JP2003168463A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大容量のバッテリを要することなく、燃料電
池の温度を所望の温度にすることができ、エネルギを効
率よく利用することができる。 【解決手段】 制御部４００は、水温センサ２８からの
検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第１の基準温度
Ｔ１以下である場合に、高圧水素タンク１００から水素
吸蔵合金タンク３００に水素ガスを供給して、その水素
ガスを水素吸蔵合金タンク３００に吸蔵させる。水素吸
蔵合金は、水素ガスを吸蔵すると、発熱反応を生じるた
め、水素吸蔵合金タンク３００は熱を発生する。一方、
酸化ガスを、ガス流路切り換え部６００における、水素
吸蔵合金タンク３００の配置された流路を介して、燃料
電池２００に供給する。このとき、水素吸蔵合金タンク
３００で発生した熱を上記流路を介するガスによって燃
料電池２００に伝達させることにより、燃料電池２００
の温度を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスを供給す
る水素タンクと、水素ガスの供給を受けて電力を発生す
る燃料電池と、を備えた燃料電池システムに関し、特
に、燃料電池の温度を所望の温度にすることが可能な燃
料電池システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧水素タンクと、燃料電池と、を備え
た燃料電池システムを搭載した車両を、例えば、寒冷地
において冬場に使用する場合、周囲温度が極めて低い
（例えば、０℃未満）ため、燃料電池システムの起動前
には、燃料電池内が凍り付いている（例えば、電解質膜
などが凍り付いている）恐れがあり、そのままでは、燃
料電池を作動させることができない。従って、燃料電池
システムの起動時には、燃料電池の温度を常温（例え
ば、０℃以上）まで上げて、燃料電池内を解凍させた上
で、燃料電池を作動させる必要がある。

【０００３】そのため、従来においては、このような場
合に、電気ヒータまたは燃焼ヒータを用いて、燃料電池
本体または燃料電池内を循環する冷却水を加熱する方法
が採られていた。

【０００４】また、従来においては、燃料電池が作動し
た後においても、燃料電池の温度が適正な温度までなか
なか上がらない場合には、上記したのと同様の方法が採
られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、電気ヒータを用いる方法では、電気ヒータに電力を
供給するために、車両に、大容量のバッテリを搭載する
必要があるという問題があった。

【０００６】また、燃焼ヒータを用いる方法では、燃料
電池に供給すべき燃料である水素ガスを燃焼ヒータに供
給して燃焼させるため、その分の燃料（すなわち、水素
ガス）は単に燃焼に利用されるだけであり、燃料電池に
おける電力発生には何ら利用されないことになる。従っ
て、その分の燃料が持つエネルギは、電力発生の観点か
ら見て、損失になってしまうという問題があった。な
お、電気ヒータを用いる場合においても、燃料電池によ
って発生した電力をバッテリに蓄えた上で、その蓄えた
電力を電気ヒータに供給して、電気ヒータを加熱させる
場合には、同様の問題が発生する。

【０００７】さらにまた、その他の方法として、燃料電
池全体を断熱材等でくるんで、燃料電池を保温する方法
も考えられるが、かかる方法では、燃料電池の運転終了
後、或る程度の時間は燃料電池の温度を適正な温度に保
つことができるが、長時間経過すると、何れは周囲温度
まで低下してしまうため、この場合においても、起動時
には、燃料電池の温度を適正な温度まで上げる必要があ
る。

【０００８】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、大容量のバッテリを要することな
く、燃料電池の温度を所望の温度にすることができ、し
かも、エネルギを効率よく利用することができる燃料電
池システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明
の第１の燃料電池システムは、水素ガスを供給する水素
タンクと、前記水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて
電力を発生すると共に、電力の発生に供された前記水素
ガスおよび酸化ガスを水素オフガスおよび酸素オフガス
として排出する燃料電池と、を備えた燃料電池システム
であって、水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前
記水素ガスの供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合
金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガ
スを放出して前記燃料電池に供給したりすることが可能
な水素吸蔵合金タンクをさらに備え、前記燃料電池の温
度が第１の基準温度以下である場合には、前記水素タン
クから前記水素吸蔵合金タンクに前記水素ガスを供給し
て、該水素ガスを前記水素吸蔵合金タンクに吸蔵させる
ことにより、該水素吸蔵合金タンクで熱を発生させると
共に、前記水素ガスおよび酸化ガスのうち、少なくとも
一方のガスを、前記水素吸蔵合金タンクの配置された供
給流路を介して前記燃料電池に供給することにより、発
生した前記熱を前記ガスによって前記燃料電池に伝達さ
せて、該燃料電池の温度を上昇させることを要旨とす
る。

【００１０】このように、第１の燃料電池システムで
は、燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場合
に、水素タンクから水素吸蔵合金タンクに水素ガスを供
給して、その水素ガスを水素吸蔵合金タンクに吸蔵させ
る。水素吸蔵合金は、水素ガスを吸蔵すると、発熱反応
を生じるため、水素吸蔵合金タンクは熱を発生する。一
方、水素ガスおよび酸化ガスのうち、少なくとも一方の
ガスを、水素吸蔵合金タンクの配置された流路を介して
燃料電池に供給する。このとき、水素吸蔵合金タンクで
発生した熱を上記流路を介するガスによって燃料電池に
伝達させることにより、燃料電池の温度を上昇させる。

【００１１】従って、第１の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場合
に、燃料電池の温度を所望の温度まで上げることができ
るので、例えば、冬場のように周囲温度が極めて低く、
燃料電池システムの起動前に、燃料電池内が凍り付いて
いる場合でも、起動時に、燃料電池の温度を常温まで上
げて、燃料電池内を解凍させた上で、燃料電池を作動さ
せることができる。

【００１２】また、水素吸蔵合金タンクに水素ガスを吸
蔵させる際に発生する熱を利用して、燃料電池の温度を
上昇させているので、従来において用いられていた電気
ヒータや燃焼ヒータが不要となると共に、大容量のバッ
テリも必要としない。

【００１３】本発明の第２の燃料電池システムは、水素
ガスを供給する水素タンクと、前記水素ガスおよび酸化
ガスの供給を受けて電力を発生すると共に、電力の発生
に供された前記水素ガスおよび酸化ガスを水素オフガス
および酸素オフガスとして排出する燃料電池と、を備え
た燃料電池システムであって、水素吸蔵合金を有し、前
記水素タンクから前記水素ガスの供給を受けて該水素ガ
スを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の
吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池に供給し
たりすることが可能な水素吸蔵合金タンクをさらに備
え、前記燃料電池の温度が第１の基準温度より高く第２
の基準温度以下である場合には、前記燃料電池に前記酸
化ガスを供給する他、前記水素タンクから前記燃料電池
に前記水素ガスを供給し、前記燃料電池において、前記
電力の発生に利用すると共に、前記水素タンクから前記
水素吸蔵合金タンクにも前記水素ガスを供給して、前記
水素吸蔵合金タンクに吸蔵させることにより、該水素吸
蔵合金タンクで熱を発生させ、前記燃料電池に供給され
る前記水素ガスおよび酸化ガスのうち、少なくとも一方
のガスを、前記水素吸蔵合金タンクの配置された流路に
通すことにより、発生した前記熱を前記ガスによって前
記燃料電池に伝達させて、該燃料電池の温度を上昇させ
ることを要旨とする。

【００１４】このように、第２の燃料電池システムで
は、第１の基準温度より高く第２の基準温度以下である
場合に、酸化ガスを燃料電池に供給する他、水素タンク
から水素ガスを、燃料電池に供給すると共に、水素吸蔵
合金タンクにも供給する。燃料電池では、供給された水
素ガスと酸化ガスを電力の発生に利用する。水素吸蔵合
金タンクでは、供給された水素ガスを吸蔵し、熱を発生
する。また、燃料電池に供給される水素ガスおよび酸化
ガスのうち、少なくとも一方のガスを、水素吸蔵合金タ
ンクの配置された流路に通す。水素吸蔵合金タンクで発
生する熱を上記流路を通るガスによって燃料電池に伝達
させることにより、燃料電池の温度を上昇させる。

【００１５】従って、第２の燃料電池システムによれ
ば、第１の基準温度より高く第２の基準温度以下である
場合に、燃料電池を作動させながら、燃料電池の温度を
所望の温度まで上げることができるので、例えば、燃料
電池内は凍り付いていないものの、燃料電池の温度がま
だ低い場合に、燃料電池自体による発熱と水素吸蔵合金
タンクから伝達される熱によって、燃料電池の温度を急
速に上げることができる。

【００１６】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
燃料電池の温度が第３の基準温度より高い場合には、前
記燃料電池から排出された前記水素オフガスおよび酸素
オフガスのうち、少なくとも一方のガスを、前記水素吸
蔵合金タンクの配置された流路に通して、前記燃料電池
の発生する熱を前記ガスによって前記水素吸蔵合金タン
クに伝達させることにより、該水素吸蔵合金タンクに吸
蔵されている前記水素ガスを放出させ、放出した該水素
ガスを前記燃料電池に供給して、前記電力の発生に利用
することが好ましい。

【００１７】このように、燃料電池の温度が第３の基準
温度より高い場合に、燃料電池から排出された水素オフ
ガスおよび酸素オフガスのうち、少なくとも一方のガス
を、水素吸蔵合金タンクの配置された流路に通して、燃
料電池の発生する熱をガスによって水素吸蔵合金タンク
に伝達させる。そして、燃料電池の発生する熱を利用し
て、水素吸蔵合金タンクに吸蔵されている水素ガスを放
出させ、放出した水素ガスを燃料電池に供給して、電力
の発生に利用する。

【００１８】従って、燃料電池の温度を上昇させるため
に利用された水素ガス（すなわち、水素タンクから水素
吸蔵合金タンクに供給され、水素吸蔵合金タンクに吸蔵
された水素ガス）を、燃料電池に供給して、電力発生に
用いることができるので、燃料である水素ガスの持つエ
ネルギを効率よく利用することができる。

【００１９】また、水素ガスの吸蔵された水素吸蔵合金
タンクから水素ガスを放出させるために、燃料電池の発
生する熱を利用しているため、他のエネルギを必要とし
ない。

【００２０】本発明の第３の燃料電池システムは、水素
ガスを供給する水素タンクと、前記水素ガスおよび酸化
ガスの供給を受けて電力を発生すると共に、電力の発生
に供された前記水素ガスおよび酸化ガスを水素オフガス
および酸素オフガスとして排出する燃料電池と、を備え
た燃料電池システムであって、水素吸蔵合金を有し、前
記水素タンクから前記水素ガスの供給を受けて該水素ガ
スを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の
吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池に供給し
たりすることが可能な水素吸蔵合金タンクをさらに備
え、前記燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合
には、前記燃料電池から排出された前記水素オフガスお
よび酸素オフガスのうち、少なくとも一方のガスを、前
記水素吸蔵合金タンクの配置された流路に通して、前記
燃料電池の発生する熱を前記ガスによって前記水素吸蔵
合金タンクに伝達させ、該水素吸蔵合金タンクに吸蔵さ
れている前記水素ガスを放出させることにより、伝達さ
れた前記熱を前記水素吸蔵合金タンクで吸収すると共
に、放出した前記水素ガスを前記燃料電池に供給して、
前記電力の発生に利用することを要旨とする。

【００２１】このように、第３の燃料電池システムで
は、燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合に、
燃料電池から排出された水素オフガスおよびオフガスの
うち、少なくとも一方のガスを、水素吸蔵合金タンクの
配置された流路に通して、燃料電池の発生する熱をガス
によって水素吸蔵合金タンクに伝達させ、水素吸蔵合金
タンクに吸蔵されている水素ガスを放出させる。そし
て、伝達された熱を水素吸蔵合金タンクで吸収すると共
に、放出した水素ガスを燃料電池に供給して、電力の発
生に利用する。

【００２２】従って、第３の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合に、
水素ガスの吸蔵された水素吸蔵合金タンクを利用して、
燃料電池の温度を所望の温度まで下げることができるの
で、例えば、夏場のように周囲温度が高い場合でも、燃
料電池の温度を定常温度に保つことができる。

【００２３】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
水素オフガスは、前記燃料電池に供給される前記水素ガ
スに合流させることが好ましい。

【００２４】水素オフガスは、燃料電池において、電力
の発生に供された後であっても、まだ、水素を含んでい
るので、燃料電池に供給される水素ガスに合流させて戻
すことによって、水素の有効活用を図ることができる。

【００２５】本発明の第４の燃料電池システムは、水素
ガスを供給する水素タンクと、前記水素ガスおよび酸化
ガスの供給を受けて電力を発生すると共に、電力の発生
に供された前記水素ガスおよび酸化ガスを水素オフガス
および酸素オフガスとして排出する燃料電池と、を備え
た燃料電池システムであって、水素吸蔵合金を有し、前
記水素タンクから前記水素ガスの供給を受けて該水素ガ
スを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の
吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池に供給し
たりすることが可能な水素吸蔵合金タンクを、前記燃料
電池の内部および外周部のうち、少なくとも一方に配置
し、前記燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場
合には、前記水素タンクから前記水素吸蔵合金タンクに
前記水素ガスを供給して、該水素ガスを前記水素吸蔵合
金タンクに吸蔵させることにより、該水素吸蔵合金タン
クで熱を発生させ、発生したその熱を前記燃料電池に伝
達させて、該燃料電池の温度を上昇させることを要旨と
する。

【００２６】このように、第４の燃料電池システムで
は、燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場合
に、水素タンクから水素吸蔵合金タンクに水素ガスを供
給して、その水素ガスを水素吸蔵合金タンクに吸蔵させ
る。この結果、水素吸蔵合金における発熱反応によっ
て、水素吸蔵合金タンクは熱を発生する。発生した熱を
直接、燃料電池に伝達させることにより、燃料電池の温
度を上昇させる。

【００２７】従って、第４の燃料電池システムにおいて
も、前述した第１の燃料電池システムと同様の効果を奏
することができる。また、第４の燃料電池システムにお
いては、水素吸蔵合金タンクで発生した熱を燃料電池に
直接伝達しているため、エネルギの有効利用を図ること
ができる。

【００２８】本発明の第５の燃料電池システムは、水素
ガスを供給する水素タンクと、前記水素ガスおよび酸化
ガスの供給を受けて電力を発生すると共に、電力の発生
に供された前記水素ガスおよび酸化ガスを水素オフガス
および酸素オフガスとして排出する燃料電池と、を備え
た燃料電池システムであって、水素吸蔵合金を有し、前
記水素タンクから前記水素ガスの供給を受けて該水素ガ
スを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の
吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池に供給し
たりすることが可能な水素吸蔵合金タンクを、前記燃料
電池の内部および外周部のうち、少なくとも一方に配置
し、前記燃料電池の温度が第１の基準温度より高く第２
の基準温度以下である場合には、前記燃料電池に前記酸
化ガスを供給する他、前記水素タンクから前記燃料電池
に前記水素ガスを供給し、前記燃料電池において、前記
電力の発生に利用すると共に、前記水素タンクから前記
水素吸蔵合金タンクにも前記水素ガスを供給して、前記
水素吸蔵合金タンクに吸蔵させることにより、該水素吸
蔵合金タンクで熱を発生させ、発生したその熱を前記燃
料電池に伝達させて、該燃料電池の温度を上昇させるこ
と要旨とする。

