(57)【要約】【課題】酸化剤極のカーボンが酸化腐食してスタックの性能が低下してしまうことを防止することができ、耐久性に優れた燃料電池システムの起動装置を提供する。【解決手段】高分子膜の両側に燃料極及び酸化剤極に相当するガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体と、膜電極複合体の両側に配置し、その膜電極複合体からの起電力を集電する一対のセパレータとを備える単位電池を繰り返し並設積層する燃料電池を有する燃料電池システムの起動装置であって、燃料電池に接触して、電源から供給される電流を、セパレータの平面方向に流す通電手段（ステップＳ１１，ステップＳ１２）と、燃料電池の起動時に通電手段によってセパレータに電流を所定時間通電した後、反応ガスを供給して発電を開始させる反応ガス供給手段（ステップＳ１４）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子膜の両側に燃料極及び酸化剤極に相当するガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体と、
該膜電極複合体の両側に配置し、その膜電極複合体からの起電力を集電する一対のセパレータと、を備える単位電池を繰り返し並設積層する燃料電池を有する燃料電池システムの起動装置であって、
前記燃料電池に接触して、電源から供給される電流を、前記セパレータの平面方向に流す通電手段と、
前記燃料電池の起電時に前記通電手段によって前記セパレータに電流を所定時間通電した後、反応ガスを供給して発電を開始させる反応ガス供給手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの起動装置。
【請求項２】
前記通電手段の位置を制御して、その通電手段を前記燃料電池に接触又は非接触させる通電制御手段を有し、
前記通電制御手段は、前回の燃料電池システムの停止から再起動までに、前記通電手段を前記燃料電池に接触させた状態に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項３】
前記通電手段の位置を制御して、その通電手段を前記燃料電池に接触又は非接触させる通電制御手段を有し、
前記通電制御手段は、前回の燃料電池システムを停止する前に、前記通電手段を前記燃料電池に接触させた状態に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項４】
前記通電制御手段は、電動機の力、油圧又は電磁力によって駆動される、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項５】
前記燃料電池の内部の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記通電手段は、前記温度検出手段で検出した温度が所定温度に到達するまで通電する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項６】
高分子膜の両側に燃料極及び酸化剤極に相当するガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体と、
該膜電極複合体の両側に配置し、その膜電極複合体からの起電力を集電する一対のセパレータと、を備える単位電池を繰り返し並設積層する燃料電池を有する燃料電池システムの起動装置であって、
前記燃料電池の起電時に前記燃料電池に接触して、隣接するセパレータを電気的に短絡させて導通させる短絡手段と、
前記短絡手段を前記燃料電池に接触後、反応ガスを供給して発電を開始させる反応ガス供給手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの起動装置。
【請求項７】
前記短絡手段の位置を制御して、その短絡手段を前記燃料電池に接触又は非接触させる短絡制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項８】
前記短絡制御手段は、前回の燃料電池システムの停止から再起動までに、前記短絡手段を前記燃料電池に接触させた状態に制御する、
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項９】
前記短絡制御手段は、前回の燃料電池システムを停止する前に、前記短絡手段を前記燃料電池に接触させた状態に制御する、
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１０】
前記短絡制御手段は、電動機の力、油圧又は電磁力によって駆動される、
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１１】
前記燃料電池の内部の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記短絡制御手段は、前記温度検出手段で検出した温度が所定温度に到達するまで接触させる、
ことを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１２】
前記温度検出手段は、前記燃料電池の並設積層方向における端部付近の温度を検出するセンサである、
ことを特徴とする請求項５又は請求項１１に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１３】
前記短絡手段は、前記燃料電池の並設積層構造の少なくとも一方の端部側に位置する燃料極同士又は酸化剤極同士を電気的に短絡させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１４】
前記短絡手段は、複数の単位電池における燃料極同士又は酸化剤極同士を全て短絡する、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１５】
前記短絡手段は、１つ以上の単位電池を隔てた２つの単位電池における燃料極同士又は酸化剤極同士を短絡する、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１６】
燃料電池の電圧を制限可能な電圧制限手段を有し、
前記反応ガス供給手段は、前記電圧制限手段で燃料電池の電圧を制限した後、燃料電池に反応ガスを供給する、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１７】
前記短絡手段を複数有し、
前記短絡制御手段は、前記温度検出手段で検出した温度に基づいて短絡させるセパレータを変更する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１８】
前記短絡制御手段は、燃料電池から電流を取り出しながら短絡させるセパレータを変更する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項１９】
前記短絡制御手段は、燃料電池システムを停止する前、又は、燃料電池システムを停止してから再起動までに、複数の短絡手段のうち所定の短絡手段を前記燃料電池に接触させた状態に制御し、燃料電池から電流を取り出しながら短絡させるセパレータを変更する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２０】
前記短絡手段は、少なくとも導電性の板状部材又は棒状部材を有し、その板状部材又は棒状部材を燃料電池の側面の一部に接する、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２１】
前記短絡手段は、前記板状部材又は棒状部材を燃料電池におけるセパレータと導線を介して接続されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２２】
前記短絡手段は、導電性部材及び絶縁性部材を組み合わせて形成されている、
ことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２３】
前記短絡手段は、燃料電池システムの起動時に燃料電池に水素を導入した際に生じる単位電池の電圧が０．２Ｖ以下となる電気抵抗を有する、
ことを特徴とする請求項２０から請求項２２までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２４】
前記短絡制御手段は、燃料電池に燃料ガスを供給後、その燃料電池の電圧が上昇傾向から低下傾向に移行するまで短絡させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２５】
前記短絡制御手段は、燃料電池に燃料ガスを供給後、その燃料電池の電圧が上昇傾向から低下傾向に移行し安定するまで短絡させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２６】
前記短絡手段は、燃料電池の並設積層構造における２つの側面に関して、短絡させる側面を交互に変えながらカスケード状にセパレータ側面に接触している、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２７】
前記短絡手段は、燃料電池の並設積層構造における２つ以上の側面に関して、短絡させる側面を順々に変えながらカスケード状に前記セパレータ側面に接触している、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２８】
前記短絡手段は、燃料電池の並設積層構造において対辺状に向かい合う２つの側面に接触している、
ことを特徴とする請求項２６又は請求項２７に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項２９】
前記短絡手段は、隣り合う複数のセパレータ同士の側面を短絡させカスケード状に前記セパレータ側面に接触している、
ことを特徴とする請求項２６から請求項２８までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの起動装置。
【請求項３０】
前記短絡手段は、単位電池の電圧が０．８Ｖ以上となる電気抵抗体である、
ことを特徴とする請求項２６から請求項２９までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの起動装置。
【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の起動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、クリーンで高効率な発電装置であり、近年世界規模での開発競争が繰り広げられている。とりわけ自動車業界においては内燃機関の代替動力源としての期待が大きい。
【０００３】
この固体高分子型燃料電池を自動車に適用する上で最も重要な課題の１つは、氷点下などの低温状態からの円滑な起動である。固体高分子型燃料電池は、電解質である高分子膜を湿潤させた状態にして初めて発電可能となる。しかし、低温起動時には、触媒を有する燃料極や酸化剤極及びガス拡散層内に溜まった水が凍って燃料ガスや酸化剤ガスの拡散を阻害したり、さらに低温状態では高分子膜内部の水も凍って高分子膜自体のプロトン伝導性を低下させたりなどさまざまな問題がある。
【０００４】
そこで、従来は、例えば、始動時に燃料電池に水素を供給して触媒上での触媒燃焼による発熱反応によって燃料電池セルの温度を上昇させ、そして、燃料電池の発電可能電圧になっているにもかかわらず排気温度が低いときには燃料電池セルの電極を短絡して暖機するようにした燃料電池システムが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０９６３６号公報（第５頁、第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述した従来の燃料電池システムのように、水素を供給後に短絡すると、スタック内の単位電池に起電力が生じた後に短絡することになるので、水素導入に伴い単位電池面内で局所的に膜電位が低下し、酸化剤極側の電位（ｖｓ膜電位）が上昇する。これが原因となって、酸化剤極のカーボンが酸化腐食し、水素導入回数の増加とともにスタック性能が低下する。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、酸化剤極のカーボンが酸化腐食してスタックの性能が低下してしまうことを防止することができ、耐久性に優れた燃料電池システムの起動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、高分子膜（１）の両側に燃料極（２）及び酸化剤極（３）に相当するガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体（４）と、該膜電極複合体の両側に配置し、その膜電極複合体からの起電力を集電する一対のセパレータ（５）と、を備える単位電池（６）を繰り返し並設積層する燃料電池（７）を有する燃料電池システムの起動装置であって、前記燃料電池に接触して、電源から供給される電流を、前記セパレータの平面方向に流す通電手段（１１）と、前記燃料電池の起電時に前記通電手段によって前記セパレータに電流を所定時間通電した後、反応ガスを供給して発電を開始させる反応ガス供給手段（ステップＳ１４）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水素導入前にスタックにおける各単位電池を短絡させるので、上記のような膜電位低下に伴う酸化剤極の電位上昇現象が発生しても、短絡を介して電子が移動するために酸化剤極の電位上昇が抑制されるので、酸化剤極のカーボンの酸化腐食が抑制され、スタックの耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１、図２は、本発明による燃料電池システムの起動装置の第１実施形態を示す図であり、図１は導線の燃料電池への接触状態を示し、図２は非接触状態を示す。
