(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が流動可能な冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体を流動させるための冷却媒体流動装置と、
前記冷却媒体流動装置の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムの始動時において、前記燃料電池の始動時温度が所定値よりも低い場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させず、前記始動時温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させる始動モード運転を、前記冷却媒体流動装置に行わせるように制御し、
前記冷却媒体は高温になるほど粘度が低くなって流動され易くなる媒体であり、
前記制御部は、前記冷却媒体流動装置に前記始動モード運転を行わせるために、前記冷却媒体流動装置の出力が所定の第１の出力となるように前記冷却媒体流動装置を制御し、
前記第１の出力は、前記燃料電池における温度が前記所定値よりも低い場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動せず、前記燃料電池における温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動する出力である、燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が流動可能な冷却媒体流路と、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体を流動させるための冷却媒体流動装置と、を備える燃料電池システムにおいて前記冷却媒体流動装置の運転を制御するための方法であって、
（ａ）前記燃料電池システムの始動時において、前記燃料電池の始動時温度が所定値よりも低い場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させず、前記始動時温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させる始動モード運転を、前記冷却媒体流動装置に行わせるように制御する工程を備え、
前記冷却媒体は高温になるほど粘度が低くなって流動され易くなる媒体であり、
前記工程（ａ）は、前記冷却媒体流動装置に前記始動モード運転を行わせるために、前記冷却媒体流動装置の出力が所定の第１の出力となるように前記冷却媒体流動装置を制御する工程を含み、
前記第１の出力は、前記燃料電池における温度が前記所定値よりも低い場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動せず、前記燃料電池における温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動する出力である、冷却媒体流動装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を冷却するための冷却媒体を流動させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば、車両に搭載されて、動力源としてのモータに電力を供給するために用いられることがある。このように車両に搭載された移動式の燃料電池や、寒冷地において設置された据え置き型の燃料電池は、例えば、−３０℃といった低温環境下において始動される場合がある。一般に、燃料電池では、発電に伴う発熱によって内部温度は上昇するので、燃料電池の内部温度が所定温度を保つように冷却水を循環させていた。これは、上述したような低温環境下において燃料電池が始動する場合でも行われていた。この場合、冷却水の循環によって燃料電池の熱容量が見かけ上増えることとなる。そうすると、燃料電池の内部温度は、発電に伴う発熱によってもなかなか上昇せず、発電効率の高い所定の温度範囲となるまでに長時間を要することとなる。
【０００３】
そこで、低温環境下において燃料電池が始動する際に、比較的短時間のうちに内部温度を上昇させることができる燃料電池システムが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池が停止した状態において冷却水流路に空気を流入して冷却水をタンクに排出しておくことで、始動時における燃料電池の熱容量を減らし、内部温度を比較的短時間のうちに上昇させるようにしている。