特開 2017-228477 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-228477(P2017-228477A)

(43)【公開日】2017年12月28日

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04701 20160101AFI20171201BHJP

   H01M 8/04186 20160101ALI20171201BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 T

   H01M8/04 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-125247(P2016-125247)

(22)【出願日】2016年6月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼口 裕哲

(72)【発明者】

【氏名】郭 振

(72)【発明者】

【氏名】大橋 正和

(72)【発明者】

【氏名】梅田 淑夫

【テーマコード（参考）】

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H127AA09

5H127AB02

5H127AC09

5H127BA03

5H127BA21

5H127BA28

5H127BA57

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB18

5H127BB37

5H127CC07

5H127DA17

5H127DB47

5H127DB82

5H127DB86

5H127DB95

5H127DC02

5H127DC09

5H127DC22

5H127DC29

5H127DC74

5H127DC81

(57)【要約】      （修正有）

【課題】収容体内のシステム機器の凍結を抑制できる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】制御装置４０は、温度検出部３４の検出結果が第１の温度閾値以下の場合に、燃料電池１２のアノードに燃料の供給を開始するように燃料ポンプ１６を制御すると共に、燃料電池のカソードに酸化剤の供給を開始するようにブロワを制御する第１の制御を行い、前記第１の制御が開始された後または同時に、ラジエータ３０に向けて送風するようにラジエータ冷却ファン３２を制御し、温度検出部の検出結果が第１の温度閾値に対して相対的に大きい第２の温度閾値以上の場合に、燃料電池のアノードへの燃料の供給を停止するように燃料ポンプを制御すると共に、燃料電池のカソードへの酸化剤の供給を停止するようにブロワを制御する第２の制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、
前記燃料電池を収容する収容体と、
前記燃料電池のアノードにメタノールを含む燃料を供給する第１の供給手段と、
前記燃料電池のカソードに酸化剤を供給する第２の供給手段と、
前記燃料電池のカソードの生成物と熱交換する熱交換手段と、
前記熱交換手段の放熱を行う放熱手段と、
前記放熱手段に面して設けられ、前記放熱手段に向けて第１の送風を行う送風手段と、
前記収容体の内部の温度を検出する温度検出手段と、
前記第１の供給手段、前記第２の供給手段、及び前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記温度検出手段の検出結果が第１の閾値以下の場合に、前記燃料電池のアノードに前記燃料の供給を開始するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードに前記酸化剤の供給を開始するように前記第２の供給手段を制御する第１の制御を行い、
前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、
前記温度検出手段の検出結果が前記第１の閾値に対して相対的に大きい第２の閾値以上の場合に、前記燃料電池のアノードへの前記燃料の供給を停止するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードへの前記酸化剤の供給を停止するように前記第２の供給手段を制御する第２の制御を行う燃料電池システム。

【請求項2】

燃料電池と、
前記燃料電池を収容する収容体と、
前記燃料電池のアノードにメタノールを含む燃料を供給する第１の供給手段と、
前記燃料電池のカソードに酸化剤を供給する第２の供給手段と、
平面視において前記燃料電池と同一直線上に配置され、前記燃料電池に向けて第１の送風を行う送風手段と、
前記収容体の内部の温度を検出する温度検出手段と、
前記第１の供給手段、前記第２の供給手段、及び前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記温度検出手段の検出結果が第１の閾値以下の場合に、前記燃料電池のアノードに前記燃料の供給を開始するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードに前記酸化剤の供給を開始するように前記第２の供給手段を制御する第１の制御を行い、
前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、
前記温度検出手段の検出結果が前記第１の閾値に対して相対的に大きい第２の閾値以上の場合に、前記燃料電池のアノードへの前記燃料の供給を停止するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードへの前記酸化剤の供給を停止するように前記第２の供給手段を制御する第２の制御を行う燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池および前記放熱手段および前記送風手段は、それぞれが平面視において同一直線上に配置される燃料電池システム。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記送風手段は、前記第１の送風と、前記第１の送風の送風方向とは逆方向に向けて送風する第２の送風とを切り替え可能となっており、
前記第１の送風の供給量は、前記第２の送風の供給量に対して相対的に小さい燃料電池システム。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記送風手段のオン・オフのデューティー比に基づいて、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、
下記（１）式を満たす燃料電池システム。
Ｔｏｎ＜Ｔｏｆｆ … （１）
但し、上記（１）式において、Ｔｏｎは、前記第１の送風において前記送風手段がオンする時間であり、Ｔｏｆｆは、前記第１の送風において前記送風手段がオフする時間である。

【請求項6】

請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池システムあって、
前記燃料が貯蔵される燃料タンクと、
前記燃料タンクと直接接触するように配置された水タンクと、を備える燃料電池システム。

【請求項7】

請求項６に記載の燃料電池システムであって、
前記温度検出手段は、前記燃料電池の温度を検出する第１の温度センサ、前記燃料タンクの温度を検出する第２の温度センサ、及び前記水タンクの温度を検出する第３の温度センサのうち少なくとも一つを含み、
前記制御手段は、
前記第１の温度センサの検出結果、前記第２の温度センサの検出結果、及び前記第３の温度センサの検出結果の少なくとも一つが前記第１の閾値以下の場合に、前記第１の制御を行い、
前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、
前記第１の温度センサの検出結果、前記第２の温度センサの検出結果、及び前記第３の温度センサの検出結果の少なくとも一つが前記第２の閾値以上の場合に、前記第２の制御を行う燃料電池システム。

【請求項8】

請求項１〜７の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果が第３の閾値未満の場合に、前記第１の送風を停止状態にするように前記送風手段を制御し、
前記第３の閾値は、前記第１の閾値に対して相対的に大きく、前記第２の閾値に対して相対的に小さい燃料電池システム。

