(57)【要約】【課題】  燃料電池システムの運転停止後における冷却液中のイオン濃度増大を抑制することを可能とした燃料電池の冷却システムを提供する。【解決手段】  ウオータポンプ(16)によって冷却液(12)を冷却液通路(14)を介して燃料電池(13)に供給して該燃料電池(13)の温度を調節する冷却装置(15,16,30)と、上記冷却液通路(14)に設けられて上記冷却液(12)中の不純物を除去する除去装置(17)と、上記燃料電池(13)の運転停止状態において上記冷却液通路(14)内の冷却液(12)を流動させて上記除去装置(17)を通過させる流通手段(18)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】
ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する冷却装置と、
前記冷却液の冷却液通路に設けられて前記冷却液中の不純物を除去する除去装置と、
前記燃料電池の運転停止状態において前記冷却液通路内の冷却液を前記除去装置に流通させる流通手段と、
を備える燃料電池の冷却システム。
【請求項２】
前記流通手段は、前記冷却液の不純物の状態を検出する不純物検出手段と、前記不純物が所定値以上検出されたときに前記燃料電池を起動させる起動制御手段と、を備える請求項１記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項３】
前記流通手段は、前記冷却液の不純物の状態を検出する不純物検出手段と、前記不純物が所定値以上検出されたときに前記ポンプを作動させるポンプ制御手段と、を備える請求項１又は２記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項４】
更に、前記ポンプに電力を供給する蓄電池を備え、
前記ポンプ制御手段は、前記蓄電池の残容量又は状態に基づいて前記ポンプの作動量を制御する請求項３記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項５】
前記不純物検出手段は、前記冷却液の不純物の変化をポンプの停止からの経過時間に基づいて判断する請求項２又は３に記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項６】
前記不純物検出手段は、前記冷却液の不純物の変化をポンプの停止からの経過時間及び前記冷却液の温度に基づいて判断する請求項２又は３に記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項７】
前記流通手段は、冷却液通路内の一部の冷却液と他の冷却液との間に温度差を生ぜしめる温度差発生手段を含む請求項１記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項８】
前記温度差発生手段は、前記冷却液通路の外部の熱エネルギを前記冷却液通路内に伝熱させる伝熱手段である請求項７記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項９】
前記伝熱手段が、前記外部の熱エネルギを前記冷却液通路内に伝熱させる熱交換器を含む請求項８記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項１０】
前記温度差発生手段が、発熱体又は吸熱体である請求項７記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項１１】
前記温度差発生手段が、前記冷却液通路に設けられて前記燃料電池の運転状態において熱を蓄積する蓄熱装置である請求項７記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項１２】
前記蓄熱装置が前記冷却液を蓄積する冷却液蓄積装置であって、温度差を生じさせるときは前記燃料電池の運転状態において蓄積した冷却液を前記冷却液通路に供給する供給装置を備える請求項１１記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項１３】
前記除去装置を冷却装置としての熱交換器に設ける請求項７記載の燃料電池の冷却システム。
【請求項１４】
ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する冷却装置を含む燃料電池の冷却システムであって、
前記冷却液中の不純物の量を前記ポンプの停止からの経過時間に基づいて推定する不純物量推定手段を備えたことを特徴とする燃料電池の冷却システム。
【請求項１５】
前記不純物量推定手段は前記冷却液における時間経過に対する不純物濃度増加特性を冷却液温度をパラメータとして複数保持し、前記システム停止からの経過時間と前記冷却液の温度に基づいて対応する不純物濃度を当該特性から推定する請求１４記載の燃料電池の冷却システム。
【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関し、特に燃料電池スタックの冷却系の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば、アノードと電解質膜とカソードとをサンドイッチ構造としたセルを積層し、アノードに水素あるいは水素リッチな改質ガスを供給し、カソードに酸素を供給して電気化学反応を生ぜしめて電気エネルギを得ている。このような燃料電池は、例えば燃料電池に使用する電解質の種類によって、リン酸型、固体酸化物型燃料電池、高分子電解質型等に分類される。各電解質にはその機能を発揮させる適当な動作温度がある。例えば、固体高分子電解質型燃料電池（PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell）の電解質膜の作動温度は８０℃付近が一般的である。この最適な電解質膜の動作温度を保って燃料電池システムの運転を行うために該燃料電池システムに冷却系が設けられている。固体高分子電解質型燃料電池では、燃料電池スタックの冷却液として純水、不凍液を含む液体を使用している。
【０００３】
燃料電池の冷却系は、冷却液、冷却液の温度を外気によって低下させる熱交換器（ラジエータ）、冷却液を強制的に流動させるポンプ、燃料電池スタックを構成するセパレータ内に配置されて冷却水が流通する内部通路、冷却液を熱交換器と燃料電池スタック間を循環させる冷却液通路、イオン除去フィルタ等によって構成される。
ここで、イオン除去フィルタは、例えば、イオン交換樹脂などからなり、熱交換器、燃料電池スタック、冷却液通路管壁及びポンプから冷却液に溶出した金属などの導電性イオンを除去して燃料電池と車体アース間との絶縁抵抗の減少を防止している。
【０００４】
このようなイオン除去フィルタを備える燃料電池システムの例が特開昭２０００−２０８１５７号公報に記載されている。同公報記載の発明は燃料電池を冷却するメインの冷却水通路の他に、冷却水タンク内の水を循環させるイオン除去用のサブ冷却水通路を別途独立に設け、このサブ冷却水通路にイオン除去フィルタを配置する構成を提案している。
【特許文献１】特開２０００−２０８１５７号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５１９号公報
【特許文献３】特開２００２−３１３３７７号公報
【特許文献４】特開２００２−２１６８１７号公報
【特許文献５】特開２００３−１２３８０４号公報
【特許文献６】特開２００３−１２３８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した燃料電池システムは発電運転中にポンプによって冷却液を強制的に循環させ、冷却液の一部をイオン除去フィルタに流してイオンを除去し、イオン濃度を低下させている。しかしながら、燃料電池システムを運転しないときにはポンプが停止し、冷却液が循環しないため、冷却液がイオン除去フィルタを通過しない。
【０００６】
この結果、燃料電池システムの運転停止中に、熱交換器、燃料電池スタック（イオン交換膜、セパレータ）、冷却液通路等から冷却液中に金属イオンなどが溶出し、冷却液中のイオン濃度が増加する。このように燃料電池システムの停止中にイオン濃度が増加すると、燃料電池の運転を長期間停止した後に運転を再開する場合、冷却液中のイオン濃度を低下させるために燃料電池運転開始前に冷却液中のイオン除去処理が必要となり、運転開始までに時間を要することになる。特に、車両の燃料電池システムの場合、イオン除去に時間が掛かるため燃料電池システムをすぐに起動できなくなる。この結果、車両が運転可能となるまでに時間がかかる。
【０００７】
よって、本発明は燃料電池システムの運転を停止あるいは終了した後であっても燃料電池の冷却液中の不純物（イオン濃度）の増加を抑制することを可能とした燃料電池の冷却システムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は燃料電池システムの長時間の運転停止によって冷却液中の不純物（イオン濃度）が増大する傾向を抑制して車両の始動を短時間化することを可能とした車載の燃料電池システムの冷却システムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は燃料電池システムの運転を停止した後であっても燃料電池の冷却液を不純物除去装置（イオン除去フィルタ）に流動させ、冷却液から不純物（イオン）を除去して冷却液の不純物（イオン濃度）の増加を抑制することを可能とした燃料電池の冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明の燃料電池の冷却システムは、ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する冷却装置と、上記冷却液の冷却液通路に設けられて上記冷却液中の不純物を除去する除去装置と、上記燃料電池の運転停止状態において上記冷却液通路内の冷却液を前記除去装置に流通させる流通手段と、を備える。ここで、燃料電池の運転停止状態とは、例えば、燃料電池に対する電力要求が無くなり、燃料電池及びその作動に関連する補機装置（冷却装置、水素／エア供給装置、改質器、インバータ等）を含む燃料電池システムの作動が停止する状態の意味と解釈したり、少なくとも燃料電池とその冷却装置（冷却液用ポンプ）の作動が停止する状態の意味と解釈したりすることが可能である。
【００１１】