しかしながら、このような構成においては、冷却水流路に空気を流入させるためのバルブや排出した冷却水を蓄えておくタンクが必要となり、燃料電池の製造コストの上昇を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、燃料電池の製造コストの上昇を抑制しつつ、低温始動時において燃料電池の内部温度を短時間のうちに上昇させることが可能な技術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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が流動可能な冷却媒体流路と、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体を流動させるための冷却媒体流動装置と、前記冷却媒体流動装置の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池システムの始動時において、前記燃料電池の始動時温度が所定値よりも低い場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させず、前記始動時温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体流路において前記冷却媒体を流動させる始動モード運転を、前記冷却媒体流動装置に行わせるように制御することを要旨とする。
【０００８】
本発明の燃料電池システムでは、冷却媒体の始動時温度が所定値よりも低い場合には冷却媒体流路において冷却媒体を流動させないので、燃料電池の熱容量の増加を招かず、比較的短時間のうちに燃料電池の温度を上昇させることができる。また、冷却媒体流路に空気を流入させるためのバルブや冷却媒体を貯蔵するためのタンク等の装置を必要としないので、燃料電池の製造コストの上昇を抑制することができる。なお、「冷却媒体を流動させず」とは、冷却媒体を全く流動させない場合の他に、流動させても燃料電池の温度上昇に影響を与えないような少量の冷却媒体を流動させる場合も含み得る。
【０００９】
上記燃料電池システムにおいて、前記冷却媒体は高温になるほど粘度が低くなって流動され易くなる媒体であり、前記制御部は、前記冷却媒体流動装置に前記始動モード運転を行わせるために、前記冷却媒体流動装置の出力が所定の第１の出力となるように前記冷却媒体流動装置を制御し、前記第１の出力は、前記燃料電池における温度が前記所定値よりも低い場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動せず、前記燃料電池における温度が前記所定値以上の場合には前記冷却媒体が前記冷却媒体流路において流動する出力であるようにしてもよい。
【００１０】
このようにすることで、冷却媒体流動装置を第１の出力となるように制御することで、始動時温度が所定値よりも低い場合には冷却媒体流路において冷却媒体を流動させないようにすることができる。また、かかる構成によって、冷却媒体の循環を開始するタイミングを決定するために燃料電池における温度を測定して所定値以上となっているか否かを判定する必要がないので、冷却媒体流動装置の運転を比較的シンプルに制御することができる。
【００１１】
上記燃料電池システムは、さらに、前記始動時温度を測定して前記制御部に通知する温度測定部を備え、前記制御部は、（ｉ）前記始動時温度が前記所定値よりも低い場合に、前記冷却媒体流動装置に前記始動モード運転を行わせ、（ｉｉ）前記始動時温度が前記所定値以上である場合に、前記冷却媒体流動装置の出力が前記第１の出力よりも大きな第２の出力となるように、前記冷却媒体流動装置を制御するようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることで、始動時温度が所定値以上である場合に、第１の出力よりも大きな第２の出力となるように冷却媒体流動装置を制御するので、より多くの冷却媒体を冷却媒体流路内において流動させることができる。したがって、発電に伴う発熱によって次第に高温となる燃料電池を冷却媒体によって冷却し、適切な温度範囲内で運転させるようにすることができる。
【００１３】
なお、本発明は、上記装置発明の形態に限らず、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、冷却媒体流動装置制御方法として実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．変形例：
【００１５】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システムを示す説明図である。この燃料電池システム１０００は、燃料電池２００と、燃料電池を冷却するための冷却水が循環する冷却水循環路１４０と、循環用ポンプ１００と、ラジエータ１１０と、三方弁１２０と、温度計１３２と、制御ユニット１５０と、を備えている。本実施例において、この燃料電池システム１０００は、電気自動車（図示省略）に搭載されているが、建物等において据え置くこともできる。
【００１６】
冷却水循環路１４０は、燃料電池２００の内部に設けられた流路１４２を備えている。また、冷却水循環路１４０は、流路１４２の出口側に接続された流路１４３と、流路１４３と三方弁１２０とを接続するバイパス流路１４４と、流路１４３とラジエータ１１０とを接続する流路１４５と、流路１４２の入口側に接続された流路１４１と、を備えている。冷却水循環路１４０の内部には、冷却媒体としての冷却水が封入されている。冷却水としては、例えば、エチレングリコールと純水との混合液を用いることができる。
