(57)【要約】【課題】オフガス冷却系統に空冷式ラジエータを備えた燃料電池システムにおいて、ラジエータの入口側の冷却液温度や外気温度を考慮して、ラジエータのファンを制御する。【解決手段】燃料電池のオフガスとその冷却液とを熱交換するオフガス熱交換器４と、このオフガス熱交換器４への冷却液とファン１９による通風とを熱交換するラジエータ１６と、このラジエータ１６の入口側の冷却液温度と外気温度とに基づいて、ファン１９の発停を切り替える制御手段とを備える。具体的には、入口温度センサ２３の検出温度が、オフガスの露点温度よりも高く、且つ外気温度センサ２４の検出温度よりも高い場合に、ファン１９を作動させる。また、入口温度センサ２３の検出温度が、オフガスの露点温度よりも低く、且つ外気温度センサ２４の検出温度よりも低い場合に、ファン１９を作動させて外気からも熱回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のオフガスとその冷却液とを熱交換するオフガス熱交換器と、
このオフガス熱交換器への冷却液とファンによる通風とを熱交換するラジエータと、
このラジエータの入口側の冷却液温度と外気温度とに基づいて、前記ファンの発停を切り替える制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも高く、且つ外気温度よりも高い場合に、前記ファンを作動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ファンの作動中、前記ラジエータの出口側の冷却液温度が冷却目標温度になるように、前記ファンによる通風量を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも低く、且つ外気温度よりも低い場合に、前記ファンを作動させる
ことを特徴とする請求項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】
前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも低く、且つ外気温度よりも所定以上低い場合に、前記ファンを作動させる
ことを特徴とする請求項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】
前記オフガス熱交換器で加熱された冷却液で被加熱対象を加熱する加熱用熱交換器を備えるか、冷却液の貯留タンクを備え、
前記加熱用熱交換器と前記オフガス熱交換器との間で冷却液を循環させるか、前記貯留タンク内の冷却液を前記オフガス熱交換器との間で循環させ、
前記オフガス熱交換器の出口側の冷却液温度を加熱目標温度に維持するように、冷却液の循環流量を制御する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項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、オフガスの冷却系統に空冷式のラジエータを備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１の図５に示されるように、排ガス冷却器（１０）において、燃料電池のオフガス（排ガス）を冷却し、オフガス中の水分を凝縮させてその凝縮水を燃料電池へ戻すことで、外部からの補給水なしで運転できる水自立可能な燃料電池システムが知られている。このシステムでは、オフガスの冷却のために、排ガス冷却器（１０）において、下部の貯留水が、循環ポンプ（１２）により、上部から散水されて戻される。その際、循環ポンプ（１２）による循環水は、回収水冷却器（１１）において空冷される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５９３９４８号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、排ガス冷却器（１０）において、オフガスと循環冷却水（オフガスからの凝縮回収水）とが熱交換され、オフガスが冷却される一方、循環冷却水は加熱される。一方、回収水冷却器（１１）において、ファンによる通風で、循環冷却水が冷却される。その際、回収水温度検出器（１３）に基づき、回収水冷却器（１１）のファンが制御される。
【０００５】
この場合、排ガス冷却器（１０）から回収水冷却器（１１）への循環冷却水の水温は、成り行きになる。また、回収水冷却器（１１）の入口側の水温は監視されておらず、この入口側水温と、オフガスの露点温度との関係や、外気温度との関係も考慮されていない。つまり、循環冷却水について、オフガスの露点温度との関係で、ファンを作動させて冷却する必要があるのか、あるいは外気温度との関係で、ファンを作動させて冷却することができるのかについて、考慮されていない。
