(57)【要約】【課題】外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタックの温度変化を抑制することができる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１は、複数の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタック１０と、燃料電池セルスタック１０を収納するためのケースと、ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更する変更手段と、外部の環境情報に基づいて、燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制するように、変更手段を制御する制御装置と、を備えることから、外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタック１０の温度変化を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、
該燃料電池セルスタックを収納するためのケースと、
前記ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更する変更手段と、
外部の環境情報に基づいて、前記燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制するように、前記変更手段を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ケースは、前記燃料電池セルスタックとプロセス機器とを収納する第１収納部を備え、
前記制御装置は、前記第１収納部内において前記ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、外気温が第１しきい値以上の場合に前記燃料電池セルスタックから前記プロセス機器の方向へと前記ガスの流動方向を変更し、外気温が第１しきい値未満の場合に前記プロセス機器から前記燃料電池セルスタックの方向へと前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記ケースは、前記燃料電池セルスタックとプロセス機器とを収納する第１収納部と、補機を収納する第２収納部と、を備え、
前記制御装置は、前記第１収納部と前記第２収納部との間で、前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１収納部と前記第２収納部との間で、前記ガスの上下流関係を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１収納部と前記第２収納部との連通および非連通を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項４または５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御装置は、外気温が第１しきい値以上の場合に前記第１収納部から前記第２収納部の方向へと前記ガスの流動方向を変更し、外気温が第１しきい値未満の場合に前記第２収納部から前記第１収納部の方向へと前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記外部の環境情報が、日付または時間であることを特徴とする請求項１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、水素および酸素を燃料として発電する燃料電池セルを備える燃料電池システムが広く適用されている。燃料電池システムは、主に、発電を実行する複数の燃料電セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、燃料の改質系機器等のプロセス機器と、エアポンプ、改質水ポンプ等の補機と、により構成される。
【０００３】
燃料電池システムは、小型化が要求されている。そのため、プロセス機器と補機とを一つのケース内に収納したパッケージ型の開発が進んでいる。このようなパッケージ型の燃料電池システムは、プロセス機器と補機との間の熱移動等を抑制するために、一般的に、プロセス機器と補機とをケース内で区分して配置している。
【０００４】
パッケージ型の燃料電池システムの燃料電池において、燃料電池セルに反応用空気を供給するためのブロア、反応用空気を吸気するための吸気口、燃料電池セルより排出される排気ガスを排気するための排気口を備えることで、ケース内を強制換気して燃料電池システムを冷却する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２９０８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、外部の環境変化に対応した内部温度制御が困難であるために、外部の環境変化に伴って燃料電池セルスタックの温度が変化してしまう。そのため、燃料電池システムの発電効率が低下してしまう、といった問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタックの温度変化を抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、複数の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、該燃料電池セルスタックを収納するためのケースと、前記ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更する変更手段と、外部の環境情報に基づいて、前記燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制するように、前記変更手段を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。