(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおいて、より好適に循環ポンプの停止を防止することである。【解決手段】燃料電池システム１０において、燃料ガス源４０から燃料電池スタック１４のアノード側ガス入口５２に燃料ガスを供給する供給流路５０と、燃料電池スタック１４のアノード側ガス出口５４から排出ガスを排出する上流側循環流路５６と、上流側循環流路５６から循環ポンプ６２を介し供給流路５０に接続され、排出ガスを循環させるための下流側循環流路６０と、下流側循環流路６０が凍結状態にあると判定したときに、循環ポンプ６２の回転によって発生した熱を下流側循環流路６０に伝える伝熱手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス源から燃料電池スタックのアノード側ガス入口に燃料ガスを供給する供給流路と、
燃料電池スタックのアノード側ガス出口から排出ガスを排出する上流側循環流路と、
上流側循環流路から循環ポンプを介し供給流路に接続され、排出ガスを循環させるための下流側循環流路と、
下流側循環流路が凍結状態にあると判定したときに、循環ポンプの回転によって発生した熱を下流側循環流路に伝える伝熱手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
伝熱手段は、
循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに開弁するリリーフ弁を介して下流側循環流路から上流側循環流路へ排出ガスを迂回させる迂回流路であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
伝熱手段は、
循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに、循環ポンプの回転数を落として循環ポンプを回転させる回転数変更手段を含む制御部であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
伝熱手段は、
循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに、循環ポンプを正方向と逆方向に交互に回転させる回転方向変更手段を含む制御部であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
伝熱手段は、
燃料電池システムを起動させる起動手段と、
起動手段による起動を行う前に、循環ポンプを所定の期間回転させる起動前回転手段と、
を含む制御部であることを特徴と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、燃料電池システムに係り、特に、循環ポンプを備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に与える影響が少ないことから、車両において燃料電池システムの搭載が行われている。燃料電池システムは、例えば燃料電池スタックを構成する単位セルのアノード側に水素等の燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含む酸化ガス、例えば空気を供給し、電解質膜を通しての反応によって必要な電力を取り出している。
【０００３】
アノード側から排出される使用済みガスは、いわば排気ガスではあるが、燃料電池スタックで反応に使われなかった水素が含まれているので、これを回収し、循環ポンプを介して再びアノード側に供給することが行われるとともに、また、排気ガスは、パージ弁を介し、アノード側排気ガスとして、希釈器等を経由して外気（ＥＸ）に排出される。
【０００４】
上記のように、燃料電池システムでは、循環ポンプを備えており、氷点下の環境のもとではその循環ポンプの下流側に位置する下流側の流路が凍結し循環ポンプの吐出圧が上昇して循環ポンプが停止してしまう可能性がある。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、燃料電池システムとして、燃料電池に燃料ガスを供する燃料ガス流路と、燃料ガス流路に設けられ、当該燃料ガス流路内の燃料ガスが所定圧以上になったときに燃料ガスを外部に放出するリリーフバルブと、を有する燃料電池システムが開示されている。ここでは、リリーフバルブのガス放出側に設けられた外部放出流路と、外部放出流路に設けられ、リリーフバルブから放出された燃料ガスの濃度を低減するガス処理装置と、を備えることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３２６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１には、燃料ガス流路内の燃料ガスが所定圧以上となったときに、リリーフバルブにより燃料ガスを外部に放出することが記載されているだけで、循環ポンプの下流側の流路の凍結による循環ポンプの停止を防止するための具体的な構成は記載されていない。
