(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに水を供給するための水供給装置と、前記外装ケース内を前記燃料電池モジュールが収納されるモジュール収納室と前記水供給装置が収納される補機収納室とに区画する仕切部材と、前記燃料電池モジュールに空気を供給するための空気ブロワと、前記補機収納室内または外気の温度を測定するための温度センサと、前記燃料電池モジュールが停止しているときに、前記温度センサにより測定される温度に基づいて、前記空気ブロワの動作を制御する制御装置と、前記燃料電池モジュール内の空気を前記外装ケースの外部に排気するためであって、前記燃料電池モジュール内の空気を前記補機収納室内に供給するための流通口を前記補機収納室内に有する排気流路と、前記流通口を介して前記補機収納室内に供給された前記燃料電池モジュール内の空気を前記水供給装置の周囲に流通させるための空気流通路とを備えるとともに、前記流通口を開閉するための開閉手段を備えることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記流通口が開いているときの前記開閉手段が、前記流通口が設けられている位置より排気口側の前記排気流路を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記空気ブロワにより供給される空気の温度を上昇させるための熱源と、前記燃料電池モジュール内の温度を測定するためのモジュール内温度センサとを備えるとともに、前記制御装置は、前記モジュール内温度センサにより測定される温度に基づいて、前記熱源の動作も制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールを収納してなる燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に複数個収納してなる燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュールを稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。
【０００３】
また、天然ガス等の原燃料から、燃料電池セルの発電に用いる燃料ガス（水素含有ガス）を得るにあたり、改質器にて改質効率の高い水蒸気改質を行なう燃料電池装置においては、外装ケース内に、例えば水ポンプや水タンク等の水蒸気改質を行なうための装置や水供給管等の補機が収納される。
【０００４】
ところで、このような燃料電池装置を寒冷地にて使用する場合においては、水ポンプや水タンク等の水蒸気改質を行なうための装置や水供給管等の補機が凍結するおそれがあり、これらの補機が凍結した場合には、燃料電池装置の発電が困難になるもしくは発電効率が低下するおそれがある。
【０００５】
それゆえ、水蒸気改質を行うための装置や水供給管のそれぞれにヒーターを設けるほか、例えば燃料電池装置内にヒーターを設け、換気ファンを用いてヒーターの熱にて温められた空気を燃料電池装置内に循環させることや、インバータの発熱を有効利用することを目的とした燃料電池装置の提案がされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００６−１４００５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５２９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池装置のメンテナンス時に燃料電池モジュール等を停止する場合がある。ここで、燃料電池装置が寒冷地に設置されている場合には、燃料電池装置を停止している間のうちに、水蒸気改質を行うための装置や水供給管が凍結するおそれがある。
【０００７】
また、改質器にて水蒸気改質を行なうための装置や水供給管等の補機の凍結を抑制（防止）する目的で、水蒸気改質を行うための装置や水供給管のそれぞれにヒーターを設けるにあたっては、ヒーターを設ける工程数が増加することや、輸送の衝撃等によりヒーターが剥がれると凍結を抑制（防止）することが難しくなるという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、水蒸気改質を行なうための装置や水供給管等の補機を外装ケース内に収納してなる燃料電池装置において、燃料電池モジュールが停止しているときにおける補機の凍結を効率よく抑制することができる燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに水を供給するための水供給装置と、前記外装ケース内を前記燃料電池モジュールが収納されるモジュール収納室と前記水供給装置が収納される補機収納室とに区画する仕切部材と、前記燃料電池モジュールに空気を供給するための空気ブロワと、前記補機収納室内または外気の温度を測定するための温度センサと、前記燃料電池モジュールが停止しているときに、前記温度センサにより測定
