JP2003142132A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電性能が低下するのを抑制する。 【解決手段】燃料電池（10）は、空気が流れる酸素通路
（20）に接続された酸素極側ガス流路（11）と、燃料ガ
スが流れる水素通路（21）に接続された水素極側ガス流
路（12）と、冷却水が循環する冷却水回路（60）に接続
された冷却水流路（13）とが形成されている。燃料電池
（10）の起動時又は停止時に冷却水回路（60）の冷却水
をガス流路（11,12）に流入可能に構成された冷却水流
入手段（88）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に関し、特に、発電性能の低下抑制対策に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、特開平１１−２８３
６４９号公報に開示されているように、原料ガスを改質
装置で改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電
池に供給すると共に、空気を酸化剤ガスとして燃料電池
に供給する燃料電池システムが知られている。燃料電池
は、電解質膜によって酸素極側ガス流路と水素極側ガス
流路とに区画されて形成されるもので、その酸素極側ガ
ス流路に空気が、また水素極側ガス流路に燃料ガスがそ
れぞれ供給されるようになっている。そして、燃料ガス
が改質装置から燃料電池の水素極側ガス流路へ送られる
と、燃料ガスの主成分である水素が、酸素極側ガス流路
の電極触媒上で空気中の酸素と反応して発電が行なわれ
る。発電中には、燃料電池が発熱して昇温するために、
燃料電池に冷却水を流すことによって燃料電池の温度を
一定範囲内に維持するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記燃
料電池のガス流路では、空気又は燃料ガスに含まれるカ
チオン等が吸着することがある。そして、カチオン等が
ガス流路に面する電極触媒に吸着すると、反応面積が減
少するために発電性能が低下するという問題が生ずる。
つまり、カチオンが混入すると電解質内でプロトンと交
換し、導電性が低下するだけでなく電極触媒にも吸着し
て発電性能を低下させる。さらに、運転の停止時には、
安全確保のため及びカーボン腐食による劣化防止のため
に、反応ガスを早急にパージする必要がある。

【０００４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、燃料電池システムに所定の改良を施すことで、
発電性能が低下するのを抑制することを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却水を燃料
電池（10）のガス流路（11,12）に流入可能に構成する
ようにしたものである。

【０００６】具体的に、第１の解決手段は、酸素含有ガ
スが流れる酸素通路（20）と、燃料ガスが流れる水素通
路（21）と、冷却水が循環する冷却水回路（60）と、上
記酸素通路（20）に接続された酸素ガス流路（11）と、
上記水素通路（21）に接続された水素ガス流路（12）
と、上記冷却水回路（60）に接続されて冷却水が流れる
冷却水流路（13）とが形成された燃料電池（10）と、上
記燃料電池（10）の起動時又は停止時に冷却水回路（6
0）の冷却水をガス流路（11,12）に流入可能に構成され
た冷却水流入手段（88）とを備えている。

【０００７】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流
路（11）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）
を制御する流入制御手段（111）を備えている。

【０００８】また、第３の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷却水回路（60）の冷却水を水素ガス流
路（12）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）
を制御する流入制御手段（111）を備えている。

【０００９】また、第４の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流
路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように冷
却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を
備えている。

【００１０】また、第５の解決手段は、上記第１から第
４の何れか１つの解決手段において、冷却水流入手段
（88）は、冷却水回路（60）における燃料電池（10）の
上流側と、酸素通路（20）における燃料電池（10）の上
流側と、水素通路（21）における燃料電池（10）の上流
側とを接続する分流通路（89）と、酸素通路（20）にお
ける燃料電池（10）の下流側と、水素通路（21）におけ
る燃料電池（10）の下流側と、冷却水回路（60）とを接
続する回収通路（95）と、燃料電池（10）のガス流路
（11,12）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させ
るか、又は分流通路（89）からの冷却水を流入させるか
を切り換える流入切換手段（100）とにより構成されて
いる。

【００１１】また、第６の解決手段は、上記第１から第
４の何れか１つの解決手段において、冷却水流入手段
（88）は、冷却水回路（60）における燃料電池（10）の
下流側と酸素通路（20）における燃料電池（10）の上流
側と、水素通路（21）における燃料電池（10）の上流側
とを接続する分流通路（89）と、酸素通路（20）におけ
る燃料電池（10）の下流側と、水素通路（21）における
燃料電池（10）の下流側と、冷却水回路（60）とを接続
する回収通路（95）と、燃料電池（10）のガス流路（1
1,12）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させる
か、又は分流通路（89）からの冷却水を流入させるかを
切り換える流入切換手段（100）とにより構成されてい
る。

【００１２】また、第７の解決手段は、上記第４の解決
手段において、外気温度検出手段（102）を備える一
方、流入制御手段（111）は、運転停止中において、上
記外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定
温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガ
ス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させる。

【００１３】また、第８の解決手段は、上記第５又は第
６の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（8
9）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスす
るように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉
機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備
えている。

【００１４】また、第９の解決手段は、上記第５又は第
６の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（8
9）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスす
るように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉
機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）を備
えている。

【００１５】また、第１０の解決手段は、上記第５又は
第６の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路
（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパス
するように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開
閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）
と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通
路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（2
1）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けら
れた水素バイパス通路（25）とを備えている。

【００１６】また、第１１の解決手段は、上記第５の解
決手段において、水素通路（21）における分流通路（8
9）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガ
スを生成する改質装置（30）と、冷却水回路（60）に接
続され、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部
（107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却水回
路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れる
ように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）
と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通
路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（2
1）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けら
れた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換
手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（8
9）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるよう
に切り換えるように構成されている。

【００１７】また、第１２の解決手段は、上記第６の解
決手段において、水素通路（21）における分流通路（8
9）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガ
スを生成する改質装置（30）と、分流通路（89）に設け
られ、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部
（107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部
と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素
通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）
が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
させるように切り換えるように構成されている。

【００１８】また、第１３の解決手段は、上記第１１又
は第１２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通
路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパ
スするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス
開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）
を備えている。

【００１９】また、第１４の解決手段は、上記第５の解
決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに
接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水
素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、冷
却水回路（60）に接続され、上記燃焼器（51）の排熱を
回収する熱交換部（106）を有する排熱回収回路（104）
と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（10
4）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手
段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続
部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水
素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25
a）が設けられた水素バイパス通路（25）と、燃料電池
（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接
続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続さ
れ、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バ
イパス通路（24）とを備える一方、流入切換手段（10
0）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）から
の冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り
換えるように構成されている。

【００２０】また、第１５の解決手段は、上記第６の解
決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに
接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水
素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、分
流通路（89）に設けられ、上記燃焼器（51）の排熱を回
収する熱交換部（106）と、燃料電池（10）と分流通路
（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパス
するように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開
閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）
と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通
路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（2
1）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けら
れた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換
手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（8
9）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるよう
に切り換えるように構成されている。

【００２１】また、第１６の解決手段は、上記第５の解
決手段において、水素通路（21）における分流通路（8
9）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガ
スを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素
通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガ
ス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼
器（51）と、冷却水回路（60）に接続され、上記改質装
置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部
（106,107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却
水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流
れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（10
1）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回
収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路
（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設
けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と
分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とを
バイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バ
イパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路
（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料
電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガ
ス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように
構成されている。

【００２２】また、第１７の解決手段は、上記第６の解
決手段において、水素通路（21）における分流通路（8
9）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガ
スを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素
通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガ
ス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼
器（51）と、分流通路（89）に設けられ、上記改質装置
（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（10
6,107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部
と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素
通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）
が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（1
0）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続
部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、
水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパ
ス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）
は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷
却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換え
るように構成されている。

【００２３】また、第１８の解決手段は、上記第１から
第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水回路
（60）は、循環する冷却水に含まれる不純物を除去する
冷却水洗浄手段（85）を備えている。

【００２４】また、第１９の解決手段は、上記第１から
第１８の何れか１つの解決手段において、冷却水回路
（60）は、燃料電池（10）から流出した冷却水を貯留す
る貯留容器（80）と、該貯留容器（80）に貯留している
冷却水を入れ替える入替手段（81）とを備えている。

【００２５】また、第２０の解決手段は、上記第５又は
第６の解決手段において、酸素通路（20）における回収
通路（95）の接続部、及び水素通路（21）における回収
通路（95）の接続部のうちの少なくとも一方には、気液
分離器（28,29）が配設されている。

【００２６】すなわち、上記第１の解決手段では、酸素
通路（20）を流れる酸素含有ガスが燃料電池（10）の酸
素ガス流路（11）に流入すると共に、水素通路（21）を
流れる燃料ガスが燃料電池（10）の水素ガス流路（12）
に流入する。一方、燃料電池（10）の冷却水流路（13）
には、冷却水回路（60）の冷却水が流入する。そして、
冷却水流入手段（88）が切り換わると、冷却水回路（6
0）の冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流
入させ、燃料電池（10）を加熱又は冷却しながら電極を
洗浄する。つまり、ガス流路（11,12）に冷却水を流入
させることで、装置を複雑にすることなく、発電運転中
にガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去するこ
とができると共に燃料電池（10）を加熱又は冷却するこ
とができる。更に、冷却水を流入させて電極の洗浄を行
うようにしているので、電解質膜を湿潤状態に維持する
ことができ、電解質膜の劣化を抑制することができる。
また、冷却水を流入させても起電力が発生しないため
に、燃料電池（10）が劣化しない。

【００２７】また、上記第２の解決手段では、上記第１
の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃
料電池（10）の酸素ガス流路（11）にのみ流入する。