【０００７】
本発明の目的は、より好適に循環ポンプの停止を防止する燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス源から燃料電池スタックのアノード側ガス入口に燃料ガスを供給する供給流路と、燃料電池スタックのアノード側ガス出口から排出ガスを排出する上流側循環流路と、上流側循環流路から循環ポンプを介し供給流路に接続され、排出ガスを循環させるための下流側循環流路と、下流側循環流路が凍結状態にあると判定したときに、循環ポンプの回転によって発生した熱を下流側循環流路に伝える伝熱手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、伝熱手段は、循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに開弁するリリーフ弁を介して下流側循環流路から上流側循環流路へ排出ガスを迂回させる迂回流路であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、伝熱手段は、循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに、循環ポンプの回転数を落として循環ポンプを回転させる回転数変更手段を含む制御部であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、伝熱手段は、循環ポンプの吐出圧が所定の圧力値よりも大きいときに、循環ポンプを正方向と逆方向に交互に回転させる回転方向変更手段を含む制御部であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、伝熱手段は、燃料電池システムを起動させる起動手段と、起動手段による起動を行う前に、循環ポンプを所定の期間回転させる起動前回転手段と、を含む制御部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、循環ポンプの回転によって発生した熱を下流側循環流路に伝えて下流側循環流路の凍結状態を解消することができる。これにより、循環ポンプの吐出圧を下げることができるため、循環ポンプが停止してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態である燃料電池システムによる循環ポンプの停止を防止するための手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態である燃料電池システムによる循環ポンプの停止を防止するための手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態である燃料電池システムによる循環ポンプの停止を防止するための手順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】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。また、以下では、燃料電池システムとして、アノード側に、水素タンク、レギュレータ、インジェクタ、循環ポンプ、パージ弁等が配置され、カソード側に、大気源、エアコンプレッサ（ＡＣＰ）、加湿器、調圧弁等が配置され、また冷却水系統が配置されるものとして説明するが、これは説明のための一例であって、これ以外の要素、例えば、ガスシャット弁、適当なガスバイパス系統等を付加することができる。
【００１６】
また、以下で説明する材料、温度等は説明のための例示であって、燃料電池システムの仕様に応じて適宜変更が可能である。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態である燃料電池システム１０の構成を示す図である。この燃料電池システム１０は、ハイブリッド車両に搭載され、走行用回転電機等の電源として用いられる。燃料電池システム１０は、システム本体部８と、図示されていない車両運転指令部からの運転指令に基づいてシステム本体部８の各構成要素の作動を全体として制御する制御部８０を含んで構成される。
【００１８】
システム本体部８は、燃料電池セルが複数積層された燃料電池スタック１４と呼ばれる燃料電池本体及び、燃料電池スタック１４のアノード側に配置される水素ガス供給のための各要素と、カソード側に配置される空気供給のための各要素を含んで構成される。
【００１９】
燃料電池スタック１４は、単セルと呼ばれる単位燃料電池を複数接続して所望の端子電圧と出力電流を取り出せるように構成された組電池である。単セルは、電解質膜を挟んでその両側のカソード側とアノード側にそれぞれ触媒層と拡散層と多孔質電極層とセパレータが配置される構造を有し、アノード側に水素等の燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含む酸化ガス、例えば空気を供給し、電解質膜を通しての電気化学反応によって発電し、必要な電力を取り出す機能を有する。
