(57)【要約】【課題】燃料電池システムのエネルギー効率の低下ならびに製造コストを抑制しつつ、送風器の耐久性を確保できる燃料電池システムを提案する。【解決手段】  燃料電池と、燃料電池から排出された排ガスと冷却水との熱交換により排ガスの温度を低下させる熱交換器と、冷却水の熱を放熱させる放熱器と、熱交換器と放熱器との間で冷却水を循環させる循環経路と、循環経路内において冷却水を流通させる循環ポンプと、放熱器に空気を供給し、空気の流れに対して放熱器の下流に設置された送風器と、制御器と、を備え、制御器は、放熱器において冷却水から放熱される放熱量を算出し、放熱量に基づき、送風器に流入する空気温度がこの送風器の所定期間における耐久性を保証することができる温度となる空気量である最低空気量を決定し、最低空気量以上の空気を放熱器に供給させるように該送風器を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池から排出された排ガスと冷却水との熱交換により該排ガスの温度を低下させる熱交換器と、
前記冷却水の熱を放熱させる放熱器と、
前記熱交換器と前記放熱器との間で前記冷却水を循環させる循環経路と、
前記循環経路内において前記冷却水を流通させる循環ポンプと、
前記放熱器に空気を供給し、該空気の流れに対して該放熱器の下流に設置された送風器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記放熱器において前記冷却水から放熱される放熱量を算出し、該放熱量に基づき、前記送風器に流入する空気温度がこの送風器の所定期間における耐久性を保証することができる温度となる空気量である最低空気量を決定し、該最低空気量以上の空気を該放熱器に供給させるように該送風器を制御する燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器は、前記送風器によって前記放熱器に供給される空気量を、該送風器の回転数または該送風器へ入力された該送風器の操作量を制御する入力信号に基づいて決定する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記冷却水の流量を検知する冷却水流量検知器を備え、
前記制御器は、前記放熱器において前記冷却水から放熱される放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、該放熱器に流入する冷却水の第一所定温度が前記循環経路を流通する冷却水において許容される上限温度であり、該放熱器から流出した冷却水の第二所定温度が凝縮により排ガスから所定流量の水が得られる温度であるとしたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記冷却水流量検知器は、前記循環ポンプの回転数または該循環ポンプの操作量を制御する入力信号に基づいて前記冷却水流量を検知する、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記放熱器に流入する前の冷却水の温度を検知する第一温度検知器を備え、
前記制御器は、前記放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、前記第一所定温度を前記第一温度検知器によって検知された冷却水の温度としたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する、請求項３または４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記放熱器から流出した後の冷却水の温度を検知する第二温度検知器を備え、
前記制御器は、前記放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、前記第二所定温度を前記第二温度検知器によって検知された冷却水の温度としたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する、請求項３または４に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記放熱器に供給される前記空気の温度を検知する第三温度検知器を備え、
前記制御器は、
前記第三温度検知器によって検知された空気の温度から求めた前記放熱器前後における空気の温度差と、算出された前記放熱量とに基づき、前記最低空気量を決定する、請求項１から６のいずれか１項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、燃料電池に供給された水素含有ガスと酸化剤ガスとを利用し、水素と酸素との電気化学反応により発電する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池の発電により発生した電力は、例えば家庭などで使用する電力負荷等に供給され利用される。また、発電に伴い発生した熱は、例えば、温水の生成等に利用される。生成された温水は、貯湯槽に貯留し利用することができる。
【０００３】
ところで、燃料電池システムでは、発電の際に発生する排ガスから凝縮水を回収し再利用（水自立）することができる構成が提案されている（例えば、特許文献１）。この構成により、外部からの補給水を受け入れることなく運転を継続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３８５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一例として、燃料電池システムのエネルギー効率の低下および製造コストを抑制し、かつ送風器の耐久性を確保できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システムの一態様（aspect）は、燃料電池と、前記燃料電池から排出された排ガスと冷却水との熱交換により該排ガスの温度を低下させる熱交換器と、前記冷却水の熱を放熱させる放熱器と、前記熱交換器と前記放熱器との間で前記冷却水を循環させる循環経路と、前記循環経路内において前記冷却水を流通させる循環ポンプと、前記放熱器に空気を供給し、該空気の流れに対して該放熱器の下流に設置された送風器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記放熱器において前記冷却水から放熱される放熱量を算出し、該放熱量に基づき、前記送風器に流入する空気温度がこの送風器の所定期間における耐久性を保証することができる温度となる空気量である最低空気量を決定し、該最低空気量以上の空気を該放熱器に供給させるように該送風器を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様に係る燃料電池システムは、燃料電池システムのエネルギー効率の低下ならびに製造コストを抑制しつつ、送風器の耐久性を確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る燃料電池システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムの運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態の変形例１に係る燃料電池システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す燃料電池システムの運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態の変形例２に係る燃料電池システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図６】図５に示す燃料電池システムの運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態の変形例３に係る燃料電池システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図８】図７に示す燃料電池システムの運転方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の一形態を得るに至った経緯）