【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関するものである。

【背景技術】

【0002】

燃料電池システムにおいて、筐体の内部空間に配置され、内部空間を加熱するシーズヒータを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００９／０３４９９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の技術では、装置筐体の内部をムラなく昇温できないため、ヒータから遠くに配置されたシステム機器が凍結するおそれがある、という問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、収容体内のシステム機器の凍結を抑制できる燃料電池システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を収容する収容体と、前記燃料電池のアノードにメタノールを含む燃料を供給する第１の供給手段と、前記燃料電池のカソードに酸化剤を供給する第２の供給手段と、前記燃料電池のカソードの生成物と熱交換する熱交換手段と、前記熱交換手段の放熱を行う放熱手段と、前記放熱手段に面して設けられ、前記放熱手段に向けて送風する第１の送風を行う送風手段と、前記収容体の内部の温度を検出する温度検出手段と、前記第１の供給手段、前記第２の供給手段、及び前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果が第１の閾値以下の場合に、前記燃料電池のアノードに前記燃料の供給を開始するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードに前記酸化剤の供給を開始するように前記第２の供給手段を制御する第１の制御を行い、前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、前記温度検出手段の検出結果が前記第１の閾値に対して相対的に大きい第２の閾値以上の場合に、前記燃料電池のアノードへの前記燃料の供給を停止するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードへの前記酸化剤の供給を停止するように前記第２の供給手段を制御する第２の制御を行う燃料電池システムである。

【0007】

［２］本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を収容する収容体と、前記燃料電池のアノードにメタノールを含む燃料を供給する第１の供給手段と、前記燃料電池のカソードに酸化剤を供給する第２の供給手段と、平面視において前記燃料電池と同一直線上に配置され、前記燃料電池に向けて第１の送風を行う送風手段と、前記収容体の内部の温度を検出する温度検出手段と、前記第１の供給手段、前記第２の供給手段、及び前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果が第１の閾値以下の場合に、前記燃料電池のアノードに前記燃料の供給を開始するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードに前記酸化剤の供給を開始するように前記第２の供給手段を制御する第１の制御を行い、前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、前記温度検出手段の検出結果が前記第１の閾値に対して相対的に大きい第２の閾値以上の場合に、前記燃料電池のアノードへの前記燃料の供給を停止するように前記第１の供給手段を制御すると共に、前記燃料電池のカソードへの前記酸化剤の供給を停止するように前記第２の供給手段を制御する第２の制御を行う燃料電池システムである。

【0008】

［３］上記発明において、前記燃料電池および前記放熱手段および前記送風手段は、それぞれが平面視において同一直線上に配置されていてもよい。

【0009】

［４］上記発明において、前記送風手段は、前記第１の送風と、前記第１の送風の送風方向とは逆方向に向けて送風する第２の送風とを切り替え可能となっており、前記第１の送風の供給量は、前記第２の送風の供給量に対して相対的に小さくてもよい。

【0010】

［５］上記発明において、前記制御手段は、前記送風手段のオン・オフのデューティー比に基づいて、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、下記（１）式を満たしてもよい。
Ｔｏｎ＜Ｔｏｆｆ … （１）
但し、上記（１）式において、Ｔｏｎは、前記第１の送風において前記送風手段がオンする時間であり、Ｔｏｆｆは、前記第１の送風において前記送風手段がオフする時間である。

【0011】

［６］上記発明において、前記燃料が貯蔵される燃料タンクと、前記燃料タンクと直接接触するように配置された水タンクと、を備えてもよい。

【0012】

［７］上記発明において、前記温度検出手段は、前記燃料電池の温度を検出する第１の温度センサ、前記燃料タンクの温度を検出する第２の温度センサ、及び前記水タンクの温度を検出する第３の温度センサのうち少なくとも一つを含み、前記制御手段は、前記第１の温度センサの検出結果、前記第２の温度センサの検出結果、及び前記第３の温度センサの検出結果の少なくとも一つが前記第１の閾値以下の場合に、前記第１の制御を行い、前記第１の制御が開始された後または同時に、前記第１の送風を行うように前記送風手段を制御し、前記第１の温度センサの検出結果、前記第２の温度センサの検出結果、及び前記第３の温度センサの検出結果の少なくとも一つが前記第２の閾値以上の場合に、前記第２の制御を行ってもよい。

【0013】

［８］上記発明において、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果が第３の閾値未満の場合に、前記第１の送風を停止状態にするように前記送風手段を制御し、前記第３の閾値は、前記第１の閾値に対して相対的に大きく、前記第２の閾値に対して相対的に小さくてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、収容体の内部をムラなく昇温できるので、収容体内のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の一実施の形態に係る温度検出部と制御装置を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の一実施の形態に係る制御装置の装置筐体内の昇温処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、図３の装置筐体内の昇温処理のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１０の概略構成を示す図である。この図に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、燃料タンク１４と、燃料ポンプ１６と、ブロワ１８と、凝縮器２０と、水タンク２２と、水ポンプ２３と、外部燃料タンク２４と、外部燃料ポンプ２６と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２と、温度検出部３４と、制御装置４０とを備えている。この燃料電池システム１０において、燃料電池１２と、燃料タンク１４と、燃料ポンプ１６と、ブロワ１８と、凝縮器２０と、水タンク２２と、水ポンプ２３と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２と、温度検出部３４と、制御装置４０とは装置筐体１１に収容され、外部燃料タンク２４と、外部燃料ポンプ２６とは装置筐体１１の外部に設置されている。以下の説明において、図１で示した燃料電池システム１０が備える各構成をシステム機器とも称する。図１において、配管（流路）は実線で表示し、信号線は破線で表示した。

【0018】

燃料電池１２は、ダイレクトメタノール型の燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）である発電セル１２１が積層された発電装置であり、家庭・産業用の電源等として用いられる。この燃料電池１２は、積層された複数の発電セル１２１と、複数の発電セル１２１をその積層方向に挟む一対の集電体１２２と、発電セル１２１および一対の集電体１２２を発電セル１２１の積層方向に挟む一対のエンドプレート１２３とを備えている。

【0019】

燃料電池１２は、燃料供給口１２Ａと、空気供給口１２Ｂと、燃料排出口１２Ｃと、空気排出口１２Ｄとを備えている。燃料供給口１２Ａは、燃料ポンプ１６を介して燃料タンク１４に連通されている。また、空気供給口１２Ｂは、ブロワ１８を介してシステム外部に連通されている。また、燃料排出口１２Ｃは、燃料タンク１４に連通されている。さらに、空気排出口１２Ｄは、凝縮器２０を介して水タンク２２に連通されている。

