(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、
前記冷却剤を前記燃料電池に供給する冷却剤供給手段と、
前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に供給するように前記冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段と、
前記燃料電池の近傍の前記冷却剤流路に配設され、前記冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記交互供給制御手段は、
前記冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻すことなく、且つ前記燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように前記冷却剤供給手段を制御すると共に、
前記冷却剤を一方向に移動し始めるときに前記燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、前記移動の終了時に少なくとも前記温度検出手段に到達するように前記冷却剤供給手段の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記交互供給制御手段は、前記燃料電池の始動時に前記冷却剤供給手段の制御を行う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】
前記交互供給制御手段は、前記検出された温度が所定温度以下である場合に、前記冷却剤供給手段の制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記交互供給制御手段は、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に繰り返し供給するように前記冷却剤供給手段を制御することを特徴とする請求項１及至３のいずれか一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、燃料電池の温度を制御する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（燃料電池スタック）の始動時などは、燃料電池内の温度が低温である場合があり、このような場合には燃料電池の始動が困難になったり、燃料電池の発電効率が低下したりするといった問題が生じる。そのため、燃料電池の始動時には、燃料電池を加熱したり、又はこれ以上冷やさないように制御することが好ましい。このような燃料電池の制御は、燃料電池内の温度を用いて行われている。一般的には、燃料電池内の温度は、燃料電池を冷却するための冷却剤を流通する通路（以下、「冷却剤流路」と呼ぶ）に配設した温度センサから取得している。
【０００３】
上記のような冷却剤の温度を測定して燃料電池の温度を制御する技術が、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１には、燃料電池の温度が所定温度以下である場合、冷却剤を燃料電池に供給するポンプを停止状態にするという技術が記載されている。また、特許文献２には、燃料電池の冷却系において、燃料電池の上流側と下流側の冷却剤の温度を測定し、燃料電池の始動時に、冷却剤の温度が上流側よりも下流側の方が低くなった場合には冷却剤の流れを反転させ、冷却剤の温度が下流よりも上流の方が所定温度以上低くなった場合には冷却剤の流れを元に戻すといった制御を繰り返す技術が記載されている。
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載された技術では、燃料電池内の温度と温度センサが測定する温度にずれがあり（時間遅れなど）、現在の燃料電池内の温度が正確に測定されていないという問題があった。一方、特許文献２に開示された技術では、冷却剤流路中に加熱装置を設けているため、燃料電池の制御を行う装置が大型化するといった問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３６８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料電池の始動時などにおいて、現在の燃料電池の温度を精度よく取得して速やかにその温度を上昇させることを可能とし、簡便に構成される燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、燃料電池システムは、燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、前記冷却剤を前記燃料電池に供給する冷却剤供給手段と、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に供給するように前記冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