(57)【要約】【課題】燃料電池の発電起動時において燃料電池の内部の過剰乾きを抑えることができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、定常運転時において冷却媒体が通過する冷却路１０をもつと共に反応ガスにより発電する燃料電池１と、燃料電池の冷却路１０に冷却媒体を供給する冷却媒体供給路２と、冷却媒体供給路２における冷却媒体を加熱させて冷却媒体の温度を調整する加熱部３と、制御装置４とをもつ。制御装置４は、燃料電池１に供給される反応ガスの温度をＴｇとするとき、燃料電池１の発電起動時において、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合わせて加熱部３を制御して冷却媒体の温度の昇温を制御することにより燃料電池１１の温度Ｔｓの昇温速度を抑え、スタック１の内部の乾きを抑える乾き抑制制御を実行する制御装置４とをもつ。【選択図】図１
2010015922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常運転時において冷却媒体が通過する冷却路をもつと共に反応ガスにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池の前記冷却路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給路と、
前記冷却媒体供給路に設けられ前記冷却媒体供給路における前記冷却媒体を加熱させて前記冷却媒体の温度を調整する加熱部と、
前記燃料電池の発電起動時において、前記加熱部により加熱された前記冷却媒体を前記燃料電池の前記冷却路に供給して前記燃料電池を昇温させる制御装置とを具備しており、
前記制御装置は、前記燃料電池の入口側の前記反応ガスの温度をＴｇとし、前記燃料電池の温度をＴｓとするとき、前記燃料電池の発電起動時において、前記反応ガスの温度Ｔｇの昇温に合わせて前記加熱部による単位時間あたりの加熱量を制御して前記冷却媒体の温度の昇温を制御することにより、前記燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を抑えて前記燃料電池の内部の乾きを抑制する乾き抑制制御を実行する燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記燃料電池の発電起動時において、前記制御装置は、前記反応ガスの温度Ｔｇに加算温度Ｔ５を加算した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）を設定し、且つ、前記燃料電池の温度Ｔｓが前記目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを高温側に超えることを抑制しつつ前記加熱部の加熱量を制御する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記燃料電池の発電起動時において、前記反応ガスの温度が前記反応ガスの基準温度よりも下降している下降域を示すとき、前記制御装置は、前記下降域において前記燃料電池の温度Ｔｓの温度を停滞させるように前記加熱部の加熱量を制御する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記燃料電池の発電起動時において、前記反応ガスの昇温速度が所定速度よりも遅いとき、前記制御装置は、前記反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合わせて前記加熱部による加熱量を制御することにより、前記冷却媒体への伝熱量を低減させる燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、警報を出力する警報部が設けられており、前記燃料電池の発電起動時において、前記制御装置は、前記反応ガスの温度Ｔｇが第１所定時間以内にこれの目標温度まで昇温しないとき、前記制御装置は警報を前記警報部に出力する燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、警報を出力する警報部が設けられており、前記燃料電池の発電起動時において、前記制御装置は、前記燃料電池の温度Ｔｓが第２所定時間以内にこれの目標温度まで昇温しないとき、警報を前記警報部に出力する燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの一項において、前記冷却媒体供給路から前記燃料電池の前記冷却路に供給される前記冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整する第１搬送要素が設けられており、前記制御装置は、前記燃料電池の前記冷却路に供給される前記冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整するように前記第１搬送要素の単位時間あたりの駆動量を制御し、前記燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を制御する燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの一項において、前記加熱部は、前記冷却媒体供給路における前記冷却媒体を加熱可能な熱交換器およびヒータのうちの少なくとも一方である燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８において、前記熱交換器による加熱量は、前記熱交換器に熱交換媒体を流す第２搬送要素の単位時間あたりの駆動量を制御することにより、前記熱交換器に流れる前記熱交換媒体の単位時間あたりの流量を制御することにより制御される燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１〜６のうちの一項において、（ｉ）前記加熱部は、前記冷却媒体供給路における前記冷却媒体が流れる第１通路と前記第１通路の前記冷却媒体に対して熱交換する熱交換媒体が流れる第２通路とをもつ熱交換器を備えており、
（ｉｉ）前記熱交換器の前記第１通路を流れる前記冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整する第１搬送要素が設けられ、前記熱交換器の前記第２通路を流れる熱交換媒体の単位時間当たりの流量を調整する第２搬送要素が設けられており、
（ｉｉｉ）前記制御装置は、前記熱交換器の前記第２通路に供給される前記熱交換媒体の単位時間当たりの流量を調整するように前記第２搬送要素を制御し、及び／または、前記熱交換器の前記第１通路を流れる前記冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整するように前記第１搬送要素を制御し、前記燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を制御する燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液等の冷却媒体が流れる冷却路を有する燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、定常運転時において燃料電池を冷却させる冷却液等の冷却媒体が通過する冷却路をもつと共に反応ガスにより発電する燃料電池と、燃料電池の冷却路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給路とを備えている。定常運転時には燃料電池の単位時間あたりの発熱量が多いため、冷却液等の冷却媒体を燃料電池の冷却路に流すことにより燃料電池を冷却させ、燃料電池の過剰高温化を抑制している。
【０００３】
特許文献１には、結露水が発生する条件において、燃料電池の出口におけるアノードガスの流速を１．８ｍ／ｓ〜４．１ｍ／ｓとし、燃料電池の出口におけるカソードガスの流速を２．８ｍ／ｓ〜７．７ｍ／ｓとすることにより、燃料電池の内部におけるフラッディングを防止する高分子膜型の燃料電池が開示されている。フラッディングは、液相状の水がガス流路面積を狭めることをいう。
【０００４】
特許文献２には、燃料電池に供給される入力水量を算出し、燃料電池から排出される出力水量を算出し、入力水量が出力水量よりも多い場合には昇温装置を駆動させて燃料電池を昇温させ、燃料電池の電解質膜を良好な濡れ状態に維持させる燃料電池システムが開示されている。ここで、反応ガスは水蒸気飽和状態で燃料電池に供給される。制御装置は、反応ガスの流量と、反応ガスの温度と、反応ガスの温度−飽和水蒸気圧の関数とに基づいて、燃料電池への入力水量を求める。制御装置は、燃料電池の内部で消費された反応ガスの流量を差し引いたオフガスの流量と、オフガスの温度と、ガスの温度−飽和水蒸気圧の関数とに基づいて、燃料電池からの出力水量を求める。
【特許文献１】特開２００７−１７９９７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２８５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業界では、燃料電池の発電起動時において燃料電池の内部の過剰乾きを効果的に抑えることが要請されている。しかしながら上記した技術によれば、燃料電池の発電起動時において燃料電池の内部の過剰乾きを抑えることは、必ずしも充分ではない。特許文献２によれば、燃料電池の冷却路を流れる冷却液を加熱するヒータ式の加熱部が設けられていないため、加熱部の加熱量を制御することにより燃料電池の内部の乾きを抑制する技術ではない。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の発電開始から燃料電池が定常運転に移行する発電起動時において、反応ガスの温度の昇温速度に燃料電池の温度の昇温速度を合わせ、これにより反応ガスの温度に対して燃料電池の温度が過剰に高温となることを抑制し、以て燃料電池の発電起動時における燃料電池の内部の過剰乾きを効果的に抑えることができる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は燃料電池システムについて鋭意開発を進めている。そして本発明者は、燃料電池の発電開始から燃料電池が定常運転に移行する燃料電池の発電起動時において、燃料電池の内部が乾き気味になることがあることに着目した。乾き気味となる理由としては、次のように推察される。燃料電池の発電起動時においては、反応ガス（アノードガスまたはカソードガス）を燃料電池に向けて流す配管は、まだ充分に暖められていないことが多い。