【００２０】
カソード側の酸素供給源（ＡＩＲ）２０は、酸化ガス源であるが、実際には大気を用いることができる。フィルタ２２は、酸素供給源２０である大気中の異物を除去して燃料電池スタック１４の供給に適した状態にする機能を有する。
【００２１】
エアコンプレッサ（ＡＣＰ）２４は、図示されていないモータによって酸化ガスを容積圧縮してその圧力を高める気体昇圧機である。またＡＣＰ２４は、制御部８０の制御の下で、その回転速度（毎分当りの回転数）を可変して、所定量の酸化ガスを提供する機能を有する。すなわち、酸化ガスの所要流量が大きいときは、モータの回転速度を上げ、逆に酸化ガスの所要流量が小さいときは、モータの回転速度を下げる。
【００２２】
このように燃料電池スタック１４のカソード側には酸素を含む空気がＡＣＰ２４によって制御部８０の制御の下で供給されるので、酸素供給源２０からＡＣＰ２４までの要素を、酸素供給装置と呼ぶことができる。
【００２３】
ＡＣＰ２４と燃料電池スタック１４のカソード側ガス入口とを接続する酸化ガス供給流路は、ＡＣＰ２４によって適当な圧力と流量に調整された酸化ガスを燃料電池スタック１４に供給する機能を有するガス配管である。
【００２４】
燃料電池スタック１４のカソード側ガス出口に接続される酸化ガス排出流路は、燃料電池スタック１４のカソード側ガス入口から供給された酸化ガスが電気化学反応によって使用済みとなった酸化ガスを排出するガス配管である。
【００２５】
酸化ガス供給流路と酸化ガス排出流路とにまたがって配置される加湿器２６は、ＡＣＰ２４から供給される酸化ガスを加湿して燃料電池スタック１４に供給する機能を有するガス交換型加湿器である。ここでは、燃料電池スタック１４から排出され反応生成物である水蒸気を含む使用済み酸化ガスを用い、中空糸を介して水蒸気をＡＣＰ２４から供給される酸化ガスに与えて加湿する。
【００２６】
カソード側ガス出口のすぐ下流側で酸化ガス排出流路に直列に配置接続される調圧弁２８は、背圧弁とも呼ばれるが、カソード側ガス出口のガス圧を調整し、燃料電池スタック１４への酸化ガスの流量を調整する機能を有する弁である。
【００２７】
調圧弁２８から加湿器２６を経由して使用済みとなった酸化ガスは、燃料電池スタック１４における反応生成物である水または水蒸気と共に、カソード側排気ガスとして、希釈器等を経由して外気（ＥＸ）（換言すれば、外部）に排出される。
【００２８】
アノード側の水素ガス源（燃料ガス源）４０は、燃料ガスとしての水素を供給するタンクである。タンクは、複数並列接続して用いるものとしてもよい。水素ガス源４０は、タンクの供給口に設けられる遮断弁４２を経由してレギュレータ４４，４６に接続される。レギュレータ４４，４６は、制御部８０の制御の下で、水素ガス源４０の高いガス圧を適当な圧力に調整する機能を有する。図１の例では、レギュレータ４４，４６は直列に２段接続されているが、これによって、タンク内の高いガス圧を効果的に降圧することができる。
【００２９】
レギュレータ４４，４６の下流側に設けられるインジェクタ４８は、弁体を電磁駆動力で所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることで、ガス流量、ガス圧を調整する機能を有する一種の開閉弁である。インジェクタ４８の作動は制御部８０によって制御され、これによって、燃料電池スタック１４に供給される水素ガスの流量等を、運転指令に適合するものとできる。
【００３０】
インジェクタ４８と燃料電池スタック１４のアノード側ガス入口５２との間に設けられる燃料ガスの供給流路５０は、燃料電池スタック１４に燃料ガスである水素を実際に供給する機能を有するガス配管である。
【００３１】
燃料電池スタック１４のアノード側ガス出口５４に接続される上流側循環流路５６は、燃料電池スタック１４のアノード側ガス入口５２から供給された燃料ガスが電気化学反応によって使用済みとなった燃料ガスを排出するガス配管である。
【００３２】
供給流路５０と循環ポンプ６２との間に接続されて配置される下流側循環流路６０は、アノード側ガス出口５４から排出される使用済みとなった燃料ガスの中の水素ガスを再び利用してアノード側ガス入口５２に戻す機能を有するガス配管である。
【００３３】
上流側循環流路５６と下流側循環流路６０との間に設けられる循環ポンプ６２は、上流側循環流路５６から流れてきたガスを適当に加圧し、下流側循環流路６０を介して供給流路５０に供給する機能を有する気体ポンプである。また、循環ポンプ６２は、循環ポンプ用コイル（図示しない）に通電して回転するモータを含んで構成される。そして、循環ポンプ６２には、温度センサが取り付けられ、さらに、循環ポンプ６２の吐出圧を計測するための圧力センサが取り付けられている。
【００３４】
