JP2002313391A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池の低温起動性を向上する。 【解決手段】 固体高分子電解質膜４の両側にアノード
電極２とカソード電極３を設け、さらに前記各電極の外
側にそれぞれ反応ガス通路Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２を設
けてセル５を構成し、セル５における発電面のうちの一
部の領域における冷却液通路Ｒに電気ヒーター３３を設
ける。燃料電池の低温起動時には電気ヒーター３３をＯ
Ｎしてセル５を局所的に加熱し、局所発電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子電解
質膜を備えた燃料電池に関し、特に、低温起動性に優れ
た燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池の中には、固体高分子電解質膜
をアノード電極とカソード電極とで挟持して、膜・電極
構造体を形成し、この膜・電極構造体を一対のセパレー
タで挟持したものがある。この燃料電池は、アノード電
極の発電面に燃料ガス（例えば、水素ガス）を、カソー
ド電極の発電面に酸化剤ガス（例えば、酸素を含む空
気）供給して化学反応を行い、この間に生じた電子が外
部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用
される。カソード電極においては酸化剤ガス（例えば、
酸素を含む空気）が供給されているため、水素イオン、
電子、及び酸素が反応して水が生成される。したがっ
て、環境に与える影響が少ないため車両の駆動源として
注目されている。

【０００３】一般に、この種の燃料電池の作動温度は７
０℃〜８０℃程度とされているが、低温時においては発
電効率が低下するため低温時における始動性が大きな課
題となっている。したがって、燃料電池を車両用として
用いた場合に、外気温が低い状態、例えば、氷点下で起
動しようとすると始動までに時間がかかるという問題が
ある。これに対して、例えば、特表２０００−５１２０
６８号公報に記載されているように、燃料電池の外部負
荷に電力を供給することで反応を促進し、自己発熱によ
り温度を上昇させて始動性を向上させるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自己発熱を用いた技術では、例えば、起動時に燃料電池
が氷点下となっているような場合に、熱容量の大きい燃
料電池全体を自己発熱だけで加熱するにはある程度長い
時間が必要となってしまうという問題がある。また、燃
料電池を暖機するために燃料電池を発電させているので
あるが、燃料電池の自己発熱だけでは熱量が不足し、暖
機中に燃料電池で生じた生成水が凍結する虞もあった。
そこで、この発明は、燃料電池の発電面の一部を加熱手
段により局所的に加熱することによって自己発熱を促進
し、短時間で燃料電池を温度上昇可能にして低温起動性
に優れた燃料電池を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、固体高分子電解質膜
（例えば、後述する各実施の形態における固体高分子電
解質膜４）の両側にアノード電極（例えば、後述する各
実施の形態におけるアノード電極２）とカソード電極
（例えば、後述する各実施の形態におけるカソード電極
３）が設けられ、さらに前記各電極の外側にそれぞれ反
応ガス通路（例えば、後述する各実施の形態における燃
料ガス通路Ａ１，Ａ２、空気通路Ｃ１，Ｃ２）が設けら
れてなるセル（例えば、後述する各実施の形態における
セル５）を備えた燃料電池（例えば、後述する各実施の
形態における燃料電池１）において、前記セルにおける
発電面の一部の領域に加熱手段（例えば、後述する第１
の実施の形態における電気ヒーター３３、第２の実施の
形態における電気ヒーター５３、第３の実施の形態にお
ける触媒６５、第４の実施の形態における酸化・還元剤
７２）を備えることを特徴とする。

【０００６】このように構成することにより、燃料電池
の低温起動時に、加熱手段によって発電面の前記一部の
領域を迅速に加熱することができ、この領域における固
体高分子電解質膜のイオン通過抵抗を低下させて発電効
率を高め、これにより自己発熱を促進して当該領域の温
度を速やかに高め、この高温度領域を発電面全体に拡大
して燃料電池の温度を高めることが可能となる。

【０００７】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記加熱手段は電気ヒーター（例え
ば、後述する第１の実施の形態における電気ヒーター３
３、第２の実施の形態における電気ヒーター５３）であ
ることを特徴とする。このように構成することにより、
加熱手段を電気エネルギーで作動することが可能にな
る。

【０００８】請求項３に記載した発明は、請求項２に記
載の発明において、前記セルは冷却液通路（例えば、後
述する第１の実施の形態における冷却液通路Ｒ）を備
え、この冷却液通路に前記電気ヒーター（例えば、後述
する第１の実施の形態における電気ヒーター３３）が設
けられていることを特徴とする。このように構成するこ
とにより、電気ヒーターをセルに容易に取り付け可能に
なる。

【０００９】請求項４に記載した発明は、請求項２に記
載の発明において、前記燃料電池は前記セルを複数積層
してなり、積層した前記セルを締結する締め付けボルト
（例えば、後述する第２の実施の形態におけるスタッド
ボルト４０Ａ）に前記電気ヒーター（例えば、後述する
第２の実施の形態における電気ヒーター５３）が内蔵さ
れていることを特徴とする。このように構成することに
より、前記締め付けボルトの周囲を局所的に加熱するこ
とが可能になる。

【００１０】請求項５に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記加熱手段は触媒燃焼器（例え
ば、後述する第３の実施の形態における触媒６５）であ
ることを特徴とする。このように構成することにより、
触媒燃焼器に酸化ガス（例えば、酸素や空気）と還元ガ
ス（例えば、水素）を供給するだけでこれらガスを迅速
に燃焼させ、発電面の一部を迅速に加熱することが可能
になる。

【００１１】請求項６に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記加熱手段は、酸化・還元剤（例
えば、後述する第４の実施の形態における酸化・還元剤
７２）が酸化するときの発熱を利用するものであること
を特徴とする。このように構成することにより、酸化ガ
ス（例えば、酸素や空気）を供給するだけで発電面の一
部を迅速に加熱することが可能になる。

【００１２】請求項７に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記燃料電池の温度に応じて前記加
熱手段の作動を制御することを特徴とする。このように
構成することにより、燃料電池の温度が低いときだけ加
熱手段を作動してセルの発電面の一部を局所的に加熱
し、燃料電池の温度が高いときは加熱手段の作動を停止
してセルの局所的な加熱を停止することが可能になる。

【００１３】請求項８に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記燃料電池の出力電圧に応じて前
記加熱手段の作動を制御することを特徴とする。このよ
うに構成することにより、燃料電池の出力電圧が低いと
きだけ加熱手段を作動してセルの発電面の一部を局所的
に加熱し、燃料電池の出力電圧が高いときは加熱手段の
作動を停止してセルの局所的な加熱を停止することが可
能になる。

