特許 7388345 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04029 20160101AFI20231121BHJP

   H01M 8/043 20160101ALI20231121BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20231121BHJP

   H01M 8/04701 20160101ALI20231121BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20231121BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20231121BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20231121BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20231121BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04029

H01M8/043

H01M8/0432

H01M8/04701

H01M8/04303

H01M8/04 J

H01M8/10 101

H01M8/12 101

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020211987

(22)【出願日】2020-12-22

(65)【公開番号】P2022098553

(43)【公開日】2022-07-04

【審査請求日】2023-02-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 智隆

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 聡

(72)【発明者】

【氏名】赤松 一志

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２８２１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９３９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５０３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３６０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－３２８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１６８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－９３３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１４６６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４－８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池システムであって、
燃料電池と、外部から供給される一次側冷媒と前記燃料電池に流通させる二次側冷媒との間の熱交換を行なう熱交換器と、前記二次側冷媒の流量を調整する冷媒ポンプと、を有する燃料電池冷却系と、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、をそれぞれ有する複数の燃料電池ユニットと、
冷却装置と、
前記冷却装置から前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに前記一次側冷媒を供給する冷却系と、
を備え、
前記燃料電池システムの運転停止中において、
前記冷却装置は、前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに、予め定められた温度以上の温度に調整して前記一次側冷媒を供給し、
前記複数の燃料電池ユニットのうち、少なくとも、凍結可能性のある燃料電池と判断された燃料電池ユニットでは、前記制御部は、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流れるように前記冷媒ポンプを作動させる、
燃料電池システム。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池冷却系は、さらに、前記燃料電池から流出する前記二次側冷媒を、前記熱交換器に流通させるか前記熱交換器をバイパスさせるか切替可能とするバルブを有し、
前記燃料電池システムの運転停止中において、前記凍結可能性のある燃料電池を有する燃料電池ユニットにおける前記制御部は、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流通するように前記バルブを作動させる、燃料電池システム。

【請求項3】

請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の燃料電池ユニットのうち、前記燃料電池システムの運転中に作動を開始した燃料電池ユニットでは、
前記制御部は、前記燃料電池の温度として利用される前記二次側冷媒の温度が目標温度に到達するまでの間において、
前記二次側冷媒の温度が前記一次側冷媒の温度未満の場合には、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流通するように前記バルブを作動させ、
前記二次側冷媒の温度が前記一次側冷媒の温度以上の場合には、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器をバイパスするように前記バルブを作動させる、
燃料電池システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の燃料電池ユニットを制御するユニット制御部を有し、
前記凍結可能性のある燃料電池の判断は、前記ユニット制御部において、判断対象の燃料電池の雰囲気温度が凍結判定温度以下となっている場合になされる、燃料電池システム。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記凍結可能性のある燃料電池の判断は、前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれの前記制御部において、判断対象の燃料電池の雰囲気温度が凍結判定温度以下となっている場合になされる、燃料電池システム。

【請求項6】

燃料電池と、外部から供給される一次側冷媒と前記燃料電池に流通させる二次側冷媒との間の熱交換を行なう熱交換器と、前記二次側冷媒の流量を調整する冷媒ポンプと、を有する燃料電池冷却系と、をそれぞれ有する複数の燃料電池ユニットと、冷却装置と、前記冷却装置から前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに前記一次側冷媒を供給する冷却系と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムの運転停止中において、前記冷却装置によって前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに、予め定められた温度以上の温度に調整された前記一次側冷媒が供給される状態で、前記複数の燃料電池ユニットのうち、少なくとも、凍結可能性のある燃料電池と判断された燃料電池ユニットでは、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流れるように前記冷媒ポンプを作動させる、
燃料電池システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池システムでは、氷点下のような低温時における始動の信頼性を高めるために、燃料電池の発電に伴う自己発熱を増大させる暖機運転を行うことで、通常運転よりも短時間で燃料電池を昇温することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－４２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、燃料電池の自己発熱による暖機運転では、熱源が自身の燃料電池だけであるため、燃料電池の温度が適正温度まで昇温するのに時間が掛かる。特に、複数の燃料電池を、例えば、非常用発電装置として利用するような場合には、使用開始時における速やかな電力供給が求められるため、使用可能となる前の暖機運転に要する時間の短時間化が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、外部から供給される一次側冷媒と前記燃料電池に流通させる二次側冷媒との間の熱交換を行なう熱交換器と、前記二次側冷媒の流量を調整する冷媒ポンプと、を有する燃料電池冷却系と、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、をそれぞれ有する複数の燃料電池ユニットと、冷却装置と、前記冷却装置から前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに前記一次側冷媒を供給する冷却系と、を備える。前記燃料電池システムの運転停止中において、前記冷却装置は、前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれに、予め定められた温度以上の温度に調整して前記一次側冷媒を供給し、前記複数の燃料電池ユニットのうち、少なくとも、凍結可能性のある燃料電池と判断された燃料電池ユニットでは、前記制御部は、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流れるように前記冷媒ポンプを作動させる。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの運転停止中において、少なくとも、凍結可能性のある燃料電池を有する燃料電池ユニットでは、冷媒ポンプを作動させることにより、凍結しない温度に設定された一次側冷媒から熱交換器を介して熱を受け取って温められた二次側冷媒を燃料電池に流通させて、燃料電池を暖機することができるので、燃料電池の凍結を回避させることが可能である。これにより、燃料電池システムの始動時における暖機時間を短くすることが可能である。
（２）上記（１）の形態の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池冷却系は、さらに、前記燃料電池から流出する前記二次側冷媒を、前記熱交換器に流通させるか前記熱交換器をバイパスさせるか切替可能とするバルブを有し、前記燃料電池システムの運転停止中において、前記凍結可能性のある燃料電池を有する燃料電池ユニットにおける前記制御部は、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流通するように前記バルブを作動させるようにしてもよい。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの運転停止中において、少なくとも、凍結可能性のある燃料電池を有する燃料電池ユニットでは、冷媒ポンプを作動させるとともに、二次側冷媒が熱交換器を流通するようにバルブを作動させることにより、凍結しない温度に設定された一次側冷媒から熱交換器を介して熱を受け取って温められた二次側冷媒を燃料電池に流通させて、燃料電池を暖機することができるので、燃料電池の凍結を回避させることが可能である。これにより、燃料電池システムの始動時における暖機時間を短くすることが可能である。
（３）上記（２）の形態の燃料電池システムにおいて、前記複数の燃料電池ユニットのうち、前記燃料電池システムの運転中に作動を開始した燃料電池ユニットでは、前記制御部は、前記燃料電池の温度として利用される前記二次側冷媒の温度が目標温度に到達するまでの間において、前記二次側冷媒の温度が前記一次側冷媒の温度未満の場合には、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器を流通するように前記バルブを作動させ、前記二次側冷媒の温度が前記一次側冷媒の温度以上の場合には、前記冷媒ポンプを作動させるとともに、前記二次側冷媒が前記熱交換器をバイパスするように前記バルブを作動させる、ようにしてもよい。
上記形態の燃料電池システムによれば、複数の燃料電池ユニットのうち、作動を開始した燃料電池ユニットでは、二次側冷媒の温度が目標温度に到達するまでの間において、二次側冷媒の温度が一次側冷媒の温度未満の場合には、一次側冷媒から熱交換器を介して熱を受け取って温められた二次側冷媒を燃料電池に流通させて燃料電池を暖機するとともに、燃料電池の作動による自己発熱により燃料電池を暖機することが可能である。
（４）上記（１）から（３）のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、前記複数の燃料電池ユニットを制御するユニット制御部を有し、前記凍結可能性のある燃料電池の判断は、前記ユニット制御部において、判断対象の燃料電池の雰囲気温度が凍結判定温度以下となっている場合になされるとしてもよい。
上記形態の燃料電池システムによれば、判断対象の燃料電池の雰囲気温度によって凍結可能性のある燃料電池の判断を行うことにより、判断対象の燃料電池の凍結可能性の判断の精度を高めることができる。
（５）上記（１）から（３）のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、前記凍結可能性のある燃料電池の判断は、前記複数の燃料電池ユニットのそれぞれの前記制御部において、判断対象の燃料電池の雰囲気温度が凍結判定温度以下となっている場合になされるとしてもよい。
上記形態の燃料電池システムによれば、判断対象の燃料電池の雰囲気温度によって凍結可能性のある燃料電池の判断を行うことにより、判断対象の燃料電池の凍結可能性の判断の精度を高めることができる。

