よりも徐々に上昇するならば、前記温度スイッチユニット２６０は、Ｔａｂ＿ｔｅｍｐでスイッチングＯＮされるようになり（図４Ａの４２０を参照）、そして、前記端末ノードＮ５及びＮ６間の電気接続経路Ｐ２をアクティブ化する。換言すると、前記Ｔ１からＴａｂ＿ｔｅｍｐの期間中、前記時間遅延リレーユニット２５０を介する前記経路Ｐ１がアクティブ化される。Ｔａｂ＿ｔｅｍｐからＴ２への期間中は、前記並列の経路Ｐ１とＰ２は、前記端末ノードＮ５及びＮ６間でアクティブ化される。Ｔ２の後の期間中は、前記時間遅延リレーユニット２５０はスイッチングＯＦＦされ、これにより、前記経路Ｐ２のみが前記端子ノードＮ５及びＮ６間でアクティブ化される。この場合、前記経路Ｐ２が、電力を前記燃料安全遮断バルブ１１０に供給する主要な経路となる。

【0095】

更に、図４Ｂに例示されているように、もしも前記アフターバーナユニット１８０の温度が前記時間Ｔ１からＴ２の間に前記発火点閾値に達しない場合には（図４Ｂの４６０を参照）、前記アフターバーナユニット１８０の温度が時間Ｔａｂ＿ｔｅｍｐ′において前記発火点閾値（例えば、プロパンでは４５５℃、ガソリンでは２４６℃－２８０℃、ガスオイルでは３３６℃、そして水素では５００℃）に達して前記温度スイッチユニット２６０をスイッチングＯＮさせるまでは、前記経路Ｐ１及びＰ２はいずれもアクティブ化されない。前記期間Ｔ２からＴａｂ＿ｔｅｍｐ′までの間は、前記燃料電池システム１０ａへ流入する燃料を遮断するべく、前記燃料安全遮断バルブ１１０に対し電力は供給されない。

【0096】

尚、上述したスイッチング構造及び機能は、前記アフターバーナユニット１８０が不要材料を処理する（例えば、燃焼させる）ことが可能な状態になるまでのＴ１からＴ２の間の過渡的期間中に前記燃料電池システム１０ａへの燃料を供給するメカニズムを提供するものであることが理解されなければならない。図４Ｂに戻ると、前記アフターバーナユニット１８０の温度がＴ２前に前記発火点閾値に達しない場合、前記アフターバーナスイッチ部は、前記温度スイッチユニット２６０がＴａｂ＿ｔｅｍｐ′においてスイッチングＯＮされるまで、前記燃料電池システム１０ａから不要材料１９９が放出されることを防止するべく前記燃料安全遮断バルブ１１０への電力を遮断するように作動する。

【0097】

図３に戻ると、前記時間遅延リレーユニット２５０は、リレーコイル２５１とノーマルオープンスイッチ２５２とを備えることができ、これらの構成と機能は、時間遅延機能を提供するタイマースタート信号発生部２５３の使用を除いて、前記フロースイッチユニット２１０のそれらと実質的に同じ又は類似である。説明の簡略のためにその説明を繰り返すことは避ける。前記燃料電池システム１０ａに電力が供給されると、前記タイマースタート信号発生部２５３は、例えば、固定抵抗器によってセットされ調節不能であるプリセット期間（例えば、図４ＡのＴ１からＴ２）のスタート信号を発生することができる。前記Ｔ１からＴ２までの期間中に前記スタート信号を受け取ると、前記リレーコイル２５１は、前記電気接続経路Ｐ１をアクティブ化するべく、前記ノーマルオープンスイッチ２５２を閉じるべく電力供給されうる。Ｔ２後の前記スタート信号が終了すると、前記リレーコイル２５１は、前記ノーマルオープンスイッチ２５２を開放状態に留まらせ、それによって前記電気接続経路Ｐ１を非アクティブ化するべく電力供給されない。

