JP2016225061A - Fuel battery system - Google Patents

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JP2016225061A JP2015108478A JP2015108478A JP2016225061A JP 2016225061 A JP2016225061 A JP 2016225061A JP 2015108478 A JP2015108478 A JP 2015108478A JP 2015108478 A JP2015108478 A JP 2015108478A JP 2016225061 A JP2016225061 A JP 2016225061A
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Hiromichi Sato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress cooling water which is high in electric conductivity from flowing in a fuel battery stack at a start of power generation at the fuel battery stack.SOLUTION: A fuel battery system comprises: a fuel battery stack 10; a radiator 51; a cooling water supply passage 53f; a cooling water discharge passage 53d; a stack-side bypass cooling water passage 53bs; a radiator-side bypass cooling water passage 53br; an ion remover 55; a stack-side cooling water pump 56s; a radiator-side cooling water pump 56r; a supply-side selector valve 57f; and a discharge-side selector valve 57d. When the cooling water has electric conductivity higher than predetermined set electric conductivity at a start of power generation at the fuel battery stack, the stack-side cooling water pump and radiator-side cooling water pump are driven respectively while a supply-side communication path and a discharge-side communication path are blocked, thereby allowing the cooling water to circulate independently in a stack-side circulation path and a radiator-side circulation path.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

水素ガスと空気との電気化学反応により電力を発生するように構成された燃料電池スタックと、燃料電池スタック用の冷却水の温度を低下させるように構成されたラジエータと、ラジエータ内のラジエータ内冷却水通路の出口と燃料電池スタック内のスタック内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水供給通路であって、供給側分岐点と、ラジエータ内冷却水通路の出口から供給側分岐点までのラジエータ流出通路と、供給側分岐点からスタック内冷却水通路の入口までのスタック流入通路と、を備える冷却水供給通路と、スタック内冷却水通路の出口とラジエータ内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水排出通路であって、排出側分岐点と、スタック内冷却水通路の出口から排出側分岐点までのスタック流出通路と、排出側分岐点からラジエータ内冷却水通路の入口までのラジエータ流入通路と、を備える冷却水排出通路と、供給側分岐点と排出側分岐点とを互いに連結するバイパス冷却水通路であって、冷却水中のイオンを除去するように構成されたイオン除去器を備えるバイパス冷却水通路と、入口がラジエータを向くようにラジエータ流出通路内に配置された冷却水ポンプと、バイパス冷却水通路内を流通する冷却水の量を制御するバイパス冷却水制御弁と、を備え、冷却水ポンプを駆動すると共にバイパス冷却水制御弁を制御し、それにより、ラジエータ流出通路内を流通した冷却水の一部がバイパス冷却水通路内を流通し、残りが燃料電池スタックのスタック内冷却水通路内を流通するようにした、燃料電池システムが公知である（例えば、特許文献１参照）。冷却水中にはラジエータなどからイオンが溶出し、その結果冷却水の導電率が上昇する。ところが、導電率が過度に高い冷却水が燃料電池スタック内に流入すると、燃料電池スタックの電気絶縁性が低下するおそれがある。特許文献１の燃料電池システムでは、冷却水の一部が常にイオン除去器内を流通するので、冷却水の導電率が低下され、それにより燃料電池スタックの電気絶縁性が低下するのが抑制される。なお、特許文献１の燃料電池システムでは、残りの冷却水が常に燃料電池スタック内を流通している。   A fuel cell stack configured to generate electric power through an electrochemical reaction between hydrogen gas and air, a radiator configured to reduce the temperature of cooling water for the fuel cell stack, and cooling in the radiator within the radiator A cooling water supply passage that connects the outlet of the water passage and the inlet of the cooling water passage in the stack in the fuel cell stack to each other between the supply side branch point and the outlet of the cooling water passage in the radiator to the supply side branch point. A cooling water supply passage comprising a radiator outflow passage, a stack inflow passage from the supply-side branch point to the inlet of the cooling water passage in the stack, and the outlet of the cooling water passage in the stack and the inlet of the cooling water passage in the radiator. Cooling water discharge passages to be connected, the discharge side branch point, the stack outflow passage from the outlet of the cooling water passage in the stack to the discharge side branch point, and the discharge side branch A cooling water discharge passage comprising a radiator inflow passage from the cooling water passage to the inlet of the cooling water passage in the radiator, and a bypass cooling water passage connecting the supply side branch point and the discharge side branch point to each other, A bypass cooling water passage having an ion remover configured to remove, a cooling water pump disposed in the radiator outlet passage so that the inlet faces the radiator, and an amount of cooling water flowing through the bypass cooling water passage A bypass cooling water control valve for controlling the cooling water, and driving the cooling water pump and controlling the bypass cooling water control valve, whereby a part of the cooling water circulated in the radiator outlet passage is in the bypass cooling water passage. Is known, and the remainder is circulated in the cooling water passage of the fuel cell stack (see, for example, Patent Document 1). . Ions elute from the radiator or the like in the cooling water, and as a result, the conductivity of the cooling water increases. However, when cooling water having an excessively high conductivity flows into the fuel cell stack, the electrical insulation of the fuel cell stack may be reduced. In the fuel cell system of Patent Document 1, since a part of the cooling water always circulates in the ion remover, the conductivity of the cooling water is lowered, thereby suppressing the electric insulation of the fuel cell stack from being lowered. The In the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, the remaining cooling water always circulates in the fuel cell stack.

特開２００７−３１１０８７号公報JP 2007-311087 A

ところで、燃料電池スタックの発電停止中に、ラジエータから冷却水中にイオンが徐々に溶出するので、燃料電池スタックの発電停止期間が長くなると、ラジエータ内の冷却水中の導電率が過度に高くなるおそれがある。   By the way, since the ions are gradually eluted from the radiator into the cooling water while the fuel cell stack is not generating power, if the power generation stop period of the fuel cell stack is long, the conductivity in the cooling water in the radiator may become excessively high. is there.

ところが、特許文献１の燃料電池システムでは、上述の説明からわかるように、冷却水ポンプが駆動されると、ラジエータから流出した冷却水の一部が必ず燃料電池スタック内に流入する。その結果、燃料電池システムの発電開始時に、導電率が過度に高い冷却水が燃料電池スタック内に流入するおそれがある。   However, in the fuel cell system of Patent Document 1, as can be seen from the above description, when the cooling water pump is driven, part of the cooling water flowing out from the radiator always flows into the fuel cell stack. As a result, at the start of power generation of the fuel cell system, there is a risk that cooling water having an excessively high conductivity will flow into the fuel cell stack.

本発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生するように構成された燃料電池スタックと、前記燃料電池スタック用の冷却水の温度を低下させるように構成されたラジエータと、前記ラジエータ内のラジエータ内冷却水通路の出口と前記燃料電池スタック内のスタック内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水供給通路、及び、前記スタック内冷却水通路の出口と前記ラジエータ内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水排出通路であって、前記冷却水供給通路は、前記ラジエータに相対的に近いラジエータ側供給側分岐点と、前記燃料電池スタックに相対的に近いスタック側供給側分岐点と、前記ラジエータ内冷却水通路の出口から前記ラジエータ側供給側分岐点までのラジエータ流出通路と、前記ラジエータ側供給側分岐点から前記スタック側供給側分岐点までの供給側連通路と、前記スタック側供給側分岐点から前記スタック内冷却水通路の入口までのスタック流入通路と、を備え、前記冷却水排出通路は、前記燃料電池スタックに相対的に近いスタック側排出側分岐点と、前記ラジエータに相対的に近いラジエータ側排出側分岐点と、前記スタック内冷却水通路の出口から前記スタック側排出側分岐点までのスタック流出通路と、前記スタック側排出側分岐点から前記ラジエータ側排出側分岐点までの排出側連通路と、前記ラジエータ側排出側分岐点から前記ラジエータ内冷却水通路の入口までのラジエータ流入通路と、を備え、前記スタック流入通路、前記スタック内冷却水通路、及び前記スタック流出通路によりスタック側冷却水通路が構成され、前記ラジエータ流入通路、前記ラジエータ内冷却水通路、及び前記ラジエータ流出通路によりラジエータ側冷却水通路が構成される、冷却水供給通路及び冷却水排出通路と、前記スタック側供給側分岐点と前記スタック側排出側分岐点とを互いに連結するスタック側バイパス冷却水通路であって、前記スタック側冷却水通路及び前記スタック側バイパス冷却水通路によりスタック側循環路が構成される、スタック側バイパス冷却水通路と、前記ラジエータ側供給側分岐点と前記ラジエータ側排出側分岐点とを互いに連結するラジエータ側バイパス冷却水通路であって、冷却水中のイオンを除去するように構成されたイオン除去器を備え、前記ラジエータ側冷却水通路及び前記ラジエータ側バイパス冷却水通路によりラジエータ側循環路が構成される、ラジエータ側バイパス冷却水通路と、出口が前記スタック内冷却水通路の入口を向くように前記スタック側循環路内に配置されたスタック側冷却水ポンプ、及び、出口が前記ラジエータ内冷却水通路の入口を向くように前記ラジエータ側循環路内に配置されたラジエータ側冷却水ポンプであって、前記スタック側冷却水ポンプは前記スタック流入通路内もしくは前記スタック流出通路内に配置されると共に前記ラジエータ側冷却水ポンプは前記ラジエータ側循環路内に配置され、又は、前記スタック側冷却水ポンプは前記スタック側循環路内に配置されると共に前記ラジエータ側冷却水ポンプは前記ラジエータ流入通路内もしくは前記ラジエータ流出通路内に配置される、スタック側冷却水ポンプ及びラジエータ側冷却水ポンプと、前記供給側連通路及び前記排出側連通路の遮断及び開放を切り換え可能な切換器と、冷却水の導電率を検出するように構成された導電率センサと、前記燃料電池スタックでの発電開始時に冷却水の導電率があらかじめ定められた設定導電率よりも高いときに、前記切換器により前記供給側連通路及び前記排出側連通路を遮断しつつ前記スタック側冷却水ポンプ及び前記ラジエータ側冷却水ポンプをそれぞれ駆動し、それにより冷却水が前記スタック側循環路内及び前記ラジエータ側循環路内をそれぞれ独立して循環するように構成されている、制御器と、を備えた燃料電池システムが提供される。   According to the present invention, the fuel cell stack configured to generate electric power by the electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas, and the cooling water temperature for the fuel cell stack are configured to be lowered. A radiator, a cooling water supply passage connecting an outlet of the cooling water passage in the radiator in the radiator and an inlet of the cooling water passage in the stack in the fuel cell stack, and an outlet of the cooling water passage in the stack and the A cooling water discharge passage that connects the inlets of the cooling water passages in the radiator to each other, wherein the cooling water supply passage is relatively close to the radiator side supply side branch point that is relatively close to the radiator and the fuel cell stack. A near stack side supply side branch point, a radiator outflow passage from an outlet of the cooling water passage in the radiator to the radiator side supply side branch point, and the radiator A supply-side communication path from an eta-side supply-side branch point to the stack-side supply-side branch point, and a stack inflow path from the stack-side supply-side branch point to the inlet of the cooling water passage in the stack. The water discharge passage includes a stack side discharge side branch point relatively close to the fuel cell stack, a radiator side discharge side branch point relatively close to the radiator, and the stack side discharge from the outlet of the cooling water passage in the stack. A stack outflow passage to the side branch point, a discharge side communication passage from the stack side discharge side branch point to the radiator side discharge side branch point, and from the radiator side discharge side branch point to the inlet of the cooling water passage in the radiator Radiator inflow passage, and the stack side cooling water by the stack inflow passage, the in-stack cooling water passage, and the stack outflow passage A radiator side cooling water passage is constituted by the radiator inflow passage, the radiator cooling water passage, and the radiator outflow passage, and the stack side supply side branch. A stack side bypass cooling water passage connecting the point and the stack side discharge side branch point to each other, wherein the stack side circulation path is constituted by the stack side cooling water passage and the stack side bypass cooling water passage A bypass-side cooling water passage, a radiator-side bypass cooling water passage that connects the radiator-side supply-side branch point and the radiator-side discharge-side branch point to each other, and is configured to remove ions in the cooling water And a radiator by the radiator side cooling water passage and the radiator side bypass cooling water passage. A radiator side bypass cooling water passage, a stack side cooling water pump disposed in the stack side circulation path so that an outlet faces the inlet of the in-stack cooling water passage, and an outlet A radiator-side cooling water pump disposed in the radiator-side circulation path so as to face the inlet of the radiator-internal cooling water passage, wherein the stack-side cooling water pump is disposed in the stack inflow passage or the stack outflow passage. And the radiator side cooling water pump is disposed in the radiator side circulation path, or the stack side cooling water pump is disposed in the stack side circulation path and the radiator side cooling water pump is disposed in the radiator. Stack side cooling water pump and radiator side cooling disposed in the inflow passage or in the radiator outflow passage A water pump, a switcher capable of switching between cutoff and open of the supply side communication path and the discharge side communication path, a conductivity sensor configured to detect conductivity of cooling water, and the fuel cell stack. When the conductivity of the cooling water is higher than a predetermined set conductivity at the start of power generation, the stack-side cooling water pump and the stack-side pump are shut off from the supply-side communication passage and the discharge-side communication passage by the switch. And a controller configured to drive each of the radiator side cooling water pumps so that the cooling water circulates independently in each of the stack side circulation path and the radiator side circulation path. A battery system is provided.

燃料電池スタックでの発電開始時に導電率の高い冷却水が燃料電池スタックに流入するのを抑制することができる。   It is possible to prevent the coolant having high conductivity from flowing into the fuel cell stack at the start of power generation in the fuel cell stack.

