燃料電池システム及びその制御方法
【課題】燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システムにおいて、冷媒の温度が過剰に上昇してオーバーヒート状態に陥ることを抑制する。
【解決手段】燃料電池２と、冷媒を流通させる冷媒流路４１を有し燃料電池２に冷媒を循環させることにより燃料電池２を冷却する冷却装置５と、を備える燃料電池システム１であって、冷却装置５内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路４１へとガスを供給することにより、冷媒流路４１内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置（ガス供給系６及び制御部７）を備える。
【解決手段】燃料電池２と、冷媒を流通させる冷媒流路４１を有し燃料電池２に冷媒を循環させることにより燃料電池２を冷却する冷却装置５と、を備える燃料電池システム１であって、冷却装置５内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路４１へとガスを供給することにより、冷媒流路４１内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置（ガス供給系６及び制御部７）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の燃料電池システムには、燃料電池の温度を調整する目的で、燃料電池に冷却水等の冷媒を循環させる冷却水循環系（冷却装置）が設けられている。冷却水循環系においては、冷却水を燃料電池とラジエータとの間で循環させ、燃料電池で加熱された冷却水をラジエータで外気との熱交換により冷却している。
【０００３】
ところで、燃料電池での発熱量が過剰の場合には、冷却水の温度が沸点以上に上昇し、いわゆるオーバーヒート状態に陥ることがある。このため、従来は、オーバーヒート状態の直前にモータ等の機器の出力を制限することにより、発電量を抑制していた。
【０００４】
一方、各種の冷却水循環系が設けられたシステム（例えばエンジンシステム）においては、オーバーヒート状態を回避するための技術が種々提案されている。例えば、ＬＬＣの濃度に応じて冷却水の沸点が変化する原理を利用して、冷却水の成分濃度を測定することにより沸点温度を精度良く求め、この沸点温度を用いてオーバーヒート状態警報を発生させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−７１２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたようにＬＬＣ等を混合して冷却水の沸点を予め上昇させた場合においても、冷却水の温度が過剰に上昇してその上昇後の沸点を超えた場合には、依然としてオーバーヒート状態に陥る可能性がある。また、従来のようにオーバーヒート状態の直前に出力制限を行うと、燃料電池システムの発電量が抑制されるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システムにおいて、冷媒の温度が過剰に上昇してオーバーヒート状態に陥ることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し燃料電池に冷媒を循環させることにより燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムであって、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路へとガスを供給することにより、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置を備えるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度（例えば、冷媒の沸点未満かつ沸点近傍の温度）を超える場合に、冷却装置の冷媒流路へとガスを供給して、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却装置内を循環する冷媒の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷媒の沸点を上昇させて冷媒の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。ここで、冷媒流路内の「通常圧力」とは、燃料電池システムの通常運転時における冷媒流路内の圧力を意味し、燃料電池の規模や仕様等に応じて適宜設定することができる。
【０００９】
前記燃料電池システムにおいて、冷媒流路内の通常圧力よりも高い圧力でガスを貯留する貯留部と、貯留部と冷媒流路との間を連通接続するガス流路と、ガス流路に設けられた開閉弁と、開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を有するガス供給装置を採用することができる。
【００１０】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、ガス供給装置の貯留部と冷却装置の冷媒流路との間を連通接続するガス流路に設けた開閉弁を開放するように制御部が開閉弁を制御することにより、貯留部から冷媒流路へとガスを容易に自動的に供給することが可能となる。また、ガスを加圧状態で貯留部に貯留した際に、ガスの温度を例えば周囲の温度により低下させることができ、かつ、貯留部から冷却装置へのガス供給時にガスの圧力が低下するため、ガスの温度を一層低下させることができる。この結果、オーバーヒート状態に陥ることをより効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、前記燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されるガスをガス供給装置の貯留部に移送するガス移送流路を備えることが好ましい。
【００１２】
かかる構成を採用すると、燃料電池から排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）をガス供給装置の貯留部に貯留して、オーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る制御方法は、燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し燃料電池に冷媒を循環させることにより燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路へとガスを供給することにより、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くする圧力制御工程を備えるものである。