【0007】

本開示は、上記以外の種々の形態で実現することも可能であり、例えば、燃料電池システムの制御方法、燃料電池システムを備えた発電装置等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。

【図2】燃料電池システムの運転停止状態における制御部の制御フローチャートである。

【図3】燃料電池システムの運転停止状態における各燃料電池ユニットのユニット制御部の制御フローチャートである。

【図4】ＦＣ暖機処理実行中の燃料電池冷却系の状態を示す説明図である。

【図5】第２実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。

【図6】燃料電池システムの運転停止状態における制御部の制御フローチャートである。

【図7】第３実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。

【図8】燃料電池システムの運転中に作動を開始した燃料電池ユニットのユニット制御部の制御フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としての燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池を用いた定置設置型の発電システムであり、燃料電池を用いた発電設備２０と、発電設備２０の外部に設けられた冷却装置３０と、冷却装置３０から発電設備２０内に冷却用の冷媒を供給する冷却系４０と、を備えている。発電設備２０は、設置されたコンテナ２１内に収容された複数の燃料電池ユニット２２およびユニット制御部２３（図１では「Ｕ－ＥＣＵ２３」と記載）を有しており、少なくとも１つの燃料電池ユニット２２がユニット制御部２３の制御に従って発電を行なうことで、外部に電力を供給する発電設備である。冷却装置３０は、冷却系４０を介して発電設備２０内の複数の燃料電池ユニット２２のそれぞれに冷却用の冷媒を循環供給する冷却装置である。なお、コンテナ２１は必ずしも必要な構成要素ではなく、コンテナ２１を備えていない発電設備２０であってもよい。

【0010】

冷却系４０は、冷却装置３０に接続された主供給管路６１０と、主供給管路６１０に接続された設備供給管路６１２と、設備供給管路６１２を後述する複数の燃料電池ユニット２２に含まれる熱交換器４１０にそれぞれ接続した複数の一次側冷媒供給管路６１４と、を備える。また、冷却系４０は、冷却装置３０に接続された主還流管路６２０と、主還流管路６２０に接続された設備還流管路６２２と、設備還流管路６２２を複数の燃料電池ユニット２２に含まれる熱交換器４１０にそれぞれ接続した複数の一次側冷媒還流管路６２４と、を備える。複数の一次側冷媒供給管路６１４は、それぞれ、対応する熱交換器４１０の一次側入口４１６に接続されており、複数の一次側冷媒還流管路６２４は、それぞれ、対応する熱交換器４１０の一次側出口４１８に接続されている。なお、設備供給管路６１２には仕切バルブ６１３が設けられており、設備還流管路６２２には仕切バルブ６２３が設けられている。これらの仕切バルブ６１３，６２３は、通常、冷媒が管路６１２，６２２を流通可能となるように、開かれた状態とされる。

【0011】

冷却装置３０と各燃料電池ユニット２２の熱交換器４１０が冷却系４０によって接続されることで、冷却装置３０から冷却系４０を介して熱交換器４１０の一次側入口４１６に供給された冷媒は、熱交換器４１０内を流通し、熱交換器４１０の一次側出口４１８から排出され、冷却系４０を介して冷却装置３０に還流される。冷却装置３０は、冷却系４０を介して還流された冷媒を気化潜熱により冷却して、再び冷却用の冷媒とすることにより、冷却用の冷媒を循環供給することができる。