燃料電池システムの全体図である。1 is an overall view of a fuel cell system. 冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of a cooling circuit. 独立循環モードを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining the independent circulation mode. バイパスレスモードを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining bypassless mode. ラジエータ部分バイパスモードを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining a radiator partial bypass mode. ラジエータ全バイパスモードを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining a radiator all bypass mode. 開始制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining start control. 開始制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining start control. 冷却水制御を実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing cooling water control. 開始制御を実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing start control. 切換器の別の実施例を示す冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit which shows another Example of a switching device. 本発明による別の実施例を示す冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit which shows another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例を示す冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit which shows another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例を示す冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit which shows another Example by this invention. 図１４に示される実施例における冷却水の流れを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining the flow of the cooling water in the Example shown by FIG. 図１４に示される実施例における冷却水の流れを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining the flow of the cooling water in the Example shown by FIG. 図１４に示される実施例における冷却水の流れを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining the flow of the cooling water in the Example shown by FIG. 図１４に示される実施例における冷却水の流れを説明する冷却回路の模式図である。It is a schematic diagram of the cooling circuit explaining the flow of the cooling water in the Example shown by FIG.

図１を参照すると、燃料電池システムＡは燃料電池スタック１０を備える。燃料電池スタック１０は積層方向ＬＳに沿って互いに積層された複数の燃料電池単セル１０ａを備える。各燃料電池単セル１０ａは膜電極接合体２０を含む。膜電極接合体２０は膜状の電解質と、電解質の一側に形成されたアノード極と、電解質の他側に形成されたカソード極とを備える。   Referring to FIG. 1, the fuel cell system A includes a fuel cell stack 10. The fuel cell stack 10 includes a plurality of fuel cell single cells 10a stacked on each other along the stacking direction LS. Each fuel cell single cell 10 a includes a membrane electrode assembly 20. The membrane electrode assembly 20 includes a membrane electrolyte, an anode electrode formed on one side of the electrolyte, and a cathode electrode formed on the other side of the electrolyte.

燃料電池単セル１０ａのアノード極及びカソード極はそれぞれ直列に電気的に接続され、積層方向ＬＳに関し最も外側のアノード極及びカソード極は燃料電池スタック１０の電極を構成する。燃料電池スタック１０の電極はＤＣ／ＤＣコンバータ１１を介してインバータ１２に電気的に接続され、インバータ１２はモータジェネレータ１３に電気的に接続される。また、燃料電池システムＡは蓄電器１４を備えており、この蓄電器１４はＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介して上述のインバータ１２に電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は燃料電池スタック１０からの電圧を高めてインバータ１２に送るためのものであり、インバータ１２はＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は蓄電器１４からの直流電流を交流電流に変換するためのものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は燃料電池スタック１０又はモータジェネレータ１３から蓄電器１４への電圧を低くし、又は蓄電器１４からモータジェネレータ１３への電圧を高くするためのものである。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは蓄電器１４はバッテリから構成される。   The anode and cathode of the single fuel cell 10a are electrically connected in series, and the outermost anode and cathode in the stacking direction LS constitute the electrode of the fuel cell stack 10. The electrode of the fuel cell stack 10 is electrically connected to the inverter 12 via the DC / DC converter 11, and the inverter 12 is electrically connected to the motor generator 13. Further, the fuel cell system A includes a capacitor 14, and this capacitor 14 is electrically connected to the above-described inverter 12 via a DC / DC converter 15. The DC / DC converter 11 is for increasing the voltage from the fuel cell stack 10 and sending it to the inverter 12, and the inverter 12 is for converting the direct current from the DC / DC converter 11 or the capacitor 14 into an alternating current. It is. The DC / DC converter 15 is for reducing the voltage from the fuel cell stack 10 or the motor generator 13 to the battery 14 or increasing the voltage from the battery 14 to the motor generator 13. In the fuel cell system A shown in FIG. 1, the battery 14 is composed of a battery.

また、各燃料電池単セル１０ａ内には、アノード極に燃料ガスとしての水素ガスを供給するための水素ガス流通路３０ａと、カソード極に酸化剤ガスとしての空気を供給する空気流通路４０ａとがそれぞれ形成され、互いに隣接する２つの燃料電池単セル１０ａ同士間には燃料電池単セル１０ａに冷却水を供給するための冷却水流通路５０ａが形成される。複数の燃料電池単セル１０ａの水素ガス流通路３０ａ、空気流通路４０ａ、及び冷却水流通路５０ａをそれぞれ並列に接続することにより、燃料電池スタック１０内に水素ガス通路３０、空気通路４０、及び冷却水通路５０がそれぞれ形成される。図１に示される燃料電池システムＡでは、水素ガス通路３０、空気通路４０、及び冷却水通路５０の入口及び出口はそれぞれ、燃料電池スタック１０の積層方向ＬＳ一端に配置される。   Further, in each fuel cell single cell 10a, a hydrogen gas flow passage 30a for supplying hydrogen gas as fuel gas to the anode electrode, and an air flow passage 40a for supplying air as oxidant gas to the cathode electrode, Are formed, and a cooling water flow passage 50a for supplying cooling water to the single fuel cell 10a is formed between the two adjacent single fuel cells 10a. By connecting the hydrogen gas flow passage 30a, the air flow passage 40a, and the cooling water flow passage 50a of the plurality of fuel cell single cells 10a in parallel, the hydrogen gas passage 30, the air passage 40, and the cooling in the fuel cell stack 10 are connected. Water passages 50 are respectively formed. In the fuel cell system A shown in FIG. 1, the inlet and outlet of the hydrogen gas passage 30, the air passage 40, and the cooling water passage 50 are each arranged at one end of the fuel cell stack 10 in the stacking direction LS.

積層方向ＬＳに延びる燃料電池スタック１０の中心軸線をスタック中心軸線と称すると、図１に示される燃料電池システムＡでは、水素ガス流通路３０ａの入口及び空気流通路４０ａの出口がスタック中心軸線の一側に配置され、水素ガス流通路３０ａの出口及び空気流通路４０ａの入口がスタック中心軸線の他側に配置される。したがって、水素ガス流通路３０ａ内を流れる水素ガスの向きと、空気流通路４０ａ内を流れる空気の向きとが互いにほぼ逆向きになっている。すなわち、燃料電池スタック１０は向流式の燃料電池スタックから構成される。図示しない別の実施例では、水素ガス流通路３０ａの入口及び空気流通路４０ａの入口がスタック中心軸線の一側に配置され、水素ガス流通路３０ａの出口及び空気流通路４０ａの出口がスタック中心軸線の他側に配置される。したがって、水素ガス流通路３０ａ内を流れる水素ガスの向きと、空気流通路４０ａ内を流れる空気の向きとが互いにほぼ同じ向きになっている。すなわち、図示しない別の実施例では、燃料電池スタック１０は並流式の燃料電池スタックから構成される。   When the central axis of the fuel cell stack 10 extending in the stacking direction LS is referred to as a stack central axis, in the fuel cell system A shown in FIG. 1, the inlet of the hydrogen gas flow passage 30a and the outlet of the air flow passage 40a are the stack central axis. Arranged on one side, the outlet of the hydrogen gas flow passage 30a and the inlet of the air flow passage 40a are arranged on the other side of the stack center axis. Therefore, the direction of the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas flow passage 30a and the direction of the air flowing through the air flow passage 40a are substantially opposite to each other. That is, the fuel cell stack 10 is composed of a countercurrent fuel cell stack. In another embodiment not shown, the inlet of the hydrogen gas flow passage 30a and the inlet of the air flow passage 40a are arranged on one side of the stack center axis, and the outlet of the hydrogen gas flow passage 30a and the outlet of the air flow passage 40a are the center of the stack. Arranged on the other side of the axis. Therefore, the direction of the hydrogen gas flowing in the hydrogen gas flow passage 30a and the direction of the air flowing in the air flow passage 40a are substantially the same. That is, in another embodiment (not shown), the fuel cell stack 10 is constituted by a cocurrent fuel cell stack.

水素ガス通路３０の入口には水素ガス供給管３１が連結され、水素ガス供給管３１は水素ガス源、例えば水素タンク３２に連結される。水素ガス供給管３１内には上流側から順に、電磁式の遮断弁３３と、水素ガス供給管３１内の圧力を調整するレギュレータ３４と、水素ガス源３２からの水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するための水素ガス供給器３５と、が配置される。図１に示される燃料電池システムＡでは水素ガス供給器３５は電磁式の水素ガス供給弁から構成される。この水素ガス供給弁はニードル弁を備えており、したがって水素ガスは水素ガス供給弁から間欠的に供給される。一方、水素ガス通路３０の出口にはバッファタンク３６を介してパージ管３７が連結される。パージ管３７内には電磁式のパージ制御弁３８が配置される。遮断弁３３及び水素ガス供給弁３５が開弁されると、水素タンク３２内の水素ガスが水素ガス供給管３１を介して燃料電池スタック１０内の水素ガス通路３０内に供給される。このとき水素ガス通路３０から流出するガス、すなわちアノードオフガスはバッファタンク３６内に流入し、バッファタンク３６内に蓄積される。パージ制御弁３８は通常は閉弁されており、周期的に短時間にわたり開弁される。パージ制御弁３８が開弁されると、バッファタンク３６内のアノードオフガスがパージ管３７を介して大気に排出され、すなわちパージ処理が行われる。   A hydrogen gas supply pipe 31 is connected to the inlet of the hydrogen gas passage 30, and the hydrogen gas supply pipe 31 is connected to a hydrogen gas source, for example, a hydrogen tank 32. In the hydrogen gas supply pipe 31, in order from the upstream side, an electromagnetic shut-off valve 33, a regulator 34 for adjusting the pressure in the hydrogen gas supply pipe 31, and hydrogen gas from the hydrogen gas source 32 are supplied to the fuel cell stack 10. A hydrogen gas supply unit 35 for supply is arranged. In the fuel cell system A shown in FIG. 1, the hydrogen gas supplier 35 is constituted by an electromagnetic hydrogen gas supply valve. This hydrogen gas supply valve includes a needle valve, and therefore hydrogen gas is intermittently supplied from the hydrogen gas supply valve. On the other hand, a purge pipe 37 is connected to the outlet of the hydrogen gas passage 30 through a buffer tank 36. An electromagnetic purge control valve 38 is disposed in the purge pipe 37. When the shutoff valve 33 and the hydrogen gas supply valve 35 are opened, the hydrogen gas in the hydrogen tank 32 is supplied into the hydrogen gas passage 30 in the fuel cell stack 10 through the hydrogen gas supply pipe 31. At this time, the gas flowing out from the hydrogen gas passage 30, that is, the anode off-gas flows into the buffer tank 36 and is accumulated in the buffer tank 36. The purge control valve 38 is normally closed and is periodically opened over a short time. When the purge control valve 38 is opened, the anode off gas in the buffer tank 36 is discharged to the atmosphere via the purge pipe 37, that is, a purge process is performed.

図１に示される燃料電池システムＡでは、パージ管３７の出口は大気に連通されている。すなわち、水素ガス通路３０の出口は水素ガス供給管３１に連通されず、したがって水素ガス供給管３１から分離されている。このことは、水素ガス通路３０の出口から流出するアノードオフガスが水素ガス供給管３１に戻されない、ということを意味している。言い換えると、図１に示される燃料電池システムＡは水素ガス非循環式である。図示しない別の実施例では、水素ガス通路３０の出口が水素ガス戻し管を介して例えばレギュレータ３４と水素ガス供給弁３５との間の水素ガス供給管３１に連結される。水素ガス戻し管内には上流側から順に、気液分離器と、気液分離器により分離された水素ガスを水素ガス供給管３１に送り込む水素ガス戻しポンプと、が配置される。この場合、水素ガスを含むアノードオフガスが水素ガス戻し管を介して水素ガス供給管３１に戻される。その結果、水素ガス源３２からの水素ガスと水素ガス戻し管からの水素ガスとの混合体が水素ガス供給弁３５から燃料電池スタック１０に供給される。すなわち、図示しない別の実施例では、燃料電池システムＡは水素ガス循環式である。この図示しない別の実施例との比較において、図１に示される燃料電池システムＡでは、水素ガス戻し管、水素ガス戻しポンプ等が省略されているということになる。その結果、図１に示される燃料電池システムＡでは、構成が簡素化され、コストが低減され、水素ガス戻し管等のための空間を必要としない。   In the fuel cell system A shown in FIG. 1, the outlet of the purge pipe 37 is communicated with the atmosphere. That is, the outlet of the hydrogen gas passage 30 is not communicated with the hydrogen gas supply pipe 31 and is therefore separated from the hydrogen gas supply pipe 31. This means that the anode off gas flowing out from the outlet of the hydrogen gas passage 30 is not returned to the hydrogen gas supply pipe 31. In other words, the fuel cell system A shown in FIG. 1 is a hydrogen gas non-circulation type. In another embodiment (not shown), the outlet of the hydrogen gas passage 30 is connected to a hydrogen gas supply pipe 31 between, for example, the regulator 34 and the hydrogen gas supply valve 35 via a hydrogen gas return pipe. In the hydrogen gas return pipe, a gas-liquid separator and a hydrogen gas return pump for feeding the hydrogen gas separated by the gas-liquid separator into the hydrogen gas supply pipe 31 are arranged in this order from the upstream side. In this case, the anode off gas containing hydrogen gas is returned to the hydrogen gas supply pipe 31 via the hydrogen gas return pipe. As a result, a mixture of hydrogen gas from the hydrogen gas source 32 and hydrogen gas from the hydrogen gas return pipe is supplied from the hydrogen gas supply valve 35 to the fuel cell stack 10. That is, in another embodiment (not shown), the fuel cell system A is a hydrogen gas circulation type. In comparison with another embodiment (not shown), in the fuel cell system A shown in FIG. 1, the hydrogen gas return pipe, the hydrogen gas return pump, and the like are omitted. As a result, in the fuel cell system A shown in FIG. 1, the configuration is simplified, the cost is reduced, and a space for a hydrogen gas return pipe or the like is not required.