本発明者らは、特許文献１に開示された従来の燃料電池システムに関して鋭意検討を行った。
【００１０】
まず、従来の燃料電池システムは、貯湯槽と、凝縮器と、貯湯槽および凝縮器を循環する貯湯通路とを備え、凝縮器において、発電モジュールから排出された燃焼排気ガスと、貯湯槽に貯留されている水との間で熱交換を行い、凝縮水を生成できる構成である。また、貯湯槽から凝縮器に向かう貯湯通路（往路）には、往路の水を強制的に冷却させる冷却装置としてラジエータ装置が設けられている。このラジエータ装置は、冷却フィンおよび往路と連通する放熱通路を有するラジエータと、ラジエータに送風してラジエータを冷却させる冷却ファンとを備える。この構成により凝縮器に向かう往路を流通する水を強制的に冷却させることができる。
【００１１】
ところで、ラジエータなどの放熱器へ空気を供給する冷却ファン（送風器）は、空気の流れに対して該放熱器よりも下流側に設置された構成とすることが望ましい。なお、このような構成を、これ以降、送風器下流側設置構成と称する。なぜならば、送風器下流側設置構成は、空気の流れに対して送風器を放熱器よりも上流側に設置した構成（これ以降、送風器上流側設置構成と称する）よりも、放熱器を流通する空気の流れを均一とすることができ、効果的な放熱が実現できるからである。これにより、放熱器の小型化および放熱器の製造コストの抑制を図ることができる。
【００１２】
しかし、送風器下流側設置構成の場合、放熱器から放散された熱により、送風器を流通する空気の温度が上昇するため、送風器の耐久性に影響を及ぼすという問題があることを見出した。ここで、この問題に対応するために、高温環境下で動作可能な送風器を用いる場合が想定できる。しかしながら、この場合、高温環境下で動作可能な送風器は高価なため、燃料電池システムの製造コストが高くなってしまうという問題がある。あるいは、この問題に対応するために、放熱器に供給する空気量を所定の空気量以上とすることで空気の温度上昇を抑制する場合も想定できる。しかしながら、この場合は送風器で消費される電力が多くなり、燃料電池システムにおけるエネルギー効率が低下するという問題を見出した。
【００１３】
従来の燃料電池システムでは、ラジエータ装置の構成について十分に考慮されておらず、燃料電池システムのエネルギー効率低下の抑制、製造コストの抑制、ならびに送風器の耐久性確保という観点から改善の余地があることを見出した。
【００１４】
そこで、本発明者らはこの問題点に関し、鋭意検討を重ねた結果、本発明に至った。そして、本発明では以下に示す態様を提供する。
【００１５】
本発明の第１の態様に係る燃料電池システムは、上記した課題を解決するために、燃料電池と、前記燃料電池から排出された排ガスと冷却水との熱交換により該排ガスの温度を低下させる熱交換器と、前記冷却水の熱を放熱させる放熱器と、前記熱交換器と前記放熱器との間で前記冷却水を循環させる循環経路と、前記循環経路内において前記冷却水を流通させる循環ポンプと、前記放熱器に空気を供給し、該空気の流れに対して該放熱器の下流に設置された送風器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記放熱器において前記冷却水から放熱される放熱量を算出し、該放熱量に基づき、前記送風器に流入する空気温度がこの送風器の所定期間における耐久性を保証することができる温度となる空気量である最低空気量を決定し、該最低空気量以上の空気を該放熱器に供給させるように該送風器を制御する。
【００１６】
ここで、送風器を流通する空気の温度が上昇すると、所定期間における送風器の耐久性が確保されない場合がある。例えば、送風器が軸流ファンのとき、温度が上昇することで軸受けに封入されているグリスが酸化劣化して硬化したり、粘度が低下し液状化して流出したりすることで潤滑性能の低下を招き、耐久性が低減する。これに対し、供給する空気量を所定量以上、確保することで、流通させる空気の温度上昇を抑制止することができる。それ故、供給する空気量を所定量（最低空気量）以上、確保する構成とすることで、送風器の耐久性を確保でき、燃料電池システムの信頼性が高まる。
【００１７】
上記構成によると、制御器が最低空気量を決定し、該最低空気量以上の空気を放熱器に供給させるように送風器を制御する構成である。このため、例えば、送風器によって放熱器に供給される空気量が最低空気量に満たない場合と比べ、送風器を流通する空気の温度が適切な温度域以下となり、送風器の耐久性を確保することができる。また、適切な温度域以下で送風器を使用できるため、例えば、燃料電池システムにおいて高熱環境下で動作可能となる高価な送風器を用いる必要がないため燃料電池システムの製造コストを抑制することができる。
【００１８】
また、制御器は、放熱量に基づき決定した最低空気量を放熱器に供給させるように送風器を制御する構成である。このため必要以上の流量の空気を放熱器に供給させることを防止でき、送風器の出力増加に伴う電力消費を低減させることができる。よって、燃料電池システムのエネルギー効率の低下を改善できる。
【００１９】
したがって、本発明の第１の態様に係る燃料電池システムは、燃料電池システムのエネルギー効率の低下および製造コストを抑制し、かつ送風器の耐久性を確保できるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の第２の態様に係る燃料電池システムは、上記した第１の態様において、前記制御器は、前記送風器によって前記放熱器に供給される空気量を、該送風器の回転数または該送風器へ入力された該送風器の操作量を制御する入力信号に基づいて決定するように構成されていてもよい。
【００２１】
上記した構成により、制御器は、最低空気量を、送風器の回転数または送風器へ入力されたこの送風器の操作量を制御する入力信号に基づき決定することができる。このため、制御器は、送風器により放熱器に供給される空気量を検知する検知器の検知結果を必要とすることなく、最低空気量となる空気を放熱器に供給するように送風器を制御することができる。よって、本発明の第２の態様に係る燃料電池システムでは、放熱器に供給されている実際の空気量を検知する検知器を備える必要がないため、製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係る燃料電池システムは、上記した第１または第２の態様において、前記冷却水の流量を検知する冷却水流量検知器を備え、前記制御器は、前記放熱器において前記冷却水から放熱される放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、該放熱器に流入する冷却水の第一所定温度が前記循環経路を流通する冷却水において許容される上限温度であり、該放熱器から流出した冷却水の第二所定温度が凝縮により排ガスから所定流量の水が得られる温度であるとしたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する構成であってもよい。
