JP2005093117A - Fuel cell system - Google Patents

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Yuichi Sakagami
祐一 坂上
Hisazumi Oshima
久純 大島
Toshiyuki Kawai
利幸 河合
Kunio Okamoto
邦夫 岡本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system used under a low temperature environment capable of avoiding the enlargement of the dimension and of enhancing starting ability without complicating a fuel cell body and the system. <P>SOLUTION: A heating medium circulation means 21 circulating a heating medium to a fuel cell 10 and a heat storage means 30 storing heat generated in the fuel cell 10 through the heating medium are installed in the fuel cell system having the fuel cell 10 obtaining electric power by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. The heating medium is circulated with the heating medium circulation means 21, and heat stored in the heat storage means 30 is supplied to one part region on the inside of the fuel cell 10 through the heating medium to raise temperature in the one part region. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素と酸素との化学反応により電気エネルギーを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電器等の移動体に適用して有効である。   The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and is effective when applied to a moving body such as a vehicle, a ship, and a portable generator.

従来より、水素と酸素（空気）との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。例えば車両用等の駆動源として考えられている固体高分子型燃料電池では、０℃以下の低温状態では、電極近傍に存在している水分が凍結して反応ガスの拡散を阻害したり、触媒を覆ってしまい燃料電池の再起動ができなくなる問題がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system including a fuel cell that generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen (air) is known. For example, in a polymer electrolyte fuel cell that is considered as a driving source for vehicles and the like, in a low temperature state of 0 ° C. or lower, moisture present in the vicinity of the electrode freezes to inhibit diffusion of the reaction gas, There is a problem that the fuel cell cannot be restarted.

燃料電池を車両用として用いる場合には、あらゆる環境下における始動性が重要となる。このため、燃料電池を加熱するため蓄熱手段および燃料式ヒータを設け、燃料電池全体を加熱して起動を行う燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、燃料電池に内部に局所加熱用冷却液通路を設け、この冷却液通路に電気ヒータを接続し、低温起動時に燃料電池の局所を加熱する構成の燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このシステムでは、燃料電池の局所から発電を開始することで短時間で燃料電池を起動するように構成されている。
特開２００１−１１８５９３号公報 特開２００２−３１３３９２号公報 When a fuel cell is used for a vehicle, startability in any environment is important. For this reason, a fuel cell system has been proposed in which heat storage means and a fuel heater are provided to heat the fuel cell, and the entire fuel cell is heated to start up (see, for example, Patent Document 1). Further, a fuel cell system having a configuration in which a local heating coolant passage is provided inside the fuel cell, an electric heater is connected to the coolant passage, and the fuel cell is heated locally at low temperature startup (for example, Patent Document 2). This system is configured to start the fuel cell in a short time by starting power generation from the local area of the fuel cell.
JP 2001-118593 A JP 2002-313392 A

しかしながら、上記特許文献１の構成では、燃料電池全体を加熱する必要があるため、蓄熱手段や燃焼式ヒータは大容量のものが必要であり、大型化によって車両等への搭載性が悪化するという問題がある。また、上記特許文献２の構成では、局所加熱用冷却液通路を設けるなど、燃料電池本体や配管構成が複雑になるという問題がある。   However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to heat the entire fuel cell, so that the heat storage means and the combustion heater need to have large capacities, and the mountability to a vehicle or the like deteriorates due to the increase in size. There's a problem. Further, the configuration of Patent Document 2 has a problem that the fuel cell main body and the piping configuration are complicated, such as providing a locally heated coolant passage.

本発明は、上記点に鑑み、低温環境下で使用される燃料電池システムにおいて、大型化を回避するとともに燃料電池本体やシステムを複雑にすることなく、低温起動性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and aims to improve low-temperature startability in a fuel cell system used in a low-temperature environment while avoiding an increase in size and without complicating the fuel cell body and system. .

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、燃料電池（１０）に熱媒体を循環させる熱媒体循環手段（２１）と、燃料電池（１０）で発生する熱を熱媒体を介して蓄えることが可能な蓄熱手段（３０）とを備え、熱媒体循環手段（２１）により熱媒体を循環させ、蓄熱手段（３０）に蓄えられた熱を熱媒体を介して燃料電池（１０）内部における一部領域に供給して一部領域を昇温させることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including a fuel cell (10) that obtains electric power by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, wherein the fuel cell (10) is heated. A heat medium circulating means (21) for circulating the medium; and a heat storage means (30) capable of storing heat generated in the fuel cell (10) via the heat medium, the heat medium circulating means (21) The heat medium is circulated, and heat stored in the heat storage means (30) is supplied to a partial area inside the fuel cell (10) through the heat medium to raise the temperature of the partial area.

このように、熱媒体を燃料電池（１０）全体に循環させるのではなく、燃料電池（１０）の一部分のみに熱媒体を供給することで、蓄熱手段（３０）に蓄えられた熱を燃料電池（１０）の局部昇温に有効に利用することができる。このような構成により、大容量の蓄熱手段（３０）を用いる必要がなく、蓄熱手段（３０）の大型化を回避できる。また、燃料電池（１０）に局所加熱用冷却水通路を設ける必要もなく、燃料電池（１０）やシステム全体を複雑化することを回避できる。   Thus, the heat medium is not circulated throughout the fuel cell (10), but the heat medium is supplied to only a part of the fuel cell (10), so that the heat stored in the heat storage means (30) is supplied to the fuel cell. It can be effectively used for the local temperature increase in (10). With such a configuration, it is not necessary to use a large-capacity heat storage means (30), and an increase in the size of the heat storage means (30) can be avoided. Further, it is not necessary to provide a local heating coolant passage in the fuel cell (10), and it is possible to avoid complication of the fuel cell (10) and the entire system.

また、請求項２に記載の発明のように、蓄熱手段（３０）の熱を燃料電池（１０）の一部領域に供給するために、熱媒体循環手段（２１）により熱媒体を所定時間だけ循環させた後、熱媒体の循環を停止することができる。   Further, as in the invention described in claim 2, in order to supply the heat of the heat storage means (30) to a partial region of the fuel cell (10), the heat medium circulation means (21) supplies the heat medium for a predetermined time. After the circulation, the circulation of the heat medium can be stopped.

また、請求項３に記載の発明のように、燃料電池（１０）内部の温度を検出する燃料電池内部温度検出手段（１３）を少なくとも１つ備え、燃料電池内部温度検出手段（１３）による検出温度に基づいて熱媒体循環手段（２１）による熱媒体の循環を停止させることもできる。   According to a third aspect of the present invention, at least one fuel cell internal temperature detection means (13) for detecting the temperature inside the fuel cell (10) is provided, and the detection by the fuel cell internal temperature detection means (13) is provided. The circulation of the heat medium by the heat medium circulation means (21) can also be stopped based on the temperature.

また、請求項４に記載の発明では、燃料電池（１０）を停止する際に燃料電池（１０）で発生した熱を蓄熱手段（３０）に蓄熱する場合、燃料電池（１０）が所定温度以下である場合には、燃料電池（１０）が所定温度以上になるまで燃料電池（１０）を運転させた後で停止することを特徴としている。   In the invention according to claim 4, when the heat generated in the fuel cell (10) is stored in the heat storage means (30) when the fuel cell (10) is stopped, the fuel cell (10) is below a predetermined temperature. In this case, the fuel cell (10) is operated and then stopped until the fuel cell (10) reaches a predetermined temperature or higher.

これにより、蓄熱手段（３０）に充分熱が蓄えられていない状態でも、燃料電池（１０）の停止後しばらくの間は燃料電池（１０）を起動することができる。   Thereby, even in a state where heat is not sufficiently stored in the heat storage means (30), the fuel cell (10) can be started for a while after the fuel cell (10) is stopped.

また、請求項５に記載の発明では、熱媒体は冷却水であり、蓄熱手段（３０）は、蓄熱手段内部の蓄熱部位を加熱する加熱手段（３４）と、蓄熱部位に熱媒体が流入および流出する熱媒体流入出部（３６）とを備え、加熱手段（３４）は蓄熱部位の上部に設けられ、熱媒体流入出部（３６）を蓄熱部位の下部に設けられていることを特徴としている。   In the invention according to claim 5, the heat medium is cooling water, and the heat storage means (30) includes a heating means (34) for heating the heat storage part inside the heat storage means, and the heat medium flows into the heat storage part. A heat medium inflow / outflow part (36) that flows out, the heating means (34) is provided in the upper part of the heat storage part, and the heat medium inflow / outlet part (36) is provided in the lower part of the heat storage part. Yes.

低温の冷却水ほど密度が大きく下部に溜まるため、蓄熱部位の下部には比較的低温の冷却水が溜まる。また、蓄熱手段（３０）からの熱損失のうち、ほとんどが熱媒体流入出部（３６）からとなるが、熱媒体流入出部（３６）を蓄熱部位の下部に設けることで、蓄熱部位の下部に存在する冷却水と外部との温度差を小さくでき、熱媒体流入出部（３６）における熱損失を減らすことができる。さらに加熱手段（３４）を蓄熱部位の上部に配置することで、蓄熱部位の冷却水に意図的に温度分布をつけることが可能となる。   Since the lower the temperature of the cooling water, the lower the density of the cooling water, and the lower temperature of the heat storage part. Further, most of the heat loss from the heat storage means (30) is from the heat medium inflow / outflow part (36), but by providing the heat medium inflow / outflow part (36) below the heat storage part, The temperature difference between the cooling water existing in the lower portion and the outside can be reduced, and heat loss in the heat medium inflow / outflow portion (36) can be reduced. Furthermore, by arranging the heating means (34) above the heat storage site, it becomes possible to intentionally give a temperature distribution to the cooling water in the heat storage site.

