(57)【要約】【課題】簡単なシステム構成により、水素や、水素を生成するための燃料等の消費を抑制すると共に迅速に燃料電池の暖機を行い、暖機後には即座に燃料電池における発電を開始することができる燃料電池システム及びその暖機方法を提供すること。【解決手段】燃料電池システム１は、アノード流路２２、カソード流路２３及び電解質体２１を備えた燃料電池２と、カソード流路２３の入口部に接続されたカソードポンプ３とを有している。燃料電池２において発電を行う前の電池始動時においては、カソードポンプ３の吐出圧力を、燃料電池２において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させ、カソードポンプ３の吐出ガスを昇温させる。そして、この昇温された吐出ガスをカソードガスＧｃとしてカソード流路２３に供給することにより、燃料電池２の暖機を迅速に行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含むアノードガスが供給されるアノード流路と、酸素を含むカソードガスが供給されるカソード流路と、該カソード流路と上記アノード流路との間に配設された電解質体とを備えた燃料電池を有し、上記カソード流路には、これに上記カソードガスを供給するためのカソードポンプを接続してなる燃料電池システムを暖機する方法において、
上記燃料電池において発電を行う前の電池始動時において、上記カソードポンプの吐出圧力を、上記燃料電池において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることにより、当該カソードポンプの吐出ガスを昇温させ、
該昇温された吐出ガスを上記カソードガスとして上記カソード流路に供給することにより、上記燃料電池の暖機を行うことを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項２】
請求項１において、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソードポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記カソード流路の出口部には、カソード出口調圧弁が接続されており、
上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソード出口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項４】
請求項３において、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記カソードポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記カソード出口調圧弁の開度を、上記カソードポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記カソード流路の入口部には、カソード入口調圧弁が接続されており、
上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソード入口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項６】
請求項５において、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力が上記カソードポンプの許容最大圧力を超える場合には、上記カソード入口調圧弁の開度を、上記カソードポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記燃料電池は、該燃料電池を冷却するための冷媒ガスが供給される冷媒流路を備えており、上記冷媒流路には、これに上記冷媒ガスを供給するための冷媒ポンプが接続されており、
上記電池始動時においては、上記冷媒ポンプの吐出圧力を、上記燃料電池を冷却する際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることにより、当該冷媒ポンプの吐出ガスを昇温させ、
該昇温された吐出ガスを上記冷媒ガスとして上記冷媒流路に供給することにより、上記燃料電池の暖機を行うことを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項８】
請求項７において、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒ポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記冷媒ポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項９】
請求項７又は８において、上記冷媒流路の出口部には、冷媒出口調圧弁が接続されており、
上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒出口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項１０】
請求項９において、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記冷媒ポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記冷媒出口調圧弁の開度を、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項において、上記冷媒流路の入口部には、冷媒入口調圧弁が接続されており、
上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒入口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項１２】
請求項１１において、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記冷媒ポンプの許容最大圧力を超える場合には、上記冷媒入口調圧弁の開度を、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることを特徴とする燃料電池システムの暖機方法。
【請求項１３】
水素を含むアノードガスが供給されるアノード流路と、酸素を含むカソードガスが供給されるカソード流路と、該カソード流路と上記アノード流路との間に配設された電解質体とを備えた燃料電池を有し、上記カソード流路には、これに上記カソードガスを供給するためのカソードポンプを接続してなる燃料電池システムであって、