される温度に基づいて、前記空気ブロワの動作を制御する制御装置と、前記燃料電池モジュール内の空気を前記外装ケースの外部に排気するためであって、前記燃料電池モジュール内の空気を前記補機収納室内に供給するための流通口を前記補機収納室内に有する排気流路と、前記流通口を介して前記補機収納室内に供給された前記燃料電池モジュール内の空気を前記水供給装置の周囲に流通させるための空気流通路とを備えるとともに、前記流通口を開閉するための開閉手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような燃料電池装置においては、補機収納室内または外気の温度を測定するための温度センサにより測定される温度に基づいて、空気ブロワの動作を制御する制御装置を具備することから、燃料電池モジュールが停止しているときに、補機収納室内の温度または外気の温度が低い場合に、空気ブロワより燃料電池モジュール内に空気が供給され、その供給された空気は、燃料電池モジュールより排出されて排気流路を流通した後、流通口を介して前記補機収納室内に供給された前記燃料電池モジュール内の空気が、水供給装置の周囲に流通するための空気流通路を流れる。
【００１１】
それゆえ、燃料電池モジュールが停止しているときに、燃料電池モジュール内の温度が高い場合においては、空気ブロワにより供給された空気は、燃料電池モジュール内を流通する間に温められ、流通口を介して前記外装ケース内に供給された前記燃料電池モジュール内の温められた空気が、水供給装置の周囲に流通するための空気流通路を流れることから、効率よく水供給装置の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００１２】
また、本発明の燃料電池装置は、前記流通口が開いているときの前記開閉手段が、前記流通口が設けられている位置より排気口側の前記排気流路を閉塞することが好ましい。
【００１３】
このような燃料電池装置においては、流通口を開いているときの開閉手段が、流通口が設けられている位置より排気口側の排気流路を閉塞することから、燃料電池モジュールから排気され排気流路を流通する空気は、流通口を介して補機収納室内に流通することとなる。それにより、補機収納室内の温度を効率よく上昇させることができ、補機の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池装置は、前記空気ブロワにより供給される空気の温度を上昇させるための熱源と、前記燃料電池モジュール内の温度を測定するためのモジュール内温度センサとを備えるとともに、前記制御装置は、前記モジュール内温度センサにより測定される温度に基づいて、前記熱源の動作も制御することが好ましい。
【００１５】
このような燃料電池装置においては、制御装置が、燃料電池モジュールの内の温度を測定するためのモジュール内温度センサにより測定される温度に基づいて、空気ブロワにより供給される空気の温度を上昇させるための熱源の動作も制御することから、燃料電池モジュール内の温度が低い場合には、熱源により空気ブロワにより供給される空気を温めることができる。それにより、温められた空気を補機収納室内に供給することができ、補機の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに水を供給するための水供給装置と、前記外装ケース内を前記燃料電池モジュールが収納されるモジュール収納室と前記水供給装置が収納される補機収納室とに区画する仕切部材と、前記燃料電池モジュールに空気を供給するための空気ブロワと、前記補機収納室内または外気の温度を測定するための温度センサと、前記燃料電池モジュールが停止しているときに、前記温度センサにより測定される温度に基づいて、前記空気ブロワの動作を制御する制御装置と、前記燃料電池モジュール内の空気を前記外装ケースの外部に排気するためであって、前記燃料電池モジュール内の空気を前記補機収納室内に供給するための流通口を前記補機収納室内に有する排気流路と、前記流通口を介して前記補機収納室内に供給された前記燃料電池モジュール内の空気を前記水供給装置の周囲に流通させるための空気流通路とを備えるとともに、前記流通口を開閉するための開閉手段を備えることから、燃料電池モジュールが停止しているときに、前記外装ケース内に供給された前記燃料電池モジュール内の温められた空気が、水供給装置の周囲に流通するための空気流通路を流れることから、効率よく水供給装置の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示した構成図である。本発明の燃料電池装置は、図１においては発電を行なう発電ユニットに相当し、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管とあわせて、燃料電池システムが構成されている。
【００２０】
図１に示す燃料電池装置（システム）は、燃料電池セル１、天然ガスや灯油等の被改質ガスを供給する被改質ガス供給手段２、酸素含有ガス（空気）を燃料電池セル１に供給するための酸素含有ガス供給手段３、被改質ガスと水蒸気により水蒸気改質を行なう改質器４を具備している。なお改質器４は、水蒸気改質のほか、部分酸化改質、オートサーマル改質を行なうことも可能である。
【００２１】