【００１４】請求項９に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記燃料電池は前記セルを複数積層
してなり、各セルの温度に応じて前記加熱手段の作動を
制御することを特徴とする。このように構成することに
より、各セルの温度状態に応じて加熱手段を作動したり
停止したりすることが可能になる。

【００１５】請求項１０に記載した発明は、請求項１に
記載の発明において、前記燃料電池は前記セルを複数積
層してなり、各セルの出力電圧に応じて前記加熱手段の
作動を制御することを特徴とする。このように構成する
ことにより、各セルの出力電圧の状態に応じて加熱手段
を作動したり停止したりすることが可能になる。

【００１６】請求項１１に記載した発明は、請求項１に
記載の発明において、前記燃料電池は前記セルを複数積
層してなり、隣接する少なくとも１組のセル同士は、前
記加熱手段が発電面上において異なった位置に設けられ
ていることを特徴とする。このように構成することによ
り、前記セル間を電流が流れるときにセルの積層方向と
垂直な方向に電流が流れるようになり、その電流の通路
が電気抵抗を有することからジュール熱が発生し、燃料
電池を加熱する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る燃料電池の
実施の形態を図１から図１５の図面を参照して説明す
る。なお、以下に説明する実施の形態における燃料電池
は燃料電池自動車に搭載される態様である。

【００１８】〔第１の実施の形態〕初めに、この発明の
第１の実施の形態を図１から図６の図面を参照して説明
する。図２は燃料電池１の一部における縦断面図であ
る。燃料電池１は、固体高分子電解質膜４をアノード電
極２とカソード電極３とで挟持し、さらにその外側を一
対のセパレータ６，７で挟持してなるセル（単位燃料電
池）１５を水平方向に複数積層して構成されており、図
示しないスタッドボルトにより締め付けられて、例え
ば、車両用の燃料電池スタックが構成される。尚、この
実施の形態では説明の都合上、単一のセル５を例にして
説明する。

【００１９】前記固体高分子電解質膜４は、例えば、パ
ーフルオロスルホン酸ポリマー等を用いている。また、
アノード電極２、カソード電極３は白金Ｐｔを主体とし
たものであって、多孔質カーボンクロス又は多孔質カー
ボンペーパーからなる拡散層に配設されている。セパレ
ータ６，７は緻密質カーボン製や金属製のもので、これ
らセパレータ６，７から電力を取り出す。

【００２０】図１はカソード側のセパレータ７を膜・電
極構造体５に対向する側から見た正面図である。このカ
ソード側のセパレータ７は上半部と下半部とに区画され
た反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２を備えている。ここで、緻密
質カーボン製のセパレータの場合は反応ガス通路は複数
の溝で構成され、金属製のセパレータの場合はプレス成
形により形成された複数の溝部やシール材で仕切られて
形成された通路で構成されている。また、反応ガス通路
Ｃ１，Ｃ２としては、蛇行した通路や、Ｕ字の通路など
様々な形状の通路を採用することができる。尚、図示都
合上アノード側のセパレータ６の反応ガス通路を鎖線で
併記する。

【００２１】カソード側のセパレータ７の上半部の反応
ガス通路Ｃ１は、該カソード側のセパレータ７の右側辺
部の下部に形成された入口側酸化剤ガス連通孔１０に端
を発し、対角方向に配置された出口側酸化剤ガス連通孔
１１で終端している。同様にして、カソード側のセパレ
ータ７の下半部にも上半部と同様の構成の反応ガス通路
Ｃ２、及び入口側酸化剤ガス連通孔１０、出口側酸化剤
ガス連通孔１１が形成されている。ここで、前記各入口
側酸化剤ガス連通孔１０は、供給配管（供給路）１３を
介してスーパーチャージャーＳ／Ｃに接続され、モータ
ｍにより駆動するスーパーチャージャーＳ／Ｃから酸化
剤ガスである空気が供給されるようになっているが、下
半部側の供給配管１３には空気の供給を遮断するバルブ
１４が介装されている。

【００２２】一方、アノード側のセパレータ６も、カソ
ード側のセパレータ７に対応して上半部と下半部とに区
画された反応ガス通路Ａ１，Ａ２を備えている。つま
り、カソード側の反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２に交叉するよ
うに、アノード側のセパレータ６の左側辺部の下部に形
成された入口側燃料ガス連通孔２０に端を発し、対角方
向に配置された出口側燃料ガス連通孔２１で終端した反
応ガス通路Ａ１，Ａ２が上半部と下半部に各々形成され
ている。ここで、前記各入口側燃料ガス連通孔２０は、
供給配管２３を介して水素タンクＨ２に接続されている
が、下半部の供給配管２３には水素ガスの供給を遮断す
るバルブ２４が介装されている。尚、水素タンクＨ２に
替えて、改質装置を備えたメタノールタンクを使用して
もよい。

【００２３】そして、アノード側のセパレータ６、及び
カソード側のセパレータ７の下側辺部には一対の入口側
冷却液連通孔３０，３０が、アノード側のセパレータ
６、カソード側のセパレータ７の上側辺部には一対の出
口側冷却液連通孔３１，３１が形成されている。そし
て、アノード側のセパレータ６に、対向する前記各冷却
液連通孔３０，３１同志を結ぶ冷却液通路Ｒが形成され
ている。この冷却液通路Ｒは図示しない冷却系配管に接
続されている。

【００２４】上記カソード側のセパレータ７及びアノー
ド側のセパレータ６の上半部に対応するカソード電極３
及びアノード電極２の発電面（すなわち、図１において
反応ガス通路Ｃ１の存在する部分）が、局所発電領域
（図３において破線で示す領域）Ｓ１として構成されて
おり、この領域Ｓ１における両冷却液通路Ｒには、図２
に示すように電気ヒーター（加熱手段）３３が設けられ
ている。この電気ヒーター３３はいわゆる薄膜ヒーター
で構成されており、セパレータ７において反応ガス通路
Ｃ１，Ｃ２が形成されていない側の表面であって前記領
域Ｓ1の両冷却液通路Ｒ，Ｒに対応する部位に、印刷あ
るいは蒸着等の適宜手段により形成される。

【００２５】このように構成されたセル５を多数積層し
てなる燃料電池１においては、一方の最外側のカソード
側のセパレータ７と、他方の最外側のアノード側のセパ
レータ６の端子部材（図示せず）によって、燃料電池１
から出力を取り出す閉回路が形成され、燃料電池１の出
力電力により走行用モータＭや外部負荷Ｆ（後述する実
施形態の電気ヒーターも含む）を駆動させるようになっ
ている。