【０００６】
また、従来技術では、循環冷却水の熱は、回収水冷却器（１１）において大気へ放出され、利用されていない。仮に、回収水冷却器（１１）を被加熱対象（たとえば貯留タンク内の貯留水）との熱交換器に変更して、オフガスからの回収熱を被加熱対象の加熱に用いるとしても、その場合、オフガスの冷却を如何に安定して図るかについて課題がある。
【０００７】
しかも、回収水冷却器（１１）では、ファンによる通風で循環冷却水を冷却することだけが意図されており、外気からの昇温は意図されていない。前記被加熱対象の加熱を図る際には、状況に応じて、外気からも熱回収できれば好適である。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、オフガスの冷却系統に空冷式のラジエータを備えた燃料電池システムにおいて、ラジエータの入口側の冷却液温度や外気温度を考慮して、ラジエータのファンを制御可能とすることにある。また、オフガスから熱回収して被加熱対象を加熱する場合において、状況に応じて外気からも熱回収可能な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】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、燃料電池のオフガスとその冷却液とを熱交換するオフガス熱交換器と、このオフガス熱交換器への冷却液とファンによる通風とを熱交換するラジエータと、このラジエータの入口側の冷却液温度と外気温度とに基づいて、前記ファンの発停を切り替える制御手段とを備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、オフガスの冷却液とファンによる通風とを熱交換するラジエータを備えた燃料電池システムにおいて、ラジエータの入口側の冷却液温度と外気温度とに基づいて、ファンの発停を切り替えることができる。たとえば、ラジエータの入口側の冷却液温度に基づき、オフガスの露点温度との関係で、オフガス熱交換器におけるオフガスの凝縮の可否が分かるので、ファンの作動の有無（ラジエータにおける冷却の要否）を切り替えることができる。また、ラジエータの入口側の冷却液温度に基づき、外気温度との関係で、ラジエータにおける冷却（または加熱）の可否が分かるので、ファンの作動の有無を切り替えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも高く、且つ外気温度よりも高い場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ラジエータの入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも高く、そのままではオフガス中の水分を凝縮できない場合には、ラジエータのファンを作動させて冷却液の冷却を図ることができる。その際、ラジエータの入口側の冷却液温度が外気温度よりも高く、外気で冷却液を冷却できる場合に、ファンを作動させることになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記ファンの作動中、前記ラジエータの出口側の冷却液温度が冷却目標温度になるように、前記ファンによる通風量を制御することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムである。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ラジエータの通風量の制御により、オフガス熱交換器への冷却液の温度を、冷却目標温度に維持することができる。これにより、オフガス熱交換器において、オフガスを露点温度以下に確実に冷却して、安定した水自立を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも低く、且つ外気温度よりも低い場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。
【００１６】
ラジエータの入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも低く、そのままでもオフガス中の水分を凝縮できる場合には、本来、ラジエータのファンを作動させる必要はない。但し、オフガスから熱回収して被加熱対象を加熱する場合（つまりオフガス熱交換器で加熱された冷却液の熱を利用する場合）、ラジエータにおいて冷却液を予熱できれば効率がよい。請求項４に記載の発明によれば、ラジエータの入口側の冷却液温度が外気温度よりも低い場合、ファンを作動させて、外気で冷却液を加熱することができる。これにより、ラジエータにおける結露も抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記ラジエータの入口側の冷却液温度が、オフガスの露点温度よりも低く、且つ外気温度よりも所定以上低い場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。
