WO2012147318A1 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents

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研児 木船
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof.
  • the fuel cell system is a device that generates electrical energy from hydrogen and oxygen, and can achieve high power generation efficiency.
  • the main features of the fuel cell system are direct power generation that does not go through the process of thermal energy or kinetic energy as in the conventional power generation method, so that high power generation efficiency can be expected even on a small scale, and emissions of nitrogen compounds, etc. There are few, and noise and vibration are also small, and environmental properties are good.
  • the fuel cell system can effectively use the chemical energy of the fuel and has environmentally friendly characteristics, so it is expected as an energy supply system for the 21st century, from space use to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used in various applications from large-scale power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical use.
  • the container for storing hydrogen includes, for example, a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen. And the said container can store hydrogen in a container by storing hydrogen with a hydrogen storage alloy, and can supply hydrogen to a fuel cell by discharge
  • a fuel cell includes an electrolyte membrane, and an anode catalyst layer and a cathode catalyst layer facing each other with the electrolyte membrane interposed therebetween. Electrochemical reaction is performed through the electrolyte membrane by flowing hydrogen on the anode side and air on the cathode side. DC power is generated by causing This electrochemical reaction is an exothermic reaction. Therefore, if the heat generated by the electrochemical reaction in the fuel cell can be used as the heat necessary for releasing the hydrogen of the hydrogen storage alloy, the heat supply efficiency to the hydrogen storage alloy is improved, and the hydrogen supply to the fuel cell is stabilized. be able to.
  • the above-described electrochemical reaction of the fuel cell has an optimum temperature range. Therefore, when the temperature of the fuel cell is out of the optimum temperature range, for example, when the environmental temperature of the fuel cell system is low, the power generation reaction of the fuel cell is performed at a low load state when the fuel cell system is started. It is necessary to raise the temperature of the fuel cell to the optimum temperature range. Therefore, in order to shorten the start-up time of the fuel cell system, it is required to raise the temperature of the fuel cell earlier to the above optimum temperature range.
  • the conventional fuel cell system has room for improvement in order to achieve both the demand for shortening the start-up time of the fuel cell system and the stabilization of the hydrogen supply to the fuel cell.
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of achieving both shortening of the start-up time of the fuel cell system and stabilization of hydrogen supply to the fuel cell. is there.
  • the fuel cell system has at least two storage portions for storing a hydrogen storage alloy for storing hydrogen supplied to the fuel cell, and the fuel is disposed so that the two storage portions are in thermal contact with each other.
  • a storage unit a fuel cell arranged to be in thermal contact with one of the two storage units, a suppressed state that suppresses hydrogen release from the other storage unit of the two storage units, and Detecting the temperature T ⁇ MH> in the other storage unit, the release control unit that can switch between the open state in which the suppression state is released, the first temperature detection unit for detecting the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell
  • the second temperature detection unit for detecting the temperature T ⁇ FC> is lower than the predetermined temperature T ⁇ fc-l> , and the temperature T ⁇ FC> is higher than the temperature T ⁇ fc-l>.
  • temperature T ⁇ MH> a predetermined temperature T ⁇ mh-l Be suppressed state when below, such that the temperature T ⁇ MH> is opened when the temperature T ⁇ mh-l> or more, depending on the temperature obtained from the first temperature detection unit and the second temperature detector And a control unit for controlling the release control unit.
  • control unit may further set the temperature T ⁇ FC> to the temperature T ⁇ fc-1> under the conditions of T ⁇ FC> ⁇ T ⁇ fc-1> and T ⁇ MH> ⁇ T ⁇ mh -l>.
  • T ⁇ fc-h1> a predetermined temperature that is higher than the above.
  • control unit may further change the temperature T ⁇ FC> to the temperature T ⁇ fc under the conditions of T ⁇ FC>> T ⁇ fc-1> and T ⁇ MH> ⁇ T ⁇ mh-1>.
  • the release control unit may be controlled so as to be in a suppressed state.
  • control unit is configured under the conditions of T ⁇ FC>> T ⁇ fc-1> , T ⁇ MH> ⁇ T ⁇ mh-1> , and T ⁇ FC >> T ⁇ fc-h2> .
  • T ⁇ FC> exceeds a predetermined temperature T ⁇ fc-h3> higher than the temperature T ⁇ fc-h2>
  • the discharge adjusting unit reduces the power generation output of the fuel cell so as to be in an open state. May be controlled.
  • control unit may be in an open state when the hydrogen storage amount of the fuel storage unit is less than a predetermined amount regardless of the temperature T ⁇ FC> and the temperature T ⁇ MH>.
  • the release control unit may be controlled.
  • the fuel storage unit has at least first to third storage units, and the first to third storage units have the first storage unit and the second storage unit on the outermost side, and the third storage unit.
  • the first to third storage units have the first storage unit and the second storage unit on the outermost side, and the third storage unit.
  • the second temperature detector detects the temperature T ⁇ MH3> in the third housing part, and the release control unit releases the hydrogen from the third housing part.
  • the suppression state can be switched between the suppression state and the open state where the suppression state is released, and the control unit can determine whether the temperature T ⁇ FC-H> of the fuel cell having the higher temperature of the pair of fuel cells is the temperature T becomes an open state when less than ⁇ fc-l>, the temperature T ⁇ FC-H> temperature T ⁇ fc-l> When the above, it is suppressed state when the temperature T ⁇ MH3> is lower than the temperature T ⁇ mh-l>, release as the temperature T ⁇ MH3> is opened when the temperature T ⁇ mh-l> or The adjustment unit may be controlled.
  • control unit may control the temperature of the fuel cell having a lower temperature under the conditions of T ⁇ FC-H> ⁇ T ⁇ fc-1> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-1>.
  • T ⁇ FC-L> is less than temperature T ⁇ fc-1 > and the difference between temperature T ⁇ FC-H> and temperature T ⁇ FC-L> exceeds a predetermined threshold value T1
  • control unit may control the fuel having a lower temperature under the conditions of T ⁇ FC-H> ⁇ T ⁇ fc-1> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-1>.
  • T ⁇ FC-L> When the battery temperature T ⁇ FC-L> is lower than the temperature T ⁇ fc-l > and the difference between the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L> exceeds a predetermined threshold value T1, You may control a discharge
  • control unit further includes the temperature T ⁇ FC-H > under the conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-l> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l>. > May exceed the predetermined temperature T ⁇ fc-h1> that is higher than the temperature T ⁇ fc-l> .
  • control unit further includes the temperature T ⁇ FC-H > under conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-l> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l>.
  • T ⁇ fc-h2> higher than the temperature T ⁇ fc-l>
  • the release control unit may be controlled so as to be in a suppressed state.
  • the control unit includes T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-1> , T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-1> , and T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-h2>.
  • the temperature T ⁇ FC-L> of the lower temperature fuel cell is less than or equal to the temperature T ⁇ fc-h2> and the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L>
  • the release adjusting unit may be controlled so as to be in an open state.
  • control unit may include T ⁇ FC-H>> T ⁇ fc-1> , T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l> , and T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc
  • T ⁇ FC-L> of the fuel cell having the lower temperature exceeds the temperature T ⁇ fc-h2> under the condition of ⁇ h2> , the power generation output of the fuel cell is reduced so that the fuel cell is opened.
  • the release control unit may be controlled.
  • control unit may control the temperature of the fuel storage unit regardless of the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L> and temperature T ⁇ MH3> of the fuel cell having the lower temperature.
  • the release control unit may be controlled so as to be in an open state.
  • the control method of the fuel cell system has at least two storage portions for storing a hydrogen storage alloy for storing hydrogen supplied to the fuel cell, and the two storage portions are arranged so as to be in thermal contact with each other. And a fuel cell disposed so as to be in thermal contact with one of the two storage portions, wherein the fuel cell temperature T ⁇ When FC> is lower than a predetermined temperature T ⁇ fc-1>, hydrogen is released from the other housing portion, and when temperature T ⁇ FC> is equal to or higher than the temperature T ⁇ fc-1> , the temperature in the other housing portion.
  • T ⁇ MH> is less than a predetermined temperature T ⁇ mh-l> , hydrogen release from the other housing part is suppressed, and when T ⁇ MH> is equal to or higher than temperature T ⁇ mh-l> Hydrogen is released from the part.
  • Yet another embodiment of the present invention is also a control method for a fuel cell system.
  • the control method of the fuel cell system has at least first to third storage portions for storing hydrogen storage alloys for storing hydrogen supplied to the fuel cell, and the first storage portion and the second storage portion are the most.
  • the third storage part is disposed between the first storage part and the second storage part so as to be in thermal contact with the first storage part and the second storage part, respectively, and one is the first storage part And a pair of fuel cells arranged so that the other is in thermal contact with the second housing portion, respectively, wherein the temperature of the higher temperature of the pair of fuel cells
  • the temperature T ⁇ FC-H> of the fuel cell is lower than the predetermined temperature T ⁇ fc-1>, hydrogen is released from the third housing portion, and the temperature T ⁇ FC-H> is equal to or higher than the temperature T ⁇ fc-l>.
  • the temperature T ⁇ MH3> is characterized by releasing hydrogen from the third housing portion when the temperature T ⁇ mh-l> or when.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a fuel cell system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the fuel cell system with the control unit cover removed.
  • FIG. 2B is a schematic perspective view of the vicinity of the hydrogen filling port in the fuel cell system with the hydrogen filling port cover removed. It is a schematic perspective view of a fuel cell system in the state where a control part and a piping part cover were removed.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view along the line BB in FIG. 4.
  • 6 (A) and 6 (B) are conceptual diagrams for explaining the operation control of the fuel cell system according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a fuel cell system according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2A is a schematic perspective view of the fuel cell system with the control unit cover removed.
  • FIG. 2B is a schematic
  • FIG. 4 is a control flowchart of the fuel cell system according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view showing a schematic structure of a fuel cell system according to Embodiment 2.
  • 4 is a vertical cross-sectional view showing a schematic structure of a fuel cell system according to Embodiment 2.
  • FIG. FIGS. 10A and 10B are conceptual diagrams for explaining the operation control of the fuel cell system according to the second embodiment.
  • 6 is a control flowchart of the fuel cell system according to Embodiment 2. It is a schematic perspective view of the fuel cell system concerning the modification 1 of the state which removed the control part and the piping part cover.
  • FIGS. 13A to 13C are conceptual diagrams for explaining the operation control of the fuel cell system according to the first modification.
  • 10 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a fuel cell system according to Modification 2.
  • FIG. 13A to 13C are conceptual diagrams for explaining a configuration of a fuel cell system according to Modification 2.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the fuel cell system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the fuel cell system with the control unit cover removed.
  • FIG. 2B is a schematic perspective view of the vicinity of the hydrogen filling port in the fuel cell system with the hydrogen filling port cover removed.
  • 2B is a view of the fuel cell system viewed from the direction indicated by the arrow a illustrated in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the fuel cell system with the control unit and the piping unit cover removed.
  • the fuel cell system 1 includes a fuel storage unit 100 (fuel storage unit), a regulator unit 200, a pair of fuel cells 300, an operation display unit 400, a piping unit 500, a control unit 600, Is provided as a main configuration.
  • the fuel storage unit 100 has a flat rectangular parallelepiped shape, and a pair of substantially plate-like fuel cells 300 are arranged so as to sandwich the fuel storage unit 100 therebetween.
  • the pair of fuel cells 300 are arranged such that one fuel cell 300 is in contact with one of two opposing main surfaces of the fuel storage unit 100 and the other fuel cell 300 is in contact with the other main surface of the fuel storage unit 100. ing.
  • an operation display unit 400 is provided at one end. Adjacent to the operation display unit 400, hydrogen filling ports 112, 122, and 132 of first to third storage units to be described later are provided. The hydrogen filling ports 112, 122, 132 can be covered with a removable hydrogen filling port cover 3.
  • a regulator unit 200 is provided at the other end of the upper surface of the fuel storage unit 100.
  • a piping unit 500 that connects the hydrogen discharge ports (not shown) of the first to third storage units and the regulator unit 200 is provided.
  • the piping part 500 can be covered with a detachable piping part cover 4.
  • a control unit 600 is disposed on the upper surface of the piping unit cover 4 in a state of covering the piping unit 500.
  • the controller 600 can be covered with a removable controller cover 2.
  • the control unit cover 2 is configured to cover the control unit 600 and the piping unit cover 4 that covers the piping unit 500.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the line AA in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view taken along line BB in FIG. 4 and 5, the illustration of the external housing of the fuel cell system 1 is omitted.
  • the fuel storage unit 100 includes a first storage part 110, a second storage part 120 for storing a hydrogen storage alloy that stores hydrogen supplied to the pair of fuel cells 300, and It has the 3rd accommodating part 130.
  • FIG. The first storage unit 110 and the second storage unit 120 are disposed on the outermost side of the fuel storage unit 100.
  • the third storage unit 130 is disposed between the first storage unit 110 and the second storage unit 120 so as to be in thermal contact with the first storage unit 110 and the second storage unit 120.
  • the fuel storage unit 100 includes a container portion 101 and a lid portion 102.
  • the container unit 101 extends from the upper surface of the fuel storage unit 100 on which the piping unit 500 or the like is mounted to the bottom surface facing the upper surface, and is substantially parallel to the main surface of the fuel storage unit 100 and the partition wall 103 and the partition wall 104.
  • the interior is divided into three rooms.
  • the two outer rooms constitute the first accommodation part 110 and the second accommodation part 120, and the central room constitutes the third accommodation part 130.
  • Each accommodating part is hold
  • the third housing part 130 has a larger volume than the first housing part 110 and the second housing part 120.
  • the partition walls 103 and 104 are provided with temperature sensors 610a and 610b (second temperature detection units) for detecting the temperature T ⁇ MH3> in the third housing unit 130.
  • thermocouples can be used as the temperature sensors 610a and 610b.
  • the temperature sensor 610a is provided to detect the wall surface temperature of the partition wall 103
  • the temperature sensor 610b is provided to detect the wall surface temperature of the partition wall 104.
  • the detection values of the temperature sensors 610a and 610b are transmitted to the control unit 600, and the control unit 600 can estimate the temperature T ⁇ MH3> from the wall surface temperatures of the partition walls 103 and 104.
  • the structure for detecting the temperature in the 3rd accommodating part 130 is not specifically limited to this, The structure which directly measures the temperature of the hydrogen storage alloy in the 3rd accommodating part 130 may be sufficient. Further, the number of temperature sensors is not particularly limited, and can be appropriately changed according to required temperature detection accuracy, temperature sensor performance, and the like.
  • the lid 102 is provided so as to cover the opening of the container 101 and constitutes the upper surface of the fuel storage unit 100. Regulator unit 200, operation display unit 400, and piping unit 500 are placed on lid unit 102.