【0020】

燃料タンク１４には、数重量％に希釈化されたメタノール水溶液（ＭｅＯＨ）から成る燃料が貯蔵されている。システムが起動されると、燃料ポンプ１６により、燃料が燃料タンク１４から燃料供給口１２Ａを通してアノード（燃料極）に供給され、ブロワ１８により、外部の空気が空気供給口１２Ｂを通してカソード（空気極）に供給される。燃料ポンプ１６の作動及び停止は、制御装置４０からの制御信号に基づいて制御される。ブロワ１８の作動及び停止は、制御装置４０からの制御信号に基づいて制御される。

【0021】

アノードでは、下記（２）式で示すように、触媒による酸化反応により二酸化炭素、水素イオン、及び電子が生成される。アノードで生成された電子が外部の回路を通ることで、ユーザ側の電子機器等の外部負荷に電力が供給される。一方、アノードで生成された水素イオンは、高分子電解質膜を経過してカソードに移動する。カソードでは、下記（３）式で示すように、触媒による酸素の還元反応により水が生成される。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ ・・・（２）
３／２Ｏ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻→３Ｈ_２Ｏ ・・・（３）

【0022】

燃料電池１２のアノードで生じた未反応のメタノール及び二酸化炭素は、燃料排出口１２Ｃから排出されて燃料タンク１４に戻される。燃料タンク１４に戻されたメタノールは、燃料タンク１４に留まり、一方、燃料タンク１４に戻された二酸化炭素は、システム外部に放出される。燃料電池１２のカソードで生じたカソード生成物に含まれる水蒸気は、空気排出口１２Ｄから排出され、凝縮器２０において液化される。凝縮器２０で生じた水は、水タンク２２に供給される。

【0023】

凝縮器２０は、燃料電池１２のカソード（空気排出口１２Ｄ）から排出されたカソード生成物と熱交換する熱交換器である。凝縮器２０は、冷媒である冷却水を循環させる循環路２１を含んでいる。

【0024】

ラジエータ３０は、凝縮器２０の放熱を行う機能を有する。このラジエータ３０は、凝縮器２０の循環路２１上に設けられており、循環路２１を介して、凝縮器２０に対して低温の冷却水を供給することができる。また、ラジエータ３０は、循環路２１を介して、凝縮器２０においてカソード生成物と熱交換した高温の冷却水を受け取ることができる。

【0025】

ラジエータ３０による凝縮器２０の放熱は、ラジエータ３０と凝縮器２０の間を冷却水が循環することで以下のように行われる。すなわち、ラジエータ３０から凝縮器２０に対して低温の冷却水が供給されると、低温の冷却水は、凝縮器２０において、カソード生成物と熱交換する。このとき、低温の冷却水は、凝縮器２０において、カソード生成物から熱を奪って高温の冷却水となる。この高温の冷却水は、循環路２１を介してラジエータ３０に戻される。ラジエータ３０に戻された高温の冷却水は、ラジエータ３０においてラジエータ冷却ファン３２からの送風を受けて放熱される。これにより、低温の冷却水が生成される。生成された低温の冷却水は、再度凝縮器２０に送られる。

【0026】

なお、凝縮器２０やラジエータ３０の能力にもよるが、低温の冷却水の温度は、例えば、３０℃〜４０℃の範囲内で設定することができる。また、高温の冷却水の温度は、例えば、５０℃〜６０℃の範囲内で設定することができる。

【0027】

なお、ラジエータ３０は、装置筐体１１の吸排気口１１Ａに面して配されている。また、ラジエータ３０は、後述するラジエータ冷却ファン３２に対して吸排気口１１Ａと反対側において、燃料電池１２に面して配されている。また、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とは、平面視において同一直線上に配置されている。また、装置筐体１１において、ラジエータ冷却ファン３２に対して吸排気口１１Ａと反対側には、吸排気口１１Ｂが設けられている。なお、吸排気口１１Ａには、メッシュ１１Ｃが設けられている。また、吸排気口１１Ｂには、防塵用フィルタ１１Ｄが設けられている。

【0028】

ラジエータ冷却ファン３２は、ラジエータ３０と装置筐体１１の吸排気口１１Ａとの間に、ラジエータ３０のコア面及び吸排気口１１Ａに面して配置されている。本実施形態のラジエータ冷却ファン３２は、プロペラ型の軸流ファンである。ラジエータ冷却ファン３２の種類は、特に上述に限定されない。

【0029】

本実施形態のラジエータ冷却ファン３２は、正逆回転可能な送風機であり、ラジエータ３０に向けた第１の送風Ｗ１と、第１の送風Ｗ１の送風方向とは逆方向に向けて送風する第２の送風Ｗ２とを切り替えることができる。ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１は、装置筐体１１の外部から内部に向けた送風である。第１の送風Ｗ１により、外部の空気が吸排気口１１Ａを通じて装置筐体１１の内部に取り込まれ、吸排気口１１Ｂから装置筐体１１の外部に排出される。第１の送風Ｗ１により、装置筐体１１内の空気が撹拌される。ラジエータ冷却ファン３２による第２の送風Ｗ２は、装置筐体１１の内部から外部に向けた送風である。第２の送風Ｗ２により、外部の空気が吸排気口１１Ｂから装置筐体１１の内部に取り込まれ、吸排気口１１Ａを通じて装置筐体１１の外部に排出される。これにより、ラジエータ３０が冷却される。

【0030】

詳細は後述するが、燃料電池システム１０の運転モードが発電モードに設定されている場合、ラジエータ冷却ファン３２は、第２の送風Ｗ２を行う。一方、燃料電池システム１０の運転モードが凍結防止モードに設定されている場合、ラジエータ冷却ファン３２は、第１の送風Ｗ１を行う。ラジエータ冷却ファン３２の送風方向の切り替えは、制御装置４０により行う。

【0031】

ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１の供給量は、ラジエータ冷却ファン３２のオン・オフのデューティー比Ｄに基づいて調整できる。デューティー比Ｄは、下記（４）式で表される。
Ｄ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） … （４）
但し、上記（４）式において、Ｔｏｎは、第１の送風Ｗ１においてラジエータ冷却ファン３２がオンする時間であり、Ｔｏｆｆは、第１の送風Ｗ１においてラジエータ冷却ファン３２がオフする時間である。

