JP2004022365A

JP2004022365A - 燃料電池システム及び燃料電池自動車

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Publication number: JP2004022365A
Application number: JP2002176250A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Fujita; 藤田　信雄; Yoshihiro Isogai; 磯貝　嘉宏; Hideto Kubo; 久保　秀人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】低温時の立ち上げをスムーズに行うことができ，かつ，立ち上げ時のエネルギー損失を抑制すると共に，燃料電池の負荷変動に対する水素供給応答性に優れる燃料電池システム及びこれを搭載した燃料電池自動車を提供すること。
【解決手段】燃料電池１０と，熱媒流路４を介して燃料電池１０に接続されていると共に水素吸蔵合金を内蔵してなる水素吸蔵合金タンク２と，水素を供給可能な水素タンク３とを有する。燃料電池１０の温度が所定の暖機基準温度よりも低い場合には，水素タンク３から水素吸蔵合金タンク２へ水素を供給し，発生した熱を燃料電池１０に伝達してその温度を上昇させる暖機作業を行う。さらに，水素を吸蔵している水素吸蔵合金の再生作業を行うに当たっては，水素タンク３から燃料電池１０へ水素を供給しながら行い，かつ，水素吸蔵合金から放出される水素を燃料電池１０へ供給する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えば燃料電池自動車などに搭載可能な燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば燃料電池自動車に搭載されている燃料電池は，燃料極に水素，酸化剤極に酸素を供給し，電解質層を介した電気化学反応　Ｈ_２＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ　により発電するシステムである。
燃料電池から生成する水は通常未反応ガスと共に外部へ捨てられるが，燃料電池停止時などにはガス流通路に生成した水が残ったままとなる場合がある。寒冷地などに燃料電池自動車を適用した場合，外気温が水の凝固点である０℃以下になると，ガス流通路に残った水が凍結しガス流通路を塞いでしまう。そのため，燃料ガスが流れなくなって，燃料電池が起動できないという問題が生じる。
【０００３】
特に上記燃料電池が固体分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）である場合には，電解質膜内又はその表面に存在する水分が低温時に凍結することがあり，発電が不能或いは発電効率が低下する場合がある。
そのため，従来においては，低温から立ち上げるときに，電気エネルギー又は燃焼エネルギーなどによって燃料電池本体を加熱する機能を設けた燃料電池システムが提案されている。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の燃料電池システムにおいては次の問題がある。
即ち，燃料電池本体を電気エネルギーを利用して加熱するためには，専用の大容量のバッテリーが必要であり，また燃焼エネルギーを利用して加熱するためには，専用の燃焼設備が必要である。そのため，燃料電池システムの大型化を来してしまう。更には，発電に寄与しない電気エネルギー又は燃焼エネルギーの消費によるエネルギー損失が大きく，燃料電池システム全体のエネルギー効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，低温時の立ち上げをスムーズに行うことができ，かつ，立ち上げ時のエネルギー損失を抑制すると共に，燃料電池の負荷変動に対する水素供給応答性に優れる燃料電池システム及びこれを搭載した燃料電池自動車を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
第１の発明は，燃料電池と，
熱交換媒体を循環させる熱媒流路を介して上記燃料電池と接続されていると共に水素吸蔵合金を内蔵してなる水素吸蔵合金タンクと，
上記燃料電池及び上記水素吸蔵合金タンクに水素を供給可能な水素タンクとを有し，
上記燃料電池による発電を開始するに際し，該燃料電池の温度が所定の暖機基準温度よりも低い場合には，上記水素タンクから上記水素吸蔵合金タンクへ水素を供給し，該水素吸蔵合金タンクにおいて上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて熱を発生させ，発生した熱を上記熱交換媒体によって上記燃料電池に伝達して該燃料電池の温度を上昇させる暖機作業を行い，
上記暖機作業によって水素を吸蔵している上記水素吸蔵合金から水素を放出させる再生作業を行うに当たっては，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給することによって上記燃料電池で発生する熱を，上記燃料電池へ水素が供給されている状態で，上記熱交換媒体を介して上記水素吸蔵合金に伝達して上記水素吸蔵合金の温度を上昇させることにより，上記水素吸蔵合金から水素を放出させて，上記燃料電池へ水素を供給す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にある（請求項１）。
【０００７】
上記第１の発明の燃料電池システムは，上記熱交換媒体を循環させる熱媒流路を介して上記燃料電池と接続された上記水素吸蔵合金タンクを有している。該水素吸蔵合金タンクには，上記水素タンクから水素を供給する。そして，本発明は，この水素吸蔵合金タンクに内蔵された水素吸蔵合金が水素吸蔵を行った際の発熱特性を積極的に利用して，上記暖機作業を実現可能にしたものである。
【０００８】
即ち，上記暖機作業は，まず上記水素タンクから上記水素吸蔵合金タンクに水素を供給し，内蔵された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させ発熱させる。そして，この発生した熱を上記熱交換媒体に伝達し，さらに熱交換媒体から燃料電池に伝達することで燃料電池の温度を高める。このように，上記燃料電池システムでは，外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく，上記水素タンクから供給される水素を利用して上記暖機作業を行うことができる。またこの暖機作業において上記水素吸蔵合金タンク内に吸蔵された水素は，上記再生作業により，上記燃料電池の燃料として活用することができる。そのため，エネルギー損失を抑制しつつ，上記暖機作業を実施することができる。
【０００９】
また，上記燃料電池システムは，上記再生作業時には，上記水素吸蔵合金から水素を放出させて，上記燃料電池へ水素を供給するよう構成してある。そして，上記再生作業を実施するに当たっては，運転中の上記燃料電池で発生する熱を上記熱交換媒体を介して上記水素吸蔵合金に伝達して上記水素吸蔵合金の温度を上昇させることにより，上記水素吸蔵合金から水素を放出させる。
【００１０】
そのため，上記暖機作業を行うための上記熱交換媒体を共用して，上記再生作業を効率的に実施することができる。このように，上記燃料電池システムでは，外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく，上記燃料電池において発生する排熱を利用して，エネルギー損失を抑制しつつ効率的に上記再生作業を行うことができる。
【００１１】
さらに，上記第１の発明の上記燃料電池システムは，上記再生作業を実施するに当たって，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給しながら行う。