【0012】

また、冷却装置３０は、燃料電池システム１０の運転停止中、すなわち、発電設備２０による発電の停止中において、冷却装置３０及び冷却系４０の凍結防止のために、冷媒の温度が凍結しない一定温度以上となるように温度制御を行なうとともに、冷媒を循環させる。この冷媒としては、通常、水が用いられるため、凍結しない一定の温度としては、水の氷点（０℃）よりも高い温度が予め設定される。例えば、５℃～１５℃程度の範囲のいずれかの温度に設定されればよく、例えば、１０℃程度の温度に設定されるようにすればよい。なお、常時、冷媒の温度制御および冷媒の循環を行なう必要はなく、冷媒の温度が予め定められた温度未満となって冷媒が凍結する可能性のある場合に、温度制御および循環制御を行なうようにしてもよい。

【0013】

発電設備２０の複数の燃料電池ユニット２２は、いずれも、基本的には同一の構成を有する。図１では、１つの燃料電池ユニット２２の構成のみを具体的に示し、他の燃料電池ユニット２２については構成を省略している。

【0014】

燃料電池ユニット２２は、反応ガスである燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するユニットであり、燃料電池１００（図１では、「ＦＣ１００」と記載）と、燃料ガス供給系２００と、酸化剤ガス供給系３００と、燃料電池冷却系４００と、燃料電池制御部５００（図１では、「ＦＣ－ＥＣＵ５００」と記載）と、を備える。

【0015】

燃料電池１００は、発電の単位モジュールであるセル（以下、「単セル」とも呼ぶ）が複数積層されたスタック構成を有している。各単セルは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行なう固体高分子形燃料電池である。本実施形態では、燃料ガスとして水素が用いられ、酸化剤ガスとして空気（エア）中の酸素が用いられる。各単セルでは、電解質膜を間に介して、アノード側に燃料ガスが流れるアノード側ガス流路が形成され、カソード側に酸化剤ガスが流れるカソード側ガス流路が形成されている。また、各単セルの間には、両側の単セルを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。なお、燃料電池としては、固体高分子形燃料電池に限らず、固体酸化物形燃料電池等、他種の燃料電池を採用してもよい。

【0016】

燃料ガス供給系２００は、燃料電池１００への燃料ガスの供給、および、燃料電池１００から排出した燃料オフガスを燃料ガスとして循環供給を行なう。酸化剤ガス供給系３００は、燃料電池１００への酸化剤ガスの供給、および、燃料電池１００からの酸化剤オフガスの排出を行なう。なお、燃料ガス供給系２００における燃料ガスの供給制御、および、酸化剤ガス供給系３００における酸化剤ガスの供給制御は、それぞれに含まれる各種アクチュエータが燃料電池制御部５００に制御されることによって行なわれる。

【0017】

燃料電池冷却系４００は、燃料電池１００の温度を調整するために燃料電池１００に対して冷媒を循環供給する冷媒循環系である。冷媒には、エチレングリコールなどの不凍液や水、不凍液と水の混合液等が用いられる。

【0018】

燃料電池冷却系４００は、熱交換器４１０と、熱交換器４１０の二次側出口４１４と燃料電池１００の冷媒入口１０２とを繋ぐ冷媒供給管路４２０と、冷媒供給管路４２０に設けられた冷媒ポンプ４５０と、燃料電池１００の冷媒出口１０４と熱交換器４１０の二次側入口４１２とを繋ぐ冷媒還流管路４３０と、を備える。冷媒還流管路４３０には、分流バルブ４６０が設けられており、分流バルブ４６０を介してバイパス管路４４０が接続されている。バイパス管路４４０は、冷媒供給管路４２０の熱交換器４１０と冷媒ポンプ４５０との間の位置で冷媒供給管路４２０に合流するように接続されている。バイパス管路４４０には、流通する冷媒に含まれるイオンを除去するためのイオン交換樹脂を有するイオン交換機４７０が設けられている。

【0019】

分流バルブ４６０は、熱交換器４１０の二次側を経由して流れる冷媒と、熱交換器４１０をバイパスしてバイパス管路４４０を流れる冷媒との割合を変更可能な弁であり、本実施形態ではロータリーバルブによって構成されている。なお、この分流バルブ４６０が、燃料電池１００から流出する冷媒を、熱交換器に流通させるか熱交換器をバイパスさせるか切替可能とする「バルブ」に相当する。

【0020】

熱交換器４１０の一次側入口４１６には冷却系４０の一次側冷媒供給管路６１４が接続されており、熱交換器４１０の一次側出口４１８には一次側冷媒還流管路６２４が接続されている。熱交換器４１０の一次側には、冷却装置３０から供給される冷媒が流通する。

【0021】

熱交換器４１０は、一次側を流通する冷媒（以下、「一次側冷媒」とも呼ぶ）と、二次側を流通する冷媒（以下、「二次側冷媒」とも呼ぶ）との間で熱交換を行なう。例えば、冷却装置３０によって冷却された一次側冷媒が二次側冷媒の熱を受け取って二次側冷媒の温度を低下させることによって、二次側冷媒を冷却することができる。

【0022】

なお、冷媒供給管路４２０の熱交換器４１０側の端部には、熱交換器４１０から流出する二次側冷媒の温度を計測する温度センサ４８０が設けられている。また、冷媒還流管路４３０の燃料電池１００側の端部には、燃料電池１００から流出する二次側冷媒の温度を計測する温度センサ４９０が設けられている。温度センサ４８０，４９０の計測値は、燃料電池制御部５００に入力され、燃料電池冷却系４００における二次側冷媒の温度制御に利用される。

【0023】

なお、燃料電池冷却系４００の作動状態、すなわち、冷媒ポンプ４５０および分流バルブ４６０の作動状態は、燃料電池制御部５００によって制御される。例えば、燃料電池システム１０の運転によって発電が行なわれる燃料電池ユニット２２では、通常、燃料電池冷却系４００を以下のように作動させる。

【0024】

燃料電池１００の温度が目標温度以上の場合、二次側冷媒が熱交換器４１０に流入するように、分流バルブ４６０の熱交換器４１０側の方向の開度、および、冷媒ポンプ４５０の駆動量を調整して、熱交換器４１０で冷却された二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給させる。通常、熱交換器４１０側の方向の開度を全開とするように調整する。この場合、目標温度以上で、かつ、発電に適した適正温度の状態で、燃料電池１００の発電が可能となるように、燃料電池１００を冷却することができる。