かかる構成とすることによって、燃料電池や燃料電池を含む車両等のシステムの運転が停止した状態においても冷却液（あるいは冷却水）が不純物を除去する除去装置を流れるので冷却液の不純物濃度の増大を抑制することが可能となる。
それにより、燃料電池運転開始の際の冷却液の不純物を低減し、運転開始に要する時間を短縮することが可能となって具合がよい。不純物としては、例えば、熱交換器（例えば、車載あるいは非移動体のラジエータ）、配管、燃料電池スタック（イオン交換膜、セパレータ）などから溶出した導電性イオンやその他の溶出物が挙げられる。
【００１２】
上記冷却液の流動は、例えば、燃料電池停止中にポンプ（駆動源としてのモータを含む）を一時的（あるいは間欠的）に動作させることによって生じさせることができる。また、上記冷却液の流動は冷却液に温度差を与えて対流を生じさせるによっても行われる。
冷却液は、例えば、純水、純水に添加剤を加えたもの、水以外の冷却用液体等を使用することができる。除去装置としては、例えば、イオン交換樹脂をフィルタとしたもの、イオン交換樹脂と微粒子を除去するフィルタとを組み合わせたものなどを使用することが出来る。
【００１３】
好ましくは、上記流通手段は、上記冷却液の不純物の状態を検出する不純物検出手段と、上記不純物が所定値以上検出されたときに上記燃料電池を起動させる起動制御手段と、を備える。ここで、不純物が検出されたとき燃料電池を作動させるとは、例えば、燃料電池に電力要求がない状態（運転停止状態）において、不純物の除去を目的に燃料電池を作動させることである。
それにより、燃料電池の運転停止状態においても冷却液の状態を監視し、冷却液の不純物の状態（例えば、不純物濃度）が冷却液の絶縁抵抗等の見地からの許容値を超える前に燃料電池を動作させて冷却液の不純物除去動作等を行うことを可能とする。
この構成によれば、蓄電池（二次電池）を有しない場合や蓄電池の残容量（残電気量）が少ない場合にもポンプを動作させることが出来る。
【００１４】
好ましくは、上記流通手段は、上記冷却液の不純物の状態を検出する不純物検出手段と、上記不純物が所定値以上検出されたときに上記ポンプを作動させるポンプ制御手段と、を備える。ここで、不純物が検出されたときポンプを作動させるとは、例えば、燃料電池に電力要求がない状態（運転停止状態）において、不純物の除去を目的にポンプを作動させることである。
それにより、燃料電池の運転が停止した状態においても冷却液中の不純物の状態（例えば、不純物濃度）を監視し、不純物が所定値を越えると燃料電池を停止したままポンプを作動させて冷却液を除去装置に循環させて不純物を除去する。省エネルギと不純物除去とを両立し得る。
【００１５】
好ましくは、更に、上記ポンプに電力を供給する蓄電池を備え、上記ポンプ制御手段は、上記蓄電池の残容量に基づいて上記ポンプの作動量（例えば、動作時間、吐出圧力など）を制御する。それにより、燃料電池を起動せずにポンプを動作させて冷却液中の不純物を除去する。また、蓄電池の残容量（残電気量）に応じてポンプの運転を調整することによって蓄電池の過放電を抑制する。
【００１６】
好ましくは、上記不純物検出手段は上記冷却液の不純物の変化をポンプの停止からの経過時間に基づいて判断する。不純物（イオン）の冷却液中への時間経過に対する不純物溶出濃度（イオン濃度あるいは冷却液の導電率）特性を予め実験やシミュレーションなどによって求めてシステム制御装置の不揮発メモリなどに記憶しておき、経過時間によって不純物（イオン）の溶出量を推定することが出来る。ここで、ポンプの停止からとは、例えば、ポンプ停止と同様の状態である冷却液が除去装置内を流通できない状態になったときからと解釈することが可能である。
【００１７】
好ましくは、上記不純物検出手段は上記冷却液の不純物の変化を燃料電池のポンプの停止からの経過時間及び上記冷却液の温度に基づいて判断する。ここでも、ポンプの停止からとは、例えば、冷却液が除去装置内を流通できない状態になったときからと解釈することが可能である。
不純物（イオン）の冷却液中の経過時間と冷却液温度をパラメータとする不純物溶出濃度（イオン濃度あるいは冷却液の導電率）特性を予め実験やシミュレーションなどによって求めてシステムの制御装置の不揮発メモリなどに記憶しておき、経過時間と温度によって不純物（イオン）の溶出量を推定することが出来る。
【００１８】
好ましくは、上記流通手段は冷却液通路内の一部の冷却液と他の冷却液との間に温度差を生ぜしめる温度差発生手段を含む。それにより、冷却液通路内に対流を発生させて冷却液を不純物除去装置に導き、燃料電池の運転停止状態であってもポンプを動作させずに不純物を除くことが可能となる。ポンプ（あるいは駆動モータ）を動作させないのでシステムのエネルギ消費を抑制すると共に、作動音を小さくすることが出来る。
【００１９】
好ましくは、上記温度差発生手段は上記冷却液通路の外部の熱エネルギを上記冷却液通路内に伝熱させる伝熱手段である。伝熱手段としては、例えば、冷却液通路の一部の温度を下げる（あるいは上昇させる）熱交換フィン、ヒートパイプ、ラジエータ等が該当する。熱交換フィンは外気やその他の熱源に晒されて冷却液との熱交換を行う。なお、その他の熱源として水素吸蔵合金の発生熱、ヒータ、熱電素子、保温冷却液、太陽熱等を利用することも出来る。
【００２０】
また、上記伝熱手段は、上記外部の熱エネルギを前記冷却液通路内に伝熱させる熱交換器（例えば、車載あるいは非移動体のラジエータ）を含んで構成される。更に、前記冷却液の前記熱交換器の経由／非経由を設定する切替弁を含んでも良い。それによって燃料電池システム停止時専用の装置を追加的に設ける必要がないので冷却システムの構成を簡単にすることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、上記温度差発生手段は発熱体又は吸熱体、例えば、ヒータや熱電素子である。それによって、冷却液に能動的に温度差を生ぜしめて対流を起こすことが可能となる。
【００２２】
好ましくは、上記温度差発生手段は燃料電池運転中に蓄熱し、燃料電池停止中にこの熱を冷却液通路に与える蓄熱装置である。それにより、燃料電池の運転中に発生する熱を蓄熱し、これを運転停止時に活用することによって専用の熱源を設けることを回避することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、上記蓄熱装置は上記冷却液を蓄積する冷却液蓄積装置であって、温度差を生じさせるときは上記燃料電池の運転状態において蓄積した高温の冷却液を上記冷却液通路に供給する供給制御装置を備える。
【００２４】
好ましくは、上記除去装置は冷却装置としての熱交換器（例えば、車載あるいは非移動体のラジエータ）に設けられる。
【００２５】
また、本発明の熱交換器（ラジエータ）は、冷却液が貯留されるアッパータンク及びロアタンクと、上記アッパータンク及びロアタンク間に配置されて両タンク間に上記冷却液を移動させる熱交換フィンが形成された複数の細管と、上記複数の細管の一部に組み込まれて上記冷却液から不純物を除去する不純物除去装置（イオン除去フィルタ）と、を含む。
【００２６】
それにより、熱交換器（ラジエータ）内に不純物（イオン）を除去する構造を内蔵することが出来、不純物（イオン）溶出源に近い部分で不純物（イオン）を除去することが可能となる。また、不純物（イオン）除去のために燃料電池の冷却システムへの構成の追加を最小限とする。
【００２７】
好ましくは、上記不純物除去装置は、上記冷却液中のイオンを除去するイオン交換樹脂と上記冷却水中の微粒子を除去する微粒子除去フィルタとを含む。
【００２８】
好ましくは、上記不純物除去装置が組み込まれた細管と他の細管との間に温度差が与えられる。それにより、熱交換器（ラジエータ）内にて対流が生じて冷却液が不純物除去装置を循環する。
【００２９】
また、本発明の燃料電池の冷却システムは、ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する燃料電池の冷却システムにおいて、上記冷却液中の不純物の量を上記ポンプの停止からの経過時間に基づいて推定する不純物量推定手段を備えたことを特徴とする。
それにより、例えば、推定不純物量に基づいて燃料電池の運転停止状態あるいは運転開始の際に注意表示を行って冷却液中の不純物除去を促したり、不純物除去装置を動作させることが可能となる。
また、本発明の燃料電池の冷却システムは、ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する冷却装置と、上記冷却液の冷却液通路に設けられて上記冷却液中の不純物を除去する除去装置と、を含む燃料電池の冷却システムにおいて、上記冷却液中の不純物の量を上記ポンプの停止からの経過時間に基づいて推定する不純物量推定手段を備えたことを特徴とする。
かかる構成とすることによって、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両の停止状態であっても、冷却液中の不純物濃度の増加を予測してポンプを所定時間作動させて冷却液中の不純物濃度の増加を抑制することが可能となる。
また、本発明の燃料電池の冷却システムは、ポンプによって冷却液を燃料電池に供給して該燃料電池の温度を調節する冷却装置と、上記冷却液の冷却液通路に設けられて上記冷却液中の不純物を除去する除去装置と、上記燃料電池のポンプの停止状態において上記冷却液通路内の冷却液を上記除去装置に流通させる流通手段と、を備える燃料電池の冷却システムにおいて、上記流通手段は、上記冷却液中の不純物の量を上記システムの停止からの経過時間に基づいて推定する不純物量推定手段と、推定された不純物量が所定値を越えるときに上記ポンプを作動させるポンプ制御手段と、を含む。
【００３０】
かかる構成とすることによって、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両の停止状態であっても、冷却液中の不純物濃度の増加を予測してポンプを所定時間作動させて冷却液中の不純物濃度の増加を抑制することが可能となる。
【００３１】
好ましくは、上記不純物量推定手段は上記冷却液における時間経過に対する不純物濃度増加特性を予め保持し、上記システム停止からの経過時間に対応する不純物濃度（あるいは不純物量、導電率）を当該特性から推定する。それにより、不純物濃度を直接検出する測定器（検出器）を有しない場合であっても、システム停止から所定時間を経過すると冷却液中の不純物が除去される。
【００３２】