【0098】

引き続き図３を参照すると、前記温度スイッチユニット２６０は、リレーコイル２６１とノーマルオープンスイッチ２６２とを備えることができ、これらの構成と機能は、熱電対（ＴＣ）装置２６３の使用を除いて、前記フロースイッチユニット２１０のそれらと実質的に同じ又は類似である。説明の簡略のためにその説明を繰り返すことは避ける。前記温度スイッチユニット２６０は、そのスイッチングＯＮ／ＯＦＦ作動を制御するための入力として前記ＴＣ装置２６３の出力電圧を使用することができる。前記ＴＣ装置２６３（例えば、Ｋ式ＴＣ）は、前記アフターバーナユニット１８０の回り又はその内部の温度を感知し、その感知した温度レベルに依存する電圧を出力するように構成することができる。高温（例えば、１２００℃）までに耐えうる任意のタイプの温度測定装置によって前記ＴＣ装置２６３に置き換えてもよい。

【0099】

前記リレーコイル２６１は、前記ＴＣ装置２６３から出力される電圧が前記ノーマルオープンスイッチ２６２を閉じるために、プリセット電圧閾値を超える時に電力供給され、前記電気接続経路Ｐ２をアクティブ化しうる。前記ＴＣ装置２６３から出力された前記電圧が前記プリセット電圧閾値未満であれば、前記リレーコイル２６１は十分電気供給されず、前記ノーマルオープンスイッチ２６２を開放し、前記電気接続経路Ｐ２を非アクティブ化しうる。

【0100】

例えば、前記温度スイッチユニット２６０は、前記ＴＣ装置によって測定された温度がプリセット温度閾値よりも高い時に、スイッチングＯＮされるように構成することができる。もしも前記ＴＣ装置２６３が、前記アフターバーナユニット１８０内部の温度を測定する場合に、そのＴＣ装置測定温度は前記アフターバーナユニット１８０の内部温度に対応するもとのすることができ、したがって、前記プリセット温度閾値は、前記アフターバーナユニット１８０の点火温度（例えば、プロパンの場合は４５５℃）以上にセットすることができる。もしも前記ＴＣ装置が前記アフターバーナユニット１８０回りの温度を測定するならば、前記ＴＣ装置測定温度は前記アフターバーナユニット１８０の内部温度よりも低くなりうる、例えば、プロパンの場合、前記ＴＣ装置測定温度は、前記アフターバーナユニット１８０の内部温度が点火温度（例えば、４５５℃）に達する時に、２５０℃となり、したがって、前記温度スイッチユニット２６０は、前記ＴＣ装置測定温度が２５０℃以上（例えば、前記プリセット温度閾値はプロパンの場合、２５０℃である）である時にスイッチングＯＮされるように構成することができる。

【0101】

尚、前記スイッチ２１３，２２３，２３３，２４３及び２６３は、それぞれ、センサ部（図示せず）とスイッチ部（図示せず）とを含み、ここで、例えば、前記センサ部は、前記燃料電池システム１０ａの内部又はその近傍の或る対象位置（例えば、図２Ｂの３０ａ，３１ａ，３１ｂ，３２，３４及び４４）に分離配置され、そして、前記スイッチ部は、前記スイッチングアセンブリ２１ａに別に取り付けられ、別の例では、スイッチ全体を、前記燃料電池システム１０ａ内、又は、その近傍に配置することができる。

【0102】

又、前記スイッチユニット２１０－２４０と、図３に図示の前記温度スイッチユニット２６０と前記時間遅延リレーユニット２５０とを含む前記アフターバーナスイッチ部との配置順序は、一例として例示されているに過ぎないものであることが銘記される。それらは、図３に図示のものと異なる任意の順序で配置し接続することが可能である。

【0103】

引き続き図３を参照すると、前記すべてのスイッチユニット２１０－２４０と、前記温度スイッチユニット２６０又は前記時間遅延リレーユニット２５０のいずれかが、スイッチングＯＮされると、前記電源ノード１２０と前記燃料安全遮断バルブ１１０との間の電気接続が確立され、燃料電池システム１０ａに燃料を供給する。前記スイッチユニット２１０－２４０のすべては、前記燃料電池システム１０ａの安全性に関連する環境条件のすべてが各安全要件を満たす時にスイッチングＯＮされる。