このような構成とすることにより、外部の環境情報に基づいて、制御装置が、ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の燃料電池システムは、前記ケースが、前記燃料電池セルスタックとプロセス機器とを収納する第１収納部を備え、前記制御装置が、前記第１収納部内において前記ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の環境情報に基づいて、制御装置が、燃料電池セルスタックを収納する第１収納部内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１０】
そして、本発明の燃料電池システムは、前記制御装置が、外気温が第１しきい値以上の場合に前記燃料電池セルスタックから前記プロセス機器の方向へと前記ガスの流動方向を変更し、外気温が第１しきい値未満の場合に前記プロセス機器から前記燃料電池セルスタックの方向へと前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の外気温に基づいて、制御装置が、燃料電池セルスタックおよびプロセス機器を収納する第１収納部内を流動するガスの流動方向を変更するように変更手段を制御することで、外気温の変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１１】
更に、本発明の燃料電池システムは、前記ケースが、前記燃料電池セルスタックとプロセス機器とを収納する第１収納部と、補機を収納する第２収納部と、を備え、前記制御装置が、前記第１収納部と前記第２収納部との間で、前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の環境情報に基づいて、制御装置が、第１収納部と第２収納部との間を流動するガスの流動方向を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の燃料電池システムは、前記制御装置が、前記第１収納部と前記第２収納部との間で、前記ガスの上下流関係を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の環境情報に基づいて、制御装置が、第１収納部と第２収納部との間を流動するガスの上下流関係を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１３】
そして、本発明の燃料電池システムは、前記制御装置が、前記第１収納部と前記第２収納部との連通および非連通を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の環境情報に基づいて、制御装置が、第１収納部と第２収納部との連通および非連通を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１４】
更に、本発明の燃料電池システムは、前記制御装置が、外気温が第１しきい値以上の場合に前記第１収納部から前記第２収納部の方向へと前記ガスの流動方向を変更し、外気温が第１しきい値未満の場合に前記第２収納部から前記第１収納部の方向へと前記ガスの流動方向を変更するように、前記変更手段を制御することを特徴とすることができる。このような構成とすることで、外部の外気温に基づいて、制御装置が、第１収納部と第２収納部との間を流動するガスの流動方向を変更するように変更手段を制御することで、外気温の変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の燃料電池システムは、前記外部の環境情報が、日付または時間であることを特徴とすることができる。このような構成とすることで、制御装置が、日付または時間の変化に応じて、ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように変更手段を制御することで、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池システムによれば、外部の環境情報に基づいて、環境変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制するように、ケース内を流動するガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更する変更手段を制御する制御装置を備えることから、外部の環境の変化に応じて燃料電池セルスタックの温度が変化することを抑制することができ、発電効率が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の燃料電池システムの概略構成を示した構成図である。
【図２】実施例２の燃料電池システムの概略構成を示した構成図である。
【図３】制御バルブの概略構成の一例を示している。
【図４】実施例３の燃料電池システムの概略構成を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の燃料電池システム１の概略構成を示した構成図である。
【００２０】