【００１１】
燃料極及び酸化剤極に挟持された高分子膜から形成される膜電極複合体４と、その両側に配置されカーボン等の導電性材料からなるセパレータ５の繰り返し並設積層構造である燃料電池７において、向かい合う２つの側面７ａ、７ｂに相当する各セパレータ５の両側面に二次電池１２における陽極と陰極からの導線１１をそれぞれ接続し、二次電池１２を起電力として各セパレータ５の平面方向に電流を流すことができる構成となっている。セパレータ５の平面方向に電流を流すことにより発生するジュール熱で燃料電池７を暖機することが本実施形態の目的であり、とりわけ氷点下雰囲気において冷やされた燃料電池７を発電前に暖機するための暖機手段である。本実施形態における図１は燃料電池７における向かい合う２つの側面７ａ、７ｂに二次電池１２からの導線１１をそれぞれ接続しているが、対角や隣り合う面７ｃなど他の位置でもよい。なお本実施形態ではこの導線１１が通電手段である。また本実施形態では二次電池１２を使用したが、外部電源やキャパシタ、乾電池等の別電源を使用してもよい。
【００１２】
ここで図３を参照して固体高分子型燃料電池の基本構成について説明する。
【００１３】
高分子膜１の両側に燃料極２及び酸化剤極３が配置され、さらに各電極に接するようにガス拡散層１８ａ、１８ｂがそれぞれ設けられる。これらを総合して膜電極複合体４と呼ぶ。膜電極複合体４を挟持するように燃料ガス流路５１ａ及び酸化剤ガス流路５１ｂをそれぞれ片面ずつに設けたセパレータ５が配置される。セパレータ５は燃料ガスマニホールド５２ａ（図示せず）及び酸化剤ガスマニホールド５２ｂと呼ばれる貫通孔の内部を流れる燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ燃料ガス流路５１ａ及び酸化剤ガス流路５１ｂを介して燃料極２及び酸化剤極３に供給するだけでなく、膜電極複合体４で生じた起電力により流れる電流を膜電極複合体４と接するリブ部５３ａ、５３ｂを介して集電する役割を担う。したがって、セパレータ５において少なくとも膜電極複合体４と接する部分に関しては導電性が必要となる。燃料ガスと酸化剤ガスとは、混ざってしまうと各電極２、３における電気化学反応が阻害されるので、混ざらないようにシールする必要がある。そこで、膜電極複合体の外周付近にある高分子膜とセパレータの間にはガスケット５４が配置される。
【００１４】
これらを１つのユニットとして単位電池（単位セル）６と呼ぶ。固体高分子型燃料電池７は、通常この単位電池６を直列に複数積層してスタックとしたものを指す。また、酸化剤極３における電気化学反応は発熱反応であるため、その熱を冷却するための冷却板（図示せず）を所定の単位電池数ごとに挿入する場合もある。
【００１５】
図４は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００１６】
本実施形態に示す起動時の制御シーケンスは、寒冷地などにおける氷点下からの低温起動時に実施することを目的としている。
【００１７】
ステップＳ１１において、導線１１を燃料電池７に接触させる（図１の状態）。
【００１８】
ステップＳ１２において、二次電池１２をＯＮとして導線１１を介してセパレータ５に電流を流し始める。
【００１９】
所定時間経過したら、ステップＳ１３において導線１１を燃料電池７から分離する（図２の状態）。なお、この所定時間とは、燃料電池が低温下においても起動可能な温度まで上昇するのに十分な時間であり、例えば、その温度上昇と外気温との関係をあらかじめ実験的に求めてマップ等として記憶しておき、そのマップに基づいて上述の所定時間を決定する。
【００２０】
ステップＳ１４において、燃料電池７に反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）を供給する。すると燃料電池７が発電を開始するので（ステップＳ１５）、燃料電池７より電流を取り出す。
【００２１】
なお、導線１１を燃料電池７に対して接触又は分離する制御は、電動子制御や油圧式制御などその種類は問わない。
【００２２】
上述のように、従来の燃料電池システムでは、酸化剤極のカーボンが酸化腐食してスタックの性能が低下することがあった。このメカニズムについて以下に詳述する。すなわち、燃料電池システムの停止中には燃料電池の燃料極及び酸化剤極の何れも空気雰囲気となっている。この状態で燃料極に水素を導入して起動すると、燃料極中で水素雰囲気に曝されている第１の領域と空気雰囲気に曝されている第２の領域が共存して局部電池となる。その際、水素雰囲気に曝されている燃料極の第１領域とそれに対向する酸化剤極の領域では次の反応が生じる。
【００２３】
燃料極の第１領域での反応
Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- … (1)
燃料極の第１領域に対向する酸化剤極での反応
２Ｈ+ ＋ ２ｅ- ＋ １／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ … (2)。
【００２４】
また、上記反応に伴い燃料極の第２領域及びその第２領域に対向する酸化剤極では、第１領域で発生した電子の授与に伴い次の反応が生じる。
【００２５】
燃料極の第２領域に対向する酸化剤極での反応
Ｃ ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- … (3)
燃料極の第２領域での反応
２Ｈ+ ＋ ２ｅ- ＋ １／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ … (4)
(3)の反応により酸化剤極の担持カーボンが酸化劣化する。
【００２６】
特に、起動時に、燃料電池に水素を導入する際の配流ばらつきによって、各単位電池における起電力が異なるので、水素供給が遅れたセルで水素欠乏による燃料極の触媒担持カーボンの酸化劣化が生じる。すなわち以下の反応が燃料極で生じる。
【００２７】
水素供給が遅れた単位電池の燃料極での反応
Ｃ ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- … (5)
したがって、触媒が不可逆的な劣化を生じて反応面積が低減し、燃料電池システムの耐久性が悪化する。
【００２８】
このように、水素を導入後に通電すると、スタック内の単位電池に起電力が生じた後に通電することになるので、水素導入に伴い単位電池面内で局所的に膜電位が低下するため酸化剤極側の電位（ｖｓ膜電位）が上昇し、これが原因となって、酸化剤極のカーボンが酸化腐食し、水素導入回数の増加とともにスタック性能が低下するのである。
【００２９】
しかし、本実施形態では、制御シーケンス（図４）に示したように、通電した後に水素を供給して発電するので、酸化剤極のカーボンが酸化腐食することを防止できるのである。
【００３０】
また、燃料電池システムの低温起動時には、燃料電池内部のガス拡散電極や高分子膜内に氷が存在する。低温のまま燃料電池から負荷電流を取り出すと、セパレータなどの構成部材の温度が低くその熱容量の影響で生成水の少なくとも一部が瞬間的に凍ってしまい、安定した起動と負荷上昇を行うことができない。
【００３１】
そこで、本実施形態では、燃料電池システムの発電前に、二次電池からの電力によってセパレータの平面方向に電流を流すようにした。このようにしたので、それぞれのセパレータにおいてジュール熱が発生し、そのジュール熱によって燃料電池内部に存在する氷を溶解することができ、隣接する膜電極複合体を熱伝導によって温めることができる。加えて燃料極や酸化剤極、さらには場合により高分子膜中にも存在しうる氷を融解させることができる。そのため、低温環境下に置かれた燃料電池のガス拡散電極や高分子膜の内部に存在する氷を溶解させやすくなり、起動に要する時間が短くなり、また、起動後に燃料電池システムから安定して高い出力を得ることができる。
【００３２】
さらにセパレータなどの構成部材を温めた後に発電を開始するので、燃料電池システムの発電時に急激な性能低下を招くことがなくなり、燃料電池の劣化を抑制することができ、安定してかつ速やかに最高負荷電流に移行させることが可能となる。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、燃料電池を発電する上で、燃料極や酸化剤極中に存在していた氷によってガスの拡散を阻害されて発電性能が不安定になることがなく、高分子膜の凍結による電気伝導性の悪化を防ぐことができる。また発電により酸化剤極に生成した水が凍ることもないので、燃料電池システムの負荷電流を最高負荷電流に移行させるための時間も短くなり、円滑で速やかな低温起動性を実現できるのである。
【００３４】
（第２実施形態）
図５、図６は、本発明による燃料電池システムの起動装置の第２実施形態を示す図であり、図５は通電手段の燃料電池への接触状態を示し、図６は非接触状態を示す。
【００３５】
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３６】
本実施形態では、燃料電池７における２つの向かい合った側面７ａ、７ｂに二次電池１２からの導線と接続された通電手段１１をそれぞれ接触させて、二次電池１２を起電力として各セパレータ５の平面方向に電流を流すことができる構成となっている。通電手段１１は二次電池１２の陽極及び陰極にそれぞれ導線を介して接続されている。通電手段１１は、導電性を有する材料であればよく形状は問わない。例えば板状でも線状でもよい。セパレータ５に電流を流すことにより発生するジュール熱で燃料電池７を暖機することが本実施形態の目的であり、とりわけ氷点下雰囲気において冷やされた燃料電池を発電前に暖機するための暖機手段である。なお本実施形態では二次電池を例示しているが、外部電源やキャパシタ、乾電池等の別電源を使用してもよい。この通電手段１１の位置を電気モータ１４ａで制御して、通電手段１１を燃料電池７に対して接続又は非接続する。
【００３７】
さらに具体的に構造を説明すると、電気モータ１４ａの回転軸に装着したピニオンギア１４ｂを通電手段１１に連設している板状のラックギア１４ｃに噛合させる。このような構造となっているので、電気モータ１４ａを駆動することで通電手段１１の位置を制御することができ、通電手段１１を燃料電池７に対して接続又は非接続とする。また、燃料電池７の並設積層構造中央付近には温度センサ１０ａが挿入されており、その温度信号により電気モータ１４ａを制御する。
【００３８】
図７は本発明による燃料電池システムの起動装置の第２実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００３９】
本実施形態に示す起動時の制御シーケンスは、寒冷地などにおける氷点下からの低温起動時に実施することを目的としている。
【００４０】
ステップＳ２１において、電気モータ１４ａを駆動して通電手段１１を燃料電池７に接触させる（図５の状態）。
【００４１】
ステップＳ２２において、二次電池１２をＯＮとしてセパレータ５に電流を流す。
【００４２】
そして、温度センサ１０ａの温度が所定温度に到達するまでその状態を保ち、到達したら、ステップＳ２３において、電気モータ１４ａを駆動して通電手段１１を燃料電池７の両側面７ａ、７ｂから非接触の状態となるように分離する（図６）。なお、この所定温度とは、燃料電池が低温下においても起動可能な温度であり、あらかじめ実験的に求めてマップ等として記憶しておき、そのマップに基づいて上述の所定温度を決定する。
【００４３】
ステップＳ２４において、燃料電池７に反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）を供給する。すると燃料電池７が発電を開始するので（ステップＳ２５）、燃料電池７より電流を取り出す。
【００４４】
なお、本実施形態では通電手段１１の位置制御として電気モータ１４ａを利用する電動式制御を採用したが、油圧式制御や電磁式制御により通電手段１１を燃料電池７と接続又は非接続状態としてもよい。
【００４５】
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えてさらに以下の効果を得ることができる。
【００４６】
本実施形態では、燃料電池７の並設積層構造中央付近に温度センサ１０ａを設けている。並設積層構造の中央付近は燃料電池内部で最も温度が上がりやすい部分であるので、その場所の温度を検出することで過温状態を防止でき、燃料電池劣化を抑制することができ、また、安全にかつ速やかに最高負荷電流に移行させることが可能となるのである。このように本実施形態によれば、寒冷地などにおける燃料電池システムの低温起動時において、過負荷電流や過温等による燃料電池の劣化を抑制しながら出力を安定して取り出すことができる。また、燃料電池システムの負荷電流を最高負荷電流に移行させるための時間も短くなり、円滑で速やかな低温起動性を実現できる。