循環ポンプ６２のモータが回転していると、アノード側ガス出口５４から排出される使用済みとなった燃料ガスの中の水素ガスを再び利用してアノード側ガス入口５２に戻して循環させることができる。一方、循環ポンプ６２のモータが回転していないと、アノード側ガス出口５４から排出される使用済みとなった燃料ガスの中の水素ガスを循環させることができない。
【００３５】
パージ弁５９と希釈器６４との間に接続されて配置される排出流路５８は、上流側循環流路５６から分岐しパージ弁５９を介して設けられ、アノード側ガス出口５４から排出される水分混じりの使用済み燃料ガスを、希釈器６４等を経由して外気（ＥＸ）（換言すれば、外部）に排出させるための配管である。
【００３６】
パージ弁５９は、パージ弁用コイル（図示しない）から発生する磁力を用いて開閉する弁を含んで構成され、上流側循環流路５６と排出流路５８との間に配置される。パージ弁５９が閉弁していると、アノード側ガス出口５４から排出された排出ガスは、排出流路５８に供給されず、排出ガスは外気（ＥＸ）に排出されない。また、パージ弁５９が開弁すると、アノード側ガス出口５４から排出された排出ガスは、排出流路５８に供給されて、希釈器６４等を介して排出ガスが外気（ＥＸ）に排出される。さらに、パージ弁５９には、温度センサが取り付けられている。
【００３７】
冷却水循環流路３０は、燃料電池スタック１４を適当な温度に維持するためのラジエータ液を流すための配管である。また、冷却水循環流路３０は、途中に冷却水循環ポンプ３２が設けられ、燃料電池スタック１４と、ラジエータ３４との間にラジエータ液を循環させる。
【００３８】
ラジエータ３４には、ラジエータ液、換言すればＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）液が含まれている熱交換器である。また、燃料電池スタック１４の出口側には、ラジエータ液の温度を計測する温度センサが設けられている。
【００３９】
迂回流路７０は、下流側循環流路６０のうち循環ポンプ６２の出口側と、上流側循環流路５６のうち循環ポンプ６２の入口側とを接続し、循環させる水素ガスを迂回させるための流路（換言すれば、下流側循環流路６０のうち循環ポンプ６２の出口側と、上流側循環流路５６のうち循環ポンプ６２の入口側とをバイパスする流路）である。
【００４０】
リリーフ弁７２は、迂回流路７０上に配置され、循環ポンプ６２の圧力が所定の圧力Ｐ1よりも小さいときは閉弁して循環ポンプ６２から吐き出された水素ガスが迂回流路７０に流し込まれず、所定の圧力Ｐ1よりも大きいときは開弁して循環ポンプ６２から吐き出された水素ガスが迂回流路７０に流し込まれて上流側循環流路５６に供給される。ここで、圧力Ｐ1は、下流側循環流路６０が凍結して詰まってきたときであっても、循環ポンプ６２が停止せずに回転可能であることが予め確認された圧力値である。
【００４１】
制御部８０は、図示されていない運転指令部からの燃料電池運転指令に従って、システム本体部８の各構成要素をシステム全体として制御する機能を有する。例えば、燃料電池運転指令に従って、ＡＣＰ２４の作動を制御して燃料電池スタック１４に供給される酸化ガスの流量を調整し、調圧弁２８の作動を制御して酸化ガスの圧力を調整し、またインジェクタ４８の作動を制御して燃料電池スタック１４に供給される燃料ガスの流量等を調整する機能を有する。
【００４２】
続いて、上記構成の燃料電池システム１０の作用について、図１を参照して説明する。燃料電池システム１０を氷点下で作動させる場合に、下流側循環流路６０が凍結する場合がある。下流側循環流路６０内の氷の量が増加し流路を塞ぐ状態になると、循環ポンプ６２が所定量の水素ガスを出力することができずに吐出圧が上昇し、さらに吐出圧の上昇が続くと循環ポンプ６２の回転が停止する状態となる。しかし、燃料電池システム１０では、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときに、リリーフ弁７２が開弁し循環ポンプ６２によって出力された水素ガスが迂回流路７０を介して上流側循環流路５６へと戻り、再び循環ポンプ６２によって出力された水素ガスが再び迂回流路７０へと流れ込む。
【００４３】
このように、循環ポンプ６２によって出力された水素ガスが凍結した下流側循環流路６０を通らずに迂回流路７０を介して迂回することにより、循環ポンプ６２が継続して回転することができる。そして、循環ポンプ６２の自己昇温により発生した熱が下流側循環流路６０へと伝わって下流側循環流路６０の凍結閉塞部位の氷を溶かす。これにより、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも小さくなったときに、再びリリーフ弁７２が閉弁し、循環ポンプ６２によってされた水素ガスが下流側循環流路６０を介して供給流路５０に供給されるというように、通常の水素ガスの循環状態に戻る。したがって、燃料電池システム１０によれば、循環ポンプ６２の回転によって発生した熱を下流側循環流路６０に伝えて下流側循環流路６０の凍結状態を解消することができ、循環ポンプ６２の吐出圧を下げることができるため、循環ポンプ６２が停止してしまうことを防止することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態の燃料電池システム１１について説明する。図２は、燃料電池システム１１の構成を示す図である。ここで、燃料電池システム１１は、上記第１実施形態の燃料電池システム１０とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。燃料電池システム１１と燃料電池システム１０との相違は、迂回流路７０とリリーフ弁７２を有しないことと制御部８１の構成であり、以下では制御部８１について詳細に説明する。