そのため，上記再生作業時に安定して上記燃料電池を稼動させ続けることができる。即ち，上記のごとく再生作業時に発生した水素は，上記燃料電池に供給してその燃料とする。しかし，上記再生作業時に，この再生した水素のみによって上記燃料電池を運転したならば，上記燃料電池の負荷が増大した場合などに，必要な水素量の全てを供給できない状況に陥いるおそれがある。
【００１２】
これに対して，本発明においては，上記再生作業を実施する間も上記水素タンクから上記燃料電池への水素の供給を中止しないため，水素の供給量が不足するようなおそれがない。それ故，上記再生作業時の燃料電池の安定稼動を実現することができる。
【００１３】
またさらに，上記再生作業中，再生した水素のみの上記燃料電池への供給と，上記水素タンクからのみの燃料電池への水素の供給とを，随時切り換える方法が考えられる。しかし，この場合には，上記燃料電池の負荷が急激に変動した場合に，迅速に対応できないおそれが生じる。
これに対して本発明は，上記のごとく，上記再生作業において，上記水素吸蔵合金タンクから上記燃料電池への水素供給と，上記水素タンクから上記燃料電池への水素供給とを同時に行うため，燃料電池の負荷変動に応じて水素の供給元を切り換える必要がない。それ故，上記再生作業時の燃料電池の応答性を悪化することなく稼動させることができる。
【００１４】
このように，上記第１の発明によれば，エネルギー損失を抑制すると共に，低温時の立ち上げをスムーズに行うことができ，かつ，発電負荷の変動に対する応答性に優れる燃料電池システムを提供することができる。
【００１５】
第２の発明は，上記第１の発明に基づく燃料電池システムを有し，該燃料電池システムから供給される電力により駆動モータを運転するように構成されていることを特徴とする燃料電池自動車にある（請求項９）。
上記第２の発明の燃料電池自動車は，駆動モータを有しており，上記第１の発明の燃料電池システムにより発電された電力により，上記駆動モータを回転させ，その回転力を路面に伝えて走行する。
【００１６】
そのため，上記第２の発明による燃料電池自動車は，コールドスタート時には，上記水素吸蔵合金の水素吸蔵時に発生する熱量を利用して，効率良く，上記燃料電池の暖機作業を実施することができる。
また，上記再生作業を実施するに当たっては，水素を吸蔵した水素吸蔵合金を，燃料電池の運転に伴う排熱により再生する。すなわち，上記熱交換媒体を介して燃料電池の排熱を伝達し，水素吸蔵合金の温度を上昇することにより，水素を放出させる。そして，放出される水素を，燃料電池の燃料として供給する。そのため，エネルギー損失を抑制しながら，無駄を少なくして燃料電池の暖機作業及び再生作業を実施することができる。
【００１７】
また，再生作業を実施する際，水素吸蔵合金から放出される水素と，水素タンクから供給される水素とを，同時に燃料電池へ供給する。そのため，上記水素吸蔵合金の再生作業中において，上記燃料電池自動車の走行負荷が急激に増加した場合であっても，水素供給量不足に起因する燃料電池の発電量が不足することがない。それ故，上記燃料システムを適用した上記燃料電池自動車は，走行負荷の変動に対する応答性が良好な優れた走行性能を発揮しうるものとなる。
このように，上記第２の発明によれば，エネルギー損失を抑制すると共に，低温時の立ち上げをスムーズに行うことができ，かつ，発電負荷の変動に対する応答性に優れる燃料電池自動車を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上記各発明における上記燃料電池としては，例えば固体分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を適用することができる。このＰＥＦＣは，電解質膜又はその表面に存在する水分が凍結することがあり，また，凍結していなくても燃料電池本体を定常運転温度まで暖める必要があることがある。そのため，上記暖機作業を実施することが非常に有効である。なお，上記燃料電池としては，上記ＰＥＦＣ型以外の形式のものを適用することも勿論可能である。
【００１９】
また，上記暖機基準温度としては，上記燃料電池の特性，あるいは燃料電池システム全体の特性に応じて任意に設定することができる。例えば燃料電池内での生成水の凍結を解消さえすれば十分に効率的な発電が可能な場合には，上記暖機基準温度を０℃付近に設定することができる。また，燃料電池の最適運転温度が生成水の凍結温度よりも高い場合には，その最適運転温度付近を上記暖機基準温度として設定することもできる。この場合には，最適運転温度まで早期に燃料電池を昇温することができ，最適な運転状況を早期に実現することができる。
【００２０】
また，上記水素吸蔵合金タンクに内蔵される上記水素吸蔵合金としては，公知の様々な水素吸蔵合金を採用することができる。例えば，ＭｍＮｉ_５（Ｍｍはミッシュメタル）に代表される希土類系合金，ＴｉＦｅに代表されるチタン系合金，Ｍｇ_２Ｎｉに代表されるマグネシウム系合金等の様々な水素吸蔵合金がある。
【００２１】
また，上記水素タンクとしては，高圧水素ボンベ，水素吸蔵合金タンク，その他の種々のタイプの水素貯蔵手段を適用することができる。このうち，特に高圧水素ボンベは，バルブの操作のみによって水素の導出及び停止を制御できるので，制御機構を比較的簡単にすることができる。
また，上記水素タンクは，１つで上記燃料電池と水素吸蔵合金タンクに水素を供給するよう構成することが好ましいが，２つ設けて燃料電池用と水素吸蔵合金タンク用に分けることも可能である。また２つ設ける場合，その形式を異なるものにすることもできる。
【００２２】
また，上記燃料電池システムは，上記燃料電池の温度が所定の再生基準温度以上であって，かつ，上記水素吸蔵合金タンクにおける上記水素吸蔵合金が所定の水素吸蔵量以上の水素を吸蔵しているとき，上記再生作業を実施するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
【００２３】
この場合には，上記所定の再生基準温度以上である上記燃料電池の熱により，上記所定の水素吸蔵量以上の水素を吸蔵した上記水素吸蔵合金の温度を昇温させることにより，効率良く，上記水素吸蔵合金から水素を放出させることができる。なお，上記再生基準温度としては，上記燃料電池の特性，あるいは燃料電池システム全体の特性に応じて任意に設定することができる。
【００２４】
また，上記暖機作業時における上記水素吸蔵合金タンク内の水素の圧力であるタンク圧に対して，上記再生作業時における上記タンク圧を低くするように構成されていることが好ましい（請求項３）。
水素吸蔵合金は，一般的に，周囲の圧力が高いほど，水素を吸蔵しやすい一方，周囲の圧力を低くする程，より低い温度から水素の放出を始めるという特性を有している。
【００２５】
そのため，上記のごとく，再生作業時における上記タンク圧を低くした場合には，水素吸蔵合金はより低い温度から水素を放出し始める。そのため，上記再生作業可能な水素吸蔵合金の温度を低くすることができる。それ故，上記燃料電池から上記水素吸蔵合金へ熱を供給する熱交換媒体を介して，上記燃料電池から上記水素吸蔵合金へ供給する熱量を少なくして，水素吸蔵合金から水素を放出させることができる。
したがって，上記燃料電池の発電負荷が低く，燃料電池から大量の排熱が生じず，熱交換媒体の温度が十分上がらない場合であっても，上記水素吸蔵合金の再生を実施できるようになる可能性が生じる。
【００２６】
また，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給するための流路として，少なくとも，上記水素タンクと上記燃料電池とを直接的に連結した上記メイン流路と，該メイン流路上の分岐点から分岐して上記水素吸蔵合金タンクに連結されたバイパス流路とを有しており，