  • the lid portion 102 is provided with hydrogen filling ports 112, 122, 132 (see FIG. 2B) and a hydrogen discharge port (not shown) at positions corresponding to the respective housing portions.
  • the first housing portion 110 is provided with a plurality of partition walls 114 extending from the upper surface to the bottom surface of the fuel housing unit 100 and substantially perpendicular to the main surface of the fuel housing unit 100.
  • the interior of the first accommodating portion 110 is partitioned into a plurality of small chambers 116 by a plurality of partition walls 114.
  • Each chamber 116 accommodates a hydrogen storage alloy (not shown).
  • the partition wall 114 is provided with a through hole (not shown) at a predetermined position. Therefore, the small chambers 116 communicate with each other through this through hole.
  • the second accommodating portion 120 and the third accommodating portion 130 are also partitioned into a plurality of small chambers 126, 136 by a plurality of partition walls 124, 134, and a hydrogen storage alloy is accommodated in each of the small chambers 126, 136.
  • the partition walls 124 and 126 are provided with through holes (not shown) so that the small chambers 126 and 136 communicate with each other.
  • each of the hydrogen filling ports 112, 122, and 132 communicates with the first housing portion 110, the second housing portion 120, and the third housing portion 130.
  • a filling hose of a hydrogen filling machine (not shown) to the hydrogen filling ports 112, 122, 132
  • hydrogen can be injected into each accommodating portion.
  • the hydrogen injected into the first to third accommodating portions 110, 120, 130 reaches the small chambers 116, 126, 136 through the through holes of the partition walls 114, 124, 134, and reaches the small chambers 116, 126, 136. It is occluded by the hydrogen occlusion alloy accommodated in 136.
  • the other ends of the hydrogen discharge ports (not shown) of the storage units provided in the lid unit 102 communicate with the pipe unit 500. Hydrogen released from the hydrogen storage alloy accommodated in each of the small chambers 116, 126, and 136 moves between the small chambers through the through holes of the partition walls 114, 124, and 134 and reaches the hydrogen discharge port in each of the accommodating portions. Then, the gas is sent out from each housing part to the pipe part 500 through the hydrogen discharge port.
  • the hydrogen storage alloy can store hydrogen and release the stored hydrogen, for example, rare earth-based MmNi 4.32 Mn 0.18 Al 0.1 Fe 0.1 Co 0.3 (Mm is Misch metal).
  • the hydrogen storage alloy is not limited to a rare earth alloy, and may be, for example, a Ti—Mn alloy, a Ti—Fe alloy, a Ti—Zr alloy, a Mg—Ni alloy, a Zr—Mn alloy, or the like. Good.
  • the hydrogen storage alloy can be formed into a compression molded body (pellet) obtained by mixing a binder such as polytetrafluoroethylene (PTFE) dispersion into the hydrogen storage alloy powder described above and compression molding with a press. If necessary, a sintering treatment may be performed after compression molding.
  • a binder such as polytetrafluoroethylene (PTFE) dispersion into the hydrogen storage alloy powder described above and compression molding with a press.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Hydrogen sent out from the fuel storage unit 100 is sent to the regulator unit 200 through the piping unit 500.
  • the pipe part 500 includes pipes 512, 522, and 532 that extend substantially parallel to each other, and a collecting pipe 540.
  • the pipe 512 constitutes a flow path for hydrogen sent out from the first accommodating part 110
  • the pipe 522 constitutes a flow path for hydrogen sent out from the second accommodating part 120
  • the pipe 532 constitutes a third accommodating part
  • a flow path for hydrogen delivered from 130 is formed.
  • Joints 514 and 524 are respectively provided in the middle of the pipes 512 and 522.
  • the pipes 512 and 522 extend toward the pipe 532 through joints 514 and 524 on the side close to the regulator unit 200.
  • a joint 534 is provided at the end of the pipe 532 on the side close to the regulator unit 200.
  • the pipes 512 and 522 and one end of the collecting pipe 540 are connected to the joint 534.
  • the other end of the collecting pipe 540 is connected to the regulator unit 200. Therefore, the hydrogen sent out from the first to third accommodating parts 110, 120, and 130 flows through the pipes 512, 522, and 532, merges at the joint 534, and is sent to the regulator part 200 through the collecting pipe 540. .
  • a check valve 516 is provided in the middle of the pipe 512, a check valve 526 is provided in the middle of the pipe 522, and a check valve 536 is provided in the middle of the pipe 532.
  • the check valves 516, 526, and 536 prevent the backflow of hydrogen from the fuel cell 300 side to the fuel storage unit 100.
  • a release control valve 538 (a release control unit) is provided on the side closer to the third storage unit 130 than the check valve 536.
  • the release control valve 538 is a member that can be switched between a suppression state that suppresses hydrogen release from the third housing portion 130 and an open state that releases the suppression state.
  • a throttle valve or an on-off valve can be used as the release control valve 538.
  • the discharge control valve 538 is a throttle valve
  • a state in which the throttle valve is throttled can be set as a suppression state
  • a state where the throttle amount is smaller than that in the suppression state can be set as an open state.
  • the hydrogen release amount may be zero, or hydrogen may be released by an amount smaller than the release amount in the open state.
  • the release control valve 538 is an on-off valve, the state where the on-off valve is closed is set as a suppressed state, and the opened state is set as an open state.
  • the regulator unit 200 includes a hydrogen supply path and a regulator (both not shown) as main components.
  • One end of the hydrogen supply path communicates with the collecting pipe 540 of the piping unit 500, and the other end communicates with the pair of fuel cells 300.
  • a regulator is provided in the middle of the hydrogen supply path.
  • the pair of fuel cells 300 are arranged such that one is in thermal contact with the first housing part 110 and the other is in contact with the second housing part 120, respectively.
  • one fuel cell 300 is in contact with the main surface of the fuel storage unit 100 on the first storage portion 110 side
  • the other fuel cell 300 is in contact with the main surface of the fuel storage unit 100 on the second storage portion 120 side.
  • the pair of fuel cells 300 are arranged such that the side surfaces on the anode side are in contact with the fuel storage unit 100.
  • the fuel cell 300 and the first storage unit 110 and the second storage unit 120 may be in direct contact with each other, or the heat of the fuel cell 300 can be transmitted to the first storage unit 110 and the second storage unit 120. You may contact indirectly in the state.
  • Each of the pair of fuel cells 300 has the same structure, and a plurality of membrane electrode assemblies (MEAs) 310, interconnectors 320, current collectors 330, and anode housings 340 arranged in a plane. And a cathode housing 350 as main components.
  • MEAs membrane electrode assemblies
  • Each membrane electrode assembly 310 is provided on the electrolyte membrane 312, the anode catalyst layer 314 provided on one surface of the electrolyte membrane 312, and the other surface of the electrolyte membrane 312 so as to face the anode catalyst layer 314.
  • Each membrane electrode assembly 310 extends in the same direction as the extending direction of each accommodating portion (the direction extending from the top to the bottom of the fuel accommodating unit 100).
  • the electrolyte membrane 312 preferably exhibits good ion conductivity in a wet state, and functions as an ion exchange membrane that moves protons between the anode catalyst layer 314 and the cathode catalyst layer 316.
  • the electrolyte membrane 312 is formed of a solid polymer material such as a fluorine-containing polymer or a non-fluorine polymer.
  • a perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid type perfluorocarbon polymer, a polysulfone resin, a phosphonic acid group, or a carboxylic acid group. Etc. can be used.
  • sulfonic acid type perfluorocarbon polymer examples include Nafion (registered trademark) membrane (manufactured by DuPont).
  • non-fluorine polymers examples include sulfonated aromatic polyetheretherketone and polysulfone.
  • the thickness of the electrolyte membrane 312 is, for example, about 10 to 200 ⁇ m.
  • the anode catalyst layer 314 of each membrane electrode assembly 310 is provided on one surface of the electrolyte membrane 312 at a distance from each other. Further, the cathode catalyst layer 316 of each membrane electrode assembly 310 is provided on the other surface of the electrolyte membrane 312 with a space therebetween. An electrolyte membrane 312 is sandwiched between a pair of anode catalyst layer 314 and cathode catalyst layer 316 to form a membrane electrode assembly 310 (single cell).
  • the anode catalyst layer 314 and the cathode catalyst layer 316 can employ various arrangement configurations as long as insulation is maintained between adjacent single cells in order to prevent a short circuit.
  • Hydrogen is supplied to the anode catalyst layer 314 as a fuel gas.
  • Air is supplied to the cathode catalyst layer 316 as an oxidant.
  • Each membrane electrode assembly 310 generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the air.
  • the anode catalyst layer 314 and the cathode catalyst layer 316 have ion exchangers and catalyst particles, and possibly carbon particles.
  • the ion exchangers included in the anode catalyst layer 314 and the cathode catalyst layer 316 can be used to improve the adhesion between the catalyst particles and the electrolyte membrane 312.
  • the ion exchanger may have a role of transmitting protons between the two. This ion exchanger can be formed from the same polymer material as the electrolyte membrane 312.
  • catalyst metals include Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Pt, Os, Ir, alloys selected from lanthanoid series elements and actinoid series elements, A simple substance is mentioned.
  • furnace black, acetylene black, ketjen black, carbon nanotubes or the like may be used as the carbon particles.
  • the thicknesses of the anode catalyst layer 314 and the cathode catalyst layer 316 are each about 10 to 40 ⁇ m, for example.
  • the interconnector 320 is provided between adjacent membrane electrode assemblies 310 and constitutes a part of an electrical path from one anode catalyst layer 314 to the other cathode catalyst layer 316 of the adjacent membrane electrode assembly 310. Yes.
  • the interconnector 320 includes a conductor 322 and an insulator 324.
  • the conductor 322 is provided so as to penetrate the electrolyte membrane 312 between the adjacent membrane electrode assemblies 310.
  • An insulator 324 is provided between the conductor 322 and the electrolyte membrane 312.
  • the current collector 330 includes a plurality of anode current collectors 332 and a plurality of cathode current collectors 334.
  • the plurality of anode current collectors 332 are provided on the surface of each anode catalyst layer 314 and are electrically connected to each anode catalyst layer 314.
  • the plurality of cathode current collectors 334 are provided on the surface of each cathode catalyst layer 316 and are electrically connected to each cathode catalyst layer 316.
  • the end of the anode current collector 332 connected to the anode catalyst layer 314 of one of the membrane electrode assemblies 310 is an interface provided between the adjacent membrane electrode assemblies 310.
  • the end of the cathode current collector 334 connected to the cathode catalyst layer 316 of the other membrane electrode assembly 310 extends to the same interconnector 320 and is electrically connected to the other end of the conductor 322 of the interconnector 320. It is connected.
  • the plurality of membrane electrode assemblies 310 arranged in a plane are connected in series by the anode current collector 332 and the cathode current collector 334 and the conductor 322 of the interconnector 320.
  • the anode current collector 332 and the cathode current collector 334 for example, a gold mesh, carbon paper, carbon cloth, or the like can be used.
  • the width of the interconnector 320 is, for example, about 30 to 300 ⁇ m.
  • the anode housing 340 is a lid member provided on the anode catalyst layer 314 side of the membrane electrode assembly 310.
  • a plurality of terminal hydrogen flow paths 342 are formed between the anode housing 340 and the anode catalyst layer 314 corresponding to each membrane electrode assembly 310.
  • Each terminal hydrogen channel 342 extends in the same direction as the extending direction of the membrane electrode assembly 310.
  • the anode housing 340 is provided with a hydrogen flow path 344.
  • the hydrogen channel 344 extends in a direction intersecting with the extending direction of the terminal hydrogen channel 342, and one end thereof communicates with the hydrogen supply channel of the regulator unit 200.
  • the end of each terminal hydrogen channel 342 is connected to the hydrogen channel 344.
  • the hydrogen released from the first to third storage portions 110, 120, and 130 of the fuel storage unit 100 reaches the hydrogen flow path 344 through the piping section 500 and the regulator section 200, and ends at each end branched from the hydrogen flow path 344.
  • the hydrogen is supplied to the anode catalyst layer 314 of each membrane electrode assembly 310 through the hydrogen flow path 342.
  • the cathode housing 350 is a lid member provided on the cathode catalyst layer 316 side of the membrane electrode assembly 310. Corresponding to each membrane electrode assembly 310, the cathode housing 350 is provided with a plurality of air inlets 352 for taking in air as an oxidizing agent from the outside.
  • a mesh-like cathode filter 354 is provided outside the cathode housing 350 so as to cover the air intake port 352. The cathode filter 354 can remove dust and dirt contained in the air taken in from the outside through the air intake port 352. External air passes through the cathode filter 354, is taken into the fuel cell 300 from the air intake port 352, and is supplied to the cathode catalyst layer 316 of each membrane electrode assembly 310.
  • Examples of materials used for the anode housing 340 and the cathode housing 350 include general plastic resins such as phenol resin, vinyl resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, urea resin, and fluorine resin.
  • Each of the pair of fuel cells 300 is provided with a temperature sensor 612 (first temperature detection unit) for detecting the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell 300.
  • a thermocouple can be used as the temperature sensor 612.
  • the temperature sensor 612 detects the temperature of the membrane electrode assembly 310 as the temperature T ⁇ FC> .
  • the detection value of the temperature sensor 612 is transmitted to the control unit 600.
  • the number and installation positions of the temperature sensors are not particularly limited, and can be appropriately changed according to the required temperature detection accuracy and the performance of the temperature sensor.
  • the operation display unit 400 can display information such as the temperature, pressure, remaining amount of hydrogen, and temperature of the fuel cell 300 in the fuel storage unit 100.
  • the detected values of the temperature sensors 610a, 610b, 612, the pressure sensor, and the hydrogen remaining amount meter are transmitted via the control unit 600 or directly to the operation display unit 400 and displayed on the operation display unit 400.
  • the operation display unit 400 is provided with various operation switches. When these operation switches are operated, a control signal corresponding to the operation switch is transmitted from the operation display unit 400 to the control unit 600.
  • the operation display unit 400 includes a communication connector, and the operation display unit 400 and the hydrogen filling machine can be connected via a communication cable connected to the communication connector. And the operation display part 400 can transmit information, such as temperature inside the fuel storage unit 100, a pressure, and hydrogen remaining amount, to a hydrogen filling machine.
  • the control unit 600 executes various controls of the fuel cell system 1 including starting / stopping the operation of the fuel cell system 1, adjusting the power generation output of the fuel cell 300, changing the operation mode, and the like.
  • the control unit 600 can recognize the states of the fuel storage unit 100 and the fuel cell 300 by receiving status signals regarding the temperature, the remaining amount of hydrogen, and the like from the fuel storage unit 100 side and the fuel cell 300 side. Further, the control unit 600 controls the release control valve 538 according to the temperature T ⁇ MH3> in the third housing unit 130 obtained from the temperature sensors 610a and 610b and the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell 300 obtained from the temperature sensor 612. To control.