【００１４】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷却装置の冷媒流路へとガスを供給して、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却装置内を循環する冷媒の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷媒の沸点を上昇させて冷媒の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。
【００１５】
前記制御方法において、燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程と、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、ガス貯留工程で貯留したガスを冷媒流路へと供給するガス供給工程と、を有する圧力制御工程を採用することが好ましい。
【００１６】
かかる構成を採用すると、燃料電池から排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）をオーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システムにおいて、冷媒の温度が過剰に上昇してオーバーヒート状態に陥ることを効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
【００１９】
まず、図１を用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の構成について説明する。燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷却水を供給して燃料電池２を冷却する冷却水循環系５と、冷却水循環系５にガスを供給するガス供給系６と、システム全体を統合制御する制御部７と、と、を備えている。
【００２０】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単電池を積層したスタック構造を備えている。燃料電池２の単電池は、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極（カソード）を有し、他方の面に燃料極（アノード）を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。燃料極側のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、空気極側のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる空気供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排気流路１２と、を有している。空気供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排気流路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。コンプレッサ１４は、図示されていないモータの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。
【００２２】
燃料ガス配管系４は、水素供給源２１と、水素供給源２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる水素供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を水素供給流路２２の合流点Ａ１に戻すための循環流路２３と、循環流路２３内の水素オフガスを水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、循環流路２３に分岐接続された排気排水流路２５と、を有している。
【００２３】
水素供給源２１は、例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。遮断弁２６を開くと、水素供給源２１から水素供給流路２２に水素ガスが流出する。水素ガスは、レギュレータ２７や開閉弁２８により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２に供給される。なお、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、から水素供給源２１を構成してもよい。また、水素吸蔵合金を有するタンクを水素供給源２１として採用することもできる。
【００２４】
水素供給流路２２は、水素供給源２１からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁２６と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ２７と、下流側（燃料電池２側）に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する電磁式の開閉弁２８と、を備えている。
【００２５】
循環流路２３は、燃料電池２から気液分離器２９を介して水素ポンプ２４に接続され、さらに、水素ポンプ２４から水素供給流路２２の合流点Ａ１まで接続されている。水素ポンプ２４は、図示されていないモータの駆動により、循環流路２３内の水素ガスを燃料電池２に循環供給する。循環流路２３の気液分離器２９には、排気排水弁３０が設けられ、排気排水弁３０には排気排水流路２５が接続されている。排気排水弁３０は、制御部７からの指令によって作動することにより、気液分離器２９で回収した水分と、循環流路２３内の窒素を含む水素オフガスと、を排出（パージ）する。
【００２６】
排気排水流路２５には、循環流路２３から排出された水素オフガスをシステム外の大気中に排気するための外部排出流路３１と、水素オフガスをガス供給系６に供給するためのガス移送流路３２と、が接続されている。外部排出流路３１は、電磁式のガス排出用開閉弁３３を備えており、排気排水流路２５を介して排出される水素オフガスを、図示していない希釈器で酸化オフガス（空気）と合流させて希釈し、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排出する。ガス移送流路３２は、電磁式のガス移送用開閉弁３４及び逆止弁３５を備え、ガス供給系６に接続されている。ガス排出用開閉弁３３及びガス移送用開閉弁３４は、制御部７からの指令によって作動するようになっている。
【００２７】
冷却水循環系５は、本発明における冷却装置の一実施形態であり、燃料電池２内の冷却流路に連通する冷媒流路としての冷却水流路４１と、冷却水流路４１に設けられた冷却水ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷却水を冷却するラジエータ４３と、燃料電池２から排出される冷却水の温度を検出する温度センサ４４と、冷却水流路４１内の圧力を検出する圧力センサ４５と、を有している。冷却水ポンプ４２は、図示していないモータの駆動により、冷却水流路４１内の冷却水を燃料電池２に供給して循環させる。温度センサ４４や圧力センサ４５で検出された冷却水の温度や圧力に係る情報は、制御部７に伝送され、後述するオーバーヒート抑制制御に用いられることとなる。なお、冷却水流路４１には、寒冷時に冷却水を加温するための装備を設けてもよい。
