燃料电池系统及利用燃料电池的热进行供暖的方法

专利名称：燃料电池系统及利用燃料电池的热进行供暖的方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池系统及利用燃料电池的热进行供暖的方法。
背景技术：
以往，作为利用燃料电池的废热的技术，已知有例如专利文献I公开的技术。然而，在该技术中，与对于燃料电池产生的热量的利用相关的措施并不未充分。这种问题并不局限于搭载在车辆上的燃料电池系统，在利用燃料电池产生的热的整个燃料电池系统中为共同的问题。在先技术文献专利文献 专利文献I :日本特开2009-245627号公报专利文献2 :日本特开2003-130491号公报专利文献3 :日本特开2001-167779号公报

发明内容
本发明为了解决上述的现有课题而作出，其目的在于提供一种能够有效地利用燃料电池产生的热的技术。本发明为了解决上述的课题的至少一部分，可以采取以下的方式或适用例。[适用例I]一种燃料电池系统，具备燃料电池，具有将多个单电池层叠而构成的层叠体；热交换器，设置在所述层叠体的层叠方向的中间位置，且具有供热交换用的流体通过的流路；供暖装置，利用通过了所述流路的流体进行供暖。根据该结构，热交换器能够高效率地与燃料电池的层叠体进行热交换，并且供暖装置能够高效率地利用燃料电池产生的热量。[适用例2]在适用例I记载的燃料电池系统中，还具备检测所述流体的温度的温度传感器。根据该结构，由于流体的温度与燃料电池的温度存在相关关系，因此根据检测到的流体的温度，能够推定燃料电池的温度。[适用例3]在适用例2记载的燃料电池系统中，还具备循环回路，使冷却所述燃料电池用的冷却介质循环；循环控制部，基于所述检测到的流体的温度，控制在所述循环回路中循环的所述冷却介质的流动。根据该结构，基于与燃料电池的温度存在相关关系的流体的温度，能够控制冷却介质的循环。[适用例4]在适用例3记载的燃料电池系统中，所述循环控制部在判定为所述检测到的流体的温度超过规定值的情况下使所述冷却介质的循环开始。根据该结构，在燃料电池的暖机运转时，即使冷却介质的循环不开始，也能够检测燃料电池的温度的上升，因此能够缩短燃料电池的暖机运转所需的时间，并且能够抑制燃料电池发生过热的情况。[适用例5] 在适用例f适用例4中任一项记载的燃料电池系统中，还具备覆盖所述燃料电池的壳体，所述流体是气体，用于供所述流体向所述热交换器的流路流入的流入口设置在所述壳体的内部空间中。根据该结构，能够抑制异物等进入热交换器的流路的情况。[适用例6]在适用例5记载的燃料电池系统中，还具备检测所述流体的氢浓度的氢浓度检测部。根据该结构，能够检测从燃料电池的氢泄漏。[适用例7]在适用例6记载的燃料电池系统中，还具备流体供给部，将通过了所述热交换器的流路的流体向所述供暖装置供给；氢浓度判定部，判定所述检测到的氢浓度是否超过规定值，所述流体供给部在所述检测到的氢浓度超过规定值的情况下停止所述流体向所述供暖装置的供给。根据该结构，在检测到从燃料电池的氢泄漏的情况下，能够抑制向供暖装置供给氢的情况。[适用例8]在适用例6或适用例7记载的燃料电池系统中，所述流入口设置在所述壳体的内部空间的上方。从燃料电池漏出的氢容易滞留在壳体的上方，因此根据该结构，能够高灵敏度地检测从燃料电池的氢泄漏。[适用例9]在适用例2 适用例8中任一项记载的燃料电池系统中，还具备第二温度传感器，检测用于冷却所述燃料电池的冷却介质的温度；
流量控制部，基于所述检测到的冷却介质的温度和所述检测到的流体的温度，控制所述流体的流量。根据该结构，通过控制流体的流量，能够调整燃料电池的温度。[适用例10]在适用例9记载的燃料电池系统中，所述流量控制部在判定为所述检测到的冷却介质的温度超过规定值且判定为所述检测到的流体的温度超过规定值的情况下使所述流体的流量增加。根据该结构，能够抑制燃料电池的过热，能够抑制燃料电池含有的电解质膜的干燥。[适用例11]·在适用例9或适用例10记载的燃料电池系统中，还具备流体供给部，将通过了所述热交换器的流路的流体向所述供暖装置供给；阀，设于所述流体供给部，能够将通过了所述热交换器的流路的流体向外部放出，所述流体是气体，所述阀在所述供暖装置未进行利用了所述流体的供暖的情况下打开。根据该结构，在供暖装置未进行利用了流体的供暖的情况下，能够将通过了热交换器的流路的流体向外部放出。