好ましくは、上記不純物量推定手段は上記冷却液における時間経過に対する不純物濃度増加特性を冷却液温度をパラメータとして複数保持し、上記システム停止からの経過時間と冷却液の温度に対応する不純物濃度（あるいは不純物量、導電率）を当該特性から推定する。それにより、不純物濃度を直接検出する測定器（検出器）を有しない場合であっても、システム停止から所定時間を経過すると冷却液中の不純物が除去される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば燃料電池の運転停止や燃料電池搭載車両のシステム停止後であっても、燃料電池の冷却液を流動させて冷却液中の不純物を不純物除去装置によって除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態においては、燃料電池が発電を停止している状態においても、冷却液を流通（あるいは流動化）させて不純物除去装置としてのイオン除去フィルタを通過させることによって冷却液中に溶出したイオン、微粒子などの不純物濃度の増加を抑制する。冷却液の流動化は、例えば、第１の発明のグループ（第１乃至第５の実施例）では燃料電池の冷却液のウオータポンプ（駆動ポンプ）の間欠的な動作による循環によって行われる。この間欠的な動作は冷却液中の不純物の状態、例えば、導電率や不純物濃度に対応して行うことが出来る。また、第２の発明のグループ（第６乃至第１４の実施例）では燃料電池の冷却液の流動化は冷却液の温度差による対流によって行われる。なお、複数の実施例を適宜に組み合わせても良い。
【実施例１】
【００３５】
図１乃至図３を参照して第１の実施例について説明する。この実施例では、燃料電池あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において冷却液中の不純物イオン濃度（導電率）が増大するとウオータポンプ１６を間欠的に動作させ、冷却液のイオンの除去と省エネルギとを可及的に両立させている。
【００３６】
図１は、ウオータポンプを間欠的に動作させる燃料電池システムの冷却系を概略的に示している。図２は燃料電池システムの冷却系の制御部３０の制御を説明するフローチャートである。図３は、冷却液通路中の不純物イオン濃度（導電率）の変化例と、不純物イオン濃度に対応して制御されるウオータポンプ１６の動作例を示す説明図である。
【００３７】
図１に示す燃料電池システムの冷却系の構成おいて、１１は外気によって冷却液１２を冷却する熱交換器としてのラジエータである。冷却液１２は主に純水と不凍液によって構成される。１３は燃料電池、１４はラジエータ１１と燃料電池１３間に冷却液１２を循環させる冷却液通路である。１９は冷却液１２をラジエータ１１をバイパスして循環させるバイパス流路である。１５は冷却液１２の経路をラジエータ１１とバイパス流路１９とに切替えるロータリバルブである。１６は冷却液を循環させるウオータポンプ、１７はイオン除去フィルタである。イオン除去フィルタ１７は燃料電池１３の冷却液入口の近傍に設けるとより好ましい。それにより、不純物イオンが除去された冷却液１２が燃料電池１３に供給される。イオン除去フィルタ１７には、後に詳述する（図１９及び図２０参照）ようにイオン除去フィルタ１７と外気との間で熱を伝搬する伝熱手段としての熱交換フィン１８（又はフィンと組み合わされたヒートパイプ）を設けることが出来る。燃料電池１３の発生電力は逆流を防止する一方向性素子を介して蓄電池４２や図示しない車両モータを駆動するインバータなどに供給される。
【００３８】
冷却液通路１４の途中に冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を検出する導電率検出計４１が設けられている。この導電率検出計４１の出力は制御部（あるいは制御装置）３０に供給される。制御部３０は蓄電池４２の電力をウオータポンプ１６に与える駆動回路４３の動作を制御する。また、制御部３０はロータリバルブ１５の流路の切替え動作も制御する。制御部３０は、例えば、コンピュータシステムによって構成され、燃料電池１３の冷却制御系として別途に設けられ、あるいは燃料電池システムの制御コンピュータの機能の一部として実現される。
【００３９】
次に、図２及び図３を参照して制御部３０の制御動作について説明する。制御部３０は、燃料電池の運転時に燃料電池１３の内部温度あるいは冷却液１２の温度等を監視し、ウオータポンプ１６を制御して冷却液１２の流量を調整して燃料電池１３の動作温度を目標温度に調整する。また、制御部３０は冷却液１２の温度が低い場合にはロータリバルブをバイパス流路１９側に切替えて冷却液１２の温度低下を抑制し、冷却液１２の温度が上昇した場合には燃料電池１３内を目標温度に維持するためにロータリバルブ１５をラジエータ１１側に切替えて冷却液１２の温度を下げる。このような燃料電池運転状態で、冷却液１２は冷却液通路１４を循環し、イオン除去フィルタ１７を通過して燃料電池１３に供給されるので冷却液１２の不純物（イオン）は除去される。従って、冷却液１２のイオン濃度（導電率）上昇が抑制される。
【００４０】
制御部３０は燃料電池１３の運転停止状態あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態においても冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を監視している。すなわち、燃料電池の停止状態あるいは車両システムの停止状態において、内部のタイマの周期的に発生する割り込み出力によって「ウオータポンプ間欠的動作制御モード」を実行する（Ｓ１２；Ｙｅｓ）。
【００４１】
制御部３０は導電率検出計４１の出力を読取る（Ｓ１４）。図３の冷却液１２の不純物イオン濃度に対応する導電率のグラフに示すように、燃料電池１３の運転停止あるいは燃料電池搭載車両システムの停止によってウオータポンプ１６が停止すると、冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）が徐々に増加する。
【００４２】
制御部３０は、燃料電池システムの運転停止直後の冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）が上限基準値ρmaxを下回り（Ｓ１６；Ｎｏ）、下限基準値ρminも下回る状態では（Ｓ２２；Ｙｅｓ）、ウオータポンプ１６が停止状態にあることを確認して（Ｓ２４；Ｎｏ）、本制御からリターンする（Ｓ２９）。
【００４３】
制御部３０は、図３に示すように、不純物イオン濃度（導電率）が基準上限値ρmaxを越えたことを判別すると（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、「ウオータポンプオンフラグ」をセットし（Ｓ１８）、駆動回路４３に動作を指令してウオータポンプ１６を起動させ（Ｓ２０）、本制御からリターンする（Ｓ２９）。ウオータポンプ１６の動作によって冷却液１２が冷却液通路１４を循環し、イオン除去フィルタ１７によって冷却液１２から不純物イオンが除去される。
【００４４】
制御部３０は所定のサンプリング周期で冷却液１２の不純物イオン濃度を監視し、冷却液１２の不純物イオン濃度が判別基準値ρmaxよりも高いとウオータポンプ１６を動作をさせる（Ｓ１２〜Ｓ２０，Ｓ２９）。
【００４５】
制御部３０は、ウオータポンプ１６が動作してイオン除去フィルタ１７によって冷却液１２中の不純物イオンが除去されて不純物イオン濃度が減少して基準値ρmax未満であるが（Ｓ１６；Ｎｏ）、基準下限値ρmin以上である場合（Ｓ２２；Ｎｏ）、ウオータポンプ１６の動作を継続させて本制御からリターンする（Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２９）。
【００４６】
制御部３０は、冷却液１２の不純物イオン濃度が減少し、基準値ρmin未満となると（Ｓ１６；Ｙｅｓ、Ｓ２２；Ｙｅｓ）、「ウオータポンプフラグ」がオンになっている（ウオータポンプ１６が動作状態にある）ことを確認して（Ｓ２４；Ｙｅｓ）、駆動回路に４３に動作停止を指令し、ウオータポンプ１６の動作を停止する（Ｓ２６）。そして、「ウオータポンプオンフラグ」をリセットして（Ｓ２８）、ウオータポンプ１６の間欠的動作制御を終了する（Ｓ２９）。
【００４７】
なお、制御部３０は、上述したウオータポンプ１６の動作（Ｓ２０）において、蓄電池４２の残容量に応じてポンプの作動時間、吐出圧力（ポンプ作動量）等を設定するようにすることが出来る。それにより、蓄電池４２の使用可能な時間を可及的に延ばす。
【００４８】
この結果、図３に示すように、制御部３０は所定周期で導電率検出計４１の出力を監視することにより、冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）を常時モニタし、ウオータポンプ１６を間欠的に動作させることによって冷却液１２中の不純物イオンを除去するので、不純物イオン濃度（導電率）が低くなり、燃料電池１３を循環する冷却液１２の絶縁抵抗が低くなることを抑制する。これにより、燃料電池の起動の際に冷却水の絶縁抵抗を増加させる不純物除去処理が不要となって燃料電池の起動時間が短縮される。また、制御部３０が必要なときに必要な時間だけウオータポンプ１６を間欠的に動作させることによって蓄電池４２の電気的エネルギの消耗を可及的に減らしている。
【００４９】
なお、第１の実施例においては不純物イオン濃度が閾値ρmaxを越えたときにウオータポンプ１６を作動させ、不純物イオン濃度が閾値ρmin未満となったときにウオータポンプ１６を停止する制御（図３参照）を行ってウオータポンプ１６のオンオフが頻繁に繰り返される乱調の発生を防止しているが、これを不純物イオン濃度が閾値ρmaxを越えたときにウオータポンプ１６を所定時間作動させ、所定時間を経過したときに停止するように制御しても良い。当該所定時間は各燃料電池の冷却システムにおいて図３に示すようなウオータポンプ１６の作動時間対導電率減少特性を実験的に求めて決定することが出来る。
【実施例２】
【００５０】
図４及び図５を参照して第２の実施例について説明する。図４は第２の実施例に係るウオータポンプを間欠的に動作させる燃料電池システムの冷却系を概略的に示しており、同図において図１に示す燃料電池システムの冷却系と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。また、図５は第２の実施例に係る燃料電池システムの冷却系の制御部３０の制御を説明するフローチャートである。
【００５１】