また、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）においては、燃料電池セル１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換を行なう熱交換器１３、熱交換により生成された凝縮水を貯水する凝縮水タンク１９、熱交換器１３で生成された凝縮水を凝縮水タンク１９に回収（供給）するための凝縮水回収流路２１が設けられており、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水が改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水を処理するための凝縮水処理手段（図示せず）は、凝縮水回収流路２１、凝縮水タンク１９中、さらには凝縮水供給管２０に設けることができる。
【００２２】
一方、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理手段で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を純水に処理して改質器４に供給することが好ましく、図１においては外部から供給される水を純水に処理する手段として水処理装置を具備している。
【００２３】
ここで、水処理装置は、水を浄化するための活性炭フィルタ装置７、逆浸透膜装置８および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置９の各装置のうち、少なくともイオン交換樹脂装置９（好ましくは全ての装置）を具備する。そして、イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は水タンク１０に貯水される。なお、図１においては、水処理装置として、上記各装置全てを具備し、水道水等の外部から供給される水と凝縮水とを併用して用いる場合の例を示しており、凝縮水タンク１９と水タンク１０とが凝縮水供給管（タンク連結管）２０にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器４に供給する場合には、凝縮水タンク１９と改質器４とを水ポンプ１１を介して接続することも可能である。
【００２４】
また、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）においては、活性炭フィルタ装置７、逆浸透膜装置８、イオン交換樹脂装置９および水タンク１０をこの順で接続する水供給管５が設けられており、水供給管５には、水供給管５に供給される水量を調整するための給水弁６が設けられている。
【００２５】
なお、本発明においては、改質器４に水を供給するための水処理装置および凝縮水処理手段をあわせて、水供給装置Ｘとして表し、図１においては一点鎖線により囲って示している（なお、改質器４と水ポンプ１１を接続する水供給管５や、凝縮水回収流路２１も水供給装置Ｘに含まれるものとする。）。
【００２６】
さらに本発明の燃料電池装置は、燃料電池セル１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５のほか、制御装置１４が設けられており、循環ポンプ１６とあわせて発電ユニットが構成されている。なお、制御装置１４については後に詳述する。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる。また図示していないが、被改質ガス供給手段２と改質器４との間に、被改質ガスを加湿するための被改質ガス加湿器を設けることも可能である。なお、貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８を具備して構成されている。
【００２７】
続いて、図１に示した燃料電池システムの運転方法について説明する。燃料電池セル１の発電により生じた排ガス（排熱）は、主に燃料電池セル１の温度を高めるもしくは維持するために使用された後、燃料電池セル１より熱交換器１３に供給される。熱交換器１３においては、燃料電池セル１の発電により生じる排ガスと熱交換器１３内を通水（循環）する水（循環配管１７を流れる水）とで熱交換される。そして熱交換された水（湯水）は、循環配管１７を循環して貯湯タンク１８に貯湯される。
【００２８】
一方、熱交換により生成される凝縮水は、凝縮水回収流路２１を流れて凝縮水タンク１９に貯水される。凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水は、凝縮水タンク１９に備えられた凝縮水処理手段（図１においては図示せず）にて純水に処理された後、凝縮水供給管２０（タンク連結管２０ともいう）を流れて水タンク１０に供給される。水タンク１０に貯水された水は、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水のみを改質器４に供給する場合においては、凝縮水供給管２０を水ポンプ１１に接続すればよい。また、凝縮水処理手段としては、球状のイオン交換樹脂等を用いることができる。
【００２９】
改質器４においては、水ポンプ１１により供給された水と、被改質ガス供給手段２より供給される被改質ガス（原燃料ガス）とにより水蒸気改質を行なう。改質器４にて生成された改質ガス（水素含有ガス）は、燃料電池セル１に供給され、酸素含有ガス供給手段３より供給される酸素含有ガスと反応して燃料電池セル１の発電が行なわれる。そして、燃料電池セル１の発電で生じた電力は、パワーコンディショナ１２を通じて外部負荷に供給される。