【００２６】また、図２に示すように、複数あるセル５
のうちの一つのセル５のセパレータ７には、前記領域Ｓ
1内の所定部位（例えば、領域Ｓ1の中央部）に、燃料電
池１の代表温度を検出する温度センサ３４が設けられて
いる。温度センサ３４は例えばサーミスタ等で構成され
ており、この温度センサ３４の出力信号は燃料電池制御
用のＥＣＵ５０に入力される。さらに、この燃料電池１
においては、各セル５の出力電圧を検出するために、各
セル５のセパレータ６，７に電圧センサ３６が接続され
ており、電圧センサ３６の出力信号はＥＣＵ５０に入力
される。

【００２７】また、ＥＣＵ５０は、前記水素タンクＨ
２、スーパーチャージャーＳ／Ｃのモータｍ、前記水素
タンクＨ２に接続された供給配管のバルブ２４、スーパ
ーチャージャーＳ／Ｃに接続された供給配管１３のバル
ブ１４に接続されている。ＥＣＵ５０は燃料電池１の起
動時には図示しないバッテリーに蓄電されている電力に
より作動される。

【００２８】このように構成された燃料電池１は、全面
発電モードにおいて次のように動作する。全面発電モー
ドでは、上下二系列ある反応ガス通路Ａ１，Ａ２および
反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２の両方に水素ガスおよび空気を
流し、左右二系列ある冷却液通路Ｒ，Ｒの両方に冷却液
を流す。すなわち、入口側燃料ガス連通孔２０に水素ガ
スを供給して反応ガス通路Ａ１，Ａ２に水素ガスを流
し、出口側燃料ガス連通孔２１に排出する。また、スー
パーチャージャＳ／Ｃを駆動して入口側酸化剤ガス連通
孔１０に空気を供給し反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２に空気を
流し、出口側酸化剤ガス連通孔１１に排出する。さら
に、入口側冷却液連通孔３０に冷却液を供給して冷却液
通路Ｒ，Ｒに冷却液を上向きに流し、出口側冷却液連通
孔３１に排出する。これにより、全セル５の発電面全面
で発電が行われる。

【００２９】ところで、固体高分子電解質膜を備えた燃
料電池は、温度が低いと発電効率が低下することは前述
した通りである。また、外気温が氷点下（例えば−１０
℃）となるような低温時においては、停止時において除
去しきれなかった燃料電池１内の生成水は反応ガス通路
Ｃ１，Ｃ２，Ａ１，Ａ２の溝の一部で凍結している場合
が多い。このような条件下で燃料電池１を起動する場合
に前記全面発電モードで起動したのでは、燃料電池１の
温度上昇に時間が長くかかってしまう。

【００３０】そこで、この燃料電池１では、このような
低温起動時には、燃料電池１を迅速に温度上昇させるた
めに局所発電モードで動作するようにし、局所発電モー
ドでの運転により燃料電池１の温度が上昇してから、全
面発電モードに移行するようにしている。局所発電モー
ドでは、両冷却液通路Ｒ，Ｒに冷却液を流さず、水素供
給系のバルブ２４を閉弁することにより水素ガスは上半
部側の反応ガス通路Ａ１だけに流して下半部側の反応ガ
ス通路Ａ２には流さず、空気供給系のバルブ１４を閉弁
することにより空気は上半部側の反応ガス通路Ｃ１だけ
に流して下半部側の反応ガス通路Ｃ２には流さず、さら
に電気ヒーター３３をＯＮにする。このようにすると、
各セル５において上半部側の局所発電領域Ｓ1だけが発
電面となり、各セル５の下半部側は発電に寄与しなくす
ることができる。

【００３１】そして、電気ヒーター３３に電流を流すこ
とにより、電気ヒーター３３が発熱し、その熱がセパレ
ータ６，７を介してアノード電極２，カソード電極３，
固体高分子電解質膜４に伝熱し、これらを迅速に加熱す
る。その結果、領域Ｓ1において局所的な発電が迅速に
行われることとなる。また、迅速に発電が行われること
により反応による自己発熱が促進され、電気ヒーター３
３による加熱と自己発熱により局所発電領域Ｓ1の温度
が速やかに高まる。

【００３２】ここで、発電の際の反応熱量と電気ヒータ
ー３３による外部アシスト熱量の和が、発電により生じ
る生成水の凍結防止に必要な熱量と放熱量の和よりも大
きくなるように、電気ヒーター３３の発熱量を制御する
ことにより、生成水の凍結を阻止することができる。換
言すれば、生成水凍結に起因した電圧低下により燃料電
池１が運転停止する前に（すなわち、燃料電池１の出力
電圧が運転限界電圧まで降下する前に）、各セル５の局
所発電領域Ｓ1の温度を０゜Ｃ以上に昇温することがで
きる。これによって、局所発電領域Ｓ1における発電を
持続させることができ、他の部分（例えば、セル５の下
側半分）が氷点下であっても燃料電池１全体としては発
電を持続することができるようになる。

【００３３】また、局所発電領域Ｓ1における局所発電
による自己発熱と電気ヒーター３３の発熱によって生じ
た熱が、局所発電領域Ｓ1の周囲へも伝熱していき、図
４に示すように、各セル５の下半部側も徐々に加熱され
るようになり、燃料電池１を早期に加熱することができ
る。

【００３４】さらに、局所発電領域Ｓ1の発電を持続す
ることができることにより、燃料電池１の運転に最小限
必要なエネルギー（すなわち、スーパーチャージャ等の
補機の運転に必要な電力）を燃料電池１の発電によって
確保することが可能になる。また、局所発電モードで
は、局所発電領域Ｓ1だけを発電できる状態に保てばよ
いので、電気ヒーター３３でセル５の全面を加熱するよ
うにした場合に比較して小さなエネルギーで済み、局所
発電モードにおける消費電力を抑制することができる。

【００３５】さらに、低温起動前に事前処理（例えば、
反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２内のパージや起動前の電気ヒー
ター３３による予備加熱など）を行う場合も、局所発電
領域Ｓ1だけを起動可能な状態にすればいいので、この
事前処理のためのエネルギー消費を低減することができ
る。

