(57)【要約】【課題】燃料電池システムの冷却回路に備えられるイオン交換器の劣化を抑制し、イオン交換器の寿命を延ばすことが可能な、新規かつ改良された燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池を通過する冷却水が循環可能に形成された第１の冷却水回路と、イオン交換器を備え冷却水が循環可能に形成された第２の冷却水回路と、第１の冷却水回路と第２の冷却水回路との接続及び遮断を切り換える流路切換弁と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池を通過する冷却水が循環可能に形成された第１の冷却水回路と、
イオン交換器を備え冷却水が循環可能に形成された第２の冷却水回路と、
前記第１の冷却水回路と前記第２の冷却水回路との接続及び遮断を切り換える流路切換弁と、
を備えた、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１の冷却水回路と前記第２の冷却水回路との接続時に、前記第１の冷却水回路の一部と前記第２の冷却水回路との一部とにより第３の冷却水回路が構成され、
前記イオン交換器は、前記第２の冷却水回路のうちの前記第３の冷却水回路を構成しない部分に備えられる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第２の冷却水回路は、冷却水を蓄積するバッファタンクを備える、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２の冷却水回路は、冷却水を冷却する冷却器を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第１の冷却水回路又は前記第２の冷却水回路のうちの少なくとも一方の回路に、冷却水の導電率を検出する導電率検出器を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記流路切換弁の動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１の冷却水回路と前記第２の冷却水回路とが遮断された状態で、前記第１の冷却水回路を流れる冷却水の前記導電率が第１の閾値を超えたときに前記第１の冷却水回路と前記第２の冷却水回路とを接続する、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の冷却水回路と前記第２の冷却水回路とが遮断された状態で、前記第２の冷却水回路に冷却水を循環させる、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第２の冷却水回路を循環する冷却水の前記導電率が第２の閾値未満の場合に、前記第２の冷却水回路の冷却水の循環を停止させる、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池システムは、燃料電池車両に搭載されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池システムは、燃料電池車両に搭載され、前記第２の冷却水回路は、前記燃料電池車両の駆動モータの電力源である二次電池の冷却回路に接続されている、請求項１又は２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】
燃料電池システムの冷却回路には、冷却回路を流れる冷却水中のイオンを除去するためのイオン交換器が備えられている。イオン交換器は、例えば冷却水が通過可能に設けられたイオン交換樹脂フィルタを備えている。イオン交換樹脂フィルタは、冷却水中のイオンを吸着して除去する機能を有している。イオン交換器を用いて冷却水中のイオンを除去することにより、金属の腐食や燃料電池の機能低下を抑制したり、冷却水の電気絶縁性が高められて漏電を抑制したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、イオン交換器中を冷却水が通過する際には、常にイオン交換樹脂フィルタ内でイオン交換が行われる。このため、イオン交換器のイオン除去能力が短期間で低下するおそれがある。
【０００５】
また、燃料電池は、発電する際に化学反応による発熱を生じる。燃料電池を通過した冷却水の温度がイオン交換樹脂の耐熱温度を超える場合、イオン交換樹脂フィルタが劣化するおそれがある。さらに、燃料電池の発電効率を上げるには反応温度の上昇を伴うことから、将来的にもイオン交換樹脂フィルタの耐久性が課題となり得る。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、燃料電池システムの冷却回路に備えられるイオン交換器の劣化を抑制し、イオン交換器の寿命を延ばすことが可能な、新規かつ改良された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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、燃料電池と、燃料電池を通過する冷却水が循環可能に形成された第１の冷却水回路と、イオン交換器を備え冷却水が循環可能に形成された第２の冷却水回路と、第１の冷却水回路と第２の冷却水回路との接続及び遮断を切り換える流路切換弁と、を備えた、燃料電池システムが提供される。
【０００８】
第１の冷却水回路と第２の冷却水回路との接続時に、第１の冷却水回路の一部と第２の冷却水回路との一部とにより第３の冷却水回路が構成され、イオン交換器は、第２の冷却水回路のうちの第３の冷却水回路を構成しない部分に備えられてもよい。
【０００９】
第２の冷却水回路は、冷却水を蓄積するバッファタンクを備えてもよい。
【００１０】
第２の冷却水回路は、冷却水を冷却する冷却器を備えてもよい。
【００１１】
第１の冷却水回路又は第２の冷却水回路のうちの少なくとも一方の回路に、冷却水の導電率を検出する導電率検出器を備えてもよい。
【００１２】
流路切換弁の動作を制御する制御装置を備え、制御装置は、第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とが遮断された状態で、第１の冷却水回路を流れる冷却水の導電率が第１の閾値を超えたときに第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とを接続してもよい。
【００１３】
制御装置は、第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とが遮断された状態で、第２の冷却水回路に冷却水を循環させてもよい。
【００１４】
制御装置は、第２の冷却水回路を循環する冷却水の導電率が第２の閾値未満の場合に、第２の冷却水回路の冷却水の循環を停止させてもよい。
【００１５】
燃料電池システムは、燃料電池車両に搭載されていてもよい。
【００１６】
燃料電池システムは、燃料電池車両に搭載され、第２の冷却水回路は、燃料電池車両の駆動モータの電力源である二次電池の冷却回路に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、燃料電池システムの冷却回路に備えられるイオン交換器の劣化を抑制し、イオン交換器の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムを適用可能な燃料電池車両の構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る燃料電池システムの冷却回路の構成例を示す模式図である。
