(57)【要約】【課題】部分的に効率良く加熱ができ、起動時のエネルギー効率が向上した燃料電池システムを提供する。【解決手段】本発明の燃料電池システム１は、単位セルとセパレータとを交互に積層し、構成される電池スタック１００と、前記燃料電池スタックに設けられた発熱媒体と、該発熱媒体に磁界を作用させて発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置１１０を備え、起動時において、前記加熱装置１１０によって発熱媒体を暖めることで、燃料電池スタックの暖機を行う。発熱媒体として燃料電池スタックを構成するセパレータやエンドプレートを利用することで、コンパクトな加熱装置が得られる。【選択図】図１
2007227209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが流入される燃料室と酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質膜を介して隣接させ、燃料極と酸素極とで前記電解質膜を挟持し、前記燃料ガスと前記酸化ガスとの反応により発電する単位セル、及び前記単位セルに接触して発電された電流を取り出すセパレータ、を交互に複数積層して構成される燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに設けられた、導電材料からなる発熱媒体と、
前記発熱媒体に磁力を作用させて加熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックを構成するセパレータである請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックを構成するエンドプレートである請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックの外側に付設された導体である請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記各燃料電池スタックの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出値に基づいて、燃料電池スタックの温度が所定温度に到達したか判定する判断手段と、
前記判断手段の判定に基づいて加熱装置の出力を調整する加熱装置制御手段とを有する請求項１〜４のいずれか１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記電解質膜は、高温電解質膜である請求項１〜５のいずれか１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記加熱装置制御手段は、燃料電池スタックの温度が駆動開始温度に到達するまで加熱を行う請求項６に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに係り、詳しくは、燃料電池を短時間で効率よく暖機できる加熱装置を有する燃料電池システム関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生させるものであり、燃料が酸化される際に発生する燃焼熱を高い効率で電気エネルギーに変換することを可能にする装置である。たとえば、固体高分子電解質型燃料電池では、基本単位となる単位セルとセパレータを交互に複数積層して燃料電池スタックが構成される。そして、単位セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。 
燃料電池では、水素及び空気（酸素）が供給されることにより、以下のような水素と酸素の電気化学反応が起こり、このときに電流が酸素極から燃料極へ流れ電気エネルギーが発生する。
【０００３】
（水素極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（酸素極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
そして、燃料電池には、上記発電された電力を取り出すための集電板が、積層方向における両端に設けられている。この集電板で取り出された電力は、インバータを介して走行モータ等の負荷に供給され、２次電池の充電等に用いられる。