該燃料電池システムは、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力を、上記燃料電池において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるカソードポンプ増圧手段を有していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１３において、上記カソードポンプ増圧手段は、上記カソードポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、上記燃料電池システムは、上記カソード流路の出口部に接続されたカソード出口調圧弁と、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソード出口調圧弁の開度を上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させる調圧弁調整手段とを有してい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、水素と酸素とを反応させて発電を行う燃料電池を有する燃料電池システム及びその暖機方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を利用して発電を行うタイプの燃料電池システムにおいては、例えば、燃料から水素を生成する改質器と、この改質器によって生成した水素を酸素と反応させて発電を行う燃料電池とを備えて構成されている。改質器は、部分酸化反応を行って改質器の温度を制御していると共に、水蒸気改質反応を行って水素を含むアノードガスを生成している。また、燃料電池は、改質器において生成したアノードガスが供給されるアノード流路と、空気が供給されるカソード流路と、これらの流路の間に配設された電解質体とを備えている。
【０００３】
そして、燃料電池において発電を行う前の電池始動時においては、改質器及び燃料電池の温度がそれらの動作温度よりも低くなっている。そのため、例えば、改質器において燃焼反応を行って改質器の暖機を行うと共に、上記燃焼を行った後の高温の燃焼ガスを、燃料電池のアノード流路に供給して、燃料電池の暖機も行っている。
しかしながら、このような方法によると、改質器からその後流側に位置する燃料電池へと順次暖機を行うことになるため、暖機時間が長くなるだけでなく、暖機に要する燃料消費量も増大してしまう。
【０００４】
一方で、例えば、特許文献１に示されるように、上記電池始動時において、燃料電池のカソード流路に接続された空気圧縮機から高温空気を改質器に供給して、この改質器を暖機する方法がある。この方法によれば、改質器を暖機するための燃料消費量を少なくすると共に、短時間で改質器の暖機を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、あくまでも改質器の暖機を行うことを目的としている。そのため、改質器の暖機が完了しても、燃料電池の暖機が完了しておらず、暖機が完了した時点で即座に燃料電池システムの運転を開始できないおそれがある。また、特許文献１においては、改質器の暖機を行うために、空気圧縮機をカソード流路に接続された状態から改質器に接続された状態へと切り替えている。そのため、改質器の暖機を行うためだけに切り替え手段等が必要になり、燃料電池システムの構成を複雑にしてしまう。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単なシステム構成により、水素や、水素を生成するための燃料等の消費を抑制すると共に迅速に燃料電池の暖機を行い、暖機後には即座に燃料電池における発電を開始することができる燃料電池システムの暖機方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、水素を含むアノードガスが供給されるアノード流路と、酸素を含むカソードガスが供給されるカソード流路と、該カソード流路と上記アノード流路との間に配設された電解質体とを備えた燃料電池を有し、上記カソード流路には、これに上記カソードガスを供給するためのカソードポンプを接続してなる燃料電池システムを暖機する方法において、
上記燃料電池において発電を行う前の電池始動時において、上記カソードポンプの吐出圧力を、上記燃料電池において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることにより、当該カソードポンプの吐出ガスを昇温させ、
該昇温された吐出ガスを上記カソードガスとして上記カソード流路に供給することにより、上記燃料電池の暖機を行うことを特徴とする燃料電池システムの暖機方法にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の燃焼電池システムの暖機方法は、燃料電池のカソード流路にカソードガスを供給するためのカソードポンプを利用して、発電を行う前の燃料電池を迅速に暖機することができる方法である。
すなわち、本発明においては、燃料電池が発電を行う前の電池始動時において、カソードポンプを動作させ、このカソードポンプから燃料電池のカソード流路へカソードガスを供給する。このとき、カソードポンプの吐出圧力は、燃料電池において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させ、ガス圧縮に伴う発熱及びカソードポンプの機械損失増加による発熱等によって、カソードポンプの吐出ガスを昇温させる。これにより、燃料電池のカソード流路には、上記昇温されたカソードポンプの吐出ガスをカソードガスとして供給することができ、燃料電池を迅速に暖機することができる。
【００１０】
そのため、燃料電池の暖機を行った後には、カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力に変更するだけで、即座に燃料電池のカソード流路へのカソードガスの供給を開始することができる。そのため、燃料電池の暖機後には、迅速に燃料電池における発電を開始することができる。
また、燃料電池の暖機は、燃料電池の発電時にカソード流路にカソードガスを供給するためのカソードポンプを用いることにより行うことができ、カソードポンプの運転条件を変更するだけで行うことができる。
【００１１】
それ故、本発明によれば、簡単なシステム構成により、水素や、水素を生成するための燃料等の消費を抑制すると共に迅速に燃料電池の暖機を行い、暖機後には即座に燃料電池における発電を開始することができる。
【００１２】
第２の発明は、水素を含むアノードガスが供給されるアノード流路と、酸素を含むカソードガスが供給されるカソード流路と、該カソード流路と上記アノード流路との間に配設された電解質体とを備えた燃料電池を有し、上記カソード流路には、これに上記カソードガスを供給するためのカソードポンプを接続してなる燃料電池システムであって、
該燃料電池システムは、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力を、上記燃料電池において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるカソードポンプ増圧手段を有していることを特徴とする燃料電池システムにある（請求項１３）。
【００１３】
本発明の燃料電池システムにおいては、上記カソードポンプ増圧手段によって、燃料電池が発電を行う前の電池始動時において、カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させる。これにより、上記発明と同様に、ガス圧縮に伴う発熱及びカソードポンプの機械損失増加による発熱等によって、カソードポンプの吐出ガスを昇温させ、この吐出ガスをカソードガスとしてカソード流路へ供給することにより、燃料電池を迅速に暖機することができる。