【００３６】次に、燃料電池１の起動制御の一例を図５
のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップ
Ｓ１０１において、イグニッションスイッチがＯＮか否
か判定する。ステップＳ１０１の判定結果が「ＹＥＳ」
（イグニッションスイッチＯＮ）である場合はステップ
Ｓ１０２に進み、ステップＳ１０１の判定結果が「Ｎ
Ｏ」（イグニッションスイッチＯＦＦ）である場合は本
ルーチンの実行を一旦終了する。

【００３７】ステップＳ１０２においてシステムチェッ
クを行った後、ステップＳ１０３に進み、システムに異
常がないか否か判定する。ステップＳ１０３の判定結果
が「ＹＥＳ」（異常なし）である場合はステップＳ１０
４に進み、ステップＳ１０３の判定結果が「ＮＯ」（異
常あり）である場合はステップＳ１０５に進む。ステッ
プＳ１０４においては、温度センサ３４で検出した燃料
電池１の内部代表温度が０゜Ｃよりも低いか否か判定す
る。ステップＳ１０４の判定結果が「ＮＯ」（０゜Ｃ以
上）である場合はステップＳ１０６に進み、全面発電モ
ードに移行する。ステップＳ１０４の判定結果が「ＹＥ
Ｓ」（０゜Ｃ未満）である場合はステップＳ１０７に進
み、局所発電モードに移行する。

【００３８】ステップＳ１０７における局所発電モード
では、前述したように、両冷却液通路Ｒ，Ｒに冷却液を
流さず、全セル５の電気ヒーター３３をＯＮにして局所
発電領域Ｓ1を加熱し、各セル５の上半部側の反応ガス
通路Ａ１、反応ガス通路Ｃ１にだけ水素ガスおよび空気
を供給することにより局所発電領域Ｓ1における局所発
電を実行する。

【００３９】そして、ステップＳ１０８において、燃料
電池１の内部代表温度が０゜Ｃ以上の設定温度（例え
ば、２゜Ｃ）より低いか否か判定し、判定結果が「ＹＥ
Ｓ」（２゜Ｃ未満）である場合はステップＳ１０７に戻
り、判定結果が「ＮＯ」（２゜Ｃ以上）である場合はス
テップＳ１０６に進む。すなわち、燃料電池１の内部代
表温度が前記設定温度（２゜Ｃ）未満の間は局所発電モ
ードによる燃料電池１の運転を継続し、燃料電池１の内
部代表温度が前記設定温度（２゜Ｃ）以上に昇温したな
らば局所発電モードを終了して全面発電モードに移行す
ることとなる。局所発電モードの終了により、電気ヒー
ター３３をＯＦＦにする。

【００４０】ステップＳ１０６の全面発電モードでは、
前述したように、両冷却液通路Ｒ，Ｒに冷却液を流し、
各セル５の両反応ガス通路Ａ１，Ａ２に水素ガスを流
し、両反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２に空気を流して、全セル
５の発電面全面を使って発電を実行する。なお、ステッ
プＳ１０５に進んだ場合は異常処理モードに移行して、
本ルーチンの実行を一旦終了する。

【００４１】なお、前記起動制御では、燃料電池１の内
部代表温度に基づいて局所発電モードに進むか否かおよ
び全面発電モードに移行するか否かを判定しているが、
これに代えて、燃料電池１の総出力電圧に基づいて局所
発電モードに進むか否かおよび全面発電モードに移行す
るか否かを判定するようにしてもよい。

【００４２】また、前記起動制御では、局所発電モード
に進んだときには全てのセル５の電気ヒーター３３をＯ
Ｎにし、全セル５の局所発電領域Ｓ1を加熱するように
しているが、本発明においては、各セル５毎に該セル５
の電気ヒーター３３をＯＮするか否かを判定してもよい
し、あるいは複数のセル５を１モジュールとして各モジ
ュール毎に該モジュールの電気ヒーター３３をＯＮする
か否かを判定してもよい。このようにすると、電気ヒー
ター３３による加熱が必要なセル５を絞り込むことがで
きるので、局所発電モードにおいて消費されるエネルギ
ーを低減することができる。

【００４３】各セル５毎に電気ヒーター３３をＯＮする
か否かを判定する場合には、例えば、各セル５毎に温度
センサ３４を設けておき、局所発電領域Ｓ1の温度が０
゜Ｃ未満であると判定されたセル５についてだけ該セル
５の電気ヒーター３３をＯＮにし、該セル５の局所発電
領域Ｓ1の温度が２゜Ｃ以上になったときに該電気ヒー
ター３３をＯＦＦにする。

【００４４】また、各モジュール毎に電気ヒーター３３
をＯＮするか否かを判定する場合には、例えば、各モジ
ュール毎に温度センサ３４を設けておき、局所発電領域
Ｓ1の温度が０゜Ｃ未満であると判定されたモジュール
についてだけ該モジュールの全てのセル５の電気ヒータ
ー３３をＯＮにし、該モジュールの局所発電領域Ｓ1の
温度が２゜Ｃ以上になったときに該モジュールの電気ヒ
ーター３３をＯＦＦにする。

【００４５】さらに、このように各セル５毎あるいは各
モジュール毎に温度センサ３４を設けた場合には、バッ
テリー（図示せず）の電力残量に応じて以下のような節
電モードで電気ヒーター３３のＯＮ−ＯＦＦ制御を行っ
てもよい。まず、局所発電モードに移行したときに、全
ての電気ヒーター３３をＯＮしても燃料電池１の運転を
維持可能なだけの電力がバッテリー（図示せず）に残っ
ているか否かを判定し、残っている場合には電気ヒータ
ー３３を通常の制御方法で制御し、残っていない場合に
は電気ヒーター３３を節電モードで制御する。

【００４６】節電モードでは、例えば各セル５毎に電圧
低下率を算出する。そして、各セル５毎に制御する場合
には、電圧低下率が正（電圧低下している）のセル５の
電気ヒーター３３だけをＯＮにし、電圧低下率が負（電
圧低下が生じていない）のセル５の電気ヒーター３３は
ＯＦＦにする。また、モジュール毎に制御する場合に
は、電圧低下率が正（電圧低下している）のセル５を一
つでも有するモジュールについては該モジュールの全て
のセル５の電気ヒーター３３をＯＮにし、モジュールの
全てのセル５の電圧低下率が正であるモジュールについ
ては該モジュールの全てのセル５の電気ヒーター３３を
ＯＦＦにする。このようにすると、局所発電モードにお
いて消費されるエネルギーをさらに低減することができ
る。

