(57)【要約】【課題】  冷却液の循環を開始させるにあたり、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制することが可能な燃料電池冷却システムを提供する。【解決手段】  コントローラ５０は、冷却液循環系２０において冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させることとしている。すなわち、コントローラ５０は、冷却液の循環開始時に、冷却液を流動させて燃料電池スタック１０に冷却液を流し込み、その後、冷却液を停止させて燃料電池スタック１０の上流と下流とを一体的に冷却し、再度、冷却液を流動させて燃料電池スタック１０に冷却液を流し込むというサイクルを実行する。これにより、燃料電池スタック１０の上流側のみが冷却され、下流側の冷却が不充分になることを抑制することが可能となる。【選択図】      図１
2007103146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電をする燃料電池スタックと、
冷却液を循環させることにより前記燃料電池スタックを冷却する冷却液循環系と、
前記冷却液循環系における冷却液の循環を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記冷却液循環系において冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させる
ことを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項２】
前記燃料電池スタックの温度を検出するスタック温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度の上昇度合いが、予め定めた第１規定上昇度合い以上である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行し、前記スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度の上昇度合いが、前記第１規定上昇度合いより小さい第２規定上昇度合い以下である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する
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】
前記燃料電池スタックにおいて発電された電力が供給される負荷をさらに備え、
前記制御手段は、前記負荷側に要求される電力量が予め定めた第１規定電力量以上である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行し、前記負荷側に要求される電力量が前記第１規定電力量より小さい第２規定電力量以下である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する
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４】
外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段により検出された外気温度が予め定めた第１規定外気温度以上である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行し、前記外気温度検出手段により検出された外気温度が前記第１規定外気温度より小さい第２規定外気温度以下である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する
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５】
前記燃料電池スタックに流入する冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷却液温度検出手段により検出された冷却液温度が予め定めた第１規定冷却液温度以上である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行し、前記冷却液温度検出手段により検出された冷却液温度が前記第１規定冷却液温度よりも小さい第２規定冷却温度以下である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する
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６】
前記冷却液循環系に存在する冷却液を抜き取って貯留しておく冷却液貯留手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷却液貯留手段により貯留されている冷却液を前記冷却液循環系に戻す場合、冷却液を間欠的に流動させる
ことを特徴とする請求項１〜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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電により暖められた燃料電池スタックを冷却液により冷却する燃料電池冷却システムが知られている。このシステムでは、燃料電池スタックが低温である場合、燃料電池スタックを早期に昇温させるべく、冷却液を循環させず、燃料電池スタックが或る程度暖まってから冷却液を循環させることとしている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５７４６０号公報
【特許文献２】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】
【０００３】
しかし、従来の燃料電池冷却システムでは、燃料電池スタックが低温である場合、冷却液を循環させないため、循環されていない配管内などの冷却液は外気によって冷やされたままとなっており、燃料電池スタックを昇温させた後に冷却液を循環させると、低温の冷却液が燃料電池スタックに流れ込んでしまう。このため、燃料電池スタック内の冷却液上流側が過度に冷却され、冷却液上流側においてフラッディング（冷却により凝縮した水による流路閉塞）が発生してしまう可能性があった。
