JP2006286516A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】 低温環境下において発電効率の向上を図ることが可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】 燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０の温度が、通常起動可能最低温度と貯留された冷却液の温度とから設定される第１設定温度以上となった場合に、貯留された冷却液を冷却液循環系２０に戻すこととしている。すなわち、燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度よりも高い第１設定温度以上となったときに冷却液を冷却液循環系２０に戻すため、冷却液を戻したことにより冷却液によって燃料電池スタック１０が冷やされても燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度を下回らないようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

従来、氷点下などの低温環境下において、燃料電池システムを起動するときに、燃料電池スタックを冷却する冷却液を抜き取り、燃料電池スタックが発電を効率的に行い得る温度として予め設定された温度（以下、通常起動可能最低温度と称する）になったときに、抜き取った冷却液を戻す燃料電池システムが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２５７４６０号公報

しかし、従来の燃料電池システムでは、抜き取った冷却液の温度が低い場合、冷却液を戻したときに燃料電池スタックの温度が通常起動可能最低温度を下回り、発電効率が悪くなってしまう可能性がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、低温環境下において発電効率の向上を図ることが可能な燃料電池システムを提供することにある。

本発明の燃料電池システムは、発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックの発電により生じた熱を放熱すべく該燃料電池スタックに冷却液を導入させ、該燃料電池スタックを冷却したことにより暖められた冷却液を冷却して再度燃料電池スタックに導入させる冷却液循環系とを備えている。また、燃料電池システムは、冷却液循環系に存在する冷却液を抜き取って貯留しておく冷却液貯留手段と、冷却液貯留手段により貯留された冷却液の温度を検出する貯留冷却液温度検出手段と、燃料電池スタックの温度を検出するスタック温度検出手段と、冷却液循環系に存在する冷却液を抜き取って冷却液貯留手段に貯留させる制御、及び冷却液貯留手段により冷却液が貯留されている場合に冷却液を冷却液循環系に戻す制御を行う制御手段とを備えている。制御手段は、スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度が所定温度以下の場合に、冷却液循環系から冷却液を抜き取って冷却液貯留手段に貯留させる。さらに制御手段は、スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度が、燃料電池スタックが発電を効率的に行い得る温度として予め設定された通常起動可能最低温度と貯留冷却液温度検出手段により検出された冷却液の温度とから設定される第１設定温度以上となった場合に、冷却液貯留手段に貯留された冷却液を冷却液循環系に戻す。

本発明によれば、スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度が所定温度以下の場合に、冷却液循環系から冷却液を抜き取って冷却液貯留手段に貯留させることとしている。このため、燃料電池スタックが所定温度以下という低温環境下において燃料電池スタックに冷却液を流入せないこととなり、速やかに燃料電池スタックを通常起動可能最低温度まで昇温させることができる。

また、燃料電池スタックの温度が、通常起動可能最低温度と貯留された冷却液の温度とから設定される第１設定温度以上となった場合に、貯留された冷却液を冷却液循環系に戻すこととしている。ここで、冷却液の温度が低い場合、冷却液を冷却液循環系に戻すと燃料電池スタックの温度を低下させることとなってしまう。このため、燃料電池スタックの温度が通常起動可能最低温度以上となったからといって直ちに冷却液を冷却液循環系に戻すと、燃料電池スタックは通常起動可能最低温度を下回り発電効率が悪くなる可能性があるが、本発明では、第１設定温度以上となったときに冷却液を冷却液循環系に戻すため、冷却液を戻したことにより燃料電池スタックの温度が通常起動可能最低温度を下回らないようになっている。

従って、低温環境下において発電効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一又は同様の要素には同一の符号を付して説明を省略するものとする。

図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。なお、図１に示す構成については、便宜上、一部接続関係を省略して図示するものとする。同図に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０、冷却液循環系２０、冷却液回収系３０を備えている。

燃料電池スタック１０は、発電を行うものであり、発電により生じた熱を放熱すべく内部に冷却液を取り込む冷却液流路を有している。この冷却液流路は、上記冷却液循環系２０に接続されている。

冷却液循環系２０は、燃料電池スタック１０を冷却すべく該燃料電池スタック１０に冷却液を導入させ、該燃料電池スタック１０を冷却したことにより暖められた冷却液を冷却して再度燃料電池スタック１０に導入させるものである。この冷却液循環系２０は、冷却液循環配管２１とラジエータ２２と冷却液ポンプ２３とを含んで構成されている。ここで、冷却液としては、例えば純水が用いられる。

冷却液循環配管２１は、冷却液を循環させるための流路となるものである。ラジエータ２２は、燃料電池スタック１０を冷却したことにより温度上昇した冷却液を冷却するものである。冷却液ポンプ２３は、ラジエータ２２によって冷却された冷却液を燃料電池スタック１０に送り込むためのもので、ラジエータ２２から燃料電池スタック１０に至るまでの冷却液循環配管２１上に設けられている。

冷却液回収系３０は、氷点下などの低温時に冷却液循環系２０に存在する冷却液を抜き取り、所定の条件を満たすときに抜き取った冷却液を冷却液循環系２０に戻すものである。この冷却液回収系３０は、冷却液貯留タンク（冷却液貯留手段）３１と、冷却液導入配管３２と、冷却液排出配管３３と、水位センサ３４と、通気管３５とを有している。

冷却液貯留タンク３１は、冷却液循環系２０に存在する冷却液を抜き取って貯留しておくためのタンクである。冷却液導入配管３２は冷却液循環系２０から冷却液貯留タンク３１に冷却液を導くものであって、一端が燃料電池スタック１０からラジエータ２２に至るまでの冷却液循環配管２１に接続され、他端が冷却液貯留タンク３１に接続されている。なお、以下の説明において冷却液導入配管３２と冷却液循環配管２１とが接続される箇所を接続点Ａというものとする。

