JP3915476B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池システムに関し、特に、発電性能の低下抑制対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平１１−２８３６４９号公報に開示されているように、原料ガスを改質装置で改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池に供給すると共に、空気を酸化剤ガスとして燃料電池に供給する燃料電池システムが知られている。燃料電池は、電解質膜によって酸素極側ガス流路と水素極側ガス流路とに区画されて形成されるもので、その酸素極側ガス流路に空気が、また水素極側ガス流路に燃料ガスがそれぞれ供給されるようになっている。そして、燃料ガスが改質装置から燃料電池の水素極側ガス流路へ送られると、燃料ガスの主成分である水素が、酸素極側ガス流路の電極触媒上で空気中の酸素と反応して発電が行なわれる。発電中には、燃料電池が発熱して昇温するために、燃料電池に冷却水を流すことによって燃料電池の温度を一定範囲内に維持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記燃料電池のガス流路では、空気又は燃料ガスに含まれるカチオン等が吸着することがある。そして、カチオン等がガス流路に面する電極触媒に吸着すると、反応面積が減少するために発電性能が低下するという問題が生ずる。つまり、カチオンが混入すると電解質内でプロトンと交換し、導電性が低下するだけでなく電極触媒にも吸着して発電性能を低下させる。さらに、運転の停止時には、安全確保のため及びカーボン腐食による劣化防止のために、反応ガスを早急にパージする必要がある。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムに所定の改良を施すことで、発電性能が低下するのを抑制することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入可能に構成するようにしたものである。
【０００６】
具体的に、第１の解決手段は、酸素含有ガスが流れる酸素通路（20）と、燃料ガスが流れる水素通路（21）と、冷却水が循環する冷却水回路（60）と、上記酸素通路（20）に接続された酸素ガス流路（11）と、上記水素通路（21）に接続された水素ガス流路（12）と、上記冷却水回路（60）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（13）とが形成された燃料電池（10）と、上記燃料電池（10）の起動時又は停止時に冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入可能に構成された冷却水流入手段（88）とを備えている。
【０００７】
そして、上記冷却水流入手段（ 88 ）は、上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている。
【０００８】
また、第２の解決手段は、酸素含有ガスが流れる酸素通路（ 20 ）と、燃料ガスが流れる水素通路（ 21 ）と、冷却水が循環する冷却水回路（ 60 ）と、上記酸素通路（ 20 ）に接続された酸素ガス流路（ 11 ）と、上記水素通路（ 21 ）に接続された水素ガス流路（ 12 ）と、上記冷却水回路（ 60 ）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（ 13 ）とが形成された燃料電池（ 10 ）と、上記燃料電池（ 10 ）の起動時又は停止時に冷却水回路（ 60 ）の冷却水をガス流路（ 11,12 ）に流入可能に構成された冷却水流入手段（ 88 ）とを備えている。
【０００９】
そして、上記冷却水流入手段（ 88 ）は、上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている。
【００１０】
また、第３の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１１】
また、第４の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を水素ガス流路（12）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１２】
また、第５の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１３】
また、第６の解決手段は、上記第５の解決手段において、外気温度検出手段（102）を備える一方、流入制御手段（111）は、運転停止中において、上記外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させる。
【００１４】
また、第７の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている。
【００１５】
また、第８の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）を備えている。
【００１６】
また、第９の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備えている。
【００１７】
また、第１０の解決手段は、上記第１の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００１８】
また、第１１の解決手段は、上記第２の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００１９】
また、第１２の解決手段は、上記第１０又は第１１の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている。
【００２０】
また、第１３の解決手段は、上記第１の解決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、冷却水回路（60）に接続され、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）を有する排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２１】
また、第１４の解決手段は、上記第２の解決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、分流通路（89）に設けられ、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２２】
また、第１５の解決手段は、上記第１の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２３】
また、第１６の解決手段は、上記第２の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２４】
また、第１７の解決手段は、上記第１から第１６の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）は、循環する冷却水に含まれる不純物を除去する冷却水洗浄手段（85）を備えている。
【００２５】
また、第１８の解決手段は、上記第１から第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）は、燃料電池（10）から流出した冷却水を貯留する貯留容器（80）と、該貯留容器（80）に貯留している冷却水を入れ替える入替手段（81）とを備えている。
【００２６】
また、第１９の解決手段は、上記第１３から第１６の何れか１つの解決手段において、酸素通路（20）における回収通路（95）の接続部、及び水素通路（21）における回収通路（95）の接続部のうちの少なくとも一方には、気液分離器（28,29）が配設されている。
【００２７】
すなわち、上記第１の解決手段では、酸素通路（20）を流れる酸素含有ガスが燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入すると共に、水素通路（21）を流れる燃料ガスが燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入する。一方、燃料電池（10）の冷却水流路（13）には、冷却水回路（60）の冷却水が流入する。そして、冷却水流入手段（88）が切り換わると、冷却水回路（60）の冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させ、燃料電池（10）を加熱又は冷却しながら電極を洗浄する。つまり、ガス流路（11,12）に冷却水を流入させることで、装置を複雑にすることなく、発電運転中にガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去することができると共に燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。更に、冷却水を流入させて電極の洗浄を行うようにしているので、電解質膜を湿潤状態に維持することができ、電解質膜の劣化を抑制することができる。また、冷却水を流入させても起電力が発生しないために、燃料電池（10）が劣化しない。
【００２８】
また、冷却水回路（ 60 ）の冷却水は、分流通路（ 89 ）と燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）とに分流して流れる。分流通路（ 89 ）の冷却水は、酸素通路（ 20 ）又は水素通路（ 21 ）を流れた後、燃料電池（ 10 ）の酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）を流れて電極を洗浄する。そして、酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）から流出した冷却水が回収通路（ 95 ）を流れ、これら冷却水は、冷却水回路（ 60 ）に回収され、上記燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）を流れた冷却水と合流する。
【００２９】
また、上記第２の解決手段では、冷却水回路（ 60 ）の冷却水は、燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）を流れた後に分流して、一部が分流通路（ 89 ）を流れる。分流通路（ 89 ）の冷却水は、酸素通路（ 20 ）又は水素通路（ 21 ）を流れた後、燃料電池（ 10 ）の酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）を流れて電極を洗浄する。そして、酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）から流出した冷却水が回収通路（ 95 ）を流れ、冷却水回路（ 60 ）に回収される。
【００３０】
また、上記第３の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）にのみ流入する。
【００３１】
また、上記第４の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）にのみ流入する。
【００３２】
また、上記第５の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入する。
【００３３】
また、上記第６の解決手段では、上記第５の解決手段において、運転停止中において、外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水が酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）を流れる。つまり、外気温度が所定温度以下となって、ガス流路（11,12）内の水分が凍結する恐れがあるときに、冷却水を流通させることで、凍結を防止する。
【００３４】
また、上記第７の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、酸素通路（20）の酸素バイパス開閉機構（24a）が開放すると、酸素通路（20）の酸素含有ガスは、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。
【００３５】
また、上記第８の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、水素通路（21）の水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の燃料ガスは、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。
【００３６】
また、上記第９の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、酸素通路（20）の酸素バイパス開閉機構（24a）と水素通路（21）の水素バイパス開閉機構（25a）とが開放すると、酸素通路（20）の酸素含有ガスが、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。また、水素通路（21）の燃料ガスが、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。
【００３７】
また、上記第１０の解決手段では、上記第１の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切換により、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（107）において改質装置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００３８】
また、上記第１１の解決手段では、上記第２の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（107）において改質装置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００３９】
また、上記第１２の解決手段では、上記第１０又は第１１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）が開放すると、酸素含有ガスが酸素バイパス通路（24）を流れ、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。
【００４０】
また、上記第１３の解決手段では、上記第１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切り換えにより、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（106）において燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４１】
また、上記第１４の解決手段では、上記第２の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（106）において燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４２】
また、上記第１５の解決手段では、上記第１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切り換えにより、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４３】
また、上記第１６の解決手段では、上記第２の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４４】
また、上記第１７の解決手段では、上記第１から第１６の何れか１つの解決手段において、冷却水洗浄手段（85）によって不純物が除去された冷却水が燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入する。
【００４５】
また、上記第１８の解決手段では、上記第１から第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）から流出した後、貯留容器（80）に貯留される。貯留容器（80）の冷却水が入替手段（81）によって、入れ替えられる。
【００４６】
また、上記第１９の解決手段では、上記第１３から第１６の何れか１つの解決手段において、燃料電池（10）のガス流路（11,12）から流出したガスに含まれる冷却水が気液分離器（28,29）で確実にガスから分離される。
【００４７】
【発明の効果】
従って、上記解決手段によれば、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、電解質膜を湿潤状態に維持しながら、ガス流路（11,12）及び電極触媒に吸着されたカチオン等の不純物を除去しつつ、燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。この結果、発電性能が低下するのを抑制すると共に、燃料電池（10）の劣化を抑制することができる。また、燃料電池（10）の冷却水を流入させるようにしたために、不活性ガスボンベ等を使用する必要がなく、装置が複雑になることがない。また、起電力を発生しないために、燃料電池（10）を劣化させることがない。また、加熱された冷却水を起動時に燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるときには、燃料電池（10）が迅速に昇温するために、電極に使用される白金が改質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく起動に時間がかかってしまうという事態を回避することができる。
【００４８】
また、上記第５の解決手段によれば、燃料電池（10）の両ガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようにしたために、起電力を発生させることなく確実に電池の昇温や反応ガスのパージをすることができる。
【００４９】
また、上記第６の解決手段によれば、運転停止中において、外気温度が低下したときに冷却水を流通させるようにしたために、ガス流路（11,12）における水分の凍結に起因する電池スタックの破壊を防止することができる。
【００５０】
また、上記第１０、第１１及び第１２の解決手段によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５１】
また、上記第１２の解決手段によれば、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５２】
また、上記第１３及び第１４の解決手段によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５３】
また、上記第１５及び第１６の解決手段によれば、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、更に熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５４】
また、上記第１７の解決手段によれば、冷却水に含まれる不純物を除去するようにしたために、冷却水中の不純物が燃料電池（10）のガス流路（11,12）や電極に付着するのを防止することができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【００５５】
また、上記第１８の解決手段によれば、冷却水回路（60）を循環する冷却水を入れ替え可能になり、きれいな冷却水を循環させることができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【００５６】
また、上記第１９の解決手段によれば、気液分離器（28,29）を配設するようにしたために、燃料電池（10）から流出したガスに含まれる冷却水をガスから分離することができる。この結果、冷却水が燃焼器（51）に流入するのを確実に防止することができて、燃焼器（51）での反応を効率よく行うことができる。
【００５７】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５８】
図１に示すように、本実施形態１に係る燃料電池システムは、酸素通路（20）と水素通路（21）と燃料電池（10）と冷却水回路（60）とコントローラ（110）とを備えている。また、この燃料電池システムは、水循環路（65）を備えており、いわゆるコジェネレーションシステムを構成している。
【００５９】
上記酸素通路（20）は、燃料電池（10）に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給管（20a）と、燃料電池（10）から排出された酸素極排ガスが流れる酸素極排気管（20b）とにより構成されている。上記水素通路（21）は、燃料電池（10）に燃料ガスを供給する水素供給管（21a）と、燃料電池（10）から排出された水素極排ガスが流れる水素極排気管（21b）とにより構成されている。
【００６０】
上記燃料電池（10）は、固体高分子電解質型に構成されている。この燃料電池（10）では、フッ素系の高分子フィルムからなる電解質膜の両面に触媒粒子を分散させて電極を形成することで、単電池が構成されている。この電極触媒は、主に白金が使用されている。電解質膜表面の電極は、一方が水素極（アノード）となり、他方が酸素極（カソード）となる。上記燃料電池（10）は、バイポーラ板を介して単電池が積層されたスタック（集合電池）を構成している。尚、燃料電池（10）の構造についは、図示を省略する。
【００６１】
上記燃料電池（10）では、バイポーラ板と電解質膜の酸素極とにより、酸素極側ガス流路（11）が形成され、バイポーラ板と電解質膜の水素極とにより、水素極側ガス流路（12）が形成されている。また、燃料電池（10）は、冷却水流路（13）が形成されている。該冷却水流路（13）は、上記冷却水回路（60）に接続されている。
【００６２】