上述した第１の実施例ではウオータポンプ１６を蓄電池４２で駆動したが、第２の実施例では燃料電池１３を起動してウオータポンプ１６を作動させるようにしている。従って、第２の実施例は燃料電池システムに蓄電池４２を備えていない場合や蓄電池４２を備えていても当該蓄電池の残容量が減少した場合や蓄電池の状態に不具合がある場合（蓄電池の故障、蓄電機能の低下等）に適用して好ましいものである。
【００５２】
図４に示すように、第２の実施例においては蓄電池４２を備えていない。あるいは蓄電４２を備えていても、燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態におけるウオータポンプ１６の駆動電力の供給源として燃料電池１３を使用する制御モードである。他の構成は第１の実施例の構成と同様である。
【００５３】
次に、図５を参照して第２の実施例の制御部３０の制御動作について説明する。なお、図５に示すフローチャートにおいて図２と対応する部分には同一符号を付している。
制御部３０は燃料電池１３の運転停止状態あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態においても冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を監視している。すなわち、燃料電池の停止状態あるいは車両システムの指定状態において、内部のタイマの周期的に発生する割り込み出力によって「ウオータポンプ間欠的動作制御」を実行する（Ｓ１２；Ｙｅｓ）。
【００５４】
制御部３０は導電率検出計４１の出力を読取る（Ｓ１４）。図３の冷却液１２の不純物イオン濃度に対応する導電率のグラフに示すように、燃料電池１３の運転停止あるいは燃料電池搭載車両システムの停止によってウオータポンプ１６が停止すると、冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）が徐々に増加する。
制御部３０は、燃料電池システムの運転停止直後の冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）が基準値ρmaxを下回り（Ｓ１６；Ｎｏ）、基準値ρminも下回る状態では（Ｓ２２；Ｙｅｓ）、ウオータポンプ１６が停止状態にあることを確認して（Ｓ２４；Ｎｏ）、本制御からリターンする（Ｓ２９）。
【００５５】
制御部３０は、図３に示すように、不純物イオン濃度（導電率）が基準上限値ρmaxを越えたことを判別すると（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、「ウオータポンプオンフラグ」をセットし（Ｓ１８）、燃料電池１３に図示しない空気及び燃料ガスを供給して起動する。これにより、ウオータポンプ１６への電力供給源が確保される（Ｓ１９）。制御部３０は駆動回路４３に動作を指令して燃料電池１３からウオータポンプ１６を起動させ（Ｓ２０）、本制御からリターンする（Ｓ２９）。ウオータポンプ１６の動作によって冷却液１２が冷却液通路１４を循環し、イオン除去フィルタ１７によって冷却液１２から不純物イオンが除去される。
【００５６】
制御部３０は所定のサンプリング周期で冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を監視し、冷却液１２の不純物イオン濃度が判別基準値ρmaxよりも高いと燃料電池を動作させ、ウオータポンプ１６を動作させる（Ｓ１２〜Ｓ２０，Ｓ２９）。
制御部３０は、ウオータポンプ１６が動作してイオン除去フィルタ１７によって冷却液１２中の不純物イオンが除去され、冷却液１２中の不純物イオン濃度が減少して基準値ρmax未満であるが（Ｓ１６；Ｎｏ）、基準下限値ρmin以上である場合（Ｓ２２；Ｎｏ）、燃料電池１３及びウオータポンプ１６の動作を継続させて本制御からリターンする（Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２９）。
【００５７】
制御部３０は、冷却液１２の不純物イオン濃度が減少し、基準値ρmin未満となると（Ｓ１６；Ｙｅｓ、Ｓ２２；Ｙｅｓ）、「ウオータポンプフラグ」がオンになっている（ウオータポンプ１６が動作状態にある）ことを確認して（Ｓ２４；Ｙｅｓ）、駆動回路に４３に動作停止を指令し、ウオータポンプ１６の動作を停止する（Ｓ２６）。燃料電池１３への空気及び燃料ガスの供給を遮断して燃料電池１３の動作を停止する（Ｓ２７）。次に、「ウオータポンプオンフラグ」をリセットして（Ｓ２８）、ウオータポンプ１６の間欠的動作制御を終了する（Ｓ２９）。
【００５８】
なお、上述した第２の実施例においてもウオータポンプ１６のオン動作の閾値ρmaxとオフ動作の閾値ρminを異にする（図３参照）ことによってウオータポンプ１６のオンオフが頻繁に繰り返されることを防止している。
【００５９】
この結果、図３に示すように、第１の実施例と同様に制御部３０は所定周期で導電率検出計４１の出力を監視することにより、冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）を常時モニタし、燃料電池１３及びウオータポンプ１６を間欠的に動作させることによって冷却液１２中の不純物イオンを除去し、燃料電池１３を循環する冷却液１２の絶縁抵抗が低くなることを防止する。これにより、燃料電池１３の起動の際に冷却水の絶縁抵抗を増加させる処理が不要となって燃料電池の起動時間が短縮される。また、制御部３０が必要なときに燃料電池１３を起動し、ウオータポンプ１６を動作させることによって蓄電池４２（図１参照）を備えていない構成においても適用可能としている。
【００６０】
また、蓄電池４２を備えている構成であっても、蓄電池４２の残存電気量が減少した場合に、第１の実施例の制御態様から本実施例の制御態様に切替えることによってウオータポンプ１６の駆動と蓄電池４２の充電とを同時に行うことを可能とする。従って、蓄電池４２のいわゆるバッテリ上がりを防止することも出来る。
【００６１】
なお、本実施例においても、不純物イオン濃度が閾値ρmaxを越えたときに燃料電池１３及びウオータポンプ１６を所定時間作動させ、所定時間を経過したときに燃料電池１３及びウオータポンプ１６を停止するように制御しても良い。当該所定時間は各燃料電池の冷却システムにおいて図３に示すようなウオータポンプ１６の作動時間対導電率の減少特性を実験的に求めて決定することが出来る。
【００６２】
上述した第１及び第２の実施例によれば、燃料電池の運転停止あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態において冷却液１２中のイオン濃度（導電率）が既定値を越えて上昇したときにウオータポンプ１６を間欠的に動作させて冷却液１２中のイオンを除去する。
【００６３】
また、第１、第２の実施例においても後述するイオン除去フィルタ１７と熱交換フィン１８による不純物除去とを組み合わせて使用することが出来る。それにより、冷却液１２のイオン濃度（導電率）が基準上限値ρmaxを越えるまでのインターバルを長くし、ウオータポンプ１６の動作回数を減少させることが可能となる。
【実施例３】
【００６４】
図６乃至図９を参照して第３の実施例について説明する。図６は第３の実施例に係るウオータポンプを間欠的に動作させる燃料電池システムの冷却系を概略的に示す説明図である。図７は第３の実施例に係る燃料電池システムの冷却系の制御部３０の制御を説明するフローチャートである。図８は冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）が時間経過及び冷却液温度と共に増加する傾向を説明するグラフである。また、図９はウオータポンプ１６が動作して冷却液１２がイオン除去フィルタ１７内を流動することによって冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）が低下する傾向を説明するグラフである。
【００６５】
第３の実施例においては、燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止からの経過時間、あるいは経過時間と冷却水温度に基づいて冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を推定する。そして、不純物イオン濃度が所定値を越えるときに、ウオータポンプ１６を推定不純物イオン濃度に対応した時間だけ動作させる。
【００６６】
図６に示す第３の実施例の概略構成図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。この実施例では、上述した第１及び第２の実施例と異なり、導電率検出計４１を有していないが、冷却液１２の温度を検出する温度計４４を備えている。なお、燃料電池１３の動作制御系（図示せず）には冷却液を含む燃料電池システム各部の温度を検出する手段を適宜に備えているのでそれらの出力を使用することも可能である。温度計４４の出力は制御部３０に供給される。
【００６７】
制御部３０は、図８に示すような冷却液温度をパラメータとする「不純物イオン濃度（導電率）対経過時間特性」（冷却液温度と時間によるイオン濃度（導電率）上昇マップ）を制御部３０のメモリに予め記憶している。これは、イオン（導電率）の溶出要因が温度と時間に関係していることによる。また、より簡易な運転停止後の「時間経過による導電率上昇特性」を記憶して用いても良い。
【００６８】
また、制御部３０は図９に示すようなウオータポンプ動作時間に対する不純物イオンの除去量の特性例を制御部３０のメモリに予め記憶している。他の構成は実施例１と同様である。
【００６９】
次に、図７を参照して制御部３０の動作について説明する。制御部３０は燃料電池１３の運転停止状態あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態においても冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を監視している。すなわち、「ウオータポンプ間欠動作制御」による制御動作が指定されていると、燃料電池１３又は燃料電池搭載車両のシステム停止後、図示しない内蔵タイマを動作させ、停止後の経過時間の計時を開始する。また、燃料電池の停止状態あるいは車両システムの停止状態において、内部のタイマの周期的に発生する割り込み出力によって「ウオータポンプ間欠的動作制御」を実行する（Ｓ３２；Ｙｅｓ）。
【００７０】