図１に示す燃料電池システム１は、ケース内の上方に配置される第１収納部１０１と下方に配置される第２収納部１０２とを備えている。第１収納部１０１および第２収納部１０２は、連通部２３によって連通されている。燃料電池システム１は、燃料電池システム１の外部（以下、システム外部と略す場合がある）から第１収納部１０１および第２収納部１０２にガス（換気ガス）を導入するとともに排出させる正逆回転可能な換気ファン２１，２２（本発明の変更手段に相当する）を備えている。更に、燃料電池システム１は、換気ファン２１，２２の動作を制御する制御装置１１とシステム外部の温度を検出する温度センサ３１とを備えている。なお、図１において、破線の矢印は換気ガスの流れ方向を示している。
【００２１】
ケース内において、第１収納部１０１は、第２収納部１０２と区分けされ、内部に燃料電池セルスタック１０、改質器、燃焼器等のプロセス機器１２を収納する。また、ケース内において、第２収納部１０２は、第１収納部１０１と区分けされ、内部にエアポンプ、改質水ポンプ等の補機１３を収納する。第１収納部１０１および第２収納部１０２は、内部に収納したプロセス機器１２および補機１３からの高い輻射熱が互いの収納部やシステム外部へ漏洩することを抑制するために、断熱性を有する構成とすることが好ましい。なお、図１においては、第１収納部１０１および第２収納部１０２を上下に配置した例を示しているが、左右に配置する構成とすることもできる。
【００２２】
燃料電池セルスタック１０は、プロセス機器１２中の図示しない改質器から供給される水素と空気中の酸素とを用いて発電する。燃料電池セルスタック１０は、一般的な溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型（ＳＯＦＣ）等の高温作動型燃料電池を適用してもよい。また、高温作動型に代えてリン酸型（ＰＡＦＣ）、固体高分子型（ＰＥＭＦＣ）等の低温作動型燃料電池を適用することもできる。
【００２３】
制御装置１１は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）等を備えるコンピュータである。制御装置１１は、燃料電池セルスタック１０、改質器、燃焼器等のプロセス機器１２、エアポンプ、改質水ポンプ等の補機１３の運転動作を総合的に制御する。また、制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果に基づいて後述する換気ファン２１，２２に指令することで、換気ファン２１，２２の運転動作を制御する。制御装置１１は、ケース内のうち、第１収納部１０１および第２収納部１０２の外部、または第２収納部１０２の内部に設けることができる。
【００２４】
温度センサ３１は、燃料電池システム１の外気温を検出できれば、いずれの位置に設けられてもよい。本実施例においては、一例として第２収納部１０２の任意の位置に設けられ、燃料電池システム１の外部の気温を検出し、その結果を環境情報（外気温）として制御装置１１へ送信する。制御装置１１は、温度センサ３１から受信した環境情報に基づいて換気ファン２１，２２の運転動作を制御し、燃料電池システム１内部を流動する換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更する。この場合、温度センサ３１は、第２収納部１０２の任意の位置に関わらず、第１収納部１０１の任意の位置に設けることもできるし、複数の位置に設けることもできる。
【００２５】
連通部２３が第１収納部１０１と第２収納部１０２とを連通させることで、換気ガスが第１収納部１０１および第２収納部１０２を通過可能となる。これにより、換気ファン２１が換気ガスを導入するように作動する場合には、換気ファン２２が換気ガスを排出するように作動し、換気ファン２１から導入される換気ガスは、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２、連通部２３、補機１３を通じて換気ファン２２から排出される（図１（２））。また、換気ファン２２が換気ガスを導入するように作動する場合には、換気ファン２１が換気ガスを排出するように作動し、換気ファン２２から導入される換気ガスは、補機１３、連通部２３、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２を通じて換気ファン２１から排出される（図１（１））。この場合、スリット状の連通部２３に代えて電動または自立作動による開閉式の連通制御バルブを設けることで、第１収納部１０１と第２収納部１０２とを通過する換気ガス量を所望する量に制御することもできる。
【００２６】
換気ファン２１，２２は、アクチュエータ等の動力源によってファンを正逆回転可能な構成とすることができる。この場合、制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果に基づいて換気ファン２１，２２の回転数（０から最大出力）および回転方向（正転・逆転）を制御することで、システム外部から導入されケース内を流動する換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を調整する。この場合、換気ファン２１，２２のいずれか一方に代えて電動または自立作動による開閉式の連通制御バルブを設けることで、第１収納部１０１と第２収納部１０２とを通過する換気ガス量を所望する量に制御することもできる。システム内部に導入する換気ガスとしては、システム外部の空気（外気）を用いることができるが、換気ガスはこれに特定されず種々の気体を用いることができる。
【００２７】
つづいて、換気ファン２１，２２の動作の一例を説明する。まず、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度を受信し、検出温度が所定の第１しきい値以上であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値とは、燃料電池セルスタック１０の冷却に適した換気ガス温度を適用するが、例えば２０℃とすることができる。