段と、前記燃料電池の近傍の前記冷却剤流路に配設され、前記冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記交互供給制御手段は、前記冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻すことなく、且つ前記燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように前記冷却剤供給手段を制御すると共に、前記冷却剤を一方向に移動し始めるときに前記燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、前記移動の終了時に少なくとも前記温度検出手段に到達するように前記冷却剤供給手段の制御を行う。
【０００８】
上記の燃料電池システムは、例えば燃料電池により駆動される燃料電池自動車などに搭載される。燃料電池システムは、燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、冷却剤を燃料電池に供給するポンプなどの冷却剤供給手段と、燃料電池の近傍の冷却剤流路に配設され、冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を有している。更に、燃料電池システムは、冷却剤を燃料電池の両側から交互に供給するように冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段を有する。交互供給制御手段は、燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように冷却剤供給手段を制御する。このとき、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻さないように、即ち冷却剤が冷却剤流路内を一周しないように冷却剤供給手段を制御する。以上により、燃料電池システムは、交互に同量の冷却剤を燃料電池に供給するので、燃料電池に低温の冷却剤を供給し続けることがない。よって、燃料電池システムは、簡便な構成で、燃料電池の温度を低下させることなく、速やかに温度を上昇させることができる。
また、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動し始めるときに燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、移動の終了時に少なくとも温度検出手段に到達するように冷却剤供給手段の制御を行う。この場合、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動し始めるとき燃料電池内に存在した冷却剤の先端が、温度検出手段に到達するまで冷却剤を移動させる。即ち、交互供給制御手段は、燃料電池内に存在した冷却剤の先端が温度センサなどに到達したときに、冷却剤を移動する方向を反転させる。こうするのは、燃料電池内に存在した冷却剤の温度は燃料電池の温度を精度良く反映しているため、燃料電池の現在の正確な温度を取得することができるからである。更に、冷却剤の先端が温度センサに到達したところで冷却剤の移動方向を反転させるため、燃料電池内への低温の冷却剤の侵入を最小限に抑えることができる。以上より、燃料電池システムは、燃料電池の温度を低下させることなく、燃料電池の現在の正確な温度を取得することができる。
【０００９】
上記の燃料電池システムの一態様では、前記交互供給手段は、前記燃料電池の始動時に前記冷却剤供給手段の制御を行う。燃料電池の始動時においては燃料電池内の温度が低温である場合があるため、交互供給手段は、燃料電池に低温の冷却剤を供給し続けないように冷却剤供給手段を制御する。
【００１０】
上記の燃料電池システムの他の一態様では、前記交互供給制御手段は、前記検出された温度が所定温度以下である場合に、前記冷却剤供給手段の制御を行う。この態様では、交互供給制御手段は、検出された温度が所定温度以下である場合に、冷却剤供給手段の制御を行う。即ち、燃料電池の温度が低温である場合にのみ、交互に同量の冷却剤を燃料電池に供給する制御を行い、燃料電池の温度が低温でない場合は通常の供給を行う。これにより、燃料電池が低温である場合に、その温度上昇を妨げることなく、燃料電池の温度を正確に検出することが可能となる。
【００１２】
好適には、前記交互供給手段は、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に繰り返し供給するように前記冷却剤供給手段を制御する。これにより、温度検出手段が検出する冷却剤の温度のサンプル数を増やすことができ、燃料電池システムは、更に精度良く燃料電池の温度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１４】
［燃料電池システムの構成］
図１は、本発明の１つの実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。
