(57)【要約】【課題】冷却水を循環させて燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムにおいて、冷却水の長時間の保温と昇温時間の短縮とを両立させる。【解決手段】本発明の燃料電池冷却システムは、冷却水の放熱を行なうラジエータ３へ冷却水を循環させるラジエータ経路４と、冷却水を貯留するタンク５へ冷却水を循環させるタンク経路６と、ラジエータ３とタンク５とをバイパスして冷却水を循環させるバイパス経路７とを備え、ＥＣＵ１００により燃料電池スタック２の起動時にタンク５の水温が氷点下以下のときにはバイパス経路７へ冷却水が流れるように経路を切り替え、タンク５の水温が氷点下より高いときにはタンク経路６へ冷却水が流れるように経路を切り替えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を循環させて燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムであって、
冷却水の放熱を行なうラジエータへ冷却水を循環させるラジエータ経路と、冷却水を貯留するタンクへ冷却水を循環させるタンク経路と、前記ラジエータと前記タンクとをバイパスして冷却水を循環させるバイパス経路と、前記各経路の切り替えを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記燃料電池の起動時に前記タンクに貯留された冷却水の水温が氷点下以下のときには前記バイパス経路へ冷却水が流れるように経路を切り替え、
前記タンクに貯留された冷却水の水温が氷点下より高いときには前記タンク経路へ冷却水が流れるように経路を切り替えて、前記燃料電池の入口における水温が０℃以上になったときは徐々に前記バイパス経路に経路を切り替えていくことを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃料電池の起動時に前記燃料電池の出口における水温が前記燃料電池の運転温度より高いときには前記ラジエータ経路へ冷却水が流れるように経路を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料電池を停止させるときに、前記タンク経路へ冷却水が流れるように経路を切り替えて前記タンク内の水温と前記燃料電池の出口における水温が等しくなるまで冷却水を循環させてから前記燃料電池を停止することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池冷却システム。
【請求項４】
前記バイパス経路を前記タンクと前記燃料電池との間に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項５】
前記タンクの容量は、少なくとも前記燃料電池の冷却水保有量と同等であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項６】
前記タンクを加熱するヒータを備え、当該ヒータにより冷却水を加熱することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項７】
冷却水の導電率を検出するイオンセンサと、冷却水のイオンを除去するために前記タンクに設置されたイオンフィルタとをさらに備え、
前記制御手段は、前記イオンセンサによって検出された導電率が所定値以上になると前記タンク経路へ冷却水が流れるように経路を切り替えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項８】
前記燃料電池と前記タンクと前記バイパス経路は、外部から断熱された断熱ボックスの中に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水を循環させて燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムに係り、特に冷却水の長時間の保温と昇温時間の短縮とを両立させる燃料電池冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題、特に自動車の排気ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題に対して、クリーンな排気及び高いエネルギー効率を可能とする電力源として、燃料電池技術が注目されている。
【０００３】
燃料電池は、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタックに供給し、電気化学反応を起こして化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換システムである。
【０００４】
このような燃料電池システムの中でも特に高い出力密度を有する固体高分子電解質型燃料電池は、スタック温度が８５℃以下になるように制御することが一般的であるため、ラジエータ等の熱交換器と冷却水を循環させるポンプなどを含んだ冷却システムを備えている。
【０００５】
このような冷却システムを備えた燃料電池システムの従来例として、例えば特開２００４−１５８２７９号公報（特許文献１）が開示されている。
【０００６】
この従来例では、放熱によって冷却水を冷却するラジエータと、ラジエータをバイパスして冷却水を流すバイパス通路とを備え、燃料電池スタックとバイパス通路をＦＣボックス内に収納して暖機時に冷却水をバイパス通路へ流すことによって、冷却水の熱が外部へ放熱することを防止していた。