【０００４】
ところで、上記電気化学反応（発電反応）を行うためには、電解質膜の性質に応じて、最適な温度環境が必要になる。たとえば、これまで氷点下あるいは８０℃以上の中高温の燃料電池システムでは、熱電気ヒータや、触媒燃焼、電磁波加熱といった昇温手段を用いた装置により、システムが動作する条件にまで昇温させることが行なわれている（たとえば、特許文献１参照）。 
しかしながら、それらのシステムは、部分的なピンポイントでの効率の良い加熱ができないと共に、スタック周囲の部品や雰囲気までも加熱する働きがあるため、全体としての昇温効率が悪いものであった。
【特許文献１】特開２００４−１７８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、効率良く、かつ迅速に加熱ができる燃料電池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】
【０００６】
以上のような課題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。 
(１)  燃料ガスが流入される燃料室と酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質膜を介して隣接させ、燃料極と酸素極とで前記電解質膜を挟持し、前記燃料ガスと前記酸化ガスとの反応により発電する単位セル、及び前記単位セルに接触して発電された電流を取り出すセパレータ、を交互に複数積層して構成される燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに設けられた、導電材料からなる発熱媒体と、
前記発熱媒体に磁力を作用させて加熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【０００７】
（２）  前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックを構成するセパレータである上記(１)に記載の燃料電池システム。
【０００８】
（３）  前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックを構成するエンドプレートである上記(１)に記載の燃料電池システム。
【０００９】
（４）   前記発熱媒体は、前記燃料電池スタックの外側に付設された導体である上記(１)に記載の燃料電池システム。
【００１０】
（５）  前記各燃料電池スタックの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出値に基づいて、燃料電池スタックの温度が所定温度に到達したか判定する判断手段と、
前記判断手段の判定に基づいて加熱装置の出力を調整する加熱装置制御手段とを有する上記(１)〜(４)のいずれか１に記載の燃料電池システム。
【００１１】
（６）   前記電解質膜は、高温電解質膜である上記(１)〜(５)のいずれか１に記載の燃料電池システム。
【００１２】
（７）  前記加熱装置制御手段は、燃料電池スタックの温度が駆動開始温度に到達するまで加熱を行う上記(６)に記載の燃料電池システム。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、燃料電池スタックを電磁誘導加熱方式の加熱装置によって、加熱するため、発熱媒体のみを加熱することができるので、限定的に特定の箇所を効率よく加熱することができる。このため、加熱が不要な他の装置や機器対する熱による悪影響を抑制することができる。電磁誘導加熱方式によれば、加熱装置によって作り出される磁場が、常磁性体に属する酸素に作用して発電反応を促進するといった効果が得られ、また、反磁性体に属する窒素に作用してその排出が促進され、同じく反磁性体に属する水に作用して水の排出が促進されるといった効果がある。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、積層されたセパレータを発熱媒体とすることによって、燃料電池スタックを短時間で均一に加熱することができる。 
請求項３に記載の発明によれば、エンドプレートを発熱媒体とすることで、燃料電池スタックの構成部材が発熱媒体として共用されることとなり、部品点数の増加や装置の大型化が抑制される。 