【００１５】
図１において燃料電池システム１００は、冷却剤流路２と、ポンプ４と、コントローラ５と、温度センサ６と、を備えている。燃料電池システム１００は、燃料電池（燃料電池スタック）１に供給する冷却剤（例えば、冷却水）３を制御するシステムである。
【００１６】
燃料電池１は、電解質膜の両面に、ガスが拡散可能な多孔質層等の構造を有する電極を成膜した電池セルを、層間に導電性のセパレータを挟んで積層したもので、積層数に応じた出力電圧を取り出すことができる。また、燃料電池１は、車両駆動用のモータの給電源であり、３００Ｖ程度の直流の高電圧を発生するようになっている。燃料電池１の発電電圧は、モータに指令トルク等に応じた電流を供給する図示しないインバータなどに出力されるようになっている。また、燃料電池１の発電電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、車両に搭載される種々の補機や、これらへの給電用の二次電池であるバッテリに出力されるようになっている。
【００１７】
冷却剤流路２は、燃料電池１に冷却剤３を供給するための流路である。冷却剤流路２中には、燃料電池１や、ポンプ４や、図示しない熱交換機などが設けられている。この熱交換器により、冷却剤３は冷却される。冷却剤流路２は、燃料電池１内で繋がっている。また、冷却剤流路２の両端部（符号２ａ、２ｂで示す）は図示しない位置にて接続されているため、冷却剤３は冷却剤流路２及び燃料電池１内を循環する。
【００１８】
ポンプ４は、冷却剤流路２内で冷却剤３を循環させる駆動力を発生する装置であり、駆動電圧の大きさによってその駆動量（例えば、ポンプ４の回転数）を調節可能となっている。また、ポンプ４は、回転させる方向を逆回転にすることで、冷却剤流路２内で冷却剤３が流れる方向を反転することができる。即ち、ポンプ４は、矢印１０で示すように２方向に冷却剤３を流すことができる。よって、燃料電池１に対して両側から冷却剤３を供給することができる。なお、ポンプ４は、コントローラ５から供給される制御信号Ｓ２によって制御される。以上のように、ポンプ４は、燃料電池システム１０内で冷却剤３を燃料電池１に供給する冷却剤供給手段として機能する。
【００１９】
温度センサ６は、燃料電池１の近傍の冷却剤流路２上に配設されている。温度センサ６は、冷却剤流路２を流通する冷却剤３の温度を検出する。即ち、温度センサ６は、冷却剤の温度を検出する温度検出手段として機能する。なお、温度センサ６の検出した温度に対応する信号Ｓ１は、コントローラ５に供給される。
【００２０】
コントローラ５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。コントローラ５は、温度センサ６から供給される温度に対応する信号Ｓ１に基づいて、ポンプ４を制御する。本実施形態では、コントローラ５は、冷却剤３の温度に対応する信号Ｓ１に基づいて、冷却剤３を燃料電池１の両側から交互に供給するようにポンプ４を制御する。具体的には、コントローラ９は、燃料電池１の始動時（即ち、燃料電池１が低温である場合）に、燃料電池１の温度を低下させることなく、燃料電池１の現在の温度を正確に取得するために、ポンプ４による冷却剤３を流す方向を制御する。コントローラ５が行う詳細な制御方法については、後述する。以上のように、コントローラ５は、冷却剤３を燃料電池１の両側から交互に供給するように冷却剤供給手段（ポンプ４）を制御する交互供給制御手段として機能する。なお、燃料電池システム１００が車両などに搭載される場合は、車両内のＥＣＵ（Engine Control Unit）が上記のコントローラ５の役割を担うことができる。
【００２１】
次に、本実施形態に係るコントローラ５によるポンプ４の制御について、具体的に図２を用いて説明する。
【００２２】
図２は、冷却剤３を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。図２（ａ）は、ポンプ４の始動前の状態、即ち停止状態にあるときの様子を示す図である。符号Ａ１は燃料電池２内にある冷却剤を示しており、この場合、ポンプ４は停止状態にあるので冷却剤Ａ１は移動していない。なお、図２においては、説明を簡単にするために、燃料電池１内の冷却剤が流通する流路を直線で構成したものを示している。
【００２３】
図２（ｂ）は、ポンプ４を始動させた後、冷却剤３の紙面右方向（矢印１１で示す方向）への移動が終了したときの様子を示す図である。図２（ｂ）に示すように、コントローラ５は、燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１の先端が温度センサ６に到達したときに、ポンプ４による一方向への冷却剤３の移動を停止している。本実施形態では、コントローラ５は、燃料電池１が低温である場合に、冷却剤Ａ１が温度センサ６に到達するまで移動させる。こうするのは、燃料電池１内に存在した冷却剤Ａ１の温度は燃料電池１の温度を精度良く反映しているため、コントローラ５が、燃料電池１の現在の正確な温度を取得することができるからである。