【特許文献１】特開２００４−１５８２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の燃料電池システムでは、断熱されたＦＣボックス内にバイパス通路と燃料電池スタックを収納しているので、燃料電池スタックの発熱によって昇温させるにはＦＣボックスの熱容量の大きさによって昇温時間が左右される。
【０００８】
このときＦＣボックスの熱容量が小さいと、昇温時間は早くなるものの外気の影響を受けやすくなるので、システムが停止してから起動するまでの放置時間が短くてもＦＣボックス内が外気と同じ氷点下に下がってしまう。逆に、配管を太くするなどＦＣボックスの熱容量を大きくすると、外気の影響を受けにくくなるので、システムの起動時に外気よりも高い温度で保温されている場合があるものの昇温に長い時間がかかってしまう。
【０００９】
このように、上述した従来の燃料電池システムでは、冷却水の昇温を早くして尚且つＦＣボックス内を長期に保温するという背反することを両立させることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明の燃料電池冷却システムは、冷却水を循環させて燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムであって、冷却水の放熱を行なうラジエータへ冷却水を循環させるラジエータ経路と、冷却水を貯留するタンクへ冷却水を循環させるタンク経路と、前記ラジエータと前記タンクとをバイパスして冷却水を循環させるバイパス経路とを備え、前記燃料電池の起動時に前記タンクに貯留された冷却水の水温が氷点下以下のときには前記バイパス経路へ冷却水が流れるように経路を切り替え、前記タンクに貯留された冷却水の水温が氷点下より高いときには前記タンク経路へ冷却水が流れるように経路を切り替えて前記燃料電池の入口における水温が０℃以上になると徐々に前記バイパス経路に経路を切り替えていくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池冷却システムでは、冷却水を貯留するタンクを備えているので、熱容量を大きくすることができ、システムの停止時に冷却水の水温低下を抑制することができる。特にタンク内に貯留された冷却水の水温低下を抑制することができる。
【００１２】
また、タンクに貯留された冷却水の水温が氷点下以下のときにはバイパス経路を利用して冷却水を循環させるので、大部分の冷却水はタンク内に貯留され、バイパス経路内にある少ない冷却水を昇温すればよいことになり、熱容量を小さくして昇温時間を短縮することができる。
【００１３】
したがって、従来では困難であった昇温時間の短縮と保温時間の延長とを両立させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる燃料電池冷却システムを適用した燃料電池システムの実施例を図面とともに説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例の燃料電池システム１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池スタック２と、放熱によって冷却水を冷却するラジエータ３と、ラジエータ３へ冷却水を循環させるラジエータ経路４と、冷却水を貯留するタンク５と、タンク５へ冷却水を循環させるタンク経路６と、ラジエータ３とタンク５をバイパスするバイパス経路７と、ラジエータ経路４とバイパス経路７とを切り替える第１三方バルブ８と、タンク経路６とバイパス経路７とを切り替える第２三方バルブ９と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ１０と、燃料電池スタック２とタンク５とバイパス経路７とを収納する断熱ボックス１１と、燃料電池スタック２の入口における冷却水の水温を検出する入口水温センサ１２と、燃料電池スタック２の出口における冷却水の水温を検出する出口水温センサ１３と、タンク５に貯留されている冷却水の水温を検出するタンク水温センサ１４と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１００とを備えている。
【００１７】
上述した燃料電池システム１において、燃料電池スタック２ではアノードに燃料ガスである水素ガスが供給され、カソードに酸化剤ガスである空気が供給されて以下に示す電気化学反応によって発電が行われている。
【００１８】
アノード（陽極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                     （１）
カソード（陰極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋(1/2)Ｏ2→Ｈ2Ｏ         （２）
そして、燃料電池スタック２に水素を供給する水素供給系では、水素タンクから減圧弁や水素供給弁などを通じて燃料電池スタック２のアノードに水素ガスが供給されている。
【００１９】
一方、酸化剤ガスである空気を供給する空気供給系では、コンプレッサによって外部から吸入された空気が加圧され、燃料電池スタック２のカソードに供給されている。
【００２０】
また、タンク５は、その容量が燃料電池スタック２の冷却水保有量と同等か、それ以上の容積があるので、起動時にタンク５に保管されている温度の高い冷却水を、冷たくなった燃料電池スタック２内に充満させることができ、これによって燃料電池スタック２の起動時における温度上昇を加速して起動時間をより短縮することができる。