加熱手段は、請求項６に記載の発明のように電気ヒータ（３４）とすることができ、または請求項７に記載の発明のように燃料電池とすることができ、または請求項８に記載の発明のように水素を燃料とする触媒燃焼式ヒータとすることができ、または請求項９に記載の発明のように水素貯蔵合金とすることができる。   The heating means may be an electric heater (34) as in the invention described in claim 6, or may be a fuel cell as in the invention described in claim 7, or may be described in claim 8. The invention can be a catalytic combustion type heater using hydrogen as a fuel, or it can be a hydrogen storage alloy as in the ninth aspect of the invention.

また、請求項１０に記載の発明のように、蓄熱手段（３０）の蓄熱部位に蓄熱部位の温度を検出する蓄熱温度検出手段（３５）を備え、蓄熱温度検出手段（３５）による検出温度に基づいて加熱手段（３４）による蓄熱手段（３０）の加熱制御を行うことができる。   Further, as in the invention described in claim 10, the heat storage part of the heat storage means (30) is provided with a heat storage temperature detection means (35) for detecting the temperature of the heat storage part, and the temperature detected by the heat storage temperature detection means (35) is adjusted. Based on this, heating control of the heat storage means (30) by the heating means (34) can be performed.

また、請求項１１に記載の発明のように、外気温を検出する外気温検出手段（５２）と、位置情報あるいは日時情報を検出する手段（５１）とを備え、外気温、位置情報あるいは日時情報のいずれか、あるいはこれらの組合せに基づいて加熱手段（３４）による蓄熱手段（３０）の加熱制御を行うか否かを判定することができる。   Further, as in the invention described in claim 11, an outside air temperature detecting means (52) for detecting the outside air temperature and a means (51) for detecting the position information or the date / time information are provided, and the outside air temperature, the position information or the date / time is provided. It is possible to determine whether or not to perform heating control of the heat storage means (30) by the heating means (34) based on any of the information or a combination thereof.

また、請求項１２に記載の発明では、燃料電池（１０）内部に流入した熱媒体を、燃料電池（１０）を構成する各セル（１０ａ〜１０ｄ）の積層方向に通過させるとともに、熱媒体を各セル（１０ａ〜１０ｄ）に分配する熱媒体流入ポート（１４）を備え、熱媒体流入ポート（１４）のみを熱媒体が循環可能に構成されており、蓄熱手段（３０）に蓄えられた熱を熱媒体を介して燃料電池（１０）内部における一部領域に供給する際には、熱媒体流入ポート（１４）のみに熱媒体を循環させることを特徴としている。   In the invention according to claim 12, the heat medium flowing into the fuel cell (10) is passed in the stacking direction of the cells (10a to 10d) constituting the fuel cell (10), and the heat medium is passed through the heat medium. The heat medium inflow port (14) distributed to each cell (10a to 10d) is provided, and the heat medium can be circulated only through the heat medium inflow port (14), and the heat stored in the heat storage means (30). Is supplied to a partial region inside the fuel cell (10) through the heat medium, the heat medium is circulated only in the heat medium inflow port (14).

これにより、燃料電池（１０）を構成する各セル（１０ａ〜１０ｄ）が均等に加熱され、発電可能部位を均等にすることができる。   Thereby, each cell (10a-10d) which comprises a fuel cell (10) is heated equally, and an electric power generation possible part can be equalized.

また、請求項１３に記載の発明のように、熱媒体流入ポート（１４）の出口付近に熱媒体温度を検出する温度検出手段を備え、その検出温度に基づいて熱媒体流入ポート（１４）を通過する熱媒体を各セル（１０ａ〜１０ｄ）に分配するように構成することができる。   Further, as in the invention described in claim 13, temperature detection means for detecting the heat medium temperature is provided in the vicinity of the outlet of the heat medium inflow port (14), and the heat medium inflow port (14) is provided based on the detected temperature. The passing heat medium can be distributed to each cell (10a to 10d).

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本第１実施形態は、本発明の燃料電池システムを燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the fuel cell system of the present invention is applied to an electric vehicle (fuel cell vehicle) that runs using a fuel cell as a power source.

図１は、本第１実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す概念図である。図１に示すように、本第１実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、図示しない車両走行用の電動モータや２次電池などの電気機器に電力を供給するように構成されている。燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the first embodiment includes a fuel cell (FC stack) 10 that generates electric power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell 10 is configured to supply electric power to an electric device (not shown) such as an electric motor for running a vehicle or a secondary battery. In the fuel cell 10, the following electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs to generate electric energy.

アノード（水素極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
カソード（酸素極）：２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
全体の反応： Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ
本第１実施形態では燃料電池１０として固体高分子型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。通常、車両用等に用いられる燃料電池１０は、出力を稼ぐため数百枚のセルが積層されており、各セルは電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。燃料電池システムには、燃料電池１０の水素極（アノード）に水素ガスを供給するための水素供給装置（図示せず）と、燃料電池１０の酸素極（カソード極）に酸素（空気）を供給するための空気供給装置（図示せず）が設けられている。 Anode (hydrogen electrode): H 2 → 2H + + 2e −
Cathode (oxygen electrode): 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
Overall reaction: H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O
In the first embodiment, a polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 10, and a plurality of cells serving as basic units are stacked. Usually, the fuel cell 10 used for vehicles or the like has a structure in which several hundred cells are stacked in order to increase output, and each cell has a configuration in which an electrolyte membrane is sandwiched between a pair of electrodes. In the fuel cell system, a hydrogen supply device (not shown) for supplying hydrogen gas to the hydrogen electrode (anode) of the fuel cell 10 and oxygen (air) to the oxygen electrode (cathode electrode) of the fuel cell 10 are supplied. An air supply device (not shown) is provided.

燃料電池１０は発電に伴い発熱を生じる。このため、燃料電池システムには、作動温度が効率の良い温度（８０℃前後）となるように、熱媒体としての冷却水を用いて燃料電池１０を冷却するための後述の冷却システム２０〜２７が設けられている。   The fuel cell 10 generates heat with power generation. For this reason, in the fuel cell system, cooling systems 20 to 27 described later for cooling the fuel cell 10 using cooling water as a heat medium so that the operating temperature becomes an efficient temperature (around 80 ° C.). Is provided.

図１において、燃料電池１０は燃料電池１０内部のセパレータに形成されている冷却用の冷却水が流れる流路を模式的に表している。冷却水は冷却水流入口１１から流入し、燃料電池１０内部の冷却水流路を通過して冷却水流出口１２から流出する。燃料電池１０にはこのような冷却水流路が各セル毎に形成され積層されている。燃料電池１０の所定のセル内部には、燃料電池１０内部の温度を検出する温度センサ（燃料電池内部温度検出手段）１３が設置されている。温度センサ１３はセパレータに埋め込むこともできるが、セパレータは電圧がかかる部位であるため、温度検出部（素子）はセパレータと絶縁された状態で取り付けられなければならない。また、温度センサ１３は１個でもよく、あるいは複数個設置することもできる。   In FIG. 1, the fuel cell 10 schematically shows a flow path through which cooling water for cooling formed in a separator inside the fuel cell 10 flows. The cooling water flows in from the cooling water inlet 11, passes through the cooling water flow path inside the fuel cell 10, and flows out from the cooling water outlet 12. In the fuel cell 10, such a cooling water flow path is formed and stacked for each cell. Inside a predetermined cell of the fuel cell 10, a temperature sensor (fuel cell internal temperature detection means) 13 for detecting the temperature inside the fuel cell 10 is installed. Although the temperature sensor 13 can be embedded in the separator, since the separator is a portion to which voltage is applied, the temperature detection unit (element) must be attached in a state insulated from the separator. The temperature sensor 13 may be one or a plurality of temperature sensors 13 may be installed.

冷却システム２０〜２７は、燃料電池１０に冷却水を循環させる冷却水経路２０、冷却水を圧送する冷却水循環ポンプ（熱媒体循環手段）２１、冷却水の放熱を行うラジエータ２３等から構成されている。冷却水としては、低温時でも凍結しないようにエチレングリコールと純水の混合溶液を用いる。   The cooling systems 20 to 27 include a cooling water path 20 that circulates the cooling water to the fuel cell 10, a cooling water circulation pump (heat medium circulation means) 21 that pumps the cooling water, a radiator 23 that radiates the cooling water, and the like. Yes. As the cooling water, a mixed solution of ethylene glycol and pure water is used so as not to freeze even at low temperatures.

冷却水循環ポンプ２１はポンプ用モータ２２と機械的に接続されており、ポンプ用モータ２２を回転させることにより冷却水循環ポンプ２１を回転させて燃料電池１０に冷却水を循環させることができる。燃料電池１０で発生した熱は、冷却水を介してラジエータ２３で系外に排出される。   The cooling water circulation pump 21 is mechanically connected to the pump motor 22. By rotating the pump motor 22, the cooling water circulation pump 21 can be rotated to circulate the cooling water in the fuel cell 10. The heat generated in the fuel cell 10 is discharged out of the system by the radiator 23 through the cooling water.