【0032】

なお、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１の供給量は、駆動モータの回転数を制御することで、調整してもよい。

【0033】

水タンク２２は、水を収容しており、水ポンプ２３を介して燃料タンク１４に連通されている。水タンク２２は、燃料タンク１４に並設されており、燃料タンク１４と直接接触している。外部燃料タンク２４は、高濃度のメタノール水溶液を収容しており、外部燃料ポンプ２６を介して燃料タンク１４に連通されている。外部燃料タンク２４内の高濃度のメタノール水溶液が、外部燃料ポンプ２６により燃料タンク１４に供給されると共に、水タンク２２内の水が、水ポンプ２３により燃料タンク１４に供給されることにより、数重量％の濃度に希釈化されたメタノール水溶液が、燃料タンク１４に収容される。

【0034】

温度検出部３４は、装置筐体１１の内部の温度を検出する機能を有する。温度検出部３４による検出結果は、制御装置４０に検出信号として送出される。この温度検出部３４は、図１及び図２に示すように、第１の温度センサ３４１と、第２の温度センサ３４２と、第３の温度センサ３４３と、を含んでいる。

【0035】

第１の温度センサ３４１は、燃料電池１２に設けられている。第１の温度センサ３４１は、燃料電池１２の温度を検出する機能を有する。第１の温度センサ３４１による検出結果は、制御装置４０に検出信号として送出される。このような第１の温度センサ３４１としては、たとえば、サーミスタや熱電対等を用いることができる。

【0036】

第２の温度センサ３４２は、燃料タンク１４に設けられている。第２の温度センサ３４２は、燃料タンク１４内に貯蔵される燃料の温度を検出する機能を有する。第２の温度センサ３４２の検出結果は制御装置４０に制御信号として送出される。このような第２の温度センサ３４２としては、たとえば、第１の温度センサ３４１と同様のセンサを用いることができる。

【0037】

第３の温度センサ３４３は、水タンク２２に設けられている。第３の温度センサ３４３は、水タンク２２内に貯蔵される水の温度を検出する機能を有する。第３の温度センサ３４３の検出結果は制御装置４０に制御信号として送出される。このような第３の温度センサ３４３としては、たとえば、第１の温度センサ３４１と同様のセンサを用いることができる。

【0038】

各種センサ類からの制御信号は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなる制御装置４０に入力される。制御装置４０は、センサ類からの制御信号に基づいて各種ポンプやブロワの動作、及び、ラジエータ冷却ファン３２の動作を制御している。

【0039】

制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードとして、発電モードと待機モードを設定できる。発電モードは、燃料電池システム１０が負荷（不図示）に対して電力を供給するモードである。燃料電池システム１０の運転モードが発電モードに設定されている場合、制御装置４０は、燃料ポンプ１６及びブロワ１８を作動させ、燃料電池１２に燃料及び酸化剤を供給する。これにより、燃料電池１２が発電し、負荷に電力が供給される。待機モードは、燃料電池システム１０の電源はＯＮとなっているが、燃料電池システム１０が負荷に対して電力の供給を停止しているモードである。燃料電池システム１０の運転モードが待機モードに設定されている場合、制御装置４０は、燃料ポンプ１６及びブロワ１８を停止させる。燃料電池システム１０が接続される負荷に対しては、例えば、燃料電池システム１０の外部の商用電源等から電力が供給される。

【0040】

ここで、燃料電池システム１０を屋外に設置する場合、燃料電池システム１０は、外気温の影響を受けやすい。特に、寒冷地の屋外に燃料電池システム１０を設置する場合、外気温が氷点下となって装置筐体１１内のシステム機器が凍結し、燃料電池システム１０の不良の原因となる。たとえば、燃料電池システム１０内の水循環系（水タンク２２、水ポンプ２３、及びこれらに接続される配管）内の水が凍結すると、水の体積膨張によって水循環系の破壊が生じるおそれがある。また、凍結状態のまま水ポンプ２３などの電動機器を作動させると、当該電動機器に過電流が流れて故障の原因となる。また、制御装置４０を構成するリレーやコンバータ等の回路素子も凍結によって短絡が生じるなどして故障するおそれがある。また、燃料電池１２の内部が凍結すると、触媒層に不可逆的な破壊が生じて、燃料電池１２の発電特性が悪化するおそれがある。

【0041】

燃料電池システム１０の運転モードとして、発電モードが設定されている場合、燃料電池１２が発電に伴い発熱するので、装置筐体１１の内部のシステム機器が凍結するおそれは低い。一方、燃料電池システム１０の運転モードとして、待機モードが設定されている場合、燃料電池１２は発電を行っておらず発熱しないため、外気温の影響を受けて装置筐体１１の内部のシステム機器が凍結するおそれがある。

【0042】

本実施形態の制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードが待機モードに設定されている場合に、装置筐体１１内のシステム機器の凍結を防止するため、装置筐体１１の内部の温度に応じて、燃料電池１２を作動させ、装置筐体１１内を昇温する凍結防止モードを実行する。なお、各種運転モードの切り替えは、制御装置４０により行われる。

【0043】

本実施形態の凍結防止モードは、図３に示す制御ルーチンによって実行される。

【0044】

以下の処理は、制御装置４０内にインストールされた燃料電池システム１０の制御プログラムによって実行される。本実施形態に係る燃料電池システム１０の制御は、装置筐体１１の内部の温度ｔを検出する温度検出部３４からの検出結果に基づいて、装置筐体１１の内部を昇温するか否かの判定を行うものである。この燃料電池１２の作動は、燃料電池１２から電力を取り出すことを目的とするものではなく、待機モードもしくは凍結防止モードにおいて燃料電池１２を発熱させて装置筐体１１の内部を昇温することを目的とする。この際に、装置筐体１１の内部の温度ｔが第１の温度閾値Ｔｃ１以下の場合に、燃料電池１２の作動を開始する判定を行い、さらに、燃料電池１２の作動を開始した後又は同時に、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を行う。これによって、装置筐体１１の内部が撹拌され、装置筐体１１の内部は全域に亘ってムラなく昇温される。