【００１４】
それ故、本発明によっても、簡単なシステム構成により、水素や、水素を生成するための燃料等の消費を抑制すると共に迅速に燃料電池の暖機を行い、暖機後には即座に燃料電池における発電を開始することができる。
また、上記カソードガス増圧手段は、例えば、カソードポンプを制御する制御装置における制御プログラムによって構成することができ、また、燃料電池システムを制御する制御装置における制御プログラムによって構成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上述した第１、第２発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソードポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を迅速かつ効果的に行うことができる。
【００１６】
また、上記カソード流路の出口部には、カソード出口調圧弁が接続されており、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソード出口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソード出口調圧弁の開度を減少させることによって、カソードポンプの吐出圧力を一層迅速に上記定常吐出圧力よりも増圧させることができる。これにより、燃料電池の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００１７】
また、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記カソードポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記カソード出口調圧弁の開度を、上記カソードポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記カソード出口調圧弁の開度の増加により、上記カソードポンプの回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したまま、カソードポンプの吐出圧力を許容最大圧力未満に減少させることができる。
【００１８】
また、この場合には、カソード出口調圧弁の開度の増加により、上記カソード流路に供給するカソードガスの流量を増加させて、カソードガスとカソード流路との熱伝達を促進させることができる。
なお、上記燃料電池の許容最大圧力は、燃料電池の耐圧に安全率を掛けた値とすることができる。また、カソードポンプの許容最大圧力は、カソードポンプの耐圧に安全率を掛けた値とすることができる。
【００１９】
また、上記カソード流路の入口部には、カソード入口調圧弁が接続されており、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記カソード入口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソード入口調圧弁の開度を減少させることによって、カソードポンプの吐出圧力を増加させると共に、カソード流路内の圧力が必要以上に高くなってしまうことを防止することができる。
【００２０】
ところで、カソードポンプにおける許容最大圧力が、燃料電池における許容最大圧力よりも高い場合には、カソードポンプはまだ増圧できるが、カソード流路はこれ以上増圧できないときがある。このとき、上記カソード入口調圧弁により、カソード流路内の圧力が増加することを防止した状態で、さらにカソードポンプの吐出圧力を増加させることができる。そのため、燃料電池の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００２１】
また、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソードポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記カソードポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記カソード入口調圧弁の開度を、上記カソードポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記カソード入口調圧弁の開度の増加により、上記カソードポンプの回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したまま、カソードポンプの吐出圧力を許容最大圧力未満に減少させることができる。また、この場合には、カソード入口調圧弁の開度の増加により、上記カソード流路に供給するカソードガスの流量を増加させて、カソードガスとカソード流路との熱伝達を促進させることができる。
【００２２】
また、上記燃料電池は、該燃料電池を冷却するための冷媒ガスが供給される冷媒流路を備えており、上記冷媒流路には、これに上記冷媒ガスを供給するための冷媒ポンプが接続されており、上記電池始動時においては、上記冷媒ポンプの吐出圧力を、上記燃料電池を冷却する際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることにより、当該冷媒ポンプの吐出ガスを昇温させ、該昇温された吐出ガスを上記冷媒ガスとして上記冷媒流路に供給することにより、上記燃料電池の暖機を行うことが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記電池始動時における燃料電池の暖機は、上記カソードポンプだけではなく、上記冷媒ポンプも作動させて行うことができる。そのため、燃料電池を一層迅速に暖機することができる。
【００２３】
また、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒ポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記冷媒ポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を迅速かつ効果的に行うことができる。
【００２４】
また、上記冷媒流路の出口部には、冷媒出口調圧弁が接続されており、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒出口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒出口調圧弁の開度を減少させることによって、冷媒ポンプの吐出圧力を一層迅速に上記定常吐出圧力よりも増圧させることができる。これにより、燃料電池の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００２５】
また、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記冷媒ポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記冷媒出口調圧弁の開度を、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記冷媒出口調圧弁の開度の増加により、上記冷媒ポンプの回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したまま、冷媒ポンプの吐出圧力を許容最大圧力未満に減少させることができる。