上記分岐点と上記水素タンクとの間には，水素圧を規制圧Ｐｒに規制するタンクレギュレータが設けられていると共に，上記タンクレギュレータによる規制圧Ｐｒは設定変更可能に構成されており，
上記暖機作業時における上記規制圧Ｐｒに対して，上記再生作業時における上記規制圧Ｐｒを低く設定することにより，上記再生作業時における上記タンク圧が，上記暖機作業時における上記タンク圧よりも低くなるよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
【００２７】
この場合には，上記分岐点と上記水素タンクとの間に配設した上記タンクレギュレータの規制圧Ｐｒを，上記暖機作業時と上記再生作業時とで変更することにより，暖機作業時における上記水素吸蔵合金タンクのタンク圧に対して，再生作業におけるタンク圧を低くすることができる。そのため，速やかな暖機作業と，効率の良い再生作業を両立させることができる。
【００２８】
また，上記分岐点と上記燃料電池との間には，上記燃料電池に水素を供給する圧力を供給圧Ｐｓに規制する供給レギュレータが設けられていることが好ましい（請求項５）。
この場合には，上記水素タンクから供給される水素圧を上記タンクレギュレータと上記供給レギュレータとを用いて規制することにより，上記燃料電池への水素の供給圧を，さらに安定化させることができる。そして，上記燃料電池において，さらに安定的に発電させることができる。
【００２９】
また，上記水素吸蔵合金タンクには上記タンク圧を計測する圧力センサが配設されていると共に，上記バイパス流路には，上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ又は遮断するタンク弁が配設されており，
上記暖機作業時には，上記タンク弁を開けて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ，
上記再生作業時には，上記タンク圧が上記規制圧Ｐｒ以上であるときに，上記タンク弁を開けて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ，上記タンク圧が上記規制圧Ｐｒよりも小さいときには，上記タンク弁を閉じて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを遮断するよう構成されていることが好ましい（請求項６）。
【００３０】
この場合には，再生作業中にある上記水素吸蔵合金の上記タンク圧が，上記規制圧Ｐｒを下回った場合に，上記タンク弁を閉じて，上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを遮断することにより，上記水素吸蔵合金タンクへ水素が逆流するのを防止することができる。そのため，上記再生作業中の上記水素吸蔵合金に，水素が再び吸蔵されるおそれを抑制し，上記再生作業を効率的に実施することができる。なお，上記タンク弁としては，流量調整弁を適用することもできる。
【００３１】
また，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給するための流路として，少なくとも，上記水素タンクと上記燃料電池とを直接的に連結した上記メイン流路と，該メイン流路上の第１分岐点から分岐して三方弁に連結された第１バイパス流路と，該メイン流路上の第２分岐点から分岐して上記三方弁に連結された第２バイパス流路と，上記水素吸蔵合金タンクと上記三方弁とを連結する第３バイパス流路とを有し，
上記第１分岐点及び上記第２分岐点と上記水素タンクとの間には，水素圧を規制圧Ｐｒに規制するタンクレギュレータが設けられていると共に，該タンクレギュレータによる規制圧Ｐｒは設定変更可能に構成されており，
上記第２バイパス流路には，上記水素吸蔵合金タンクから上記第２分岐点に向ってのみ水素を流す逆止弁が配設されており，
上記暖機作業時には，上記第１分岐点から上記水素吸蔵合金タンクに至る流路が連通するよう上記三方弁を切り換え，
上記再生作業時には，上記水素吸蔵合金タンクから上記第２分岐点に至る流路が，上記逆止弁を介して連通するよう上記三方弁を切り換えると共に，
上記暖機作業時における上記規制圧Ｐｒに対して，上記再生作業時における上記規制圧Ｐｒを低く設定することにより，上記再生作業時における上記タンク圧が，上記暖機作業時における上記タンク圧よりも低くなるよう構成されていることが好ましい（請求項７）。
【００３２】
この場合には，上記水素吸蔵合金タンクに圧力センサ等，圧力計測手段を配置しなくても，上記逆止弁と三方弁との組み合わせにより，再生作業中において，水素吸蔵合金タンクへの水素の逆流を防止することができる。そのため，再生作業中にある水素吸蔵合金が水素を再吸蔵するのを防止し，上記再生作業の効率を良くすることができる。
【００３３】
また，上記水素吸蔵合金タンクには，該水素吸蔵合金タンクから放出される水素を加圧する加圧装置が接続されており，
上記再生作業時における上記水素吸蔵合金タンク内の上記タンク圧を，減圧するよう構成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には，上記水素吸蔵合金から放出される水素を上記燃料電池へ供給するのに必要な水素圧に対して，上記水素吸蔵合金タンク内のタンク圧を，さらに低くすることができる。
そのため，より効率的かつ容易に，上記水素吸蔵合金から水素を放出させることができると共に，水素吸蔵合金を，より完全に近く再生することができる可能性がある。
【００３４】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる燃料電池システムにつき，図１〜図３を用いて説明する。
本例の燃料電池システム１は，燃料電池自動車に搭載するものであって，図１に示すごとく，燃料電池１０と，熱交換媒体を循環させる熱媒流路４を介して上記燃料電池１０に接続されていると共に水素吸蔵合金を内蔵してなる水素吸蔵合金タンク２と，燃料電池１０及び水素吸蔵合金タンク２に水素を供給可能な水素タンク３とを有する。
【００３５】
そして，本例の燃料電池システム１は，燃料電池１０による発電を開始するに際し，燃料電池１０の温度が所定の暖機基準温度よりも低い場合には，水素タンク３から水素吸蔵合金タンク２へ水素を供給し，水素吸蔵合金タンク２において水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて熱を発生させ，発生した熱を上記熱交換媒体によって燃料電池１０に伝達して燃料電池１０の温度を上昇させる暖機作業を行うよう構成されている。
【００３６】
さらに，燃料電池システム１は，上記暖機作業によって水素を吸蔵している水素吸蔵合金から水素を放出させる再生作業を行うに当たっては，水素タンク３から燃料電池１０へ水素を供給することによって燃料電池１０で発生する熱を，燃料電池１０へ水素が供給されている状態で，熱交換媒体を介して水素吸蔵合金に伝達して水素吸蔵合金の温度Ｔｍｈ（以下，適宜ＭＨ温度という）を上昇させることにより，水素吸蔵合金から水素を放出させて，燃料電池１０へ水素を供給できるように構成されている。以下，この内容について詳しく説明する。
【００３７】
本例の燃料電池システム１は，図１に示すごとく，水素の流路として，水素タンク３と燃料電池１０とを直接的に連結したメイン流路５３と，水素タンク３と水素吸蔵合金タンク２とを連結したバイパス流路５１とを有する。
上記メイン流路５３とバイパス流路５１とは，水素タンク３に接続された同一の上流流路５０から分岐して配設されている。
そして，上流流路５０，メイン流路５３及びバイパス流路５１には，それぞれの流路を開閉する開閉弁Ｖ０，Ｖ３及びタンク弁Ｖ１（以下，タンク弁Ｖ１についても開閉弁Ｖ１と記載）がそれぞれ設けられている。
【００３８】