【0104】

但し、前記環境条件の少なくとも一つが対応の要件を満たさない場合には、その対応のスイッチユニットはスイッチングＯＦＦされ、前記電源ノード１２０と前記燃料安全遮断バルブ１１０との間の前記電気接続は、非アクティブ化され、それによって前記燃料電池システム１０ａへの燃料の供給を遮断する。

【0105】

一実施例において、図３に図示されているように、前記スイッチングアセンブリ２１ａはフィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５を提供し、これら信号のそれぞれは、前記スイッチユニット２１０－２４０及び２６０のうちの対応の一つの稼働状態を示す。したがって、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５に基づき、システム又はユーザは、前記スイッチユニット２１０－２４０及び２６０のリニアチェーンおいて故障が発生したこと、及び／又は、その故障がどこで発生したかを判定することができる。この特徴は、前記システム又はユーザが、故障の発生時にトラブルシュートすることを支援する。一実施例において、前記スイッチングアセンブリ２１ａは、トラブルシュート部２９０を備える。当該トラブルシュート部２９０は、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５を受信することができる。前記トラブルシュート部２９０は、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５に関して収集された情報を格納するメモリ（図示せず）を備えることができ、それらの情報をユーザに表示し、及び／又は、その故障した場所を見つけ出すべく、単数又は複数のプロセッサ（図示せず）を使用して収集した情報を処理することができる。

【0106】

図３及び５に更に図示されているように、もしも前記スイッチユニット２１０がスイッチングＯＦＦされると、前記スイッチユニット２１０には電流が流れることができないので、続きの他のスイッチユニット２２０－２４０及び２６０のスイッチングステータスの如何に関わらず、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５のいずれも提供されない。図５において図示されている文字“Ｘ”は、対応のスイッチユニットのスイッチングステータスがスイッチングＯＮ又はスイッチングＯＦＦされうる場合を表している。更に、前記スイッチユニット２１０がスイッチングＯＮされ前記スイッチユニット２２０がスイッチングＯＦＦされると、前記フィードバック信号ＦＳ１は提供されるが、前記スイッチユニット２２０には電流が流れることができないので、その続きの他のスイッチユニット２３０，２４０及び２６０の各スイッチングステータスの如何に関わらず、ＦＳ２－ＦＳ５のいずれも提供されない。同様に、もしも前記スイッチユニット２１０及び２２０がスイッチングＯＮされ、前記スイッチユニット２３０がスイッチングＯＦＦされると、前記フィードバック信号ＦＳ１とＦＳ２とが提供されるが、前記スイッチユニット２３０には電流が流れることができないので、その続きの他のスイッチユニット２４０及び２６０の各スイッチングステータスの如何に関わらず、Ｆ３－Ｆ５のいずれも提供されない。更に、もしも前記スイッチユニット２１０－２３０がスイッチングＯＮされ前記スイッチユニット２４０がスイッチングＯＦＦされると、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ３は提供されるが、前記スイッチユニット２４０には電流が流れることができなので、後続の他のスイッチユニット２６０の各スイッチングステータスの如何に関わらず、ＦＳ４－ＦＳ５のいずれも提供されない。更に、前記スイッチユニット２１０－２４０がスイッチングＯＮされ、スイッチユニット２６０がスイッチングＯＦＦされると、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ４が提供されるが、前記スイッチユニット２６０には電流が流れることができないので、信号ＦＳ５は提供されない。最後に、前記スイッチユニット２１０－２４０及び２６０がスイッチングＯＮされると、前記フィードバック信号ＦＳ１－ＦＳ５が提供される。