【００２１】
さらに、断熱ボックス１１は、外部から断熱されており、燃料電池スタック２とタンク５とバイパス経路７とを収納しているので、タンク５に貯留されている大量の冷却水を利用して断熱ボックス１１内を長時間保温することができ、これによって燃料電池スタック２の起動時間をより短縮することができる。
【００２２】
ＥＣＵ（制御手段）１００は、燃料電池スタック２の運転のほか、入口水温センサ１２、出口水温センサ１３、タンク水温センサ１４で検出された各温度に基づいて、三方バルブ８、９の切り替え、及び冷却水ポンプ１０の運転などを制御している。このＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータにより構成されている。なお、ＥＣＵ１００の機能のうち、冷却水の経路切り替えに係わる処理は他のＥＣＵで実施されるものであってもよい。
【００２３】
次に、本実施例の燃料電池システム１の起動時における冷却水の経路切り替え処理を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
図２に示すように、燃料電池スタック２が起動されると、ＥＣＵ１００は冷却水ポンプ１０の運転を開始する（Ｓ２０１）。このとき外気温が氷点下の場合であっても、断熱ボックス１１に囲まれた冷却水の循環経路は外気温の影響を受けにくくなっており、さらにタンク５の中に冷却水を貯留しているので、熱容量が大きくなってより外気温の影響を受けにくい構造となっている。
【００２５】
そして、ＥＣＵ１００は、タンク５内の水温をタンク水温センサ１４によって検出し、水温が０℃より高い温度を保持しているか否かを判定する（Ｓ２０２）。ここで、タンク５の水温が０℃より高い場合には、第１及び第２三方バルブ８、９を切り替えて冷却水がタンク経路６とタンク５を循環するように経路を切り替える（Ｓ２０３）。
【００２６】
この後、燃料電池スタック２の発電を開始し（Ｓ２０４）、冷却水の温度を上昇させ（Ｓ２０５）、次に出口温度センサ１３によって燃料電池スタック２の出口における冷却水の水温を検出して通常運転時に要求される運転温度に上昇したか否かを判定する（Ｓ２０６）。
【００２７】
そして、燃料電池スタック２の出口における水温が運転温度よりも高くなったら、第１及び第２三方バルブ８、９を切り替えて冷却水がバイパス経路７を循環するように経路を切り替えて（Ｓ２０７）バイパス経路７に残っていた冷たい冷却水を混入していく。
【００２８】
また、システムを長期間停止したまま放置した場合などにタンク５内の水温が外気温並の氷点下になっているとステップＳ２０２で判定された場合も、同様に第１及び第２三方バルブ８、９をバイパス経路７側に切り替えて冷却水がバイパス経路７へ流れるように経路を切り替える（Ｓ２０７）。
【００２９】
こうして第１及び第２三方バルブ８、９をバイパス経路７側に切り替えたら、燃料電池スタック２の通常運転を開始して（Ｓ２０８）、本実施例の燃料電池システム１の起動時における冷却水の経路切り替え処理を終了する。
【００３０】
ここで、上述した冷却水の経路切り替え処理を実施した場合における冷却水の水温変化を説明する。
【００３１】
まず、タンク５が設置されていない従来の燃料電池システムにおける冷却水の水温変化を図３に基づいて説明する。図３に示すように、燃料電池スタックが運転を停止すると、ラジエータをバイパスするバイパス部の水温と燃料電池スタック内の水温は、燃料電池スタックの運転温度から外気温まで同様の変化で低下していき、燃料電池スタックを起動した場合も外気温から運転温度まで同様に上昇していく。
【００３２】
これに対して、本実施例の燃料電池システム１では、図４に示すように燃料電池スタック２が運転を停止すると、タンク５に大量の冷却水が貯留されているので、熱容量が大きくなってタンク５の水温は下がりにくくなる。これに次いで燃料電池スタック２内の水温が下がりにくくなって、バイパス経路７の水温が最も早く外気温まで低下する。
【００３３】
この後、燃料電池スタック２を起動したときに、タンク５内の水温が０℃以上の場合にはタンク経路６を冷却水が循環するので、タンク５内の水温は燃料電池スタック２内の水温まで一度下がってから上昇し始め、その後燃料電池スタック２の水温とタンク５の水温は同様の変化で上昇していく。この間バイパス経路７に冷却水は流れないので、バイパス経路７の水温は外気温のままとなる。
【００３４】
そして、燃料電池スタック２の水温とタンク５の水温が燃料電池スタック２の運転温度まで上昇すると、第１及び第２三方バルブ８、９を切り替えてバイパス経路７へ冷却水を流すので、バイパス経路７の水温が上昇し始める。
【００３５】
一方、燃料電池スタック２の停止中にタンク５内の水温が０℃以下まで低下した場合には、図５に示すように燃料電池スタック２を起動したときに第１及び第２三方弁８、９を切り替えてバイパス経路７へ冷却水が流れるようにする。
【００３６】
これにより、燃料電池スタック２の起動後にはタンク５に貯留された冷却水は循環しないのでタンク５内の水温は外気温と同じ温度のまま上昇せず、バイパス経路７の水温と燃料電池スタック２内の水温が上昇していく。このとき、バイパス経路７内にある少ない量の冷却水のみを加熱すればよいので、急速に冷却水の温度を燃料電池スタック２の運転温度まで上昇させることができる。
【００３７】