【００２９】このように、第５の燃料電池システムで
は、第１の基準温度より高く第２の基準温度以下である
場合に、酸化ガスを燃料電池に供給する他、水素タンク
から水素ガスを、燃料電池に供給すると共に、水素吸蔵
合金タンクにも供給する。燃料電池では、供給された水
素ガスと酸化ガスを電力の発生に利用する。水素吸蔵合
金タンクでは、供給された水素ガスを吸蔵し、熱を発生
する。そして、発生する熱を直接、燃料電池に伝達させ
ることにより、燃料電池の温度を上昇させる。

【００３０】従って、第５の燃料電池システムにおいて
も、前述した第２の燃料電池システムと同様の効果を奏
する。また、第５の燃料電池システムにおいては、水素
吸蔵合金タンクで発生した熱を燃料電池に直接伝達して
いるため、エネルギの有効利用を図ることができる。

【００３１】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
燃料電池の温度が第３の基準温度より高い場合には、前
記燃料電池の発生する熱を前記水素吸蔵合金タンクに伝
達させることにより、該水素吸蔵合金タンクに吸蔵され
ている前記水素ガスを放出させ、放出した該水素ガスを
前記燃料電池に供給して、前記電力の発生に利用するこ
とが好ましい。

【００３２】このように、燃料電池の温度が第３の基準
温度より高い場合に、燃料電池の発生する熱を直接、水
素吸蔵合金タンクに伝達させる。そして、燃料電池の発
生する熱を利用して、水素吸蔵合金タンクに吸蔵されて
いる水素ガスを放出させ、放出した水素ガスを燃料電池
に供給して、電力の発生に利用する。

【００３３】従って、燃料電池の温度を上昇させるため
に利用された水素ガスを、燃料電池に供給して、電力発
生に用いることができるので、燃料である水素ガスの持
つエネルギを効率よく利用することかできる。

【００３４】また、水素吸蔵合金タンクから水素ガスを
放出させるために、燃料電池の発生する熱を利用してい
るため、他のエネルギを必要としない。

【００３５】さらに、燃料電池で発生した熱を水素吸蔵
合金タンクに直接伝達しているため、エネルギの有効利
用を図ることができる。

【００３６】本発明の第６の燃料電池システムは、水素
ガスを供給する水素タンクと、前記水素ガスおよび酸化
ガスの供給を受けて電力を発生すると共に、電力の発生
に供された前記水素ガスおよび酸化ガスを水素オフガス
および酸素オフガスとして排出する燃料電池と、を備え
た燃料電池システムであって、水素吸蔵合金を有し、前
記水素タンクから前記水素ガスの供給を受けて該水素ガ
スを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸蔵合金の
吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池に供給し
たりすることが可能な水素吸蔵合金タンクを、前記燃料
電池の内部および外周部のうち、少なくとも一方に配置
し、前記燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合
には、前記燃料電池の発生する熱を前記水素吸蔵合金タ
ンクに伝達させ、該水素吸蔵合金タンクに吸蔵されてい
る前記水素ガスを放出させることにより、伝達された前
記熱を前記水素吸蔵合金タンクで吸収すると共に、放出
した前記水素ガスを前記燃料電池に供給して、前記電力
の発生に利用することを要旨とする。

【００３７】このように、第６の燃料電池システムで
は、燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合に、
燃料電池の発生する熱を直接、水素吸蔵合金タンクに伝
達させ、水素吸蔵合金タンクに吸蔵されている水素ガス
を放出させる。そして、伝達された熱を水素吸蔵合金タ
ンクで吸収すると共に、放出した水素ガスを燃料電池に
供給して、電力の発生に利用する。

【００３８】従って、第６の燃料電池システムにおいて
も、前述した第３の燃料電池システムと同様の効果を奏
する。また、第６の燃料電池システムにおいては、水素
吸蔵合金タンクが、燃料電池から直接、熱を奪っている
ため、効率よく燃料電池を冷却することができる。

【００３９】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
水素吸蔵合金タンクは、前記燃料電池のエンドプレート
内に配置されていることが好ましい。

【００４０】このように、エンドプレート内に水素吸蔵
合金タンクを配置することにより、燃料電池の大きさを
あまり変化させることなく、燃料電池内に搭載すること
ができる。

【００４１】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
水素吸蔵合金タンクは、前記燃料電池の単セルと共に積
層される専用セル内に配置されていることが好ましい。

【００４２】このように、単セルと共に積層される専用
セル内に水素吸蔵合金タンクを配置することにより、水
素吸蔵合金タンクで発生した熱を燃料電池全体に伝達し
やすくなり、燃料電池の温度上昇を早めたり、逆に、燃
料電池で発生した熱を水素吸蔵合金タンクによって燃料
電池全体から奪いやすくなり、燃料電池の冷却を早めた
りすることができる。

【００４３】本発明の燃料電池システムにおいて、前記
水素吸蔵合金タンクが、前記燃料電池内に、単セルを間
に挟んで複数配置されている場合は、各水素吸蔵合金タ
ンクに接続される、前記水素ガスの流路となる配管は、
それぞれ、一部分が絶縁されていることが好ましい。

【００４４】単セルで発電が行われて、各水素吸蔵合金
タンク同士の間で電位差が発生しても、各水素吸蔵合金
タンク同士の間が配管を介して電気的につながらないよ
うにすることができる。

【００４５】なお、本発明は、上記した燃料電池システ
ムなどの態様に限ることなく、そのようなシステムに用
いられる燃料電池としての態様や、そのようなシステム
を搭載した車両としての態様で実現することも可能であ
る。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 Ａ．第１の実施例： Ａ−１．実施例の構成： Ａ−２．昇温動作および通常動作： Ａ−３．再生動作： Ａ−４．冷却動作： Ｂ．第２の実施例： Ｂ−１．実施例の構成： Ｂ−２．昇温動作および通常動作： Ｂ−３．再生動作： Ｂ−４．冷却動作： Ｃ．第３の実施例： Ｃ−１．実施例の構成： Ｃ−２．昇温動作および通常動作： Ｃ−３．再生動作： Ｃ−４．冷却動作： Ｄ．変形例： Ｄ−１．変形例１： Ｄ−２．変形例２： Ｄ−３．変形例３： Ｄ−４．変形例４： Ｄ−５．変形例５： Ｄ−６．変形例６： Ｄ−７．変形例７： Ｄ−８．変形例８： Ｄ−９．変形例９：

【００４７】Ａ．第１の実施例： Ａ−１．実施例の構成： 図１は本発明の第１の実施例としての燃料電池システム
の構成を示す構成図である。

【００４８】本実施例の燃料電池システムは、自動車な
どの車両に搭載されるものであって、主として、水素ガ
スを供給する高圧水素タンク１００と、水素ガスの供給
を受けて電力を発生する燃料電池２００と、水素ガスを
吸蔵したり、吸蔵した水素ガスを放出したりする水素吸
蔵合金タンク３００と、を備えている。

【００４９】このうち、高圧水素タンク１００は、内部
に高圧の水素ガスを充填しており、根本に取り付けられ
たシャットバルブ１０を開くと、およそ２０〜３５ＭＰ
ａの圧力を有する水素ガスが放出される。

【００５０】燃料電池２００は、水素を含んだ水素ガス
の供給と、酸素を含んだ酸化ガス（例えば、空気）の供
給と、を受けて、水素極と酸素極において、下記に示す
ような反応式に従って、電気化学反応を起こし、電力を
発生させている。

【００５１】即ち、水素極に水素ガスが、酸素極に酸化
ガスがそれぞれ供給されると、水素極側では式（１）の
反応が、酸素極側では式（２）の反応がそれぞれ起こ
り、燃料電池全体としては、式（３）の反応が行なわれ
る。

【００５２】 Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１） ２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（２） Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）

【００５３】このような電気化学反応に供された水素ガ
スと酸化ガスは、その後、水素オフガス，酸素オフガス
として、それぞれ排出される。

【００５４】燃料電池２００を車両の動力源として用い
る場合、燃料電池２００から発生された電力によって電
動機（図示せず）を駆動し、その発生トルクを車軸（図
示せず）に伝達して、車両の推進力を得る。

【００５５】また、燃料電池２００は、複数の単セルが
積層されたスタック構造となっており、１つの単セル
は、電解質膜（図示せず）と、それを両側から挟み込む
拡散電極（図示せず）である水素極及び酸素極と、さら
にそれらを両側から挟み込む２枚のセパレータ（図示せ
ず）と、で構成されている。セパレータの両面には、凹
凸が形成されており、挟み込んだ水素極と酸素極との間
で、単セル内ガス流路を形成している。このうち、水素
極との間で形成される単セル内ガス流路には、前述した
ごとく供給された水素ガスが、酸素極との間で形成され
る単セル内ガス流路には、酸化ガスが、それぞれ流れて
いる。

【００５６】水素吸蔵合金タンク３００は、後述するガ
ス流路切り換え部６００内に配置されている。水素吸蔵
合金タンク３００は、内部に水素吸蔵合金（図示せず）
を有しており、温度が低温になればなるほど、内部の圧
力が下がるため、水素吸蔵合金は水素ガスを吸蔵しやす
くなり、温度が高温になればなるほど、内部の圧力が上
がるため、水素吸蔵合金は吸蔵した水素ガスを放出しや
すくなる。水素吸蔵合金は、水素ガスを吸蔵する際、発
熱反応を生じ、熱を発生する。逆に、吸蔵した水素ガス
を放出する際には、吸熱反応を生じ、熱を吸収する。従
って、水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスを吸蔵させ
る際には、後述するように、ガス流路切り換え部６００
を利用して、水素吸蔵合金タンク３００を冷却し、水素
吸蔵合金タンク３００から吸蔵した水素ガスを放出させ
る際には、水素吸蔵合金タンク３００を加熱するように
する。

【００５７】その他、本実施例の燃料電池システムは、
図１に示すように、システム内で水素ガスを流通させる
ための水素ガス流路と、同じくシステム内で酸化ガスを
流通させるための酸化ガス流路と、冷却水を循環させる
ことにより、燃料電池２００の温度を制御する熱交換シ
ステムと、制御部４００と、を備えている。

【００５８】このうち、水素ガス流路は、高圧水素タン
ク１００の放出口から分岐点５２を介して燃料電池２０
０の水素ガス供給口に至る本流流路５０と、水素吸蔵合
金タンク３００の供給・放出口と分岐点５２とをつなぐ
支流流路５４と、を備えている。

【００５９】本流流路５０には、高圧水素タンク１００
の放出口と分岐点５２との間に、シャットバルブ１０
と、レギュレータ１２と、が配置されており、分岐点５
２と燃料電池２００の水素ガス供給口との間には、レギ
ュレータ１４と、シャットバルブ１６と、が配置されて
いる。また、支流流路５４には、シャットバルブ１８
と、圧力センサ２０と、が配置されている。このうち、
圧力センサ２０は、主として、水素吸蔵合金タンク３０
０から放出される水素ガスの圧力Ｐｈを検出するセンサ
である。

【００６０】なお、図１では、燃料電池２００から水素
オフガスを排出するための水素オフガス排出流路は省略
されている。

【００６１】一方、酸化ガス流路は、エアポンプ６０か
ら流路切り換え部６００を介して燃料電池２００の酸化
ガス供給口に至る酸化ガス供給流路６２と、燃料電池２
００の酸素オフガス排出口からガス流路切り換え部６０
０を介して酸素オフガス排気口に至る酸素オフガス排出
流路６４と、を備えている。

【００６２】図２は図１におけるガス流路切り換え部６
００の内部構成を概略的に示した説明図である。

【００６３】ガス流路切り換え部６００は、図２に示す
ように、内部にＡ，Ｂ，Ｃの３つの流路を有しており、
そのうち、流路Ｂに水素吸蔵合金タンク３００を配置し
ている。また、各流路の切り換えは、３つのダンパ６０
１，６０２，６０３をそれぞれａ側またはｂ側に切り換
えることによって、行うことができる。

【００６４】図３は図２のガス流路切り換え部６００に
おける各ダンパの切り換えに基づく流路の切り換えの様
子を示す説明図である。

【００６５】具体的には、図３（ａ）に示すように、各
ダンパ６０１〜６０３をそれぞれａ側に切り換えた場合
には、エアポンプ６０から取り入れられた酸化ガス（す
なわち、空気）は、流路Ｂを通って、燃料電池２００の
酸化ガス供給口に送られ、また、燃料電池２００の酸素
オフガス排出口から排出された酸素オフガスは、流路Ｃ
を通って、酸素オフガス排気口へ送られる。また、図３
（ｂ）に示すように、ダンパ６０１，６０２をｂ側に、
ダンパ６０３をａ側にそれぞれ切り換えた場合には、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスは、流路Ａを
通って、燃料電池２００の酸化ガス供給口に送られ、燃
料電池２００の酸素オフガス排出口から排出された酸素
オフガスは、流路Ｃを通って、酸素オフガス排気口へ送
られる。さらに、図３（ｃ）に示すように、各ダンパ６
０１〜６０３をそれぞれｂ側に切り換えた場合には、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスは、流路Ａを
通って、燃料電池２００の酸化ガス供給口に送られ、燃
料電池２００の酸素オフガス排出口から排出された酸素
オフガスは、今度は流路Ｂを通って、酸素オフガス排気
口へ送られることになる。

【００６６】また、図１において、熱交換システムは、
ウォータポンプ２２と、ラジエータ５００と、冷却水流
路と、で構成されている。このうち、冷却水流路は、燃
料電池２００とラジエータ５００とをつなぐ本流流路７
０と、ラジエータ５００をバイパスするバイパス流路７
２と、を備えており、不凍の処理を施した冷却水が流れ
ている。

【００６７】本流流路７０には、前述したウォータポン
プ２２の他、水温センサ２８と、バイパスバルブ２６
と、が配置されている。このうち、水温センサ２８は、
燃料電池２００から放出される冷却水の温度Ｔｗを検出
するセンサである。燃料電池２００から放出された直後
の冷却水の温度は、燃料電池２００の温度とほとんど差
がないため、この水温センサ２８によって検出される冷
却水の温度Ｔｗを、燃料電池２００の温度と見なすこと
ができる。

【００６８】バイパス流路７２の一端は、バイパスバル
ブ２６に接続されている。このバイパスバルブ２６は、
３つの切り換えモードを持っている。そのうち、第１の
モードは、経路αを経路βにつなぐモード（すなわち、
冷却水をラジエータ５００に流すモード）であり、第２
のモードは、経路γを経路βにつなぐモード（すなわ
ち、冷却水をバイパス流路７２に流すモード）であり、
第３のモードは、経路α，γ何れも経路βにつながない
モード（すなわち、冷却水をラジエータ５００にもバイ
パス流路７２にも流さないモード）である。

【００６９】また、制御部４００は、圧力センサ２０お
よび水温センサ２８からの検出結果を入力すると共に、
各バルブ１０〜１８，２６と、ウォータポンプ２２と、
エアポンプ６０と、ガス流路切り換え部６００のダンパ
６０１〜６０３をそれぞれ制御する。なお、図面を見や
すくするために、制御線等は省略されている。