【0045】

なお、図４に示すタイムチャートにおいて、「第１の温度センサの検出値」の欄、「第２の温度センサの検出値」の欄、及び「第３の温度センサの検出値」の欄は、図中上側を高温側とし、図中下側を低温側とする。

【0046】

図３に示す制御ルーチンでは、まず、ステップＳＴ１において、燃料電池システム１０の電源をＯＮにする。次に、ステップＳＴ２では、燃料電池システム１０の運転モードを待機モードに設定する。なお、本実施形態では、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２は、それぞれ段階を踏んで順に行っているが、特にこれに限定されず、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２を同時に行ってもよい。

【0047】

次に、ステップＳＴ３では、温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視を行う。この温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視の開始のタイミングは、燃料電池システム１０の運転モードが待機モードに設定されている間であれば、特に限定されない。たとえば、温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、燃料電池システム１０の運転モードがステップＳＴ２において待機モードに設定されたときと同時に開始してもよいし、燃料電池システム１０の運転モードがステップＳＴ２において待機モードに設定された後に開始してもよい。また、温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、常時行ってもよいし、一定の間隔を空けて断続的に行ってもよい。

【0048】

ここで、上述のとおり燃料電池システム１０の運転モードが待機モードに設定されている場合、燃料電池１２は発電しない。このため、燃料電池システム１０の装置筐体１１の内部の温度ｔは、外気に曝されて徐々に低下する（図４参照）。温度検出部３４は、このような装置筐体１１の内部の温度ｔの変化を監視している。

【0049】

次に、ステップＳＴ４では、制御装置４０は、ステップＳＴ３において温度検出部３４が検出した結果である装置筐体１１の内部の温度ｔと、第１の温度閾値Ｔｃ１とを比較し、温度ｔが第１の温度閾値Ｔｃ１以下であるか否かを判断する。本実施形態では、装置筐体１１の内部の温度ｔとしては、第１の温度センサ３４１により検出された温度Ｔ１を用いる。第１の温度閾値Ｔｃ１は、制御装置４０が燃料電池システム１０の運転モードを待機モードから凍結防止モードに移行するか否かを判定するために用いられる。第１の温度閾値Ｔｃ１は、制御装置４０に予め保存されている。第１の温度閾値Ｔｃ１は、水が凍結する温度よりも高い温度で設定されていることが好ましく、特に限定されないが例えば、３℃〜５℃の範囲内で設定される。ステップＳＴ４において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第１の温度閾値Ｔｃ１以下の場合に、ステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では、燃料電池システム１０の運転モードが、待機モードから凍結防止モードに移行される。ステップＳＴ４において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第１の温度閾値Ｔｃ１より大きい場合、ステップＳＴ４を繰り返す。なお、図４のタイムチャートにおけるｔｍ０が、燃料電池システム１０の運転モードとして、待機モードから凍結防止モードに移行した時に相当する。

【0050】

なお、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１と、第２の温度センサ３４２により検出された温度Ｔ２と、第３の温度センサ３４３により検出された温度Ｔ３とを併用してもよい。この場合、制御装置４０は、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３少なくとも一つが第１の温度閾値Ｔｃ１以下の場合に、ステップＳＴ５に進む。

【0051】

ここで、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３を併用する場合、第１の温度閾値Ｔｃ１は、図４に示すように、温度Ｔ１に対応して設定された温度閾値Ｔｃ１１と、温度Ｔ２に対応して設定された温度閾値Ｔｃ１２と、温度Ｔ３に対応して設定された温度閾値Ｔｃ１３と、を含んでいてもよい。これらの温度閾値Ｔｃ１１、Ｔｃ１２、Ｔｃ１３は、相互に異なる値でもよいし、同一の値でもよい。

【0052】

ステップＳＴ５では、制御装置４０は、システム機器の凍結を防止するため、装置筐体１１の内部を昇温する判定を行う。このステップＳＴ５では、制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードを凍結防止モードに設定する。制御装置４０は、燃料ポンプ１６及びブロワ１８に対してこれらを作動させる制御信号を出力する。これにより、燃料ポンプ１６が燃料電池１２のアノードに対して燃料の供給を開始すると共に、ブロワ１８が燃料電池１２のカソードに対して空気の供給を開始する第１の制御が行われる。なお、消費電力低減の観点から、凍結防止モードにおける燃料ポンプ１６による燃料の供給量及びブロワ１８による空気の供給量は、発電モードにおける燃料ポンプ１６による燃料の供給量及びブロワ１８による空気の供給量に対して相対的に小さいことが好ましい。

【0053】

制御装置４０により第１の制御が行われることで、燃料電池１２が発電し発熱する。燃料電池１２のアノードからは、高温のアノード生成物が排出され、燃料タンク１４に送られる。高温のアノード生成物が燃料タンク１４に送られて、燃料タンク１４が昇温する。燃料タンク１２のカソードからは、高温のカソード生成物が排出される。カソード生成物が含まれる水蒸気は、凝縮器２０において高温の水に変換された後、水タンク２２に送られる。この高温の水が水タンク２２に送られて、水タンク２２が昇温する。このように、ステップＳＴ５では、装置筐体１１の内部のシステム機器の一部が昇温する。なお、凝縮器２０においてカソード生成物から奪われた熱（高温の冷却水）は、循環路２１を介してラジエータ３０に移送される。

【0054】

燃料タンク１４と水タンク２２とは、相互に直接接触している。このため、燃料タンク１４と水タンク２２との間で、熱の授受が生じる。水タンク２２は、大量の水を収容しており、比較的凍結し易い。この場合、燃料タンク１４から水タンク２２に向けて熱が移動することで、水タンク２２が熱されて、水タンク２２の凍結を抑制することができる。

【0055】

ステップＳＴ６では、温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視を行う。本実施形態では、この温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、制御装置４０による第１の制御が開始された後に開始する。この温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、常時行ってもよいし、一定の間隔を空けて断続的に行ってもよい。