【００４７】また、前記燃料電池１では、両冷却液通路
Ｒ，Ｒにおいて反応ガス通路Ａ１と反応ガス通路Ｃ１と
が重複する部分に対応する領域の全てに電気ヒーター３
３を設けて局所発電領域Ｓ1としたが、前記重複する部
分に対応する領域の一部（例えば、中央部）だけに電気
ヒーター３３を設けて、この一部だけを局所発電領域と
することも可能である。また、電気ヒーター３３の設置
位置は冷却液通路Ｒに限定されるものではなく、各通路
セパレータ６，７の内部に埋め込んでも構わない。

【００４８】また、前述の実施の形態では、局所発電モ
ードのときには、上半部側の反応ガス通路Ａ１，Ｃ１に
だけ水素ガスと空気を流すようにしているが、局所発電
モードのときに上下両方の反応ガス通路Ａ１，Ａ２に水
素ガスを流し、上下両方の反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２に空
気を流すようにしても構わない。このように、発電面の
全体に反応ガスを供給した場合には、まず、電気ヒータ
ー３３により温度上昇した上半部側の局所発電領域Ｓ１
において発電が始まり、この発電による自己発熱および
電気ヒーター３３の加熱による熱が下半部側の発電面に
広がって下半部側も温度上昇するにしたがって、下半部
側の発電面においても発電を開始するようになる。

【００４９】さらに、前述の実施の形態では、反応ガス
通路Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ水平方向に延び
る直線通路としているが、これら反応ガス通路Ａ１，Ａ
２，Ｃ１，Ｃ２は直線通路に限るものではなく、例え
ば、図６に示すように、入口側酸化剤ガス連通孔１０を
左側辺部上部に、出口側酸化剤ガス連通孔１１を右側辺
部下部に、入口側燃料ガス連通孔２０を右側辺部上部
に、出口側燃料ガス連通孔２１を左側辺部下部に位置さ
せて、反応ガス通路Ａ１，Ｃ１を蛇行させてもよい。こ
の場合には、反応ガスは反応ガス通路Ａ１，Ｃ１を蛇行
しながら下降するように流れることとなる。

【００５０】そして、この場合、両冷却液通路Ｒ，Ｒに
おいて電気ヒーター３３を設ける領域、すなわち局所発
電領域Ｓ1を、例えば図６において二点鎖線で示すよう
に、反応ガス通路Ａ１，Ｃ１の最上段の水平部が重複す
る部位に対応する領域に設定することができる。なお、
局所発電領域Ｓ1の設定はこれに限るものではなく、も
っと広範囲な領域に設定することもできるし、もっと狭
小な範囲に設定することもできる。このようにしても、
前述と同様の作用・効果を得ることができる。

【００５１】〔第２の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の第２の実施の形態を図７および図８の図面
を参照して説明する。第２の実施の形態の燃料電池が第
１の実施の形態のものと相違する点は電気ヒーターの設
置場所にある。第１の実施の形態では電気ヒーター３３
を冷却液通路Ｒの一部に設けたが、この第２の実施の形
態では、冷却液通路Ｒには電気ヒーターを設置せず、積
層された多数のセルを締め付けるスタッドボルトに電気
ヒーターを内蔵させている。

【００５２】詳述すると、図７はカソード側のセパレー
タ７の正面図であり、第１の実施の形態と同一態様部分
には同一符号を付してある。この第２の実施の形態の燃
料電池１においては、上部３カ所と下部３カ所に配置さ
れたスタッドボルト（締め付けボルト）４０によって、
積層された全てのセルが締め付けられている。この６本
のスタッドボルト４０のうち上部中央に配置されたスタ
ッドボルト４０Ａだけに電気ヒーターが内蔵されてい
る。

【００５３】図８はスタッドボルト４０Ａの断面図であ
り、スタッドボルト４０Ａの基材５１の外周には絶縁層
５２が設けられ、この絶縁層５２の外周に電気ヒーター
（加熱手段）５３が設けられ、電気ヒーター５３の外周
に絶縁層５４が設けられている。絶縁層５２，５４は、
電気ヒーター５３と基材５１および外部（燃料電池１な
ど）との絶縁性を確保するとともに耐久性を持たせるた
めに、ガラス繊維をベースとしたテフロン(登録商標)樹
脂等で形成されている。また、外側の絶縁層５４には温
度センサ５５が埋め込まれている。温度センサ５５と電
気ヒーター５３は温度調節器５６に接続されており、温
度調節器５６は、スタッドボルト４０Ａの表面温度、す
なわち絶縁層５４の表面温度が常に所定温度範囲（例え
ば、５０〜７０゜Ｃ）になるように、電気ヒーター５３
を制御する。

【００５４】この第２の実施の形態においては、局所発
電モードのときにスタッドボルト４０Ａの電気ヒーター
５３をＯＮにしてスタッドボルト４０Ａを加熱すること
により、各セル５におけるスタッドボルト４０Ａの周囲
を加熱し、このスタッドボルト４０Ａの近傍領域を局所
発電領域Ｓ2とすることができる。この第２の実施の形
態の場合には、電気ヒーター５３によって局所発電領域
Ｓ２の発電面の温度が迅速に高まり高温度部位が発生
し、この局所発電領域Ｓ２から局所発電が始まり、さら
に、この高温度部位が熱伝導によって徐々に上半部側の
発電面の全体に広がって、上半部側の発電面の全体で局
所発電が行われるようになる。したがって、この第２の
実施の形態の燃料電池１においても、第１の実施の形態
のものと同様の作用・効果を得ることができる。

【００５５】この第２の実施の形態の燃料電池１は、上
述した例に限られるものではなく、例えば、スタッドボ
ルト４０の総本数や配置によって、電気ヒーター５３を
内蔵したスタッドボルト４０Ａの本数を２本以上に設定
してもよいし、スタッドボルト４０Ａの位置を適宜に設
定することが可能である。また、この第２の実施の形態
の燃料電池１においても、反応ガス通路の通路形態は水
平直線状以外の通路形態（例えば、図６に示す蛇行通
路）とすることが可能である。

【００５６】〔第３の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の第３の実施の形態を図９および図１０の図
面を参照して説明する。第３の実施の形態の燃料電池が
第１の実施の形態のものと相違する点は、セル５を局所
的に加熱するための手段にある。前述した第１の実施の
形態の場合には、冷却液通路Ｒの一部に電気ヒーター３
３を設け、この電気ヒーター３３に電流を流すことによ
りセル５を局所的に加熱したが、第３の実施の形態で
は、冷却液通路Ｒに電気ヒーターを設ける代わりに、セ
ル５の所定部位に触媒燃焼器を設け、この触媒燃焼器に
おいて水素と空気中の酸素とを触媒燃焼させることによ
り、セル５における触媒燃焼器近傍を局所的に加熱する
ようにした。以下、これについて詳述する。