請求項４に記載の発明によれば、前記燃料電池スタックに対して加熱が必要な適宜位置に予め発熱媒体を設けることで、加熱必要箇所のみを、さらに限定的に加熱することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、燃料電池スタックの温度制御を行う場合に、電磁誘導加熱方式の加熱装置は、温度制御を精密に実行することが可能であるため、精密に所望の温度まで可能であり、エネルギーロスを抑制できる。 
請求項６に記載の発明によれば、特に高温電解質膜を用いる場合には、発電開始温度が高いため、該発電開始温度まで短時間で燃料電池スタックの暖機をすることが可能となり、起動開始までの暖機時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 
この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は、燃料電池スタック１００と、加熱装置１１０と、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０と、空気供給系１２と、負荷系７とに大略構成される。
【００１７】
最初に、燃料電池スタック１００について説明する。 
図２は、燃料電池スタックの部分断面斜視図であり、図３は、燃料電池スタックの部分断面側面図である。 
燃料電池スタック１００は、単位セル２と、セパレータ３とを備えている。単位セル２は、空気極である酸素極２１と燃料極２２とで固体高分子電解質膜２３を挟持した構成となっている。この燃料電池スタック１００は、具体的に、たとえば燃料ガスが流入される燃料室と酸化ガスが流入される酸化ガス室とを高温電解質膜２３を介して隣接させ、前記燃料ガスと前記酸化ガスとの反応により発電する単位セル２、及び前記単位セル２に接触して発電した電流を取り出すセパレータ３、を交互に複数積層した構成をしている。
【００１８】
固体高分子電解質膜２３は、高温域でプロトン伝導度が十分に得られる高温膜を用いることができる。すなわち、この高温膜は、雰囲気が高温・低湿度である場合において、プロトン伝導度が高い固体高分子電解質膜である。具体的に高温膜として用いられる材料としては、含フッ素系膜、炭化水素系膜、またはそれらの合成膜などのカチオン交換膜であり、低湿度で高いプロトン伝導性を示す特性の構造を持つもので構成される。低湿度で高いプロトン伝導性を示す特性とは、たとえば、一般的な固体高分子電解質よりも水が十分に保水される材料か、又は水が無くてもプロトン伝導可能な物質が添加された材料であり、含フッ素系膜のパーフルオロ系膜ではスルホン酸基の濃度が高い（ＥＷ値が低い）ものであれば良く、炭化水素系膜のスルホン酸化ポリイミド膜では分子構造上に水を保持する物質であれば良い。 
具体的なプロトン伝導度の一例を挙げると、運転温度が摂氏２００度以下でプロトン伝導度が０．１Ｓ／ｃｍ程度の固体高分子電解質膜が好ましい。このような高温膜を用いることによって、燃料電池の発電反応の温度利用域を摂氏１００度以上とすることができる。これにより反応によって発生する生成水が気化し、燃料ガスや酸化ガスとともに排出されるため、燃料電池スタック内に水が溜まることがなく、水排出のための構造を付加する必要もなくなる。また、生成水が蒸発するため、生成水により電解質成分が希釈されることを抑制できる。
【００１９】
セパレータ３は、酸素極２１と燃料極２２にそれぞれ接触して電流を取り出すための集電部材３１と、集電部材３１と単位セル２との間に介挿され、単位セル２の周端部に重ねられる介挿部材３３とを有している。固体高分子電解質膜２３において、燃料として供給された水素と、酸化剤として供給された酸素が反応し、電力が得られるとともに、生成水が発生する。この電解質膜２３は、生成水が蒸発する温度以上で発電反応を効率良く行える高温電解質膜であるため、その温度領域で発電反応を行うことで、生成水は水蒸気となり、燃料ガスや空気とともに、燃料電池スタック１００の外部に排出される。なお、酸化剤として供給される酸素の代わりに、空気を供給するものとしても良い。空気は、主として約２０％の酸素（Ｏ２）と約８０％の窒素 （Ｎ２）とからなる。
【００２０】