【００１８】
ラジエータの入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも低く、そのままでもオフガス中の水分を凝縮できる場合には、本来、ラジエータのファンを作動させる必要はない。但し、オフガスから熱回収して被加熱対象を加熱する場合（つまりオフガス熱交換器で加熱された冷却液の熱を利用する場合）、ラジエータにおいて冷却液を予熱できれば効率がよい。請求項５に記載の発明によれば、ラジエータの入口側の冷却液温度が外気温度よりも低い場合、ファンを作動させて、外気で冷却液を加熱することができる。しかも、ラジエータの入口側の冷却液温度が外気温度よりも所定以上低い場合に、ファンを作動させるので、ファン作動時には確実に冷却液を加熱することができる。その他、ラジエータにおける結露も抑制することができる。
【００１９】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記オフガス熱交換器で加熱された冷却液で被加熱対象を加熱する加熱用熱交換器を備えるか、冷却液の貯留タンクを備え、前記加熱用熱交換器と前記オフガス熱交換器との間で冷却液を循環させるか、前記貯留タンク内の冷却液を前記オフガス熱交換器との間で循環させ、前記オフガス熱交換器の出口側の冷却液温度を加熱目標温度に維持するように、冷却液の循環流量を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、加熱用熱交換器とオフガス熱交換器との間で冷却液を循環させる場合、オフガス熱交換器で加熱された冷却液で、加熱用熱交換器において、被加熱対象を加熱することができる。あるいは、貯留タンク内の冷却液をオフガス熱交換器との間で循環させる場合、貯留タンク内の貯留液の昇温を図ることができる。いずれの場合も、冷却液の循環流量の制御により、オフガス熱交換器の出口側の冷却液温度を加熱目標温度に維持して、加熱用熱交換器または貯留タンク内を所望に加熱することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、オフガスの冷却系統に空冷式のラジエータを備えた燃料電池システムにおいて、ラジエータの入口側の冷却液温度や外気温度を考慮して、ラジエータのファンを制御可能である。また、オフガスから熱回収して被加熱対象を加熱する場合において、状況に応じて外気からも熱回収可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例の燃料電池システムを示す概略図である。
【図２】図１の燃料電池システムのラジエータファンの制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の燃料電池システム１を示す概略図である。
【００２４】
本実施例の燃料電池システム１は、燃料電池２のオフガスを冷却液で冷却すると共に、オフガスとの熱交換により加熱された冷却液で被加熱対象を加熱するシステムである。被加熱対象は、特に問わないが、本実施例では、貯留タンク３内の貯留水である。
【００２５】
さらに詳細に説明すると、本実施例の燃料電池システム１は、燃料電池２（より具体的には後述する燃料電池本体７）のオフガスとその冷却液とを熱交換するオフガス熱交換器４と、このオフガス熱交換器４で加熱された冷却液で貯留タンク３内の貯留水を加熱する加熱用熱交換器５と、オフガス熱交換器４と加熱用熱交換器５との間で冷却液を循環させる循環回路６とを、主要部として備える。循環回路６を循環する冷却液は、ここでは水であるが、その他の液体（たとえばエチレングリコールなどの不凍液）であってもよい。
【００２６】
まず、燃料電池２について説明すると、燃料電池２は、燃料電池本体７を備え、この燃料電池本体７は、図示しないが改質器やセルスタックなどを備える。燃料電池本体７には、原燃料（都市ガス）Ｇ、空気Ａ、および水（改質水）Ｗが供給される。そして、周知のとおり、原燃料（メタンガスを主成分とする都市ガス）と水（水蒸気）とを改質器において水蒸気改質反応させることにより水素を生成し、その水素と空気中の酸素とをセルスタックにおいて化学反応させて発電する。発電した電気は、インバータで交流電流に変換され、各種の電気機器へ供給される。なお、燃料電池本体７の種類は、特に問わない。本実施例では、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）が用いられるが、たとえば固体高分子形（ＰＥＦＣ）などを用いてもよい。
