(57)【要約】【課題】小型化を図り、信頼性を確保しつつ発電効率を向上することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム(2)は、燃料電池(4)と、空気圧縮機(10)により圧縮した外気を電気化学反応に用いる酸素として燃料電池に供給する吸気手段(8)と、作動流体の循環路(21)に、蒸発器(22)、膨張機(24)、コンデンサ(26)、サブクーラ(30)、ポンプ(32)が介挿され、燃料電池の廃熱を回収するランキンサイクル(20)と、膨張機にて発生した動力を電力に変換して発電する発電機(36)にて発電された電力と、燃料電池にて発電された電力とを回収して蓄電する蓄電手段(12,14,40)とを備え、膨張機、発電機、ポンプ、空気圧縮機を互いに連結された同一軸(38)により駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素と水素とを電気化学反応させて発電する燃料電池と、
空気圧縮機により圧縮した外気を電気化学反応に用いる前記酸素として前記燃料電池に供給する吸気手段と、
作動流体の循環路に、前記燃料電池の廃熱により作動流体を加熱する蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて動力を発生する膨張機、該膨張機を経由した作動流体を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ、該コンデンサを経由した作動流体を前記蒸発器に送出して前記循環路に作動流体を循環させるポンプが介挿されたランキンサイクルと、
前記膨張機にて発生した動力を電力に変換して発電する発電機にて発電された電力と、前記燃料電池にて発電された電力とを回収して蓄電する蓄電手段とを備え、
前記膨張機、前記発電機、前記ポンプ、前記空気圧縮機を互いに連結された同一軸により駆動することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の廃熱量を検出する廃熱量検出手段を備え、
該廃熱量検出手段にて検出された廃熱量が所定の設定廃熱量より大きいとき、前記ランキンサイクルを稼働させ、前記空気圧縮機を前記同一軸を介して前記膨張機の動力により駆動することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記廃熱量検出手段にて検出された廃熱量が所定の設定廃熱量未満のとき、前記蓄電手段にて蓄電された電力を前記空気圧縮機に供給して電力により前記空気圧縮機を駆動する補助駆動手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記膨張機にて発生する動力を検出する動力検出手段を備え、
該動力検出手段にて検出された動力が所定の設定動力より大きいとき、前記蓄電手段により発電機にて発電された電力を回収して蓄電することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記膨張機をバイパスして前記循環路に作動流体を循環させるバイパス手段と、
前記燃料電池の暖機要求を検出する暖機要求検出手段と、
該暖機要求検出手段にて前記燃料電池の暖機要求が検出されたとき、前記バイパス手段により前記膨張機をバイパスして前記循環路に作動流体を循環させるとともに、前記コンデンサを流れる作動流体との熱交換により予熱された外気によって前記燃料電池本体を加熱する暖機手段とを備えることを特徴とする請求項１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、車両に搭載されて好適な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のために環境負荷の少ない燃料電池システムが普及しつつある。燃料電池は燃料である水素と酸素とを電気化学反応させることによって発電し、排出されるのは水のみであり、例えばエンジンの代わりに燃料電池を搭載した燃料電池自動車も開発されている。