また、冷却液排出配管３３は、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を導くものであって、一端が冷却液貯留タンク３１に接続され、他端がラジエータ２２から冷却液ポンプ２３に至るまでの冷却液循環配管２１に接続されている。なお、以下の説明において冷却液排出配管３３と冷却液循環配管２１とが接続される箇所を接続点Ｂというものとする。

水位センサ３４は、冷却液貯留タンク３１内の冷却液の水位を検出するものである。通気管３５は、冷却液貯留タンク３１に冷却液を出し入れする際の空気の通り道となるものである。

また、上記燃料電池システム１は、コンプレッサ４１と、空気供給配管４２と、第１〜第６のバルブ５１〜５６と、第１〜第４の温度センサ６１〜６４と、制御部（制御手段）７０とを有している。コンプレッサ４１は、空気を圧送して冷却液循環系２０に存在する冷却液を冷却液貯留タンク３１まで送り込む（空気により押し出す）ためのものであって、空気供給配管４２上に設けられている。空気供給配管４２は一端が外部とつながっており、他端が冷却液ポンプ２３から燃料電池スタック１０に至るまでの冷却液循環配管２１に接続されている。なお、以下の説明において空気供給配管４２と冷却液循環配管２１とが接続される箇所を接続点Ｃというものとする。

第１〜第６のバルブ５１〜５６は開閉動作することによって冷却液を流したり遮断したりするものである。具体的に第１のバルブ５１は接続点Ａからラジエータ２２に至るまでの冷却液循環配管２１上に設けられている。第２のバルブ５２はラジエータ２２から接続点Ｂに至るまでの冷却液循環配管２１上に設けられている。第３のバルブ５３は冷却液ポンプ２３から接続点Ｃに至るまでの冷却液循環配管２１上に設けられている。また、第４のバルブ５４は冷却液導入配管３２上に設けられ、第５のバルブ５５は冷却液排出配管３３上に設けられている。さらに、第６のバルブ５６は、コンプレッサ４１から接続点Ｃに至るまでの空気供給配管４２上に設けられている。

第１〜第４の温度センサ６１〜６４は、各部の温度を検出するものである。具体的に第１の温度センサ（貯留冷却液温度検出手段）６１は、冷却液貯留タンク３１により貯留された冷却液の温度を検出するものである。第２の温度センサ（スタック温度検出手段）６２は燃料電池スタック１０の温度を検出するものである。第３の温度センサ（スタック内冷却液温度検出手段）６３は、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度を検出するものである。また、第４の温度センサ（残存冷却液温度検出手段）６４は、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る際に、抜き取ることができなかった残存冷却液の温度を検出するものである。後述するが、本実施形態に係る燃料電池システム１において冷却液を抜き取る動作を行った場合、第１のバルブ５１から第２のバルブ５２までの間に存在する冷却液が抜き取られず残存するようになっている。このため、本実施形態において第４の温度センサ６４は、第１のバルブ５１から第２のバルブ５２まで区間における冷却液の温度を検出できるように配置されていることとなる。

制御部７０は、本実施形態に係る燃料電池システム１において冷却液の循環等を制御するものである。この制御部７０は、概略的に冷却液循環系２０において冷却液を循環させる制御と、冷却液循環系２０に存在する冷却液を抜き取って冷却液貯留タンク３１に貯留させる制御と、冷却液貯留タンク３１により冷却液が貯留されている場合に冷却液を冷却液循環系２０に戻す制御とを行うようになっている。

次に、本実施形態に係る燃料電池システム１の動作の概略を、図２〜図９を参照して説明する。まず、冷却液循環系２０において冷却液を循環させる場合の動作を説明する。図２は、冷却液循環系２０において冷却液を循環させる場合の動作を示す説明図である。冷却液循環系２０において冷却液を循環させる場合、図２に示すように、制御部７０は、第１〜第３のバルブ５１〜５３を開状態とし、第４〜第６のバルブ５４〜５６を閉状態とする。また、制御部７０は、冷却液ポンプ２３を駆動させる。これにより、冷却液は冷却液循環配管２１を通じて燃料電池スタック１０とラジエータ２２との間を循環することとなる。

また、制御部７０は、第２の温度センサ６２により検出された燃料電池スタック１０の温度が所定温度（例えば０度）以下の場合、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る。例えば、氷点下などの状況においては、燃料電池スタック１０の発電性能が悪く、速やかに温度を上昇させて通常起動可能最低温度に到達させる必要がある。このため、制御部７０は、冷却液を抜き取る制御を行って冷却液を循環させず、燃料電池スタック１０の温度を速やかに上昇させることとしている。

図３は、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る場合の動作を示す説明図である。この制御の際、制御部７０は、図３に示すように、第１〜第３及び第５のバルブ５１〜５３，５５を閉状態とし、第４及び第６のバルブ５４，５６を開状態とする。また、制御部７０は、冷却液ポンプ２３を停止させ、コンプレッサ４１を駆動させる。これにより、コンプレッサ４１から圧送される空気が燃料電池スタック１０内に入り、燃料電池スタック１０内や冷却液循環配管２１内の冷却液を押し出す。そして、第１のバルブ５１が閉じられ第４のバルブ５４が開けられていることから、冷却液は冷却液導入配管３２を通って冷却液貯留タンク３１に至る。このとき、通気管３５によって冷却液貯留タンク３１内の空気が抜けるため、冷却液は容易に冷却液貯留タンク３１に溜まっていくこととなる。

また、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１に冷却液が貯留されている場合に、第２の温度センサ６２により検出された燃料電池スタック１０の温度が、通常起動可能最低温度と第１の温度センサ６１により検出された貯留冷却液の温度とから設定される第１設定温度以上となった場合に、冷却液貯留タンク３１に貯留された冷却液を冷却液循環系２０に戻すこととしている。