【００２６】
また、この場合には、冷媒出口調圧弁の開度の増加により、上記冷媒流路に供給する冷媒ガスの流量を増加させて、冷媒ガスと冷媒流路との熱伝達を促進させることができる。
なお、上記燃料電池の許容最大圧力は、燃料電池の耐圧に安全率を掛けた値とすることができる。また、冷媒ポンプの許容最大圧力は、冷媒ポンプの耐圧に安全率を掛けた値とすることができる。
【００２７】
また、上記冷媒流路の入口部には、冷媒入口調圧弁が接続されており、上記燃料電池の暖機を行う際には、上記冷媒入口調圧弁の開度を、上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒入口調圧弁の開度を減少させることによって、冷媒ポンプの吐出圧力を増加させると共に、冷媒流路内の圧力が必要以上に高くなってしまうことを防止することができる。
【００２８】
ところで、冷媒ポンプにおける許容最大圧力が、燃料電池における許容最大圧力よりも高い場合には、冷媒ポンプはまだ増圧できるが、冷媒流路はこれ以上増圧できないときがある。このとき、上記冷媒入口調圧弁により、冷媒流路内の圧力が増加することを防止した状態で、さらに冷媒ポンプの吐出圧力を増加させることができる。そのため、燃料電池の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００２９】
また、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記燃料電池又は上記冷媒ポンプの少なくとも一方の許容最大圧力を超える場合には、上記冷媒入口調圧弁の開度を、上記冷媒ポンプの吐出圧力が上記許容最大圧力を超える時点の開度よりも増加させることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記冷媒入口調圧弁の開度の増加により、上記冷媒ポンプの回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したまま、冷媒ポンプの吐出圧力を許容最大圧力未満に減少させることができる。また、この場合には、冷媒入口調圧弁の開度の増加により、上記冷媒流路に供給する冷媒ガスの流量を増加させて、冷媒ガスと冷媒流路との熱伝達を促進させることができる。
【００３０】
また、第２の発明において、上記カソードポンプ増圧手段は、上記カソードポンプの回転数を、上記燃料電池において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、上記カソードポンプの吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるよう構成することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を迅速かつ効果的に行うことができる。
【００３１】
また、上記燃料電池システムは、上記カソード流路の出口部に接続されたカソード出口調圧弁と、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記カソード出口調圧弁の開度を上記燃料電池において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させる調圧弁調整手段とを有していることが好ましい（請求項１５）。
この場合には、上記燃料電池の暖機を行う際に、上記調圧弁調整手段により、上記カソード出口調圧弁の開度を減少させることによって、上記カソードポンプの吐出圧力を一層迅速に上記定常吐出圧力よりも増圧させることができる。これにより、燃料電池の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００３２】
また、上記調圧弁調整手段は、例えば、カソード出口調圧弁を制御する制御装置における制御プログラムによって構成することができ、また、燃料電池システムを制御する制御装置における制御プログラムによって構成することもできる。
【実施例】
【００３３】
以下に、図面を用いて本発明の燃料電池システム及びその暖機方法にかかる実施例につき説明する。
（実施例１）
本例の燃料電池システム１は、図１に示すごとく、カソードポンプ３及び冷媒ポンプ４を利用して、発電を行う前の燃料電池２を迅速に暖機することができるものである。
すなわち、本例の燃料電池システム１は、以下の燃料電池２、カソードポンプ３及び冷媒ポンプ４を有して構成されている。上記燃料電池２は、水素を含むアノードガスＧａが供給されるアノード流路２２と、酸素を含むカソードガスＧｃが供給されるカソード流路２３と、このカソード流路２３と上記アノード流路２２との間に配設された電解質体２１とを備えている。また、燃料電池２は、これを冷却するための冷媒ガスＧｄが供給される冷媒流路２４を備えている。
【００３４】
また、上記カソードポンプ３は、燃料電池２のカソード流路２３の入口部に接続されており、このカソード流路２３に上記カソードガスＧｃを供給する。また、上記冷媒ポンプ４は、燃料電池２の冷媒流路２４の入口部に接続されており、この冷媒流路２４に上記冷媒ガスＧｄを供給する。
また、上記燃料電池システム１は、燃料電池２の暖機を行う際に、上記カソードポンプ３の吐出圧力を、上記燃料電池２において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるカソードポンプ増圧手段５１を有している。このカソードポンプ増圧手段５１は、燃料電池システム１を制御する制御装置５内に設定された制御プログラムにより構成されている。
【００３５】
そして、燃料電池システム１の暖機方法として、上記燃料電池２において発電を行う前の電池始動時において、カソードポンプ増圧手段５１により、カソードポンプ３の吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させ、カソードポンプ３の吐出ガスを昇温させる。そして、この昇温された吐出ガスをカソードガスＧｃとして上記カソード流路２３に供給することにより、燃料電池２の暖機を迅速に行うことができる。
以下に、これを詳説する。
【００３６】
本例においては、図１に示すごとく、上記燃料電池２のカソード流路２３の入口部には、これに上記カソードガスＧｃを供給するためのカソードガス供給ライン３１が接続されており、上記カソードポンプ３は、このカソードガス供給ライン３１に配設されている。また、カソードガス供給ライン３１には、カソード流路２３に供給するカソードガスＧｃの温度Ｔｃを検出するカソード温度計３２と、上記カソードガスＧｃの吐出圧力Ｐｃ、すなわちカソードポンプ３から吐出されたカソードガスＧｃの圧力Ｐｃを検出するカソード圧力計３３とが配設されている。また、本例のカソードガスＧｃは空気である。
そして、燃料電池システム１を制御する制御装置５は、カソード温度計３２及びカソード圧力計３３からそれぞれ検出した温度Ｔｃ及び圧力Ｐｃを受信して、カソードポンプ３にその出力回転数を決定するための出力データを送信するよう構成されている。
【００３７】