【００２８】また、上記第３の解決手段では、上記第１
の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃
料電池（10）の水素ガス流路（12）にのみ流入する。

【００２９】また、上記第４の解決手段では、上記第１
の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃
料電池（10）の酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路
（12）に流入する。

【００３０】また、上記第５の解決手段では、上記第１
から第４の何れか１つの解決手段において、冷却水回路
（60）の冷却水は、分流通路（89）と燃料電池（10）の
冷却水流路（13）とに分流して流れる。分流通路（89）
の冷却水は、酸素通路（20）又は水素通路（21）を流れ
た後、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガ
ス流路（12）を流れて電極を洗浄する。そして、酸素ガ
ス流路（11）又は水素ガス流路（12）から流出した冷却
水が回収通路（95）を流れ、これら冷却水は、冷却水回
路（60）に回収され、上記燃料電池（10）の冷却水流路
（13）を流れた冷却水と合流する。

【００３１】また、上記第６の解決手段では、上記第１
から第４の何れか１つの解決手段において、冷却水回路
（60）の冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）
を流れた後に分流して、一部が分流通路（89）を流れ
る。分流通路（89）の冷却水は、酸素通路（20）又は水
素通路（21）を流れた後、燃料電池（10）の酸素ガス流
路（11）又は水素ガス流路（12）を流れて電極を洗浄す
る。そして、酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（1
2）から流出した冷却水が回収通路（95）を流れ、冷却
水回路（60）に回収される。

【００３２】また、上記第７の解決手段では、上記第４
の解決手段において、運転停止中において、外気温度検
出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のと
きに、冷却水回路（60）の冷却水が酸素ガス流路（11）
及び水素ガス流路（12）を流れる。つまり、外気温度が
所定温度以下となって、ガス流路（11,12）内の水分が
凍結する恐れがあるときに、冷却水を流通させること
で、凍結を防止する。

【００３３】また、上記第８の解決手段では、上記第５
又は第６の解決手段において、酸素通路（20）の酸素バ
イパス開閉機構（24a）が開放すると、酸素通路（20）
の酸素含有ガスは、燃料電池（10）の酸素ガス流路（1
1）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。

【００３４】また、上記第９の解決手段では、上記第５
又は第６の解決手段において、水素通路（21）の水素バ
イパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）
の燃料ガスは、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に
流入することなく水素通路（21）を流れる。

【００３５】また、上記第１０の解決手段では、上記第
５又は第６の解決手段において、酸素通路（20）の酸素
バイパス開閉機構（24a）と水素通路（21）の水素バイ
パス開閉機構（25a）とが開放すると、酸素通路（20）
の酸素含有ガスが、燃料電池（10）の酸素ガス流路（1
1）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。ま
た、水素通路（21）の燃料ガスが、燃料電池（10）の水
素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を
流れる。

【００３６】また、上記第１１の解決手段では、上記第
５の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）
が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によっ
て原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路
（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路
（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一
方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（10
1）の切換により、排熱回収回路（104）を流れる。排熱
回収回路（104）では、熱交換部（107）において改質装
置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そし
て、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り
換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は
水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（1
0）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時
に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させ
ることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純
物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させる
ことができる。更に、改質装置（30）の排熱を利用して
燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。

【００３７】また、上記第１２の解決手段では、上記第
６の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）
が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によっ
て原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路
（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路
（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一
方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（10
0）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れ
る。分流通路（89）では、熱交換部（107）において改
質装置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そ
して、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流
路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、
燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例え
ば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）
に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積
された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に
昇温させることができる。更に、改質装置（30）の排熱
を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が
向上する。

【００３８】また、上記第１３の解決手段では、上記第
１１又は第１２の解決手段において、酸素バイパス開閉
機構（24a）が開放すると、酸素含有ガスが酸素バイパ
ス通路（24）を流れ、燃料電池（10）の酸素ガス流路
（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。

【００３９】また、上記第１４の解決手段では、上記第
５の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）
及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料
ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス
通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流
入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び
酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行
う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手
段（101）の切り換えにより、排熱回収回路（104）を流
れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（106）にお
いて燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱され
る。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（10
0）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路
（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃
料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例え
ば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）
に流入させることで、ガス流路（11,12）に蓄積された
不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温さ
せることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を利用し
て燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上す
る。

【００４０】また、上記第１５の解決手段では、上記第
６の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）
及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料
ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス
通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流
入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び
酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行
う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段
（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流
れる。分流通路（89）では、熱交換部（106）において
燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そ
して、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流
路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、
燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例え
ば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）
に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積
された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に
昇温させることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を
利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向
上する。

【００４１】また、上記第１６の解決手段では、上記第
５の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）
及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素
通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成
された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入するこ
となく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが
燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流
れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流
入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却
水は、熱回収切換手段（101）の切り換えにより、排熱
回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、
熱交換部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼
器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そし
て、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り
換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は
水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（1
0）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時
に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させ
ることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純
物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させる
ことができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）
の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱
効率が向上する。

【００４２】また、上記第１７の解決手段では、上記第
６の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）
及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素
通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成
された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入するこ
となく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが
燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流
れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流
入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却
水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が
分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換
部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼器（5
1）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加
熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）
又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池
（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動
時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入さ
せることで、ガス流路（11,12）に蓄積された不純物を
除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させること
ができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排
熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率
が向上する。

【００４３】また、上記第１８の解決手段では、上記第
１から第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水
洗浄手段（85）によって不純物が除去された冷却水が燃
料電池（10）のガス流路（11,12）に流入する。

【００４４】また、上記第１９の解決手段では、上記第
１から第１８の何れか１つの解決手段において、冷却水
回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）から流出した
後、貯留容器（80）に貯留される。貯留容器（80）の冷
却水が入替手段（81）によって、入れ替えられる。

【００４５】また、上記第２０の解決手段では、上記第
１４から第１７の何れか１つの解決手段において、燃料
電池（10）のガス流路（11,12）から流出したガスに含
まれる冷却水が気液分離器（28,29）で確実にガスから
分離される。

【００４６】

【発明の効果】従って、上記解決手段によれば、冷却水
を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるよ
うにしたために、電解質膜を湿潤状態に維持しながら、
ガス流路（11,12）及び電極触媒に吸着されたカチオン
等の不純物を除去しつつ、燃料電池（10）を加熱又は冷
却することができる。この結果、発電性能が低下するの
を抑制すると共に、燃料電池（10）の劣化を抑制するこ
とができる。また、燃料電池（10）の冷却水を流入させ
るようにしたために、不活性ガスボンベ等を使用する必
要がなく、装置が複雑になることがない。また、起電力
を発生しないために、燃料電池（10）を劣化させること
がない。また、加熱された冷却水を起動時に燃料電池
（10）のガス流路（11,12）に流入させるときには、燃
料電池（10）が迅速に昇温するために、電極に使用され
る白金が改質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく
起動に時間がかかってしまうという事態を回避すること
ができる。

【００４７】また、上記第４の解決手段によれば、燃料
電池（10）の両ガス流路（11,12）に冷却水を流入させ
るようにしたために、起電力を発生させることなく確実
に電池の昇温や反応ガスのパージをすることができる。

【００４８】また、上記第７の解決手段によれば、運転
停止中において、外気温度が低下したときに冷却水を流
通させるようにしたために、ガス流路（11,12）におけ
る水分の凍結に起因する電池スタックの破壊を防止する
ことができる。

【００４９】また、上記第１１、第１２及び第１３の解
決手段によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料
電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効
利用することができ、熱効率を向上させることができ
る。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら
迅速に昇温させることができる。また、水素バイパス通
路（25）を設けるようにしたために、水素ガス流路（1
2）に冷却水のみを流入させることができる。

【００５０】また、上記第１３の解決手段によれば、酸
素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設
けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガ
ス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。

【００５１】また、上記第１４及び第１５の解決手段に
よれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）
を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用するこ
とができ、熱効率を向上させることができる。また、起
動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温さ
せることができる。また、酸素バイパス通路（24）及び
水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸
素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみ
を流入させることができる。

【００５２】また、上記第１６及び第１７の解決手段に
よれば、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収
して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、更
に熱効率を向上させることができる。また、起動時に
は、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させるこ
とができる。また、酸素バイパス通路（24）及び水素バ
イパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス
流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入
させることができる。

【００５３】また、上記第１８の解決手段によれば、冷
却水に含まれる不純物を除去するようにしたために、冷
却水中の不純物が燃料電池（10）のガス流路（11,12）
や電極に付着するのを防止することができる。この結
果、発電性能が低下するのを更に抑制することができ
る。

【００５４】また、上記第１９の解決手段によれば、冷
却水回路（60）を循環する冷却水を入れ替え可能にな
り、きれいな冷却水を循環させることができる。この結
果、発電性能が低下するのを更に抑制することができ
る。

【００５５】また、上記第２０の解決手段によれば、気
液分離器（28,29）を配設するようにしたために、燃料
電池（10）から流出したガスに含まれる冷却水をガスか
ら分離することができる。この結果、冷却水が燃焼器
（51）に流入するのを確実に防止することができて、燃
焼器（51）での反応を効率よく行うことができる。

【００５６】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００５７】図１に示すように、本実施形態１に係る燃
料電池システムは、酸素通路（20）と水素通路（21）と
燃料電池（10）と冷却水回路（60）とコントローラ（11
0）とを備えている。また、この燃料電池システムは、
水循環路（65）を備えており、いわゆるコジェネレーシ
ョンシステムを構成している。