ここで、従来では、燃料電池スタック１０が通常起動可能最低温度に到達した場合、燃料電池スタック１０が高温となり過ぎないように冷却液を循環させるべく、冷却液を戻すこととしていた。ところが、抜き取った冷却液の温度が低い場合、冷却液を戻したときに燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度を下回り、発電効率が悪くなってしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、燃料電池スタック１０が通常起動可能最低温度に到達したときでなく、燃料電池スタック１０が第１設定温度となったときに、貯留した冷却液を戻すこととしている。この場合において、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１により貯留された冷却液と燃料電池スタック１０とを通常起動可能最低温度まで上昇させるのに必要となる第１熱量を求め、この第１熱量を燃料電池スタック１０において発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０の温度を、第１設定温度とする。

ここで、第１熱量及び第１設定温度を説明する。図４は第１熱量及び第１設定温度の説明図である。同図に示すように、燃料電池スタック１０の温度がＴ６２であり、貯留冷却液の温度がＴ６１であるとする。このとき、燃料電池スタック１０を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるには、燃料電池スタック１０を（Ｔ０−Ｔ６２）の温度分上昇させるだけの熱量Ｃ１１が必要となる。また、貯留冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるには、貯留冷却液を（Ｔ０−Ｔ６１）の温度分上昇させるだけの熱量Ｃ１２が必要となる。

上記した第１熱量Ｃ１とは、これら熱量Ｃ１１，Ｃ１２を足しあわせたものである。制御部７０は第１熱量Ｃ１を燃料電池スタック１０にて発熱させたときに到達する温度を第１設定温度Ｔ１とする。このため、燃料電池スタック１０が第１設定温度Ｔ１に達した場合、冷却液を冷却液循環系２０に戻して燃料電池スタック１０から熱量Ｃ１２が奪われても、燃料電池スタック１０は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回らないこととなる。

図５は、冷却液を冷却液循環系２０に戻す場合の動作を示す説明図である。同図に示すように、冷却液を戻す場合、制御部７０は第１，第２及び第６のバルブ５１，５２，５６を閉状態とし、第３〜第５のバルブ５３〜５５を開状態とする。また、制御部７０は、コンプレッサ４１を停止させ、冷却液ポンプ２３を駆動させる。これにより、冷却液ポンプ２３によって冷却液貯留タンク３１に貯留される冷却液が吸い上げられ、燃料電池スタック１０内に送り込まれる。また、冷却液循環配管２１内に入っていた空気は、冷却液導入配管３２を通って冷却液貯留タンク３１に至り、通気管３５によって外部に排出されることとなる。なお、上記から明らかなように、冷却液ポンプ２３は、冷却液を循環させるためだけのものでなく、冷却液貯留タンク３１から冷却液を冷却液循環系２０に戻すものとしても機能することとなる。

ここで、制御部７０は、冷却液ポンプ２３が冷却液を冷却液循環系２０に戻すときの単位時間あたりの流量を、該ポンプ２３の性能範囲内で最大に制御する。これにより、制御部７０は、冷却液ポンプ２３にて多くの熱量を発生させ、冷却液を暖めながら冷却液循環系２０に戻すようにしている。

図６は、冷却液を冷却液循環系２０に戻した後の第１動作を示す説明図である。冷却液循環系２０に冷却液を戻した場合、制御部７０は、即座に冷却液を循環させるわけでなく、冷却液を循環させない期間を経た後に冷却液を循環させることとする。すなわち、制御部７０は、図６に示すように、第１〜第６のバルブ５１〜５６の全てを閉状態とし、コンプレッサ４１及び冷却液ポンプ２３を停止させる。

ここで、図３に示した如く、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る場合、第１及び第２のバルブ５１，５２は閉じられる。また、冷却液導入配管３２は第１のバルブ５１と燃料電池スタック１０との間に接続され、第１のバルブ５１と第２のバルブ５２との間に接続されていない。このため、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取る場合、第１のバルブ５１と第２のバルブ５２との間の冷却液は、冷却液貯留タンク３１に貯留されることなく、冷却液循環系２０に残存することとなる。よって、冷却液を冷却液循環系２０に戻して循環させた場合、残存冷却液によって燃料電池スタック１０温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回る可能性がある。

そこで、本実施形態に係る燃料電池システム１は、冷却液循環系２０に冷却液を戻した後に、まず冷却液を循環させない期間を設けている。すなわち、燃料電池システム１は、冷却液貯留タンク３１から冷却液を戻した場合、すぐに残存冷却液を循環させず、燃料電池スタック１０の発熱により燃料電池スタック１０の冷却液流路内の冷却液を暖めることとしている。これにより、たとえ残存冷却液の温度が低かったとしても、燃料電池スタック１０温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回らないようにしている。

具体的に説明すると、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を戻した場合、第４の温度センサ６４により検出された残存冷却液の温度から、残存冷却液全体を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第２熱量を求める。そして、制御部７０は、第２熱量を燃料電池スタック１０において発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０の温度を第２設定温度とする。次に、制御部７０は、第３の温度センサ６３により検出された燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が、第２設定温度以上になった場合に、冷却液循環系２０において冷却液を循環させる。他方、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が第２設定温度以上でない場合には、冷却液は、循環させられることがなく、燃料電池スタック１０によって暖められることとなる。

ここで、上記第２熱量及び第２設定温度とは図７に示すようなものである。図７は、第２熱量及び第２設定温度の説明図である。燃料電池スタック１０の温度は、図３，４を参照して説明したように、貯留冷却液を戻したことによって第１設定温度Ｔ１から熱量Ｃ１２だけ減じられて、ほぼ通常起動可能最低温度Ｔ０となったと考えられる。このため、燃料電池スタック１０の冷却液の温度もほぼ通常起動可能最低温度Ｔ０であると考えられる。