【００１７】
循環用ポンプ１００は、流路１４１に配置されており、冷却水を所定の方向（破線矢印で示す方向）に循環させるように駆動する。循環用ポンプ１００によって流路１４２に送り込まれた冷却水は、燃料電池２００から熱を奪ってバイパス流路１４４或いは流路１４５へと向かう。流路１４５に向かった冷却水は、ラジエータ１１０によって熱を奪われて三方弁１２０を介して再び循環用ポンプ１００に流入する。一方、バイパス流路１４４に向かった冷却水は、ラジエータ１１０を通らないので、ほとんど熱を奪われずに循環用ポンプ１００へと流入する。
【００１８】
三方弁１２０は、バイパス流路１４４と、流路１４５と、流路１４１とを接続する。三方弁１２０は電磁弁であり、制御ユニット１５０からの指示に従って弁の開閉を行って、バイパス流路１４４から流路１４１に向かう冷却水の流量と、流路１４５から流路１４１に向かう冷却水の流量とを調整する。
【００１９】
温度計１３２は、流路１４３内を流れる冷却水の温度を測定して、その温度データを制御ユニット１５０に通知する。温度計１３２は、流路１４３において燃料電池２００の出口付近に設置されている。そして、燃料電池システム１０００では、この温度計１３２によって測定された冷却水の温度は、燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃを示すものとして用いられる。なお、温度計１３２に加えて又は温度計１３２に代えて、流路１４１のうち燃料電池２００の入口付近や、流路１４５のうちラジエータ１１０の下流側に、温度計を配置することもできる。
【００２０】
制御ユニット１５０は、ＣＰＵ１５２と、ＲＯＭ１５４と、ＲＡＭ１５６と、を備えている。そして、ＣＰＵ１５２は、ＲＯＭ１５４から冷却媒体循環制御用プログラム（図示省略）を読み出してＲＡＭ１５６に展開して実行することで、循環制御部１５２ａとして機能する。制御ユニット１５０は、温度計１３２からの温度データを受信する。また、制御ユニット１５０（循環制御部１５２ａ）は、循環用ポンプ１００の動作を制御すると共に、三方弁１２０の有する各弁の開閉を制御する。
【００２１】
なお、前述の冷却水循環路１４０は、請求項における冷却媒体流路に相当する。また、循環用ポンプ１００は請求項における冷却媒体流動装置に、温度計１３２は請求項における温度測定部に、それぞれ相当する。
【００２２】
燃料電池２００としては、例えば、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を有する固体高分子電解質型燃料電池を採用することができる。この場合、燃料電池２００のアノード側に燃料ガスとしての水素ガスを供給し、カソード側に酸化ガスとしての空気を供給することができる。そうすると、ＭＥＡ（図示省略）において電気化学反応が起こり、所定のＩ−Ｖ特性に従った電力が生じることとなる。なお、燃料電池２００としては、固体高分子型燃料電池に限らず、リン酸型燃料電池など他の燃料電池を採用することもできる。
【００２３】
図２は、低温下における燃料電池システム１０００のＩ（電流密度）−Ｖ（電圧）特性を模式的に示す説明図である。図２に示すように、燃料電池２００の内部温度が−３０℃〜−１０℃の範囲においては、同じ電流密度であれば内部温度が低くなるほど、電圧値が低くなり発電効率が低くなることを示している。これは、内部温度が低温であるほど、燃料電池２００における電気化学反応が活発に行われない等の理由による。そこで、燃料電池システム１０００では、後述する冷却水循環処理を実行して、燃料電池２００が低温下で始動する場合であっても、短時間のうちに燃料電池２００の内部温度を上昇させて発電効率を高めるようにしている。なお、上述した「同じ電流密度であれば内部温度が低くなるほど発電効率が低くなる」という特性は、燃料電池２００の内部温度が氷点下の場合に限らず、０℃以上においてもはてはまる場合がある。
【００２４】
図３は、燃料電池システム１０００において実行される冷却水循環処理の手順を示すフローチャートである。ユーザが電気自動車（図示省略）を始動させるために、イグニッションスイッチ（図示省略）をオンすると、燃料電池システム１０００において冷却水循環処理が開始される。なお、この冷却水循環処理において実行される循環用ポンプ１００の運転は、請求項における始動モード運転に相当する。
【００２５】
ステップＳ３０５では、循環制御部１５２ａ（図１）は、温度計１３２からの温度データを受信して、この温度データの示す温度を燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃとして取得する。ステップＳ３１０では、循環制御部１５２ａは、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０よりも高いか否かを判定する。そして、循環制御部１５２ａは、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０以上であると判定するまで、前述のステップＳ３０５の処理を繰り返す。なお、所定の温度Ｔ０として、例えば、−２０℃に設定することができる。ただし、−２０℃に限定するものではなく、燃料電池２００の発電効率が比較的高い任意の温度に設定することができる。