冷却ファン２４は冷却ファンモータ２５と機械的に接続されており、冷却ファンモータ２５を回転させることにより冷却ファン２４を回転させてラジエータ２３に送風し、ラジエータ２３より熱を外気に放出させることができる。なお、ラジエータ２３は車両走行時に走行風（ラム圧）を利用できる位置に搭載するのがのぞましい。   The cooling fan 24 is mechanically connected to the cooling fan motor 25. By rotating the cooling fan motor 25, the cooling fan 24 is rotated and blown to the radiator 23, and heat is released from the radiator 23 to the outside air. it can. The radiator 23 is preferably mounted at a position where traveling wind (ram pressure) can be used when the vehicle is traveling.

サーモスタット２６は、公知の技術であり冷却水温度が所定の値より大きい場合は、ラジエータ２３側に冷却水が流れるようにし、逆に冷却水温度が所定の値より小さい場合はバイパス流路２７に冷却水が流れるよう制御することで温度制御を行っている。   The thermostat 26 is a well-known technique. When the cooling water temperature is higher than a predetermined value, the cooling water flows to the radiator 23 side. Conversely, when the cooling water temperature is lower than the predetermined value, the thermostat 26 enters the bypass flow path 27. Temperature control is performed by controlling the cooling water to flow.

このような冷却系によって、冷却水循環ポンプ２１による流量制御、冷却ファン２４による風量制御、サーモスタット２６によるバイパス制御で燃料電池１０の温度制御を行うことができる。   With such a cooling system, the temperature control of the fuel cell 10 can be performed by the flow rate control by the cooling water circulation pump 21, the air volume control by the cooling fan 24, and the bypass control by the thermostat 26.

また、本第１実施形態の構成では、冷却水が直接燃料電池１０内部と接するため、冷却水の導電率が大きいと、漏電による感電や燃料電池システム効率の低下をまねく。このため、本第１実施形態では、冷却水経路中にイオン交換樹脂２２を配置している。イオン交換樹脂２２は、各部品より冷却水に溶出したイオンを吸着し、冷却水の導電率上昇を抑えることができる。さらに、冷却水経路２０における燃料電池１０の出口近傍には、冷却水温度を検出する温度センサ２９が設けられている。   Further, in the configuration of the first embodiment, since the coolant directly contacts the inside of the fuel cell 10, if the conductivity of the coolant is large, an electric shock due to electric leakage or a decrease in the fuel cell system efficiency is caused. For this reason, in the first embodiment, the ion exchange resin 22 is disposed in the cooling water path. The ion exchange resin 22 can adsorb ions eluted from each component into the cooling water, and can suppress an increase in the conductivity of the cooling water. Further, a temperature sensor 29 for detecting the coolant temperature is provided in the vicinity of the outlet of the fuel cell 10 in the coolant path 20.

冷却水経路２０における燃料電池１０の上流側には、蓄熱装置（蓄熱手段）３０が設けられている。蓄熱装置３０は、外側ケーシング３１、内側ケーシング３２、真空断熱層３３、電気ヒータ（加熱手段）３４、温度センサ（蓄熱温度検出手段）３５、配管取り出し部３６、蓄熱装置入口配管３８、蓄熱装置出口配管３９等から構成されており、一体化することで小型化することが可能となっている。蓄熱装置３０は、燃料電池１０の運転により発生した熱を熱媒体を介して蓄えるものである。本第１実施形態の蓄熱装置３０は、燃料電池１０にて加熱された冷却水を温水の状態で貯蔵するように構成されている。   A heat storage device (heat storage means) 30 is provided on the upstream side of the fuel cell 10 in the cooling water path 20. The heat storage device 30 includes an outer casing 31, an inner casing 32, a vacuum heat insulating layer 33, an electric heater (heating means) 34, a temperature sensor (heat storage temperature detection means) 35, a pipe take-out portion 36, a heat storage device inlet pipe 38, and a heat storage device outlet. It is composed of the piping 39 and the like, and can be miniaturized by being integrated. The heat storage device 30 stores heat generated by the operation of the fuel cell 10 via a heat medium. The heat storage device 30 of the first embodiment is configured to store the cooling water heated by the fuel cell 10 in a hot water state.

外側ケーシング３１、内側ケーシング３２の間には、略真空の真空断熱層３３が設けられており外部との断熱性を高めている。内側ケーシング３２の内部が蓄熱部位を構成している。内側ケーシング３２内部には電気ヒータ３４が配置されている。電気ヒータ３４は、図示されていない二次電池に接続されており、二次電池を電源として発熱する。あるいは、燃料電池１０の運転中であれば発電電力を電源とすることもできる。電気ヒータ３４は、内側ケーシング３２の内部の上側に取り付けられている。そうすることで、電気ヒータ３４により加熱された暖かい冷却水は、内側ケーシング３２の内部の上部に溜まることとなる。また、内側ケーシング３２の内部には、温水の温度を検出する温度センサ３５が設けられている。   A substantially vacuum vacuum heat insulating layer 33 is provided between the outer casing 31 and the inner casing 32 to enhance heat insulation from the outside. The inside of the inner casing 32 constitutes a heat storage site. An electric heater 34 is disposed inside the inner casing 32. The electric heater 34 is connected to a secondary battery (not shown) and generates heat using the secondary battery as a power source. Alternatively, the generated power can be used as a power source while the fuel cell 10 is in operation. The electric heater 34 is attached to the upper side inside the inner casing 32. By doing so, the warm cooling water heated by the electric heater 34 accumulates in the upper part inside the inner casing 32. In addition, a temperature sensor 35 that detects the temperature of the hot water is provided inside the inner casing 32.

配管取り出し部３６は蓄熱装置３０の下部に設けられている。配管取り出し部３６は、熱媒体としての冷却水が蓄熱装置３０の内部に出入りする熱媒体流入出部を構成している。蓄熱装置３０からの熱損失の内、ほとんどが外部と接続している配管取り出し部３６からである。低温の冷却水ほど密度が大きく下部に溜まるため、内側ケーシング３２の下部には比較的低温の冷却水が溜まる。これにより、内側ケーシング３２の下部に存在する冷却水と外部との温度差を小さくでき、配管取り出し部３６における熱損失を減らすことができる。さらに上述のように電気ヒータ３４を蓄熱装置３０の上部に配置することで、蓄熱装置３０内部の冷却水に意図的に温度分布をつけることが可能となる。   The pipe take-out part 36 is provided in the lower part of the heat storage device 30. The pipe take-out part 36 constitutes a heat medium inflow / outflow part through which cooling water as a heat medium enters and exits the heat storage device 30. Most of the heat loss from the heat storage device 30 is from the pipe take-out portion 36 connected to the outside. Since the cooler cooling water has a higher density and accumulates in the lower part, relatively lower-temperature cooling water accumulates in the lower part of the inner casing 32. Thereby, the temperature difference between the cooling water present at the lower portion of the inner casing 32 and the outside can be reduced, and the heat loss in the pipe take-out portion 36 can be reduced. Furthermore, by disposing the electric heater 34 on the upper part of the heat storage device 30 as described above, it becomes possible to intentionally give a temperature distribution to the cooling water inside the heat storage device 30.

蓄熱装置３０は、蓄熱装置入口配管３８および蓄熱装置出口配管３９を介して冷却水経路２０と接続している。冷却水経路２０の冷却水（温水）が蓄熱装置入口配管３８から蓄熱装置３０内部に流入し、蓄熱装置３０内部の冷却水が蓄熱装置出口配管３９から冷却水経路２０に流出する。蓄熱装置入口配管３８は蓄熱装置３０の下部に配管口が設けられており、蓄熱装置出口配管３９は蓄熱装置３０の上部に配管口が設けられている。これにより、蓄熱装置出口配管３９を介して蓄熱装置３０内部の温水を流出させる際に、蓄熱装置入口配管３８から流入する低温の冷却水と混合しないようにすることができる。   The heat storage device 30 is connected to the cooling water path 20 via a heat storage device inlet pipe 38 and a heat storage device outlet pipe 39. Cooling water (warm water) in the cooling water passage 20 flows into the heat storage device 30 from the heat storage device inlet pipe 38, and cooling water inside the heat storage device 30 flows out from the heat storage device outlet piping 39 into the cooling water passage 20. The heat storage device inlet piping 38 is provided with a piping port at the lower portion of the heat storage device 30, and the heat storage device outlet piping 39 is provided with a piping port at the upper portion of the heat storage device 30. Thereby, when the warm water in the heat storage device 30 is caused to flow out through the heat storage device outlet pipe 39, it can be prevented from being mixed with the low-temperature cooling water flowing in from the heat storage device inlet pipe 38.

蓄熱装置入口配管３８と冷却水経路２０との接続部には、流路切替弁３７が設けられている。流路切替弁３７は、冷却水経路２０を循環してきた冷却水を蓄熱装置入口配管３８あるいは燃料電池１０側のどちらかに流すかを切り替えることができる。流路切替弁３７は、全方向にシャットする機能も備えている。蓄熱装置出口配管３９には、流路を開閉する開閉弁４０が設けられている。開閉弁４０は真空断熱層３３の外部で、蓄熱装置出口配管３９の途中に設置されている。   A flow path switching valve 37 is provided at a connection portion between the heat storage device inlet pipe 38 and the cooling water path 20. The flow path switching valve 37 can switch whether the cooling water that has circulated through the cooling water path 20 flows to either the heat storage device inlet pipe 38 or the fuel cell 10 side. The flow path switching valve 37 also has a function of shutting in all directions. The heat storage device outlet pipe 39 is provided with an opening / closing valve 40 for opening and closing the flow path. The on-off valve 40 is installed outside the vacuum heat insulating layer 33 and in the middle of the heat storage device outlet pipe 39.