【００２４】
更に、コントローラ５は、冷却剤Ａ１の先端が温度センサ６に到達したときに、冷却剤３の一方向への移動を停止する（即ち、この後に冷却剤３の移動を反転させる）。こうするのは、冷却剤３を大きく移動させると、多くの低温の冷却剤３が燃料電池１内に侵入してくるため、燃料電池１の温度の上昇を妨げてしまうからである。なお、コントローラ５は、冷却剤３を一方向に移動する際、冷却剤３が冷却剤流路２内を一周しないようにポンプ４を制御するものとする。
【００２５】
図２（ｃ）は、冷却剤３の移動方向を反転させた後、冷却剤３の紙面左方向（矢印１２で示す方向）への移動が終了したときの様子を示す図である。図２（ｃ）に示すように、コントローラ５は、冷却剤３の移動方向を反転させた後、冷却剤Ａ１が元の場所、即ち燃料電池１内に戻ったときに、ポンプ４による紙面左方向への冷却剤３の移動を停止している。つまり、コントローラ５は、燃料電池１の一方から供給する冷却剤３の量と、他方から供給する冷却剤３の量が略等しくなるようにポンプ４を制御する。
【００２６】
こうするのは、冷却剤３の移動方向を反転させたときに、もともと燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１が反転により燃料電池１内に戻るようにするためである。燃料電池１が低温である場合には、基本的には燃料電池１内における冷却剤３の移動を抑え、燃料電池１の温度を即座に上昇させることが好ましい。しかし、実際には、燃料電池１の温度は、燃料電池１内を流通する冷却剤３の温度を燃料電池１の外部に設けられた温度センサ６により測定することにより得られる。よって、冷却剤の移動方向を交互に反転させることにより、燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１を一方向へ移動させて温度センサ６の位置まで引き出して温度を測定し、その後逆方向へ移動させて燃料電池１内に戻す。これにより、燃料電池内に次々と新しい冷却剤３が流入して燃料電池１が冷却されてしまうことを防止している。
【００２７】
なお、実際には冷却剤３としては冷却水などの流体を使用することが多いため、冷却剤Ａ１の先端部分を一点に決めることは難しい。よって、冷却剤Ａ１の先端部分をある程度の幅を持った範囲と考えて冷却剤３の移動量の制御を行うことが望ましい。具体的には、燃料電池１内に存在する冷却剤Ａ１の体積よりもいくらか大きい体積の冷却剤３を交互に反転させて移動することにより、燃料電池１内に存在していた冷却剤Ａ１の一部の温度を温度センサ６により確実に測定することが可能となる。
【００２８】
本実施形態では、コントローラ５は、図２（ａ）に示した状態から図２（ｃ）に示した状態になるまでの冷却剤３の移動を繰り返して行う。これにより、コントローラ５が取得する冷却剤３の温度のサンプルが増えるため、燃料電池１の温度を精度良く測定することができる。更に、冷却剤３の移動を繰り返し行っても、燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１が再び燃料電池１内に戻るように冷却剤の移動方向を交互に切り替えているので、燃料電池１の温度の上昇を妨げることはない。これにより、本実施形態に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１の温度上昇を妨げることなく、正確に燃料電池１の温度を測定することができる。
【００２９】
また、燃料電池システム１００が有する冷却剤流路２やポンプ４や温度センサ６などは、一般的に車両に搭載される燃料電池システムが有しているものであるので、既存の構成を変更することなく上記のような制御を行うことができる。したがって、新たな装置を設けることなく、燃料電池システムを簡便に構成することができる。
【００３０】
更に、冷却剤３を燃料電池１の両側から交互に流入させるため、結果的に燃料電池１内で冷却剤３をかき混ぜることになり、燃料電池１内の温度分布を一定にすることができる。これにより、燃料電池１が有する複数の電池セルにおける電圧のばらつき等を小さくすることができ、発電効率を向上させることもできる。
【００３１】
次に、図２に示すようにコントローラ５がポンプ４を制御したときの、温度センサ６の出力信号Ｓ１の例を図３に示す。
【００３２】
図３は、横軸に時間を示し、縦軸に温度センサ６の出力を示す。コントローラ５は燃料電池１の一方から供給する冷却剤３の量と他方から供給する冷却剤３の量が略等しくなるようにポンプ４を制御しているため、出力信号Ｓ１は図３に示すような波形になる。この場合、出力値がＢ１であるときの温度が、燃料電池１の温度に相当するものとなる。このように、冷却剤３を移動させる方向を繰り返し反転させることで、取得する温度のサンプル数が増えるため、燃料電池１の温度を精度良く測定することができる。なお、図３は説明の便宜上、温度の検出中に燃料電池１の温度上昇がないものについて示している（即ち、Ｂ１の値は一定である）が、実際には燃料電池１の温度が上昇すると、燃料電池１の温度に対応する出力値Ｂ１は上昇することになる。