[适用例12]在适用例f适用例11中任一项记载的燃料电池系统中，在所述热交换器设有贯通孔，该贯通孔用于供冷却所述燃料电池用的冷却介质通过。根据该结构，热交换器能够与冷却介质进行热交换。[适用例13]在适用例f适用例12中任一项记载的燃料电池系统中，所述热交换器设置在所述层叠体的层叠方向的大致中央的位置。层叠体的大致中央的位置与层叠体的其他的部分相比为较高温度，因此根据该结构，热交换器能够高效率地与燃料电池的层叠体进行热交换。[适用例14]在适用例f适用例13中任一项记载的燃料电池系统中，还具备氧化剂气体供给量设定部，基于所述燃料电池要求的输出和所述供暖装置要求的热量，设定向所述燃料电池供给的氧化剂气体的供给量；氧化剂气体供给部，基于设定了的所述氧化剂气体的供给量对所述燃料电池供给所述氧化剂气体。根据该结构，能够以满足燃料电池要求的输出和供暖装置要求的热量的方式，对燃料电池供给适当量的氧化剂气体。[适用例15]在适用例f适用例14中任一项记载的燃料电池系统中，
所述燃料电池为电位浮动的状态，所述热交换器经由电阻器而接地，所述燃料电池系统还具备检测所述电阻器的两端的电位差的电压检测器。在燃料电池发生绝缘破坏时，由于在电阻器的两端产生电位差，因此根据该结构，能够检测燃料电池的绝缘破坏这一情况。另外，本发明能够以各种方式来实现。例如，以进行利用了燃料电池的热的供暖的方法及装置、用于实现这些方法或装置的功能的集成电路、计算机程序、记录了该计算机程序的记录介质等的方式实现。


图I是表示作为本发明的一实施例的燃料电池系统10的概略结构的说明图。 图2是表示燃料电池100起动时的冷却水的循环开始的时刻的说明图。图3是表示燃料电池100的输出特性与空气化学计量比的关系的说明图。图4是表示第二实施例的燃料电池系统IOb的结构的要部的说明图。图5是表示第二实施例的热交换器170b的结构的说明图。图6是将热交换器170b及其周边的截面放大表不的说明图。图7是表示空调装置150b的处理的流程图。图8是表示第三实施例的燃料电池系统IOc的结构的要部的说明图。图9是表示第四实施例的燃料电池系统IOd的结构的要部的说明图。符号说明10…燃料电池系统IOb…燃料电池系统IOc…燃料电池系统IOd…燃料电池系统12…客室50…氢罐51…截止阀52…调节器53…配管54…排出配管60…气泵61…配管63…排出配管70…散热器71…水泵72…配管73…配管74…配管75…三通阀
100…燃料电池110…端板140…层叠体141…单电池142…岐管143…隔板144…隔板150…空调装置·
150b…空调装置152…热交换器170…热交换器170b…热交换器170d…热交换器171···流路171b …流路172 …流出口172b …流出口173 …流入口173b …流入口173d …流入口174…流路175…流路178…温度传感器179…循环泵181…通道182…配管183...电阻器184…电压检测器185…温度传感器191…贯通孔193…贯通孔200…控制单元210…循环控制部220…氧化剂气体调整部225…风量控制部230…氢浓度判定部300…壳体301…氢探测器302…吹风机
303 …阀
具体实施例方式接下来，基于实施例，说明本发明的实施方式。A.第一实施例图I是表示作为本发明的一实施例的燃料电池系统10的概略结构的说明图。本实施例的燃料电池系统10搭载于车辆，主要具备燃料电池100 ;进行该车辆的客室12内的供暖或供冷等的空调装置150 ;进行燃料电池系统10的整体的控制的控制单元200。燃料电池100具备多个单电池层叠而构成的层叠体140 ;设置在该层叠体140的层叠方向的中间位置的热交换器170 ;夹持层叠体140的端板110。控制单元200具备对冷却燃料电池100用的冷却介质的循环进行控制的循环控 制部210 ;调整向燃料电池100供给的氧化剂气体(空气)的量的氧化剂气体调整部220。关于它们的详细情况，在后面叙述。从贮存有高压氢的氢罐50经由截止阀51、调节器52、配管53向燃料电池100供给作为燃料气体的氢气。在燃料电池100中未被利用的燃料气体(阳极废气)经由排出配管63向燃料电池100的外部排出。另外，燃料电池系统10也可以具有使阳极废气向配管53侧再循环的再循环机构。