【０００４】
一方、冷却液上流側における過度の冷却を防止するために燃料電池スタックに流入する冷却液の流量を少なくすると、燃料電池スタック内の冷却液下流側を適切に冷却できず、冷却液下流側において高分子膜及び触媒などからなるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）やシール部材が熱により劣化してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冷却液の循環を開始させるにあたり、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制することが可能な燃料電池冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池冷却システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電をする燃料電池スタックと、冷却液を循環させることにより燃料電池スタックを冷却する冷却液循環系と、冷却液循環系における冷却液の循環を制御する制御手段とを備えている。さらに、制御手段は、冷却液循環系において冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させる構成となっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却液循環系において冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させることとしている。このため、冷却液の循環開始時には、冷却液を流動させて燃料電池スタックに冷却液を流し込み、その後、冷却液を停止させて燃料電池スタックの上流と下流とを一体的に冷却し、再度、冷却液を流動させて燃料電池スタックに冷却液を流し込むというサイクルを実行することとなる。これにより、燃料電池スタックの上流側のみが冷却され、下流側の冷却が不充分になることを抑制することが可能となる。従って、冷却液の循環を開始させるにあたり、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一又は同様の要素には同一の符号を付して説明を省略するものとする。
【０００９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。なお、図１では、一部構成の接続関係を省略して図示するものとする。同図に示すように、燃料電池冷却システム１は、燃料電池スタック１０と、冷却液循環系２０と、冷却液タンク（冷却液貯留手段）３０と、外気取込配管４０と、圧力付与ポンプ４１と、バイパス配管４２と、各種バルブ４３〜４６と、コントローラ（制御手段）５０とを備えている。
【００１０】
燃料電池スタック１０は、燃料ガスである水素ガスと酸化剤ガスである酸素とを反応させることにより発電を行うものであって、水素ガスが供給される燃料極と酸素を含む空気が供給される酸化剤極とを有している。これら両極は電解質膜を挟んで重ね合わされて発電セルを構成しており、燃料電池スタック１０は、複数の発電セルが多段積層された構造となっている。
【００１１】
冷却液循環系２０は、発電によって燃料電池スタック１０の温度が高温となり過ぎないように冷却液（例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ））を循環させて燃料電池スタック１０を冷却するものである。冷却液タンク３０は、冷却液循環系２０に存在する冷却液を抜き取って貯留しておくためのタンクである。また、冷却液タンク３０は、空気抜管３１を有し、タンク内部と外部とで空気流通できる構成とされている。この空気抜管３１により、冷却液の温度変化によって冷却液の体積が膨張したとしても、各配管等の破損を防止することができる。
【００１２】
ここで、冷却液循環系２０について詳しく説明する。冷却液循環系２０は、冷却液出口側配管２１と、冷却液入口側配管２２と、冷却液循環ポンプ２３とを有している。冷却液出口側配管２１は、燃料電池スタック１０から排出された冷却液を冷却液タンク３０まで導く配管であり、一端が燃料電池スタック１０の冷却液流路の出口側に接続され、他端が冷却液タンク３０に接続されている。冷却液入口側配管２２は、冷却液タンク３０から排出された冷却液を燃料電池スタック１０まで導く配管であり、一端が冷却液タンク３０に接続され、他端が燃料電池スタック１０の冷却液流路の入口側に接続されている。冷却液循環ポンプ２３は、冷却液入口側配管２２上に設けられ、冷却液循環系２０において冷却液を循環させるための動力源となるものであり、冷却液の循環流量を制御するために圧力センサや流量センサを備えている。
【００１３】
外気取込配管４０は、外部と冷却液循環系２０とを接続する配管であり、一端が外部につながっており、他端が冷却液出口側配管２１に接続されている。圧力付与ポンプ４１は、冷却液循環系２０内の冷却液を冷却液タンク３０に移動させるために圧力を付与するものであり、外気取込配管４０上に設けられている。バイパス配管４２は、冷却液循環ポンプ２３を迂回するように設けられた配管であり、一端は冷却液タンク３０から冷却液循環ポンプ２３までの冷却液入口側配管２２に接続され、他端は冷却液循環ポンプ２３から燃料電池スタック１０までの冷却液入口側配管２２に接続されている。
【００１４】
各種バルブ４３〜４６は、開度を調節可能とされたものであり、開度を調節することにより流路径を調節するようになっている。これらバルブ４３〜４６のうち第１バルブ４３は外気取込配管４０上に設けられ、第２バルブ４４は、外気取込配管４０と冷却液出口側配管２１との接続点（図１の点Ａ）から冷却液タンク３０に至るまでの冷却液出口側配管２１上に設けられている。また、第３バルブ４５はバイパス配管４２上に設けられ、第４バルブ４６は冷却液循環ポンプ２３から、冷却液入口側配管２２とバイパス配管４２の他端との接続点（図１の点Ｂ）に至るまでの冷却液入口側配管２２上に設けられている。
【００１５】
コントローラ５０は、冷却液循環系２０における冷却液の循環を制御するものである。また、コントローラ５０は、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取って冷却液タンク３０に貯留させたり、貯留された冷却液タンク３０内の冷却液を冷却液循環系２０に戻す制御についても実行できるようになっている。