また，上流流路５０と分岐後のメイン流路５３とには，それぞれ水素圧力を規制するタンクレギュレータＲ１と供給レギュレータＲ２が配設されている。このタンクレギュレータＲ１は，その規制圧Ｐｒにより，バイパス流路５１に供給する水素圧力を規制するよう構成されている。本例では，上記の規制圧Ｐｒは，第２所定圧力Ｐ２〜第１所定圧力Ｐ１の範囲で適宜，設定を変更できるよう構成されている。
また，供給レギュレータＲ２は，メイン流路５３に供給する水素圧力を第２所定圧力Ｐ２一定に規制するよう構成されている。なお，Ｐ１＞Ｐ２である。
【００３９】
熱交換媒体を循環させる熱媒流路４は，図１に示すごとく，燃料電池１０内を循環する電池循環部４１と，水素吸蔵合金タンク２内を循環するＭＨ循環部４２と，冷却用熱交換器４３としてのラジエータを循環する部分とを含んでいる。そして，同図に示すごとく，上記電池循環部４１と冷却用交換器４３とをループ状につないだメイン回路４０１に，上記ＭＨ循環部４２を含むループ状のサブ回路４０２が２つの分岐点４５１，４５２を介して並列に接続された構造となっている。
【００４０】
メイン回路４０１には，熱交換媒体を流動させるポンプ４０が配設されている。さらにメイン回路４０１には，バイパス路４７が設けられ，その一方の分岐点に三方弁Ｖ４が配設されている。
また，サブ回路４０２には開閉弁Ｖ２が配設されている。
【００４１】
また，本例における燃料電池１０としては，固体分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を適用した。そして，燃料電池１０には，図１に示すごとく，水素を供給する下流流路５４を接続してあると共に，空気を供給するための空気供給路５９を接続してある。そして，燃料電池１０は，供給された水素と，供給された空気に含まれる酸素とによって，電解質層を介した電気化学反応Ｈ_２＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ
を進めて発電するよう構成されている。
【００４２】
また，上記水素吸蔵合金タンク２に保持する水素吸蔵合金としては，希土類系合金（ＭｍＮｉ_５）を採用したものを用いた。
また，上記水素タンク３としては，高圧水素を備蓄した高圧水素ボンベを採用した。
なお，上記燃料電池１０，水素吸蔵合金タンク２，水素タンク３を別の形式のものに変更することも可能である。
また，燃料電池１０内には，その温度を測定する温度測定手段（図示略）が配設されている。
【００４３】
次に，上記構成の燃料電池システム１の制御方法の一例を，図２，図３を用いて説明する。図２は，上記暖機作業を実施する際の制御フローを示し，図３は，上記再生作業を実施する際の制御フローを示す。これらの図中においては，理解を容易にするため各開閉弁の開状態を○，閉状態を×として示した。以下，同様である。
【００４４】
また，本例では，上記燃料電池１０の温度Ｔｆｃ（以下，適宜ＦＣ温度という）に対する第１の上記暖機基準温度として第１基準温度Ｔ１を設けた。さらに本例では，燃料電池が効率的に運転しうる第２の暖機基準温度として第２基準温度Ｔ２を設けた。なお，Ｔ１＜Ｔ２である。
【００４５】
上記暖機作業においては，まず，図２に示すごとく，ステップＳ１０１において燃料電池１０のＦＣ温度Ｔｆｃが第１基準温度Ｔ１以下か否かを判断する。ＦＣ温度Ｔｆｃが第１基準温度Ｔ１以下の場合には，ステップＳ１０２に示すごとく開閉弁Ｖ０〜Ｖ３の開閉状態等を設定し，暖機作業を開始する。
【００４６】
即ち，ステップＳ１０２においては，開閉弁Ｖ０を開状態として水素タンク３から水素を導出可能とすると共に，開閉弁Ｖ１を開状態として水素吸蔵合金タンク２に水素を供給する。このとき，タンクレギュレータＲ１を第１所定圧力Ｐ１に設定し，上記第２所定圧力Ｐ２よりも高い第１所定圧力Ｐ１のもと水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて，水素吸蔵合金を発熱させる。そして，ポンプ４０を運転すると共に，開閉弁Ｖ２を開状態とする一方，バイパス路４７から冷却用熱交換器４３への経路を閉塞するよう三方弁Ｖ４を設定する。
【００４７】
このようにして，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させ，水素吸蔵合金の水素吸蔵により生じた熱を伝達して燃料電池１０を昇温する。一方，ここでは，開閉弁Ｖ３は閉状態として，燃料電池１０への水素の供給は，まだ行わない。
そして，ＦＣ温度Ｔｆｃが第１基準温度Ｔ１を越えるまでは，上記ステップＳ１０２の状態を維持し，その後，ステップＳ１０３へ移行する。
該ステップＳ１０３では，ＦＣ温度ＴｆｃがＭＨ温度Ｔｍｈ以下か否か，及び第２基準温度Ｔ２以下か否かを判断する。ＦＣ温度ＴｆｃがＭＨ温度Ｔｍｈ以下かつ第２基準温度Ｔ２以下の場合には，ステップＳ１０４に示すごとく開閉弁Ｖ０〜Ｖ３の開閉状態等を設定し，燃料電池１０を運転する。
【００４８】
即ち，ステップＳ１０４においては，上記ステップＳ１０２において設定した開閉弁Ｖ０，開閉弁Ｖ１及びタンクレギュレータＲ１の状態をそのまま維持する。そして，水素吸蔵合金タンク２への水素の供給を継続して，水素吸蔵合金をさらに発熱させる。また，ポンプ４０，開閉弁Ｖ２及び三方弁Ｖ４の設定についてもステップＳ１０２と同様として，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間の熱交換媒体の循環を続ける。このようにして，上記燃料電池１０を昇温するごとく暖機作業を継続する一方，ステップＳ１０４では，水素タンク３から燃料電池１０への水素供給を開始して燃料電池１０を始動する。
【００４９】
具体的には，開閉弁Ｖ３を開状態として，上記供給レギュレータＲ２により規制された第２所定圧力Ｐ２の供給圧のもと，燃料電池１０へ水素を供給する。これにより，上記第２所定圧力Ｐ２よりも高い第１所定圧力Ｐ１のもと水素吸蔵合金タンク２に水素を供給して水素吸蔵合金を発熱させながら，同時に，燃料電池１０には，上記第１所定圧力よりも低い第２所定圧力Ｐ２のもと水素を供給して発電を実施することができる。
そして，ＦＣ温度ＴｆｃがＭＨ温度Ｔｍｈ又は第２基準温度Ｔ２を越えるまでは，上記ステップＳ１０４の状態を維持する。そして，ＦＣ温度ＴｆｃがＭＨ温度Ｔｍｈ又は第２基準温度Ｔ２を越えた場合には，ステップＳ１０５に移行して，暖機作業を終了して通常運転を実施する。
【００５０】
上記ステップＳ１０５においては，開閉弁Ｖ０及び開閉弁Ｖ３を開状態として保持する一方，開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉状態とする。すなわち，水素タンク３から水素吸蔵合金タンク２に通じる水素の流路，及び電池循環部４１とＭＨ循環部４２との間の熱交換媒体の流路を遮断する。このようにして，燃料電池１０の通常運転を実施する。
【００５１】
次に，上記再生作業は，図３に示すごとく，燃料電池１０の通常運転が継続され，その温度が十分に上昇してから実施する。該通常運転においては，燃料電池システム１は，開閉弁Ｖ０及び開閉弁Ｖ３を開状態とし，開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉状態とすると共に，タンクレギュレータＲ１の規制圧を第１所定圧力Ｐ１に設定する通常運転状態にある。そして，燃料電池１０へは，上記供給レギュレータＲ２により規制された第２所定圧力Ｐ２の水素圧力のもと，水素が供給されている。
【００５２】
上記再生作業においては，まず，ステップＳ２０１においてＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上か否かを判断する。ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上の場合には，さらに，ステップＳ２０２に示す条件を判断する。