また、残存冷却液の温度はＴ６４である。このため、残存冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるには、残存冷却液を（Ｔ０−Ｔ６４）の温度分上昇させるだけの熱量Ｃ２が必要となる。この熱量Ｃ２が第２熱量である。そして、制御部７０は第２熱量Ｃ２を燃料電池スタック１０にて発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０内の冷却液温度を第２設定温度Ｔ２とする。このため、燃料電池スタック１０内の冷却液が第２設定温度Ｔ２に達した場合、残存冷却液を循環させても、残存冷却液によって燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回らないこととなる。

図８は、冷却液を冷却液循環系２０に戻した後の第２動作を示す説明図である。上記のように冷却液循環系２０に冷却液を戻して冷却液の循環を停止した後、制御部７０は、冷却液を冷却液循環系２０において循環させる。すなわち、制御部７０は、図８に示すように、第１〜第３のバルブ５１〜５３を開状態とし、第４〜第６のバルブ５４〜５６を閉状態とし、冷却液ポンプ２３を駆動させる。

図９は、燃料電池スタック１０の温度の推移を示す説明図である。まず、燃料電池スタック１０の温度が所定温度以下の場合、冷却液循環系２０から冷却液が抜かれ、冷却液貯留タンク３１に貯留される。また、燃料電池スタック１０は発電により熱を生じ、スタック温度は上昇していく（時刻０〜ｔ１）。

そして、燃料電池スタック１０の温度が第１設定温度Ｔ１に到達したとすると、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を戻す（時刻ｔ１）。ここで、貯留冷却液の温度が低い場合には、貯留冷却液により燃料電池スタック１０が冷やされることとなり、燃料電池スタック１０の温度は、通常起動可能最低温度Ｔ０付近まで低下する。その後、燃料電池スタック１０は、該スタック１０の発熱によって暖まり、第２設定温度Ｔ２まで上昇する（時刻ｔ２）。ここで、制御部７０は、時刻ｔ１〜ｔ２の間に冷却液を循環させず、残存冷却液によって燃料電池スタック１０が冷やされないようにしている。そして、燃料電池スタック１０の冷却液が第２設定温度Ｔ２まで上昇すると、制御部７０は、冷却液を循環させ、通常の制御を行うこととなる（時刻ｔ２以降）。

図１０は、燃料電池システム１の詳細動作を示すフローチャートである。なお、図１０に示す処理は、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取った後の処理を示している。同図に示すように、冷却液を抜き取った後に、第２の温度センサ６２は燃料電池スタック１０の温度を検出する（ＳＴ１）。その後、第１の温度センサ６１冷却液貯留タンク３１に貯留される冷却液の温度を検出する（ＳＴ２）。

次に、燃料電池スタック１０は発電を開始する。次いで、制御部７０は、第２の温度センサ６２により検出される燃料電池スタック１０の温度が、第１設定温度Ｔ１以上であるか否かを判断する（ＳＴ４）。ここで、燃料電池スタック１０の温度が第１設定温度Ｔ１以上でないと判断した場合（ＳＴ４：ＮＯ）、制御部７０は、燃料電池スタック１０の温度が第１設定温度Ｔ１以上であると判断されるまで、この処理を繰り返すこととなる。

一方、燃料電池スタック１０の温度が第１設定温度Ｔ１以上であると判断した場合（ＳＴ４：ＹＥＳ）、制御部７０は、冷却液ポンプ２３が冷却液を戻すときの単位時間あたりの流量が、該ポンプ２３の性能範囲内で最大となるように制御する（ＳＴ５）。また、制御部７０は、第１，第２及び第６のバルブ５１，５２，５６を閉じ、第３〜第５のバルブ５３〜５５を開ける（ＳＴ５）。これにより、冷却液貯留タンク３１に貯留される冷却液が冷却液循環系２０に戻されることとなる。

次に、制御部７０は、水位センサ３４により検出される水位が設定水位未満となったか否かを判断する（ＳＴ６）。水位が設定水位未満となっていないと判断した場合（ＳＴ６：ＮＯ）、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１の冷却液を冷却液循環系２０に戻し切っていないと判断し、水位が設定水位未満となったと判断するまで、この処理を繰り返すこととなる。

他方、水位が設定水位未満となったと判断した場合（ＳＴ６：ＹＥＳ）、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１の冷却液を冷却液循環系２０に戻し切ったと判断する。そして、制御部７０は、第３〜第５のバルブ５３〜５５を閉じ、冷却液ポンプ２３を停止させる（ＳＴ７）。

次に、第４の温度センサ６４は第１のバルブ５１と第２のバルブ５２との間に残存する残存冷却液の温度を検出する（ＳＴ８）。そして、第３の温度センサ６３は燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度を検出し、制御部７０は、第３の温度センサ６３により検出された燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第２設定温度Ｔ２以上であるか否かを判断する（ＳＴ９）。ここで、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第２設定温度Ｔ２以上でないと判断した場合（ＳＴ９：ＮＯ）、制御部７０は、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第２設定温度Ｔ２以上であると判断するまで、この処理を繰り返すこととなる。

一方、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第２設定温度Ｔ２以上であると判断した場合（ＳＴ９：ＹＥＳ）、制御部７０は、冷却液を循環させる（ＳＴ１０）。そして、図１０に示す処理は終了し、通常運転（燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上を維持し、且つ冷却液を冷却液循環系２０において循環させている運転）を行うこととなる。