【図３】同実施形態に係る燃料電池システムの第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とを接続した状態を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係る燃料電池システムの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図６】制御装置による冷却回路の切換処理を示すフローチャートである。
【図７】第１の変形例に係る燃料電池システムの冷却回路の構成例を示す模式図である。
【図８】第１の変形例に係る燃料電池システムの第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とを接続した状態を示す模式図である。
【図９】第２の変形例に係る燃料電池システムの冷却回路の構成例を示す模式図である。
【図１０】第２の変形例に係る燃料電池システムの第１の冷却水回路と第２の冷却水回路とを接続した状態を示す模式図である。
【図１１】第３の変形例に係る燃料電池システムの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
＜１．燃料電池車両の構成例＞
まず、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムを適用可能な燃料電池車両の構成例を説明する。図１は、燃料電池車両１の構成例を示す模式図である。燃料電池車両１は、燃料電池２０を含む燃料電池システム１００と、水素タンク１０と、二次電池３０と、駆動モータ４０と、駆動輪５０と、ＤＣＤＣコンバータ６０と、インバータ７０と、制御装置９０とを備えている。
【００２１】
なお、以下の説明では、燃料電池車両１が、主として二次電池３０からの供給電力により駆動モータ４０を駆動して走行し、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下したときに燃料電池２０の発電電力により二次電池３０を充電する燃料電池レンジエクステンダー車両である場合を例に採って説明する。ただし、本実施形態に係る燃料電池システムを適用可能な燃料電池車両１は燃料電池レンジエクステンダー車両に限られない。
【００２２】
燃料電池車両１は、基本的に二次電池３０からの供給電力を用いて駆動モータ４０を駆動して車両の駆動トルクを得る。燃料電池車両１は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下したときに燃料電池２０の発電電力を用いて二次電池３０の充電を行うことにより走行の継続を可能にする。また、燃料電池車両１は、車両の要求負荷が高く、二次電池３０からの供給電力だけでは電力が不足する場合に、燃料電池２０の発電電力を駆動モータ４０へ供給して電力を補う。
【００２３】
なお、燃料電池車両１に搭載される燃料電池２０は、燃料電池車両１の航続距離を延ばすための発電機（レンジエクステンダー）である。このため、燃料電池により発電した電力を主として利用する燃料電池レンジエクステンダー式ではない燃料電池車両に搭載される燃料電池に比べて、出力あるいは容量が小さいものであってよい。
【００２４】
水素タンク１０には、燃料電池２０に供給される高圧水素が充填されている。水素タンク１０の数は特に限定されない。水素タンク１０は１台であってもよく、複数台であってもよい。
【００２５】
燃料電池２０は、水素ガスと酸素ガスとを反応させて発電を行う。水素タンク１０と燃料電池２０とは配管１２を介して接続されており、水素タンク１０から燃料電池２０に水素ガスが供給される。また燃料電池２０には、図示しないコンプレッサ等により酸素ガスとしての空気が供給される。燃料電池２０は、上記の機能を有する限り公知の燃料電池２０であってよい。
【００２６】
燃料電池２０は、複数の燃料電池セルを有する図示しない燃料電池スタックを備えている。燃料電池スタックには、配管１２を介して水素タンク１０が接続される。配管１２の途中には水素ガスの圧力を調節する図示しない制御弁が設けられている。水素タンク１０には、例えば高圧水素が保持され、高圧水素が減圧されて燃料電池２０に水素ガスが供給される。ただし、水素ガスは、水素吸蔵合金や水素が溶け込んだ液体から取り出されて、加圧ポンプにより加圧されることにより燃料電池２０に供給されてもよい。また、燃料電池スタックには、コンプレッサ等によって圧送される空気が供給される。
【００２７】
燃料電池スタックに供給された空気は、各燃料電池セルを通過する際に水素ガスと反応する。余剰の空気、及び、反応により発生した水蒸気は排気される。また、燃料電池スタックに供給された水素ガスは、各燃料電池セルを通過する際に空気中の酸素と反応する。余剰の水素ガスは、図示しないパージ弁を介して排気される。あるいは、余剰の水素ガスの一部は、図示しない循環ポンプを介して燃料電池スタックの上流側に戻されてもよい。
【００２８】
図示しないモータポンプ、制御弁、コンプレッサ、循環ポンプ及びパージ弁の駆動は、制御装置９０により制御される。
【００２９】
ＤＣＤＣコンバータ６０は、燃料電池２０から出力された発電電力の電圧変換を行う。燃料電池２０の発電電力は、直流電力のままで電圧変換される。本実施形態においては、ＤＣＤＣコンバータ６０の駆動は、制御装置９０により制御されるものとする。ＤＣＤＣコンバータ６０は、例えば燃料電池２０側から二次電池３０又はインバータ７０側への単方向の電力変換を行う。ＤＣＤＣコンバータ６０は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
【００３０】
二次電池３０は、駆動モータ４０の電力供給源であり、駆動モータ４０に対して供給される電力を蓄電する。二次電池３０は、所定の出力電圧（バッテリ電圧）の直流電力をインバータ７０に供給する。また、二次電池３０は、燃料電池２０の発電電力及び駆動モータ４０の回生発電電力を充電可能になっている。燃料電池２０の発電電力又は駆動モータ４０の回生発電電力は直流電力として二次電池３０に供給されて充電される。
【００３１】
なお、二次電池３０は、図１中に仮想線で示した電力変換器６５を介してＤＣＤＣコンバータ６０又はインバータ７０に接続されてもよい。この場合、電力変換器６５は、二次電池３０の出力電圧を変換してインバータ７０に供給してもよい。また、電力変換器６５は、燃料電池２０の発電電力及び駆動モータ４０の回生発電電力の電圧を変換して、二次電池３０の充電電力としてもよい。
【００３２】
また、二次電池３０は、図示しない充電回路及び充電コネクタを介して外部電源装置に接続可能に構成され、外部電源装置からの充電が可能になっている。また、二次電池３０から供給される電力は、図示しない補機用バッテリに充電可能になっていてもよい。例えば二次電池３０の供給電力は、降圧コンバータによって降圧されて補機用バッテリに充電されてもよい。
【００３３】
二次電池３０としては、例えばリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池が用いられる。ただし、二次電池３０は、これら以外の二次電池であってもよい。
【００３４】
二次電池３０にはバッテリ管理装置（ＢＭＳ：Battery  Management  System）３５が設けられている。例えば、バッテリ管理装置３５は、二次電池３０の出力電圧（バッテリ電圧）及び残存容量ＳＯＣ等を算出し、これらの情報を示す信号を制御装置９０に出力する。
【００３５】
駆動モータ４０は、供給される電力によって駆動されて車両の駆動トルクを出力する。駆動モータ４０は、例えば三相交流式のモータであり、二次電池３０及び燃料電池２０からの供給電力を用いて駆動（力行駆動）されて駆動トルクを生成する。また、駆動モータ４０は、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪５０の回転トルクを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有してもよい。駆動モータ４０は、上記の機能を有する限り公知の駆動モータ４０であってよい。