【００２７】
燃料電池２における発電時、セルスタックや改質器からはオフガスが排出される。このオフガスは、比較的高温であるため、その冷却と熱回収のために、オフガス熱交換器４、加熱用熱交換器５および循環回路６が設けられる。以下、各構成について説明する。
【００２８】
オフガス熱交換器４は、燃料電池本体７からのオフガスとその冷却液とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。そのために、オフガス熱交換器４には、燃料電池本体７からオフガス路８を介してオフガスが通されると共に、循環回路６の循環液がオフガスの冷却液として通される。これにより、オフガス熱交換器４において、オフガスは循環冷却液により冷却され、オフガス中の水分（水蒸気）の凝縮が図られる。一方、循環回路６の循環冷却液は、オフガス熱交換器４において、オフガスと熱交換することで加熱される。
【００２９】
オフガス熱交換器４からのオフガスの出口側には、セパレータタンク９が設けられており、オフガス熱交換器４に通されたオフガスの気液分離が図られる。そして、気体は、外部へ排出され、凝縮水は、燃料電池本体７への給水として、供給ポンプ１０を介して燃料電池本体７へ再供給可能とされる。
【００３０】
加熱用熱交換器５は、貯留タンク３内に配置され、貯留タンク３内の貯留水とオフガス熱交換器４からの循環冷却液とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器（たとえば伝熱コイル）である。これにより、加熱用熱交換器５において、貯留タンク３内の貯留水が加熱される一方、循環回路６の循環冷却液は冷却される。
【００３１】
貯留タンク３には、給水路１１と温水路１２とが接続されている。給水路１１は、貯留タンク３の下部に接続され、温水路１２は、貯留タンク３の上部に接続されるのが好ましい。本実施例では、貯留タンク３への給水路１１には給水ポンプ１３が設けられ、貯留タンク３からの温水路１２には加熱装置１４が設けられる。給水ポンプ１３を作動させることで、貯留タンク３へ給水することができ、加熱装置１４を作動させることで、貯留タンク３からの温水を加熱することができる。
【００３２】
加熱装置１４は、その構成を特に問わないが、たとえば、ガスバーナ、油バーナ、電気ヒータまたは蒸気ヒータから構成される。加熱装置１４は、その出口側水温を設定温度に維持するように熱出力が制御される。従って、貯留タンク３からの温水を設定温度に維持して、ユースポイントへ供給することができる。
【００３３】
貯留タンク３は、本実施例では、密閉型タンク（つまり大気開放されないタンク）とされる。この場合、貯留タンク３内は水で満たされ、給水ポンプ１３の作動により、貯留タンク３から温水路１２へ出湯しつつ、その出湯分の水を給水路１１から貯留タンク３へ供給することができる。すなわち、温水路１２の先に設けたユースポイントにて外部へ出湯される際、その出湯分と対応した量の水が給水路１１から貯留タンク３へ供給される。
【００３４】
但し、貯留タンク３は、場合により開放型タンク（つまり大気開放されたタンク）とされてもよい。その場合、貯留タンク３への給水は、貯留タンク３内の水位に基づき給水ポンプ１３を制御すればよいし、貯留タンク３から温水路１２への出湯は、温水路１２に設けた送水ポンプを制御すればよい。
【００３５】
循環回路６は、オフガス熱交換器４と加熱用熱交換器５との間で、冷却液を循環させる。具体的には、加熱用熱交換器５からオフガス熱交換器４へは、冷却液送り路６ａを介して冷却液が供給され、オフガス熱交換器４から加熱用熱交換器５へは、冷却液戻し路６ｂを介して冷却液が戻される。そして、冷却液送り路６ａ（または冷却液戻し路６ｂ）に設けた循環ポンプ１５を作動させることで、加熱用熱交換器５とオフガス熱交換器４との間で冷却液を循環させることができる。なお、前述したとおり、オフガス熱交換器４は、燃料電池２のオフガスと循環回路６の循環冷却液との熱交換器であり、加熱用熱交換器５は、循環回路６の循環冷却液と貯留タンク３内の貯留水との熱交換器である。
【００３６】