このようにして、第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、第２の温度センサ６２により検出された燃料電池スタック１０の温度が所定温度（例えば０度）以下の場合に、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取って冷却液を冷却液貯留タンク３１に貯留させることとしている。このため、燃料電池スタック１０が所定温度以下という低温環境下において燃料電池スタック１０に冷却液を流入せないこととなり、速やかに燃料電池スタック１０を通常起動可能最低温度Ｔ０まで昇温させることができる。

また、燃料電池スタック１０の温度が、通常起動可能最低温度Ｔ０と貯留された冷却液の温度とから設定される第１設定温度Ｔ１以上となった場合に、貯留された冷却液を冷却液循環系２０に戻すこととしている。ここで、冷却液の温度が低い場合、冷却液を冷却液循環系２０に戻すと燃料電池スタック１０の温度を低下させることとなってしまう。このため、燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上となったからといって直ちに冷却液を冷却液循環系２０に戻すと、燃料電池スタック１０は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回り発電効率が悪くなる可能性があるが、本実施形態では、第１設定温度Ｔ１以上となったときに冷却液を冷却液循環系２０に戻すため、冷却液を戻したことにより燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回らないようになっている。

従って、低温環境下において発電効率の向上を図ることができる。

また、冷却液循環系２０に冷却液を戻す際に、冷却液ポンプ２３が冷却液を戻すときの単位時間あたりの流量を該冷却液ポンプ２３の性能範囲内で最大に制御することとしている。このため、冷却液ポンプ２３において熱量を多く発生させることができ、冷却液ポンプ２３によって冷却液を暖めることができる。この結果、上記第１設定温度Ｔ１をやや少なく見積もることなどが可能となり、速やかに燃料電池システム１を通常運転とすることができる。

なお、単位時間あたりの流量を該冷却液ポンプ２３の性能範囲内で最大に制御するため、冷却液を戻す際の時間を短縮することもできる。また、冷却液ポンプ２３が冷却液を暖めることにより、冷却液を暖める部位が燃料電池スタック１０と冷却液ポンプ２３との２カ所になるため、燃料電池スタック１０の１カ所のみで冷却液を暖めるよりも、冷却液温度の隔たりを少なくすることができる。

また、貯留された冷却液と燃料電池スタック１０とを通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第１熱量Ｃ１を求め、この第１熱量Ｃ１を燃料電池スタック１０において発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０の温度を、第１設定温度Ｔ１とすることとしている。このため、冷却液を冷却液循環系２０に戻したことにより冷却液に奪われると予測される分の熱量Ｃ１２が予め燃料電池スタック１０にて発熱されることとなり、冷却液を冷却液循環系２０に戻したとしても燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることないようになっている。従って、燃料電池スタックの温度１０が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることを確実に防止することができる。

また、冷却液循環系２０に冷却液を戻した場合、冷却液を循環させない期間を経た後に、冷却液を循環させることとしている。このため、冷却液を循環させない期間において、燃料電池スタック１０の冷却液流路内の冷却液を暖め、暖めたうえで冷却液を循環させることとなり、燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回る可能性を一層減じることができる。

また、冷却液を抜き取る際に抜き取ることができなかった残存冷却液全体を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第２熱量Ｃ２を求め、この第２熱量Ｃ２を燃料電池スタック１０において発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０の温度を、第２設定温度Ｔ２とする。そして、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が第２設定温度Ｔ２以上となったときに、冷却液循環系２０において冷却液を循環させることとしている。このため、残存冷却液が循環することにより奪われる熱量Ｃ２が予め燃料電池スタック１０にて発熱されることとなり、残存冷却液を循環させたとしても燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることないようになっている。従って、残存冷却液によって燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることを確実に防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池システムは、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。具体的に第２実施形態に係る燃料電池システムは、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を戻した後の処理内容が第１実施形態のものと異なっている。

次に、図１１〜図１３を参照して、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム２の動作の概略を説明する。まず、第２実施形態において、制御部７０は、冷却液循環系２０に冷却液を戻した場合、第４の温度センサ６４により検出された残存冷却液の温度を検出する。次に、制御部７０は、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の残存冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第３熱量を求める（第１処理）。そして、制御部７０は、第３熱量を燃料電池スタック１０において発熱させたときの燃料電池スタック１０の温度を第３設定温度とする。

上記第１処理後に、制御部７０は、第４の温度センサ６４により検出された燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が、第３設定温度以上になった場合、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の冷却液を燃料電池スタック１０に流入させる（第２処理）。

図１１は、第３熱量及び第３設定温度の説明図である。同図に示すように、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０であるとする。また、残存冷却液の温度がＴ６４とする。このとき、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の残存冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるには、残存冷却液を（Ｔ０−Ｔ６４）の温度分上昇させるだけの熱量Ｃ３が必要となる。この熱量が第３熱量Ｃ３である。そして、制御部７０は第３熱量Ｃ３を燃料電池スタック１０にて発熱させたときに到達する燃料電池スタック１０内の冷却液温度を第３設定温度Ｔ３とする。このため、燃料電池スタック１０内の冷却液が第３設定温度Ｔ３に達した場合、燃料電池スタック１０の流路分の残存冷却液を燃料電池スタック１０に流入させても、流路分の残存冷却液によって燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回らないこととなる。

次に、冷却液流路分の冷却液を燃料電池スタック１０に流入させた後、制御部７０は、冷却液の流入を停止させる。図１２は、冷却液の流入を停止させる場合の動作を示す説明図である。図１２に示すように、第１及び第３〜第６のバルブ５１，５３〜５６を閉状態とし、第２バルブ５２のみを開状態とする。また、制御部７０は、冷却液ポンプ２３を停止させる。