【００１６】
次に、本実施形態に係る燃料電池冷却システム１の基本動作を説明する。まず、冷却液循環系２０において冷却液を循環させる場合、コントローラ５０は、冷却液循環ポンプ２３を駆動させる。また、コントローラ５０は、圧力付与ポンプ４１を停止させると共に、第１バルブ４３を閉じる。さらに、コントローラ５０は、第２バルブ４４及び第４バルブ４６を開け、第３バルブ４５を閉じる。
【００１７】
これにより、冷却液は、燃料電池スタック１０を冷却した後、第１バルブ４３を通過し、冷却液タンク３０に至る。そして、冷却液は、冷却液タンク３０から冷却液循環ポンプ２３を通過して、再度燃料電池スタック１０に流入することとなる。なお、図１では、ラジエータの図示を省略しており、冷却液は、燃料電池スタック１０から流出して再度燃料電池スタック１０に流入するまでの間にラジエータによって冷却される。
【００１８】
また、燃料電池スタック１０が低温である場合、早期に昇温させるべく、コントローラ５０は、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る。このとき、コントローラ５０は、冷却液循環ポンプ２３を停止させる。また、コントローラ５０は、圧力付与ポンプ４１を駆動させると共に、第１バルブ４３を開ける。さらに、コントローラ５０は、第２バルブ４４及び第３バルブ４５を開け、第４バルブ４６を閉じる。
【００１９】
このように制御することで、圧力付与ポンプ４１によって圧送される空気は、第１バルブ４３を通過して冷却液タンク３０に至り、冷却液タンク３０の空気抜管３１から外部に排出されることとなる。これにより、接続点Ａから冷却液タンク３０までの冷却液出口側配管２１内に存在していた冷却液が冷却液タンク３０まで押し出されることとなる。
【００２０】
さらに、圧力付与ポンプ４１によって圧送される空気は、燃料電池スタック１０、及び第３バルブ４５を通過して冷却液タンク３０に至り、冷却液タンク３０の空気抜管３１から外部に排出されることとなる。これにより、接続点Ａから燃料電池スタック１０までの冷却液出口側配管２１内に存在していた冷却液、燃料電池スタック１０内の冷却液、及び、冷却液入口側配管２２内に存在していた冷却液が冷却液タンク３０まで押し出されることとなる。
【００２１】
このように、燃料電池冷却システム１では燃料電池スタック１０が低温である場合、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取ったうえで発電を行い、燃料電池スタック１０を早期に昇温させる。
【００２２】
また、燃料電池スタック１０が昇温された場合、コントローラ５０は、冷却液タンク３０に貯留される冷却液を冷却液循環系２０に戻す。このとき、コントローラ５０は、冷却液循環ポンプ２３を駆動させる。また、コントローラ５０は、圧力付与ポンプ４１を停止させると共に、第１バルブ４３を閉じる。さらに、コントローラ５０は、第２バルブ４４及び第４バルブ４６を開け、第３バルブ４５を閉じる。これにより、冷却液タンク３０内の冷却液が冷却液循環ポンプ２３によって吸い上げられて冷却液入口側配管２２に流入し、燃料電池スタック１０に供給されることとなる。また、燃料電池スタック１０から排出された冷却液は、冷却液出口側配管２１を通り、再度冷却液タンク３０に至る。
【００２３】
さらに、本実施形態においてコントローラ５０は、冷却液タンク３０から冷却液循環系２０に冷却液を戻して冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させる。すなわち、コントローラ５０は、冷却液循環ポンプ２３を間欠的に駆動させる。これにより、本実施形態に係る燃料電池冷却システム１は、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制するようにしている。この点について図２〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２４】
まず、従来技術のように冷却液を連続的に流動させる場合を説明する。図２及び図３は、冷却液を連続的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、図２は冷却液流量（流速）を示し、図３は燃料電池スタック１０の温度を示している。また、図４は、冷却液を連続的に流動させたときの燃料電池スタック１０の温度と燃料電池スタック１０内での位置との相関を示す説明図である。
【００２５】
図２に示すように、冷却液は時間ｔ１から流量Ｆ１で流動させられる。この流量Ｆ１は、例えば燃料電池スタック１０での発電電力量に応じたものとされる。ここで、冷却液循環系２０に戻される冷却液は、冷却液タンク３０内で低温環境下に曝され、温度が低くなっている。故に、この冷却液を循環させると、図３及び図４に示すように、燃料電池スタック１０内の冷却液上流側のみが過度に冷却されてしまい、冷却液上流側においてフラッディングが発生してしまう可能性がある。
【００２６】
これを防止するため、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の流量を少なくすると、燃料電池スタック１０内の冷却液下流側を適切に冷却できず、冷却液下流側において各部材が熱により劣化してしまう可能性がある。
【００２７】
図５及び図６は、冷却液を間欠的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、図５は冷却液流量（流速）を示し、図６は燃料電池スタック１０の温度を示している。また、図７は、冷却液を間欠的に流動させたときの燃料電池スタック１０の温度と燃料電池スタック１０内での位置との相関を示す説明図である。
【００２８】
本実施形態の燃料電池冷却システム１は、冷却液を間欠的に流動させる。このため、冷却液は時間ｔ１〜ｔ２の間、時間ｔ３〜ｔ４の間、及び時間ｔ５〜ｔ６の間の流動することとなる。また、間欠的に冷却液を流動させる際、流動時における冷却液の流速を遅くし過ぎると、従来技術と同様に燃料電池スタック１０の上流側のみが冷却され易くなるため、流動時における冷却液の流速（流量Ｆ２）は、冷却液を連続的に流動させると仮定した場合の流速（流量Ｆ１）よりも高めにしておく。なお、上記したように、冷却液を連続的に流動させると仮定した場合の流速（流量Ｆ１）は、燃料電池スタック１０の発電電力量との関係から求めてもよいし、燃料電池スタック１０の発熱量（温度）との関係から求めてもよい。