【００２８】
冷却水循環系５には、比較的高圧のガスを供給可能なガス供給系６が接続されている。ガス供給系６は、ガスが貯留される貯留部としてのガスタンク４０と、ガスタンク４０からラジエータ４３にガスを供給するためのガス供給流路４６と、を備えている。ガス供給流路４６は、電磁式のガス供給用開閉弁４７及び逆止弁４８を備え、ガスタンク４０とラジエータ４３とを連通接続する。ガス供給用開閉弁４７は、制御部７からの指令によって作動するようになっている。ガス供給系６及び制御部７により、本発明におけるガス供給装置の一実施形態が構成される。
【００２９】
ガスタンク４０には、ガス移送流路３２が接続されており、気液分離器２９から排出された水素オフガスが供給され、貯留される。また、ガスタンク４０には、圧力センサ４９が設けられている。圧力センサ４９で検出された圧力に係る情報は、制御部７に伝送され、後述するオーバーヒート抑制制御に用いられることとなる。ガスタンク４０内のガスは、冷却水循環系５の冷却水流路４１及びラジエータ４３の内部の圧力より高い圧力で貯留されると同時に、貯留中にガスタンク４０周囲の温度まで降温される。
【００３０】
制御部７は、車両に設けられた各種負荷装置の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータのほかに、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ１４、水素ポンプ２４、冷却水ポンプ４２の各モータや各種弁等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。
【００３１】
制御部７は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで所望の演算を実行することにより、種々の処理や制御を行う。
【００３２】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のガスタンク４０に水素オフガスを貯留する際の制御について説明する。
【００３３】
燃料電池２の通常運転時における燃料ガス配管系４では、気液分離器２９の排気排水弁３０が閉じた状態で、水素オフガスが循環されている。制御部７には、例えば、各種センサからの圧力・温度・発電量等の情報、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報が入力されている。冷却水循環系５では、冷却水温度が所定温度以上の場合、制御部７の指令により冷却水ポンプ４２及びラジエータ４３が稼働するようになっており、燃料電池２で生じた熱がラジエータ４３で放熱されている。このような通常運転時に、制御部７は、ガス移送用開閉弁３４を開放して、水素オフガスをガスタンク４０に充填する。
【００３４】
制御部７は、例えば、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報を予め設定した閾値と比較することにより、パージ（循環流路２３からの水素オフガスの排出）が必要であるか否か（パージ要求の有無）を判定する（パージ判定工程：Ｓ１）。そして、制御部７は、パージ判定工程Ｓ１においてパージ要求有と判定した場合に、発電量に基づく水素消費量や水素供給流路２２に供給される水素ガスの流量・圧力等に基づいて、水素オフガスの目標パージ量を算出する（目標パージ量算出工程：Ｓ２）。その後、制御部７は、排気排水弁３０を開放して、パージを行う（パージ工程：Ｓ３）。
【００３５】
また、制御部７は、圧力センサ４９からのガスタンク４０内の圧力情報に基づいて、ガスタンク４０内に貯留されているガスの圧力を判定し（貯留ガス圧判定工程：Ｓ４）、ガスの圧力が所定の閾値未満であると判定した場合には、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を開くとともに、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を閉じる（ガス移送工程：Ｓ５）。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及びガス移送流路３２を経由してガスタンク４０に供給される。この際、気液分離器２９内の水をトラップや異なる流路等の分離手段を用いてガスから分離することもできる。また、気液分離器２９内の水を水素オフガスとともにガスタンク４０に導入してもよい。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５は、本発明におけるガス貯留工程の一実施形態に相当するものである。
【００３６】
パージ工程Ｓ３を経て排気排水弁３０を開放した後、制御部７は、排気排水弁３０の開放時間や水素供給流路２２内の水素ガスの圧力変化等に基づいて、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定する（パージ終了判定工程：Ｓ６）。そして、制御部７は、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３０を閉じるとともに、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を閉じて、パージ及びガスタンク４０への水素オフガスの充填を終了する（パージ終了工程：Ｓ７）。
【００３７】
一方、制御部７は、貯留ガス圧判定工程Ｓ４において、ガスの圧力が所定の閾値以上であると判定した場合には、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を開くとともに、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を閉じる（ガス排出工程：Ｓ８）。パージ工程Ｓ３及びガス排出工程Ｓ８により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及び外部排出流路３１を経由してシステムの外部に排出される。制御部７は、ガス排出工程Ｓ８を経た後、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定し（パージ終了判定工程：Ｓ９）、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３０を閉じるとともに、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を閉じて、パージを終了する（パージ終了工程：Ｓ１０）。