而且，经由气泵60及配管61向燃料电池100供给作为氧化剂气体的空气。在燃料电池100中未被利用的氧化剂气体(阴极废气)经由排出配管54向燃料电池100的外部排出。另外，燃料气体及氧化剂气体也被称为反应气体。而且，为了冷却燃料电池100，经由水泵71及配管72向燃料电池100供给由散热器70冷却后的冷却介质。供给到燃料电池100的冷却介质在燃料电池100的内部形成的岐管142内循环，从燃料电池100排出。另外，虽然图示省略，但冷却介质也在构成层叠体140的各单电池内流通。从燃料电池100排出的冷却介质经由配管73向散热器70循环。作为冷却介质，使用例如水、乙二醇等的不冻液、空气等。另外，在配管73及配管72连接有用于绕过散热器70的配管74。循环控制部210通过对设于配管72的三通阀75进行切换，能够切换冷却介质的流路。例如，在寒冷时等未进行燃料电池100的冷却的情况下，循环控制部210对三通阀75进行切换以使冷却介质流入配管74，即以使冷却介质不向散热器70侧流入。热交换器170设置在层叠体140的层叠方向的中间位置，因此能够高效率地与层叠体140进行热交换。另外，在本说明书中，“中间位置”并不限于层叠体140的中央位置，意思是指夹在构成层叠体140的单电池之间的任意的位置。在热交换器170的内部形成有供热交换用的流体(热介质)通过的流路171。因此，当燃料电池100进行发电而发热时，热交换器170及流路171内的热介质的温度上升。另外，在本实施例中，使用不冻液作为热介质。另外，为了明确地区别该热介质与上述的用于冷却燃料电池100的冷却介质，以下，将通过热交换器170内的流路171的流体称为“热介质”，将用于冷却燃料电池100的冷却介质称为“冷却水”。热交换器170如本实施例那样优选设置在层叠体140的层叠方向的大致中央的位置。其理由如下所述。当燃料电池100开始发电时，层叠体140的中央附近难以受到端板110的散热的影响，因此比周围更快地升温，且相较于周围成为较高的温度。因此，如本实施例那样，若将热交换器170设置在层叠体140的层叠方向的大致中央的位置，则能够更有效地进行热交换。但是，热交换器170也可以设置在层叠体140的中间位置中的偏向端板110的任一方的位置。在流路171的流出口 172连接有流路174，在流路171的流入口 173连接有流路175。流路174及流路175与空调装置150具有的热交换器152连接。在流路174设有检测从热交换器170流出的热介质的温度的温度传感器178、用于将从热交换器170流出的热介质向空调装置150的热交换器152供给的循环泵179。在流路174中流动的热介质的温度与燃料电池100的温度存在相关关系，因此若利用温度传感器178检测在流路174中流动的热介质的温度，则能够推定燃料电池100的温度。而且，如上所述，若将热交换器170设置在层叠体140的层叠方向的大致中央的位置，则能够检测燃料电池100中的处于最高温的部位的温度。
空调装置150利用热交换器152的热，进行客室12的供暖(例如，从除霜器的送风等)。换言之，空调装置150利用通过了热交换器170的流路171的热介质，进行客室12的供暖。如上所述，热交换器170能够高效率地与燃料电池100进行热交换，因此空调装置150能够高效率地利用燃料电池100的热进行供暖。另外，作为将热交换器170和空调装置150连接的流路174及流路175，例如可以采用由弹性橡胶等柔软的原料形成的冷却水用软管。如此，能够增加将燃料电池100及空调装置150搭载于车辆时的布局的自由度。尤其是将燃料电池100搭载于车辆的行进方向的前部(所谓发动机舱内)时有效。循环控制部210基于由温度传感器178检测到的热介质的温度，控制用于冷却燃料电池100的冷却水的流动。具体而言，循环控制部210进行燃料电池100起动时的冷却水的循环开始的控制。用于冷却燃料电池100的冷却水的流动的控制能够基于由温度传感器178检测到的热介质的温度进行的理由如上述那样是由于燃料电池100的温度与热介质的温度存在相关关系。图2是表示燃料电池100起动时的冷却水的循环开始的时刻的说明图。在该图2中，横轴表示时间，纵轴表示燃料电池100的温度及热介质的温度。循环控制部210判定由温度传感器178检测到的热介质的温度是否超过规定值Tth，在判定为热介质的温度超过规定值Tth的情况下，使水泵71起动，使冷却水的循环开始。