また、空気通路４０の入口には空気供給管４１が連結され、空気供給管４１は空気源、例えば大気４２に連結される。空気供給管４１内には上流側から順に、エアクリーナ４３と、空気を圧送するコンプレッサ４４と、コンプレッサ４４から燃料電池スタック１０に送られる空気を冷却するためのインタークーラ４５と、が配置される。一方、空気通路４０の出口にはカソードオフガス管４６が連結される。コンプレッサ４４が駆動されると、空気が空気供給管４１を介して燃料電池スタック１０内の空気通路４０内に供給される。このとき空気通路４０から流出するガス、すなわちカソードオフガスはカソードオフガス管４６内に流入する。カソードオフガス管４６内には上流側から順に、空気通路４０内の圧力であるカソード圧力を制御するための電磁式のカソード圧力制御弁４７と、希釈器４８とが配置される。この希釈器４８には上述したパージ管３７が連結される。その結果、パージ管３７からのパージガス中の水素ガスがカソードオフガスによって希釈される。図１に示される燃料電池システムＡでは更に、インタークーラ４５下流の空気供給管４１から分岐してカソード圧力制御弁４７下流のカソードオフガス管４６に到るバイパス管４１ａと、コンプレッサ４４から吐出された空気の量のうち燃料電池スタック１０に供給される空気の量及びバイパス管４１ａ内へ流れ込む空気の量を制御するバイパス制御弁４１ｂとが設けられる。   An air supply pipe 41 is connected to the inlet of the air passage 40, and the air supply pipe 41 is connected to an air source, for example, the atmosphere 42. In the air supply pipe 41, an air cleaner 43, a compressor 44 that pumps air and an intercooler 45 that cools the air sent from the compressor 44 to the fuel cell stack 10 are disposed in order from the upstream side. On the other hand, a cathode offgas pipe 46 is connected to the outlet of the air passage 40. When the compressor 44 is driven, air is supplied into the air passage 40 in the fuel cell stack 10 through the air supply pipe 41. At this time, the gas flowing out from the air passage 40, that is, the cathode off gas, flows into the cathode off gas pipe 46. In the cathode off gas pipe 46, an electromagnetic cathode pressure control valve 47 for controlling the cathode pressure, which is the pressure in the air passage 40, and a diluter 48 are arranged in order from the upstream side. The above-described purge pipe 37 is connected to the diluter 48. As a result, the hydrogen gas in the purge gas from the purge pipe 37 is diluted by the cathode off gas. Further, in the fuel cell system A shown in FIG. 1, a branch pipe 41 a branched from the air supply pipe 41 downstream of the intercooler 45 to the cathode offgas pipe 46 downstream of the cathode pressure control valve 47, and discharged from the compressor 44. A bypass control valve 41b for controlling the amount of air supplied to the fuel cell stack 10 and the amount of air flowing into the bypass pipe 41a is provided.

上述した燃料電池スタック１０内の冷却水通路５０の入口及び出口には冷却回路ＣＣが連結される。図２を参照すると、冷却回路ＣＣは、冷却水の温度を低下させるように構成されたラジエータ５１を備える。ラジエータ５１内には冷却水が流通するラジエータ内冷却水通路５２が形成されている。燃料電池スタック１０内の冷却水通路５０をスタック内冷却水通路と称すると、ラジエータ内冷却水通路５２の出口５２ｏとスタック内冷却水通路５０の入口５０ｉとは冷却水供給通路５３ｆにより互いに連結される。冷却水供給通路５３ｆは、ラジエータ５１に相対的に近いラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒと、燃料電池スタック１０に相対的に近いスタック側供給側分岐点５４ｆｓと、ラジエータ内冷却水通路５２の出口５２ｏからラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒまでのラジエータ流出通路５３ｒｏと、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒからスタック側供給側分岐点５４ｆｓまでの供給側連通路５３ｆｃと、スタック側供給側分岐点５４ｆｓからスタック内冷却水通路５０の入口５０ｉまでのスタック流入通路５３ｓｉと、を備える。また、スタック内冷却水通路５０の出口５０ｏとラジエータ内冷却水通路５２の入口５２ｉとは冷却水排出通路５３ｄにより互いに連結される。冷却水排出通路５３ｄは、燃料電池スタック１０に相対的に近いスタック側排出側分岐点５４ｄｓと、ラジエータ５１に相対的に近いラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒと、スタック内冷却水通路５０の出口５０ｏからスタック側排出側分岐点５４ｄｓまでのスタック流出通路５３ｓｏと、スタック側排出側分岐点５４ｄｓからラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒまでの排出側連通路５３ｄｃと、ラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒからラジエータ内冷却水通路５２の入口５２ｉまでのラジエータ流入通路５３ｒｉと、を備える。この場合、スタック流入通路５３ｓｉ、スタック内冷却水通路５０、及びスタック流出通路５３ｓｏによりスタック側冷却水通路５３ｓが構成される。また、ラジエータ流入通路５３ｒｉ、ラジエータ内冷却水通路５２、及びラジエータ流出通路５３ｒｏによりラジエータ側冷却水通路５３ｒが構成される。   A cooling circuit CC is connected to the inlet and outlet of the cooling water passage 50 in the fuel cell stack 10 described above. Referring to FIG. 2, the cooling circuit CC includes a radiator 51 configured to reduce the temperature of the cooling water. A radiator cooling water passage 52 through which cooling water flows is formed in the radiator 51. When the cooling water passage 50 in the fuel cell stack 10 is referred to as an in-stack cooling water passage, the outlet 52o of the radiator cooling water passage 52 and the inlet 50i of the in-stack cooling water passage 50 are connected to each other by a cooling water supply passage 53f. The The coolant supply passage 53f includes a radiator-side supply-side branch point 54fr that is relatively close to the radiator 51, a stack-side supply-side branch point 54fs that is relatively close to the fuel cell stack 10, and an outlet 52o of the in-radiator coolant passage 52. To the radiator side supply side branch point 54fr, the radiator side supply side branch point 54fr to the stack side supply side branch point 54fs, and the stack side supply side branch point 54fs to the inside of the stack. A stack inflow passage 53si to the inlet 50i of the cooling water passage 50. Further, the outlet 50o of the in-stack cooling water passage 50 and the inlet 52i of the in-radiator cooling water passage 52 are connected to each other by a cooling water discharge passage 53d. The cooling water discharge passage 53d includes a stack side discharge side branch point 54ds relatively close to the fuel cell stack 10, a radiator side discharge side branch point 54dr relatively close to the radiator 51, and an outlet 50o of the in-stack cooling water passage 50. To the stack side discharge side branch point 54ds, the stack side discharge side branch point 54ds to the radiator side discharge side branch point 54dr, and the radiator side discharge side branch point 54dr to the radiator side. A radiator inflow passage 53ri to the inlet 52i of the cooling water passage 52. In this case, the stack-side cooling water passage 53s is configured by the stack inflow passage 53si, the in-stack cooling water passage 50, and the stack outflow passage 53so. The radiator inflow passage 53ri, the radiator cooling water passage 52, and the radiator outflow passage 53ro constitute a radiator side cooling water passage 53r.

冷却水供給通路５３ｆのスタック側供給側分岐点５４ｆｓと冷却水排出通路５３ｄのスタック側排出側分岐点５４ｄｓとはスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓにより互いに連結される。この場合、スタック側冷却水通路５３ｓ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓによりスタック側循環路５３ｃｓが構成される、また、スタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内には逆止弁が設けられておらず、したがって冷却水はスタック側供給側分岐点５４ｆｓとスタック側排出側分岐点５４ｄｓとの間を双方向に流通可能になっている。なお、図１及び図２に示される例ではスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内には冷却水ポンプが設けられていない。   The stack side supply side branch point 54fs of the cooling water supply passage 53f and the stack side discharge side branch point 54ds of the cooling water discharge passage 53d are connected to each other by a stack side bypass cooling water passage 53bs. In this case, the stack side circulation passage 53cs is configured by the stack side cooling water passage 53s and the stack side bypass cooling water passage 53bs, and no check valve is provided in the stack side bypass cooling water passage 53bs. Therefore, the cooling water can flow in both directions between the stack side supply side branch point 54fs and the stack side discharge side branch point 54ds. In the example shown in FIGS. 1 and 2, no cooling water pump is provided in the stack side bypass cooling water passage 53bs.

また、冷却水供給通路５３ｆのラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒと冷却水排出通路５３ｄのラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒとはラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒにより互いに連結される。この場合、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒによりラジエータ側循環路５３ｃｒが構成される。また、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒは、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒから分岐してラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒに戻る分岐通路５３ｂｂを備えており、この分岐通路５３ｂｂ内には冷却水中のイオンを除去するように構成されたイオン除去器５５が配置される。したがって、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に流入した冷却水の一部がイオン除去器５５内を流通し、イオン除去器５５内を流通した冷却水中のイオンが除去される。更に、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内には逆止弁が設けられておらず、したがって冷却水はラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒとラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒとの間を双方向に流通可能になっている。なお、図２に示される実施例ではラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内には冷却水ポンプが設けられていない。   Further, the radiator side supply side branch point 54fr of the cooling water supply passage 53f and the radiator side discharge side branch point 54dr of the cooling water discharge passage 53d are connected to each other by a radiator side bypass cooling water passage 53br. In this case, a radiator side circulation path 53cr is constituted by the radiator side cooling water passage 53r and the radiator side bypass cooling water passage 53br. The radiator-side bypass cooling water passage 53br includes a branch passage 53bb that branches from the radiator-side bypass cooling water passage 53br and returns to the radiator-side bypass cooling water passage 53br. In the branch passage 53bb, ions in the cooling water are provided. An ion remover 55 configured to remove the is disposed. Therefore, a part of the cooling water flowing into the radiator side bypass cooling water passage 53br flows through the ion remover 55, and ions in the cooling water flowing through the ion remover 55 are removed. Further, no check valve is provided in the radiator side bypass cooling water passage 53br, so that the cooling water can bidirectionally flow between the radiator side supply side branch point 54fr and the radiator side discharge side branch point 54dr. It has become. In the embodiment shown in FIG. 2, no cooling water pump is provided in the radiator side bypass cooling water passage 53br.

冷却回路ＣＣは更に、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒを備える。スタック側冷却水ポンプ５６ｓは、出口５６ｒｏが燃料電池スタック１０のスタック内冷却水通路５０の入口５０ｉを向くようにスタック側循環路５３ｃｓ内に配置される。すなわち、スタック側冷却水ポンプ５６ｓは、出口５６ｓｏが燃料電池スタック１０を向くようにスタック流入通路５３ｓｉ内に配置され、又は、入口５６ｓｉが燃料電池スタック１０を向くようにスタック流出通路５３ｓｏ内に配置され、又は、出口５６ｓｏが冷却水供給通路５３ｆを向くようにスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に配置される。一方、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒは、出口５６ｒｏがラジエータ５１のラジエータ内冷却水通路５２の入口５２ｉを向くようにラジエータ側循環路５３ｃｒ内に配置される。すなわち、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒは、出口５６ｒｏがラジエータ５１を向くようにラジエータ流入通路５３ｒｉ内に配置され、又は、入口５６ｒｉがラジエータ５１を向くようにラジエータ流出通路５３ｒｏ内に配置され、又は、出口５６ｒｏが冷却水排出通路５３ｄを向くようにラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に配置される。ただし、スタック側冷却水ポンプ５６ｓがスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に配置される場合には、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはラジエータ流入通路５３ｒｉ又はラジエータ流出通路５３ｒｏ内に配置される。また、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に配置される場合には、スタック側冷却水ポンプ５６ｓはスタック流入通路５３ｓｉ又はスタック流出通路５３ｓｏ内に配置される。したがって、包括的に表現すると、スタック側冷却水ポンプ５６ｓはスタック流入通路５３ｓｉ内もしくはスタック流出通路５３ｓｏ内に配置されると共にラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはラジエータ側循環路５３ｃｒ内に配置され、又は、スタック側冷却水ポンプ５６ｓはスタック側循環路５３ｃｓ内に配置されると共にラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはラジエータ流入通路５３ｒｉ内もしくはラジエータ流出通路５３ｒｏ内に配置される、ということになる。図２に示される実施例では、スタック側冷却水ポンプ５６ｓはスタック流入通路５３ｓｉ内に配置され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはラジエータ流入通路５３ｒｉ内に配置される。スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはそれぞれ、冷却水の吐出方向を変更不能であるが冷却水の吐出量を制御可能なポンプから形成される。また、図２に示される実施例では、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはそれぞれ、回転ポンプ、往復ポンプ、又は、非容積型ポンプから形成される。   The cooling circuit CC further includes a stack side cooling water pump 56s and a radiator side cooling water pump 56r. The stack side cooling water pump 56 s is arranged in the stack side circulation path 53 cs so that the outlet 56 ro faces the inlet 50 i of the in-stack cooling water passage 50 of the fuel cell stack 10. That is, the stack side cooling water pump 56s is disposed in the stack inflow passage 53si so that the outlet 56so faces the fuel cell stack 10, or is disposed in the stack outflow passage 53so so that the inlet 56si faces the fuel cell stack 10. Alternatively, the outlet 56so is arranged in the stack side bypass cooling water passage 53bs so as to face the cooling water supply passage 53f. On the other hand, the radiator side cooling water pump 56r is disposed in the radiator side circulation path 53cr so that the outlet 56ro faces the inlet 52i of the radiator water passage 52 in the radiator 51. That is, the radiator side cooling water pump 56r is arranged in the radiator inflow passage 53ri so that the outlet 56ro faces the radiator 51, or is arranged in the radiator outflow passage 53ro so that the inlet 56ri faces the radiator 51, or Arranged in the radiator side bypass cooling water passage 53br so that the outlet 56ro faces the cooling water discharge passage 53d. However, when the stack side cooling water pump 56s is disposed in the stack side bypass cooling water passage 53bs, the radiator side cooling water pump 56r is disposed in the radiator inflow passage 53ri or the radiator outflow passage 53ro. In addition, when the radiator side cooling water pump 56r is disposed in the radiator side bypass cooling water passage 53br, the stack side cooling water pump 56s is disposed in the stack inflow passage 53si or the stack outflow passage 53so. Therefore, in a comprehensive expression, the stack side cooling water pump 56s is disposed in the stack inflow passage 53si or the stack outflow passage 53so and the radiator side cooling water pump 56r is disposed in the radiator side circulation path 53cr, or The stack side cooling water pump 56s is disposed in the stack side circulation path 53cs, and the radiator side cooling water pump 56r is disposed in the radiator inflow passage 53ri or the radiator outflow passage 53ro. In the embodiment shown in FIG. 2, the stack side cooling water pump 56s is arranged in the stack inflow passage 53si, and the radiator side cooling water pump 56r is arranged in the radiator inflow passage 53ri. Each of the stack-side cooling water pump 56s and the radiator-side cooling water pump 56r is formed of a pump that cannot change the discharge direction of the cooling water but can control the discharge amount of the cooling water. In the embodiment shown in FIG. 2, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are each formed of a rotary pump, a reciprocating pump, or a non-displacement pump.