【００３３】
なお、コントローラ５が冷却剤３の移動方向を反転させる周期Ｔは、冷却剤３を移動すべき量（体積）に基づいてポンプ４の性能により一意的に定まるものである。即ち、冷却剤３を移動させる体積は燃料電池１と温度センサ６までの冷却剤流路２の距離及び冷却剤流路２の断面積などから一意的に定まり、この体積とポンプ４の性能に基づいてポンプ４を駆動すべき回転数も決定される。これにより、冷却剤３の移動方向を反転させる周期Ｔが決まる。例えば、ポンプ４をｎ回回転させると燃料電池１内の冷却剤Ａ１の先頭部分が温度センサ６に到達する場合、コントローラ５は、ポンプ４を所定回転数ｎだけ回転させる毎に、ポンプ４の回転を逆回転にする制御を繰り返し行う。コントローラ５は、温度センサ６の出力波形Ｓ１におけるピーク値を“２Ｔ”毎に取得し、この出力値を燃料電池１の温度として用いることができる。
【００３４】
次に、コントローラ５によるポンプ４の制御方法について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。この制御は、燃料電池の低温時に行われる。なお、燃料電池の低温時の代表的な例は、燃料電池の始動時である。
【００３５】
まず、ステップＳ１１では、コントローラ５は、冷却剤３の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。コントローラ５は、温度センサ６からの出力信号Ｓ１により冷却剤３の温度を取得する。冷却剤３の温度が所定温度以上であれば（ステップＳ１１；Ｎｏ）、当該フローを抜ける。この場合は、燃料電池１は低温でないので、燃料電池１を冷やさないように冷却剤３を両側から交互に供給する制御を行う必要がないからである。
【００３６】
一方、冷却剤３の温度が所定温度より低い場合は（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、コントローラ５は、冷却剤３が燃料電池１の両側から交互に供給されるように、上述したポンプ４の制御を行う。この場合は、燃料電池１が低温であるので、燃料電池１の温度を低下させることなく、燃料電池１の現在の正確な温度を取得するために、コントローラ５はポンプ４による冷却剤３を流す方向を制御する。そして、ポンプ４を反転させた回数が所定回数に達した場合、即ち取得された冷却剤３の温度のサンプル数が所定数になった場合、処理はステップＳ１１に戻って再度処理を行うものとする。
【００３７】
［第１の変形例］
以下では、本発明の変形例に係る燃料電池システムについて説明する。
【００３８】
図５は、第１の変形例に係る燃料電池システム１０１を示す概略構成図である。この場合、図１に示した燃料電池システム１００とは異なり、温度センサ６は、燃料電池１とポンプ４との間の冷却剤流路２に配設されている。このように温度センサ６を配設した場合も、コントローラ５は、燃料電池１内の冷却剤３のポンプ４側の先端部分が温度センサ６に到達するまで移動させ、到達後は移動方向を反転させて前回の移動量と同じだけ移動させる、といった制御を繰り返す。これによっても、燃料電池１が低温であるときに、燃料電池１の温度を低下させることなく、燃料電池１の現在の正確な温度を取得することができる。
【００３９】
［第２の変形例］
図６は、第２の変形例に係る燃料電池システム１０２を示す概略構成図である。この場合、前述した燃料電池システム１００及び燃料電池システム１０１とは異なり、燃料電池システム１０２は、温度センサ６と温度センサ９の２つを備えている。温度センサ６と温度センサ９は、燃料電池１を挟んだ冷却剤流路２上に配設されている。コントローラ５はポンプ４を制御して冷却剤３を移動させつつ、温度センサ６と温度センサ９のそれぞれの出力信号Ｓ１とＳ３に基づいて燃料電池１の温度を検出する。
【００４０】
図７に、第２の変形例に係る燃料電池システム１０２において、冷却剤３を流す方向を反転させたときの様子を示す。図７（ａ）は、冷却剤３の紙面右方向（矢印１３で示す方向）への移動が終了したときの様子を示す図である。図７（ａ）に示すように、コントローラ５は、燃料電池１内にあった冷却剤Ａ２の先端領域が温度センサ６に到達したときに、ポンプ４による一方向への冷却剤３の移動を停止している。これは、温度センサ６にて燃料電池１の現在の正確な温度を取得するためと、低温の冷却剤３を燃料電池１内に必要以上に侵入させないためである。
【００４１】
図７（ｂ）は、冷却剤３の移動方向を反転させた後、冷却剤３の紙面左方向（矢印１４で示す方向）への移動が終了したときの様子を示す図である。図７（ｂ）に示すように、コントローラ５は、冷却剤３の移動方向を反転させた後、冷却剤Ａ２の先端領域が温度センサ９に到達したときに、ポンプ４による一方向への冷却剤３の移動を停止している。これも、温度センサ９にて燃料電池１の現在の正確な温度を取得するためと、低温の冷却剤３を燃料電池１内に必要以上侵入させないためである。
【００４２】