集電部材３１は、導電性と耐蝕性を備えた材料で構成されている。集電部材３１としては、例えば、カーボンや、金属等の材料で構成されている。金属で構成した場合には、たとえば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等の材料に耐蝕導電処理を施したものを用いることができる。ここで、耐蝕導電処理とは、例えば、金メッキ等が挙げられる。集電部材３１を構成する材料は、上記の他、電磁誘導加熱による十分なジュール熱を得るために、隣接する単位セル間での電気抵抗が上がらない範囲で、一部に電気抵抗が高い材料を含んでいてもよい。例えば、酸素極２１や燃料極２２に接触していない部分に、渦電流による発熱が得られる程度の電気抵抗を有する部材(例えば、鉄製の板など)を貼り付けるなどである。
【００２１】
集電部材３１の、燃料極２２に接触する面には、直線状に連続して隆起した凸部３１１が等間隔で複数形成され、該凸部３１１の間には、溝３１２がそれぞれ形成される。つまり、凸部３１１と溝３１２は、交互に配置された形状となっている。凸部３１１は、最も突出した峰の平面部が燃料極２２に接触する接触部３１３となっており、この接触部３１３を介して燃料極２２と通電可能となる。溝３１２と、燃料極２２の表面とによって、燃料ガスとしての水素ガスが流通する燃料ガス流通路３１５が形成される。
【００２２】
凸部３１１の両端（図２中では上下端）には、凸部３１１に直交する方向に溝３１４、３１４が形成され、この溝３１４と燃料極２２の表面とによって、燃料ガス流路３１６が形成される。複数の燃料ガス流通路３１５は、両端部で燃料ガス流路３１６にそれぞれ連通した構成となっており、複数の燃料ガス流通路３１５と一対の燃料ガス流路３１６とによって、燃料極２２へ水素ガスを供給する燃料ガス保持部３０が構成される。
【００２３】
燃料ガス保持部３０には、燃料ガス供給孔３１８と燃料ガス排出孔３１７とが形成され、水素ガスは燃料ガス供給孔３１８から燃料ガス保持部３０内に流入し、燃料極２２に水素を供給しつつ、燃料ガス排出孔３１７から流出する。この実施形態では、集電部材３１は、矩形であり、燃料ガス供給孔３１８と燃料ガス排出孔３１７は、相互に対向する位置（対角線方向）に、それぞれ配置されている。図２には、燃料ガス供給孔３１８が示されている。以上のように、燃料ガス保持部３０は、各セパレータ３と単位セル２の間にそれぞれ形成されている。
【００２４】
各燃料ガス保持部３０の燃料ガス供給孔３１８は、燃料電池スタック１００内の一方の端部において、集電部材３１の積層方向に形成されている燃料ガス供給通路３１９ａにそれぞれ連通しており、燃料ガス排出孔３１７は、燃料電池スタック１００内の他方の端部において、集電部材３１の積層方向に形成されている燃料ガス排出通路３１９ｂにそれぞれ連通している。燃料ガス供給通路３１９ａと各燃料ガス供給孔３１８によって、燃料ガスを各燃料ガス保持部３０に分配する燃料ガスマニホールドが構成される。燃料ガス供給通路３１９ａは、燃料ガス供給流路２０１に接続され、燃料ガス排出通路３１９ｂはガス循環流路２０２に接続される。
【００２５】
集電部材３１の、酸素極２１に接触する面には、直線状に連続して隆起した凸部３２１が等間隔で複数形成され、該凸部３２１の間には、溝３２２がそれぞれ形成される。つまり、凸部３２１と溝３２２は、交互に配置された形状となっている。凸部３２１は、最も突出した峰の平面部が酸素極２１に接触する接触部３２３となっており、この接触部３２３を介して酸素極２１と通電可能となる。溝３２２と、酸素極２１の表面とによって、酸化ガスとしての空気が流通する空気流通路３２５が形成される。溝３２２は、集電部材３１の両端部に達しており、空気流通路３２５の上下端は、燃料電池スタック１００の外側に連通する開口部と連通している。両端の開口部の一方は、空気が流入する空気流入部３２６を形成し、他方の開口部は、空気が流出する空気流出部３２７を形成している。空気流入部３２６から流入した空気は、空気流通路３２５において、酸素極２２と接触し、酸素極に酸素を供給しつつ、空気流出部３２７へ導かれる。
【００２６】
以上のように、単位セル２と、セパレータ３は交互に積層され、積層方向の端部には、それぞれ電極板が重ねられ、電極板には側方に突出した電極が３５ａ、３５ｂが設けられる。また、このように構成された燃料電池スタック１００には、この燃料電池スタック１００を暖機する加熱装置１１０が取り付けられている。
【００２７】
次に、加熱装置１１０について説明する。 