如图2所示，当冷却水的循环开始时，燃料电池100的温度开始下降。如此，基于热介质的温度来判定冷却水的循环的开始的理由如以下所述。在燃料电池100起动时的暖机运转中，为了使燃料电池100的温度提前成为适当的运转温度(例如，70°C左右)，即，为了减少暖气运转所需的时间，不进行冷却水的循环为优选。然而，在基于冷却水的温度来判定冷却水的循环的开始的结构中，当未进行冷却水的循环时，难以根据冷却水的温度来推定燃料电池100的温度。其结果是，难以准确地确定冷却水的循环的开始的时刻，燃料电池100可能过热。因此，如本实施例那样，若基于热介质的温度来判定冷却水的循环的开始，则能够在基于燃料电池100的温度的适当的时刻使冷却水的循环开始，能够抑制燃料电池100的过热。
而且，燃料电池100被热交换器170内的热介质夺走的热量与使冷却水循环时被夺走的热量相比，较少，因此在燃料电池100起动时还可以省略端板110或层叠体140的端侧的单电池的加热。而且，燃料电池100的温度提前接近适当的运转温度，因此即使在寒冷地区等低温起动时也能够抑制单电池电压的下降，能够得到更多的输出电流。其结果是，燃料电池100的发热量也增大，能够提高低温环境下的燃料电池100的起动性。此外，由于低温环境下的燃料电池100的起动性提高，因此还能够减少燃料电池100的停止时的扫气处理。另外，扫气处理是指，在低温环境下为了抑制停止后的燃料电池100内的水分冻结，对燃料电池100内进行扫气而使燃料电池100内干燥的处理。另外，在暖机运转时，燃料电池100产生的热被热交换器170夺走，但燃料电池100的暖机运转所需的时间取决于位于层叠体140的端部的单电池的温度是否上升至规定值，因此因被热交换器170夺走热量而使暖机运转的时间变长的影响不存在。图3是表示燃料电池100的输出特性与空气化学计量比的关系的说明图。氧化剂气体调整部220通过调整向燃料电池100供给的氧化剂气体的供给量，调整空气化学计量 比。在此，“空气化学计量比”表示向燃料电池100供给的氧化剂气体(空气)的量与在燃料电池100中应被用于发电的氧化剂气体(空气)的量之比。在向燃料电池100供给的氧化剂气体中的氧气全部被用于发电的情况下，空气化学计量比为1.0。在使燃料电池系统10动作时，空气化学计量比通常被设定为比I. O大的值(例如I. 8等)。如根据该图3所能够理解的那样，燃料电池100的输出电压V与输出电流I的关系因空气化学计量比而变化。氧化剂气体调整部220基于燃料电池100要求的输出Wfe和空调装置150要求的热量Qh，设定向燃料电池100供给的氧化剂气体的供给量。具体而言，例如，氧化剂气体调整部220根据以下的式(I)及式(2)，计算输出电压V (参照式(3))及输出电流I (参照式
(4))。并且，氧化剂气体调整部220设定满足算出的输出电压V及输出电流I的空气化学计量比，设定氧化剂气体的供给量。Wfc=IXV- (I)Qh=IX (V0-V)…(2)V=WfcXV0/ (Qh+fffc)…(3)I= (Qh+Wfc)/V.. (4)在此，Vtl表示电流I为O时的燃料电池100的输出电压。另外，在本实施例中，各空气化学计量比下的输出电压V与输出电流I的关系预先存储在存储器中。氧化剂气体调整部220通过参照存储在存储器中的各空气化学计量比下的输出电压V与输出电流I的关系，选择满足输出电压V和输出电流I的空气化学计量比，并设定氧化剂气体的供给量。当设定氧化剂气体的供给量时，氧化剂气体调整部220以将设定的量的氧化剂气体向燃料电池100供给的方式控制气泵60。如此，能够实现满足燃料电池100要求的输出和空调装置150的要求热量的控制。如此，根据本实施例的燃料电池系统10，能够有效地利用燃料电池100产生的热，并且能够有效地利用燃料电池100产生的热进行供暖。B.第二实施例
图4是表示第二实施例的燃料电池系统IOb的结构的要部的说明图。与图I所示的第一实施例的区别主要在于以下的点，其他的结构与第一实施例相同。·在热交换器170b内的流路171b中流动的热介质是气体(外气)的点。·空调装置150b将通过了热交换器170b内的流路171b的热介质(气体)从客室12的送风口排出而进行供暖的点。 控制单元200还具备通过控制吹风机302而控制热介质的风量的风量控制部225的点。·在冷却水通过的配管设有检测冷却水的温度的温度传感器185的点。如上所述，在本实施例中，利用气体(外气)作为热介质，空调装置150b将该热介质从送风口排出，因此能够省略空调装置150b中的热交换器。·