【００５８】上記酸素通路（20）は、燃料電池（10）に
酸素含有ガスである空気を供給する空気供給管（20a）
と、燃料電池（10）から排出された酸素極排ガスが流れ
る酸素極排気管（20b）とにより構成されている。上記
水素通路（21）は、燃料電池（10）に燃料ガスを供給す
る水素供給管（21a）と、燃料電池（10）から排出され
た水素極排ガスが流れる水素極排気管（21b）とにより
構成されている。

【００５９】上記燃料電池（10）は、固体高分子電解質
型に構成されている。この燃料電池（10）では、フッ素
系の高分子フィルムからなる電解質膜の両面に触媒粒子
を分散させて電極を形成することで、単電池が構成され
ている。この電極触媒は、主に白金が使用されている。
電解質膜表面の電極は、一方が水素極（アノード）とな
り、他方が酸素極（カソード）となる。上記燃料電池
（10）は、バイポーラ板を介して単電池が積層されたス
タック（集合電池）を構成している。尚、燃料電池（1
0）の構造についは、図示を省略する。

【００６０】上記燃料電池（10）では、バイポーラ板と
電解質膜の酸素極とにより、酸素極側ガス流路（11）が
形成され、バイポーラ板と電解質膜の水素極とにより、
水素極側ガス流路（12）が形成されている。また、燃料
電池（10）は、冷却水流路（13）が形成されている。該
冷却水流路（13）は、上記冷却水回路（60）に接続され
ている。

【００６１】上記空気供給管（20a）は、燃料電池（1
0）の酸素極側ガス流路（11）の入口側に接続され、酸
素極排気管（20b）は、酸素極側ガス流路（11）の出口
側に接続されている。一方、水素供給管（21a）は、燃
料電池（10）の水素極側ガス流路（12）の入口側に接続
され、水素極排気管（21b）は、水素極側ガス流路（1
2）の出口側に接続されている。

【００６２】上記空気供給管（20a）は、その始端が屋
外に開口し、その下流端である終端が燃料電池（10）の
酸素極側ガス流路（11）に接続されている。空気供給管
（20a）には、その始端から終端に向かって順に、ブロ
ワ（23）とガス加熱器（52）と第１加湿器（40）とが設
けられている。

【００６３】上記空気供給管（20a）は、分岐管（22）
が設けられている。分岐管（22）は、その始端がブロワ
（23）とガス加熱器（52）の間に接続されている。

【００６４】上記第１加湿器（40）は、水蒸気透過膜
（41）を備えている。水蒸気透過膜（41）は、水蒸気が
透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜
等の親水性の膜により構成されている。

【００６５】上記第１加湿器（40）は、上記水蒸気透過
膜（41）によって第１被加湿側通路（42）と第１排ガス
通路（43）とに区画形成されている。第１被加湿側通路
（42）には、空気供給管（20a）が接続されており、酸
化剤ガスとしての空気が導入される。

【００６６】上記水素供給管（21a）は、原料ガスとし
ての天然ガスが供給される一方、その下流端である終端
が燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に接続れて
いる。水素供給管（21a）は、改質装置（30）が設けら
れている。該改質装置（30）は、原料ガスから水素主体
の燃料ガスを生成するように構成されている。この改質
装置（30）には、ガスの流れに沿って順に、脱硫器（3
1）とガス加熱器（52）と第２加湿器（45）と本体部（3
2）とが設けられている。また、改質装置（30）におけ
る脱硫器（31）とガス加熱器（52）の間には、空気供給
管（20a）の分岐管（22）が接続されている。

【００６７】上記脱硫器（31）は、原料ガスから硫黄分
を吸着除去するように構成されている。

【００６８】上記第２加湿器（45）は、水蒸気透過膜
（46）を備えている。この水蒸気透過膜（46）は、水蒸
気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコー
ル膜等の親水性の膜により構成されている。

【００６９】上記第２加湿器（45）は、上記水蒸気透過
膜（46）によって第２被加湿側通路（47）と第２排ガス
通路（48）とに区画形成されている。第２被加湿側通路
（47）は、改質装置（30）におけるガス加熱器（52）と
本体部（32）との間に設けられ、原料ガスが導入され
る。第２排ガス通路（48）には、上記水素極排気管（21
b）が接続されており、燃料電池（10）の水素極側ガス
流路（12）から電池排ガスとして排出された水素極排ガ
スが流れる。第２加湿器（45）は、原料ガスを加湿する
ためのものである。

【００７０】上記本体部（32）は、ガスの流れに沿って
順に、改質器（33）と変成器（34）とＣＯ除去器（35）
とが設けられている。

【００７１】上記改質器（33）は、部分酸化反応に対し
て活性を呈する触媒と、水蒸気改質反応に対して活性を
呈する触媒とを備えている。改質器（33）では、部分酸
化反応及び水蒸気改質反応によって、メタンを主成分と
する天然ガス（即ち、原料ガス）から水素を生成する。

【００７２】上記変成器（34）は、シフト反応（一酸化
炭素変成反応）に活性を呈する触媒を備えている。変成
器（34）では、シフト反応によって、ガス中の一酸化炭
素が削減されると同時に水素が増加する。

【００７３】上記ＣＯ除去器（35）は、ＣＯ選択酸化反
応に活性を呈する触媒を備えている。ＣＯ除去器（35）
では、ＣＯ選択酸化反応によって、ガス中のＣＯが更に
削減される。そして、ＣＯ除去器（35）から出た水素主
体のガスが、燃料ガスとして水素供給管（21a）を流れ
て、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）へ供給さ
れるようになっている。

【００７４】上記酸素極排気管（20b）は、燃料電池（1
0）の酸素極側ガス流路（11）から電池排ガスとして排
出された酸素極排ガスが流れる。酸素極排気管（20b）
は、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）が接続さ
れている。酸素極排気管（20b）は、第１加湿器（40）
の上流側に第１気液分離器（28）が、第１加湿器（40）
の下流側に熱回収部（27）がそれぞれ設けられている。
第１気液分離器（28）は、流入した酸素極排ガスがその
上端部から流出するように酸素極排気管（20b）に接続
されている。熱回収部（27）は、改質装置（30）の改質
器（33）、変成器（34）、及びＣＯ除去器（35）の近傍
に形成されたガスの通路であって、これら改質器（33）
等の排熱を回収するように構成されている。

【００７５】上記水素極排気管（21b）は、燃料電池（1
0）の水素極側ガス流路（12）から電池排ガスとして排
出された水素極排ガスが流れる。水素極排気管（21b）
は、第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）が接続さ
れている。水素極排気管（21b）は、第２加湿器（45）
の上流側に第２気液分離器（29）が設けられている。第
２気液分離器（29）は、流入した水素極排ガスがその上
端部から流出するように水素極排気管（21b）に接続さ
れている。

【００７６】上記空気供給管（20a）は、酸素バイパス
通路である酸素バイパス管（24）が接続されている。該
酸素バイパス管（24）は、一端が空気供給管（20a）に
おける第１加湿器（40）と燃料電池（10）との間に接続
され、他端が酸素極排気管（20b）における燃料電池（1
0）と第１加湿器（40）との間に接続されている。酸素
バイパス管（24）は、酸素バイパス開閉機構である酸素
バイパス電磁弁（24a）が設けられている。つまり、酸
素通路（20）は、酸素バイパス電磁弁（24a）が設けら
れた酸素バイパス管（24）を備えている。

【００７７】上記水素供給管（21a）は、水素バイパス
通路である水素バイパス管（25）が接続されている。該
水素バイパス管（25）は、一端が水素供給管（21a）に
おけるＣＯ除去器（35）と燃料電池（10）との間に接続
され、他端が水素極排気管（21b）における燃料電池（1
0）と第２加湿器（45）との間に接続されている。水素
バイパス管（25）は、水素バイパス開閉機構である水素
バイパス電磁弁（25a）が設けられている。つまり、水
素通路（21）は、水素バイパス電磁弁（25a）が設けら
れた水素バイパス管（25）を備えている。

【００７８】上記酸素極排気管（20b）の終端と、水素
極排気管（21b）の終端とは、燃焼器（51）に接続され
ている。該燃焼器（51）は、酸素極排ガス中に残存する
酸素を利用して、水素極排ガス中に残存する水素を燃焼
させるように構成されている。

【００７９】上記燃焼器（51）は、燃焼ガス管（26）が
接続されている。燃焼ガス管（26）は、始端が燃焼器
（51）に接続される一方、終端が屋外に開口し、その途
中でガス加熱器（52）に接続されている。水素極排ガス
の燃焼によって生成した高温の燃焼ガスは、この燃焼ガ
ス管（26）を流れて屋外へ排出される。

【００８０】上記ガス加熱器（52）は、空気流路（53）
と原料ガス流路（54）と燃焼ガス流路（55）とが区画形
成されている。ガス加熱器（52）は、その空気流路（5
3）が空気供給管（20a）に接続され、その原料ガス流路
（54）が改質装置（30）における脱硫器（31）と第２加
湿器（45）との間に接続され、その燃焼ガス流路（55）
が燃焼ガス管（26）に接続されている。ガス加熱器（5
2）は、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと空気流路（5
3）の空気とを熱交換させて酸化剤ガスとしての空気を
加熱すると同時に、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと原
料ガス流路（54）の原料ガスとを熱交換させて原料ガス
を加熱するように構成されている。