そして、流入停止後に、制御部７０は、第４の温度センサ６４により検出された冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満か否かを判断する（第３処理）。この時点において、残存冷却液の一部は冷却液貯留タンク３１から戻された冷却液と混ざるため、もはや残存冷却液とは言えない。従って、第２実施形態において、第４の温度センサ６４は、冷却液循環系２０の冷却液の温度を検出可能であって、冷却液循環系２０から冷却液を抜き取り冷却液を戻して冷却液を循環させるまでは、抜き取ることができなかった残存冷却液の温度を検出可能なものとして機能することとなる。

次に、制御部７０は、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満である場合、第４の温度センサ６４により検出された冷却液の温度から、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第３熱量Ｃ３を再度求め、その後第２処理を実行していく。すなわち、制御部７０は、再度、冷却液流路分の冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させる第３熱量Ｃ３を求め、第３設定温度Ｔ３を設定し、冷却液流路分の冷却液を燃料電池スタック１０に流入させ、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満か否かを判断することとなる。

他方、制御部７０は、検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上である場合、第３温度センサ６３により検出された燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上となるまで冷却液を循環させず待機する。そして、制御部７０は、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上となった後に、冷却液を循環させる。すなわち、燃料電池スタック１０に冷却液を流入した直後に、冷却液を循環させると、燃料電池スタック１０にて発熱した熱量を燃料電池スタック１０内の冷却液に伝えることなく、冷却液の一部が通常起動可能最低温度Ｔ０となってしまう可能性がある。このため、制御部７０は、燃料電池スタック１０内の冷却液が通常起動可能最低温度Ｔ０以上となるのを待ってから、冷却液を循環させることとしている。

図１３は、第２実施形態に係る燃料電池スタック１０の温度の推移を示す説明図である。まず、燃料電池スタック１０の温度が所定温度以下の場合、冷却液循環系２０から冷却液が抜かれ、冷却液貯留タンク３１に貯留される。また、燃料電池スタック１０は発電により熱を生じ、スタック温度は上昇していく（時刻０〜ｔ１）。

そして、燃料電池スタック１０の温度が第１設定温度Ｔ１に到達したとすると、制御部７０は、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を戻す（時刻ｔ１）。ここで、貯留冷却液の温度が低い場合には、貯留冷却液により燃料電池スタック１０が冷やされることとなり、燃料電池スタック１０の温度は、通常起動可能最低温度Ｔ０付近まで低下する。その後、燃料電池スタック１０は、該スタック１０の発熱によって暖まり、第３設定温度Ｔ３まで上昇する（時刻ｔ２）。ここで、制御部７０は、時刻ｔ１〜ｔ２の間に冷却液を循環させず、残存冷却液によって燃料電池スタック１０が冷やされないようにしている。

そして、制御部７０は、燃料電池スタック１０の冷却液流路分の冷却液を燃料電池スタック１０内に流入させる。この冷却液流路分の冷却液の流入により、燃料電池スタック１０は冷やされることとなり、燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０付近まで低下する（時刻ｔ３）。

次いで、第４の温度センサ６４は冷却液の温度を検出する。このとき、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満であれば、再度、制御部７０は、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が第３設定温度Ｔ３に到達するまで、冷却液の流入を停止する（時刻ｔ３〜ｔ４）。そして、制御部７０は、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が第３設定温度Ｔ３に到達すると、冷却液流路分の冷却液を燃料電池スタック１０内に流入させる。これにより、燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０付近まで低下する（時刻ｔ５）。

次に、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であれば、冷却液全体が通常起動可能最低温度以上になったと考えられるため、冷却液全体を循環させる（時刻ｔ６以降）。

なお、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であった場合、即座に冷却液を循環させると、燃料電池スタック１０内に流入したばかりの冷却液が暖められることなく、循環することとなる。このため、制御部７０は、燃料電池スタック１０内に流入したばかりの冷却液が通常起動可能最低温度Ｔ０以上に暖められるのを待ってから、冷却液を循環させる。

図１４は、第２実施形態に係る燃料電池システム２の詳細動作を示すフローチャートである。なお、図１４に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１８の処理は、図１０に示したステップＳＴ１〜ＳＴ８の処理と同様であるため、説明を省略する。

第４の温度センサ６４は第１のバルブ５１と第２のバルブ５２との間に残存する残存冷却液の温度を検出した後（ＳＴ１８の後）。制御部７０は、第３の温度センサ６３により検出された燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第３設定温度Ｔ３以上であるか否かを判断する（ＳＴ１９）。ここで、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第３設定温度Ｔ３以上でないと判断した場合（ＳＴ１９：ＮＯ）、制御部７０は、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第３設定温度Ｔ３以上であると判断するまで、この処理を繰り返すこととなる。

一方、燃料電池スタック１０の内部の冷却液温度が第３設定温度Ｔ３以上であると判断した場合（ＳＴ１９：ＹＥＳ）、制御部７０は、冷却液ポンプ２３が冷却液を戻すときの単位時間あたりの流量が、該ポンプ２３の性能範囲内で最大となるように制御する（ＳＴ２０）。また、制御部７０は、第１〜第３のバルブ５１〜５３を開ける（ＳＴ２０）。

次に、制御部７０は、燃料電池スタック１０内への冷却液の流入量が、設定流量（燃料電池スタック１０の冷却液流路分の量）以上となったか否かを判断する（ＳＴ２１）。燃料電池スタック１０内への冷却液の流入量が設定流量以上でないと判断した場合（ＳＴ２１：ＮＯ）、制御部７０は、流入量が設定流量以上となるまで、この処理を繰り返すこととなる。

一方、流入量が設定流量以上となった場合（ＳＴ２１：ＹＥＳ）、制御部７０は、第１及び第３のバルブ５１，５３を閉じ、冷却液ポンプ２３を停止させる（ＳＴ２２）。そして、制御部７０は、第４の温度センサ６４により検出される温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であるか否かを判断する（ＳＴ２３）。第４の温度センサ６４により検出される温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上でないと判断した場合（ＳＴ２３：ＮＯ）、制御部７０は、ステップＳＴ１９に戻ることとなる。