【０００８】
このため燃料電池の発電起動時において、反応ガスが燃料電池に向けて配管を流れるとき、燃料電池の昇温速度に比較すると、燃料電池に供給される反応ガスの昇温が遅延気味になることがある。この場合、反応ガスの温度は低めとなり、反応ガスに保持できる水蒸気量が少なくなる。このため燃料電池の発電起動時においては燃料電池の内部が乾き気味になり易いことを、本発明者は知見した。本発明はかかる知見に基づいて開発されたものである。
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、（ｉ）定常運転時において冷却媒体が通過する冷却路をもつと共に反応ガスにより発電する燃料電池と、（ｉｉ）燃料電池の冷却路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給路と、（ｉｉｉ）冷却媒体供給路に設けられ冷却媒体供給路における冷却媒体を加熱させて冷却媒体の温度を調整する加熱部と、（ｉｖ）燃料電池の発電起動時において、加熱部により加熱された冷却媒体を燃料電池の冷却路に供給して燃料電池を昇温させる制御装置とを具備しており、（ｖ）制御装置は、燃料電池の入口側の反応ガスの温度をＴｇとし、燃料電池の温度をＴｓとするとき、燃料電池の発電起動時において、反応ガスの温度Ｔｇの昇温に合わせて加熱部による単位時間あたりの加熱量を制御して冷却媒体の温度の昇温を制御することにより、燃料電池の温度Ｔｓの昇温を抑えて燃料電池の内部の乾きを抑制する乾き抑制制御を実行する。
【００１０】
燃料電池は反応ガスにより発電する。燃料電池は、これの定常運転時において燃料電池を冷却させる冷却媒体が通過する冷却路をもつ。冷却媒体供給路は、燃料電池の定常運転時において燃料電池の冷却路に冷却媒体を供給し、燃料電池の定常運転時において燃料電池を冷却させ、燃料電池の構成要素の保護性を高める。加熱部は、冷却媒体供給路における冷却媒体を加熱させて冷却媒体の温度を調整する。加熱部は、燃料電池の起動時等において、冷却媒体供給路の冷却媒体を加熱し、燃料電池を暖める。ここで、燃料電池の入口側の反応ガスの温度をＴｇとし、燃料電池の温度をＴｓとするとき、制御装置は、燃料電池の発電起動時において、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合わせて加熱部の単位時間あたりの加熱量を制御し、冷却媒体供給路における冷却媒体の温度の昇温を制御する。これにより制御装置は燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を抑える昇温速度抑制制御を実行する。ここで、燃料電池の入口側の反応ガスの温度Ｔｇは、燃料電池の入口に流入した直後の反応ガスの温度でも良いし、あるいは、燃料電池の入口に流入する直前の反応ガスの温度でも良い。反応ガスとしてはカソードガス、アノードガスのうちの一方または双方が挙げられる。冷却媒体としては、液体状、気体状、気液混合状態でも良い。
【００１１】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池の発電起動時において、反応ガスが流れる配管が低温であっても、制御装置は、燃料電池の温度Ｔｓの昇温が反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合うように、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を抑える昇温速度抑制制御を実行する。従って燃料電池の発電起動時において、反応ガスの温度Ｔｇに対して燃料電池の温度Ｔｓが過剰に高温になることが抑制される。ひいては燃料電池の内部が過剰に乾くことが抑制される。これにより燃料電池に搭載されているイオン伝導膜のイオン伝導率の過剰低下が抑制される。
【００１２】
本発明の燃料電池システムは次の好適態様を採用できる。
【００１３】
・好ましくは、燃料電池の発電起動時において、制御装置は、反応ガスの温度Ｔｇに加算温度Ｔ５を加算した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）を設定し、燃料電池の温度Ｔｓが目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを高温側に超えることを抑制しつつ加熱部の加熱量を制御する。加算温度Ｔ５は、燃料電池システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定される。加算温度Ｔ５は１〜３０℃の範囲、２〜２０℃の範囲、３〜１５℃の範囲の任意温度が挙げられる。但しこの温度に限定されるものではない。温度Ｔｓ＞温度Ｔｇの関係が維持されるため、反応ガスが燃料電池の内部に流入した直後に冷却されることが抑制される。従って反応ガスが燃料電池の内部に進入するとき、反応ガスに含まれている水蒸気が燃料電池の内部において冷却されて凝縮することが抑制され、凝縮水を燃料電池の内部において生成させることが抑制される。
【００１４】
・好ましくは、燃料電池の発電起動時において、反応ガスの昇温速度が所定速度よりも遅いとき、制御装置は、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合わせて加熱部から冷却媒体への伝熱量を低減させる。このため、反応ガスの温度Ｔｇに対して燃料電池の温度Ｔｓが過剰に昇温させることが抑制される。この場合、燃料電池の内部の乾き抑制に有利である。
【００１５】
・燃料電池の発電起動時において、反応ガスの温度が反応ガスの基準温度よりも下降している下降域を示すとき、制御装置は、下降域において反応ガスの温度の下降に対応させて燃料電池の温度を下降させるように加熱部の加熱量を制御することが好ましい。
【００１６】
・また、燃料電池の発電起動時において、反応ガスの温度が反応ガスの基準温度よりも下降している下降域を示すとき、制御装置は、下降域において燃料電池の温度を停滞させるように加熱部の加熱量を制御することも好ましい。『燃料電池の温度Ｔｓを停滞させる』とは、温度Ｔｇの下降域が制御装置により認識された時刻における燃料電池の温度に対してプラスマイナスβ（例えばβ＝５℃，１０℃，１３℃）の範囲内の任意温度に、燃料電池の温度を維持させることを意味する。燃料電池の温度Ｔｓを停滞させるように加熱部の単位時間あたりの加熱量を制御する燃料電池の温度の過剰下降が抑制されるため、燃料電池の温度が維持され、発電に適する。この場合、スタックの温度を目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）に設定する制御を実施すると、スタックの温度が過剰に下降するので、上記した制御をキャンセルすることが好ましい。単位時間とは、システムに応じて設定され、１秒、０．５秒、１分等の基準となる時間が例示される。
【００１７】
・好ましくは、燃料電池の発電起動時において、反応ガスの昇温速度が一時期に停滞する停滞域を示すとき、制御装置は、反応ガスの温度Ｔｇの停滞域に合わせて燃料電池の温度Ｔｓの昇温を停滞させることができる。このため、反応ガスの温度Ｔｇに対して燃料電池の温度Ｔｓが過剰に昇温されることが抑制される。『燃料電池の温度Ｔｓを停滞させる』とは、温度Ｔｇの停滞域が制御装置により認識された時刻における燃料電池の温度に対してプラスマイナスβ（例えばβ＝５℃，１０℃，１３℃）の範囲内の任意温度に燃料電池の温度Ｔｓを維持させることを意味する。
【００１８】
・好ましくは、燃料電池の発電起動時において、制御装置は、反応ガスの温度Ｔｇが第１所定時間以内にこれの目標温度まで昇温しないとき、制御装置は警報を出力する。使用者、管理者等はシステムの異状を認識することができる。第１所定時間は燃料電池システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定され、１〜６０分間、３〜３０分間、４〜１０分間等が例示される。
【００１９】
・好ましくは、燃料電池の発電起動時において、制御装置は、燃料電池の温度Ｔｓが第２所定時間以内にこれの目標温度まで昇温しないとき、警報を出力する。使用者、管理者等はシステムの異状を認識することができる。第２所定時間はシステムに応じて適宜設定でき、例えば１〜６０分間、３〜３０分間、４〜１０分間等の範囲内とすることができる。
【００２０】
・好ましくは、加熱部は、冷却媒体供給路における冷却媒体を加熱させるヒータおよび熱交換のうちの少なくとも一方である。ヒータとしては電気ヒータ、ガスヒータが挙げられる。ヒータにより冷却媒体供給路における冷却媒体を加熱させれば、燃料電池の昇温を速めることができる。ヒータによる加熱量を低下させれば、冷却媒体供給路における冷却媒体の加熱を抑制でき、燃料電池の昇温速度を抑えることができる。加熱部が冷却媒体を加熱可能な熱交換器である場合には、熱交換器による加熱量は、熱交換器に熱交換媒体（液相状及び／または気相状）を流す搬送要素の単位時間あたりの駆動量を制御することにより、熱交換器に流れる熱交換媒体の単位時間あたりの流量、ひいては熱交換量を制御する。搬送要素としては、熱交換媒体を搬送できるものであればよく、例えばポンプ、ブロア、ファン、コンプレッサが挙げられる。
【００２１】
・好ましくは、制御装置は、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を可変に制御可能である。この場合、燃料電池に供給される前の反応ガスの温度が設定範囲外になったとき、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を可変に制御する。設定範囲はシステムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定される。ここで、燃料電池に供給される前の反応ガスの温度が設定範囲の下限よりも下降したとき、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を低減させる。また燃料電池に供給される前の反応ガスの温度が設定範囲の上限よりも上昇したとき、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を増加させる。これにより反応ガスの昇温速度に燃料電池の昇温速度を合わせる。