【００５７】図９は第３の実施の形態における燃料電池
１の一部における縦断面図であり、第１の実施の形態に
おける図２に対応する図である。燃料電池１の基本的な
構成は、第３の実施の形態のものも第１の実施の形態と
同じであり、図９では同一態様部分に同一符号を付して
ある。また、図１０はアノード側のセパレータ６を冷却
液通路Ｒが形成されている側から見た正面図である。

【００５８】燃料電池１には、第１の実施の形態の燃料
電池１と同様に、入口側酸化剤ガス連通孔１０，出口側
酸化剤ガス連通孔１１，入口側燃料ガス連通孔２０，出
口側燃料ガス連通孔２１，入口側冷却液連通孔３０，出
口側冷却液連通孔３１が設けられており、セパレータ６
の一方の面には冷却液通路Ｒ，Ｒが設けられている。な
お、図１０には図示していないが、セパレータ６の他方
の面に反応ガス通路Ａ１，Ａ２が設けられており、セパ
レータ７に反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２が設けられている点
は、第１の実施の形態と同様である。

【００５９】第３の実施の形態の燃料電池１において
は、さらに、出口側燃料冷却液連通孔３１，３１の間に
２つの連通孔がセル５を貫通して設けられ、入口側冷却
液連通孔３０，３０の間に１つの連通孔がセル５を貫通
して設けられている。上部に設けられた前記２つの連通
孔のうち一方は水素ガスを供給するための水素ガス連通
孔６１であり、他方は空気を供給するための空気連通孔
６２である。また、下部に設けられた前記１つの連通孔
は燃焼ガスを排出するための排気連通孔６３である。

【００６０】さらに、各セル５におけるセパレータ６に
は、冷却液通路Ｒ，Ｒが設けられている面と同一面であ
って冷却液通路Ｒ，Ｒの間に、水素ガス連通孔６１と空
気連通孔６２と排気連通孔６３を接続するガス通路６４
が設けられている。ガス通路６４は、水素ガス連通孔６
１に連なるガス通路と空気連通孔６２に連なるガス通路
が合流し、合流後のガス通路が排気通路６３に連なるよ
うに構成されており、合流部（図１０においてハッチン
グ部分）の壁面には、水素と空気中の酸素とを反応をさ
せる触媒（触媒燃焼器、加熱手段）６５が付着されてい
る。また、複数あるセパレータ７のうちの一つには、触
媒６５を付着させた部位近傍に対応する位置に、燃料電
池１の代表温度を検出する温度センサ６９が設けられて
いる。温度センサ６９は例えばサーミスタ等で構成され
ており、この温度センサ６９の出力信号は燃料電池制御
用のＥＣＵ５０に入力される。

【００６１】水素ガス連通孔６１は制御弁６６を介して
水素供給装置６７に接続され、空気連通孔６２は空気供
給装置６８に接続されており、制御弁６６，水素供給装
置６７，空気供給装置６８は燃料電池制御用ＥＣＵ５０
によって制御される。前述した第１の実施の形態では低
温起動時の局所発電モードにおいて電気ヒーター３３を
ＯＮすることによりセル５を局所的に加熱したが、この
第３の実施の形態の燃料電池１では、低温起動時の局所
発電モードにおいて、水素供給装置６７から水素ガス連
通孔６１に水素ガスを供給し、空気供給装置６８から空
気連通孔６２に空気を供給して、各連通孔６１，６２か
ら各セル５のガス通路６４に流入した水素ガスと空気中
の酸素を合流部における触媒６５によって反応させ、こ
の反応熱で合流部を中心とする近傍を局所的に加熱す
る。これによって、第３の実施の形態においても、各セ
ル５に局所発電領域Ｓ3を形成することが可能になり、
第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができ
ることとなる。

【００６２】しかも、この第３の実施の形態の燃料電池
１では、水素ガスと空気中の酸素を触媒燃焼させている
ので大きな熱エネルギーを得ることができるとともに温
度上昇の立ち上がりが早く、その結果、電気ヒーター３
３よりも迅速な加熱が可能となる。また、水素は燃料電
池１の燃料でもあるので、燃料の一元化が可能となり、
装置構成が容易になるという利点もある。

【００６３】次に、第３の実施の形態における燃料電池
１の起動制御の一例を図１１のフローチャートを参照し
て説明する。ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５につ
いては、第１の実施の形態の起動制御におけるステップ
Ｓ１０１〜ステップＳ１０５と同じであるので説明を省
略する。この第３の実施の形態において、ステップＳ２
０４で否定判定してステップＳ２０６に進み全面発電モ
ードとなった場合には、水素供給装置６７からの水素ガ
ス連通孔６１への燃焼用水素の供給を停止するととも
に、空気供給装置６８からの空気連通孔６２への空気の
供給を停止する。そして、両冷却液通路Ｒ，Ｒに冷却液
を流し、各セル５の反応ガス通路Ａ１，Ａ２に水素ガス
を流し、反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２に空気を流して、全セ
ル５の発電面全面を使って発電を実行する。

【００６４】一方、ステップＳ２０４で肯定判定してス
テップＳ２０７に進み局所発電モードとなった場合に
は、冷却液通路Ｒ，Ｒに冷却液を流さず、各セル５の上
半部側の反応ガス通路Ａ１，Ｃ１にだけ水素ガスおよび
空気を供給する。さらに、空気供給装置６８から空気連
通孔６２に燃焼用の空気を供給するとともに、水素供給
装置６７から水素ガス連通孔６１に燃焼用の水素ガスを
供給することにより、局所発電領域Ｓ3における局所発
電を実行する。なお、燃焼用水素の供給量は、予め用意
しておいたマップを参照して、燃料電池１の内部代表温
度に応じてＥＣＵ５０が決定し、これに基づきＥＣＵ５
０は制御弁６６による流量制御を実行する。

【００６５】そして、ステップＳ２０８において、燃料
電池１の内部代表温度が０゜Ｃ以上の設定温度（例え
ば、２゜Ｃ）より低いか否か判定し、判定結果が「ＹＥ
Ｓ」（２゜Ｃ未満）である場合はステップＳ２０７に戻
って局所発電モードを継続し、判定結果が「ＮＯ」（２
゜Ｃ以上）である場合はステップＳ２０６の全面発電モ
ードに進む。