該ステップＳ２０２においては，水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば，ステップＳ２０３に示すごとく開閉弁Ｖ１，Ｖ２の開閉状態等を設定し，再生作業を実施する。
【００５３】
上記ステップＳ２０３においては，開閉弁Ｖ２を開状態としたうえポンプ４０を運転することにより，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させる。このようにして，燃料電池１０の排熱を水素吸蔵合金に伝達して昇温し，水素を放出させる。また，タンクレギュレータＲ１の設定を第２所定圧力Ｐ２とするとともに，開閉弁Ｖ１を開状態として，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を低くして，水素吸蔵合金からの水素の放出を容易にする。
【００５４】
このようにして水素吸蔵合金から放出された水素は，水素吸蔵合金タンク２から流出し，バイパス流路５１を経て，上記メイン流路５３に合流して，燃料電池１０へ供給されることとなる。したがって，再生作業時においては，燃料電池１０は，水素吸蔵合金タンク２と水素タンク３とから，同時に水素を供給されて運転することとなる。
そして，ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上であって，かつ，水素吸蔵合金の水素吸蔵量Ｃが規定量以上である場合には，上記ステップＳ２０３の状態を維持し，再生作業を継続して行う。その後，ステップＳ２０２のごとく，水素吸蔵合金の水素吸蔵量Ｃが規定量を下回った場合には再生作業を終了する。また，ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓを下回った場合には，再生作業を中断して上記通常運転状態へ復帰する。具体的には，ステップＳ２０４に示すごとく，開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉状態とする。
【００５５】
このように，本例の燃料電池システム１は，水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際，発熱する特性を積極的に利用して，上記暖機作業を実現することができる。
上記暖機作業は，外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく，水素タンク３から供給される水素を利用して行うことができる。
【００５６】
さらに，上記暖機作業を行うことによって，水素を吸蔵した上記水素吸蔵合金は，上記通常運転状態にある燃料電池１０から発生する排熱を利用して再生する再生作業を実施する。該再生作業においては，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を，上記暖機作業時のタンク圧に比べて低く設定している。
そのため，本例によれば，効率的，かつ，容易に水素吸蔵合金を再生することができる。それ故，次回のコールドスタート時においても，水素吸蔵合金から十分な熱量を取り出し，速やかな暖機作業を実施することができる。
【００５７】
さらに，本例によれば，水素吸蔵合金から放出された水素と，水素タンクから供給される水素とを同時に，燃料電池１０へ供給して発電を行う。そのため，再生作業時において，水素吸蔵合金から放出された水素のみを燃料電池１０へ供給する場合のごとく，燃料電池１０の発電負荷の急激な増加に，水素供給量が追従できない等の問題を生じるおそれが少ない。したがって，本例による燃料電池システム１は，再生作業時においても，燃料電池の負荷変動に対する応答性が良好である。
【００５８】
なお，本例では，図２，図３に示すごとく，ＦＣ温度Ｔｆｃが第１基準温度Ｔ１以下の場合に上記暖機作業を行い，第１基準温度Ｔ１を超えて第２基準温度Ｔ２に達するまでは熱交換媒体の燃料電池１０と水素吸蔵合金タンク２間の循環を続けて暖機作業を継続しながら，燃料電池１０の運転を実施した。この制御方法に替えて，上記各開閉弁Ｖ０〜Ｖ３及び三方弁Ｖ４の開閉切り替えタイミング，タンクレギュレータＲ１の規制圧力の切り替えタイミングや，供給レギュレータＲ２の規制圧などを変更することにより，さらにその他の制御方法に変更することもできる。
【００５９】
（実施例２）
本例は，図４に示すごとく，実施例１の構成を基礎として，そのメイン流路５３に配設された供給レギュレータＲ２を省略して，燃料電池システム１を，より簡便な構成に変更した例である。
図４に示すごとく，本例の燃料電池システム１においては，タンクレギュレータＲ１の下流側にある水素吸蔵合金タンク２のタンク圧と開閉弁Ｖ３側の水素圧とが，略同一となる。したがって，暖機作業において，実施例１のごとく，水素タンク３から水素吸蔵合金タンク２への水素の供給圧と，水素タンク３から燃料電池１０への水素の供給圧とに差圧を設定することはできない。
【００６０】
そこで，上記構成の燃料電池システム１における暖機作業を実施するに当たっては，図５に示すごとく，実施例１とは異なる制御フローに従って，燃料電池１０の暖機作業を実施する。以下，制御方法の一例を，図５を用いて説明する。
本例では，上記燃料電池１０の温度に対する上記暖機基準温度として始動基準温度Ｔｂを設けた。
上記暖機作業においては，まず，図５に示すごとく，ステップＳ３０１においてＦＣ温度Ｔｆｃが始動基準温度Ｔｂ以下か否かを判断する。ＦＣ温度Ｔｆｃが始動基準温度Ｔｂ以下の場合には，ステップＳ３０２に示すごとく開閉弁Ｖ０〜Ｖ３の開閉状態等を設定し，暖機作業を開始する。
【００６１】
即ち，ステップＳ３０２においては，開閉弁Ｖ０を開状態として水素タンク３から水素を導出可能とすると共に，開閉弁Ｖ１を開状態とし，さらにタンクレギュレータＲ１を第１所定圧力Ｐ１に設定する。これにより上記第２所定圧力Ｐ２よりも高い第１所定圧力Ｐ１のもと水素吸蔵合金タンク２に水素を供給し，水素吸蔵合金に吸蔵させ発熱させる。そして，ポンプ４０を運転すると共に，開閉弁Ｖ２を開状態とする一方，バイパス路４７から冷却用熱交換器４３への経路を閉塞するよう三方弁Ｖ４を設定する。
【００６２】
このようにして，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させ，水素吸蔵合金による熱を伝達して燃料電池１０を昇温する。その一方，開閉弁Ｖ３は閉状態としておき，燃料電池１０へ水素が供給されないようにしておく。
そして，ＦＣ温度Ｔｆｃが始動基準温度Ｔｂを越えるまでは上記ステップＳ３０２の状態を維持し，その後，ステップＳ３０３へ移行し，燃料電池１０を始動する。
【００６３】
即ち，ＦＣ温度Ｔｆｃが始動基準温度Ｔｂを超えた場合には，ステップＳ３０３に示すごとく，開閉弁Ｖ３を開状態とする一方，タンクレギュレータＲ１を第２所定圧力Ｐ２に設定する。これにより上記第１所定圧力Ｐ１よりも低い第２所定圧力Ｐ２のもと燃料電池１０に水素を供給して燃料電池１０による発電を開始する。また，開閉弁Ｖ１を閉状態として水素吸蔵合金への水素の供給を停止すると共に，ポンプ４０を停止し，開閉弁Ｖ２を閉状態としてＭＨ循環部４２への熱交換媒体の循環を停止する。
【００６４】
次に，上記再生作業は，図６に示すごとく，燃料電池１０の通常運転が継続され，その温度が十分に上昇してから実施する。該通常運転においては，燃料電池システム１は，開閉弁Ｖ０及び開閉弁Ｖ３を開状態とし，開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉状態とする通常運転状態にある。そして，燃料電池１０へは，上記タンクレギュレータＲ１により規制された第２所定圧力Ｐ２の水素圧力のもと，水素が供給されている。
【００６５】