本例においては、カソードポンプ増圧手段５１は、カソードポンプ３の出力回転数を、燃料電池２において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、カソードポンプ３の吐出圧力Ｐｃを上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるよう構成されている。
また、上記燃料電池２の発電時におけるカソードポンプ３の定常吐出圧力は、燃料電池２の構造等によっても異なるが、例えば、０．１〜０．２ＭＰａとすることができる。このとき、上記燃料電池２の暖機時におけるカソードポンプ３の吐出圧力（暖機吐出圧力）は、例えば、上記定常吐出圧力よりも高い、０．２〜１．０ＭＰａとすることができる。
【００３８】
また、上記制御装置５は、カソードポンプ３の暖機吐出圧力を、上記カソード圧力計３３により検出した圧力Ｐｃが上記定常吐出圧力よりも高い規定圧力になるよう制御することができる。この際に、制御装置５は、暖機吐出圧力が、燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満であり、カソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満になるようカソードポンプ３を制御することができる。
【００３９】
また、制御装置５は、カソードポンプ３の暖機吐出圧力を、上記カソード温度計３２により検出した温度Ｔｃが目標とする規定温度になるよう制御することができる。この際に、制御装置５は、上記カソードガスＧｃの温度Ｔｃが、燃料電池２における許容最大温度Ｔａｖ未満であり、カソードポンプ３における許容最大温度Ｔａｐ未満になるようカソードポンプ３を制御することができる。
【００４０】
また、図１に示すごとく、上記燃料電池２の冷媒流路２４の入口部には、これに上記冷媒ガスＧｄを供給するための冷媒ガス供給ライン４１が接続されており、上記冷媒ポンプ４は、この冷媒ガス供給ライン４１に配設されている。また、冷媒ガス供給ライン４１には、冷媒流路２４に供給する冷媒ガスＧｄの温度Ｔｄを検出する冷媒温度計４２と、上記冷媒ガスＧｄの吐出圧力、すなわち冷媒ポンプ４から吐出された冷媒ガスＧｄの圧力Ｐｄを検出する冷媒圧力計４３とが配設されている。また、本例の冷媒ガスＧｄは空気である。
また、上記制御装置５は、冷媒温度計４２及び冷媒圧力計４３からそれぞれ温度Ｔｄ及び圧力Ｐｄを受信して、冷媒ポンプ４にその吐出圧力を決定するための出力データを送信するよう構成されている。
【００４１】
本例の燃料電池システム１は、燃料電池２の暖機を行う際に、上記冷媒ポンプ４の吐出圧力を、上記燃料電池２において発電を行う際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させる冷媒ポンプ増圧手段５２を有している。この冷媒ポンプ増圧手段５２は、燃料電池システム１を制御する制御装置５内に設定された制御プログラムにより構成されている。
そして、上記電池始動時には、冷媒ポンプ増圧手段５２は、上記冷媒ポンプ４の吐出圧力も、燃料電池２を冷却する際の吐出圧力である定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させ、冷媒ポンプ４の吐出ガスを昇温させることができる。そして、この昇温された吐出ガスを冷媒ガスＧｄとして上記冷媒流路２４に供給することにより、燃料電池２の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００４２】
本例においては、冷媒ポンプ増圧手段５２は、冷媒ポンプ４の回転数を、燃料電池２において発電を行う際の回転数である定常回転数よりも高い回転数まで増加させることにより、冷媒ポンプ４の吐出圧力を上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させるよう構成されている。
また、上記燃料電池２の発電時における冷媒ポンプ４の定常吐出圧力は、燃料電池２の構造等によっても異なるが、例えば、０．１〜０．２ＭＰａとすることができる。このとき、上記燃料電池２の暖機時における冷媒ポンプ４の吐出圧力（暖機吐出圧力）は、例えば、上記定常吐出圧力よりも高い、０．２〜１．０ＭＰａとすることができる。
【００４３】
また、制御装置５は、冷媒ポンプ４の暖機吐出圧力を、上記冷媒圧力計４３により検出した圧力Ｐｄが上記定常吐出圧力よりも高い規定圧力になるよう制御することができる。この際に、制御装置５は、暖機吐出圧力が、燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満であり、冷媒ポンプ４における許容最大圧力Ｐａｐ未満になるよう冷媒ポンプ４を制御することができる。
【００４４】
また、制御装置５は、冷媒ポンプ４の暖機吐出圧力を、上記冷媒温度計４２により検出した温度Ｔｄが目標とする規定温度になるよう制御することができる。この際に、制御装置５は、上記冷媒ガスＧｄの温度Ｔｄが、燃料電池２における許容最大温度Ｔａｖ未満であり、冷媒ポンプ４における許容最大温度Ｔａｐ未満になるよう冷媒ポンプ４を制御することができる。
【００４５】
また、図１に示すごとく、カソードポンプ３には、これを冷却する冷却手段３Ａ、当該カソードポンプ３の回転数Ｎｐを検出する回転数検出手段３Ｂ及び当該カソードポンプ３の温度Ｔｐを検出するポンプ温度検出手段３Ｃが接続されている。
また、冷媒ポンプ４にも、これを冷却する冷却手段４Ａ、当該冷媒ポンプ４の回転数Ｎｐを検出する回転数検出手段４Ｂ及び当該冷媒ポンプ４の温度Ｔｐを検出するポンプ温度検出手段４Ｃが接続されている。
【００４６】
また、図１に示すごとく、上記カソード流路２３の出口部には、燃料電池２の暖機を行う際に、カソードポンプ３の背圧を増加させるためのカソード出口調圧弁３４が接続されている。
また、制御装置５は、燃料電池２の暖機を行う際に、カソード出口調圧弁３４の開度を燃料電池２において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させるカソード出口調圧弁調整手段５３を有している。このカソード出口調圧弁調整手段５３は、制御装置５内に設定された制御プログラムによって構成されている。そして、燃料電池２の暖機を行う際には、カソード出口調圧弁調整手段５３により、カソード出口調圧弁３４の開度を減少させることによって、カソードポンプ３の吐出圧力を一層迅速に増加させることができる。
【００４７】
また、上記冷媒流路２４の出口部には、燃料電池２の暖機を行う際に、冷媒ポンプ４の背圧を増加させるための冷媒出口調圧弁４４が接続されている。
また、制御装置５は、燃料電池２の暖機を行う際に、冷媒出口調圧弁４４の開度を燃料電池２において発電を行う際の開度である定常開度よりも少ない開度まで減少させる冷媒出口調圧弁調整手段５４を有している。この冷媒出口調圧弁調整手段５４は、制御装置５内に設定された制御プログラムによって構成されている。そして、燃料電池２の暖機を行う際には、冷媒出口調圧弁調整手段５４により、冷媒出口調圧弁４４の開度を減少させることによって、冷媒ポンプ４の吐出圧力を一層迅速に増加させることができる。
【００４８】