【００２９】
このように間欠的に冷却液を流動させることにより、図６及び図７に示すように、燃料電池スタック１０の上流側と下流側とを一体的に冷却することができる。これにより、燃料電池スタック１０の上流側のみが冷却され、下流側の冷却が不充分になることを抑制することが可能となる。
【００３０】
なお、上記において冷却液の間欠流動は、冷却液タンク３０に貯留される冷却液を冷却液循環系２０に戻し、冷却液の循環を開始させる場合に行われているが、これに限らず、単に冷却液の循環を開始させる場合に間欠流動を行ってもよい。冷却液は、配管内などにおいても外気によって冷やされるためである。
【００３１】
このようにして、第１実施形態に係る燃料電池冷却システム１によれば、冷却液循環系２０において冷却液の循環を開始させる場合、冷却液を間欠的に流動させることとしている。このため、冷却液の循環開始時には、冷却液を流動させて燃料電池スタック１０に冷却液を流し込み、その後、冷却液を停止させて燃料電池スタック１０の上流と下流とを一体的に冷却し、再度、冷却液を流動させて燃料電池スタック１０に冷却液を流し込むというサイクルを実行することとなる。これにより、燃料電池スタック１０の上流側のみが冷却され、下流側の冷却が不充分になることを抑制することが可能となる。従って、冷却液の循環を開始させるにあたり、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制することができる。
【００３２】
特に、本実施形態では、間欠的に冷却液を流動させる際、流動時における冷却液の流速（流量Ｆ２）を、冷却液を連続的に流動させると仮定した場合の流速（流量Ｆ１）よりも高くする。これにより、間欠的に冷却液を流動させる際の冷却液の流動により、燃料電池スタック１０の上流と下流とに温度差が発生してしまうことを抑制することができる。
【００３３】
また、冷却液タンク３０により貯留されている冷却液を冷却液循環系２０に戻す場合、冷却液を間欠的に流動させることとしている。ここで、冷却液タンク３０により貯留されている冷却液は、外気等に曝され配管内などの冷却液よりも一層温度が低くなり易い。このため、冷却液タンク３０により貯留されている冷却液を冷却液循環系２０に戻す場合には、一層フラッディングの発生及び部材劣化の問題が顕著となる。ところが、本実施形態では冷却液を間欠的に流動させるため、フラッディングの発生及び部材劣化の問題が生じやすい状況において、これを解消する手段を講じることとなり、一層効果的にフラッディングの発生及び部材劣化を抑制することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池冷却システムは、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が第１実施形態のものと一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００３５】
図８は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。同図に示すように、第２実施形態に係る燃料電池冷却システム２は、新たにスタック温度センサ（スタック温度検出手段）６１と、負荷６２と、外気温度センサ（外気温度検出手段）６３と、冷却液温度センサ（冷却液温度検出手段）６４とを備えている。
【００３６】
スタック温度センサ６１は、燃料電池スタック１０の温度を検出するものであり、燃料電池スタック１０の温度に応じた信号をコントローラ５０に出力する構成となっている。負荷６２は、燃料電池スタック１０において発電された電力が供給されるものである。コントローラ５０は、負荷６２の側から要求される電力量に応じて各部を制御して、要求電力量が得られるように発電を行うこととなる。
【００３７】
外気温度センサ６３は、外気温度を検出するものであり、外気温度に応じた信号をコントローラ５０に出力する構成となっている。冷却液温度センサ６４は、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度を検出するものであり、検出温度に応じた信号をコントローラ５０に出力する構成となっている。
【００３８】
また、本実施形態においてコントローラ５０は、上記センサ６１，６３，６４の検出結果、及び、負荷６２の側から要求される電力量に応じて、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間、及び冷却液の停止時間を調整する構成となっている。
【００３９】
具体的に説明すると、コントローラ５０は以下の８つの制御を実行する。第１に、コントローラ５０は、スタック温度センサ６１により検出された燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが、予め定めた第１規定上昇度合い以上である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行する。
【００４０】
これにより、燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが高い場合には、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行して、燃料電池スタック１０の温度上昇度合いを抑制することができる。
【００４１】
第２に、コントローラ５０は、燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが、第１規定上昇度合いよりも小さい第２規定上昇度合い以下である場合、冷却液を間欠的に流動させるときの冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する。
【００４２】