【００２６】
ここで、イグニッションスイッチ（図示省略）をオンした後、燃料電池２００には反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）が供給されて発電が行われる。そして、燃料電池２００は、発電に伴って発熱するので、仮に始動時の内部温度Ｔｆｃが−２０℃よりも低温であっても、この発熱によって内部温度Ｔｆｃは次第に上昇することとなる。
【００２７】
ステップＳ３１０において、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０以上となったと判定した場合に、循環制御部１５２ａは、循環用ポンプ１００を起動させて冷却水の循環を開始させる（ステップＳ３１５）。前述のように、温度Ｔ０を−２０℃に設定した場合、ステップＳ３１５が実行される際の内部温度Ｔｆｃは、−２０℃又はそれよりも若干高い温度である。したがって、ステップＳ３１５が実行される際には、図２に示すように、−３０℃に比べて発電効率が比較的高い状態となっている。
【００２８】
ステップＳ３２０では、循環制御部１５２ａは、温度計１３２から燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃを取得する。ステップＳ３２５では、循環制御部１５２ａは、ステップＳ３２０で取得した内部温度Ｔｆｃに応じて冷却水の循環を調整する。具体的には、例えば、内部温度Ｔｆｃが高くなるにしたがって、循環用ポンプ１００を制御して循環用ポンプ１００における単位時間当たりの流通量を増やす。また、例えば、内部温度Ｔｆｃが高くなるにしたがって、三方弁１２０を制御して、バイパス流路１４４を流れる冷却水の量を減らしてラジエータ１１０に向かう冷却水の量を増やすようにする。このような制御を行うことで、燃料電池２００が適切な温度範囲内で発電を行えるようにすることができる。
【００２９】
そして、循環制御部１５２ａは、イグニッションスイッチ（図示省略）がオフとなるまで（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）、前述のステップＳ３２０，Ｓ３２５の処理を繰り返し実行する。
【００３０】
以上説明した冷却水循環処理では、−２０℃よりも低い低温環境下において燃料電池２００が始動した場合、内部温度Ｔｆｃが−２０℃以上となるまでは冷却水の循環は行われない。すなわち、始動時において燃料電池２００の外部の流路内にある冷却水は、内部温度Ｔｆｃが−２０℃以上となるまでは燃料電池２００の内部に流入することはない。したがって、燃料電池２００の熱容量は増加しないので、比較的短時間のうちに燃料電池２００の温度を上昇させることができる。また、この冷却水循環処理を実行するために、専用のバルブや冷却水タンク等を設ける必要がないので、燃料電池２００の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００３１】
Ｂ．第２の実施例：
図４は、第２の実施例における冷却水循環処理の手順を示す説明図である。第２の実施例における燃料電池システムは、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０よりも低い温度であっても循環用ポンプ１００を運転させる点において燃料電池システム１０００（図１）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。なお、本実施例においても、所定の温度Ｔ０として−２０℃を設定することができる。
【００３２】
具体的には、ステップＳ３１０において、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０よりも低いと判定した場合に、循環制御部１５２ａは、第１の実施例とは異なり循環用ポンプ１００を起動させる（ステップＳ４０５）。ステップＳ４１０では、循環制御部１５２ａは、循環用ポンプ１００を一定の出力Ｗ０で運転させる。この出力Ｗ０は、燃料電池システム１０００における冷却水の循環量特性に応じて予め設定されている。
【００３３】
図５は、燃料電池システム１０００における冷却水の循環量特性を模式的に示す説明図である。図５に示すグラフの横軸は循環用ポンプ１００の出力を示し、縦軸は冷却水循環路１４０における冷却水の循環量（循環用ポンプ１００における単位時間当たりの流通量）を示す。このような冷却水の循環量特性は、燃料電池システム１０００を様々な温度の下で運転させて、循環用ポンプ１００の出力を変えて冷却水の循環量を測定するという実験を行って得ることができる。
【００３４】