【００２３】
上記構成によると、制御器は、放熱量を、検知された冷却水の流用に基づき、放熱器に流入する冷却水の第一所定温度が許容される上限温度であり、放熱器から流出する冷却水の第二所定温度が凝縮により排ガスから所定流量の水が得られる温度であるとしたときの冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との正の相関関係から決定することができる。つまり、制御器は、検知された冷却水の流量に基づき、放熱器において冷却水から放熱する熱量が最も大きくなる場合を想定して放熱量を決定することができる。そして、制御器は、この決定した放熱量に応じた最低空気量を決定することができる。
【００２４】
本発明の第４の態様に係る燃料電池システムは、上記した第３の態様において、前記冷却水流量検知器は、前記循環ポンプの回転数または該循環ポンプの操作量を制御する入力信号に基づいて前記冷却水流量を検知する構成であってもよい。
【００２５】
上記構成によると、冷却水流量検知器を、循環経路内を流通する冷却水の流量を直接、計測する流量検知器とする必要がなく、循環ポンプの回転数を直接検知できる検知器、または制御器から循環ポンプに入力される入力信号を検知する検知器などで構成することができる。このため、本発明の第４の態様に係る燃料電池システムは、流量検知器を簡易な構成の検知器とすることができ製造にかかるコストの低減を図ることができる。
【００２６】
本発明の第５の態様に係る燃料電池システムは、上記した第３または第４の態様において、前記放熱器に流入する前の冷却水の温度を検知する第一温度検知器を備え、前記制御器は、前記放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、前記第一所定温度を前記第一温度検知器によって検知された冷却水の温度としたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する構成としてもよい。
【００２７】
上記構成によると、第一温度検知器を備えるため、放熱器に流入する冷却水の第一所定温度を上限温度と推定することなく、実際に検知した温度とすることができる。このため、放熱器へ供給される熱量を精度よく把握できるため、放熱器において冷却水から放熱される放熱量の算出精度が高まる。その結果、第一所定温度を上限温度と推定した場合よりも少ない最低空気量を放熱器に供給させることができる。
【００２８】
本発明の第６の態様に係る燃料電池システムは、上記した第３または第４の態様において、前記放熱器から流出した後の冷却水の温度を検知する第二温度検知器を備え、前記制御器は、前記放熱量を、前記冷却水流量検知器によって検知された冷却水の流量に基づき、前記第二所定温度を前記第二温度検知器によって検知された冷却水の温度としたときに冷却水の流量と冷却水から放熱される放熱量との間に成り立つ正の相関関係から決定する構成としてもよい。
【００２９】
上記構成によると、第二温度検知器を備えるため、放熱器から流出した冷却水の第二所定温度を凝縮により排ガスから所定流量の水が得られる温度と推定することなく、実際に検知した温度とすることができる。このため、放熱器において冷却水から放熱される放熱量の算出精度が高まる。その結果、第二所定温度を推定した温度とした場合よりも少ない最低空気量を放熱器に供給させることができる。
【００３０】
本発明の第７の態様に係る燃料電池システムは、上記した第１から第６の態様のいずれか１つの態様において、前記放熱器に供給される前記空気の温度を検知する第三温度検知器を備え、前記制御器は、前記第三温度検知器によって検知された空気の温度から求めた前記放熱器前後における空気の温度差と、算出された前記放熱量とに基づき、前記最低空気量を決定するように構成されていてもよい。
【００３１】
上記構成によると、第３温度検知器によって検知された空気の温度から求めた放熱器前後における空気の温度差を用いて、最低空気量を決定することができる。このため、放熱器前後における空気の温度差の算出精度が高まる。このため、放熱器に供給される空気の温度を例えば燃料電池システムを取り巻く環境の気象データなどを参照した推定値とした場合よりも少ない最低空気量を放熱器に供給させることができる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３３】
（実施の形態）
［実施の形態に係る燃料電池システムの構成］
まず、図１を参照して、実施の形態に係る燃料電池システム１００の構成について説明する。図１は、実施の形態に係る燃料電池システム１００の構成の一例を模式的に示す図である。
【００３４】
図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池１、熱交換器２、循環経路３、循環ポンプ４、放熱器５、送風器６、制御器７、および冷却水流量検知器１１を備えてなる構成である。なお、循環経路３では、該循環経路３における冷却水の流通方向に沿って冷却水の上流側および冷却水の下流側を規定する。例えば、熱交換器２を基準としたとき、熱交換器２から放熱器５に至る経路を冷却水の下流側の経路とし、放熱器５から熱交換器２に至る経路を冷却水の上流側の経路とする。また、送風器６によって放熱器５に供給される空気の流通方向に沿って空気の上流側および空気の下流側を規定する。
【００３５】
燃料電池１は、供給された水素含有ガスおよび酸化剤ガスを利用して、水素と酸素との電気化学反応によって、発電する装置である。燃料電池１は、電解質（不図示）と、これを挟む一対の電極（不図示）を有する単セルを積層させて形成したスタック（不図示）を備えている。なお、本実施の形態では燃料電池１として固体酸化物燃料電池を例に挙げて説明しているがこれに限定されるものではない。
【００３６】
また、燃料電池システム１００は、改質器（不図示）、ならびに改質反応に必要な他の機器等をさらに備えていてもよい。改質器は、燃料電池１に供給する水素含有ガスを改質反応により生成する反応器である。改質反応としては、例えば、水蒸気改質反応、オートサーマル反応、または部分酸化反応が挙げられる。これらのうち最も高い水素生成率を有している点で水蒸気改質反応を実施することが好適である。水蒸気改質反応では、水蒸気を用いて外部から供給された原料ガスを加湿し、加湿された原料を改質して、水素含有ガスを生成する。原料ガスは、少なくとも炭素および水素から構成された有機化合物を含むガスであり、例えば、都市ガス、天然ガス、またはＬＰＧなどが挙げられる。
【００３７】
なお、改質器において水蒸気改質により原料ガスから水素含有ガスを生成する構成の場合、燃料電池システム１００は、改質反応に必要な熱を供給する燃焼器（不図示）、水蒸気を生成する蒸発器（不図示）、および、蒸発器に改質水を供給する水供給器（不図示）などをさらに設けた構成としてもよい。また、燃料電池１には、排ガス経路１ａが接続されており、燃料電池１から排出された排ガスが流通する。排ガス経路１ａの途中には熱交換器２が設けられており、排ガスは、熱交換器２を通り、燃料電池システム１００の外部へ排出される。
【００３８】
熱交換器２は、燃料電池１から排出された排ガスと循環経路３を流れる冷却水との間で熱交換させる機器である。熱交換器２において排ガス経路１ａと循環経路３とが貫通した構成となっている。熱交換器２では、排ガス経路１ａを流れる高温の排ガスが、循環経路３を流れる低温の冷却水により冷却される。燃料電池１から排出された排ガスとは、燃料電池１のカソード側に供給された酸化剤ガスのオフガスおよびアノード側に供給された水素含有ガスのオフガスであってもよい。あるいは酸化剤ガスのオフガスと水素含有ガスのオフガスを燃焼させて生成した燃焼排ガスであってもよい。