【００２２】
・好ましくは、冷却媒体供給路から燃料電池の冷却路に供給される冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整する第１搬送要素が設けられている。この場合、制御装置は、燃料電池の冷却路に供給される冷却媒体の単位時間当たりの流量を第１搬送要素によって制御し、反応ガスの昇温速度に燃料電池の昇温速度を合わせることができる。
【００２３】
・好ましくは、加熱部は、冷却媒体供給路における冷却媒体が流れる第１通路と第１通路の冷却媒体に対して熱交換する熱交換媒体が流れる第２通路とをもつ熱交換器を備えている。この場合、熱交換器の第１通路を流れる冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整する第１搬送要素が設けられ、熱交換器の第２通路を流れる熱交換媒体（例えば水など）の単位時間当たりの流量を調整する第２搬送要素が設けられていることが好ましい。この場合、制御装置は、燃料電池の第２通路に供給される熱交換媒体の単位時間当たりの流量を調整するように第２搬送要素を制御し、及び／または、熱交換器の第１通路を流れる冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整するように第１搬送要素を制御し、燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を制御することができる。
【００２４】
・好ましくは、燃料電池に供給される前の反応ガスの温度および水蒸気量を調整できる調整部が燃料電池の上流において設けられていることができる。この場合には、燃料電池の乾き抑制に有利である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、燃料電池の発電開始から燃料電池が定常運転に移行する発電起動時において、反応ガスの温度の昇温速度に燃料電池の温度の昇温速度を合わせ、反応ガスの温度に対して燃料電池の温度が過剰に高温となることを抑制する。従って、反応ガスの温度の昇温速度に対して燃料電池の昇温温度が過剰に速くなることが抑制される。これにより本発明は、燃料電池の発電起動時における燃料電池の内部の過剰乾きを効果的に抑えることができる。従って本発明は、燃料電池の発電起動時において、燃料電池のイオン伝導膜の乾きを抑制し、燃料電池の発電性能を高めるのに有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。燃料電池システムは、定常運転時において冷却媒体が通過する冷却路１０をもつと共に反応ガスにより発電する燃料電池のスタック１と、スタック１の冷却路１０に冷却媒体を供給する冷却媒体供給路２と、冷却媒体供給路２における冷却媒体を加熱させて冷却媒体の温度を調整する加熱部３と、制御装置４とを有する。加熱部３は、冷却媒体供給路２の冷却媒体を加熱できるものであれば何でも良く、ヒータおよび／または熱交換器が挙げられる。ヒータは電気式、ガス燃焼式でも良い。スタック１の定常運転（例えば定格運転）時には、スタック１の発電に伴い発熱によりスタック１は昇温する。そこでスタック１の定常運転において、スタック１の冷却路１０に冷却媒体を供給することによりスタック１を積極的に冷却し、スタック１の内部のイオン伝導膜等の内部部品を保護する。定常運転とは、起動したスタック１の温度（スタック冷却液の温度で代用できる）があらかじめ決められた所定温度に到達してからの発電運転をいう。一般的には、定常運転は、スタックを起動させることを目的とする起動運転、発電しているスタックの発電を停止させることを目的とする停止運転を含まない。定格とは、指定された条件のもとで、連続的に発電運転できるように製造者が保証する使用上の限界をいい、一般的には銘板やカタログに記載されている。冷却媒体としては、液相状、気相状でも良く、冷却水等の冷却液が代表的である。
【００２７】
スタック１の入口側に供給される直前の反応ガスの温度をＴｇとする。これは温度センサにより検知される。反応ガスはアノードガス（例えば水素含有ガス、水素ガス）でも良いし、カソードガス（例えば、空気等の酸素含有ガス、酸素ガス）でも良い。スタック１の冷却路１０の入口側を流れる冷却媒体の温度Ｔｓ１とする。これは温度センサにより検知される。スタック１の冷却路１０の出口側の直後を流れる冷却媒体の温度Ｔｓ２とする。これは温度センサにより検知される。すなわち、温度Ｔｓ１を検知する入口温度センサ１４、温度Ｔｓ２を検知する出口温度センサ１５が設けられている。入口温度センサ１４、出口温度センサ１５の信号は制御装置４に入力される。
【００２８】
制御装置４は温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２のうちのいずれか一方を、スタック１の温度Ｔｓとする。制御装置４は、温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２のうちの一方または双方に基づいてスタック１の温度Ｔｓを求める。場合によっては、スタック１の内部に組み込んだ温度センサの検知温度としても良い。
【００２９】
さて、スタック１を発電開始するときにおけるスタック１の温度は、定常運転時におけるスタック１の温度より低い温度である。このため、加熱部３で暖められた冷却媒体が図略の搬送要素により冷却媒体供給路２内を移動され、スタック１の冷却路１０を流れ、これによりスタック１を所定時間暖める。しかしながら燃料電池システムの種類にもよるが、活物質を含む反応ガスをスタック１の入口に向けて流す反応ガス通路の配管６００は、まだ充分に暖められていないことが多い。配管６００に加湿器が設けられているとき、システムの起動時には、配管６００と共に加湿器は、まだ充分に暖められていないことが多い。
【００３０】
このため燃料電池システムの種類によっては、反応ガス（アノードガスまたはカソードガス）がスタック１の入口に向けて反応ガスが配管６００内を流れるとき、スタック１の昇温速度に比較すると、反応ガスの昇温速度が遅延気味になることがある。この場合、スタック１に供給される反応ガスの温度が低めとなり、反応ガスに保持できる水蒸気量が少なくなる。このためスタック１の内部が乾き気味になり易い。スタック１は昇温されているため、ますます乾き気味となりやすい。スタック１の内部の乾きは、スタック１の内部におけるイオン伝導膜のイオン伝導性を低下させたり、イオン伝導膜の耐久性を損なう要因となるおそれがある。
【００３１】
そこで、スタック１の発電起動時において、制御装置４は、反応ガスの温度Ｔｇを検知し、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度にスタック１の温度Ｔｓが適合するように加熱部３の加熱量の増減を制御する。これにより制御装置４は、加熱部３から冷却媒体供給路２の冷却媒体への単位時間あたりの伝熱量を制御する。この結果、制御装置４は、スタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体の温度の昇温速度を制御する。これにより制御装置４は、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度とスタック１の温度Ｔｓの昇温速度とが対応するように、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度を抑制する昇温速度抑制制御を実行する。従って、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に相応するようにスタック１の温度Ｔｓの昇温速度は設定される。反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度が遅いときには、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度が遅くなる。反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度が速いときには、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度は速くなる。ここで、スタック１の発電起動時とは、スタック１の発電開始から、スタック１が定常運転するときにおけるスタック１の所定温度に移行するまでの期間を意味する所定温度は燃料電池システムに応じて適宜設定される。
【００３２】
ここで、スタック１の発電起動時には、制御装置４は、反応ガスの温度Ｔｇに加算温度を加算した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを設定する。加算温度は、燃料電池システムの種類に応じて実験またはシミュレーション等により適宜設定され、例えば１〜３０℃の範囲内、１〜２５℃、１〜１５℃の範囲内において設定される。但しこの温度に限定されるものではない。そして、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）が目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ付近に維持されるように、すなわち、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）が目標温度Ｔｔａｒｇｅｔよりも過剰に高くならないように、制御装置４は加熱部３を制御する。よって、制御装置４は、スタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体の温度を調整し、ひいてはスタック１の昇温速度を制御する。
【００３３】