冷却水は、温度に応じた粘度特性を有している。そして、循環用ポンプ１００は、出力が小さい場合には、冷却水のねばりに抗して冷却水を流動させることができない。図５の例では、燃料電池２００の内部温度が−２０℃である場合において、循環用ポンプ１００の出力がＷ２よりも小さいと冷却水は循環しない。
【００３５】
また、エチレングリコールと純水との混合液（不凍液）等の液体は、温度が低下すると粘度が増して流れにくくなる。したがって、例えば、前述の出力Ｗ２で循環用ポンプ１００が運転する場合においては、冷却水の温度が−１０℃であれば冷却水は循環し、−３０℃であれば循環しない。本実施例では、燃料電池の内部温度が−２０℃（図２参照）である場合において冷却媒体が循環する最低の出力（Ｗ２）を、上述したステップＳ４１０において用いる出力Ｗ０として設定する。なお、出力Ｗ２に限らず、発電効率が比較的高くなる温度において冷却媒体が循環する最低の出力を、出力Ｗ０として設定することもできる。例えば、図５の例では、−１０℃において冷却媒体が循環する最低の出力（Ｗ１）を出力Ｗ０として設定することもできる。
【００３６】
ステップＳ４１５（図４）では、循環制御部１５２ａは、温度計１３２から燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃを取得する。そして、循環制御部１５２ａは、内部温度Ｔｆｃが０℃以上となるまで（ステップＳ４２０：ＹＥＳ）、上述したステップＳ４１０〜Ｓ４２０を実行する。
【００３７】
前述のように、ステップＳ４１０（図４）において一定出力Ｗ０として出力Ｗ２で循環用ポンプ１００を運転させた場合、内部温度Ｔｆｃが−２０℃よりも低い場合には冷却水は循環しない。しかしながら、燃料電池２００では、発電に伴う発熱によって内部温度Ｔｆｃは次第に上昇していく。そして、内部温度Ｔｆｃが−２０℃になると、循環用ポンプ１００は、冷却水のねばりに打ち勝って冷却水を循環させることが可能となる。このとき、燃料電池２００の発電効率は比較的高い状態となっている（図２参照）。
【００３８】
そして、内部温度Ｔｆｃが０℃以上となった場合に、循環制御部１５２ａは、上述したステップＳ３２５を実行する。すなわち、内部温度Ｔｆｃに応じて冷却水の循環を調整する。その後、循環制御部１５２ａは、イグニッションスイッチ（図示省略）がオフとなるまで（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）、上述したステップＳ３２０〜Ｓ３３０を繰り返し実行する。なお、ステップＳ４２０からステップＳ３２５に移行する際の基準となる温度を０℃に代えて、−２０℃以上の任意の温度に設定することもできる。
【００３９】
以上説明した第２の実施例では、燃料電池２００の始動と共に循環用ポンプ１００を起動する。しかしながら、このときの出力Ｗ１は、燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃが−２０℃よりも低い場合において冷却水を循環させることができず、内部温度Ｔｆｃが−２０℃以上の場合において冷却水を循環させることができるような出力に設定されている。したがって、内部温度Ｔｆｃが−２０℃よりも低い場合には冷却水が循環せず、第１の実施例と同じ効果を奏することとなる。また、温度計１３２は、燃料電池２００の出口付近に設置されているものの、冷却媒体が循環していない状態では、この温度計１３２で測定される温度と内部温度Ｔｆｃとは差異が生じるおそれがある。しかしながら、第２の実施例では、冷却水の循環を始めるタイミングを温度計１３２から通知される温度に基づいて決定してはおらず、所定の温度Ｔ０に達した場合に自動的に冷却水が循環をし始めるように構成されている。したがって、内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０に達したタイミングと、冷却水の循環を始めるタイミングとを比較的正確に同期させることができる。
【００４０】
Ｃ．第３の実施例：
図６は、第３の実施例における冷却水循環処理の手順を示す説明図である。第２の実施例における燃料電池システムは、燃料電池２００の始動時の内部温度Ｔｆｃの高低に関わらず、常に一定の出力Ｗ０で循環用ポンプ１００を運転させる点において第２の実施例と異なり、他の構成については第２の実施例と同じである。
【００４１】
具体的には、冷却水循環処理が開始されると、循環制御部１５２ａは、循環用ポンプ１００を起動し（ステップＳ４０５）、以後、イグニッションスイッチ（図示省略）がオフされるまで、循環用ポンプ１００を一定の出力Ｗ０で運転させる。なお、このときの出力Ｗ０は、第２の実施例における出力Ｗ０と同じである。
【００４２】
以上の構成においても、内部温度Ｔｆｃが−２０℃よりも低い場合には冷却水が循環せず、第１の実施例及び第２の実施例と同様な効果を奏することとなる。また、第３の実施例では、燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃを取得する手順や、取得した内部温度Ｔｆｃと所定の温度Ｔ０とを比較する手順は必要ではない。したがって、温度計１３２が不要となって燃料電池システム１０００の製造コストの上昇を抑制することができ、また、循環用ポンプ１００の運転を比較的シンプルに制御することができる。