【００７０】なお、本実施例において、高圧水素タンク
１００は、本発明における水素タンクに、燃料電池２０
０は、本発明における燃料電池に、水素吸蔵合金タンク
３００は、本発明における水素吸蔵合金タンクに、それ
ぞれ相当している。

【００７１】Ａ−２．昇温動作および通常動作：それで
は、本実施例の燃料電池システムにおける起動時の動作
について、図４を用いて説明する。図４は図１の燃料電
池システムにおける起動時の動作手順を示すフローチャ
ートである。

【００７２】燃料電池システムの起動前、水素ガス流路
の全てのシャットバルブ１０，１６，１８は閉じてい
る。また、酸化ガス流路において、エアポンプ６０は停
止しており、ガス流路切り換え部６００のダンパ６０
１，６０２はｂ側に、ダンパ６０３はａ側にそれぞれな
っている。冷却水流路のうち、バイパスバルブ２６は第
２のモードとなっている他、ウォータポンプ２２も停止
している。また、水素吸蔵合金タンク３００は、水素ガ
スを吸蔵していない空の状態となっている。

【００７３】そこで、燃料電池システムが起動される
と、制御部４００は、まず、水素ガス流路のうち、本流
流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、冷却水流
路のウォータポンプ２２を駆動する（ステップＳ１０
２）。シャットバルブ１０が開くと、高圧水素タンク１
００からは水素ガスが放出され、その放出された水素ガ
スは、本流流路５０に至る。また、ウォータポンプ２２
が駆動されると、冷却水が流れ始める。冷却水は、燃料
電池２００から出た後、本流流路７０，バイパス流路７
２，本流流路７０を介して燃料電池２００に戻る経路で
循環する。冷却水の温度Ｔｗが定常温度よりまだ低い場
合に、ラジエータ５００側に冷却水を回すと、冷却水の
温度Ｔｗが上がっていかないからである。

【００７４】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第１の基準
温度Ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０
４）。ここで、第１の基準温度Ｔ１としては、例えば、
氷が溶ける温度である、およそ０℃が設定されている。

【００７５】判定の結果、冷却水の温度が第１の基準温
度Ｔ１以下である場合には、燃料電池２００の温度が低
くて、燃料電池２００内が凍り付いている恐れがあるの
で、第１の昇温動作を開始する。

【００７６】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、本流流路５０のシャットバルブ１６を閉じて、
支流流路５４のシャットバルブ１８を開くと共に、酸化
ガス流路のうち、エアポンプ６０を駆動し、ガス流路切
り換え部６００におけるダンパ６０１〜６０３を全てａ
側にする。そして、さらに、後述する吸蔵フラグを立て
る（ステップＳ１０６）。

【００７７】本流流路５０のシャットバルブ１６を閉じ
て、支流流路５４のシャットバルブ１８が開くと、高圧
水素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った
水素ガスは、矢印ｈ１で示すように、分岐点５２から支
流流路５４を通って、ガス流路切り換え部６００内に配
置された水素吸蔵合金タンク３００に供給される。

【００７８】なお、本流流路５０の途中には、１次減圧
用のレギュレータ１２が設けられており、高圧水素タン
ク１００から放出された高圧（すなわち、およそ２０〜
３５ＭＰａ）の水素ガスは、このレギュレータ１２を通
ることによって、およそ１ＭＰａ以下に減圧されて、水
素吸蔵合金タンク３００に供給される。

【００７９】一方、水素吸蔵合金タンク３００は、前述
したとおり、水素ガスを吸蔵していない空の状態であ
り、また、周囲温度が低く、水素吸蔵合金タンク３００
の温度も低い状態となっているため、水素吸蔵合金タン
ク３００の内部の圧力は非常に低くなっている。

【００８０】従って、水素吸蔵合金タンク３００におよ
そ１ＭＰａ以下の水素ガスが供給されると、水素吸蔵合
金タンク３００の内部の圧力は非常に低いため、その供
給された水素ガスは、水素吸蔵合金タンク３００内の水
素吸蔵合金によって速やかに吸蔵される。こうして、水
素吸蔵合金が水素ガスを吸蔵すると、上述したとおり、
発熱反応を生じて、熱を発生する。

【００８１】また、酸化ガス流路において、エアポンプ
６０が駆動され、ガス流路切り換え部６００におけるダ
ンパ６０１〜６０３が全てａ側になると、図３（ａ）に
示すように、エアポンプ６０から取り入れられた酸化ガ
スは、流路Ｂを通って、燃料電池２００の酸化ガス供給
口に送られる。このとき、流路Ｂには、水素吸蔵合金タ
ンク３００が配置されているので、水素吸蔵合金タンク
３００で発生した熱は、流路Ｂを通る酸化ガスによっ
て、水素吸蔵合金タンク３００から燃料電池２００に伝
達される。この結果、燃料電池２００は、伝達された熱
によって加熱されて、温度を上げることになる。

【００８２】なお、このとき、水素ガス流路における本
流流路５０のシャットバルブ１６が閉じており、燃料電
池２００には、まだ、水素ガスが供給されていないの
で、燃料電池２００に酸化ガスが供給されても、電気化
学反応は起こらない。従って、供給された酸化ガスは、
そのまま、酸素オフガスとなって燃料電池２００の酸素
オフガス排出口から排出される。排出された酸素オフガ
スは、図３（ａ）に示すように、ガス流路切り換え部６
００における流路Ｃを通って、酸素オフガス排気口へ送
られる。流路Ｃには、水素吸蔵合金タンク３００が配置
されていないので、酸素オフガスはそのままの状態で酸
素オフガス排気口から大気中に排気される。

【００８３】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、起動時に、高圧水素タンク１００か
ら放出された水素ガスを水素吸蔵合金タンク３００に供
給して吸蔵させることにより、水素吸蔵合金タンク３０
０で熱を発生させ、その発生した熱を酸化ガスによって
燃料電池２００に伝達することにより、燃料電池２００
の温度を上げることができる。

【００８４】なお、ステップＳ１０６では、このように
して、高圧水素タンク１００から水素吸蔵合金タンク３
００に水素ガスが供給され、水素吸蔵合金タンク３００
に吸蔵されるため、前述した如く、制御部４００は、水
素吸蔵合金タンク３００が水素ガスを吸蔵したことを示
す吸蔵フラグを立てるのである。

【００８５】こうして、ステップＳ１０６の処理が完了
すると、再び、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【００８６】次に、ステップＳ１０４における判定の結
果、冷却水の温度が第１の基準温度Ｔ１より高い場合に
は、燃料電池２００内が凍り付いている恐れがないの
で、制御部４００は、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温
度Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０
８）。ここで、第２の基準温度Ｔ２はＴ２＞Ｔ１であ
り、第２の基準温度Ｔ２としては、例えば、およそ３０
〜５０℃が設定されている。

【００８７】判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基
準温度Ｔ２以下である場合には、燃料電池２００内は凍
り付いていないので、燃料電池２００の作動は可能であ
るものの、燃料電池２００の温度はまだ低く、効率的な
運転ができないため、第２の昇温動作を開始する。

【００８８】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、本流流路５０のシャットバルブ１６と支流流路
５４のシャットバルブ１８の両方を開くと共に、酸化ガ
ス流路のうち、エアポンプ６０を駆動し、ガス流路切り
換え部６００におけるダンパ６０１，６０２をａ側に切
り換える。但し、ダンパ６０３はａ側のままとする。そ
して、さらに、吸蔵フラグが立っていない場合には、吸
蔵フラグを立てる（ステップＳ１１０）。

【００８９】本流流路５０のシャットバルブ１６と、支
流流路５４のシャットバルブ１８が共に開くと、高圧水
素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った水
素ガスは、矢印ｈ１，矢印ｈ２で示すように、一部がそ
のまま本流流路５０を通って、燃料電池２００に供給さ
れ、残りが分岐点５２から支流流路５４を通って、水素
吸蔵合金タンク３００に供給される。

【００９０】なお、本流流路５０の途中には、前述した
１次減圧用のレギュレータ１２の他に、２次減圧用のレ
ギュレータ１４が設けられており、本流流路５０をその
まま通る水素ガスは、１次減圧用のレギュレータ１２で
およそ１ＭＰａ以下に減圧された後、さらに、２次減圧
用のレギュレータ１４を通ることによって、最終的に、
およそ燃料電池への供給圧力にまで減圧されて、燃料電
池２００に供給される。こうして、高圧水素タンク１０
０から放出された高圧の水素ガスを２段階で減圧するこ
とよって、高圧の水素ガスが直接、燃料電池２００に供
給されないよう、燃料電池２００を保護している。

【００９１】また、前述したと同様に、酸化ガス流路に
おいて、エアポンプ６０が駆動され、ガス流路切り換え
部６００におけるダンパ６０１〜６０３が全てａ側にな
ると、図３（ａ）に示すように、エアポンプ６０から取
り入れられた酸化ガスは、流路Ｂを通って、燃料電池２
００の酸化ガス供給口に供給される。

【００９２】こうして、燃料電池２００に水素ガスと酸
化ガスが供給されると、前述したとおり、燃料電池２０
０は、水素極と酸素極において電気化学反応を起こし、
電力を発生させる。なお、このとき起きる電気化学反応
は、発熱反応であるため、これによって、燃料電池２０
０の温度は上昇する。

【００９３】一方、水素吸蔵合金タンク３００に水素ガ
スが供給されると、前述したとおり、その水素ガスは水
素吸蔵合金タンク３００内の水素吸蔵合金によって吸蔵
され、水素吸蔵合金は、発熱反応を生じて、熱を発生す
る。発生した熱は、流路Ｂを通る酸化ガスによって燃料
電池２００に伝達されて、燃料電池２００の温度を上げ
る。

【００９４】また、燃料電池２００において、電気化学
反応に供された酸化ガスは、酸素オフガスとなって燃料
電池２００の酸素オフガス排出口から排出される。排出
された酸素オフガスは、図３（ａ）に示すように、ガス
流路切り換え部６００における流路Ｃを通って、酸素オ
フガス排気口へ送られる。流路Ｃには、水素吸蔵合金タ
ンク３００が配置されていないので、酸素オフガスはそ
のままの状態で酸素オフガス排気口から大気中に排気さ
れる。

【００９５】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、燃料電池２００内は凍り付いていな
いものの、燃料電池２００の温度がまだ低い場合には、
燃料電池２００を作動させながら、水素吸蔵合金タンク
３００を利用して燃料電池２００の温度を上げることが
できるので、燃料電池２００自体による発熱と相まっ
て、燃料電池２００の温度を急速に上げることができ
る。

【００９６】こうして、ステップＳ１１０の処理が完了
すると、再び、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【００９７】一方、ステップＳ１０８における判定の結
果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温度Ｔ２より高い場
合には、燃料電池２００の温度も十分高く、効率的な運
転が可能なため、通常動作を開始する。

【００９８】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１６と開くと共に、酸化
ガス流路のうち、エアポンプ６０を駆動し、ガス流路切
り換え部６００におけるダンパ６０１，６０２をｂ側に
し、ダンパ６０３をａ側にする（ステップＳ１１２）。

【００９９】支流流路５４のシャットバルブ１８が閉じ
て、本流流路５０のシャットバルブ１６が開くと、高圧
水素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った
水素ガスは、矢印ｈ２で示すように、そのまま本流流路
５０を通って、燃料電池２００に供給される。

【０１００】また、酸化ガス流路において、エアポンプ
６０が駆動され、ガス流路切り換え部６００におけるダ
ンパ６０１，６０２がｂ側となり、ダンパ６０３がａ側
になると、図３（ｂ）に示すように、エアポンプ６０か
ら取り入れられた酸化ガスは、流路Ａを通って、燃料電
池２００の酸化ガス供給口に送られる。このとき、流路
Ａには、水素吸蔵合金タンク３００が配置されていない
ので、酸化ガスはそのままの状態で燃料電池２００に供
給される。

【０１０１】このように、燃料電池２００に水素ガスと
酸化ガスが供給されると、前述したとおり、燃料電池２
００は、水素極と酸素極において電気化学反応を起こ
し、電力を発生させる。この電気化学反応は、前述した
とおり、発熱反応であるため、燃料電池２００の温度は
上昇する。

【０１０２】また、燃料電池２００において、電気化学
反応に供された酸化ガスは、酸素オフガスとなって燃料
電池２００の酸素オフガス排出口から排出される。排出
された酸素オフガスは、図３（ｂ）に示すように、ガス
流路切り換え部６００における流路Ｃを通って、酸素オ
フガス排気口へ送られる。流路Ｃには、水素吸蔵合金タ
ンク３００が配置されていないので、酸素オフガスはそ
のままの状態で酸素オフガス排気口から大気中に排気さ
れる。

【０１０３】その後、制御部４００は、水温センサ２８
を介して冷却水の温度Ｔｗを監視しながら、燃料電池２
００の温度上昇に伴い、冷却水の温度Ｔｗが定常温度ま
で上昇したら、バイパスバルブ２６を第２のモードから
第１のモードに切り換える。これにより、冷却水は、燃
料電池２００から出た後、本流流路７０，ラジエータ５
００，本流流路７０を介して燃料電池２００に戻る経路
で循環する。この結果、燃料電池２００によって昇温さ
れた冷却水は、ラジエータ５００において冷却されるた
め、冷却水の温度Ｔｗ、延いては燃料電池２００の温度
を定常温度に保つことができる。

【０１０４】以上によって、図４に示した一連の起動時
の動作を終了する。

【０１０５】Ａ−３．再生動作：次に、本実施例の燃料
電池システムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００に吸
蔵された水素ガスを燃料電池２００で再利用するための
再生動作について、図５を用いて説明する。図５は図１
の燃料電池システムにおける再生動作の手順を示すフロ
ーチャートである。

【０１０６】前述したとおり、通常動作時では、水素ガ
ス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０，１
６は開いているが、支流流路５４のシャットバルブ１８
は閉じている。また、酸化ガス流路のうち、ガス流路切
り換え部６００におけるダンパ６０１，６０２はｂ側
に、ダンパ６０３はａ側になっている。そして、冷却水
流路のうち、バイパスバルブ２６は第１または第２のモ
ードとなっている。

【０１０７】このような通常動作時において、図５に示
す再生動作が開始されると、制御部４００は、まず、水
素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されているこ
とを示す吸蔵フラグが立っているか否かを判定する（ス
テップＳ２０２）。判定の結果、吸蔵フラグが立ってい
なければ、水素吸蔵合金タンク３００には水素ガスが吸
蔵されておらず、空の状態であるので、そのまま、図５
に示す再生動作を終了する。

【０１０８】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図５に示す再生動作を続行する。

【０１０９】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準
温度Ｔ３より高いか否かを判定する（ステップＳ２０
４）。ここで、第３の基準温度Ｔ３はＴ３＞Ｔ２であ
り、第３の基準温度Ｔ３としては、例えば、およそ５０
〜８０℃が設定されている。

【０１１０】判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第３の基
準温度Ｔ３以下である場合には、その第３の基準温度Ｔ
３を超えるまで待機する。その後、冷却水の温度Ｔｗが
第３の基準温度Ｔ３を超えたら、制御部４００は、酸化
ガス流路のうち、ガス流路切り換え部６００におけるダ
ンパ６０１〜６０３を全てｂ側にする（ステップＳ２０
６）。