制御部３０は温度計４４の現在の出力を読取る（Ｓ３４）。内蔵タイマの出力を読取って燃料電池１３の停止から現在までの経過時間を読取る（Ｓ３６）。図８に示す内蔵メモリに記憶した経過時間対不純物イオン濃度（導電率）特性のグラフ群から、読取り温度における特性曲線（あるいは直線）を選択する（Ｓ３８）。選択した特性曲線から経過時間における不純物イオン濃度（導電率）を読み出し、現在の不純物イオン濃度（導電率）を推定する（Ｓ４０）。この現在の不純物イオン濃度（導電率）が基準値ρmaxを越えたかどうかを判別する（Ｓ４２）。
【００７１】
越えない場合は（Ｓ４２；Ｎｏ）、制御部３０は本ルーチンをリターンする（Ｓ５８）。
【００７２】
越えた場合には（Ｓ４２；Ｙｅｓ）、制御部３０はメモリに記憶した図９に示す特性曲線（あるいは直線）を読み出し、現在の不純物イオン濃度（導電率）が目標濃度（例えば、イオン除去フィルタによる除去限界濃度）ρ0に低下するまで動作させるべきウオータポンプ１６の動作時間を推定する（Ｓ４４）。なお、目標濃度ρ0＜基準値ρmaxである。制御部３０はこの推定動作時間を内蔵タイマにセットし（Ｓ４６）、駆動回路を４３を動作させて蓄電池４２から電力をウオータポンプ１６に供給して起動させる（Ｓ５０）。内蔵タイマが設定された推定動作時間を経過するまでウオータポンプ１６の動作を継続する（Ｓ５２；Ｎｏ，Ｓ５０）。
【００７３】
制御部３０は、推定動作時間が経過すると（Ｓ５２；Ｙｅｓ）、ウオータポンプを停止し、上述した内蔵タイマをリセットし、再計時を開始させて次回の不純物イオン除去の際の計時（Ｓ３６）に備えさせ（Ｓ５４）、本ルーチンを終了する（Ｓ５８）。
【００７４】
この状態（Ｓ５４）では、不純物イオン濃度（導電率）が除去限界濃度ρ0となっていると推定されるので、上述したステップＳ３２〜Ｓ５８を周期的に繰り返すことによって冷却液１２中の不純物イオン濃度に対応する所定時間（あるいは一定時間）を経過する度にウオータポンプを間欠的に動作させて冷却液１２中の不純物イオンが除去される。
【００７５】
なお、図８に示す特性曲線群において該当する温度の特性曲線がない場合には検出温度の特性曲線を近傍の特性曲線から補完法によって近似的に求めることが出来る。
この第３の実施例によれば導電率検出計４１及びそれに関連する制御系は不要となる。ウオータポンプ１６は間欠的動作であるので蓄電池４２の残容量の消耗を少なくすることが可能となる。
【実施例４】
【００７６】
図１０を参照して第４の実施例について説明する。図１０は第４の実施例を示すフローチャートである。この実施例は図６乃至図９に示した第３の実施例において、ウオータポンプ１６の電力を燃料電池１３から供給するようにしたものである。その他の構成は第３の実施例と同様である。
【００７７】
次に、図１０を参照して本実施例における制御部３０の動作について説明する。制御部３０は燃料電池１３の運転停止状態あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態においても冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）を監視している。すなわち、「ウオータポンプ間欠動作制御」による制御動作が指定されていると、燃料電池１３又は燃料電池搭載車両のシステム停止後、図示しない内蔵タイマを動作させ、停止後の経過時間の計時を開始する。また、燃料電池の停止状態あるいは車両システムの停止状態において、内部のタイマの周期的に発生する割り込み出力によって「ウオータポンプ間欠的動作制御モード」を実行する（Ｓ３２；Ｙｅｓ）。
【００７８】
制御部３０は温度計４４の現在の出力を読取る（Ｓ３４）。内蔵タイマの出力を読取って燃料電池１３の停止から現在までの経過時間を読取る（Ｓ３６）。図８に示す内蔵メモリに記憶した経過時間対不純物イオン濃度（導電率）特性のグラフ群から、読取り温度における特性曲線（あるいは直線）を選択する（Ｓ３８）。選択した特性曲線から経過時間における不純物イオン濃度（導電率）を読み出し、現在の不純物イオン濃度（導電率）を推定する（Ｓ４０）。
【００７９】
この現在の不純物イオン濃度（導電率）が基準値ρmaxを越えたかどうかを判別する（Ｓ４２）。
【００８０】
不純物イオン濃度（導電率）が基準値ρmaxを越えない場合は（Ｓ４２；Ｎｏ）、制御部３０は本ルーチンを終了する（Ｓ５８）。
【００８１】
不純物イオン濃度（導電率）が基準値ρmaxを越えた場合には（Ｓ４２；Ｙｅｓ）、制御部３０はメモリに記憶した図９に示す特性曲線（あるいは直線）を読み出し、現在の不純物イオン濃度（導電率）が目標濃度（例えば、イオン除去フィルタによる除去限界濃度）ρ0に低下するまで動作させるべきウオータポンプ１６の動作時間を推定する（Ｓ４４）。
【００８２】
制御部３０はこの推定動作時間を内蔵タイマにセットし（Ｓ４６）、燃料電池１３に空気及び燃料ガスを供給して起動させる（Ｓ６０）。駆動回路を４３を動作させて燃料電池１３で発生した電力をウオータポンプ１６に供給して起動させる（Ｓ６０）。内蔵タイマが設定された推定動作時間を経過するまでウオータポンプ１６の動作を継続する（Ｓ５２；Ｎｏ，Ｓ５０）。
【００８３】
制御部３０は、推定動作時間が経過すると（Ｓ５２；Ｙｅｓ）、ウオータポンプを停止し、上述した内蔵タイマをリセットし、再計時を開始させて次回の不純物イオン除去の際の計時（Ｓ３６）に備える（Ｓ５４）。制御部３０は燃料電池１３への空気及び燃料ガスの供給を停止し、燃料電池１３を停止させ（Ｓ５６）、本ルーチンをリターンする（Ｓ５８）。
【００８４】
この第４の実施例によればウオータポンプ１６を燃料電池１３で駆動するので蓄電池４２を備えない場合にも適用できる。また、蓄電池４２を備える場合には、ウオータポンプ１６の動作と同時に蓄電池４２を充電することが出来る。
【００８５】
また、蓄電池４２を備えている場合には、蓄電池４２に蓄積された電気量が十分ある場合には、第３の実施例のように蓄電池４２からウオータポンプ１６への電力を供給し、蓄電池４２が過放電となる場合には第４の実施例のように燃料電池１３を起動させて燃料電池１３からウオータポンプ１６に電力を供給するように制御を切替えることが出来る。
【実施例５】
【００８６】
図１１を参照して第５の実施例について説明する。図１１は第５の実施例を概略的に示す説明図である。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００８７】
第５の実施例では冷却液をメインタンクに貯留し、メインタンク中の冷却液の不純物イオンをイオン除去フィルタによって除去する構成の燃料電池の冷却システムとしている。そして、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において間欠的にウオータポンプを駆動してメインタンクの冷却液をイオン除去フィルタ中を流通させ、冷却液中の不純物イオン濃度（導電率）が増大することを防止している。
【００８８】
図１１に示すように、ラジエータ１１、燃料電池１３、ウオータポンプ１６及びメインタンク２１は冷却液通路１４によって接続されている。ウオータポンプ１６が動作することによって冷却液１２が燃料電池１３を循環する。冷却液１２を貯留するメインタンク２１にはウオータポンプ２３及びイオン除去フィルタ１７が冷却液サブ通路２２によって接続されている。ウオータポンプ２３が動作することによってメインタンク２１中の冷却液１２がイオン除去フィルタ１７を循環する。ウオータポンプ１６及び２３は制御部３０によって制御される。メインタンク中には導電率検出計４１が配置されており、その検出出力は制御部３０に供給されている。他の構成は図１に示される燃料電池の冷却システムと同様である。
【００８９】
かかる構成において、制御部３０は上述した不純物イオン濃度（導電率）に基づいて不純物イオン濃度が所定値を越えるとウオータポンプ２３を間欠的に制御する第１の実施例（図２参照）、あるいは当該間欠的制御に燃料電池を起動する第２の実施例（図５参照）によってウオータポンプ２３の制御を行う。なお、ウオータポンプ２３の他に、ウオータポンプ１６も動作させても良い。これにより、燃料電池１３内、通路１４、ラジエータ１１、内の不純物を除去することが出来る。
【００９０】
また、導電率検出計４１を温度計４４とした場合には、制御部３０は上述した不純物イオン濃度（導電率）を経過時間によって推定してウオータポンプ２３を間欠的に制御する第３の実施例（図７参照）あるいは当該間欠的制御に燃料電池を起動する第４の実施例（図１０参照）によってウオータポンプ２３の制御を行う。
【００９１】
なお、第５の実施例においても燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態においては、先ず蓄電池４２からウオータポンプ２３の電力を供給することとし、蓄電池４２が過放電（電気量不足）になるときには燃料電池１３を起動するように制御することとしても良い。
【００９２】
第５の実施例の燃料電池の冷却システムによれば、イオン除去フィルタ１７が冷却液サブ通路に設けられているので、イオン除去フィルタ１７が冷却液通路１４に設けられる構成に比して圧力損失が少ない利点がある。このような構成においても、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において間欠的にウオータポンプを駆動させて冷却液中の不純物イオン濃度の増加を抑制しておくことによって燃料電池の起動の際の立ち上げに要する時間を短くすることができる。
【実施例６】
【００９３】
図１２を参照して第６の実施例について説明する。図１２は第６の実施例の構成を概略的に説明する説明図である。同図において図１と対応する部分には同一符号を付しかかる部分の説明は省略する。
【００９４】
なお、以下に述べる各実施例では燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において冷却液通路に温度差を生ぜしめ、それにより冷却液通路に対流を発生させて冷却液をイオン除去フィルタ内を流動させて冷却液中の不純物イオン濃度（導電率）の増加を抑制する構成としている。
【００９５】
第６の実施例では、燃料電池１３で運転中に余剰となった水素を一時的に貯蔵する水素吸蔵合金のタンク５１を備えている。水素吸蔵合金は水素と反応して金属水素化合物となる合金であり、水素ガス中でガス圧力を上げるか水素吸蔵合金の温度を下げると水素を吸蔵して発熱し、水素吸蔵合金の周囲のガス圧を下げるか水素吸蔵合金の温度を上げると水素を放出して吸熱する性質がある。この水素吸蔵合金のタンク５１における熱を冷却液１２に対流を生ぜしめる熱源として利用している。