また、図示は省略するが、上記燃料電池２のアノード流路２２には、燃料から水素を含むアノードガスＧａを生成するための改質器が接続されている。そして、この改質器においては、触媒を介して燃料と水等を用いて水蒸気改質反応を行い、上記アノードガスＧａを生成する。
また、図１に示すごとく、本例の燃料電池２における電解質体２１は、上記アノード流路２２に供給されたアノードガスＧａ中の水素を透過させるための水素分離金属層２１１と、この水素分離金属層２１１を透過させた水素をプロトンの状態にして透過させてカソード流路２３に到達させるためのセラミックスからなるプロトン伝導体層２１２とを積層してなる。
【００４９】
そして、水素分離金属層２１１は、パラジウム（Ｐｄ）を含む金属から構成されており、プロトン伝導体層２１２は、ＢａＣｅＯ3系又はＳｒＣｅＯ3系のペロブスカイト型酸化物から構成されている。そして、本例の燃料電池２は、プロトン伝導体層２１２に水分を含浸させずに発電を行うことができ、例えば３００〜６００℃の高温状態で作動させることができる。
【００５０】
そして、燃料電池２における発電を行う際には、改質器において生成したアノードガスＧａを、燃料電池２のアノード流路２２に供給し、アノードガスＧａ中の水素をアノード流路２２から電解質体２１の水素分離金属層２１１を透過させる。そして、水素分離金属層２１１を透過させた水素を、プロトンの状態にして電解質体２１のプロトン伝導体層２１２を透過させ、燃料電池２のカソード流路２３まで到達させる。こうして、カソード流路２３において、プロトン状態の水素と、カソードポンプ３から供給されたカソードガスＧｃ中の酸素とを反応させて、燃料電池２の発電を行う。
【００５１】
次に、上記燃料電池システム１の暖機方法により、電池発電前の燃料電池２を暖機する方法の一例を図２のフローチャートと共に詳説する。
同図に示すごとく、燃料電池２において発電を行う前の電池始動時には、カソードポンプ３を起動し、このカソードポンプ３の出力回転数を上記定常回転数よりも高い回転数にする（ステップＳ１００）。そして、カソードポンプ３の吐出圧力Ｐｃを迅速に増圧させるために、燃料電池２のカソード流路２３の出口部に接続したカソード出口調圧弁３４の開度を規定値まで減少させる（Ｓ１０１）。
このように、燃料電池２の暖機を開始した初期においては、燃料電池２の温度とカソードガスＧｃの温度との差が大きいため、カソード流路２３を流れるカソードガスＧｃの流量を小さくして効果的に燃料電池２の暖機を行うことができる。
【００５２】
次いで、燃料電池２のカソード流路２３の入口部に接続したカソード温度計３２により、カソードポンプ３から吐出されたカソードガスＧｃの温度Ｔｃを検出する（Ｓ１０２）。そして、このカソードガス温度ＴｃがカソードガスＧｃを昇温する目標温度であるカソードガス目標温度Ｔｃｒ以上になったか否かを判別する（Ｓ１０３）。なお、カソードガス目標温度Ｔｃｒは、燃料電池２における許容最大温度Ｔａｖよりも小さな値とする。
【００５３】
カソードガス温度Ｔｃがカソードガス目標温度Ｔｃｒ未満である場合（Ｓ１０３の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３に接続した回転数検出手段３Ｂにより、カソードポンプ３の回転数Ｎｐを検出する（Ｓ１０４）。そして、この検出したカソードポンプ回転数Ｎｐが、カソードポンプ３の許容回転数Ｎｍａｘ未満であるか否かを判別する（Ｓ１０５）。カソードポンプ回転数Ｎｐがカソードポンプ３の許容回転数Ｎｍａｘ未満である場合（Ｓ１０５の判別がＹｅｓの場合）には、カソードガス温度Ｔｃを上昇させるために、カソードポンプ３の出力回転数をさらに増加させ、カソードポンプ３の吐出圧力を増圧させる（Ｓ１０６）。
【００５４】
一方で、カソードガス温度Ｔｃがカソードガス目標温度Ｔｃｒ以上である場合（Ｓ１０３の判別がＹｅｓの場合）及びカソードポンプ回転数Ｎｐがカソードポンプ３の許容回転数Ｎｍａｘ以上である場合（Ｓ１０５の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３の出力回転数をさらに増加させることなく、次のステップ（Ｓ１０７）を実行する。
【００５５】
次いで、カソード流路２３の入口部に接続したカソード圧力計３３により、カソードポンプ３の吐出圧力を検出する（Ｓ１０７）。本例では、このカソード圧力計３３により検出した圧力値は、カソードポンプ３から吐出されたカソードガスＧｃの圧力を示すと共に、燃料電池２のカソード流路２３内の圧力も示すものとし、カソードガス圧力Ｐｃとよぶ。
【００５６】
次いで、カソードガス圧力Ｐｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満であるか否かを判別する（Ｓ１０８）。カソードガス圧力Ｐｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ以上になってしまった場合（Ｓ１０８の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３の出力回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したままカソードガス圧力Ｐｃを減少させると共にカソードガスＧｃとカソード流路２３との熱伝達を促進させるために、カソード出口調圧弁３４の開度を増加させ（Ｓ１１０）、その後、カソードポンプ３の吐出圧力を再び検出する（Ｓ１０７）。そして、カソードガス圧力Ｐｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満になるまで、Ｓ１１０を繰り返す。
【００５７】
一方で、カソードガス圧力Ｐｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満である場合（Ｓ１０８の判別がＹｅｓの場合）には、カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満であるか否かを判別する（Ｓ１０９）。カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ以上になってしまった場合（Ｓ１０９の判別がＮｏの場合）には、カソードガス圧力Ｐｃを減少させると共にカソードガスＧｃとカソード流路２３との熱伝達を促進させるために、カソード出口調圧弁３４の開度を増加させ（Ｓ１１０）、その後、カソードポンプ３の吐出圧力を再び検出する（Ｓ１０７）。そして、カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満になるまで、Ｓ１１０を繰り返す。
【００５８】
一方で、カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満である場合（Ｓ１０９の判別がＹｅｓの場合）には、カソードポンプ３に接続したポンプ温度検出手段３Ｃにより、カソードポンプ３の温度Ｔｐを検出する（Ｓ１１１）。そして、このカソードポンプ温度Ｔｐが、カソードポンプ３の許容最大温度Ｔａｐ未満であるか否かを判別する（Ｓ１１２）。
【００５９】
カソードポンプ温度Ｔｐがカソードポンプ３の許容最大温度Ｔａｐ以上になってしまった場合（Ｓ１１２の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３を冷却するために、カソードポンプ３に接続した冷却手段３Ａによりカソードポンプ３の冷却制御を開始する（Ｓ１１３）。その後、燃料電池２に配設した燃料電池温度計（図示略）により、燃料電池２の温度Ｔｖを検出する（Ｓ１１４）。