また、第４の温度センサ６４により検出される温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であると判断した場合（ＳＴ２３：ＹＥＳ）、制御部７０は、第３の温度センサ６２により検出される燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であるか否かを判断する（ＳＴ２４）。第４の温度センサ６４により検出される温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上でないと判断した場合（ＳＴ２４：ＮＯ）、制御部７０は、通常起動可能最低温度Ｔ０以上であると判断するまで、この処理を繰り返すこととなる。

また、第３温度センサ６４により検出される燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上であると判断した場合（ＳＴ２４：ＹＥＳ）、制御部７０は、冷却液を循環させることとなる（ＳＴ５４）。そして、図１４に示す処理は終了し、通常運転（燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上を維持し、且つ冷却液を冷却液循環系２０において循環させている運転）を行うこととなる。

このようにして、第２実施形態に係る燃料電池システム２によれば、第１実施形態と同様に、低温環境下において発電効率の向上を図ることができる。また、速やかに燃料電池システム２を通常運転とすることができ、燃料電池スタックの温度１０が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることを確実に防止することができる。

さらに、第２実施形態によれば、冷却液貯留タンク３１から冷却液循環系２０に冷却液を戻した場合、残存冷却液の温度から燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の残存冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第３熱量Ｃ３を求める（第１処理）。そして、第３熱量Ｃ３を燃料電池スタック１０において発熱させたときの燃料電池スタック１０の温度を第３設定温度Ｔ３とし、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が、第３設定温度Ｔ３以上になった場合、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の冷却液を燃料電池スタック１０に流入させる（第２処理）。このため、燃料電池スタック１０の冷却液流路分だけ残存冷却液が流入することにより奪われる熱量Ｃ３が予め燃料電池スタック１０にて発熱されることとなり、冷却液流路分だけ残存冷却液を流入させたとしても燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることないようになっている。

次いで、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満か否かを判断し（第３処理）、通常起動可能最低温度Ｔ０未満である場合、第４の温度センサ６４により検出された温度から、燃料電池スタック１０の冷却液流路の容積に相当する量の残存冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０まで上昇させるのに必要となる第３熱量Ｃ３を求め、その後、第２処理から再度実行していくこととしている。このため、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０未満である場合、新たに燃料電池スタック１０の冷却液流路分の残存冷却液を取り込んで、再度第３設定温度Ｔ３以上に暖め、これを繰り返していくこととなる。この繰り返しの間、燃料電池スタック１０の温度は上記の如く通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることがない。

従って、残存冷却液によって燃料電池スタックの温度が通常起動可能最低温度を下回ることを確実に防止することができる。

また、冷却液を上記の如く繰り返し暖めていった後、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上である場合、冷却液全体を循環させることとしている。このように、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上である場合、冷却液全体が通常起動可能最低温度Ｔ０以上になったと考えられるため、冷却液全体を循環させる通常動作を行っても、燃料電池スタック１０の温度は通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることはない。従って、燃料電池スタック１０の温度が確実に通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることがない状況で、通常の動作に移行するため、燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０を下回ることを確実に防止することができる。

また、冷却液を上記の如く繰り返し暖めていった後、第３の温度センサ６３により検出された燃料電池スタック１０内の冷却液の温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上となるまで冷却液の循環を停止する。その後、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上である場合、冷却液全体を循環させることとしている。ここで、第４の温度センサ６４により検出された温度が通常起動可能最低温度Ｔ０以上である場合、冷却液全体が通常起動可能最低温度Ｔ０以上になったと考えられるが、燃料電池スタック１０内の冷却液の温度については通常起動可能最低温度Ｔ０まで昇温されていない可能性があり得る。このため、燃料電池スタック１０内の冷却液を通常起動可能最低温度Ｔ０となるまで暖めてから、冷却液全体を循環させることで、全ての冷却液について通常起動可能最低温度Ｔ０以上としたうえで、冷却液を循環させることとなる。従って、燃料電池スタック１０の温度が通常起動可能最低温度を下回ることを一層確実に防止することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 冷却液循環系において冷却液を循環させる場合の動作を示す説明図である。 冷却液循環系から冷却液を抜き取る場合の動作を示す説明図である。 第１熱量及び第１設定温度の説明図である。 冷却液を冷却液循環系に戻す場合の動作を示す説明図である。 冷却液を冷却液循環系に戻した後の第１動作を示す説明図である。 第２熱量及び第２設定温度の説明図である。 冷却液を冷却液循環系に戻した後の第２動作を示す説明図である。 燃料電池スタックの温度の推移を示す説明図である。 燃料電池システムの詳細動作を示すフローチャートである。 第３熱量及び第３設定温度の説明図である。 冷却液の流入を停止させる場合の動作を示す説明図である。 第２実施形態に係る燃料電池スタックの温度の推移を示す説明図である。 第２実施形態に係る燃料電池システムの詳細動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｃ１…第１熱量
Ｃ２…第２熱量
Ｃ３…第３熱量
Ｔ０…通常起動可能最低温度
Ｔ１…第１設定温度
Ｔ２…第２設定温度
Ｔ３…第３設定温度
１，２…燃料電池システム
１０…燃料電池スタック
２０…冷却液循環系
２１…冷却液循環配管
２２…ラジエータ
２３…冷却液ポンプ
３０…冷却液回収系
３１…冷却液貯留タンク（冷却液貯留手段）
３２…冷却液導入配管
３３…冷却液排出配管
３４…水位センサ
３５…通気管
４１…コンプレッサ
４２…空気供給配管
５１〜５６…バルブ
６１…第１の温度センサ（貯留冷却液温度検出手段）
６２…第２の温度センサ（スタック温度検出手段）
６３…第３の温度センサ（スタック内冷却液温度検出手段）
６４…第４の温度センサ（残存冷却液温度検出手段）
７０…制御部（制御手段）