【００９６】
図１２に示すように、ウオータポンプ１６とイオン除去フィルタ１７との間に水素吸蔵合金タンク５１が設けられている。この水素吸蔵合金タンク５１内をウオータポンプ１６及びイオン除去フィルタ１７を接続する冷却液通路１４が通過している。水素吸蔵合金タンク５１内の冷却液通路１４には冷却液１２と水素ガスとの熱交換を行うフィンが形成されている。水素吸蔵合金タンク５１内には水素ガスを吸収あるいは排出する水素吸蔵合金が配置されている。
【００９７】
水素吸蔵合金タンク５１と水素ガスを貯蔵する高圧タンク５２との間は減圧弁５３及び流路弁５４を介したガス供給路によって接続されている。また、高圧タンク５２と燃料電池１３とは減圧弁５３及び流路弁５５を介したガス供給路によって接続されている。冷却液通路１４には冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）を検出する導電率検出計４１が配置されている。導電率検出計４１の出力は制御部３０に供給される。
【００９８】
なお、燃料電池１３への空気の供給系は図示されていない。制御部３０はこの不純物イオン濃度（導電率）を監視し、減圧弁５３、流路弁５４及び５５を制御する。他の構成は図１に示す実施例と同様である。
【００９９】
次に、この実施例の動作について説明する。制御部３０は、好ましくは、燃料電池１３あるいは燃料電池搭載車両システムの停止前にロータリバルブ１５をバイパス通路１９側に切替えて冷却液通路１４の抵抗を下げ、冷却液１２がイオン除去フィルタ１７を循環し易いようにする（後述の図１３乃至図１５の例においても同様である。）。
【０１００】
制御部３０は燃料電池１３あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態において、冷却液１２中の不純物濃度（導電率）が上昇したことを検出した場合（例えば、図２参照）あるいは閾値の不純物濃度（導電率）に相当する所定時間が経過した場合（例えば、図７参照）に、高圧水素タンク５２から減圧弁５３及び流路弁５４を介して水素吸蔵合金タンク５１に水素を送り込み、タンク５１の内部圧力を上げて水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる。この結果、水素吸蔵合金タンク内で発熱が生じる。
【０１０１】
このタンク５１内を冷却液通路１４が通っており、水素吸蔵合金の熱がフィンを介して冷却液通路１４の内部の冷却液１２に伝熱される。これによって冷却液通路１４のフィンの位置と他の通路位置に温度差が生じ、冷却液１２が対流作用によって循環してイオン除去フィルタ１７によって不純物（イオン）が低減される。この例では、水素吸蔵合金タンク５１とフィンが伝熱手段に相当している。制御部３０は冷却液１２の不純物濃度（導電率）が減少し、あるいは所定量の水素を高圧タンク５２から水素吸蔵合金のタンク５１に送り込むと、減圧弁５３及び流路弁５４を閉じて水素の供給を停止する。制御部３０は水素吸蔵合金が水素を吸蔵可能な範囲でこの不純物濃度（導電率）を減少させる動作を繰り返す。
【０１０２】
水素吸蔵合金が水素を吸蔵可能な状態を越えたときあるいは燃料電池搭載車両の起動が指令されるときに、制御部３０は減圧弁５３及び流通弁５５を開放して高圧タンク５２内の水素を燃料電池１３に導き、燃料電池１３を始動させる。これにより、燃料電池１３が動作して冷却液１２の温度が上昇する。タンク５１内の冷却液通路１４及びフィンが冷却液１２によって加熱されて水素吸蔵合金が加熱されると、水素吸蔵合金からタンク５１内に水素が放出される。制御部３０は流通弁５４を開き、流通弁５５を介してタンク５１から放出された水素を燃料電池１３に導く。タンク５１内の水素が空になると次回の冷却液１２の加熱に使用できる。なお、タンク５１は燃料電池１３の出口やラジエータ１１近傍などに設けても良い。ラジエータ１１近傍であればラジエータとタンク間の温度差を大きくすることが可能となる。
【０１０３】
この実施例では、燃料電池１３あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態において、冷却液１２中の不純物濃度（導電率）が上昇したときにウオータポンプ１６を動作させずに、水素吸蔵合金の発生熱を活用して冷却液通路に対流を生じさせてイオン除去フィルタ１７によって冷却液１２中の不純物イオンを除去するので電気エネルギを節約できる。
【実施例７】
【０１０４】
図１３を参照して第７の実施例について説明する。図１３は第７の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１と対応する部分には同一部号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１０５】
第７の実施例では、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において冷却液通路に温度差を生ぜしめるために、熱電素子を冷却液通路に設けている。それにより冷却液中の不純物イオン濃度（導電率）が基準値を越えたときに、あるいは冷却液中の不純物イオン濃度の増加に対応した所定時間を経過したときに熱電素子に通電して冷却液通路に対流を発生させて冷却液をイオン除去フィルタ内を循環させて冷却液中の不純物イオン濃度（導電率）の増加を抑制する。
【０１０６】
図１３に示すように、この実施例では冷却液通路１４に対流を生じさせる熱源としてウオータポンプ１６とイオン除去フィルタ１７とを接続する冷却水流路１４に熱電素子４５を設けている。熱電素子４５への電力は駆動回路（あるいはスイッチ回路）４６を介して蓄電池４２から供給される。また、冷却液通路１４に設けられた導電率検出計４１によって冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）が検出され、この検出出力が制御部３０に供給される。熱電素子４５は電流を流すことによって発熱作用や吸熱作用を生じる。他の構成は図１と同様である。なお、熱電素子４５を燃料電池１３の出口やラジエータ１１近傍等に設けても良い。
【０１０７】
この実施例の構成において制御部３０は、既述したように燃料電池１３の停止後又は燃料電池搭載車両のシステム停止後に不純物イオン濃度（導電率）が基準値を越えた場合（例えば、図２参照）や、燃料電池１３の停止後に所定時間を経過した場合（例えば、図７参照）に、この熱電素子４５を熱源（あるいは熱交換器）として機能させて冷却液１２に対流を生じさせ、冷却液１２をイオン除去フィルタ１７に導いてイオンを除去する。熱電素子４５の動作は間欠的であっても良い。
【実施例８】
【０１０８】
図１４を参照して第８の実施例について説明する。図１４は第８の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１０９】
この実施例では、燃料電池の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において冷却液通路に温度差を生ぜしめるための熱源として燃料電池の運転中に加熱された冷却液を使用している。
【０１１０】
同図に示すように、この実施例では、ウオータポンプ１６とイオン除去フィルタ１７とを接続する冷却液通路１４に流通弁６１及び流路弁６３を介して接続された蓄熱装置としての保温ポット（保温容器）６２を備えている。ラジエータ１１、燃料電池１３、冷却液通路１４、ロータリバルブ１５、ウオータポンプ１６等の構成は図１の例と同様である。
【０１１１】
この実施例における制御部３０は、燃料電池１３の運転中に流通弁６１及び６３を開放して高温の冷却液１２を保温ポット６２内に取り込み、流通弁６１及び６３を閉じて保温ポット６２に保温状態で保管する。そして、制御部３０は、燃料電池１３あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態において冷却液１２の不純物濃度（導電率）が上昇したとき（例えば、図２参照）や燃料電池の停止後所定時間を経過したとき（例えば、図７参照）に流通弁６１及び６３を開放し、保温ポット６２内から冷却液通路１４内に高温の冷却液１２を流出させ、冷却液通路１４内に対流を生ぜしめる。冷却液１２を循環させてイオン除去フィルタ１７を通過させ、冷却液１２中のイオンを除去して不純物濃度（導電率）を下げる。なお、保温ポット６２を燃料電池１３の出口や、ラジエータ１１近傍に設けても良い。
【０１１２】
制御部３０の他の制御態様として、冷却液通路１４以外の外部の熱を保温ポット６２内の冷却液に蓄積することとしても良い。また、燃料電池搭載車両の場合は車載の電動機、エアコン、インバータ等の廃熱を保温ポットに蓄熱するようにしても良い。
この実施例によれば、廃熱を活用して冷却液１２に対流を生じさせることが出来る。
【実施例９】
【０１１３】
図１５及び図１６を参照して第９の実施例について説明する。図１５は第９の実施例の構成を概略的に説明する説明図であり、同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１１４】
この実施例では、冷却液自体を発熱体（熱源）として利用している。また、冷却液の不純物イオン濃度（導電率）を加熱電流の制御に利用している。
図１５に示すように、ウオータポンプ１６とイオン除去フィルタ１７との間の冷却液通路１４内部に一対の電極７１及び７２が対向して配置されている。これら電極にはスイッチ７３を介して蓄電池４２から電圧が印加可能とされている。ラジエータ１１、燃料電池１３、冷却液通路１４、ロータリバルブ１５、ウオータポンプ１６等の構成は図１の例と同様である。
【０１１５】
かかる構成において制御部３０は、燃料電池１３の運転停止状態あるいは燃料電池搭載車両システムの停止状態でスイッチ７３を閉成し、蓄電池４２から電圧を印加する。電極７１及び７２間には冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）が高いときに相対的に大きい電流が流れ、不純物イオン濃度（導電率）が低いときには相対的に小さい電流が流れる。
【０１１６】
従って、不純物イオン濃度（導電率）が低い（電流が小さい）場合には電極７１及び７２間の冷却液１２が発熱しないか発熱量が少なく、冷却液通路１４内に対流は生じない。不純物イオン濃度（導電率）が高い（電流が大きい）場合には電極７１及び７２間の冷却液１２の発熱量が相対的に大きくなり、電極７１及び７２間の冷却液１２は加熱されて冷却液通路１４内に対流が生じる。それにより、イオン除去フィルタ１７を冷却液１２が流れて不純物（イオン、溶解物、微粒子など）が除去される。