上記空気供給管（20a）は、燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）の入口側に接続され、酸素極排気管（20b）は、酸素極側ガス流路（11）の出口側に接続されている。一方、水素供給管（21a）は、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）の入口側に接続され、水素極排気管（21b）は、水素極側ガス流路（12）の出口側に接続されている。
【００６３】
上記空気供給管（20a）は、その始端が屋外に開口し、その下流端である終端が燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に接続されている。空気供給管（20a）には、その始端から終端に向かって順に、ブロワ（23）とガス加熱器（52）と第１加湿器（40）とが設けられている。
【００６４】
上記空気供給管（20a）は、分岐管（22）が設けられている。分岐管（22）は、その始端がブロワ（23）とガス加熱器（52）の間に接続されている。
【００６５】
上記第１加湿器（40）は、水蒸気透過膜（41）を備えている。水蒸気透過膜（41）は、水蒸気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜等の親水性の膜により構成されている。
【００６６】
上記第１加湿器（40）は、上記水蒸気透過膜（41）によって第１被加湿側通路（42）と第１排ガス通路（43）とに区画形成されている。第１被加湿側通路（42）には、空気供給管（20a）が接続されており、酸化剤ガスとしての空気が導入される。
【００６７】
上記水素供給管（21a）は、原料ガスとしての天然ガスが供給される一方、その下流端である終端が燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に接続れている。水素供給管（21a）は、改質装置（30）が設けられている。該改質装置（30）は、原料ガスから水素主体の燃料ガスを生成するように構成されている。この改質装置（30）には、ガスの流れに沿って順に、脱硫器（31）とガス加熱器（52）と第２加湿器（45）と本体部（32）とが設けられている。また、改質装置（30）における脱硫器（31）とガス加熱器（52）の間には、空気供給管（20a）の分岐管（22）が接続されている。
【００６８】
上記脱硫器（31）は、原料ガスから硫黄分を吸着除去するように構成されている。
【００６９】
上記第２加湿器（45）は、水蒸気透過膜（46）を備えている。この水蒸気透過膜（46）は、水蒸気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜等の親水性の膜により構成されている。
【００７０】
上記第２加湿器（45）は、上記水蒸気透過膜（46）によって第２被加湿側通路（47）と第２排ガス通路（48）とに区画形成されている。第２被加湿側通路（47）は、改質装置（30）におけるガス加熱器（52）と本体部（32）との間に設けられ、原料ガスが導入される。第２排ガス通路（48）には、上記水素極排気管（21b）が接続されており、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）から電池排ガスとして排出された水素極排ガスが流れる。第２加湿器（45）は、原料ガスを加湿するためのものである。
【００７１】
上記本体部（32）は、ガスの流れに沿って順に、改質器（33）と変成器（34）とＣＯ除去器（35）とが設けられている。
【００７２】
上記改質器（33）は、部分酸化反応に対して活性を呈する触媒と、水蒸気改質反応に対して活性を呈する触媒とを備えている。改質器（33）では、部分酸化反応及び水蒸気改質反応によって、メタンを主成分とする天然ガス（即ち、原料ガス）から水素を生成する。
【００７３】
上記変成器（34）は、シフト反応（一酸化炭素変成反応）に活性を呈する触媒を備えている。変成器（34）では、シフト反応によって、ガス中の一酸化炭素が削減されると同時に水素が増加する。
【００７４】
上記ＣＯ除去器（35）は、ＣＯ選択酸化反応に活性を呈する触媒を備えている。ＣＯ除去器（35）では、ＣＯ選択酸化反応によって、ガス中のＣＯが更に削減される。そして、ＣＯ除去器（35）から出た水素主体のガスが、燃料ガスとして水素供給管（21a）を流れて、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）へ供給されるようになっている。
【００７５】
上記酸素極排気管（20b）は、燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）から電池排ガスとして排出された酸素極排ガスが流れる。酸素極排気管（20b）は、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）が接続されている。酸素極排気管（20b）は、第１加湿器（40）の上流側に第１気液分離器（28）が、第１加湿器（40）の下流側に熱回収部（27）がそれぞれ設けられている。第１気液分離器（28）は、流入した酸素極排ガスがその上端部から流出するように酸素極排気管（20b）に接続されている。熱回収部（27）は、改質装置（30）の改質器（33）、変成器（34）、及びＣＯ除去器（35）の近傍に形成されたガスの通路であって、これら改質器（33）等の排熱を回収するように構成されている。
【００７６】
上記水素極排気管（21b）は、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）から電池排ガスとして排出された水素極排ガスが流れる。水素極排気管（21b）は、第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）が接続されている。水素極排気管（21b）は、第２加湿器（45）の上流側に第２気液分離器（29）が設けられている。第２気液分離器（29）は、流入した水素極排ガスがその上端部から流出するように水素極排気管（21b）に接続されている。
【００７７】
上記空気供給管（20a）は、酸素バイパス通路である酸素バイパス管（24）が接続されている。該酸素バイパス管（24）は、一端が空気供給管（20a）における第１加湿器（40）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が酸素極排気管（20b）における燃料電池（10）と第１加湿器（40）との間に接続されている。酸素バイパス管（24）は、酸素バイパス開閉機構である酸素バイパス電磁弁（24a）が設けられている。つまり、酸素通路（20）は、酸素バイパス電磁弁（24a）が設けられた酸素バイパス管（24）を備えている。
【００７８】
上記水素供給管（21a）は、水素バイパス通路である水素バイパス管（25）が接続されている。該水素バイパス管（25）は、一端が水素供給管（21a）におけるＣＯ除去器（35）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が水素極排気管（21b）における燃料電池（10）と第２加湿器（45）との間に接続されている。水素バイパス管（25）は、水素バイパス開閉機構である水素バイパス電磁弁（25a）が設けられている。つまり、水素通路（21）は、水素バイパス電磁弁（25a）が設けられた水素バイパス管（25）を備えている。
【００７９】
上記酸素極排気管（20b）の終端と、水素極排気管（21b）の終端とは、燃焼器（51）に接続されている。該燃焼器（51）は、酸素極排ガス中に残存する酸素を利用して、水素極排ガス中に残存する水素を燃焼させるように構成されている。
【００８０】
上記燃焼器（51）は、燃焼ガス管（26）が接続されている。燃焼ガス管（26）は、始端が燃焼器（51）に接続される一方、終端が屋外に開口し、その途中でガス加熱器（52）に接続されている。水素極排ガスの燃焼によって生成した高温の燃焼ガスは、この燃焼ガス管（26）を流れて屋外へ排出される。
【００８１】
上記ガス加熱器（52）は、空気流路（53）と原料ガス流路（54）と燃焼ガス流路（55）とが区画形成されている。ガス加熱器（52）は、その空気流路（53）が空気供給管（20a）に接続され、その原料ガス流路（54）が改質装置（30）における脱硫器（31）と第２加湿器（45）との間に接続され、その燃焼ガス流路（55）が燃焼ガス管（26）に接続されている。ガス加熱器（52）は、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと空気流路（53）の空気とを熱交換させて酸化剤ガスとしての空気を加熱すると同時に、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと原料ガス流路（54）の原料ガスとを熱交換させて原料ガスを加熱するように構成されている。
【００８２】
上記冷却水回路（60）は、冷却水が充填された閉回路であって、冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）と燃料電池（10）と第１熱交換器（71）と貯留容器（80）とイオン交換樹脂（85）とが接続されている。冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）とが配管接続されている。冷却水電磁弁（62）と、燃料電池（10）における冷却水流路（13）の流入端とが配管接続されている。燃料電池（10）における冷却水流路（13）の流出端と、第１熱交換器（71）の一端とが配管接続されている。第１熱交換器（71）の一端と、貯留容器（80）とが配管接続され、第１熱交換器（71）で熱交換された冷却水が貯留容器（80）に貯留されるようになっている。冷却水回路（60）では、冷却水を循環させることによって燃料電池（10）が所定の運転温度に保たれる。
【００８３】
上記貯留容器（80）は、冷却水回路（60）の冷却水を貯留するように構成されている。貯留容器（80）は、貯留している冷却水を入れ替える入替手段（81）が設けられている。該入替手段（81）は、貯留容器（80）の上部に接続された補給管（82）と、貯留容器（80）の下部に接続された排出管（83）と、該排出管（83）に設けられた排出電磁弁（84）とにより構成されている。補給管（82）は、水道水を貯留容器（80）に流入させるように構成されている。排出管（83）は、貯留容器（80）の冷却水を排出するためのものである。
【００８４】
上記イオン交換樹脂（85）は、貯留容器（80）における下部と配管接続される一方、冷却水ポンプ（61）と配管接続されている。イオン交換樹脂（85）は、冷却水洗浄手段を構成している。つまり、イオン交換樹脂（85）は、例えば、水中に存在するカチオンを吸着除去するビーズ状のカチオン交換樹脂により構成され、冷却水回路（60）を循環する冷却水に含まれる不純物を除去する。
【００８５】
上記冷却水回路（60）には、冷却水流入手段（88）が接続されている。該冷却水流入手段（88）は、分流通路（89）と、開閉機構である酸素供給電磁弁（92）と、開閉機構である水素供給電磁弁（93）と、回収通路（95）と、開閉機構である酸素排出電磁弁（98）と、開閉機構である水素排出電磁弁（99）とを備えている。
【００８６】
上記分流通路（89）は、第１分流通路（90）と第２分流通路（91）とにより構成されている。第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）は、一端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素バイパス管（25）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。第２分流通路（91）は、開閉機構である第２分流電磁弁（91a）が設けられている。
【００８７】
尚、第２分流通路（91）は、一端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続される構成に代え、一端が第１分流通路（90）における第１分流電磁弁（90a）の冷却水回路（60）の接続端寄りに接続される構成であってもよい。
【００８８】
上記酸素供給電磁弁（92）は、空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と、分流通路（89）の接続部との間に設けられている。上記水素供給電磁弁（93）は、水素供給管（21a）における水素バイパス管（25）の接続部と、分流通路（89）の接続部との間に設けられている。
【００８９】
上記回収通路（95）は、第１回収通路（96）と第２回収通路（97）とにより構成されている。第１回収通路（96）は、一端が酸素極排気管（20b）の第１気液分離器（28）の下端部に接続され、他端が冷却水回路（60）における貯留容器（80）の内部に開口している。第１回収通路（96）は、開閉機構である第１回収電磁弁（96a）が設けられている。第２回収通路（97）は、一端が水素極排気管（21b）の第２気液分離器（29）の下端部に接続され、他端が第１回収通路（96）における第１回収電磁弁（96a）の貯留容器（80）開口端寄りに接続されている。第２回収通路（97）は、開閉機構である第２回収電磁弁（97a）が設けられている。
【００９０】
上記酸素排出電磁弁（98）は、酸素極排気管（20b）における第１気液分離器（28）と酸素バイパス管（24）の接続部との間に設けられている。上記水素排出電磁弁（99）は、水素極排気管（21b）における第２気液分離器（29）と水素バイパス管（25）の接続部との間に設けられている。
【００９１】
上記第１分流電磁弁（90a）と、第２分流電磁弁（91a）と、第１回収電磁弁（96a）、と第２回収電磁弁（97a）と、酸素供給電磁弁（92）と、水素供給電磁弁（93）と、酸素排出電磁弁（98）と、水素排出電磁弁（99）とにより流入切換手段（100）が構成されている。
【００９２】
上記冷却水回路（60）は、排熱回収回路（104）が接続されている。排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。
【００９３】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）の排熱を回収するようになっている。上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、改質熱交換部（107）は、改質装置（30）の排熱を回収するようになっている。
【００９４】
上記冷却水電磁弁（62）と熱回収電磁弁（105）とは、冷却水回路（60）の冷却水が、排熱回収回路（104）に流れるように流れを切り換える熱回収切換手段（101）を構成している。
【００９５】
上記水循環路（65）は、熱媒水が充填された閉回路である。この水循環路（65）には、熱媒水の循環方向において、循環ポンプ（66）と第１熱交換器（71）と第２熱交換器（74）と貯湯タンク（67）とが順に設けられている。水循環路（65）を循環する熱媒水は、第１熱交換器（71）及び第２熱交換器（74）で加熱され、温水となって貯湯タンク（67）に蓄えられる。そして、貯湯タンク（67）の温水は、必要に応じて給湯に供される。
【００９６】
上記第１熱交換器（71）は、冷却水流路（72）と水流路（73）とが区画形成されている。第１熱交換器（71）は、その冷却水流路（72）が冷却水回路（60）に接続され、その水流路（73）が水循環路（65）に接続されている。この第１熱交換器（71）は、冷却水流路（72）の冷却水と水流路（73）の熱媒水とを熱交換させるように構成されている。
【００９７】
上記第２熱交換器（74）は、燃焼ガス流路（75）と水流路（76）とが区画形成されている。第２熱交換器（74）は、その燃焼ガス流路（75）が燃焼ガス管（26）に接続され、その水流路（76）が水循環路（65）に接続されている。この第２熱交換器（74）は、燃焼ガス流路（75）の燃焼ガスと水流路（76）の熱媒水とを熱交換させるように構成されている。
【００９８】
上記空気供給管（20a）付近には、外気温度検出手段である外気温度センサ（102）が配置されている。
【００９９】
上記コントローラ（110）は、流入制御手段（111）である流入制御部（111）と入替制御部（112）とを備えている。
【０１００】
上記流入制御部（111）は、燃料電池（10）を昇温させるための運転である起動運転時に燃料電池（10）を昇温させると共に電極の洗浄を行うために、流入切換手段（100）の切り換えを行うと共に熱回収切換手段（101）の切り換えを行い、加熱された冷却水を燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入させるように構成されている。起動運転時には、燃料電池（10）を昇温させる一方、電極の洗浄を行う。
【０１０１】
具体的には、流入制御部（111）は、起動運転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に熱回収切換手段（101）を切り換え、排熱回収回路（104）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、起動運転時に排熱回収電磁弁（105）を開放すると共に、冷却水電磁弁（62）を閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放するように構成されている。
【０１０２】
上記流入制御部（111）は、燃料電池の温度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを閉鎖することにより、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、冷却水電磁弁（62）を開放すると共に、排熱回収電磁弁（105）を閉鎖することにより、熱回収切換手段（101）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、同時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを閉鎖するように構成されている。つまり、燃料電池（10）の各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガスが流入して、発電運転が行われる。
【０１０３】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、ガス流路（11,12）を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、燃料電池（10）の停止時に電極を洗浄するように、冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように構成されている。
【０１０４】
即ち、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、冷却水電磁弁（62）が開放され、排熱回収電磁弁（105）が閉鎖された状態にある。また、運転を停止するときには、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止させる。
【０１０５】
上記流入制御部（111）は、運転停止中において、外気温度センサ（102）が検出した外気温度が所定温度以下になると、凍結防止のため、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように構成されている。具体的に、流入制御部（111）は、運転停止中において外気温度が所定温度以下になると、冷却水ポンプ（61）を駆動する一方、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と冷却水電磁弁（62）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。
【０１０６】
上記入替制御部（112）は、定期的に排出電磁弁（84）を開放して冷却水回路（60）の冷却水を排出すると共に、貯留容器（80）に補給管（82）から水道水を補給するように構成されている。つまり、冷却水回路（60）の冷却水が定期的に入れ替えられ、汚れた冷却水が循環するのを防止するようになっている。
【０１０７】
−運転動作−
上記燃料電池システムの運転動作を説明する。
【０１０８】
上記燃料電池システムを起動するときには、空気供給管（20a）の空気及び水素供給管（21a）の燃料ガスが燃料電池（10）をバイパスするように流通させる。そして、冷却水回路（60）の冷却水を加熱して燃料電池（10）に流入させ、電極を洗浄しながら燃料電池（10）を昇温させる。
【０１０９】
以下、具体的に説明する。起動時には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電磁弁（105）と酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖する一方、ブロワ（23）と冷却水ポンプ（61）とを駆動する。
【０１１０】
空気供給管（20）には酸化剤ガスとしての空気が流入し、水素供給管（21）には原料ガスが流入する。原料ガスとして、メタンを主成分とする天然ガスが使用されている。
【０１１１】
空気供給管（20）に流入した空気は、一部が分岐管（22）に分流する一方、残りの空気がガス加熱器（52）の空気流路（53）、第１加湿器（40）の第１被加湿側通路（42）を通過した後、酸素バイパス管（24）に流入する。酸素バイパス管（24）に流入した空気は、酸素極排気管（20b）を流れ、第１加湿器（40）を通過した後、熱回収部（27）でＣＯ除去器（35）、変成器（34）及び改質器（33）の排熱を回収して燃焼器（51）に流入する。
【０１１２】
一方、水素供給管（21）に流入した原料ガスは、脱硫器（31）へ導入され、原料ガスに含まれる硫黄分が除去される。そして、分岐管（22）から流入した空気と合流した後、ガス加熱器（52）の原料ガス流路（54）、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）を通過する。
【０１１３】