Claims (8)

1. 発電を行う燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの発電により生じた熱を放熱すべく該燃料電池スタックに冷却液を導入させ、該燃料電池スタックを冷却したことにより暖められた冷却液を冷却して再度燃料電池スタックに導入させる冷却液循環系と、
   前記冷却液循環系に存在する冷却液を抜き取って貯留しておく冷却液貯留手段と、
   前記冷却液貯留手段により貯留された冷却液の温度を検出する貯留冷却液温度検出手段と、
   前記燃料電池スタックの温度を検出するスタック温度検出手段と、
   前記冷却液循環系に存在する冷却液を抜き取って前記冷却液貯留手段に貯留させる制御、及び前記冷却液貯留手段により冷却液が貯留されている場合に冷却液を前記冷却液循環系に戻す制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度が所定温度以下の場合に、前記冷却液循環系から冷却液を抜き取って前記冷却液貯留手段に貯留させ、前記スタック温度検出手段により検出された燃料電池スタックの温度が、燃料電池スタックが発電を効率的に行い得る温度として予め設定された通常起動可能最低温度と前記貯留冷却液温度検出手段により検出された冷却液の温度とから設定される第１設定温度以上となった場合に、前記冷却液貯留手段に貯留された冷却液を前記冷却液循環系に戻す
   ことを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記冷却液貯留手段から前記冷却液循環系に冷却液を戻す冷却液ポンプをさらに備え、
   前記制御手段は、前記冷却液貯留手段から前記冷却液循環系に冷却液を戻す際に、前記冷却液ポンプが冷却液を戻すときの単位時間あたりの流量を該冷却液ポンプの性能範囲内で最大に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記制御手段は、前記冷却液貯留手段により貯留された冷却液と前記燃料電池スタックとを前記通常起動可能最低温度まで上昇させるのに必要となる第１熱量を求め、この第１熱量を前記燃料電池スタックにおいて発熱させたときに到達する燃料電池スタックの温度を、前記第１設定温度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
4. 前記制御手段は、前記冷却液貯留手段から前記冷却液循環系に冷却液を戻した場合、冷却液を循環させない期間を経た後に、前記冷却液循環系において冷却液を循環させることを特徴する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. 前記冷却液循環系から冷却液を抜き取る際に、抜き取ることができなかった残存冷却液の温度を検出する残存冷却液温度検出手段と、
   前記燃料電池スタック内の冷却液の温度を検出するスタック内冷却液温度検出手段と、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記冷却液貯留手段から前記冷却液循環系に冷却液を戻した場合、
   前記残存冷却液温度検出手段により検出された残存冷却液の温度から、残存冷却液全体を前記通常起動可能最低温度まで上昇させるのに必要となる第２熱量を求め、
   前記第２熱量を前記燃料電池スタックにおいて発熱させたときに到達する前記燃料電池スタックの温度を第２設定温度とし、前記スタック内冷却液温度検出手段により検出された燃料電池スタック内の冷却液の温度が、前記第２設定温度以上になった場合に、前記冷却液循環系において冷却液を循環させる
   ことを特徴する請求項４に記載の燃料電池システム。
6. 前記冷却液循環系の冷却液の温度を検出可能であって、前記冷却液循環系から冷却液を抜き取り冷却液を戻して冷却液を循環させるまでは、抜き取ることができなかった残存冷却液の温度を検出可能な残存冷却液温度検出手段と、
   前記燃料電池スタック内の冷却液の温度を検出するスタック内冷却液温度検出手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記冷却液貯留手段から前記冷却液循環系に冷却液を戻した場合、
   前記残存冷却液温度検出手段により検出された残存冷却液の温度から、前記燃料電池スタックの冷却液流路の容積に相当する量の残存冷却液を前記通常起動可能最低温度まで上昇させるのに必要となる第３熱量を求める第１処理を実行し、
   前記第３熱量を前記燃料電池スタックにおいて発熱させたときの燃料電池スタックの温度を第３設定温度とし、前記第１処理後に、前記スタック内冷却液温度検出手段により検出された燃料電池スタック内の冷却液の温度が、前記第３設定温度以上になった場合、前記燃料電池スタックの冷却液流路の容積に相当する量の冷却液を前記燃料電池スタックに流入させる第２処理を実行し、
   前記第２処理後に、前記残存冷却液温度検出手段により再度検出された温度が前記通常起動可能最低温度未満か否かを判断する第３処理を実行し、
   前記第３処理を行った結果、前記残存冷却液温度検出手段により検出された冷却液の温度が前記通常起動可能最低温度未満である場合、前記残存冷却液温度検出手段により検出された冷却液の温度から、前記燃料電池スタックの冷却液流路の容積に相当する量の冷却液を前記通常起動可能最低温度まで上昇させるのに必要となる第３熱量を再度求め、その後第２処理を実行していく
   ことを特徴する請求項４に記載の燃料電池システム。
7. 前記制御手段は、前記第３処理を行った結果、前記残存冷却液温度検出手段により検出された温度が前記通常起動可能最低温度以上である場合、冷却液を循環させることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
8. 前記制御手段は、前記第３処理を行った結果、前記残存冷却液温度検出手段により検出された温度が前記通常起動可能最低温度以上である場合、冷却液を循環させるのに先だって、前記スタック内冷却液温度検出手段により検出された燃料電池スタック内の冷却液の温度が前記通常起動可能最低温度以上となるまで冷却液を循環させず、前記スタック内冷却液温度検出手段により検出された燃料電池スタック内の冷却液の温度が前記通常起動可能最低温度以上となった後に、冷却液を循環させることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
   

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