冷却回路ＣＣは更に、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃの遮断及び開放を切り換え可能な切換器を備える。図２に示される実施例では、切換器は、冷却水供給通路５３ｆ内に配置された供給側切換弁５７ｆと、冷却水排出通路５３ｄ内に配置された排出側切換弁５７ｄとを備える。また、図２に示される実施例では、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄはそれぞれ、電磁式の三方弁から形成される。更に、図２に示される実施例では、供給側切換弁５７ｆはラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒに配置され、排出側切換弁５７ｄはスタック側排出側分岐点５４ｄｓに配置される。ラジエータ流出通路内５３ｒｏ内を流通した冷却水は供給側切換弁５７ｆにより供給側連通路５３ｆｃ及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒのいずれか一方又は両方に導かれる。ラジエータ流出通路内５３ｒｏ内を流通した冷却水の全部が供給側切換弁５７ｆによりラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒに導かれると、冷却水は供給側連通路５３ｆｃ内を流通せず、すなわち供給側連通路５３ｆｃが遮断される。これに対し、ラジエータ流出通路内５３ｒｏ内を流通した冷却水の一部又は全部が供給側切換弁５７ｆにより供給側連通路５３ｆｃに導かれると、冷却水は供給側連通路５３ｆｃ内を流通し、すなわち供給側連通路５３ｆｃが開放される。この場合、供給側切換弁５７ｆは供給側連通路５３ｆｃ内又はスタック側冷却水通路５３ｓ内を流通する冷却水の量及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を流通する冷却水の量をそれぞれ制御する制御弁としても作用する。同様に、すなわち流出通路内５３ｓｏ内を流通した冷却水は排出側切換弁５７ｄにより排出側連通路５３ｄｃ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓのいずれか一方又は両方に導かれる。スタック流出通路内５３ｒｏ内を流通した冷却水の全部が排出側切換弁５７ｄによりスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓに導かれると、冷却水は排出側連通路５３ｄｃ内を流通せず、すなわち排出側連通路５３ｄｃが遮断される。これに対し、スタック流出通路内５３ｓｏ内を流通した冷却水の一部又は全部が排出側切換弁５７ｄにより排出側連通路５３ｄｃに導かれると、冷却水は排出側連通路５３ｄｃ内を流通し、すなわち排出側連通路５３ｄｃが開放される。この場合、排出側切換弁５７ｄは排出側連通路５３ｄｃ内又はラジエータ側冷却水通路５３ｒ内を流通する冷却水の量及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内を流通する冷却水の量をそれぞれ制御する制御弁としても作用する。図示しない別の実施例では、供給側切換弁５７ｆはスタック側供給側分岐点５４ｆｓに配置され、排出側切換弁５７ｄはラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒに配置される。   The cooling circuit CC further includes a switcher that can switch between the supply-side communication path 53fc and the discharge-side communication path 53dc. In the embodiment shown in FIG. 2, the switch includes a supply side switching valve 57f disposed in the cooling water supply passage 53f, and a discharge side switching valve 57d disposed in the cooling water discharge passage 53d. In the embodiment shown in FIG. 2, the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d are each formed of an electromagnetic three-way valve. Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the supply side switching valve 57f is disposed at the radiator side supply side branch point 54fr, and the discharge side switching valve 57d is disposed at the stack side discharge side branch point 54ds. The cooling water flowing through the radiator outflow passage 53ro is guided to one or both of the supply side communication passage 53fc and the radiator side bypass cooling water passage 53br by the supply side switching valve 57f. When all of the cooling water flowing through the radiator outflow passage 53ro is guided to the radiator side bypass cooling water passage 53br by the supply side switching valve 57f, the cooling water does not flow through the supply side communication passage 53fc, that is, the supply side communication. The passage 53fc is blocked. On the other hand, when a part or all of the cooling water circulated in the radiator outflow passage 53ro is guided to the supply side communication passage 53fc by the supply side switching valve 57f, the cooling water flows in the supply side communication passage 53fc, That is, the supply side communication path 53fc is opened. In this case, the supply side switching valve 57f controls the amount of cooling water flowing in the supply side communication passage 53fc or the stack side cooling water passage 53s and the amount of cooling water flowing in the radiator side bypass cooling water passage 53br, respectively. Also acts as a control valve. Similarly, that is, the cooling water flowing in the outflow passage 53so is guided to one or both of the discharge side communication passage 53dc and the stack side bypass cooling water passage 53bs by the discharge side switching valve 57d. When all of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53ro is guided to the stack side bypass cooling water passage 53bs by the discharge side switching valve 57d, the cooling water does not flow through the discharge side communication passage 53dc, that is, the discharge side communication passage. The passage 53dc is blocked. On the other hand, when a part or all of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53so is guided to the discharge side communication passage 53dc by the discharge side switching valve 57d, the cooling water flows through the discharge side communication passage 53dc, That is, the discharge side communication path 53dc is opened. In this case, the discharge side switching valve 57d controls the amount of cooling water flowing through the discharge side communication passage 53dc or the radiator side cooling water passage 53r and the amount of cooling water flowing through the stack side bypass cooling water passage 53bs, respectively. Also acts as a control valve. In another embodiment (not shown), the supply side switching valve 57f is disposed at the stack side supply side branch point 54fs, and the discharge side switching valve 57d is disposed at the radiator side discharge side branch point 54dr.

ラジエータ流出通路５３ｒｏ内にはラジエータ流出通路５３ｒｏ内の冷却水の導電率を検出するように構成された導電率センサ５８が配置される。また、スタック流入通路５３ｓｉ内にはスタック流入通路５３ｓｉ内の冷却水の温度を検出するように構成された温度センサ５９ｉが配置され、スタック流出通路５３ｓｏ内にはスタック流出通路５３ｓｏ内の冷却水の温度を検出するように構成された温度センサ５９ｏが配置される。スタック流出通路５３ｓｏ内の冷却水の温度は燃料電池スタック１０の温度であるスタック温度を表している。   A conductivity sensor 58 configured to detect the conductivity of the cooling water in the radiator outflow passage 53ro is disposed in the radiator outflow passage 53ro. A temperature sensor 59i configured to detect the temperature of the cooling water in the stack inflow passage 53si is disposed in the stack inflow passage 53si, and the cooling water in the stack outflow passage 53so is disposed in the stack outflow passage 53so. A temperature sensor 59o configured to detect the temperature is arranged. The temperature of the cooling water in the stack outflow passage 53so represents the stack temperature which is the temperature of the fuel cell stack 10.

図１及び図２に示される実施例では、燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられると、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの少なくとも一方が作動され、それにより冷却水が燃料電池スタック１０のスタック内冷却水通路５０内を流通され、したがって燃料電池スタック１０が冷却される。燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号は、例えば電動車両の操作者がスタートスイッチ（図示しない）を操作することにより発せられる。   In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, when a signal to start power generation in the fuel cell stack 10 is issued, at least one of the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r is operated, As a result, the cooling water is circulated through the in-stack cooling water passage 50 of the fuel cell stack 10, and thus the fuel cell stack 10 is cooled. A signal to start power generation in the fuel cell stack 10 is generated, for example, when an operator of the electric vehicle operates a start switch (not shown).

再び図１を参照すると、電子制御ユニット又は制御器６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス６１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポート６５及び出力ポート６６を具備する。燃料電池スタック１０には、燃料電池スタック１０の出力電圧及び出力電流をそれぞれ検出する電圧計１６ｖ及び電流計１６ｉが設けられる。電圧計１６ｖ、電流計１６ｉ、導電率センサ５８（図２）、及び温度センサ５９ｉ，５９ｏ（図２）の出力信号は対応するＡＤ変換器６７を介して入力ポート６５にそれぞれ入力される。一方、出力ポート６６は対応する駆動回路６８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１、インバータ１２、モータジェネレータ１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、遮断弁３３、レギュレータ３４、水素ガス供給弁３５、パージ制御弁３８、バイパス制御弁４１ｂ、コンプレッサ４４、カソード圧力制御弁４７、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ（図２）、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒ（図２）、供給側切換弁５７ｆ、及び排出側切換弁５７ｄ（図２）に電気的に接続される。   Referring again to FIG. 1, the electronic control unit or controller 60 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 61, a ROM (Read Only Memory) 62, a RAM (Random Access Memory) 63, a CPU (Microprocessor). ) 64, an input port 65 and an output port 66. The fuel cell stack 10 is provided with a voltmeter 16v and an ammeter 16i that detect the output voltage and output current of the fuel cell stack 10, respectively. Output signals of the voltmeter 16v, the ammeter 16i, the conductivity sensor 58 (FIG. 2), and the temperature sensors 59i and 59o (FIG. 2) are input to the input port 65 via the corresponding AD converter 67, respectively. On the other hand, the output port 66 is connected to the DC / DC converter 11, the inverter 12, the motor generator 13, the DC / DC converter 15, the shutoff valve 33, the regulator 34, the hydrogen gas supply valve 35, and the purge control valve 38 via the corresponding drive circuit 68. , Bypass control valve 41b, compressor 44, cathode pressure control valve 47, stack side cooling water pump 56s (FIG. 2), radiator side cooling water pump 56r (FIG. 2), supply side switching valve 57f, and discharge side switching valve 57d ( 2).

燃料電池スタック１０を起動すべきとき、すなわち燃料電池スタック１０での発電を開始すべきときには遮断弁３３及び水素ガス供給弁３５が開弁され、水素ガスが燃料電池スタック１０に供給される。また、コンプレッサ４４が駆動され、空気が燃料電池スタック１０に供給される。その結果、燃料電池スタック１０において電気化学反応（Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−，（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ）が起こり、電気エネルギが発生される。この発生された電気エネルギはモータジェネレータ１３に送られる。その結果、モータジェネレータ１３が車両駆動用の電気モータとして作動され、車両が駆動される。一方、例えば車両制動時にはモータジェネレータ１３が回生装置として作動し、このとき回生された電気エネルギは蓄電器１４に蓄えられる。 When the fuel cell stack 10 is to be started, that is, when power generation in the fuel cell stack 10 is to be started, the shutoff valve 33 and the hydrogen gas supply valve 35 are opened, and hydrogen gas is supplied to the fuel cell stack 10. Further, the compressor 44 is driven and air is supplied to the fuel cell stack 10. As a result, an electrochemical reaction (H 2 → 2H + + 2e − , (1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O) occurs in the fuel cell stack 10 to generate electric energy. The generated electrical energy is sent to the motor generator 13. As a result, the motor generator 13 is operated as an electric motor for driving the vehicle, and the vehicle is driven. On the other hand, for example, when the vehicle is braked, the motor generator 13 operates as a regenerative device, and the electrical energy regenerated at this time is stored in the capacitor 14.

さて、図１及び図２に示される実施例では、冷却水を種々の冷却水制御モードでもって流すことができる。以下、これらの冷却水制御モードを順に説明する。   Now, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the cooling water can be flowed in various cooling water control modes. Hereinafter, these cooling water control modes will be described in order.

図３に示される独立循環モードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ遮断される。すなわち、供給側切換弁５７ｆにより、ラジエータ流出通路５３ｒｏ及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒが互いに連通され、供給側連通路５３ｆｃがラジエータ流出通路５３ｒｏ及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒから隔離される。また、排出側切換弁５７ｄにより、スタック流出通路５３ｓｏ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓが互いに連通され、排出側連通路５３ｄｃがスタック流出通路５３ｓｏ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓから隔離される。その結果、ラジエータ流出通路５３ｒｏ内を流通した冷却水のほぼすべてがラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に流入し、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水のほぼすべてがスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に流入する。したがって、図３に矢印ＷＦで示されるように、冷却水が供給側連通路５３ｆｃ内及び排出側連通路５３ｄｃ内をほとんど流通することなく、ラジエータ側循環路５３ｃｒ内及びスタック側循環路５３ｃｓ内をそれぞれ独立して循環する。言い換えると、ラジエータ側循環路５３ｃｒ内の冷却水はスタック側循環路５３ｃｓ内にほとんど流入せず、スタック側循環路５３ｃｓ内の冷却水はラジエータ側循環路５３ｃｒ内にほとんど流入しない。なお、独立循環モードでは、供給側連通路５３ｆｃ内を流通する冷却水の量及び排出側連通路５３ｄｃ内を流通する冷却水の量がそれぞれゼロであるのが好ましい。   In the independent circulation mode shown in FIG. 3, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are blocked by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. That is, the supply side switching valve 57f allows the radiator outflow passage 53ro and the radiator side bypass cooling water passage 53br to communicate with each other, and the supply side communication passage 53fc is isolated from the radiator outflow passage 53ro and the radiator side bypass cooling water passage 53br. Further, the discharge side switching valve 57d allows the stack outflow passage 53so and the stack side bypass cooling water passage 53bs to communicate with each other, and the discharge side communication passage 53dc is isolated from the stack outflow passage 53so and the stack side bypass cooling water passage 53bs. As a result, almost all of the cooling water flowing through the radiator outlet passage 53ro flows into the radiator side bypass cooling water passage 53br, and almost all of the cooling water flowing through the stack outlet passage 53so is stacked. Flows in. Therefore, as indicated by an arrow WF in FIG. 3, the cooling water hardly flows through the supply side communication passage 53fc and the discharge side communication passage 53dc, and passes through the radiator side circulation passage 53cr and the stack side circulation passage 53cs. Each circulates independently. In other words, the cooling water in the radiator side circulation path 53cr hardly flows into the stack side circulation path 53cs, and the cooling water in the stack side circulation path 53cs hardly flows into the radiator side circulation path 53cr. In the independent circulation mode, it is preferable that the amount of cooling water flowing in the supply side communication passage 53fc and the amount of cooling water flowing in the discharge side communication passage 53dc are each zero.