【００４７】
また、短絡手段を燃料電池と接触又は非接触とするための制御装置として、電動式、油圧式、電磁式の少なくとも何れかを使用することにより、複雑な構成を必要とせず容易な制御で短絡手段を確実に接触又は非接触状態に制御することができる。
【００４８】
さらに、電気モータに装着したピニオンギアと、そのピニオンギアに噛み合うとともに短絡手段に接続されたラックギアとから構成されることにより、電気モータの回転を制御することで短絡手段を安全かつ確実に接触又は非接触状態に制御することができる。
【００４９】
さらにまた、短絡手段は燃料電池の並設積層構造において対辺状に向かい合う２つの側面に接触するようにしたので、セパレータ平面内を流れる電流の距離が長くなり、電気抵抗が増大して発生するジュール熱も増えるため、さらに効果的に短時間で燃料電池を暖機することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図８、図９は、本発明による燃料電池システムの起動装置の第３実施形態を示す図であり、図８は短絡手段の燃料電池への接触状態を示し、図９は非接触状態を示す。
【００５１】
本実施形態では、短絡手段９を、燃料電池７における２つの向かい合った側面７ａ、７ｂにおいて、それぞれ隣り合う単位電池のセパレータ同士を交互に短絡させてカスケード状に（電気的に直列になるように）構成している。この短絡手段９は２層構造となっており、導電性を有する短絡部９ａと絶縁性を有する基盤部９ｂとを有する。
【００５２】
短絡手段９は、異なり隣り合う２つのセパレータ同士を短絡させ、短絡手段が燃料電池に接触する側面は、短絡させる２つの側面７ａ、７ｂを交互に変えながらカスケード状にセパレータ側面に接触している構成である。短絡部９ａは、導電性を有する材料であればよい。この状態で、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して起電力を生じさせる。この起電力を利用してセパレータ５の平面方向に電流を流すことにより発生するジュール熱で燃料電池７を暖機することが本実施形態の目的であり、とりわけ氷点下雰囲気において冷やされた燃料電池７を発電前に暖機するための暖機手段である。また、この実施形態においては、燃料電池７の温度を把握するために、とりわけ最も温度が低くなる燃料電池の並設積層構造の両端部における単位電池内部及びそれに隣接するエンドプレート８ａ，８ｂに温度センサ１０ｂが挿入されており、そのうちの一方の温度センサ１０ｂの温度信号によって電気モータ１４ａを制御している。
【００５３】
また、短絡手段９の位置を電気モータ１４ａで制御して、短絡部９ａを燃料電池７に対して接続又は非接続する。具体的な構造としては、電気モータ１４ａの回転軸に装着したピニオンギア１４ｂを短絡手段９の基盤部９ｂに連設している板状のラックギア１４ｃに噛合させている。
【００５４】
図１０は本発明による燃料電池システムの起動装置の第３実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００５５】
本実施形態に示す起動時の制御シーケンスは、寒冷地などにおける氷点下からの低温起動時に実施することを目的としている。
【００５６】
ステップＳ３１において、電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７に接触させる（図８の状態）。
【００５７】
ステップＳ３２において、燃料電池７に反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）をそれぞれ供給して起電力を発生させる。その結果、短絡手段９を介して各セパレータ５に電流が流れる。
【００５８】
そして、温度センサ１０ｂの温度が所定温度に到達するまでその状態を保ち、ステップＳ３３において、電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７の両側面７ａ、７ｂから非接触の状態となるように分離させる（図９）。すると、燃料電池７が発電を開始するので（ステップＳ３４）、燃料電池７より電流を取り出す。なお、この所定温度とは、燃料電池が低温下においても起動可能な温度であり、あらかじめ実験的に求めてマップ等として記憶しておき、そのマップに基づいて上述の所定温度を決定する。
【００５９】
本実施形態では短絡手段９の位置制御として電気モータ１４ａを利用する電動式制御を採用したが、油圧式制御や電磁式制御により短絡手段９を燃料電池７と接続又は非接続状態としてもよい。
【００６０】
本実施形態によれば、上述の実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、二次電池等の外部電源を必要とせず、燃料電池そのものを起電力として自己暖機を促進することができる。また、温度センサ１０ｂを設けて、燃料電池内部で最も暖機されにくい並設積層方向の端部の温度信号を制御にフィードバックしていることにより燃料電池システムの発電時に急激な性能低下を招くことがなくなる。さらに、短絡手段の仕様を選定することで燃料電池劣化抑制の作用がある。さらにまた、第１実施形態、第２実施形態と比べてより速やかに最高負荷電流に移行させることが可能となる。また、燃料電池内部の温度センサを利用した温度信号により容易に短絡手段を制御することができる。
【００６１】
本実施形態では、隣り合う２つのセパレータ同士をカスケード状に短絡させている。そのため、セパレータ１枚あたりの平面に流れる電流を大きくすることができ、ジュール熱が増す。したがって、さらに効果的に隣接する膜電極複合体を熱伝導により温めることができ、加えて燃料極や酸化剤極、さらには場合により高分子膜中にも存在しうる氷を融解させることができる。
【００６２】
すなわち、短絡手段は燃料電池の並設積層構造における２つの側面に関して、短絡させる側面を交互に変えながらカスケード状にセパレータ側面に接触するようにしたので、セパレータ平面方向につながる電流通路の距離が長くなり、与えた起電力によって流れる電流通路が複数ではなく１枚のセパレータ平面となるので、セパレータ１枚当たりに流れる電流が大きくなり発生するジュール熱も増大するので、氷点下雰囲気等で冷やされた燃料電池を効率的に早い時間で暖機することができる。また、セパレータの平面方向に電流を流すための起電力を燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して生じる起電力としたので、発電に伴う発熱と電流が流れることにより発生するジュール熱の両方を熱源とすることができるので、昇温速度が速くなることに加え、二次電池やキャパシタなどの外部電力を必要とすることなく自己暖機することができるようになる。
【００６３】
したがって、寒冷地などにおける燃料電池システムの低温起動時において、過負荷電流や過温等による燃料電池の劣化を抑制しながら出力を安定かつ健全に取り出すことができる。また、燃料電池システムの負荷電流を最高負荷電流に移行させるための時間も一層短くなり、円滑で速やかな低温起動性を実現することができる。
【００６４】
また、温度センサにより燃料電池の並設積層方向における少なくとも一方の端部付近の温度信号をフィードバックして制御することにより、燃料電池内部で最も温度上昇が遅い端部付近の温度を把握できる。したがって、セパレータに流す電流を遮断して燃料電池の暖機を終えた後に発電を開始する上で温度の比較的低い端部付近の単位電池性能の不良を招くことなく、低温起動時において、安定して燃料電池システムを制御することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
図１１、図１２は、本発明による燃料電池システムの起動装置の第４実施形態を示す図であり、図１１は短絡手段の燃料電池への接触状態を示し、図１２は非接触状態を示す。
【００６６】
本実施形態では、燃料電池７の並設積層構造中央付近に温度センサ１０ａを挿入しており、その温度信号によって電気モータ１４ａを制御する。
【００６７】
図１３は本発明による燃料電池システムの起動装置の第４実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００６８】
本実施形態に示す起動時の制御シーケンスは、寒冷地などにおける燃料電池システムの停止時及び氷点下からの低温起動時に実施することを目的としている。
【００６９】
ステップＳ４１において反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）の供給を停止して発電を終了し、ステップＳ４２において電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７に接触させて（図１１の状態）、燃料電池システムを停止する。そして、次に燃料電池システムを起動するまで短絡手段９が燃料電池７に接触したままの状態にしておく。
【００７０】
起動時にはそのままの状態で燃料電池７に反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）をそれぞれ供給して起電力を発生させる（ステップＳ４３）その結果、短絡手段９を介して各セパレータ５に電流が流れる。
【００７１】
そして、温度センサ１０ａの温度が所定温度（燃料電池が起動可能な温度）に到達するまでその状態を保ち、到達したらステップＳ４４において、電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７の両側面７ａ、７ｂから非接触の状態となるように分離させる（図１２の状態）。すると、燃料電池７が発電を開始するので（ステップＳ４５）、燃料電池７より電流を取り出す。
【００７２】
本実施形態によれば、上述の実施形態の効果に加えてさらに以下の効果を得ることができる。すなわち、燃料電池システムの発電を停止して次の起動までの間、残存する酸素や空気の影響により燃料電池に電圧が残ってしまう時間帯がある。燃料電池システムを停止させた状態で電圧が残っていると、円滑な再起動ができない可能性がある。また残存酸素による高電位雰囲気下に置かれた時間が積算で長くなると燃料電池の劣化が促進してしまう懸念がある。しかし、本実施形態の制御シーケンスによれば、燃料電池の電圧（電位）を速やかに低減させることができるとともに、停止から再起動の間においても燃料電池の電圧（電位）を下げた状態を維持することができるのである。
【００７３】
このように本実施形態によれば、停止から再起動の間における燃料電池の劣化を抑制することができるので、信頼性の高い高性能な燃料電池システムを提供することができる。
【００７４】
また、短絡手段を燃料電池に接触させた状態で燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に流通させて起電力を生じさせ、セパレータの平面方向に所定時間電流を流した後に、その短絡手段を燃料電池と非接触状態としてから発電を開始するようにしたので、発電に伴う発熱と電流が流れるで発生するジュール熱の両方を熱源として速い昇温速度を実現でき、加えて二次電池やキャパシタなどの外部電力を必要とすることなく自己暖機することができる。
【００７５】
さらに、温度センサにより燃料電池の並設積層方向における中央付近の温度信号をフィードバックして制御することにより、燃料電池内部で最も高温となる領域の温度を把握できるので、低温起動時において、燃料電池の劣化を抑制した状態で安全かつ安定して燃料電池システムを制御することができる。
【００７６】
さらにまた、燃料電池システムを停止後に再起動する間、短絡手段を前記燃料電池と接触させた状態に制御することにより、停止状態において燃料電池を短絡させて電位を低く抑えているために、停止後から次の起動までにおいて高電位に起因する燃料電池の劣化を抑制することができ、併せて安全な状態に燃料電池を維持することができる。
【００７７】
（第５実施形態）
図１４、図１５は、本発明による燃料電池システムの起動装置の第５実施形態を示す図であり、図１４は短絡手段の燃料電池への接触状態を示し、図１５は非接触状態を示す。
【００７８】
本実施形態では、短絡手段９の短絡部９ａには、導電性樹脂や導電性ゴムなどの材料を使用する。使用する材料の比抵抗値は１０2〜１０4Ωｍ程度のものが好ましい。また、燃料電池７の並設積層構造における中央付近及び両端部付近には温度センサ１０ａ，１０ｂを挿入しており、それらの全ての温度信号によって電気モータ１４ａの制御を行っている。
【００７９】
図１６は本発明による燃料電池システムの起動装置の第５実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００８０】
本実施形態に示す起動時の制御シーケンスは、寒冷地などにおける燃料電池システムの停止時及び氷点下からの低温起動時に実施することを目的としている。
【００８１】
ステップＳ５１において電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７に接触させた後に（図１４の状態）、ステップＳ５２において反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）の供給を停止して発電を終了し、燃料電池システムを停止する。そして、次に燃料電池システムを起動するまで短絡手段９が燃料電池７に接触したままの状態にしておく。
【００８２】