改質器（33）では、メタンの部分酸化反応と水蒸気改質反応とが行われ、水素と一酸化炭素とが生成する。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変成器（34）へ送られる。このガスには、水蒸気改質反応に用いられなかった水蒸気が残存している。変成器（34）では、シフト反応が行われ、一酸化炭素が減少すると同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガスは、ＣＯ除去器（35）へ導入される。変成器（34）からＣＯ除去器（35）へ送られるガスは、水素が主成分となっているものの、未だに一酸化炭素を含んでいる。ＣＯ除去器（35）では、ＣＯ選択酸化反応が行われ、一酸化炭素が削減されて燃料ガスとなる。この燃料ガスは、水素バイパス管（25）に流入した後、水素極排気管（21b）を流れ、燃焼器（51）に流入する。
【０１１４】
燃焼器（51）では、空気中の酸素を利用して、燃焼ガス中の水素を燃焼させる。この燃焼によって燃焼器（51）が発熱している。
【０１１５】
一方、冷却水ポンプ（61）が駆動すると、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により更に加熱され、冷却水回路（60）に戻る。
【０１１６】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１１７】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１１８】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れて第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）に流入する。気液分離器（28,29）に流入した冷却水は、その下端部から流出した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１１９】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電磁弁（105）とが閉鎖する。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とが閉鎖する。
【０１２０】
発電運転において、空気供給管（20）に流入した空気は、その一部が分岐管（22）を通じて改質装置（30）へ送られ、残りの空気が酸化剤ガスとしてガス加熱器（52）の空気流路（53）へ導入される。この空気は、空気流路（53）を流れる間に燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスから吸熱する。
【０１２１】
ガス加熱器（52）において加熱された空気は、第１加湿器（40）の第１被加湿側通路（42）へ流入する。一方、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）には、酸素極排ガスが導入されている。そして、第１被加湿側通路（42）の空気には、水蒸気透過膜（41）を透過した酸素極排ガス中の水蒸気が供給される。
【０１２２】
そして、加熱されて加湿された空気は燃料電池（10）の酸素極側ガス通路（11）に流入する。酸素極側ガス通路（11）へ導入される空気を第１加湿器（40）で加湿しておくことで、燃料電池（10）における電解質膜の乾燥を防止している。
【０１２３】
一方、水素供給管（21）に流入した原料ガスは、脱硫器（31）で原料ガスに含まれる硫黄分が除去され、分岐管（22）からの空気が混入された後に、ガス加熱器（52）の原料ガス流路（54）へ導入される。この原料ガスは、原料ガス流路（54）を流れる間に燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスから吸熱する。
【０１２４】
ガス加熱器（52）において加熱された原料ガスは、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）へ流入する。一方、第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）には、水素極排ガスが導入されている。そして、第２被加湿側通路（47）の原料ガスには、水蒸気透過膜（46）を透過した水素極排ガス中の水蒸気が供給される。
【０１２５】
第２加湿器（45）で加湿された原料ガスは、改質器（33）へ導入され、メタンの部分酸化反応と水蒸気改質反応とにより、水素と一酸化炭素が生成される。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変成器（34）へ送られ、シフト反応により、一酸化炭素が減少すると同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガスは、ＣＯ除去器（35）へ導入され、ＣＯ選択酸化反応によってガス中の一酸化炭素を更に削減する。そして、ＣＯ除去器（35）で一酸化炭素を削減されたガスは、燃料ガスとして水素バイパス通路（83）を経由して燃料電池（10）の水素極側ガス通路（12）へ供給される。
【０１２６】
発電運転において、燃料電池（10）には、水素極側ガス通路（12）へ燃料ガスが供給され、酸素極側ガス通路（11）へ空気が供給される。燃料電池（10）は、燃料ガス中の水素を燃料とし、空気中の酸素を酸化剤として発電を行う。
【０１２７】
燃料電池（10）の酸素極側ガス通路（11）からは、電池排ガスとして酸素極排ガスが排出される。この酸素極排ガスには、電池反応に使われなかった余剰酸素が含まれている。また、酸素極排ガス中には、電池反応によって生じた水蒸気が含まれている。この酸素極排ガスは、酸素極排気管（24）を通じて第１気液分離器（28）に流入する。第１気液分離器（28）に流入した酸素極排ガスは、その上端部から流出し、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）へ導入される。上述のように、酸素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜（41）を透過して第１被加湿側通路（42）の空気へ供給される。第１加湿器（40）において水蒸気を奪われた酸素極排ガスは、熱回収部（27）を流れる。酸素極排ガスは、熱回収部（27）において改質器（33）、変成器（34）、及びＣＯ除去器（35）の排熱を回収して燃焼器（51）へ送り込まれる。
【０１２８】
一方、燃料電池（10）の水素極側ガス通路（12）からは、電池排ガスとして水素極排ガスが排出される。この水素極排ガスには、電池反応に使われなかった加湿水素が残存している。この水素極排ガスは、水素極排気管（25）を通じて第２気液分離器（29）に流入する。第２気液分離器（29）に流入した水素極排ガスは、その上端部から流出して第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）へ導入される。上述のように、水素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜（46）を透過して第２被加湿側通路（47）の原料ガスへ供給される。第２加湿器（45）において水蒸気を奪われた水素極排ガスは、燃焼器（51）へ送り込まれる。
【０１２９】
燃焼器（51）は、酸素極排ガス中の酸素を利用して、水素極排ガス中の水素を燃焼させる。この水素極排ガスの燃焼によって、高温の燃焼ガスが生成する。この燃焼ガスは、燃焼ガス管（26）を流れて第２熱交換器（74）の燃焼ガス流路（75）へ導入され、水流路（76）の熱媒水に対して放熱する。
【０１３０】
この放熱した燃焼ガスは、ガス加熱器（52）の燃焼ガス流路（55）へ導入され、空気流路（53）の空気及び原料ガス流路（54）の原料ガスに対して更に放熱する。その後、燃焼ガスは、燃焼ガス流路（55）から出て屋外へ排気される。
【０１３１】
冷却水ポンプ（61）を運転すると、冷却水回路（60）において冷却水が循環する。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）へ送られて吸熱する。この冷却水の吸熱により、燃料電池（10）が所定の運転温度（例えば、８０℃程度）に保たれる。燃料電池（10）で吸熱した冷却水は、第１熱交換器（71）の冷却水流路（72）へ導入され、水流路（73）の熱媒水に対して放熱する。この放熱した冷却水は、貯留容器（80）に貯留される。そして、冷却水ポンプ（61）が貯留容器（80）の冷却水を再び燃料電池（10）へ向けて送り出し、この循環が繰り返される。
【０１３２】
循環ポンプ（66）を運転すると、水循環路（65）において熱媒水が循環する。貯湯タンク（67）の底部から流出した熱媒水は、循環ポンプ（66）によって第１熱交換器（71）の水流路（73）へ送り込まれ、冷却水流路（72）の冷却水から吸熱する。
【０１３３】
その後、熱媒水は、第２熱交換器（74）の水流路（76）へ導入され、燃焼ガス流路（75）の燃焼ガスから吸熱する。そして、第２熱交換器（74）から出た熱媒水は、貯湯タンク（67）へ送り返され、温水として貯留される。貯湯タンク（67）に温水として蓄えられた熱媒水は、給湯に利用される。
【０１３４】
次に、運転を停止するときの運転動作について説明する。運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、このとき、冷却水電磁弁（62）は開放し、排熱回収電磁弁（105）は閉鎖している。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０１３５】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１３６】
運転停止中において、外気温度が所定温度（例えば、４℃）以下になると、冷却水ポンプ（61）が駆動する。貯留容器（80）の冷却水が、冷却水回路（60）を循環して酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入する。したがって、外気温度が低下しても、ガス流路（11,12）中の水分が凍結するのを防止することができる。
【０１３７】
貯留容器（80）の冷却水は、定期的に入れ替えられる。つまり、定期的に排出電磁弁（84）が開放して冷却水回路（60）の冷却水が排出されると共に、貯留容器（80）に補給管（82）から水道水が補給される。このようにして、冷却水が入れ替えられ、汚れた冷却水が循環するのを防止している。
【０１３８】
−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、電解質膜を湿潤状態に維持しながら、ガス流路（11,12）及び電極触媒に吸着されたカチオン等の不純物を除去しつつ、燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。この結果、発電性能が低下するのを抑制すると共に、燃料電池（10）の劣化を抑制することができる。また、燃料電池（10）の冷却水を流入させるようにしたために、不活性ガスボンベ等を使用する必要がなく、装置が複雑になることがない。また、起電力を発生しないために、燃料電池（10）を劣化させることがない。また、加熱された冷却水を起動時に燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、燃料電池（10）が迅速に昇温する。この結果、電極に使用される白金が改質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく起動に時間がかかってしまうという事態を回避することができる。
【０１３９】
また、燃料電池（10）の両ガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようにしたために、起電力を発生させることなく確実に電池の昇温や反応ガスのパージをすることができる。
【０１４０】
また、運転停止中において、外気温度が低下したときに冷却水を流通させるようにしたために、ガス流路（11,12）における水分の凍結に起因する電池スタックの破壊を防止することができる。
【０１４１】
また、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１４２】
また、冷却水に含まれる不純物を除去するようにしたために、冷却水中の不純物が燃料電池（10）のガス流路（11,12）や電極に付着するのを防止することができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【０１４３】
また、冷却水回路（60）を循環する冷却水を入れ替え可能になり、きれいな冷却水を循環させることができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【０１４４】
また、気液分離器（28,29）を配設するようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）から流出したガスに含まれる冷却水をガスから分離することができる。この結果、冷却水が燃焼器（51）に流入するのを確実に防止することができて、燃焼器（51）での反応を効率よく行うことができる。
【０１４５】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０１４６】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１４７】
【発明の実施の形態２】
実施形態２に係る燃料電池システムは、図２に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）の改質熱交換部（107）が省略されている。
【０１４８】
つまり、排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、燃焼熱交換部（106）とが設けられている。
【０１４９】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）の排熱を回収するようになっている。
【０１５０】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、冷却水回路（60）に戻る。
【０１５１】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１５２】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１５３】
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１５４】
−実施形態２の効果−
本実施形態２によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１５５】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１５６】
【発明の実施の形態３】
実施形態３に係る燃料電池システムは、図３に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）の燃焼熱交換部（106）が省略されている。
【０１５７】
つまり、排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。
【０１５８】
上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、改質熱交換部（107）は、改質装置（30）の排熱を回収するようになっている。
【０１５９】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により加熱され、冷却水回路（60）に戻る。
【０１６０】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１６１】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１６２】
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１６３】
−実施形態３の効果−
本実施形態３によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１６４】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１６５】
【発明の実施の形態４】
実施形態４に係る燃料電池システムは、図４に示すように、排熱回収回路（104）が省略されている。そして、冷却水回路（60）の冷却水電磁弁（62）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０１６６】
上記流入制御部（111）は、起動運転時には、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。
【０１６７】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１６８】
尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が省略されている。
【０１６９】
したがって、運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、このとき、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置への原料ガスの流入を停止する。
【０１７０】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極の洗浄が行われる。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１７１】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１７２】
（第１変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省略されている。
【０１７３】
流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）への供給が停止される。
【０１７４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１７５】
（第２変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省略されている。
【０１７６】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）が停止されると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１７７】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１７８】
【発明の実施の形態５】
実施形態５の燃料電池システムは、図５に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）が省略されると共に、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）が省略されている。そして、冷却水回路（60）の冷却水電磁弁（62）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０１７９】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１８０】
したがって、運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。このとき、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置への原料ガスの流入を停止する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。
【０１８１】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１８２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１８３】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０１８４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１８５】
【発明の実施の形態６】
実施形態６に係る燃料電池システムは、図６に示すように、実施形態１と異なり、燃料電池（10）の冷却水流路（13）から流出した冷却水を分流するように構成されている。
【０１８６】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と第１熱交換器（71）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、第１分流電磁弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）は、一端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が空気供給管（20a）における酸素供給電磁弁（92）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。
【０１８７】
第１分流通路（90）は、実施形態１と異なり、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。尚、排熱回収回路（104）は、省略されている。
【０１８８】
上記燃焼熱交換部（106）は、第１分流通路（90）における第１分流電磁弁（90a）の下流側に配置されている。上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０１８９】
上記改質熱交換部（107）は、第１分流通路（90）における燃焼熱交換部（106）の下流側に配置されている。改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０１９０】
冷却水電磁弁（62）は、実施形態１と異なり、冷却水回路（60）における第１分流通路（90）の接続部と第１熱交換器（71）の間に設けられている。冷却水電磁弁（62）と第１分流電磁弁（90a）とが、熱回収切換手段（101）を構成している。
【０１９１】