【０１１１】酸化ガス流路において、ガス流路切り換え
部６００におけるダンパ６０１〜６０３が全てｂ側にな
ると、図３（ｃ）に示すように、エアポンプ６０から取
り入れられた酸化ガスは、通常動作時と同様に、流路Ａ
を通って、燃料電池２００の酸化ガス供給口に送られ
る。このとき、流路Ａには、水素吸蔵合金タンク３００
が配置されていないので、酸化ガスはそのままの状態で
燃料電池２００に供給される。

【０１１２】供給された酸化ガスは、燃料電池２００に
おいて電気化学反応に供された後、酸素オフガスとし
て、燃料電池２００の酸素オフガス排出口から排出され
る。このとき、冷却水の温度Ｔｗは第３の基準温度Ｔ３
を超えており、燃料電池２００において、電気化学反応
により発生した熱は、この酸素オフガスと共に排出され
る。

【０１１３】排出された酸素オフガスは、図３（ｃ）に
示すように、ガス流路切り換え部６００における流路Ｂ
を通って、酸素オフガス排気口へ送られる。このとき、
流路Ｂには、水素吸蔵合金タンク３００が配置されてい
るので、燃料電池２００で発生した熱は、流路Ｂを通る
酸素オフガスによって、燃料電池２００から水素吸蔵合
金タンク３００に伝達されるため、水素吸蔵合金タンク
３００は加熱されて、温度を上げることになる。この結
果、水素吸蔵合金タンク３００の内部の圧力は高くな
る。

【０１１４】制御部４００は、圧力センサ２０からの検
出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３００から放出さ
れる水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１以上にな
っているか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ここ
で、第１の基準圧力Ｐ１としては、例えば、およそ０．
８〜０．９ＭＰａが設定されている。

【０１１５】判定の結果、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の
基準圧力Ｐ１より低い場合には、第１の基準圧力Ｐ１以
上になるまで待機する。その後、水素ガスの圧力Ｐｈが
第１の基準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、
水素ガス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１
０を閉じて、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く
（ステップＳ２１０）。

【０１１６】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０を通って、燃料電池２
００に供給される。供給された水素ガスは、燃料電池２
００において、電力発生のために利用される。

【０１１７】その後、制御部４００は、圧力センサ２０
からの検出結果を入力し、それに基づいて、水素吸蔵合
金タンク３００から放出される水素ガスの圧力Ｐｈがほ
ぼ第１の基準圧力Ｐ１となるように調整する（ステップ
Ｓ２１２）。調整の方法としては、次のような方法が考
えられる。

【０１１８】１）ガス流路切り換え部６００におけるダ
ンパ３をａとｂとの間（中間位置も含む）で適宜位置を
変化させ、流路Ｂを通過する酸素オフガスの流量を調整
することにより、水素吸蔵合金タンク３００の温度を制
御して、水素吸蔵合金タンク３００から放出される水素
ガスの圧力Ｐｈを調整する。

【０１１９】２）燃料電池２００に供給される冷却水の
温度を調整することにより、燃料電池２００から排出さ
れる酸素オフガスの温度を変化させ、水素吸蔵合金タン
ク３００の温度を制御して、水素吸蔵合金タンク３００
から放出される水素ガスの圧力Ｐｈを調整する。なお、
冷却水の温度を調整する方法としては、バイパスバルブ
２６が第１のモードである場合には、ラジエータ５００
に付属しているファン（図示せず）の回転数を変化させ
ることにより、冷却水の温度を調整し、第２のモードで
ある場合には、バイパスバルブ２６でラジエータ５００
へ回る冷却水の流量とバイパス流路７２を回る冷却水の
流量を調整することにより、冷却水の温度を調整する。

【０１２０】その後、水素吸蔵合金タンク３００から放
出される水素ガスの圧力Ｐｈが低下してきて、上記した
ような圧力調整を行っても、水素ガスの圧力Ｐｈが第１
の基準圧力Ｐ１を維持できない場合に（ステップＳ２１
４）、制御部４００は、水素吸蔵合金タンク３００が吸
蔵していた水素ガスを全て放出してしまい、空の状態に
なったものと判断する。

【０１２１】そして、制御部４００は、水素ガス流路の
うち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、本
流流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、ガス流
路切り換え部６００におけるダンパ６０１，６０２をｂ
側にし、ダンパ６０３をａ側にする（ステップＳ２１
６）。そして、水素吸蔵合金タンク３００が空になった
ことを示すために、吸蔵フラグを下ろす（ステップＳ２
１６）。

【０１２２】以上によって、図５に示した一連の再生動
作を終了し、通常動作に戻る。

【０１２３】本実施例の燃料電池システムによれば、起
動時に、燃料電池２００の温度を上昇させるために利用
された水素ガス（すなわち、高圧水素タンク１００から
水素吸蔵合金タンク３００に供給され、水素吸蔵合金タ
ンク３００において吸蔵された水素ガス）を、燃料電池
２００の運転中に、燃料電池２００に供給して、燃料電
池２００での電力発生に用いることができるので、燃料
である水素ガスの持つエネルギを効率よく利用すること
かできる。

【０１２４】また、燃料電池２００の運転中に、水素ガ
スの吸蔵された水素吸蔵合金タンク３００を空の状態に
することができるので、運転が終了して、再度、燃料電
池システムを起動する場合には、いつでも、上述した昇
温動作を開始することができる。

【０１２５】さらにまた、水素ガスの吸蔵された水素吸
蔵合金タンク３００を空の状態にするために、燃料電池
２００の発生する熱を利用しているため、他のエネルギ
を必要としない。

【０１２６】Ａ−４．冷却動作：ところで、通常動作で
は、前述したとおり、冷却水流路のバイパスバルブ２６
が第１のモードになっていれば、燃料電池２００を循環
する冷却水はラジエータ５００において冷却されるた
め、燃料電池２００の温度は定常温度に保たれている
が、このような燃料電池システムを搭載した車両を、例
えば、夏場に使用する場合、上記したようなラジエータ
５００による冷却だけでは、燃料電池２００の温度を定
常温度に保てない場合がある。

【０１２７】そこで、次に、本実施例の燃料電池システ
ムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００を利用して燃料
電池２００を冷却するための冷却動作について、図６を
用いて説明する。図６は図１の燃料電池システムにおけ
る冷却動作の手順を示すフローチャートである。

【０１２８】なお、この冷却動作は、前述した再生動作
の代わりに行うものである。また、この冷却動作は、基
本的には、再生動作と同様であるので、異なる部分につ
いて詳細に説明する。

【０１２９】通常動作時において、図６に示す冷却動作
が開始されると、制御部４００は、まず、水素吸蔵合金
タンク３００に水素ガスが吸蔵されていることを示す吸
蔵フラグが立っているか否かを判定する（ステップＳ３
０２）。判定の結果、吸蔵フラグが立っていなければ、
水素吸蔵合金タンク３００は空の状態であって、水素吸
蔵合金タンク３００を利用した冷却は行えないので、図
６に示す冷却動作を終了する。

【０１３０】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図６に示す冷却動作を続行する。

【０１３１】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準
温度Ｔ４より高いか否かを判定する（ステップＳ３０
４）。ここで、第４の基準温度Ｔ４はＴ４＞Ｔ２であ
り、第４の基準温度Ｔ４としては、例えば、およそ８０
℃以上が設定されている。

【０１３２】判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第４の基
準温度Ｔ４以下である場合には、冷却水の温度Ｔｗが高
くなって、その第４の基準温度Ｔ４を超えるまで待機す
る。その後、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温度Ｔ４を
超えたら、燃料電池２００を冷却するために、制御部４
００は、酸化ガス流路のうち、ガス流路切り換え部６０
０におけるダンパ６０１〜６０３を全てａ側にする（ス
テップＳ３０６）。

【０１３３】ガス流路切り換え部６００におけるダンパ
６０１〜６０３が全てａ側になると、図３（ａ）に示す
ように、エアポンプ６０から取り入れられた酸化ガス
は、水素吸蔵合金タンク３００の配置されている流路Ｂ
を通って、燃料電池２００の酸化ガス供給口に送られ
る。このとき、エアポンプ６０から取り入れられた酸化
ガスは比較的暖かいので、その酸化ガスが流路Ｂを通過
することにより、水素吸蔵合金タンク３００は暖められ
て、温度を上げることになる。この結果、水素吸蔵合金
タンク３００の内部の圧力は高くなる。

【０１３４】制御部４００は、圧力センサ２０からの検
出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３００から放出さ
れる水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１以上にな
っているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。

【０１３５】判定の結果、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の
基準圧力Ｐ１より低い場合には、第１の基準圧力Ｐ１以
上になるまで待機する。その後、水素ガスの圧力Ｐｈが
第１の基準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、
水素ガス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１
０を閉じて、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く
（ステップＳ３１０）。

【０１３６】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０を通って、燃料電池２
００に供給される。供給された水素ガスは、燃料電池２
００において、電力発生のために利用される。

【０１３７】水素吸蔵合金は、水素ガスを放出する際
に、吸熱反応を生じ、熱を吸収するため、エアポンプ６
０から取り入れられた酸化ガスは、ガス流路切り換え部
６００における流路Ｂを通過する際に、水素吸蔵合金タ
ンク３００により熱を奪われて、その温度は低下する。
従って、燃料電池２００には、この温度低下した酸化ガ
スが供給されることになり、燃料電池２００の温度は下
がる。

【０１３８】続いて、制御部４００は、再び、水温セン
サ２８からの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第
４の基準温度Ｔ４以下になったか否かを判定する（ステ
ップＳ３１２）。

【０１３９】判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第４の基
準温度Ｔ４以下になっていない場合には、その第４の基
準温度Ｔ４以下になるまで、ステップＳ３１４，３１６
の処理を繰り返す。

【０１４０】なお、ステップＳ３１４，Ｓ３１６の処理
は、図５に示したステップＳ２１２，Ｓ２１４の処理と
同様であるので、説明は省略する。

【０１４１】その後、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温
度Ｔ４以下になったら、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、酸化
ガス流路のうち、ガス流路切り換え部６００におけるダ
ンパ６０１，６０２をｂ側にし、ダンパ６０３をａ側に
する（ステップＳ３２０）。

【０１４２】なお、ステップＳ３１２〜Ｓ３１６の処理
を繰り返す間は、水素吸蔵合金タンク３００から放出さ
れる水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１を維持し
ており、水素吸蔵合金タンク３００は空の状態になって
いないので、ステップＳ３２０において、支流流路５４
のシャットバルブ１８が閉じても、水素吸蔵合金タンク
３００には吸蔵された水素ガスがまだ残っている。

【０１４３】従って、水素吸蔵合金タンク３００に吸蔵
された水素ガスが残っている限り、水素吸蔵合金タンク
３００を利用して燃料電池２００を冷却させることは可
能であるので、ステップＳ３０４の処理に戻る。

【０１４４】こうして、水素ガスを吸蔵している水素吸
蔵合金タンク３００が空の状態になるまで、上記した処
理が繰り返され、空の状態になったら、図５に示したス
テップＳ２１６と同様のステップＳ３１８の処理を実行
する。

【０１４５】以上によって、図６に示した一連の冷却動
作を終了し、通常動作に戻る。

【０１４６】本実施例の燃料電池システムによれば、燃
料電池２００の温度が高い場合には、水素ガスの吸蔵さ
れた水素吸蔵合金タンク３００を利用して、燃料電池２
００を冷却することにより、燃料電池２００の温度を定
常温度に保つことができる。

【０１４７】Ｂ．第２の実施例： Ｂ−１．実施例の構成：図７は本発明の第２の実施例と
しての燃料電池システムの構成を示す構成図である。本
実施例の燃料電池システムも、自動車などの車両に搭載
されるものである。

【０１４８】本実施例の燃料電池システムが、前述した
第１の実施例の燃料電池システムと構成上、異なる点
は、内部に水素吸蔵合金タンク３００を有するガス流路
切り換え部６００が、酸化ガス流路ではなく、図７に示
すように、水素ガス流路中に配置されている点である。

【０１４９】すなわち、本実施例において、水素ガス流
路は、図７に示すように、高圧水素タンク１００の放出
口から分岐点５２，合流点５８を介し、さらにガス流路
切り換え部６００を介して燃料電池２００の水素ガス供
給口に至る本流流路５０と、水素吸蔵合金タンク３００
の供給・放出口と分岐点５２とをつなぐ支流流路５４
と、燃料電池２００の水素オフガス排出口からガス流路
切り換え部６００を介して本流流路５０の合流点５８に
戻る循環流路５６と、を備えている。

【０１５０】循環流路５６には、ガス流路切り換え部６
００と合流点５８との間に、水素ポンプ５７が配置され
ている。この水素ポンプ５７は、燃料電池２００から排
出された水素オフガスを本流流路５０の合流点５８に向
かって流すことにより、水素ガスを循環させる機能を有
している。

【０１５１】また、酸化ガス流路は、エアポンプ６０か
ら燃料電池２００の酸化ガス供給口に至る酸化ガス供給
流路６２を備えている。

【０１５２】なお、図７では、燃料電池２００から酸素
オフガスを排出するための酸素オフガス排出流路は省略
されている。

【０１５３】その他の構成は、概ね、前述した第１の実
施例と同様であるので、それらについての説明は省略す
る。また、図７におけるガス流路切り換え部６００の内
部構成も、図２に示した構成と同様であるので、それに
ついての説明も省略する。

【０１５４】図８は図７のガス流路切り換え部６００に
おける各ダンパの切り換えに基づく流路の切り換えの様
子を示す説明図である。

【０１５５】具体的には、図８（ａ）に示すように、各
ダンパ６０１〜６０３をそれぞれａ側に切り換えた場合
には、合流点５８から流れてくる水素ガスは、流路Ｂを
通って、燃料電池２００の水素ガス供給口に送られ、ま
た、燃料電池２００の水素オフガス排出口から排出され
た水素オフガスは、流路Ｃを通って、合流点５８へ戻さ
れる。また、図８（ｂ）に示すように、ダンパ６０１，
６０２をｂ側に、ダンパ６０３をａ側にそれぞれ切り換
えた場合には、合流点５８から流れてくる酸化ガスは、
流路Ａを通って、燃料電池２００の水素ガス供給口に送
られ、燃料電池２００の水素オフガス排出口から排出さ
れた水素オフガスは、流路Ｃを通って、合流点５８へ戻
される。さらに、図８（ｃ）に示すように、各ダンパ６
０１〜６０３をそれぞれｂ側に切り換えた場合には、合
流点５８から流れてくる水素ガスは、流路Ａを通って、
燃料電池２００の水素ガス供給口に送られ、燃料電池２
００の水素オフガス排出口から排出された水素オフガス
は、流路Ｂを通って、合流点５８へ戻されることにな
る。

【０１５６】なお、制御部４００は、圧力センサ２０お
よび水温センサ２８からの検出結果を入力すると共に、
各バルブ１０〜１８，２６と、ウォータポンプ２２と、
エアポンプ６０と、ガス流路切り換え部６００のダンパ
６０１〜６０３をそれぞれ制御する他、水素ポンプ５７
も制御する。