起動時にはそのままの状態で燃料電池７に反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）をそれぞれ供給して起電力を発生させる（ステップＳ５４）その結果、短絡手段９を介して各セパレータ５に電流が流れる。
【００８３】
そして、中央付近の温度センサ１０ａの温度が所定範囲（燃料電池が運転可能な温度範囲）に収まり、かつ両端部付近の温度センサ１０ｂが所定値（燃料電池が起動可能な温度）に到達するまではその状態を保ち、到達したらステップＳ５４において電気モータ１４ａを駆動して短絡手段９を燃料電池７の両側面７ａ、７ｂから非接触の状態となるように分離する（図１５の状態）。すると、燃料電池７が発電を開始するので（ステップＳ５５）、燃料電池７より電流を取り出す。
【００８４】
本実施形態によれば、温度センサ１０ａ，１０ｂを燃料電池の並設積層構造における中央部と両端部に設けたので、過温の懸念がある中央部と暖機不十分の懸念がある両端部の何れの単位電池における温度信号を利用することにより、燃料電池システムを起動する上で最適な温度範囲に制御することが可能となる。
【００８５】
さらに、非抵抗値が金属等の導電体に比べて大きい材料を短絡手段に使用することにより、燃料電池を短絡させたときに電圧低下を招くことがなくなり、燃料電池の性能劣化を抑制できる。すなわち、短絡手段の比抵抗値を１０2〜１０4Ωｍ程度としたので、短絡した２つの隣り合う単位電池間の電圧は０．８Ｖ程度である。そのため、燃料電池における任意の単位電池の電圧が急落することを防止できるとともに、このように電圧が０．８Ｖ程度と大きいために発熱が小さい条件において、短絡手段を介してセパレータの平面に流れる電流により生じるジュール熱の影響が大きく、燃料電池発電による出力が小さく発熱が少ない場合でも暖機時間が短くなる。
【００８６】
加えて、燃料ガスや酸化剤ガスを流した状態で短絡手段を燃料電池と接触させるので、ガス欠による電極部カーボンの電食を抑えることができる。
【００８７】
このように本実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて、燃料電池の短絡時に電流の流れ過ぎによる任意の単位電池の電食や劣化を防止することができ、より安全で安定した速やかな低温起動を実現できる。加えて、外部からの電源を必要とせずに燃料電池本体を起電力としての暖機手段を得ることができる。
【００８８】
また、燃料電池システムを停止する前に短絡手段を燃料電池と接触させた状態に制御した後に停止することにより、停止前に燃料電池を短絡させて電位を低く抑えているために、停止後から次の起動までにおいて高電位に起因する電池劣化を抑制することができ、併せて安全な状態に燃料電池を維持することができる。
【００８９】
短絡手段は隣り合う２つのセパレータ同士の側面を短絡させカスケード状にセパレータ側面に接触するので、与えた起電力により流れる電流通路が複数ではなく１枚のセパレータ平面となるので、発生するジュール熱が増大し、氷点下雰囲気等で冷やされた燃料電池を効率的に早い時間で暖機することができる。
【００９０】
また、セパレータの平面方向に電流を流すための起電力を燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して生じる起電力とするので、発電に伴う発熱と電流が流れることにより発生するジュール熱の両方を熱源とすることができるので、昇温速度が速くなることに加え、二次電池やキャパシタなどの外部電力を必要とすることなく自己暖機することができるようになる。
【００９１】
さらに、使用する短絡手段は単位電池の電圧が０．８Ｖ以上となるような電気抵抗体となる短絡手段であるので、セパレータ平面内で発生するジュール熱が反応ガスを供給した時の発電ロスに伴う発熱と同等に支配的となるために、ガス拡散電極付近の急激な加熱を抑えられ単位電池の劣化を抑制できるとともに、過負荷に伴う単位電池の急激な電圧低下を防ぐことができる。
【００９２】
（第６実施形態）
図１７は本発明による燃料電池システムの起動装置の第６実施形態を示す図である。
【００９３】
燃料電池７は、高分子膜１の両側に燃料極２及び酸化剤極３を設けた膜電極複合体４と、膜電極複合体４を挟持するように燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ別々に供給するためのセパレータ５とで形成された単位電池６を繰り返し並設積層している。
【００９４】
燃料電池７の並設積層方向の両端部には単位電池６の積層体を積層方向に締め付け、同時に燃料電池から電流を取り出すためのインターフェイスの機能も果たすエンドプレート８ａ、８ｂがそれぞれ配置されている。一方のエンドプレート８ａを介して、燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ燃料電池７に供給される。燃料ガス及び酸化剤ガスの燃料電池７への供給方法は、ここでは問わない。両端部のエンドプレート８ａ、８ｂに隣接してそれぞれ存在する単位電池６ａ−１、６ｂ−１と、その単位電池の隣に位置する単位電池６ａ−２、６ｂ−２において、それぞれ燃料極２ａ同士、又は酸化剤極３ｂ同士をそれぞれ短絡させる短絡部９ａにより短絡される構造となっている。短絡部９ａは、燃料極２ａ又は酸化剤極３ａと電気的に接しているセパレータ５ａ、５ｂに接触する。短絡部９ａには電子が流れるため、導電性の部材からなることが好ましい。ここでは両端部においてそれぞれ２つの単位電池間（６ａ−１〜６ａ−２、６ｂ−１〜６ｂ−２）において連続的に短絡させたが、単位電池が複数であればその数は問わない。両端に位置する短絡部９ａは、それらを支持する基盤部９ｂに一体化されており、基盤部９ｂの一部はラックギア１４ｃと接続されている。そして、ラックギア１４ｃはモータ１４ａに取り付けられたピニオンギア１４ｂと噛み合い、モータ１４ａが回転することにより、短絡部９ａが燃料電池７と接触（有効）又は非接触（無効）となるように制御される。モータ１４ａ及びピニオンギア１４ｂ、ラックギア１４ｃが短絡制御手段１４に相当する。なお、本実施形態では、モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ及びラックギア１４ｃを用いた電動式の短絡制御手段１４で説明しているが、油圧式、電磁式の短絡制御手段を用いてもよい。
【００９５】
図１８は本発明による燃料電池システムの起動装置の第６実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【００９６】
ステップＳ６１では、まずモータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂを移動させて短絡部９ａを燃料電池に接触させる。
【００９７】
ステップＳ６２では、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池７には起電力が生じる。
【００９８】
ステップＳ６３では、燃料電池７に負荷を接続して電流の取り出しを開始する。つまり、ここで燃料電池システムの発電開始となり発熱も生じる。
【００９９】
そして、所定時間（燃料電池が起動可能な温度まで上昇するのに十分な時間）が経過するまでその状態を保ち、経過したらステップＳ６４において、モータ１４ａを逆回転させて短絡部９ａを燃料電池７と非接触の状態にする。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。
【０１００】
燃料電池システムを氷点下から起動する場合、燃料電池の一部が凍結している可能性がある。燃料電池より電流を取り出すことにより燃料電池の温度は上昇するが、とりわけエンドプレートなど大きな熱容量を有する部材に接した単位電池の温度は、他の単位電池に比べて温度が上昇しにくい。凍結した単位電池では、氷の存在により燃料ガスや酸化剤ガスが燃料極や酸化剤極にそれぞれ到達しない可能性があった。
【０１０１】
ところが、本実施形態によれば、短絡部９ａを燃料電池と接続して有効とした状態で燃料電池から電流を取り出すことにより、短絡部９ａの内部を電子が流れるので高分子膜内部をプロトンが流れる必要性がなくなる。そのため、プロトンを作り出すための電気化学反応が燃料極で生じなくてもよくなり、その際に上記のような燃料ガスの拡散不良によりカーボンが腐食してプロトンが生成される反応も抑えられる。
【０１０２】
また、１つの短絡手段により短絡させるセパレータ数を増やしたので、電気化学反応を抑制できる単位電池数を増加させることができる。したがって、起動時の温度がさらに低く凍結している端部近傍の単位電池が増えた場合でも、プロトンを作り出すための電気化学反応が燃料極で生じなくてよくなり、その際に前述のような燃料ガスの拡散不良によりカーボンが腐食してプロトンが生成される反応も抑えられる。加えて、燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する前に短絡手段を有効とすることにより、短絡時には燃料電池に起電力が生じていないので一層安全性が高まる。
【０１０３】
さらに、カーボンの腐食といった不可逆的な劣化反応を抑制することができ、信頼性の高い燃料電池システムを提供することができる。
【０１０４】
さらにまた、より低温環境でも信頼性が高く安全な燃料電池システム及びその制御方法を提供することができる。
【０１０５】
燃料電池の並設積層構造の少なくとも一方の端部に位置する燃料極同士又は酸化剤極同士を電気的に短絡させる短絡手段と、短絡手段の有効無効を制御する短絡制御手段を有することにより、とりわけ氷点下などの低温から燃料電池システムを起動する際に燃料ガスの拡散不良の状態で燃料電池より電流を取り出した場合でも、短絡制御手段により短絡手段を有効とすれば端部の単位電池で電子を直接燃料極〜酸化剤極間で移動させることができる。そのため、端部の単位電池における高分子膜（電解質膜）内部のプロトン移動を抑えられるので燃料極に存在するカーボンの腐食を抑制でき、信頼性の高い燃料電池システムを得ることができる。
【０１０６】
また、短絡手段は複数の単位電池における燃料極同士又は酸化剤極同士を全て短絡する手段であるので、端部のみならず複数の単位電池における高分子膜（電解質膜）内部のプロトン移動を抑えることができる。
【０１０７】
さらに、短絡制御手段として電動式、油圧式又は電磁式の少なくとも何れかを使用することにより、円滑かつ確実に短絡手段の有効無効を制御できる。
【０１０８】
さらにまた、燃料電池システムの起動時に短絡制御手段により短絡手段を有効とすることにより、とりわけ氷点下などの低温から燃料電池システムを起動する際に燃料ガスの拡散不良の状態で燃料電池より電流を取り出した場合でも、短絡制御手段により短絡手段を有効とすれば端部の単位電池で電子を直接燃料極〜酸化剤極間で移動させることができる。そのため、端部の単位電池における高分子膜（電解質膜）内部のプロトン移動を抑えられるので燃料極に存在するカーボンの腐食を抑制でき、信頼性の高い燃料電池システムを得ることができる。
【０１０９】
また、短絡制御手段により短絡手段を有効とした後に燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給することを特徴とする燃料電池システムの制御方法を提供することにより、燃料ガス及び酸化剤ガスを流して燃料電池に起電力が生じる前に短絡手段を有効とすることにより、短絡時の危険性が低減でき安全な燃料電池システムの制御方法を得ることができる。
【０１１０】
（第７実施形態）
図１９は本発明による燃料電池システムの起動装置の第７実施形態を示す図である。
【０１１１】
本実施形態では、短絡部９ａは、両端部のエンドプレート８ａ、８ｂに隣接してそれぞれ存在する単位電池６ａ−１、６ｂ−１と、それらの単位電池６ａ−１、６ｂ−１から１つ隔てて２つ目の位置に存在する単位電池６ａ−２、６ｂ−２において、それぞれ燃料極２ａ同士又は酸化剤極３ｂ同士を短絡させる構造となっている。短絡部９ａは、燃料極２ａ又は酸化剤極３ｂと電気的に接しているセパレータ５ａ、５ｂに接触する。短絡部９ａには電子が流れるため、導電性の部材からなることが好ましい。ここでは両端部においてそれぞれ１つの単位電池を隔てて短絡させたが、隔てる単位電池６の数は１つ以上であればその数は問わない。また、短絡制御手段は第６実施形態と同じ仕様となるため、図示及び説明を省略する。電動式に限らず、油圧式、電磁式又はバイメタルなどの部材を使用した短絡制御手段としてもよい。さらに、本実施形態では燃料電池７の電圧を制限するための電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７の両端部に位置するエンドプレート８ａ、８ｂにそれぞれ接続できる構成となっており、必要に応じて接続及び非接続を切替えることができる。固定抵抗１５の値は、燃料電池７の電圧をどのくらいの値までに制限するかによって決定される。
【０１１２】
図２０は本発明による燃料電池システムの起動装置の第７実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１１３】
ステップＳ７１では、燃料電池システムを停止した後、モータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂを移動させて短絡部９ａを燃料電池７に接続して有効とした状態とする。
【０１１４】