【0025】

また、燃料電池１００の温度が目標温度に比べて低い場合、分流バルブ４６０のバイパス管路４４０側の方向を全開とし、冷媒ポンプ４５０の駆動量を調整して、燃料電池１００を流通した二次側冷媒の全てをバイパス管路４４０に流通させことで、熱交換器４１０をバイパスさせた二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給させる。この場合、燃料電池１００の発電による自己発熱により二次側冷媒の温度を上昇させて、燃料電池１００が目標温度以上となるように燃料電池１００を暖機することができる。

【0026】

なお、運転が停止されて発電が行なわれていない燃料電池ユニット２２では、後述する場合を除いて、燃料電池冷却系４００の動作は停止状態とされる。

【0027】

燃料電池制御部５００は、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリと、入出力ポートと、を備えたコンピュータ、例えば、マイクロコンピュータによって構成されている。燃料電池システム１０の運転によって発電が行なわれる燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、メモリに格納されている各種制御プログラムを実行して、不図示の各種メータや、温度センサ４８０，４９０を含む各種センサ等からの情報を取得し、燃料ガス供給系２００、酸化剤ガス供給系３００、および、燃料電池冷却系４００を制御する。また、燃料電池システム１０の運転停止状態、すなわち、発電設備２０の各燃料電池ユニット２２の運転停止状態において、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、メモリに格納されている運転停止状態用の制御プログラムを実行することで、燃料電池冷却系４００の動作を制御する。この燃料電池ユニット２２の運転停止状態における燃料電池制御部５００の制御については後述する。なお、燃料電池制御部５００は、単一の制御部として構成される必要はなく、複数の制御部によって構成して、これら複数の制御部間で必要な情報をやり取りするようにしてもよい。

【0028】

発電設備２０のコンテナ２１内には、収容された複数の燃料電池ユニット２２の雰囲気温度を計測する温度センサ２４が設けられている。温度センサ２４の計測値はユニット制御部２３に入力され、後述する各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００の制御に利用される。なお、以下では、コンテナ２１内に収容された複数の燃料電池ユニット２２の雰囲気温度を、単に「コンテナ２１内の雰囲気温度」とも呼ぶ。

【0029】

ユニット制御部２３は、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリと、入出力ポートと、を備えたコンピュータ、例えば、マイクロコンピュータによって構成されている。燃料電池システム１０の運転によって発電が行なわれる発電設備２０のユニット制御部２３は、メモリに格納されている各種制御プログラムを実行して、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００に指示を与えることで、各燃料電池ユニット２２の動作を制御する。また、燃料電池システム１０の運転停止状態において、ユニット制御部２３は、メモリに格納されている運転停止状態用の制御プログラムを実行して、温度センサ２４からの情報を取得し、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００に指示を与えることで、各燃料電池ユニット２２の燃料電池冷却系４００の動作を制御する。この燃料電池システム１０の運転停止状態におけるユニット制御部２３の制御については後述する。なお、ユニット制御部２３も、単一の制御部として構成される必要はなく、複数の制御部によって構成して、これら複数の制御部間で必要な情報をやり取りするようにしてもよい。

【0030】

図２は、燃料電池システムの運転停止状態におけるユニット制御部２３の制御フローチャートである。ステップＳ１１０で、ユニット制御部２３は、温度センサ２４からコンテナ２１内の雰囲気温度Ｔａを取得し、雰囲気温度Ｔａと暖機開始閾値温度Ｔｓとの大小関係から、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００の凍結可能性の有無を判断する。

【0031】

暖機開始閾値温度Ｔｓは、燃料電池１００が凍結する可能性、具体的には、燃料電池１００の内部にある液水が、凍結している、あるいは、凍結する可能性、があるため、凍結している液水を融解させ、あるいは、凍結する可能性がある液水を凍結させないための温度に設定される。例えば、暖機開始閾値温度Ｔｓは、水の氷点である０℃にマージンを考慮して設定した＋２℃～＋５℃等の０℃以上の温度に設定される。暖機開始閾値温度Ｔｓは「凍結判定温度」に相当する。

【0032】

Ｔａ＞Ｔｓの場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ユニット制御部２３は、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００に凍結可能性は無いと判断し、この制御処理を終了する。これに対して、Ｔａ≦Ｔｓの場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ユニット制御部２３は、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００に凍結可能性が有ると判断し、ステップＳ１２０でＦＣ暖機指示のフラグをＯＮとする。ＦＣ暖機指示のフラグがＯＮとなった場合、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、後述するように、燃料電池冷却系４００を作動させて燃料電池１００の暖機を開始する。

【0033】

そして、ユニット制御部２３は、ステップＳ１３０で、雰囲気温度Ｔａを取得し、雰囲気温度Ｔａと暖機終了閾値温度Ｔｅとの大小関係から、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００の凍結可能性の有無を判断する。暖機終了閾値温度Ｔｅは、ＦＣ暖機を安定に実行するために、暖機開始閾値温度Ｔｓよりも高い温度に設定される。但し、Ｔｅ＝Ｔｓとしてもよい。

【0034】

Ｔａ＜Ｔｅの場合には（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ユニット制御部２３は、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００の凍結可能性は無くなっていないと判断し、ステップＳ１３０の処理を繰り返す。これに対して、Ｔａ≧Ｔｅの場合には（ステップＳ１３０；ＹＥＳ）、ユニット制御部２３は、各燃料電池ユニット２２の燃料電池１００の凍結可能性は無くなったと判断し、ステップＳ１４０でＦＣ暖機指示のフラグをＯＦＦとし、この制御処理を終了する。ＦＣ暖機指示のフラグがＯＦＦとなった場合、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、後述するように、燃料電池冷却系４００を停止して燃料電池１００の暖機を終了する。

【0035】

なお、ユニット制御部２３は、上記制御処理を繰り返し実行する。この制御処理の繰り返しの実行は、前の制御処理の終了後、直ちに行なわれてもよく、一定時間経過後に行なわれても良い。