【０１１７】
上述したようにこの実施例では、冷却液１２がイオン除去フィルタ１７を循環して冷却液１２中の不純物イオン濃度が低下すると冷却液１２の不純物イオン濃度（導電率）は低下し、電極７１及び７２間を流れる電流は微小となり、あるいは流れなくなる。電極７１及び７２間の冷却液１２は発熱を停止し、冷却液１２の対流による循環は停止する。循環停止によって冷却液１２中の不純物イオン濃度が再度増加すると同様に電極７１及び７２間の冷却液１２に電流が流れるようになり、冷却液１２の加熱によってイオン除去フィルタ１７を冷却液１２が循環して不純物イオンが除去される。
【０１１８】
従って、冷却液中の不純物イオン除去を自己制御（あるいは自己消去）的に機能させることが可能であり、上述した実施例の不純物濃度（導電率）の検出や燃料電池停止後の経過時間などに基づく制御機構に比べて冷却液１２から不純物イオンを除去するための構成が簡素化される利点がある。
【０１１９】
図１６は、冷却液１２の抵抗率（導電率の逆数）と発熱量との関係を示すグラフである。冷却液１２の導電率の高い状態では冷却液１２を流れる電流が増大して冷却液１２が発熱する。冷却液１２の導電率の低い状態では電流が減少して発熱しない（あるいは発熱が少ない）。電極間に流れる電流、電極間抵抗は、電極間距離、電極間の対向面積、印加電圧、冷却液の導電率で決定される。なお、電極７１及び７２は燃料電池１３の出口やラジエータ１１の近傍等に設けても良い。
【０１２０】
上述したように、電極７１及び７２間の冷却液１２が発熱すると冷却液通路１４に対流を生じさせる。イオン除去フィルタ１７を通過する冷却液１２の量が増えると電極７１及び７２間の導電率が低下して冷却液１２の発熱が弱まり、対流が止まる。対流が止まることによって冷却液１２中に溶出する不純物（イオン）が増加して電極間の冷却液１２の加熱が再開される。これを繰り返して冷却液１２中の不純物が除去されて燃料電池１３において絶縁性を低下させないようになされる。
【実施例１０】
【０１２１】
図１７を参照して第１０の実施例について説明する。図１７は第１０の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１と対応する部分には同一符号を付している。
この実施例では、冷却液１２に対流を生じさせる熱源として熱交換器であるラジエータ１１を活用している。ラジエータ１１、燃料電池１３、冷却液通路１４、ロータリバルブ１５、ウオータポンプ１６等の構成は図１の例と同様である。
【０１２２】
この実施例における実施例制御部３０は、燃料電池１３の運転停止時あるいは燃料電池搭載車両の運転停止時にロータリバルブ１５の流路選択をラジエータ１１側に設定する。それにより、外気によって冷却（あるいは加熱）されたラジエータ１１内の冷却液１２とその他の部分の冷却液１２との間で温度差を生じ、冷却液通路１４に対流が発生する。この対流によってイオン除去フィルタ１７内を冷却液１２が流通して冷却液１２中のイオンが除去される。
【０１２３】
かかる構成によれば新規に熱交換器（例えば、フィン１８）を追加せずとも済み、具合がよい。なお、通常の車両ではロータリバルブ１５部分にサーモスタット弁を使用している。この場合には、システム運転停止後に冷却液の温度が低下すると弁が閉じられてバイパス流路１９側が選択されるので、ラジエータ１１を使用して冷却液液１２を循環させることが出来ない。本実施例ではロータリバルブ１５を用い、燃料電池１３の運転停止時に制御部３０によって切替えることによってこの点が解決されている。なお、サーモスタット弁と並列にロータリバルブ１５を設けても良い。
【実施例１１】
【０１２４】
図１８を参照して第１１の実施例について説明する。図１８は第１１の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【０１２５】
この実施例では冷却液サブ流路に熱源を設けることによって燃料電池１３の停止状態や燃料電池搭載車両のシステム停止状態において冷却液に対流を生じさせる。それにより、メインタンクの冷却液が冷却液サブ流路に設けられたイオン除去フィルタ中を循環し、冷却液の不純物イオンが除去されるようにしている。
【０１２６】
図１８に示すように、この実施例ではメインタンク２１とイオン除去フィルタ１７とを接続して冷却液１２を循環させる冷却液サブ通路２２に熱源２４が配置されている。熱源２４としては、上述した水素吸蔵合金タンク５１（図１２参照）、熱電素子４５（図１３参照）、保温ポット６２（図６２参照）、自己発熱（図１５参照）等を使用した構成を作用することが可能である。他の構成は図１１と同様である。
【０１２７】
このような冷却液サブ通路に熱源を備える構成とすることによって、燃料電池１３の停止状態や燃料電池搭載車両のシステム停止状態であっても、冷却液１２中の不純物イオン濃度（導電率）が基準値を越えたときや、燃料電池１３の停止後所定時間を経過したとき等に冷却液サブ通路２２に対流を生じさせ、あるいは常時冷却液サブ通路２２に対流を生じさせて、イオン除去フィルタ１７に冷却液１２を流通させて不純物イオン濃度の増加を抑制することが可能となる。
【実施例１２】
【０１２８】
図１９を参照して第１２の実施例について説明する。図１９は、第１２の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１と対応する部分には同一符号を付している。
【０１２９】
図１９に示すように、燃料電池１３の冷却システムは、外気によって冷却液１２を冷却する熱交換器としてのラジエータ１１、冷却液１２、燃料電池１３、冷却液通路１４、ロータリバルブ１５、ウオータポンプ１６、イオン除去フィルタ１７、熱交換フィン又はヒートパイプ１８、バイパス流路１９制御部３０等によって構成されている。好ましくは、イオン除去フィルタ１７は燃料電池１３の冷却液入口の近傍に設けられる。それにより、不純物イオンが除去された冷却液１２が燃料電池１３に供給される。
【０１３０】
ロータリバルブ１５及びウオータポンプ１６は制御部３０によって動作が制御される。制御部３０はコンピュータシステムによって構成され、燃料電池１３の冷却系として別途に設けられ、あるいは燃料電池システムの制御コンピュータの機能の一部として実現される。
【０１３１】
図２０は、冷却液通路１４の配管部分に設けられたイオン除去フィルタ１７と放熱フィン１８を説明する斜視図である。また、図２１は図２０に示された放熱フィン１８を備えるイオン除去フィルタ１７をその配管の管軸方向において切断した状態で示す断面図である。
【０１３２】
同図に示すように、冷却液通路１４の配管の一部（図示の例では配管内）にイオン交換樹脂１７１及び微粒子を取り除くフィルタ等からなるイオン除去フィルタ１７が設けられている。イオン交換樹脂１７１は燃料電池スタックなどから冷却液１２中に溶出したイオンの吸着を行う。イオン交換樹脂１７１は複数の熱交換フィン１８に接触している。熱交換フィン１８はその外部側を冷却液通路１４の外部の熱源（例えば、大気）に接し、その内部側をイオン交換樹脂１７１に接している。
【０１３３】
熱交換フィン１８は外部の熱源と内部の冷却液１２との温度差による熱伝導によってイオン交換樹脂１７１及び冷却液１２を冷却しあるいは加熱する。冷却液１２よりも外気温度が高い場合には図２１中に実線で示す矢印のように冷却液は流動する。一方、冷却液１２よりも外気温度が低い場合には図２１中に破線で示す矢印のように冷却液１２は流動する。冷却液１２は熱容量が大きいため冷却液１２の温度は外気温度の変化に遅れて追従する。このため、外気と冷却液１２との間には温度勾配が生じ、熱交換フィン１８による熱交換が可能となる。
【０１３４】
熱伝導による熱交換の他の方法として、例えば、熱キャリアとしての流体を内蔵するヒートパイプを熱交換フィン１８の部分に使用することが出来る。
【０１３５】
かかる構成において、制御部３０は燃料電池１３あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止時にロータリバルブをバイパス通路１９側を選択し、冷却液１２がイオン除去フィルタ１７を循環し易いようにする。熱交換フィン１８の周囲の外気等の熱源によってイオン除去フィルタ１７部分において当該部分の冷却液１２と他の部分の冷却液１２との間に温度差を生ぜしめ、冷却液通路１４に対流を生じさせる。
【０１３６】
この対流によって燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態であっても冷却液１２がイオン除去フィルタ１７を循環し、不純物イオン濃度（導電率）の増加が可及的に抑制される。燃料電池１３の起動の際に冷却液１２の絶縁抵抗が低下している状態を回避することが可能となり、燃料電池１３の起動時間が短縮される。
【０１３７】
上述した第１２の実施例によれば、燃料電池１３や燃料電池搭載車両システムの停止状態において、電力（ウオータポンプやヒータ）を使用せずに冷却液１２中のイオン濃度の上昇を抑制することが可能となる。また、車両の場合にはバッテリ上がりや燃費の低下を防ぐことが可能となる。特に、長時間に渡って燃料電池１３や燃料電池搭載車両システムを停止する場合に好ましい。
【０１３８】
また、燃料電池１３の運転状態において燃料電池１３が高温状態のときに熱交換フィン１８によって外部への放熱量を増加することが出来る。その分ラジエータ１１を小型化することが可能となって好ましい。
【実施例１３】
【０１３９】
図２２を参照して第１３の実施例について説明する。図２２は第１３の実施例の構成を概略的に示しており、同図において図１１と対応する部分には同一符号を付している。
この実施例は図１９に示した実施例に使用したフィン付きのイオン除去フィルタ１８を冷却液サブ流路２２に設けた構成とし、フィン周囲の外気等の熱源によって冷却液に温度差を生ぜしめ、冷却液サブ流路に対流を生じさせている。それにより燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態であっても、冷却液がイオン除去フィルタを循環するようにしている。
【０１４０】