低温雰囲気における再起動時には、予め短絡手段を燃料電池に接続して有効とした状態で起動を開始する。すなわち、ステップＳ７２では、電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７と接続する。
【０１１５】
ステップＳ７３では、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池７には起電力（電圧）が生じるが、電圧制限手段である固定抵抗１５に電流が流れる。つまり、燃料電池７からの電流の取り出しが始まり、発熱も生じる。このとき、燃料電池７の電圧は固定抵抗１５が接続されていない場合に比べて低くなる。つまり、各単位電池における酸化剤極の電位も低くなる。
【０１１６】
そして、所定時間が経過するまではその状態を保ち、経過したらステップＳ７４において、モータ１４ａを逆回転させ、短絡部９ａを燃料電池７と非接触の状態とさせて無効とする。ここで、燃料電池７から固定抵抗１５を切り離し、ほぼ同時に外部負荷を接続する。固定抵抗１５の切り離しと外部負荷の投入のタイミングはここでは問わない。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。なお短絡部９ａを非接触状態にするタイミングは、燃料電池７に外部負荷を接続した後でもよい。
【０１１７】
本実施形態によれば、電圧制限手段である固定抵抗１５を使用することにより、燃料電池７の電圧を制限することができる。それにより、各単位電池における酸化剤極の電位（対高分子膜）を抑えることができるので、酸化剤極におけるカーボンの腐食や触媒の溶出を一層抑制することができるため、酸化剤極の信頼性が高い。すなわち、本実施形態によれば、燃料電池の電圧を制限するための電圧制限手段を有し、燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給する前に、電圧制限手段を有効とするようにしたので、燃料電池の電圧を制限し各単位電池における酸化剤極側の電位（対高分子膜）を抑えることができるため、酸化剤極に存在するカーボンの腐食や触媒の溶出を抑制でき、高い信頼性を得ることができる。
【０１１８】
（第８実施形態）
図２１は本発明による燃料電池システムの起動装置の第８実施形態を示す図である。
【０１１９】
本実施形態では、短絡手段９は、両端部のエンドプレート８ａ、８ｂに隣接してそれぞれ存在する単位電池６ａにおける燃料極２ａと酸化剤極３ａ、及び単位電池６ｂにおける燃料極２ｂと酸化剤極３ｂは、その燃料極２ａ、２ｂ及び酸化剤極３ａ、３ｂとそれぞれ電気的に接しているセパレータ５ａ同士及び５ｂ同士を短絡させる構造となっている。短絡手段９は、少なくとも一方の端部近傍に存在していればよい。短絡手段９には電子が流れるため、導電性の部材からなることが好ましい。両端に位置する短絡手段９は、それらを支持する基盤部９ｂに一体化されており、基盤部９ｂの一部はラックギア１４ｃと接続されている。そして、ラックギア１４ｃはモータ１４ａに取り付けられたピニオンギア１４ｂと噛み合い、モータ１４ａが回転することにより、短絡手段９が燃料電池７と接触（有効）又は非接触（無効）となるように制御される。モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ及びラックギア１４ｃが短絡制御手段１４に相当する。本実施形態では、モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ及びラックギア１４ｃを用いた電動式の短絡制御手段１４を用いたが、油圧式、電磁式の短絡制御手段を用いてもよい。
【０１２０】
一方のエンドプレート８ａに隣接するセパレータ５ａの内部には熱電対１６ａが埋設されており、セパレータ５ａ内部の温度信号により上記の短絡制御手段１４を制御できる構造となっている。本実施形態ではセパレータ５ａの中に温度測定手段である熱電対１６ａを埋め込んだが、熱電対１６ａではなくサーミスタや温度推定手段でもよい。またセパレータ５ａの内部の温度ではなく、エンドプレート８ａの内部やセパレータ５ａの表面など燃料電池７における端部近傍の温度で代用してもよい。また、片方ではなく両端部近傍に熱電対を設けてもよい。さらに、燃料電池７の電圧を制限するための電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７の両端部に位置するエンドプレート８ａ、８ｂにそれぞれ接続できる構成となっており、必要に応じて接続及び非接続を切替えることができる。固定抵抗１５の値は、燃料電池７の電圧をどのくらいの値までに制限するかによって決定される。
【０１２１】
図２２は本発明による燃料電池システムの起動装置の第８実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１２２】
ステップＳ８１では、燃料電池７に設けた熱電対１６ａにより端部近傍の温度を検知し、その温度に応じてステップＳ８２又はステップＳ８３へ進む。この基準温度は、例えば０℃である。
【０１２３】
ステップＳ８２では、モータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂを移動させて短絡手段９を燃料電池７に接触させて有効とする。なお、熱電対１６ａの検知温度が基準温度（本実施形態では０℃）よりも高いときは、モータ１４ａを駆動することなく（すなわち、短絡手段９は燃料電池７に対して接触させずに無効の状態）でステップＳ８３に進む。
【０１２４】
ステップＳ８３では、電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７と接続する。
【０１２５】
ステップＳ８４では、燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池には起電力（電圧）が生じるが、電圧制限手段である固定抵抗１５に電流が流れる。つまり、燃料電池７からの電流の取り出しが始まり、発熱も生じる。このとき、燃料電池７の電圧は固定抵抗１５が接続されていない場合に比べて低くなる。つまり、各単位電池における酸化剤極の電位も低くなる。
【０１２６】
ステップＳ８５では、熱電対の温度が０℃を越えた時点でモータ１４ａを逆回転させ、短絡手段９を燃料電池７と非接触の状態とさせて無効とする。本実施形態では短絡手段９を無効とするタイミングを０℃と設定したが、温度推定手段又は温度検出手段の位置や燃料電池を構成する部材に合わせ、異なる温度に設定してもよい。
【０１２７】
ステップＳ８６では、燃料電池７から固定抵抗１５を切り離し、ほぼ同時に外部負荷を接続する。固定抵抗１５の切り離しと外部負荷の投入のタイミングはここでは問わない。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。
【０１２８】
燃料電池システムを氷点下から起動する場合、燃料電池の一部が凍結している可能性がある。燃料電池より電流を取り出すことにより燃料電池の温度は上昇するが、とりわけエンドプレートなど大きな熱容量を有する部材に接した単位電池の温度は、他の単位電池に比べて温度が上昇しにくい。凍結した単位電池では、氷の存在により燃料ガスや酸化剤ガスが燃料極や酸化剤極にそれぞれ到達しないという可能性がある。
【０１２９】
そこで、本実施形態では、短絡手段を燃料電池と接続して有効とした状態で燃料電池から電流を取り出すようにした。このようにすることにより、短絡手段内部を電子が流れるので高分子膜内部をプロトンが流れる必要性がなくなる。そのため、プロトンを作り出すための電気化学反応が燃料極で生じなくてもよくなり、その際に上記のような燃料ガスの拡散不良によりカーボンが腐食してプロトンが生成される反応も抑えられる。また、燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給する前に短絡手段及び電圧制限手段を燃料電池に接続して有効とするため、各単位電池における酸化剤極の電位（対高分子膜）を抑えることができる。したがって、酸化剤極におけるカーボンの腐食や触媒の溶出を抑制することができる。加えて、温度推定手段又は温度検出手段により燃料電池の端部近傍温度に応じて短絡制御手段を制御することにより、健全で円滑に制御することができる。このように、カーボンの腐食といった不可逆的な劣化反応を抑制することができ、端部近傍温度により制御するためにさらに信頼性の高い燃料電池システムを提供することができる。
【０１３０】
また、短絡制御手段は温度推定手段及び温度検出手段のうち少なくとも何れかからの信号に応じて制御する手段であることにより、カーボンの腐食を生じやすい並設積層構造端部の単位電池の近傍温度を見ながら短絡制御手段で短絡手段の有効無効を切替えられ、凍結による燃料ガスの拡散不良が原因で生じる燃料極カーボンの腐食を抑制することができるようになる。
【０１３１】
（第９実施形態）
図２３は本発明による燃料電池システムの起動装置の第９実施形態を示す図である。
【０１３２】
両端部のエンドプレート８ａ、８ｂに隣接してそれぞれ存在する単位電池６ａ−１における燃料極２ａと酸化剤極３ａ、及び単位電池６ｂ−１における燃料極２ｂと酸化剤極３ｂは、燃料極２ａ、２ｂ及び酸化剤極３ａ、３ｂとそれぞれ電気的に接しているセパレータ５ａ同士及び５ｂ同士を短絡させる第１の短絡部９ａ−１が、燃料電池７の一側面（図２３では上面）に沿って設けられている。また、短絡部９ａ−１とは異なり、両端部のエンドプレート８ａ、８ｂに隣接してそれぞれ存在する単位電池６ａ−１、６ｂ−１と、その単位電池から１つ隔てて２つ目の位置に存在する単位電池６ａ−２、６ｂ−２において、それぞれ燃料極２ａ同士又は酸化剤極３ｂ同士を短絡させる第２の短絡部９ａ−２が、燃料電池７の別側面（図２３では下面）に沿って設けられている。短絡部９ａ−１、９ａ−２にはそれぞれ電子が流れるため、導電性の部材からなることが好ましい。
【０１３３】
両端に位置する短絡部９ａ−１、９ａ−２は、それらを支持する基盤部９ｂ−１、９ｂ−２にそれぞれ一体化されており、基盤部９ｂ−１、９ｂ−２の一部はラックギア１４ｃにそれぞれ接続されている。そして、ラックギア１４ｃはモータ１４ａに取り付けられたピニオンギア１４ｂと噛み合い、モータ１４ａが回転することにより短絡部９ａ−１、９ａ−２が燃料電池７と接触（有効）又は非接触（無効）となるように制御される。モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ及びラックギア１４ｃが短絡制御手段１４に相当する。本実施形態では、モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ及びラックギア１４ｃを用いた電動式の短絡制御手段１４を用いたが、油圧式、電磁式の短絡制御手段を用いてもよい。さらに、一方のエンドプレート８ａに隣接するセパレータ５ａ−１及びその隣に位置するセパレータ５ａ−２の内部には第１の熱電対１６ａ−１及び第２の熱電対１６ａ−２がそれぞれ埋設されており、各セパレータ５ａ−１、５ａ−２内部の温度信号により短絡制御手段１４が上記２種類の短絡部９ａ−１、９ａ−２を選択して制御できる構造となっている。本実施形態ではセパレータ５ａの中に温度測定手段である熱電対１６ａを埋め込んだが、熱電対１６ａではなくサーミスタや温度推定手段でもよい。またセパレータ５ａの内部の温度ではなく、エンドプレート８ａの内部やセパレータ５ａの表面など燃料電池における端部近傍の温度で代用してもよい。さらに、燃料電池７の電圧を制限するための電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７の両端部に位置するエンドプレート８ａ、８ｂにそれぞれ接続できる構成となっており、必要に応じて接続及び非接続を切替えることができる。固定抵抗１５の値は、燃料電池７の電圧をどのくらいの値までに制限するかによって決定される。
【０１３４】
図２４は本発明による燃料電池システムの起動装置の第９実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１３５】
ステップＳ９１では、燃料電池７の端部にそれぞれ設けた第１の熱電対１６ａ−１及び第２の熱電対１６ａ−２により端部近傍の温度を検知し、その温度に応じてモータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂ−１、９ｂ−２を移動させて第１の短絡部９ａ−１及び第２の短絡部９ａ−２を燃料電池７にそれぞれ接触させて有効とするか接触させずに無効としておくか判断する。判断基準は例えば０℃以下などと決めておく。起動時に示す第１の熱電対１６ａ−１及び第２の熱電対１６ａ−２の温度が０℃以下の場合は第１の短絡部９ａ−１及び第２の短絡部９ａ−２ともに有効とし、それぞれステップＳ９２、ステップＳ９３へ進んでからステップＳ９４へ進む。０℃を超えている場合は直接ステップＳ９４へ進む。第１の熱電対１６ａ−１が０℃以下を示し第２の熱電対１６ａ−２が０℃を超えている場合は、第１の短絡部９ａ−１のみを接触させる。
【０１３６】
ステップＳ９４では、電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７と接続する。
【０１３７】