【0107】

したがって、例示にしか過ぎないが、前記信号Ｆ１－ＦＳ５のいずれも受信しなげば、前記トラブルシューティング部２９０の前記プロセッサ（図示せず）又はユーザは、前記スイッチユニット２１０がスイッチングＯＦＦされていると判定することができ、したがって、空気流量に関連するパーツ（例えば、図２Ｂの３０ａ）をチェックすることができる。同様に、前記信号ＦＳ１のみを受信すると、前記プロセッサ又はユーザは、前記スイッチユニット２２０がスイッチングＯＦＦされていると判定することができ、したがって、前記差圧に関するパーツ（例えば、図２Ｂの３１ａ又は３１ｂ）をチェックすることができる。更に、信号ＦＳ１とＦＳ２のみを受信すると、前記プロセッサ又はユーザは、前記スイッチユニット２３０がスイッチングＯＦＦされていると判定することができ、したがって、例えば前記位置４４の、温度過上昇に関連するバーツ（例えば、図２Ｂの４４）をチェックすることができる。更に、信号ＦＳ１－ＦＳ３のみを受信すると、前記プロセッサ又はユーザは、前記スイッチユニット２４０がスイッチングＯＦＦされていると判定することができ、したがって、例えば前記位置３４の、温度過上昇に関連するバーツ（例えば、図２Ｂの３４）をチェックすることができる。更に、信号ＦＳ１－ＦＳ４のみを受信すると、前記プロセッサ又はユーザは、前記スイッチユニット２６０と時間遅延ユニット２５０とがスイッチングＯＦＦされていると判定することができ、したがって、前記アフターバーナ温度に関連するパーツ（例えば、図２Ｂの３２）及び／又は前記時間遅延ユニット２５０自身、とをチェックすることができる。最後に、前記信号ＦＳ１－ＦＳ５の全部を受信すると、前記プロセッサ又はユーザは、前記燃料電池システム１０ａが、当該燃料電池システム１０ａの安全性に関するすべての環境条件を満たして、作動していると判定することができる。

【0108】

図６は、本発明の一実施例による燃料電池システム１０ａの安全制御方法を図示するフローチャートである。

【0109】

次に、図３及び６を参照すると、前記安全制御方法は、以下の工程を有する。すなわち、空気ブロア（例えば、７３０）をＯＮにする工程（Ｓ６００）、そして、電源ノード（例えば１２０）からフロースイッチユニット（例えば、２１０）の入力ノード（例えば、図３のＮ１）に電力を供給する工程（Ｓ６１０）。更に、前記フロースイッチユニットにおいて、前記燃料電池システム１０ａのある位置（例えば、図２Ｂの３０ａ）における希釈空気量に関連する空気流量がプリセット流量要件を満たしているか否かが判定される（Ｓ６０３）。一実施例において、前記工程Ｓ６０１とは独立して、前記方法は、その両端子ノード（例えば、Ｎ５とＮ６）との間の電気接続をアクティブ化するために、前記時間遅延リレーユニット（例えば２５０）の作動をＴ１（図４Ａを参照）で開始する工程を有する（Ｓ６０２）。前記時間遅延リレーユニットの時間遅延は、Ｔ２（図４Ａを参照）で終わり、これによって、前記両端子（例えば、Ｎ５とＮ６）の間の前記接続を非アクティブ化する。一実施例において、前記プリセット流量要件は、前記位置（例えば、３０ａ）における空気流量が、プリセット流量閾値よりも多いことを含む。もしも前記空気流量が前記プリセット流量要件を満たしていれば（ＹＥＳ）、前記フロースイッチユニット（例えば２１０）がスイッチングＯＮされ、前記電源ノード１２０から供給された電力を圧力スイッチユニット（例えば２２０）の入力ノード（例えばＮ２）に送る（Ｓ６０４）。もしも、前記空気流量が前記プリセット流量要件を満たさないならば（ＮＯ）、前記フロースイッチユニットはスイッチングＯＦＦされ、前記燃料安全遮断への電力は遮断され（Ｓ６２２）、そして、前記燃料電池システム１０ａへの燃料を供給は停止する（Ｓ６２４）。

【0110】

更に、前記方法は工程Ｓ６０６を含み、ここで、前記圧力スイッチユニットにおいて、前記燃料電池システム１０ａの或る位置（例えば、図２Ｂの３１ａと３１ｂ）間の差圧がプリセット圧力要件を満たすか否かを判定する。一実施例において、前記プリセット圧力要件は、二つの離れた位置（３１ａと３１ｂ）のあいだの差圧が、プリセット差圧閾値未満であること、を含む。