【００８１】上記冷却水回路（60）は、冷却水が充填さ
れた閉回路であって、冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁
弁（62）と燃料電池（10）と第１熱交換器（71）と貯留
容器（80）とイオン交換樹脂（85）とが接続されてい
る。冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）とが配管
接続されている。冷却水電磁弁（62）と、燃料電池（1
0）における冷却水流路（13）の流入端とが配管接続さ
れている。燃料電池（10）における冷却水流路（13）の
流出端と、第１熱交換器（71）の一端とが配管接続され
ている。第１熱交換器（71）の一端と、貯留容器（80）
とが配管接続され、第１熱交換器（71）で熱交換された
冷却水が貯留容器（80）に貯留されるようになってい
る。冷却水回路（60）では、冷却水を循環させることに
よって燃料電池（10）が所定の運転温度に保たれる。

【００８２】上記貯留容器（80）は、冷却水回路（60）
の冷却水を貯留するように構成されている。貯留容器
（80）は、貯留している冷却水を入れ替える入替手段
（81）が設けられている。該入替手段（81）は、貯留容
器（80）の上部に接続された補給管（82）と、貯留容器
（80）の下部に接続された排出管（83）と、該排出管
（83）に設けられた排出電磁弁（84）とにより構成され
ている。補給管（82）は、水道水を貯留容器（80）に流
入させるように構成されている。排出管（83）は、貯留
容器（80）の冷却水を排出するためのものである。

【００８３】上記イオン交換樹脂（85）は、貯留容器
（80）における下部と配管接続される一方、冷却水ポン
プ（61）と配管接続されている。イオン交換樹脂（85）
は、冷却水洗浄手段を構成している。つまり、イオン交
換樹脂（85）は、例えば、水中に存在するカチオンを吸
着除去するビーズ状のカチオン交換樹脂により構成さ
れ、冷却水回路（60）を循環する冷却水に含まれる不純
物を除去する。

【００８４】上記冷却水回路（60）には、冷却水流入手
段（88）が接続されている。該冷却水流入手段（88）
は、分流通路（89）と、開閉機構である酸素供給電磁弁
（92）と、開閉機構である水素供給電磁弁（93）と、回
収通路（95）と、開閉機構である酸素排出電磁弁（98）
と、開閉機構である水素排出電磁弁（99）とを備えてい
る。

【００８５】上記分流通路（89）は、第１分流通路（9
0）と第２分流通路（91）とにより構成されている。第
１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における
冷却水電磁弁（62）と燃料電池（10）との間に接続さ
れ、他端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管
（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されてい
る。第１分流通路（90）は、開閉機構である第１分流電
磁弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）
は、一端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管
（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続され、他
端が水素供給管（21a）における水素バイパス管（25）
の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。第
２分流通路（91）は、開閉機構である第２分流電磁弁
（91a）が設けられている。

【００８６】尚、第２分流通路（91）は、一端が空気供
給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と
燃料電池（10）との間に接続される構成に代え、一端が
第１分流通路（90）における第１分流電磁弁（90a）の
冷却水回路（60）の接続端寄りに接続される構成であっ
てもよい。

【００８７】上記酸素供給電磁弁（92）は、空気供給管
（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と、分
流通路（89）の接続部との間に設けられている。上記水
素供給電磁弁（93）は、水素供給管（21a）における水
素バイパス管（25）の接続部と、分流通路（89）の接続
部との間に設けられている。

【００８８】上記回収通路（95）は、第１回収通路（9
6）と第２回収通路（97）とにより構成されている。第
１回収通路（96）は、一端が酸素極排気管（20b）の第
１気液分離器（28）の下端部に接続され、他端が冷却水
回路（60）における貯留容器（80）の内部に開口してい
る。第１回収通路（96）は、開閉機構である第１回収電
磁弁（96a）が設けられている。第２回収通路（97）
は、一端が水素極排気管（21b）の第２気液分離器（2
9）の下端部に接続され、他端が第１回収通路（96）に
おける第１回収電磁弁（96a）の貯留容器（80）開口端
寄りに接続されている。第２回収通路（97）は、開閉機
構である第２回収電磁弁（97a）が設けられている。

【００８９】上記酸素排出電磁弁（98）は、酸素極排気
管（20b）における第１気液分離器（28）と酸素バイパ
ス管（24）の接続部との間に設けられている。上記水素
排出電磁弁（99）は、水素極排気管（21b）における第
２気液分離器（29）と水素バイパス管（25）の接続部と
の間に設けられている。

【００９０】上記第１分流電磁弁（90a）と、第２分流
電磁弁（91a）と、第１回収電磁弁（96a）、と第２回収
電磁弁（97a）と、酸素供給電磁弁（92）と、水素供給
電磁弁（93）と、酸素排出電磁弁（98）と、水素排出電
磁弁（99）とにより流入切換手段（100）が構成されて
いる。

【００９１】上記冷却水回路（60）は、排熱回収回路
（104）が接続されている。排熱回収回路（104）は、一
端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷
却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路
（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の
接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）
は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（10
5）と、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）
とが設けられている。

【００９２】上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により
排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成さ
れている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）の排熱を回収するようになっている。上記改質熱交
換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ
除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）
等の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱す
るように構成されている。つまり、改質熱交換部（10
7）は、改質装置（30）の排熱を回収するようになって
いる。

【００９３】上記冷却水電磁弁（62）と熱回収電磁弁
（105）とは、冷却水回路（60）の冷却水が、排熱回収
回路（104）に流れるように流れを切り換える熱回収切
換手段（101）を構成している。

【００９４】上記水循環路（65）は、熱媒水が充填され
た閉回路である。この水循環路（65）には、熱媒水の循
環方向において、循環ポンプ（66）と第１熱交換器（7
1）と第２熱交換器（74）と貯湯タンク（67）とが順に
設けられている。水循環路（65）を循環する熱媒水は、
第１熱交換器（71）及び第２熱交換器（74）で加熱さ
れ、温水となって貯湯タンク（67）に蓄えられる。そし
て、貯湯タンク（67）の温水は、必要に応じて給湯に供
される。

【００９５】上記第１熱交換器（71）は、冷却水流路
（72）と水流路（73）とが区画形成されている。第１熱
交換器（71）は、その冷却水流路（72）が冷却水回路
（60）に接続され、その水流路（73）が水循環路（65）
に接続されている。この第１熱交換器（71）は、冷却水
流路（72）の冷却水と水流路（73）の熱媒水とを熱交換
させるように構成されている。

【００９６】上記第２熱交換器（74）は、燃焼ガス流路
（75）と水流路（76）とが区画形成されている。第２熱
交換器（74）は、その燃焼ガス流路（75）が燃焼ガス管
（26）に接続され、その水流路（76）が水循環路（65）
に接続されている。この第２熱交換器（74）は、燃焼ガ
ス流路（75）の燃焼ガスと水流路（76）の熱媒水とを熱
交換させるように構成されている。

【００９７】上記空気供給管（20a）付近には、外気温
度検出手段である外気温度センサ（102）が配置されて
いる。

【００９８】上記コントローラ（110）は、流入制御手
段（111）である流入制御部（111）と入替制御部（11
2）とを備えている。

【００９９】上記流入制御部（111）は、燃料電池（1
0）を昇温させるための運転である起動運転時に燃料電
池（10）を昇温させると共に電極の洗浄を行うために、
流入切換手段（100）の切り換えを行うと共に熱回収切
換手段（101）の切り換えを行い、加熱された冷却水を
燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側
ガス流路（12）に流入させるように構成されている。起
動運転時には、燃料電池（10）を昇温させる一方、電極
の洗浄を行う。

【０１００】具体的には、流入制御部（111）は、起動
運転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（9
1a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）
とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出
電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁
（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入
制御部（111）は、起動運転時に熱回収切換手段（101）
を切り換え、排熱回収回路（104）に冷却水を流入させ
るように構成されている。つまり、流入制御部（111）
は、起動運転時に排熱回収電磁弁（105）を開放すると
共に、冷却水電磁弁（62）を閉鎖するように構成されて
いる。また、流入制御部（111）は、起動運転時に酸素
バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）と
を開放するように構成されている。

【０１０１】上記流入制御部（111）は、燃料電池の温
度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流
入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）の切り換
えを行うように構成されている。つまり、流入制御部
（111）は、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（9
8）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と
を開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流
電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁
弁（97a）とを閉鎖することにより、流入切換手段（10
0）の切り換えを行うように構成されている。また、流
入制御部（111）は、冷却水電磁弁（62）を開放すると
共に、排熱回収電磁弁（105）を閉鎖することにより、
熱回収切換手段（101）の切り換えを行うように構成さ
れている。また、流入制御部（111）は、同時に酸素バ
イパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを
閉鎖するように構成されている。つまり、燃料電池（1
0）の各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガスが流入し
て、発電運転が行われる。

【０１０２】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、ガ
ス流路（11,12）を洗浄すると共にガス流路（11,12）内
の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）
の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,1
2）に冷却水を流入させるように構成されている。つま
り、燃料電池（10）の停止時に電極を洗浄するように、
冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入
させるように構成されている。

【０１０３】即ち、流入制御部（111）は、運転を停止
するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁
（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97
a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素
排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電
磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運
転を停止するときには、冷却水電磁弁（62）が開放さ
れ、排熱回収電磁弁（105）が閉鎖された状態にある。
また、運転を停止するときには、ブロワ（23）をすぐに
停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停
止させる。

【０１０４】上記流入制御部（111）は、運転停止中に
おいて、外気温度センサ（102）が検出した外気温度が
所定温度以下になると、凍結防止のため、冷却水回路
（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路
（12）に流入させるように構成されている。具体的に、
流入制御部（111）は、運転停止中において外気温度が
所定温度以下になると、冷却水ポンプ（61）を駆動する
一方、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）
と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と冷
却水電磁弁（62）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁
（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）
と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されて
いる。