【００２８】
温度センサ３１の検出温度が第１しきい値未満である場合、制御装置１１は、換気ファン２１を排気方向へ、換気ファン２２を吸気方向へ回転させて、換気ガスを補機１３、連通部２３、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２の順に流動させる（図１（１））。なお、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２は同一の収納容器内に収納することができ、図面においては１つの収納容器内に収納する場合を示している。また、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２を同一の収納容器内に収納することで、燃料電池モジュールが構成される。
【００２９】
ここで、補機１３に含まれるポンプは、電気ポンプであるため、運転に伴い発熱する。したがって、図１（１）の場合、補機１３の熱によって加熱された換気ガスが燃料電池セルスタック１０に供給される。それにより、外気温度が低くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。以上のことから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下が抑制される。
【００３０】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が低いほど換気ファン２１，２２の回転数を低下させて、システム内部（ケース内）を通過させる換気ガス量を減少させてもよい。この場合、第１収納部１０１の温度変化がさらに抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下をより抑制することができる。
【００３１】
一方、検出温度が第１しきい値以上である場合、制御装置１１は、換気ファン２１を吸気方向へ、換気ファン２２を排気方向へ回転させて、換気ガスを燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２、連通部２３、補機１３の順に流動させる（図１（２））。
【００３２】
この場合、第２収納部１０２の熱を吸収する前の換気ガスが第１収納部１０１に導入される。それにより、外気温度が高くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。また、燃料電池セルスタック１０の過度の温度上昇が抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の劣化が抑制される。
【００３３】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が高いほど換気ファン２１，２２の回転数を上昇させて、システム内部（ケース内）を通過させる換気ガス量を増加させてもよい。この場合、第１収納部１０１の冷却効率がさらに向上することから、燃料電池セルスタック１０の温度上昇を効率的に抑制することができる。
【００３４】
以上のように、本実施例の燃料電池システム１は、第１収納部１０１、第２収納部１０２、換気ファン２１および２２、連通部２３、温度センサ３１、制御装置１１を備えることで、外部の環境情報に基づいて、燃料電池セルスタック１０の温度が変化することを抑制するように、ケース内を流動する換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更することができることから、外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタック１０の温度変化を抑制することができる。
【実施例２】
【００３５】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の燃料電池システム２は、第１収納部１０１および第２収納部１０２にそれぞれ換気ファン２４，２５と、制御バルブ２６，２７（本発明の変更手段に相当する）とを有し、第１収納部１０１および第２収納部１０２が連通部２８によって連通されている点で燃料電池システム１と相違している。
【００３６】
図２は、本実施例の燃料電池システム２を示した構成図である。なお、図２において、破線の矢印は換気ガスの流れ方向を示している。また、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
連通部２８が第１収納部１０１と第２収納部１０２とを連通させることで、換気ガスが第１収納部１０１および第２収納部１０２を通過可能となる。これにより、換気ファン２４から導入される換気ガスは、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２、連通部２８、補機１３を通じて制御バルブ２６，２７および換気ファン２５のいずれかから排出される。また、換気ファン２５から導入される換気ガスは、補機１３、連通部２８、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２を通じて制御バルブ２６，２７および換気ファン２４のいずれかから排出される。更に、換気ファン２４，２５が吸気方向へ回転すると、換気ファン２４および２５から導入される換気ガスは、そのほとんどが互いの気圧によって連通部２８を通過できずに制御バルブ２６および２７からそれぞれ排出される（図２（２））。この場合、スリット状の連通部２８に代えて電動または自立作動による開閉式の連通制御バルブを設けることで、第１収納部１０１と第２収納部１０２とを通過する換気ガス量を所望する量に制御することもできる。
【００３８】