【００３６】
インバータ７０は、燃料電池２０又は二次電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換する。また、インバータ７０は、駆動モータ４０により回生発電された交流電力を直流電力に変換する。インバータ７０の駆動は、制御装置９０により制御される。
【００３７】
具体的に、駆動モータ４０を力行駆動させる場合、制御装置９０は、インバータ７０を制御して直流電力を交流電力に変換して駆動モータ４０に供給し、駆動モータ４０を駆動する。また、駆動モータ４０を回生駆動させる場合、制御装置９０は、インバータ７０を制御して駆動モータ４０で発電された交流電力を直流電力に変換し、二次電池３０の充電電力として二次電池３０に供給する。インバータ７０は、燃料電池２０及び二次電池３０側から駆動モータ４０側と、駆動モータ４０側から二次電池３０側との双方向の電力変換を行う。インバータ７０は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
【００３８】
なお、インバータ７０の数は１台に限定されるものではなく、複数台の電力変換器が備えられてもよい。また１台のインバータ７０に対して接続される駆動モータ４０の数は１台に限定されるものではなく、１台のインバータ７０に対して複数台の駆動モータ４０が接続されていてもよい。
【００３９】
＜２．燃料電池システムの構成例＞
次に、本実施形態に係る燃料電池システム１００の構成例を説明する。燃料電池システム１００は、燃料電池２０と、ラジエータ１０１と、イオン交換器１０３と、第１のポンプ１０５と、第２のポンプ１０７と、バッファタンク１０９と、熱交換器１１５と、第１の流路切換弁１１１と、第２の流路切換弁１１３と、第１の導電率検出器１１７と、第２の導電率検出器１１９とを備えている。
【００４０】
第１のポンプ１０５、ラジエータ１０１、第１の導電率検出器１１７及び第１の流路切換弁１１１は、燃料電池２０を通過する第１の冷却水回路１２１に設けられている。第１の冷却水回路１２１は、途中で燃料電池２０内を通過するようにして配設されている。燃料電池２０内において、第１の冷却水回路１２１は、燃料電池スタック内を通過するように形成されている。第１のポンプ１０５により圧送される冷却水は、ラジエータ１０１、第１の流路切換弁１１１、燃料電池２０及び第１のポンプ１０５をこの順に通過するように第１の冷却水回路１２１を循環可能になっている。
【００４１】
第２のポンプ１０７、イオン交換器１０３、第２の導電率検出器１１９、バッファタンク１０９、熱交換器１１５及び第２の流路切換弁１１３は、第２の冷却水回路１２３に設けられている。第２のポンプ１０７により圧送される冷却水は、イオン交換器１０３、バッファタンク１０９、熱交換器、第２の流路切換弁１１３及び第２のポンプ１０７をこの順に通過するように第２の冷却水回路１２３を循環可能になっている。第２の冷却水回路１２３は、冷却水のイオン濃度を低下させるためのイオン交換回路としての機能を有している。
【００４２】
ラジエータ１０１は、熱交換装置であり、ラジエータ１０１中を通過した冷却水を放熱させて冷却する。ラジエータ１０１は、公知のラジエータであってよい。また、ラジエータ１０１の代わりに、冷却水を冷却可能な他の冷却装置が用いられてもよい。ラジエータ１０１は、第１の冷却水回路１２１において、第１の冷却水回路１２１と第１の接続通路１２３との接続部分よりも下流側、かつ、第１の流路切換弁１１１よりも上流側の部分１２１ａ以外の位置であれば、いずれの位置に配置されていてもよい。
【００４３】
イオン交換器１０３は、イオン交換樹脂フィルタを備えており、イオン交換器１０３を通過する冷却水中のイオンを除去する。これにより、冷却水のイオン濃度が低下し、冷却水の導電率を低下させることができる。イオン交換器１０３は、公知のイオン交換器であってよい。イオン交換器１０３は、第２の冷却水回路１２３において、第２の流路切換弁１１３よりも下流側、かつ、第２の冷却水回路１２３と第２の接続通路１２７との接続部分よりも上流側の部分１２３ａに配置される。
【００４４】
バッファタンク１０９は、冷却水を蓄積可能な所定の容量を持つタンクである。バッファタンク１０９は、主としてイオン交換器１０３によりイオン濃度が低下された冷却水を蓄積する目的で設けられている。つまり、第２の冷却水回路１２３中には、イオン濃度の低い冷却水が所定量保持されるようになっている。バッファタンク１０９は、第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の容量が第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率の低下に必要な水量を満足させるために設けられる。バッファタンク１０９の容量は、例えば、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の容量以上に設計されていることが好ましい。
【００４５】
熱交換器１１５は、冷却水を冷却する冷却器の一態様であって、熱交換器１１５中を通過する冷却水を放熱させて冷却する。第１の冷却水回路１２１に備えられたラジエータ１０１が、燃料電池２０を通過して温度上昇した冷却水を冷却させるものであるのに対し、熱交換器１１５は、主として第２の冷却水回路１２３を流れる冷却水の温度上昇を抑制するものである。このため、熱交換器１１５の冷却能力は、ラジエータ１０１の冷却能力よりも小さくてよく、第２の冷却水回路１２３を流れる冷却水の温度がイオン交換器１０３の耐熱温度（例えば３０℃）以下に低下すればよい。バッファタンク１０９及び熱交換器１１５は、第２の冷却水回路１２３において、上記部分１２３ａ以外の位置であれば、いずれの位置に配置されていてもよい。
【００４６】
第１の導電率検出器１１７及び第２の導電率検出器１１９は、それぞれの設置位置において冷却水の導電率を検出する。第１の導電率検出器１１７は、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率を検出する。第２の導電率検出器１１９は、第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の導電率を検出する。第１の導電率検出器１１７及び第２の導電率検出器１１９は、電気導電率計あるいは電磁導電率計等の公知の導電率計であってよい。第１の導電率検出器１１７及び第２の導電率検出器１１９が検出した導電率の情報を示す信号は、制御装置９０に送信される。
【００４７】
第１の導電率検出器１１７は、第１の冷却水回路１２１における、上記部分１２１ａ以外の位置であれば、いずれの位置に配置されていてもよい。また、第２の導電率検出器１１９は、第２の冷却水回路１２３における、上記部分１２３ａ以外の位置であれば、いずれの位置に配置されていてもよい。
【００４８】
第１のポンプ１０５及び第２のポンプ１０７は、それぞれ冷却水を圧送し、冷却水を循環させる。第１のポンプ１０５及び第２のポンプ１０７の駆動は、それぞれ制御装置９０により制御される。第１のポンプ１０５及び第２のポンプ１０７は、それぞれ公知の液送ポンプであってよい。
【００４９】
第１の冷却水回路１２１に設けられた第１のポンプ１０５は、燃料電池２０の下流側に設けられている。第１のポンプ１０５を駆動することにより燃料電池２０を通過するように冷却水が循環し、燃料電池２０が冷却される。第１のポンプ１０５は、第１の冷却水回路１２１における上記部分１２１ａ以外の位置であればいずれの位置に配置されていてもよい。
【００５０】