  • FIG. 6A shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is in the suppressed state
  • FIG. 6B shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is in the open state.
  • a fuel cell system heat generated by an electrochemical reaction in a fuel cell is transmitted to a fuel storage unit. This heat warms the inside of the fuel storage unit and promotes hydrogen release from the hydrogen storage alloy in the fuel storage unit.
  • the temperature of the fuel storage unit that is entirely cooled starts to rise from the outer region adjacent to the fuel cell.
  • the temperature of the central region of the fuel storage unit begins to rise later than the outer region due to heat transfer from the outer region.
  • the heat supply amount is smaller in the central region of the fuel storage unit than in the outer region, the temperature rise takes time. Therefore, even if the temperature of the central region rises slightly and the hydrogen release of the hydrogen storage alloy starts, the increase of the temperature of the central region is hindered by the hydrogen release, which is an endothermic reaction. Therefore, it becomes difficult to keep the equilibrium pressure in the central region at a sufficiently high level.
  • the amount of hydrogen released from the outer region of the fuel storage unit is large, but the amount of hydrogen released from the central region is reduced, making it difficult to quickly stabilize the amount of hydrogen supplied to the fuel cell as a whole fuel storage unit. It was.
  • the fuel storage unit is increased in size to increase the hydrogen storage capacity of the fuel storage unit, it takes a long time until hydrogen can be stably supplied to the fuel cell.
  • the fuel cell in order to shorten the startup time of the fuel cell system, the fuel cell is required to quickly reach a temperature state suitable for a power generation reaction.
  • the fuel storage unit 100 is sandwiched between the pair of fuel cells 300, and the inside of the fuel storage unit 100 corresponds to the outer region. And the third housing portion 130 corresponding to the central region.
  • a release control valve 538 is provided in the flow path connecting the third housing part 130 and the regulator part 200.
  • the control unit 600 controls the release control valve 538. Is released from the third housing part 130. Further, the control unit 600 adjusts the release when the temperature T ⁇ FC-H> is equal to or higher than the lower limit temperature T ⁇ fc-1> and when the temperature T ⁇ MH3> is lower than the predetermined lower limit temperature T ⁇ mh-l>.
  • the valve 538 is controlled to suppress the hydrogen release from the third storage unit 130, and when the temperature T ⁇ MH3> is equal to or higher than the lower limit temperature T ⁇ mh-1> , the release control valve 538 is opened to form the third storage unit 130. Releases hydrogen from
  • the control unit 600 suppresses hydrogen release from the third storage unit 130 while the temperature T ⁇ MH3> in the third storage unit 130 is low, and the temperature T ⁇ MH3>. To avoid the decline. Thereby, temperature T ⁇ MH3> rises. While the hydrogen release from the third storage unit 130 is suppressed, the hydrogen released from the first storage unit 110 and the second storage unit 120 is supplied to the fuel cell 300.
  • the control unit 600 releases the suppression of hydrogen release from the third storage unit 130 as shown in FIG. 6B, and in addition to the first storage unit 110 and the second storage unit 120, the third storage unit 130. Hydrogen is also discharged from the fuel cell and hydrogen is supplied to the fuel cell 300.
  • the control unit 600 does not depend on the temperature T ⁇ MH3> of the third storage unit 130 as shown in FIG. In addition to the first storage unit 110 and the second storage unit 120, hydrogen is also supplied from the third storage unit 130.
  • the amount of hydrogen released from the hydrogen storage alloys of the first storage unit 110 and the second storage unit 120 is reduced, so that the hydrogen storage alloys of the first storage unit 110 and the second storage unit 120 in contact with the fuel cell 300 are reduced.
  • the endotherm is also reduced.
  • the temperature rise of the fuel cell 300 is accelerated.
  • the control part 600 performs low temperature operation control which implements the electric power generation reaction of the fuel cell 300 in a low load state.
  • the temperature rise of the fuel cell 300 is promoted by the heat generated by the power generation reaction, so that the temperature of the fuel cell 300 becomes the optimum temperature for the power generation reaction as compared with the case where hydrogen release from the third housing portion 130 is suppressed.
  • the time to become can be shortened.
  • the startup time of the fuel cell system 1 can be shortened.
  • the third housing part 130 has a larger volume than the first housing part 110 and the second housing part 120. Therefore, compared with the case where the volume of the 3rd accommodating part 130 is below the 1st accommodating part 110 and the 2nd accommodating part 120, the 1st accommodating part 110 and the 2nd accommodating part 120 can be heated up in a short time. . Therefore, the amount of hydrogen released from the first storage unit 110 and the second storage unit 120 can be increased to the required amount in a shorter time.
  • the controller 600 controls the temperature T ⁇ FC ⁇ of the fuel cell 300 having a lower temperature under the conditions of T ⁇ FC ⁇ H> ⁇ T ⁇ fc ⁇ 1> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh ⁇ 1>.
  • L> is less than the lower limit temperature T ⁇ fc-1 > and the difference ⁇ T ⁇ FC> between the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L> exceeds a predetermined threshold value T1>.
  • release control The low temperature operation control may be performed with the valve 538 opened.
  • the controller 600 further sets the temperature T ⁇ FC ⁇ L> to the lower limit temperature T If it is less than ⁇ fc-l> and the difference ⁇ T ⁇ FC> between the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L> exceeds a predetermined threshold value T1, the release control valve 538 is opened.
  • the low temperature operation control may be performed. In these cases, the temperature T ⁇ FC-L> of the fuel cell 300 having the lower temperature can be raised more quickly, so that the performance of the fuel cell system 1 can be improved.
  • control unit 600 determines that the temperature T ⁇ FC-H> is lower than the lower limit temperature T ⁇ under the conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-l> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l>.
  • the abnormality handling control may be performed.
  • the temperature T ⁇ FC-H> of the fuel cell 300 is equal to the first upper limit temperature T ⁇ even though the temperature T ⁇ MH3> of the third housing part 130 is in a low temperature state lower than the lower limit temperature T ⁇ mh-1>.
  • the control unit 600 When the temperature is higher than fc ⁇ h1> , it is considered that some abnormality has occurred in the fuel cell system 1. Therefore, the control unit 600 performs abnormality handling control. For example, the control unit 600 stops the power generation of the fuel cell 300 as abnormality response control. Furthermore, the control unit 600 may transmit a signal indicating an abnormal state to the operation display unit 400 so as to notify the abnormality of the fuel cell system 1.
  • control unit 600 determines that the temperature T ⁇ FC-H> is lower than the lower limit temperature T ⁇ under the conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-l> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l>.
  • the release control valve 538 may be in a suppressed state.
  • the temperature T ⁇ FC-H> of the higher temperature fuel cell 300 exceeds the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> , so-called dryout occurs and the power generation performance of the fuel cell 300 decreases. There is a fear.
  • the release control valve 538 is suppressed to suppress hydrogen release from the third storage unit 130.
  • hydrogen release in the first housing portion 110 and the second housing portion 120 in the vicinity of the fuel cell 300 is promoted, and as a result, the heat generated in the fuel cell 300 by the first housing portion 110 and the second housing portion 120. Absorption is promoted. Therefore, the temperature rise of the fuel cell 300 can be suppressed.
  • control unit 600 performs the conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-1> , T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l> , and T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-h2> .
  • the temperature T ⁇ FC-L> of the lower temperature fuel cell 300 is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> , and the temperature T ⁇ FC-H> and the temperature T ⁇ FC-L> When the difference ⁇ T ⁇ FC> exceeds the predetermined threshold value T2, the release control valve 538 may be opened.
  • the temperature T ⁇ FC-L> of the lower temperature fuel cell 300 is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> , and the temperature difference ⁇ T ⁇ FC> of the pair of fuel cells 300 exceeds the threshold T2. If it is larger, it can be estimated that there is room for temperature increase in the fuel cell 300 having the lower temperature. Therefore, priority is given to the power generation reaction of the fuel cell 300, and the hydrogen supply from the third storage unit 130 is continued. Thereby, the power generation performance of the fuel cell system 1 can be improved.
  • control unit 600 performs the conditions of T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-1> , T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-l> , and T ⁇ FC-H >> T ⁇ fc-h2> .
  • T ⁇ FC-L> further exceeds the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2>
  • the power generation output of the fuel cell 300 may be reduced and the release control valve 538 may be opened. That is, since both of the pair of fuel cells 300 exceed the second upper limit temperature, the power generation output of the fuel cell 300 is reduced by giving priority to avoiding a decrease in power generation performance of the fuel cell 300 due to dryout.
  • fever by the electric power generation reaction of the fuel cell 300 is suppressed.
  • the state where the temperature of the pair of fuel cells 300 exceeds the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> continues for a predetermined time.
  • the release control valve 538 is kept in the suppressed state, hydrogen discharge from the first storage unit 110 and the second storage unit 120 continues, and the remaining hydrogen amount in the first storage unit 110 and the second storage unit 120 May greatly decrease, and in some cases, the remaining amount may become zero. Therefore, in order to reduce the amount of hydrogen released from the first storage unit 110 and the second storage unit 120, the release control valve 538 is opened to release hydrogen from the third storage unit 130.
  • control unit 600 releases the fuel when the hydrogen storage amount of the fuel storage unit 100 is less than the predetermined amount regardless of the temperature T ⁇ FC-H> , the temperature T ⁇ FC-L>, and the temperature T ⁇ MH3>.
  • the control valve 538 may be opened.
  • hydrogen storage amount is less than the predetermined amount, hydrogen supply from the fuel storage unit 100 to the fuel cell 300 becomes insufficient. Therefore, hydrogen is supplied also from the third housing part 130 to increase the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 300 as much as possible. As a result, it is possible to stabilize the power generation reaction of the fuel cell 300 in a state where the amount of hydrogen contained is small, and thus the performance of the fuel cell system 1 can be improved.
  • the first upper limit temperature T ⁇ fc-h1> and the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> can be set to satisfy T ⁇ fc-h1> ⁇ T ⁇ fc-h2> .
  • the first upper limit temperature T ⁇ fc-h1> is a threshold value that determines the temperature of the fuel cell 300 that is determined to be abnormal in the fuel cell system 1 when the temperature of the third housing unit 130 is lower than the lower limit temperature.
  • the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> is a threshold value that determines the temperature of the fuel cell 300 that is determined to be abnormal in the fuel cell 300 when the temperature of the third housing portion 130 is higher than the lower limit temperature. .
  • the threshold value for determining an abnormality in each state can be set lower in the state where the temperature of the third housing part 130 is lower than in the state where the temperature is high.
  • FIG. 7 is a control flowchart of the fuel cell system according to the first embodiment.
  • the processing procedure of each unit is displayed by a combination of S (acronym for Step) meaning a step and a number.
  • This flow is repeatedly executed by the control unit 600 at a predetermined timing after the power of the fuel cell system 1 is turned on.
  • the control unit 600 determines whether or not the remaining amount of hydrogen (hydrogen storage amount) is a predetermined amount or more (S101). When the remaining amount of hydrogen is less than the predetermined amount (N in S101), the control unit 600 opens the release control valve 538 (S102) and ends this routine. When the remaining amount of hydrogen is equal to or greater than the predetermined amount (Y in S101), the control unit 600 determines whether the temperature T ⁇ FC-H> of the higher temperature fuel cell 300 is lower than the lower limit temperature T ⁇ fc-1> . Judgment is made (S103).
  • the control unit 600 opens the release control valve 538 (S104) and starts the low temperature operation control. (S105), this routine ends.
  • the control unit 600 determines that the temperature T ⁇ MH3 > in the third storage unit 130 is lower than the lower limit temperature T ⁇ mh- It is determined whether l> is less than (S106).
  • the controller 600 determines that the temperature T ⁇ FC-H> of the higher temperature fuel cell 300 is the first upper limit temperature. It is determined whether or not T ⁇ fc-h1> or less (S107).
  • the control unit 600 determines that the temperature T ⁇ FC-L> of the lower temperature fuel cell 300 is It is determined whether the temperature is lower than the lower limit temperature T ⁇ fc ⁇ 1> and the difference ⁇ T ⁇ FC> between the temperature T ⁇ FC ⁇ H> and the temperature T ⁇ FC ⁇ L> exceeds the threshold T1 (S108).
  • the control unit 600 controls the release control valve 538.
  • An open state is set (S104), low temperature operation control is started (S105), and this routine is terminated.
  • the controller 600 controls the release control valve 538. (S109), the routine is terminated.
  • the control unit 600 starts the abnormality handling control (S110) and ends this routine.
  • the controller 600 determines that the temperature T ⁇ FC-H> is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2>. (S111). When the temperature T ⁇ FC-H> is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> (Y in S111), the controller 600 determines that the temperature T ⁇ FC-L> is less than the lower limit temperature T ⁇ fc-1>. And whether the difference ⁇ T ⁇ FC> exceeds the threshold T1 (S112).
  • the control unit 600 controls the release control valve 538.
  • An open state is set (S104), low temperature operation control is started (S105), and this routine is terminated.
  • the control unit 600 controls the release control valve 538. Is opened (S113), and this routine is terminated.
  • the controller 600 determines that the temperature T ⁇ FC-L> is the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2>. Whether or not the difference ⁇ T ⁇ FC> exceeds the threshold value T2 is determined (S114). When the temperature T ⁇ FC-L> is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> and the difference ⁇ T ⁇ FC> exceeds the threshold value T2 (Y in S114), the control unit 600 controls the release control valve. 538 is opened (S113), and this routine is terminated.
  • the controller 600 determines that the temperature T ⁇ It is determined whether FC-L> exceeds the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> (S115).
  • FC-L> exceeds the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> (S115)
  • the difference ⁇ T ⁇ FC> is equal to or lower than the threshold T2
  • the control unit 600 The release control valve 538 is set to the suppressed state (S116), and this routine is finished.
  • the temperature T ⁇ FC ⁇ H> of the fuel cell 300 having the higher temperature among the pair of fuel cells 300 is equal to the predetermined lower limit temperature T ⁇ fc ⁇ 1.
  • the temperature T ⁇ FC-H> is equal to or higher than the lower limit temperature T ⁇ fc-1>
  • the temperature T ⁇ MH3> in the third housing portion 130 is lower than the predetermined lower limit temperature T ⁇ mh-l>. Hydrogen release from the third storage unit 130 is suppressed, and hydrogen is released from the third storage unit 130 when the temperature T ⁇ MH3> is equal to or higher than the lower limit temperature T ⁇ mh-1> .