このような燃料電池からの冷却水の温度は、少なくとも８０℃〜１３０℃程度にもなり、燃料電池からの冷却水の廃熱をランキンサイクルにて回収する燃料電池の廃熱利用装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、ランキンサイクルは、作動流体としての冷媒の循環路に、廃熱により冷媒を加熱する蒸発器、該蒸発器を経由した冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機を経由した冷媒を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ、該コンデンサを経由した冷媒を蒸発器に送出して循環路に冷媒を循環させるポンプが介挿され、膨張機にて発生した駆動力を電力に変換して発電する発電機を備えて構成されている。そして、このようなランキンサイクルを構成する膨張機、発電機、ポンプを互いに連結された同一軸により駆動する廃熱利用装置が公知である（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
また、冷媒が循環する冷凍サイクルに膨張機を駆動する駆動モータと、冷凍サイクルに冷媒を循環させるポンプとを備え、膨張機、ポンプ、駆動モータを互いに連結された同一軸により駆動する回転機械も知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−６０５５０号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５４１１号公報
【特許文献３】特開平８−８６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池では上記した電気化学反応を促進させるために、空気圧縮機により圧縮した外気を電気化学反応に用いる酸素として燃料電池に供給している。当該空気圧縮機は一般に電気駆動であって燃料電池における発電中には酸素供給のために常時駆動する必要があり、その消費電力は少なくないため、燃料電池で発電される発電量から空気圧縮機の消費電力を減じた正味発電量が減少する。
【０００６】
そこで、燃料電池の正味発電量を増大させるべく、ランキンサイクルを構成する膨張機の動力を用いて空気圧縮機を駆動することが考えられる。この場合、燃料電池システム小型化の面からは、上記特許文献２及び３に記載された装置構成を発展させて、ランキンサイクルを構成する膨張機、発電機、ポンプと空気圧縮機とを互いに連結された同一軸により駆動することが有効であるが、空気圧縮機は、ランキンサイクルの稼動状況に拘らず、燃料電池での発電中には常時駆動する必要がある。
【０００７】
更に、燃料電池には、その動作に際しての最適な稼動温度帯があり、低温状態から燃料電池システムを起動する場合、燃料電池システムの温度が適当な温度まで上昇していなければ、発電効率が低下してしまう。
しかしながら、上記各従来技術では、これらの点につき格別な配慮がなされておらず、空気圧縮機の消費電力を低減し、燃料電池システムの正味発電量を増大させてその発電効率を向上することにつき依然として課題が残されている。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、小型化を図り、信頼性を確保しつつ発電効率を向上すること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】
【０００９】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の燃料電池システムは、酸素と水素とを電気化学反応させて発電する燃料電池と、空気圧縮機により圧縮した外気を電気化学反応に用いる酸素として燃料電池に供給する吸気手段と、作動流体の循環路に、燃料電池の廃熱により作動流体を加熱する蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて動力を発生する膨張機、該膨張機を経由した作動流体を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ、該コンデンサを経由した作動流体を蒸発器に送出して循環路に作動流体を循環させるポンプが介挿されたランキンサイクルと、該膨張機にて発生した動力を電力に変換して発電する発電機にて発電された電力と、燃料電池にて発電された電力とを回収して蓄電する蓄電手段とを備え、膨張機、発電機、ポンプ、空気圧縮機を互いに連結された同一軸により駆動することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、燃料電池の廃熱量を検出する廃熱量検出手段を備え、廃熱量検出手段にて検出された廃熱量が所定の設定廃熱量より大きいとき、ランキンサイクルを稼働させ、空気圧縮機を同一軸を介して膨張機の動力により駆動することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、廃熱量検出手段にて検出された廃熱量が所定の設定廃熱量未満のとき、蓄電手段にて蓄電された電力を空気圧縮機に供給して電力により空気圧縮機を駆動する補助駆動手段を備えることを特徴としている。