【００６６】なお、前記起動制御では、燃料電池１の内
部代表温度に基づいて局所発電モードに進むか否かおよ
び全面発電モードに移行するか否かを判定しているが、
これに代えて、燃料電池１の総出力電圧に基づいて局所
発電モードに進むか否かおよび全面発電モードに移行す
るか否かを判定するようにしてもよい。また、前記起動
制御では、燃料電池１の内部代表温度が０゜Ｃよりも高
い場合には全面発電モードに移行するようにしたが、燃
料電池１の内部代表温度が０゜Ｃ以上であっても、その
温度が比較的に低い温度域（例えば、１５゜Ｃ以下）で
ある場合には、微量の燃焼用水素と燃焼用空気をガス通
路６４に供給することにより微暖機を実行して、燃料電
池１の温度上昇を促進させることも可能である。さら
に、前記微暖機の実行条件に、いずれかのセル５に電圧
低下があることを加重させてもよい。

【００６７】また、この第３の実施の形態では、局所発
電モードのときには、上半部側の反応ガス通路Ａ１，Ｃ
１にだけ水素ガスと空気を流すようにしているが、局所
発電モードのときに上下両方の反応ガス通路Ａ１，Ａ２
に水素ガスを流し、上下両方の反応ガス通路Ｃ１，Ｃ２
に空気を流すようにしても構わないのは、第１の実施の
形態と同様である。また、この第３の実施の形態の燃料
電池１においても、第１の実施の形態の場合と同様に、
反応ガス通路の通路形態は水平直線状以外の通路形態
（例えば、図６に示す蛇行通路）とすることが可能であ
る。

【００６８】〔第４の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の第４の実施の形態を図１２および図１３の
図面を参照して説明する。第４の実施の形態の燃料電池
の構成は、第３の実施の形態のものと極めて近似してい
る。第３の実施の形態では、セル５の所定部位に触媒燃
焼器を設け、この触媒燃焼器において水素と空気中の酸
素とを触媒燃焼させてセル５を局所的に加熱するように
したが、この第４の実施の形態は、セル５の所定部位に
酸化・還元剤を設け、この酸化・還元剤が酸素によって
酸化される時の発熱を利用してセル５を局所的に加熱す
るようにしている。

【００６９】図１２は第４の実施の形態における燃料電
池１の一部における縦断面図であって、第３の実施の形
態における図９に対応する図であり、図９と同一態様部
分には同一符号を付してある。また、図１３は第４の実
施の形態におけるセパレータ６を冷却液通路Ｒが形成さ
れている側から見た正面図であって、第３の実施の形態
における図１０に対応する図であり、図１０と同一態様
部分には同一符号を付してある。

【００７０】第４の実施の形態における燃料電池１で
は、出口側冷却液連通孔３１，３１の間にセル５を貫通
して設けた連通孔は一つであり、この連通孔（以下、ガ
ス連通孔という）７０に水素供給装置６７と空気供給装
置６８が接続されている。また、セパレータ６には冷却
液通路Ｒ，Ｒの間に、ガス連通孔７０と排気連通孔６３
を接続するガス通路７１が設けられており、ガス通路７
１の上流部分（すなわち、ガス連通孔７０に近い部分）
の壁面には、図１３においてハッチングで示すように酸
化・還元剤（加熱手段）７２が付着されている。

【００７１】前述した第３の実施の形態では低温起動時
の局所発電モードにおいて、水素ガスと空気を同時にガ
ス通路６４に供給し、合流部における触媒６５によって
水素ガスと空気中の酸素を反応させ、その反応熱によっ
てセル５を局所的に加熱した。しかしながら、この第４
の実施の形態では、低温起動時の局所発電モードにおい
て、ガス連通孔７０には空気供給装置６８から空気だけ
を供給し、水素ガスは供給しない。このようにすると、
ガス通路７０に供給された空気が各セル５のガス通路７
１に流入し、ガス通路７１の上流部分の酸化・還元剤７
２が空気中の酸素と反応して酸化する時に発熱し、この
反応熱がガス通路７１の上流部分を中心とする近傍を局
所的に加熱する。これによって、第４の実施の形態にお
いても、各セル５に局所発電領域Ｓ4を形成することが
可能になり、第３の実施の形態と同様の作用・効果を得
ることができることとなる。

【００７２】そして、この第４の実施の形態では、局所
発電モードの終了とともにガス連通孔７０への空気の供
給を停止し、水素供給装置６７からガス連通孔７０に所
定量の水素ガスを供給する。これにより、酸化・還元剤
７２は水素と反応して還元されて元に戻り、このときに
吸熱する。

【００７３】〔第５の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の第５の実施の形態を図１４および図１５の
図面を参照して説明する。前述した各実施の形態では、
燃料電池１を構成する全てのセル５においてその発電面
の正面から見て同じ位置に局所発電領域Ｓ1〜Ｓ4を設け
ていた。これに対して、第５の実施の形態では、図１
４，図１５に示すように、隣接するセル５同士において
局所発電領域Ｓの位置を発電面において異なった位置に
設ける。このようにすると、局所発電モードにおいてセ
ル５，５間を電流が流れるときに、セパレータ６，７に
おいては図１５において矢印で示すようにセル５の積層
方向に対して垂直な方向に電流が流れるようになり、セ
パレータ６，７の電気抵抗分の損失によりジュール熱が
発生し、燃料電池１の暖機をより促進させることができ
る。

【００７４】なお、第５の実施の形態において局所発電
領域Ｓの形成方法は特に限定はないが、前述した第１の
実施の形態の如くセパレータの一部（冷却液通路など）
に電気ヒーターを設ける方法が特に好適であり、また、
第３および第４の実施の形態の如くセル５に触媒燃焼器
や酸化・還元剤を設ける方法も可能である。また、隣接
する全てのセル５同士の局所発電領域Ｓの位置を異なら
せてもよいし、モジュール毎に局所発電領域Ｓの位置を
異ならせるようにしてもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、燃料電池の低温起動時に、加熱手段に
よって発電面の一部の領域を迅速に加熱することがで
き、この領域における固体高分子電解質膜のイオン通過
抵抗を低下させて発電効率を高め、これにより自己発熱
を促進して当該領域の温度を速やかに高め、この高温度
領域を発電面全体に拡大して燃料電池の温度を高めるこ
とが可能となるので、発電面全体を自己発熱により加熱
した場合よりも起動時間を短縮することができ、燃料電
池の低温起動性を高めることができるという効果があ
る。