【００３９】
ここで、燃料電池１から排出された排ガスは水分を含んでいる。このため、排ガスと冷却水との熱交換により、該排ガスの温度を露点以下まで低下させると、排ガスに含まれている水蒸気が凝縮して、水（凝縮水）が生成される。この凝縮水は水供給器（不図示）によって燃料電池１の改質器に供給され、水蒸気改質反応に用いる改質水として利用されてもよい。一方、熱交換器２において循環経路３を流通する冷却水は排ガスの有する熱により加熱されて、熱交換器２から排出される。熱交換器２から排出された冷却水は、熱交換器２よりも下流側に位置する循環経路３部分を流通する。
【００４０】
循環経路３は、熱交換器２と放熱器５との間で冷却水を循環させる経路である。循環経路３の任意の位置には循環ポンプ４が設置されており、この循環ポンプ４によって、冷却水を、循環経路３を流通させて、熱交換器２と放熱器５との間で循環させることができる。
【００４１】
循環ポンプ４は、循環経路３に冷却水を循環させるポンプである。循環ポンプ４は、循環経路３を流通する冷却水の流量を調整できる機能（流量調整機能）を有している。なお、循環ポンプ４は、制御器７からの制御信号に応じて循環経路３を循環する冷却水の流量を調整する。なお、循環ポンプ４は、ポンプの回転数を調整することで流量調整機能を実現する構成であってもよい。
【００４２】
冷却水流量検知器１１は、循環経路３を流通する単位時間あたりの冷却水の流量を検知する機器である。冷却水流量検知器１１は、循環経路３に設けられ、循環経路３を流通する冷却水の流量を計測する流量計であってもよい。あるいは、冷却水流量検知器１１は、循環ポンプ４の回転数を直接検知できる検知器、または制御器７から循環ポンプ４に入力される入力信号を検知する検知器などであってもよい。冷却水流量検知器１１は検知した流量の結果を制御器７に送信する。
【００４３】
放熱器５は、冷却水の有する熱を放散させる機器である。放熱器５は、循環経路３における熱交換器２よりも下流側に設けられ、循環経路３を流れる冷却水と冷却媒体とを熱交換させる熱交換器である。例えば、放熱器５としては、冷却媒体として空気を用いるラジエータが例示できる。放熱器５としてラジエータを用いた構成の場合、熱交換器２において加温された冷却水が有する熱は、ラジエータにより大気に放散され、これによって冷却水の温度が低下させられる。
【００４４】
送風器６は放熱器５に空気を供給し、放熱器５の放熱性能を向上させる機器であって、例えば、軸流ファンが例示できる。送風器６は、放熱器５よりも空気の下流側に設置されている。このため、送風器上流側設置構成と比較すると、放熱器５を流通する空気の流れを均一にすることができ、効果的な放熱が実現できるからである。ただし、送風器６が放熱器５よりも空気の下流側に設置されているため、放熱器５から放散された熱により、送風器６を流通する空気の温度が上昇する。
【００４５】
制御器７は、燃料電池システム１００が備える各部の各種制御を行う。例えば、制御器７は、循環経路３において熱交換器２よりも下流側に設置された温度検知器（不図示）により検知した温度に基づいて、循環ポンプ４の出力（吐出量）を制御する。制御器７は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（不図示）と、制御プログラムを記憶する記憶部（不図示）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器７は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器から構成されていてもよい。
【００４６】
以上のように構成された燃料電池システム１００の運転方法について図２を参照して以下に説明する。
【００４７】
［実施の形態の運転方法］
図２は、図１に示す燃料電池システム１００の運転方法の一例を示すフローチャートである。なお、図２に示す燃料電池システム１００の運転方法は、制御器７からの制御指示に基づいて実施される。
【００４８】
まず、制御器７は、循環経路３において熱交換器２の下流側に設けられた温度検知器（図示せず）により検知された温度（熱交換器２から流出した後の冷却水の温度Ｔ２）が第一所定温度Ｘになるように循環ポンプ４の出力Ｕ１を調整する（ステップＳ１１）。ただし、「熱交換器２から流出した後の冷却水の温度Ｔ２が第一所定温度Ｘになるように」とは、熱交換器２から流出した後の冷却水の温度Ｔ２と第一所定温度Ｘとが完全に一致する場合だけでなく、該冷却水の温度Ｔ２が第一所定温度Ｘに近づく場合も含む。
【００４９】
第一所定温度Ｘとして、例えば、循環経路３を流れる冷却水が沸騰しない温度、冷却水の溶解物により循環経路３にスケールが発生しにくい温度、または、循環経路３およびこれに設けられた機器が冷却水の熱により損傷しにくい温度を推定し設定することができる。例えば、第一所定温度Ｘは、７０度と設定することができる。換言すると第一所定温度Ｘは、熱交換器２から放熱器５に至る循環経路３を流通する冷却水の許容される上限温度ともいえる。
【００５０】
具体的には、制御器７は、熱交換器２から流出した後の冷却水の温度Ｔ２と第一所定温度Ｘとを比較し、この比較結果に基づいて循環ポンプ４の出力Ｕ１をフィードバック制御で調整する。フィードバック制御については、上記した比較結果に基づき循環ポンプ４の回転数を調整する制御であってもよい。あるいは、上記した比較結果に基づき操作量を制御する入力信号（例えば、ＰＷＭ周期（パルス幅のデューティ・サイクル）または入力電圧）を調整する制御であってもよい。また、制御則については状態フィードバック制御またはＰＩＤ制御など、どの制御則を用いてもよい。
【００５１】
なお、ここでは熱交換器２の下流側に設けられた温度検知器（図示せず）により検知された温度に基づき出力Ｕ１を求める構成であるがこれに限定されるものではない。例えば、燃料電池１から排出された排ガスの温度は燃料電池１の出力と相関するため、燃料電池１の出力から排ガスの温度を求めることができる。また、排ガスの温度と冷却水の流量との関係から循環経路３において熱交換器２の下流側を流れる冷却水温度が決まる。そこで、燃料電池１の出力に応じて、熱交換器２から流出した後の冷却水の温度Ｔ２が第一所定温度Ｘとなるように循環ポンプ４の出力Ｕ１を調整する構成としてもよい。
【００５２】
続いて、制御器７は、循環経路３において熱交換器２の上流側に設けられた温度検知器（図示せず）により検知された温度（熱交換器２へ流入する前の冷却水の温度Ｔ１）が第二所定温度Ｙになるように送風器６の出力Ｕ２を調整する（ステップＳ１２）。ただし、「熱交換器２へ流入する前の冷却水の温度Ｔ１が第二所定温度Ｙになるように」とは、熱交換器２へ流入する前の冷却水の温度Ｔ１と第二所定温度Ｙとが完全に一致する場合だけでなく、冷却水の温度Ｔ１が第二所定温度Ｙに近づく場合も含む。
【００５３】
第二所定温度Ｙとして、例えば、熱交換器２における冷却水と排ガスとの熱交換により排ガスから得られる凝縮水の水量が燃料電池システムの水自立を可能とする水量となるような冷却水の温度を推定し設定することができる。さらには循環経路３における放熱器５と熱交換器２との間の経路部分およびこの経路部分に設けられた機器が損傷しないような冷却水の温度を推定し設定することができる。例えば、第二所定温度Ｙは、排ガスに含まれる水蒸気の湿度に依存するが、例えば４１℃と設定することができる。換言すると第二所定温度Ｙは、放熱器５から熱交換器２に至る循環経路３を流通する冷却水の許容される上限温度ともいえる。