図２は、スタック１の発電起動時におけるスタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）が昇温する昇温過程を示す。特性線Ｗ１は、スタック１の温度Ｔｇの目標となる目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを示す。目標温度Ｔｔａｒｇｅｔは、反応ガスの温度Ｔｇに加算温度Ｔ５を高温側に加算した値を意味する。特性線Ｗ２は、スタック１の温度の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔよりも所定温度低い温度を示す。特性線Ｗ２は、反応ガスの温度Ｔｇと同じ温度域に設定できる。所定温度は、燃料電池システムの種類に応じて実験またはシミュレーション等により適宜設定され、例えば１〜３０℃の範囲内において設定される。但しこの温度に限定されるものではない。特性線Ｗ３は、スタック１の温度Ｔｓの実際の温度（例えばＴｓ１，Ｔｓ２で代用できる）を示す。スタック１の温度Ｔｓは、スタック１が発電運転するときにおけるスタック１の実際の温度を示す。図２において、温度Ｔ１は、スタック１において発電できるスタック１の最低温度を示す。温度Ｔ２は、スタック１が定常運転（定格運転）するときにおけるスタック１の温度を示す。
【００３４】
まず、スタック１の発電開始前には、加熱部３により加熱された冷却媒体供給路２の冷却媒体がスタック１の冷却路１０を流れる。これによりスタック１が常温域から昇温される。図２に示すように、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）が温度Ｔ１に到達すると、制御装置４はスタック１の発電を開始する。スタック１の発電に伴いスタック１は発熱するため、特性線Ｗ３に示すように、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）は、時間経過につれて次第に昇温していく。スタック１の昇温速度が反応ガスの昇温速度に比較して過剰に速くなると、スタック１の内部で過剰乾きが発生するおそれがある。
【００３５】
図２において、特性線Ｗ３で示すように、スタック１の実際の温度が降温して特性線Ｗ２の温度よりも低下する時刻ａ１において、制御装置４は加熱部３の加熱を増加させる。一般的には加熱部３がヒータである場合には、ヒータをオンあるいはヒータ発熱量増加とすることができる。これによりスタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体を昇温させる。また、スタック１の温度の実際の温度が特性線Ｗ１の温度よりも上昇する時刻ａ２（図２参照）において、加熱部３の加熱を抑える。一般的には加熱部３がヒータである場合には、ヒータをオフ、あるいは、ヒータ発熱量小とすることができる。これによりスタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体の過剰昇温が抑制される。このようにしてスタック１の温度の実際の温度は、反応ガスの温度Ｔｇに加算温度を加算したスタック１の温度Ｔｇの目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（特性線Ｗ１）付近に維持される。このようにしてスタック１の昇温速度が反応ガスの昇温速度に比較して過剰に速くなることが抑制される。
【００３６】
なお、上記した加熱部３の加熱を増加させる時刻は、時刻ａ１に限定されるものではない、時刻ａ１付近であれば良い。また加熱部３の加熱を抑える時刻は、時刻ａ２に限定されるものではなく、時刻ａ２付近（特性線Ｗ１の直下でも良いし、直上でも良い）であれば良い。
【００３７】
前述したようにスタック１の発電起動時においては、反応ガスがスタック１に向けて流れる反応ガスの配管６００（加湿器が設けられている場合には、加湿器を含む）の温度が低いときが多い。この場合、反応ガスの昇温速度が遅いため、スタック１の温度Ｔｓが反応ガスの温度Ｔｇに比較して過剰に昇温するおそれがある。この場合、スタック１の内部において過剰乾きが発生するおそれがあり、好ましくない。
【００３８】
そこで本実施形態によれば、スタック１に供給される前の反応ガスの温度Ｔｇがスタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）に対して高くならないように、制御装置４は、加熱部３による単位時間あたりの加熱量を制御し、スタック１の温度Ｔｓの昇温を制御する。ここで、仮に、スタック１に供給される前の反応ガスの温度Ｔｇがスタック１の温度Ｔｓよりも高温になると、反応ガスがスタック１の内部に供給されたとき、反応ガスがスタック１の内部で急冷され、この結果、反応ガスに含まれている水蒸気が凝縮し凝縮水を生成させ、スタック１の内部においてフラッディングを誘発させることがあり、好ましくない。そこで温度Ｔｓ＞温度Ｔｇの関係が維持されている。      
【００３９】
本実施形態によれば、スタック１の発電起動時において、制御装置４は、スタック１の温度Ｔｓが第２所定時間以内にこれの目標温度Ｔ２まで昇温しないとき、警報部１９に警報を出力することができる。これにより使用者および／または管理者はシステムの異状を認識できる。第２所定時間は燃料電池システムに応じて実験またはシミュレーションに基づいて任意に求められる。なお本実施形態によれば、前記した特許文献２とは異なり、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。具体的には、図３に示すように、スタック１の温度の昇温速度Ｖｓｔは、ΔＴ／Δｔに基づく。時間Δｔにおいてスタック１の温度が温度ΔＴぶん昇温させるように、制御装置４はスタック１の温度Ｔｓの昇温速度Ｖｓｔを制御し、スタック１の温度Ｔｓを温度Ｔ２まで昇温させる。スタック１の発電起動時において、スタック１の内部において乾きが発生するおそれがあるときには、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度Ｖｇｔに合わせて加熱部３による加熱量を制御し、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度Ｖｓｔを制御することにより、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度Ｖｓｔを抑えてスタック１の内部の渇きを抑制する乾き抑制制御を実行する。本実施形態によれば、温度Ｔｓ＞温度Ｔｇが維持されている。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００４１】
（実施形態３）
本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。図４は、スタック１の発電起動時におけるスタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）の昇温過程を示す。特性線Ｗ５は、スタック１の入口側の反応ガス（アノードガスであれば温度Ｔａ，カソードガスであれば温度Ｔｃ）の目標温度を示す。特性線Ｗ６は、スタック１の入口側に供給される反応ガス（アノードガスであれば温度Ｔａ，カソードガスガスであれば温度Ｔｃ）の実際の温度を示す。
【００４２】
前述同様に、特性線Ｗ１は、反応ガスの温度Ｔｇの目標温度に加算温度Ｔ５を加算したスタック１の温度Ｔｓの目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを示す。特性線Ｗ３は、スタック１の温度の実際の温度（Ｔｓ１，Ｔｓ２で代用）を示す。図４に示すように、スタック１の発電起動時において、時間経過につれて、スタック１の入口側に供給される反応ガス（アノードガスであれば温度Ｔａ，カソードガスガスであれば温度Ｔｃ）の温度Ｔｇは、次第に昇温していく。それにつれてスタック１の温度も次第に昇温していく。
【００４３】
但し、スタック１の発電起動時において、図４に示すように、燃料電池システムにおける何らかの原因により、反応ガスの温度が一時期に下降している下降域ＭＣを示すと認識されるとき（時刻ｂ１）がある。殊に、反応ガスの温度がこれの基準温度よりも一時期に下降している下降域ＭＣを示すと認識されるときがある。この場合、制御装置４は、スタック１の温度を目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）に設定させる制御をキャンセルする。その理由としては、スタック１の温度が過剰に下降してしまうことを防止するためである。そして制御装置４は、下降域ＭＣが開始された時刻ｂ１のスタック温度に対してプラスマイナスβ（例えばβ＝１０℃，１３℃）以内の温度領域にスタック１の温度Ｔｓを維持させるように、加熱部３の単位時間あたりの加熱量を制限させる。
【００４４】
また、図４に示すように、反応ガスの温度Ｔｇが時刻ｂ２に示すように、基準温度よりも昇温し始めたら、制御装置４下降域ＭＣが終了したと判定し、スタック１の温度Ｔｇを目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）に設定させる制御を行う。すなわち、加熱部３による単位時間あたりの、冷却媒体の温度を上昇させ、スタック１の温度Ｔｓを再び上昇させる。このように反応ガスの温度Ｔｇが一時期に下降するときであっても、制御装置４は、反応ガスの温度Ｔｇに対してスタック１の温度が昇温することを抑え、スタック１の温度が停滞する停滞域ＭＤを発現させる。なお停滞域ＭＤにおいても温度Ｔｓ＞温度Ｔｇが維持されており、フラッディング抑制に有利である。
【００４５】
なお、場合によっては、反応ガスの温度Ｔｇが一時期に下降している下降域ＭＣを示すと認識されるときには、制御装置４は、目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔｇ＋Ｔ５）に基づいて、反応ガスの温度Ｔｇの下降に対応させてスタック１の温度を目標温度Ｔｔａｒｇｅｔに設定させても良い。
【００４６】
図５において、反応ガスの温度Ｔｇの停滞または下降に起因してスタック１の温度Ｔｓの昇温を抑えた時刻をｃ１とする。時刻ｃ１から第１所定時間ｔ１以内に反応ガスの温度がこれの目標温度まで昇温しないとき、第１所定時間ｔ１が終了した時刻ｃ３において、制御装置４は警報部１９に警報を出力することが好ましい。これにより使用者および／または管理者はシステムの異状を認識することができる。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００４７】
（実施形態４）