【００３８】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のオーバーヒート状態を回避するための制御（オーバーヒート抑制制御）について説明する。
【００３９】
制御部７は、燃料電池２の通常運転中、冷却水循環系５の冷却水の温度を所定範囲に維持するように水素ポンプ４２等を制御している。燃料電池の稼働中、燃料電池２の発電量が大きい場合や、ラジエータ４３における冷却能力が低下した場合など、燃料電池２の発熱量に対してラジエータ４３の放熱量が過剰に不足すると、冷却水温度が上昇する。そこで、制御部７は、冷却水循環系５内の冷却水が沸騰するオーバーヒート状態を回避するための制御を行う。
【００４０】
まず、制御部７は、燃料電池システムがオーバーヒート状態に陥る直前の状態（オーバーヒート予測状態）に到達したか否かを判定するための判定基準を設定する（判定基準設定工程：Ｓ１１）。本実施形態においては、温度センサ４４及び圧力センサ４５により冷却水の温度や圧力に係る情報が検出されるため、圧力と沸点との相関関係に基づいて、各圧力に対応する冷却水の沸点を算出し、この算出した沸点未満であって沸点近傍の所定温度を前記判定基準としている。
【００４１】
判定基準設定工程Ｓ１１に次いで、制御部７は、温度センサ４４を用いて冷却水の温度を検出し（冷却水温度検出工程：Ｓ１２）、検出した温度が所定温度（判定基準）を超えたか否かを判定する（冷却水判定工程：Ｓ１３）。そして、制御部７は、冷却水の温度が所定温度を超えたものと判定した場合に、ガス供給流路４６のガス供給用電磁弁４７を開放することにより、ガスタンク４０からガス供給流路４６を経由させて、水素オフガスをラジエータ４３内（冷却水流路４１内）に供給する(ガス供給工程：Ｓ１４)。
【００４２】
ガス供給工程Ｓ１４により、冷却水循環系５の冷却水流路４１内の圧力が増加して、冷却水の沸点が上昇するため、冷却水の温度が同じであっても、沸点との温度差が大きくなり、オーバーヒート状態が回避される。オーバーヒート状態を回避した後、冷却水の温度がさらに上昇しなければ、そのまま燃料電池システム１の運転を続行してもよく、また、冷却水の温度が更に上昇するような場合であっても、オーバーヒート状態に達するまでの期間が延長されているので、その間に燃料電池システム１の運転状態を適切に制御することが可能である。ラジエータ４３に圧力調整弁が設けられている場合には、ガス供給時に圧力調整弁の作動圧を高く設定することもできる。また、オーバーヒート状態を回避して定常状態に復帰した後に、ラジエータ４３に供給された水素オフガスを圧力調整弁から外部に放出すればよい。
【００４３】
なお、前記したガス貯留工程（パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５）と、ガス供給工程Ｓ１４と、によって、本発明における圧力制御工程の一実施形態が構成される。
【００４４】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が所定温度を超える場合に、冷却水流路４１へと水素オフガスを供給して、冷却水流路４１内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷却水の沸点を上昇させて冷却水の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。
【００４５】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が所定温度を超える場合に、ガスタンク４０と冷却水流路４１との間を連通接続するガス供給流路４６に設けたガス供給用開閉弁４７を開放することにより、ガスタンク４０から冷却水流路４１へと水素オフガスを容易に自動的に供給することが可能となる。また、ガスを加圧状態でガスタンク４０に貯留した際に、水素オフガスの温度を例えば周囲の温度により低下させることができ、かつ、ガスタンク４０から冷却水循環系５へのガス供給時にガスの圧力が低下するため、ガスの温度を一層低下させることができる。この結果、オーバーヒート状態に陥ることをより効果的に抑制することが可能となる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、燃料電池２から排出される水素オフガスをガス供給系６のガスタンク４０に移送するガス移送流路３２を備えているので、水素オフガスをガスタンク４０に貯留して、オーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【００４７】
なお、以上の実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムのガスタンクに水素オフガスを貯留する際の制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した燃料電池システムのオーバーヒート状態を回避するための制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、４…燃料ガス配管系、５…冷却水循環系（冷却装置）、６…ガス供給系（ガス供給装置）、７…制御部（ガス供給装置）、３２…ガス移送流路、４０…ガスタンク（貯留部）、４１…冷却水流路（冷媒流路）、４６…ガス供給流路、４７…ガス供給用開閉弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の燃料電池システムには、燃料電池の温度を調整する目的で、燃料電池に冷却水等の冷媒を循環させる冷却水循環系（冷却装置）が設けられている。冷却水循環系においては、冷却水を燃料電池とラジエータとの間で循環させ、燃料電池で加熱された冷却水をラジエータで外気との熱交換により冷却している。
【０００３】
ところで、燃料電池での発熱量が過剰の場合には、冷却水の温度が沸点以上に上昇し、いわゆるオーバーヒート状態に陥ることがある。このため、従来は、オーバーヒート状態の直前にモータ等の機器の出力を制限することにより、発電量を抑制していた。
【０００４】