【００７６】請求項２に記載した発明によれば、加熱手
段を電気エネルギーで作動することができるという効果
がある。請求項３に記載した発明によれば、電気ヒータ
ーをセルに容易に取り付けることができるという効果が
ある。請求項４に記載した発明によれば、前記締め付け
ボルトの周囲を局所的な発電部とすることができる。

【００７７】請求項５に記載した発明によれば、触媒燃
焼器に酸化ガスと還元ガスを供給するだけでこれらガス
を迅速に燃焼させて発電面の一部を迅速に加熱すること
が可能であるので、加熱手段の構成が簡単になるという
効果がある。また、迅速な加熱を実現できるので、燃料
電池の温度上昇をさらに早めることが可能になり、燃料
電池の低温起動性をより高めることができるという効果
がある。

【００７８】請求項６に記載した発明によれば、酸化ガ
スの供給だけで発電面の一部を迅速に加熱することが可
能になるので、加熱手段の構成が簡単になるという効果
がある。また、迅速な加熱を実現できるので、燃料電池
の温度上昇をさらに早めることが可能になり、燃料電池
の低温起動性をより高めることができるという効果があ
る。

【００７９】請求項７に記載した発明によれば、燃料電
池の温度が低いときだけ加熱手段を作動してセルを局所
的に加熱し、燃料電池の温度が高いときは加熱手段の作
動を停止してセルの局所加熱を停止することが可能にな
るので、エネルギー消費を低減することができるという
効果がある。

【００８０】請求項８に記載した発明によれば、燃料電
池の出力電圧が低いときだけ加熱手段を作動してセルを
局所的に加熱し、燃料電池の出力電圧が高いときは加熱
手段の作動を停止してセルの局所加熱を停止することが
可能になるので、エネルギー消費を低減することができ
るという効果がある。

【００８１】請求項９に記載した発明によれば、各セル
の温度状態に応じて加熱手段を作動したり停止したりす
ることが可能になるので、エネルギー消費を低減するこ
とができるという効果がある。請求項１０に記載した発
明によれば、各セルの出力電圧の状態に応じて加熱手段
を作動したり停止したりすることが可能になるので、エ
ネルギー消費を低減することができるという効果があ
る。

【００８２】請求項１１に記載した発明によれば、加熱
手段が異なった位置に設けられているセル間を電流が流
れるときに、セルの積層方向と垂直な方向に電流が流れ
るようになり、その電流の通路が電気抵抗を有すること
からジュール熱が発生し、このジュール熱によっても燃
料電池が加熱されるので、燃料電池の温度上昇をさらに
早めることが可能になり、燃料電池の低温起動性をさら
に高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る燃料電池の第１の実施の形態
におけるセパレータの正面図である。

【図２】 前記第１の実施の形態の燃料電池の縦断面図
である。

【図３】 前記第１の実施の形態の燃料電池において加
熱部分が広がる様子を示す図である。

【図４】 前記第１の実施の形態の燃料電池において加
熱部分が広がる様子を示す図である。

【図５】 前記第１の実施の形態の燃料電池における起
動制御の一例を示すフローチャートである。

【図６】 前記第１の実施の形態の燃料電池の変形例に
おけるセパレータの正面図である。

【図７】 この発明に係る燃料電池の第２の実施の形態
におけるセパレータの正面図である。

【図８】 前記第２の実施の形態の燃料電池におけるス
タッドボルトの断面図である。

【図９】 この発明に係る燃料電池の第３の実施の形態
における縦断面図である。

【図１０】 前記第３の実施の形態の燃料電池における
セパレータの正面図である。

【図１１】 前記第３の実施の形態の燃料電池における
起動制御の一例を示すフローチャートである。

【図１２】 この発明に係る燃料電池の第４の実施の形
態における縦断面図である。

【図１３】 前記第４の実施の形態の燃料電池における
セパレータの正面図である。

【図１４】 この発明に係る燃料電池の第５の実施の形
態において、隣接するセル間の局所発電領域Ｓの位置関
係を示す正面図ある。

【図１５】 前記第５の実施の形態において、隣接する
セル間を流れる電流の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料電池 ２ アノード電極 ３ カソード電極 ４ 固体高分子電解質膜 ５ セル Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２ 反応ガス通路 Ｒ，Ｒ 冷却液通路 ３３ 電気ヒーター（加熱手段） ４０Ａ スタッドボルト（締め付けボルト） ５３ 電気ヒーター（加熱手段） ６５ 触媒（触媒燃焼器，加熱手段） ７２ 酸化・還元剤（加熱手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 8/24 8/24 Ｚ Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CV00 5H027 AA06 CC00 CC06 CC11 KK46 KK54 MM00 MM16 MM21

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体高分子電解質膜の両側にアノード電
   極とカソード電極が設けられ、さらに前記各電極の外側
   にそれぞれ反応ガス通路が設けられてなるセルを備えた
   燃料電池において、前記セルにおける発電面の一部の領
   域に加熱手段を備えることを特徴とする燃料電池。
2. 【請求項２】 前記加熱手段は電気ヒーターであること
   を特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 【請求項３】 前記セルは冷却液通路を備え、この冷却
   液通路に前記電気ヒーターが設けられていることを特徴
   とする請求項２に記載の燃料電池。
4. 【請求項４】 前記燃料電池は前記セルを複数積層して
   なり、積層した前記セルを締結する締め付けボルトに前
   記電気ヒーターが内蔵されていることを特徴とする請求
   項２に記載の燃料電池。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は触媒燃焼器であることを
   特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
6. 【請求項６】 前記加熱手段は、酸化・還元剤が酸化す
   るときの発熱を利用するものであることを特徴とする請
   求項１に記載の燃料電池。
7. 【請求項７】 前記燃料電池の温度に応じて前記加熱手
   段の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の
   燃料電池。
8. 【請求項８】 前記燃料電池の出力電圧に応じて前記加
   熱手段の作動を制御することを特徴とする請求項１に記
   載の燃料電池。
9. 【請求項９】 前記燃料電池は前記セルを複数積層して
   なり、各セルの温度に応じて前記加熱手段の作動を制御
   することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
10. 【請求項１０】 前記燃料電池は前記セルを複数積層し
    てなり、各セルの出力電圧に応じて前記加熱手段の作動
    を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電
    池。
11. 【請求項１１】 前記燃料電池は前記セルを複数積層し
    てなり、隣接する少なくとも１組のセル同士は、前記加
    熱手段が発電面上において異なった位置に設けられてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。