コントローラ（110）の流入制御部（111）は、起動運転時に燃料電池（10）を昇温させると共に電極の洗浄を行うために、流入切換手段（100）の切り換えを行うと共に熱回収切換手段（101）の切り換えを行い、加熱された冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるように構成されている。
【０１９２】
具体的に、流入制御部（111）は、起動運転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放するように構成されている。
【０１９３】
上記流入制御部（111）は、燃料電池の温度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを閉鎖することにより、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、冷却水電磁弁（62）を開放するように構成されている。また、流入制御部（111）は、同時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを閉鎖するように構成されている。各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガスが流入して、発電運転が行われる。
【０１９４】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させるために、冷却水が冷却水流路（13）にのみ流入するように流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放するように構成されている。
【０１９５】
−運転動作−
酸素通路（20）における空気の流通動作及び水素通路（21）における燃焼ガスの流通動作については、実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略し、冷却水の循環動作についてのみ説明する。
【０１９６】
起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０１９７】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により更に加熱される。この加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１９８】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１９９】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが閉鎖する。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とが閉鎖する。
【０２００】
次に、運転を停止するときの運転動作について説明する。運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０２０１】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２０２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０２０３】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０２０４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２０５】
【発明の実施の形態７】
実施形態７に係る燃料電池システムは、図７に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の改質熱交換部（107）が省略されている。
【０２０６】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と燃焼熱交換部（106）とが設けられている。
【０２０７】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０２０８】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０２０９】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０２１０】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）の排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０２１１】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。
【０２１２】
−実施形態７の効果−
本実施形態７によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０２１３】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２１４】
【発明の実施の形態８】
実施形態８に係る燃料電池システムは、図８に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）が省略されている。
【０２１５】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と改質熱交換部（107）とが設けられている。
【０２１６】
上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０２１７】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０２１８】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により加熱される。この加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０２１９】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０２２０】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。
【０２２１】
−実施形態８の効果−
本実施形態８によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０２２２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２２３】
【発明の実施の形態９】
実施形態９に係る燃料電池システムは、図９に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）と改質熱交換部（107）とが省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０２２４】
上記流入制御部（111）は、起動運転時には、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。
【０２２５】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２２６】
尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が省略されている。
【０２２７】
したがって、運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）が開放する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０２２８】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２２９】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２３０】
（第１変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省略されている。
【０２３１】
流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときに、ブロワ（23）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）への供給が停止される。
【０２３２】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２３３】
（第２変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省略されている。
【０２３４】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）が停止されると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２３５】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２３６】
【発明の実施の形態１０】
実施形態１０の燃料電池システムは、図１０に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）及び改質熱交換部（107）が省略されると共に、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０２３７】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２３８】
したがって、運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放する。このとき、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。
【０２３９】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２４０】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２４１】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０２４２】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２４３】
【発明のその他の実施の形態】
上記各実施形態について、イオン交換樹脂（85）を省略する構成であってもよい。
【０２４４】
また、上記各実施形態について、外気温センサ（102）を省略すると共に、流入制御部（111）は、外気温度が所定温度以下のときに、凍結防止のために冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入させる構成を省略してもよい。
【０２４５】
また、上記各実施形態について、流入制御部（111）は、冷却水が酸素極側ガス流路にのみ流入するように流入切換手段（100）を切り換える構成であってもよい。
【０２４６】
また、上記各実施形態について、流入制御部（111）は、冷却水が水素極側ガス流路にのみ流入するように流入切換手段（100）を切り換える構成であってもよい。
【０２４７】
また、上記実施形態２，３，７及び８について、入替手段（81）及びコントローラ（110）の入替制御部（112）を省略する構成であってもよい。
【０２４８】
また、上記各実施形態について、第１気液分離器（28）を省略する構成であってもよい。また、第２気液分離器（29）を省略する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図２】実施形態２に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図３】実施形態３に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図４】実施形態４に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図５】実施形態５に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図６】実施形態６に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図７】実施形態７に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図８】実施形態８に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図９】実施形態９に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図１０】実施形態１０に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【符号の説明】
（10） 燃料電池
（11） 酸素極側ガス流路
（12） 水素極側ガス流路
（13） 冷却水流路
（20） 酸素通路
（21） 水素通路
（24） 酸素バイパス管
（24a） 酸素バイパス電磁弁
（25） 水素バイパス管
（25a） 水素バイパス電磁弁
（30） 改質装置
（51） 燃焼器
（60） 冷却水回路
（80） 貯留容器
（81） 入替手段
（85） イオン交換樹脂
（88） 冷却水流入手段
（89） 分流通路
（95） 回収通路
（100） 流入切換手段
（101） 熱回収切換手段
（102） 外気温度センサ
（104） 排熱回収通路
（106） 燃焼熱交換部
（107） 改質熱交換部
（111） 流入制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池システムに関し、特に、発電性能の低下抑制対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平１１−２８３６４９号公報に開示されているように、原料ガスを改質装置で改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池に供給すると共に、空気を酸化剤ガスとして燃料電池に供給する燃料電池システムが知られている。燃料電池は、電解質膜によって酸素極側ガス流路と水素極側ガス流路とに区画されて形成されるもので、その酸素極側ガス流路に空気が、また水素極側ガス流路に燃料ガスがそれぞれ供給されるようになっている。そして、燃料ガスが改質装置から燃料電池の水素極側ガス流路へ送られると、燃料ガスの主成分である水素が、酸素極側ガス流路の電極触媒上で空気中の酸素と反応して発電が行なわれる。発電中には、燃料電池が発熱して昇温するために、燃料電池に冷却水を流すことによって燃料電池の温度を一定範囲内に維持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記燃料電池のガス流路では、空気又は燃料ガスに含まれるカチオン等が吸着することがある。そして、カチオン等がガス流路に面する電極触媒に吸着すると、反応面積が減少するために発電性能が低下するという問題が生ずる。つまり、カチオンが混入すると電解質内でプロトンと交換し、導電性が低下するだけでなく電極触媒にも吸着して発電性能を低下させる。さらに、運転の停止時には、安全確保のため及びカーボン腐食による劣化防止のために、反応ガスを早急にパージする必要がある。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムに所定の改良を施すことで、発電性能が低下するのを抑制することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入可能に構成するようにしたものである。
【０００６】
具体的に、第１の解決手段は、酸素含有ガスが流れる酸素通路（20）と、燃料ガスが流れる水素通路（21）と、冷却水が循環する冷却水回路（60）と、上記酸素通路（20）に接続された酸素ガス流路（11）と、上記水素通路（21）に接続された水素ガス流路（12）と、上記冷却水回路（60）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（13）とが形成された燃料電池（10）と、上記燃料電池（10）の起動時又は停止時に冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入可能に構成された冷却水流入手段（88）とを備えている。
【０００７】
そして、上記冷却水流入手段（ 88 ）は、上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている。
【０００８】
また、第２の解決手段は、酸素含有ガスが流れる酸素通路（ 20 ）と、燃料ガスが流れる水素通路（ 21 ）と、冷却水が循環する冷却水回路（ 60 ）と、上記酸素通路（ 20 ）に接続された酸素ガス流路（ 11 ）と、上記水素通路（ 21 ）に接続された水素ガス流路（ 12 ）と、上記冷却水回路（ 60 ）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（ 13 ）とが形成された燃料電池（ 10 ）と、上記燃料電池（ 10 ）の起動時又は停止時に冷却水回路（ 60 ）の冷却水をガス流路（ 11,12 ）に流入可能に構成された冷却水流入手段（ 88 ）とを備えている。
【０００９】
そして、上記冷却水流入手段（ 88 ）は、上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている。
【００１０】
また、第３の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１１】
また、第４の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を水素ガス流路（12）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１２】
また、第５の解決手段は、上記第１又は２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている。
【００１３】
また、第６の解決手段は、上記第５の解決手段において、外気温度検出手段（102）を備える一方、流入制御手段（111）は、運転停止中において、上記外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させる。
【００１４】
また、第７の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている。
【００１５】
また、第８の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）を備えている。
【００１６】
また、第９の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備えている。
【００１７】
また、第１０の解決手段は、上記第１の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００１８】
また、第１１の解決手段は、上記第２の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００１９】
また、第１２の解決手段は、上記第１０又は第１１の解決手段において、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている。
【００２０】
また、第１３の解決手段は、上記第１の解決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、冷却水回路（60）に接続され、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）を有する排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２１】
また、第１４の解決手段は、上記第２の解決手段において、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、分流通路（89）に設けられ、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２２】
また、第１５の解決手段は、上記第１の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）が設けられた排熱回収回路（104）と、冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２３】
また、第１６の解決手段は、上記第２の解決手段において、水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている。
【００２４】
また、第１７の解決手段は、上記第１から第１６の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）は、循環する冷却水に含まれる不純物を除去する冷却水洗浄手段（85）を備えている。
【００２５】
また、第１８の解決手段は、上記第１から第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）は、燃料電池（10）から流出した冷却水を貯留する貯留容器（80）と、該貯留容器（80）に貯留している冷却水を入れ替える入替手段（81）とを備えている。
【００２６】
また、第１９の解決手段は、上記第１３から第１６の何れか１つの解決手段において、酸素通路（20）における回収通路（95）の接続部、及び水素通路（21）における回収通路（95）の接続部のうちの少なくとも一方には、気液分離器（28,29）が配設されている。
【００２７】