蓄熱装置３０に蓄熱するときは流路切替弁３７を蓄熱装置入口配管３８側に切り替えて、開閉弁４０を開き、冷却水循環ポンプ２１を駆動することで蓄熱装置３０内部に冷却水を循環させる。また、蓄熱する必要のないときは流路切替弁３７を燃料電池１０側に切り替えて、開閉弁４０を閉じ、冷却水が蓄熱装置３０を通過しないように制御する。さらに、蓄熱装置３０にて蓄熱した温水を保温するときは、流路切替弁３７で全方向シャットし、開閉弁４０を閉じ、蓄熱装置３０に冷却水の出入りがないようにすることで保温性を向上させる。   When storing heat in the heat storage device 30, the flow path switching valve 37 is switched to the heat storage device inlet pipe 38 side, the opening / closing valve 40 is opened, and the cooling water circulation pump 21 is driven to circulate cooling water inside the heat storage device 30. Further, when it is not necessary to store heat, the flow path switching valve 37 is switched to the fuel cell 10 side, the on-off valve 40 is closed, and control is performed so that the cooling water does not pass through the heat storage device 30. Furthermore, when the hot water stored in the heat storage device 30 is kept warm, the flow switching valve 37 shuts in all directions, the on-off valve 40 is closed, and the heat storage device 30 is kept from entering and leaving the cooling water. To improve.

図１に示すように、燃料電池システムの各部品は電子制御装置（ＥＣＵ）５０と電気的に接続されている。ＥＣＵ５０には、温度センサ１３、２９、３５等からのセンサ信号が入力するとともに、ＥＣＵ５０はポンプ用モータ２２、冷却ファンモータ２５、電気ヒータ３４、流路切替弁３７、開閉弁４０等に制御信号を出力する。さらに、本第１実施形態の燃料電池システムでは、ナビゲーション装置５１から位置情報あるいは日時情報等がＥＣＵ５０に入力し、外気温度を検出する温度センサ５２のセンサ信号がＥＣＵ５０に入力する。   As shown in FIG. 1, each component of the fuel cell system is electrically connected to an electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 receives sensor signals from the temperature sensors 13, 29, 35, etc., and the ECU 50 controls the pump motor 22, the cooling fan motor 25, the electric heater 34, the flow path switching valve 37, the opening / closing valve 40, etc. Is output. Further, in the fuel cell system of the first embodiment, position information or date / time information is input from the navigation device 51 to the ECU 50, and a sensor signal of the temperature sensor 52 that detects the outside air temperature is input to the ECU 50.

次に、本第１実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池停止時の蓄熱制御について図２のフローチャートに基づいて説明する。   Next, heat storage control when the fuel cell is stopped in the fuel cell system of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

本第１実施形態の蓄熱制御は、キースイッチＯＦＦにより開始する。まず、温度センサ１３で燃料電池内部温度Ｔｆｃを読み込み（Ｓ１００）、燃料電池内部温度Ｔｆｃが所定温度（本例では１０℃）以下であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。この所定温度（１０℃）は燃料電池１０本体の放熱や蓄熱装置３０のヒータ能力などから決定されるもので、任意に設定できる値である。   The heat storage control of the first embodiment is started by turning off the key switch. First, the fuel cell internal temperature Tfc is read by the temperature sensor 13 (S100), and it is determined whether or not the fuel cell internal temperature Tfc is equal to or lower than a predetermined temperature (10 ° C. in this example) (S101). This predetermined temperature (10 ° C.) is determined based on the heat dissipation of the fuel cell 10 main body, the heater capacity of the heat storage device 30, and the like, and can be arbitrarily set.

この結果、燃料電池内部温度Ｔｆｃが所定温度（１０℃）より高い場合には、後述のステップＳ１０６に移行する。一方、燃料電池内部温度Ｔｆｃが所定温度（１０℃）以下である場合には、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を行った後でステップＳ１０６に移行する。   As a result, when the fuel cell internal temperature Tfc is higher than the predetermined temperature (10 ° C.), the process proceeds to step S106 described later. On the other hand, when the fuel cell internal temperature Tfc is equal to or lower than the predetermined temperature (10 ° C.), the process proceeds to step S106 after performing the processes of steps S102 to S105.

燃料電池１０の自動運転を開始する（Ｓ１０２）。その際、燃料電池１０は発電しながら燃料電池１０自体を暖機する。このとき燃料電池１０の発電電力を用いて電気ヒータ３４等で燃料電池１０の暖機をアシストすることもできる。温度センサ１３で燃料電池内部温度Ｔｆｃを読み込み（Ｓ１０３）、燃料電池内部温度Ｔｆｃが所定温度（１０℃）以下の場合には燃料電池１０の自動運転を継続する（Ｓ１０４）。一方、燃料電池内部温度Ｔｆｃが所定温度（１０℃）より高くなった場合には燃料電池１０の自動運転を停止する（Ｓ１０５）。   Automatic operation of the fuel cell 10 is started (S102). At that time, the fuel cell 10 warms up the fuel cell 10 itself while generating power. At this time, the electric power generated by the fuel cell 10 can be used to assist the warm-up of the fuel cell 10 with the electric heater 34 or the like. The internal temperature Tfc of the fuel cell is read by the temperature sensor 13 (S103). When the internal temperature Tfc of the fuel cell is equal to or lower than a predetermined temperature (10 ° C.), the automatic operation of the fuel cell 10 is continued (S104). On the other hand, when the fuel cell internal temperature Tfc becomes higher than the predetermined temperature (10 ° C.), the automatic operation of the fuel cell 10 is stopped (S105).

このように本第１実施形態では、車両停止時（キースイッチＯＦＦ時）の燃料電池１０温度Ｔｆｃを検出し、所定温度（１０℃）以下のときは所定温度（１０℃）になるまで燃料電池１０自体を暖機する制御を行うようにしている。燃料電池１０が低温で停止した場合（少しだけ走行して停止したような場合）には、冷却水も低温となっている。この場合には、蓄熱装置３０に設置されている小形のヒータ３４で冷却水を加熱して温水とするのに時間がかかる。その間に、低温環境下に置かれた燃料電池１０が凍結してしまえば、蓄熱装置３０に温水ができるまでユーザは待たなくてはならない。このような場合にも温水をすぐにできるようにするには電気ヒータ３４を大きくすればよいが、搭載スペース、コストから困難なことがある。そこで、燃料電池１０温度をある温度まで昇温したあとに燃料電池１０を停止することで、蓄熱装置３０に温水ができていない状態でもしばらくの間は燃料電池１０が起動できるようにできる。また、このような制御を行うことで蓄熱装置３０に設置するヒータ３４は蓄熱装置３０からの放熱量程度の小形のヒータ（熱源）とすることができる。   As described above, in the first embodiment, the fuel cell 10 temperature Tfc when the vehicle is stopped (when the key switch is OFF) is detected. 10 is controlled to warm up itself. When the fuel cell 10 stops at a low temperature (when the fuel cell 10 travels a little and stops), the cooling water is also at a low temperature. In this case, it takes time to heat the cooling water with the small heater 34 installed in the heat storage device 30 to make it hot water. In the meantime, if the fuel cell 10 placed in a low temperature environment freezes, the user must wait until hot water is generated in the heat storage device 30. Even in such a case, the electric heater 34 may be enlarged in order to make hot water immediately available, but it may be difficult due to mounting space and cost. Thus, by stopping the fuel cell 10 after raising the temperature of the fuel cell 10 to a certain temperature, the fuel cell 10 can be started for a while even when the hot water is not in the heat storage device 30. Further, by performing such control, the heater 34 installed in the heat storage device 30 can be a small heater (heat source) having a heat release amount from the heat storage device 30.

次に、開閉弁４０を開き、流路切替弁３７を燃料電池１０側から蓄熱装置３０の蓄熱装置入口配管３８側に切り替える（Ｓ１０６）。冷却水循環ポンプ２１を一定時間ＴＰだけ作動させ、冷却水経路２０中の温水を内側ケーシング３２の内部に蓄える（Ｓ１０７）。開閉弁４０を閉じ、流路切替弁３７を全方向にシャットするように切り替える（Ｓ１０８）。温度センサ５２から外気温度、ナビゲーション装置５１から日時情報および位置情報をＥＣＵ５０に読み込む（Ｓ１０９）。   Next, the on-off valve 40 is opened, and the flow path switching valve 37 is switched from the fuel cell 10 side to the heat storage device inlet pipe 38 side of the heat storage device 30 (S106). The cooling water circulation pump 21 is operated for a certain time TP, and the hot water in the cooling water path 20 is stored in the inner casing 32 (S107). The on-off valve 40 is closed and the flow path switching valve 37 is switched to shut in all directions (S108). The outside temperature is read from the temperature sensor 52 and the date / time information and position information are read from the navigation device 51 into the ECU 50 (S109).