【0036】

図３は、燃料電池システムの運転停止状態における各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００の制御フローチャートである。燃料電池制御部５００は、燃料電池システムの運転停止状態において、あらかじめ定められたタイムスケジュールで起動して、この制御処理を実行する。

【0037】

ステップＳ２１０で、燃料電池制御部５００は、ユニット制御部２３からＦＣ暖機指示のフラグを取得し、ＦＣ暖機指示のフラグの状態から、ＦＣ暖機処理の要否を判断する。ＦＣ暖機指示のフラグがＯＦＦの場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、燃料電池制御部５００は、ＦＣ暖機処理は不要と判断し、この制御処理を終了する。これに対して、ＦＣ暖機指示のフラグがＯＮの場合には（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、燃料電池制御部５００は、ＦＣ暖機処理は必要と判断し、ステップＳ２２０で、燃料電池冷却系４００のみを作動させて、ＦＣ暖機処理を開始する。具体的には、分流バルブ４６０の流れの方向を、熱交換器４１０側に切り替えて、冷媒ポンプ４５０を駆動して、二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給する。なお、これにより実行される燃料電池１００の暖機については、後述する。

【0038】

そして、燃料電池制御部５００は、ステップＳ２３０で、ユニット制御部２３からＦＣ暖機指示のフラグを取得し、ＦＣ暖機指示のフラグの状態から、ＦＣ暖機処理の継続の要否を判断する。

【0039】

ＦＣ暖機指示のフラグがＯＦＦでない場合には（ステップＳ２３０：ＮＯ）、燃料電池制御部５００は、ＦＣ暖機処理の継続が必要と判断し、ステップＳ２３０の処理を繰り返す。これに対して、ＦＣ暖機指示のフラグがＯＦＦの場合には（ステップＳ２３０；ＹＥＳ）、燃料電池制御部５００は、ＦＣ暖機処理の継続は不要となったと判断し、ステップＳ２４０で燃料電池冷却系４００の作動、具体的には、冷媒ポンプ４５０の駆動を停止してＦＣ暖機処理を停止し、この制御処理を終了する。

【0040】

図４は、ＦＣ暖機処理実行中の燃料電池冷却系４００の状態を示す説明図である。なお、図４では、説明の便宜上、熱交換器４１０、燃料電池１００、一次側冷媒供給管路６１４、一次側冷媒還流管路６２４、冷媒供給管路４２０、および、冷媒還流管路４３０のみを示しており、他の構成要素（図１参照）は省略されている。

【0041】

一次側冷媒Ｃ１は、一次側冷媒供給管路６１４および一次側冷媒還流管路６２４を含む冷却系４０（図１参照）を介して、熱交換器４１０の一次側と冷却装置３０（図１参照）との間を循環する。また、二次側冷媒Ｃ２は、冷媒供給管路４２０および冷媒還流管路４３０を介して熱交換器４１０の二次側と燃料電池１００との間を循環する。

【0042】

上記したように、燃料電池システム１０の運転停止状態における一次側冷媒Ｃ１の温度Ｔｃ１は、凍結しない一定温度となるように温度制御されている。なお、熱交換器４１０の一次側入口４１６から流入する一次側冷媒Ｃ１の温度Ｔｃ１をＴｃ１ｉで表すものとする。以下では、この一次側冷媒の温度Ｔｃ１ｉは暖機開始閾値温度Ｔｓおよび暖機終了閾値温度Ｔｅよりも高い温度に設定されているものとして説明する。

【0043】

また、二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２は、暖機開始閾値温度Ｔｓおよび暖機終了閾値温度Ｔｅよりも低い温度となっているものとして説明する。以下では、説明を容易にするため、各管路における温度勾配を無視して、熱交換器４１０の二次側出口４１４から流出して燃料電池１００の冷媒入口１０２から燃料電池１００に流入する二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２をＴｃ２ｉで表すものとする。また、燃料電池１００の冷媒出口１０４から流出して熱交換器４１０の二次側入口４１２から熱交換器４１０に流入する二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２をＴｃ２ｏで表すものとする。

【0044】

ＦＣ暖機処理の開始時点では、熱交換器４１０に流入する一次側冷媒Ｃ１の温度Ｔｃ１ｉは、熱交換器４１０に流入する二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２ｏよりも高い状態となっている。上記したように、熱交換器４１０は、一次側を流通する一次側冷媒Ｃ１と、二次側を流通する二次側冷媒Ｃ２との間で熱交換を行なうものである。このため、熱交換器４１０は、一次側を流通する一次側冷媒Ｃ１から二次側を流通する二次側冷媒Ｃ２に熱を受け渡して、熱交換器４１０から燃料電池１００に流入する二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２ｉを、燃料電池１００から熱交換器４１０に流入する二次側冷媒Ｃ２の温度Ｔｃ２ｏよりも上昇させることができる。熱交換器４１０で温められた二次側冷媒Ｃ２が燃料電池１００を流通することにより、二次側冷媒Ｃ２から燃料電池１００に一部の熱が受け渡されて、燃料電池１００の温度Ｔｆを上昇させることができる。燃料電池１００の温度Ｔｆの上昇に利用された分だけ温度が低下した温度Ｔｃ２ｏの二次側冷媒Ｃ２は、燃料電池１００から流出して熱交換器４１０に還流され、熱交換器４１０によって温められる。このように熱交換器４１０の熱交換器により温められた二次側冷媒Ｃ２が循環することで、二次側冷媒Ｃ２の温度を、一次側冷媒Ｃ１の温度Ｔｃ１ｉに近づくように上昇させていくことができる。これにより、燃料電池１００の温度Ｔｆを、一次側冷媒の温度Ｔｃ１ｉに近づくように上昇させることができる。この結果、凍結している燃料電池１００が融解するように、凍結可能性のある燃料電池１００が凍結しないように、燃料電池１００を暖機することができる。