本実施例では、冷却液送り路６ａには、加熱用熱交換器５からオフガス熱交換器４へ向けて順に、ラジエータ１６、循環ポンプ１５、逆止弁１７およびフロースイッチ１８が設けられる。循環ポンプ１５の作動中、フロースイッチ１８の検出信号に基づき、循環回路６内の冷却液の循環の有無を監視することができる。これにより、循環回路６（特に各熱交換器４，５）の詰まりを検知することができる。すなわち、循環ポンプ１５を作動させているのに、フロースイッチ１８により実際の循環が検知されない場合、異常がある旨把握して各種処理（報知やシステム停止など）をすることができる。なお、循環ポンプ１５およびフロースイッチ１８は、本実施例では冷却液送り路６ａに設けられているが、場合により冷却液戻し路６ｂに設けられてもよい。
【００３７】
ラジエータ１６は、オフガス熱交換器４への冷却液とファン１９による通風との熱交換器である。所望時にラジエータ１６のファン１９を作動させることで、オフガス熱交換器４へ供給する冷却液を、外気で冷却（または場合により加熱）することができる。オフガス熱交換器４への冷却液温度をオフガスの露点温度以下にすることで、オフガス熱交換器４においてオフガス中の水分を凝縮させ、燃料電池２の水自立を図ることができる。
【００３８】
ラジエータ１６は、通風量を調整可能とされる。本実施例では、ファン１９のモータの駆動周波数ひいては回転数をインバータで制御することで、ラジエータ１６の通風量を調整可能とされる。
【００３９】
さらに、循環回路６には、冷却液の循環流量調整手段を設けるのが好ましい。本実施例では、循環流量調整手段として、流量調整弁２１が、オフガス熱交換器４から加熱用熱交換器５への冷却液戻し路６ｂに設けられる。循環ポンプ１５の作動中、流量調整弁２１の開度を調整することで、循環回路６内の循環流量を調整することができる。なお、流量調整弁２１は、本実施例では、オフガス熱交換器４から加熱用熱交換器５への冷却液戻し路６ｂに設けられるが、場合により、加熱用熱交換器５からオフガス熱交換器４への冷却液送り路６ａに設けられてもよい。また、循環流量調整手段は、循環ポンプ１５の駆動周波数ひいては回転数を変更するためのインバータから構成されてもよい。つまり、流量調整弁２１の設置と制御に替えて、循環ポンプ１５をインバータ制御することで、循環回路６内の循環流量を調整してもよい。
【００４０】
冷却液送り路６ａには、ラジエータ１６の入口側に入口温度センサ２３が設けられる一方、ラジエータ１６の出口側に出口温度センサ２０が設けられる。入口温度センサ２３は、加熱用熱交換器５からラジエータ１６へ供給される冷却液の温度を検出し、出口温度センサ２０は、ラジエータ１６からオフガス熱交換器４へ供給される冷却液の温度を検出する。
【００４１】
さらに、燃料電池システム１には、外気温度を検出可能に、外気温度センサ２４が設けられる。外気温度センサ２４は、好ましくは、ラジエータ１６へ供給される外気の温度を検出する。その他、燃料電池システム１には、冷却液戻し路６ｂに、出力温度センサ２２が設けられる。出力温度センサ２２は、オフガス熱交換器４の出口側において、冷却液の温度を検出する。
【００４２】
次に、本実施例の燃料電池システム１の制御（運転方法）について説明する。以下に説明する一連の制御は、図示しない制御器を用いて自動でなされる。制御器は、特に、ラジエータ１６のファン１９や流量調整弁２１の他、各種温度センサ２０，２２〜２４などに接続されており、ファン１９の発停などを制御する。
【００４３】
まず、燃料電池２の稼働に伴い、循環ポンプ１５を作動させる。これにより、オフガス熱交換器４と加熱用熱交換器５との間で冷却液が循環される。オフガス熱交換器４において、燃料電池本体７からのオフガスが冷却される一方、加熱用熱交換器５への冷却液が加熱される。加熱用熱交換器５において、オフガス熱交換器４からの冷却液で、貯留タンク３内の貯留水が加熱される。そして、貯留タンク３内の貯留水は、ユースポイントへ適宜出湯可能とされる。
【００４４】
循環ポンプ１５の作動中、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度を入口温度センサ２３で監視すると共に、外気温度を外気温度センサ２４で監視する。そして、これら温度センサ２３，２４の検出温度に基づき、ラジエータ１６のファン１９の発停を切り替える。
【００４５】
図２は、本実施例の燃料電池システム１におけるラジエータ１６のファン１９の制御例を示すフローチャートである。ラジエータ１６の入口側の冷却液温度（入口温度センサ２３の検出温度）と、外気温度（外気温度センサ２４の検出温度）とに基づいて、ファン１９を作動させて、以下の「冷却液の放熱制御」または「冷却液の予熱制御」を行うか、ファンを停止させる。
【００４６】
≪冷却液の放熱制御≫
次の条件を全て満足する場合、ラジエータ１６のファン１９を作動させる（Ｓ１→Ｓ１ａ→Ｓ２→Ｓ３）。
（ａ１）入口温度センサ２３の検出温度＞オフガスの露点温度
（ａ２）入口温度センサ２３の検出温度＞外気温度センサ２４の検出温度
【００４７】