一方、各種の冷却水循環系が設けられたシステム（例えばエンジンシステム）においては、オーバーヒート状態を回避するための技術が種々提案されている。例えば、ＬＬＣの濃度に応じて冷却水の沸点が変化する原理を利用して、冷却水の成分濃度を測定することにより沸点温度を精度良く求め、この沸点温度を用いてオーバーヒート状態警報を発生させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−７１２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたようにＬＬＣ等を混合して冷却水の沸点を予め上昇させた場合においても、冷却水の温度が過剰に上昇してその上昇後の沸点を超えた場合には、依然としてオーバーヒート状態に陥る可能性がある。また、従来のようにオーバーヒート状態の直前に出力制限を行うと、燃料電池システムの発電量が抑制されるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システムにおいて、冷媒の温度が過剰に上昇してオーバーヒート状態に陥ることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し燃料電池に冷媒を循環させることにより燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムであって、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路へとガスを供給することにより、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置を備えるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度（例えば、冷媒の沸点未満かつ沸点近傍の温度）を超える場合に、冷却装置の冷媒流路へとガスを供給して、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却装置内を循環する冷媒の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷媒の沸点を上昇させて冷媒の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。ここで、冷媒流路内の「通常圧力」とは、燃料電池システムの通常運転時における冷媒流路内の圧力を意味し、燃料電池の規模や仕様等に応じて適宜設定することができる。
【０００９】
前記燃料電池システムにおいて、冷媒流路内の通常圧力よりも高い圧力でガスを貯留する貯留部と、貯留部と冷媒流路との間を連通接続するガス流路と、ガス流路に設けられた開閉弁と、開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を有するガス供給装置を採用することができる。
【００１０】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、ガス供給装置の貯留部と冷却装置の冷媒流路との間を連通接続するガス流路に設けた開閉弁を開放するように制御部が開閉弁を制御することにより、貯留部から冷媒流路へとガスを容易に自動的に供給することが可能となる。また、ガスを加圧状態で貯留部に貯留した際に、ガスの温度を例えば周囲の温度により低下させることができ、かつ、貯留部から冷却装置へのガス供給時にガスの圧力が低下するため、ガスの温度を一層低下させることができる。この結果、オーバーヒート状態に陥ることをより効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、前記燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されるガスをガス供給装置の貯留部に移送するガス移送流路を備えることが好ましい。
【００１２】
かかる構成を採用すると、燃料電池から排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）をガス供給装置の貯留部に貯留して、オーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る制御方法は、燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し燃料電池に冷媒を循環させることにより燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷媒流路へとガスを供給することにより、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くする圧力制御工程を備えるものである。
【００１４】
かかる構成を採用すると、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、冷却装置の冷媒流路へとガスを供給して、冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却装置内を循環する冷媒の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷媒の沸点を上昇させて冷媒の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。
【００１５】
前記制御方法において、燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程と、冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、ガス貯留工程で貯留したガスを冷媒流路へと供給するガス供給工程と、を有する圧力制御工程を採用することが好ましい。
【００１６】
かかる構成を採用すると、燃料電池から排出されるガス（例えば窒素を含む燃料オフガス）をオーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池を冷却する冷却装置を備えた燃料電池システムにおいて、冷媒の温度が過剰に上昇してオーバーヒート状態に陥ることを効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
【００１９】
まず、図１を用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の構成について説明する。燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷却水を供給して燃料電池２を冷却する冷却水循環系５と、冷却水循環系５にガスを供給するガス供給系６と、システム全体を統合制御する制御部７と、と、を備えている。
【００２０】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単電池を積層したスタック構造を備えている。燃料電池２の単電池は、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極（カソード）を有し、他方の面に燃料極（アノード）を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。燃料極側のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、空気極側のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる空気供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排気流路１２と、を有している。空気供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排気流路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。コンプレッサ１４は、図示されていないモータの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。