接下来，说明热交换器170b的周边的电位。在热交换器170b的流出口 172b连接有绝缘性的通道181，在通道181连接有配管182。配管182与车辆的车身连接而接地。因此，能够抑制燃料电池100的电位向外部传递的情况。此外，热交换器170b的流入口 173b侧经由电阻器183与车辆的车身连接而接地。并且，检测电阻器183的两端的电位差的电压检测器184与电阻器183并联连接。燃料电池100处于电位浮动的状态(浮接状态)，因此当燃料电池100发生绝缘破坏时，电阻器183的两端会产生电位差。因此，若检测该电阻器183的两端的电位差，则能够检测燃料电池100的绝缘破坏。图5是表示第二实施例的热交换器170b的结构的说明图。在热交换器170b的内部的大致中央形成有用于供作为热介质的气体通过的流路171b。该流路171b以成为与燃料电池100的层叠方向垂直的方向的方式形成。在流路171b的两侧形成有用于供冷却水通过的贯通孔191、192、用于供反应气体通过的贯通孔193、194、195、196。如本实施例那样，若在热交换器170b形成用于供冷却水通过的贯通孔191、192，则能够将冷却水的热向热交换器170b传递，因此能够更有效地将热交换器170b加热。而且，无需另外设置用于供冷却水通过的流路，因此能够实现省空间化。另外,用于供冷却水通过的贯通孔191、192由于与冷却水接触的面积小，因此可以省略抑制冷却水的劣化用的贯通孔191、192内的清洗。图6是将热交换器170b及其周边的截面的一例放大表示的说明图。构成层叠体140的各单电池141具备MEA (Membrance ElectrodeAssembly :膜电极接合体)142和夹持MEA142的隔板143、144。在隔板143形成有用于供作为燃料气体的氢气通过的流路，在隔板144形成有用于供作为氧化剂气体的空气通过的流路。在各单电池141之间形成有用于供冷却水通过的流路。在本实施例中，不向与热交换器170b相接的冷却水的流路供给冷却水。其理由是配置在热交换器170b的两侧的单电池141的热向热交换器170b传递，因此即使省略冷却水，也能够对配置在热交换器170b的两侧的单电池141进行冷却。另外，在第一实施例中也同样地可以省略冷却水向与热交换器170相接的流路的供给。图7是表示热介质的风量的控制的流程图。风量控制部225通过在每规定期间反复执行图7所示的处理，抑制燃料电池100的温度的上升。在步骤SlOO中，风量控制部225判定由温度传感器185检测到的冷却水的温度是否超过规定值。在判定为检测到的冷却水的温度超过规定值的情况下(步骤Sioo为是)，风量控制部225判定由温度传感器178检测到的热介质的温度是否超过规定值(步骤S110)。在判定为检测到的热介质的温度超过规定值的情况下(步骤SllO为是)，风量控制部225控制吹风机302，使通过热交换器170b的热介质的风量增加(步骤S120)，并且再次执行步骤SllO的判定。另一方面，在步骤SlOO中判定为冷却水的温度未超过规定值的情况下及在步骤SllO中判定为热介质的温度未超过规定值的情况下，风量控制部225结束处理。如此，若基于冷却水的温度及热介质的温度进行热介质的风量的控制，则能够抑制燃料电池100的温度的上升，因此能够抑制构成MEA142的电解质膜的温度的上升，抑制电解质膜的干燥。另外，在没有来自空调装置150b的供暖要求时，将阀303打开。如此，即使吹风机302为动作状态，也能够使热介质向空调装置150b的供给停止。即，能够维持热交换器170b 内的热介质的流动，并使热介质从空调装置150b的送出停止。如此，根据本实施例的燃料电池系统10b，能够起到与上述实施例同样的效果，并且能够利用气体(外气)作为热介质而有效地进行供暖。C.第三实施例图8是表示第三实施例的燃料电池系统IOc的结构的要部的说明图。与图4所示的第二实施例的区别主要在于以下的点，其他的结构与第二实施例相同。·设有覆盖燃料电池100的壳体300的点。