図４に示されるバイパスレスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ開放される。具体的には、供給側切換弁５７ｆにより、ラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃが互いに連通され、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒがラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃから隔離される。また、排出側切換弁５７ｄにより、スタック流出通路５３ｓｏ及び排出側連通路５３ｄｃが互いに連通され、スタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓがスタック流出通路５３ｓｏ及び排出側連通路５３ｄｃから隔離される。その結果、ラジエータ流出通路５３ｒｏ内を流通した冷却水のほぼすべてが供給側連通路５３ｆｃ内に流入し、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水のほぼすべてが排出側連通路５３ｄｃ内に流入する。したがって、図４に矢印ＷＦで示されるように、冷却水がラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内をほとんど流通することなく、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ内、供給側連通路５３ｆｃ内、スタック側冷却水通路５３ｓ内、及び排出側連通路５３ｄｃ内を循環する。この場合、スタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの冷却水吐出量は互いにほぼ等しく設定される。なお、バイパスレスモードでは、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を流通する冷却水の量及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内を流通する冷却水の量がそれぞれゼロであるのが好ましい。   In the bypassless mode shown in FIG. 4, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are each driven. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are opened by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. Specifically, the supply side switching valve 57f allows the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc to communicate with each other, and the radiator side bypass cooling water passage 53br is isolated from the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc. Further, the stack side outflow passage 53so and the discharge side communication passage 53dc communicate with each other by the discharge side switching valve 57d, and the stack side bypass cooling water passage 53bs is isolated from the stack outflow passage 53so and the discharge side communication passage 53dc. As a result, almost all of the cooling water flowing through the radiator outflow passage 53ro flows into the supply side communication passage 53fc, and almost all of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53so flows into the discharge side communication passage 53dc. . Therefore, as indicated by an arrow WF in FIG. 4, the cooling water hardly circulates in the radiator side bypass cooling water passage 53br and the stack side bypass cooling water passage 53bs, in the radiator side cooling water passage 53r, on the supply side. It circulates in the communication path 53fc, the stack side cooling water path 53s, and the discharge side communication path 53dc. In this case, the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s and the cooling water discharge amount of the radiator side cooling water pump 56r are set substantially equal to each other. In the bypass-less mode, it is preferable that the amount of cooling water flowing through the radiator side bypass cooling water passage 53br and the amount of cooling water flowing through the stack side bypass cooling water passage 53bs are each zero.

図５に示されるラジエータ部分バイパスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ開放される。具体的には、供給側切換弁５７ｆにより、ラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃが互いに連通され、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒがラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃから隔離される。また、排出側切換弁５７ｄにより、排出側連通路５３ｄｃ、スタック流出通路５３ｓｏ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓが互いに連通される。その結果、ラジエータ流出通路５３ｒｏ内を流通した冷却水のほぼすべてが供給側連通路５３ｆｃ内に流入し、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水の一部が排出側連通路５３ｄｃ内に流入し、残りがスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に流入する。したがって、図５に矢印ＷＦで示されるように、冷却水がラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内をほとんど流通することなく、排出側連通路５３ｄｃ内、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ内、及び供給側連通路５３ｆｃ内を順次流通しつつ、スタック側循環路５３ｃｓ内を循環する。この場合、スタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量はラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの冷却水吐出量よりも多く設定される。また、排出側切換弁５７ｄの弁位置を制御することにより、排出側連通路５３ｄｃ内に流入する冷却水の量及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に流入する冷却水の量が制御される。なお、ラジエータ部分バイパスモードでは、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を流通する冷却水の量がゼロであるのが好ましい。   In the radiator partial bypass mode shown in FIG. 5, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are opened by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. Specifically, the supply side switching valve 57f allows the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc to communicate with each other, and the radiator side bypass cooling water passage 53br is isolated from the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc. Further, the discharge side switching valve 57d allows the discharge side communication passage 53dc, the stack outflow passage 53so, and the stack side bypass cooling water passage 53bs to communicate with each other. As a result, almost all of the cooling water flowing through the radiator outflow passage 53ro flows into the supply side communication passage 53fc, and a part of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53so flows into the discharge side communication passage 53dc. The remainder flows into the stack side bypass cooling water passage 53bs. Accordingly, as indicated by an arrow WF in FIG. 5, the cooling water hardly flows through the radiator side bypass cooling water passage 53br, and the inside of the discharge side communication passage 53dc, the inside of the radiator side cooling water passage 53r, and the supply side communication. It circulates in the stack side circulation path 53cs while sequentially circulating in the passage 53fc. In this case, the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s is set to be larger than the cooling water discharge amount of the radiator side cooling water pump 56r. Further, by controlling the valve position of the discharge side switching valve 57d, the amount of cooling water flowing into the discharge side communication passage 53dc and the amount of cooling water flowing into the stack side bypass cooling water passage 53bs are controlled. In the radiator partial bypass mode, it is preferable that the amount of cooling water flowing through the radiator side bypass cooling water passage 53br is zero.

図６に示されるラジエータ全バイパスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが停止される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ遮断される。その結果、図６に矢印ＷＦで示されるように、冷却水が供給側連通路５３ｆｃ内、排出側連通路５３ｄｃ内、及びラジエータ側循環路５３ｃｒ内をほとんど流通することなく、スタック側循環路５３ｃｓ内を循環する。なお、ラジエータ全バイパスモードでは、供給側連通路５３ｆｃ内、排出側連通路５３ｄｃ内、及びラジエータ側循環路５３ｃｒ内を流通する冷却水の量がゼロであるのが好ましい。   In the radiator full bypass mode shown in FIG. 6, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the radiator side cooling water pump 56r is stopped. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are blocked by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. As a result, as indicated by an arrow WF in FIG. 6, the cooling water hardly circulates in the supply side communication path 53fc, the discharge side communication path 53dc, and the radiator side circulation path 53cr, and the stack side circulation path 53cs. Circulate inside. In the radiator full bypass mode, it is preferable that the amount of cooling water flowing in the supply side communication path 53fc, the discharge side communication path 53dc, and the radiator side circulation path 53cr is zero.

なお、図５に示されるラジエータ部分バイパスモードにおいて、排出側切換弁５７ｄの弁位置が制御されてスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内に流入する冷却水量がほぼゼロまで減少されると、冷却水制御モードが図４に示されるバイパスレスモードに切り換えられる。これに対し、排出側切換弁５７ｄの弁位置が制御されて排出側連通路５３ｄｃ内に流入する冷却水量がほぼゼロまで減少されると、冷却水制御モードが図６に示されるラジエータ全バイパスモードに切り換えられる。   In the radiator partial bypass mode shown in FIG. 5, when the valve position of the discharge side switching valve 57d is controlled and the amount of cooling water flowing into the stack side bypass cooling water passage 53bs is reduced to almost zero, the cooling water control is performed. The mode is switched to the bypassless mode shown in FIG. On the other hand, when the valve position of the discharge side switching valve 57d is controlled and the amount of cooling water flowing into the discharge side communication passage 53dc is reduced to almost zero, the cooling water control mode is the radiator all bypass mode shown in FIG. Can be switched to.

このように図１及び図２に示される実施例では、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄを制御するだけで、すなわちスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に弁及びポンプを配置することなく、冷却水を種々のモードで流すことができる。   As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, only the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d are controlled, that is, in the stack side bypass cooling water passage 53bs and the radiator side bypass cooling water passage 53br. The cooling water can be flowed in various modes without arranging a valve and a pump.

さて、図１及び図２に示される実施例では、燃料電池スタック１０の発電開始時に、開始制御が行われる。すなわち、まず導電率センサ５８により冷却水の導電率が検出される。冷却水の導電率ＥＣがあらかじめ定められた第１の設定導電率ＥＣ１よりも高いときには、まず独立循環モードが行われ、次いで冷却水制御モードが通常モードに切り換えられる。図１及び図２に示される実施例の通常モードには、バイパスレスモード（図４）、ラジエータ部分バイパスモード（図５）、及びラジエータ全バイパスモード（図６）が含まれる。すなわち、通常モードを行うべきときには、バイパスレスモード、ラジエータ部分バイパスモード、及びラジエータ全バイパスモードのいずれかが行われる。これに対し、冷却水の導電率ＥＣが第１の設定導電率ＥＣ１よりも低いときには独立循環モードが行われることなく、通常モードが行われる。この開始制御を、図７及び図８を参照して更に説明する。   In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the start control is performed at the start of power generation of the fuel cell stack 10. That is, first, the conductivity of the cooling water is detected by the conductivity sensor 58. When the conductivity EC of the cooling water is higher than a predetermined first set conductivity EC1, the independent circulation mode is first performed, and then the cooling water control mode is switched to the normal mode. The normal modes of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 include a bypassless mode (FIG. 4), a radiator partial bypass mode (FIG. 5), and a radiator full bypass mode (FIG. 6). That is, when the normal mode is to be performed, any one of the bypassless mode, the radiator partial bypass mode, and the radiator full bypass mode is performed. On the other hand, when the conductivity EC of the cooling water is lower than the first set conductivity EC1, the normal mode is performed without performing the independent circulation mode. This start control will be further described with reference to FIGS.

図７において、時間ｔａ１は燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられた時間を示している。図７に示される例では、時間ｔａ１における冷却水の導電率ＥＣが第１の設定導電率ＥＣ１よりも高く、したがってまず独立循環モード（図３）が行われる。その結果、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが遮断されるので、導電率の高い冷却水が燃料電池スタック１０内に流入するのが抑制される。また、冷却水がスタック側冷却水通路５３ｓ内に導かれしたがって燃料電池スタック１０が冷却されるので、燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられたときに燃料電池スタック１０での発電が遅滞なく開始される。同時に、冷却水がイオン除去器５５内に導かれるので、冷却水の導電率ＥＣが次第に低下される。この場合、スタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量は例えばスタック流出通路５３ｓｏ内の冷却水の温度とスタック流入通路５３ｓｉ内の冷却水の温度、すなわちスタック温度差が目標範囲内に維持されるように設定される。このようにすると、燃料電池スタック１０内の温度のバラツキが低減される。一方、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの冷却水吐出量は例えばラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの最大量に設定される。このようにすると、冷却水の導電率ＥＣが速やかに低下される。   In FIG. 7, time ta <b> 1 indicates a time when a signal for starting power generation in the fuel cell stack 10 is issued. In the example shown in FIG. 7, the conductivity EC of the cooling water at time ta1 is higher than the first set conductivity EC1, and therefore the independent circulation mode (FIG. 3) is first performed. As a result, the supply-side communication path 53fc and the discharge-side communication path 53dc are blocked, so that the coolant having high conductivity is prevented from flowing into the fuel cell stack 10. Further, since the cooling water is guided into the stack-side cooling water passage 53s and thus the fuel cell stack 10 is cooled, when a signal to start power generation in the fuel cell stack 10 is issued, Power generation starts without delay. At the same time, since the cooling water is introduced into the ion remover 55, the conductivity EC of the cooling water is gradually lowered. In this case, the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s is maintained within the target range, for example, the temperature difference between the cooling water in the stack outflow passage 53so and the cooling water in the stack inflow passage 53si, that is, the stack temperature difference. It is set as follows. In this way, temperature variation in the fuel cell stack 10 is reduced. On the other hand, the cooling water discharge amount of the radiator side cooling water pump 56r is set to the maximum amount of the radiator side cooling water pump 56r, for example. If it does in this way, the electrical conductivity EC of cooling water will fall rapidly.

次いで、冷却水の導電率ＥＣがあらかじめ定められた第２の設定導電率ＥＣ２（＜ＥＣ２）よりも低くなると、独立循環モードが終了され、通常モードが開始される。図示しない別の実施例では、独立循環モードがあらかじめ定められた設定時間にわたり行われたときに、独立循環モードが終了される。   Next, when the conductivity EC of the cooling water becomes lower than a predetermined second set conductivity EC2 (<EC2), the independent circulation mode is terminated and the normal mode is started. In another embodiment, not shown, the independent circulation mode is terminated when the independent circulation mode is performed for a predetermined set time.

一方、図８において、時間ｔｂ１は燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられた時間を示している。図８に示される例では、時間ｔｂ１における冷却水の導電率ＥＣが第１の設定導電率ＥＣ１よりも低い。したがって、独立循環モードが行なわれることなく、通常モードが開始される。また、図８に示される例でも、燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられたときに、燃料電池スタック１０での発電が遅滞なく開始される。   On the other hand, in FIG. 8, time tb <b> 1 indicates the time when a signal for starting power generation in the fuel cell stack 10 is issued. In the example shown in FIG. 8, the conductivity EC of the cooling water at time tb1 is lower than the first set conductivity EC1. Therefore, the normal mode is started without performing the independent circulation mode. Also in the example shown in FIG. 8, when a signal for starting power generation in the fuel cell stack 10 is issued, power generation in the fuel cell stack 10 is started without delay.

通常モードを行うべきときには、例えば冷却水の温度に応じて、バイパスレスモード、ラジエータ部分バイパスモード、及びラジエータ全バイパスモードのいずれかが行われる。すなわち、冷却水の温度ＴＷがあらかじめ定められた第１の設定温度ＴＷ１よりも高いときにはバイパスレスモードが行われる。バイパスレスモードでは、ほぼすべての冷却水がラジエータ５１に送られるので、冷却水の温度上昇が確実に抑制され、燃料電池スタック１０が確実に冷却される。バイパスレスモード時におけるスタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの冷却水吐出量は例えばスタック温度ＴＳ及びスタック温度差がそれぞれの目標範囲内に維持されるように設定される。この場合、冷却水がスタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒにより搬送される。その結果、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒを小型化することができる。   When the normal mode is to be performed, one of the bypassless mode, the radiator partial bypass mode, and the radiator full bypass mode is performed according to the temperature of the cooling water, for example. That is, the bypassless mode is performed when the temperature TW of the cooling water is higher than a predetermined first set temperature TW1. In the bypass-less mode, almost all the cooling water is sent to the radiator 51, so that the temperature rise of the cooling water is reliably suppressed and the fuel cell stack 10 is reliably cooled. In the bypassless mode, the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s and the cooling water discharge amount of the radiator side cooling water pump 56r are set so that, for example, the stack temperature TS and the stack temperature difference are maintained within the respective target ranges. Is done. In this case, the cooling water is conveyed by the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r. As a result, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r can be reduced in size.