【００３０】
一方、改質器４に対して外部より供給される水（水道水等）を供給する場合には、給水弁６が開放され、水供給管５を通して、外部から供給される水が活性炭フィルタ装置７に給水される。活性炭フィルタ装置７にて処理された水は、続いてＲＯ膜装置８に給水される。ＲＯ膜装置８にて処理された水は、続いてイオン交換樹脂装置９に供給・処理され純水が生成される。イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は、水タンク１０に供給され、凝縮水を改質器４に供給する場合と同様に、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。
【００３１】
ところで、このような各装置を外装ケース内に収納してなる燃料電池装置を寒冷地にて使用する場合において、水供給装置Ｘの凍結を抑制（防止）するために、ヒーターを設けることが知られているが、その場合、負荷に供給できる電力が低減する、ヒーターを設ける工程数が増加する、輸送の衝撃等によりヒーターが剥がれると凍結を抑制（防止）することが難しくなるといった問題が生じるおそれがある。
【００３２】
一方、ヒーターを設けない場合においては、燃料電池装置のメンテナンス時に燃料電池セル１を収納してなる燃料電池モジュールを停止する場合があり、燃料電池モジュールが停止しているときに水供給装置Ｘを構成する各装置が凍結するおそれがある。
【００３３】
図２および図３は、それぞれ本発明の燃料電池装置の参考例を概略的に示す側面図であり、外装ケース２３を構成する側面部を取り外して、外装ケース２３の内部が見えるようにして示している。なお、以降の図において同一の構成については、同一の番号を付与するものとする。
【００３４】
図２および図３において、燃料電池装置２２は、外装ケース２３内に仕切部材２４を有し、仕切部材２４の上部に、複数の燃料電池セル１を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール２５（以下、モジュール２５という場合がある。）が配置された燃料電池モジュール収納室２６（以下、モジュール収納室という場合がある。）が形成されている。また、仕切部材２４の下部にはモジュール２５を動作するにあたり必要な補機類（図１においては、後述する水供給装置Ｘと、モジュール２５に酸素含有ガス（空気）を供給するための空気ブロワ３４と、熱交換器３５とを示している。）を収納するための補機収納室２７が形成されている。なお、本発明において補機類とは、モジュール２５を動作するにあたり使用される装置や配管等であって、補機収納室内に収納されるものを意味するものとする。また、仕切部材２４はモジュール収納室２６と補機収納室２７とを区画していればよく、モジュール収納室２６と補機収納室２７とが隙間を有して区画されていてもよい。
【００３５】
また、例えば外装ケース２３を仕切部材２４により左右に区画するとともに、一方がモジュール２５を収納するモジュール収納室２６、他方が補機類を収納する補機収納室２７とした燃料電池装置２２とすることもできる。
【００３６】
なお、図１に示したような仕切部材２４を用いて、外装ケース２３を上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置２２をコンパクトな形状とすることができる。
【００３７】
ここで、本発明の燃料電池装置２２において使用するモジュール２５について説明する。モジュール２５は、収納容器内に、例えば、内部をガスが流通するガス流路を有する柱状の燃料電池セル１を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル１間に集電部材を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル１の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材によってマニホールドに固定してなるセルスタックと、燃料電池セル１の上方に配置され、燃料電池セル１に水素含有ガスを供給するための改質器４とを収納して構成される（図示せず）。
【００３８】
ここで、セルスタックを構成する燃料電池セル１としては、各種燃料電池セルが知られているが、燃料電池装置２２を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池セル１とすることができる。それにより、燃料電池セル１のほか、燃料電池セル１の動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置２２を小型化することができる。あわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。
【００３９】
なお、燃料電池セル１の形状としては各種形状の燃料電池セルを用いることができるが、効率よく燃料電池セル１の発電を行なう上で、中空平板型の燃料電池セル１とすることができる。このような中空平板型の燃料電池セル１としては、内側に燃料極層が、外側に酸素極層が形成された燃料極支持タイプの中空平板型燃料電池セル１を用いることができる。