【００２２】
燃料ガス配管系４は、水素供給源２１と、水素供給源２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる水素供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を水素供給流路２２の合流点Ａ１に戻すための循環流路２３と、循環流路２３内の水素オフガスを水素供給流路２２に圧送する水素ポンプ２４と、循環流路２３に分岐接続された排気排水流路２５と、を有している。
【００２３】
水素供給源２１は、例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。遮断弁２６を開くと、水素供給源２１から水素供給流路２２に水素ガスが流出する。水素ガスは、レギュレータ２７や開閉弁２８により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２に供給される。なお、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、から水素供給源２１を構成してもよい。また、水素吸蔵合金を有するタンクを水素供給源２１として採用することもできる。
【００２４】
水素供給流路２２は、水素供給源２１からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁２６と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ２７と、下流側（燃料電池２側）に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する電磁式の開閉弁２８と、を備えている。
【００２５】
循環流路２３は、燃料電池２から気液分離器２９を介して水素ポンプ２４に接続され、さらに、水素ポンプ２４から水素供給流路２２の合流点Ａ１まで接続されている。水素ポンプ２４は、図示されていないモータの駆動により、循環流路２３内の水素ガスを燃料電池２に循環供給する。循環流路２３の気液分離器２９には、排気排水弁３０が設けられ、排気排水弁３０には排気排水流路２５が接続されている。排気排水弁３０は、制御部７からの指令によって作動することにより、気液分離器２９で回収した水分と、循環流路２３内の窒素を含む水素オフガスと、を排出（パージ）する。
【００２６】
排気排水流路２５には、循環流路２３から排出された水素オフガスをシステム外の大気中に排気するための外部排出流路３１と、水素オフガスをガス供給系６に供給するためのガス移送流路３２と、が接続されている。外部排出流路３１は、電磁式のガス排出用開閉弁３３を備えており、排気排水流路２５を介して排出される水素オフガスを、図示していない希釈器で酸化オフガス（空気）と合流させて希釈し、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排出する。ガス移送流路３２は、電磁式のガス移送用開閉弁３４及び逆止弁３５を備え、ガス供給系６に接続されている。ガス排出用開閉弁３３及びガス移送用開閉弁３４は、制御部７からの指令によって作動するようになっている。
【００２７】
冷却水循環系５は、本発明における冷却装置の一実施形態であり、燃料電池２内の冷却流路に連通する冷媒流路としての冷却水流路４１と、冷却水流路４１に設けられた冷却水ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷却水を冷却するラジエータ４３と、燃料電池２から排出される冷却水の温度を検出する温度センサ４４と、冷却水流路４１内の圧力を検出する圧力センサ４５と、を有している。冷却水ポンプ４２は、図示していないモータの駆動により、冷却水流路４１内の冷却水を燃料電池２に供給して循環させる。温度センサ４４や圧力センサ４５で検出された冷却水の温度や圧力に係る情報は、制御部７に伝送され、後述するオーバーヒート抑制制御に用いられることとなる。なお、冷却水流路４１には、寒冷時に冷却水を加温するための装備を設けてもよい。
【００２８】
冷却水循環系５には、比較的高圧のガスを供給可能なガス供給系６が接続されている。ガス供給系６は、ガスが貯留される貯留部としてのガスタンク４０と、ガスタンク４０からラジエータ４３にガスを供給するためのガス供給流路４６と、を備えている。ガス供給流路４６は、電磁式のガス供給用開閉弁４７及び逆止弁４８を備え、ガスタンク４０とラジエータ４３とを連通接続する。ガス供給用開閉弁４７は、制御部７からの指令によって作動するようになっている。ガス供給系６及び制御部７により、本発明におけるガス供給装置の一実施形態が構成される。
【００２９】
ガスタンク４０には、ガス移送流路３２が接続されており、気液分離器２９から排出された水素オフガスが供給され、貯留される。また、ガスタンク４０には、圧力センサ４９が設けられている。圧力センサ４９で検出された圧力に係る情報は、制御部７に伝送され、後述するオーバーヒート抑制制御に用いられることとなる。ガスタンク４０内のガスは、冷却水循環系５の冷却水流路４１及びラジエータ４３の内部の圧力より高い圧力で貯留されると同時に、貯留中にガスタンク４０周囲の温度まで降温される。
【００３０】
制御部７は、車両に設けられた各種負荷装置の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータのほかに、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ１４、水素ポンプ２４、冷却水ポンプ４２の各モータや各種弁等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。
【００３１】
制御部７は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで所望の演算を実行することにより、種々の処理や制御を行う。
【００３２】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のガスタンク４０に水素オフガスを貯留する際の制御について説明する。
【００３３】
燃料電池２の通常運転時における燃料ガス配管系４では、気液分離器２９の排気排水弁３０が閉じた状態で、水素オフガスが循環されている。制御部７には、例えば、各種センサからの圧力・温度・発電量等の情報、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報が入力されている。冷却水循環系５では、冷却水温度が所定温度以上の場合、制御部７の指令により冷却水ポンプ４２及びラジエータ４３が稼働するようになっており、燃料電池２で生じた熱がラジエータ４３で放熱されている。このような通常運転時に、制御部７は、ガス移送用開閉弁３４を開放して、水素オフガスをガスタンク４０に充填する。