【0111】

もしも、感知された圧力が前記プリセット圧力要件を満たすならば（ＹＥＳ）、前記圧力スイッチユニットがスイッチングＯＮされ、電力が温度過上昇スイッチユニット（例えば、２３０）の入力ノード（例えば、Ｎ４）に送られる（Ｓ６０８）。もしも感知温度が前記圧力要件を満たしていなければ（ＮＯ）、前記圧力スイッチユニットはスイッチングＯＦＦされ、そして前記燃料安全遮断バルブ１１０への電力は遮断され（Ｓ６２２）、そして前記燃料電池システム１０ａへの燃料の供給は停止する（Ｓ６２４）。

【0112】

更に、前記方法は、工程Ｓ６１０を有し、ここで、前記温度過上昇スイッチユニットにおいて、燃料電池システム１０ａのある位置（例えば、図２Ｂの３４）の温度がプリセット温度要件を満たすか否かを判定する。一実施例において、前記プリセット温度要件は、前記位置（例えば、３４又は４４）において感知された温度がプリセット温度閾値未満であること、を含む。

【0113】

前記位置４４は、前記燃料電池システム１０ａが、熱い排気／希釈空気混合物を、この排気／希釈空気混合物が燃料電池システム１０ａのボックスを離れる前に排気するところとすることができる。前記位置３４は、前記ＣＰＯＸユニット１９６の入口マニホールドに対応するものとすることができる。

【0114】

例えば、前記プリセット温度閾値は、材料に対する具体的な温度限界を考慮して９０℃に設定することができる。但し、前記プリセット温度閾値は、シートメタルの場合に８０℃未満、そして、それらがいかに早く熱を皮膚に伝達するかに応じて、その他の材料の場合にはより低く保たれる必要のある安全接触危険性のためには例えば８０℃未満まで低減されうる。

【0115】

もしも前記感知温度が前記プリセット温度要件を満たすならば（ＹＥＳ）、前記温度過上昇スイッチユニットがスイッチングＯＮされ、電力が、前記時間遅延リレーユニット２５０と前記温度スイッチユニット２６０とを含むアフターバーナスイッチング部の入力ノード（例えばＮ５）へと送られる（Ｓ６１２）。もしも感知された温度が前記プリセット温度閾値を満たさない場合は（ＮＯ）、例えば、その温度が前記ブリット温度閾値以上である場合には、前記温度過上昇スイッチユニットはスイッチングＯＦＦされ、そして、前記燃料安全遮断バルブ１１０への電力は遮断され（Ｓ６２２）、そして前記燃料電池システム１０ａへの燃料の供給は停止する（Ｓ６２４）。

【0116】

更に、前記方法は、前記時間遅延リレーユニット２５０による時間遅延がまだ続いているか否かを判定する工程を含む（Ｓ６１４）。もしも前記時間遅延が進行しているならば（ＹＥＳ）、前記方法は前記燃料安全遮断バルブ１１０の電力入力ノード（例えば、図２ＢのＮ１１０）に電力を供給する工程Ｓ６１６と、燃料を燃料電池システム１０ａに供給する工程Ｓ６１８とに進む。しかし、もしも前記時間遅延が進行中でないならば（ＮＯ）、前記方法は、工程Ｓ６２０に進み、前記アフターバーナユニット１８０の温度がプリセットアフターバーナ温度要件を満たすか否かを判定する。一実施例において、前記プリセットアフターバーナ温度要件は、前記アフターバーナ温度がプリセットアフターバーナ温度閾値（例えば、発火点）以上であること、を含む。もしも感知されたアフターバーナ温度が前記プリセットアフターバーナ温度要件を満たすならば（ＹＥＳ）、前記方法は、工程Ｓ６１６及びＳ６１８に進み、燃料を燃料電池システム１０ａに供給する。更に、もしも感知されたアフターバーナ温度が前記プリセットアフターバーナ温度閾値を満たさない場合は（ＮＯ）、前記方法は、工程Ｓ６２２及びＳ６２４に進み、燃料の燃料電池システム１０ａへの供給を停止する。

【0117】

本開示は、その要旨又は必須特徴から逸脱することなく、その他の具体的な形態の実施例を含む。以上の実施例は、したがって、そのすべての点において、ここに記載される本開示に対して限定的なものではなく例示的なものと解釈される。本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、添付の請求項によって示されるものであって、これら請求項の均等物の意味及び範囲内に属する変更はその中に含まれるものである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】