【００１１】
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項３において、膨張機にて発生する動力を検出する動力検出手段を備え、動力検出手段にて検出された動力が所定の設定動力より大きいとき、蓄電手段により発電機にて発電された電力を回収して蓄電することを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項１において、膨張機をバイパスして循環路に作動流体を循環させるバイパス手段と、燃料電池の暖機要求を検出する暖機要求検出手段と、該暖機要求検出手段にて燃料電池の暖機要求が検出されたとき、バイパス手段により膨張機をバイパスして循環路に作動流体を循環させるとともに、コンデンサを流れる作動流体との熱交換により予熱された外気によって燃料電池を加熱する暖機手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
従って、請求項１記載の本発明の燃料電池システムによれば、膨張機、発電機、ポンプ、空気圧縮機を互いに連結された同一軸により駆動することにより、燃料電池の廃熱を利用して燃料電池への吸気手段に使用する空気圧縮機を駆動することができ、また、空気圧縮機を電力のみにより駆動する場合に比して、空気圧縮機の駆動に係る電力から動力へのエネルギー変換ロスを低減することができるため、燃料電池にて発電される正味発電量を増大することができ、燃料電池システムの発電効率を向上することができる。
【００１３】
しかも、膨張機、発電機、ポンプ、空気圧縮機を同一軸とすることにより、燃料電池システムの小型化を実現することができる。
また、請求項２記載の発明によれば、燃料電池の廃熱量が大きいときにはランキンサイクルを稼働させ、空気圧縮機を膨張機の動力により駆動することにより、空気圧縮機の消費電力をゼロとして燃料電池にて発電される正味発電量を効果的に増大することができるため、燃料電池システムの発電効率を更に向上することができる。
【００１４】
更に、請求項３記載の発明によれば、燃料電池の廃熱量が小さい、例えば燃料電池の始動時などであっても、補助駆動手段により空気圧縮機を確実に駆動することができるため、燃料電池システムの信頼性を確保しつつその発電効率を向上することができる。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、膨張機にて発生する動力が大きいときには発電機にて発電された電力として回収して蓄電することができるため、燃料電池システムの発電効率を更に向上することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明によれば、膨張機をバイパスして循環路に作動流体を循環させるバイパス手段と、燃料電池の暖機要求を検出する暖機要求検出手段と、該暖機要求検出手段にて燃料電池の暖機要求が検出されたとき、バイパス手段により膨張機をバイパスして循環路に作動流体を循環させるとともに、コンデンサを流れる作動流体との熱交換により予熱された外気によって燃料電池を加熱する暖機手段とを備える。これにより、燃料電池の暖機を早めることができ、ひいては燃料電池にて発電される正味発電量を更に増大することができるため、燃料電池システムの発電効率をより一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は燃料電池システム２の一例を模式的に示しており、このシステム２は燃料電池４とその廃熱利用装置６とから構成され、例えばエンジンの代わりに燃料電池４を用いた燃料電池自動車に搭載される。
燃料電池４は、例えば図示しない水素極、酸素極、これら水素極と酸素極との間に挟み込まれた電解質膜、そして、冷却部からなるセルを直列に積層したスタックなどから構成されている。
【００１７】
水素極には図示しない水素供給経路により水素が供給され、一方、酸素極には酸素を供給するための空気供給経路（吸気手段）８が延設されており、空気供給経路８には例えばタービン式の空気圧縮機１０が介挿されている。この空気圧縮機１０は、外気を吸気することにより酸素極に所定圧力の酸素を供給し、これより燃料電池４は燃料である水素と酸素とが好適に電気化学反応を継続することで発電電力Ｅｆを発生する。
【００１８】