ステップＳ１０９で得られた情報に基づいて、蓄熱装置３０の保温制御が必要かどうか判定する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０では、外気温度、日時情報、位置情報を組み合わせて、あるいはこれらのうちいずれかの情報に基づいて蓄熱装置３０の保温制御が必要かどうかを判定する。具体的には、車両停止場所が寒冷地域であるか、時期が冬季であるか、車両停止時刻がその後の気温低下が予想される時刻であるか等に基づいて、燃料電池１０内部での水分凍結が予想される場合には、蓄熱装置３０の保温制御が必要であると判定する。蓄熱装置３０の保温制御が必要な場合、すなわち燃料電池１０が凍結する可能性がある場合には、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４の保温制御を行う。一方、保温制御の必要がない場合、すなわち燃料電池１０が凍結する可能性がない場合には蓄熱制御を終了する。これにより、燃料電池１０が凍結する可能性がない場合には蓄熱装置３０の保温制御を行わないので、無駄なエネルギー消費を押さえることができる。   Based on the information obtained in step S109, it is determined whether or not the heat retention control of the heat storage device 30 is necessary (S110). In step S110, it is determined whether or not the heat retention control of the heat storage device 30 is necessary based on a combination of outside temperature, date / time information, and position information, or based on any one of these information. Specifically, moisture in the fuel cell 10 is determined based on whether the vehicle stop location is a cold region, the time is winter, or the vehicle stop time is a time at which a subsequent temperature decrease is expected. If freezing is expected, it is determined that the heat storage control of the heat storage device 30 is necessary. When the heat retention control of the heat storage device 30 is necessary, that is, when the fuel cell 10 may be frozen, the heat retention control in steps S111 to S114 is performed. On the other hand, when there is no need for the heat retention control, that is, when there is no possibility that the fuel cell 10 is frozen, the heat storage control is terminated. Thereby, when there is no possibility that the fuel cell 10 is frozen, the heat storage control of the heat storage device 30 is not performed, so that useless energy consumption can be suppressed.

まず、温度センサ３５から蓄熱装置内部温度Ｔｓを読み込み（Ｓ１１１）、蓄熱装置内部温度Ｔｓが保温設定温度（本例では６０℃）より低いか否かを判定する（Ｓ１１２）。保温設定温度は、低温起動の為の必要熱量などから設定されるのもであり、任意に設定できる値である。この結果、蓄熱装置内部温度Ｔｓが保温設定温度（本例では６０℃）より高い場合は、ステップＳ１１１に戻る。一方、蓄熱装置内部温度Ｔｓが保温設定温度（本例では６０℃）以下の場合には、電気ヒータ３４をＯＮして蓄熱装置３０内の冷却水を加熱する（Ｓ１１３）。次に、車両のキースイッチがＯＮになったかどうかを判定し（Ｓ１１４）、キースイッチがＯＮになっていない場合にはステップＳ１１１に戻り、キースイッチがＯＮになっている場合には蓄熱制御を終了する。   First, the heat storage device internal temperature Ts is read from the temperature sensor 35 (S111), and it is determined whether or not the heat storage device internal temperature Ts is lower than the heat retention set temperature (60 ° C. in this example) (S112). The heat retention set temperature is set based on the amount of heat required for low temperature startup, and can be set arbitrarily. As a result, when the heat storage device internal temperature Ts is higher than the heat retention set temperature (60 ° C. in this example), the process returns to step S111. On the other hand, when the heat storage device internal temperature Ts is equal to or lower than the heat retention set temperature (60 ° C. in this example), the electric heater 34 is turned on to heat the cooling water in the heat storage device 30 (S113). Next, it is determined whether or not the key switch of the vehicle is turned on (S114). If the key switch is not turned on, the process returns to step S111. If the key switch is turned on, the heat storage control is performed. finish.

次に、本第１実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池の暖機制御について図３のフローチャートに基づいて説明する。   Next, fuel cell warm-up control in the fuel cell system of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

本第１実施形態の暖機制御は、キースイッチＯＮにより開始する。まず、温度センサ温度センサ１３から燃料電池１０温度Ｔｆｃ、温度センサ５２から外気温度、温度センサ２９から冷却水温度、温度センサ３５から蓄熱装置３０内部温度を読み込む（Ｓ２００）。次に、ステップＳ２００で得られた情報から、燃料電池１０の加熱制御が必要かどうか判定する（Ｓ２０１）。具体的には、低温時であって、燃料電池１０が起動困難と推定される場合に加熱制御が必要であると判定する。   The warm-up control of the first embodiment is started by turning on the key switch. First, the fuel cell 10 temperature Tfc is read from the temperature sensor 13, the outside air temperature is read from the temperature sensor 52, the cooling water temperature is read from the temperature sensor 29, and the internal temperature of the heat storage device 30 is read from the temperature sensor 35 (S200). Next, it is determined from the information obtained in step S200 whether heating control of the fuel cell 10 is necessary (S201). Specifically, it is determined that heating control is necessary when the fuel cell 10 is estimated to be difficult to start at a low temperature.

この結果、燃料電池１０の加熱制御が必要でない判定された場合には暖機制御を終了し、燃料電池１０の加熱制御が必要である判定された場合にはステップＳ２０２以下の加熱制御を行う。また、低温起動時でない場合であっても、蓄熱装置３０を用いて燃料電池１０の暖機が可能な場合は、Ｓ２０２以下の加熱制御を行うことができる。   As a result, when it is determined that the heating control of the fuel cell 10 is not necessary, the warm-up control is terminated, and when it is determined that the heating control of the fuel cell 10 is necessary, the heating control in step S202 and subsequent steps is performed. In addition, even when it is not at the time of low-temperature startup, when the fuel cell 10 can be warmed up using the heat storage device 30, the heating control at S202 and below can be performed.

まず、開閉弁４０を開き、流路切替弁３７を蓄熱装置入口配管３８側に切り替える（Ｓ２０２）。冷却水循環ポンプ２１を所定時間だけ駆動し、燃料電池１０の一部領域に内側ケーシング３２の内部の温水を供給する（Ｓ２０３）。これにより、燃料電池１０の一部（主に冷却水流入口１１近傍）が加熱され昇温する。なお、ステップＳ２０３では冷却水循環ポンプ２１を所定時間駆動しているが、温度センサ１３によって測定される燃料電池１０内部温度Ｔｆｃに基づいて冷却水循環ポンプ２１の制御を行ってもよい。   First, the on-off valve 40 is opened, and the flow path switching valve 37 is switched to the heat storage device inlet pipe 38 side (S202). The cooling water circulation pump 21 is driven for a predetermined time, and hot water inside the inner casing 32 is supplied to a partial region of the fuel cell 10 (S203). As a result, a part of the fuel cell 10 (mainly in the vicinity of the coolant inlet 11) is heated to raise the temperature. In step S203, the cooling water circulation pump 21 is driven for a predetermined time. However, the cooling water circulation pump 21 may be controlled based on the internal temperature Tfc of the fuel cell 10 measured by the temperature sensor 13.

次に、開閉弁４０を閉じ、流路切替弁３７を全方向にシャットするように切り替える（Ｓ２０４）。電気ヒータ３４をＯＮにして、内側ケーシング３２の内部の冷却水を加熱する（Ｓ２０５）。このステップＳ２０５では、燃料電池１０の起動に失敗した場合に備えて、蓄熱装置３０内の冷却水加熱を開始する。   Next, the on-off valve 40 is closed, and the flow path switching valve 37 is switched to shut in all directions (S204). The electric heater 34 is turned on to heat the cooling water inside the inner casing 32 (S205). In this step S205, the cooling water heating in the heat storage device 30 is started in preparation for the case where the fuel cell 10 fails to start.

温度センサ１３から燃料電池内部温度Ｔｆｃを読み込み（Ｓ２０６）、燃料電池内部温度Ｔｆｃが設定温度Ｔｒより高いか否かを判定する（Ｓ２０７）。この結果、燃料電池内部温度Ｔｆｃが設定温度Ｔｒより高い場合は、燃料電池１０が発電可能と判断し、燃料電池１０に燃料ガス（水素）および酸化ガス（空気）を供給し、発電を開始する（Ｓ２０８）。このとき、燃料電池１０のうち上記ステップＳ２０３で加熱された部位において発電が開始する。   The fuel cell internal temperature Tfc is read from the temperature sensor 13 (S206), and it is determined whether or not the fuel cell internal temperature Tfc is higher than the set temperature Tr (S207). As a result, when the internal temperature Tfc of the fuel cell is higher than the set temperature Tr, it is determined that the fuel cell 10 can generate power, and fuel gas (hydrogen) and oxidizing gas (air) are supplied to the fuel cell 10 to start power generation. (S208). At this time, power generation starts in the portion of the fuel cell 10 heated in step S203.

次に、燃料電池１０での発電が成功したかどうかを判定する（Ｓ２０９）。この結果、燃料電池１０での発電が成功した場合は、蓄熱装置３０のヒータ３４をＯＦＦにし（Ｓ２１０）、暖機制御を終了する。その後、燃料電池１０の発電部位では発電に伴って発熱し、発電部位から他の部位に熱が伝わり燃料電池１０全体を加熱することができる。   Next, it is determined whether the power generation in the fuel cell 10 is successful (S209). As a result, when the power generation in the fuel cell 10 is successful, the heater 34 of the heat storage device 30 is turned off (S210), and the warm-up control is terminated. Thereafter, the power generation part of the fuel cell 10 generates heat as the power is generated, and heat is transmitted from the power generation part to another part to heat the entire fuel cell 10.