  • the equilibrium pressure in the third housing part 130 is adjusted by adjusting the hydrogen release from the third housing part 130 according to the temperature in the third housing part 130. It is possible to increase the stability of hydrogen supply to the fuel cell 300. In the state where the temperature of the fuel cell 300 is low, the temperature of the fuel cell 300 reaches the optimum temperature for the power generation reaction by releasing hydrogen from the third housing part 130 to promote the exothermic reaction of the fuel cell 300. Can be shortened. Therefore, it is possible to achieve both shortening of the startup time of the fuel cell system 1 and stabilization of hydrogen supply to the fuel cell 300.
  • FIG. 8 is a horizontal sectional view showing a schematic structure of the fuel cell system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a schematic structure of the fuel cell system according to the second embodiment.
  • FIG. 8 corresponds to FIG. 4 of the first embodiment.
  • 9 corresponds to FIG. 5 of the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 8 and 9, the external casing of the fuel cell system 1 is not shown.
  • the fuel cell system 1 includes, from the fuel cell system 1 according to the first embodiment, a second storage unit 120, and a fuel cell 300 in contact with the main surface on the second storage unit 120 side of the fuel storage unit 100, It has a structure in which the piping 522 and the like constituting the flow path of the hydrogen sent out from the second housing part 120 are removed.
  • the fuel storage unit 100 of the fuel cell system 1 includes a first storage portion 110 (one storage portion) and a third storage portion 130 (the other storage portion). Storage section).
  • the 1st accommodating part 110 and the 3rd accommodating part 130 are arrange
  • the inside of the container part 101 is divided into two rooms by the partition wall 103, one room constitutes the first accommodating part 110, and the other room constitutes the third accommodating part 130. .
  • the third housing part 130 has a larger volume than the first housing part 110.
  • the fuel cell 300 is in contact with the main surface on the first housing part 110 side. Accordingly, the fuel cell 300 is disposed so as to be in thermal contact with the first housing portion 110.
  • a release control valve 538 (see FIG. 3) is provided in the middle of the pipe 532 constituting the flow path of hydrogen sent out from the third housing portion 130.
  • Controller 600 (see FIG. 2 (A)), the temperature sensor 610a, the temperature T inside the third housing portion 130 obtained from the 610b ⁇ MH3> (temperature T in the other housing part ⁇ MH>) and a temperature sensor 612
  • the release control valve 538 is controlled in accordance with the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell 300 obtained from the above.
  • FIGS. 10A and 10B are conceptual diagrams for explaining the operation control of the fuel cell system according to the second embodiment.
  • 10A shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is in the suppressed state
  • FIG. 10B shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is in the open state.
  • control unit 600 When the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell 300 is lower than the lower limit temperature T ⁇ fc-1> , the control unit 600 opens the release control valve 538 and opens the third housing unit as shown in FIG. Hydrogen is released from 130. In addition, when temperature T ⁇ FC> is equal to or higher than lower limit temperature T ⁇ fc-1> , control unit 600 suppresses release control valve 538 when temperature T ⁇ MH3> is lower than lower limit temperature T ⁇ mh-l>. As a state, as shown in FIG. 10 (A), the release of hydrogen from the third accommodating portion 130 is suppressed, and the release control valve 538 is opened when the temperature T ⁇ MH3> is equal to or higher than the lower limit temperature T ⁇ mh-1>. As shown in FIG. 10B, hydrogen is released from the third accommodating portion 130. As a result, the hydrogen supply to the fuel cell 300 can be stabilized, and the startup time of the fuel cell system 1 can be shortened.
  • the control unit 600 determines that the temperature T ⁇ FC> is equal to the first upper limit temperature T ⁇ fc ⁇ under the conditions of T ⁇ FC> ⁇ T ⁇ fc ⁇ 1> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh ⁇ 1>. If h1> is exceeded, abnormality response control may be performed. Further, the control unit 600 further sets the temperature T ⁇ FC> to the second upper limit temperature T ⁇ fc ⁇ under the conditions of T ⁇ FC> ⁇ T ⁇ fc-1> and T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh-1>. When h2> is exceeded, the release control valve 538 may be in a suppressed state.
  • control unit 600 further increases the temperature under the conditions of T ⁇ FC> ⁇ T ⁇ fc ⁇ l> , T ⁇ MH3> ⁇ T ⁇ mh ⁇ l> , and T ⁇ FC >> T ⁇ fc ⁇ h2>.
  • T ⁇ FC> exceeds a predetermined maximum upper limit temperature T ⁇ fc-h3> that is higher than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> , the power generation output of the fuel cell 300 is reduced and the release control valve 538 is opened. It is good also as a state.
  • the power generation output of the fuel cell 300 is reduced by giving priority to avoiding the decrease in power generation performance of the fuel cell 300 due to dryout.
  • Hydrogen is released from the storage unit 130. Thereby, the heat generation by the power generation reaction of the fuel cell 300 is suppressed, and the fuel cell 300 is cooled. In addition, a decrease in the remaining amount of hydrogen in the first storage unit 110 and the second storage unit 120 can be suppressed.
  • the “maximum upper limit temperature T ⁇ fc ⁇ h3> ” can be appropriately set based on experiments and simulations by the designer.
  • control unit 600 may open the release control valve 538 when the hydrogen storage amount of the fuel storage unit 100 is less than a predetermined amount regardless of the temperature T ⁇ FC> and the temperature T ⁇ MH3> .
  • FIG. 11 is a control flowchart of the fuel cell system according to the second embodiment.
  • the control unit 600 determines whether or not the remaining amount of hydrogen is greater than or equal to a predetermined amount (S201). When the remaining amount of hydrogen is less than the predetermined amount (N in S201), the control unit 600 opens the release control valve 538 (S202) and ends this routine. When the remaining amount of hydrogen is equal to or greater than the predetermined amount (Y in S201), the control unit 600 determines whether the temperature T ⁇ FC> of the fuel cell 300 is lower than the lower limit temperature T ⁇ fc-1> (S203).
  • the control unit 600 opens the release control valve 538 (S204) and starts low temperature operation control (S205). ), This routine is terminated.
  • the control unit 600 determines that the temperature T ⁇ MH3> in the third housing unit 130 is the lower limit temperature T ⁇ mh-1>. It is judged whether it is less than (S206).
  • control unit 600 determines whether temperature T ⁇ FC> is equal to or lower than first upper limit temperature T ⁇ fc-h1>. (S207). When the temperature T ⁇ FC> is equal to or lower than the first upper limit temperature T ⁇ fc-h1> (Y in S207), the control unit 600 sets the release control valve 538 in the suppressed state (S208) and ends this routine. When the temperature T ⁇ FC> exceeds the first upper limit temperature T ⁇ fc-h1> (N in S207), the control unit 600 starts the abnormality handling control (S209) and ends this routine.
  • the control unit 600 determines whether the temperature T ⁇ FC> is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2>. (S210). When the temperature T ⁇ FC> is equal to or lower than the second upper limit temperature T ⁇ fc-h2> (Y in S210), the control unit 600 opens the release control valve 538 (S211) and ends this routine.
  • control unit 600 determines whether temperature T ⁇ FC> exceeds maximum upper limit temperature T ⁇ fc-h3>. (S212). When the temperature T ⁇ FC> is equal to or lower than the maximum upper limit temperature T ⁇ fc-h3> (N in S212), the control unit 600 sets the release control valve 538 in a suppressed state (S213) and ends this routine. When the temperature T ⁇ FC> exceeds the maximum upper limit temperature T ⁇ fc-h3> (Y in S212), the control unit 600 reduces the power generation output of the fuel cell 300 and opens the release control valve 538 (S214). This routine is terminated.
  • the fuel cell system according to Modification 1 further includes a configuration in which hydrogen is supplied from the third storage unit 130 to the first storage unit 110 and the second storage unit 120 after the power generation of the fuel cell 300 is stopped.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of the fuel cell system according to Modification 1 with the control unit and the piping unit cover removed.
  • the piping unit 500 includes bypass pipes 517 and 527 and flow path switching valves 518 and 528.
  • the bypass pipe 517 is a pipe that bypasses the check valve 516 of the pipe 512.
  • One end of the bypass pipe 517 is connected to the side closer to the collecting pipe 540 than the check valve 516 of the pipe 512 via the joint 514, and the other end is connected to the first accommodating portion 110 than the check valve 516 of the pipe 512. It is connected to the near side via a flow path switching valve 518.
  • the flow path switching valve 518 includes, for example, a three-way valve, and connects the pipe 512 and the other end of the bypass pipe 517.
  • the flow path switching valve 518 includes a hydrogen flow from the first storage unit 110 to the regulator unit 200 via the check valve 516 and a hydrogen flow from the third storage unit 130 to the first storage unit 110 via the bypass pipe 517. It is configured to be able to switch between the flow of.
  • bypass pipe 527 is a pipe that bypasses the check valve 526 of the pipe 522.
  • the bypass pipe 527 has one end connected to the pipe 522 via the joint 524 and the other end connected to the pipe 522 via the flow path switching valve 528.
  • the flow path switching valve 528 connects the pipe 522 and the other end of the bypass pipe 527.
  • the flow path switching valve 528 includes a flow of hydrogen from the second storage unit 120 through the check valve 526 to the regulator unit 200, and hydrogen from the third storage unit 130 through the bypass pipe 527 to the second storage unit 120. It is configured to be able to switch between the flow of.
  • the fuel cell system 1 includes a flow channel switching unit for switching between a main flow channel for supplying hydrogen from the third housing unit 130 to the fuel cell 300 and a distribution flow channel.
  • the flow path switching unit includes a regulator unit 200 and flow path switching valves 518 and 528.
  • FIGS. 13A to 13C are conceptual diagrams for explaining the operation control of the fuel cell system according to the first modification.
  • FIG. 13A shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is in a suppressed state during the power generation of the fuel cell 300.
  • FIG. 13B shows the flow of hydrogen when the release control valve 538 is open during power generation of the fuel cell 300.
  • FIG. 13C shows the flow of hydrogen when the power generation of the fuel cell 300 is stopped.
  • control unit 600 performs third housing according to temperature T ⁇ FC> of fuel cell 300 and temperature T ⁇ MH3> in third housing portion 130.
  • the release of hydrogen from the unit 130 is switched.
  • the control unit 600 controls the flow path switching unit to switch from the main flow path to the distribution flow path after the power generation of the fuel cell 300 is stopped. In this way, the control unit 600 supplies hydrogen from the third storage unit 130 to the first storage unit 110 and the second storage unit 120 after power generation of the fuel cell 300 is stopped.
  • the hydrogen supply path of the regulator unit 200 is shut off while the release control valve 538 is kept open, and the flow path switching valves 518 and 528 are connected to the bypass pipes 517 and 527. It switches to the state which 512,522 communicates.
  • the amount of heat transferred from the fuel cell 300 to the fuel storage unit 100 decreases, so that the fuel storage unit 100 is gradually cooled.
  • the temperature of the first housing part 110 and the second housing part 120 located on the outer side starts to drop before the third housing part 130 located on the inner side. Therefore, the hydrogen release from the third storage unit 130 continues longer than the hydrogen release from the first storage unit 110 and the second storage unit 120. Therefore, when the hydrogen flow path is switched from the main flow path to the distribution flow path, the hydrogen in the third storage section 130 can be supplied to the first storage section 110 and the second storage section 120 via the distribution flow path.
  • the first storage unit 110 and the second storage unit 120 release hydrogen immediately after the start of operation of the fuel cell 300. Therefore, the hydrogen in the first storage unit 110 and the second storage unit 120 is more easily consumed than the hydrogen in the third storage unit 130. Accordingly, by distributing the hydrogen in the third storage unit 130 to the first storage unit 110 and the second storage unit 120 by switching the flow path to the distribution flow channel, the hydrogen remaining amount in each storage unit is made uniform. Can do. As a result, a shortage of hydrogen supply from the first storage unit 110 and the second storage unit 120 at the start of the next operation of the fuel cell system 1 can be avoided, and the hydrogen supply can be further stabilized.
  • the control unit 600 is configured so that the main flow path in a state where the hydrogen flow from the distribution flow path to the fuel cell 300 is blocked after the first storage section 110 to the third storage section 130 are in an equilibrium state and the internal pressure is equalized. Switch to.
  • equalization of the internal pressure mentioned above may include not only the case where the internal pressure of each accommodating part is made equal, but the case where the difference of the internal pressure of each accommodating part is set within a predetermined range. The degree of equalization of the internal pressure can be set as appropriate based on experiments and simulations by the designer.
  • hydrogen is supplied from the third storage unit 130 to the first storage unit 110 and the second storage unit 120, but hydrogen is supplied only to the first storage unit 110 or the second storage unit 120. May be. Further, the structure of the first modification can also be applied to the second embodiment. That is, a distribution channel can be provided to supply hydrogen from the third storage unit 130 to the first storage unit 110.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a fuel cell system according to Modification 2.
  • the fuel cell system 1 according to Modification 2 is configured such that the first housing portion 110 and the second housing portion 120 are in contact with the center portion of the fuel cell 300 and are not in contact with the peripheral portion. .
  • the 1st accommodating part 110 and the 2nd accommodating part 120 can be efficiently heated by making the 1st accommodating part 110 and the 2nd accommodating part 120 contact only the center part of the fuel cell 300.
  • the surface of the fuel storage unit 100 excluding the region in contact with the fuel cell 300 is covered with the heat insulating material HI, so that the fuel cell can be applied to the third storage unit 130 from the first storage unit 110 or the second storage unit 120. 300 heat can be transferred with higher efficiency.
  • the heat insulating material HI may not be provided.
  • the third housing part 130 may be brought into contact with the peripheral part of the fuel cell 300. This modification can also be applied to the second embodiment.
  • the fuel storage unit 100 is partitioned into three storage portions, but may be partitioned into four or more storage portions. In this case, release control valves may be provided for all of the storage units except the first storage unit 110 and the second storage unit 120.
  • the fuel storage unit 100 is partitioned into two storage portions, but may be partitioned into three or more storage portions. In this case, release control valves may be provided for all of the storage units except the first storage unit 110.
  • the check valves 516, 526, and 536 are provided in the pipes 512, 522, and 532 that connect the storage units and the fuel cell 300, respectively.
  • the check valves 516, 526, 536 may not be provided.
  • the hydrogen sent out from the 1st accommodating part 110 or the 2nd accommodating part 120 is the regulator part 200. May be supplied to the fuel cell 300 through the first storage portion 130 and may flow into the third housing portion 130. Therefore, the check valve 536 may be provided only in the pipe 532.
  • hydrogen is supplied from the third housing portion 130 side to the first housing portion 110 and / or the second housing portion 120, and the first housing portion 110 to the third housing portion 130 are supplied.
  • the hydrogen equilibrium pressure and the storage ratio (storage amount with respect to the total storage amount) in the first storage unit 110 and the third storage unit 130 are substantially equal.
  • the third housing portion 130 may be in thermal contact with the fuel cell 300.