【０１５７】Ｂ−２．昇温動作および通常動作：それで
は、本実施例の燃料電池システムにおける起動時の動作
について、図９を用いて説明する。図９は図７の燃料電
池システムにおける起動時の動作手順を示すフローチャ
ートである。

【０１５８】燃料電池システムの起動前、水素ガス流路
の全てのシャットバルブ１０，１６，１８は閉じている
他、水素ポンプ５７は停止しており、ガス流路切り換え
部６００のダンパ６０１，６０２はｂ側に、ダンパ６０
３はａ側にそれぞれなっている。また、酸化ガス流路に
おいて、エアポンプ６０は停止している。冷却水流路の
うち、バイパスバルブ２６は第２のモードとなっている
他、ウォータポンプ２２も停止している。また、水素吸
蔵合金タンク３００は、水素ガスを吸蔵していない空の
状態となっている。

【０１５９】そこで、燃料電池システムが起動される
と、制御部４００は、まず、水素ガス流路のうち、本流
流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、冷却水流
路のウォータポンプ２２を駆動する（ステップＳ４０
２）。シャットバルブ１０が開くと、高圧水素タンク１
００からは水素ガスが放出され、その放出された水素ガ
スは、本流流路５０に至る。また、ウォータポンプ２２
が駆動されると、冷却水が流れ始め、燃料電池２００か
ら出た後、本流流路７０，バイパス流路７２，本流流路
７０を介して燃料電池２００に戻る経路で循環する。

【０１６０】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第１の基準
温度Ｔ１以下であるか否かを判定し（ステップＳ４０
４）、その判定の結果、冷却水の温度が第１の基準温度
Ｔ１以下である場合には、燃料電池２００内が凍り付い
ている恐れがあるので、第１の昇温動作を開始する。

【０１６１】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、本流流路５０のシャットバルブ１６と支流流路
５４のシャットバルブ１８の両方を開くと共に、水素ポ
ンプ５７を駆動し、ガス流路切り換え部６００における
ダンパ６０１〜６０３を全てａ側にする。そして、さら
に、吸蔵フラグを立てる（ステップＳ４０６）。

【０１６２】本流流路５０のシャットバルブ１６と、支
流流路５４のシャットバルブ１８が共に開くと、高圧水
素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った水
素ガスは、矢印ｈ１，矢印ｈ２で示すように、一部がそ
のまま本流流路５０を通り、合流点５８，ガス流路切り
換え部６００を介して燃料電池２００に供給され、残り
が分岐点５２から支流流路５４を通って、ガス流路切り
換え部６００内に配置された水素吸蔵合金タンク３００
に供給される。

【０１６３】このとき、水素吸蔵合金タンク３００は、
前述したとおり、水素ガスを吸蔵していない空の状態で
あり、水素吸蔵合金タンク３００の温度も低い状態とな
っているため、水素吸蔵合金タンク３００の内部の圧力
は非常に低くなっている。

【０１６４】従って、レギュレータ１２によって減圧さ
れたおよそ１ＭＰａ以下の水素ガスが水素吸蔵合金タン
ク３００に供給されると、その供給された水素ガスは、
水素吸蔵合金タンク３００内の水素吸蔵合金によって速
やかに吸蔵され、水素吸蔵合金は、発熱反応を生じて、
熱を発生する。

【０１６５】また、水素ポンプ５７が駆動され、ガス流
路切り換え部６００におけるダンパ６０１〜６０３が全
てａ側になると、図８（ａ）に示すように、合流点５８
から流れてきた水素ガスは、流路Ｂを通って、燃料電池
２００の水素ガス供給口に送られる。このとき、流路Ｂ
には、水素吸蔵合金タンク３００が配置されているの
で、水素吸蔵合金タンク３００で発生した熱は、流路Ｂ
を通る水素ガスによって、水素吸蔵合金タンク３００か
ら燃料電池２００に伝達される。この結果、燃料電池２
００は、伝達された熱によって加熱されて、温度を上げ
ることになる。

【０１６６】なお、このとき、酸化ガス流路におけるエ
アポンプ６０が駆動しておらず、燃料電池２００には、
まだ、酸化ガスが供給されていないので、燃料電池２０
０に水素ガスが供給されても、電気化学反応は起こらな
い。従って、供給された水素ガスは、そのまま、水素オ
フガスとなって燃料電池２００の水素オフガス排出口か
ら排出される。排出された水素オフガスは、図８（ａ）
に示すように、ガス流路切り換え部６００における流路
Ｃを通って、合流点５８へ戻される。流路Ｃには、水素
吸蔵合金タンク３００が配置されていないので、水素オ
フガスはそのままの状態で合流点５８に戻されて循環す
る。

【０１６７】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、起動時に、高圧水素タンク１００か
ら放出された水素ガスを水素吸蔵合金タンク３００に供
給して吸蔵させることにより、水素吸蔵合金タンク３０
０で熱を発生させ、その発生した熱を水素ガスによって
燃料電池２００に伝達することにより、燃料電池２００
の温度を上げることができる。

【０１６８】こうして、ステップＳ４０６の処理が完了
すると、再び、ステップＳ４０４の処理に戻る。

【０１６９】次に、ステップＳ４０４における判定の結
果、冷却水の温度が第１の基準温度Ｔ１より高い場合に
は、制御部４００は、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温
度Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０
８）。判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温度
Ｔ２以下である場合には、燃料電池２００内は凍り付い
ていないので、燃料電池２００の作動は可能であるもの
の、燃料電池２００の温度はまだ低く、効率的な運転が
できないため、第２の昇温動作を開始する。

【０１７０】すなわち、制御部４００は、前述したと同
様に、水素ガス流路のうち、本流流路５０のシャットバ
ルブ１６と支流流路５４のシャットバルブ１８の両方を
開き、水素ポンプ５７を駆動し、ガス流路切り換え部６
００におけるダンパ６０１〜６０３を全てａ側にする
他、酸化ガス流路のうち、エアポンプ６０を駆動する。
そして、さらに、吸蔵フラグが立っていない場合には、
吸蔵フラグを立てる（ステップＳ４１０）。

【０１７１】本流流路５０のシャットバルブ１６と、支
流流路５４のシャットバルブ１８が共に開くと、前述し
たとおり、高圧水素タンク１００から放出された水素ガ
スは、一部がそのまま本流流路５０を通り、合流点５
８，ガス流路切り換え部６００を介して燃料電池２００
に供給され、残りが分岐点５２から支流流路５４を通っ
て、水素吸蔵合金タンク３００に供給される。

【０１７２】また、エアポンプ６０が駆動されると、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスが燃料電池２
００に供給される。

【０１７３】こうして、燃料電池２００に水素ガスと酸
化ガスが供給されると、前述したとおり、燃料電池２０
０は、水素極と酸素極において電気化学反応を起こし、
電力を発生させる。このとき起きる電気化学反応は、発
熱反応であるため、これによって、燃料電池２００の温
度は上昇する。

【０１７４】また、水素吸蔵合金タンク３００に水素ガ
スが供給されると、前述したとおり、その水素ガスは水
素吸蔵合金によって吸蔵され、水素吸蔵合金は、発熱反
応を生じて、熱を発生する。そして、発生した熱は、ガ
ス流路切り換え部６００内の流路Ｂを通る水素ガスによ
って燃料電池２００に伝達されて、燃料電池２００の温
度を上げる。

【０１７５】また、燃料電池２００において、電気化学
反応に供された水素ガスは、水素オフガスとなって燃料
電池２００の水素オフガス排出口から排出される。排出
された水素オフガスは、図８（ａ）に示すように、ガス
流路切り換え部６００における流路Ｃを通る。流路Ｃに
は、水素吸蔵合金タンク３００が配置されていないの
で、水素オフガスはそのままの状態で合流点５８へ戻さ
れる。水素オフガスは、燃料電池２００において、電気
化学反応に供された後であっても、まだ、水素を含んで
いるので、合流点５８へ戻すことによって、水素の有効
活用が図れる。

【０１７６】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、燃料電池２００内は凍り付いていな
いものの、燃料電池２００の温度がまだ低い場合には、
燃料電池２００を作動させながら、水素吸蔵合金タンク
３００を利用して燃料電池２００の温度を上げることが
できるので、燃料電池２００自体による発熱と相まっ
て、燃料電池２００の温度を急速に上げることができ
る。

【０１７７】こうして、ステップＳ４１０の処理が完了
すると、再び、ステップＳ４０４の処理に戻る。

【０１７８】一方、ステップＳ４０８における判定の結
果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温度Ｔ２より高い場
合には、燃料電池２００の温度も十分高く、効率的な運
転が可能なため、通常動作を開始する。

【０１７９】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１６と開くと共に、水素
ポンプ５７を駆動し、ガス流路切り換え部６００におけ
るダンパ６０１，６０２をｂ側にし、ダンパ６０３をａ
側にする。また、酸化ガス流路のうち、エアポンプ６０
を駆動する（ステップＳ４１２）。

【０１８０】支流流路５４のシャットバルブ１８が閉じ
て、本流流路５０のシャットバルブ１６が開くと、高圧
水素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った
水素ガスは、矢印ｈ２で示すように、そのまま本流流路
５０を通り、合流点５８，ガス流路切り換え部６００を
介して燃料電池２００に供給される。

【０１８１】このとき、水素ポンプ５７が駆動されると
共に、ガス流路切り換え部６００におけるダンパ６０
１，６０２がｂ側となり、ダンパ６０３がａ側となるの
で、図８（ｂ）に示すように、合流点５８から流れてき
た水素ガスは、流路Ａを通って、燃料電池２００の水素
ガス供給口に送られることになる。流路Ａには、水素吸
蔵合金タンク３００が配置されていないので、水素ガス
はそのままの状態で燃料電池２００に供給される。

【０１８２】また、エアポンプ６０が駆動されると、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスが燃料電池２
００に供給される。

【０１８３】このように、燃料電池２００に水素ガスと
酸化ガスが供給されると、前述したとおり、燃料電池２
００は、水素極と酸素極において電気化学反応を起こ
し、電力を発生させ、その後、通常動作を維持する。

【０１８４】また、燃料電池２００において、電気化学
反応に供された水素ガスは、水素オフガスとなって燃料
電池２００の水素オフガス排出口から排出され、図８
（ｂ）に示すように、ガス流路切り換え部６００におけ
る流路Ｃを通る。流路Ｃには、水素吸蔵合金タンク３０
０が配置されていないので、水素オフガスはそのままの
状態で合流点５８に戻されて、循環する。

【０１８５】以上によって、図９に示した一連の起動時
の動作を終了する。

【０１８６】Ｂ−３．再生動作：次に、本実施例の燃料
電池システムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００に吸
蔵された水素ガスを燃料電池２００で再利用するための
再生動作について、図１０を用いて説明する。図１０は
図７の燃料電池システムにおける再生動作の手順を示す
フローチャートである。

【０１８７】前述したとおり、通常動作時では、水素ガ
ス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０，１
６は開いているが、支流流路５４のシャットバルブ１８
は閉じている。また、ガス流路切り換え部６００におけ
るダンパ６０１，６０２はｂ側に、ダンパ６０３はａ側
になっている。

【０１８８】このような通常動作時において、図１０に
示す再生動作が開始されると、制御部４００は、まず、
吸蔵フラグが立っているか否かを判定し（ステップＳ５
０２）、その判定の結果、吸蔵フラグが立っていなけれ
ば、水素吸蔵合金タンク３００には水素ガスが吸蔵され
ておらず、空の状態であるので、そのまま、図１０に示
す再生動作を終了する。

【０１８９】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図１０に示す再生動作を続行する。

【０１９０】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準
温度Ｔ３より高いか否かを判定し（ステップＳ５０
４）、その判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準
温度Ｔ３以下である場合には、その第３の基準温度Ｔ３
を超えるまで待機する。その後、冷却水の温度Ｔｗが第
３の基準温度Ｔ３を超えたら、制御部４００は、水素ガ
ス流路のうち、ガス流路切り換え部６００におけるダン
パ６０１〜６０３を全てｂ側にする（ステップＳ５０
６）。

【０１９１】水素ガス流路において、ガス流路切り換え
部６００におけるダンパ６０１〜６０３が全てｂ側にな
ると、図８（ｃ）に示すように、５８から流れてきた水
素ガスは、通常動作時と同様に、流路Ａを通って、燃料
電池２００の酸化ガス供給口に送られる。このとき、流
路Ａには、水素吸蔵合金タンク３００が配置されていな
いので、水素ガスはそのままの状態で燃料電池２００に
供給される。

【０１９２】供給された水素ガスは、燃料電池２００に
おいて電気化学反応に供された後、水素オフガスとし
て、燃料電池２００の水素オフガス排出口から排出され
る。このとき、冷却水の温度Ｔｗは第３の基準温度Ｔ３
を超えており、燃料電池２００において、電気化学反応
により発生した熱は、この水素オフガスと共に排出され
る。

【０１９３】排出された水素オフガスは、図８（ｃ）に
示すように、ガス流路切り換え部６００における流路Ｂ
を通って、合流点５８に戻される。このとき、流路Ｂに
は、水素吸蔵合金タンク３００が配置されているので、
燃料電池２００で発生した熱は、流路Ｂを通る水素オフ
ガスによって、燃料電池２００から水素吸蔵合金タンク
３００に伝達されるため、水素吸蔵合金タンク３００は
加熱されて、温度を上げることになる。この結果、水素
吸蔵合金タンク３００の内部の圧力は高くなる。

【０１９４】制御部４００は、圧力センサ２０からの検
出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３００から放出さ
れる水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１以上にな
っているか否かを判定する（ステップＳ５０８）。

【０１９５】判定の結果、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の
基準圧力Ｐ１より低い場合には、第１の基準圧力Ｐ１以
上になるまで待機し、その後、水素ガスの圧力Ｐｈが第
１の基準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、水
素ガス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０
を閉じて、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く
（ステップ５１０）。

【０１９６】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０，合流点５８，ガス流
路切り換え部６００を通って、燃料電池２００に供給さ
れる。供給された水素ガスは、燃料電池２００におい
て、電力発生のために利用される。

【０１９７】それから、制御部４００は、圧力センサ２
０からの検出結果を入力し、それに基づいて、水素吸蔵
合金タンク３００から放出される水素ガスの圧力Ｐｈが
ほぼ第１の基準圧力Ｐ１となるように調整する（ステッ
プＳ５１２）。

【０１９８】その後、水素吸蔵合金タンク３００から放
出される水素ガスの圧力Ｐｈが低下してきて、圧力調整
を行っても、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１
を維持できない場合に（ステップＳ５１４）、制御部４
００は、水素吸蔵合金タンク３００は空の状態になった
ものと判断し、水素ガス流路のうち、支流流路５４のシ
ャットバルブ１８を閉じて、本流流路５０のシャットバ
ルブ１０を開くと共に、ガス流路切り換え部６００にお
けるダンパ６０１，６０２をｂ側にし、ダンパ６０３を
ａ側にする（ステップＳ５１６）。そして、水素吸蔵合
金タンク３００が空になったことを示すために、吸蔵フ
ラグを下ろす（ステップＳ５１６）。