第２の冷却水回路１２３に設けられた第２のポンプ１０７は、イオン交換器１０３の上流側に設けられている。このため、第２のポンプ１０７を駆動することによりイオン交換器１０３を通過するように冷却水が循環し、冷却水のイオン濃度を低下させることができる。第２の冷却水回路１２３を循環させる冷却水の流量は、第１の冷却水回路１２１を循環させる冷却水の流量より小さくてもよいため、第２のポンプ１０７は、第１のポンプ１０５の定格出力よりも小さい出力のポンプであってもよい。第２のポンプ１０７は、第２の冷却水回路１２３における上記部分１２３ａであれば、イオン交換器１０３よりも下流側に配置されていてもよい。
【００５１】
第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とは、第１の接続通路１２５及び第２の接続通路１２７を介して接続されている。第１の流路切換弁１１１は、第１の冷却水回路１２１と第２の接続通路１２７との接続部分に設けられている。第２の流路切換弁１１３は、第２の冷却水回路１２３と第１の接続通路１２７との接続部分に設けられている。第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３は三方向弁である。第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３の駆動は、制御装置９０によって制御される。
【００５２】
第１の流路切換弁１１１は、第２の接続通路１２７が閉じられる一方で第１の冷却水回路１２１の部分１２１ａが開かれる循環モードと、第２の接続通路１２７が開かれる一方で第１の冷却水回路１２１の部分１２１ａが閉じられる接続モードとを切り換え可能になっている。また、第２の流路切換弁１１３は、第１の接続通路１２５が閉じられる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが開かれる循環モードと、第１の接続通路１２５が開かれる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが閉じられる接続モードとを切り換え可能になっている。
【００５３】
第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３がともに循環モードに設定されている場合、互いに独立した２つの第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３が形成される。一方、第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３がともに接続モードに設定されている場合、第１の接続通路１２５及び第２の接続通路１２７を介して第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とが接続され、第３の冷却水回路（図３の１３１）が形成される。
【００５４】
図２及び図３を参照して、形成される冷却水回路を説明する。図２は、第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３がともに循環モードに設定されている状態を示している。この場合、第１の冷却水回路１２１には、第１のポンプ１０５により圧送される冷却水が循環する。冷却水は、燃料電池２０を通過する際に燃料電池２０から受熱し、これにより燃料電池２０の温度が低下する。昇温した冷却水は、ラジエータ１０１を通過することにより放熱し、温度が低下した状態で再び燃料電池２０を通過する。この場合、燃料電池２０を冷却する冷却水は、イオン交換器１０３を通過することなく第１の冷却水回路１２１を循環する。
【００５５】
また、第２の冷却水回路１２３では、第２のポンプ１０７により圧送される冷却水が循環可能になっている。第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水は、イオン交換器１０３を通過することによりイオン濃度が低下する。第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水は、途中、バッファタンク１０９に蓄積されるようになっている。
【００５６】
図３は、第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３がともに接続モードに設定されている状態を示している。この場合、第１の冷却水回路１２１から第１の接続通路１２５、第２の冷却水回路１２３及び第２の接続通路１２７を経由して再び第１の冷却水回路１２１に戻る第３の冷却水回路１３１が形成される。第３の冷却水回路１３１では、第１のポンプ１０５により圧送される冷却水が循環可能になっている。
【００５７】
第１のポンプ１０５により圧送される冷却水は、ラジエータ１０１、熱交換器１１５、バッファタンク１０９及び燃料電池２０を通過して、再び第１のポンプ１０５に戻る。このとき、バッファタンク１０９に蓄積されていた、導電率が低い冷却水が第１の冷却水回路１２１に供給される。これにより、第１の冷却水回路１２１内の冷却水が、導電率が低い冷却水に置き換えられる。
【００５８】
＜３．制御装置の構成例＞
次に、制御装置９０の構成例について説明する。図４は、本実施形態に係る燃料電池システム１００を制御する制御装置９０の構成例を示すブロック図である。図４は、制御装置９０の機能構成のうち、冷却水回路を制御する機能に関連する部分を示している。
【００５９】
制御装置９０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等の一つ又は複数のプロセッサと、ソフトウェアプログラムや制御パラメータ、取得した情報等を記憶する記憶装置とを備える。記憶装置は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）を含んでもよく、ＣＤ−ＲＯＭやストレージ装置等の他の記憶媒体を含んでもよい。
【００６０】
制御装置９０は、導電率検出部９１、判定部９２、第１のポンプ駆動部９３、第２のポンプ駆動部９４、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６を備える。これらの各部は、プロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能であってよい。また、第１のポンプ駆動部９３、第２のポンプ駆動部９４、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６は、それぞれ第１のポンプ１０５、第２のポンプ１０７、第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３に対して駆動信号を出力する駆動回路を含んでもよい。
【００６１】
なお、制御装置９０の一部又は全部は、例えばＣＰＵ又はＭＰＵで構成される例以外に、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。あるいは、制御装置９０の一部又は全部が、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。また、制御装置９０は、互いに通信可能に構成された複数の制御装置により構成されてもよい。
【００６２】
導電率検出部９１は、第１の導電率検出器１１７及び第２の導電率検出器１１９からそれぞれ送信される出力信号に基づいて、第１の導電率検出器１１７及び第２の導電率検出器１１９それぞれの設置位置における冷却水の導電率を検出する。
【００６３】
判定部９２は、導電率検出部９１により検出される冷却水の導電率に基づいて、冷却水回路の切換の要否を判定する。判定部９２は、例えば第１の導電率検出器１１７により検出される冷却水の導電率が所定の第１の閾値以下の場合には、第１の冷却水回路１２１を第２の冷却水回路１２３から独立させた状態で保持させる。一方、第１の導電率検出器１１７により検出される冷却水の導電率が第１の閾値を超える場合には、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続して第３の冷却水回路１３１を形成させる。