  • the amount of heat transferred from the fuel cell 300 to the third housing portion 130 is from the fuel cell 300 to the first housing portion 110 and the second housing portion 120 (in the second embodiment, from the fuel cell 300 to the first housing portion 110). Small compared to heat transfer.
  • the amount of heat transferred from the fuel cell 300 to the third housing portion 130 is determined by the first housing portion 110 and the second housing portion 120 to the third housing portion 130 (in the second embodiment, the first housing portion 110 to the third housing portion 130). The amount of heat transfer to) is small.
  • 1 fuel cell system 100 fuel storage unit, 110 first storage unit, 120 second storage unit, 130 third storage unit, 300 fuel cell, 538 release control valve, 600 control unit, 610a, 610b temperature sensor, 612 temperature sensor .
  • the present invention is applicable to a fuel cell system and its control method.

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Abstract

　燃料電池システムは、水素吸蔵合金を収容する２つの収容部が互いに熱的に接するように配置された燃料収容部と、一方の収容部と熱的に接するように配置された燃料電池と、他方の収容部からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能な放出調節部と、燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ＞を検知するための第１温度検知部と、他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞を検知するための第２温度検知部と、温度Ｔ＜ＦＣ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは開放状態となり、温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、温度Ｔ＜ＭＨ＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに抑制状態となり、温度Ｔ＜ＭＨ＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに開放状態となるように放出調節部を制御する制御部と、を備える。

Description

燃料電池システムおよびその制御方法
　本発明は、燃料電池システムおよびその制御方法に関する。
　燃料電池システムは水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池システムの主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ることがない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池システムは燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
　従来、燃料ガスとしての水素を燃料電池本体とは別に収容する容器と、これを搭載した燃料電池システムが知られている（特許文献１～３参照）。水素を収容する容器は、例えば、水素を吸蔵・放出可能な水素吸蔵合金を備える。そして、当該容器は、水素吸蔵合金によって水素を吸蔵することで容器内に水素を収容し、また水素吸蔵合金から水素を放出することで燃料電池に水素を供給することができる。
特開平８－１１５７３１号公報 特開２００７－３０９４５６号公報 特開２００７－２６６８３号公報
　水素吸蔵合金は、水素吸蔵時に発熱し、水素放出時に吸熱する。そのため、容器から燃料電池に安定的に水素を供給するためには、水素放出に必要な熱を水素吸蔵合金に効率よく供給できることが望ましい。一方、燃料電池は、電解質膜と、電解質膜を挟んで対向するアノード触媒層およびカソード触媒層を備え、アノード側に水素を、カソード側に空気をそれぞれ流通させて電解質膜を介して電気化学反応を起こさせることにより直流電力を発する。この電気化学反応は発熱反応である。したがって、燃料電池における電気化学反応で発生した熱を水素吸蔵合金の水素放出に必要な熱として利用できれば、水素吸蔵合金への熱供給効率が向上し、燃料電池への水素供給の安定化を図ることができる。
　また一方で、燃料電池システムには、安定した電力供給が可能となるまでの時間、すなわち起動時間を短縮したいという要求がある。ここで、燃料電池の上述した電気化学反応には至適温度範囲がある。そのため、例えば燃料電池システムの環境温度が低温である場合など、燃料電池の温度が至適温度範囲から外れる場合には、燃料電池システムの起動時に燃料電池の発電反応を低負荷状態で実施して、燃料電池の温度を至適温度範囲にまで上昇させる必要がある。したがって、燃料電池システムの起動時間を短くするためには、燃料電池の温度をより早く上述の至適温度範囲まで上昇させることが求められる。
　これに対し、従来の燃料電池システムには、燃料電池システムの起動時間を短縮したいという要求と燃料電池への水素供給の安定化との両立を図る上で改善の余地があった。
　本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池システムの起動時間の短縮化と燃料電池への水素供給の安定化の両立を図ることができる技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、燃料電池システムである。当該燃料電池システムは、燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための２つの収容部を少なくとも有し、当該２つの収容部が互いに熱的に接するように配置された燃料収容部と、２つの収容部のうち一方の収容部と熱的に接するように配置された燃料電池と、２つの収容部のうち他方の収容部からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能な放出調節部と、燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ＞を検知するための第１温度検知部と、他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞を検知するための第２温度検知部と、温度Ｔ＜ＦＣ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは開放状態となり、温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、温度Ｔ＜ＭＨ＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに抑制状態となり、温度Ｔ＜ＭＨ＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに開放状態となるように、第１温度検知部および第２温度検知部から得た温度に応じて放出調節部を制御するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
　この態様によれば、燃料電池システムの起動時間の短縮化と燃料電池への水素供給の安定化との両立を図ることができる。
　上記態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施してもよい。
　上記いずれかの態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、抑制状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を上回る場合に、燃料電池の発電出力を低減させ、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、温度Ｔ＜ＦＣ＞および温度Ｔ＜ＭＨ＞にかかわらず、燃料収容部の水素収容量が所定量未満である場合に、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記態様において、燃料収容部は、第１～第３収容部を少なくとも有し、第１～第３収容部は、第１収容部および第２収容部が最外側に、第３収容部が第１収容部と第２収容部の間で第１収容部および第２収容部と熱的に接するようにそれぞれ配置され、一方が第１収容部と、他方が第２収容部とそれぞれ熱的に接するように配置された一対の燃料電池を備え、第２温度検知部は、第３収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞を検知し、放出調節部は、第３収容部からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能であり、制御部は、一対の燃料電池のうち温度が高い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは開放状態となり、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに抑制状態となり、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、抑制状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ２を上回る場合、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合、燃料電池の発電出力を低減させ、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　また、上記いずれかの態様において、制御部は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞、温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞および温度Ｔ＜ＭＨ３＞にかかわらず、燃料収容部の水素収容量が所定量未満である場合に、開放状態となるように放出調節部を制御してもよい。
　本発明の他の態様は、燃料電池システムの制御方法である。当該燃料電池システムの制御方法は、燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための２つの収容部を少なくとも有し、当該２つの収容部が互いに熱的に接するように配置された燃料収容部と、２つの収容部のうち一方の収容部と熱的に接するように配置された燃料電池と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは他方の収容部から水素を放出し、温度Ｔ＜ＦＣ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに他方の収容部からの水素放出を抑制し、温度Ｔ＜ＭＨ＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに他方の収容部から水素を放出することを特徴とする。
　本発明のさらに他の態様もまた、燃料電池システムの制御方法である。当該燃料電池システムの制御方法は、燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための第１～第３収容部を少なくとも有し、第１収容部および第２収容部が最外側に、第３収容部が第１収容部と第２収容部の間で第１収容部および第２収容部と熱的に接するようにそれぞれ配置された燃料収容部と、一方が第１収容部と、他方が第２収容部とそれぞれ熱的に接するように配置された一対の燃料電池と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、一対の燃料電池のうち温度が高い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは第３収容部から水素を放出し、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、第３収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに第３収容部からの水素放出を抑制し、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに第３収容部から水素を放出することを特徴とする。
　本発明によれば、燃料電池システムの起動時間の短縮化と燃料電池への水素供給の安定化を図ることができる。
実施形態１に係る燃料電池システムの外観を示す概略斜視図である。 図２（Ａ）は、制御部カバーを取り外した状態の燃料電池システムの概略斜視図である。図２（Ｂ）は、水素充填口カバーを取り外した状態の燃料電池システムにおける水素充填口近傍の概略斜視図である。 制御部および配管部カバーを取り外した状態の燃料電池システムの概略斜視図である。 図３のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 図４のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。 実施形態１に係る燃料電池システムの制御フローチャートである。 実施形態２に係る燃料電池システムの概略構造を示す水平断面図である。 実施形態２に係る燃料電池システムの概略構造を示す鉛直断面図である。 図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。 実施形態２に係る燃料電池システムの制御フローチャートである。 制御部および配管部カバーを取り外した状態の変形例１に係る燃料電池システムの概略斜視図である。 図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）は、変形例１に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。 変形例２に係る燃料電池システムの構成を説明するための概念図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る燃料電池システムの外観を示す概略斜視図である。図２（Ａ）は、制御部カバーを取り外した状態の燃料電池システムの概略斜視図である。図２（Ｂ）は、水素充填口カバーを取り外した状態の燃料電池システムにおける水素充填口近傍の概略斜視図である。なお、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に図示された矢印ａで示す方向から燃料電池システムを見た図である。図３は、制御部および配管部カバーを取り外した状態の燃料電池システムの概略斜視図である。
　本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料収容ユニット１００（燃料収容部）と、レギュレータ部２００と、一対の燃料電池３００と、操作表示部４００と、配管部５００と、制御部６００と、を主な構成として備える。燃料収容ユニット１００は、扁平な直方体形状であり、略板状の一対の燃料電池３００が燃料収容ユニット１００を挟むようにして配置されている。一対の燃料電池３００は、一方の燃料電池３００が燃料収容ユニット１００の対向する２つの主表面の一方と接し、他方の燃料電池３００が燃料収容ユニット１００の他方の主表面と接するように配置されている。
　燃料収容ユニット１００の上面には、一端に操作表示部４００が設けられている。また、操作表示部４００に隣接して、後述する第１～第３収容部の水素充填口１１２，１２２，１３２が設けられている。水素充填口１１２，１２２，１３２は、着脱可能な水素充填口カバー３で覆うことができる。また、燃料収容ユニット１００の上面の他端には、レギュレータ部２００が設けられている。
　さらに、燃料収容ユニット１００の上面には、第１～第３収容部の水素放出口（図示せず）とレギュレータ部２００とをつなぐ配管部５００が設けられている。配管部５００は、着脱可能な配管部カバー４で覆うことができる。配管部５００を覆った状態の配管部カバー４の上面には制御部６００が配置されている。制御部６００は、着脱可能な制御部カバー２で覆うことができる。制御部カバー２は、制御部６００と、配管部５００を覆う配管部カバー４とを覆うように構成されている。
　続いて、各部の構成を詳細に説明する。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。図５は、図４のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。なお、図４および図５では、燃料電池システム１の外部筐体の図示を省略している。
　図４および図５に示すように、燃料収容ユニット１００は、一対の燃料電池３００に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための第１収容部１１０、第２収容部１２０、および第３収容部１３０を有する。第１収容部１１０および第２収容部１２０は、燃料収容ユニット１００の最外側に配置されている。第３収容部１３０は、第１収容部１１０と第２収容部１２０の間で第１収容部１１０および第２収容部１２０と熱的に接するように配置されている。
　本実施形態では、燃料収容ユニット１００は、容器部１０１と蓋部１０２を有する。容器部１０１は、配管部５００等が載置された燃料収容ユニット１００の上面から当該上面に対向する底面にかけて延在する、燃料収容ユニット１００の主表面に略平行な仕切り壁１０３および仕切り壁１０４によって内部が３つの部屋に区画されている。そして、外側の２部屋が第１収容部１１０、第２収容部１２０を構成し、中央の部屋が第３収容部１３０を構成している。各収容部は、仕切り壁１０３，１０４によって互いに気密に保持されている。また、第３収容部１３０は、第１収容部１１０および第２収容部１２０よりも容積が大きい。
　仕切り壁１０３，１０４には、第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞を検知するための温度センサ６１０ａ，６１０ｂ（第２温度検知部）が設けられている。温度センサ６１０ａ，６１０ｂとしては、例えば熱電対を用いることができる。本実施形態では、温度センサ６１０ａにより仕切り壁１０３の壁面温度を、温度センサ６１０ｂにより仕切り壁１０４の壁面温度をそれぞれ検知するように設けられている。温度センサ６１０ａ，６１０ｂの検出値は制御部６００に送信され、制御部６００は仕切り壁１０３，１０４の壁面温度から温度Ｔ＜ＭＨ３＞を推定することができる。なお、第３収容部１３０内の温度を検知するための構成は特にこれに限定されず、第３収容部１３０内の水素吸蔵合金の温度を直接測る構成であってもよい。また、温度センサの個数は特に限定されず、要求される温度検知精度と温度センサの性能等に応じて適宜変更可能である。
　蓋部１０２は、容器部１０１の開口を覆うようにして設けられ、燃料収容ユニット１００の上面を構成している。レギュレータ部２００、操作表示部４００、および配管部５００は、蓋部１０２上に載置されている。蓋部１０２には、各収容部に対応する位置に水素充填口１１２，１２２，１３２（図２（Ｂ）参照）と水素放出口（図示せず）が設けられている。
　第１収容部１１０には、燃料収容ユニット１００の上面から底面にかけて延在する、燃料収容ユニット１００の主表面に略垂直な仕切り壁１１４が複数設けられている。第１収容部１１０は、複数の仕切り壁１１４によって内部が複数の小室１１６に区画されている。各小室１１６には、水素吸蔵合金（図示せず）が収容される。仕切り壁１１４には、所定位置に貫通孔（図示せず）が設けられている。そのため、各小室１１６は、この貫通孔を介して互いに連通している。同様に、第２収容部１２０および第３収容部１３０も、複数の仕切り壁１２４，１３４によって内部が複数の小室１２６，１３６に区画されており、各小室１２６，１３６に水素吸蔵合金が収容される。仕切り壁１２４，１２６には貫通孔（図示せず）が設けられており、これにより各小室１２６，１３６は互いに連通している。
　蓋部１０２に設けられた水素充填口１１２，１２２，１３２（図２（Ｂ）参照）は、それぞれ一端が第１収容部１１０、第２収容部１２０、第３収容部１３０と連通している。水素充填機（図示せず）の充填ホースを水素充填口１１２，１２２，１３２に接続することで、各収容部内に水素を注入することができる。第１～第３収容部１１０，１２０，１３０内に注入された水素は、仕切り壁１１４，１２４，１３４の貫通孔を通って各小室１１６，１２６，１３６に到達し、各小室１１６，１２６，１３６に収容された水素吸蔵合金によって吸蔵される。
　また、蓋部１０２に設けられた各収容部の水素放出口（図示せず）は、それぞれ他端が配管部５００と連通している。各小室１１６，１２６，１３６に収容された水素吸蔵合金から放出された水素は、各収容部において仕切り壁１１４，１２４，１３４の貫通孔を通って小室間を移動して水素放出口に到達し、水素放出口を通って各収容部から配管部５００に送り出される。