【0056】

ステップＳＴ７では、制御装置４０は、ステップＳＴ６において温度検出部３４が検出した結果である装置筐体１１の内部の温度ｔと、第３の温度閾値Ｔｃ３とを比較し、温度ｔが第３の温度閾値Ｔｃ３以上であるか否かを判断する。本実施形態では、装置筐体１１の内部の温度ｔとしては、温度Ｔ１を用いる。第３の温度閾値Ｔｃ３は、制御装置４０がラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を開始するか否かを判定するために用いられる。第３の温度閾値Ｔｃ３は、制御装置４０に予め保存されている。第３の温度閾値Ｔｃ３は、第１の温度閾値Ｔｃ１に対して相対的に大きく、後述する第２の温度閾値Ｔｃ２に対して相対的に小さい。第３の温度閾値Ｔｃ３は、特に限定されないが例えば、１０℃〜２０℃の範囲内で設定される。ステップＳＴ７において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第３の温度閾値Ｔｃ３以上の場合に、ステップＳＴ８に進む。ステップＳＴ７において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第３の温度閾値Ｔｃ３未満の場合、ステップＳＴ７を繰り返す。

【0057】

このように、制御装置４０は、温度ｔが第３の温度閾値Ｔｃ３未満の場合に、第１の送風Ｗ１を停止状態にするようにラジエータ冷却ファン３２を制御しており、温度ｔが第３の温度閾値Ｔｃ３以上となるまで、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を行わない。ここで、仮に温度ｔが第３の温度閾値Ｔｃ３以上となる前に第１の送風Ｗ１を行った場合、燃料電池１２が十分に発熱する前に、ラジエータ冷却ファン３２により装置筐体１１の内部に外気が取り込まれ、装置筐体１１の内部のシステム機器が冷却されて凍結するおそれがある。しかし、温度ｔが第３の温度閾値Ｔｃ３以上になるまで第１の送風Ｗ１を停止していれば、上述したシステム機器の凍結を抑制できる。なお、図４のタイムチャートにおけるｔｍ１が、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１が開始された時に相当する。

【0058】

なお、ステップＳＴ４と同様、ステップＳＴ７においても、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１と、温度Ｔ２と、温度Ｔ３とを併用してもよい。この場合、制御装置４０は、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３少なくとも一つが第３の温度閾値Ｔｃ３以上の場合に、制御装置４０は、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を開始する。

【0059】

ここで、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３を併用する場合、第３の温度閾値Ｔｃ３は、図４に示すように、温度Ｔ１に対応して設定された温度閾値Ｔｃ３１と、温度Ｔ２に対応して設定された温度閾値Ｔｃ３２と、温度Ｔ３に対応して設定された温度閾値Ｔｃ３３と、を含んでいてもよい。これらの温度閾値Ｔｃ３１、Ｔｃ３２、Ｔｃ３３は、相互に異なる値でもよいし、同一の値でもよい。

【0060】

ステップＳＴ８では、制御装置４０は、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を開始する。本実施形態では、ラジエータ冷却ファン３２は、ラジエータ３０のコアに面して配置されており、装置筐体１１の外部から取り込んだ空気をラジエータ３０に向けて吹き付ける。ラジエータ３０には、凝縮器２０においてカソード生成物から奪った熱（高温の冷却水）が移送されている。このため、ラジエータ冷却ファン３２がラジエータ３０に向けて空気を吹き付けると、ラジエータ３０に移送された高温の冷却水と吹き付けられた空気とが熱交換して、ラジエータ３０を通過した空気が温風Ｗ３として装置筐体１１の内部に導入される。これにより、温風Ｗ３が装置筐体１１の内部を撹拌して、装置筐体１１の内部がムラなく昇温する。

【0061】

この場合、長時間回転させたり、ファンの回転数を上げたりする事などによって、ラジエータ冷却ファン３２により、装置筐体１１の内部に外気を取り込みすぎると、ラジエータ３０を通過した温風Ｗ３が外気によって冷却されるため、高温な状態を十分に保てないまま装置筐体１１の内部に送られてしまい、システム機器が凍結するおそれがある。ここで、燃料電池システム１０の運転モードが発電モードに設定されている場合、第２の送風Ｗ２の供給量は、燃料電池１２から発生する熱等の排気やラジエータ３０を冷却する観点から比較的多量に設定される必要がある。しかし、凍結防止モードにおいては、第１の送風Ｗ１の供給量を第２の送風Ｗ２の供給量と同程度以上とすると、装置筐体１１の内部に外気が過剰に取り込まれ、装置筐体１１の内部が過冷されてしまうおそれがある。

【0062】

従って、本実施形態では、装置筐体１１の内部が過冷されるのを抑制する観点から、凍結防止モード時に設定する第１の送風Ｗ１の供給量は、発電モード時に設定する第２の送風Ｗ２の供給量に対して相対的に小さくなっている事が好ましい。制御装置４０は、第１の送風Ｗ１の供給量が第２の送風Ｗ２の供給量に対して相対的に小さくなるようにラジエータ冷却ファン３２を制御している。

【0063】

また、制御装置４０は、デューティー比Ｄに基づいて、第１の送風Ｗ１を行うようにラジエータ冷却ファン３２を制御するが、このとき、制御装置４０は、下記（５）式を満たすように、ラジエータ冷却ファン３２を作動させる事が好ましい。
Ｔｏｎ＜Ｔｏｆｆ … （５）

【0064】

上記のデューティー比Ｄに基づいた制御により、ラジエータ冷却ファン３２のオン・オフを繰り返し交互に切り替えることで、装置筐体１１の外部からの外気の取り込み量を低減できる。特に、上記（５）式を満たすようにラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１をすることで、装置筐体１１の外部からの外気の取り込み量をより確実に低減できる。上記（５）式を満たす場合、第１の送風Ｗ１の供給量は、第２の送風Ｗ２の供給量に対して、多くとも半分以下となる。

【0065】

ステップＳＴ９では、温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視を行う。本実施形態では、この温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１が開始された後に開始する。この温度検出部３４による装置筐体１１の内部の温度ｔの監視は、常時行ってもよいし、一定の間隔を空けて断続的に行ってもよい。