すなわち、上記第１の解決手段では、酸素通路（20）を流れる酸素含有ガスが燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入すると共に、水素通路（21）を流れる燃料ガスが燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入する。一方、燃料電池（10）の冷却水流路（13）には、冷却水回路（60）の冷却水が流入する。そして、冷却水流入手段（88）が切り換わると、冷却水回路（60）の冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させ、燃料電池（10）を加熱又は冷却しながら電極を洗浄する。つまり、ガス流路（11,12）に冷却水を流入させることで、装置を複雑にすることなく、発電運転中にガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去することができると共に燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。更に、冷却水を流入させて電極の洗浄を行うようにしているので、電解質膜を湿潤状態に維持することができ、電解質膜の劣化を抑制することができる。また、冷却水を流入させても起電力が発生しないために、燃料電池（10）が劣化しない。
【００２８】
また、冷却水回路（ 60 ）の冷却水は、分流通路（ 89 ）と燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）とに分流して流れる。分流通路（ 89 ）の冷却水は、酸素通路（ 20 ）又は水素通路（ 21 ）を流れた後、燃料電池（ 10 ）の酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）を流れて電極を洗浄する。そして、酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）から流出した冷却水が回収通路（ 95 ）を流れ、これら冷却水は、冷却水回路（ 60 ）に回収され、上記燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）を流れた冷却水と合流する。
【００２９】
また、上記第２の解決手段では、冷却水回路（ 60 ）の冷却水は、燃料電池（ 10 ）の冷却水流路（ 13 ）を流れた後に分流して、一部が分流通路（ 89 ）を流れる。分流通路（ 89 ）の冷却水は、酸素通路（ 20 ）又は水素通路（ 21 ）を流れた後、燃料電池（ 10 ）の酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）を流れて電極を洗浄する。そして、酸素ガス流路（ 11 ）又は水素ガス流路（ 12 ）から流出した冷却水が回収通路（ 95 ）を流れ、冷却水回路（ 60 ）に回収される。
【００３０】
また、上記第３の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）にのみ流入する。
【００３１】
また、上記第４の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）にのみ流入する。
【００３２】
また、上記第５の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入する。
【００３３】
また、上記第６の解決手段では、上記第５の解決手段において、運転停止中において、外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水が酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）を流れる。つまり、外気温度が所定温度以下となって、ガス流路（11,12）内の水分が凍結する恐れがあるときに、冷却水を流通させることで、凍結を防止する。
【００３４】
また、上記第７の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、酸素通路（20）の酸素バイパス開閉機構（24a）が開放すると、酸素通路（20）の酸素含有ガスは、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。
【００３５】
また、上記第８の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、水素通路（21）の水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の燃料ガスは、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。
【００３６】
また、上記第９の解決手段では、上記第１又は第２の解決手段において、酸素通路（20）の酸素バイパス開閉機構（24a）と水素通路（21）の水素バイパス開閉機構（25a）とが開放すると、酸素通路（20）の酸素含有ガスが、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。また、水素通路（21）の燃料ガスが、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。
【００３７】
また、上記第１０の解決手段では、上記第１の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切換により、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（107）において改質装置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００３８】
また、上記第１１の解決手段では、上記第２の解決手段において、水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガスが水素バイパス通路（25）を流れるので、燃料電池（10）の水素ガス流路（12）に流入することなく水素通路（21）を流れる。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（107）において改質装置（30）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００３９】
また、上記第１２の解決手段では、上記第１０又は第１１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）が開放すると、酸素含有ガスが酸素バイパス通路（24）を流れ、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。
【００４０】
また、上記第１３の解決手段では、上記第１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切り換えにより、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（106）において燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４１】
また、上記第１４の解決手段では、上記第２の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（106）において燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４２】
また、上記第１５の解決手段では、上記第１の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、熱回収切換手段（101）の切り換えにより、排熱回収回路（104）を流れる。排熱回収回路（104）では、熱交換部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が、流入切換手段（100）の切り換えにより、燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）や電極に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４３】
また、上記第１６の解決手段では、上記第２の解決手段において、酸素バイパス開閉機構（24a）及び水素バイパス開閉機構（25a）が開放すると、水素通路（21）の改質装置（30）によって原料ガスから生成された燃料ガス燃料ガスが燃料電池（10）に流入することなく水素バイパス通路（25）を流れ、酸素含有ガスが燃料電池（10）に流入することなく酸素通路（20）を流れる。燃料ガス及び酸素含有ガスは、燃焼器（51）に流入して発熱反応を行う。一方、冷却水回路（60）の冷却水は、流入切換手段（100）の切り換えにより、一部が分流通路（89）を流れる。分流通路（89）では、熱交換部（106,107）において改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して冷却水が加熱される。そして、加熱された冷却水が燃料電池（10）の酸素ガス流路（11）又は水素ガス流路（12）にそれぞれ流入して、燃料電池（10）を加湿しながら加熱する。つまり、例えば、起動時に、加熱された冷却水をガス流路（11,12）に流入させることで、ガス流路（11,12）に蓄積された不純物を除去しながら、燃料電池（10）を迅速に昇温させることができる。更に、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を利用して燃料電池（10）を昇温させるので、熱効率が向上する。
【００４４】
また、上記第１７の解決手段では、上記第１から第１６の何れか１つの解決手段において、冷却水洗浄手段（85）によって不純物が除去された冷却水が燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入する。
【００４５】
また、上記第１８の解決手段では、上記第１から第１７の何れか１つの解決手段において、冷却水回路（60）の冷却水が、燃料電池（10）から流出した後、貯留容器（80）に貯留される。貯留容器（80）の冷却水が入替手段（81）によって、入れ替えられる。
【００４６】
また、上記第１９の解決手段では、上記第１３から第１６の何れか１つの解決手段において、燃料電池（10）のガス流路（11,12）から流出したガスに含まれる冷却水が気液分離器（28,29）で確実にガスから分離される。
【００４７】
【発明の効果】
従って、上記解決手段によれば、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、電解質膜を湿潤状態に維持しながら、ガス流路（11,12）及び電極触媒に吸着されたカチオン等の不純物を除去しつつ、燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。この結果、発電性能が低下するのを抑制すると共に、燃料電池（10）の劣化を抑制することができる。また、燃料電池（10）の冷却水を流入させるようにしたために、不活性ガスボンベ等を使用する必要がなく、装置が複雑になることがない。また、起電力を発生しないために、燃料電池（10）を劣化させることがない。また、加熱された冷却水を起動時に燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるときには、燃料電池（10）が迅速に昇温するために、電極に使用される白金が改質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく起動に時間がかかってしまうという事態を回避することができる。
【００４８】
また、上記第５の解決手段によれば、燃料電池（10）の両ガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようにしたために、起電力を発生させることなく確実に電池の昇温や反応ガスのパージをすることができる。
【００４９】
また、上記第６の解決手段によれば、運転停止中において、外気温度が低下したときに冷却水を流通させるようにしたために、ガス流路（11,12）における水分の凍結に起因する電池スタックの破壊を防止することができる。
【００５０】
また、上記第１０、第１１及び第１２の解決手段によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５１】
また、上記第１２の解決手段によれば、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５２】
また、上記第１３及び第１４の解決手段によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５３】
また、上記第１５及び第１６の解決手段によれば、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、更に熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス通路（24）及び水素バイパス通路（25）を設けるようにしたために、酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【００５４】
また、上記第１７の解決手段によれば、冷却水に含まれる不純物を除去するようにしたために、冷却水中の不純物が燃料電池（10）のガス流路（11,12）や電極に付着するのを防止することができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【００５５】
また、上記第１８の解決手段によれば、冷却水回路（60）を循環する冷却水を入れ替え可能になり、きれいな冷却水を循環させることができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【００５６】
また、上記第１９の解決手段によれば、気液分離器（28,29）を配設するようにしたために、燃料電池（10）から流出したガスに含まれる冷却水をガスから分離することができる。この結果、冷却水が燃焼器（51）に流入するのを確実に防止することができて、燃焼器（51）での反応を効率よく行うことができる。
【００５７】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５８】
図１に示すように、本実施形態１に係る燃料電池システムは、酸素通路（20）と水素通路（21）と燃料電池（10）と冷却水回路（60）とコントローラ（110）とを備えている。また、この燃料電池システムは、水循環路（65）を備えており、いわゆるコジェネレーションシステムを構成している。
【００５９】
上記酸素通路（20）は、燃料電池（10）に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給管（20a）と、燃料電池（10）から排出された酸素極排ガスが流れる酸素極排気管（20b）とにより構成されている。上記水素通路（21）は、燃料電池（10）に燃料ガスを供給する水素供給管（21a）と、燃料電池（10）から排出された水素極排ガスが流れる水素極排気管（21b）とにより構成されている。
【００６０】
上記燃料電池（10）は、固体高分子電解質型に構成されている。この燃料電池（10）では、フッ素系の高分子フィルムからなる電解質膜の両面に触媒粒子を分散させて電極を形成することで、単電池が構成されている。この電極触媒は、主に白金が使用されている。電解質膜表面の電極は、一方が水素極（アノード）となり、他方が酸素極（カソード）となる。上記燃料電池（10）は、バイポーラ板を介して単電池が積層されたスタック（集合電池）を構成している。尚、燃料電池（10）の構造についは、図示を省略する。
【００６１】
上記燃料電池（10）では、バイポーラ板と電解質膜の酸素極とにより、酸素極側ガス流路（11）が形成され、バイポーラ板と電解質膜の水素極とにより、水素極側ガス流路（12）が形成されている。また、燃料電池（10）は、冷却水流路（13）が形成されている。該冷却水流路（13）は、上記冷却水回路（60）に接続されている。
【００６２】
上記空気供給管（20a）は、燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）の入口側に接続され、酸素極排気管（20b）は、酸素極側ガス流路（11）の出口側に接続されている。一方、水素供給管（21a）は、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）の入口側に接続され、水素極排気管（21b）は、水素極側ガス流路（12）の出口側に接続されている。
【００６３】
上記空気供給管（20a）は、その始端が屋外に開口し、その下流端である終端が燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に接続されている。空気供給管（20a）には、その始端から終端に向かって順に、ブロワ（23）とガス加熱器（52）と第１加湿器（40）とが設けられている。
【００６４】
上記空気供給管（20a）は、分岐管（22）が設けられている。分岐管（22）は、その始端がブロワ（23）とガス加熱器（52）の間に接続されている。
【００６５】
上記第１加湿器（40）は、水蒸気透過膜（41）を備えている。水蒸気透過膜（41）は、水蒸気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜等の親水性の膜により構成されている。
【００６６】
上記第１加湿器（40）は、上記水蒸気透過膜（41）によって第１被加湿側通路（42）と第１排ガス通路（43）とに区画形成されている。第１被加湿側通路（42）には、空気供給管（20a）が接続されており、酸化剤ガスとしての空気が導入される。
【００６７】
上記水素供給管（21a）は、原料ガスとしての天然ガスが供給される一方、その下流端である終端が燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に接続れている。水素供給管（21a）は、改質装置（30）が設けられている。該改質装置（30）は、原料ガスから水素主体の燃料ガスを生成するように構成されている。この改質装置（30）には、ガスの流れに沿って順に、脱硫器（31）とガス加熱器（52）と第２加湿器（45）と本体部（32）とが設けられている。また、改質装置（30）における脱硫器（31）とガス加熱器（52）の間には、空気供給管（20a）の分岐管（22）が接続されている。
【００６８】
上記脱硫器（31）は、原料ガスから硫黄分を吸着除去するように構成されている。
【００６９】
上記第２加湿器（45）は、水蒸気透過膜（46）を備えている。この水蒸気透過膜（46）は、水蒸気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜等の親水性の膜により構成されている。
【００７０】
上記第２加湿器（45）は、上記水蒸気透過膜（46）によって第２被加湿側通路（47）と第２排ガス通路（48）とに区画形成されている。第２被加湿側通路（47）は、改質装置（30）におけるガス加熱器（52）と本体部（32）との間に設けられ、原料ガスが導入される。第２排ガス通路（48）には、上記水素極排気管（21b）が接続されており、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）から電池排ガスとして排出された水素極排ガスが流れる。第２加湿器（45）は、原料ガスを加湿するためのものである。
【００７１】
上記本体部（32）は、ガスの流れに沿って順に、改質器（33）と変成器（34）とＣＯ除去器（35）とが設けられている。
【００７２】
上記改質器（33）は、部分酸化反応に対して活性を呈する触媒と、水蒸気改質反応に対して活性を呈する触媒とを備えている。改質器（33）では、部分酸化反応及び水蒸気改質反応によって、メタンを主成分とする天然ガス（即ち、原料ガス）から水素を生成する。
【００７３】
上記変成器（34）は、シフト反応（一酸化炭素変成反応）に活性を呈する触媒を備えている。変成器（34）では、シフト反応によって、ガス中の一酸化炭素が削減されると同時に水素が増加する。
【００７４】
上記ＣＯ除去器（35）は、ＣＯ選択酸化反応に活性を呈する触媒を備えている。ＣＯ除去器（35）では、ＣＯ選択酸化反応によって、ガス中のＣＯが更に削減される。そして、ＣＯ除去器（35）から出た水素主体のガスが、燃料ガスとして水素供給管（21a）を流れて、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）へ供給されるようになっている。
【００７５】
上記酸素極排気管（20b）は、燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）から電池排ガスとして排出された酸素極排ガスが流れる。酸素極排気管（20b）は、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）が接続されている。酸素極排気管（20b）は、第１加湿器（40）の上流側に第１気液分離器（28）が、第１加湿器（40）の下流側に熱回収部（27）がそれぞれ設けられている。第１気液分離器（28）は、流入した酸素極排ガスがその上端部から流出するように酸素極排気管（20b）に接続されている。熱回収部（27）は、改質装置（30）の改質器（33）、変成器（34）、及びＣＯ除去器（35）の近傍に形成されたガスの通路であって、これら改質器（33）等の排熱を回収するように構成されている。
【００７６】
上記水素極排気管（21b）は、燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）から電池排ガスとして排出された水素極排ガスが流れる。水素極排気管（21b）は、第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）が接続されている。水素極排気管（21b）は、第２加湿器（45）の上流側に第２気液分離器（29）が設けられている。第２気液分離器（29）は、流入した水素極排ガスがその上端部から流出するように水素極排気管（21b）に接続されている。
【００７７】
上記空気供給管（20a）は、酸素バイパス通路である酸素バイパス管（24）が接続されている。該酸素バイパス管（24）は、一端が空気供給管（20a）における第１加湿器（40）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が酸素極排気管（20b）における燃料電池（10）と第１加湿器（40）との間に接続されている。酸素バイパス管（24）は、酸素バイパス開閉機構である酸素バイパス電磁弁（24a）が設けられている。つまり、酸素通路（20）は、酸素バイパス電磁弁（24a）が設けられた酸素バイパス管（24）を備えている。