【０１０５】上記入替制御部（112）は、定期的に排出
電磁弁（84）を開放して冷却水回路（60）の冷却水を排
出すると共に、貯留容器（80）に補給管（82）から水道
水を補給するように構成されている。つまり、冷却水回
路（60）の冷却水が定期的に入れ替えられ、汚れた冷却
水が循環するのを防止するようになっている。

【０１０６】−運転動作− 上記燃料電池システムの運転動作を説明する。

【０１０７】上記燃料電池システムを起動するときに
は、空気供給管（20a）の空気及び水素供給管（21a）の
燃料ガスが燃料電池（10）をバイパスするように流通さ
せる。そして、冷却水回路（60）の冷却水を加熱して燃
料電池（10）に流入させ、電極を洗浄しながら燃料電池
（10）を昇温させる。

【０１０８】以下、具体的に説明する。起動時には、第
１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回
収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電
磁弁（105）と酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパ
ス電磁弁（25a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁
（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）
と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖
する一方、ブロワ（23）と冷却水ポンプ（61）とを駆動
する。

【０１０９】空気供給管（20）には酸化剤ガスとしての
空気が流入し、水素供給管（21）には原料ガスが流入す
る。原料ガスとして、メタンを主成分とする天然ガスが
使用されている。

【０１１０】空気供給管（20）に流入した空気は、一部
が分岐管（22）に分流する一方、残りの空気がガス加熱
器（52）の空気流路（53）、第１加湿器（40）の第１被
加湿側通路（42）を通過した後、酸素バイパス管（24）
に流入する。酸素バイパス管（24）に流入した空気は、
酸素極排気管（20b）を流れ、第１加湿器（40）を通過
した後、熱回収部（27）でＣＯ除去器（35）、変成器
（34）及び改質器（33）の排熱を回収して燃焼器（51）
に流入する。

【０１１１】一方、水素供給管（21）に流入した原料ガ
スは、脱硫器（31）へ導入され、原料ガスに含まれる硫
黄分が除去される。そして、分岐管（22）から流入した
空気と合流した後、ガス加熱器（52）の原料ガス流路
（54）、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）、
改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）を通
過する。

【０１１２】改質器（33）では、メタンの部分酸化反応
と水蒸気改質反応とが行われ、水素と一酸化炭素とが生
成する。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変
成器（34）へ送られる。このガスには、水蒸気改質反応
に用いられなかった水蒸気が残存している。変成器（3
4）では、シフト反応が行われ、一酸化炭素が減少する
と同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガス
は、ＣＯ除去器（35）へ導入される。変成器（34）から
ＣＯ除去器（35）へ送られるガスは、水素が主成分とな
っているものの、未だに一酸化炭素を含んでいる。ＣＯ
除去器（35）では、ＣＯ選択酸化反応が行われ、一酸化
炭素が削減されて燃料ガスとなる。この燃料ガスは、水
素バイパス管（25）に流入した後、水素極排気管（21
b）を流れ、燃焼器（51）に流入する。

【０１１３】燃焼器（51）では、空気中の酸素を利用し
て、燃焼ガス中の水素を燃焼させる。この燃焼によって
燃焼器（51）が発熱している。

【０１１４】一方、冷却水ポンプ（61）が駆動すると、
貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環す
る。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）
を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸
着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収
回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる
冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（5
1）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、改
質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（3
4）及びＣＯ除去器（35）の排熱により更に加熱され、
冷却水回路（60）に戻る。

【０１１５】排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水
回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃
料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１
分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却
水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を
流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入
し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管
（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（1
2）に流入する。

【０１１６】冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃
料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１
熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、
冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却され
る。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。

【０１１７】酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器
（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器
（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用し
ている。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維
持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水
は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ
て第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）に流
入する。気液分離器（28,29）に流入した冷却水は、そ
の下端部から流出した後に合流し、貯留容器（80）に流
入する。このような循環が繰り返される。

【０１１８】そして、燃料電池（10）の温度が上昇し
て、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）
及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を
行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出
電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁
（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電磁
弁（105）とが閉鎖する。また、酸素バイパス電磁弁（2
4a）と水素バイパス電磁弁（25a）とが閉鎖する。

【０１１９】発電運転において、空気供給管（20）に流
入した空気は、その一部が分岐管（22）を通じて改質装
置（30）へ送られ、残りの空気が酸化剤ガスとしてガス
加熱器（52）の空気流路（53）へ導入される。この空気
は、空気流路（53）を流れる間に燃焼ガス流路（55）の
燃焼ガスから吸熱する。

【０１２０】ガス加熱器（52）において加熱された空気
は、第１加湿器（40）の第１被加湿側通路（42）へ流入
する。一方、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）
には、酸素極排ガスが導入されている。そして、第１被
加湿側通路（42）の空気には、水蒸気透過膜（41）を透
過した酸素極排ガス中の水蒸気が供給される。

【０１２１】そして、加熱されて加湿された空気は燃料
電池（10）の酸素極側ガス通路（11）に流入する。酸素
極側ガス通路（11）へ導入される空気を第１加湿器（4
0）で加湿しておくことで、燃料電池（10）における電
解質膜の乾燥を防止している。

【０１２２】一方、水素供給管（21）に流入した原料ガ
スは、脱硫器（31）で原料ガスに含まれる硫黄分が除去
され、分岐管（22）からの空気が混入された後に、ガス
加熱器（52）の原料ガス流路（54）へ導入される。この
原料ガスは、原料ガス流路（54）を流れる間に燃焼ガス
流路（55）の燃焼ガスから吸熱する。

【０１２３】ガス加熱器（52）において加熱された原料
ガスは、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）へ
流入する。一方、第２加湿器（45）の第２排ガス通路
（48）には、水素極排ガスが導入されている。そして、
第２被加湿側通路（47）の原料ガスには、水蒸気透過膜
（46）を透過した水素極排ガス中の水蒸気が供給され
る。

【０１２４】第２加湿器（45）で加湿された原料ガス
は、改質器（33）へ導入され、メタンの部分酸化反応と
水蒸気改質反応とにより、水素と一酸化炭素が生成され
る。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変成器
（34）へ送られ、シフト反応により、一酸化炭素が減少
すると同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガ
スは、ＣＯ除去器（35）へ導入され、ＣＯ選択酸化反応
によってガス中の一酸化炭素を更に削減する。そして、
ＣＯ除去器（35）で一酸化炭素を削減されたガスは、燃
料ガスとして水素バイパス通路（83）を経由して燃料電
池（10）の水素極側ガス通路（12）へ供給される。

【０１２５】発電運転において、燃料電池（10）には、
水素極側ガス通路（12）へ燃料ガスが供給され、酸素極
側ガス通路（11）へ空気が供給される。燃料電池（10）
は、燃料ガス中の水素を燃料とし、空気中の酸素を酸化
剤として発電を行う。

【０１２６】燃料電池（10）の酸素極側ガス通路（11）
からは、電池排ガスとして酸素極排ガスが排出される。
この酸素極排ガスには、電池反応に使われなかった余剰
酸素が含まれている。また、酸素極排ガス中には、電池
反応によって生じた水蒸気が含まれている。この酸素極
排ガスは、酸素極排気管（24）を通じて第１気液分離器
（28）に流入する。第１気液分離器（28）に流入した酸
素極排ガスは、その上端部から流出し、第１加湿器（4
0）の第１排ガス通路（43）へ導入される。上述のよう
に、酸素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜（41）を
透過して第１被加湿側通路（42）の空気へ供給される。
第１加湿器（40）において水蒸気を奪われた酸素極排ガ
スは、熱回収部（27）を流れる。酸素極排ガスは、熱回
収部（27）において改質器（33）、変成器（34）、及び
ＣＯ除去器（35）の排熱を回収して燃焼器（51）へ送り
込まれる。

【０１２７】一方、燃料電池（10）の水素極側ガス通路
（12）からは、電池排ガスとして水素極排ガスが排出さ
れる。この水素極排ガスには、電池反応に使われなかっ
た加湿水素が残存している。この水素極排ガスは、水素
極排気管（25）を通じて第２気液分離器（29）に流入す
る。第２気液分離器（29）に流入した水素極排ガスは、
その上端部から流出して第２加湿器（45）の第２排ガス
通路（48）へ導入される。上述のように、水素極排ガス
中の水蒸気は、水蒸気透過膜（46）を透過して第２被加
湿側通路（47）の原料ガスへ供給される。第２加湿器
（45）において水蒸気を奪われた水素極排ガスは、燃焼
器（51）へ送り込まれる。

【０１２８】燃焼器（51）は、酸素極排ガス中の酸素を
利用して、水素極排ガス中の水素を燃焼させる。この水
素極排ガスの燃焼によって、高温の燃焼ガスが生成す
る。この燃焼ガスは、燃焼ガス管（26）を流れて第２熱
交換器（74）の燃焼ガス流路（75）へ導入され、水流路
（76）の熱媒水に対して放熱する。

【０１２９】この放熱した燃焼ガスは、ガス加熱器（5
2）の燃焼ガス流路（55）へ導入され、空気流路（53）
の空気及び原料ガス流路（54）の原料ガスに対して更に
放熱する。その後、燃焼ガスは、燃焼ガス流路（55）か
ら出て屋外へ排気される。

【０１３０】冷却水ポンプ（61）を運転すると、冷却水
回路（60）において冷却水が循環する。冷却水ポンプ
（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却
水流路（13）へ送られて吸熱する。この冷却水の吸熱に
より、燃料電池（10）が所定の運転温度（例えば、８０
℃程度）に保たれる。燃料電池（10）で吸熱した冷却水
は、第１熱交換器（71）の冷却水流路（72）へ導入さ
れ、水流路（73）の熱媒水に対して放熱する。この放熱
した冷却水は、貯留容器（80）に貯留される。そして、
冷却水ポンプ（61）が貯留容器（80）の冷却水を再び燃
料電池（10）へ向けて送り出し、この循環が繰り返され
る。