【００６４】
また、判定部９２は、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを互いに独立させた状態で、第２の導電率検出器１１９により検出される冷却水の導電率が所定の第２の閾値を超える場合には、第２のポンプ１０７を駆動させて第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水のイオン濃度を低下させる処理を実行させる。なお、第２の閾値は、第１の閾値と同じ値であってもよく異なる値であってもよい。
【００６５】
第１のポンプ駆動部９３は、第１の冷却水回路１２１に設けられた第１のポンプ１０５の駆動を制御する。例えば、第１のポンプ駆動部９３は、燃料電池システム１００が起動している期間、常時第１のポンプ１０５を駆動させてもよい。
【００６６】
第２のポンプ駆動部９４は、第２の冷却水回路１２３に設けられた第２のポンプ１０７の駆動を制御する。例えば、第２のポンプ駆動部９４は、判定部９２の指示に基づいて第２のポンプ１０７の駆動を制御する。
【００６７】
第１の流路切換弁駆動部９５は、第１の冷却水回路１２１に設けられた第１の流路切換弁１１１の駆動を制御する。具体的に、第１の流路切換弁駆動部９５は、判定部９２の指示に基づいて第１の流路切換弁１１１を循環モード又は接続モードに設定する。
【００６８】
第２の流路切換弁駆動部９６は、第２の冷却水回路１２３に設けられた第２の流路切換弁１１３の駆動を制御する。具体的に、第２の流路切換弁駆動部９６は、判定部９２の指示に基づいて第２の流路切換弁１１３を循環モード又は接続モードに設定する。
【００６９】
＜４．燃料電池システムの冷却水回路の制御処理＞
次に、図５及び図６を参照して、制御装置９０による冷却水回路の制御処理動作について説明する。図５及び図６に示すフローチャートは、例えば燃料電池システム１００の起動後に実行される。
【００７０】
図５に示すように、燃料電池システム１００の起動後、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６は、それぞれ第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３を循環モードに設定する（ステップＳ１１）。具体的に、第１の流路切換弁駆動部９５は、第１の流路切換弁１１１により第２の接続通路１２７を閉じる一方で第１の冷却水回路１２１の部分１２１ａを開く。また、第２の流路切換弁駆動部９６は、第２の流路切換弁１１３により第１の接続通路１２５を閉じる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａを開く。
【００７１】
次いで、第１のポンプ駆動部９３は、第１のポンプ１０５を駆動する（ステップＳ１３）。これにより、第１の冷却水回路１２１内を冷却水が循環し、燃料電池２０の温度の上昇を抑制することができる。第１のポンプ１０５の出力は一定値であってもよく、変動値であってもよい。例えば、燃料電池２０の温度を低下させたい場合、ラジエータ１０１の風量を増大させて第１の冷却水回路１２１内を循環する冷却水の放熱量を増加させる。これにより、燃料電池２０の温度を速やかに低下させることができる。
【００７２】
次いで、第１の冷却水回路１２１での冷却水の循環が開始された後、制御装置９０は、冷却水回路の切換制御を開始する（ステップＳ１５）。以降、燃料電池システム１００の起動が停止されるまでの間、制御装置９０は、冷却水回路の切換制御を継続する。図６は、ステップＳ１５で実行される冷却水回路の切換制御のフローチャートを示している。
【００７３】
まず、判定部９２は、冷却水回路の切換要否判定を行う（ステップＳ２１）。本実施形態において、判定部９２は、第１の導電率検出器１１７の出力信号に基づいて導電率検出部９１により検出される冷却水の導電率（以下、「第１の導電率」ともいう。）が、あらかじめ設定された第１の閾値を超えているか否かを判定する。
【００７４】
第１の導電率が第１の閾値以下の場合、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率を低下させる必要性が小さいため、判定部９２は、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３との接続が不要であると判定する。一方、第１の導電率が第１の閾値を超えている場合、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率を低下させる必要があるため、判定部９２は、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３との接続が必要であると判定する。
【００７５】
燃料電池システム１００において、冷却水の導電率は人体に感電しない程度に低く保たれていればよく、導電率を過度に低下させることは必須ではない。この点を考慮して、第１の閾値が適切な値に設定される。
【００７６】
あるいは、判定部９２は、ステップＳ２１における回路切換要否判定として、燃料電池２０内の温度が過上昇しているか否かを判定してもよい。具体的に、判定部９２は、燃料電池２０内の温度が、当該温度が過上昇しているか否かを判定可能な耐熱閾値を超えているか否かを判定してもよい。
【００７７】
燃料電池２０内の温度が耐熱閾値を超えている場合、第２の冷却水回路１２３に設けられたバッファタンク１０９に蓄積された低温の冷却水を第１の冷却水回路１２１に供給することで燃料電池２０を急冷することができることから、判定部９２は、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３との接続が必要であると判定する。一方、燃料電池２０内の温度が耐熱閾値以下の場合、判定部９２は、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３との接続が不要であると判定する。
【００７８】
次いで、判定部９２は、冷却水回路の切換要否判定の結果、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続する必要があるか否かを判別する（ステップＳ２３）。第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続する必要がない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、判定部９２は、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６に対して、それぞれ第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３を循環モードに設定するよう指示する（ステップＳ２９）。
【００７９】
判定部９２の指示にしたがって、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６は、それぞれ第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３が循環モードとなるように第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３を駆動する。これにより、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とが互いに独立した状態で保持される。
【００８０】