【0045】

第１実施形態の燃料電池システム１０では、システムの運転停止状態において、コンテナ２１内の雰囲気温度Ｔａが、いずれかの燃料電池１００が凍結する可能性があることを示す暖機開始閾値温度Ｔｓ以下である場合に、各燃料電池ユニット２２の燃料電池冷却系４００のみを作動させている。そして、燃料電池冷却系４００では、二次側冷媒を熱交換器４１０に流通させることで、予め凍結しない温度に温度制御された一次側冷媒の熱を受け取って二次側冷媒を温めることが可能である。これにより、各燃料電池ユニット２２では、温められた二次側冷媒を燃料電池１００内に流通させることによって燃料電池１００を暖機することができ、燃料電池１００の凍結を抑制することが可能である。この結果、燃料電池システム１０の運転を開始した際に、作動を開始した燃料電池ユニット２２において実行される暖機運転の時間を短縮することができ、速やかに適正な作動状態での発電を開始することが可能である。なお、ユニット制御部２３および各燃料電池制御部５００が「制御部」に相当する。

【0046】

なお、コンテナ２１内の雰囲気温度を計測する温度センサ２４は、以下で説明するように設置すればよい。コンテナ２１の雰囲気温度は、上記したように、燃料電池１００の凍結可能性の有無を判断する温度である。そこで、この雰囲気温度を計測する温度センサ２４は、複数の燃料電池ユニット２２の燃料電池１００の雰囲気温度を計測可能な位置に設置することが好ましい。但し、複数の燃料電池１００の雰囲気温度は、コンテナ２１内において、それぞれの燃料電池１００が設置されている位置に応じて変化する可能性が高い。そこで、複数の燃料電池１００のうち、最も雰囲気温度が低下する燃料電池１００を予め求めて、その近くに温度センサ２４を設置すればよい。また、複数の燃料電池１００のうちのいずれかの近くに温度センサ２４を設置した場合には、最も雰囲気温度が低下する燃料電池１００の雰囲気温度との温度差を予め求めて、その温度差を加味して暖機開始閾値温度Ｔｓおよび暖機終了閾値温度Ｔｅを設定すればよい。

【0047】

Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態としての燃料電池システム１０Ｂの概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０Ｂは、温度センサ２４（図１参照）に代えて各燃料電池１００の近くにそれぞれ設置された温度センサ１１０を備えている。また、燃料電池システム１０は、ユニット制御部２３（図１参照）に代えて、各温度センサ１１０から入力される計測値を利用して、後述するように、各燃料電池制御部５００を制御するユニット制御部２３Ｂを備えている。燃料電池システム１０Ｂは、これらの相違点を除いて、第１実施形態の燃料電池システム１０（図１参照）と同様の構成を有している。

【0048】

図６は、燃料電池システムの運転停止状態におけるユニット制御部２３Ｂの制御フローチャートである。ステップＳ１１０Ｂで、ユニット制御部２３Ｂは、各温度センサ１１０から各燃料電池１００の雰囲気温度Ｔａを取得し、雰囲気温度Ｔａと暖機開始閾値温度Ｔｓとの大小関係から、各燃料電池１００について、それぞれ、凍結可能性の有無を判断する。

【0049】

各燃料電池１００のいずれもがＴａ＞Ｔｓの場合には（ステップＳ１１０Ｂ：ＮＯ）、ユニット制御部２３Ｂは、いずれの燃料電池１００にも凍結可能性は無いと判断し、この制御処理を終了する。これに対して、Ｔａ≦Ｔｓの燃料電池１００が存在する場合には（ステップＳ１１０Ｂ：ＹＥＳ）、ユニット制御部２３Ｂは、その燃料電池１００には凍結可能性が有ると判断し、ステップＳ１２０Ｂで該当する燃料電池１００のＦＣ暖機指示のフラグをＯＮとする。ＦＣ暖機指示のフラグがＯＮとなった燃料電池１００を有する燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、第１実施形態で説明したように（図３参照）、燃料電池冷却系４００を作動させて燃料電池１００の暖機を開始する。

【0050】

そして、ユニット制御部２３Ｂは、ステップＳ１３０Ｂで、各燃料電池１００の雰囲気温度Ｔａを取得し、ＦＣ暖機指示のフラグがＯＮとなった各燃料電池１００の雰囲気温度Ｔａと暖機終了閾値温度Ｔｅとの大小関係から、各燃料電池１００について、それぞれ、凍結可能性の有無を判断する。

【0051】

各燃料電池１００のいずれもがＴａ＜Ｔｅの場合には（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ユニット制御部２３Ｂは、いずれの燃料電池１００にも凍結可能性は無くなっていないと判断し、ステップＳ１３２Ｂにおいて、ＦＣ暖機指示のフラフがＯＦＦの他の燃料電池１００にＴａ≦Ｔｓの燃料電池１００が有るか否か判断する。

【0052】

他の燃料電池１００のいずれもがＴａ＞Ｔｓの場合には（ステップＳ１３２Ｂ：ＮＯ）、ユニット制御部２３Ｂは、ステップＳ１３０Ｂの処理に戻る。これに対して、Ｔａ≦Ｔｓの他の燃料電池１００が存在する場合には（ステップＳ１３２Ｂ：ＹＥＳ）、ユニット制御部２３Ｂは、その燃料電池１００には凍結可能性が有ると判断し、ステップＳ１３４Ｂで該当する燃料電池１００のＦＣ暖機指示のフラグをＯＮとし、ステップＳ１３０Ｂの処理に戻る。

【0053】

各燃料電池１００のいずれもがＴａ＞Ｔｅの場合には（ステップＳ１３０Ｂ；ＹＥＳ）、ユニット制御部２３Ｂは、各燃料電池１００の凍結可能性は無くなったと判断し、ステップＳ１４０Ｂで各ＦＣ暖機指示のフラグをＯＦＦとし、この制御処理を終了する。ＦＣ暖機指示のフラグがＯＦＦとなった場合、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００は、第１実施形態で説明したように、燃料電池冷却系４００を停止して燃料電池１００の暖機を終了する。