一方、ステップＳ２０７で、燃料電池内部温度Ｔｆｃが設定温度Ｔｒより低いと判定された場合は、キースイッチＯＮより一定時間Ｔａ経過しているか判定し（Ｓ２１１）、一定時間Ｔａが経過していない場合はステップＳ２０６に戻る。一定時間Ｔａが経過している場合は、燃料電池１０の起動失敗と判断する（Ｓ２１２）。また、ステップＳ２０９で燃料電池１０での発電が成功しなかったと判定された場合にも、燃料電池１０の起動失敗と判断する（Ｓ２１２）。   On the other hand, if it is determined in step S207 that the internal temperature Tfc of the fuel cell is lower than the set temperature Tr, it is determined whether a certain time Ta has elapsed from the key switch ON (S211), and the certain time Ta has not elapsed. Returns to step S206. If the predetermined time Ta has elapsed, it is determined that the fuel cell 10 has failed to start (S212). Also, if it is determined in step S209 that power generation by the fuel cell 10 has not been successful, it is determined that the fuel cell 10 has failed to start (S212).

次に、温度センサ３５から蓄熱装置３０内部温度Ｔｓを読み込み（Ｓ２１３）、蓄熱装置３０内部温度Ｔｓが所定温度（本例では６０℃）以上かどうか判定する（Ｓ２１４）。蓄熱装置３０内部温度Ｔｓが所定温度（６０℃）以上の場合はステップＳ２０２に戻り、燃料電池１０の再加熱を行う。蓄熱装置３０内部温度Ｔｓが所定温度（６０℃）未満の場合はステップＳ２１３に戻る。この所定温度（６０℃）も諸条件により決定されるものであり、任意に設定できる値である。   Next, the internal temperature Ts of the heat storage device 30 is read from the temperature sensor 35 (S213), and it is determined whether the internal temperature Ts of the heat storage device 30 is equal to or higher than a predetermined temperature (60 ° C. in this example) (S214). When the internal temperature Ts of the heat storage device 30 is equal to or higher than the predetermined temperature (60 ° C.), the process returns to step S202, and the fuel cell 10 is reheated. When the internal temperature Ts of the heat storage device 30 is lower than the predetermined temperature (60 ° C.), the process returns to step S213. This predetermined temperature (60 ° C.) is also determined by various conditions, and can be arbitrarily set.

以上のように、本第１実施形態の燃料電池システムでは、蓄熱装置３０に蓄えられた温水を燃料電池１０の一部領域に導入して加熱し、加熱された部位から発電を開始して燃料電池１０を起動させ、その後は燃料電池１０の自己発熱を利用して発電可能部位を拡大し、燃料電池１０全体を運転に最適な温度（８０℃程度）に昇温させている。   As described above, in the fuel cell system according to the first embodiment, the hot water stored in the heat storage device 30 is introduced into a partial region of the fuel cell 10 and heated, and power generation is started from the heated portion. The battery 10 is started, and thereafter, the power generation possible part is expanded by utilizing the self-heating of the fuel cell 10, and the temperature of the entire fuel cell 10 is raised to an optimum temperature (about 80 ° C.) for operation.

その際、蓄熱装置３０からの温水を燃料電池１０全体に循環させるのではなく、燃料電池１０の一部分に温水を供給して温水供給を停止することで、蓄熱装置３０の温水を燃料電池１０の局部昇温に有効に利用することができる。このような構成により、大容量の蓄熱装置３０を用いる必要がなく、蓄熱装置３０の大型化を回避でき、車両への搭載性を確保できる。また、燃料電池１０に局所加熱用冷却水通路を設ける必要もなく、燃料電池１０やシステム全体を複雑化することを回避できる。   At that time, the hot water from the heat storage device 30 is not circulated throughout the fuel cell 10, but the hot water is supplied to a part of the fuel cell 10 and the supply of the hot water is stopped. It can be used effectively for local temperature rise. With such a configuration, it is not necessary to use a large-capacity heat storage device 30, and it is possible to avoid an increase in the size of the heat storage device 30 and to ensure mountability on a vehicle. Moreover, it is not necessary to provide the local heating cooling water passage in the fuel cell 10, and it is possible to avoid complication of the fuel cell 10 and the entire system.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４〜図７に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に比較して、燃料電池１０内部の冷却水経路が異なるものである。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in the cooling water path inside the fuel cell 10.

図４〜図７は、燃料電池スタック（２００セル）１０の斜視図である。図４、図５は上記第１実施形態の燃料電池１０の構成を示し、図６、図７は本第２実施形態の燃料電池１０の構成を示している。燃料電池１０は数百枚（本例では２００枚）のセルが積層されており、図４〜図７では図中手前から１枚目、５０枚目、１５０枚目、２００枚目のセル１０ａ〜１０ｄだけを抜き出して示している。さらに図４〜図７では各セル１０ａ〜１０ｄの冷却水流路２０３を模式的に表している。また図示を省略しているが、各セル１０ａ〜１０ｄには冷却水流路２０３と平行して燃料ガス（水素）流路、酸化ガス（空気）流路、固体電解質膜、拡散層（含む触媒）が設けられている。   4 to 7 are perspective views of the fuel cell stack (200 cells) 10. 4 and 5 show the configuration of the fuel cell 10 of the first embodiment, and FIGS. 6 and 7 show the configuration of the fuel cell 10 of the second embodiment. The fuel cell 10 has a stack of several hundred cells (200 in this example). In FIGS. 4 to 7, the first, 50th, 150th, and 200th cells 10a from the front in the figure. Only 10 to 10d are extracted and shown. Furthermore, in FIGS. 4-7, the cooling water flow path 203 of each cell 10a-10d is typically represented. Although not shown, each of the cells 10a to 10d has a fuel gas (hydrogen) channel, an oxidizing gas (air) channel, a solid electrolyte membrane, a diffusion layer (including catalyst) in parallel with the cooling water channel 203. Is provided.

図４に示すように、上記第１実施形態の燃料電池１０では、冷却水流入口１１から流入した冷却水が、冷却水流入ポート１４からセル積層方向に通過して各セル１０ａ〜１０ｄに分配され、セル内部を通過した後、冷却水流出ポート１５に集められ、冷却水流出口１２から流出する。各セル面には、矢印Ａで示すように面方向に冷却水が流れる。通常運転時に燃料電池１０の冷却を行うときは、このように冷却水が燃料電池１０内部を流れる。燃料電池１０の低温起動時には、蓄熱装置３０からの温水を冷却水流入口１１から燃料電池１０に流入させる。そのとき、温水が供給された部分は加熱される。   As shown in FIG. 4, in the fuel cell 10 according to the first embodiment, the cooling water flowing in from the cooling water inlet 11 passes through the cooling water inflow port 14 in the cell stacking direction and is distributed to the cells 10 a to 10 d. After passing through the inside of the cell, it is collected in the cooling water outflow port 15 and flows out from the cooling water outflow port 12. On each cell surface, as indicated by an arrow A, cooling water flows in the surface direction. When the fuel cell 10 is cooled during normal operation, the cooling water flows through the fuel cell 10 in this way. When the fuel cell 10 is started at a low temperature, warm water from the heat storage device 30 is caused to flow into the fuel cell 10 from the cooling water inlet 11. At that time, the portion supplied with warm water is heated.

図５は、図６に示す構成の燃料電池１０の一部に温水を供給した場合の固体電解質膜の温度分布のシミュレーション結果を示している。図５に示す例では、−３０℃の燃料電池１０に６０℃の温水を一定量だけ供給して温水の供給を止めている。図５中斜線で示した領域が０℃以上の領域を示している。図５に示すように、手前側のセル１０ａ〜１０ｃ、すなわち冷却水流入口１１に近いセルほど０℃以上の領域が大きく、冷却水流入口１１から遠い奥側のセル１０ｄはあまり昇温していない。これは、奥側のセル１０ｄまで温水が供給されるのに時間がかかるためである。冷却水流入ポート１４を通過して温水が奥側のセル１０ｄに供給されるが、冷却水はセル面方向に分配され、冷却水流入ポート１４を通過する冷却水の流速は奥側ほど低下していく。このような構成では、通常運転時に冷却水を循環させるときは問題ないが、上記第１実施形態のように低温起動時に温水を蓄熱装置３０より一定量だけ供給する場合には、図５のようにセル積層方向で暖機状態が大きく異なることとなる。   FIG. 5 shows a simulation result of the temperature distribution of the solid electrolyte membrane when hot water is supplied to a part of the fuel cell 10 having the configuration shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, a constant amount of 60 ° C. hot water is supplied to the −30 ° C. fuel cell 10 to stop the supply of hot water. In FIG. 5, the shaded area indicates the area of 0 ° C. or higher. As shown in FIG. 5, the cells near 10 a to 10 c on the near side, that is, the cells closer to the cooling water inlet 11 have a larger area of 0 ° C. or more, and the far-side cell 10 d far from the cooling water inlet 11 does not heat up much. . This is because it takes time for hot water to be supplied to the back cell 10d. The hot water is supplied to the back cell 10d through the cooling water inflow port 14, but the cooling water is distributed in the cell surface direction, and the flow velocity of the cooling water passing through the cooling water inflow port 14 decreases toward the back. To go. In such a configuration, there is no problem when the cooling water is circulated during normal operation, but when a certain amount of hot water is supplied from the heat storage device 30 at the time of low temperature startup as in the first embodiment, as shown in FIG. In addition, the warm-up state differs greatly in the cell stacking direction.