【００５４】
具体的には、制御器７は、熱交換器２へ流入する前の冷却水の温度Ｔ１と第二所定温度Ｙを比較し、この比較結果に基づいて送風器６の出力Ｕ２をフィードバック制御で調整する。フィードバック制御については、冷却水の温度Ｔ１と第二所定温度Ｙとの比較結果に基づき送風器６の回転数を調整する制御であってもよい。あるいは冷却水の温度Ｔ１と第二所定温度Ｙとの比較結果に基づき操作量（例えば、ＰＷＭ周期（パルス幅のデューティ・サイクル）または入力電圧）を調整する制御であってもよい。また、制御則については状態フィードバック制御またはＰＩＤ制御など、どの制御則を用いてもよい。
【００５５】
なお、ここでは、熱交換器２の上流側に設けられた温度検知器（図示せず）により検知された温度に基づき送風器６の出力Ｕ２を求める構成であるがこれに限定されるものではない。例えば、燃料電池１の出力に応じて求める構成であってもよい。すなわち、燃料電池１の出力に応じて上記したように循環ポンプ４の出力Ｕ１を決めることができ、放熱器５に流入する冷却水温度を推定できる。また、燃料電池１から排出された排ガスの温度から、該排ガスを所定温度まで下げるために必要な、熱交換器２に流入する冷却水の温度を推定できる。このため、冷却水を所定温度まで下げるために必要な送風器６の出力Ｕ２を推定することができる。そこで、燃料電池１の出力に応じて、熱交換器２へ流入する冷却水の温度Ｔ１が第二所定温度Ｙとなるように送風器６の出力Ｕ２を調整する構成としてもよい。
【００５６】
ところで、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１（放熱器５の放熱量）は以下の式（１）で表すことができる。つまり、放熱器５へ流入する前の冷却水の温度（Ｋ）をＴ３とし、放熱器５から流出した後の冷却水の温度（Ｋ）をＴ４とし、両者の冷却水の温度差（放熱器５前後における冷却水の温度差）をΔＴ１とし、冷却水の比熱Ｃｐ１を定数とするとき、放熱器５により冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１は、循環経路３を流通する冷却水の流量ｍ１と冷却水の温度差ΔＴ１との積となる。
Ｑ１＝Ｃｐ１×ｍ１×ΔＴ１      ・・・式（１）
ΔＴ１＝Ｔ３−Ｔ４              ・・・式（２）
Ｑ１  ：放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量（Ｗ）
Ｃｐ１：冷却水の比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））
ｍ１  ：循環経路３を流通する冷却水の流量（ｋｇ／ｓ）
Ｔ３  ：放熱器５へ流入する前の冷却水の温度（Ｋ）
Ｔ４  ：放熱器５から流出した後の冷却水の温度（Ｋ）
ΔＴ１：放熱器５前後における冷却水の温度差（Ｋ）
ここで、循環経路３を流通する冷却水において放熱が無いものと仮定すると、冷却水の温度Ｔ３の上限温度を第一所定温度Ｘと定義できる。これは、熱交換器２から流出した冷却水の温度Ｔ２が循環ポンプ４によって第一所定温度Ｘとなるように制御されているからである。なお、実際は、熱交換器２から放熱器５に至るまでの循環経路３における冷却水の放熱によって、放熱器５に流入する冷却水の温度は第一所定温度Ｘよりも低下することはあっても、この第一所定温度Ｘを超えることは無い。
【００５７】
また、循環経路３を流通する冷却水において放熱が無いものと仮定すると、放熱器５から流出した後の冷却水の温度Ｔ４を、熱交換器２に流入する前の冷却水の温度Ｔ１とみなすことができる。ここで、冷却水の温度Ｔ４は、送風器６の制御によって第二所定温度Ｙとなるように制御されている。つまり、放熱器５における冷却水からの放熱と送風器６から放熱器５に供給される空気量とによって熱交換器２へ流入する前の冷却水温度Ｔ１を制御しており、循環経路３を流通する冷却水において放熱が無いものと仮定すると、冷却水の温度Ｔ４は、冷却水の温度Ｔ１に置き換えることができる。
【００５８】
したがって、放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１の最大値は以下の式（３）によって定義することができる。
ΔＴ１＝第一所定温度Ｘ−第二所定温度Ｙ      ・・・式（３）
そして、このときの単位時間当たりの冷却水流量ｍ１が分かれば上記した式（１）より、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍを推定することができる。より具体的には、上記式（３）より、放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１が一定となるものと仮定したとき、式（１）から、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍと循環経路３を流通する冷却水の流量とが正の相関関係を持つこととなる。つまり、放熱器５に流入する冷却水の第一所定温度Ｘが許容される上限温度（７０度）であり、放熱器５から流出する冷却水の第二所定温度Ｙが凝縮により排ガスから所定流量の水が得られる温度であるとして、冷却水の流量と放熱量との関係を正の相関関係で規定できる。このように、放熱器５において冷却水から放散する熱量が最も大きくなる場合を想定して放熱量を決定することで、放熱器５に供給させる最低空気量は、常に、送風器６の耐久性を保証することができる空気量とすることができる。
【００５９】
上記したように冷却水流量検知器１１によって検知された冷却水の流量変化が、放熱器５において冷却水から放熱されると推定される最大熱量Ｑ１ｍの変化と相関する。それ故、制御器７は、冷却水流量検知器１１によって検知された冷却水の流量に基づき、上記した冷却水の流量と最大熱量Ｑ１ｍとの正の相関関係から最大熱量Ｑ１を推定することができる。
【００６０】
なお、冷却水流量検知器１１は、循環経路３を流通する単位時間当たりの冷却水の流量を直接検知する構成であってもよいし、循環ポンプ４の出力Ｕ１から流量を求める構成であってもよい。冷却水流量検知器１１は、循環ポンプ４の出力Ｕ１を、循環ポンプの回転数から直接求める構成であってもよいし、循環ポンプ４の操作量を制御する入力信号から求める構成であってもよい。循環ポンプ４の操作量を制御する入力信号から循環ポンプ４の出力Ｕ１を求める構成の場合、冷却水流量検知器１１を、制御器７が兼ねていてもよい。
【００６１】
それゆえ、循環経路３を流通する冷却水の流量ｍ１、または冷却水の流量ｍ１の代わりに循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍを求めることができる（ステップＳ１３）。
【００６２】
一方、放熱器５において、送風器６により供給された空気を加熱する最大熱量Ｑ２は以下の式（４）で表される。空気を加熱する最大熱量Ｑ２は、空気の比熱Ｃｐ２を定数とすると、空気量ｍ２と空気温度差ΔＴ２の積となる。
Ｑ２＝Ｃｐ２×ｍ２×ΔＴ２      ・・・式（４）
ΔＴ２＝Ｔ６−Ｔ５              ・・・式（５）
Ｑ２  ：放熱器５において空気を加熱する最大熱量（Ｗ）
Ｃｐ２：空気の比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））
ｍ２  ：空気量（ｋｇ／ｓ）
Ｔ５  ：放熱器５よりも上流側の空気温度（Ｋ）
Ｔ６  ：放熱器５よりも下流側の空気温度（Ｋ）
ΔＴ２：放熱器５前後における空気の温度差（Ｋ）