このように、本実施例の燃料電池システム１では、冷却水を貯留するタンク５を備えているので、熱容量を大きくすることができ、システムの停止時に冷却水の水温低下を抑制することができる。特にタンク５内に貯留された冷却水の水温低下を抑制することができる。
【００３８】
また、タンク５に貯留された冷却水の水温が氷点下以下のときにはバイパス経路７を利用して冷却水を循環させるので、大部分の冷却水はタンク５内に貯留され、バイパス経路７内にある少ない冷却水を加熱すればよいことになり、熱容量を小さくして昇温時間を短縮することができる。
【００３９】
したがって、従来では困難であった昇温時間の短縮と保温時間の延長とを両立させることが可能となった。
【００４０】
また、本実施例の燃料電池システム１では、タンク５の容量を燃料電池スタック２の冷却水保有量と同等か、それ以上することにより、起動時にタンク５に保管されていた保温状態の冷却水を冷たくなった燃料電池スタック２内に充満させることができ、これによって燃料電池スタック２の起動時における温度上昇を加速して起動時間をより短縮することができる。
【００４１】
さらに、本実施例の燃料電池システム１では、燃料電池スタック２とタンク５とバイパス経路７とを外部から断熱された断熱ボックス１１の中に設置したので、タンク５に貯留された大量の冷却水を利用して断熱ボックス１１内を長時間保温することができ、これによって燃料電池スタック２の起動時間をより短縮することができる。
【実施例２】
【００４２】
次に、本発明の実施例２を図６に基づいて説明する。図６は、本実施例の燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。ただし、本実施例の燃料電池システムの構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００４３】
図６に示すように、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５までの処理は上述した図２のステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００４４】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０５において燃料電池スタック２の発電により冷却水温度が上昇し始めたら、入口温度センサ１２によって燃料電池スタック２の入口における冷却水の水温を検出して０℃以上に上昇したか否かを判定する（Ｓ３０６）。
【００４５】
そして、燃料電池スタック２の入口における水温が０℃以上に上昇したら、第２三方バルブ９をバイパス経路７側に少しだけ開いて少量の冷却水がバイパス経路７へ流れるようにする（Ｓ３０７）。このとき冷却水の水温が０℃以下にならないように第２三方バルブ９の開度を調節する。
【００４６】
こうして第２三方バルブ９をバイパス経路７側に少しだけ開いたら、第２三方バルブ９の開度がバイパス経路７側に全開になっているか否かを判定し（Ｓ３０８）、全開になっていない場合にはステップＳ３０６に戻って上述した処理を繰り返し、第２三方バルブ９の開度がバイパス経路７側に全開になるまで序々に開いていく。
【００４７】
そして、第２三方バルブ９の開度がバイパス経路７側に全開になったら、燃料電池スタック２の通常運転を開始して（Ｓ３０９）、本実施例の燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を終了する。
【００４８】
また、ステップＳ３０２においてシステムを長期間停止したまま放置していた場合などにタンク５内の水温が外気温並の氷点下になっていると判定された場合には、第１及び第２三方バルブ８、９をバイパス経路７側に切り替えて冷却水がバイパス経路７へ流れるようにしてから（Ｓ３１０）、燃料電池スタック２の通常運転を開始して（Ｓ３０９）、本実施例の燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を終了する。
【００４９】
ここで、上述した冷却水の経路切り替え処理を実施した場合における冷却水の水温変化を説明する。
【００５０】
本実施例の燃料電池システムでは、図７に示すように燃料電池スタック２が運転を停止すると、バイパス経路７の水温が最も低くなり、次いで燃料電池スタック２内の水温が低くなり、タンク５の水温が最も高くなる。
【００５１】
そして、タンク５内の水温が０℃以上のときに燃料電池スタック２を起動すると、まず第１及び第２三方バルブ８、９をタンク経路６側に切り替えるので、タンク経路６を冷却水が循環し、タンク５内の水温は燃料電池スタック２内の水温まで一度下がってから上昇し始める。
【００５２】
その後、燃料電池スタック２の入口における水温が０℃以上に上昇すると、第２三方バルブ９を徐々にバイパス経路７側へ開き始めるので、バイパス経路７の水温が上昇していく。
【００５３】
そして、第２三方バルブ９がバイパス経路７側へ全開になると、燃料電池スタック２の水温とバイパス経路７の水温は燃料電池スタック２の運転温度まで同様に上昇していく。
【００５４】
このように、本実施例の燃料電池システムでは、タンク５に貯留された冷却水の水温が氷点下より高いときには、まずタンク経路６へ冷却水が流れるように経路を切り替えるので、燃料電池スタック２の起動直後は温度の比較的高いタンク５内の冷却水を利用して水温を上昇させることができる。
【００５５】
その後、燃料電池スタック２の入口における水温が０℃以上になると徐々にバイパス経路７に経路を切り替えていくので、循環する冷却水の流量を減らして熱容量を低下させ、これによって急速に冷却水の水温を上昇させることができる。