加熱装置１１０は、電磁誘導加熱方式によって燃料電池スタック１１０を暖機する装置であり、交流磁場が物質中を通過することにより生ずる誘導発熱作用を利用することによって燃料電池スタック１１０を暖機する。具体的には、たとえばＩＨ調理器で知られる電磁誘導発熱作用を応用する、電磁誘導加熱（ＩＨ；induction heating）方式の電磁誘導加熱装置（以下、「ＩＨヒータ」という）を用いる。
【００２８】
ＩＨヒータ１１０は、誘導（加熱）コイルに（以下、単に「コイル」という。）高周波電流を流すことにより、コイルに近接して配置された鉄やステンレスなどの材質で作られた被加熱物にコイルの磁束を鎖交させて渦電流を発生させ、被加熱物自体の電気抵抗によりジュール熱を発生させて加熱するものである。 
このＩＨヒータ１１０は、コイルに高周波電流を流すことによって、表皮効果により迅速に特定の部位を発熱させることができるので、燃料電池スタック１００を効率良く加熱できる。これにより、加熱装置の出力を小さくでき、加熱コストを小さくできる。 
本発明による燃料電池装置１１１は、この燃料電池スタック１００とＩＨヒータ１１０とを少なくとも備えることによって構成されている。
【００２９】
図４は、第一の実施形態による燃料電池装置を示す斜視図である。 
図４に示すように、本発明による第一の実施形態による燃料電池装置１１１Ａは、燃料電池スタック１００と、その下方に配されたＩＨヒータ１１０Ａにより構成されている。この燃料電池スタック１００には、交互に複数積層された単位セル２とセパレータ３とを積層方向の両側より押さえるエンドプレート１０１，１０１が設けられている。また、このエンドプレート１０１，１０１は、複数のボルト１０２・・１０２によって荷重を掛けて締め付けられている。 
そして、このような燃料電池スタック１００のエンドプレート１０１、１０１と接触するように、その下方にＩＨヒータ１１０Ａが配されている。
【００３０】
このように、燃料電池スタック１００のエンドプレート１０１、１０１と接触するようにＩＨヒータ１１０Ａを配することで、ＩＨヒータ１１０Ａに通電すると、当該ＩＨヒータ１１０Ａに接触するエンドプレート１０１、１０１は誘導発熱作用によって同時に加熱され、両端から燃料電池スタック１００を加熱し、最終的に燃料電池スタック１００全体を暖めることとなる。
【００３１】
次に、図１に示されている燃料電池システムの空気供給系１２について説明する。 
空気供給系１２は、空気導入路１２３と、空気マニホールド５４と、空気排出路である排気ダクト１２４とを備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、空気ファン１２２、空気入口温度センサＳ４、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。
【００３２】
次に、燃料電池スタック１００の下流側には、排気ダクト１２４が接続される。排気ダクト１２４は、燃料電池スタック１００の空気流出部３２７に接続され、空気流出部３２７から流出した空気を合流させ、外部へ導流する。排気ダクト１２４には、吸熱用熱交換器１３６が接続され、熱が吸収された排気は、フィルタ１３５を介して外部に排出される。排出される空気の温度は、吸熱用熱交換器１３６の下流側に設けられた温度センサＳ６で検出される。
【００３３】
引き続き、図１に基づいて燃料供給系１０の構成について説明する。 
燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１、を介して燃料電池スタック１００のガス取入口２０１ＩＮに接続されている。燃料ガス供給流路２０１には、水素貯蔵タンク１１側から順に、水素元開閉弁Ｖ０、一次センサＳ０、レギュレータＶ２、水素調圧弁Ｖ３、ガス供給弁Ｖ４、三次圧センサＳ１が設けられ、三次圧センサＳ１とガス取入口２０１ＩＮの間には、後述のガス循環流路２０２が合流するエゼクタ２５が設けられている。エゼクタ２５と燃料電池スタック１００のガス取入口２０１ＩＮとの間には、安全弁２７が設けられている。
【００３４】
燃料電池スタック１００のガス排出口２０２ＯＵＴには、ガス循環流路２０２の一端が接続され、その他端は、燃料ガス供給流路２０１のエゼクタ２５に接続され、さらに、ガス循環流路２０２には、循環電磁弁Ｖ７が設けられている。ガス循環流路２０２と燃料ガス供給流路２０１で循環路が構成される。