【００４５】
制御部８１は、燃料電池システム１０の制御部８０の構成に加え、さらに、回転数変更処理部９１を有する。回転数変更処理部９１は、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときは、循環ポンプ６２の回転数を落として回転させる（例えば、圧力Ｐ１よりも大きくなった際の回転数（回転速度）よりも５００回転／分少ない回転数（回転速度）で回転）機能を有する。
【００４６】
続いて、上記構成の燃料電池システム１１の作用について、図２，３を参照して説明する。図３は、燃料電池システム１１による循環ポンプ６２の停止を防止するための手順を示すフローチャートである。まず、最初に制御部８１の図示しない記憶部に記憶された循環ポンプ停止防止プログラムを実行する。
【００４７】
循環ポンプ６２の吐出圧が所定の圧力Ｐ1よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１０）。循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも小さいときは再びＳ１０へと戻る。
【００４８】
循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きいときは、循環ポンプ６２の回転数を落として回転させる（Ｓ１２）。これにより、循環ポンプ６２から出力される水素ガスの量を減らして吐出圧の上昇を抑制し、循環ポンプ６２の回転を継続させることができる。したがって、循環ポンプ６２の回転による自己昇温により発生する熱が下流側循環流路６０へと伝えて、下流側循環流路６０の凍結状態を解消することができ、循環ポンプ６２の吐出圧を下げることができるため、循環ポンプ６２の停止を防止することができる。そして、再び循環ポンプ６２をもとの回転数に戻して通常の状態で燃料電池システム１１を運転させることができる。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態の燃料電池システム１２について説明する。図４は、燃料電池システム１２の構成を示す図である。ここで、燃料電池システム１２は、上記第１実施形態の燃料電池システム１０とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。燃料電池システム１２と燃料電池システム１０との相違は、迂回流路７０とリリーフ弁７２を有しないことと制御部８２の構成であり、以下では制御部８２について詳細に説明する。
【００５０】
制御部８２は、燃料電池システム１０の制御部８０の構成に加え、さらに、回転方向変更処理部９２を有する。回転方向変更処理部９２は、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときは、循環ポンプ６２の回転数を直線的に減少させ、回転数が０になった後は、逆方向に回転させて回転数を直線的に増加させる機能を有する。さらに回転方向変更処理部９２は、循環ポンプ６２の逆方向の回転数が大きくなり、吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときは、循環ポンプ６２の回転数を直線的に減少させ、回転数が０になった後は、今度は、正方向に回転させて回転数を直線的に増加させる機能をさらに有する。つまり、回転方向変更処理部９２は、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときに循環ポンプ６２の回転方向を正方向と逆方向と交互に変更する機能を有する。
【００５１】
続いて、上記構成の燃料電池システム１２の作用について、図４，５を参照して説明する。図５は、燃料電池システム１２による循環ポンプ６２の停止を防止するための手順を示すフローチャートである。まず、最初に制御部８２の図示しない記憶部に記憶された循環ポンプ停止防止プログラムを実行する。
【００５２】
循環ポンプ６２の吐出圧が所定の圧力Ｐ1よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２０）。循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも小さいときは再びＳ２０へと戻る。
【００５３】