上記再生作業においては，まず，ステップＳ６０１においてＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上か否かを判断する。ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上の場合には，さらに，ステップＳ６０２に示す条件を判断する。
該ステップＳ６０２においては，水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば，ステップＳ６０３に示すごとく開閉弁Ｖ１，Ｖ２の開閉状態等を設定し，再生作業を実施する。
【００６６】
上記ステップＳ６０３においては，開閉弁Ｖ２を開状態としたうえポンプ４０を運転することにより，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させる。このようにして，燃料電池１０の排熱を伝達して，水素吸蔵合金を再生する。そうすると，再生時に放出された水素は，水素吸蔵合金タンク２から流出し，開状態に設定した開閉弁Ｖ１を介してメイン流路５３に合流して，燃料電池１０へ供給されることとなる。したがって，再生作業時においては，燃料電池１０は，水素吸蔵合金タンク２と水素タンク３とから，同時に水素を供給されて運転することとなる。
【００６７】
このようにして水素吸蔵合金タンク２からメイン流路５３へ水素を供給するためには，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧Ｐｍｈは，タンクレギュレータＲ１で規制するメイン流路５３の第２所定圧力Ｐ２よりも高いことが必要である。ここで，その圧力差は，バイパス流路５１及び開閉弁Ｖ１の圧力損失分程度あれば良く，その圧力差が大きすぎるとタンクレギュレータＲ１側への逆流や，燃料電池１０に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００６８】
そこで，ステップＳ６０６〜Ｓ６０９では，水素吸蔵合金タンク内のタンク圧Ｐｍｈを適切な圧力とするため，ポンプ４０のＯＮ−ＯＦＦ制御を実施する。すなわち，ステップＳ６０６において，タンク圧Ｐｍｈを判断し，第２所定圧力Ｐ２を越えていればポンプ４０を停止し，第２所定圧力Ｐ２以下である場合には，ステップＳ６０９によりポンプ４０を運転する。
【００６９】
ここで，ポンプ４０を運転しているにも関わらず，タンク圧Ｐｍｈが十分に挙がらない場合がある。このような場合には，ＦＣ温度Ｔｆｃが低い，水素吸蔵合金による水素吸蔵量Ｃが低下した等の原因があることがある。そこで，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力以下である場合には，ステップＳ６０７によりポンプ４０の運転状態を判断する。そして，ポンプ４０が停止している場合には，ステップＳ６０８によりポンプ４０をＯＮする。また，ポンプ４０が運転している場合には，ステップＳ６０１に戻しＦＣ温度Ｔｆｃ等を再チェックさせることとした。
【００７０】
そして，ステップＳ６０１により，ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓを下回ったと判断される場合には，再生作業を中断する。また，ステップＳ６０２により，水素吸蔵合金の水素吸蔵量Ｃが規定量を下回ったと判断される場合には，再生作業を終了する。そして，ステップＳ６０４に示すごとく，開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉状態として再生作業を終了・中断して，上記通常運転状態へ復帰する。
【００７１】
このように，本例の燃料電池システム１は，燃料電池１０を始動するために必要な暖機運転を，簡便なシステム構成により実施することができる。
その他の構成及び作用効果は，実施例１と同様である。
なお，本例においても，開閉弁等の切り替えタイミングを変更することにより，さらに制御方法を変更することができる。
【００７２】
（実施例３）
本例は，図７に示すごとく，実施例１の構成を基礎として，上記水素吸蔵合金タンク２には，内部のタンク圧Ｐｍｈを計測する圧力センサＳ１が配設されている。
そして，本例では，再生作業時において，上記タンク圧Ｐｍｈに応じて，開閉弁Ｖ１の開閉状態を適宜，切り換えながら，水素吸蔵合金から放出された水素を，効率良く燃料電池へ供給する。
なお，上記圧力センサＳ１を配置する位置は，開閉弁Ｖ１と水素吸蔵合金タンク２とを接続するバイパス流路５１に配置しても良い。該バイパス流路５１であれば，タンク圧Ｐｍｈと略同一の圧力となっていることが期待できるからである。
【００７３】
上記構成の燃料電池システム１における再生作業を実施する制御方法の一例を，図８を用いて説明する。同図は，再生作業を実施する際の制御フローを示す。再生作業は，燃料電池１０の運転が継続され，その温度が十分に上昇してから実施する。このとき，燃料電池システム１は，通常運転状態にあり，ここでは，開閉弁Ｖ０及び開閉弁Ｖ３を開状態とし，開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉状態とすると共に，タンクレギュレータＲ１を第１所定圧力Ｐ１に設定してある。そして，燃料電池１０には，供給レギュレータＲ２により規制されて，第２所定圧力Ｐ２の水素が供給されている。
【００７４】
再生作業を実施するに当たっては，まず，ステップＳ４０１においてＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上か否かを判断する。そして，ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上の場合には，さらに，ステップＳ４０２に示すごとく条件に適合しているか否か確認したうえ再生作業を開始する。
該ステップＳ４０２においては，水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば，ステップＳ４０３に示すごとく開閉弁Ｖ２の開閉状態等を設定し，再生作業を開始する。
【００７５】
上記ステップＳ４０３においては，開閉弁Ｖ２を開状態としたうえポンプ４０を運転することにより，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させる。そして，燃料電池１０の排熱を水素吸蔵合金に伝達して昇温し，水素を放出させる。また，水素吸蔵合金タンク２からの水素の供給ができるようタンクレギュレータＲ１の設定規制圧を第２所定圧力Ｐ２に変更する。
【００７６】
そしてその後，水素吸蔵合金から放出される水素を燃料電池１０へ供給するか否かを，ステップＳ４０５において判断する。該ステップＳ４０５においては，上記タンク圧Ｐｍｈが，第２所定圧力Ｐ２を越えているか否かを判断する。そして，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力Ｐ２を越えている場合には，ステップＳ４０６に示すごとく開閉弁Ｖ１を開状態とする。このように，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力Ｐ２を上回るときに，開閉弁Ｖ１が開状態となると，水素吸蔵合金から放出され水素吸蔵合金タンク２内にある水素は，バイパス流路５１及びメイン流路５３を介して燃料電池１０へ供給されることとなる。
一方，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力Ｐ２以下である場合には，ステップＳ４０７において開閉弁Ｖ１を閉状態とし，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力Ｐ２を上回るようになるまで，水素吸蔵合金タンク２から燃料電池１０への水素供給を中止する。
【００７７】