【０１９９】以上によって、図１０に示した一連の再生
動作を終了し、通常動作に戻る。

【０２００】本実施例の燃料電池システムによれば、起
動時に、燃料電池２００の温度を上昇させるために利用
された水素ガスを、燃料電池２００の運転中に、燃料電
池２００に供給して、燃料電池２００での電力発生に用
いることができるので、燃料である水素ガスの持つエネ
ルギを効率よく利用することかできる。

【０２０１】また、燃料電池２００の運転中に、水素ガ
スの吸蔵された水素吸蔵合金タンク３００を空の状態に
することができるので、運転が終了して、再度、燃料電
池システムを起動する場合には、いつでも、上述した昇
温動作を開始することができる。

【０２０２】さらにまた、水素ガスの吸蔵された水素吸
蔵合金タンク３００を空の状態にするために、燃料電池
２００の発生する熱を利用しているため、他のエネルギ
を必要としない。

【０２０３】Ｂ−４．冷却動作：次に、本実施例の燃料
電池システムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００を利
用して燃料電池２００を冷却するための冷却動作につい
て、図１１を用いて説明する。図１１は図７の燃料電池
システムにおける冷却動作の手順を示すフローチャート
である。

【０２０４】通常動作時において、図１１に示す冷却動
作が開始されると、制御部４００は、まず、吸蔵フラグ
が立っているか否かを判定し（ステップＳ６０２）、そ
の判定の結果、吸蔵フラグが立っていなければ、水素吸
蔵合金タンク３００は空の状態であって、水素吸蔵合金
タンク３００を利用した冷却は行えないので、図１１に
示す冷却動作を終了する。

【０２０５】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図１１に示す冷却動作を続行する。

【０２０６】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準
温度Ｔ４より高いか否かを判定し（ステップＳ６０
４）、その判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準
温度Ｔ４以下である場合には、冷却水の温度Ｔｗが高く
なって、その第４の基準温度Ｔ４を超えるまで待機す
る。その後、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温度Ｔ４を
超えたら、燃料電池２００を冷却するために、制御部４
００は、水素ガス流路のうち、ガス流路切り換え部６０
０におけるダンパ６０１〜６０３を全てａ側にする（ス
テップＳ６０６）。

【０２０７】ガス流路切り換え部６００におけるダンパ
６０１〜６０３が全てａ側になると、図８（ａ）に示す
ように、合流点５８から流れてきた水素ガスは、水素吸
蔵合金タンク３００の配置されている流路Ｂを通って、
燃料電池２００の酸化ガス供給口に送られる。このと
き、合流点５８から流れてくる水素ガスは、高圧水素タ
ンク１００を出発点として長い経路を通ってきているの
で、その温度は周囲温度と同等になっている。従って、
そのような水素ガスが流路Ｂを通過すると、水素吸蔵合
金タンク３００は暖められて、温度を上げることにな
り、水素吸蔵合金タンク３００の内部の圧力は高くな
る。

【０２０８】制御部４００は、圧力センサ２０からの検
出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３００から放出さ
れる水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１以上にな
っているか否かを判定する（ステップＳ６０８）。

【０２０９】判定の結果、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の
基準圧力Ｐ１より低い場合には、第１の基準圧力Ｐ１以
上になるまで待機し、その後、水素ガスの圧力Ｐｈが第
１の基準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、水
素ガス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０
を閉じて、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く
（ステップＳ６１０）。

【０２１０】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０，合流点５８，ガス流
路切り換え部６００を通って、燃料電池２００に供給さ
れる。供給された水素ガスは、燃料電池２００におい
て、電力発生のために利用される。

【０２１１】水素吸蔵合金は、水素ガスを放出する際
に、吸熱反応を生じ、熱を吸収するため、合流点５８か
ら流れてきた水素ガスは、ガス流路切り換え部６００に
おける流路Ｂを通過する際に、水素吸蔵合金タンク３０
０により熱を奪われて、その温度は低下する。従って、
燃料電池２００には、この温度低下した水素ガスが供給
されることになり、燃料電池２００の温度は下がる。

【０２１２】続いて、制御部４００は、再び、水温セン
サ２８からの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第
４の基準温度Ｔ４以下になったか否かを判定する（ステ
ップＳ６１２）。

【０２１３】判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第４の基
準温度Ｔ４以下になっていない場合には、その第４の基
準温度Ｔ４以下になるまで、ステップＳ５１４，５１６
の処理を繰り返す。

【０２１４】なお、ステップＳ６１４，Ｓ６１６の処理
は、図１０に示したステップＳ５１２，Ｓ５１４の処理
と同様であるので、説明は省略する。

【０２１５】その後、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温
度Ｔ４以下になったら、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、ガス
流路切り換え部６００におけるダンパ６０１，６０２を
ｂ側にし、ダンパ６０３をａ側にする（ステップＳ６２
０）。

【０２１６】水素吸蔵合金タンク３００に吸蔵された水
素ガスが残っている限り、水素吸蔵合金タンク３００を
利用して燃料電池２００を冷却させることは可能である
ので、ステップＳ６０４の処理に戻り、水素ガスを吸蔵
している水素吸蔵合金タンク３００が空の状態になるま
で、上記した処理が繰り返され、空の状態になったら、
図１０に示したステップＳ５１６と同様のステップＳ６
１８の処理を実行する。

【０２１７】以上によって、図１１に示した一連の冷却
動作を終了し、通常動作に戻る。

【０２１８】本実施例の燃料電池システムによれば、燃
料電池２００の温度が高い場合には、水素ガスの吸蔵さ
れた水素吸蔵合金タンク３００を利用して、燃料電池２
００を冷却することにより、燃料電池２００の温度を定
常温度に保つことができる。

【０２１９】Ｃ．第３の実施例： Ｃ−１．実施例の構成：図１２は本発明の第３の実施例
としての燃料電池システムの構成を示す構成図である。
本実施例の燃料電池システムも、自動車などの車両に搭
載されるものである。

【０２２０】本実施例の燃料電池システムが、前述した
第１または第２の実施例の燃料電池システムと構成上、
異なる点は、水素吸蔵合金タンク３００がガス流路切り
換え部６００内に配置されているのではなく、図１２に
示すように、燃料電池２００の内部に配置されている点
である。

【０２２１】すなわち、本実施例においては、水素吸蔵
合金タンク３００が燃料電池２００のエンドプレート２
０２内に取り付けられている。

【０２２２】図１３は図１２における水素吸蔵合金タン
ク３００を備えた燃料電池２００のエンドプレート２０
２を示す断面図である。図１３において、（ａ）はエン
ドプレート２０２を側方から見た断面を示しており、
（ｂ）は正面から見た断面を示している。

【０２２３】図１３に示すように、水素吸蔵合金タンク
３００は、エンドプレート２０２内に埋め込まれてお
り、水素吸蔵合金タンク３００の上部は、フィルタ３０
２を介して支流流路５４の配管３０４に接続されてい
る。また、エンドプレート２０２の上部は、Ｏリング２
０４を介してエンドプレートカバー２０６が取り付けら
れ、そのエンドプレートカバー２０６はボルト２０８に
よって固定されている。さらに、エンドプレート２０２
と配管３０４とは、溶接部３０６によって固定されてい
る。

【０２２４】一方、図１２に示すように、水素ガス流路
は、第１の実施例と同様に、水素ガス流路は、高圧水素
タンク１００の放出口から分岐点５２を介して燃料電池
２００の水素ガス供給口に至る本流流路５０と、水素吸
蔵合金タンク３００の供給・放出口と分岐点５２とをつ
なぐ支流流路５４と、を備えており、酸化ガス流路は、
第２の実施例と同様に、エアポンプ６０から燃料電池２
００の酸化ガス供給口に至る酸化ガス供給流路６２を備
えている。

【０２２５】なお、図１２では、燃料電池２００から水
素オフガスを排出するための水素オフガス排出流路と、
酸素オフガスを排出するための酸素オフガス排出流路は
省略されている。

【０２２６】その他の構成は、概ね、前述した第１の実
施例と同様であるので、それらについての説明は省略す
る。

【０２２７】なお、制御部４００は、圧力センサ２０お
よび水温センサ２８からの検出結果を入力すると共に、
各バルブ１０〜１８，２６と、ウォータポンプ２２と、
エアポンプ６０と、を制御する。

【０２２８】Ｃ−２．昇温動作および通常動作：それで
は、本実施例の燃料電池システムにおける起動時の動作
について、図１４を用いて説明する。図１４は図１２の
燃料電池システムにおける起動時の動作手順を示すフロ
ーチャートである。

【０２２９】燃料電池システムの起動前、水素ガス流路
の全てのシャットバルブ１０，１６，１８は閉じてお
り、酸化ガス流路において、エアポンプ６０は停止して
いる。冷却水流路のうち、バイパスバルブ２６は第２の
モードとなっている他、ウォータポンプ２２も停止して
いる。また、水素吸蔵合金タンク３００は、水素ガスを
吸蔵していない空の状態となっている。

【０２３０】そこで、燃料電池システムが起動される
と、制御部４００は、まず、水素ガス流路のうち、本流
流路５０のシャットバルブ１０を開くと共に、冷却水流
路のウォータポンプ２２を駆動する（ステップＳ７０
２）。シャットバルブ１０が開くと、高圧水素タンク１
００からは水素ガスが放出され、その放出された水素ガ
スは、本流流路５０に至る。また、ウォータポンプ２２
が駆動されると、冷却水が流れ始め、燃料電池２００か
ら出た後、本流流路７０，バイパス流路７２，本流流路
７０を介して燃料電池２００に戻る経路で循環する。

【０２３１】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第１の基準
温度Ｔ１以下であるか否かを判定し（ステップＳ７０
４）、その判定の結果、冷却水の温度が第１の基準温度
Ｔ１以下である場合には、燃料電池２００内が凍り付い
ている恐れがあるので、第１の昇温動作を開始する。

【０２３２】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、本流流路５０のシャットバルブ１６を閉じて、
支流流路５４のシャットバルブ１８を開くと共に、吸蔵
フラグを立てる（ステップＳ７０６）。

【０２３３】本流流路５０のシャットバルブ１６を閉じ
て、支流流路５４のシャットバルブ１８が開くと、高圧
水素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った
水素ガスは、矢印ｈ１で示すように、分岐点５２から支
流流路５４を通って、燃料電池２００内に配置された水
素吸蔵合金タンク３００に供給される。

【０２３４】このとき、水素吸蔵合金タンク３００は、
前述したとおり、水素ガスを吸蔵していない空の状態で
あり、水素吸蔵合金タンク３００の温度も低い状態とな
っているため、水素吸蔵合金タンク３００の内部の圧力
は非常に低くなっている。

【０２３５】従って、レギュレータ１２によって減圧さ
れたおよそ０．８〜１ＭＰａの水素ガスが水素吸蔵合金
タンク３００に供給されると、その水素ガスは、水素吸
蔵合金タンク３００内の水素吸蔵合金によって速やかに
吸蔵され、水素吸蔵合金は、発熱反応を生じて、熱を発
生する。

【０２３６】このとき、水素吸蔵合金タンク３００は、
燃料電池２００のエンドプレート２０２内に取り付けら
れているので、水素吸蔵合金タンク３００で発生した熱
は、エンドプレート２０２から燃料電池２００全体に伝
達される。この結果、燃料電池２００は、伝達された熱
によって加熱されて、温度を上げることになる。

【０２３７】なお、このとき、水素ガス流路における本
流流路５０のシャットバルブ１６は閉じており、酸化ガ
ス流路におけるエアポンプ６０は駆動していないため、
燃料電池２００には、まだ、水素ガスも酸化ガスも供給
されておらず、それ故、電気化学反応は起こらない。

【０２３８】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、起動時に、高圧水素タンク１００か
ら放出された水素ガスを燃料電池２００内に配置された
水素吸蔵合金タンク３００に供給して吸蔵させることに
より、水素吸蔵合金タンク３００で熱を発生させ、その
発生した熱を燃料電池２００に伝達することにより、燃
料電池２００の温度を上げることができる。

【０２３９】また、水素吸蔵合金タンク３００で発生し
た熱を燃料電池２００に直接伝達しているため、エネル
ギの有効利用を図ることができる。

【０２４０】こうして、ステップＳ７０６の処理が完了
すると、再び、ステップＳ７０４の処理に戻る。

【０２４１】次に、ステップＳ７０４における判定の結
果、冷却水の温度が第１の基準温度Ｔ１より高い場合に
は、制御部４００は、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温
度Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ７０
８）。判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温度
Ｔ２以下である場合には、燃料電池２００内は凍り付い
ていないので、燃料電池２００の作動は可能であるもの
の、燃料電池２００の温度はまだ低く、効率的な運転が
できないため、第２の昇温動作を開始する。

【０２４２】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、本流流路５０のシャットバルブ１６と支流流路
５４のシャットバルブ１８の両方を開くと共に、酸化ガ
ス流路のうち、エアポンプ６０を駆動する。そして、さ
らに、吸蔵フラグが立っていない場合には、吸蔵フラグ
を立てる（ステップＳ７１０）。

【０２４３】本流流路５０のシャットバルブ１６と、支
流流路５４のシャットバルブ１８が共に開くと、高圧水
素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った水
素ガスは、矢印ｈ１，矢印ｈ２で示すように、一部がそ
のまま本流流路５０を通って、燃料電池２００に供給さ
れ、残りが分岐点５２から支流流路５４を通って、燃料
電池２００内に配置された水素吸蔵合金タンク３００に
供給される。

【０２４４】また、エアポンプ６０が駆動されると、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスが燃料電池２
００に供給される。

【０２４５】こうして、燃料電池２００に水素ガスと酸
化ガスが供給されると、燃料電池２００は電気化学反応
を起こし、電力を発生させる。このとき起きる電気化学
反応は、発熱反応であるため、これによって、燃料電池
２００の温度は上昇する。

【０２４６】また、水素吸蔵合金タンク３００に水素ガ
スが供給されると、前述したとおり、その水素ガスは水
素吸蔵合金によって吸蔵され、水素吸蔵合金は、発熱反
応を生じて、熱を発生する。そして、発生した熱は、エ
ンドプレート２０２を介して燃料電池２００全体に伝達
されて、燃料電池２００の温度を上げる。

【０２４７】以上のようにして、本実施例の燃料電池シ
ステムにおいては、燃料電池２００内は凍り付いていな
いものの、燃料電池２００の温度がまだ低い場合には、
燃料電池２００を作動させながら、水素吸蔵合金タンク
３００を利用して燃料電池２００の温度を上げることが
できるので、燃料電池２００自体による発熱と相まっ
て、燃料電池２００の温度を急速に上げることができ
る。

【０２４８】こうして、ステップＳ７１０の処理が完了
すると、再び、ステップＳ７０４の処理に戻る。

【０２４９】一方、ステップＳ７０８における判定の結
果、冷却水の温度Ｔｗが第２の基準温度Ｔ２より高い場
合には、燃料電池２００の温度も十分高く、効率的な運
転が可能なため、通常動作を開始する。

【０２５０】すなわち、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１６と開くと共に、酸化
ガス流路のうち、エアポンプ６０を駆動する（ステップ
Ｓ７１２）。

【０２５１】支流流路５４のシャットバルブ１８が閉じ
て、本流流路５０のシャットバルブ１６が開くと、高圧
水素タンク１００から放出され、本流流路５０に至った
水素ガスは、矢印ｈ２で示すように、そのまま本流流路
５０を通って、燃料電池２００に供給される。