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。制御装置４はスタック１の昇温速度を可変に制御できるようにされている。図６は、スタック１の発電起動時におけるスタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）の昇温過程を示す。図６に示すように、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）の昇温速度は、ΔＴ／Δｔで示される。ΔＴは上昇温度を示す。Δｔは経過時間を示す。スタック１の入口側のカソードガスの温度をＴｃとする。スタック１の入口側のアノードガスの温度をＴａとする。
【００４８】
ここで、スタック１の入口側（スタック１に供給される前）の反応ガスの温度Ｔａ，Ｔｃがスタック１の温度Ｔｓ１，Ｔｓ２よりも高いときには、反応ガスがスタック１の内部に供給されると冷却される。この場合、反応ガスに含まれる水蒸気がスタック１の内部において凝縮して凝縮水を生成させ、フラッディングを誘発させるおそれがある。従ってスタック１の発電起動時において、（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）＜（Ｔａ及び／またはＴｃ）の場合には、制御装置４は加熱部３の加熱量を増加し、冷却媒体を昇温させ、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度（ΔＴ／Δｔ）を速める。
【００４９】
これに対して、スタック１の入口側の反応ガスの温度Ｔａ，Ｔｃがスタック１の温度Ｔｓ１，Ｔｓ２よりも過剰に低いときには、スタック１の内部において乾きを誘発させるおそれがある。従って、（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）＞（Ｔａ及び／またはＴｃ）の場合には、制御装置４は、加熱部３の加熱量を制限し、冷却媒体の昇温を制限し、スタック１の温度Ｔｓの昇温速度（ΔＴ／Δｔ）を低下させる。
【００５０】
本実施形態によれば、前記した実施形態と同様に、反応ガスの温度Ｔｇが一時期に下降するときであっても、制御装置４は、反応ガスの温度Ｔｇに対してスタック１の温度Ｔｓが昇温することを抑え、スタック１の温度Ｔｓが停滞する停滞域ＭＤを発現させる。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００５１】
（実施形態５）
図７は実施形態５の概念を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。燃料電池システムは、燃料電池のスタック１と、冷却媒体供給路としての第１循環路２１と、加熱部３と、制御装置４と、反応ガス供給部（アノードガス供給部）として機能できる改質器６とを備えている。スタック１は、カソード極１２と、アノード極１１と、カソード極１２およびアノード極１１を仕切るイオン交換膜１３と、スタック１を冷却させる冷却路１０とをもつ。イオン交換膜１３は高分子型（例えば炭化フッ素系または炭化水素系）または無機材料型とされている。電極接合体はスタック１の膜電極接合体はシート型でも良いし、チューブ型でも良い。改質器６で生成されたアノードガスは、アノードガス通路６０を介して入口１１ｉからスタック１のアノード極１１に供給される。
【００５２】
改質器６は、気体状または液体状の燃料原料を改質（水蒸気改質）させてアノードガス（水素含有ガス）を生成させる改質部と、改質部を改質反応に適するように加熱する燃焼部とで形成されている。スタック１のアノード極１１の入口１１ｉ側には、ここを流れるアノードガスの温度Ｔａを検知するアノードガス温度センサ１６が設けられている。スタック１の冷却路１０の入口１０ｉ側には、ここを流れる冷却媒体の温度Ｔｓ１を検知する入口温度センサ１４が設けられている。スタック１の冷却路１０の出口１０ｏ側には、ここを流れる冷却媒体の温度Ｔｓ２を検知する出口温度センサ１５が設けられている。加湿器１８は、加湿路１８ａと、吸湿路１８ｂと、加湿路１８ａおよび吸湿路１８ｂを仕切る水分保持可能な膜状の水分保持部材とを有する。
【００５３】
カソードガス通路１７０は加湿器１８の加湿路１８ａに繋がる。カソードガスポンプ１７０Ｐ（カソードガス搬送源）によりカソードガス通路１７０を流れるカソードガスは、加湿器１８の加湿路１８ａで加湿された後、スタック１のカソード極１２に供給され、カソードオフガス通路から排出される。オフガスは加湿器１８の吸湿路１８ｂを通過し、吸湿路１８ｂで水分を低減させた後、外気に排出される。スタック１のカソード極１２の入口１２ｉ側には、ここを流れるカソードガスの温度Ｔｃを検知するカソードガス温度センサ１７が設けられている。各センサの信号は制御装置４に入力される。
【００５４】
スタック１の発電起動時には、スタック１の内部の温度の安定性および均一性が必ずしも充分ではない。スタック１の内部において温度が局所的に高い部位や低い部位が存在している可能性がある。そこで温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２のうち、いずれか高い方をスタック１の温度Ｔｓとして取り扱えば、スタック１の温度Ｔｓが高めに必ず取り扱われるため、スタック１の内部における乾きの抑制に貢献できる。但し、場合よっては、温度Ｔｓ１と温度Ｔｓ２との間の中間値または平均値を採用しても良い。あるいは、温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２のうち低い方を採用しても良い。
【００５５】
図７に示すように、第１循環路２１は、スタック１の冷却路１０に連通するループ状の循環路とされている。起動時においてはスタック１の温度が低く発電に不向きであるため、加熱部３は、第１循環路２１を流れる冷却媒体（例えば冷却液）をヒータ３０等で加熱させて冷却媒体の温度を調整する。従って起動時においてスタック１が暖められる。加熱部３は、第１循環路２１に設けられた電気式のヒータ３０と、第１熱交換器３１と、第２熱交換器３２（アノードガスに対して凝縮器として機能）とを備えている。
【００５６】
スタック１の冷却路１０に供給される冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整する第１搬送要素としての第１ポンプ５１が、第１循環路２１に設けられている。第１循環路２１の冷却媒体と熱交換する熱交換媒体としての水が流れる第２循環路２２が設けられている。第２循環路２２は温水貯蔵部に連通していることができる。起動時において、貯湯タンクに貯蔵されている温水は、第２ポンプ５２の駆動により第２循環路２２を流れる。第１熱交換器３１は第１循環路２１および第２循環路２２に跨り、第１循環路２１に連通する第１通路３１ｆと、第２循環路２２に連通する第２通路３１ｓとを有する。第２搬送要素としての第２ポンプ５２が第２循環路２２に設けられている。第２ポンプ５２は、第２循環路２２を流れる温水を搬送させることにより、第１熱交換器３１の第２通路３１ｓを流れる温水の単位時間当たりの流量を調整し、ひいては第１熱交換器３１における熱交換量を調整する。第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が増加すると、第１熱交換器３１を流れる温水の流量が増加し、第１熱交換器３１の熱交換量が増加し、第１循環路２１を流れる冷却媒体が昇温する。これに対して第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が減少すると、第１熱交換器３１を流れる温水の流量が減少し、第１熱交換器３１の熱交換量が減少し、第１循環路２１を流れる温水の昇温は制限される。
【００５７】
図７に示すように、第２熱交換器３２は第１循環路２１およびアノードガス通路６０に跨り、第１循環路２１に連通する第１通路３２ｆと、アノードガス通路６０に連通する第２通路３２ｓとを有する。第１ポンプ５１は、第１循環路２１を流れる冷却媒体（例えば冷却水）を搬送させることにより、第２熱交換器３２の第１通路３２ｆを流れる冷却媒体の単位時間当たりの流量を調整し、ひいては第２熱交換器３２における高温のアノードガスとの熱交換量を調整する。ここで、第１ポンプ５１の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が増加すると、第２熱交換器３２の熱交換量が増加するので、アノードガス通路６０を流れるアノードガスから第１循環路２１の冷却媒体に伝達される伝熱量が増加し、第１循環路２１の冷却媒体が昇温する。これに対して第１ポンプ５１の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が減少すると、第２熱交換器３２の熱交換量が減少するので、アノードガス通路６０を流れるアノードガスから、第１循環路２１の冷却媒体に伝達される伝熱量が減少し、第１循環路２１の冷却媒体の昇温が制限される。
【００５８】
次にスタック１を起動させるときについて説明する。この場合、発電前において、第１ポンプ５１を駆動させて第1循環路２１の冷却媒体（冷却水等の冷却液）をスタック１の冷却路１０を介して循環させ、冷却媒体の熱でスタック１を暖める。発電前において、させて第1循環路２１の冷却媒体はヒータ３０あるいは図示しない改質器６の燃焼部の燃焼排ガスの熱により暖められている。改質器６からのアノードガスはスタック１のアノード極１１に供給されていない。この場合、第１循環路２１の冷却媒体の温度が低いときには、ヒータ３０をオンさせ、ヒータ３０の熱を第１循環路２１の冷却媒体に伝熱させる。場合によっては、ヒータ３０のオンと共に、あるいは、ヒータ３０のオンに代えて、第２ポンプ５２を駆動させたり、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を増加させれば、第２循環路２２の熱交換媒体（例えば温水）から第１熱交換器３１における第１循環路２１の冷却媒体への伝熱量を増加させ、第１循環路２１の冷却媒体を昇温させ、スタック１を昇温させるのに有利となる。
【００５９】