例えば、放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２が一定となるとする。この場合、式（４）から空気量ｍ２の変化が放熱器５において空気を加熱する最大熱量Ｑ２の変化と比例する。また、空気量ｍ２を送風器６の出力Ｕ２で代替することができるため、送風器６の出力Ｕ２の変化を放熱器５において空気を加熱する最大熱量Ｑ２の変化とすることができる。
【００６３】
また、以下の式（６）に示すように、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍすべてが空気の加熱に用いられたと仮定すると、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍと、放熱器５において空気を加熱する最大熱量Ｑ２ｍは等しい。
Ｑ１＝Ｑ２                      ・・・式（６）
実施の形態に係る燃料電池システム１００では、放熱器５の上流側の空気温度Ｔ５を検知する検知器を備えない構成であるため、空気温度Ｔ５を第三所定温度Ｚとして設定する。例えば、この第三所定温度Ｚは、燃料電池システム１００を設置する環境における気象データを用いて、該燃料電池システム１００を取り巻く外気温として設定してもよく、例えば２７℃とすることができる。
【００６４】
また、実施の形態に係る燃料電池システム１００では、送風器６として軸流ファンを用いる構成であり、その耐久保証を満足する空気の温度を第四所定温度αと設定する。第四所定温度αは、例えば４１度とすることができる。そして、以下の式（７）に示すように、放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２は、第四所定温度αと第三所定温度Ｚ（放熱器５の上流側の空気温度Ｔ５）との差分で表せる一定の値とすることができる。
ΔＴ２＝α−Ｚ                  ・・・式（７）
この場合、式（４）から求めることができる空気量ｍ２が送風器６の耐久性を保証できる最低空気量ｍ２となる。なお最低空気量ｍ２は、送風器６に流入する空気温度がこの送風器６の所定期間における耐久性を保証することができる上限温度となる、放熱器５に供給される空気量と言える。
【００６５】
現実には循環経路３を流通する冷却水からの放熱によって、最大熱量Ｑ１ｍを超えることは無い。また、式（６）に示す放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍと、放熱器５において空気を加熱する最大熱量Ｑ２との関係を等しい関係と仮定した。しかしながら、実際は、伝熱など一部の熱量が空気の加熱に用いられないため、空気を加熱する熱量は最大熱量Ｑ２ｍよりも低減する。そこで、実施の形態に係る燃料電池システム１００では、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１ｍと、放熱器５において空気を加熱する最大熱量Ｑ２との関係を等しいものとし、想定される最大熱量Ｑ１ｍに基づいて、最低空気量ｍ２を決定する。このため、決定された最低空気量ｍ２は、放熱器５よりも下流側の空気温度Ｔ６が確実に送風器６の耐久性を確保させることができる温度（第四所定温度α）となるような空気量とすることができる。
【００６６】
以上より、式（１）から循環経路３を流通する冷却水の流量により放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１（＝送風器６により供給された空気を加熱する最大熱量Ｑ２）を算出し、式（７）から求められる放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２に基づき、式（４）から最低空気量ｍ２を決定し、最低空気量ｍ２の空気が放熱器５を流通する際の送風器６の出力Ｕ３を求めることができる（ステップＳ１４）。
【００６７】
制御器７は、最低空気量ｍ２の空気を流通させる送風器６の出力Ｕ３を求めると、第二所定温度Ｙになるように調整した送風器６の出力Ｕ２と比較する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、制御器７が、出力Ｕ３が出力Ｕ２を以上となると判定した場合（ステップＳ１５において「Ｙｅｓ」の場合）、送風器６により送風される空気量を、出力Ｕ３の送風器６によって送風される空気量とする（ステップＳ１６）。逆に、制御器７が、出力Ｕ３が出力Ｕ２よりも小さくなると判定した場合、送風器６により送風される空気量を、出力Ｕ２の送風器６によって送風される空気量とする（ステップＳ１７）。
【００６８】
（実施の形態の変形例１）
［実施の形態の変形例１に係る燃料電池システムの構成］
次に、図３を参照して、実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム１０１の構成について説明する。図３は、実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム１０１の構成の一例を模式的に示す図である。
【００６９】
実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム１０１は、実施の形態に係る燃料電池システム１００の構成において、さらに第三温度検知器８を備えている点で相違する。それ以外の点については実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム１０１は、実施の形態に係る燃料電池システム１００と同様な構成となる。そのため、同様な部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００７０】
第三温度検知器８は、放熱器５に供給される空気の温度（流入温度）を検知する温度検知器である。第三温度検知器８は、検知した空気の温度（第三検知温度）を空気の流入温度として制御器７に出力する。変形例１に係る燃料電池システム１０１では、第三温度検知器８は、空気の流れにおいて、放熱器５より上流側に設けられている。ただし、第三温度検知器８は、放熱器５への空気の流入温度を検知できる位置であればよく、例えば、放熱器５における空気の入口部分に設置されていてもよい。第三温度検知器８としては、熱電対およびサーミスタ測温体などが挙げられる。
【００７１】
以上のように構成された変形例１に係る燃料電池システム１０１について、以下にその運転方法（制御方法）について説明する。
【００７２】
［実施の形態の変形例１に係る燃料電池システムの運転方法］
実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム１０１の運転方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、図３に示す燃料電池システム１０１の運転方法の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す変形例１に係る燃料電池システム１０１の運転方法におけるステップＳ２１〜ステップＳ２３、ならびにステップＳ２５〜Ｓ２７は、図２に示した実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法のステップＳ１１〜Ｓ１３、ならびにステップＳ１５〜Ｓ１７と同様となるため、これらのステップについては説明を省略する。
【００７３】