冷却水の温度ＴＷが第１の設定温度ＴＷ１よりも低くかつあらかじめ定められた第２の設定温度ＴＷ２（＜ＴＷ１）よりも高いときにはラジエータ部分バイパスモードが行われる。ラジエータ部分バイパスモードでは、冷却水の一部がラジエータ５１を迂回するので、冷却水の温度が過度に低下されるのが阻止され、燃料電池スタック１０が冷却水により過度に冷却されるのが阻止される。ラジエータ部分バイパスモード時におけるスタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの冷却水吐出量並びに排出側切換弁５７ｄの弁位置は例えばスタック温度ＴＳ及びスタック温度差がそれぞれの目標範囲内に維持されるように設定される。   When the cooling water temperature TW is lower than the first set temperature TW1 and higher than a predetermined second set temperature TW2 (<TW1), the radiator partial bypass mode is performed. In the radiator partial bypass mode, a part of the cooling water bypasses the radiator 51, so that the temperature of the cooling water is prevented from being excessively lowered and the fuel cell stack 10 is prevented from being excessively cooled by the cooling water. Is done. In the radiator partial bypass mode, the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s, the cooling water discharge amount of the radiator side cooling water pump 56r, and the valve position of the discharge side switching valve 57d are, for example, the stack temperature TS and the stack temperature difference. It is set to be maintained within the target range.

冷却水の温度ＴＷが第２の設定温度ＴＷ２よりも低いときにはラジエータ全バイパスモードが行われる。ラジエータ全バイパスモードでは、ほぼすべての冷却水がラジエータ５１を迂回するので、冷却水の温度が低下されるのが抑制され、燃料電池スタック１０が冷却水により冷却されるのが抑制される。ラジエータ全バイパスモード時におけるスタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量は例えばスタック温度ＴＳ及びスタック温度差がそれぞれの目標範囲内に維持されるように設定される。   When the temperature TW of the cooling water is lower than the second set temperature TW2, the radiator full bypass mode is performed. In the radiator full bypass mode, almost all the cooling water bypasses the radiator 51, so that the temperature of the cooling water is suppressed from being lowered, and the fuel cell stack 10 is suppressed from being cooled by the cooling water. The cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s in the radiator full bypass mode is set so that, for example, the stack temperature TS and the stack temperature difference are maintained within the respective target ranges.

したがって、燃料電池スタック１０での発電開始時に冷却水の導電率ＥＣがあらかじめ定められた設定導電率ＥＣ１よりも高いときには、切換器により供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃを遮断しつつスタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒをそれぞれ駆動し、それにより冷却水がスタック側循環路５３ｃｓ内及びラジエータ側循環路５３ｃｒ内をそれぞれ独立して循環するようにしている、ということになる。一方、燃料電池スタック１０での発電開始時に冷却水の導電率ＥＣが設定導電率ＥＣ１よりも低いとき又は低くなったときには、切換器により供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが開放されるのを許容しつつスタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの一方又は両方を駆動している、ということになる。   Accordingly, when the electric conductivity EC of the cooling water is higher than the predetermined set electric conductivity EC1 at the start of power generation in the fuel cell stack 10, the stack is made while the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are blocked by the switch. The side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are respectively driven so that the cooling water circulates independently in the stack side circulation path 53cs and in the radiator side circulation path 53cr. Become. On the other hand, when the electric conductivity EC of the cooling water is lower or lower than the set electric conductivity EC1 at the start of power generation in the fuel cell stack 10, the supply side communication passage 53fc and the discharge side communication passage 53dc are opened by the switch. This means that one or both of the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven.

図９は、上述した冷却水制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは燃料電池スタック１０での発電を開始すべき信号が発せられた後にあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。   FIG. 9 shows a routine for executing the cooling water control described above. This routine is executed by interruption every predetermined time after a signal to start power generation in the fuel cell stack 10 is issued.

図９を参照すると、ステップ１００では、燃料電池スタック１０での発電開始時に上述の開始制御が完了したか否かが判別される。開始制御が完了していないときには次いでステップ１０１に進み、開始制御を実行するための開始制御ルーチンが実行される。この開始制御ルーチンは図１０に示されている。   Referring to FIG. 9, in step 100, it is determined whether or not the above-described start control has been completed at the start of power generation in the fuel cell stack 10. When the start control has not been completed, the routine proceeds to step 101 where a start control routine for executing the start control is executed. This start control routine is shown in FIG.

図１０を参照すると、ステップ２００では冷却水の導電率ＥＣが第１の設定導電率ＥＣ１よりも高いか否かが判別される。ＥＣ≦ＥＣ１のときには処理サイクルを終了する。すなわち、開始制御が完了される。これに対し、ＥＣ＞ＥＣ１のときにはステップ２００からステップ２０１に進み、独立循環モードが行われる。続くステップ２０２では冷却水の導電率ＥＣが第２の設定導電率ＥＣ２よりも低いか否かが判別される。ＥＣ≧ＥＣ２のときにはステップ２０１に戻る。ＥＣ＜ＥＣ２のときには処理サイクルを終了する。すなわち、開始制御が完了される。   Referring to FIG. 10, in step 200, it is determined whether or not the conductivity EC of the cooling water is higher than the first set conductivity EC1. When EC ≦ EC1, the processing cycle is terminated. That is, the start control is completed. On the other hand, when EC> EC1, the process proceeds from step 200 to step 201, and the independent circulation mode is performed. In the next step 202, it is determined whether or not the conductivity EC of the cooling water is lower than the second set conductivity EC2. When EC ≧ EC2, the process returns to step 201. When EC <EC2, the processing cycle is terminated. That is, the start control is completed.

再び図９を参照すると、開始制御ルーチンが完了したときにはステップ１００からステップ１０２に進み、通常モードが行われる。   Referring to FIG. 9 again, when the start control routine is completed, the routine proceeds from step 100 to step 102, where the normal mode is performed.

図７から図１０に示される実施例では、開始制御が完了した後には独立循環モードは行われない。図示しない別の実施例では、開始制御が完了した後に冷却水の導電率ＥＣが第１の設定導電率ＥＣ１よりも高くなったときに一時的に独立循環モードが行われる。   In the embodiment shown in FIGS. 7 to 10, the independent circulation mode is not performed after the start control is completed. In another embodiment (not shown), the independent circulation mode is temporarily performed when the conductivity EC of the cooling water becomes higher than the first set conductivity EC1 after the start control is completed.

ラジエータ部分バイパスモードの図示しない別の実施例では、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水のほぼすべてが排出側連通路５３ｄｃ内に流入するように排出側切換弁５７ｄが制御される。一方、排出側連通路５３ｄｃ内を流通した冷却水の一部がラジエータ側冷却水通路５３ｒ内に流入し、残りがラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に流入するように供給側切換弁５７ｆが制御される。その結果、冷却水がスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内をほとんど流通することなく、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ内を流通しつつ、供給側連通路５３ｆｃ内、スタック側冷却水通路５３ｓ内、排出側連通路５３ｄｃ内、及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を循環する。このようにすると、冷却水の温度をラジエータ５１により低下させつつ燃料電池スタック１０を冷却水により冷却しながら、冷却水の導電率ＥＣを低下させることができる。   In another embodiment (not shown) of the radiator partial bypass mode, the discharge side switching valve 57d is controlled such that almost all of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53so flows into the discharge side communication passage 53dc. On the other hand, the supply side switching valve 57f controls so that a part of the cooling water flowing through the discharge side communication passage 53dc flows into the radiator side cooling water passage 53r and the rest flows into the radiator side bypass cooling water passage 53br. Is done. As a result, the cooling water hardly circulates in the stack side bypass cooling water passage 53bs, and circulates in the radiator side cooling water passage 53r, while in the supply side communication passage 53fc, in the stack side cooling water passage 53s, and in the discharge side. It circulates in the communication path 53dc and the radiator side bypass cooling water path 53br. In this way, the conductivity EC of the cooling water can be lowered while the temperature of the cooling water is lowered by the radiator 51 and the fuel cell stack 10 is cooled by the cooling water.

ラジエータ全バイパスモードの図示しない別の実施例では、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ開放される。具体的には、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水のほぼすべてが排出側連通路５３ｄｃ内に流入するように排出側切換弁５７ｄが制御される。一方、排出側連通路５３ｄｃ内を流通した冷却水のほぼ全部がラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に流入するように供給側切換弁５７ｆが制御される。その結果、冷却水がスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内及びラジエータ側冷却水通路５３ｒ内をほとんど流通することなく、供給側連通路５３ｆｃ内、スタック側冷却水通路５３ｓ内、排出側連通路５３ｄｃ内、及びラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を循環する。このようにすると、冷却水の温度がラジエータ５１により低下されるのを阻止しつつ燃料電池スタック１０を冷却水により冷却しながら、冷却水の導電率ＥＣを低下させることができる。   In another embodiment (not shown) of the radiator full bypass mode, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are opened by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. Specifically, the discharge side switching valve 57d is controlled so that almost all of the cooling water flowing through the stack outflow passage 53so flows into the discharge side communication passage 53dc. On the other hand, the supply side switching valve 57f is controlled so that almost all of the cooling water flowing through the discharge side communication passage 53dc flows into the radiator side bypass cooling water passage 53br. As a result, the cooling water hardly circulates in the stack side bypass cooling water passage 53bs and the radiator side cooling water passage 53r, and in the supply side communication passage 53fc, the stack side cooling water passage 53s, and the discharge side communication passage 53dc. And in the radiator side bypass cooling water passage 53br. In this way, the conductivity EC of the cooling water can be lowered while cooling the fuel cell stack 10 with the cooling water while preventing the temperature of the cooling water from being lowered by the radiator 51.

図１１は切換器の別の実施例を示している。図１１に示される実施例では、切換器は供給側連通路５３ｆｃ内に配置された供給側切換弁５７ｆと、排出側連通路５３ｄｃ内に配置された排出側切換弁５７ｄを備え、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄはそれぞれ電磁式の開閉弁から形成される。供給側切換弁５７ｆが完全に閉弁されると供給側連通路５３ｆｃが遮断され、供給側切換弁５７ｆが部分的に又は完全に開弁されると供給側連通路５３ｆｃが開放される。同様に、排出側切換弁５７ｄが完全に閉弁されると排出側連通路５３ｄｃが遮断され、排出側切換弁５７ｄが部分的に又は完全に開弁されると排出側連通路５３ｄｃが開放される。   FIG. 11 shows another embodiment of the switch. In the embodiment shown in FIG. 11, the switching device includes a supply side switching valve 57f disposed in the supply side communication passage 53fc and a discharge side switching valve 57d disposed in the discharge side communication passage 53dc. The valve 57f and the discharge side switching valve 57d are each formed of an electromagnetic on-off valve. When the supply side switching valve 57f is completely closed, the supply side communication path 53fc is shut off, and when the supply side switching valve 57f is partially or completely opened, the supply side communication path 53fc is opened. Similarly, when the discharge side switching valve 57d is completely closed, the discharge side communication passage 53dc is shut off, and when the discharge side switching valve 57d is partially or completely opened, the discharge side communication passage 53dc is opened. The

独立循環モードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動されると共に、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄがそれぞれ完全に閉弁される。バイパスレスモードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動されると共に、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄがそれぞれ完全に開弁される。ラジエータ部分バイパスモードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動されると共に、供給側切換弁５７ｆが完全に開弁され、排出側切換弁５７ｄが部分的に開弁される。ラジエータ全バイパスモードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓのみが駆動されると共に、供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄがそれぞれ完全に閉弁される。   When the independent circulation mode is to be performed, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are respectively driven, and the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d are completely closed. When the bypassless mode is to be performed, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven, and the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d are completely opened. When the radiator partial bypass mode is to be performed, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven, the supply side switching valve 57f is completely opened, and the discharge side switching valve 57d is partially opened. The valve is opened. When the radiator full bypass mode is to be performed, only the stack side cooling water pump 56s is driven, and the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d are each completely closed.

図１２は本発明による別の実施例を示している。図１２に示される実施例は、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内に配置される点、及び、図１及び図２に示される実施例に比べて、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒ及びラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒがラジエータ内冷却水通路５２の入口５２ｉ及び出口５２ｏにそれぞれ隣接配置される点で、図１及び図２に示される実施例と構成を異にしている。   FIG. 12 shows another embodiment according to the present invention. The embodiment shown in FIG. 12 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the radiator-side cooling water pump 56r is arranged in the radiator-side bypass cooling water passage 53br. The structure differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the branch point 54fr and the radiator-side discharge-side branch point 54dr are disposed adjacent to the inlet 52i and the outlet 52o of the radiator cooling water passage 52, respectively. .

図１２に示される実施例の独立循環モードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒがそれぞれ駆動される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ遮断される。この場合、図１及び図２に示される実施例に比べてラジエータ側循環路５３ｃｒの容積が小さくされているので、ラジエータ側循環路５３ｃｒの冷却水の導電率を速やかに低減することができる。また、冷却水がラジエータ側循環路５３ｃｒ内を循環するためのラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒを小型化することができる。   In the independent circulation mode of the embodiment shown in FIG. 12, the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r are driven. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are blocked by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. In this case, since the volume of the radiator side circulation path 53cr is made smaller than that of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the conductivity of the cooling water in the radiator side circulation path 53cr can be rapidly reduced. In addition, the radiator-side cooling water pump 56r for circulating the cooling water in the radiator-side circulation path 53cr can be reduced in size.