一方で、カソードポンプ温度Ｔｐがカソードポンプ３の許容最大温度Ｔａｐ未満である場合（Ｓ１１２の判別がＹｅｓの場合）には、カソードポンプ３の冷却制御は開始せずに、Ｓ１１４を実行する。
【００６０】
そして、上記燃料電池温度Ｔｖが、燃料電池２を暖機しようとする暖機目標温度Ｔｖｒ以上になったか否かを判別する（Ｓ１１５）。燃料電池温度Ｔｖが暖機目標温度Ｔｖｒ以上である場合（Ｓ１１５の判別がＹｅｓの場合）には、燃料電池２の暖機を終了する。
一方で、燃料電池温度Ｔｖが暖機目標温度Ｔｖｒ未満である場合（Ｓ１１５の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３から吐出されたカソードガスＧｃの温度Ｔｃを再び検出し（Ｓ１０２）、その後、燃料電池温度Ｔｖが暖機目標温度Ｔｖｒ以上になるまでＳ１０２〜Ｓ１１５を繰り返す。
【００６１】
このようにして、カソードポンプ３を利用して燃料電池２を迅速に暖機することができ、その後、迅速に燃料電池２における発電を開始することができる。
なお、図２においてはカソードポンプ３を用いて燃料電池２の暖機を行う方法について詳説したが、上記冷媒ポンプ４を用いて燃料電池２の暖機を行う場合についても図３に示すごとく同様である。
また、上記フローチャートに示した一連の動作は、すべて制御装置５に内蔵したプログラムにより行うことができる。
【００６２】
本例においては、燃料電池２が発電を行う前の電池始動時において、燃料電池２の発電時にカソード流路２３にカソードガスＧｃを供給するためのカソードポンプ３を援用して、燃料電池２の暖機を行う。このとき、カソードポンプ３の吐出圧力は、上記定常吐出圧力よりも高い圧力まで増圧させ、ガス圧縮（ガスの断熱圧縮）に伴う発熱及びカソードポンプ３の機械損失増加による発熱等によって、カソードポンプ３の吐出ガスを昇温させる。これにより、燃料電池２のカソード流路２３には、上記昇温されたカソードポンプ３の吐出ガスをカソードガスＧｃとして供給することができ、燃料電池２を迅速に暖機することができる。
【００６３】
そのため、燃料電池２の暖機を行った後には、カソードポンプ３の吐出圧力を上記定常吐出圧力に変更するだけで、即座に燃料電池２のカソード流路２３へのカソードガスＧｃの供給を開始することができる。そのため、燃料電池２の暖機後には、迅速に燃料電池２における発電を開始することができる。
また、燃料電池２の暖機は、燃料電池２の発電時にカソード流路２３にカソードガスＧｃを供給するためのカソードポンプ３を用いることにより行うことができ、カソードポンプ３の運転条件を変更するだけで行うことができる。
【００６４】
また、本例の燃料電池２は、上記のごとく、水素分離金属層２１１とプロトン伝導体層２１２とを積層してなる電解質体２１を有しており、例えば３００〜６００℃の高温状態で作動するものである。そのため、燃料電池２の発電を行う際には、カソードポンプ３の運転条件、すなわち吐出圧力を上記定常吐出圧力に変更するだけで、カソード流路２３には、上記燃料電池２の暖機時における発熱により高温に加熱されたカソードガスＧｃを直接供給することも可能である。
そのため、上記燃料電池２の暖機を行った直後においても、カソード流路２３に供給するカソードガスＧｃを冷却する必要はなく、一層迅速に燃料電池２における発電を開始することができる。
【００６５】
また、燃料電池２の暖機の際には、上記改質器において水素又は燃料等を燃焼させ、この燃焼による熱を利用して、改質器及び燃料電池２の暖機を行うことができる。そして、この場合にも、上記カソードポンプ３又は冷媒ポンプ４の少なくとも一方を利用した燃料電池２の暖機により、水素又は燃料等の消費を抑制することができる。
それ故、本例によれば、簡単なシステム構成により、水素や、水素を生成するための燃料等の消費を抑制すると共に迅速に燃料電池２の暖機を行い、暖機後には即座に燃料電池２における発電を開始することができる。
【００６６】
なお、上記燃料電池システム１を運転し、燃料電池２において発電を行う際には、上記カソードポンプ３、カソード圧力計３３、カソード出口調圧弁３４は、例えば以下のようにして使用することもできる。
すなわち、燃料電池２の発電中に、燃料電池２によって駆動される負荷からの要求により、燃料電池２の電圧を向上させたいときがある。このとき、カソード出口調圧弁３４を絞ると共に、カソードポンプ３の吐出圧力を増圧させる。そして、燃料電池２に配設した電流計（図示略）により検出した電流値が一定になるようにして、カソード出口調圧弁３４の開度を制御すると共にカソードポンプ３の吐出圧力を制御する。これにより、カソード流路２３における酸素分圧が増加して、燃料電池２の電圧が増加する。
【００６７】
この燃料電池２の電圧が増加する理由を図４を用いて詳説する。
すなわち、同図に示すごとく、燃料電池２における発電特性を示す指標として、燃料電池２のアノード電極とカソード電極との間から取り出される電流密度（Ｉ）と電圧（Ｖ）との関係を示すＩ・Ｖ特性がある。そして、このＩ・Ｖ特性においては、電流密度が増加したときには、燃料電池２の抵抗が大きくなり電圧が減少するという性質がある。
【００６８】
そして、カソード電極の構造に依存する分極抵抗による電圧損失（カソード過電圧）Ｖｒは、カソード流路２３における酸素分圧に依存する。そのため、上記燃料電池２の出力電流値が一定になるようにしてカソード流路２３における酸素分圧を増加させたときには、上記カソード過電圧（電圧損失）Ｖｒが減少して、燃料電池２の電圧を増加させることができる。すなわち、図４において、Ｉ・ＶカーブＬ０がＩ・ＶカーブＬ１へと変化する。なお、同図において、ラインＬは、理論電圧を示す。
なお、上記アノード電極は、上記電解質体２１のプロトン伝導体層２１２におけるアノード流路２２側の表面に接合された電極であり、上記カソード電極は、上記電解質体２１のプロトン伝導体層２１２におけるカソード流路２３側の表面に接合された電極である。
【００６９】
（実施例２）
本例は、図５に示すごとく、上記燃料電池２のカソード流路２３の入口部に、燃料電池２の暖機を行う際にカソード流路２３内の圧力の増加を抑制するためのカソード入口調圧弁３５を接続し、また、燃料電池２の冷媒流路２４の入口部に、燃料電池２の暖機を行う際に冷媒流路２４内の圧力の増加を抑制するための冷媒入口調圧弁４５を接続した例である。
【００７０】
また、上記カソード圧力計３３は、上記カソードガス供給ライン３１において、カソードポンプ３とカソード入口調圧弁３５との間に配設されており、カソード入口調圧弁３５と燃料電池２のカソード流路２３との間には、カソード流路２３内の圧力Ｐｖｃを検出するための電池カソード圧力計３６が配設されている。また、上記冷媒圧力計４３は、上記冷媒ガス供給ライン４１において、冷媒ポンプ４と冷媒入口調圧弁４５との間に配設されており、冷媒入口調圧弁４５と燃料電池２の冷媒流路２４との間には、冷媒流路２４内の圧力Ｐｖｄを検出するための電池冷媒圧力計４６が配設されている。
【００７１】