【００７８】
上記水素供給管（21a）は、水素バイパス通路である水素バイパス管（25）が接続されている。該水素バイパス管（25）は、一端が水素供給管（21a）におけるＣＯ除去器（35）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が水素極排気管（21b）における燃料電池（10）と第２加湿器（45）との間に接続されている。水素バイパス管（25）は、水素バイパス開閉機構である水素バイパス電磁弁（25a）が設けられている。つまり、水素通路（21）は、水素バイパス電磁弁（25a）が設けられた水素バイパス管（25）を備えている。
【００７９】
上記酸素極排気管（20b）の終端と、水素極排気管（21b）の終端とは、燃焼器（51）に接続されている。該燃焼器（51）は、酸素極排ガス中に残存する酸素を利用して、水素極排ガス中に残存する水素を燃焼させるように構成されている。
【００８０】
上記燃焼器（51）は、燃焼ガス管（26）が接続されている。燃焼ガス管（26）は、始端が燃焼器（51）に接続される一方、終端が屋外に開口し、その途中でガス加熱器（52）に接続されている。水素極排ガスの燃焼によって生成した高温の燃焼ガスは、この燃焼ガス管（26）を流れて屋外へ排出される。
【００８１】
上記ガス加熱器（52）は、空気流路（53）と原料ガス流路（54）と燃焼ガス流路（55）とが区画形成されている。ガス加熱器（52）は、その空気流路（53）が空気供給管（20a）に接続され、その原料ガス流路（54）が改質装置（30）における脱硫器（31）と第２加湿器（45）との間に接続され、その燃焼ガス流路（55）が燃焼ガス管（26）に接続されている。ガス加熱器（52）は、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと空気流路（53）の空気とを熱交換させて酸化剤ガスとしての空気を加熱すると同時に、燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスと原料ガス流路（54）の原料ガスとを熱交換させて原料ガスを加熱するように構成されている。
【００８２】
上記冷却水回路（60）は、冷却水が充填された閉回路であって、冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）と燃料電池（10）と第１熱交換器（71）と貯留容器（80）とイオン交換樹脂（85）とが接続されている。冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）とが配管接続されている。冷却水電磁弁（62）と、燃料電池（10）における冷却水流路（13）の流入端とが配管接続されている。燃料電池（10）における冷却水流路（13）の流出端と、第１熱交換器（71）の一端とが配管接続されている。第１熱交換器（71）の一端と、貯留容器（80）とが配管接続され、第１熱交換器（71）で熱交換された冷却水が貯留容器（80）に貯留されるようになっている。冷却水回路（60）では、冷却水を循環させることによって燃料電池（10）が所定の運転温度に保たれる。
【００８３】
上記貯留容器（80）は、冷却水回路（60）の冷却水を貯留するように構成されている。貯留容器（80）は、貯留している冷却水を入れ替える入替手段（81）が設けられている。該入替手段（81）は、貯留容器（80）の上部に接続された補給管（82）と、貯留容器（80）の下部に接続された排出管（83）と、該排出管（83）に設けられた排出電磁弁（84）とにより構成されている。補給管（82）は、水道水を貯留容器（80）に流入させるように構成されている。排出管（83）は、貯留容器（80）の冷却水を排出するためのものである。
【００８４】
上記イオン交換樹脂（85）は、貯留容器（80）における下部と配管接続される一方、冷却水ポンプ（61）と配管接続されている。イオン交換樹脂（85）は、冷却水洗浄手段を構成している。つまり、イオン交換樹脂（85）は、例えば、水中に存在するカチオンを吸着除去するビーズ状のカチオン交換樹脂により構成され、冷却水回路（60）を循環する冷却水に含まれる不純物を除去する。
【００８５】
上記冷却水回路（60）には、冷却水流入手段（88）が接続されている。該冷却水流入手段（88）は、分流通路（89）と、開閉機構である酸素供給電磁弁（92）と、開閉機構である水素供給電磁弁（93）と、回収通路（95）と、開閉機構である酸素排出電磁弁（98）と、開閉機構である水素排出電磁弁（99）とを備えている。
【００８６】
上記分流通路（89）は、第１分流通路（90）と第２分流通路（91）とにより構成されている。第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）は、一端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素バイパス管（25）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。第２分流通路（91）は、開閉機構である第２分流電磁弁（91a）が設けられている。
【００８７】
尚、第２分流通路（91）は、一端が空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と燃料電池（10）との間に接続される構成に代え、一端が第１分流通路（90）における第１分流電磁弁（90a）の冷却水回路（60）の接続端寄りに接続される構成であってもよい。
【００８８】
上記酸素供給電磁弁（92）は、空気供給管（20a）における酸素バイパス管（24）の接続部と、分流通路（89）の接続部との間に設けられている。上記水素供給電磁弁（93）は、水素供給管（21a）における水素バイパス管（25）の接続部と、分流通路（89）の接続部との間に設けられている。
【００８９】
上記回収通路（95）は、第１回収通路（96）と第２回収通路（97）とにより構成されている。第１回収通路（96）は、一端が酸素極排気管（20b）の第１気液分離器（28）の下端部に接続され、他端が冷却水回路（60）における貯留容器（80）の内部に開口している。第１回収通路（96）は、開閉機構である第１回収電磁弁（96a）が設けられている。第２回収通路（97）は、一端が水素極排気管（21b）の第２気液分離器（29）の下端部に接続され、他端が第１回収通路（96）における第１回収電磁弁（96a）の貯留容器（80）開口端寄りに接続されている。第２回収通路（97）は、開閉機構である第２回収電磁弁（97a）が設けられている。
【００９０】
上記酸素排出電磁弁（98）は、酸素極排気管（20b）における第１気液分離器（28）と酸素バイパス管（24）の接続部との間に設けられている。上記水素排出電磁弁（99）は、水素極排気管（21b）における第２気液分離器（29）と水素バイパス管（25）の接続部との間に設けられている。
【００９１】
上記第１分流電磁弁（90a）と、第２分流電磁弁（91a）と、第１回収電磁弁（96a）、と第２回収電磁弁（97a）と、酸素供給電磁弁（92）と、水素供給電磁弁（93）と、酸素排出電磁弁（98）と、水素排出電磁弁（99）とにより流入切換手段（100）が構成されている。
【００９２】
上記冷却水回路（60）は、排熱回収回路（104）が接続されている。排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。
【００９３】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）の排熱を回収するようになっている。上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、改質熱交換部（107）は、改質装置（30）の排熱を回収するようになっている。
【００９４】
上記冷却水電磁弁（62）と熱回収電磁弁（105）とは、冷却水回路（60）の冷却水が、排熱回収回路（104）に流れるように流れを切り換える熱回収切換手段（101）を構成している。
【００９５】
上記水循環路（65）は、熱媒水が充填された閉回路である。この水循環路（65）には、熱媒水の循環方向において、循環ポンプ（66）と第１熱交換器（71）と第２熱交換器（74）と貯湯タンク（67）とが順に設けられている。水循環路（65）を循環する熱媒水は、第１熱交換器（71）及び第２熱交換器（74）で加熱され、温水となって貯湯タンク（67）に蓄えられる。そして、貯湯タンク（67）の温水は、必要に応じて給湯に供される。
【００９６】
上記第１熱交換器（71）は、冷却水流路（72）と水流路（73）とが区画形成されている。第１熱交換器（71）は、その冷却水流路（72）が冷却水回路（60）に接続され、その水流路（73）が水循環路（65）に接続されている。この第１熱交換器（71）は、冷却水流路（72）の冷却水と水流路（73）の熱媒水とを熱交換させるように構成されている。
【００９７】
上記第２熱交換器（74）は、燃焼ガス流路（75）と水流路（76）とが区画形成されている。第２熱交換器（74）は、その燃焼ガス流路（75）が燃焼ガス管（26）に接続され、その水流路（76）が水循環路（65）に接続されている。この第２熱交換器（74）は、燃焼ガス流路（75）の燃焼ガスと水流路（76）の熱媒水とを熱交換させるように構成されている。
【００９８】
上記空気供給管（20a）付近には、外気温度検出手段である外気温度センサ（102）が配置されている。
【００９９】
上記コントローラ（110）は、流入制御手段（111）である流入制御部（111）と入替制御部（112）とを備えている。
【０１００】
上記流入制御部（111）は、燃料電池（10）を昇温させるための運転である起動運転時に燃料電池（10）を昇温させると共に電極の洗浄を行うために、流入切換手段（100）の切り換えを行うと共に熱回収切換手段（101）の切り換えを行い、加熱された冷却水を燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入させるように構成されている。起動運転時には、燃料電池（10）を昇温させる一方、電極の洗浄を行う。
【０１０１】
具体的には、流入制御部（111）は、起動運転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に熱回収切換手段（101）を切り換え、排熱回収回路（104）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、起動運転時に排熱回収電磁弁（105）を開放すると共に、冷却水電磁弁（62）を閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放するように構成されている。
【０１０２】
上記流入制御部（111）は、燃料電池の温度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを閉鎖することにより、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、冷却水電磁弁（62）を開放すると共に、排熱回収電磁弁（105）を閉鎖することにより、熱回収切換手段（101）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、同時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを閉鎖するように構成されている。つまり、燃料電池（10）の各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガスが流入して、発電運転が行われる。
【０１０３】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、ガス流路（11,12）を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、燃料電池（10）の停止時に電極を洗浄するように、冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように構成されている。
【０１０４】
即ち、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、冷却水電磁弁（62）が開放され、排熱回収電磁弁（105）が閉鎖された状態にある。また、運転を停止するときには、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止させる。
【０１０５】
上記流入制御部（111）は、運転停止中において、外気温度センサ（102）が検出した外気温度が所定温度以下になると、凍結防止のため、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように構成されている。具体的に、流入制御部（111）は、運転停止中において外気温度が所定温度以下になると、冷却水ポンプ（61）を駆動する一方、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と冷却水電磁弁（62）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。
【０１０６】
上記入替制御部（112）は、定期的に排出電磁弁（84）を開放して冷却水回路（60）の冷却水を排出すると共に、貯留容器（80）に補給管（82）から水道水を補給するように構成されている。つまり、冷却水回路（60）の冷却水が定期的に入れ替えられ、汚れた冷却水が循環するのを防止するようになっている。
【０１０７】
−運転動作−
上記燃料電池システムの運転動作を説明する。
【０１０８】
上記燃料電池システムを起動するときには、空気供給管（20a）の空気及び水素供給管（21a）の燃料ガスが燃料電池（10）をバイパスするように流通させる。そして、冷却水回路（60）の冷却水を加熱して燃料電池（10）に流入させ、電極を洗浄しながら燃料電池（10）を昇温させる。
【０１０９】
以下、具体的に説明する。起動時には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電磁弁（105）と酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖する一方、ブロワ（23）と冷却水ポンプ（61）とを駆動する。
【０１１０】
空気供給管（20）には酸化剤ガスとしての空気が流入し、水素供給管（21）には原料ガスが流入する。原料ガスとして、メタンを主成分とする天然ガスが使用されている。
【０１１１】
空気供給管（20）に流入した空気は、一部が分岐管（22）に分流する一方、残りの空気がガス加熱器（52）の空気流路（53）、第１加湿器（40）の第１被加湿側通路（42）を通過した後、酸素バイパス管（24）に流入する。酸素バイパス管（24）に流入した空気は、酸素極排気管（20b）を流れ、第１加湿器（40）を通過した後、熱回収部（27）でＣＯ除去器（35）、変成器（34）及び改質器（33）の排熱を回収して燃焼器（51）に流入する。
【０１１２】
一方、水素供給管（21）に流入した原料ガスは、脱硫器（31）へ導入され、原料ガスに含まれる硫黄分が除去される。そして、分岐管（22）から流入した空気と合流した後、ガス加熱器（52）の原料ガス流路（54）、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）を通過する。
【０１１３】
改質器（33）では、メタンの部分酸化反応と水蒸気改質反応とが行われ、水素と一酸化炭素とが生成する。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変成器（34）へ送られる。このガスには、水蒸気改質反応に用いられなかった水蒸気が残存している。変成器（34）では、シフト反応が行われ、一酸化炭素が減少すると同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガスは、ＣＯ除去器（35）へ導入される。変成器（34）からＣＯ除去器（35）へ送られるガスは、水素が主成分となっているものの、未だに一酸化炭素を含んでいる。ＣＯ除去器（35）では、ＣＯ選択酸化反応が行われ、一酸化炭素が削減されて燃料ガスとなる。この燃料ガスは、水素バイパス管（25）に流入した後、水素極排気管（21b）を流れ、燃焼器（51）に流入する。
【０１１４】
燃焼器（51）では、空気中の酸素を利用して、燃焼ガス中の水素を燃焼させる。この燃焼によって燃焼器（51）が発熱している。
【０１１５】
一方、冷却水ポンプ（61）が駆動すると、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により更に加熱され、冷却水回路（60）に戻る。
【０１１６】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１１７】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１１８】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れて第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）に流入する。気液分離器（28,29）に流入した冷却水は、その下端部から流出した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１１９】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と排熱回収電磁弁（105）とが閉鎖する。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とが閉鎖する。
【０１２０】
発電運転において、空気供給管（20）に流入した空気は、その一部が分岐管（22）を通じて改質装置（30）へ送られ、残りの空気が酸化剤ガスとしてガス加熱器（52）の空気流路（53）へ導入される。この空気は、空気流路（53）を流れる間に燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスから吸熱する。
【０１２１】
ガス加熱器（52）において加熱された空気は、第１加湿器（40）の第１被加湿側通路（42）へ流入する。一方、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）には、酸素極排ガスが導入されている。そして、第１被加湿側通路（42）の空気には、水蒸気透過膜（41）を透過した酸素極排ガス中の水蒸気が供給される。
【０１２２】
そして、加熱されて加湿された空気は燃料電池（10）の酸素極側ガス通路（11）に流入する。酸素極側ガス通路（11）へ導入される空気を第１加湿器（40）で加湿しておくことで、燃料電池（10）における電解質膜の乾燥を防止している。
【０１２３】
一方、水素供給管（21）に流入した原料ガスは、脱硫器（31）で原料ガスに含まれる硫黄分が除去され、分岐管（22）からの空気が混入された後に、ガス加熱器（52）の原料ガス流路（54）へ導入される。この原料ガスは、原料ガス流路（54）を流れる間に燃焼ガス流路（55）の燃焼ガスから吸熱する。
【０１２４】
ガス加熱器（52）において加熱された原料ガスは、第２加湿器（45）の第２被加湿側通路（47）へ流入する。一方、第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）には、水素極排ガスが導入されている。そして、第２被加湿側通路（47）の原料ガスには、水蒸気透過膜（46）を透過した水素極排ガス中の水蒸気が供給される。
【０１２５】
第２加湿器（45）で加湿された原料ガスは、改質器（33）へ導入され、メタンの部分酸化反応と水蒸気改質反応とにより、水素と一酸化炭素が生成される。改質器（33）から流出した反応後のガスは、変成器（34）へ送られ、シフト反応により、一酸化炭素が減少すると同時に水素が増加する。変成器（34）から出たガスは、ＣＯ除去器（35）へ導入され、ＣＯ選択酸化反応によってガス中の一酸化炭素を更に削減する。そして、ＣＯ除去器（35）で一酸化炭素を削減されたガスは、燃料ガスとして水素バイパス通路（83）を経由して燃料電池（10）の水素極側ガス通路（12）へ供給される。
【０１２６】
発電運転において、燃料電池（10）には、水素極側ガス通路（12）へ燃料ガスが供給され、酸素極側ガス通路（11）へ空気が供給される。燃料電池（10）は、燃料ガス中の水素を燃料とし、空気中の酸素を酸化剤として発電を行う。
【０１２７】
燃料電池（10）の酸素極側ガス通路（11）からは、電池排ガスとして酸素極排ガスが排出される。この酸素極排ガスには、電池反応に使われなかった余剰酸素が含まれている。また、酸素極排ガス中には、電池反応によって生じた水蒸気が含まれている。この酸素極排ガスは、酸素極排気管（24）を通じて第１気液分離器（28）に流入する。第１気液分離器（28）に流入した酸素極排ガスは、その上端部から流出し、第１加湿器（40）の第１排ガス通路（43）へ導入される。上述のように、酸素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜（41）を透過して第１被加湿側通路（42）の空気へ供給される。第１加湿器（40）において水蒸気を奪われた酸素極排ガスは、熱回収部（27）を流れる。酸素極排ガスは、熱回収部（27）において改質器（33）、変成器（34）、及びＣＯ除去器（35）の排熱を回収して燃焼器（51）へ送り込まれる。
【０１２８】
一方、燃料電池（10）の水素極側ガス通路（12）からは、電池排ガスとして水素極排ガスが排出される。この水素極排ガスには、電池反応に使われなかった加湿水素が残存している。この水素極排ガスは、水素極排気管（25）を通じて第２気液分離器（29）に流入する。第２気液分離器（29）に流入した水素極排ガスは、その上端部から流出して第２加湿器（45）の第２排ガス通路（48）へ導入される。上述のように、水素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜（46）を透過して第２被加湿側通路（47）の原料ガスへ供給される。第２加湿器（45）において水蒸気を奪われた水素極排ガスは、燃焼器（51）へ送り込まれる。
【０１２９】