·热交换器170b的流路171b的流入口 173b位于壳体300的内部空间的点。·在将热交换器170b与空调装置150b连接的配管设有氢探测器301的点。在本实施例中，设有覆盖燃料电池100的壳体300，热交换器170b的流路171b的流入口 173b设置在壳体300的内部空间，因此能够抑制水滴或灰尘等异物从热交换器170b的流入口 173b流入的情况。而且，还可以省略热交换器170b的防水处置。此外，如本实施例那样，在将热交换器170b与空调装置150b连接的配管上优选设有氢探测器301。其理由如下所述。在作为燃料气体的氢气从燃料电池100漏出的情况下,漏出的氢气充满于壳体300内。充满于壳体300内的氢气通过热交换器170b的流路171b，通过将热交换器170b和空调装置150b连接的配管，向空调装置150b供给。因此，若在将热交换器170b和空调装置150b连接的配管上设有氢探测器301，则能够检测燃料气体(氢气)从燃料电池100的泄漏。本实施例的控制单元200还具备氢浓度判定部230。氢浓度判定部230判定由氢探测器301检测到的氢浓度是否超过规定值，在检测到的氢浓度超过规定值的情况下，使吹风机302停止，使热介质向空调装置150b的供给停止。如此，能够抑制向空调装置150b供给氢气的情况，能够抑制向客室12内送入氢气的情况。如此，根据本实施例的燃料电池系统10c，能够起到与上述实施例同样的效果，并且能够检测从燃料电池100的氢气的泄漏。D.第四实施例图9是表示第四实施例的燃料电池系统IOd的结构的要部的说明图。该图9是与燃料电池100的层叠方向垂直的面中的热交换器170d及壳体300的剖视图。与图8所示的第三实施例的区别仅在于热介质的流入口 173d设置在壳体300的内部空间的上方这一点，其他的结构与第三实施例相同。作为燃料气体的氢气比空气轻，因此在氢气从燃料电池100漏出的情况下，该氢气滞留在壳体300的内部空间的上方。因此，若将热交换器170d的流入口 173d设置在壳体300的内部空间的上方，则能够将滞留于壳体300的内部空间的上方的氢气向氢探测器301送入，因此能够比氢气充满整个壳体300内更早地且灵敏度良好地检测氢气的泄漏。另外，流入口 173d既可以形成作为热交换器170d的一部分，而且也可以作为与热交换器分开的构件设置。例如，可以将设置在热交换器的周围的通道的流入口作为流入口173d。如此，根据本实施例的燃料电池系统10d，能够起到与上述实施例同样的效果，并且能够灵敏度良好地检测从燃料电池100的氢气的泄漏。
E.变形例另外，本发明并不限于上述的实施例或实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施，例如能够进行如下的变形。变形例I :在上述第一实施例中，循环控制部210基于由温度传感器178检测到的热介质的温度，进行燃料电池100起动时的冷却水的循环开始的控制，但循环控制部210除此之外，也可以基于热介质的温度进行变更冷却水的流路用的三通阀75的控制、冷却水的流速的控制等。而且，循环控制部210也可以基于冷却水的温度进行冷却水的循环的控制。变形例2 在上述第二实施例中，风量控制部225基于冷却水的温度及热介质的温度，使热介质的风量增加，但还可以基于冷却水的温度及热介质的温度进行使热介质的风量减少的控制。如此，能够适当地调整燃料电池100的温度。变形例3 在上述第三实施例中，氢探测器301设置在将热交换器170b和空调装置150b连接的配管上，但氢探测器301只要设置在能够检测热介质的氢浓度的场所即可。例如，氢探测器301也可以设置在热交换器170b的流路171b内。变形例4 在上述各实施例中，说明了搭载于车辆的燃料电池系统，但本发明对于家庭用或业务用等固定式的燃料电池系统也能够适用。而且，本发明的燃料电池系统也能够搭载于飞机等的其他的移动体。变形例5 在上述各实施例中通过软件实现的功能的一部分也可以通过硬件实现，或者通过硬件实现的功能的一部分也可以通过软件实现。变形例6 在上述各实施例中说明的结构对于各实施例可以适当适用，也可以适当省略。
权利要求
1.一种燃料电池系统，具备 燃料电池，具有将多个单电池层叠而构成的层叠体； 热交换器，设于所述层叠体的层叠方向的中间位置，且具有热交换用的流体通过的流路； 供暖装置，利用通过了所述流路的流体进行供暖。