【００４０】
図２および図３においては補機収納室２７内に補機収納室２７の温度を測定するための温度センサ３２を具備している（以下、補機収納室温度センサという場合がある。）
ここで、燃料電池装置２２のメンテナンス時に、モジュール２５等の稼動を停止する場合があり、特に寒冷地に設置された燃料電池装置２２（モジュール２５）が停止しているときに、補機収納室２７内の温度や外気の温度が低くなり、水供給装置Ｘが凍結するおそれがある。
【００４１】
そこで、補機収納室２７内には、補機収納室２７内の温度が低下した場合にモジュール２５に空気を供給するための空気ブロワ３４を動作させる制御装置３３が設けられている。
【００４２】
具体的には、補機収納室温度センサ３２が測定した温度情報が制御装置３３に伝送され、制御装置３３は、補機収納室温度センサ３２が検知した温度情報に基づいて、空気ブロワ３４をモジュール２５内に空気を供給するように制御する。
【００４３】
それにより、燃料電池装置２２（モジュール２５）が停止しているときに、モジュール２５内の温度が高い場合においては、空気ブロワ３４を稼動してモジュール２５内に空気を供給する。そして空気ブロワ３４により供給された空気はモジュール２５内を流通する間に温められ、その温められた空気が、モジュール２５と、補機収納室２７を構成する外装ケースに設けられた排気口２８とを接続する排気流路２９を流通する。続いて排気流路２９を流れた空気は、排気流路２９に設けられた開閉手段３０により開かれた流通口３１から補機収納室２７内に供給される。なお、図２および図３においては、排気流路２９の途中に熱交換器３５が配置されており、図２は開閉手段３０が流通口３１を開いていない状態を示しており、図３は開閉手段３０が流通口３１を開いている状態を示している。
【００４４】
それにより、補機収納室２７内の温度が上昇し、水供給装置Ｘの凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００４５】
ここで、開閉手段３０としては、排気流路２９に設けられた流通口３１を開閉できるものであれば特に制限はなく、例えば電動ダンパーのほか、電動で動く蓋のような部材であってもかまわない。なお、図２および図３においては、開閉手段３０として電動ダンパーを用いた例を示しており、以下の図においても同様である。
【００４６】
また、開閉手段３０の制御としては、補機収納室温度センサ３２が測定した温度に基づいて、空気ブロワ３４の制御と同時に流通口３１を開くように制御することができるほか、例えばモジュール２５を停止すると同時に流通口３１を開くように制御することもできる。
【００４７】
具体的には、空気ブロワ３４の制御と同時に流通口３１を開く場合においては、補機収納室温度センサ３２が測定した温度情報が制御装置３３に伝送される。制御装置３３は、伝送された温度情報に基づいて、空気ブロワ３４を稼動する信号を空気ブロワ３４に伝送するとともに、流通口３１を開く信号を開閉手段３０に伝送する。それにより、開閉手段３０の動作を制御することができ、補機収納室２７内の温度を上昇させることができ、補機（水供給装置Ｘ）の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００４８】
一方、補機収納室２７内の温度が上昇した場合においては、補機収納室２７に収納された補機が故障や異常を生じるおそれや、劣化が早まるおそれがある。それゆえ、補機収納室２７内の温度は、水供給装置Ｘが凍結することを抑制（防止）できるとともに、補機が故障や異常を生じない、もしくは補機の劣化に影響を与えない温度範囲となるように制御することが好ましい。
【００４９】
そこで、補機収納室温度センサ３２により測定される温度が所定の温度以上となった場合には、制御装置３３は空気ブロワ３４を停止するように制御することが好ましい。
【００５０】
ここで、制御装置３３は、空気ブロワ３４を停止した後しばらくの間は、モジュール２５内や排気流路２９を温められた空気が流通していることから、空気ブロワ３４を停止すると同時に流通口３１を閉じるように開閉手段３０の制御を行なうことが好ましい。それにより、補機が故障や異常を生じることを抑制できる。
【００５１】
なお、空気ブロワ３４をあらかじめ補機収納室２７内に収納された補機が故障や異常を生じる温度となる前に停止する制御を行なう場合には、空気ブロワ３４を停止する制御を行なった後に、流通口３１を閉じるよう開閉手段３０を制御することができる。なお、補機の故障や異常に特に問題がない場合においては、燃料電池装置２２の起動時に流通口３１を閉じるように開閉手段３０を制御することもできる。
【００５２】
すなわち、制御装置３３は、補機収納室２７内の温度が所定の温度以下となった場合には、空気ブロワ３４を稼動してモジュール２５内に空気を供給する制御を行い（あわせて、流通口３１を開くように開閉手段３０を制御することもできる。）、補機収納室２７内が所定の温度以上となった場合には、空気ブロワ３４を停止する制御を行なう（あわせて、流通口３１を閉じるように開閉手段３０を制御することもできる。）ことが好ましい。
【００５３】