ステップＳ９５では、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池には起電力（電圧）が生じるが、電圧制限手段である固定抵抗１５に電流が流れる。つまり、燃料電池７からの電流の取り出しが始まり、発熱も生じる。このとき、燃料電池７の電圧は固定抵抗１５が接続されていない場合に比べて低くなる。つまり、各単位電池における酸化剤極の電位も低くなる。
【０１３８】
ステップＳ９６では、第２の熱電対１６ａ−２の温度が０℃を越えた時点でモータ１４ａを逆回転し、第２の短絡部９ａ−２を燃料電池７から切り離して無効とする。本実施形態では短絡部を無効とするタイミングを０℃と設定したが、温度推定手段又は温度検出手段の位置や燃料電池を構成する部材に合わせ、異なる温度に設定してもよい。
【０１３９】
ステップＳ９７では、第１の熱電対１６ａ−１の温度が０℃を越えた時点でモータ１４ａを逆回転し、第１の短絡部９ａ−１を燃料電池７から切り離して無効とする。
【０１４０】
ステップＳ９８では、燃料電池７から固定抵抗１５を切り離し、ほぼ同時に外部負荷を接続する。固定抵抗１５の切り離しと外部負荷の投入のタイミングはここでは問わない。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。
【０１４１】
本実施形態によれば、燃料電池の端部近傍の温度に応じて短絡部９ａ−１，９ａ−２を切替えることにより、短絡が必要な単位電池を適切なタイミングで切替えることができる。このように、必要最小限の短絡に制御できるため効率的で円滑な燃料電池システムの起動を実現できる。すなわち、本実施形態によれば、複数の短絡部９ａ−１，９ａ−２を切替えるようにしたので、短絡制御手段は温度推定手段及び温度検出手段のうち少なくとも何れかからの信号によって制御する短絡手段（短絡部９ａ−１，９ａ−２）を変更する。そのため、燃料電池システム起動時における並設積層構造端部近傍の温度に応じて複数の短絡手段（短絡部９ａ−１，９ａ−２）と短絡制御手段により短絡させる単位電池数を変更することができるので、低温起動時の温度がさまざまであってもそれぞれの温度に応じて最適な短絡状態を作り出して健全かつ円滑に起動することができる。
【０１４２】
（第１０実施形態）
図２５は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１０実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１４３】
なお、本実施形態で使用するシステムの構成は、図１７に示す第６実施形態のものと同一のため説明を省略する。
【０１４４】
ステップＳ１０１では、モータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂを動かし短絡部９ａを燃料電池７に接触させて有効とした状態でシステムを停止する。
【０１４５】
低温雰囲気における再起動時には、予め短絡手段を燃料電池に接続して有効とした状態で起動を開始する。
【０１４６】
ステップＳ１０２では、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池７には起電力が生じる。
【０１４７】
ステップＳ１０３では、燃料電池７に負荷を接続して電流の取り出しを開始する。つまり、ここで燃料電池システムの発電開始となり発熱も生じる。
【０１４８】
そして、所定時間が経過するまでその状態を保ち、経過したらステップＳ１０４において、モータ１４ａを逆回転させて、短絡部９ａを燃料電池７と非接触の状態とさせて無効とする。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。
【０１４９】
本実施形態によれば、短絡部９ａを燃料電池７に接触させて有効とした状態でシステムを停止するようにしたので、停止前に燃料電池を短絡させて電位を低く抑えることができ、停止後から次の起動までにおいて高電位に起因する電池劣化を抑制することができる。
【０１５０】
（第１１実施形態）
図２６は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１１実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１５１】
なお、本実施形態で使用するシステムの構成は、図２３に示す第９実施形態のものと同一のため説明を省略する。
【０１５２】
ステップＳ１１１では、燃料電池システムを停止させた後、モータ１４ａに電力を供給してピニオンギア１４ｂを回転させ、ラックギア１４ｃにより基盤部９ｂを移動させ第１の短絡手段９ａ−１及び第２の短絡手段９ａ−２を燃料電池７に接触させて有効とする。
【０１５３】
低温雰囲気における再起動時には、予め短絡手段を燃料電池に接続して有効とした状態で起動を開始する。
【０１５４】
ステップＳ１１２では、燃料電池の端部近傍にそれぞれ設けた第１の熱電対１６ａ−１及び第２の熱電対１６ａ−２により端部近傍の温度を検知する。
【０１５５】
ここで第１の熱電対１６ａ−１、第２の熱電対１６ａ−２の示す温度が０℃を超えている場合には、それぞれステップＳ１１３、ステップＳ１１４に進んで第１の短絡手段９ａ−１、第２の短絡手段９ａ−２を燃料電池７から切り離して無効の状態にしてからステップＳ１１５へ進む。一方、第１の熱電対１６ａ−１、第２の熱電対１６ａ−２の示す温度が０℃以下の場合には、それぞれ第１の短絡手段９ａ−１、第２の短絡手段９ａ−２を切り離すことなく、ステップＳ１１５へ進む。
【０１５６】
ステップＳ１１５では、電圧制限手段である固定抵抗１５を燃料電池７に接続する。
【０１５７】
ステップＳ１１６では、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する。この時点で、燃料電池７には起電力（電圧）が生じるが、電圧制限手段である固定抵抗１５に電流が流れる。つまり、燃料電池７からの電流の取り出しが始まり、発熱も生じる。このとき、燃料電池７の電圧は固定抵抗１５が接続されていない場合に比べて低くなる。つまり、各単位電池における酸化剤極の電位も低くなる。
【０１５８】
ステップＳ１１７では、第２の熱電対１６ａ−２の温度が０℃を越えた時点でモータ１４ａを逆回転させ、第２の短絡手段９ａ−２を燃料電池から切り離して無効にする。本実施形態では短絡手段を無効とするタイミングを０℃と設定したが、温度推定手段又は温度検出手段の位置や燃料電池を構成する部材に合わせ、異なる温度に設定してもよい。
【０１５９】
ステップＳ１１８では、第１の熱電対１６ａ−１の温度が０℃を越えた時点でモータ１４ａを逆回転させ、第１の短絡手段９ａ−１を燃料電池７から切り離して無効とする。
【０１６０】
ステップＳ１１９では、燃料電池７から固定抵抗１５を切り離し、ほぼ同時に外部負荷を接続する。電圧制限手段の切り離しと外部負荷の投入のタイミングはここでは問わない。この状態で、燃料電池システムにおける通常の発電状態となる。なお、起動時に示す第１及び第２の熱電対の温度が高い場合は、燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する前に短絡させる短絡手段を第１の短絡手段のみにしてもよいし、又は短絡しない状態で燃料電池の起動を開始してもよい。また、本実施形態では短絡手段を燃料電池に接続させて有効とする状態を燃料電池システムの停止後から再起動前の間に行ったが、停止中の制御シーケンスに短絡手段の接続有効を行ってもよい。
【０１６１】
本実施形態によれば、燃料電池の端部近傍の温度に応じて短絡部９ａ−１，９ａ−２を切替えることにより、短絡が必要な単位電池を適切なタイミングで切替えることができる。このように、必要最小限の短絡に制御できるため効率的で円滑な燃料電池システムの起動を実現できる。すなわち、本実施形態によれば、複数の短絡部９ａ−１，９ａ−２を切替えるようにしたので、短絡制御手段は温度推定手段及び温度検出手段のうち少なくとも何れかからの信号によって制御する短絡手段（短絡部９ａ−１，９ａ−２）を変更する。そのため、燃料電池システム起動時における並設積層構造端部近傍の温度に応じて複数の短絡手段（短絡部９ａ−１，９ａ−２）と短絡制御手段により短絡させる単位電池数を変更することができるので、低温起動時の温度がさまざまであってもそれぞれの温度に応じて最適な短絡状態を作り出して健全かつ円滑に起動することができる。
【０１６２】
（第１２実施形態）
図２７は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１２実施形態を示す図である。
【０１６３】
燃料電池７は、燃料極２及び酸化剤極３で高分子膜１を挟持した膜電極複合体４と、燃料極２及び酸化剤極３をそれぞれの電極に供給し集電の役割を担うセパレータ５から構成される単位電池６を繰り返し並設積層している。
【０１６４】
燃料電池７は、燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒をそれぞれ独立して供給及び排出できる供給系や排出系を有する（図示せず）。燃料電池７の一側面（図２７では上面）は、短絡部９ａ及び基盤部９ｂが一体化された短絡手段が接しうる構造となっており、すべてのセパレータ５の側面に接触できる。
【０１６５】
各セパレータへの接触は、すべての単位電池における燃料極と酸化剤極をそれぞれ導通させることが目的であり、セパレータを介しての接触構造に限定するわけではない。
【０１６６】
短絡部９ａの電気抵抗は、後に説明する水素導入時に上昇する電圧のピーク値が０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となる抵抗値である。短絡手段の基盤部９ｂの一部はラックギア１４ｃと接続されており、モータ１４ａに接続されたピニオンギア１４ｂとラックギア１４ｃとが噛み合うことで、モータ１４ａの回転制御により短絡手段が燃料電池７に接する（有効の状態）又は離れる（無効の状態）といった電動式制御を行う。本実施形態では短絡手段は短絡部９ａ及び基盤部９ｂを一体化したものを例示しているが、それぞれ棒状の部材を組み合わせたものでもよい。
【０１６７】
燃料電池７の両端部には燃料電池全体の電圧を測定するための電圧測定装置３１が接続されており、燃料電池７に燃料ガスを導入した後の電圧の上昇傾向及び低下傾向を把握してモータ制御装置３２に信号を送る。モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ、ラックギア１４ｃ、電圧測定装置３１、モータ制御装置３２を合わせて短絡制御手段となる。
【０１６８】
図２８は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１２実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１６９】
ステップＳ１２１で燃料電池システムの発電を停止し、ステップＳ１２２でモータ１４ａを駆動して短絡手段を燃料電池７に接触させて、その状態で停止して保管する。
【０１７０】
燃料電池システムを再起動するときは、ステップＳ１２３で燃料電池７に燃料ガスを導入する。
【０１７１】
ステップＳ１２４では、燃料電池７の電圧変化を検出し、電圧変化が上昇傾向から下降傾向に移行するまで待機し、移行したらステップＳ１２５へ進む。
【０１７２】
ステップＳ１２５では、モータ１４ａを逆回転させて短絡手段を非接触状態にする。
【０１７３】
ステップＳ１２６では、燃料電池７に酸化剤ガスを供給する。すると燃料電池システムの発電を開始する（ステップＳ１２７）。モータ１４ａによって短絡手段を燃料電池７に接触させるタイミングは、燃料電池システムから外部への電力の取り出しを停止した以降であって再び起動するために燃料電池に燃料ガスを供給するまでの間であればそのタイミングは問わない。
【０１７４】
本実施形態によれば、短絡手段を燃料電池におけるすべてのセパレータに接触させ有効とした状態で水素を主成分とする燃料ガスを導入するので、水素導入時に酸化剤極で生じるカーボン酸化反応（上述の(3)式）が生じることを防ぐことに加え、水素配流（供給）が各単位電池で異なるために生じる反応（上述の(5)式）を抑制することができる。
【０１７５】
また、短絡部と基盤部を一体化した短絡手段であることにより、ラックギア等の別部品に接触した部分への導通を防げる。また、短絡部の抵抗をセル電圧が０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となる抵抗値とすることにより、カーボン腐食が生じる電位以下となり腐食を防止できる。さらに、燃料電池電圧が低下傾向に移行した後に短絡手段を切り離して無効とすることにより、水素がおよそ各単位電池に供給されて電圧が上がりきった以降に短絡手段を無効とすることになるので、(3)式の酸化反応を抑制することができる。
【０１７６】
さらに、燃料電池システムの起動時、燃料電池に水素を導入する際に生じる配流ばらつきにより各単位電池の起電力が異なるので、燃料電池全体の燃料極と酸化剤極を導通させた場合は水素到達不足の単位電池の燃料極において触媒担持カーボンの酸化腐食反応が生じるが、各単位電池を導通させることにより水素配流の影響を受けず燃料極側の担持カーボンの酸化腐食を抑制することができ、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１７７】
さらにまた、簡単な構造で燃料電池における各単位電池を同時に導通させることができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１７８】