【００３５】
ガス循環流路２０２において、循環電磁弁Ｖ７とガス排出口２０２ＯＵＴとの間には、ガス排出路２０３の一端がトラップ２９を介して接続されている。ガス排出路２０３の他端は排気ダクト１２４に接続され、さらにガス排出路２０３は、ガス排出電磁弁Ｖ６を備えている。
【００３６】
燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してインバータ７３に接続され、インバータ７３を介してモータ等の負荷に接続されている。また、インバータ７３には、出力制御装置７５を介して補助電源であるキャパシタ７６が接続されている。
【００３７】
燃料電池システム１の制御装置には、各センサＳ０、Ｓ１、Ｓ４〜６の検出値が入力され、かつ、各電磁弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、ファン１２２、ＩＨヒータ１１０、インバータ７３、出力制御装置７５が接続され、弁の開閉や装置のオン／オフを制御する。この制御装置には、図示しないイグニッションスイッチが接続され、モータの駆動や停止の指示信号が入力される。
【００３８】
以上のように構成された燃料電池システム１の作用について説明する。図５は、イグニッションスイッチをオンにした場合の起動時の動作を示すフローチャートである。 
図５に示すように、イグニッションスイッチをオンすると、燃料電池スタック１００のＩＨヒータ１１０がオンされる（ステップＳ１０１）。このＩＨヒータ１１０に供給される電力は、補助電源７６から供給される。
【００３９】
燃料電池スタック１００の温度を、燃料電池スタック１００に設けられた温度センサＳ５から検出し、その温度が摂氏１００度を超えたか判断する（ステップＳ１０３）。ＩＨヒータ１１０は、その性質上、他の加熱装置に比較して、高い精度で温度制御ができる。このため、設定温度に到達した後、直ちにオフすることで、余計なエネルギー消費を抑制することができる。摂氏１００度を超えていない場合には、先の処理に進まず、この処理を繰り返し実行する。摂氏１００度を超えない場合には、発電反応を起こさせない。摂氏１００度以下で発電反応を起こさせた場合には、生成水が発生し、電解質膜や電解質膜と電極との間にある反応層に含まれる電解質成分リンが溶出し、性能を損なうためである。
【００４０】
摂氏１００度を超えた場合には、燃料電池スタック１００と負荷とを電気的に接続し、空気ファン１２２の駆動を開始し、空気の供給を開始する（ステップＳ１０５）。これにより、燃料電池スタック１００の出力が負荷７７や補助電源７６に供給できる状態となり、燃料電池スタック１００に空気が供給される。さらに、電磁弁Ｖ４を開放し、燃料電池スタック１００に水素ガスの供給を開始する（ステップＳ１０７）。 
そして、燃料電池スタック１００のＩＨヒータをオフに切り替え（ステップＳ１０９）、定常運転を開始する。ＩＨヒータ１１０は、その性質上、他の加熱装置に比較して、高い精度で温度制御ができるので、必要に応じて燃料電池スタックの温度を細かい温度範囲で変更させることができる。この場合、燃料電池スタックの温度を上昇させるためにＩＨヒータを用い、温度を下げるために空気ファン１２２を用いる。 
以上説明した作用は一例であり、起動時の暖機以外の温度制御を行うために、ＩＨヒータ１１０を用いてもよい。 
以上説明した燃料電池システム１は、第一の実施形態による構成のものに限らない。
【００４１】
図６は、第２の実施形態における燃料電池スタックを示す斜視図である。この燃料電池装置１１１Ｂは、燃料電池スタック１００と、その側方に配されたＩＨヒータ１１０Ｂにより構成されている。この燃料電池スタック１００には、交互に複数積層された単位セル２とセパレータ３とを積層方向の両側より押さえるエンドプレート１０１，１０１が設けられている。また、このエンドプレート１０１，１０１は、複数のボルト１０２・・１０２によって荷重を掛けて締め付けられている。
【００４２】
そして、このような燃料電池スタック１００のセパレータ３と接触するように、ボルト１０２の内側（燃料電池スタック１００側）に、ＩＨヒータ１１０Ｂが配された構成をしている。ＩＨヒータ１１０Ｂは、燃料電池スタック１００−１を挟んで対抗してボルト１０２の内側それぞれ配されているが、少なくとも何れか一方に配されていれば良い。