【００３４】
制御部７は、例えば、気液分離器２９内の水量、循環流路２３内の水分、窒素ガス濃度、水素濃度等の情報を予め設定した閾値と比較することにより、パージ（循環流路２３からの水素オフガスの排出）が必要であるか否か（パージ要求の有無）を判定する（パージ判定工程：Ｓ１）。そして、制御部７は、パージ判定工程Ｓ１においてパージ要求有と判定した場合に、発電量に基づく水素消費量や水素供給流路２２に供給される水素ガスの流量・圧力等に基づいて、水素オフガスの目標パージ量を算出する（目標パージ量算出工程：Ｓ２）。その後、制御部７は、排気排水弁３０を開放して、パージを行う（パージ工程：Ｓ３）。
【００３５】
また、制御部７は、圧力センサ４９からのガスタンク４０内の圧力情報に基づいて、ガスタンク４０内に貯留されているガスの圧力を判定し（貯留ガス圧判定工程：Ｓ４）、ガスの圧力が所定の閾値未満であると判定した場合には、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を開くとともに、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を閉じる（ガス移送工程：Ｓ５）。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及びガス移送流路３２を経由してガスタンク４０に供給される。この際、気液分離器２９内の水をトラップや異なる流路等の分離手段を用いてガスから分離することもできる。また、気液分離器２９内の水を水素オフガスとともにガスタンク４０に導入してもよい。パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５は、本発明におけるガス貯留工程の一実施形態に相当するものである。
【００３６】
パージ工程Ｓ３を経て排気排水弁３０を開放した後、制御部７は、排気排水弁３０の開放時間や水素供給流路２２内の水素ガスの圧力変化等に基づいて、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定する（パージ終了判定工程：Ｓ６）。そして、制御部７は、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３０を閉じるとともに、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を閉じて、パージ及びガスタンク４０への水素オフガスの充填を終了する（パージ終了工程：Ｓ７）。
【００３７】
一方、制御部７は、貯留ガス圧判定工程Ｓ４において、ガスの圧力が所定の閾値以上であると判定した場合には、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を開くとともに、ガス移送流路３２のガス移送用開閉弁３４を閉じる（ガス排出工程：Ｓ８）。パージ工程Ｓ３及びガス排出工程Ｓ８により、循環流路２３の水素オフガスは排気排水流路２５及び外部排出流路３１を経由してシステムの外部に排出される。制御部７は、ガス排出工程Ｓ８を経た後、パージ量が目標パージ量に到達したか否かを判定し（パージ終了判定工程：Ｓ９）、パージ量が目標パージ量に到達したものと判定した場合に、排気排水弁３０を閉じるとともに、外部排出流路３１のガス排出用開閉弁３３を閉じて、パージを終了する（パージ終了工程：Ｓ１０）。
【００３８】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のオーバーヒート状態を回避するための制御（オーバーヒート抑制制御）について説明する。
【００３９】
制御部７は、燃料電池２の通常運転中、冷却水循環系５の冷却水の温度を所定範囲に維持するように水素ポンプ４２等を制御している。燃料電池の稼働中、燃料電池２の発電量が大きい場合や、ラジエータ４３における冷却能力が低下した場合など、燃料電池２の発熱量に対してラジエータ４３の放熱量が過剰に不足すると、冷却水温度が上昇する。そこで、制御部７は、冷却水循環系５内の冷却水が沸騰するオーバーヒート状態を回避するための制御を行う。
【００４０】
まず、制御部７は、燃料電池システムがオーバーヒート状態に陥る直前の状態（オーバーヒート予測状態）に到達したか否かを判定するための判定基準を設定する（判定基準設定工程：Ｓ１１）。本実施形態においては、温度センサ４４及び圧力センサ４５により冷却水の温度や圧力に係る情報が検出されるため、圧力と沸点との相関関係に基づいて、各圧力に対応する冷却水の沸点を算出し、この算出した沸点未満であって沸点近傍の所定温度を前記判定基準としている。
【００４１】
判定基準設定工程Ｓ１１に次いで、制御部７は、温度センサ４４を用いて冷却水の温度を検出し（冷却水温度検出工程：Ｓ１２）、検出した温度が所定温度（判定基準）を超えたか否かを判定する（冷却水判定工程：Ｓ１３）。そして、制御部７は、冷却水の温度が所定温度を超えたものと判定した場合に、ガス供給流路４６のガス供給用電磁弁４７を開放することにより、ガスタンク４０からガス供給流路４６を経由させて、水素オフガスをラジエータ４３内（冷却水流路４１内）に供給する(ガス供給工程：Ｓ１４)。
【００４２】
ガス供給工程Ｓ１４により、冷却水循環系５の冷却水流路４１内の圧力が増加して、冷却水の沸点が上昇するため、冷却水の温度が同じであっても、沸点との温度差が大きくなり、オーバーヒート状態が回避される。オーバーヒート状態を回避した後、冷却水の温度がさらに上昇しなければ、そのまま燃料電池システム１の運転を続行してもよく、また、冷却水の温度が更に上昇するような場合であっても、オーバーヒート状態に達するまでの期間が延長されているので、その間に燃料電池システム１の運転状態を適切に制御することが可能である。ラジエータ４３に圧力調整弁が設けられている場合には、ガス供給時に圧力調整弁の作動圧を高く設定することもできる。また、オーバーヒート状態を回避して定常状態に復帰した後に、ラジエータ４３に供給された水素オフガスを圧力調整弁から外部に放出すればよい。
【００４３】
なお、前記したガス貯留工程（パージ工程Ｓ３及びガス移送工程Ｓ５）と、ガス供給工程Ｓ１４と、によって、本発明における圧力制御工程の一実施形態が構成される。
【００４４】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が所定温度を超える場合に、冷却水流路４１へと水素オフガスを供給して、冷却水流路４１内の圧力を通常圧力よりも高くすることができる。従って、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が上昇して沸騰寸前になった場合においても、冷却水の沸点を上昇させて冷却水の沸騰を抑制することができる。このため、オーバーヒート状態に陥ることを抑制することが可能となる。