　水素吸蔵合金は、水素の吸蔵と、吸蔵した水素の放出とが可能であり、たとえば、希土類系のＭｍＮｉ4.32Ｍｎ0.18Ａｌ0.1Ｆｅ0.1Ｃｏ0.3（Ｍｍはミッシュメタル）である。なお、水素吸蔵合金は、希土類系の合金に限られず、たとえばＴｉ－Ｍｎ系合金、Ｔｉ－Ｆｅ系合金、Ｔｉ－Ｚｒ系合金、Ｍｇ－Ｎｉ系合金、Ｚｒ－Ｍｎ系合金等であってもよい。具体的には、水素吸蔵合金としてＬａＮｉ５合金、Ｍｇ２Ｎｉ合金、Ｔｉ１＋ｘＣｒ２－ｙＭｎｙ（ｘ＝０．１～０．３、ｙ＝０～１．０）合金などを挙げることができる。水素吸蔵合金は、上述した水素吸蔵合金の粉末にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）デイスパージョンなどの結着剤を混合し、プレス機で圧縮成形した圧縮成形体（ペレット）とすることができる。必要に応じて、圧縮成形後に焼結処理がなされていてもよい。
　燃料収容ユニット１００から送り出された水素は、配管部５００を通ってレギュレータ部２００に送られる。図３に示すように、配管部５００は、互いに略平行に延びる配管５１２，５２２，５３２と、集合管５４０とを有する。配管５１２は、第１収容部１１０から送り出された水素の流路を構成し、配管５２２は、第２収容部１２０から送り出された水素の流路を構成し、配管５３２は、第３収容部１３０から送り出された水素の流路を構成している。
　配管５１２，５２２の途中には継手５１４，５２４がそれぞれ設けられている。配管５１２，５２２は、そのレギュレータ部２００に近い側が継手５１４，５２４を介して配管５３２に向けて延びている。配管５３２のレギュレータ部２００に近い側の端部には、継手５３４が設けられている。継手５３４には、配管５１２，５２２、および集合管５４０の一端が連結されている。集合管５４０の他端はレギュレータ部２００に連結されている。したがって、第１～第３収容部１１０，１２０，１３０から送り出された水素は、それぞれ配管５１２，５２２，５３２内を流れ、継手５３４において合流して集合管５４０を通ってレギュレータ部２００に送られる。
　配管５１２の途中には逆止弁５１６が、配管５２２の途中には逆止弁５２６が、配管５３２の途中には逆止弁５３６がそれぞれ設けられている。逆止弁５１６，５２６，５３６によって、燃料電池３００側から燃料収容ユニット１００への水素の逆流が防止される。また、配管５３２の途中には、逆止弁５３６よりも第３収容部１３０に近い側に放出調節弁５３８（放出調節部）が設けられている。
　放出調節弁５３８は、第３収容部１３０からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能な部材である。放出調節弁５３８としては、例えば絞り弁や開閉弁を用いることができる。放出調節弁５３８が絞り弁である場合、絞り弁を絞った状態を抑制状態とし、抑制状態よりも絞り量が少ない状態を開放状態とすることができる。また、抑制状態では、水素放出量がゼロであってもよいし、開放状態での放出量よりも少ない量だけ水素が放出されてもよい。放出調節弁５３８が開閉弁である場合、開閉弁が閉じた状態を抑制状態とし、開いた状態を開放状態とする。
　レギュレータ部２００は、水素供給路およびレギュレータ（ともに図示せず）を主な構成として備える。水素供給路は、一端が配管部５００の集合管５４０と連通し、他端が一対の燃料電池３００と連通している。水素供給路の途中にレギュレータが設けられている。レギュレータにより、外部ボンベから水素吸蔵合金に水素が補充される際や、水素吸蔵合金から放出された水素が燃料電池３００に供給される際に、燃料電池３００に到達する水素の圧力が低減される。これにより、燃料電池３００のアノード触媒層が保護される。
　図４および図５に示すように、一対の燃料電池３００は、一方が第１収容部１１０と、他方が第２収容部１２０とそれぞれ熱的に接するように配置されている。本実施形態では、一方の燃料電池３００が燃料収容ユニット１００の第１収容部１１０側の主表面と接し、他方の燃料電池３００が燃料収容ユニット１００の第２収容部１２０側の主表面と接している。一対の燃料電池３００は、ともにアノード側の側面が燃料収容ユニット１００と接するように配置されている。なお、燃料電池３００と第１収容部１１０および第２収容部１２０とは、直に接していてもよいし、燃料電池３００の熱を第１収容部１１０および第２収容部１２０に伝達可能な状態で間接的に接していてもよい。
　一対の燃料電池３００はともに同一の構造を有し、それぞれ平面配列された複数の膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）３１０と、インターコネクタ３２０と、集電部３３０と、アノード用ハウジング３４０と、カソード用ハウジング３５０と、を主な構成として備える。
　各膜電極接合体３１０は、電解質膜３１２と、電解質膜３１２の一方の表面に設けられたアノード触媒層３１４と、電解質膜３１２の他方の表面に、アノード触媒層３１４と対向するように設けられたカソード触媒層３１６とを有する。各膜電極接合体３１０は、各収容部の延在方向（燃料収容ユニット１００の上部から底部に延びる方向）と同じ方向に延在している。
　電解質膜３１２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、アノード触媒層３１４とカソード触媒層３１６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜３１２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基またはカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（登録商標）膜（デュポン社製）などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜３１２の厚さは、たとえば約１０～２００μｍである。
　各膜電極接合体３１０のアノード触媒層３１４は、電解質膜３１２の一方の表面に互いに間隔をあけて設けられている。また、各膜電極接合体３１０のカソード触媒層３１６は、電解質膜３１２の他方の表面に互いに間隔を空けて設けられている。一対のアノード触媒層３１４とカソード触媒層３１６との間に電解質膜３１２が挟持されて膜電極接合体３１０（単セル）が構成されている。アノード触媒層３１４とカソード触媒層３１６とは、ショートを防ぐために隣接する単セル間で絶縁が維持されていれば、多様な配置構成を採用することができる。
　アノード触媒層３１４には燃料ガスとして水素が供給される。カソード触媒層３１６には、酸化剤として空気が供給される。各膜電極接合体３１０は、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
　アノード触媒層３１４およびカソード触媒層３１６は、イオン交換体ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。アノード触媒層３１４およびカソード触媒層３１６が有するイオン交換体は、触媒粒子と電解質膜３１２との間の密着性を向上させるために用いることができる。また、イオン交換体は、両者間においてプロトンを伝達する役割を持ってもよい。このイオン交換体は、電解質膜３１２と同様の高分子材料から形成することができる。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。アノード触媒層３１４およびカソード触媒層３１６の厚さは、それぞれ、たとえば約１０～４０μｍである。
　インターコネクタ３２０は、隣接する膜電極接合体３１０の間に設けられ、隣接する膜電極接合体３１０の一方のアノード触媒層３１４から他方のカソード触媒層３１６への電気経路の一部を構成している。インターコネクタ３２０は、導電体３２２と絶縁体３２４とを有する。導電体３２２は、隣接する膜電極接合体３１０の間で電解質膜３１２を貫通するように設けられている。導電体３２２と電解質膜３１２との間には、絶縁体３２４が設けられている。
　集電部３３０は、複数のアノード集電体３３２と、複数のカソード集電体３３４とを有する。複数のアノード集電体３３２は、各アノード触媒層３１４の表面に設けられて、各アノード触媒層３１４と電気的に接続されている。複数のカソード集電体３３４は、各カソード触媒層３１６の表面に設けられて、各カソード触媒層３１６と電気的に接続されている。隣接する膜電極接合体３１０のうち、一方の膜電極接合体３１０のアノード触媒層３１４に接続されたアノード集電体３３２の端部は、隣接する膜電極接合体３１０の間に設けられたインターコネクタ３２０まで延び、このインターコネクタ３２０の導電体３２２の一端に電気的に接続されている。また、他方の膜電極接合体３１０のカソード触媒層３１６に接続されたカソード集電体３３４の端部は、同じインターコネクタ３２０まで延び、このインターコネクタ３２０の導電体３２２の他端に電気的に接続されている。
　平面配列された複数の膜電極接合体３１０は、アノード集電体３３２およびカソード集電体３３４と、インターコネクタ３２０の導電体３２２とにより直列に接続されている。アノード集電体３３２およびカソード集電体３３４としては、例えば金メッシュやカーボンペーパーやカーボンクロスなどを用いることができる。インターコネクタ３２０の幅は、たとえば、約３０～３００μｍである。
　アノード用ハウジング３４０は、膜電極接合体３１０のアノード触媒層３１４側に設けられた蓋部材である。アノード用ハウジング３４０とアノード触媒層３１４との間に、各膜電極接合体３１０に対応して、複数の末端水素流路３４２が形成されている。各末端水素流路３４２は、膜電極接合体３１０の延在方向と同じ方向に延在している。また、アノード用ハウジング３４０には、水素流路３４４が設けられている。水素流路３４４は、末端水素流路３４２の延在方向と交わる方向に延在し、その一端がレギュレータ部２００の水素供給路と連通している。また、水素流路３４４には、各末端水素流路３４２の端部が連結されている。
　燃料収容ユニット１００の第１～第３収容部１１０，１２０，１３０から放出された水素は、配管部５００、およびレギュレータ部２００を経て水素流路３４４に至り、水素流路３４４から分岐した各末端水素流路３４２を通って各膜電極接合体３１０のアノード触媒層３１４へ供給される。
　カソード用ハウジング３５０は、膜電極接合体３１０のカソード触媒層３１６側に設けられた蓋部材である。カソード用ハウジング３５０には、各膜電極接合体３１０に対応して、外部から酸化剤としての空気を取り込むための複数の空気取入口３５２が設けられている。カソード用ハウジング３５０の外側には、空気取入口３５２を覆うようにしてメッシュ状のカソードフィルタ３５４が設けられている。カソードフィルタ３５４により、外部から空気取入口３５２を介して取り込まれる空気に含まれる塵や埃を除去することができる。外部の空気は、カソードフィルタ３５４を通過して空気取入口３５２から燃料電池３００内部に取り込まれ、各膜電極接合体３１０のカソード触媒層３１６へ供給される。
　アノード用ハウジング３４０およびカソード用ハウジング３５０に用いられる材料としては、たとえばフェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
　一対の燃料電池３００には、それぞれ燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞を検知するための温度センサ６１２（第１温度検知部）が設けられている。温度センサ６１２としては、例えば熱電対を用いることができる。本実施形態では、温度センサ６１２は、温度Ｔ＜ＦＣ＞として膜電極接合体３１０の温度を検知する。温度センサ６１２の検出値は制御部６００に送信される。なお、温度センサの個数および設置位置は特に限定されず、要求される温度検知精度と温度センサの性能等に応じて適宜変更可能である。
　操作表示部４００は、燃料収容ユニット１００内の温度、圧力、水素残量、燃料電池３００の温度等の情報を表示することができる。温度センサ６１０ａ，６１０ｂ，６１２や、圧力センサ、水素残量計の各検出値が制御部６００を介して、あるいは直接操作表示部４００に送信され、操作表示部４００において表示される。また、操作表示部４００には各種操作スイッチが設けられている。これらの操作スイッチが操作されると、操作スイッチに応じた制御信号が操作表示部４００から制御部６００に送信される。また、操作表示部４００は、通信コネクタを有し、当該通信コネクタに接続した通信ケーブルを介して操作表示部４００と水素充填機とを接続することができる。そして、操作表示部４００は、燃料収容ユニット１００内部の温度、圧力、水素残量等の情報を水素充填機に送信することができる。
　制御部６００は、燃料電池システム１の運転開始／停止、燃料電池３００の発電出力の調節、運転モードの変更等を含む燃料電池システム１の各種の制御を実行する。制御部６００は、燃料収容ユニット１００側および燃料電池３００側から温度や水素残量等に関する状態信号を受信することで燃料収容ユニット１００および燃料電池３００の状態を認識することができる。また、制御部６００は、温度センサ６１０ａ，６１０ｂから得た第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞および温度センサ６１２から得た燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞に応じて放出調節弁５３８を制御する。
　続いて、上述の構成を備えた燃料電池システム１の運転制御の一例を説明する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。図６（Ａ）は、放出調節弁５３８が抑制状態にあるときの水素の流れを示し、図６（Ｂ）は、放出調節弁５３８が開放状態にあるときの水素の流れを示している。
　一般に燃料電池システムでは、燃料電池における電気化学反応で発生した熱が燃料収容ユニットに伝わる。そして、この熱により燃料収容ユニット内が温められて、燃料収容ユニット内の水素吸蔵合金の水素放出が促進される。ここで、燃料電池システム１の運転初期において、全体が冷えた状態にある燃料収容ユニットは、燃料電池に隣接した外側領域から温度が上昇し始める。燃料収容ユニットの中央領域は、外側領域からの伝熱によって外側領域よりも遅れて温度が上昇し始める。
　燃料収容ユニットの外側領域は、燃料電池からの伝熱により短時間で温度が上昇し平衡圧を高く保つことができる。これに対し、燃料収容ユニットの中央領域は、外側領域に比べて熱供給量が少ないため温度上昇に時間がかかる。そのため、中央領域の温度が若干上昇して水素吸蔵合金の水素放出が開始されても、吸熱反応である水素放出によって中央領域の温度上昇が妨げられる。したがって、中央領域の平衡圧を十分な高さに保つことが困難となる。その結果、燃料収容ユニットの外側領域の水素放出量は多いが中央領域の水素放出量が少なくなり、燃料収容ユニット全体としての燃料電池への水素供給量を早期に安定化させることが困難であった。特に、燃料収容ユニットの水素収容量を増やすべく燃料収容ユニットを大型化した場合には、燃料電池に安定的に水素を供給できる状態になるまで長時間を要してしまう。
　また一方で、燃料電池システムの起動時間を短くするために、燃料電池には、早急に発電反応に適した温度状態に到達することが求められる。
　そこで、本実施形態に係る燃料電池システム１では、燃料収容ユニット１００を一対の燃料電池３００で挟むとともに、燃料収容ユニット１００内部を外側領域に対応する第１収容部１１０および第２収容部１２０と、中央領域に対応する第３収容部１３０とに区画している。また、第３収容部１３０とレギュレータ部２００とをつなぐ流路に放出調節弁５３８を設けている。
　そして、制御部６００は、一対の燃料電池３００のうち温度が高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が所定の下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは、放出調節弁５３８を開放状態として第３収容部１３０から水素を放出する。また、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が所定の下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに放出調節弁５３８を抑制状態として第３収容部１３０からの水素放出を抑制し、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに放出調節弁５３８を開放状態として第３収容部１３０から水素を放出する。
　すなわち、制御部６００は、第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が低いうちは図６（Ａ）に示すように第３収容部１３０からの水素放出を抑制し、温度Ｔ＜ＭＨ３＞の低下を回避する。これにより、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が上昇していく。第３収容部１３０からの水素放出が抑制されている間は、第１収容部１１０および第２収容部１２０から放出された水素が燃料電池３００に供給される。
　温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上になると、水素吸蔵合金の水素放出に必要な熱が十分に確保されるため、水素吸蔵合金の水素放出が進んでも平衡圧の低下は起こりにくい。そこで、制御部６００は、図６（Ｂ）に示すように第３収容部１３０からの水素放出の抑制を解除し、第１収容部１１０および第２収容部１２０に加えて第３収容部１３０からも水素を放出して、燃料電池３００に水素を供給する。
　これにより、燃料収容ユニット１００内部が十分に温まっていない状態において、第３収容部１３０における平衡圧の低下を防ぐことができるため、燃料電池３００への水素供給の安定化を図ることができる。
　また、温度が高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも低いうちは、早急に一対の燃料電池３００の温度を発電反応の至適温度範囲まで上昇させる必要がある。そこで、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満の場合は第３収容部１３０の温度Ｔ＜ＭＨ３＞にかかわらず、図６（Ｂ）に示すように第１収容部１１０および第２収容部１２０に加えて第３収容部１３０からも水素を供給する。これにより、第１収容部１１０および第２収容部１２０の水素吸蔵合金から放出される水素量が減少するため、燃料電池３００と接する第１収容部１１０および第２収容部１２０の水素吸蔵合金の吸熱量も減少する。その結果、燃料電池３００の温度上昇が加速される。そして、制御部６００は、燃料電池３００の温度が低く出力を大きくすることができないため、低負荷状態で燃料電池３００の発電反応を実施する低温運転制御を行う。
　これにより、発電反応の発熱によって燃料電池３００の温度上昇が促進されるため、第３収容部１３０からの水素放出を抑制した場合に比べて、燃料電池３００の温度が発電反応の至適温度になるまでの時間を短縮することができる。その結果、燃料電池システム１の起動時間を短縮することができる。
　なお、本実施形態では、第３収容部１３０は、第１収容部１１０および第２収容部１２０よりも容積が大きい。そのため、第３収容部１３０の容積が第１収容部１１０および第２収容部１２０以下の場合と比べて、第１収容部１１０および第２収容部１２０をより短時間で昇温させることができる。したがって、第１収容部１１０および第２収容部１２０からの水素放出量をより短時間のうちに必要量まで増大させることができる。
　制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差ΔＴ＜ＦＣ＞が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、放出調節弁５３８を開放状態として、低温運転制御を実施してもよい。同様に、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差ΔＴ＜ＦＣ＞が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、放出調節弁５３８を開放状態として、低温運転制御を実施してもよい。これらの場合には、温度が低い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞をより早く昇温させることができるため、燃料電池システム１の性能の向上を図ることができる。
　また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施してもよい。第３収容部１３０の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞よりも低い低温状態にあるにもかかわらず、燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る高温状態にある場合には、燃料電池システム１に何らかの異常が発生していると考えられる。そこで、制御部６００は、異常対応制御を実施する。例えば、制御部６００は、異常対応制御として燃料電池３００の発電を停止する。さらに制御部６００は、燃料電池システム１の異常を報知するように、操作表示部４００に対して異常状態を示す信号を送信してもよい。