この状態で、燃料電池２０を冷却するための冷却水は、第１の冷却水回路１２１を循環する。第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水のすべてがラジエータ１０１を通過するため、燃料電池２０の排熱により昇温した冷却水は効率的に冷却され、燃料電池２０の冷却効率の向上を図ることができる。
【００８１】
次いで、判定部９２は、イオン除去要否判定を行う（ステップＳ３０）。本実施形態において、判定部９２は、第２の導電率検出器１１９の出力信号に基づいて導電率検出部９１により検出される冷却水の導電率（以下、「第２の導電率」ともいう。）が、あらかじめ設定された第２の閾値を超えているか否かを判定する。
【００８２】
第２の導電率が第２の閾値以下の場合、第２の冷却水回路１２３に保持された冷却水のイオン濃度を低下させる必要性が小さいため、判定部９２は、イオン除去が不要であると判定する。一方、第２の導電率が第２の閾値を超える場合、第２の冷却水回路１２３に保持された冷却水のイオン濃度を低下させる必要があるため、判定部９２は、イオン除去が必要であると判定する。
【００８３】
次いで、判定部９２は、イオン除去要否判定の結果、イオン除去を行う必要があるか否かを判別する（ステップＳ３１）。第２の冷却水回路１２３に保持された冷却水の導電率（第２の導電率）が高く、冷却水のイオン除去を行う必要がある場合（Ｓ３１／Ｙｅｓ）、判定部９２は、第２のポンプ駆動部９４に対して、第２のポンプ１０７を駆動させるよう指示する（ステップＳ３３）。
【００８４】
判定部９２の指示にしたがって、第２のポンプ駆動部９４は、第２のポンプ１０７を駆動する。これにより、第２の冷却水回路１２３を冷却水が循環し、イオン交換器１０３によって冷却水のイオン濃度が低下させられる。第２の冷却水回路１２３にはバッファタンク１０９が設けられており、当該バッファタンク１０９に蓄積される冷却水の導電率も次第に低下する。
【００８５】
燃料電池２０を冷却する第１の冷却水回路１２１とは別の第２の冷却水回路１２３に冷却水を循環させて冷却水のイオン濃度を低下させることで、燃料電池２０の排熱の影響を受けずに、低温で導電率の低い冷却水を、バッファタンク１０９を含む第２の冷却水回路１２３に蓄積することができる。このとき、第２の冷却水回路１２３には熱交換器１１５が設けられているために、イオン交換器１０３の熱劣化の抑制効果をより高めることができる。
【００８６】
第２のポンプ１０７の出力は一定値であってもよく、変動値であってもよい。例えば、第２のポンプ駆動部９４は、第２の導電率に基づいて第２のポンプ１０７の出力を変化させてもよい。この場合、第２のポンプ駆動部９４は、第２の導電率が高いほど第２のポンプ１０７の出力を高くしてもよい。これにより、第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の導電率を速やかに低下させることができる。
【００８７】
一方、第２の導電率が低く、冷却水のイオン除去を行う必要がない場合（Ｓ３１／Ｎｏ）、判定部９２は、第２のポンプ駆動部９４に対して、第２のポンプ１０７の駆動を停止させるよう指示する（ステップＳ２７）。
【００８８】
判定部９２の指示にしたがって、第２のポンプ駆動部９４は、第２のポンプ１０７を停止する。これにより、イオン交換器１０３により冷却水のイオン除去が行われることなく、導電率の低い冷却水が、バッファタンク１０９を含む第２の冷却水回路１２３内に保持された状態が維持される。したがって、冷却水の導電率を必要以上に低下させることがなく、イオン交換器１０３の寿命を延ばすことができる。
【００８９】
一方、上記のステップＳ２３において、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続する必要がある場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、判定部９２は、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６に対して、それぞれ第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３を接続モードに設定するよう指示する（ステップＳ２５）。
【００９０】
判定部９２の指示にしたがって、第１の流路切換弁駆動部９５及び第２の流路切換弁駆動部９６は、それぞれ第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３が接続モードとなるように第１の流路切換弁１１１及び第２の流路切換弁１１３を駆動する。これにより、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とが接続されて第３の冷却水回路１３１が形成される。
【００９１】
第３の冷却水回路１３１が形成された状態では、判定部９２は、第２のポンプ駆動部９４に対して、第２のポンプ１０７を停止状態で保持させるよう指示する（ステップＳ２７）。判定部９２からの指示にしたがって、第２のポンプ駆動部９４は、第２のポンプ１０７の駆動を停止する。
【００９２】
この状態では、第１の冷却水回路１２１を循環していた導電率の高い冷却水が第２の冷却水回路１２３に流れ込み、比較的容量の大きなバッファタンク１０９内に蓄積される。一方、第１の冷却水回路１２１には、バッファタンク１０９を含む第２の冷却水回路１２３に保持されていた導電率の低い冷却水が供給される。このようにして、燃料電池２０の冷却に伴って導電率が高くなった冷却水を、導電率の低い冷却水に置き換えることができ、冷却水の電気絶縁性を確保することができる。
【００９３】
さらに、バッファタンク１０９に蓄積されている冷却水は、第１の冷却水回路１２１を循環していた冷却水に比べて低温の状態であるため、低温の冷却水が燃料電池２０に供給されることで、燃料電池２０を速やかに冷却させることも可能になる。
【００９４】
ステップＳ２７において第２のポンプ１０７を停止させ、あるいは、ステップＳ３３において第２のポンプ１０７を駆動させた後、判定部９２は、ステップＳ２１に戻って、ここまでに説明した図６の処理を繰り返し実行する。
【００９５】
＜５．変形例＞
ここまで、本実施形態に係る燃料電池システム１００について説明したが、本実施形態に係る燃料電池システム１００は種々の変形が可能である。以下、変形例の幾つかを説明する。
【００９６】
（５−１．第１の変形例）
図７及び図８は、第１の変形例に係る燃料電池システム２００を示す模式図である。第１の変形例に係る燃料電池システム２００では、第１の流路切換弁２１１が、第２の冷却水回路１２３と第２の接続通路１２７との接続部分に設けられている。また、第２の流路切換弁２１３が、第２の冷却水回路１２３と第１の接続通路１２５との接続部分に設けられている。
【００９７】
第１のポンプ１０５及び燃料電池２０は、第１の冷却水回路１２１における、第１の冷却水回路１２１と第１の接続通路１２５との接続部分の下流側、かつ、第１の冷却水回路１２１と第２の接続通路１２７との接続部分の上流側の部分１２１ａに配置されている。第１のポンプ１０５が、燃料電池２０よりも下流側に配置されていてもよい。ラジエータ１０１は、第１の冷却水回路１２１における上記部分１２１ａ以外の位置に配置されている。
【００９８】
イオン交換器１０３は、第２の冷却水回路１２３における、第１の流路切換弁２１１よりも下流側、かつ、第２の流路切換弁２１３よりも上流側の部分１２３ａに配置されている。第２のポンプ１０７、バッファタンク１０９及び熱交換器１１５は、第２の冷却水回路１２３における上記部分１２３ａ以外の位置に配置されている。第２のポンプ１０７、バッファタンク１０９及び熱交換器１１５の配置位置は適宜入れ換えられていてもよい。
【００９９】