これにより、燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが低い場合には、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することで、燃料電池スタックの温度上昇を促進することができる。
【００４３】
ここで、燃料電池システムにおいて発電を行う場合、燃料電池スタック１０内に残存している水によって、燃料電池スタック１０での発熱量が変化する。ところが、上記のように制御することとにより、この変化分を除去するように冷却液を循環させて、好適な冷却を行うことができる。
【００４４】
第３に、コントローラ５０は、負荷６２の側に要求される電力量が予め定めた第１規定電力量以上である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行する。要求される電力量が大きい場合、燃料電池スタック１０の発熱量が多くなるが、上記のように、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することで、増加した発熱量分だけ冷却液による冷却効率を上昇させることができる。
【００４５】
第４に、コントローラ５０は、負荷６２の側に要求される電力量が第１規定電力量より小さい第２規定電力量以下である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する。要求される電力量が小さい場合、燃料電池スタックの発熱量が少なくなるが、上記のように、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することで、減少した発熱量分だけ冷却液による冷却を行わないようにすることができる。
【００４６】
特に、コントローラ５０は、燃料電池スタック１０の温度でなく、負荷６２からの要求電力量から、冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、負荷６２が変動して燃料電池スタック１０の温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００４７】
第５に、コントローラ５０は、外気温度センサ６３により検出された外気温度が予め定めた第１規定外気温度以上である場合、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行する。このため、外気温度が高く燃料電池スタックでの放熱量が少なくなる場合に、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することで、減少した放熱量分だけ冷却液による冷却効率を上昇させることができる。
【００４８】
第６に、コントローラ５０は、外気温度センサ６３により検出された外気温度が前記第１規定外気温度より小さい第２規定外気温度以下である場合、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する。このため、このため、外気温度が低く燃料電池スタックでの放熱量が大きくなる場合に、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することで、増加した放熱量分だけ冷却液による冷却を行わないようにすることができる。
【００４９】
特に、コントローラ５０は、燃料電池スタック１０の温度でなく、外気温度から冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、外気温度の影響によって燃料電池スタック１０の温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００５０】
第７に、コントローラ５０は、冷却液温度センサ６４により検出された冷却液温度が予め定めた第１規定冷却液温度以上である場合、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行する。このため、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度が高く冷却液による冷却熱量が減少する場合に、冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することで、減少した冷却熱量分だけ冷却液による冷却効率を上昇させることができる。
【００５１】
第８に、コントローラ５０は、冷却液温度センサ６４により検出された冷却液温度が第１規定冷却液温度よりも小さい第２規定冷却温度以下である場合、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行する。このため、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度が低く冷却液による冷却熱量が高まる場合に、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することで、高まった冷却熱量分だけ冷却液による冷却を行わないようにすることができる。
【００５２】
特に、コントローラ５０は、燃料電池スタック１０の温度でなく、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度から冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、冷却液温度の影響によって燃料電池スタック１０の温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００５３】
このようにして、第２実施形態に係る燃料電池冷却システム２によれば、第１実施形態と同様に、冷却液の循環を開始させるにあたり、フラッディングの発生及び部材劣化を抑制することができる。特に、間欠的に冷却液を流動させる際の冷却液の流動により、燃料電池スタック１０の上流と下流とに温度差が発生してしまうことを抑制することができる。また、フラッディングの発生及び部材劣化の問題が生じやすい状況において、これを解消する手段を講じることとなり、一層効果的にフラッディングの発生及び部材劣化を抑制することができる。
【００５４】