本例においては、カソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐは、燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高くなっている。そして、燃料電池２の暖機を行う際には、カソード入口調圧弁３５により、カソード流路２３内の圧力が燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高くなることを防止した状態で、カソードポンプ３の吐出圧力を燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高く増加させることができる。そのため、カソードポンプ３の吐出圧力を燃料電池２を保護した状態で最大限増加させることができ、燃料電池２の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００７２】
また、冷媒ポンプ４についても同様に、冷媒ポンプ４における許容最大圧力Ｐａｐは、燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高くなっている。そして、燃料電池２の暖機を行う際には、冷媒入口調圧弁４５により、冷媒流路２４内の圧力が燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高くなることを防止した状態で、冷媒ポンプ４の吐出圧力を燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖよりも高く増加させることができる。そのため、冷媒ポンプ４の吐出圧力を燃料電池２を保護した状態で最大限増加させることができ、燃料電池２の暖機を一層迅速に行うことができる。
【００７３】
本例において、燃料電池２を暖機する方法の一例としては、ほとんど実施例１と同じであるが、異なる部分について図６のフローチャートを用いて詳説する。
同図において、ステップＳ２００〜Ｓ２０５は、実施例１のＳ１００〜Ｓ１０５と同様である。そして、本例では、カソードポンプ回転数Ｎｐがカソードポンプ３の許容回転数Ｎｍａｘ未満である場合（Ｓ２０５の判別がＹｅｓの場合）には、カソード流路２３内の圧力Ｐｖｃの増加を抑制しつつカソードポンプ３の吐出圧力の増加を促進するために、上記カソード流路２３の入口部に接続したカソード入口調圧弁３５の開度を減少させる（Ｓ２０６）。その後は、Ｓ１０６と同様に、カソードポンプ３の回転数を増加させる（Ｓ２０７）。
【００７４】
次いで、本例では、カソード流路２３の入口部に接続した電池カソード圧力計３６により、カソード流路２３内の圧力Ｐｖｃを検出する（Ｓ２０８）。そして、この検出を行ったカソード流路圧力Ｐｖｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満であるか否かを判別する（Ｓ２０９）。カソード流路圧力Ｐｖｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ以上になってしまった場合（Ｓ２０９の判別がＮｏの場合）には、カソード流路圧力Ｐｖｃを減少させるために、カソード出口調圧弁３４の開度を増加させ（Ｓ２１０）、その後、カソード流路圧力Ｐｖｃを再び検出する（Ｓ２０８）。そして、カソード流路圧力Ｐｖｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満になるまで、Ｓ２１０を繰り返す。
【００７５】
一方で、カソード流路圧力Ｐｖｃが燃料電池２における許容最大圧力Ｐａｖ未満である場合（Ｓ２０９の判別がＹｅｓの場合）には、カソードポンプ３の吐出口に接続したカソード圧力計３３により、カソードポンプ３の吐出圧力（カソードガス圧力）Ｐｃを検出する（Ｓ２１１）。
【００７６】
そして、この検出を行ったカソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満であるか否かを判別する（Ｓ２１２）。カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ以上である場合（Ｓ２１２の判別がＮｏの場合）には、カソードポンプ３の出力回転数は上記定常回転数よりも高い回転数に維持したままカソードガス圧力Ｐｃを減少させると共にカソードガスＧｃとカソード流路２３との熱伝達を促進させるために、カソード入口調圧弁３５の開度を増加させ（Ｓ２１３）、その後、カソード流路圧力Ｐｖｃを再び検出する（Ｓ２０８）。そして、カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満になるまで、Ｓ２１３を繰り返す。
【００７７】
一方で、カソードガス圧力Ｐｃがカソードポンプ３における許容最大圧力Ｐａｐ未満である場合（Ｓ２１２の判別がＹｅｓの場合）には、実施例１におけるＳ１１１〜Ｓ１１５と同様に、Ｓ２１４〜Ｓ２１８を実行する。そして、燃料電池温度Ｔｖが暖機目標温度Ｔｖｒ以上になるまでＳ２０２〜Ｓ２１８を繰り返す。
【００７８】
このようにして、本例においては、燃料電池２を保護した状態で、カソードポンプ３の吐出圧力を最大限増加させることができ、燃料電池２の暖機を一層迅速に行うことができる。
なお、図６においてはカソードポンプ３を用いて燃料電池２の暖機を行う方法について詳説したが、上記冷媒ポンプ４を用いて燃料電池２の暖機を行う場合についても同様である。また、上記フローチャートに示した一連の動作は、すべて上記制御装置５に内蔵したプログラムにより行うことができる。
本例においても、その他は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１における、燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、カソードポンプを用いた燃料電池システムの暖機方法を示すフローチャート。
【図３】実施例１における、冷媒ポンプを用いた燃料電池システムの暖機方法を示すフローチャート。
【図４】実施例１における、横軸に電流密度Ｉをとり縦軸に電圧Ｖをとって、電流密度Ｉと電圧Ｖとの関係であるＩ・Ｖ特性を示すグラフ。
【図５】実施例２における、燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図６】実施例２における、カソードポンプを用いた燃料電池システムの暖機方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８０】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
２１  電解質体
２２  アノード流路
２３  カソード流路
２４  冷媒流路
３  カソードポンプ
３４  カソード出口調圧弁
３５  カソード入口調圧弁
４  冷媒ポンプ
４４  冷媒出口調圧弁
４５  冷媒入口調圧弁
５  制御装置
Ｇａ  アノードガス
Ｇｃ  カソードガス
Ｇｄ  冷媒ガス
【図１】
2005235584.tif 000003
【図２】
2005235584.tif 000004
【図３】
2005235584.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005235584.tif 000007
【図６】
2005235584.tif 000008