【００４３】
Ｄ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４４】
Ｄ１．変形例１：
上述した第２及び第３の実施例では、燃料電池２００の内部温度Ｔｆｃが所定の温度Ｔ０よりも低い場合には、冷却水を冷却水循環路１４０内で全く循環させない（停止させる）ものとしたが、「冷却水を冷却媒体流路１４０内で全く循環させない」との語句は、このような場合に限らず、冷却水を極少量だけ循環させる場合も包含する広い意味を有している。この定義に従えば、例えば、内部温度Ｔｆｃが温度Ｔ０よりも低い場合には、冷却水循環路１４０内を冷却水が１ｃｍ／秒だけ循環する場合も、「冷却水を冷却媒体流路１４０内で全く循環させない」に該当する。この場合、冷却水の循環量が極少量であれば、熱容量もわずかな量ずつ増えていくこととなり、燃料電池２００の発熱による温度上昇を大きく妨げることにはならない。すなわち、一般には、内部温度Ｔｆｃが所定値よりも低い場合には、冷却水を全く循環させないか或いは燃料電池２００の温度上昇を大きく妨げない程度の少量だけ循環させ、一方、内部温度Ｔｆｃが所定値以上の場合には、冷却水を循環させるように、本発明の燃料電池システムを構成することができる。
【００４５】
Ｄ２．変形例２：
上述した各実施例では、冷却水は燃料電池２００内部を循環していたが、循環せずに一方方向に流通させる構成とすることもできる。具体的には、例えば、冷却水を貯蔵する冷却水タンクと、排出した冷却水を受ける廃液タンクと、冷却水を流通させるためのポンプを用意する。そして、このポンプで冷却水タンク内の冷却水を燃料電池２００に供給し、燃料電池２００から排出された冷却水を廃液タンクで受けるようにしてもよい。すなわち、一般には、冷却水を燃料電池２００内部で流動させる任意の構成を、本発明の燃料電池システムにおいて採用することができる。
【００４６】
Ｄ３．変形例３：
上述した第１の実施例では、冷却水としてエチレングリコールと純水との混合液（不凍液）を用いることができるものとしたが、不凍液のような液体に限らず、空気や窒素等の気体を冷却媒体として用いることができる。かかる構成では、循環用ポンプ１００に代えて、換気扇を用いて冷却媒体の気体を燃料電池２００内部に供給することができる。すなわち、一般には、燃料電池２００を冷却可能な任意の媒体を用いることができ、また、この冷却媒体を燃料電池２００内部で流動させる任意の装置を、本発明の燃料電池システムの冷却媒体流動装置として用いることができる。
【００４７】
Ｄ４．変形例４：
上述した第１及び第２の実施例では、冷却水循環処理において、燃料電池２００の出口付近に設置された温度計１３２によって測定された温度を用いていたが、他の任意の場所に設置された温度計（図示省略）によって測定された温度を用いることもできる。例えば、燃料電池２００の内部に設置された温度計（図示省略）や、流路１４１において燃料電池２００の入口付近に設置された温度計（図示省略）や、流路１４５においてラジエータ１１０の上流側に設置された温度計（図示省略）が測定した温度を用いることもできる。また、テンションプレートなど燃料電池２００を構成する部品に外接するように設置された温度計によって測定された温度を用いることもできる。すなわち、一般には、燃料電池システム内の任意の場所に設けられた温度計によって測定された温度を、冷却水循環処理において用いることができる。
【００４８】
Ｄ５．変形例５：
上述した実施例において、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池システムを示す説明図である。
【図２】低温下における燃料電池システム１０００のＩ（電流密度）−Ｖ（電圧）特性を模式的に示す説明図である。
【図３】燃料電池システム１０００において実行される冷却水循環処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施例における冷却水循環処理の手順を示す説明図である。
【図５】燃料電池システム１０００における冷却水の循環量特性を模式的に示す説明図である。
【図６】第３の実施例における冷却水循環処理の手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００…循環用ポンプ
１１０…ラジエータ
１２０…三方弁
１３２…温度計
１４０…冷却水循環路
１４１，１４２，１４３，１４５…流路
１４４…バイパス流路
１５０…制御ユニット
１５２…ＣＰＵ
１５２ａ…循環制御部
２００…燃料電池
１０００…燃料電池システム
【図１】
0005223271.tif 000002
【図２】
0005223271.tif 000003
【図３】
0005223271.tif 000004
【図４】
0005223271.tif 000005
【図５】
0005223271.tif 000006
【図６】
0005223271.tif 000007