そして、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きいときは、循環ポンプ６２の回転数を直線的に減少させ、回転数が０になった後は、逆方向に回転させて回転数を直線的に増加させる（Ｓ２２）。
【００５４】
次に、循環ポンプ６２の吐出圧が所定の圧力Ｐ1よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２４）。循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも小さいときは再びＳ２４へと戻る。
【００５５】
それから、循環ポンプ６２の吐出圧が圧力Ｐ1よりも大きくなったときは、循環ポンプ６２の回転数を直線的に減少、回転数が０になった後は、今度は正方向に回転させて回転数を直線的に増加させる（Ｓ２６）。これにより、循環ポンプ６２を正方向と逆方向に交互に回転方向を変えながら、循環ポンプ６２を継続して回転させることができる。したがって、循環ポンプ６２の回転による自己昇温により発生する熱が下流側循環流路６０へと伝えて、下流側循環流路６０の凍結状態を解消することができ、循環ポンプ６２の吐出圧を下げることができるため、循環ポンプ６２の停止を防止することができる。そして、再び循環ポンプ６２をもとの回転数に戻して通常の状態で燃料電池システム１２を運転させることができる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態の燃料電池システム１３について説明する。図６は、燃料電池システム１３の構成を示す図である。ここで、燃料電池システム１３は、上記第１実施形態の燃料電池システム１０とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。燃料電池システム１３と燃料電池システム１０との相違は、迂回流路７０とリリーフ弁７２を有しないことと制御部８３の構成であり、以下では制御部８３について詳細に説明する。
【００５７】
制御部８３は、燃料電池システム１０の制御部８０の構成に加え、さらに、起動前回転処理部９３と起動処理部９４とを有する。起動前回転処理部９３は、氷点下の温度条件のもとで図示されていない車両運転指令部からシステム本体部８の始動指令があった場合に、所定の期間循環ポンプ６２を回転させてから、起動処理部９４に対して起動許可信号を与える機能を有する。起動処理部９４は、起動前回転処理部９３からの起動許可信号を受けてから、システム本体部８の起動を行う機能を有する。
【００５８】
続いて、上記構成の燃料電池システム１３の作用について、図６，７を参照して説明する。図７は、燃料電池システム１３による循環ポンプ６２の停止を防止するための手順を示すフローチャートである。まず、最初に制御部８３の図示しない記憶部に記憶された循環ポンプ停止防止プログラムを実行する。
【００５９】
燃料電池システム１３が使用される温度が氷点下であるか否かを判断する（Ｓ３０）。氷点下でなければ、再びＳ３０へと戻る。
【００６０】
燃料電池システム１３が使用される温度が氷点下であると判断されれば、燃料電池システム１３のシステム本体部８を起動させるための起動信号が図示しない車両運転指令部から入力されているか否かを判断する（Ｓ３２）。起動信号が入力されていない場合は再びＳ３２へと戻る。
【００６１】
起動信号が入力されている場合は、所定の期間循環ポンプ６２を回転させるだけ回転させる（Ｓ３４）。そして、システム本体部８を起動させる（Ｓ３６）。このように、燃料電池システム１３によれば、システム本体部８の起動前の水素ガスの圧力が下がっている段階で循環ポンプ６２を回転させて、自己昇温により発生する熱を下流側循環流路６０へと伝えて、下流側循環流路６０の凍結状態を解消することができる。これにより、循環ポンプ６２の吐出圧を下げることができるため、循環ポンプ６２の停止を防止することができ、通常の状態で燃料電池システム１３を運転することができる。
【符号の説明】
【００６２】
８  システム本体部、１０，１１，１２，１３  燃料電池システム、１４  燃料電池スタック、２０  酸素供給源、２２  フィルタ、２６  加湿器、２８  調圧弁、３０  冷却水循環流路、３２  冷却水循環ポンプ、３４  ラジエータ、４０  燃料ガス源、４２  遮断弁、４４，４６  レギュレータ、４８  インジェクタ、５０  供給流路、５２  アノード側ガス入口、５４  アノード側ガス出口、５６  上流側循環流路、５８  排出流路、５９  パージ弁、６０  下流側循環流路、６２  循環ポンプ、６４  希釈器、７０  迂回流路、７２  リリーフ弁、８０，８１，８２，８３  制御部、９１  回転数変更処理部、９２  回転方向変更処理部、９３  起動前回転処理部、９４  起動処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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