このように，本例によれば，タンク圧Ｐｍｈが第２所定圧力Ｐ２を上回っていることを確認した上で，開閉弁Ｖ１を開状態としている。そのため，タンク圧Ｐｍｈが，第２所定圧力Ｐ２以下であるときに開閉弁Ｖ１を開状態として，上記メイン流路５３を流れる水素が水素吸蔵合金タンク２へ逆流して再吸蔵してしまうおそれが少ない。
【００７８】
したがって，本例によれば，水素タンク３から燃料電池１０への水素供給と同時に実施する水素吸蔵合金の再生を，確実かつ効率的に実施することができる。
その他の構成及び作用効果は，実施例１と同様である。
なお，本例においても，開閉弁等の切り替えタイミングを変更することにより，さらに制御方法を変更することができる。また，ステップＳ４０７のしきい値となる圧力値を，さらに大きくすれば，再生作業に要する時間を短縮して，急速再生を実現することもできる。
【００７９】
（実施例４）
本例は，図９に示すごとく，実施例１の構成を基礎として，上記バイパス流路５１とメイン流路５３との間に，吸蔵バイパス流路５１２及び再生バイパス流路５１１を配設すると共に，吸蔵バイパス流路５１２及び再生バイパス流路５１１をバイパス流路５１に接続する三方弁Ｖ１０と，再生バイパス流路５１１を一方向の流れに規制する逆止弁Ｖ１１を追加した例である。なお，吸蔵バイパス流路５１２及び再生バイパス流路５１１は共に，上記タンクレギュレータＲ１と上記供給レギュレータＲ２との間のメイン流路５３に接続されている。
【００８０】
なお，上記三方弁Ｖ１０は，流路ａ開状態と，流路ｂ開状態と，全閉状態とを切り換ることができる。これらの図中においては，わかりやすくするため，上記三方弁Ｖ１０の状態をａ（流路ａ開状態），ｂ（流路ｂ開状態），×（全閉状態）として示した。
なお，逆止弁Ｖ１１には，作動差圧として０．０５ＭＰａが設定してある。
【００８１】
上記構成の燃料電池システム１を制御して，暖機作業を実施する場合には，まず，三方弁Ｖ１０を流路ａ開状態する。その後，暖機作業を終了した後には，三方弁Ｖ１０を全閉状態とする。そして，暖機作業を実施するに当たって，その他の設定等については，実施例１と同様の制御を実施する。そして，本例の暖機作業においては，実施例１と同様の効果が得られる。
上記構成の燃料電池システム１を制御して，再生作業を実施する方法の一例を図１０を用いて説明する。同図は，再生作業を実施する際の制御フローを示している。
【００８２】
再生作業は，燃料電池１０の運転が継続され，その温度が十分に上昇してから実施する。再生作業に移行する際，燃料電池システム１は，通常運転状態にあり，ここでは，開閉弁Ｖ０及び開閉弁Ｖ３を開状態，開閉弁Ｖ２を閉状態とし，三方弁Ｖ１０を全閉状態とすると共に，タンクレギュレータＲ１を第１所定圧力Ｐ１に設定してある。そして，燃料電池１０に供給される水素は，供給レギュレータＲ２により第２所定圧力Ｐ２の水素圧に規制されている。
【００８３】
再生作業には，まず，ステップＳ５０１においてＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上か否かを判断する。ＦＣ温度Ｔｆｃが再生基準温度Ｔｓ以上の場合には，ステップＳ５０２に示すごとく条件に適合することを確認したうえ再生作業を開始する。
即ち，ステップＳ５０２においては，水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば，ステップＳ５０３に示すごとく，開閉弁Ｖ２の開閉状態や三方弁Ｖ１０の状態等を設定し，再生作業を開始する。
【００８４】
上記ステップＳ５０３においては，開閉弁Ｖ２を開状態としたうえポンプ４０を運転することにより，上記電池循環部４１と上記ＭＨ循環部４２との間において熱交換媒体を循環させる。そして，燃料電池１０の排熱を水素吸蔵合金に伝達して昇温し，水素を放出させる。また，タンクレギュレータＲ１の設定を第２所定圧力Ｐ２とするとともに，三方弁Ｖ１０を流路ｂ開状態として，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を低くして，水素吸蔵合金からの水素の放出を容易とする。
【００８５】
ここで，上記のごとく水素吸蔵合金から放出される水素が，燃料電池１０へ供給されるか否かは，逆止弁Ｖ１１両端に生じる差圧による。水素吸蔵合金タンク２側の水素圧が，メイン流路５３の水素圧である第２所定圧力Ｐ２よりも高く，その差圧が０．０５ＭＰａを上回る場合には，上記逆止弁Ｖ１１が開く。そうすると，水素吸蔵合金タンク２内の水素は，バイパス流路５１，再生バイパス流路５１１及びメイン流路５３を介して，燃料電池１０へ供給されることとなる。
【００８６】
一方，水素吸蔵合金タンク２側の水素圧と，メイン流路５３の水素圧との差圧が０．０５ＭＰａよりも小さい場合には，逆止弁Ｖ１１は閉じる。この場合には，水素吸蔵合金タンク２側の水素圧と，メイン流路５３の水素圧との差圧が０．０５ＭＰａよりも大きくなるまで，水素吸蔵合金タンク２から燃料電池１０への水素供給が中止される。
【００８７】
このように，本例によれば，逆止弁Ｖ１１両端の差圧が０．０５ＭＰａを越えたときに，逆止弁Ｖ１１が開く。そして，逆止弁Ｖ１１が開くと，水素吸蔵合金タンク２内の差圧を有する水素が，メイン流路５３へ流入して燃料電池１０へ供給されることとなる。一方，逆止弁Ｖ１１両端の差圧が０．０５ＭＰａ以下であるときには，逆止弁Ｖ１１が閉じるため，上記メイン流路５３を流れる水素が水素吸蔵合金タンク２へ逆流して再吸蔵されてしまうおそれが少ない。
【００８８】
したがって，本例によれば，水素タンク３から燃料電池１０への水素供給と同時に実施する水素吸蔵合金の再生を，確実かつ効率的に実施することができる。
その他の構成及び作用効果は，実施例１と同様である。
なお，本例においても，開閉弁等の切り替えタイミングを変更することにより，さらに制御方法を変更することができる。
【００８９】
（実施例５）
本例は，図１１に示すごとく，実施例１の構成を基礎として，上記水素吸蔵合金タンク２に接続するバイパス流路５１の途中に加圧ポンプＰ１を配設してある。該加圧ポンプＰ１は，その吸入ポートから水素を吸い出して吐出ポートから吐出することにより，吸入側と吐出側との間に差圧を生じさせる圧縮式の加圧ポンプである。なお，本例では，吸入ポートを水素吸蔵合金タンク２側に，吐出ポートを開閉弁Ｖ１側に接続してある。
【００９０】
そして，本例の燃料電池システム１は，再生作業時に加圧ポンプＰ１を運転して，水素吸蔵合金タンク２側にある水素を吸い出して，開閉弁Ｖ１側に吐出する。そうすると，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を，メイン流路の水素圧である第２所定圧力Ｐ２より低くして，水素吸蔵合金から水素の放出をさらに容易としながら，開閉弁Ｖ１側の水素圧を高く保持させることができる。本例の燃料電池システム１は，このようにして，低圧の水素吸蔵合金タンク２内にある水素を，それよりも高い圧力にある燃料電池１０へ供給する。
【００９１】
このように本例によれば，再生作業時において，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を，燃料電池１０への水素供給圧よりもさらに低くすることができる。そのため，水素吸蔵合金から水素を放出させることが，さらに容易かつ効率的に実施できるようになる。このようにして，水素吸蔵合金から水素を放出させれば，水素吸蔵合金を，より完全に近く再生することができる。
なお，その他の構成及び作用効果は，実施例１と同様である。
【００９２】