図２２に示されるように、冷却液サブ通路２２に設けられたイオン除去フィルタ１７には、図２１に示されたような熱交換フィン１８が形成されている。このフィン１８はフィン１８の周囲の雰囲気中の熱と冷却液１２の熱との間で熱の移動を生じさせる。燃料電池１３の停止あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止によってウオータポンプ２３が動作しなくなった状態であっても、フィン１８部分の冷却液１２と他の冷却液１２との間で温度差が生じて冷却液サブ流路２２に対流が発生し、冷却液１２がイオン除去フィルタ１７中を移動する。
【０１４１】
それにより、冷却液１２中の不純物イオンが除去されてメインタンク２１中の冷却液１２の不純物濃度の増加が抑制される。従って、燃料電池１３の起動の際に冷却液１２の絶縁抵抗が低下している状態を回避することが可能となり、燃料電池１３の起動時間が短縮される。
【実施例１４】
【０１４２】
図２３及び図２４を参照して第１４の実施例について説明する。
この実施例ではラジエータ内にイオン除去フィルタを設けている。上述した各実施例においてラジエータ１１が使用されている。このラジエータ１１にイオン除去フィルタ１７を配置すれば燃料電池の冷却システムの構成を大きく変えることなく冷却液中の不純物イオンを除去することが可能となる。ラジエータは車両前方などの通風の良い場所に配置され、外気温度変化を取り入れ易い。
【０１４３】
図２３に示されるように、ラジエータ１１は、上部に配置されるアッパータンク１１１と下部に配置されるロアタンク１１２との間にその両タンクを接続する複数の細管１１４が接続され、各細管１１４に放熱フィン１１３が形成されている。アッパータンク１１１及びロアタンク１１２には図示していないが冷却液通路１４がそれぞれ接続されている。
【０１４４】
図２４は図２３に示されたラジエータの一部１７を拡大した断面図である。同図に示すように、複数の細管１１４のうちの一部はイオン交換樹脂１７１が内挿されたイオン除去フィルタ１７となっている。イオン交換樹脂１７１の装着量や装着細管１１４の内径や数は適宜に設定することが可能である。これ等の細管１１４の両端側に微粒子などの異物を除去するフィルタ１７２がそれぞれ設けられる。なお、フィルタ１７２を細管１１４内に設けても良い。
【０１４５】
前述したように、従来技術では燃料電池の運転停止あるいは燃料電池搭載車両システムの停止等によってウオータポンプ１６が停止すると冷却液１２の流動が止まり、イオン溶出によって冷却液１２の不純物濃度が増加する。
そこで、この実施例では、燃料電池１３の運転停止時にラジエータ１１によって冷却液通路１４内に温度差を発生させ、対流を起こさせるようにする。温度差は車載の場合、ラジエータ１１の配置、ラジエータ１１に当る風の流れの設計などによって適宜設定することが可能である。イオン交換樹脂１７１を装着した細管１１４と冷却液流路との間に温度差を与えるとラジエータ１１内の冷却液１２に対流が生じる。冷却液１２がイオン交換樹脂１７１を通過して循環することによって冷却液１２のイオン濃度（導電率）を低下させることが可能となる。
【０１４６】
この実施例によれば、冷却液１２にイオンを溶出しやすいラジエータ（イオン発生源）にてイオンを除去するのでイオン除去効率も良い。また、従来の冷却システム構成を変えずに済むので適用が容易である。
【０１４７】
以上説明したように本発明の実施例によれば、燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において、冷却液の不純物イオン濃度（導電率）が基準値を越えるとウオータポンプを間欠的に動作させる。冷却液がイオン除去フィルタを循環することにより、冷却液中の不純物イオンが除去されて冷却液の所要の絶縁抵抗が得られる。燃料電池の起動の際に冷却液を処理する必要がなくなり、燃料電池の起動時間が短縮可能となる。また、ウオータポンプを間欠的に必要限度で動作させることによって電気エネルギを節約することが出来る。
【０１４８】
また、本発明の実施例によれば、燃料電池１３の停止状態あるいは燃料電池搭載車両のシステム停止状態において、所定時間を経過するとウオータポンプを間欠的に動作させる。冷却液がイオン除去フィルタを循環することにより、冷却液中の不純物イオンが除去されて冷却液の所要の絶縁抵抗が得られる。燃料電池の起動の際に冷却液を処理する必要がなくなり、燃料電池の起動時間が短縮可能となる。また、ウオータポンプを間欠的に必要限度で動作させることによって電気エネルギを節約することが出来る。
【０１４９】
また、本発明の実施例によれば熱源を利用して冷却液に対流を生じさせ、イオン除去フィルタを循環させることによって冷却液中の不純物イオンが除去されて冷却液の所要の絶縁抵抗が得られる。燃料電池の起動の際に冷却液を処理する必要がなくなり、燃料電池の起動時間が短縮可能となる。ウオータポンプを動作させないので電気エネルギを節約することが出来る。
【０１５０】
なお、実施例では熱源として水素吸蔵合金タンク、冷却液、熱電素子、通電加熱、外気温度等を例としてあげたが、これ以外のものを利用することも可能である。例えば、直射日光を利用することとしても良い。直射日光による熱で冷却液１２の一部を直接的に加熱しあるいはヒートパイプ等によって伝熱して対流を起こさせることが可能である。
【０１５１】
また、上述した各実施例の特徴あるいは各実施例の特徴的な要素を適宜に組み合わせることが出来る。例えば、図２０に示すフィン付きのイオン除去フィルタ１７を、ウオータポンプを間欠的（断続的）に動作させる実施例でも使用できる（例えば、図１、図４、図９参照）。また、フィン付きのイオン除去フィルタを、熱源を別途用意して対流を生じさせる実施例（例えば、図１２、図１３、図１４、図１５参照）でも使用できる。それにより、冷却液１２の対流を促すことが可能となる。
【０１５２】
また、図２３及び図２４に示すイオン除去フィルタ付きラジエータを各実施例のラジエータ１１として使用できる。
また、上述したウオータポンプの複数の制御モードを備えてこれを切替えて使用しても良い。例えば、ウオータポンプへの電力供給源を蓄電池の残容量や蓄電池の状態に対応して蓄電池から燃料電池に切替えても良い（例えば、図２及び図５参照）。例えば、蓄電池の故障や過放電などの不具合な状態に対応して燃料電池を起動させることとしても良い。
【０１５３】
このように、本発明の燃料電池の冷却システムによれば、燃料電池の運転停止状態や燃料電池搭載車両のシステム停止状態においても、冷却液の導電率の増加を抑制するので長期間燃料電池の運転を停止した後であっても、再起動を素早く行うことが可能となって具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】図１は第１の実施例を説明する説明図である。
【図２】図２は第１の実施例の制御部３０の制御動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は第１の実施例の動作を説明する動作タイミング図である。
【図４】図４は第２の実施例を説明する説明図である。
【図５】図５は第２の実施例の制御部３０の制御動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６は第３の実施例を説明する説明図である。
【図７】図７は第３の実施例の制御部３０の制御動作を説明するフローチャートである。
【図８】図８は冷却液の導電率の増加傾向を説明するグラフである。
【図９】図９はウオータポンプの動作時間と冷却液中の不純物イオンの除去傾向を説明するグラフである。
【図１０】図１０は第４の実施例の制御部３０の制御動作を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は第５の実施例を説明する説明図である。
【図１２】図１２は第６の実施例を説明する説明図である。
【図１３】図１３は第７の実施例を説明する説明図である。
【図１４】図１４は第８の実施例を説明する説明図である。
【図１５】図１５は第９の実施例を説明する説明図である。
【図１６】図１６は第９の実施例における電極間の冷却液の抵抗率（１／導電率）と冷却液の発熱量の関係を説明するグラフである。
【図１７】図１７は第１０の実施例を説明する説明図である。
【図１８】図１８は第１１の実施例を説明する説明図である。
【図１９】図１９は第１２の実施例を説明する説明図である。
【図２０】図２０はイオン除去フィルタにフィンを設けた例を説明する説明図である。
【図２１】図２１はフィン付きのイオン除去フィルタの個性を説明する断面図である。
【図２２】図２２は第１３の実施例を説明する説明図である。
【図２３】図２３は第１４の実施例を説明する説明図である。
【図２４】図２４はラジエータの一部を拡大して説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１１  ラジエータ、１２  冷却液、１３  燃料電池、１４  冷却液通路、１５  ロータリバルブ、１６，２３  ウオータポンプ、１７  イオン除去フィルタ、１８  フィン、１９  バイパス流路、２１  メインタンク  ２２  冷却液サブ通路  ３０  制御部  ４２  蓄電池
【図１】
2005050731.tif 000003
【図２】
2005050731.tif 000004
【図３】
2005050731.tif 000005
【図４】
2005050731.tif 000006
【図５】
2005050731.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005050731.tif 000009
【図８】
2005050731.tif 000010
【図９】
2005050731.tif 000011
【図１０】
2005050731.tif 000012
【図１１】
2005050731.tif 000013
【図１２】
2005050731.tif 000014
【図１３】
2005050731.tif 000015
【図１４】
2005050731.tif 000016
【図１５】
2005050731.tif 000017
【図１６】
2005050731.tif 000018
【図１７】
2005050731.tif 000019
【図１８】
2005050731.tif 000020
【図１９】
2005050731.tif 000021
【図２０】
2005050731.tif 000022
【図２１】
2005050731.tif 000023
【図２２】
2005050731.tif 000024
【図２３】
2005050731.tif 000025
【図２４】
2005050731.tif 000026