すなわち、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が、設定温度（オフガスの露点温度に対応する温度であり、たとえば４０℃）よりも高く（Ｓ１，Ｓ１ａ）、且つ、外気温度よりも高い場合（Ｓ２）、ラジエータ１６のファン１９を作動させる（Ｓ３）。
【００４８】
ラジエータ１６の入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも高い場合、そのままではオフガス熱交換器４においてオフガス中の水分を凝縮できないので、ラジエータ１６における冷却が必要となる。但し、ラジエータ１６における冷却を実現するには、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が外気温度よりも高い必要があるので、その場合に、ラジエータ１６のファン１９を作動させる。
【００４９】
放熱制御によるファン１９の作動中、ラジエータ１６の出口側の冷却液温度が冷却目標温度になるように、ファン１９による通風量を制御するのがよい。具体的には、出口温度センサ２０の検出温度を監視して、この温度が冷却目標温度に維持されるように、ファン１９のモータをインバータ制御すればよい。たとえば、ＰＩＤアルゴリズムによるフィードバック制御を実施して、ファン１９のモータの回転数を調整すればよい。
【００５０】
この際、オフガス熱交換器４で連続的に凝縮水を得るため、冷却液の冷却目標温度は、オフガスの露点温度よりも低い温度（たとえば３８℃）とするのがよい。貯留タンク３内の温水の需要が多いと、循環冷却液の温度は低下するが、出口温度センサ２０の検出温度が冷却目標温度未満になると、ファン１９の回転数はゼロ（＝ＰＩＤの操作量がゼロ）とされ、ラジエータ１６での冷却を停止する。また、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも低くなった場合には、後述する予熱制御が実施され得る。
【００５１】
≪冷却液の予熱制御≫
次の条件を全て満足する場合、ラジエータ１６のファン１９を作動させる（Ｓ１→Ｓ１ｂ→Ｓ４→Ｓ５）。
（ｂ１）入口温度センサ２３の検出温度＜オフガスの露点温度
（ｂ２）入口温度センサ２３の検出温度＜外気温度センサ２４の検出温度
【００５２】
すなわち、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が、設定温度（オフガスの露点温度に対応する温度であり、たとえば４０℃）よりも低く（Ｓ１，Ｓ１ｂ）、且つ、外気温度よりも低い場合（Ｓ４）、ラジエータ１６のファン１９を作動させる（Ｓ５）。
【００５３】
ラジエータ１６の入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも低い場合、そのままでもオフガス熱交換器４においてオフガス中の水分を凝縮できるので、本来、ラジエータ１６のファン１９を作動させる必要はない。但し、オフガスから熱回収して被加熱対象（本実施例では貯留タンク３内の貯留水）を加熱する場合、ラジエータ１６において冷却液を予熱できれば効率がよい。ラジエータ１６における予熱を実現するには、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が外気温度よりも低い必要があるので、その場合に、ラジエータ１６のファン１９を作動させる。
【００５４】
なお、前記条件（ｂ２）に関連して、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度と外気温度との温度差が小さいと効率的に予熱できないため、少なくとも５℃程度のディファレンシャル（ΔＴ）を設けるのがよい。つまり、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が、外気温度よりも所定以上低い場合に、ファン１９を作動させるのがよい。言い換えれば、前記条件（ｂ２）は、「入口温度センサ２３の検出温度＜外気温度センサ２４の検出温度−ΔＴ」とするのがよい（入口温度が外気温度よりも低く、且つ温度差がΔＴ以上（外気温度−入口温度＞ΔＴ））。
【００５５】
予熱制御によるファン１９の作動中、ファン１９による通風量は制御せずに、ファン１９の回転数を定格に固定すれば足りる。そして、出口温度センサ２０の検出温度がオフガスの露点温度に相当する停止温度（たとえば４０℃）になると、ファン１９を停止する。また、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度がオフガスの露点温度よりも高くなった場合には、前述した放熱制御が実施され得る。
【００５６】
≪その他≫