【0066】

ステップＳＴ１０では、制御装置４０は、ステップＳＴ９において温度検出部３４が検出した結果である装置筐体１１の内部の温度ｔと、第２の温度閾値Ｔｃ２とを比較し、温度ｔが第２の温度閾値Ｔｃ２以下であるか否かを判断する。本実施形態では、装置筐体１１の内部の温度ｔとしては、温度Ｔ１を用いる。第２の温度閾値Ｔｃ２は、制御装置４０が燃料電池システム１０の運転モードとして、凍結防止モードを終了して待機モードに移行するか否かを判定するために用いられる。第２の温度閾値Ｔｃ２は、制御装置４０に予め保存されている。第２の温度閾値Ｔｃ２は、第１の温度閾値Ｔｃ１よりも大きい。第２の温度閾値Ｔｃ２は、燃料電池１２においてクロスオーバー現象が促進される温度よりも低い温度で設定されていることが好ましく、特に限定されないが例えば、４０℃〜５０℃の範囲内で設定される。ステップＳＴ１０において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第２の温度閾値Ｔｃ２以上の場合、制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードとして、凍結防止モードを終了して待機モードに移行する。すなわち、制御装置４０は、燃料電池１２のアノードに対して燃料の供給を停止するように燃料ポンプ１６を制御すると共に、燃料電池１２のカソードに対して空気の供給を停止するようにブロワ１８を制御する第２の制御を行う。なお、本実施形態では、制御装置４０は、第２の制御を行うことと同時に、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を停止している。この場合、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１の停止は、制御装置４０による第２の制御の実行の前に行ってもよいし、制御装置４０による第２の制御の実行の後に行ってもよい。

【0067】

ステップＳＴ１０において、温度ｔ（温度Ｔ１）が第２の温度閾値Ｔｃ２よりも小さい場合、ステップＳＴ１０を繰り返す。この場合、制御装置４０は、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を継続する。

【0068】

なお、ステップＳＴ４と同様、ステップＳＴ１０においても、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１と、温度Ｔ２と、温度Ｔ３とを併用してもよい。この場合、制御装置４０は、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３少なくとも一つが第２の温度閾値Ｔｃ２以上の場合に、制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードとして、凍結防止モードを終了して待機モードに移行する。

【0069】

ここで、装置筐体１１の内部の温度ｔとして、温度Ｔ１、温度Ｔ２、及び温度Ｔ３を併用する場合、第２の温度閾値Ｔｃ２は、図４に示すように、温度Ｔ１に対応して設定された温度閾値Ｔｃ２１と、温度Ｔ２に対応して設定された温度閾値Ｔｃ２２と、温度Ｔ３に対応して設定された温度閾値Ｔｃ２３と、を含んでいてもよい。これらの温度閾値Ｔｃ２１、Ｔｃ２２、Ｔｃ２３は、相互に異なる値でもよいし、同一の値でもよい。

【0070】

なお、制御装置４０は、燃料電池システム１０の運転モードが凍結防止モードに設定されている場合に、外部から燃料電池システム１０の運転モードを発電モードに設定する指令が入力されたら、凍結防止モードを終了して、燃料電池システム１０の運転モードを発電モードに移行する様に制御する仕様としてもよい。図４のタイムチャートにおけるｔｍ２が、燃料電池システム１０の運転モードとして、凍結防止モードから待機モードに移行した時に相当する。

【0071】

本発明の燃料電池システム１０は、以下の効果を奏する。

【0072】

本実施形態では、温度検出部３４の検出結果が第１の温度閾値Ｔｃ１以下の場合、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を防止する目的として、燃料電池１２に対して、燃料ポンプ１６が燃料を供給すると共に、ブロワ１８が空気を供給する。これにより、燃料電池１２が発電し発熱する。本実施形態では、燃料電池１２で生じた熱を利用して、装置筐体１１の内部を昇温する。このとき、燃料電池１２に対する燃料及び空気の供給が開始された後、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を行う。ラジエータ３０には、凝縮器２０でカソード生成物から奪った熱（高温の冷却水）が移送されており、ラジエータ冷却ファン３２がラジエータ３０に向けて空気を吹き付けると、ラジエータ３０に移送された高温の冷却水と吹き付けられた空気とが熱交換して、ラジエータ３０を通過した空気が温風Ｗ３として装置筐体１１の内部に導入される。これにより、温風Ｗ３が装置筐体１１の内部を撹拌して、装置筐体１１の内部がムラなく昇温する。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0073】

また、本実施形態では、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とが、図１中左側から右側（装置筐体１１の内側から外側）に向かって順に並べられ、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とが平面視において同一直線上に配置されている。この場合、ラジエータ冷却ファン３２から供給される風は、ラジエータ３０を通過して温風Ｗ３となり燃料電池１２に吹き付けられる。このように、本実施形態では、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とが平面視において同一直線上に配置されている事から、温風Ｗ３がより一層燃料電池１２に当たり易くなっている。結果として、特に燃料電池１２の凍結防止をより一層抑制することができる。

【0074】

また、本実施形態の燃料電池システム１０は、ヒータを備えていないので、燃料電池システム１０の小型化を図ることができる。

【0075】

また、本実施形態では、第１の送風Ｗ１の供給量は、第２の送風Ｗ２の供給量に対して相対的に小さい。これにより、ラジエータ３０において十分加熱されないままの空気が装置筐体１１の内部に供給されるのを抑制することができ、装置筐体１１の内部の温度を高く保つことができる。また、燃料電池１２が発熱する際において、装置筐体１１の外部から外気を取り込むことで起こり得る装置筐体１１内の昇温効果の低下を抑制できる。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0076】

また、本実施形態では、ラジエータ冷却ファン３２は、デューティー比Ｄに基づいて、第１の送風Ｗ１をするように制御されている。このように、ラジエータ冷却ファン３２のオン・オフを繰り返し交互に切り替えることで、第１の送風Ｗ１の供給量を低減できる。また、本実施形態では、上記（５）式を満たすようにラジエータ冷却ファン３２を制御している。これにより、第１の送風Ｗ１の供給量をより確実に低減できる。また、燃料電池１２が発熱する際において、装置筐体１１の外部から外気を取り込むことで起こり得る装置筐体１１内の昇温効果の低下を抑制できる。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0077】

また、本実施形態では、水タンク２２は、燃料タンク１４と直接接触するように配置されている。このため、燃料タンク１４と水タンク２２との間で、熱の授受が生じる。水タンク２２は、大量の水を収容しており、比較的凍結し易い。この場合、燃料タンク１４から水タンク２２に向けて熱が移動することで、水タンク２２が熱されて、水タンク２２の凍結を抑制することができる。