燃焼器（51）は、酸素極排ガス中の酸素を利用して、水素極排ガス中の水素を燃焼させる。この水素極排ガスの燃焼によって、高温の燃焼ガスが生成する。この燃焼ガスは、燃焼ガス管（26）を流れて第２熱交換器（74）の燃焼ガス流路（75）へ導入され、水流路（76）の熱媒水に対して放熱する。
【０１３０】
この放熱した燃焼ガスは、ガス加熱器（52）の燃焼ガス流路（55）へ導入され、空気流路（53）の空気及び原料ガス流路（54）の原料ガスに対して更に放熱する。その後、燃焼ガスは、燃焼ガス流路（55）から出て屋外へ排気される。
【０１３１】
冷却水ポンプ（61）を運転すると、冷却水回路（60）において冷却水が循環する。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）へ送られて吸熱する。この冷却水の吸熱により、燃料電池（10）が所定の運転温度（例えば、８０℃程度）に保たれる。燃料電池（10）で吸熱した冷却水は、第１熱交換器（71）の冷却水流路（72）へ導入され、水流路（73）の熱媒水に対して放熱する。この放熱した冷却水は、貯留容器（80）に貯留される。そして、冷却水ポンプ（61）が貯留容器（80）の冷却水を再び燃料電池（10）へ向けて送り出し、この循環が繰り返される。
【０１３２】
循環ポンプ（66）を運転すると、水循環路（65）において熱媒水が循環する。貯湯タンク（67）の底部から流出した熱媒水は、循環ポンプ（66）によって第１熱交換器（71）の水流路（73）へ送り込まれ、冷却水流路（72）の冷却水から吸熱する。
【０１３３】
その後、熱媒水は、第２熱交換器（74）の水流路（76）へ導入され、燃焼ガス流路（75）の燃焼ガスから吸熱する。そして、第２熱交換器（74）から出た熱媒水は、貯湯タンク（67）へ送り返され、温水として貯留される。貯湯タンク（67）に温水として蓄えられた熱媒水は、給湯に利用される。
【０１３４】
次に、運転を停止するときの運転動作について説明する。運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、このとき、冷却水電磁弁（62）は開放し、排熱回収電磁弁（105）は閉鎖している。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０１３５】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１３６】
運転停止中において、外気温度が所定温度（例えば、４℃）以下になると、冷却水ポンプ（61）が駆動する。貯留容器（80）の冷却水が、冷却水回路（60）を循環して酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入する。したがって、外気温度が低下しても、ガス流路（11,12）中の水分が凍結するのを防止することができる。
【０１３７】
貯留容器（80）の冷却水は、定期的に入れ替えられる。つまり、定期的に排出電磁弁（84）が開放して冷却水回路（60）の冷却水が排出されると共に、貯留容器（80）に補給管（82）から水道水が補給される。このようにして、冷却水が入れ替えられ、汚れた冷却水が循環するのを防止している。
【０１３８】
−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、電解質膜を湿潤状態に維持しながら、ガス流路（11,12）及び電極触媒に吸着されたカチオン等の不純物を除去しつつ、燃料電池（10）を加熱又は冷却することができる。この結果、発電性能が低下するのを抑制すると共に、燃料電池（10）の劣化を抑制することができる。また、燃料電池（10）の冷却水を流入させるようにしたために、不活性ガスボンベ等を使用する必要がなく、装置が複雑になることがない。また、起電力を発生しないために、燃料電池（10）を劣化させることがない。また、加熱された冷却水を起動時に燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるようにしたために、燃料電池（10）が迅速に昇温する。この結果、電極に使用される白金が改質ガスによってＣＯ被毒するのを防止すべく起動に時間がかかってしまうという事態を回避することができる。
【０１３９】
また、燃料電池（10）の両ガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようにしたために、起電力を発生させることなく確実に電池の昇温や反応ガスのパージをすることができる。
【０１４０】
また、運転停止中において、外気温度が低下したときに冷却水を流通させるようにしたために、ガス流路（11,12）における水分の凍結に起因する電池スタックの破壊を防止することができる。
【０１４１】
また、改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１４２】
また、冷却水に含まれる不純物を除去するようにしたために、冷却水中の不純物が燃料電池（10）のガス流路（11,12）や電極に付着するのを防止することができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【０１４３】
また、冷却水回路（60）を循環する冷却水を入れ替え可能になり、きれいな冷却水を循環させることができる。この結果、発電性能が低下するのを更に抑制することができる。
【０１４４】
また、気液分離器（28,29）を配設するようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）から流出したガスに含まれる冷却水をガスから分離することができる。この結果、冷却水が燃焼器（51）に流入するのを確実に防止することができて、燃焼器（51）での反応を効率よく行うことができる。
【０１４５】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０１４６】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１４７】
【発明の実施の形態２】
実施形態２に係る燃料電池システムは、図２に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）の改質熱交換部（107）が省略されている。
【０１４８】
つまり、排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、燃焼熱交換部（106）とが設けられている。
【０１４９】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）の排熱を回収するようになっている。
【０１５０】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、冷却水回路（60）に戻る。
【０１５１】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１５２】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１５３】
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１５４】
−実施形態２の効果−
本実施形態２によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１５５】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１５６】
【発明の実施の形態３】
実施形態３に係る燃料電池システムは、図３に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）の燃焼熱交換部（106）が省略されている。
【０１５７】
つまり、排熱回収回路（104）は、一端が冷却水回路（60）における冷却水ポンプ（61）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が冷却水回路（60）における冷却水電磁弁（62）と分流通路（89）の接続部との間に接続されている。排熱回収回路（104）は、上流側から順に、開閉機構である熱回収電磁弁（105）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。
【０１５８】
上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により排熱回収回路（104）の冷却水を加熱するように構成されている。つまり、改質熱交換部（107）は、改質装置（30）の排熱を回収するようになっている。
【０１５９】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、排熱回収回路（104）に流入する。排熱回収回路（104）を流れる冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により加熱され、冷却水回路（60）に戻る。
【０１６０】
排熱回収回路（104）で加熱され、冷却水回路（60）に戻った冷却水は、分流して、その一部が燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、残りが第１分流通路（90）に流入する。第１分流通路（90）の冷却水は、更に分流して、その一部が空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入し、残りが第２分流通路（91）を流れた後、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１６１】
冷却水流路（13）に流入した冷却水は、燃料電池（10）を加熱して冷却水回路（60）を流れ、第１熱交換器（71）に流入する。第１熱交換器（71）では、冷却水が水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。この冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に戻って貯留される。
【０１６２】
酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１６３】
−実施形態３の効果−
本実施形態３によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０１６４】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１６５】
【発明の実施の形態４】
実施形態４に係る燃料電池システムは、図４に示すように、排熱回収回路（104）が省略されている。そして、冷却水回路（60）の冷却水電磁弁（62）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０１６６】
上記流入制御部（111）は、起動運転時には、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。
【０１６７】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１６８】
尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が省略されている。
【０１６９】
したがって、運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、このとき、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置への原料ガスの流入を停止する。
【０１７０】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極の洗浄が行われる。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１７１】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１７２】
（第１変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省略されている。
【０１７３】
流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）への供給が停止される。
【０１７４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１７５】
（第２変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省略されている。
【０１７６】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）が停止されると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１７７】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１７８】
【発明の実施の形態５】
実施形態５の燃料電池システムは、図５に示すように、実施形態１と異なり、排熱回収回路（104）が省略されると共に、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）が省略されている。そして、冷却水回路（60）の冷却水電磁弁（62）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０１７９】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０１８０】
したがって、運転を停止する際には、流入切換手段（100）を切り換え、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させる。具体的には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖する。このとき、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置への原料ガスの流入を停止する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。
【０１８１】
冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、一部が分流通路（89）に分流して燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）及び水素極側ガス流路（12）に流入し、残りが燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入する。各ガス流路（11,12）に冷却水が流入することにより、残留ガスが排出される。このとき、起電力が発生することがなく、安全に且つ確実に残留ガスがパージされる。また、ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物が脱着されて、電極が洗浄される。燃料電池（10）は、冷却水流路（13）及び両ガス流路（11,12）の冷却水によって冷却される。そして、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動した後、停止する。
【０１８２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１８３】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０１８４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０１８５】
【発明の実施の形態６】
実施形態６に係る燃料電池システムは、図６に示すように、実施形態１と異なり、燃料電池（10）の冷却水流路（13）から流出した冷却水を分流するように構成されている。
【０１８６】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と第１熱交換器（71）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、第１分流電磁弁（90a）が設けられている。第２分流通路（91）は、一端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続され、他端が空気供給管（20a）における酸素供給電磁弁（92）の接続部と燃料電池（10）との間に接続されている。
【０１８７】
第１分流通路（90）は、実施形態１と異なり、燃焼熱交換部（106）と、改質熱交換部（107）とが設けられている。尚、排熱回収回路（104）は、省略されている。
【０１８８】
上記燃焼熱交換部（106）は、第１分流通路（90）における第１分流電磁弁（90a）の下流側に配置されている。上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０１８９】
上記改質熱交換部（107）は、第１分流通路（90）における燃焼熱交換部（106）の下流側に配置されている。改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０１９０】
冷却水電磁弁（62）は、実施形態１と異なり、冷却水回路（60）における第１分流通路（90）の接続部と第１熱交換器（71）の間に設けられている。冷却水電磁弁（62）と第１分流電磁弁（90a）とが、熱回収切換手段（101）を構成している。
【０１９１】
コントローラ（110）の流入制御部（111）は、起動運転時に燃料電池（10）を昇温させると共に電極の洗浄を行うために、流入切換手段（100）の切り換えを行うと共に熱回収切換手段（101）の切り換えを行い、加熱された冷却水を燃料電池（10）のガス流路（11,12）に流入させるように構成されている。
【０１９２】
具体的に、流入制御部（111）は、起動運転時に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、起動運転時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放するように構成されている。
【０１９３】
上記流入制御部（111）は、燃料電池の温度が所定の運転温度（例えば、８０℃）に達すると、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを閉鎖することにより、流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。また、流入制御部（111）は、冷却水電磁弁（62）を開放するように構成されている。また、流入制御部（111）は、同時に酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを閉鎖するように構成されている。各ガス流路（11,12）に空気又は燃料ガスが流入して、発電運転が行われる。
【０１９４】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させるために、冷却水が冷却水流路（13）にのみ流入するように流入切換手段（100）の切り換えを行うように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放するように構成されている。
【０１９５】
−運転動作−
酸素通路（20）における空気の流通動作及び水素通路（21）における燃焼ガスの流通動作については、実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略し、冷却水の循環動作についてのみ説明する。
【０１９６】
起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０１９７】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により更に加熱される。この加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０１９８】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）で回収した排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０１９９】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。発電運転では、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）と冷却水電磁弁（62）とが開放すると共に、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とが閉鎖する。また、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とが閉鎖する。
【０２００】
次に、運転を停止するときの運転動作について説明する。運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０２０１】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２０２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０２０３】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０２０４】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２０５】
【発明の実施の形態７】
実施形態７に係る燃料電池システムは、図７に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の改質熱交換部（107）が省略されている。
【０２０６】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と燃焼熱交換部（106）とが設けられている。
【０２０７】