この発電電力Ｅｆは、燃料電池４用の電力回収経路（蓄電手段）１２を介してスタックに接続されたバッテリー（蓄電手段）１４にて回収、蓄電され、この際に電気化学反応により生じた排水は排水経路１６を介して燃料電池４の外部に排出される。
一方、廃熱利用装置６は、スタックの冷却部に冷却液を供給する冷却回路１８、及び冷却液を介して燃料電池４の廃熱を回収するランキンサイクル２０から構成されている。
【００１９】
冷却回路１８は冷却液の循環路１９を備え、循環路１９は冷却部を経由して延び、循環路１９には後述する蒸発器２２が介挿され、循環路１９内の冷却液を一方向に流し、冷却部を通じて循環させる。このような冷却液の流れはスタックから発電に伴う熱を奪うことでスタックを冷却し、この冷却に伴い冷却液自身は昇温する。
一方、ランキンサイクル２０はその作動流体としての冷媒の循環路２１を備え、この循環路２１には、上記の如く昇温した冷却液、即ち燃料電池４の廃熱により冷媒を加熱する蒸発器２２、該蒸発器２２を経由した冷媒を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機２４、該膨張機２４を経由した冷媒を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ２６、該コンデンサ２６を経由した冷媒を気液二層に分離するレシーバ２８、該レシーバ２８を経由した液冷媒を外気との熱交換により冷却するサブクーラ３０、該サブクーラ３０を経由した冷媒を蒸発器２２側に送出して循環路２１に冷媒を循環させる回転式の冷媒ポンプ（ポンプ）３２、更に膨張機２４を経由した冷媒によって、冷媒ポンプ３２を経由して蒸発器２２に流入する前の冷媒を加熱する内部熱交換器３４が介挿されている。
【００２０】
また、膨張機２４には、膨張機２４にて発生した動力を電力に変換して発電する発電機３６が冷媒ポンプ３２を介して同一軸３８により連結されている。即ち、冷媒ポンプ３２は膨張機２４の動力により駆動され、この動力の伝達により発電機３６にて発電された発電電力Ｅｅは発電機３６用の電力回収経路（蓄電手段）４０を介してバッテリー１４にて回収、蓄電される。
【００２１】
更に、発電機３６は、ランキンサイクル２０の始動時などに循環路２１に冷媒の循環を開始するべく同一軸３８を介して冷媒ポンプ３２を所定時間駆動させるためのモータとしても動作可能に構成されている。
こうして、冷却回路１８を介して回収された燃料電池４の廃熱は、動力、ひいては電力に変換され、この発電電力Ｅｅは燃料電池４にて発電された発電電力Ｅｆとともにバッテリー１４に接続された図示しない電気回路を通じて車両駆動などの所望の負荷に供給される。
【００２２】
ここで、このように構成される燃料電池システム２は、空気圧縮機１０も同一軸３８を共用しており、膨張機２４、ポンプ３２、発電機３６、空気圧縮機１０は同一軸３８により互いに連結されて回転駆動される一体同軸構造をなしている。
また、空気圧縮機１０にはバッテリー１４から延びる電力供給経路４２が接続され、電力供給経路（補助駆動手段）４２を介してバッテリー１４にて蓄電された補助電力Ｅｓを空気圧縮機１０に供給することにより、膨張機２４の駆動、停止、換言するとランキンサイクル２０の稼動、停止に拘らず、空気圧縮機１０を単独で電力駆動可能に構成されている。
【００２３】
一方、燃料電池４には、空気供給経路８とは異なる空気供給経路４４がその吸入口４４ａからサブクーラ３０、コンデンサ２６を順に通過して接続され、サブクーラ３０、コンデンサ２６を流れる冷媒との熱交換により段階的に予熱された外気によって燃料電池４本体が加熱可能に構成されている。また、燃料電池４にはその本体温度Ｔを検出する温度センサ（暖機要求検出手段）４６が装着されている。
【００２４】
更に、ランキンサイクル２０は、膨張機２４をバイパスして循環路２１に冷媒を循環させるバイパス路（バイパス手段）４８を備えている。バイパス路４８には電磁弁５０が介挿されるとともに、バイパス路４８と膨張弁２０との間の循環路２１には電磁弁５２が介挿され、ランキンサイクル２０の稼動中には電磁弁５０は閉弁され、電磁弁５２は開弁されている。
【００２５】
このように構成される燃料電池システム２の図示しない制御装置は、燃料電池４の廃熱量Ｑｗに応じて空気圧縮機１０の駆動源を膨張機で発生する動力Ｐ、またはバッテリー１４から電力供給経路４２を介して供給される補助電力Ｅｓに切り換える空気圧縮機制御を実行し、更に空気圧縮機制御とは独立して、燃料電池４を暖機する暖機制御を実行する。
以下、図２のフローチャートを参照して、制御装置で実行される空気圧縮機制御の制御ルーチンについて説明する。
【００２６】