上述した放熱制御の実施条件（ａ１＆ａ２）や予熱制御の実施条件（ｂ１＆ｂ２）のいずれにも合致しない場合、ラジエータ１６のファン１９は停止状態となる（Ｓ６）。たとえば、次のいずれかの条件を満足する場合、ファン１９は起動されない。ラジエータ１６における冷却が不要であるか、冷却または予熱が安定して実施できないからである。
（ｃ１）入口温度センサ２３の検出温度＝オフガスの露点温度
（ｃ２）入口温度センサ２３の検出温度＝外気温度センサ２４の検出温度
【００５７】
ところで、ファン１９の発停の有無を問わず、循環ポンプ１５の作動中、加熱用熱交換器５へ供給する循環冷却液の温度を加熱目標温度に維持するのがよい。具体的には、冷却液戻し路６ｂに設けた出力温度センサ２２の検出温度を加熱目標温度（たとえば６０〜７５℃）に維持するように、流量調整弁２１の開度を調整して、循環回路６の循環流量を調整するのがよい。このような制御により、オフガス熱交換器４の出口側の冷却液温度を加熱目標温度に維持して、加熱用熱交換器５ひいては貯留タンク３内の貯留水を所望に加熱することができる。
【００５８】
本実施例の燃料電池システム１によれば、ラジエータ１６により、オフガス熱交換器４への冷却液を冷却できるだけではなく、状況に応じて、外気からの熱回収を図ることもできる。外気からの熱回収を図る際、オフガス熱交換器４への冷却液温度が上がるので、循環回路６の循環流量を増して、燃料電池２からの回収熱量を増やすことができる。また、ラジエータ１６の入口側の冷却液温度が外気温度よりも低い場合でも、所定の場合にラジエータ１６のファン１９を作動させることで、ラジエータ１６における結露を抑制することができる。
【００５９】
本発明の燃料電池システム１は、前記実施例の構成（制御を含む）に限らず、適宜変更可能である。特に、燃料電池２のオフガスとその冷却液とを熱交換するオフガス熱交換器４と、このオフガス熱交換器４への冷却液とファン１９による通風とを熱交換するラジエータ１６と、このラジエータ１６の入口側の冷却液温度と外気温度とに基づいて、前記ファン１９の発停を切り替える制御手段とを備えるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
【００６０】
たとえば、加熱用熱交換器５による被加熱対象は、前記実施例に限定されない。つまり、前記実施例では、貯留タンク３内の貯留水を加熱用熱交換器５で加熱して温水取出部へ出湯可能としたが、貯留タンク３と温水熱利用部との間で水（またはその他の液体）を循環させてもよい。その場合、温水熱利用部は、たとえば暖房用室内機、または吸着式冷凍機（温水を吸着材再生用熱源として利用）とされる。
【００６１】
また、前記実施例において、加熱装置１４の二次側と給水路１１とをバイパス路で接続して、貯留タンク３から温水を出湯する際、ミキシングバルブを介して所定温度で出湯するようにしてもよい。すなわち、貯留タンク３への給水路１１からバイパス路を分岐させ、そのバイパス路を加熱装置１４の出口側に合流させるが、その合流部にミキシングバルブを設ける。ミキシングバルブでは、貯留タンク３から加熱装置１４を介して加熱された温水と、貯留タンク３および加熱装置１４を介さずにバイパス路を介した常温水とを混合して吐出する。この際、吐出温度を設定温度に維持するように、混合割合が自動制御される。
【００６２】
さらに、前記実施例では、貯留タンク３内に加熱用熱交換器５を設置して、循環回路６の循環冷却液と貯留タンク３内の貯留水とを間接熱交換したが、場合により、加熱用熱交換器５の設置を省略して、貯留タンク３内の貯留水自体をオフガス熱交換器４との間で循環させてもよい。つまり、貯留タンク３内の貯留水（給水路１１からの水）を、冷却液送り路６ａを介してオフガス熱交換器４に供給して、オフガス熱交換器４においてオフガス廃熱を用いて加熱し、冷却液戻し路６ｂを介して貯留タンク３へ戻す循環を繰り返してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  貯留タンク
４  オフガス熱交換器
５  加熱用熱交換器
６  循環回路（６ａ：冷却液送り路、６ｂ：冷却液戻し路）
７  燃料電池本体
８  オフガス路
９  セパレータタンク
１０  供給ポンプ
１１  給水路
１２  温水路
１３  給水ポンプ
１４  加熱装置
１５  循環ポンプ
１６  ラジエータ
１７  逆止弁
１８  フロースイッチ
１９  ファン
２０  出口温度センサ
２１  流量調整弁
２２  出力温度センサ
２３  入口温度センサ
２４  外気温度センサ
Ａ  空気
Ｇ  原燃料
Ｗ  水
【図１】
2018133265.tif 000003
【図２】
2018133265.tif 000004