【０１３１】循環ポンプ（66）を運転すると、水循環路
（65）において熱媒水が循環する。貯湯タンク（67）の
底部から流出した熱媒水は、循環ポンプ（66）によって
第１熱交換器（71）の水流路（73）へ送り込まれ、冷却
水流路（72）の冷却水から吸熱する。

【０１３２】その後、熱媒水は、第２熱交換器（74）の
水流路（76）へ導入され、燃焼ガス流路（75）の燃焼ガ
スから吸熱する。そして、第２熱交換器（74）から出た
熱媒水は、貯湯タンク（67）へ送り返され、温水として
貯留される。貯湯タンク（67）に温水として蓄えられた
熱媒水は、給湯に利用される。

【０１３３】次に、運転を停止するときの運転動作につ
いて説明する。運転を停止する際には、流入切換手段
（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,1
2）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁
弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁
（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、
酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供
給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。
一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続
する。尚、このとき、冷却水電磁弁（62）は開放し、排
熱回収電磁弁（105）は閉鎖している。また、酸素バイ
パス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、
閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると
共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。

【０１３４】冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水
は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に
流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流
入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入すること
により、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発
生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージ
される。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池
（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）
の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ
（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。

【０１３５】運転停止中において、外気温度が所定温度
（例えば、４℃）以下になると、冷却水ポンプ（61）が
駆動する。貯留容器（80）の冷却水が、冷却水回路（6
0）を循環して酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（1
2）に流入する。したがって、外気温度が低下しても、
ガス流路（11,12）中の水分が凍結するのを防止するこ
とができる。

【０１３６】貯留容器（80）の冷却水は、定期的に入れ
替えられる。つまり、定期的に排出電磁弁（84）が開放
して冷却水回路（60）の冷却水が排出されると共に、貯
留容器（80）に補給管（82）から水道水が補給される。
このようにして、冷却水が入れ替えられ、汚れた冷却水
が循環するのを防止している。

【０１３７】−実施形態１の効果− 本実施形態１によれば、冷却水を燃料電池（10）のガス
流路（11,12）に流入させるようにしたために、電解質
膜を湿潤状態に維持しながら、ガス流路（11,12）及び
電極触媒に吸着されたカチオン等の不純物を除去しつ
つ、燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。
この結果、発電性能が低下するのを抑制すると共に、燃
料電池（10）の劣化を抑制することができる。また、燃
料電池（10）の冷却水を流入させるようにしたために、
不活性ガスボンベ等を使用する必要がなく、装置が複雑
になることがない。また、起電力を発生しないために、
燃料電池（10）を劣化させることがない。また、加熱さ
れた冷却水を起動時に燃料電池（10）のガス流路（11,1
2）に流入させるようにしたために、燃料電池（10）が
迅速に昇温する。この結果、電極に使用される白金が改
質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく起動に時間
がかかってしまうという事態を回避することができる。

【０１３８】また、燃料電池（10）の両ガス流路（11,1
2）に冷却水を流入させるようにしたために、起電力を
発生させることなく確実に電池の昇温や反応ガスのパー
ジをすることができる。

【０１３９】また、運転停止中において、外気温度が低
下したときに冷却水を流通させるようにしたために、ガ
ス流路（11,12）における水分の凍結に起因する電池ス
タックの破壊を防止することができる。

【０１４０】また、改質装置（30）及び燃焼器（51）の
排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにした
ために、熱効率を向上させることができる。また、起動
時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させ
ることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素
バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池
（10）のガス流路（11,12）に冷却水のみを流入させる
ことができる。

【０１４１】また、冷却水に含まれる不純物を除去する
ようにしたために、冷却水中の不純物が燃料電池（10）
のガス流路（11,12）や電極に付着するのを防止するこ
とができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑
制することができる。

【０１４２】また、冷却水回路（60）を循環する冷却水
を入れ替え可能になり、きれいな冷却水を循環させるこ
とができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑
制することができる。

【０１４３】また、気液分離器（28,29）を配設するよ
うにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）
から流出したガスに含まれる冷却水をガスから分離する
ことができる。この結果、冷却水が燃焼器（51）に流入
するのを確実に防止することができて、燃焼器（51）で
の反応を効率よく行うことができる。

【０１４４】（変形例）本変形例に係る燃料電池システ
ムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（8
1）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給
管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コ
ントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されて
いる。

【０１４５】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０１４６】

【発明の実施の形態２】実施形態２に係る燃料電池シス
テムは、図２に示すように、実施形態１と異なり、排熱
回収回路（104）の改質熱交換部（107）が省略されてい
る。

【０１４７】つまり、排熱回収回路（104）は、一端が
冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水
電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（6
0）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接
続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）
は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（10
5）と、燃焼熱交換部（106）とが設けられている。

【０１４８】上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により
排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成さ
れている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）の排熱を回収するようになっている。

【０１４９】したがって、起動運転時には、冷却水ポン
プ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回
路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオ
ン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオ
ン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によ
って吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷
却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回
路（104）を流れる冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流
入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱され
た冷却水は、冷却水回路（60）に戻る。

【０１５０】排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水
回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃
料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１
分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却
水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を
流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入
し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管
（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（1
2）に流入する。

【０１５１】冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃
料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１
熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、
冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却され
る。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。

【０１５２】酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器
（51）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用し
ている。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維
持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水
は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流
れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を
通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。この
ような循環が繰り返される。

【０１５３】−実施形態２の効果− 本実施形態２によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して
燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を
有効利用することができ、熱効率を向上させることがで
きる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しなが
ら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス
管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにした
ために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水
のみを流入させることができる。

【０１５４】その他の構成、作用及び効果は実施形態１
と同様である。

【０１５５】

【発明の実施の形態３】実施形態３に係る燃料電池シス
テムは、図３に示すように、実施形態１と異なり、排熱
回収回路（104）の燃焼熱交換部（106）が省略されてい
る。

【０１５６】つまり、排熱回収回路（104）は、一端が
冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水
電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（6
0）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接
続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）
は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（10
5）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。

【０１５７】上記改質熱交換部（107）は、改質器（3
3）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配
置され、これら改質器（33）等の排熱により排熱回収回
路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。
つまり、改質熱交換部（107）は、改質装置（30）の排
熱を回収するようになっている。

【０１５８】したがって、起動運転時には、冷却水ポン
プ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回
路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオ
ン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオ
ン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によ
って吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷
却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回
路（104）を流れる冷却水は、改質熱交換部（107）に流
入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（3
5）の排熱により加熱され、冷却水回路（60）に戻る。

【０１５９】排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水
回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃
料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１
分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却
水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を
流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入
し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管
（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（1
2）に流入する。

【０１６０】冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃
料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１
熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、
冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却され
る。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。

【０１６１】酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器
（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した
排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このと
き、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各
ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着
し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通
路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離
器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流
し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り
返される。

【０１６２】−実施形態３の効果− 本実施形態３によれば、改質装置（30）の排熱を回収し
て燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱
を有効利用することができ、熱効率を向上させることが
できる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しな
がら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパ
ス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにし
たために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水の
みを流入させることができる。

【０１６３】その他の構成、作用及び効果は実施形態１
と同様である。

【０１６４】

【発明の実施の形態４】実施形態４に係る燃料電池シス
テムは、図４に示すように、排熱回収回路（104）が省
略されている。そして、冷却水回路（60）の冷却水電磁
弁（62）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池
システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（1
0）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようにな
っている。

【０１６５】上記流入制御部（111）は、起動運転時に
は、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁
（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸
素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出
電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、
起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。

【０１６６】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、流入切換手段（100）の切り換えを
行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を
流入させるように構成されている。つまり、流入制御部
（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（9
0a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）
と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供
給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁
弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構
成されている。尚、運転を停止するときには、すぐにブ
ロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガ
スの供給が停止される。

【０１６７】尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が
省略されている。

【０１６８】したがって、運転を停止する際には、流入
切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流
路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると
共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と
水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖
する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動
を継続する。尚、このとき、酸素バイパス電磁弁（24
a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。
また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置へ
の原料ガスの流入を停止する。

【０１６９】冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水
は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に
流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流
入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入すること
により、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発
生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージ
される。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物が脱着されて、電極の洗浄が行われる。燃料電
池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,1
2）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポン
プ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。

【０１７０】その他の構成、作用及び効果は実施形態１
と同様である。

【０１７１】（第１変形例）本変形例に係る燃料電池シ
ステムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省
略されている。

【０１７２】流入制御部（111）は、運転を停止すると
きに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を
洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパー
ジするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁
弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁
（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と
酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排
出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。ま
た、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブ
ロワ（23）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）
への供給が停止される。

【０１７３】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０１７４】（第２変形例）本変形例に係る燃料電池シ
ステムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省
略されている。

【０１７５】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流
電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁
弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）
と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素
排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。
また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、
ブロワ（23）が停止されると共に改質装置（30）への原
料ガスの供給が停止される。

【０１７６】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０１７７】

【発明の実施の形態５】実施形態５の燃料電池システム
は、図５に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収
回路（104）が省略されると共に、酸素バイパス管（2
4）及び水素バイパス管（25）が省略されている。そし
て、冷却水回路（60）の冷却水電磁弁（62）が省略され
ている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を
停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,1
2）に冷却水を流入させるようになっている。