図１２に示される実施例のバイパスレスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが停止される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ開放される。具体的には、供給側切換弁５７ｆにより、ラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃが互いに連通され、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒがラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃから隔離される。また、排出側切換弁５７ｄにより、スタック流出通路５３ｓｏ及び排出側連通路５３ｄｃが互いに連通され、スタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓがスタック流出通路５３ｓｏ及び排出側連通路５３ｄｃから隔離される。   In the bypassless mode of the embodiment shown in FIG. 12, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the radiator side cooling water pump 56r is stopped. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are opened by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. Specifically, the supply side switching valve 57f allows the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc to communicate with each other, and the radiator side bypass cooling water passage 53br is isolated from the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc. Further, the stack side outflow passage 53so and the discharge side communication passage 53dc communicate with each other by the discharge side switching valve 57d, and the stack side bypass cooling water passage 53bs is isolated from the stack outflow passage 53so and the discharge side communication passage 53dc.

図１２に示される実施例のラジエータ部分バイパスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが停止される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ開放される。具体的には、供給側切換弁５７ｆにより、ラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃが互いに連通され、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒがラジエータ流出通路５３ｒｏ及び供給側連通路５３ｆｃから隔離される。また、排出側切換弁５７ｄにより、排出側連通路５３ｄｃ、スタック流出通路５３ｓｏ及びスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓが互いに連通される。   In the radiator partial bypass mode of the embodiment shown in FIG. 12, the stack side cooling water pump 56s is driven and the radiator side cooling water pump 56r is stopped. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are opened by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively. Specifically, the supply side switching valve 57f allows the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc to communicate with each other, and the radiator side bypass cooling water passage 53br is isolated from the radiator outflow passage 53ro and the supply side communication passage 53fc. Further, the discharge side switching valve 57d allows the discharge side communication passage 53dc, the stack outflow passage 53so, and the stack side bypass cooling water passage 53bs to communicate with each other.

図１２に示される実施例のラジエータ全バイパスモードでは、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが停止される。また、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃが供給側切換弁５７ｆ及び排出側切換弁５７ｄによりそれぞれ遮断される。   In the radiator full bypass mode of the embodiment shown in FIG. 12, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the radiator side cooling water pump 56r is stopped. Further, the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc are blocked by the supply side switching valve 57f and the discharge side switching valve 57d, respectively.

ところで、図１２に示される実施例では、バイパスレスモード及びラジエータ部分バイパスモードを行うために、スタック側冷却水ポンプ５６ｓのみが駆動される。このため、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが大型化するおそれがある。そこで、図１３に示される実施例では、追加の冷却水ポンプ５６ａが設けられ、バイパスレスモード及びラジエータ部分バイパスモードにおいてスタック側冷却水ポンプ５６ｓと共に駆動される。図１３に示される例では、追加の冷却水ポンプ５６ａは、入口５６ｉがスタック側排出側分岐点５４ｄｓを向き出口５６ａｏがラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒを向くように排出側連通路５３ｄｃ内に配置される。図示しない別の実施例では、追加の冷却水ポンプ５６ａは、入口５６ｉがラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒを向き出口５６ａｏがスタック側供給側分岐点５４ｆｓを向くように供給側連通路５３ｆｃ内に配置される。   Incidentally, in the embodiment shown in FIG. 12, only the stack side cooling water pump 56s is driven to perform the bypassless mode and the radiator partial bypass mode. For this reason, there exists a possibility that the stack side cooling water pump 56s may enlarge. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 13, an additional cooling water pump 56a is provided, and is driven together with the stack side cooling water pump 56s in the bypassless mode and the radiator partial bypass mode. In the example shown in FIG. 13, the additional cooling water pump 56a is arranged in the discharge side communication passage 53dc so that the inlet 56i faces the stack side discharge side branch point 54ds and the outlet 56ao faces the radiator side discharge side branch point 54dr. Is done. In another embodiment (not shown), the additional cooling water pump 56a is disposed in the supply side communication passage 53fc so that the inlet 56i faces the radiator side supply side branch point 54fr and the outlet 56ao faces the stack side supply side branch point 54fs. Is done.

図１４は本発明による更に別の実施例を示している。図１４に示される実施例は、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが、駆動回転数を変更することにより吐出される冷却水の方向及び量を変更可能な回転ポンプから構成される点、及び、冷却水供給通路５３ｆ内及び冷却水排出通路５３ｄ内に弁が設けられない点で、図１及び図２に示される実施例と構成を異にしている。回転ポンプとしては、例えば、ギアポンプ、又は、ベーンポンプのような偏心ポンプ、又は、ねじポンプが用いられる。この場合、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が正値に設定されると、冷却水が出口５６ｒｏから正方向ＦＤに吐出されるようにラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが駆動され、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が負値に設定されると冷却水が入口５６ｒｉから逆方向ＲＤに吐出されるようにラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが駆動される。これに対し、スタック側冷却水ポンプ５６ｓは図１及び図２に示される実施例と同様に、冷却水の吐出方向を変更不能であるが冷却水の吐出量を変更可能なポンプから構成される。なお、図１４に示される実施例では、スタック側冷却水ポンプ５６ｓはスタック流入通路５３ｓｉ内又はスタック流出通路５３ｓｏ内に配置され、スタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内には配置されない。また、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒはラジエータ流入通路５３ｒｉ内又はラジエータ流出通路５３ｒｏ内に配置され、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内には配置されない。なお、図１４に示される実施例では、ラジエータ５１はラジエータ内冷却水通路５２内を冷却水が双方向に、すなわち入口５２ｉから出口５２ｏに向けて及び出口５２ｏから入口５２ｉに向けて流通可能に形成されており、イオン除去器５５もその内部を冷却水が双方向に流通可能に形成されている。   FIG. 14 shows still another embodiment according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 14, the radiator-side cooling water pump 56 r is composed of a rotary pump that can change the direction and amount of the cooling water discharged by changing the drive rotation speed, and the cooling water. The configuration is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that no valve is provided in the supply passage 53f and the cooling water discharge passage 53d. For example, a gear pump, an eccentric pump such as a vane pump, or a screw pump is used as the rotary pump. In this case, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is set to a positive value, the radiator side cooling water pump 56r is driven so that the cooling water is discharged from the outlet 56ro in the positive direction FD, and the radiator side cooling is performed. When the driving speed of the water pump 56r is set to a negative value, the radiator side cooling water pump 56r is driven so that the cooling water is discharged from the inlet 56ri in the reverse direction RD. On the other hand, the stack side cooling water pump 56s is composed of a pump that cannot change the discharge direction of the cooling water but can change the discharge amount of the cooling water, as in the embodiment shown in FIGS. . In the embodiment shown in FIG. 14, the stack side cooling water pump 56s is arranged in the stack inflow passage 53si or the stack outflow passage 53so, but is not arranged in the stack side bypass cooling water passage 53bs. Further, the radiator side cooling water pump 56r is arranged in the radiator inflow passage 53ri or the radiator outflow passage 53ro, and is not arranged in the radiator side bypass cooling water passage 53br. In the embodiment shown in FIG. 14, the radiator 51 allows the cooling water to flow in the radiator cooling water passage 52 in both directions, that is, from the inlet 52 i to the outlet 52 o and from the outlet 52 o to the inlet 52 i. The ion remover 55 is also formed so that cooling water can flow in both directions.

図１４に示される実施例では、スタック側冷却水ポンプ５６ｓを駆動しながらラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数を変更することにより、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃの遮断及び開放が切り換えられる。このことを、図１５から図１７を参照して説明する。   In the embodiment shown in FIG. 14, the supply-side communication path 53fc and the discharge-side communication path 53dc are shut off and opened by changing the driving speed of the radiator-side cooling water pump 56r while driving the stack-side cooling water pump 56s. Is switched. This will be described with reference to FIGS.

図１４に示される実施例において、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動されると共に、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの正方向ＦＤの冷却水吐出量がスタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量にほぼ等しくなるようにラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が正値に設定されると、スタック側排出側分岐点５４ｄｓの圧力はスタック側供給側分岐点５４ｆｓの圧力及びラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力よりも高くなり、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力はラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力及びスタック側供給側分岐点５４ｆｓの圧力よりも高くなる。その結果、スタック流出通路５３ｓｏ内を流通した冷却水の一部はスタック側バイパス冷却水通路５３ｂｓ内をスタック側供給側分岐点５４ｆｓに向けて流通し、残りは排出側連通路５３ｄｃ内をラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒに向けて流通する。また、ラジエータ流出通路５３ｒｏ内を流通した冷却水の一部はラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内をラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒに向けて流通し、残りは供給側連通路５３ｆｃ内をスタック側供給側分岐点５４ｆｓに向けて流通する。したがって、図１５に矢印ＷＦで示されるように、冷却水は、供給側連通路５３ｆｃ内及び排出側連通路５３ｄｃ内をそれぞれ流通しつつ、スタック側循環路５３ｃｓ内及びラジエータ側循環路５３ｃｒ内をそれぞれ循環する。以下では、このようにラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの正方向ＦＤの冷却水吐出量がスタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量にほぼ等しくなるラジエータ側冷却水ポンプの駆動回転数を第１の駆動回転数ＮＰＲ１（＞０）と称することにする。   In the embodiment shown in FIG. 14, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the cooling water discharge amount in the forward direction FD of the radiator side cooling water pump 56r is substantially equal to the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s. When the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is set to a positive value so as to be equal, the pressure at the stack side discharge side branch point 54ds and the pressure at the stack side supply side branch point 54fs and the radiator side discharge side branch point 54dr The pressure at the radiator side supply side branch point 54fr becomes higher than the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr and the pressure at the stack side supply side branch point 54fs. As a result, a part of the cooling water flowing in the stack outflow passage 53so flows in the stack side bypass cooling water passage 53bs toward the stack side supply side branch point 54fs, and the rest in the discharge side communication passage 53dc on the radiator side. It circulates toward the discharge side branch point 54dr. Further, a part of the cooling water flowing through the radiator outlet passage 53ro flows through the radiator side bypass cooling water passage 53br toward the radiator side discharge side branch point 54dr, and the rest is supplied through the supply side communication passage 53fc to the stack side. It circulates toward the side branch point 54fs. Therefore, as indicated by an arrow WF in FIG. 15, the cooling water flows in the supply-side communication path 53fc and the discharge-side communication path 53dc, and in the stack-side circulation path 53cs and the radiator-side circulation path 53cr. Each circulates. In the following, the driving speed of the radiator side cooling water pump in which the cooling water discharge amount in the forward direction FD of the radiator side cooling water pump 56r is substantially equal to the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s will be described below. It will be referred to as drive rotational speed NPR1 (> 0).

次いで、スタック側冷却水ポンプ５６ｓの冷却水吐出量が維持されたまま、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第１の駆動回転数ＮＰＲ１から低下されていくと、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力が次第に低下し、ラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力が次第に上昇する。次いで、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が更に低下されると、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力とラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力とが互いにほぼ等しくなる。その結果、ラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を流通する冷却水の量がほぼゼロになる。したがって、図１６に矢印ＷＦで示されるように、冷却水はラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内をほとんど流通することなく、排出側連通路５３ｄｃ内、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ内、及び供給側連通路５３ｆｃ内を順次流通しつつ、スタック側循環路５３ｃｓ内を循環する。以下では、このように冷却水がラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内をほとんど流通しなくなるラジエータ側冷却水ポンプの駆動回転数を第２の駆動回転数ＮＰＲ２（＞０）と称することにする。   Next, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is decreased from the first driving rotational speed NPR1 while the cooling water discharge amount of the stack side cooling water pump 56s is maintained, the radiator side supply side branch point The pressure at 54 fr gradually decreases, and the pressure at the radiator side discharge side branch point 54 dr gradually increases. Next, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is further lowered, the pressure at the radiator side supply side branch point 54fr and the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr become substantially equal to each other. As a result, the amount of cooling water flowing through the radiator side bypass cooling water passage 53br becomes almost zero. Therefore, as shown by the arrow WF in FIG. 16, the cooling water hardly flows through the radiator side bypass cooling water passage 53br, but within the discharge side communication passage 53dc, the radiator side cooling water passage 53r, and the supply side communication. It circulates in the stack side circulation path 53cs while sequentially circulating in the passage 53fc. Hereinafter, the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump in which the cooling water hardly circulates in the radiator side bypass cooling water passage 53br will be referred to as a second driving rotational speed NPR2 (> 0).

次いで、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第２の回転数ＮＰＲ２から更に低下されると、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力が更に低下し、ラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力が更に上昇する。その結果、冷却水がラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内をラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒからラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒに向けて流通する。したがって、図１７に矢印ＷＦで示されるように、冷却水はラジエータ側バイパス冷却水通路５３ｂｒ内を流通しながら、排出側連通路５３ｄｃ内、ラジエータ側冷却水通路５３ｒ内、及び供給側連通路５３ｆｃ内を順次流通しつつ、スタック側循環路５３ｃｓ内を循環する。   Next, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is further reduced from the second rotational speed NPR2, the pressure at the radiator side supply side branch point 54fr further decreases, and the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr is reduced. It rises further. As a result, the cooling water flows in the radiator side bypass cooling water passage 53br from the radiator side discharge side branch point 54dr toward the radiator side supply side branch point 54fr. Accordingly, as indicated by an arrow WF in FIG. 17, the cooling water flows in the radiator side bypass cooling water passage 53br, while in the discharge side communication passage 53dc, in the radiator side cooling water passage 53r, and in the supply side communication passage 53fc. It circulates in the stack side circulation path 53cs while sequentially circulating through the inside.

次いで、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数がゼロまで低下されても、すなわちラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒが停止されても、冷却水は図１７に示されるように流通する。冷却水ポンプが停止されたとしても、インペラとケーシングとの間、又はインペラ同士の間を通って冷却水がラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒを通過するからである。   Next, even if the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is reduced to zero, that is, even if the radiator side cooling water pump 56r is stopped, the cooling water flows as shown in FIG. This is because even if the cooling water pump is stopped, the cooling water passes through the radiator-side cooling water pump 56r through between the impeller and the casing or between the impellers.