【0054】

ユニット制御部２３Ｂは、上記制御処理を繰り返し実行する。この制御処理の繰り返しの実行は、前の制御処理の終了後、直ちに行なわれてもよく、一定時間経過後に行なわれても良い。

【0055】

第２実施形態の燃料電池システム１０Ｂでは、各燃料電池１００の近くに温度センサ１１０を設けて、雰囲気温度Ｔａが暖機開始閾値温度Ｔｓ以下である燃料電池１００についてのみ暖機を行なう構成としている。これにより、暖機が必要な燃料電池の判断をより精度良く行なうことができ、より精度よく燃料電池の凍結を抑制することが可能である。

【0056】

なお、上記第２実施形態では、Ｔａ≦Ｔｓに該当する燃料電池１００のみを暖機するものとして説明したが、Ｔａ≦Ｔｓに該当する燃料電池１００が有った場合、一般的にその周辺の燃料電池１００も凍結の可能性が高くなると考えられるので、それらの燃料電池１００の暖機も行なわせるようにしてもよい。また、第１実施形態と同様に全ての燃料電池１００の暖機を行なわせるようにしてもよい。また、上記第２実施形態では、各ＦＣ暖機指示のフラグをまとめてＯＦＦ（図６のステップＳ１４０Ｂ参照）とする例を説明したが、Ｔａ＞Ｔｅとなった燃料電池１００（図６のステップＳ１３０Ｂ）ごとに個別にＦＣ暖機指示のフラグをＯＦＦとするようにしてもよい。

【0057】

Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態としての燃料電池システム１０Ｃの概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０Ｃは、ユニット制御部２３（図１参照）に代えてユニット制御部２３Ｃを備え、設備供給管路６１２を流れる一次側冷媒の温度を計測し、計測値をユニット制御部２３Ｃに供給する温度センサ６１１を備えている。また、燃料電池システム１０Ｃは、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００（図１参照）に代えて、後述するように、ユニット制御部２３Ｃから供給される温度センサ６１１の計測値を利用して、燃料電池冷却系４００を制御する燃料電池制御部５００Ｃを備えている。燃料電池システム１０Ｃは、これらの相違点を除いて、第１実施形態の燃料電池システム１０（図１参照）と同様の構成を有している。燃料電池システム１０Ｃでは、第１実施形態で説明した燃料電池システムの運転停止状態におけるユニット制御部２３の制御処理（図２参照）、および、各燃料電池制御部５００の制御処理（図３参照）に加えて、各燃料電池制御部５００Ｃにおいて、以下で説明する制御処理が実行される点に特徴を有している。

【0058】

図８は、燃料電池システムの運転中に作動を開始した燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００Ｃの制御フローチャートである。燃料電池制御部５００Ｃは、ユニット制御部２３Ｃからの運転指示に従って、この制御処理を繰り返し実行して、燃料電池冷却系４００における二次側冷媒の流れを制御する。なお、複数の燃料電池ユニット２２のうち、作動を開始する燃料電池ユニットの数や特定は、発電電力等のスケジュールに従って、ユニット制御部２３Ｃによって任意に設定される。

【0059】

ステップＳ３１０で、燃料電池制御部５００Ｃは、燃料電池１００の温度Ｔｆとして利用可能な温度として、燃料電池１００の冷媒出口１０４に設けられた温度センサ４９０から二次側冷媒の温度Ｔｃ２を取得し、二次側冷媒の温度Ｔｃ２と目標温度Ｔｔとの大小関係を判断する。

【0060】

目標温度Ｔｔは、燃料電池１００における発電を適切に行なうことが可能な温度、例えば、４０℃～６０℃程度の温度に設定される。なお、二次側冷媒の温度Ｔｃ２としては、冷媒供給管路４２０の熱交換器４１０側の端部に設けられた温度センサ４８０の計測値を取得するようにしてもよい。温度センサ４９０で計測される二次側冷媒の温度は、燃料電池１００を流通した後の二次側冷媒の温度であり、温度センサ４９０で計測される二次側冷媒の温度は、燃料電池１００を流通する前の二次側冷媒の温度であるので、いずれも、燃料電池１００の発熱状態に応じて一定の相関を有する温度である。従って、いずれの温度も、燃料電池１００の温度を示す温度として利用することが可能である。但し、燃料電池１００を流通した後の二次側冷媒の温度の方が、実際の燃料電池１００の温度に近い温度となるので、燃料電池１００を流通した後の二次側冷媒の温度を用いる方が好ましい。本例では、二次側冷媒の温度Ｔｃ２として、温度センサ４９０で計測される燃料電池１００を流通した後の二次側冷媒の温度を用いるものとする。

【0061】

Ｔｃ２≧Ｔｔの場合には（ステップＳ３１０：ＮＯ）、燃料電池制御部５００Ｃは、燃料電池１００を暖機する必要は無いと判断し、ステップＳ３４０で、二次側冷媒が流れる冷媒流路を、二次側冷媒の温度Ｔｃ２に応じて制御する。具体的には、二次側冷媒の温度Ｔｃ２が目標温度Ｔｔ以上で、かつ、発電に適した適正温度の状態を維持するように、分流バルブ４６０の開度を調整して、熱交換器４１０側に流れる流量と、バイパス管路４４０側に流れる流量を調整し、二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給する。

【0062】

Ｔｃ２＜Ｔｔの場合には（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、燃料電池制御部５００Ｃは、燃料電池１００を暖機する必要が有ると判断し、ステップＳ３２０で、さらに、二次側冷媒の温度Ｔｃ２と一次冷媒の温度Ｔｃ１との大小関係を判断する。なお、一次側冷媒の温度Ｔｃ１は、ユニット制御部２３Ｃから取得される。

【0063】

Ｔｃ２≧Ｔｃ１の場合には（ステップＳ３２０：ＮＯ）、燃料電池制御部５００Ｃは、ステップＳ３４０で、二次側冷媒が流れる冷媒流路を二次側冷媒の温度Ｔｃ２に応じて制御する。但し、Ｔｃ２≧Ｔｔの場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）の場合とは異なり、Ｔｃ２＜Ｔｔ（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）であるので、二次側冷媒を温めて燃料電池１００の暖機を継続する必要がある。そこで、Ｔｃ１≦Ｔｃ２＜Ｔｔの範囲では、二次側冷媒が熱交換器４１０側ではなくバイパス管路４４０側を流れるように、分流バルブ４６０の流れの方向をバイパス管路４４０側に切り替えて、二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給する。