【００４３】
このＩＨヒータ１１０Ｂは、図２及び図３に示されているように、セパレータ３が燃料電池スタック１００の外側に露出しているので、燃料電池スタック１００の側面にＩＨヒータ１１０Ｂを配することによって、セパレータ３を発熱媒体として加熱させることができる。このとき、ＩＨヒータ１１０Ｂは、セパレータ３に接触している。セパレータ３は、単位セル２を挟んで積層され、燃料電池スタック１００の全体において略均一に配置された導電性部材である。従って、セパレータ３を発熱媒体として用いることで、均一にかつ最も早く、燃料電池スタック１００全体を加熱することが可能となる。
【００４４】
また、図７に示されているように、燃料電池スタック１００とＩＨヒータ１１０Ｂの間に、発熱媒体ｈｍを挟んだ構成としてもよい。この場合には、燃料電池スタック１００の側面から発熱媒体ｈｍの発する熱が伝わり、最終的に燃料電池スタック１００全体が暖められる。この発熱媒体ｈｍとしては、鉄、ステンレスなどが挙げられる。
【００４５】
また、図８は、第３の実施形態による燃料電池装置を示す斜視図である。この燃料電池装置１１１Ｃは、燃料電池スタック１００と、交互に複数積層された単位セル２とセパレータ３とを積層方向の両側よりを押さえるエンドプレート１０１，１０１に接触して配されたＩＨヒータ１１０Ｃにより構成されている。このエンドプレート１０１が発熱媒体として機能し、熱伝導性が高い部材よりなっている。複数のボルト１０２・・１０２によって荷重を掛けて締め付けられている。なお、エンドプレート１０１は、単位セル２とセパレータ３の積層方向両側にそれぞれ配されているが、ＩＨヒータ１１０Ｃは、少なくとも何れか一方のエンドプレート１０１と接触して配されていれば良い。ＩＨヒータ１１０Ｃによって発熱したエンドプレート１０１，１０１の熱が燃料電池スタック１００全体に伝わり、燃料電池スタック１００が暖機される。 
また、発電反応によって発生する生成水が残留しやすい傾向にある流路エンド側を、エンドプレートを介してＩＨヒータにより加熱されるため、燃料電池スタック内の生成水を効率良く気化させることができる。
【００４６】
以上説明した実施形態は、高温電解質膜を用いたものであるが、これに限らず、摂氏１００度以下で発電反応がなされる電解質膜を用いた燃料電池スタックにおいても、その暖機のために上記説明した構成の燃料電池スタックと、ＩＨヒータを用いることができる。この場合には、発電反応によって生成された生成水の排出のための構成や、単位セルの電極の湿潤を保つための水供給装置を設ける必要がある。特に、燃料供給系においては、生成水が燃料室内に溜まり、これを除去する必要があるが、水は反磁性体としての性質を有するため、ＩＨヒータから加えられ磁界に対して、水は運動量を得て反発し、燃料電池スタックからの水の排出を促すといった効果が得られる。
【００４７】
更に、発電反応時に、水素と酸素が反応した結果、不純物として窒素が電極内に残留する。この窒素も、反磁性体としての性質を有するため、ＩＨヒータから加えられ磁界に対して、窒素が運動量を得て反発し、燃料電池スタックからの窒素の排出を促進するといった効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の燃料電池システムを示すブロック図である。
【図２】燃料電池スタックの部分斜視図である。
【図３】燃料電池スタックの部分断面側面図である。
【図４】燃料電池スタックとＩＨヒータの位置関係を示す斜視図である。
【図５】燃料電池システムの作用を示すフローチャートである。
【図６】他の燃料電池装置例を示す斜視図である。
【図７】さらに他の燃料電池スタックとＩＨヒータの位置関係を示す斜視図である。
【図８】さらに他の燃料電池スタックとＩＨヒータの位置関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  燃料電池システム
１１  水素貯蔵タンク
１００  燃料電池スタック
１１０  加熱装置（ＩＨヒータ）
１２３  空気導入路
２０１、２０２  燃料ガス供給流路
【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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