具体的には、例えば、制御装置３３は、補機収納室２７内の温度が５℃以下となった場合には、空気ブロワ３４を稼動してモジュール２５内に空気を供給するように制御することが好ましい（あわせて、流通口３１を開くように開閉手段３０を制御することもできる）。一方、補機収納室２７内の温度が３０℃以上となった場合には、制御装置３３は、空気ブロワ３４を停止する制御を行なう（あわせて、流通口３１を閉じるように開閉手段３０を制御することもできる。）ことが好ましい。それにより、補機が故障することや、劣化が早くなることを抑制（防止）することができる。
【００５４】
ところで、水供給装置Ｘの凍結を効率よく抑制もしくは防止するにあたり、補機収納室２７内の温度に基づいて流通口３１を開く場合において、空気ブロワ３４により供給される空気（排気流路２９を流通する空気）のすべてが補機収納室２７内に供給されることが好ましい。
【００５５】
それゆえ、開閉手段３０が流通口３１を開くように動作する場合に、排気流路２９のうち流通口３１が設けられている位置より排気口２８側の排気流路２９を閉塞することが好ましく、図３においてはそのような状態を示している。
【００５６】
具体的には、例えば、開閉手段３０として上下に稼動する電動ダンパーを用いる場合には、開閉手段３０を上方向に稼動させ、流通口３１を開くとともに、排気流路２９のうち流通口３１が設けられている位置より排気口２８側の排気流路２９を閉塞することが好ましい。
【００５７】
それにより、空気ブロワ３４により供給される空気（排気流路２９を流通する空気）のすべてが、流通口３１を介して補機収納室２７内に供給されることとなる。したがって、補機収納室２７内の温度を効率よく上昇させることができ、水供給装置Ｘ等の凍結を効率よく抑制するもしくは防止することができる。
【００５８】
図４は、外気の温度を測定するための外気温センサ３６を具備する燃料電池装置を概略的に示す側面図であり、外装ケース２３を構成する側面部を取り外して、外装ケース２３の内部が見えるようにして示している。
【００５９】
水供給装置Ｘ等の補機の凍結を抑制するにあたり、外気の温度に基づいて空気ブロワ３４や開閉手段３０を制御することもできる。なお、制御装置３３における制御方法としては、上述した補機収納室２７内の温度に基づいて制御する場合と同様である。
【００６０】
すなわち、外気温センサ３６が測定した温度情報が制御装置３３に伝送され、制御装置３３は、外気温センサ３６が検知した温度情報に基づいて、空気ブロワ３４をモジュール２５内に空気を供給するように制御する。
【００６１】
それにより、補機収納室２７内の温度が上昇し、水供給装置Ｘの凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００６２】
また、開閉手段３０の制御としては、外気温センサ３６が測定した温度に基づいて、空気ブロワ３４の制御と同時に流通口３１を開くように制御することができるほか、例えばモジュール２５を停止すると同時に流通口３１を開くように制御することもできる。
【００６３】
具体的には、空気ブロワ３４の制御と同時に流通口３１を開く場合においては、外気温センサ３２が測定した温度情報が制御装置３３に伝送される。制御装置３３は、伝送された温度情報に基づいて、空気ブロワ３４を稼動する信号を空気ブロワ３４に伝送するとともに、流通口３１を開く信号を開閉手段３０に伝送する。それにより、開閉手段３０の動作を制御することができ、補機収納室２７内の温度を上昇させることができ、補機（水供給装置Ｘ）の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００６４】
一方、外気温センサ３６により測定される温度が所定の温度以上となった場合には、制御装置３３は空気ブロワ３４を停止するように制御することが好ましい。
【００６５】
ここで、空気ブロワ３４を停止するように制御するにあたり、空気ブロワ３４を停止すると同時に流通口３１を閉じるように開閉手段３０の制御を行なうほか、空気ブロワ３４を停止する制御を行なった後に、流通口３１を閉じるよう開閉手段３０を制御することができる。なお、補機の故障や異常に特に問題がない場合においては、燃料電池装置２２の起動時に流通口３１を閉じるように開閉手段３０を制御することもできる。
【００６６】
具体的には、例えば、制御装置３３は、外気の温度が５℃以下となった場合には、空気ブロワ３４を稼動してモジュール２５内に空気を供給するように制御することが好ましい（あわせて、流通口３１を開くように開閉手段３０を制御することもできる）。一方、外気温が２０℃以上となった場合には、制御装置３３は、空気ブロワ３４を停止する制御を行なう（あわせて、流通口３１を閉じるように開閉手段３０を制御することもできる。）ことが好ましい。それにより、補機が故障することや、劣化が早くなることを抑制（防止）することができる。
【００６７】
図５は、モジュール２５内に、空気ブロワ３４により供給される空気の温度を上昇させるための熱源３７と、モジュール２５内の温度を測定するためのモジュール内温度センサ３８とを備える燃料電池装置２２の一例を概略的に示す側面図であり、外装ケース２３を構成する側面部を取り外して、外装ケース２３の内部が見えるようにして示している。
【００６８】