　また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、放出調節弁５３８を抑制状態としてもよい。温度が高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を越えた場合には、いわゆるドライアウトが発生して燃料電池３００の発電性能が低下するおそれがある。そこで、放出調節弁５３８を抑制状態として第３収容部１３０からの水素放出を抑制する。これにより、燃料電池３００近傍の第１収容部１１０および第２収容部１２０での水素放出が促進され、その結果、第１収容部１１０および第２収容部１２０による、燃料電池３００で発生した熱の吸収が促進される。したがって、燃料電池３００の温度上昇を抑えることができる。
　また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下で、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差ΔＴ＜ＦＣ＞が所定のしきい値Ｔ２を上回る場合、放出調節弁５３８を開放状態としてもよい。温度が低い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下で、一対の燃料電池３００の温度差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ２を上回る程度に大きければ、温度が低い方の燃料電池３００には温度上昇の余地があると推測することができる。そこで、燃料電池３００の発電反応を優先して、第３収容部１３０からの水素供給を継続する。これにより、燃料電池システム１の発電性能の向上を図ることができる。
　また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合、燃料電池３００の発電出力を低減させ、放出調節弁５３８を開放状態としてもよい。すなわち、一対の燃料電池３００の両方が第２上限温度を超えているため、ドライアウトによる燃料電池３００の発電性能低下を回避することを優先して、燃料電池３００の発電出力を下げる。これにより、燃料電池３００の発電反応による発熱が抑制される。また、燃料電池３００の発電出力を下げた後、一対の燃料電池３００の温度が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を超えた状態が所定時間継続する。この状態で、放出調節弁５３８を抑制状態のままとすると、第１収容部１１０および第２収容部１２０からの水素放出が続いて、第１収容部１１０および第２収容部１２０の水素残量が大きく減少し、場合によっては残量が０になってしまうおそれがある。そのため、第１収容部１１０および第２収容部１２０からの水素放出量を低減すべく、放出調節弁５３８を開放状態として、第３収容部１３０からも水素を放出させる。
　なお、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞および温度Ｔ＜ＭＨ３＞にかかわらず、燃料収容ユニット１００の水素収容量が所定量未満である場合に、放出調節弁５３８を開放状態としてもよい。水素収容量が所定量未満である場合、燃料収容ユニット１００から燃料電池３００への水素供給が不十分となる。そのため、第３収容部１３０からも水素を供給して少しでも燃料電池３００への水素供給量を増大させる。これにより、水素収容量が少ない状態での燃料電池３００の発電反応の安定化を図ることができるため、燃料電池システム１の性能向上を図ることができる。
　前記「下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞」、「第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞」、「第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞」、「下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞」、「しきい値Ｔ１」、「しきい値Ｔ２」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
　なお、第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞と第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞とは、Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞＜Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞となるように設定することができる。第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞は、第３収容部１３０の温度が下限温度よりも低い状態で燃料電池システム１の異常と判断される燃料電池３００の温度を決めるしきい値である。一方、第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞は、第３収容部１３０の温度が下限温度よりも高い状態で燃料電池３００の異常と判断される燃料電池３００の温度を決めるしきい値である。通常、第３収容部１３０が低温であれば燃料電池３００も低温であり、第３収容部１３０が高温であれば燃料電池３００も高温となる。したがって、それぞれの状態で異常を判断するしきい値は、第３収容部１３０の温度が低い状態の方が、同温度が高い状態よりも低く設定することができる。
　図７は、実施形態１に係る燃料電池システムの制御フローチャートである。図７のフローチャートではステップを意味するＳ（Ｓｔｅｐの頭文字）と数字との組み合わせによって各部の処理手順を表示する。このフローは、燃料電池システム１の電源がオンとなった後、制御部６００が所定のタイミングで繰り返し実行する。
　まず、制御部６００は、水素残量（水素収容量）が所定量以上であるか判断する（Ｓ１０１）。水素残量が所定量未満である場合（Ｓ１０１のＮ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ１０２）、本ルーチンを終了する。水素残量が所定量以上である場合（Ｓ１０１のＹ）、制御部６００は、温度が高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であるか判断する（Ｓ１０３）。
　温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満である場合（Ｓ１０３のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態とし（Ｓ１０４）、低温運転制御を開始して（Ｓ１０５）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上である場合（Ｓ１０３のＮ）、制御部６００は、第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満であるか判断する（Ｓ１０６）。
　温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満である場合（Ｓ１０６のＹ）、制御部６００は、温度の高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞以下であるか判断する（Ｓ１０７）。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞以下である場合（Ｓ１０７のＹ）、制御部６００は、温度が低い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であり、かつ温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１を上回るか判断する（Ｓ１０８）。
　温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であり、かつ差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１を上回る場合（Ｓ１０８のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態とし（Ｓ１０４）、低温運転制御を開始して（Ｓ１０５）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上であるか、差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１以下である場合（Ｓ１０８のＮ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を抑制状態として（Ｓ１０９）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合（Ｓ１０７のＮ）、制御部６００は、異常対応制御を開始して（Ｓ１１０）、本ルーチンを終了する。
　温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上である場合（Ｓ１０６のＮ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下であるか判断する（Ｓ１１１）。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下である場合（Ｓ１１１のＹ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であり、かつ差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１を上回るか判断する（Ｓ１１２）。
　温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であり、かつ差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１を上回る場合（Ｓ１１２のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態とし（Ｓ１０４）、低温運転制御を開始して（Ｓ１０５）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上であるか、差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ１以下である場合（Ｓ１１２のＮ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ１１３）、本ルーチンを終了する。
　温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合（Ｓ１１１のＮ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下であり、かつ差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ２を上回るか判断する（Ｓ１１４）。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下であり、かつ差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ２を上回る場合（Ｓ１１４のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ１１３）、本ルーチンを終了する。
　温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回るか、差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ２以下である場合（Ｓ１１４のＮ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回るか判断する（Ｓ１１５）。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下である場合（Ｓ１１５のＮ）、この場合は差ΔＴ＜ＦＣ＞がしきい値Ｔ２以下であり、制御部６００は、放出調節弁５３８を抑制状態として（Ｓ１１６）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合（Ｓ１１５のＹ）、制御部６００は、燃料電池３００の発電出力を低減させ、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ１１７）、本ルーチンを終了する。
　以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１では、一対の燃料電池３００のうち温度が高い方の燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が所定の下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは第３収容部１３０から水素が放出される。また、温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が所定の下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに第３収容部１３０からの水素放出が抑制され、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに第３収容部１３０から水素が放出される。
　このように、燃料電池３００がある程度温度の高い状態では、第３収容部１３０内の温度に応じて第３収容部１３０からの水素放出を調節することで、第３収容部１３０における平衡圧を高めて燃料電池３００への水素供給の安定化を図ることができる。また、燃料電池３００の温度が低い状態では、第３収容部１３０からも水素を放出して燃料電池３００の発熱反応を促すことで、燃料電池３００の温度が発電反応の至適温度に到達するまでの時間を短縮することができる。したがって、燃料電池システム１の起動時間の短縮化と燃料電池３００への水素供給の安定化の両立を図ることができる。
　（実施形態２）
　上述の実施形態１では、燃料収容ユニット１００が一対の燃料電池３００で挟まれた構造を有するが、燃料電池は１つであってもよい。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
　図８は、実施形態２に係る燃料電池システムの概略構造を示す水平断面図である。図９は、実施形態２に係る燃料電池システムの概略構造を示す鉛直断面図である。図８は、実施形態１の図４に対応する。図９は、実施形態１の図５に対応し、図８のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。なお、図８および図９では、燃料電池システム１の外部筐体の図示を省略している。
　本実施形態に係る燃料電池システム１は、実施形態１に係る燃料電池システム１から、第２収容部１２０と、燃料収容ユニット１００の第２収容部１２０側の主表面と接する燃料電池３００と、第２収容部１２０から送り出された水素の流路を構成する配管５２２等とが取り除かれた構造を有する。
　具体的には、図８および図９に示すように、本実施形態に係る燃料電池システム１の燃料収容ユニット１００は、第１収容部１１０（一方の収容部）および第３収容部１３０（他方の収容部）を有する。第１収容部１１０および第３収容部１３０は、互いに熱的に接するように配置されている。本実施形態では、容器部１０１内が仕切り壁１０３によって２つの部屋に区画されており、一方の部屋が第１収容部１１０を構成し、他方の部屋が第３収容部１３０を構成している。第３収容部１３０は、第１収容部１１０よりも容積が大きい。燃料電池３００は、第１収容部１１０側の主表面と接している。これにより燃料電池３００は、第１収容部１１０と熱的に接するように配置されている。
　第３収容部１３０から送り出された水素の流路を構成する配管５３２の途中には、放出調節弁５３８（図３参照）が設けられている。制御部６００（図２（Ａ）参照）は、温度センサ６１０ａ，６１０ｂから得られた第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞（他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞）および温度センサ６１２から得られた燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞に応じて放出調節弁５３８を制御する。
　続いて、上述の構成を備えた燃料電池システム１の運転制御の一例を説明する。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。図１０（Ａ）は、放出調節弁５３８が抑制状態にあるときの水素の流れを示し、図１０（Ｂ）は、放出調節弁５３８が開放状態にあるときの水素の流れを示している。
　制御部６００は、燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは、放出調節弁５３８を開放状態として、図１０（Ｂ）に示すように第３収容部１３０から水素を放出する。また、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに放出調節弁５３８を抑制状態として、図１０（Ａ）に示すように第３収容部１３０からの水素放出を抑制し、温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに放出調節弁５３８を開放状態として、図１０（Ｂ）に示すように第３収容部１３０から水素を放出する。これにより、燃料電池３００への水素供給の安定化を図ることができるとともに、燃料電池システム１の起動時間の短縮化を図ることができる。
　また、本実施形態に係る燃料電池システム１についても、実施形態１と同様に以下の制御が実施されてもよく、これらの制御により実施形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施してもよい。また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、放出調節弁５３８を抑制状態としてもよい。
　また、制御部６００は、Ｔ＜ＦＣ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度Ｔ＜ＦＣ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞よりも高い所定の最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を上回る場合に、燃料電池３００の発電出力を低減させ、放出調節弁５３８を開放状態としてもよい。すなわち、燃料電池３００が最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を超えているため、ドライアウトによる燃料電池３００の発電性能低下を回避することを優先して、燃料電池３００の発電出力を下げ、第３収容部１３０から水素を放出させる。これにより、燃料電池３００の発電反応による発熱が抑制されて燃料電池３００が冷却される。また、第１収容部１１０および第２収容部１２０内の水素残量の減少を抑制できる。前記「最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
　また、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ＞および温度Ｔ＜ＭＨ３＞にかかわらず、燃料収容ユニット１００の水素収容量が所定量未満である場合に、放出調節弁５３８を開放状態としてもよい。
　図１１は、実施形態２に係る燃料電池システムの制御フローチャートである。まず、制御部６００は、水素残量が所定量以上であるか判断する（Ｓ２０１）。水素残量が所定量未満である場合（Ｓ２０１のＮ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ２０２）、本ルーチンを終了する。水素残量が所定量以上である場合（Ｓ２０１のＹ）、制御部６００は、燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満であるか判断する（Ｓ２０３）。
　温度Ｔ＜ＦＣ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満である場合（Ｓ２０３のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態とし（Ｓ２０４）、低温運転制御を開始して（Ｓ２０５）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ＞が下限温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上である場合（Ｓ２０３のＮ）、制御部６００は、第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満であるか判断する（Ｓ２０６）。
　温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満である場合（Ｓ２０６のＹ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞以下であるか判断する（Ｓ２０７）。温度Ｔ＜ＦＣ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞以下である場合（Ｓ２０７のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を抑制状態として（Ｓ２０８）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ＞が第１上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合（Ｓ２０７のＮ）、制御部６００は、異常対応制御を開始して（Ｓ２０９）、本ルーチンを終了する。