また、絶縁性部材を設けることにより短絡制御手段を燃料電池から絶縁できることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１７９】
電動式、油圧式、電磁式制御の何れかにより、短絡手段を燃料電池に電気的に接続させることを制御できることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１８０】
さらに、０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となる小さい抵抗値を選択することにより、カーボンの腐食電位以下の電位となるために酸化剤極側の触媒担持カーボンの酸化腐食を防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１８１】
さらにまた、水素導入時に各単位電池に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの酸化腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０１８２】
また、水素導入前に短絡手段により各単位電池を導通させた状態とすることにより、水素導入時に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０１８３】
さらに、燃料電池の電圧が低下傾向にある状態ということは、燃料極近傍に存在する水素と合わさって水の生成反応が生じるために酸化剤極近傍に存在する酸素が消費されつつある状態を示唆するために、その時点で燃料極に十分の水素が供給されている状態を表すことになるので短絡手段を切り離すタイミングであるとみなせる。また、水素導入後に短絡手段を切り離すことにより、燃料電池からより多くの電力を取り出すことが可能となる。したがって、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０１８４】
（第１３実施形態）
図２９は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１３実施形態を示す図である。
【０１８５】
本実施形態では、燃料電池７のセパレータ５の一側面（図２９では上面）には導線１１ａがそれぞれ接続されており、導線１１ａの一端と短絡部９ａとが接触しうる構造となっている。短絡部９ａは基盤部９ｂと一体化されて短絡手段を形成する。各セパレータからの導線の接触は、すべての単位電池における燃料極２と酸化剤極３とをそれぞれ導通させることが目的であり、セパレータ５からの銅線を介しての接触構造に限るわけではない。
【０１８６】
短絡部９ａの電気抵抗は、後に説明する水素導入時に上昇する電圧のピーク値が０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となるような抵抗値を有する。短絡手段の基盤部９ｂはシリンジ４１と接続されており、オイルポンプ４２の作動によりシリンジ４１の内部の油圧が増して短絡手段が燃料電池７と接続された導線１１ａと接する（有効の状態）又は離れる（無効の状態）といった制御を行う。油圧増加時は、リザーバータンク４３内のオイルからオイルポンプ４２へ補給される。短絡手段は短絡部９ａと基盤部９ｂとが一体化されているが、それぞれ棒状の部材を組み合わせたものでもよい。燃料電池７の両端部には燃料電池全体の電圧を測定するための電圧測定装置３１が接続されており、燃料電池に燃料ガスを導入した後の電圧の上昇速度及び低下速度を把握してポンプ制御装置４４に信号を送る。電圧測定装置３１、シリンジ４１、オイルポンプ４２、リザーバータンク４３、ポンプ制御装置４４を合わせて短絡制御手段となる。
【０１８７】
図３０は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１３実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【０１８８】
ステップＳ１３１において燃料電池システムの発電を停止し、ステップＳ１３２において短絡制御手段によって短絡手段を燃料電池に接触させて有効として、停止保管する。
【０１８９】
そして、燃料電池システムを再起動するときは、ステップＳ１３３において、燃料電池に燃料ガスを導入する。
【０１９０】
ステップＳ１３４において、燃料電池の電圧変化状態を検出し、燃料電池の電圧が上昇傾向から下降傾向に移行するまで、その状態を保持し、移行したらステップＳ１３５以降に進む。
【０１９１】
ステップＳ１３５において、電圧低下（変化）速度を検出し、電圧低下（変化）速度が±５ｍＶ／ｃｅｌｌ／ｓｅｃの範囲内となったらステップＳ１３６以降に進む。
【０１９２】
ステップＳ１３６において、短絡制御手段により短絡手段を切り離して無効とする。
【０１９３】
ステップＳ１３７において、燃料電池に酸化剤ガスを導入することによって、燃料電池システムの発電を開始する（ステップＳ１３８）。なお、本実施形態では、電圧低下（変化）速度が±５ｍＶ／ｃｅｌｌ／ｓｅｃとなったら短絡手段を切り離したが、数値は問わない。
【０１９４】
本実施形態によれば、電圧低下（変化）速度が所定の範囲内となったら短絡手段を切り離すようにしたので、燃料電池内の各単位電池の燃料極に確実に燃料ガスが配流供給され、(3)式の酸化反応を確実に防止することができ、より優れた耐久性を呈する。
【０１９５】
また、燃料電池システムの起動時、燃料電池に水素を導入する際に生じる配流ばらつきにより各単位電池の起電力が異なるので、燃料電池全体の燃料極と酸化剤極を導通させた場合は水素到達不足の単位電池の燃料極において触媒担持カーボンの酸化腐食反応が生じるが、各単位電池を導通させることにより水素配流の影響を受けず燃料極側の担持カーボンの酸化腐食を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１９６】
さらに、簡単な構造で燃料電池における各単位電池を同時に導通させることができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１９７】
さらにまた、絶縁性部材を設けることにより短絡制御手段を燃料電池から絶縁できることで、危険性の少ない耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１９８】
また、電動式、油圧式、電磁式制御の何れかにより、短絡手段を燃料電池に電気的に接続させることを制御できることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０１９９】
さらに、０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となる小さい抵抗値を選択することにより、カーボンの腐食電位以下の電位となるために酸化剤極側の触媒担持カーボンの酸化腐食を防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０２００】
さらにまた、水素導入時に各単位電池に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの酸化腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２０１】
また、水素導入前に短絡手段により各単位電池を導通させた状態とすることにより、水素導入時に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２０２】
さらに、燃料電池の電圧が低下傾向から安定な状態になるということは、燃料極近傍に存在する水素と合わさって水の生成反応が生じるために酸化剤極近傍に存在する酸素が完全に消費された状態を表すために、その時点で燃料極に十分の水素が供給されている状態を示唆するので短絡手段を切り離すタイミングであるとみなせる。したがって、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２０３】
（第１４実施形態）
図３１は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１４実施形態を示す図である。
【０２０４】
本実施形態では、燃料電池７のセパレータ５における一側面には導線１１ａがそれぞれ接続されており、導線１１ａのそれぞれの一端には通常ＯＦＦ状態（図３１に示す状態）のスイッチ機構４５が備わっており、ＯＮとなったときに隣のセパレータに接触する仕組みとなっている。スイッチ機構４５及び導線１１ａが短絡手段に相当する。なお前記の接触は、すべての単位電池における燃料極と酸化剤極をそれぞれ導通させることが目的であり、セパレータや導線、スイッチ等を介しての接触構造に限るわけではない。
【０２０５】
短絡手段の電気抵抗は、後に説明する水素導入時に上昇する電圧のピーク値が０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となるような範囲の抵抗値を有する。一方、短絡手段のスイッチをＯＮ−ＯＦＦするための基盤部９ｂが存在する。基盤部９ｂの一部はラックギア１４ｃと接続されており、モータ１４ａに接続されたピニオンギア１４ｂとラックギア１４ｃとが噛み合うことで、モータ１４ａの回転制御により基盤部９ｂが短絡手段の各スイッチを動かして燃料電池７に接する（有効の状態）又は離れる（無効の状態）といった電動式制御を行う。燃料電池７の両端部には燃料電池全体の電圧を測定するための電圧測定装置３１が接続されており、燃料電池７に燃料ガスを導入した後の電圧の上昇速度及び低下速度を把握してモータ制御装置３２に信号を送る。モータ１４ａ、ピニオンギア１４ｂ、ラックギア１４ｃ、基盤部９ｂ、電圧測定装置３１、モータ制御装置３２を合わせて短絡制御手段となる。本実施形態では電動式の制御方法を採用したが、これに限らず油圧式や電磁式など他の制御方法を利用してもよい。
【０２０６】
なお、制御方法は、油圧式と電動式とで異なるものの、第１３実施形態（図３０）と同様のため説明を省略する。
【０２０７】
燃料電池システムの起動時、燃料電池に水素を導入する際に生じる配流ばらつきにより各単位電池の起電力が異なるので、燃料電池全体の燃料極と酸化剤極を導通させた場合は水素到達不足の単位電池の燃料極において触媒担持カーボンの酸化腐食反応が生じる。しかし、本実施形態によれば、各単位電池を導通させることにより水素配流の影響を受けず燃料極側の担持カーボンの酸化腐食を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０２０８】
また、簡単な構造で燃料電池における各単位電池を同時に導通させることができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０２０９】
さらに、電動式、油圧式、電磁式制御の何れかにより、短絡手段を燃料電池に電気的に接続させることを制御できることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０２１０】
さらにまた、０．２Ｖ／ｃｅｌｌ以下となる小さい抵抗値を選択することにより、カーボンの腐食電位以下の電位となるために酸化剤極側の触媒担持カーボンの酸化腐食を防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【０２１１】
また、水素導入時に各単位電池に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの酸化腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２１２】
さらに、水素導入前に短絡手段により各単位電池を導通させた状態とすることにより、水素導入時に発生する起電力を抑制することができるので酸化剤極における触媒担持カーボンの腐食を抑制することができ、また同時に水素配流ばらつきの影響を受けずに燃料極における触媒担持カーボンの腐食も防止することができることで、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２１３】
さらにまた、燃料電池の電圧が低下傾向から安定な状態になるということは、燃料極近傍に存在する水素と合わさって水の生成反応が生じるために酸化剤極近傍に存在する酸素が完全に消費された状態を表すために、その時点で燃料極に十分の水素が供給されている状態を示唆するので短絡手段を切り離すタイミングであるとみなせる。したがって、耐久性に優れた燃料電池システムを実現するための制御方法を得ることができる。
【０２１４】
（第１５実施形態）
図３２は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１５実施形態を示す図である。
【０２１５】
本実施形態の短絡部９ａは、隣り合う２つのセパレータ同士を短絡させ、短絡部９ａが燃料電池に接触する側面は、図３２に示すように短絡させる側面を７ａ、７ｃ、７ｂ、７ｄと順々に変えながらカスケード状に（電気的に直列になるように）セパレータ側面に接触している。短絡部９ａは、導電性を有する材料であればよい。この状態で、燃料電池７に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して起電力を生じさせる。この起電力を利用してセパレータ５の平面方向に電流を流すことにより発生するジュール熱で燃料電池７を暖機することが本実施形態の目的であり、とりわけ氷点下雰囲気において冷やされた燃料電池７を発電前に暖機するための暖機手段である。