【００４５】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、冷却水循環系５内を循環する冷却水の温度が所定温度を超える場合に、ガスタンク４０と冷却水流路４１との間を連通接続するガス供給流路４６に設けたガス供給用開閉弁４７を開放することにより、ガスタンク４０から冷却水流路４１へと水素オフガスを容易に自動的に供給することが可能となる。また、ガスを加圧状態でガスタンク４０に貯留した際に、水素オフガスの温度を例えば周囲の温度により低下させることができ、かつ、ガスタンク４０から冷却水循環系５へのガス供給時にガスの圧力が低下するため、ガスの温度を一層低下させることができる。この結果、オーバーヒート状態に陥ることをより効果的に抑制することが可能となる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、燃料電池２から排出される水素オフガスをガス供給系６のガスタンク４０に移送するガス移送流路３２を備えているので、水素オフガスをガスタンク４０に貯留して、オーバーヒートの抑制に有効利用することが可能となる。
【００４７】
なお、以上の実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムのガスタンクに水素オフガスを貯留する際の制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した燃料電池システムのオーバーヒート状態を回避するための制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、４…燃料ガス配管系、５…冷却水循環系（冷却装置）、６…ガス供給系（ガス供給装置）、７…制御部（ガス供給装置）、３２…ガス移送流路、４０…ガスタンク（貯留部）、４１…冷却水流路（冷媒流路）、４６…ガス供給流路、４７…ガス供給用開閉弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し前記燃料電池に冷媒を循環させることにより前記燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記冷媒流路へとガスを供給することにより、前記冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記所定温度は、前記冷却装置内を循環する冷媒の沸点未満かつ沸点近傍の温度である、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ガス供給装置は、前記冷媒流路内の通常圧力よりも高い圧力でガスを貯留する貯留部と、前記貯留部と前記冷媒流路との間を連通接続するガス流路と、前記ガス流路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を有するものである、
請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池から排出されるガスを前記ガス供給装置の前記貯留部に移送するガス移送流路を備える、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し前記燃料電池に冷媒を循環させることにより前記燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記冷媒流路へとガスを供給することにより、前記冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くする圧力制御工程を備える、
燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記圧力制御工程は、前記燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程と、前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記ガス貯留工程で貯留したガスを前記冷媒流路へと供給するガス供給工程と、を有するものである、
請求項５に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１】
燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し前記燃料電池に冷媒を循環させることにより前記燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記冷媒流路へとガスを供給することにより、前記冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くするガス供給装置を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記所定温度は、前記冷却装置内を循環する冷媒の沸点未満かつ沸点近傍の温度である、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ガス供給装置は、前記冷媒流路内の通常圧力よりも高い圧力でガスを貯留する貯留部と、前記貯留部と前記冷媒流路との間を連通接続するガス流路と、前記ガス流路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を有するものである、
請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池から排出されるガスを前記ガス供給装置の前記貯留部に移送するガス移送流路を備える、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池と、冷媒を流通させる冷媒流路を有し前記燃料電池に冷媒を循環させることにより前記燃料電池を冷却する冷却装置と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記冷媒流路へとガスを供給することにより、前記冷媒流路内の圧力を通常圧力よりも高くする圧力制御工程を備える、
燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記圧力制御工程は、前記燃料電池から排出されるガスを一時的に貯留するガス貯留工程と、前記冷却装置内を循環する冷媒の温度が所定温度を超える場合に、前記ガス貯留工程で貯留したガスを前記冷媒流路へと供給するガス供給工程と、を有するものである、
請求項５に記載の燃料電池システムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１４７１３３（Ｐ２００８−１４７１３３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６００２（Ｐ２００６−３３６００２）
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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