各セル１０ａ〜１０ｄは電気的に直列に接続しているので、燃料電池１０を発電しようとする場合、発電可能電力は各セル１０ａ〜１０ｄの発電可能面積のうち、一番面積の小さいセルの電力に依存することとなる。このような構成では、奥側のセル１０ｄの発電可能面積（０℃以上の面積）を拡大するには充分な量の温水を供給するしかなく、このためには蓄熱装置３０の容量を大きくする必要がある。   Since the cells 10a to 10d are electrically connected in series, when the fuel cell 10 is to be generated, the power that can be generated is the cell with the smallest area among the power generation possible areas of the cells 10a to 10d. It depends on power. In such a configuration, a sufficient amount of hot water must be supplied to expand the power generation possible area (area of 0 ° C. or more) of the back cell 10d. For this purpose, the capacity of the heat storage device 30 is increased. There is a need.

そこで、本第２実施形態では、燃料電池１０の冷却水流路を図６、図７に示す構成としている。図６は、図４の構成と比較して、最奥側のセル１０ｄに冷却水流出口１６を設け、冷却水流入ポート１４から冷却水が抜けるように構成し、冷却水が冷却水流入ポート１４のみを循環可能とした点が異なる。   Therefore, in the second embodiment, the cooling water flow path of the fuel cell 10 is configured as shown in FIGS. 6, compared with the configuration of FIG. 4, the cooling water outlet 16 is provided in the innermost cell 10 d so that the cooling water can be discharged from the cooling water inflow port 14. The only difference is that only can be circulated.

本第２実施形態では、燃料電池１０を蓄熱装置３０を用いて暖機する場合、まず冷却水流入口１１より温水を流入させ、冷却水流入ポート１４を通過させた後で最奥側のセル１０ｄの冷却水流出口１６から冷却水を流出させる。これにより奥側のセル１０ｄにも短時間で温水を供給することができる。その後、必要であればセル面方向に冷却水を流すために、冷却水流入口１１から流入させた温水を冷却水流出口１２から流出させるように流路を切り替える。また、冷却水流出口１６の下流側に冷却水流入ポート１４を通過してきた冷却水の温度を検出する温度センサ（図示せず）を設け、この温度センサにより検出した冷却水温度に基づいて、冷却水を各セル１０ａ〜１０ｄに分配して冷却水がセル面方向に流れるように冷却水流路を切り替えてもよい。   In the second embodiment, when the fuel cell 10 is warmed up using the heat storage device 30, first the warm water is introduced from the cooling water inlet 11, and after passing through the cooling water inflow port 14, the innermost cell 10 d. The cooling water is caused to flow out from the cooling water outlet 16. As a result, hot water can be supplied to the back cell 10d in a short time. Thereafter, if necessary, the flow path is switched so that the hot water introduced from the cooling water inlet 11 flows out from the cooling water outlet 12 in order to flow the cooling water in the cell surface direction. Further, a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the cooling water that has passed through the cooling water inflow port 14 is provided on the downstream side of the cooling water outlet 16, and cooling is performed based on the cooling water temperature detected by the temperature sensor. You may switch a cooling water flow path so that water may be distributed to each cell 10a-10d and cooling water may flow to a cell surface direction.

図７には、図６の構成の燃料電池１０の一部に温水を供給した場合の固体電解質膜の温度分布のシミュレーション結果を示している。図７に示す例では、−３０℃の燃料電池１０に６０℃の温水を冷却水流入口１１から流入させ、冷却水流入ポート１４のみを通過させ、冷却水流出口１６から流出してきた冷却水の温度が３０℃になったときに冷却水の流れをセル面方向に切り替え、所定時間経過後温水供給を止めている。   FIG. 7 shows a simulation result of the temperature distribution of the solid electrolyte membrane when hot water is supplied to a part of the fuel cell 10 having the configuration of FIG. In the example shown in FIG. 7, the temperature of the cooling water flowing from the cooling water inflow port 16 through the cooling water inflow port 14 while allowing the 60 ° C. warm water to flow into the −30 ° C. fuel cell 10. When the temperature reaches 30 ° C., the flow of the cooling water is switched in the cell surface direction, and the hot water supply is stopped after a predetermined time.

図７中斜線で示した領域が０℃以上の領域を示しており、手前側と奥側のセルにおいて大きな差はない。つまり、燃料電池１０の局部が積層方向において均等に昇温しており、各セル１０ａ〜１０ｄの発電可能面積を均等にすることができる。このため、最小の熱量（温水量）で燃料電池１０の暖機を完了していることになり、各セル１０ａ〜１０ｄは発電可能面積の最大限で発電を行うことができる。   The hatched area in FIG. 7 indicates an area of 0 ° C. or higher, and there is no significant difference between the front and back cells. That is, the local temperature of the fuel cell 10 is uniformly raised in the stacking direction, and the power generation possible area of each of the cells 10a to 10d can be equalized. For this reason, the warm-up of the fuel cell 10 is completed with the minimum amount of heat (warm water amount), and each of the cells 10a to 10d can generate power with the maximum possible power generation area.

その後は上記第１実施形態で説明したように、燃料電池１０の発電可能部位で発電し、発電時の発熱をも利用しながら発電可能領域を広げ、燃料電池１０全体を運転に最適な温度（８０℃程度）にしていく。   After that, as described in the first embodiment, power is generated at the power generation possible portion of the fuel cell 10 and the power generation possible region is expanded while utilizing the heat generated at the time of power generation. 80 ° C).

なお、図５、図７で示したシミュレーション結果から、−３０℃の燃料電池１０を発電可能状態にするために必要な蓄熱装置３０の容量は、第２実施形態（図６）で説明した構成、制御を行うことで、第１実施形態（図４）の構成と比較し半減できることをシミュレーションにて確認している。   From the simulation results shown in FIGS. 5 and 7, the capacity of the heat storage device 30 necessary for making the fuel cell 10 at −30 ° C. into a power generation enabled state is the configuration described in the second embodiment (FIG. 6). By performing the control, it is confirmed by simulation that it can be halved compared to the configuration of the first embodiment (FIG. 4).

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、蓄熱装置３０には電気ヒータ３４を設置しているが、電気ヒータ３４に代えて小型の燃料電池を用いることができる。燃料電池自動車の場合、燃料となる水素を既に搭載しているので、この水素を利用することができる。小型の燃料電池を発電させることで、発生した熱で蓄熱装置３０内部の冷却水を加熱、保温することができる。また、発生した電力を二次電池に貯蔵したり、車両停止中に稼働している電子機器などの電源としても利用したり、凍結のおそれがある（電気駆動の）バルブなどに通電して加熱する電源としても利用することができる。 (Other embodiments)
In each of the embodiments described above, the electric heater 34 is installed in the heat storage device 30, but a small fuel cell can be used instead of the electric heater 34. In the case of a fuel cell vehicle, hydrogen as fuel is already installed, and this hydrogen can be used. By generating electricity in a small fuel cell, the cooling water inside the heat storage device 30 can be heated and kept warm with the generated heat. In addition, the generated power is stored in a secondary battery, used as a power source for electronic devices that are operating while the vehicle is stopped, or energized and heated to a valve (electrically driven) that may freeze. It can also be used as a power source.

また、電気ヒータ３４に代えて水素を燃料とする小型の触媒燃焼式ヒータを用いることもできる。触媒燃焼式ヒータで水素を触媒燃焼させ、これにより発生した熱で蓄熱装置３０内部の冷却水を加熱、保温することができる。   Further, instead of the electric heater 34, a small catalytic combustion type heater using hydrogen as fuel can be used. Hydrogen can be catalytically combusted with a catalytic combustion heater, and the heat generated thereby can heat and keep the cooling water inside the heat storage device 30.

また、電気ヒータ３４に代えて小型の水素貯蔵合金を用いることもできる。蓄熱装置３０内部の冷却水の加熱、保温を行う際に、水素貯蔵合金に水素を供給することで、水素吸蔵時の反応熱を用いて、冷却水の加熱、保温を行うことができる。また、車両走行時や車両停止直後の冷却水が高温になっているときに蓄熱装置３０に温水を供給することで、水素貯蔵合金からの水素放出を助けることができ、水素貯蔵合金を再生させることができる。水素吸蔵合金から放出された水素は、燃料電池１０の燃料として利用することができる。このような構成により、蓄熱装置３０の加熱、保温のためのエネルギー消費をほとんどなくすることができる。   Further, a small hydrogen storage alloy can be used in place of the electric heater 34. When the cooling water inside the heat storage device 30 is heated and kept warm, by supplying hydrogen to the hydrogen storage alloy, the cooling water can be heated and kept warm using the reaction heat at the time of storing hydrogen. Further, by supplying hot water to the heat storage device 30 when the vehicle is running or when the cooling water immediately after the vehicle stops is hot, hydrogen release from the hydrogen storage alloy can be assisted, and the hydrogen storage alloy is regenerated. be able to. Hydrogen released from the hydrogen storage alloy can be used as a fuel for the fuel cell 10. With such a configuration, energy consumption for heating and heat retention of the heat storage device 30 can be almost eliminated.