【０２１６】
本実施形態によれば、燃料電池の起電力により短絡手段を介してセパレータの平面方向に電流が流れるため、それぞれのセパレータにおいてジュール熱が発生する。さらに、カスケード状に短絡手段を接触させることにより、セパレータ平面内の広範囲にわたり電流を流すことができる。したがって、隣接する膜電極複合体を熱伝導により温めることができる。加えて燃料極や酸化剤極、さらには場合により高分子膜中にも存在しうる氷を融解させることができる。このようにしたので、燃料電池を発電する上で、燃料極や酸化剤極中に存在していた氷によりガスの拡散を阻害されて発電性能が不安定になることがなく、高分子膜の凍結による電気伝導性の悪化を防ぎ、また発電により酸化剤極に生成した水が凍ることもなく、高性能で安定した速やかな低温起動を実現できる。加えて、外部からの電源を必要とせずに燃料電池本体を起電力としての暖機手段を得ることができる。
【０２１７】
また、燃料電池の並設積層構造における２つ以上の側面に関して、短絡させる側面を順々に変えながらカスケード状にセパレータ側面に接触しているので、セパレータの平面方向に電流が流れやすくなり、与えた起電力に対してセパレータ１枚当たりで発生するジュール熱が増大し、氷点下雰囲気等で冷やされた燃料電池を効率的に早い時間で暖機することができる。
【０２１８】
さらに、短絡部９ａは隣り合う２つのセパレータ同士の側面を短絡させカスケード状にセパレータ側面に接触しているので、与えた起電力により流れる電流通路が複数ではなく１枚のセパレータ平面となり、発生するジュール熱が増大し、氷点下雰囲気等で冷やされた燃料電池を効率的に早い時間で暖機することができる。
【０２１９】
さらにまた、セパレータの平面方向に電流を流すための起電力を燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して生じる起電力とするので、発電に伴う発熱と電流が流れることにより発生するジュール熱の両方を熱源とすることができ、昇温速度が速くなることに加え、二次電池やキャパシタなどの外部電力を必要とすることなく自己暖機することができるようになる。
【０２２０】
（第１６実施形態）
図３３は本発明による燃料電池システムの起動装置の第１６実施形態を示す図である。
【０２２１】
本実施形態の短絡部９ａは、向かい合う２つの側面７ａ、７ｂに相当する各セパレータの側面にそれぞれ接触する。短絡部９ａは並設積層方向に隣り合う４つのセパレータ５同士を短絡させ、短絡部９ａが燃料電池に接触する側面は、図３３に示すように短絡させる２つの側面７ａ、７ｂを交互に変えながらカスケード状にセパレータ５の側面に接触している構成である。短絡部９ａは、導電性を有する材料であればよい。この状態で、燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して起電力を生じさせる。この起電力を利用してセパレータ５の平面方向に電流を流すことにより発生するジュール熱で燃料電池７を暖機することが本実施形態の目的であり、とりわけ氷点下雰囲気において冷やされた燃料電池７を発電前に暖機するための暖機手段である。また、この実施形態においては、燃料電池の温度を把握するために、とりわけ最も温度が高くなる燃料電池の並設積層構造中央部に温度センサ１０ａを設けている。
【０２２２】
本実施形態によれば、燃料電池の起電力により短絡部９ａを介してセパレータ５の平面方向に電流が流れるため、それぞれのセパレータ５においてジュール熱が発生する。この実施形態では対向している２側面に短絡部９ａを設けており、加えてカスケード状に短絡部９ａを接触させているので、セパレータ面内においてより広い範囲に電流が流れる。したがって、より効果的に隣接する膜電極複合体を熱伝導により温めることができ、加えて燃料極や酸化剤極、さらには場合により高分子膜中にも存在しうる氷を融解させることができる。また、本暖機手段による燃料電池の温度上昇を、温度センサによりモニターすることができる。このように、燃料電池を発電する上で、燃料極や酸化剤極中に存在していた氷によりガスの拡散を阻害されて発電性能が不安定になることがなく、高分子膜の凍結による電気伝導性の悪化を防ぎ、また発電により酸化剤極に生成した水が凍ることもなく、高性能で安定した速やかな低温起動を実現できる。さらに、温度センサにより過温を防ぐことが可能となる。加えて、外部からの電源を必要とせずに燃料電池本体を起電力としての暖機手段を得ることができる。
【０２２３】
また、短絡部９ａは燃料電池の並設積層構造において対辺状に向かい合う２つの側面に接触しているので、セパレータ平面内を流れる電流の距離が長くなるために電気抵抗が増大して発生するジュール熱も増えるために、さらに効果的に短時間で燃料電池を暖機することができる。
【０２２４】
さらに、短絡部９ａは燃料電池の並設積層構造における２つの側面に関して、短絡させる側面を交互に変えながらカスケード状にセパレータ側面に接触しているので、セパレータ平面方向につながる電流通路の距離が長くなり、与えた起電力に対してセパレータ１枚当たりに流れる電流が大きく発生するジュール熱も増大し、氷点下雰囲気等で冷やされた燃料電池を効率的に早い時間で暖機することができる。
【０２２５】
さらにまた、短絡部９ａは隣り合う３つ以上のセパレータ同士の側面をそれぞれ短絡させカスケード状にセパレータ側面に接触させているので、短絡手段を単位電池ピッチの長さで１セルおきに設ける必要がなく、少ない数で簡易的な構造にすることができる。
【０２２６】
また、セパレータの平面方向に電流を流すための起電力を燃料電池に燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給して生じる起電力とするので、発電に伴う発熱と電流が流れることにより発生するジュール熱の両方を熱源とすることができるので、昇温速度が速くなることに加え、二次電池やキャパシタなどの外部電力を必要とすることなく自己暖機することができるようになる。
【０２２７】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１実施形態の導線の燃料電池への接触状態を示す図である。
【図２】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１実施形態の導線の燃料電池への非接触状態を示す図である。
【図３】固体高分子型燃料電池の基本構成を示す図である。
【図４】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図５】本発明による燃料電池システムの起動装置の第２実施形態の通電手段の燃料電池への接触状態を示す図である。
【図６】本発明による燃料電池システムの起動装置の第２実施形態の通電手段の燃料電池への非接触状態を示す図である。
【図７】本発明による燃料電池システムの起動装置の第２実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図８】本発明による燃料電池システムの起動装置の第３実施形態の短絡手段の燃料電池への接触状態を示す図である。
【図９】本発明による燃料電池システムの起動装置の第３実施形態の短絡手段の燃料電池への非接触状態を示す図である。
【図１０】本発明による燃料電池システムの起動装置の第３実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図１１】本発明による燃料電池システムの起動装置の第４実施形態の短絡手段の燃料電池への接触状態を示す図である。
【図１２】本発明による燃料電池システムの起動装置の第４実施形態の短絡手段の燃料電池への非接触状態を示す図である。
【図１３】本発明による燃料電池システムの起動装置の第４実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図１４】本発明による燃料電池システムの起動装置の第５実施形態の短絡手段の燃料電池への接触状態を示す図である。
【図１５】本発明による燃料電池システムの起動装置の第５実施形態の短絡手段の燃料電池への非接触状態を示す図である。
【図１６】本発明による燃料電池システムの起動装置の第５実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図１７】本発明による燃料電池システムの起動装置の第６実施形態を示す図である。
【図１８】本発明による燃料電池システムの起動装置の第６実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図１９】本発明による燃料電池システムの起動装置の第７実施形態を示す図である。
【図２０】本発明による燃料電池システムの起動装置の第７実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２１】本発明による燃料電池システムの起動装置の第８実施形態を示す図である。
【図２２】本発明による燃料電池システムの起動装置の第８実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２３】本発明による燃料電池システムの起動装置の第９実施形態を示す図である。
【図２４】本発明による燃料電池システムの起動装置の第９実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２５】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１０実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２６】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１１実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２７】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１２実施形態を示す図である。
【図２８】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１２実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図２９】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１３実施形態を示す図である。
【図３０】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１３実施形態の低温起動時の制御シーケンスを示す図である。
【図３１】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１４実施形態を示す図である。
【図３２】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１５実施形態を示す図である。
【図３３】本発明による燃料電池システムの起動装置の第１６実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１  高分子膜
２  燃料極
２ａ  燃料極（燃料極側端部近傍）
２ｂ  燃料極（酸化剤極側端部近傍）
３  酸化剤極
３ａ  酸化剤極（燃料極側端部近傍）
３ｂ  酸化剤極（酸化剤極側端部近傍）
４  膜電極複合体
５  セパレータ
５ａ  セパレータ（燃料極側端部近傍）
５ｂ  セパレータ（酸化剤極側端部近傍）
５１ａ  燃料ガス流路
５１ｂ  酸化剤ガス流路
５２ａ  燃料ガスマニホールド
５２ｂ  酸化剤ガスマニホールド
５３ａ  リブ部（燃料極側）
５３ｂ  リブ部（酸化剤極側）
５４  ガスケット
６  単位電池
６ａ、６ａ−１、６ａ−２  単位電池（燃料極側端部近傍）
６ｂ、６ｂ−１、６ｂ−２  単位電池（酸化剤極側端部近傍）
７  固体高分子型燃料電池
７ａ  燃料電池の第１側面
７ｂ  燃料電池の第２側面
７ｃ  燃料電池の第３側面
７ｄ  燃料電池の第４側面
８ａ  エンドプレート（燃料極側端部）
８ｂ  エンドプレート（酸化剤極側端部）
９  短絡手段
９ａ  短絡部
９ａ−１、９ａ−２  短絡手段
９ｂ  基盤部（絶縁部）
９ｂ−１、９ｂ−２  基盤部
１０ａ、１０ｂ  温度センサ
１１  通電手段
１１ａ  導線
１２  二次電池
１４  通電制御手段、短絡制御手段
１４ａ  電気モータ
１４ｂ  ピニオンギア
１４ｃ  ラックギア
１５  固定抵抗（電圧制限手段）
１６ａ、１６ａ−１、１６ａ−２  熱電対（燃料極側端部近傍）
１８ａ  ガス拡散層（燃料極側）
１８ｂ  ガス拡散層（酸化剤極側）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2005166547.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2005166547.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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