スタック１が温度Ｔ１（スタック１１の発電可能の最低温度）に昇温したら、制御装置４は発電を開始する。すなわち、制御装置４は図略のバルブを開放し、改質器６からアノードガスをアノードガス通路６０および第２熱交換器３２の第２通路３２ｓを介して入口１１ｉからスタック１のアノード極１１に供給する。アノードガスは第２熱交換器３２の第２通路３２ｓを通過するとき冷却されるため、余分の水分は除去され、アノードガスに含まれている水蒸気量が減少する。同様に、制御装置４はカソードガスポンプ１７０Ｐを駆動させて、加湿器１８の加湿路１８ａで加湿したカソードガスを入口１２ｉからスタック１のカソード極１２に供給する。これによりスタック１が電気負荷に電気接続されている状態で、スタック１は発電する。この場合、スタック１のアノード極１１に供給されるアノードガスの温度Ｔａが時間経過につれて昇温する。システムの運転につれて配管６００の温度か昇温してくるためである。スタック１から排出されたカソードオフガスにより吸湿路１８ｂを介して加湿器１８が次第に昇温されるため、スタック１のカソード極１２に供給されるカソードガスの温度Ｔｃが時間経過につれて昇温する。また、スタック１は発電に伴い発熱するため、スタック１の温度Ｔｓも時間経過につれて昇温する。
【００６０】
ところで、上記したスタック１の発電起動時には、スタック１は昇温されているものの、アノードガス（反応ガス）をスタック１のアノード極１１の入口１１ｉに向けて流すアノードガス通路６０の配管６００は、まだ充分に昇温されていないことが多い。このため燃料電池システムの種類によっては、アノードガスがスタック１に向けてアノードガス通路６０の配管６００を流れるとき、前述したように、スタック１の昇温速度に比較すると、アノードガスの昇温速度が遅延気味になることがある。この場合、スタック１の温度に対してアノードガスの温度は低めとなり、アノードガスに保持できる水蒸気量が少なくなる。このためスタック１の発電起動時においてはスタック１の内部（例えばアノード極１１）が乾き気味になり易い。
【００６１】
そこで、制御装置４は、スタック１に供給されるアノードガス（反応ガス）の温度をＴａ（Ｔａ＝Ｔｇ）とし、スタック１の温度をＴｓとするとき、スタック１の発電起動時において、アノードガスの温度Ｔａの昇温速度に合わせて加熱部３による加熱量を制御し、冷却媒体の昇温を制御する。これにより制御装置４はスタック１の温度Ｔｓの昇温速度を抑える昇温速度抑制制御を実行する。
【００６２】
ここで、ヒータ３０の単位時間あたりの発熱量を増加させれば、冷却路１０の冷却媒体を昇温できるため、スタック１の温度の昇温速度を速めることができる。ヒータ３０の単位時間あたりの発熱量を減少させれば、スタック１の温度の昇温速度を減少させることができる。
【００６３】
また、第１ポンプ５１の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を増加させれば、第１循環路２１を循環する冷却媒体の流量が増加するため、スタック１の冷却路１０に供給される冷却媒体の流量が増加し、スタック１の昇温速度を速めることができる。これに対して、第１ポンプ５１の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を減少させれば、第１循環路２１を循環する冷却媒体の流量が減少し、スタック１の冷却路１０に供給される冷却媒体の流量が減少するため、スタック１の温度の昇温速度を遅くすることができる。
【００６４】
また、第２循環路２２を流れる熱交換媒体が温水などのように暖かい場合には、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を増加させれば、第１熱交換器３１の第１通路３１ｓを循環する熱交換媒体（温水）の流量が増加するため、第１熱交換器３１における熱交換量（第２循環路２２から第１循環路２１に向かう伝熱量）が増加し、第１循環路２１を循環する冷却媒体が昇温し、ひいてはスタック１の温度の昇温速度を速めることができる。これに対して、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を減少させれば、第１熱交換器３１の第１通路３１ｓを循環する熱交換媒体（温水）の流量が減少するため、第１熱交換器３１における熱交換量が減少し、第１循環路２１の冷却媒体の昇温が抑制され、スタック１の温度の昇温速度を制限することができる。
【００６５】
従って、本実施形態によれば、前述同様に、スタック１の発電起動時には、制御装置４は、アノードガスの温度Ｔａ（Ｔａ＝Ｔｇ）に加算温度Ｔ５を加算した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔａ＋Ｔ５）を設定する。加算温度Ｔ５は、燃料電池システムの種類に応じて実験またはシミュレーション等により適宜設定され、例えば１〜３０℃の範囲内、１〜２５℃の範囲内において設定される。但しこの温度に限定されるものではない。そして、スタック１の温度Ｔｓ（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）が目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを過剰に高温側に超えること無く、目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ付近に維持されるように、制御装置４はヒータ３０、第１ポンプ５１も第２ポンプ５２のうちのいずれか少なくとも一つを制御する。これによりスタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体の温度を調整し、ひいてはスタック１の昇温速度を制御する。
【００６６】
この場合、スタック１のアノード極１１の内部におけるフラッディングも抑えるためには、（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）＞Ｔａの関係が維持されることが好ましい。更にはスタック１のカソード極１２の内部におけるフラッディングも抑えるためには、（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）＞Ｔｃの関係が維持されることが好ましい。
【００６７】
本実施形態においても、図４に示すように、燃料電池システムにおける何らかの原因により、アノードガスの温度が一時期に降温する下降域ＭＣを示すおそれがある。この場合には、制御装置４は、スタック１の温度Ｔｇを目標温度Ｔｔａｒｇｅｔに設定させる制御をキャンセルする。その理由としては、アノードガスの降温に併せてスタック１の温度が過剰に下降してしまうためである。そして制御装置４は、スタック１の温度Ｔｓをその時刻ｂ１の温度領域（時刻ｂ１の温度Ｔｓのプラスマイナスβ（例えばβ＝１０℃，１３℃）以内の範囲）に維持させるように、加熱部３の加熱量を制御する。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００６８】
なお、本実施形態において、第２循環路２２を流れる熱交換媒体の温度が冷水などのように第１循環路２１を流れる媒体の温度よりも低い場合には、起動時において、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を減少させたり、第２ポンプ５２の駆動を停止させたりすることが好ましい。第１循環路２１から第２循環路２２への伝熱を抑えるためである。
【００６９】
（実施形態５Ｂ）
実施形態５Ｂは実施形態５と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図７を準用する。本実施形態によれば、第２循環路２２は貯湯槽の底部に連通している。本実施形態では、スタック起動時にはヒータ３０をオンして発熱させることにより第１循環路２１の冷却媒体を加熱させ、これによりスタック１を昇温させる。更に、改質器６の高温の燃焼排ガスが流れる熱交換器（図示せず）を第１循環路２１に設け、この熱交換器からの伝熱で第１循環路２１の冷却媒体を加熱させることにしても良い。
【００７０】
本実施形態によれば、第２循環路２２は、燃料電池システムのスタック１の発電で発生する熱エネルギを温水として貯蔵するための貯湯槽の底部に繋がる。故に第２循環路２２は、貯湯槽内の水を温水にするための通路である。従って燃料電池システムの運転時には、温水とすべき冷水が第２循環路２２に流れる。第２循環路２２の水は熱交換器３１により第１循環路２１の媒体により暖められて温水となり、貯湯槽に貯留される。このように温水とすべき冷水が第２循環路２２に流れる。このためスタック起動時において、第１循環路２１の媒体の温度が低いとき、制御装置４は、第２ポンプ５２の駆動を停止または低回転（低駆動量）とさせる指令を第２ポンプ５２（熱交換媒体搬送源）に出力させておき、高温側の第１循環路２１の熱が低温側の第２循環路２２に移動することを抑制することが好ましい。この場合、第１循環路２１の冷却媒体の昇温速度を確保でき、スタック１の昇温速度を確保できる。
【００７１】
あるいは、スタック１の速過ぎる昇温速度を遅く調整させるためには、制御装置４は、第２ポンプ５２をオンして回転させたり、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（回転量）を増加させても良い。この場合、第２ポンプ５２の駆動により、第１循環路２１の熱が第２循環路２２に移動することが促進させる。この結果、第１循環路２１の冷却媒体の速過ぎる昇温速度を遅く調整でき、スタック１の昇温速度を遅く調整できる。
【００７２】
（実施形態６）