　温度Ｔ＜ＭＨ３＞が下限温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上である場合（Ｓ２０６のＮ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下であるか判断する（Ｓ２１０）。温度Ｔ＜ＦＣ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下である場合（Ｓ２１０のＹ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ２１１）、本ルーチンを終了する。
　温度Ｔ＜ＦＣ＞が第２上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合（Ｓ２１０のＮ）、制御部６００は、温度Ｔ＜ＦＣ＞が最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を上回るか判断する（Ｓ２１２）。温度Ｔ＜ＦＣ＞が最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞以下である場合（Ｓ２１２のＮ）、制御部６００は、放出調節弁５３８を抑制状態として（Ｓ２１３）、本ルーチンを終了する。温度Ｔ＜ＦＣ＞が最大上限温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を上回る場合（Ｓ２１２のＹ）、制御部６００は、燃料電池３００の発電出力を低減させ、放出調節弁５３８を開放状態として（Ｓ２１４）、本ルーチンを終了する。
　以上説明した本実施形態に係る燃料電池システム１によっても、実施形態１と同様に、燃料電池システム１の起動時間の短縮化と燃料電池３００への水素供給の安定化の両立を図ることができる。
　本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
　（変形例１）
　変形例１に係る燃料電池システムは、燃料電池３００の発電停止後に第３収容部１３０から第１収容部１１０および第２収容部１２０へ水素を供給する構成をさらに備えたものである。図１２は、制御部および配管部カバーを取り外した状態の変形例１に係る燃料電池システムの概略斜視図である。
　本変形例に係る燃料電池システム１において、配管部５００は、バイパス管５１７，５２７と、流路切替弁５１８，５２８とを備える。バイパス管５１７は、配管５１２の逆止弁５１６を迂回する配管である。バイパス管５１７は、その一端が配管５１２の逆止弁５１６よりも集合管５４０に近い側に継手５１４を介して連結され、他端が配管５１２の逆止弁５１６よりも第１収容部１１０に近い側に流路切替弁５１８を介して連結されている。流路切替弁５１８は例えば三方弁からなり、配管５１２とバイパス管５１７の他端とを接続している。流路切替弁５１８は、第１収容部１１０から逆止弁５１６を介してレギュレータ部２００に至る水素の流れと、第３収容部１３０からバイパス管５１７を介して第１収容部１１０に至る水素の流れとを切り替え可能に構成されている。
　同様に、バイパス管５２７は、配管５２２の逆止弁５２６を迂回する配管である。バイパス管５２７は、その一端が配管５２２に継手５２４を介して連結され、他端が配管５２２に流路切替弁５２８を介して連結されている。流路切替弁５２８は、配管５２２とバイパス管５２７の他端とを接続している。流路切替弁５２８は、第２収容部１２０から逆止弁５２６を介してレギュレータ部２００に至る水素の流れと、第３収容部１３０からバイパス管５２７を介して第２収容部１２０に至る水素の流れとを切り替え可能に構成されている。
　燃料電池システム１は、配管５３２と、バイパス管５１７，５２７とが主要部を構成する、第３収容部１３０から第１収容部１１０および第２収容部１２０へ水素を供給するための分配流路を備える。また、燃料電池システム１は、第３収容部１３０から燃料電池３００へ水素を供給するための本流路と、分配流路とを切り替えるための流路切替部を備える。流路切替部は、レギュレータ部２００と流路切替弁５１８，５２８とで構成されている。
　続いて、上述の構成を備えた燃料電池システム１の運転制御の一例を説明する。図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）は、変形例１に係る燃料電池システムの運転制御を説明するための概念図である。図１３（Ａ）は、燃料電池３００の発電中、放出調節弁５３８が抑制状態にあるときの水素の流れを示している。図１３（Ｂ）は、燃料電池３００の発電中、放出調節弁５３８が開放状態にあるときの水素の流れを示している。図１３（Ｃ）は、燃料電池３００の発電が停止されたときの水素の流れを示している。
　図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、制御部６００は、燃料電池３００の温度Ｔ＜ＦＣ＞および第３収容部１３０内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞に応じて、第３収容部１３０からの水素の放出を切り替える。また、図１３（Ｃ）に示すように、制御部６００は、燃料電池３００の発電停止後に、本流路から分配流路に切り替えるように流路切替部を制御する。このようにして、制御部６００は、燃料電池３００の発電停止後に、第３収容部１３０から第１収容部１１０および第２収容部１２０へ水素を供給する。具体的には、燃料電池３００の発電停止後、放出調節弁５３８を開放状態にしたまま、レギュレータ部２００の水素供給路を遮断し、流路切替弁５１８，５２８をバイパス管５１７，５２７と配管５１２，５２２とが連通する状態に切り替える。
　燃料電池３００の発電停止後は、燃料電池３００から燃料収容ユニット１００への伝熱量が減少していくため、燃料収容ユニット１００は徐々に冷却される。このとき、外側に位置する第１収容部１１０および第２収容部１２０は、内側に位置する第３収容部１３０よりも先に温度が下がり始める。そのため、第３収容部１３０からの水素放出は、第１収容部１１０および第２収容部１２０からの水素放出よりも長く継続する。そこで、本流路から分配流路に水素流路を切り替えると、分配流路を介して第３収容部１３０内の水素を第１収容部１１０および第２収容部１２０に供給することができる。
　第１収容部１１０および第２収容部１２０は、燃料電池３００の運転開始直後から水素を放出する。そのため、第１収容部１１０および第２収容部１２０の水素は、第３収容部１３０の水素よりも消費されやすい。したがって、分配流路への流路切り替えにより第１収容部１１０および第２収容部１２０に第３収容部１３０内の水素を分配することで、各収容部における水素残量の均一化を図ることができる。その結果、次回の燃料電池システム１の運転開始時における第１収容部１１０および第２収容部１２０からの水素供給不足を回避することができ、水素供給のさらなる安定化を図ることができる。
　制御部６００は、第１収容部１１０～第３収容部１３０が平衡状態となって内圧が均等化された後に、分配流路から、燃料電池３００への水素流通が遮断された状態の本流路に切り替える。なお、上述した内圧の均等化は、各収容部の内圧を等しくする場合だけでなく、各収容部の内圧の差を所定範囲内とする場合を含めてもよい。内圧の均等化の程度は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
　なお、本変形例１では、第３収容部１３０から第１収容部１１０および第２収容部１２０に水素を供給しているが、第１収容部１１０または第２収容部１２０のみに水素を供給してもよい。また、変形例１の構造は、実施形態２にも適用することができる。すなわち、分配流路を設けて第３収容部１３０から第１収容部１１０に水素を供給することができる。
　（変形例２）
　図１４は、変形例２に係る燃料電池システムの構成を説明するための概念図である。なお、図１４では、燃料電池３００と、第１収容部１１０～第３収容部１３０のみを図示し、他の構成の図示を省略している。図１４に示すように、変形例２に係る燃料電池システム１では、第１収容部１１０および第２収容部１２０が燃料電池３００の中心部と接し、周縁部と接しないように構成されている。
　燃料電池３００の周縁部は、中心部に比べて熱が外部に逃げやすい。そのため、燃料電池３００は、周縁部よりも中心部の温度が上昇しやすい。そこで、第１収容部１１０および第２収容部１２０を燃料電池３００の中心部のみと接触させることで、第１収容部１１０および第２収容部１２０を効率よく加熱することができる。また、燃料収容ユニット１００の、燃料電池３００と接する領域を除く表面を断熱材ＨＩで被覆することで、第１収容部１１０あるいは第２収容部１２０から第３収容部１３０に対して、燃料電池３００の熱をより高効率に伝達させることができる。なお、断熱材ＨＩは設けなくてもよい。また、燃料電池３００の周縁部には、第３収容部１３０を接触させてもよい。本変形例は、実施形態２にも適用することができる。
　（その他の変形例）
　上述の実施形態１では、燃料収容ユニット１００内は３つの収容部に区画されているが、４つ以上の収容部に区画されていてもよい。この場合、第１収容部１１０および第２収容部１２０を除いた全ての収容部について、放出調節弁を設けてもよい。また、上述の実施形態２では、燃料収容ユニット１００内は２つの収容部に区画されているが、３つ以上の収容部に区画されていてもよい。この場合、第１収容部１１０を除いた全ての収容部について、放出調節弁を設けてもよい。
　上述の各実施形態では、各収容部と燃料電池３００とをつなぐ配管５１２，５２２，５３２には逆止弁５１６，５２６，５３６が設けられている。しかしながら、各収容部から送り出された水素は燃料電池３００で消費されるため、燃料電池３００側から燃料収容ユニット１００へ水素が逆流する可能性は低い。そのため、逆止弁５１６，５２６，５３６は設けられていなくてもよい。なお、第１収容部１１０あるいは第２収容部１２０の温度が高く、第３収容部１３０の温度が低い場合、第１収容部１１０あるいは第２収容部１２０から送り出された水素は、レギュレータ部２００を介して燃料電池３００に供給されるとともに、第３収容部１３０に流入する可能性がある。そのため、配管５３２にのみ逆止弁５３６を設けてもよい。
　この場合は、燃料電池３００の発電停止後、第３収容部１３０側から第１収容部１１０および／または第２収容部１２０に水素が供給されて、第１収容部１１０～第３収容部１３０（実施形態２では第１収容部１１０および第３収容部１３０）における水素の平衡圧および吸蔵割合（全吸蔵量に対する吸蔵量）が略等しくなる。
　上述の各実施形態において、第３収容部１３０は、燃料電池３００に熱的に接していてもよい。この場合、燃料電池３００から第３収容部１３０への伝熱量は、燃料電池３００から第１収容部１１０および第２収容部１２０（実施形態２では燃料電池３００から第１収容部１１０）への伝熱量に比べて小さい。あるいは、燃料電池３００から第３収容部１３０への伝熱量は、第１収容部１１０および第２収容部１２０から第３収容部１３０（実施形態２では第１収容部１１０から第３収容部１３０）への伝熱量に比べて小さい。
　１　燃料電池システム、　１００　燃料収容ユニット、　１１０　第１収容部、　１２０　第２収容部、　１３０　第３収容部、　３００　燃料電池、　５３８　放出調節弁、　６００　制御部、　６１０ａ，６１０ｂ　温度センサ、　６１２　温度センサ。
　本発明は、燃料電池システムおよびその制御方法に適用可能である。

Claims (15)

  1. 　燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための２つの収容部を少なくとも有し、当該２つの収容部が互いに熱的に接するように配置された燃料収容部と、
    　前記２つの収容部のうち一方の収容部と熱的に接するように配置された燃料電池と、
    　前記２つの収容部のうち他方の収容部からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能な放出調節部と、
    　前記燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ＞を検知するための第１温度検知部と、
    　前記他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞を検知するための第２温度検知部と、
    　前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは前記開放状態となり、前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、前記温度Ｔ＜ＭＨ＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに前記抑制状態となり、前記温度Ｔ＜ＭＨ＞が前記温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに前記開放状態となるように、前記第１温度検知部および前記第２温度検知部から得た温度に応じて前記放出調節部を制御するための制御部と、
    を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
  2. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施する請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、前記抑制状態となるように前記放出調節部を制御する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ３＞を上回る場合に、前記燃料電池の発電出力を低減させ、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項３に記載の燃料電池システム。
  5. 　前記制御部は、前記温度Ｔ＜ＦＣ＞および前記温度Ｔ＜ＭＨ＞にかかわらず、前記燃料収容部の水素収容量が所定量未満である場合に、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記燃料収容部は、第１～第３収容部を少なくとも有し、
    　前記第１～第３収容部は、第１収容部および第２収容部が最外側に、第３収容部が第１収容部と第２収容部の間で第１収容部および第２収容部と熱的に接するようにそれぞれ配置され、
    　一方が前記第１収容部と、他方が前記第２収容部とそれぞれ熱的に接するように配置された一対の燃料電池を備え、
    　前記第２温度検知部は、前記第３収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞を検知し、
    　前記放出調節部は、前記第３収容部からの水素放出を抑制する抑制状態と、当該抑制状態が解除された開放状態とを切り替え可能であり、
    　前記制御部は、前記一対の燃料電池のうち温度が高い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは前記開放状態となり、前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、前記温度Ｔ＜ＭＨ３＞が前記温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに前記抑制状態となり、前記温度Ｔ＜ＭＨ３＞が前記温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項６に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞≧Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満で、かつ前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ１を上回る場合、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項６に記載の燃料電池システム。
  9. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞＜Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ１＞を上回る場合に、異常対応制御を実施する請求項６乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  10. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞かつＴ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞の条件下で、さらに前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞よりも高い所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合に、前記抑制状態となるように前記放出調節部を制御する請求項６乃至９のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  11. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞以下で、かつ前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞と前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞との差が所定のしきい値Ｔ２を上回る場合、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項１０に記載の燃料電池システム。
  12. 　前記制御部は、Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞、Ｔ＜ＭＨ３＞≧Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞、かつＴ＜ＦＣ－Ｈ＞＞Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞の条件下で、さらに温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｈ２＞を上回る場合、前記燃料電池の発電出力を低減させ、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項１０に記載の燃料電池システム。
  13. 　前記制御部は、前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞、温度が低い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｌ＞および前記温度Ｔ＜ＭＨ３＞にかかわらず、前記燃料収容部の水素収容量が所定量未満である場合に、前記開放状態となるように前記放出調節部を制御する請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  14. 　燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための２つの収容部を少なくとも有し、当該２つの収容部が互いに熱的に接するように配置された燃料収容部と、前記２つの収容部のうち一方の収容部と熱的に接するように配置された燃料電池と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
    　前記燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは他方の収容部から水素を放出し、前記温度Ｔ＜ＦＣ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、前記他方の収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに前記他方の収容部からの水素放出を抑制し、前記温度Ｔ＜ＭＨ＞が前記温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに前記他方の収容部から水素を放出することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
  15. 　燃料電池に供給される水素を貯蔵する水素吸蔵合金を収容するための第１～第３収容部を少なくとも有し、第１収容部および第２収容部が最外側に、第３収容部が第１収容部と第２収容部の間で第１収容部および第２収容部と熱的に接するようにそれぞれ配置された燃料収容部と、一方が前記第１収容部と、他方が前記第２収容部とそれぞれ熱的に接するように配置された一対の燃料電池と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
    　前記一対の燃料電池のうち温度が高い方の燃料電池の温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が所定の温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞未満のときは前記第３収容部から水素を放出し、前記温度Ｔ＜ＦＣ－Ｈ＞が前記温度Ｔ＜ｆｃ－ｌ＞以上のときは、前記第３収容部内の温度Ｔ＜ＭＨ３＞が所定の温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞未満のときに前記第３収容部からの水素放出を抑制し、前記温度Ｔ＜ＭＨ３＞が前記温度Ｔ＜ｍｈ－ｌ＞以上のときに前記第３収容部から水素を放出することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
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