先ず、本制御がスタートされるとＳ１に移行し、Ｓ１では図示しない廃熱量検出手段により検出された燃料電池４の廃熱量Ｑｗが所定の設定廃熱量Ｑｗｓより大きいか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＱｗ≧Ｑｗｓが成立すると判定された場合にはＳ２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＱｗ≧Ｑｗｓが成立しないと判定された場合にはＳ３に移行する。
【００２７】
Ｓ２に移行した場合には、ランキンサイクル２０を稼動させてＳ４に移行し、Ｓ４では空気圧縮機１０を動力Ｐにより駆動してＳ５に移行する。尚、ランキンサイクル２０の始動時は、発電機３６をモータとして動作させることにより冷媒ポンプ３２を所定時間駆動させて循環路２１に冷媒を循環させる。また、ランキンサイクル２０が既に稼働していて空気圧縮機１０を電力Ｅｓにより駆動している場合には、Ｓ５にて動力Ｐによる駆動に切り換える。
【００２８】
一方、Ｓ３に移行した場合には、ランキンサイクル２０が稼動している場合にはこれを停止させてＳ６に移行し、Ｓ６では空気圧縮機１０を電力Ｅｓにて駆動して再びＳ１に戻る。尚、ランキンサイクル２０が既に停止している場合には、Ｓ６にて空気圧縮機１０の駆動源を動力Ｐから電力Ｅｓに切り換える。
Ｓ５では、図示しない動力検出手段により空気圧縮機１０を膨張機２４による動力Ｐにより駆動しても尚余った動力Ｐｒを検出し、この動力Ｐｒがゼロより大きいか否かを判定する。判定結果が真（Ｙｅｓ）で動力Ｐｒ＞０が成立すると判定された場合にはＳ７に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で動力Ｐｒ＞０が成立しないと判定された場合には再びＳ１に戻る。
【００２９】
Ｓ７では、発電機に負荷をかけることにより動力Ｐｒを電力Ｅｒに変換してＳ８に移行し、Ｓ８では電力Ｅｒを電力回収経路４０を介してバッテリー１４にて回収、蓄電し、本制御ルーチンをリターンする。
このような空気圧縮機制御を実行することにより、車両の始動時などで燃料電池４の廃熱量Ｑｗが少ないときは、ランキンサイクル２０を停止して（Ｓ３）、空気圧縮機１０をバッテリー１４からの電力Ｅｓにより駆動する（Ｓ６）。そして、空気圧縮機１０が駆動されると燃料電池４にて発電される発電電力量Ｅｆが増大し、スタックは冷却回路１８による冷却が必要な領域にまで昇温し、Ｑｗ≧Ｑｗｓが成立する（Ｓ１）。そこで、停止していたランキンサイクル２０を稼働させ（Ｓ２）、バッテリー１４から空気圧縮機１０への電力Ｅｓの供給を停止して空気圧縮機１０の駆動源を電力Ｅｓから膨張機２４にて発生する動力Ｐに切り換える（Ｓ４）。また、余剰となる動力Ｐｒが存在する場合には（Ｓ５）、発電機３６に負荷を付与することにより動力Ｐｒを電力Ｅｒに変換して（Ｓ７）、バッテリー１４にて回収する（Ｓ８）。
【００３０】
これに対し本制御の開始時から廃熱量Ｑｗが多く、Ｑｗ≧Ｑｗｓが既に成立しているときには、廃熱量Ｑｗをランキンサイクル２０側にて回収するべくランキンサイクル２０を稼動させ（Ｓ２）、空気圧縮機１０を膨張機２４の動力Ｐにより駆動させる（Ｓ４）。また、この際に動力Ｐｒが存在する場合には（Ｓ５）、発電機３６に負荷を付与することにより動力Ｐｒを電力Ｅｒに変換して（Ｓ７）、バッテリー１４にて回収する（Ｓ８）。
【００３１】
以下、図３のフローチャートを参照して、制御装置で実行される燃料電池４の暖機制御の制御ルーチンについて説明する。
先ず、本制御がスタートされるとＳ２１に移行し、Ｓ２１では温度センサ４６にて検出される燃料電池４の本体温度Ｔが所定温度Ｔｓ以下となるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＴ≦Ｔｓが成立すると判定された場合にはＳ２２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＴ≦Ｔｓが成立しないと判定された場合には再びＳ２１に戻る。
【００３２】
Ｓ２２では、電磁弁５０を開弁、電磁弁５２を閉弁してバイパス路４８を連通させることにより、膨張機２４をバイパスして循環路２１に冷媒を循環させる。更に、空気供給経路４４に設けられる図示しない空気供給手段を駆動することにより、空気供給経路４４を介してサブクーラ３０、コンデンサ２６を流れる冷媒との熱交換により段階的に予熱された外気を燃料電池４に供給し、燃料電池４を加熱して本制御をリターンする（暖機手段）。尚、暖機制御を行う場合には、発電機３６をモータとして動作させることにより冷媒ポンプ３２を駆動させ、循環路２１に冷媒を循環させる。