本実施形態は実施形態５と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図７を準用する。本実施形態はアノードガスではなく、カソードガスの昇温に対処するものである。スタック１の発電起動時においては、スタック１は発電により昇温していく。更にスタック１から排出されたカソードオフガスは加湿器１８の吸湿路１８ｂを通過し、吸湿路１８ｂにおいて水分および熱を低減させた後、外気に排出される。このため、オフガスからの伝熱により加湿器１８は次第に昇温していく。同様に入口１２ｉ側のカソードガスの温度Ｔｃも次第に昇温していく。ここで、カソードガスの温度Ｔｃの昇温に比較してスタック１の温度の昇温が速いときには、前述したように、スタック１の内部が乾き気味になることがある。そこで制御装置４は、スタック１に供給されるカソードガスの温度をＴｃ（Ｔｃ＝Ｔｇ）とし、スタック１の温度をＴｓとするとき、スタック１の発電起動時において、カソードガスの温度Ｔｃの昇温速度に合わせて加熱部３の加熱量を制御し、冷却媒体の温度の昇温を制御する。場合によっては、制御装置４は、前述同様に、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量を制御し、第１熱交換器３１、第１熱交換器３１および第３熱交換器３３の熱交換量を制御する。これにより第１循環路２１を流れる冷却媒体の温度の昇温を制御する。これにより制御装置４は、カソードガスの温度Ｔｃの昇温速度にスタック温度Ｔｓの昇温速度を適応させる昇温速度抑制制御を実行する。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。なお本実施形態においても、第２循環路２２に冷水が流れる場合には、スタック起動時には第２ポンプ５２を停止させておいても良い。
【００７３】
（実施形態７）
図８は実施形態７の概念を示す。本実施形態は実施形態５と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。図８に示すように、燃料電池システムは、燃料電池のスタック１と、冷却媒体供給路２としての第１循環路２１と、加熱部３と、制御装置４と、改質器６とを備えている。改質器６で生成されたアノードガスは、アノードガス通路６０を介して入口１１ｉからスタック１のアノード極１１に供給される。図８に示すように、第１循環路２１は、スタック１の冷却路１０に連通するループ状の循環路とされている。加熱部３は、第１循環路２１に設けられた電気式のヒータ３０と、第１熱交換器３１と、第２熱交換器３２と、第３熱交換器３３とを備えている。
【００７４】
図８に示すように、アノードガス通路６０および第２循環路２２と熱交換する第３循環路２３が設けられている。第３循環路２３は第２熱交換器３２と第３搬送要素としての第３ポンプ５３とをもつ。第２熱交換器３２は、第３循環路２３に連通する第１通路３２ｆと、アノードガス通路６０に連通する第２通路３２ｓとをもつ。第３熱交換器３３は第２循環路２２および第３循環路２３に跨り、第３循環路２３に連通する第１通路３３ｆと、第２循環路２２に連通する第２通路３３ｓとを有する。
【００７５】
第２搬送要素としての第２ポンプ５２は、第２循環路２２を流れる熱交換媒体（例えば温水）を搬送させることにより、第１熱交換器３１の第２通路３１ｓを流れる熱交換媒体の単位時間当たりの流量を調整し、ひいては第１熱交換器３１における熱交換量を調整する。従って、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が増加すると、第１熱交換器３１および第３熱交換器３３の熱交換量が増加し、第１循環路２１を流れる冷却媒体が昇温し、スタック１の昇温速度を速めることができる。これに対して、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が減少すると、第１熱交換器３１および第３熱交換器３３を流れる熱交換媒体の流量が減少し、第１循環路２１を流れる冷却媒体の昇温が制限され、スタック１の昇温速度を制限させることができる。第３搬送要素としての第３ポンプ５３が第３循環路２３に設けられている。第３ポンプ５３は、第３循環路２３を流れる熱交換媒体（例えば温水）を搬送させることにより、第２熱交換器３２の第１通路３２ｆを流れる熱交換媒体の単位時間当たりの流量を調整し、ひいては第２熱交換器３２における熱交換量を調整し、且つ、第３熱交換器３３の第１通路３３ｆを流れる熱交換媒体（例えば温水）の単位時間当たりの流量を調整し、ひいては第３熱交換器３３における熱交換量を調整する。第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が増加すると、第２熱交換器３２および第３熱交換器３３の熱交換量が増加し、アノードガスの熱が第２熱交換器３２および第３熱交換器３３に伝熱され、第２循環路２２を流れる熱交換媒体（温水）が昇温する。第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）が減少すると、第２熱交換器３２および第３熱交換器３３の熱交換量が増加し、第２循環路２２を流れる温水の昇温が制限される。
【００７６】
次に、スタック１を起動させるときについて説明する。この場合、発電前において、第１ポンプ５１を駆動させて第１循環路２１の冷却媒体をスタック１の冷却路１０を介して循環させ、冷却媒体の熱でスタック１を暖める。この場合、第１循環路２１の冷却媒体の温度が低いときには、ヒータ３０をオンさせ、ヒータ３０の熱を第１循環路２１の冷却媒体に伝熱させる。場合によっては、ヒータ３０のオンと共に、あるいは、ヒータ３０のオンに代えて、制御装置４は、第２ポンプ５２を駆動させて第２循環路２２の熱交換媒体（温水）から第１熱交換器３１を介して第１循環路２１の冷却媒体への伝熱量を増加させ、第１循環路２１の冷却媒体を昇温させる。
【００７７】
このようにしてスタック１が昇温して温度Ｔ１以上に到達したら、制御装置４は、図略のバルブを開放し、改質器６からアノードガスをアノードガス通路６０および第２熱交換器３２を介して入口１１ｉからスタック１のアノード極１１に供給する。同様に制御装置４はカソードガスポンプ１７０Ｐを駆動させて、加湿器１８で加湿したカソードガスを入口１２ｉからスタック１のカソード極１２に供給する。これによりスタック１が電気負荷に電気接続されている状態で、スタック１は発電する。
【００７８】
さて、スタック１の発電起動時においては、前述したようにスタック１の内部、殊にアノード極１１の内部が乾き気味になり易い。そこで制御装置４は、スタック１に供給されるアノードガス（反応ガス）の温度をＴａ（Ｔａ＝Ｔｇ）とし、スタック１の温度をＴｓとするとき、スタック１の発電起動時において、アノードガスの温度Ｔａの昇温速度に合わせて加熱部３の加熱量を制御し、冷却媒体の温度の昇温を制御する。場合によっては、制御装置４は、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量を制御し、第１熱交換器３１、第１熱交換器３１および第３熱交換器３３の熱交換量を制御する。これにより第１循環路２１を流れる冷却媒体の温度の昇温を制御する。これにより制御装置４は、アノードガスの温度Ｔａの昇温速度にスタック温度Ｔｓの昇温速度を適応させる昇温速度抑制制御を実行する。
【００７９】
ここで、ヒータ３０の単位時間あたりの発熱量を増加させたり、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を増加させれば、スタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体を昇温できるため、スタック１の温度の昇温速度を速めることができる。これに対して、ヒータ３０の単位時間あたりの発熱量を減少させたり、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量（単位時間あたりの回転数）を減少させれば、スタック１の冷却路１０を流れる冷却媒体を昇温を制限できるため、スタック１の温度の昇温速度を減少させることができる。この場合、スタック１のアノード極１１の内部におけるフラッディングも抑えるためには、（Ｔｓ１及び／またはＴｓ２）＞Ｔａの関係が良好に維持されることが好ましい。なお本実施形態によれば、制御装置４は、スタック１への入力水量、スタック１からの出力水量については演算しない。
【００８０】
（実施形態７Ｂ）
実施形態７Ｂは実施形態７と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図８を準用する。本実施形態では、起動時にはヒータ３０をオンして発熱させることにより第１循環路２１の冷却媒体を加熱させ、これによりスタック１を積極的に昇温させる。更に、改質器６の高温の燃焼排ガスが流れる熱交換器（図示せず）を第１循環路２１に設け、この熱交換器からの伝熱で第１循環路２１の冷却媒体を加熱させることにしても良い。なお本実施形態によれば、温水ではなく、冷水が第２循環路２１に流れる場合には、スタック起動時においてポンプ５２の駆動を停止させておき、あるいは、ポンプ５２の駆動量を定常運転（定格運転）よりも低下させておき、第１循環路２１の熱が第２循環路２２に移動することを抑制し、第１循環路２１の冷却媒体の昇温を促進させることにしても良い。
【００８１】
あるいは、スタック１の昇温速度を遅く調整させるためには、制御装置４は、第２ポンプ５２を回転させたり、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（回転量）を増加させても良い。この場合、第２ポンプ５２の駆動により、第１循環路２１の熱が第２循環路２２に移動することが促進させる。この結果、第１循環路２１の冷却媒体の昇温速度を遅く調整でき、スタック１の昇温速度を遅く調整できる。
【００８２】
（実施形態８）
本実施形態は図８に示す実施形態７と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図８を準用する。本実施形態はアノードガスではなく、カソードガスの昇温に対処するものである。カソードガスの温度Ｔｃの昇温に比較してスタック１の温度の昇温が速いとき、前述したように、スタック１の内部が乾き気味になることがある。そこで制御装置４は、スタック１に供給されるカソードガスの温度をＴｃ（Ｔｃ＝Ｔｇ）とし、スタック１の温度をＴｓとするとき、スタック１の発電起動時において、カソードガスの温度Ｔｃの昇温速度に合わせて加熱部３の加熱量を制御し、冷却媒体の温度の昇温を制御する。場合によっては、制御装置４は、前述同様に、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３の単位時間あたりの駆動量を制御し、第１熱交換器３１、第１熱交換器３１および第３熱交換器３３の熱交換量を制御する。
【００８３】
（実施形態９）