2.根据权利要求I所述的燃料电池系统，其中， 还具备检测所述流体的温度的温度传感器。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中， 还具备 循环回路，使冷却所述燃料电池用的冷却介质循环； 循环控制部，基于所述检测到的流体的温度，控制在所述循环回路中循环的所述冷却介质的流动。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中， 所述循环控制部在判定为所述检测到的流体的温度超过规定值的情况下，使所述冷却介质的循环开始。
5.根据权利要求广4中任一项所述的燃料电池系统，其中， 还具备覆盖所述燃料电池的壳体， 所述流体是气体， 用于供所述流体向所述热交换器的流路流入的流入口设于所述壳体的内部空间。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中， 还具备检测所述流体的氢浓度的氢浓度检测部。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中， 还具备 流体供给部，将通过了所述热交换器的流路的流体向所述供暖装置供给； 氢浓度判定部，判定所述检测到的氢浓度是否超过规定值， 所述流体供给部在所述检测到的氢浓度超过规定值的情况下停止所述流体向所述供暖装置的供给。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其中， 所述流入口设于所述壳体的内部空间的上方。
9.根据权利要求2、中任一项所述的燃料电池系统，其中， 还具备 第二温度传感器，检测冷却所述燃料电池用的冷却介质的温度； 流量控制部，基于所述检测到的冷却介质的温度和所述检测到的流体的温度，控制所述流体的流量。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中， 所述流量控制部在判定为所述检测到的冷却介质的温度超过规定值且判定为所述检测到的流体的温度超过规定值的情况下使所述流体的流量增加。
11.根据权利要求9或10所述的燃料电池系统，其中， 还具备流体供给部，将通过了所述热交换器的流路的流体向所述供暖装置供给； 阀，设于所述流体供给部，能够将通过了所述热交换器的流路的流体向外部放出， 所述流体是气体， 所述阀在所述供暖装置未进行利用了所述流体的供暖的情况下打开。
12.根据权利要求f11中任一项所述的燃料电池系统，其中， 在所述热交换器设有贯通孔，该贯通孔用于供冷却所述燃料电池的冷却介质通过。
13.根据权利要求f12中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述热交换器设于所述层叠体的层叠方向的大致中央的位置。
14.根据权利要求f13中任一项所述的燃料电池系统，其中， 还具备 氧化剂气体供给量设定部，基于所述燃料电池要求的输出和所述供暖装置要求的热量设定向所述燃料电池供给的氧化剂气体的供给量； 氧化剂气体供给部，基于设定了的所述氧化剂气体的供给量对所述燃料电池供给所述氧化剂气体。
15.根据权利要求f14中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述燃料电池处于电位浮动的状态， 所述热交换器经由电阻器而接地， 所述燃料电池系统还具备检测所述电阻器的两端的电位差的电压检测器。
16.一种利用燃料电池的热进行供暖的方法，具备 准备燃料电池的工序，该燃料电池具有将多个单电池层叠而构成的层叠体； 准备热交换器的工序，该热交换器设于所述层叠体的层叠方向的中间位置，且具有供热交换用的流体通过的流路； 利用通过了所述流路的流体进行供暖的工序。
全文摘要
燃料电池系统具备燃料电池，其具有将多个单电池层叠而构成的层叠体；热交换器，其设置在层叠体的层叠方向的中间位置，且具有使热交换用的流体通过的流路；供暖装置，其利用通过了流路的流体进行供暖。
文档编号B60L11/18GK102893435SQ20108006677
公开日2013年1月23日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者片野刚司 申请人:丰田自动车株式会社