ただし、変形例１に係る燃料電池システム１０１の運転方法におけるステップＳ２４についてのみ、実施の形態に係る燃料電池システム１００と異なる。つまり、図２に示す実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法におけるステップＳ１４では、放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２を求めるにあたって、空気温度Ｔ５を例えば気象データ等から導き出した環境温度を第三所定温度Ｚとして設定した。これに対して図４に示す変形例１に係る燃料電池システム１０１の運転方法では、空気温度Ｔ５を第三温度検知器８により検知した温度とする点で異なる。
【００７４】
より具体的には、変形例１に係る燃料電池システム１０１では、第三温度検知器８により検知した、放熱器５よりも上流側を流通する空気の温度Ｔ５を第三検知温度Ｔ５とする。また、送風器６の耐久保証を満足する雰囲気温度を第四所定温度αとする。変形例１に係る燃料電池システム１０１では、送風器６として、軸流ファンを用いる構成であり、その耐久保障を満足する第四所定温度αは、例えば、４１度と設定でき、実施の形態１に係る燃料電池システム１００における空気温度Ｔ６に相当する。また、このように第三検知温度Ｔ５および第四所定温度α（＝Ｔ６）の関係から放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２を以下の式（８）によって求めることができる。
ΔＴ２＝α−Ｔ５                ・・・式（８）
なお、このとき、送風器６の耐久性を保証できる最低空気量は、上記した式（４）に式（８）で求めた空気の温度差ΔＴ２を代入したときの空気量ｍ２となる。変形例１に係る燃料電池システム１０１では、放熱器５よりも上流側の空気温度を、第三温度検知器８により実際に検知して得た第三検知温度Ｔ５とし、放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２を求めることができる。そして、この求めた温度差ΔＴ２とステップＳ２３において求めた最大熱量Ｑ１とに基づき最低空気量ｍ２を算出することができる。さらに、最低空気量ｍ２の空気が放熱器５を流通する際の送風器６の出力Ｕ３を求めることができる（ステップＳ２４）。
【００７５】
以上のように、第三検知温度Ｔ５に基づいて放熱器５前後における空気の温度差ΔＴ２を求め、この求めた空気の温度差ΔＴ２と最大熱量Ｑ１とに基づき最低空気量ｍ２を算出することができる。さらに、最低空気量ｍ２の空気が放熱器５を流通する際の送風器６の出力Ｕ３を求めることができる。このため、最低空気量ｍ２の算出精度を向上させることができる。それゆえ、実施の形態の構成に比べて、過剰に供給させていた最低空気量ｍ２を低減させることでき、より少ない空気量で送風器の耐久性を確実に確保できる。
【００７６】
（実施の形態の変形例２）
［実施の形態の変形例２に係る燃料電池システムの構成］
次に、実施の形態の変形例２にかかる燃料電池システム１０２の構成について図５を参照して説明する。図５は、実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム１０２の構成の一例を模式的に示す図である。
【００７７】
実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム１０２は、実施の形態に係る燃料電池システム１００の構成において、さらに第一温度検知器９を備えている点で相違する。それ以外の点については実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム１０２は、実施の形態に係る燃料電池システム１００と同様な構成となる。そのため、同様な部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００７８】
第一温度検知器９は、循環経路３内を流通して放熱器５に流入する前の冷却水の温度Ｔ３（流入温度）を検知する温度検知器である。第一温度検知器９は、検知した温度（第一検知温度Ｔ３）を冷却水の流入温度（第一所定温度Ｘ）として制御器７に出力する。変形例２に係る燃料電池システム１０２では、第一温度検知器９は、熱交換器２から放熱器５に至る循環経路３部分であって、冷却水の流通方向に沿って放熱器５より上流側に設けられている。ただし、第一温度検知器９は、冷却水の流入温度を検知できる位置であればよく、例えば、放熱器５における冷却水の入口部分に設置されていてもよい。あるいは、第一温度検知器９は、熱交換器２から放熱器５に至る循環経路３中に設けられた循環ポンプ４の出口部分に設置されていてもよい。第一温度検知器９としては、熱電対およびサーミスタ測温体などが挙げられる。
【００７９】
以上のように構成された変形例２に係る燃料電池システム１０２について、以下にその運転方法（制御方法）について説明する。
【００８０】
［実施の形態の変形例２に係る燃料電池システムの運転方法］
実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム１０２の運転方法について、図６を参照しながら説明する。図６は図５に示す燃料電池システム１０２の運転方法の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示す変形例２に係る燃料電池システム１０２の運転方法におけるステップＳ３１〜ステップＳ３２、ならびにステップＳ３４〜Ｓ３７は、図２に示した実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法のステップＳ１１〜Ｓ１２、ならびにステップＳ１３〜Ｓ１７と同様となるため、これらのステップについては説明を省略する。
【００８１】
ただし、変形例２に係る燃料電池システム１０２の運転方法におけるステップＳ３３についてのみ、実施の形態に係る燃料電池システム１００と異なる。つまり、図２に示す実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法におけるステップＳ１３では、循環経路３を流通する冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される放熱量として最大熱量Ｑ１を求めていた。すなわち、循環経路３を流通する冷却水からの放熱が無いものと仮定し、熱交換器２から排出された冷却水の温度と放熱器５に流入する冷却水の温度とが一致するものとみなして、放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１を求めた。そしてこの求めたΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される放熱量として最大熱量Ｑ１を算出していた。
【００８２】
しかしながら、変形例２に係る燃料電池システム１０２では、第一温度検知器９を備え、ステップＳ３３において、実際に検知した熱交換器２に流入する冷却水の温度（流入温度）と、第二所定温度Ｙとから放熱器５前後における冷却水温度差ΔＴ１を求める。そして、この求めたΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１を求めている。
【００８３】
より具体的には、変形例２に係る燃料電池システム１０２では、第一温度検知器９により検知した、冷却水の流通方向に沿って放熱器５より上流の冷却水の温度を第一検知温度Ｔ３とする。そして、制御器７が、上記した式（３）の第一所定温度Ｘの値に、検知した第一検知温度Ｔ３を当てはめ、放熱器５前後における冷却水温度差ΔＴ１を算出する。
ΔＴ１＝Ｔ３−第二所定温度Ｙ    ・・・式（９）