【０２５２】また、エアポンプ６０が駆動されると、エ
アポンプ６０から取り入れられた酸化ガスが燃料電池２
００に供給される。

【０２５３】このように、燃料電池２００に水素ガスと
酸化ガスが供給されると、燃料電池２００は、電気化学
反応を起こし、電力を発生させ、その後、通常動作を維
持する。

【０２５４】以上によって、図１４に示した一連の起動
時の動作を終了する。

【０２５５】Ｃ−３．再生動作：次に、本実施例の燃料
電池システムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００に吸
蔵された水素ガスを燃料電池２００で再利用するための
再生動作について、図１５を用いて説明する。図１５は
図１２の燃料電池システムにおける再生動作の手順を示
すフローチャートである。

【０２５６】前述したとおり、通常動作時では、水素ガ
ス流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０，１
６は開いているが、支流流路５４のシャットバルブ１８
は閉じている。

【０２５７】このような通常動作時において、図１５に
示す再生動作が開始されると、制御部４００は、まず、
吸蔵フラグが立っているか否かを判定し（ステップＳ８
０２）、その判定の結果、吸蔵フラグが立っていなけれ
ば、水素吸蔵合金タンク３００には水素ガスが吸蔵され
ておらず、空の状態であるので、そのまま、図１５に示
す再生動作を終了する。

【０２５８】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図１５に示す再生動作を続行する。

【０２５９】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準
温度Ｔ３より高いか否かを判定すると共に、圧力センサ
２０からの検出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３０
０から放出される水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力
Ｐ１以上になっているか否かを判定する（ステップＳ８
０４）。判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準温
度Ｔ３以下である場合には、その第３の基準温度Ｔ３を
超えるまで待機する。また、冷却水の温度Ｔｗが第３の
基準温度Ｔ３を超えても、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の
基準圧力Ｐ１より低い場合には、第１の基準圧力Ｐ１以
上になるまで待機する。

【０２６０】このとき、燃料電池２００で発生した熱
は、エンドプレート２０２を介して水素吸蔵合金タンク
３００に伝達されるため、水素吸蔵合金タンク３００は
加熱されて、温度を上げることになる。この結果、水素
吸蔵合金タンク３００の内部の圧力は高くなる。

【０２６１】その後、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準温
度Ｔ３を超えると共に、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基
準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、水素ガス
流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０を閉じ
て、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く（ステッ
プ８０６）。

【０２６２】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０を通って、燃料電池２
００に供給される。供給された水素ガスは、燃料電池２
００において、電力発生のために利用される。

【０２６３】それから、制御部４００は、圧力センサ２
０からの検出結果を入力し、それに基づいて、水素吸蔵
合金タンク３００から放出される水素ガスの圧力Ｐｈが
ほぼ第１の基準圧力Ｐ１となるように調整する（ステッ
プＳ８０８）。

【０２６４】その後、水素吸蔵合金タンク３００から放
出される水素ガスの圧力Ｐｈが低下してきて、圧力調整
を行っても、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力Ｐ１
を維持できない場合に（ステップＳ８１０）、制御部４
００は、水素吸蔵合金タンク３００は空の状態になった
ものと判断し、水素ガス流路のうち、支流流路５４のシ
ャットバルブ１８を閉じて、本流流路５０のシャットバ
ルブ１０を開き、吸蔵フラグを下ろす（ステップＳ８１
２）。

【０２６５】以上によって、図１５に示した一連の再生
動作を終了し、通常動作に戻る。

【０２６６】本実施例の燃料電池システムによれば、起
動時に、燃料電池２００の温度を上昇させるために利用
された水素ガスを、燃料電池２００の運転中に、燃料電
池２００に供給して、燃料電池２００での電力発生に用
いることができるので、燃料である水素ガスの持つエネ
ルギを効率よく利用することかできる。

【０２６７】また、燃料電池２００の運転中に、水素ガ
スの吸蔵された水素吸蔵合金タンク３００を空の状態に
することができるので、運転が終了して、再度、燃料電
池システムを起動する場合には、いつでも、上述した昇
温動作を開始することができる。

【０２６８】さらにまた、水素ガスの吸蔵された水素吸
蔵合金タンク３００を空の状態にするために、燃料電池
２００の発生する熱を利用しているため、他のエネルギ
を必要としない。

【０２６９】また、燃料電池２００で発生した熱を水素
吸蔵合金タンク３００に直接伝達しているため、エネル
ギの有効利用を図ることができる。

【０２７０】Ｃ−４．冷却動作：次に、本実施例の燃料
電池システムにおいて、水素吸蔵合金タンク３００を利
用して燃料電池２００を冷却するための冷却動作につい
て、図１６を用いて説明する。図１６は図１２の燃料電
池システムにおける冷却動作の手順を示すフローチャー
トである。

【０２７１】通常動作時において、図１６に示す冷却動
作が開始されると、制御部４００は、まず、吸蔵フラグ
が立っているか否かを判定し（ステップＳ９０２）、そ
の判定の結果、吸蔵フラグが立っていなければ、水素吸
蔵合金タンク３００は空の状態であって、水素吸蔵合金
タンク３００を利用した冷却は行えないので、図１６に
示す冷却動作を終了する。

【０２７２】判定の結果、吸蔵フラグが立っていれば、
水素吸蔵合金タンク３００に水素ガスが吸蔵されている
ので、図１６に示す冷却動作を続行する。

【０２７３】次に、制御部４００は、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準
温度Ｔ３より高いか否かを判定すると共に、圧力センサ
２０からの検出結果を入力し、水素吸蔵合金タンク３０
０から放出される水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基準圧力
Ｐ１以上になっているか否かを判定する（ステップＳ９
０４）。

【０２７４】このとき、燃料電池２００で発生した熱
は、エンドプレート２０２を介して水素吸蔵合金タンク
３００に伝達されるため、水素吸蔵合金タンク３００は
加熱されて、温度を上げることになる。この結果、水素
吸蔵合金タンク３００の内部の圧力は高くなる。

【０２７５】そして、冷却水の温度Ｔｗが第３の基準温
度Ｔ３を超えると共に、水素ガスの圧力Ｐｈが第１の基
準圧力Ｐ１以上になったら、制御部４００は、水素ガス
流路のうち、本流流路５０のシャットバルブ１０を閉じ
て、支流流路５４のシャットバルブ１８を開く（ステッ
プ９０６）。

【０２７６】これにより、水素吸蔵合金タンク３００
は、水素吸蔵合金に吸蔵していた水素ガスを放出し、放
出された水素ガスは、矢印ｈ３に示すように、支流流路
５４，分岐点５２，本流流路５０を通って、燃料電池２
００に供給される。供給された水素ガスは、燃料電池２
００において、電力発生のために利用される。

【０２７７】水素吸蔵合金は、水素ガスを放出する際
に、吸熱反応を生じ、熱を吸収するため、燃料電池２０
０は、水素吸蔵合金タンク３００によって熱を奪われ
て、温度が低下していく。

【０２７８】制御部４００は、再び、水温センサ２８か
らの検出結果を入力し、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準
温度Ｔ４以下になったか否かを判定する（ステップＳ９
０８）。判定の結果、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温
度Ｔ４以下になっていない場合には、その第４の基準温
度Ｔ４以下になるまで、ステップＳ９１０，９１２の処
理を繰り返す。

【０２７９】なお、ステップＳ９１０，Ｓ９１２の処理
は、図１８に示したステップＳ８０８，Ｓ８１０の処理
と同様であるので、説明は省略する。

【０２８０】その後、冷却水の温度Ｔｗが第４の基準温
度Ｔ４以下になったら、制御部４００は、水素ガス流路
のうち、支流流路５４のシャットバルブ１８を閉じて、
本流流路５０のシャットバルブ１０を開く（ステップＳ
９１６）。

【０２８１】水素吸蔵合金タンク３００に吸蔵された水
素ガスが残っている限り、水素吸蔵合金タンク３００を
利用して燃料電池２００を冷却させることは可能である
ので、ステップＳ９０４の処理に戻り、水素ガスを吸蔵
している水素吸蔵合金タンク３００が空の状態になるま
で、上記した処理が繰り返され、空の状態になったら、
図１５に示したステップＳ８１２と同様のステップＳ９
１４の処理を実行する。

【０２８２】以上によって、図１５に示した一連の冷却
動作を終了し、通常動作に戻る。

【０２８３】本実施例の燃料電池システムによれば、燃
料電池２００の温度が高い場合には、水素ガスの吸蔵さ
れた水素吸蔵合金タンク３００を利用して、燃料電池２
００を冷却することにより、燃料電池２００の温度を定
常温度に保つことができる。また、水素吸蔵合金タンク
３００は、燃料電池２００から直接、熱を奪っているた
め、効率よく燃料電池２００を冷却することができる。

【０２８４】Ｄ．変形例：なお、本発明は上記した実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様にて実施することが可能
である。

【０２８５】Ｄ−１．変形例１：上記した第１の実施例
においては、水素吸蔵合金タンク３００を有するガス流
路切り換え部６００を酸化ガス流路中に配置し、第２の
実施例においては、水素ガス流路中に配置していたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガス
流路切り換え部６００を、水素ガス流路の本流流路５０
と、酸素ガス流路の酸素オフガス排出流路６４と、の組
み合わせで配置するようにしても良いし、あるいは、水
素ガス流路の循環流路５６と、酸素ガス流路の酸化ガス
供給流路６２と、の組み合わせで配置するようにしても
良い。

【０２８６】Ｄ−２．変形例２：上記した第１および第
２の実施例において、ガス流路切り換え部６００は、ダ
ンパ６０１〜６０３によって、酸化ガスおよび酸素オフ
ガスや、水素ガスおよび水素オフガスが流れる流路を切
り換えることにより、水素吸蔵合金タンク３００の配置
されている流路に、これらのガスを流すようにしてい
る。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、酸化ガスおよび酸素オフガスや、水素ガ
スおよび水素オフガスが流れる流路は切り換えることな
く、固定とし、水素吸蔵合金タンク３００の方を移動さ
せるようにしても良い。

【０２８７】具体的には、第１の実施例の場合を例に採
ると、酸化ガスが流れる流路Ｘと酸素オフガスが流れる
流路Ｙをそれぞれ固定すると共に、水素吸蔵合金タンク
３００を移動させ、流路Ｘ内の位置に配置したり、流路
Ｙ内の位置に配置したり、流路Ｘ，Ｙ以外の位置に配置
したすることによって、ガス流路切り換え部６００と同
様の機能を果たすことができる。

【０２８８】Ｄ−３．変形例３：上記した第３の実施例
では、水素吸蔵合金タンク３００を燃料電池２００のエ
ンドプレート２０２内に配置するようにしたが、単セル
間にＭＨ（メタル・ハイドライド；水素吸蔵合金）セル
を挟み、そのＭＨセルの中に水素吸蔵合金タンク３００
を配置するようにしても良い。

【０２８９】図１７は単セル間にＭＨセルを挟んで成る
燃料電池２００を示す説明図である。この変形例では、
図１７に示すように、単セル２１０、２つ毎に、１つの
ＭＨセル３１０が配置されている。

【０２９０】なお、図１７では、燃料電池２００に水素
ガスや酸化ガスを供給するための供給流路や、燃料電池
２００から水素オフガスや酸素オフガスを排出するため
の排出流路は省略されている。このことは、後述する図
２０，図２１および図２３においても同様である。

【０２９１】図１８は図１７における水素吸蔵合金タン
ク３００を備えたＭＨセル３１０を示す断面図である。
図１８において、（ａ）はＭＨセル３１０を側方から見
た断面を示しており、（ｂ）は正面から見た断面を示し
ている。

【０２９２】図１８に示すように、水素吸蔵合金タンク
３００は、ＭＨセル３１０内に嵌め込まれており、水素
吸蔵合金タンク３００の上部は、フィルタ３０２を介し
て支流流路５４の配管３０４に接続されている。また、
ＭＨセル３１０の側面の片側は、ＭＨセルカバー３１２
が取り付けられ、そのＭＨセルカバー３１２は溶接部３
１４によって固定されている。

【０２９３】なお、このように、単セル２１０間にＭＨ
セル３１０を配置した場合、単セル２１０で発電が行わ
れると、ＭＨセル３１０同士の間には、電位差が発生す
る。配管３０４は通常、金属でできているため、ＭＨセ
ル３１０同士が電気的につながらないようにするため
に、この変形例では、図１７に示すように、配管３０４
の途中に絶縁部３１６を設けている。

【０２９４】図１９は図１７における絶縁部３１６の構
成を説明するための説明図である。図１９において、
（ａ）は燃料電池２００における単セル２１０、ＭＨセ
ル３１０および絶縁部３１６の断面を示しており、
（ｂ）は（ａ）におけるＸ部を拡大して示している。な
お、（ａ）では、単セル２１０、１つ毎に、１つのＭＨ
セル３１０が配置されているように描いてある。

【０２９５】図１９（ｂ）に示すように、絶縁部３１６
では、金属から成る配管３０４は、２つに切れており、
その間を、例えば、ゴム系の絶縁材などで構成された絶
縁パイプ３１８でつないでいる。そして、絶縁パイプ３
１８が３０４から外れないように、絶縁パイプ３１８の
両端をバンド３２０でそれぞれ固定している。

【０２９６】このようにして、配管３０４の間を絶縁パ
イプ３１８でつなぐことによって、ＭＨセル３１０同士
の間が電気的につながらないようにしている。

【０２９７】Ｄ−４．変形例４：上記した第３の実施例
では、水素吸蔵合金タンク３００を燃料電池２００の一
方のエンドプレート２０２内のみに配置するようにした
が、他方のエンドプレート内にも配置するようにしても
良い。

【０２９８】図２０は水素吸蔵合金タンク３００を燃料
電池２００の両方のエンドプレート２０２内に配置した
変形例を示す説明図である。

【０２９９】図２０に示すように、この変形例では、一
方のエンドプレート２０２内だけでなく、他方のエンド
プレート２０２’内にも水素吸蔵合金タンク３００を配
置している。

【０３００】このように、両方のエンドプレート２０
２，２０２’に水素吸蔵合金タンク３００を配置した場
合、各単セル２１０で発電が行われると、変形例２の場
合と同様に、エンドプレート２０２とエンドプレート２
０２’との間に、電位差が発生する。従って、この変形
例においても、エンドプレート２０２，２０２’同士が
電気的につながらないようにするために、図２０に示す
ように、配管３０４の途中に絶縁部３１６を設けてい
る。

【０３０１】Ｄ−５．変形例５：上記した変形例２で
は、各ＭＨセル３１０から、それぞれ、燃料電池２００
の外部に配管３０４が出ており、各ＭＨセル３１０は、
その外部に出た配管３０４を介して支流流路５４に接続
されていた。しかし、各ＭＨセル３１０から燃料電池２
００の外部に配管３０４を出すことなく、燃料電池２０
０の内部を貫くマニホールドを利用して、支流流路５４
に接続するようにして良い。