次いで、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数がゼロから更に低下されると、すなわちラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が負値に設定されると、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力が更に低下し、ラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力が更に上昇する。次いで、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が更に低下されると、ラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力がスタック側排出側分岐点５４ｄｓの圧力とほぼ等しくなり、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力がスタック側供給側分岐点５４ｆｓの圧力とほぼ等しくなる。その結果、供給側連通路５３ｆｃ内及び排出側連通路５３ｄｃ内を流通する冷却水の量がそれぞれ、ほぼゼロになる。したがって、図１８に矢印ＷＦで示されるように、冷却水は供給側連通路５３ｆｃ内及び排出側連通路５３ｄｃ内をほとんど流通することなく、ラジエータ側循環路５３ｃｒ内及びスタック側循環路５３ｃｓ内をそれぞれ独立して循環する。以下では、このようにラジエータ側排出側分岐点５４ｄｒの圧力及びスタック側排出側分岐点５４ｄｓの圧力が互いにほぼ等しくなり、ラジエータ側供給側分岐点５４ｆｒの圧力及びスタック側供給側分岐点５４ｆｓの圧力が互いにほぼ等しくなるラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数を第３の駆動回転数ＮＰＲ３（＜０）と称することにする。   Next, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is further reduced from zero, that is, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is set to a negative value, the pressure at the radiator side supply side branch point 54fr Further decreases, and the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr further increases. Next, when the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is further reduced, the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr becomes substantially equal to the pressure at the stack side discharge side branch point 54ds, and the radiator side supply side branch point 54fr. Is substantially equal to the pressure at the stack side supply side branch point 54fs. As a result, the amount of cooling water flowing through the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc is substantially zero, respectively. Therefore, as indicated by an arrow WF in FIG. 18, the cooling water hardly flows through the supply side communication path 53fc and the discharge side communication path 53dc, but within the radiator side circulation path 53cr and the stack side circulation path 53cs. Each circulates independently. In the following, the pressure at the radiator side discharge side branch point 54dr and the pressure at the stack side discharge side branch point 54ds are substantially equal to each other, the pressure at the radiator side supply side branch point 54fr and the pressure at the stack side supply side branch point 54fs. The drive rotational speeds of the radiator side cooling water pumps 56r that are substantially equal to each other will be referred to as a third drive rotational speed NPR3 (<0).

すなわち、図１４に示される実施例では、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動されつつラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第３の駆動回転数ＮＰＲ３に設定されると、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃがそれぞれ遮断される。これに対し、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動されつつラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第３の駆動回転数ＮＰＲ３よりも高く設定されると、供給側連通路５３ｆｃ及び排出側連通路５３ｄｃがそれぞれ開放される。このように図１４に示される実施例では、切換器はスタック側冷却水ポンプ５６ｓ及びラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒを備えている。   That is, in the embodiment shown in FIG. 14, when the stack-side cooling water pump 56s is driven and the driving rotation speed of the radiator-side cooling water pump 56r is set to the third driving rotation speed NPR3, the supply-side communication path 53fc. And the discharge side communication path 53dc is blocked. On the other hand, when the stack-side cooling water pump 56s is driven and the driving rotational speed of the radiator-side cooling water pump 56r is set higher than the third driving rotational speed NPR3, the supply-side communication path 53fc and the discharge-side communication path Each of 53dc is opened. As described above, in the embodiment shown in FIG. 14, the switch includes the stack side cooling water pump 56s and the radiator side cooling water pump 56r.

図１４に示される実施例では、独立循環モードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動されると共に、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第３の駆動回転数ＮＰＲ３に設定される。一方、通常モードを行うべきときには、スタック側冷却水ポンプ５６ｓが駆動されると共に、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が第３の駆動回転数ＮＰＲ３よりも高くかつ第１の駆動回転数ＮＰＲ１以下に設定される。この場合、例えば冷却水の温度が高いときには冷却水の温度が低いときに比べて、ラジエータ側冷却水ポンプ５６ｒの駆動回転数が高く設定される。   In the embodiment shown in FIG. 14, when the independent circulation mode is to be performed, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is set to the third driving rotational speed NPR3. The On the other hand, when the normal mode is to be performed, the stack side cooling water pump 56s is driven, and the driving speed of the radiator side cooling water pump 56r is higher than the third driving speed NPR3 and the first driving speed NPR1. Set to: In this case, for example, when the temperature of the cooling water is high, the driving rotational speed of the radiator side cooling water pump 56r is set higher than when the temperature of the cooling water is low.

Ａ 燃料電池システム
１０ 燃料電池スタック
５０ スタック内冷却水通路
５１ ラジエータ
５２ ラジエータ内冷却水通路
５３ｆ 冷却水供給通路
５３ｄ 冷却水排出通路
５３ｓｉ スタック流入通路
５３ｓｏ スタック流出通路
５３ｒｉ ラジエータ流入通路
５３ｒｏ ラジエータ流出通路
５３ｓ スタック側冷却水通路
５３ｒ ラジエータ側冷却水通路
５３ｂｓ スタック側バイパス冷却水通路
５３ｂｒ ラジエータ側バイパス冷却水通路
５３ｆｃ 供給側連通路
５３ｄｃ 排出側連通路
５３ｃｓ スタック側循環路
５３ｃｒ ラジエータ側循環路
５４ｆｓ スタック側供給側分岐点
５４ｆｒ ラジエータ側供給側分岐点
５４ｄｓ スタック側排出側分岐点
５４ｄｒ ラジエータ側排出側分岐点
５５ イオン除去器
５６ｓ スタック側冷却水ポンプ
５６ｒ ラジエータ側冷却水ポンプ
５７ｆ 供給側切換弁
５７ｄ 排出側切換弁
５８ 導電率センサ A Fuel cell system 10 Fuel cell stack 50 Cooling water passage 51 in the stack 51 Radiator 52 Cooling water passage 53 in the radiator 53f Cooling water supply passage 53d Cooling water discharge passage 53si Stack inflow passage 53so Stack outflow passage 53ri Radiator inflow passage 53ro Radiator outflow passage 53s Stack Side cooling water passage 53r Radiator side cooling water passage 53bs Stack side bypass cooling water passage 53br Radiator side bypass cooling water passage 53fc Supply side communication passage 53dc Discharge side communication passage 53cs Stack side circulation passage 53cr Radiator side circulation passage 54fs Stack side supply side branch Point 54fr Radiator side supply side branch point 54ds Stack side discharge side branch point 54dr Radiator side discharge side branch point 55 Ion remover 56s Stack side cooling water pump 56 Radiator side cooling water pump 57f supply switching valve 57d discharge side switching valve 58 conductivity sensor

Claims (1)

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生するように構成された燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタック用の冷却水の温度を低下させるように構成されたラジエータと、
前記ラジエータ内のラジエータ内冷却水通路の出口と前記燃料電池スタック内のスタック内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水供給通路、及び、前記スタック内冷却水通路の出口と前記ラジエータ内冷却水通路の入口とを互いに連結する冷却水排出通路であって、前記冷却水供給通路は、前記ラジエータに相対的に近いラジエータ側供給側分岐点と、前記燃料電池スタックに相対的に近いスタック側供給側分岐点と、前記ラジエータ内冷却水通路の出口から前記ラジエータ側供給側分岐点までのラジエータ流出通路と、前記ラジエータ側供給側分岐点から前記スタック側供給側分岐点までの供給側連通路と、前記スタック側供給側分岐点から前記スタック内冷却水通路の入口までのスタック流入通路と、を備え、前記冷却水排出通路は、前記燃料電池スタックに相対的に近いスタック側排出側分岐点と、前記ラジエータに相対的に近いラジエータ側排出側分岐点と、前記スタック内冷却水通路の出口から前記スタック側排出側分岐点までのスタック流出通路と、前記スタック側排出側分岐点から前記ラジエータ側排出側分岐点までの排出側連通路と、前記ラジエータ側排出側分岐点から前記ラジエータ内冷却水通路の入口までのラジエータ流入通路と、を備え、前記スタック流入通路、前記スタック内冷却水通路、及び前記スタック流出通路によりスタック側冷却水通路が構成され、前記ラジエータ流入通路、前記ラジエータ内冷却水通路、及び前記ラジエータ流出通路によりラジエータ側冷却水通路が構成される、冷却水供給通路及び冷却水排出通路と、
前記スタック側供給側分岐点と前記スタック側排出側分岐点とを互いに連結するスタック側バイパス冷却水通路であって、前記スタック側冷却水通路及び前記スタック側バイパス冷却水通路によりスタック側循環路が構成される、スタック側バイパス冷却水通路と、
前記ラジエータ側供給側分岐点と前記ラジエータ側排出側分岐点とを互いに連結するラジエータ側バイパス冷却水通路であって、冷却水中のイオンを除去するように構成されたイオン除去器を備え、前記ラジエータ側冷却水通路及び前記ラジエータ側バイパス冷却水通路によりラジエータ側循環路が構成される、ラジエータ側バイパス冷却水通路と、
出口が前記スタック内冷却水通路の入口を向くように前記スタック側循環路内に配置されたスタック側冷却水ポンプ、及び、出口が前記ラジエータ内冷却水通路の入口を向くように前記ラジエータ側循環路内に配置されたラジエータ側冷却水ポンプであって、前記スタック側冷却水ポンプは前記スタック流入通路内もしくは前記スタック流出通路内に配置されると共に前記ラジエータ側冷却水ポンプは前記ラジエータ側循環路内に配置され、又は、前記スタック側冷却水ポンプは前記スタック側循環路内に配置されると共に前記ラジエータ側冷却水ポンプは前記ラジエータ流入通路内もしくは前記ラジエータ流出通路内に配置される、スタック側冷却水ポンプ及びラジエータ側冷却水ポンプと、
前記供給側連通路及び前記排出側連通路の遮断及び開放を切り換え可能な切換器と、
冷却水の導電率を検出するように構成された導電率センサと、
前記燃料電池スタックでの発電開始時に冷却水の導電率があらかじめ定められた設定導電率よりも高いときに、前記切換器により前記供給側連通路及び前記排出側連通路を遮断しつつ前記スタック側冷却水ポンプ及び前記ラジエータ側冷却水ポンプをそれぞれ駆動し、それにより冷却水が前記スタック側循環路内及び前記ラジエータ側循環路内をそれぞれ独立して循環するように構成されている、制御器と、
を備えた燃料電池システム。 A fuel cell stack configured to generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas;
A radiator configured to reduce the temperature of cooling water for the fuel cell stack;
A cooling water supply passage for connecting an outlet of the cooling water passage in the radiator in the radiator and an inlet of the cooling water passage in the stack in the fuel cell stack; and an outlet of the cooling water passage in the stack and the cooling in the radiator A cooling water discharge passage connecting the inlet of the water passage to each other, wherein the cooling water supply passage is a radiator side supply side branch point relatively close to the radiator and a stack side relatively close to the fuel cell stack Supply side branch point, radiator outflow passage from the outlet of the cooling water passage in the radiator to the radiator side supply side branch point, and supply side communication passage from the radiator side supply side branch point to the stack side supply side branch point And a stack inflow passage from the stack side supply side branch point to the inlet of the cooling water passage in the stack, and the cooling water discharge passage A stack side discharge side branch point relatively close to the fuel cell stack, a radiator side discharge side branch point relatively close to the radiator, and an outlet of the cooling water passage in the stack to the stack side discharge side branch point A stack outflow passage, a discharge side communication passage from the stack side discharge side branch point to the radiator side discharge side branch point, and a radiator inflow passage from the radiator side discharge side branch point to the inlet of the cooling water passage in the radiator A stack-side cooling water passage is constituted by the stack inflow passage, the in-stack cooling water passage, and the stack outflow passage, and the radiator inflow passage, the radiator in-cooling water passage, and the radiator outflow passage. A cooling water supply passage and a cooling water discharge passage, which constitute a radiator side cooling water passage;
A stack side bypass cooling water passage connecting the stack side supply side branch point and the stack side discharge side branch point to each other, wherein the stack side circulation path is formed by the stack side cooling water passage and the stack side bypass cooling water passage. A stack-side bypass coolant passage configured;
A radiator-side bypass cooling water passage that connects the radiator-side supply-side branch point and the radiator-side discharge-side branch point to each other, comprising an ion remover configured to remove ions in cooling water, and the radiator A radiator-side bypass cooling water passage, wherein a radiator-side circulation passage is configured by the side-cooling water passage and the radiator-side bypass cooling water passage;
The stack side cooling water pump disposed in the stack side circulation path so that the outlet faces the inlet of the cooling water passage in the stack, and the radiator side circulation so that the outlet faces the inlet of the cooling water passage in the radiator A radiator-side cooling water pump disposed in a path, wherein the stack-side cooling water pump is disposed in the stack inflow passage or the stack outflow passage, and the radiator-side cooling water pump is disposed in the radiator-side circulation path. Or the stack-side cooling water pump is disposed in the stack-side circulation path and the radiator-side cooling water pump is disposed in the radiator inflow passage or in the radiator outflow passage. A cooling water pump and a radiator side cooling water pump;
A switcher capable of switching between blocking and opening of the supply side communication path and the discharge side communication path;
A conductivity sensor configured to detect the conductivity of the cooling water;
When the conductivity of the cooling water at the start of power generation in the fuel cell stack is higher than a predetermined set conductivity, the switch side shuts off the supply-side communication path and the discharge-side communication path by the switch. A controller configured to drive the cooling water pump and the radiator side cooling water pump, respectively, so that the cooling water circulates independently in the stack side circulation path and in the radiator side circulation path; ,
A fuel cell system comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113745569A (en) * 2021-07-30 2021-12-03 东风汽车集团股份有限公司 Method and device for controlling cooling liquid of fuel cell system
WO2022143129A1 (en) * 2020-12-29 2022-07-07 长城汽车股份有限公司 Vehicle battery thermal management control method and apparatus, and vehicle
JP7192226B2 (en) 2018-03-16 2022-12-20 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

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