【0078】

また、本実施形態では、温度検出部３４は、燃料電池１２の温度を検出する第１の温度センサ３４１、燃料タンク１４の温度を検出する第２の温度センサ３４２、及び水タンク２２の温度を検出する第３の温度センサ３４３のうち少なくとも一つを含んでいる。燃料電池１２、燃料タンク１４、及び水タンク２２は、水を多く収容しているため、比較的凍結し易いが、上記の温度センサにより監視することで、これらの凍結をより確実に抑制することができる。

【0079】

また、本実施形態では、温度検出部３４により検出された温度ｔが第３の温度閾値未満の場合に、ラジエータ冷却ファン３２による第１の送風Ｗ１を停止状態にしている。これにより、燃料電池１２が十分に発熱する前に、ラジエータ冷却ファン３２により装置筐体１１の内部に外気を取り込まれるのを防止することができる。また、燃料電池１２が発熱する際において、装置筐体１１の外部から外気を取り込むことで起こり得る装置筐体１１内の昇温効果の低下を抑制できる。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0080】

本実施形態における「燃料電池システム１０」が本発明における「燃料電池システム」の一例に相当し、本実施形態における「燃料電池１２」が本発明における「燃料電池」の一例に相当し、本実施形態における「装置筐体１１」が本発明における「収容体」の一例に相当し、本実施形態における「燃料タンク１４」が本発明における「燃料タンク」の一例に相当し、本実施形態における「燃料ポンプ１６」が本発明における「第１の供給手段」の一例に相当し、本実施形態における「ブロワ１８」が本発明における「第２の供給手段」の一例に相当し、本実施形態における「凝縮器２０」が本発明における「熱交換手段」の一例に相当し、本実施形態における「水タンク２２」が本発明における「水タンク」の一例に相当し、本実施形態における「ラジエータ３０」が本発明における「放熱手段」の一例に相当し、本実施形態における「ラジエータ冷却ファン３２」が本発明における「送風手段」の一例に相当し、本実施形態における「温度検出部３４」が本発明における「温度検出手段」の一例に相当し、本実施形態における「第１の温度センサ３４１」が本発明における「第１の温度センサ」の一例に相当し、本実施形態における「第２の温度センサ３４２」が本発明における「第２の温度センサ」の一例に相当し、本実施形態における「第３の温度センサ３４３」が本発明における「第３の温度センサ」の一例に相当し、本実施形態における「制御装置４０」が本発明における「制御手段」の一例に相当し、本実施形態における「第１の温度閾値Ｔｃ１」が本発明における「第１の閾値」の一例に相当し、本実施形態における「第２の温度閾値Ｔｃ２」が本発明における「第２の閾値」の一例に相当し、本実施形態における「第３の温度閾値Ｔｃ３」が本発明における「第３の閾値」の一例に相当する。

【0081】

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

【0082】

例えば、上述の実施形態に係る燃料電池システム１０は、ダイレクトメタノール型の燃料電池１２であるが、特にこれに限定されない。たとえば、燃料電池１２は、燃料を水素とする固体高分子型の燃料電池等の他の燃料電池としてもよい。

【0083】

また、例えば、図１においては、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とが図１中左側から右側（装置筐体１１の内側から外側）に向かって順に並べられ、燃料電池１２と、ラジエータ３０と、ラジエータ冷却ファン３２とは、それぞれが平面視において同一直線上に配置されているが、特にこれに限定されず、特に図示しないが、燃料電池１２と、ラジエータ冷却ファン３２と、ラジエータ３０とを、装置筐体１１の内側から外側に向かって順に並べてもよい。本構成では、平面視において、燃料電池１２とラジエータ冷却ファン３２とが同一直線上に配置され、燃料電池１２とラジエータ冷却ファン３２とは、互いに対向している。この場合、ラジエータ冷却ファン３２が燃料電池１２に向けて送風を行うことで、ラジエータ冷却ファン３２により送られる風が直接燃料電池１２に吹き付けられる。これにより、燃料電池１２で生じた熱が装置筐体１１の内部を循環し、装置筐体１１の内部を全体に亘ってムラなく昇温することができる。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0084】

また、例えば、平面視において、図１で示されるラジエータ３０及びラジエータ冷却ファン３２を、図１に示す位置とは異なる位置に配置し、ラジエータ冷却ファン３２とは異なる送風機を、図１においてラジエータ３０及びラジエータ冷却ファン３２が位置する部分に配置してもよい。この場合においても、上記の送風機が燃料電池１２に向けて送風を行うことで、上記の送風機により送られる風が直接燃料電池１２に吹き付けられる。これにより、燃料電池１２で生じた熱が上記の風によって装置筐体１１の内部を循環することによって、装置筐体１１の内部を全体に亘ってムラなく昇温することができる。この結果、装置筐体１１の内部のシステム機器の凍結を抑制することができる。

【0085】

また、上述の実施形態に係る燃料電池システム１０では、ラジエータ冷却ファン３２を送風手段としたが、ラジエータ３０もしくは燃料電池１２に向けて送風できる送風機であればこれには限定されず、例えば、装置筐体１１の内部を換気する換気ファンを送風手段としてもよい。

【符号の説明】

【0086】

１０…燃料電池システム
１１…装置筐体
１１Ａ，１１Ｂ…吸排気口
１１Ｃ…メッシュ
１１Ｄ…防塵用フィルタ
１２…燃料電池
１２Ａ…燃料供給口
１２Ｂ…空気供給口
１２Ｃ…燃料排出口
１２Ｄ…空気排出口
１２１…発電セル
１２２…集電体
１２３…エンドプレート
１４…燃料タンク
１６…燃料ポンプ
１８…ブロワ
２０…凝縮器
２１…循環路
２２…水タンク
２３…水ポンプ
２４…外部燃料タンク
２６…外部燃料ポンプ
３０…ラジエータ
３２…ラジエータ冷却ファン
３４…温度検出部
３４１…第１の温度センサ
３４２…第２の温度センサ
３４３…第３の温度センサ
４０…制御装置
Ｗ１…第１の送風
Ｗ２…第２の送風
Ｗ３…温風

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】