モジュール２５が停止しているときに、空気ブロワ３４により供給される空気の温度が低い場合や、モジュール２５等が長時間停止している場合において、モジュール２５内の温度が低下することが想定される。この場合に、モジュール２５より排気される空気（排気流路２９を流通する空気）の温度も低くなることから、補機収納室２７内の温度が効率よく上昇せず、水供給装置Ｘ等の補機が凍結するおそれがある。
【００６９】
ここで、図５に示した燃料電池装置２２においては、モジュール２５内に、空気ブロワ３４により供給される空気の温度を上昇させるための熱源３７を設けていることから、制御装置３３が、モジュール内温度センサ３８により測定されたモジュール２５内の温度に基づいて熱源３７の動作も制御することにより、補機収納室３７内に供給する空気の温度を上昇させることができる。
【００７０】
それにより、熱源３７により温められた空気を補機収納室２７内に供給することができることから、水供給装置Ｘ等の補機の凍結を抑制するもしくは防止することができる。
【００７１】
一方、モジュール２５内の温度が上昇した場合においては、発電効率の向上のために熱源３７を停止するように制御することが好ましい。それにより、燃料電池装置２２の発電効率が低下することを抑制することができる。
【００７２】
具体的には、例えば、制御装置３３は、モジュール２５内の温度が５℃以下となった場合には、熱源３７を稼動する制御も行なうことが好ましい。一方、制御装置３３は、モジュール２５内の温度が３０℃以上となった場合には、熱源３７を停止する制御を行なうことが好ましい。それにより、補機の凍結を抑制することができるとともに、燃料電池装置２２の発電効率が低下することを抑制することができる。
【００７３】
なお、熱源３７としては、例えば燃料電池セル１より排出される余剰の燃料ガスと空気とを燃焼させるために用いられる着火用ヒーターを兼用することができ、またそれ以外にバーナー等を用いることもできる。
【００７４】
また熱源３７は、モジュール２５内のほか、排気流路２９のうちモジュール２５から流通口３１までの間や、空気ブロワ３４からモジュール２５までの間など適宜設けることができる。
【００７５】
図６は、補機収納室２７内に収納された水供給装置Ｘの周囲に、空気流通路形成部材３９を配置して、流通口３１を介して補機収納室２７内に供給される空気が水供給装置Ｘの周囲を流通するための空気流通路を形成している本発明の燃料電池装置の一例を示している。
【００７６】
すなわち、空気流通路形成部材３９と外装ケース２３とにより、水供給装置Ｘを取り囲むように空気流通路を形成する。それにより、流通口３１を介して補機収納室２７内に供給される温められた空気は、水供給装置Ｘの周囲を効率よく流通することとなり、水供給装置Ｘが凍結することを効率よく抑制（防止）できる。
【００７７】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００７８】
例えば、補機収納室温度センサ３２が測定する補機収納室２７内の温度が３０℃以上の場合、もしくは外気温センサ３６が測定する外気の温度が２０℃以上の場合に、開閉手段３０を閉じる制御を行なう例を示したが、補機類の劣化に影響を及ぼすことをさらに避けるべく、補機収納室２７内の温度や外気温が１０℃以上となった場合に、開閉手段３０を閉じる制御を行なうこともできる。
【００７９】
また、流通口３１に、排気流路２９を流れる空気を補機収納室２７内に強制的に流通させるべく、ファン等を設けることもできる。この場合、制御装置３３は、補機収納室温度センサ３２や外気温センサ３６の温度情報に基づき、ファン等を制御することが好ましく、例えば、上述したような温度範囲においてファン等の動作を制御することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】燃料電池システムの構成の実施例を示す構成図である。
【図２】開閉手段が流通口３１を閉じている状態を示す、本発明の燃料電池装置の参考例を示す側面図である。
【図３】開閉手段が流通口３１を開いている状態を示す、本発明の燃料電池装置の参考例を示す側面図である。
【図４】外気温センサを具備する本発明の燃料電池装置の他の参考例を概略的に示す側面図である。
【図５】モジュール内に、熱源およびモジュール内温度センサを具備する具備する本発明の燃料電池装置のさらに他の参考例を概略的に示す側面図である。
【図６】水供給装置の周囲に空気流通路を設けた本発明の燃料電池装置の一例を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００８１】
２３：外装ケース
２４：仕切部材
２５：燃料電池モジュール
２６：モジュール収納室
２７：補機収納室
２８：排気口
２９：排気流路
３０：開閉手段
３１：流通口
３２：補機収納室温度センサ
３３：制御装置
３４：空気ブロワ
３６：外気温センサ
３７：熱源
３８：モジュール内温度センサ
３９：空気流通路形成部材
【図１】
0005388463.tif 000002
【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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