【実施例３】
【００５６】
次に、本発明の実施例３を図８に基づいて説明する。図８は、本実施例の燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。ただし、本実施例の燃料電池システムの構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００５７】
図８に示すように、燃料電池スタック２が起動されると、ＥＣＵ１００は冷却水ポンプ１０の運転を開始し（Ｓ４０１）、出口水温センサ１３によって検出される燃料電池スタック２の出口における水温が燃料電池スタック２の運転時に要求される運転温度よりも低いか否かを判定する（Ｓ４０２）。
【００５８】
ここで、燃料電池スタック２の出口における水温が運転温度よりも低いときには、上述した実施例２で説明した図６のステップＳ３０２〜Ｓ３１０までの処理と同一の処理をステップＳ４０３〜Ｓ４１１で実施する。
【００５９】
一方、ステップＳ４０２において燃料電池スタック２の出口における水温が運転温度以上であると判定されたときには、第１三方バルブ８をラジエータ経路４側に開いて冷却水がラジエータ３へ流れるように経路を切り替えてから（Ｓ４１２）、燃料電池スタック２の通常運転を開始して（Ｓ４１０）、本実施例の燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を終了する。
【００６０】
このように、本実施例の燃料電池システムでは、燃料電池スタック２の起動時に燃料電池スタック２の出口における水温が運転温度よりも高いときにはラジエータ経路４へ冷却水が流れるように経路を切り替えるので、燃料電池スタック２の起動時に冷却水の温度及び外気温がどのような状態であっても燃料電池スタック２の加熱を防止することができる。例えば、外気温が氷点下であってもいわゆるホットリスタートの場合に燃料電池スタック２を冷却することができ、燃料電池スタック２の加熱を防止することができる。
【実施例４】
【００６１】
次に、本発明の実施例４を図９に基づいて説明する。図９は、本実施例の燃料電池システムの停止時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。ただし、本実施例の燃料電池システムの構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００６２】
図９に示すように、まず燃料電池スタック２の運転停止を知らせる指令が入力されると（Ｓ５０１）、ＥＣＵ１００は第１及び第２三方バルブ８、９をタンク経路６側へ切り替えて（Ｓ５０２）運転温度まで上昇している冷却水をタンク５内へ循環させる。
【００６３】
そして、タンク水温センサ１４で検出されるタンク５内の水温と、出口水温センサ１３で検出される燃料電池スタック２の出口水温とがほぼ等しくなったか否かを判定し（Ｓ５０３）、ほぼ等しくなった場合には燃料電池スタック２の発電を停止し（Ｓ５０４）、冷却水ポンプ１０を停止して（Ｓ５０５）、本実施例の燃料電池システムの停止時における冷却水の経路切り替え処理を終了する。
【００６４】
このように、本実施例の燃料電池システムでは、燃料電池スタック２の停止時にタンク経路６へ冷却水が流れるように経路を切り替えてタンク５内の水温と燃料電池スタック２の出口における水温が等しくなるまで冷却水を循環させてから燃料電池スタック２を停止するので、燃料電池スタック２の発熱で温度上昇した冷却水を停止直前にタンク５に保管することができ、システム停止後次の起動までの間最大限長く保温することができる。
【００６５】
また、燃料電池スタック２とバイパス経路７とタンク５を同じ断熱ボックス１１内に収納しているため、運転中にタンク５の水温は序々に燃料電池スタック２と同じ温度になっていく。しかし、短時間で運転を停止した場合には、タンク５が運転温度にまで上昇していない場合がある。このとき、燃料電池スタック２の発熱で温度上昇した冷却水を停止直前にタンク５に保管することで、システム停止後次の起動までの間保温時間を最大限長くすることができる。なお、システムの運転中に冷却水を徐々にタンク５へ入れていくことも可能であるが、システムの停止直前にタンク５へ冷却水を入れた方がより効率的に保温することができる。
【実施例５】
【００６６】
次に、本発明の実施例５を図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施例の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００６７】
図１０に示すように、本実施例の燃料電池システム５１は、燃料電池スタック２とタンク５の間にバイパス経路５２を設置したことが実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００６８】
このように、本実施例の燃料電池システム５１では、バイパス経路５２をタンク５と燃料電池スタック２との間に配置したので、バイパス経路５２を熱容量の大きい部品で囲むことができ、バイパス経路５２をより長時間保温することができる。
【実施例６】
【００６９】
次に、本発明の実施例６を図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施例の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１１に示すように、本実施例の燃料電池システム６１は、タンク５にヒータ６２を設置したことが実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００７１】