【0064】

Ｔｃ２＜Ｔｃ１の場合には（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）、燃料電池制御部５００Ｃは、二次側冷媒が熱交換器４１０側を流れるように、分流バルブ４６０の流れの方向を熱交換器４１０側に切り替えて、二次側冷媒を燃料電池１００に循環供給する。この場合、一次側冷媒からの熱を受け取って二次側冷媒が温められることによって燃料電池１００の暖機が行なわれ、また、燃料電池１００の自己発熱により、二次側冷媒が温められることによっても、燃料電池１００の暖機が行なわれる。

【0065】

第３実施形態の燃料電池システム１０Ｃでは、燃料電池システムの運転中に作動を開始した燃料電池ユニット２２においても、燃料電池１００の自己発熱による燃料電池１００の暖機に加えて、一次側冷媒からの熱を受け取って二次側冷媒を温めることによっても燃料電池１００の暖機を行なうことができる。これにより、燃料電池システム１０Ｃの運転を開始した際に、燃料電池ユニット２２において実行される暖機運転の時間をさらに短縮することができ、より速やかに適正な作動状態での発電を開始することが可能である。

【0066】

第３実施形態の燃料電池システム１０Ｃは、第１実施形態の燃料電池システム１０（図１参照）の構成を基本として、燃料電池システムの運転状態における燃料電池冷却系４００の制御処理（図８）を適用した構成を例に説明したが、これに限定されるものではない。第２実施形態の燃料電池システム１０Ｂ（図５参照）の構成を基本として、燃料電池システムの運転状態における燃料電池冷却系４００の制御処理（図８）を適用することも可能である。

【0067】

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）第１実施形態および第２実施形態の燃料電池冷却系４００はバイパス管路４４０および分流バルブ４６０を備える構成として説明したが、バイパス管路４４０および分流バルブ４６０を備えない構成であってもよい。この場合にも、同様の効果を得ることができる。

【0068】

（Ｄ２）第１実施形態ではユニット制御部２３の制御に従って、各燃料電池ユニット２２の燃料電池制御部５００の制御が実行される場合を例に説明したが、ユニット制御部２３において実行される各燃料電池ユニット２２の制御を、各燃料電池制御部５００において実行されるようにしてもよい。同様に、第２実施形態においても、ユニット制御部２３Ｂにおいて実行される各燃料電池ユニット２２についての個別の制御を、各燃料電池制御部５００において実行されるようにしてもよい。

【0069】

（Ｄ３）各実施形態では、１つの発電設備２０を備える構成を例に説明したが、２以上の複数の発電設備を備える構成としてもよい。この場合において、各発電設備では、それぞれ、各実施形態で説明した制御が実行されればよい。

【0070】

（Ｄ４）上記第１実施形態では、燃料電池１００が凍結する可能性の有無を判断する温度として、複数の燃料電池ユニット２２のいずれかに設置された温度センサ２４によって計測される雰囲気温度を利用した。また、第２実施形態では、燃料電池１００が凍結する可能性の有無を判断する温度として、各燃料電池ユニット２２のそれぞれについて、燃料電池１００の近くに設置された温度センサ１１０によって計測される雰囲気温度を利用した。燃料電池１００が凍結する可能性の有無を判断する温度としては、これらに限定されるものではなく、燃料電池１００が凍結する可能性の有無を判断できる温度であればよい。例えば、燃料電池１００を流通する二次側冷媒の温度、特に、燃料電池１００の冷媒出口１０４付近の二次側冷媒の温度を利用するようにしてもよい。すなわち、燃料電池１００の温度と一定の相関を有する温度を利用するようにしてもよい。また、発電設備２０内のいずれかの雰囲気温度を利用するようにしてもよい。但し、燃料電池１００の温度により近い温度、実施形態のように、燃料電池１００により近い位置の雰囲気温度や、燃料電池１００の冷媒出口付近における二次側冷媒の温度等を利用することが好ましい。

【0071】

（Ｄ５）第３実施形態では、一次側冷媒の温度を計測する温度センサ６１１を、発電設備２０内に一次側冷媒を供給するための設備供給管路６１２に設けた構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、主供給管路６１０の冷却装置３０付近に設けるようにしてもよい。複数の発電設備２０を備える構成の場合に、１つの温度センサ６１１で一次側冷媒の温度を計測することが可能である。

【0072】

（Ｄ６）ユニット制御部２３において実行させる制御処理の一部または全部をハードウェア回路で構成してもよい。同様に燃料電池制御部５００において実行させる制御処理の一部または全部をハードウェア回路で構成してもよい。

【0073】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0074】

１０，１０Ｂ，１０Ｃ…燃料電池システム、２０…発電設備、２１…コンテナ、２２…燃料電池ユニット、２３，２３Ｂ，２３Ｃ…ユニット制御部、２４…温度センサ、３０…冷却装置、４０…冷却系、１００…燃料電池、１０２…冷媒入口、１０４…冷媒出口、１１０…温度センサ、２００…燃料ガス供給系、３００…酸化剤ガス供給系、４００…燃料電池冷却系、４１０…熱交換器、４１２…二次側入口、４１４…二次側出口、４１６…一次側入口、４１８…一次側出口、４２０…冷媒供給管路、４３０…冷媒還流管路、４４０…バイパス管路、４５０…冷媒ポンプ、４６０…分流バルブ、４７０…イオン交換機、４８０…温度センサ、４９０…温度センサ、５００，５００Ｃ…燃料電池制御部、６１０…主供給管路、６１１…温度センサ、６１２…設備供給管路、６１３…仕切バルブ、６１４…一次側冷媒供給管路、６２０…主還流管路、６２２…設備還流管路、６２３…仕切バルブ、６２４…一次側冷媒還流管路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】