また，上記加圧ポンプＰ１として，正逆転動作を切り換えて行うことができるポンプを利用すれば，上記暖機作業の効率をさらに良くすることも可能である。この場合には，暖機作業時に，加圧ポンプＰ１を逆転動作して，水素吸蔵合金タンク２内のタンク圧を，水素タンク３の供給圧以上に高くすることができる。そうすると，水素タンク３の供給圧が低い場合であっても，水素吸蔵合金による水素の吸蔵を速やかに実施して，暖機作業を十分にスムースに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図２】実施例１における，暖機作業における制御フローを示す説明図。
【図３】実施例１における，再生作業における制御フローを示す説明図。
【図４】実施例２における，燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図５】実施例２における，暖機作業における制御フローを示す説明図。
【図６】実施例２における，再生作業における制御フローを示す説明図。
【図７】実施例３における，燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図８】実施例３における，再生作業における制御フローを示す説明図。
【図９】実施例４における，燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図１０】実施例４における，再生作業における制御フローを示す説明図。
【図１１】実施例５における，燃料電池システムの構成を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．燃料電池システム，１０．．．燃料電池，２．．．水素吸蔵合金タンク，３．．．水素タンク，４，６．．．熱媒経路，４０，６０．．．ポンプ，５１．．．バイパス流路，５３．．．メイン流路，７．．．水素用熱交換器，Ｖ１〜Ｖ３．．．開閉弁，Ｖ４，Ｖ１０．．．三方弁，Ｖ１１．．．逆止弁，

Claims

燃料電池と，
熱交換媒体を循環させる熱媒流路を介して上記燃料電池と接続されていると共に水素吸蔵合金を内蔵してなる水素吸蔵合金タンクと，
上記燃料電池及び上記水素吸蔵合金タンクに水素を供給可能な水素タンクとを有し，
上記燃料電池による発電を開始するに際し，該燃料電池の温度が所定の暖機基準温度よりも低い場合には，上記水素タンクから上記水素吸蔵合金タンクへ水素を供給し，該水素吸蔵合金タンクにおいて上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて熱を発生させ，発生した熱を上記熱交換媒体によって上記燃料電池に伝達して該燃料電池の温度を上昇させる暖機作業を行い，
上記暖機作業によって水素を吸蔵している上記水素吸蔵合金から水素を放出させる再生作業を行うに当たっては，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給することによって上記燃料電池で発生する熱を，上記燃料電池へ水素が供給されている状態で，上記熱交換媒体を介して上記水素吸蔵合金に伝達して上記水素吸蔵合金の温度を上昇させることにより，上記水素吸蔵合金から水素を放出させて，上記燃料電池へ水素を供給す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。
請求項１において，上記燃料電池システムは，上記燃料電池の温度が所定の再生基準温度以上であって，かつ，上記水素吸蔵合金タンクにおける上記水素吸蔵合金が所定の水素吸蔵量以上の水素を吸蔵しているとき，上記再生作業を実施するよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項１又は２において，上記暖機作業時における上記水素吸蔵合金タンク内の水素の圧力であるタンク圧に対して，上記再生作業時における上記タンク圧を低くす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。
請求項３において，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給するための流路として，少なくとも，上記水素タンクと上記燃料電池とを直接的に連結した上記メイン流路と，該メイン流路上の分岐点から分岐して上記水素吸蔵合金タンクに連結されたバイパス流路とを有しており，
上記分岐点と上記水素タンクとの間には，水素圧を規制圧Ｐｒに規制するタンクレギュレータが設けられていると共に，上記タンクレギュレータによる規制圧Ｐｒは設定変更可能に構成されており，
上記暖機作業時における上記規制圧Ｐｒに対して，上記再生作業時における上記規制圧Ｐｒを低く設定することにより，上記再生作業時における上記タンク圧が，上記暖機作業時における上記タンク圧よりも低くなるよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項４において，上記分岐点と上記燃料電池との間には，上記燃料電池に水素を供給する圧力を供給圧Ｐｓに規制する供給レギュレータが設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項４又は５において，上記水素吸蔵合金タンクには上記タンク圧を計測する圧力センサが配設されていると共に，上記バイパス流路には，上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ又は遮断するタンク弁が配設されており，
上記暖機作業時には，上記タンク弁を開けて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ，
上記再生作業時には，上記タンク圧が上記規制圧Ｐｒ以上であるときに，上記タンク弁を開けて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを連通させ，上記タンク圧が上記規制圧Ｐｒよりも小さいときには，上記タンク弁を閉じて上記メイン流路と上記水素吸蔵合金タンクとを遮断するよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項３において，上記水素タンクから上記燃料電池へ水素を供給するための流路として，少なくとも，上記水素タンクと上記燃料電池とを直接的に連結した上記メイン流路と，該メイン流路上の第１分岐点から分岐して三方弁に連結された第１バイパス流路と，該メイン流路上の第２分岐点から分岐して上記三方弁に連結された第２バイパス流路と，上記水素吸蔵合金タンクと上記三方弁とを連結する第３バイパス流路とを有し，
上記第１分岐点及び上記第２分岐点と上記水素タンクとの間には，水素圧を規制圧Ｐｒに規制するタンクレギュレータが設けられていると共に，該タンクレギュレータによる規制圧Ｐｒは設定変更可能に構成されており，
上記第２バイパス流路には，上記水素吸蔵合金タンクから上記第２分岐点に向ってのみ水素を流す逆止弁が配設されており，
上記暖機作業時には，上記第１分岐点から上記水素吸蔵合金タンクに至る流路が連通するよう上記三方弁を切り換え，
上記再生作業時には，上記水素吸蔵合金タンクから上記第２分岐点に至る流路が，上記逆止弁を介して連通するよう上記三方弁を切り換えると共に，
上記暖機作業時における上記規制圧Ｐｒに対して，上記再生作業時における上記規制圧Ｐｒを低く設定することにより，上記再生作業時における上記タンク圧が，上記暖機作業時における上記タンク圧よりも低くなるよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項１〜７のいずれか１項において，上記水素吸蔵合金タンクには，該水素吸蔵合金タンクから放出される水素を加圧する加圧装置が接続されており，
上記再生作業時における上記水素吸蔵合金タンク内の上記タンク圧を，減圧するよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池システムを有し，該燃料電池システムから供給される電力により駆動モータを運転するように構成されていることを特徴とする燃料電池自動車。