制御バルブ２６，２７は、アクチュエータ等の動力源によってバタフライバルブの開度を調整可能な構成とすることができる（図３参照）。制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果に基づいて制御バルブ２６，２７の開度を調整することで、制御バルブ２６，２７を通過する換気ガス量を所望する量に制御する。この場合、制御バルブ２６，２７は、アクチュエータ等の電動式の動力源に代えて、バイメタル等の自立作動式の動力源を適用してもよいし、バタフライバルブに代えてその他の制御弁を適用することもできる。
【００３９】
換気ファン２４，２５は、実施例１と同様にアクチュエータ等の動力源によってファンを正逆回転可能な構成とすることができる。制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果に基づいて換気ファン２４，２５の回転数（０から最大出力）および回転方向（正転・逆転）を制御することで、システム外部から導入されケース内を流動する換気ガスの流動方向および流量を調整する。
【００４０】
つづいて、換気ファン２４，２５および制御バルブ２６，２７の動作の一例を説明する。まず、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度を受信し、検出温度が所定の第１しきい値以上であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
温度センサ３１の検出温度が第１しきい値未満である場合、制御装置１１は、換気ファン２４の運転を停止しつつ制御バルブ２６を開放する。また、制御装置１１は、換気ファン２５を吸気方向へ回転させつつ制御バルブ２７を閉鎖する。これによって、換気ガスを換気ファン２５、補機１３、連通部２８、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２、制御バルブ２６の順に流動させる（図２（１））。
【００４２】
この場合、補機１３の熱によって加熱された換気ガスが燃料電池セルスタック１０に供給される。それにより、外気温度が低くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。以上のことから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下が抑制される。
【００４３】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が低いほど換気ファン２５の回転数を低下させて、システム内部（ケース内）を通過させる換気ガス量を減少させてもよい。この場合、第１収納部１０１の温度変化がさらに抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下をより抑制することができる。
【００４４】
一方、検出結果が第１しきい値以上である場合、制御装置１１は、換気ファン２４を吸気方向へ回転させつつ制御バルブ２６を開放して、換気ガスを換気ファン２４、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２、制御バルブ２６の順に流動させる。また、制御装置１１は、換気ファン２５を吸気方向へ回転させつつ制御バルブ２７を開放して、換気ガスを換気ファン２５、補機１３、制御バルブ２７の順に流動させる（図２（２））。
【００４５】
この場合、第２収納部１０２内を通過していない換気ガスが第１収納部１０１に導入される。それにより、外気温度が高くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。また、燃料電池セルスタック１０の過度の温度上昇が抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の劣化が抑制される。
【００４６】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が高いほど換気ファン２４，２５の回転数を上昇させて、システム内部（ケース内）を通過させる換気ガス量を増加させてもよい。この場合、第１収納部１０１の冷却効率がさらに向上することから、燃料電池セルスタック１０の温度上昇を効率的に抑制することができる。
【００４７】
以上のように、本実施例の燃料電池システム２は、換気ファン２４，２５、制御バルブ２６，２７、連通部２８および制御装置１１を備えることで、外部の環境情報に基づいて、燃料電池セルスタック１０の温度が変化することを抑制するように、ケース内を流動する換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更することができることから、外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタック１０の温度変化を抑制することができる。
【実施例３】
【００４８】
更に、本発明の実施例３について説明する。本実施例の燃料電池システム３は、第１収納部１０１に２つの換気ファン２９を有し、２つの換気ファン２９の間に整流板３０を有する点で燃料電池システム１と相違している。このような構成とすることにより、制御装置１１が、外部の環境情報に応じて、燃料電池セルスタック１０およびプロセス機器１２が収納された第１収納部１０１内の換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更するように制御することができる。
【００４９】
図４は、本実施例の燃料電池システム３を示した構成図である。なお、図４において、破線の矢印は換気ガスの流れ方向を示している。また、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