図９は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態５と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。図９に示すように、アノードガス通路６０には、第２熱交換器３２を迂回させる迂回路６２がスタック１の上流に設けられている。第２熱交換器３２の第２通路３２ｓを流れる流量と迂回路６２を流れる流量との比率α１を可変とさせる迂回バルブ６３が、アノードガス通路６０においてスタック１の上流に設けられている。アノードガスが第２熱交換器３２（アノードガスに対して凝縮器として機能する）の第２通路３２ｓを流れると、冷却されて凝縮水を生成させる。迂回路６２は基本的には凝縮器として機能しない。このため制御装置４が迂回バルブ６３の開度を制御することにより比率α１を制御すれば、スタック１のアノード極１１に供給される前のアノードガスの温度Ｔａおよび水蒸気量を調整できる。比率α１、温度Ｔａおよび水蒸気量の関係は、制御装置４の記憶部の所定のエリアに予め格納されている。従って、迂回路６２および迂回バルブ６３は、スタック１に供給される前のアノードガス（反応ガス）の温度および水蒸気量を調整できる調整部として機能できる。
【００８４】
スタック１の発電起動時において、制御装置４は、アノードガスの温度Ｔａに加算温度Ｔ５を加算した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ（Ｔｔａｒｇｅｔ＝Ｔａ＋Ｔ５）を設定し、温度Ｔｓ＞温度Ｔａの関係を維持しつつ、且つ、スタック１の温度Ｔｓが目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを高温側に超えることを抑制しつつ、加熱部３の加熱量を制御する。これによりスタック１における乾きを抑制する。更に、それでもスタック１の内部で乾きが発生するおそれがあるとき、制御装置４は迂回バルブ６３の開度を制御することにより比率α１を制御し、迂回路６２を流れるアノードガスの流量を増加させ、スタック１のアノード極１１に供給される前のアノードガスの温度Ｔａを昇温させると共に水蒸気量を増加させる。
【００８５】
（実施形態９Ｂ）
実施形態９Ｂは実施形態９と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図９を準用する。本実施形態では第２循環路２２は、システムの熱エネルギを温水として貯蔵する貯湯槽の底部に繋がり、貯湯槽内の水を温水にするための通路である。従って、システムの運転時に、第２循環路２２には、温水とすべき冷水が流れる。スタック起動時にはヒータ３０をオンして発熱させることにより、第１循環路２１の冷却媒体を加熱させ、これによりスタック１を昇温させる。更に、改質器６の高温の燃焼排ガスが流れる熱交換器（図示せず）を第１循環路２１に設け、この熱交換器からの伝熱で第１循環路２１の冷却媒体を加熱させることにしても良い。なお第２循環路２２に冷水が流れるため、スタック起動時には、制御装置４は、ポンプ５２の駆動を停止させておき、あるいは、ポンプ５２を定常運転（定格運転）よりも低回転数域に設定しておき、第１循環路２１の冷却媒体を効率よく加熱させ、ひいてはスタック１を効率よく加熱させることにしても良い。あるいは、スタック１の速過ぎる昇温速度を遅く調整させるためには、制御装置４は、第２ポンプ５２をオンして回転させたり、第２ポンプ５２の単位時間あたりの駆動量（回転量）を増加させても良い。この場合、第２ポンプ５２の駆動により、第１循環路２１の熱が第２循環路２２に移動することが促進させる。この結果、第１循環路２１の冷却媒体の速過ぎる昇温速度を遅く調整でき、スタック１の昇温速度を遅く調整できる。
【００８６】
（フローチャート）
図１０は制御装置４が実行するフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。制御装置４は、アノードガス温度センサ１６が検知しているアノードガスの温度Ｔａ（スタック１の入口側の温度）を読み込む（ステップＳ３０２）。アノードガスの温度Ｔａが下降域ＭＣであるか否か制御装置４は判定する（ステップＳ３０４）。下降域でなければ、制御装置４は温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２を読み込み、温度Ｔｓ１および温度Ｔｓ２に基づいてスタック１の温度Ｔｓを求める（ステップＳ３０６）。次に、制御装置４はアノードガスの温度Ｔａに加算温度Ｔ５を加算することにより目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを設定する（ステップＳ３０８）。制御装置４は、スタック１の温度Ｔｓと目標温度Ｔｔａｒｇｅｔとを比較する（ステップＳ３１０）。ここで、スタック１の温度Ｔｓが目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ以上であれば、制御装置４は、加熱部３による加熱量を制限し、冷却媒体の昇温を制限する制限制御を行う（ステップＳ３１２）。これによりスタック１の昇温を制限する。更に、スタック１の温度Ｔｓが目標温度Ｔｔａｒｇｅｔ未満であれば、制御装置４は加熱部３による加熱量を増加させ、冷却媒体を昇温させる昇温制御を行う（ステップＳ３１４）。これによりスタック１を昇温させる。制御装置４はハンチング防止のため一定時間待機（ステップＳ３１６）する。メインルーチンにリターンする。ステップＳ３０４における判定の結果、アノードガスの温度Ｔａが一時的に下降する下降域であれば（ステップＳ３０４のＹＥＳ）、スタック１の温度Ｔｓを一定温度範囲内に停滞させる停滞制御を行う（ステップＳ３２０）。停滞制御では、下降域ＭＣの当初の時刻ｂ１におけるスタック１の温度をスタック１の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔとして設定する。従って時刻ｂ１におけるスタック１の温度が下降域ＭＣにおいて維持される。スタック１の温度が過剰とならないように、上記した目標温度Ｔｔａｒｇｅｔの上限は規定されている。なお、上記したフローチャートはアノードガスに対処するものであるが、カソードガスに対処する場合には、アノードガスの温度Ｔａをカソードガスの温度Ｔｃに変更すれば良い。
【００８７】
（その他）各本実施形態において、燃料電池システムにおける何らかの原因により、反応ガスの温度が一時期に降温する下降域ＭＣを示すときには、制御装置４は、スタック１の温度Ｔｇをその時刻ｂ１の温度範囲内（時刻ｂ１のプラスマイナスβ（例えばβ＝１０℃，１３℃）の範囲内）に維持させるように、加熱部３の加熱量を制御することができる。第２循環路２２を流れる熱交換媒体は、第１循環路２１の冷却媒体よりも高温であっても良いし、低温であっても良い。第２循環路２２を流れる熱交換媒体が第１循環路２１の冷却媒体よりも高温であるときには、ポンプ５２を回転させれば良いし、逆に、第２循環路２２を流れる熱交換媒体が第１循環路２１の冷却媒体よりも低温である場合には、ポンプ５２の駆動を停止させれば良い。場合によっては第２循環路２２を廃止しても良い。本発明は上記した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。本明細書の記載に基づいて次の技術的思想が把握される。
（付記項１）反応ガスにより発電する燃料電池と、燃料電池を直接的または間接的に加熱する加熱部と、燃料電池の発電起動時において、加熱部により燃料電池を昇温させる制御装置とを具備しており、制御装置は、燃料電池の入口側の前記反応ガスの温度をＴｇとし、燃料電池（スタック）の温度をＴｓとするとき、反応ガスの温度Ｔｇの昇温速度に合わせて加熱部による加熱量を制御して冷却媒体の温度の昇温を制御することにより燃料電池の温度Ｔｓの昇温速度を抑えて燃料電池の内部の乾きを抑制する乾き抑制制御を実行する燃料電池システム。加熱部としては、加熱部で加熱された冷却媒体を燃料電池の冷却路に供給することにより燃料電池を加熱させる、ヒータおよび熱交換器のうちの少なくとも一方を採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、携帯用、可搬用の燃料電池システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図２】実施形態１に係り、スタックの発電起動時におけるスタックの昇温過程を示すグラフである。
【図３】実施形態２に係り、スタックの発電起動時におけるスタックの昇温過程を示すグラフである。
【図４】実施形態３に係り、スタックの発電起動時におけるスタックの昇温過程を示すグラフである。
【図５】実施形態３に係り、スタックの発電起動時におけるスタックの昇温過程を示すグラフである。
【図６】実施形態４に係り、スタックの発電起動時におけるスタックの昇温過程を示すグラフである。
【図７】実施形態５に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図８】実施形態７に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図９】実施形態９に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図１０】制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１はスタック（燃料電池）、１０は冷却路、１１はアノード極、１２はカソード極、１４は入口温度センサ、１５は出口温度センサ、１６はアノードガス温度センサ、１７はカソードガス温度センサ、１８は加湿器、１９は警報部、２は冷却媒体供給路、２１は第１循環路、２２は第２循環路、２３は第３循環路、３は加熱部、３０はヒータ（加熱部）、３１は第１熱交換器（加熱部）、３２は第２熱交換器（加熱部）、３２ｆは第１通路、３２ｓは第２通路、３３は第３熱交換器（加熱部）、４は制御装置、５１は第１ポンプ（第１搬送要素）、５２は第２ポンプ（第２搬送要素）、５３は第３ポンプ（第３搬送要素）を示す。
【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】
2010015922.tif 000009
【図８】
2010015922.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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