第１の流路切換弁２１１は、第２の接続通路１２７が閉じられる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが開かれる循環モードと、第２の接続通路１２７が開かれる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが閉じられる接続モードとを切り換え可能になっている。また、第２の流路切換弁２１３は、第１の接続通路１２５が閉じられる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが開かれる循環モードと、第１の接続通路１２５が開かれる一方で第２の冷却水回路１２３の部分１２３ａが閉じられる接続モードとを切り換え可能になっている。
【０１００】
図７に示すように、第１の流路切換弁２１１及び第２の流路切換弁２１３がともに循環モードに設定されている場合、互いに独立した２つの第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３が形成される。この場合、第１の冷却水回路１２１を冷却水が循環することで、燃料電池２０が冷却される。また、第２の冷却水回路１２３を冷却水が循環することで、冷却水のイオン濃度が低下し、導電率の低い冷却水がバッファタンク１０９に蓄積される。
【０１０１】
図８に示すように、第１の流路切換弁２１１及び第２の流路切換弁２１３がともに接続モードに設定されている場合、第１の冷却水回路１２１から第１の接続通路１２５、第２の冷却水回路１２３及び第２の接続通路１２７を経由して再び第１の冷却水回路１２１に戻る第３の冷却水回路２３１が形成される。第３の冷却水回路２３１では、第２のポンプ１０７により圧送される冷却水が、イオン交換器１０３を経由することなく循環可能になっている。
【０１０２】
また、第１の変形例に係る燃料電池システム２００においては、第３の冷却水回路２３１が形成された場合であっても、第１のポンプ１０５により圧送される冷却水が第１の冷却水回路１２１を循環可能になっている。第１のポンプ１０５により圧送される冷却水及び第２のポンプ１０７により圧送される冷却水は、第１の冷却水回路１２１と第２の接続通路１２７との接続部分において合流して第１の冷却水回路１２１を流れ、ラジエータ１０１を通過する。
【０１０３】
ラジエータ１０１を通過した冷却水は、第１の冷却水回路１２１と第１の接続通路１２５との接続部分で分流して、一部の冷却水が第１の冷却水回路１２１の上記部分１２１ａを流れ、一部の冷却水が第２の冷却水回路１２３を流れる。これにより、バッファタンク１０９を含む第２の冷却水回路１２３に保持されていた導電率の低い、かつ、低温の冷却水が第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水に混合され、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率を低下させることができる。
【０１０４】
さらに、バッファタンク１０９に蓄積されている冷却水は、第１の冷却水回路１２１を循環していた冷却水に比べて低温の状態であるため、低温の冷却水が燃料電池２０に供給されることで、燃料電池２０を速やかに冷却させることも可能になる。
【０１０５】
第１の変形例に係る燃料電池システム２００において、上述した点以外の構成は、上記実施形態に係る燃料電池システム１００と同様に構成することができる。また、第１の変形例に係る燃料電池システム２００においても、上記実施形態に係る燃料電池システム１００の切換制御処理と同様のフローチャートにしたがって冷却水回路の切換制御処理を実行することができる。
【０１０６】
第１の変形例に係る燃料電池システム２００によっても、上記実施形態に係る燃料電池システム１００と同様に、イオン交換器１０３によるイオン除去能力の短期間での低下、及び、熱劣化が抑制され、イオン交換器１０３の寿命を延ばすことができる。また、燃料電池２０を冷却する第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率が上昇した場合には、バッファタンク１０９に蓄積された冷却水によって導電率を低下させて冷却水の電気絶縁性を確保することができるとともに、冷却水の温度を低下させることができる。
【０１０７】
（５−２．第２の変形例）
図９及び図１０は、第２の変形例に係る燃料電池システム２５０を示す模式図である。第２の変形例に係る燃料電池システム２５０においては、第１のポンプ１０５の配置位置及び第２のポンプ１０７による第２の冷却水回路１２３内の冷却水の循環方向が第１の変形例に係る燃料電池システム２５０とは異なっている。
【０１０８】
第２の変形例に係る燃料電池システム２５０において、第１のポンプ１０５は、第１の冷却水回路１２１における、第１の冷却水回路１２１と第２の接続通路１２７との接続部分よりも上流側、かつ、第１の冷却水回路１２１と第１の接続通路１２５との接続部分よりも下流側の部分１２１ａ以外の位置に配置されている。また、第２のポンプ１０７により第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の循環方向は、第１の変形例に係る燃料電池システム２００の場合と比べて逆向きとなっている。
【０１０９】
図９に示すように、第１の流路切換弁２１１及び第２の流路切換弁２１３がともに循環モードに設定されている場合、互いに独立した２つの第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３が形成される。この場合、第１の冷却水回路１２１を冷却水が循環することで、燃料電池２０が冷却される。また、第２の冷却水回路１２３を冷却水が循環することで、冷却水のイオン濃度が低下し、導電率の低い冷却水がバッファタンク１０９に蓄積される。
【０１１０】
図１０に示すように、第１の流路切換弁２１１及び第２の流路切換弁２１３がともに接続モードに設定されている場合、第１の冷却水回路１２１の上記部分１２１ａから第２の接続通路１２７、第２の冷却水回路１２３及び第１の接続通路１２５を経由して再び第１の冷却水回路１２１の上記部分１２１ａに戻る第３の冷却水回路２５１が形成される。第３の冷却水回路２５１では、第２のポンプ１０７により圧送される冷却水が、イオン交換器１０３を経由することなく循環可能になっている。
【０１１１】
また、第２の変形例に係る燃料電池システム２５０においては、第３の冷却水回路２５１が形成された場合であっても、第１のポンプ１０５により圧送される冷却水が第１の冷却水回路１２１を循環可能になっている。第１のポンプ１０５により圧送される冷却水及び第２のポンプ１０７により圧送される冷却水は、第１の冷却水回路１２１と第１の接続通路１２５との接続部分において合流して第１の冷却水回路１２１の上記部分１２１ａを流れ、燃料電池２０を通過する。
【０１１２】
燃料電池２０を通過した冷却水は、第１の冷却水回路１２１と第２の接続通路１２７との接続部分で分流して、一部の冷却水が第１の冷却水回路１２１を流れ、一部の冷却水が第２の冷却水回路１２３を流れる。これにより、バッファタンク１０９を含む第２の冷却水回路１２３に保持されていた導電率の低い、かつ、低温の冷却水が第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水に混合され、第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率を低下させることができる。
【０１１３】
さらに、バッファタンク１０９に蓄積されている冷却水は、第１の冷却水回路１２１を循環していた冷却水に比べて低温の状態であるため、低温の冷却水が燃料電池２０に供給されることで、燃料電池２０を速やかに冷却させることも可能になる。
【０１１４】