【０１７８】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、流入切換手段（100）の切り換えを
行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を
流入させるように構成されている。つまり、流入制御部
（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（9
0a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）
と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供
給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁
弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構
成されている。運転を停止するときには、すぐにブロワ
（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの
供給が停止される。

【０１７９】したがって、運転を停止する際には、流入
切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流
路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると
共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と
水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖
する。このとき、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に
改質装置への原料ガスの流入を停止する。一方、冷却水
ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。

【０１８０】冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水
は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に
流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流
入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入すること
により、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発
生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージ
される。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池
（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）
の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ
（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。

【０１８１】その他の構成、作用及び効果は実施形態１
と同様である。

【０１８２】（変形例）本変形例に係る燃料電池システ
ムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（8
1）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給
管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コ
ントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されて
いる。

【０１８３】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０１８４】

【発明の実施の形態６】実施形態６に係る燃料電池シス
テムは、図６に示すように、実施形態１と異なり、燃料
電池（10）の冷却水流路（13）から流出した冷却水を分
流するように構成されている。

【０１８５】つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷
却水回路（60）における燃料電池（10）と第１熱交換器
（71）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）に
おける水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に
接続されている。第１分流通路（90）は、第１分流電磁
弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）は、
一端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（9
3）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が空気供
給管（20a）における酸素供給電磁弁（92）の接続部と
燃料電池（10）との間に接続されている。

【０１８６】第１分流通路（90）は、実施形態１と異な
り、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）とが
設けられている。尚、排熱回収回路（104）は、省略さ
れている。

【０１８７】上記燃焼熱交換部（106）は、第１分流通
路（90）における第１分流電磁弁（90a）の下流側に配
置されている。上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により
第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成され
ている。

【０１８８】上記改質熱交換部（107）は、第１分流通
路（90）における燃焼熱交換部（106）の下流側に配置
されている。改質熱交換部（107）は、改質器（33）、
変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置さ
れ、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通路
（90）の冷却水を加熱するように構成されている。

【０１８９】冷却水電磁弁（62）は、実施形態１と異な
り、冷却水回路（60）における第１分流通路（90）の接
続部と第１熱交換器（71）の間に設けられている。冷却
水電磁弁（62）と第１分流電磁弁（90a）とが、熱回収
切換手段（101）を構成している。

【０１９０】コントローラ（110）の流入制御部（111）
は、起動運転時に燃料電池（10）を昇温させると共に電
極の洗浄を行うために、流入切換手段（100）の切り換
えを行うと共に熱回収切換手段（101）の切り換えを行
い、加熱された冷却水を燃料電池（10）のガス流路（1
1,12）に流入させるように構成されている。

【０１９１】具体的に、流入制御部（111）は、起動運
転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91
a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）
とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出
電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁
（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖するように構成さ
れている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に
酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25
a）とを開放するように構成されている。

【０１９２】上記流入制御部（111）は、燃料電池の温
度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流
入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されて
いる。つまり、流入制御部（111）は、酸素供給電磁弁
（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）
と水素排出電磁弁（99）とを開放すると共に、第１分流
電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁
弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを閉鎖することに
より、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構
成されている。また、流入制御部（111）は、冷却水電
磁弁（62）を開放するように構成されている。また、流
入制御部（111）は、同時に酸素バイパス電磁弁（24a）
と水素バイパス電磁弁（25a）とを閉鎖するように構成
されている。各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガス
が流入して、発電運転が行われる。

【０１９３】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させるために、
冷却水が冷却水流路（13）にのみ流入するように流入切
換手段（100）の切り換えを行うように構成されてい
る。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止すると
きに、第１分流電磁弁（90a）と第１回収電磁弁（96a）
と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸
素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出
電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）
を開放するように構成されている。

【０１９４】−運転動作− 酸素通路（20）における空気の流通動作及び水素通路
（21）における燃焼ガスの流通動作については、実施形
態１と同様であるので、ここでは説明を省略し、冷却水
の循環動作についてのみ説明する。

【０１９５】起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆
動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循
環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂
（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純
物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出さ
れる。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃
料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流
し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。

【０１９６】第１分流通路（90）に流入した冷却水は、
燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱に
より加熱される。加熱された冷却水は、改質熱交換部
（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣ
Ｏ除去器（35）の排熱により更に加熱される。この加熱
された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）
に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（1
0）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流
された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃
料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。

【０１９７】酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器
（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器
（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用し
ている。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維
持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着してい
た不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水
は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流
れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を
通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。この
ような循環が繰り返される。

【０１９８】そして、燃料電池（10）の温度が上昇し
て、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）
及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を
行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出
電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁
（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが閉鎖する。
また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁
弁（25a）とが閉鎖する。

【０１９９】次に、運転を停止するときの運転動作につ
いて説明する。運転を停止する際には、第１分流電磁弁
（90a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97
a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と
水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖
すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放する。一方、冷
却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。
尚、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁
（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をす
ぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入
を停止する。

【０２００】冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容
器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留
容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過し
て、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去さ
れ、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポ
ンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の
冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却する
と共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回
路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環
路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換
器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に流入する。

【０２０１】その他の構成、作用及び効果は実施形態１
と同様である。

【０２０２】（変形例）本変形例に係る燃料電池システ
ムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（8
1）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給
管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コ
ントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されて
いる。

【０２０３】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０２０４】

【発明の実施の形態７】実施形態７に係る燃料電池シス
テムは、図７に示すように、実施形態６と異なり、第１
分流通路（90）の改質熱交換部（107）が省略されてい
る。

【０２０５】つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷
却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁
（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）に
おける水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に
接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順
に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と燃焼熱交
換部（106）とが設けられている。

【０２０６】上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（5
1）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により
第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成され
ている。

【０２０７】したがって、起動運転時には、冷却水ポン
プ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回
路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオ
ン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオ
ン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によ
って吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷
却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した
後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入す
る。

【０２０８】第１分流通路（90）に流入した冷却水は、
燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱に
より加熱される。加熱された冷却水は、分流して、一部
が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20
a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）
に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供
給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流
路（12）に流入する。

【０２０９】酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器
（51）の排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。
このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一
方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物
を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１
回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気
液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後
に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環
が繰り返される。

【０２１０】そして、燃料電池（10）の温度が上昇し
て、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）
及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を
行う。

【０２１１】−実施形態７の効果− 本実施形態７によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して
燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を
有効利用することができ、熱効率を向上させることがで
きる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しなが
ら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス
管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにした
ために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみ
を流入させることができる。

【０２１２】その他の構成、作用及び効果は実施形態６
と同様である。

【０２１３】

【発明の実施の形態８】実施形態８に係る燃料電池シス
テムは、図８に示すように、実施形態６と異なり、第１
分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）が省略されてい
る。

【０２１４】つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷
却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁
（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）に
おける水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に
接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順
に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と改質熱交
換部（107）とが設けられている。

【０２１５】上記改質熱交換部（107）は、改質器（3
3）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配
置され、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通
路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。

【０２１６】したがって、起動運転時には、冷却水ポン
プ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回
路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオ
ン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオ
ン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によ
って吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷
却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した
後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入す
る。

【０２１７】第１分流通路（90）に流入した冷却水は、
改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器
（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により加熱される。
この加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通
路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃
料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。ま
た、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を
流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入
する。

【０２１８】酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス
流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）
において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器
（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱を燃
料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水
が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路
（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極
の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）
又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）
又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留
容器（80）に流入する。このような循環が繰り返され
る。

【０２１９】そして、燃料電池（10）の温度が上昇し
て、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）
及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を
行う。

【０２２０】−実施形態８の効果− 本実施形態８によれば、改質装置（30）の排熱を回収し
て燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱
を有効利用することができ、熱効率を向上させることが
できる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しな
がら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパ
ス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにし
たために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水の
みを流入させることができる。

【０２２１】その他の構成、作用及び効果は実施形態６
と同様である。

【０２２２】

【発明の実施の形態９】実施形態９に係る燃料電池シス
テムは、図９に示すように、実施形態６と異なり、第１
分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）と改質熱交換部
（107）とが省略されている。本実施形態に係る燃料電
池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池
（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるよう
になっている。

【０２２３】上記流入制御部（111）は、起動運転時に
は、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁
（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸
素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出
電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、
起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。

【０２２４】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、流入切換手段（100）の切り換えを
行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を
流入させるように構成されている。つまり、流入制御部
（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（9
0a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）
と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水
電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁
（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）
とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止す
るときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質
装置（30）への原料ガスの供給が停止される。

【０２２５】尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が
省略されている。

【０２２６】したがって、運転を停止する際には、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁
弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（9
3）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖すると共に、冷却
水電磁弁（62）が開放する。一方、冷却水ポンプ（61）
は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、酸素バイパス電
磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖し
ている。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改
質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。

【０２２７】冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容
器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留
容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過し
て、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去さ
れ、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポ
ンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の
冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却する
と共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回
路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環
路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換
器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に流入する。

【０２２８】その他の構成、作用及び効果は実施形態６
と同様である。

【０２２９】（第１変形例）本変形例に係る燃料電池シ
ステムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省
略されている。

【０２３０】流入制御部（111）は、運転を停止すると
きに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を
洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパー
ジするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁
弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁
（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸
素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給
電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するよう
に構成されている。運転を停止するときに、ブロワ（2
3）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）への供
給が停止される。

【０２３１】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０２３２】（第２変形例）本変形例に係る燃料電池シ
ステムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省
略されている。

【０２３３】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流
電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁
弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と
酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供
給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するよ
うに構成されている。また、流入制御部（111）は、運
転を停止するときに、ブロワ（23）が停止されると共に
改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。