２つの換気ファン２９は、実施例１と同様にアクチュエータ等の動力源によってファンを正逆回転可能な構成とすることができる。制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果に基づいて換気ファン２９の回転数（０から最大出力）および回転方向（正転・逆転）を制御することで、システム外部から導入されケース内を流動する換気ガスの流動方向および流量を調整する。この場合、換気ファン２９のいずれか一方に代えて電動または自立作動による開閉式の連通制御バルブを設けることで、第１収納部１０１内部を通過する換気ガス量を所望する量に制御することもできる。なお、換気ファン２９のいずれか一方は燃料電池セルスタック１０側に、換気ファン２９のいずれか他方はプロセス機器１２側に配置することが好ましい。
【００５１】
整流板３０は、第１収納部１０１に備えられた２つの換気ファン２９の間に所定の大きさにて設けることができる。整流板３０は、換気ファン２９が導入、または排出する換気ガスが第１収納部１０１の内部を流動できるよう、換気ガスの流れを整流する。
【００５２】
つづいて、換気ファン２９の動作の一例を説明する。まず、制御装置１１は、温度センサ３１の検出結果を受信し、検出結果が所定の第１しきい値以上であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
温度センサ３１の検出結果が第１しきい値未満である場合、制御装置１１は、燃料電池セルスタック１０側の換気ファン２９を排気方向へ回転させつつ、もう一方の換気ファン２９（プロセス機器１２側の換気ファン２９）を吸気方向へ回転させる。これによって、換気ガスを第１収納部１０１内部のプロセス機器１２の方向から整流板３０を迂回させて燃料電池セルスタック１０へと流動させる（図４（１））。
【００５４】
この場合、プロセス機器１２の熱によって加熱された換気ガスが燃料電池セルスタック１０に供給される。それにより、外気温度が低くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。以上のことから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下が抑制される。
【００５５】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が低いほど換気ファン２９の回転数を低下させて、システム内部（第１収納部１０１内）を通過させる換気ガス量を減少させてもよい。この場合、第１収納部１０１の温度変化がさらに抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の発電効率低下をより抑制することができる。
【００５６】
一方、検出結果が第１しきい値以上である場合、制御装置１１は、燃料電池セルスタック１０側の換気ファン２９を吸気方向へ回転させつつ、もう一方の換気ファン２９（プロセス機器１２側の換気ファン２９）を排気方向へ回転させる。これによって、換気ガスを燃料電池セルスタック１０の方向から整流板３０を迂回させて第１収納部１０１内部のプロセス機器１２へと流動させる（図４（２））。
【００５７】
この場合、プロセス機器１２を通過していない換気ガスが燃料電池セルスタック１０に供給される。それにより、外気温度が高くなっても、燃料電池セルスタック１０に供給される換気ガスの温度変化が抑制される。その結果、燃料電池セルスタック１０の温度変化が抑制される。また、燃料電池セルスタック１０の過度の温度上昇が抑制されることから、燃料電池セルスタック１０の劣化が抑制される。
【００５８】
なお、制御装置１１は、温度センサ３１の検出温度が高いほど換気ファン２９の回転数を上昇させて、システム内部（第１収納部１０１内）を通過させる換気ガス量を増加させてもよい。この場合、燃料電池セルスタック１０の冷却効率がさらに向上することから、燃料電池セルスタック１０の温度上昇を効率的に抑制することができる。
【００５９】
以上のように、本実施例の燃料電池システム３は、２つの換気ファン２９、整流板３０、制御装置１１を備えることで、外部の環境情報に基づいて、燃料電池セルスタック１０の温度が変化することを抑制するように、第１収納部１０１内を流動する換気ガスの流動方向および流量の少なくとも一方を変更することができることから、外部の環境の変化に関わらず燃料電池セルスタック１０の温度変化を抑制することができる。
【００６０】
なお、上記各実施例においては温度センサを用いて燃料電池システム１〜３の外気温を環境情報としているが、それに限られない。例えば、換気ガスとして外気以外のガスを用いる場合には、換気ガスの温度を環境情報としてもよい。また、燃料電池セルスタック１０を収納する収納容器の側壁温度、燃料電池システム１〜３の内部を流動する冷却水温度等を環境情報としてもよい。さらに、日付、時間等を環境情報としてもよい。例えば、昼間は外気温が高く夜間は外気温が低いと推定してもよく、夏場は外気温が高く冬場は外気温が低いと推定してもよい。
【００６１】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１〜３  燃料電池システム
１０  燃料電池セルスタック
１１  制御装置
１２  プロセス機器
１３  補機
２１，２２，２４，２５，２９  換気ファン（変更手段）
２３，２８  連通部
２６，２７  制御バルブ（変更手段）
３０  整流板
３１  温度センサ
１０１  第１収納部
１０２  第２収納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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