第２の変形例に係る燃料電池システム２５０において、上述した点以外の構成は、上記実施形態に係る燃料電池システム１００あるいは第１の変形例に係る燃料電池システム２００と同様に構成することができる。また、第２の変形例に係る燃料電池システム２５０においても、上記実施形態に係る燃料電池システム１００の切換制御処理と同様のフローチャートにしたがって冷却水回路の切換制御処理を実行することができる。
行することができる。
【０１１５】
第２の変形例に係る燃料電池システム２５０によっても、上記実施形態に係る燃料電池システム１００と同様に、イオン交換器１０３によるイオン除去能力の短期間での低下、及び、熱劣化が抑制され、イオン交換器１０３の寿命を延ばすことができる。また、燃料電池２０を冷却する第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率が上昇した場合には、バッファタンク１０９に蓄積された冷却水によって導電率を低下させて冷却水の電気絶縁性を確保することができるとともに、冷却水の温度を低下させることができる。
【０１１６】
（５−３．第３の変形例）
図１１は、第３の変形例に係る燃料電池システム３００を示す模式図である。第３の変形例に係る燃料電池システム３００は、上記実施形態に係る燃料電池システム１００において第２の冷却水回路１２３に備えられていたバッファタンク１０９を二次電池３０の冷却回路３１０に置き換えたものである。燃料電池車両１に搭載された二次電池３０の冷却回路３１０は、第２の冷却水回路１２３の途中に接続されている。
【０１１７】
第２の冷却水回路１２３には、二次電池２０の冷却回路３１０への冷却水の循環の可否を切り換える第３の流路切換弁１１２が備えられる。第３の流路切換弁１１２は、冷却回路３１０側を開放し、バイパス路１２９側を閉じることにより、冷却水が冷却回路３１０を循環可能にする。一方、第３の流路切換弁１１２は、冷却回路３１０側を閉じ、バイパス路１２９側を開放することにより、冷却水が冷却回路３１０を循環不能にする。
【０１１８】
二次電池３０の冷却回路３１０の容量は燃料電池２０の冷却回路を循環する冷却水の容量に比べて大きいことから、冷却回路３１０を循環する冷却水の容量が第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率の低下に必要な水量を満足する。このため、二次電池３０の冷却回路３１０は、冷却水を蓄積するバッファタンクと同様に機能する。第３の変形例に係る燃料電池システム３００では、バッファタンクが不要となって、燃料電池車両１に搭載される燃料電池システム３００としてより実用的となる。
【０１１９】
二次電池３０をバッファタンクとして機能させる場合、熱交換器１１５は、第２の冷却水回路１２３を流れる冷却水の温度を、二次電池３０の冷却温度（例えば２５℃）以下に低下することができればよい。
【０１２０】
なお、図１１は、上記実施形態に係る燃料電池システム１００のバッファタンク１０９を二次電池３０の冷却回路３１０に置き換えたものであるが、第１の変形例に係る燃料電池システム２００又は第２の変形例に係る燃料電池システム２５０のバッファタンク１０９が二次電池３０の冷却回路３１０に置き換えられてもよい。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池２０を冷却するための第１の冷却水回路１２１とは別の第２の冷却水回路１２３で冷却水のイオン除去を行うことにより、必要以上のイオン除去が抑制され、イオン交換器１０３の寿命を延ばすことができる。
【０１２２】
第２の冷却水回路１２３には発熱要素がないことから、第２の冷却水回路１２３に冷却水を循環させて冷却水のイオン除去を行う場合に、イオン交換器１０３の熱劣化を抑制することができる。また、本実施形態に係る燃料電池システムでは、第２の冷却水回路１２３に熱交換器１１５が備えられていることから、第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の温度上昇が抑制され、イオン交換器１０３の熱劣化の抑制効果を高めることができる。
【０１２３】
また、第２の冷却水回路１２３でイオン除去され、導電率が低下した冷却水は、低温の状態でバッファタンク１０９に蓄積されることから、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続して導電率の低い冷却水を第１の冷却水回路１２１に導入する際に、低温の冷却水を燃料電池２０に供給することができる。
【０１２４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２５】
例えば、上記実施形態では第２の冷却水回路１２３に熱交換器１１５が備えられていたが、本発明はかかる例に限定されない。熱交換器１１５は、放熱装置に置き換えられてもよい。あるいは、熱交換器１１５あるいは放熱装置が省略されていてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では第１の冷却水回路１２１を循環する冷却水の導電率又は燃料電池２０内の温度に基づいて第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続するか否かを判定していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、あらかじめ第１の冷却水回路１２１に冷却水を循環させる積算時間と冷却水の導電率の上昇量との関係に基づいて、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続させる積算時間を設定しておき、当該時間の経過時に、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３とを接続させてもよい。この場合、第１の導電率検出器１１７を省略することができる。
【０１２７】
また、上記実施形態では第２の冷却水回路１２３を循環する冷却水の導電率に基づいて第２の冷却水回路１２３に冷却水を循環させるか否かを判定していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１の冷却水回路１２１と第２の冷却水回路１２３との接続を終了させた後、あらかじめ設定した期間、第２のポンプ１０７を駆動して第２の冷却水回路１２３に冷却水を循環させて冷却水のイオン除去を行ってもよい。この場合、第２の導電率検出器１１９を省略することができる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、燃料電池車両に搭載された燃料電池システムを例に採って説明したが、本発明はかかる例に限定されない。燃料電池システムが、燃料電池車両１以外に搭載される場合であっても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１        燃料電池車両（燃料電池レンジエクステンダー車）
２０      燃料電池
３０      二次電池
９０      制御装置
１００    燃料電池システム
１０１    ラジエータ
１０３    イオン交換器
１０５    第１のポンプ
１０７    第２のポンプ
１０９    バッファタンク
１１１    第１の流路切換弁
１１３    第２の流路切換弁
１１５    熱交換器
１１７    第１の導電率検出器
１１９    第２の導電率検出器
１２１    第１の冷却水回路
１２３    第２の冷却水回路
１２５    第１の接続通路
１２７    第２の接続通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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