また、上記各実施形態では、蓄熱装置３０に燃料電池１０の熱で加熱された冷却水をためるように構成したが、これに限らず、蓄熱装置３０内部に蓄熱材（例えばナフタレン）を充填し、燃料電池１０の熱を冷却水を介して蓄熱材にて蓄えるように構成してもよい。   Moreover, in each said embodiment, although it comprised so that the cooling water heated with the heat of the fuel cell 10 might be stored in the thermal storage apparatus 30, not only this but the thermal storage material (for example, naphthalene) is filled into the thermal storage apparatus 30 inside. The heat of the fuel cell 10 may be stored in a heat storage material via cooling water.

第１実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows schematic structure of the fuel cell system of 1st Embodiment. 第１実施形態の蓄熱装置の蓄熱制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the thermal storage control of the thermal storage apparatus of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池システムの低温時の起動制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows starting control at the time of the low temperature of the fuel cell system of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池における冷却水の流れを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the flow of the cooling water in the fuel cell of 1st Embodiment. 図４の構成の燃料電池の一部に温水を供給した場合の固体電解質膜の温度分布のシミュレーション結果を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a simulation result of a temperature distribution of a solid electrolyte membrane when hot water is supplied to a part of the fuel cell having the configuration of FIG. 4. 第２実施形態の燃料電池における冷却水の流れを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the flow of the cooling water in the fuel cell of 2nd Embodiment. 図６の構成の燃料電池の一部に温水を供給した場合の固体電解質膜の温度分布のシミュレーション結果を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the simulation result of the temperature distribution of a solid electrolyte membrane at the time of supplying warm water to a part of fuel cell of the structure of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池、１３…温度センサ、２０…冷却水経路、２１…冷却水循環ポンプ、２３…ラジエータ、２９…温度センサ、３０…蓄熱装置、３１…外側ケーシング、３２…内側ケーシング、３３…真空断熱層、３４…電気ヒータ、３５…温度センサ、３７…流路切替弁、４０…開閉弁、５０…電子制御装置、５１…ナビゲーション装置、５２…温度センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 13 ... Temperature sensor, 20 ... Cooling water path, 21 ... Cooling water circulation pump, 23 ... Radiator, 29 ... Temperature sensor, 30 ... Thermal storage device, 31 ... Outer casing, 32 ... Inner casing, 33 ... Vacuum insulation Layers 34, electric heaters 35, temperature sensors 37, flow path switching valves, 40, on-off valves, 50 electronic control devices, 51 navigation devices, 52 temperature sensors.

Claims (13)

水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）に熱媒体を循環させる熱媒体循環手段（２１）と、
前記燃料電池（１０）で発生する熱を前記熱媒体を介して蓄えることが可能な蓄熱手段（３０）とを備え、
熱媒体循環手段（２１）により熱媒体を循環させ、前記蓄熱手段（３０）に蓄えられた熱を前記熱媒体を介して前記燃料電池（１０）内部における一部領域に供給して前記一部領域を昇温させることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a fuel cell (10) for obtaining electric power by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen,
A heat medium circulating means (21) for circulating a heat medium in the fuel cell (10);
Heat storage means (30) capable of storing heat generated in the fuel cell (10) via the heat medium;
The heat medium is circulated by the heat medium circulation means (21), and the heat stored in the heat storage means (30) is supplied to a partial region inside the fuel cell (10) via the heat medium, and the part of the heat medium is circulated. A fuel cell system characterized in that an area is heated. 前記蓄熱手段（３０）の熱を前記燃料電池（１０）の一部領域に供給するために、前記熱媒体循環手段（２１）により前記熱媒体を所定時間だけ循環させた後、前記熱媒体の循環を停止することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 In order to supply the heat of the heat storage means (30) to a partial region of the fuel cell (10), the heat medium circulation means (21) circulates the heat medium for a predetermined time, The fuel cell system according to claim 1, wherein the circulation is stopped. 前記燃料電池（１０）内部の温度を検出する燃料電池内部温度検出手段（１３）を少なくとも１つ備え、前記燃料電池内部温度検出手段（１３）による検出温度に基づいて熱媒体循環手段（２１）による前記熱媒体の循環を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 At least one fuel cell internal temperature detection means (13) for detecting the temperature inside the fuel cell (10) is provided, and a heat medium circulation means (21) based on the temperature detected by the fuel cell internal temperature detection means (13) The fuel cell system according to claim 1, wherein circulation of the heat medium is stopped. 前記燃料電池（１０）を停止する際に前記燃料電池（１０）で発生した熱を前記蓄熱手段（３０）に蓄熱する場合、前記燃料電池（１０）が所定温度以下である場合には、前記燃料電池（１０）が前記所定温度以上になるまで燃料電池（１０）を運転させた後で停止することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 When the heat generated in the fuel cell (10) when the fuel cell (10) is stopped is stored in the heat storage means (30), when the fuel cell (10) is below a predetermined temperature, The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell (10) is stopped after being operated until the temperature reaches the predetermined temperature or more. 前記熱媒体は冷却水であり、前記蓄熱手段（３０）は、前記蓄熱手段内部の蓄熱部位を加熱する加熱手段（３４）と、前記蓄熱部位に前記冷却水が流入および流出する熱媒体流入出部（３６）とを備え、
前記加熱手段（３４）は前記蓄熱部位の上部に設けられ、前記熱媒体流入出部（３６）を前記蓄熱部位の下部に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The heat medium is cooling water, and the heat storage means (30) includes a heating means (34) for heating a heat storage part inside the heat storage means, and a heat medium inflow / outflow through which the cooling water flows into and out of the heat storage part. Part (36),
The heating means (34) is provided in an upper part of the heat storage part, and the heat medium inflow / outflow part (36) is provided in a lower part of the heat storage part. The fuel cell system described in 1. 前記加熱手段が電気ヒータ（３４）であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 5, wherein the heating means is an electric heater (34). 前記加熱手段が燃料電池であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the heating means is a fuel cell. 前記加熱手段が水素を燃料とする触媒燃焼式ヒータであることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the heating means is a catalytic combustion type heater using hydrogen as a fuel. 前記加熱手段が水素貯蔵合金であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the heating means is a hydrogen storage alloy. 前記蓄熱手段（３０）の前記蓄熱部位に前記蓄熱部位の温度を検出する蓄熱温度検出手段（３５）を備え、前記蓄熱温度検出手段（３５）による検出温度に基づいて前記加熱手段（３４）による前記蓄熱手段（３０）の加熱制御を行うことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The heat storage part of the heat storage means (30) is provided with a heat storage temperature detection means (35) for detecting the temperature of the heat storage part, and based on the temperature detected by the heat storage temperature detection means (35), the heating means (34) The fuel cell system according to any one of claims 1 to 9, wherein heating control of the heat storage means (30) is performed. 外気温を検出する外気温検出手段（５２）と、位置情報あるいは日時情報を検出する手段（５１）とを備え、
前記外気温、前記位置情報あるいは前記日時情報のいずれか、あるいはこれらの組合せに基づいて前記加熱手段（３４）による前記蓄熱手段（３０）の加熱制御を行うか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 An outside air temperature detecting means (52) for detecting the outside air temperature, and means (51) for detecting position information or date and time information,
It is determined whether to perform heating control of the heat storage means (30) by the heating means (34) based on the outside air temperature, the position information or the date information, or a combination thereof. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 10. 前記燃料電池（１０）内部に流入した熱媒体を、前記燃料電池（１０）を構成する各セル（１０ａ〜１０ｄ）の積層方向に通過させるとともに、熱媒体を前記各セル（１０ａ〜１０ｄ）に分配する熱媒体流入ポート（１４）を備え、前記熱媒体流入ポート（１４）のみを熱媒体が循環可能に構成されており、
前記蓄熱手段（３０）に蓄えられた熱を前記熱媒体を介して前記燃料電池（１０）内部における一部領域に供給する際には、前記熱媒体流入ポート（１４）のみに熱媒体を循環させることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The heat medium flowing into the fuel cell (10) is passed in the stacking direction of the cells (10a to 10d) constituting the fuel cell (10), and the heat medium is passed to the cells (10a to 10d). A heat medium inflow port (14) for distributing, and the heat medium can be circulated only through the heat medium inflow port (14);
When supplying the heat stored in the heat storage means (30) to a partial area inside the fuel cell (10) via the heat medium, the heat medium is circulated only to the heat medium inflow port (14). The fuel cell system according to any one of claims 1 to 11, wherein the fuel cell system is used. 前記熱媒体流入ポート（１４）の出口付近に熱媒体温度を検出する温度検出手段を備え、その検出温度に基づいて前記熱媒体流入ポート（１４）を通過する熱媒体を前記各セル（１０ａ〜１０ｄ）に分配するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
Temperature detection means for detecting the temperature of the heat medium is provided in the vicinity of the outlet of the heat medium inflow port (14), and the heat medium passing through the heat medium inflow port (14) based on the detected temperature is transferred to the cells (10a to 10a). The fuel cell system according to claim 12, wherein the fuel cell system is configured to distribute to 10d).
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