【０２３４】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０２３５】

【発明の実施の形態１０】実施形態１０の燃料電池シス
テムは、図１０に示すように、実施形態６と異なり、第
１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）及び改質熱交
換部（107）が省略されると共に、酸素バイパス管（2
4）及び水素バイパス管（25）が省略されている。本実
施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するとき
にのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水
を流入させるようになっている。

【０２３６】上記流入制御部（111）は、運転を停止す
るときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電
極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスを
パージするために、流入切換手段（100）の切り換えを
行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を
流入させるように構成されている。つまり、流入制御部
（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（9
0a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）
と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水
電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁
（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）
とを閉鎖するように構成されている。運転を停止すると
きには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置
（30）への原料ガスの供給が停止される。

【０２３７】したがって、運転を停止する際には、第１
分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収
電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁
弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（9
3）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却
水電磁弁（62）を開放する。このとき、ブロワ（23）を
すぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流
入を停止する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間
だけ駆動を継続する。

【０２３８】冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容
器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留
容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過し
て、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去さ
れ、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポ
ンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の
冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却する
と共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回
路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環
路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換
器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流
れ、貯留容器（80）に流入する。

【０２３９】その他の構成、作用及び効果は実施形態６
と同様である。

【０２４０】（変形例）本変形例に係る燃料電池システ
ムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（8
1）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給
管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コ
ントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されて
いる。

【０２４１】その他の構成、作用及び効果は同様であ
る。

【０２４２】

【発明のその他の実施の形態】上記各実施形態につい
て、イオン交換樹脂（85）を省略する構成であってもよ
い。

【０２４３】また、上記各実施形態について、外気温セ
ンサ（102）を省略すると共に、流入制御部（111）は、
外気温度が所定温度以下のときに、凍結防止のために冷
却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入さ
せる構成を省略してもよい。

【０２４４】また、上記各実施形態について、流入制御
部（111）は、冷却水が酸素極側ガス流路にのみ流入す
るように流入切換手段（100）を切り換える構成であっ
てもよい。

【０２４５】また、上記各実施形態について、流入制御
部（111）は、冷却水が水素極側ガス流路にのみ流入す
るように流入切換手段（100）を切り換える構成であっ
てもよい。

【０２４６】また、上記実施形態２，３，７及び８につ
いて、入替手段（81）及びコントローラ（110）の入替
制御部（112）を省略する構成であってもよい。

【０２４７】また、上記各実施形態について、第１気液
分離器（28）を省略する構成であってもよい。また、第
２気液分離器（29）を省略する構成であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図２】実施形態２に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図３】実施形態３に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図４】実施形態４に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図５】実施形態５に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図６】実施形態６に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図７】実施形態７に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図８】実施形態８に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図９】実施形態９に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。

【図１０】実施形態１０に係る燃料電池システムの全体
構成を示す配管系統図である。

【符号の説明】

（10） 燃料電池 （11） 酸素極側ガス流路 （12） 水素極側ガス流路 （13） 冷却水流路 （20） 酸素通路 （21） 水素通路 （24） 酸素バイパス管 （24a） 酸素バイパス電磁弁 （25） 水素バイパス管 （25a） 水素バイパス電磁弁 （30） 改質装置 （51） 燃焼器 （60） 冷却水回路 （80） 貯留容器 （81） 入替手段 （85） イオン交換樹脂 （88） 冷却水流入手段 （89） 分流通路 （95） 回収通路 （100） 流入切換手段 （101） 熱回収切換手段 （102） 外気温度センサ （104） 排熱回収通路 （106） 燃焼熱交換部 （107） 改質熱交換部 （111） 流入制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｃ 8/10 8/10 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 HH08 5H027 AA06 BA01 BA05 BA06 BA16 BA17 BA20 BC20 CC06 DD06 KK41 MM02

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素含有ガスが流れる酸素通路（20）
   と、 燃料ガスが流れる水素通路（21）と、 冷却水が循環する冷却水回路（60）と、 上記酸素通路（20）に接続された酸素ガス流路（11）
   と、上記水素通路（21）に接続された水素ガス流路（1
   2）と、上記冷却水回路（60）に接続されて冷却水が流
   れる冷却水流路（13）とが形成された燃料電池（10）
   と、 上記燃料電池（10）の起動時又は停止時に冷却水回路
   （60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入可能に構成
   された冷却水流入手段（88）とを備えていることを特徴
   とする燃料電池システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、 冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）にのみ
   流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入
   制御手段（111）を備えていることを特徴とする燃料電
   池システム。
3. 【請求項３】 請求項１において、 冷却水回路（60）の冷却水を水素ガス流路（12）にのみ
   流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入
   制御手段（111）を備えていることを特徴とする燃料電
   池システム。
4. 【請求項４】 請求項１において、 冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水
   素ガス流路（12）に流入させるように冷却水流入手段
   （88）を制御する流入制御手段（111）を備えているこ
   とを特徴とする燃料電池システム。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１項において、 冷却水流入手段（88）は、 冷却水回路（60）における燃料電池（10）の上流側と、
   酸素通路（20）における燃料電池（10）の上流側と、水
   素通路（21）における燃料電池（10）の上流側とを接続
   する分流通路（89）と、 酸素通路（20）における燃料電池（10）の下流側と、水
   素通路（21）における燃料電池（10）の下流側と、冷却
   水回路（60）とを接続する回収通路（95）と、 燃料電池（10）のガス流路（11,12）に酸素含有ガス若
   しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（89）か
   らの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段
   （100）とにより構成されていることを特徴とする燃料
   電池システム。
6. 【請求項６】 請求項１から４の何れか１項において、 冷却水流入手段（88）は、 冷却水回路（60）における燃料電池（10）の下流側と酸
   素通路（20）における燃料電池（10）の上流側と、水素
   通路（21）における燃料電池（10）の上流側とを接続す
   る分流通路（89）と、 酸素通路（20）における燃料電池（10）の下流側と、水
   素通路（21）における燃料電池（10）の下流側と、冷却
   水回路（60）とを接続する回収通路（95）と、 燃料電池（10）のガス流路（11,12）に酸素含有ガス若
   しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（89）か
   らの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段
   （100）とにより構成されていることを特徴とする燃料
   電池システム。
7. 【請求項７】 請求項４において、 外気温度検出手段（102）を備える一方、 流入制御手段（111）は、運転停止中において、上記外
   気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度
   以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流
   路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させることを特
   徴とする燃料電池システム。
8. 【請求項８】 請求項５又は６において、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
   （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
   に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
   た酸素バイパス通路（24）を備えていることを特徴とす
   る燃料電池システム。
9. 【請求項９】 請求項５又は６において、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
   （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
   に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
   た水素バイパス通路（25）を備えていることを特徴とす
   る燃料電池システム。
10. 【請求項１０】 請求項５又は６において、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備えていることを特徴と
    する燃料電池システム。
11. 【請求項１１】 請求項５において、 水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流
    側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装
    置（30）と、 冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）の排
    熱を回収する熱交換部（107）が設けられた排熱回収回
    路（104）と、 冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）
    に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段
    （101）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備える一方、 流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
    流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
    させるように切り換えるように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
12. 【請求項１２】 請求項６において、 水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流
    側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装
    置（30）と、 分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）の排熱
    を回収する熱交換部（107）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備える一方、 流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
    流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
    させるように切り換えるように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２において、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）を備えていることを特徴とす
    る燃料電池システム。
14. 【請求項１４】 請求項５において、 酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電
    池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水
    素とを反応させる燃焼器（51）と、 冷却水回路（60）に接続され、上記燃焼器（51）の排熱
    を回収する熱交換部（106）を有する排熱回収回路（10
    4）と、 冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）
    に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段
    （101）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）とを備える一方、 流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
    流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
    させるように切り換えるように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
15. 【請求項１５】 請求項６において、 酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電
    池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水
    素とを反応させる燃焼器（51）と、 分流通路（89）に設けられ、上記燃焼器（51）の排熱を
    回収する熱交換部（106）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備える一方、 流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
    流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
    させるように切り換えるように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
16. 【請求項１６】 請求項５において、水素通路（21）に
    おける分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原
    料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、 酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電
    池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水
    素とを反応させる燃焼器（51）と、 冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）及び
    燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）が
    設けられた排熱回収回路（104）と、 冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）
    に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段
    （101）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備える一方、 流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分
    流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入
    させるように切り換えるように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
17. 【請求項１７】 請求項６において、 水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流
    側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装
    置（30）と、 酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電
    池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水
    素とを反応させる燃焼器（51）と、 分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）及び燃
    焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）
    に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられ
    た酸素バイパス通路（24）と、 燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路
    （95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）
    に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられ
    た水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手
    段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（8
    9）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるよう
    に切り換えるように構成されていることを特徴とする燃
    料電池システム。
18. 【請求項１８】 請求項１から１７の何れか１項におい
    て、 冷却水回路（60）は、循環する冷却水に含まれる不純物
    を除去する冷却水洗浄手段（85）を備えていることを特
    徴とする燃料電池システム。
19. 【請求項１９】 請求項１から１８の何れか１項におい
    て、 冷却水回路（60）は、燃料電池（10）から流出した冷却
    水を貯留する貯留容器（80）と、 該貯留容器（80）に貯留している冷却水を入れ替える入
    替手段（81）とを備えていることを特徴とする燃料電池
    システム。
20. 【請求項２０】 請求項１４から１７の何れか１項にお
    いて、 酸素通路（20）における回収通路（95）の接続部、及び
    水素通路（21）における回収通路（95）の接続部のうち
    の少なくとも一方には、気液分離器（28,29）が配設さ
    れていることを特徴とする燃料電池システム。