【００３３】
このような燃料電池４の暖機制御を実行することにより、車両の始動時などで燃料電池４の本体温度Ｔが低下してその暖機が要求されているときには、冷却回路１８及び蒸発器２２を介してスタックにおける発電に伴う熱をサブクーラ３０及びコンデンサ２６を介して空気供給経路４４を流れる空気の加熱、ひいては燃料電池４本体の暖機に利用することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、膨張機２４、発電機３６、ポンプ３２、空気圧縮機１０を互いに連結された同一軸３８により駆動することにより、燃料電池４の廃熱を利用して燃料電池４へ燃料としての外気を供給する空気圧縮機１０を駆動することができ、また、空気圧縮機１０を電力のみにより駆動する場合に比して、空気圧縮機１０の駆動に係る電力から動力へのエネルギー変換ロスを低減することができるため、燃料電池４にて発電される正味発電量を増大することができ、燃料電池システム２の発電効率を向上することができる。
【００３５】
しかも、膨張機２４、発電機３６、ポンプ３２、空気圧縮機１０を同一軸３８とすることにより、燃料電池システム２の小型化を実現することができる。
また、上記空気圧縮機制御を実行することにより、燃料電池４の廃熱量Ｑｗが大きいときにはランキンサイクル２０を稼働させ、空気圧縮機１０を膨張機２４の動力Ｐにより駆動することにより、空気圧縮機１０の消費電力をゼロとして燃料電池４にて発電される正味発電量を効果的に増大することができるため、燃料電池システム２の発電効率を更に向上することができる。
【００３６】
一方、燃料電池４の廃熱量Ｑｗが小さい、例えば燃料電池４の始動時などであっても、電力供給経路４２から供給される電力Ｅｓにより空気圧縮機１０を確実に駆動することができるため、燃料電池システム２の信頼性を確保しつつその発電効率を向上することができる。
更に、膨張機２４にて発生する動力Ｐが大きく余剰動力Ｐｒが存在するときには発電機３６にて発電された電力Ｅｒとして回収して蓄電することができるため、燃料電池システム２の発電効率を更に向上することができる。
【００３７】
加えて、上記暖機制御を実行することにより、燃料電池４の暖機を早めることができ、ひいては燃料電池４にて発電される正味発電量を更に増大することができるため、燃料電池システム２の発電効率をより一層向上することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、燃料電池４の暖機制御を実行することにより、空気供給経路４４は、順にサブクーラ３０、コンデンサ２６を流れる冷媒との熱交換により段階的に予熱された外気を燃料電池４に供給しているが、少なくともサブクーラ３０及びコンデンサ２６の何れか一方を流れる冷媒との熱交換により予熱された外気を燃料電池４に供給するだけでも、上記と同様に燃料電池４の暖機を早めることができ、ひいては燃料電池４にて発電される正味発電量を増大することができるとの効果を奏する。
【００３９】
また、上記実施形態では、上記暖機制御において温度センサ４６にて燃料電池４の暖機要求を検出しているが、これに限らず、例えば冷却回路１８を循環する冷却液の温度や燃料電池４の排気温度を検出することにより燃料電池４の暖機要求を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを概略的に示した模式図である。
【図２】図１の空気圧縮機を燃料電池の廃熱量に応じて制御する空気圧縮機制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図３】図１の燃料電池本体をその本体温度に応じて加熱する暖機制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
２  燃料電池システム
４  燃料電池
８  空気供給経路（吸気手段）
１０  空気圧縮機
１２  電力回収経路（蓄電手段）
１４  バッテリー（蓄電手段）
２０  ランキンサイクル
２１  循環路
２２  蒸発器
２４  膨張機
２６  コンデンサ
３２  冷媒ポンプ（ポンプ）
３６  発電機
３８  同一軸
４０  電力回収経路（蓄電手段）
４２  電力供給経路（補助駆動手段）
４６  温度センサ（暖機要求検出手段）
４８  バイパス路（バイパス手段）
【図１】
2009283178.tif 000003
【図２】
2009283178.tif 000004
【図３】
2009283178.tif 000005