さらに、第２実施形態によれば、燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが、予め定めた規定上昇度合い以上である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することとしている。また、燃料電池スタック１０の温度の上昇度合いが、第２規定上昇度合い以下である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することとしている。ここで、燃料電池システムにおいて発電を行う場合、発電前に燃料電池スタック１０内に残存していた水の量によって、燃料電池スタック１０での発熱量が変化する。ところが、上記のように制御することとにより、この変化分を除去するように冷却液を循環させて、好適な冷却を行うことができる。
【００５５】
また、負荷６２の側に要求される電力量が予め定めた第１規定電力量以上である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することとしている。また、負荷６２の側に要求される電力量が第２規定電力量以下である場合、冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することとしている。ここで、燃料電池スタック１０の温度でなく、負荷６２から冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、負荷６２が変動して燃料電池スタック１０の温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００５６】
また、検出された外気温度が予め定めた第１規定外気温度以上である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することとしている。また、検出された外気温度が第２規定外気温度以下である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することとしている。ここで、燃料電池スタック１０の温度でなく、外気温度から冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、外気温度の影響によって燃料電池スタック１０の温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００５７】
また、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度が予め定めた第１規定冷却液温度以上である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を長くすること、及び冷却液の停止時間を短くすることの少なくとも１つを実行することとしている。また、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度が第２規定外気温度以下である場合、間欠流動時の冷却液の流動時間を短くすること、及び冷却液の停止時間を長くすることの少なくとも１つを実行することとしている。ここで、燃料電池スタック１０の温度でなく、燃料電池スタック１０に流入する冷却液の温度から冷却液の流動時間及び停止時間の変更を行うため、冷却液温度の影響によって燃料電池スタックの温度に変化が生じてから流動時間及び停止時間の変更を行う場合よりも、遅滞なく流動時間及び停止時間の変更を行うことができる。
【００５８】
なお、第２実施形態において、冷却液の流動時間及び冷却液の停止時間の少なくとも１つを変化させる際には、燃料電池スタック１０に流入させる冷却液の流量（流速）を増加させてもよいし（燃料電池スタックの一層の冷却につながる）、燃料電池スタック１０の上流と下流とで温度差が発生しにくい範囲において燃料電池スタック１０に流入させる冷却液の流量を減少させてもよい（燃料電池スタックの温度上昇の促進につながる）。
【００５９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、冷却液はＬＬＣに限らず、他のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。
【図２】冷却液を連続的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、冷却液流量（流速）を示している。
【図３】冷却液を連続的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、燃料電池スタックの温度を示している。
【図４】冷却液を連続的に流動させたときの燃料電池スタックの温度と燃料電池スタック内での位置との相関を示す説明図である。
【図５】冷却液を間欠的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、冷却液流量（流速）を示している。
【図６】冷却液を間欠的に流動させるときの各種状態を示すタイムチャートであり、燃料電池スタックの温度を示している。
【図７】冷却液を間欠的に流動させたときの燃料電池スタックの温度と燃料電池スタック内での位置との相関を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２…燃料電池冷却システム
１０…燃料電池スタック
２０…冷却液循環系
２１…冷却液出口側配管
２２…冷却液入口側配管
２３…冷却液循環ポンプ
３０…冷却液タンク（冷却液貯留手段）
３１…空気抜管
４０…外気取込配管
４１…圧力付与ポンプ
４２…バイパス配管
４３〜４６…バルブ
５０…コントローラ（制御手段）
６１…スタック温度センサ（スタック温度検出手段）
６２…負荷
６３…外気温度センサ（外気温度検出手段）
６４…冷却液温度センサ（冷却液温度検出手段）
【図１】
2007103146.tif 000003
【図２】
2007103146.tif 000004
【図３】
2007103146.tif 000005
【図４】
2007103146.tif 000006
【図５】
2007103146.tif 000007
【図６】
2007103146.tif 000008
【図７】
2007103146.tif 000009
【図８】
2007103146.tif 000010