ここで放熱器５に流入する冷却水の温度（第一所定温度Ｘ）がＴ３であり、放熱器５から流出した冷却水の温度が第二所定温度Ｙであるとしたときに、冷却水の流量と冷却水から放熱する放熱量との間で成り立つ正の相関関係を示す式（１）から循環経路３を流通する冷却水の流量変化は、放熱器５における冷却水からの放熱量の変化となる。換言すると、循環ポンプ４の出力Ｕ１の変化が放熱器５における冷却水からの放熱量の変化となるともいえる。
【００８４】
以上のように、変形例２に係る燃料電池システム１０２では、第一検知温度Ｔ３を用いて求めた放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱する最大熱量Ｑ１を算出することができる。このため、放熱器５へ流入する冷却水が有する熱量および該冷却水から放熱される熱量（最大熱量）の算出精度が高まる。それゆえ、送風器６により放熱器５に供給される空気量を過剰とすることを抑制しつつ、送風器６自体の耐久性の確保を実現できる。
【００８５】
（実施の形態の変形例３）
［実施の形態の変形例３に係る燃料電池システムの構成］
次に、実施の形態の変形例３にかかる燃料電池システム１０３の構成について図７を参照して説明する。図７は、実施の形態の変形例３に係る燃料電池システム１０３の構成の一例を模式的に示す図である。
【００８６】
実施の形態の変形例３にかかる燃料電池システム１０３は、実施の形態に係る燃料電池システム１００の構成において、さらに第二温度検知器１０を備えている点で相違する。それ以外の点については実施の形態の変形例３に係る燃料電池システム１０３は、実施の形態に係る燃料電池システム１００と同様な構成となる。そのため、同様な部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００８７】
第二温度検知器１０は、放熱器５から流出した後の冷却水の温度（流出温度）Ｔ４を検知する温度検知器である。第二温度検知器１０は、検知した温度（第二検知温度Ｔ４）を冷却水の流出温度として制御器７に出力する。変形例３に係る燃料電池システム１０３では、第二温度検知器１０は、放熱器５から熱交換器２に至る循環経路３部分であって、冷却水の流通方向に沿って放熱器５より下流側に設けられている。ただし、第二温度検知器１０は、冷却水の流出温度を検知できる位置であればよく、例えば、放熱器５における冷却水の出口部分に設置されていてもよい。第二温度検知器１０としては、熱電対およびサーミスタ測温体などが挙げられる。
【００８８】
以上のように構成された変形例３に係る燃料電池システム１０３について、以下にその運転方法（制御方法）について説明する。
【００８９】
［実施の形態の変形例３に係る燃料電池システムの運転方法］
実施の形態の変形例３に係る燃料電池システム１０３の運転方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、図７に示す燃料電池システム１０３の運転方法の一例を示すフローチャートである。図８に示す変形例３に係る燃料電池システム１０２の運転方法におけるステップＳ４１〜ステップＳ４２、ならびにステップＳ４４〜Ｓ４７は、図２に示した実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法のステップＳ１１〜Ｓ１２、ならびにステップＳ１３〜Ｓ１７と同様となるため、これらのステップについては説明を省略する。
【００９０】
ただし、変形例３に係る燃料電池システム１０３の運転方法におけるステップＳ４３についてのみ、実施の形態に係る燃料電池システム１００と異なる。つまり、図２に示す実施の形態に係る燃料電池システム１００の運転方法におけるステップＳ１３では、循環経路３を流通する冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１を求めていた。すなわち、循環経路３を流通する冷却水からの放熱が無いものと仮定し、熱交換器２から排出された冷却水の温度と放熱器５に流入する冷却水の温度とが一致するものとみなして、放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１を求めた。そしてこの求めたΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１を算出していた。
【００９１】
しかしながら、変形例３に係る燃料電池システム１０３では、第二温度検知器１０を備え、ステップＳ４３において、実際に検知した熱交換器２から流出する冷却水の温度（流出温度）と、第一所定温度Ｘとから放熱器５前後における冷却水温度差ΔＴ１を求める。そして、この求めたΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱される最大熱量Ｑ１を求めている。
【００９２】
より具体的には、変形例３に係る燃料電池システム１０３では、第二温度検知器１０により検知した、冷却水の流通方向に沿って放熱器５より下流の冷却水の温度を第二検知温度Ｔ４とする。そして、制御器７が、上記した式（３）の第二所定温度Ｙの値に、検知した第二検知温度Ｔ４を当てはめ、以下の式（１０）に示すように、放熱器５前後における冷却水温度差ΔＴ１を算出する。
ΔＴ１＝第一所定温度Ｘ−Ｔ４    ・・・式（１０）
ここで放熱器５に流入する冷却水の温度が第一所定温度Ｘであるとし、放熱器５から流出した冷却水の温度がＴ４であるときに、冷却水の流量と冷却水から放熱する放熱量との間で成り立つ正の相関関係を示す式（１）から循環経路３を流通する冷却水の流量変化は、放熱器５において冷却水からの放熱量の変化となる。換言すると、循環ポンプ４の出力Ｕ１の変化が放熱器５において冷却水から放熱される放熱量の変化となるともいえる。
【００９３】
以上のように、変形例３に係る燃料電池システム１０３では、第二検知温度Ｔ４を用いて求めた放熱器５前後における冷却水の温度差ΔＴ１と冷却水の流量ｍ１または循環ポンプ４の出力Ｕ１に基づき、放熱器５において冷却水から放熱する最大熱量Ｑ１を算出することができる。このため、放熱器５へ流入する冷却水が有する熱量および該冷却水から放熱される熱量（最大熱量）の算出精度が高まる。それゆえ、送風器６により放熱器５に供給される空気量を過剰とすることを抑制しつつ、送風器６自体の耐久性の確保を実現できる。
【００９４】
なお、実施の形態に係る燃料電池システム１００は、上記した変形例１に係る第三温度検知器８、変形例２に係る第一温度検知器９、および変形例３に係る第二温度検知器１０を全て備えた構成としてもよいし、これらの温度検知器のうちのいくつかを備えた構成としてもよい。
【００９５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、冷却水の有する熱を放散させる放熱器に空気を供給する送風器が、空気の流れにおいて該放熱器よりも下流に設置される燃料電池システムに広く適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１    燃料電池
１ａ  排ガス経路
２    熱交換器
３    循環経路
４    循環ポンプ
５    放熱器
６    送風器
７    制御器
８    第三温度検知器
９    第一温度検知器
１０    第二温度検知器
１１    冷却水流量検知器
１００    燃料電池システム
１０１    燃料電池システム
１０２    燃料電池システム
１０３    燃料電池システム
【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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