図８に、コントローラ５が図７に示すようなポンプ４の制御を繰り返して行ったときの、温度センサ６の出力信号Ｓ１、及び温度センサ９の出力信号Ｓ３の例を示す。図８は、横軸に時間を示し、縦軸に温度センサ６及び温度センサ９の出力を示す。図８の上側に温度センサ６の出力波形を示し、下側に温度センサ９の出力波形を示す。このように温度センサ６、９から得られた出力波形において、出力値がＢ２であるときの温度、及び出力値がＢ３であるときの温度が、燃料電池１の温度に相当するものとなる。以上のように第２の変形例では冷却剤流路２に２つの温度センサを配設しているので、冷却剤３から取得する温度のサンプル数が増えるため、燃料電池１の温度を更に精度良く測定することができる。なお、第２の変形例では、コントローラ５は、出力波形Ｓ１と出力波形Ｓ３におけるピーク値を周期Ｔ（即ち、ポンプ４を反転させる周期に当たる）毎に取得し、その出力値を燃料電池１の温度として用いることができる。
【００４３】
［第３の変形例］
上記の実施形態では、冷却剤通路２内に冷却剤３を双方向に移動可能なポンプ４を用いている。その代わりに、一方向にのみ冷却剤３を移動可能なポンプとバルブとの組み合わせにより、燃料電池１内に双方向に冷却剤を移動させることもできる。
【００４４】
そのような構成の一例を図９に示す。図９において、燃料電池１に対してＤ１方向に冷却剤を流すときには、バルブＶ１ａ及びＶ１ｂを開とし、バルブＶ２ａ及びＶ２ｂを閉とする。これにより、冷却剤は実線の矢印Ｄ１に示すように循環し、燃料電池１内を図中左から右へ流れる。一方、燃料電池１に対してＤ２方向に冷却剤を流すときには、バルブＶ１ａ及びＶ１ｂを閉とし、バルブＶ２ａ及びＶ２ｂを開とする。これにより、冷却剤は破線の矢印Ｄ２に示すように循環し、燃料電池１内を図中右から左へ流れる。このように、冷却剤の循環系路を工夫することにより、一方向のポンプを使用することが可能となる。
【００４５】
［第４の変形例］
第４の変形例は、コントローラ５による冷却剤の移動制御に関する。上記の実施形態では、コントローラ５は、燃料電池１と温度センサ６との間の冷却剤流通路２の容積に基づいて予め冷却剤３の必要な移動量を決定し、その移動量に対応する回転数ｎ毎にポンプ４による冷却剤３の移動方向を反転させている。
【００４６】
その代わりに、コントローラ５は、温度センサ６により検出される温度の変化率に基づいて冷却剤３の移動方向を反転させることもできる。具体的には、コントローラ５は図３に示す温度センサ５から供給される信号Ｓ１を監視する。コントローラ５は、温度センサ６の出力値がＢ１に近いレベルで、かつ、その変化率（信号Ｓ１の波形の傾き）が０に近くなったときに、燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１が温度センサ６に到達したと判断し、冷却剤３の移動方向を反転させる。その後、コントローラ５は、温度センサ６の出力値がＢ２に近いレベルで、かつ、その変化率が０に近くなったときに、冷却剤３が移動前の位置に戻った、即ち、もともと燃料電池１内にあった冷却剤Ａ１が温度センサ６に到達した後、燃料電池１内に戻ったと判断し、再度冷却剤３の移動方向を反転させる。ポンプの回転数による移動方向の反転制御に誤差が大きいと考えられる場合などには、上記のような検出温度に基づけばより正確な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】冷却剤を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。
【図３】温度センサの出力信号の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るポンプの制御を示すフローチャートである。
【図５】第１の変形例に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】第２の変形例に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】第２の変形例に係る燃料電池システムにおいて、冷却剤を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。
【図８】２つの温度センサの出力信号の一例を示す図である。
【図９】第３の変形例による冷却剤の移動系路の例を示す。
【符号の説明】
【００４８】
１  燃料電池
２  冷却剤流路
３  冷却剤
４  ポンプ
５  コントローラ
６、９  温度センサ
１００、１０１、１０２、１０３  燃料電池システム
【図１】
0004639637.tif 000002
【図２】
0004639637.tif 000003
【図３】
0004639637.tif 000004
【図４】
0004639637.tif 000005
【図５】
0004639637.tif 000006
【図６】
0004639637.tif 000007
【図７】
0004639637.tif 000008
【図８】
0004639637.tif 000009
【図９】
0004639637.tif 000010