上記燃焼熱交換部（106）は、燃焼器（51）に近接して配置され、該燃焼器（51）の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０２０８】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０２０９】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、燃焼熱交換部（106）に流入し、燃焼器（51）の排熱により加熱される。加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０２１０】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、燃焼器（51）の排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０２１１】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。
【０２１２】
−実施形態７の効果−
本実施形態７によれば、燃焼器（51）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０２１３】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２１４】
【発明の実施の形態８】
実施形態８に係る燃料電池システムは、図８に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）が省略されている。
【０２１５】
つまり、第１分流通路（90）は、一端が冷却水回路（60）における燃料電池（10）と冷却水電磁弁（62）との間に接続され、他端が水素供給管（21a）における水素供給電磁弁（93）と燃料電池（10）との間に接続されている。第１分流通路（90）は、上流側から順に、開閉機構である第１分流電磁弁（90a）と改質熱交換部（107）とが設けられている。
【０２１６】
上記改質熱交換部（107）は、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）に近接して配置され、これら改質器（33）等の排熱により第１分流通路（90）の冷却水を加熱するように構成されている。
【０２１７】
したがって、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）が駆動し、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）を通過した後、分流し、その一部が第１分流通路（90）に流入する。
【０２１８】
第１分流通路（90）に流入した冷却水は、改質熱交換部（107）に流入し、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱により加熱される。この加熱された冷却水は、分流して、一部が第２分流通路（91）に流入した後、空気供給管（20a）を流れて燃料電池（10）の酸素極側ガス流路（11）に流入する。また、分流された残りの冷却水は、水素供給管（21a）を流れて燃料電池（10）の水素極側ガス流路（12）に流入する。
【０２１９】
酸素極側ガス流路（11）又は水素極側ガス流路（12）に流入した冷却水は、各ガス流路（11,12）において燃料電池（10）を加熱する。つまり、改質器（33）、変成器（34）及びＣＯ除去器（35）の排熱を燃料電池（10）の昇温に利用している。このとき、冷却水が、電解質膜を湿潤状態に維持する一方、各ガス流路（11,12）や電極に吸着していた不純物を脱着し、電極の洗浄が行われる。この冷却水は、第１回収通路（96）又は第２回収通路（97）を流れ、第１気液分離器（28）又は第２気液分離器（29）を通過した後に合流し、貯留容器（80）に流入する。このような循環が繰り返される。
【０２２０】
そして、燃料電池（10）の温度が上昇して、所定の運転温度に達すると、流入切換手段（100）及び熱回収切換手段（101）が切り換わり、発電運転を行う。
【０２２１】
−実施形態８の効果−
本実施形態８によれば、改質装置（30）の排熱を回収して燃料電池（10）を昇温させるようにしたために、排熱を有効利用することができ、熱効率を向上させることができる。また、起動時には、燃料電池（10）を加湿しながら迅速に昇温させることができる。また、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）を設けるようにしたために、燃料電池（10）のガス流路（12）に冷却水のみを流入させることができる。
【０２２２】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２２３】
【発明の実施の形態９】
実施形態９に係る燃料電池システムは、図９に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）と改質熱交換部（107）とが省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０２２４】
上記流入制御部（111）は、起動運転時には、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とを開放する一方、酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、起動運転時には、冷却水ポンプ（61）は、駆動しない。
【０２２５】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。尚、運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２２６】
尚、貯留容器（80）は、入替手段（81）が省略されている。
【０２２７】
したがって、運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とが閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）が開放する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。尚、酸素バイパス電磁弁（24a）と水素バイパス電磁弁（25a）とは、閉鎖している。また、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。
【０２２８】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２２９】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２３０】
（第１変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、水素バイパス管（25）が省略されている。
【０２３１】
流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときに、ブロワ（23）を停止すると共に原料ガスの改質装置（30）への供給が停止される。
【０２３２】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２３３】
（第２変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、酸素バイパス管（24）が省略されている。
【０２３４】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。また、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、ブロワ（23）が停止されると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２３５】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２３６】
【発明の実施の形態１０】
実施形態１０の燃料電池システムは、図１０に示すように、実施形態６と異なり、第１分流通路（90）の燃焼熱交換部（106）及び改質熱交換部（107）が省略されると共に、酸素バイパス管（24）及び水素バイパス管（25）が省略されている。本実施形態に係る燃料電池システムは、運転を停止するときにのみ、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるようになっている。
【０２３７】
上記流入制御部（111）は、運転を停止するときに、燃料電池（10）の温度を低下させる一方、電極を洗浄すると共にガス流路（11,12）内の残留ガスをパージするために、流入切換手段（100）の切り換えを行い、燃料電池（10）のガス流路（11,12）に冷却水を流入させるように構成されている。つまり、流入制御部（111）は、運転を停止するときに、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）とを開放すると共に、冷却水電磁弁（62）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖するように構成されている。運転を停止するときには、すぐにブロワ（23）が停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの供給が停止される。
【０２３８】
したがって、運転を停止する際には、第１分流電磁弁（90a）と第２分流電磁弁（91a）と第１回収電磁弁（96a）と第２回収電磁弁（97a）と酸素供給電磁弁（92）と酸素排出電磁弁（98）と水素供給電磁弁（93）と水素排出電磁弁（99）とを閉鎖すると共に、冷却水電磁弁（62）を開放する。このとき、ブロワ（23）をすぐに停止すると共に改質装置（30）への原料ガスの流入を停止する。一方、冷却水ポンプ（61）は、所定時間だけ駆動を継続する。
【０２３９】
冷却水ポンプ（61）の駆動により、貯留容器（80）の冷却水が冷却水回路（60）を循環する。貯留容器（80）の冷却水は、イオン交換樹脂（85）を通過して、冷却水に含まれるカチオン等の不純物が吸着除去され、冷却水ポンプ（61）によって吐出される。冷却水ポンプ（61）から吐出された冷却水は、燃料電池（10）の冷却水流路（13）に流入し、燃料電池（10）を冷却すると共に加熱される。この加熱された冷却水は、冷却水回路（60）を流れて第１熱交換器（71）に流入し、水循環路（65）の熱媒水と熱交換して冷却される。第１熱交換器（71）で冷却された冷却水は、冷却水回路（60）を流れ、貯留容器（80）に流入する。
【０２４０】
その他の構成、作用及び効果は実施形態６と同様である。
【０２４１】
（変形例）
本変形例に係る燃料電池システムは、図示省略するが、貯留容器（80）の入替手段（81）が省略されている。つまり、貯留容器（80）の補給管（82）及び排出管（83）が省略されている。また、コントローラ（110）は、入替制御部（112）が省略されている。
【０２４２】
その他の構成、作用及び効果は同様である。
【０２４３】
【発明のその他の実施の形態】
上記各実施形態について、イオン交換樹脂（85）を省略する構成であってもよい。
【０２４４】
また、上記各実施形態について、外気温センサ（102）を省略すると共に、流入制御部（111）は、外気温度が所定温度以下のときに、凍結防止のために冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入させる構成を省略してもよい。
【０２４５】
また、上記各実施形態について、流入制御部（111）は、冷却水が酸素極側ガス流路にのみ流入するように流入切換手段（100）を切り換える構成であってもよい。
【０２４６】
また、上記各実施形態について、流入制御部（111）は、冷却水が水素極側ガス流路にのみ流入するように流入切換手段（100）を切り換える構成であってもよい。
【０２４７】
また、上記実施形態２，３，７及び８について、入替手段（81）及びコントローラ（110）の入替制御部（112）を省略する構成であってもよい。
【０２４８】
また、上記各実施形態について、第１気液分離器（28）を省略する構成であってもよい。また、第２気液分離器（29）を省略する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図２】実施形態２に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図３】実施形態３に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図４】実施形態４に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図５】実施形態５に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図６】実施形態６に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図７】実施形態７に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図８】実施形態８に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図９】実施形態９に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図１０】実施形態１０に係る燃料電池システムの全体構成を示す配管系統図である。
【符号の説明】
（10） 燃料電池
（11） 酸素極側ガス流路
（12） 水素極側ガス流路
（13） 冷却水流路
（20） 酸素通路
（21） 水素通路
（24） 酸素バイパス管
（24a） 酸素バイパス電磁弁
（25） 水素バイパス管
（25a） 水素バイパス電磁弁
（30） 改質装置
（51） 燃焼器
（60） 冷却水回路
（80） 貯留容器
（81） 入替手段
（85） イオン交換樹脂
（88） 冷却水流入手段
（89） 分流通路
（95） 回収通路
（100） 流入切換手段
（101） 熱回収切換手段
（102） 外気温度センサ
（104） 排熱回収通路
（106） 燃焼熱交換部
（107） 改質熱交換部
（111） 流入制御部
Claims (19)
- 酸素含有ガスが流れる酸素通路（20）と、
燃料ガスが流れる水素通路（21）と、
冷却水が循環する冷却水回路（60）と、
上記酸素通路（20）に接続された酸素ガス流路（11）と、上記水素通路（21）に接続された水素ガス流路（12）と、上記冷却水回路（60）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（13）とが形成された燃料電池（10）と、
上記燃料電池（10）の起動時又は停止時に冷却水回路（60）の冷却水をガス流路（11,12）に流入可能に構成された冷却水流入手段（88）とを備え、
上記冷却水流入手段（ 88 ）は、
上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、
上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、
上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 酸素含有ガスが流れる酸素通路（ 20 ）と、
燃料ガスが流れる水素通路（ 21 ）と、
冷却水が循環する冷却水回路（ 60 ）と、
上記酸素通路（ 20 ）に接続された酸素ガス流路（ 11 ）と、上記水素通路（ 21 ）に接続された水素ガス流路（ 12 ）と、上記冷却水回路（ 60 ）に接続されて冷却水が流れる冷却水流路（ 13 ）とが形成された燃料電池（ 10 ）と、
上記燃料電池（ 10 ）の起動時又は停止時に冷却水回路（ 60 ）の冷却水をガス流路（ 11,12 ）に流入可能に構成された冷却水流入手段（ 88 ）とを備え、
上記冷却水流入手段（ 88 ）は、
上記冷却水回路（ 60 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の上流側とを接続する分流通路（ 89 ）と、
上記酸素通路（ 20 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、水素通路（ 21 ）における燃料電池（ 10 ）の下流側と、冷却水回路（ 60 ）とを接続する回収通路（ 95 ）と、
上記燃料電池（ 10 ）のガス流路（ 11,12 ）に酸素含有ガス若しくは燃料ガスを流入させるか、又は分流通路（ 89 ）からの冷却水を流入させるかを切り換える流入切換手段（ 100 ）とにより構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
冷却水回路（60）の冷却水を水素ガス流路（12）にのみ流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させるように冷却水流入手段（88）を制御する流入制御手段（111）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項５において、
外気温度検出手段（102）を備える一方、
流入制御手段（111）は、運転停止中において、上記外気温度検出手段（102）が検出した外気温度が所定温度以下のときに、冷却水回路（60）の冷却水を酸素ガス流路（11）及び水素ガス流路（12）に流入させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１又は２において、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１において、
水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、
冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）が設けられた排熱回収回路（104）と、
冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項２において、
水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、
分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）の排熱を回収する熱交換部（107）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１０又は１１において、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１において、
酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、
冷却水回路（60）に接続され、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）を有する排熱回収回路（104）と、
冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項２において、
酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、
分流通路（89）に設けられ、上記燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１において、
水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、
酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、
冷却水回路（60）に接続され、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）が設けられた排熱回収回路（104）と、
冷却水回路（60）の冷却水が上記排熱回収回路（104）に流れるように切換可能に構成された熱回収切換手段（101）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、
流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項２において、
水素通路（21）における分流通路（89）の接続部の上流側に設けられ、原料ガスから燃料ガスを生成する改質装置（30）と、
酸素通路（20）と水素通路（21）とに接続され、燃料電池（10）の酸素極排ガス中の酸素と水素極排ガス中の水素とを反応させる燃焼器（51）と、
分流通路（89）に設けられ、上記改質装置（30）及び燃焼器（51）の排熱を回収する熱交換部（106,107）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように酸素通路（20）に接続され、酸素バイパス開閉機構（24a）が設けられた酸素バイパス通路（24）と、
燃料電池（10）と分流通路（89）の接続部と回収通路（95）の接続部とをバイパスするように水素通路（21）に接続され、水素バイパス開閉機構（25a）が設けられた水素バイパス通路（25）とを備える一方、流入切換手段（100）は、燃料電池（10）の昇温時に分流通路（89）からの冷却水をガス流路（11,12）に流入させるように切り換えるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１から１６の何れか１項において、
冷却水回路（60）は、循環する冷却水に含まれる不純物を除去する冷却水洗浄手段（85）を備えている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１から１７の何れか１項において、
冷却水回路（60）は、燃料電池（10）から流出した冷却水を貯留する貯留容器（80）と、
該貯留容器（80）に貯留している冷却水を入れ替える入替手段（81）とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１３から１６の何れか１項において、
酸素通路（20）における回収通路（95）の接続部、及び水素通路（21）における回収通路（95）の接続部のうちの少なくとも一方には、気液分離器（28,29）が配設されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
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