【０３０２】図２１は各ＭＨセル３１をマニホールドを
利用して支流流路５４に接続するようにした変形例を示
す説明図である。この変形例では、図２１に示すよう
に、各ＭＨセル３１０は、燃料電池２００を貫くマニホ
ールド３２２によって支流流路５４につながっている。

【０３０３】図２２は図２１におけるマニホールド３２
２を備えたＭＨセル３１０および単セル２１０を示す断
面図である。図２２において、（ａ）はＭＨセル３１０
を側方から見た断面を示しており、（ｂ）は正面から見
た断面を示しており、（ｃ）は単セル２１０を側方から
見た断面を示している。

【０３０４】図２２（ａ），（ｂ）に示すように、ＭＨ
セル３１０の上部には、マニホールド３２２の一部とな
る通過孔３２６が開いており、水素吸蔵合金タンク３０
０は、フィルタ３０２，導管３２４を介して、この通過
孔３２６に接続されている。また、単セル２１０の上部
にも、図２２（ｃ）に示すように、マニホールド３２２
の一部となる通過孔２１２が設けられている。

【０３０５】従って、ＭＨセル３１０，単セル２１０を
図２１に示したように積層すると、通過孔３２６，２１
２同士がつながって、燃料電池２００を貫くマニホール
ド３２２が形成される。

【０３０６】なお、この変形例においても、単セル２１
０間にＭＨセル３１０を配置しているため、単セル２１
０で発電が行われると、ＭＨセル３１０同士の間には、
電位差が発生する。しかしながら、この変形例では、Ｍ
Ｈセル３１０同士が直接つながるようなことはなく、常
に、単セル２１０を介してつながっているので、変形例
２で用いたような絶縁部３１６を設ける必要はない。

【０３０７】Ｄ−６．変形例６：上記した第３の実施例
では、水素吸蔵合金タンク３００を燃料電池２００の内
部に配置するようにしたが、燃料電池２００の外周部に
配置するようにしても良い。

【０３０８】図２３は水素吸蔵合金タンク３００を外周
部に配置して成る燃料電池２００を示す説明図である。
この変形例では、図２３に示すように、燃料電池２００
の上面と底面に水素吸蔵合金タンク３００がそれぞれ配
置されている。

【０３０９】各水素吸蔵合金タンク３００は、それぞ
れ、燃料電池２００との電気的なつながりを断つために
絶縁シート３２８を介して、燃料電池２００に密着して
いる。

【０３１０】このような構成においても、水素吸蔵合金
タンク３００と燃料電池２００との間では、絶縁シート
３２８を介するものの、実質的に直接、熱のやり取りを
行うことができ、水素吸蔵合金タンク３００を燃料電池
２００の内部に配置した場合と、同様の機能を有するこ
とになる。

【０３１１】なお、水素吸蔵合金タンク３００は、燃料
電池２００の外周部に配置されていれば良く、上面，底
面だけでなく、正面，背面，側面の何れに配置されてい
ても良い。

【０３１２】Ｄ−７．変形例７：上記した第１〜第３の
実施例においては、燃料電池システムの起動時に、水素
吸蔵合金タンク３００に水素ガスを吸蔵した場合、燃料
電池２００の運転中に、再生動作によって、水素吸蔵合
金タンク３００を空の状態にしてから、運転が終了する
ようにしている。しかしながら、水素吸蔵合金タンク３
００に水素ガスを吸蔵した場合であっても、水素吸蔵合
金タンク３００に、さらに水素ガスを吸蔵する余裕が十
分ある場合には、水素吸蔵合金タンク３００を空の状態
にすることなく、運転を終了するようにしても良い。こ
の場合においても、再度、燃料電池システムを起動する
際に、いつでも、上述した昇温動作を開始することがで
きる。

【０３１３】Ｄ−８．変形例８：また、上記した第１〜
第３の実施例においては、通常動作に移行した後は、昇
温動作に戻ることはなかったが、通常動作を行っている
際でも、燃料電池２００の温度が低下するような場合に
は、昇温動作に戻るようにしても良い。

【０３１４】Ｄ−９．変形例９：上記した第１〜第３の
実施例をそれぞれ組み合わせて用いるようにしても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としての燃料電池システ
ムの構成を示す構成図である。

【図２】図１におけるガス流路切り換え部６００の内部
構成を概略的に示した説明図である。

【図３】図２のガス流路切り換え部６００における各ダ
ンパの切り換えに基づく流路の切り換えの様子を示す説
明図である。

【図４】図１の燃料電池システムにおける起動時の動作
手順を示すフローチャートである。

【図５】図１の燃料電池システムにおける再生動作の手
順を示すフローチャートである。

【図６】図１の燃料電池システムにおける冷却動作の手
順を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施例としての燃料電池システ
ムの構成を示す構成図である。

【図８】は図７のガス流路切り換え部６００における各
ダンパの切り換えに基づく流路の切り換えの様子を示す
説明図である。

【図９】図７の燃料電池システムにおける起動時の動作
手順を示すフローチャートである。

【図１０】図７の燃料電池システムにおける再生動作の
手順を示すフローチャートである。

【図１１】図７の燃料電池システムにおける冷却動作の
手順を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第３の実施例としての燃料電池シス
テムの構成を示す構成図である。

【図１３】図１２における水素吸蔵合金タンク３００を
備えた燃料電池２００のエンドプレート２０２を示す断
面図である。

【図１４】図１２の燃料電池システムにおける起動時の
動作手順を示すフローチャートである。

【図１５】図１２の燃料電池システムにおける再生動作
の手順を示すフローチャートである。

【図１６】図１２の燃料電池システムにおける冷却動作
の手順を示すフローチャートである。

【図１７】単セル間にＭＨセルを挟んで成る燃料電池２
００を示す説明図である。

【図１８】図１７における水素吸蔵合金タンク３００を
備えたＭＨセル３１０を示す断面図である。

【図１９】図１７における絶縁部３１６の構成を説明す
るための説明図である。

【図２０】水素吸蔵合金タンク３００を燃料電池２００
の両方のエンドプレート２０２内に配置した変形例を示
す説明図である。

【図２１】各ＭＨセル３１をマニホールドを利用して支
流流路５４に接続するようにした変形例を示す説明図で
ある。

【図２２】図２１におけるマニホールド３２２を備えた
ＭＨセル３１０および単セル２１０を示す断面図であ
る。

【図２３】水素吸蔵合金タンク３００を外周部に配置し
て成る燃料電池２００を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…シャットバルブ １２…レギュレータ １４…レギュレータ １６…シャットバルブ １８…シャットバルブ ２０…圧力センサ ２２…ウォータポンプ ２６…バイパスバルブ ２８…水温センサ ３１…ＭＨセル ５０…本流流路 ５２…分岐点 ５４…支流流路 ５６…循環流路 ５７…水素ポンプ ５８…合流点 ６０…エアポンプ ６２…酸化ガス供給流路 ６４…酸素オフガス排出流路 ７０…本流流路 ７２…バイパス流路 １００…高圧水素タンク ２００…津燃料電池 ２０２，２０２’…エンドプレート ２０４…Ｏリング ２０６…エンドプレートカバー ２０８…ボルト ２１０…単セル ２１２…通過孔 ３００…水素吸蔵合金タンク ３０２…フィルタ ３０４…配管 ３０６…溶接部 ３１０…ＭＨセル ３１２…ＭＨセルカバー ３１４…溶接部 ３１６…絶縁部 ３１８…絶縁パイプ ３２０…バンド ３２２…マニホールド ３２４…導管 ３２６…通過孔 ３２８…絶縁シート ４００…制御部 ５００…ラジエータ ６００…ガス流路切り換え部 ６０１，６０２，６０３…ダンパ ８００…水素吸蔵合金タンク Ａ…流路 Ｂ…流路 Ｃ…流路 Ｐ１…第１の基準圧力 Ｐｈ…圧力 Ｔ１…第１の基準温度 Ｔ２…第２の基準温度 Ｔ３…第３の基準温度 Ｔ４…第４の基準温度 Ｔｗ…温度 Ｘ…流路 Ｙ…流路 α…経路 β…経路 γ…経路

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクをさらに備え、 前記燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場合に
   は、前記水素タンクから前記水素吸蔵合金タンクに前記
   水素ガスを供給して、該水素ガスを前記水素吸蔵合金タ
   ンクに吸蔵させることにより、該水素吸蔵合金タンクで
   熱を発生させると共に、前記水素ガスおよび酸化ガスの
   うち、少なくとも一方のガスを、前記水素吸蔵合金タン
   クの配置された流路を介して前記燃料電池に供給するこ
   とにより、発生した前記熱を前記ガスによって前記燃料
   電池に伝達させて、該燃料電池の温度を上昇させること
   を特徴とする燃料電池システム。
2. 【請求項２】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクをさらに備え、 前記燃料電池の温度が第１の基準温度より高く第２の基
   準温度以下である場合には、前記燃料電池に前記酸化ガ
   スを供給する他、前記水素タンクから前記燃料電池に前
   記水素ガスを供給し、前記燃料電池において、前記電力
   の発生に利用すると共に、前記水素タンクから前記水素
   吸蔵合金タンクにも前記水素ガスを供給して、前記水素
   吸蔵合金タンクに吸蔵させることにより、該水素吸蔵合
   金タンクで熱を発生させ、前記燃料電池に供給される前
   記水素ガスおよび酸化ガスのうち、少なくとも一方のガ
   スを、前記水素吸蔵合金タンクの配置された流路に通す
   ことにより、発生した前記熱を前記ガスによって前記燃
   料電池に伝達させて、該燃料電池の温度を上昇させるこ
   とを特徴とする燃料電池システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の燃料電
   池システムにおいて、前記燃料電池の温度が第３の基準
   温度より高い場合には、前記燃料電池から排出された前
   記水素オフガスおよび酸素オフガスのうち、少なくとも
   一方のガスを、前記水素吸蔵合金タンクの配置された流
   路に通して、前記燃料電池の発生する熱を前記ガスによ
   って前記水素吸蔵合金タンクに伝達させることにより、
   該水素吸蔵合金タンクに吸蔵されている前記水素ガスを
   放出させ、放出した該水素ガスを前記燃料電池に供給し
   て、前記電力の発生に利用することを特徴とする燃料電
   池システム。
4. 【請求項４】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクをさらに備え、 前記燃料電池の温度が第４の基準温度より高い場合に
   は、前記燃料電池から排出された前記水素オフガスおよ
   び酸素オフガスのうち、少なくとも一方のガスを、前記
   水素吸蔵合金タンクの配置された流路に通して、前記燃
   料電池の発生する熱を前記ガスによって前記水素吸蔵合
   金タンクに伝達させ、該水素吸蔵合金タンクに吸蔵され
   ている前記水素ガスを放出させることにより、伝達され
   た前記熱を前記水素吸蔵合金タンクで吸収すると共に、
   放出した前記水素ガスを前記燃料電池に供給して、前記
   電力の発生に利用す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ないし請求項４のうちの任意の
   １つに記載の燃料電池システムにおいて、 前記水素オフガスを、前記燃料電池に供給される前記水
   素ガスに合流させることを特徴とする燃料電池システ
   ム。
6. 【請求項６】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクを、前記燃料電池の内部および外周部のう
   ち、少なくとも一方に配置し、 前記燃料電池の温度が第１の基準温度以下である場合に
   は、前記水素タンクから前記水素吸蔵合金タンクに前記
   水素ガスを供給して、該水素ガスを前記水素吸蔵合金タ
   ンクに吸蔵させることにより、該水素吸蔵合金タンクで
   熱を発生させ、発生したその熱を前記燃料電池に伝達さ
   せて、該燃料電池の温度を上昇させることを特徴とする
   燃料電池システム。
7. 【請求項７】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクを、前記燃料電池の内部および外周部のう
   ち、少なくとも一方に配置し、 前記燃料電池の温度が第１の基準温度より高く第２の基
   準温度以下である場合には、前記燃料電池に前記酸化ガ
   スを供給する他、前記水素タンクから前記燃料電池に前
   記水素ガスを供給し、前記燃料電池において、前記電力
   の発生に利用すると共に、前記水素タンクから前記水素
   吸蔵合金タンクにも前記水素ガスを供給して、前記水素
   吸蔵合金タンクに吸蔵させることにより、該水素吸蔵合
   金タンクで熱を発生させ、発生したその熱を前記燃料電
   池に伝達させて、該燃料電池の温度を上昇させることを
   特徴とする燃料電池システム。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の燃料電
   池システムにおいて、前記燃料電池の温度が第３の基準
   温度より高い場合には、前記燃料電池の発生する熱を前
   記水素吸蔵合金タンクに伝達させることにより、該水素
   吸蔵合金タンクに吸蔵されている前記水素ガスを放出さ
   せ、放出した該水素ガスを前記燃料電池に供給して、前
   記電力の発生に利用することを特徴とする燃料電池シス
   テム。
9. 【請求項９】 水素ガスを供給する水素タンクと、前記
   水素ガスおよび酸化ガスの供給を受けて電力を発生する
   と共に、電力の発生に供された前記水素ガスおよび酸化
   ガスを水素オフガスおよび酸素オフガスとして排出する
   燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、 水素吸蔵合金を有し、前記水素タンクから前記水素ガス
   の供給を受けて該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵し
   たり、該水素吸蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出し
   て前記燃料電池に供給したりすることが可能な水素吸蔵
   合金タンクを、 前記燃料電池の内部および外周部のうち、少なくとも一
   方に配置し、前記燃料電池の温度が第４の基準温度より
   高い場合には、前記燃料電池の発生する熱を前記水素吸
   蔵合金タンクに伝達させ、該水素吸蔵合金タンクに吸蔵
   されている前記水素ガスを放出させることにより、伝達
   された前記熱を前記水素吸蔵合金タンクで吸収すると共
   に、放出した前記水素ガスを前記燃料電池に供給して、
   前記電力の発生に利用す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６ないし請求項９のうちの任意
    の１つに記載の燃料電池システムにおいて、 前記水素吸蔵合金タンクは、前記燃料電池のエンドプレ
    ート内に配置されていることを特徴する燃料電池システ
    ム。
11. 【請求項１１】 請求項６ないし請求項９のうちの任意
    の１つに記載の燃料電池システムにおいて、 前記水素吸蔵合金タンクは、前記燃料電池の単セルと共
    に積層される専用セル内に配置されていることを特徴す
    る燃料電池システム。
12. 【請求項１２】 請求項６ないし請求項１１のうちの任
    意の１つに記載の燃料電池システムにおいて、 前記水素吸蔵合金タンクが、前記燃料電池内に、単セル
    を間に挟んで複数配置されている場合は、各水素吸蔵合
    金タンクに接続される、前記水素ガスの流路となる配管
    は、それぞれ、一部分が絶縁されていることを特徴する
    燃料電池システム。
13. 【請求項１３】 水素ガスおよび酸化ガスの供給を受け
    て電力を発生する燃料電池であって、 水素吸蔵合金を有し、外部から水素ガスの供給を受けて
    該水素ガスを前記水素吸蔵合金で吸蔵したり、該水素吸
    蔵合金の吸蔵した前記水素ガスを放出して前記燃料電池
    に供給したりすることが可能な水素吸蔵合金タンクを備
    えた燃料電池。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１２のうちの任
    意の１つに記載の燃料電池システムを搭載したことを特
    徴とする車両。