ここで、ヒータ６２は、燃料電池スタック２の起動時に、ＥＣＵ１００の制御により燃料電池スタック２で発電された電力が供給されてタンク５に貯留されている冷却水を加熱する。
【００７２】
このように、本実施例の燃料電池システム６１では、タンク５にヒータ６２を設置して冷却水を加熱するようにしたので、燃料電池スタック２の起動時間をより短縮することができる。また、ヒータ６２を容積の大きいタンク５内に設置したので、ヒータ６２による局部的な加熱を抑制することができる。
【実施例７】
【００７３】
次に、本発明の実施例７を図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施例の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００７４】
図１２に示すように、本実施例の燃料電池システム７１は、冷却水の導電率を検出するイオンセンサ７２と、冷却水のイオンを除去するためにタンク５に設置されたイオンフィルタ７３とをさらに備えたことが実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００７５】
一般に燃料電池の冷却システムでは、燃料電池スタックから冷却水を通して電気が流れないように冷却水の導電率を低く保つ必要がある。そこで、本実施例の燃料電池システム７１では、ＥＣＵ１００がイオンセンサ７２によって冷却水の導電率を検出し、検出された導電率が所定値以上になると、第１及び第２三方バルブ８、９を切り替えてタンク経路６へ冷却水を流してタンク５に設置されたイオンフィルタ７３によって冷却水中のイオンを除去している。
【００７６】
このように、本実施例の燃料電池システム７１では、冷却水の導電率を検出するイオンセンサ７２と、冷却水のイオンを除去するためにタンク５に設置されたイオンフィルタ７３とをさらに備え、イオンセンサ７２によって検出された導電率が所定値以上になるとタンク経路６へ冷却水が流れるように経路を切り替えるので、イオンフィルタ７３によって冷却水中のイオンを除去することができ、冷却水の導電率を低い状態に保つことができる。
【００７７】
また、タンク５内にイオンフィルタ７３を設置したことにより、イオンフィルタを設置するための別のバイパス回路を設置する必要がなくなり、省スペースを実現することができる。さらに、タンク５が断熱されていることにより冷却水の水温を高い状態に保つことができるので、イオンフィルタ７３のイオン交換性能をより高効率にすることができる。また、導電率の特性から、低温時は高温時に比べて同じイオン成分でも導電率値（電気の流れ具合）が低くなる。そこで、この特性を利用して起動時にはバイパス経路７のみに冷却水を流すことにより、冷たい冷却水が循環して冷却水の導電率を低くすることができる。
【００７８】
以上、本発明の燃料電池システムについて、図示した実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。
【図３】従来の燃料電池システムの起動時における冷却水の水温変化を説明するための図である。
【図４】実施例１に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の水温変化を説明するための図である。
【図５】実施例１に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の水温変化を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例２に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例２に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の水温変化を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例３に係る燃料電池システムの起動時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例４に係る燃料電池システムの停止時における冷却水の経路切り替え処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例５に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例７に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、５１、６１、７１  燃料電池システム
２  燃料電池スタック
３  ラジエータ
４  ラジエータ経路
５  タンク
６  タンク経路
７、５２  バイパス経路
８  第１三方バルブ
９  第２三方バルブ
１０  冷却水ポンプ
１１  断熱ボックス
１２  入口水温センサ
１３  出口水温センサ
１４  タンク水温センサ
６２  ヒータ
７２  イオンセンサ
７３  イオンフィルタ
１００  ＥＣＵ（制御手段）
【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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