JP2002270211A - 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法 - Google Patents

燃料電池システムおよびその微生物抑制方法

Info

Publication number
JP2002270211A
JP2002270211A JP2001071560A JP2001071560A JP2002270211A JP 2002270211 A JP2002270211 A JP 2002270211A JP 2001071560 A JP2001071560 A JP 2001071560A JP 2001071560 A JP2001071560 A JP 2001071560A JP 2002270211 A JP2002270211 A JP 2002270211A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
cell system
microorganism
cooling water
microorganisms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001071560A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3642285B2 (ja
Inventor
Yasuyuki Ito
泰之 伊藤
Toshihiro Takegawa
寿弘 竹川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2001071560A priority Critical patent/JP3642285B2/ja
Priority to US10/082,147 priority patent/US6841281B2/en
Publication of JP2002270211A publication Critical patent/JP2002270211A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3642285B2 publication Critical patent/JP3642285B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04044—Purification of heat exchange media
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04417—Pressure; Ambient pressure; Flow of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/04485—Concentration; Density of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04791—Concentration; Density
    • H01M8/04813—Concentration; Density of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04134—Humidifying by coolants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04626—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く効率の良い燃料電池システムを
提供する。 【解決手段】 燃料電池１にて発生した熱を奪い去りラ
ジエータ１５において放出させる冷却水はポンプ１６に
よって循環させられており、検出器１７へと送り込まれ
る。検出器１７は、冷却水中に微生物が存在するか否か
を検出し、存在するという結果が得られた場合には殺菌
装置１８に微生物の殺傷を指示する。殺菌装置１８はこ
の指示に従い、紫外線を照射して微生物を死滅させる。
したがって、微生物によって冷却水の循環系に目詰まり
が生じたり各機器の性能が低下するという事態を未然に
回避することが可能となる。一方、微生物が存在しない
という結果が得られた場合には、殺菌装置１８は稼動し
ない。したがって、不要な紫外線の照射によって電力が
浪費されることを回避することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池システムお
よびその微生物抑制方法に関しており、特に、燃料電池
に入れられる流体であって循環系において循環させられ
る流体内の微生物を殺傷する事に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を動力源として用いる場合に
は、発電に伴い発生した熱を除去するために、冷却水を
循環させる構成が用いられる。冷却水あるいは加湿水と
しては、電気伝導度を抑制する観点から、純水、または
凍結を防止するために純水にＬＬＣ（ロング・ライフ・
クーラント）を添加したものなどが使用される。これら
の液の殺菌力は低く、特にＬＬＣが添加されている場合
にはこれが栄養源となり、循環されているうちに冷却水
内で微生物が増殖するおそれがある。これによって、循
環の経路が目詰まりしたり、各部品の信頼性が低下する
ことは好ましくない。したがって、冷却水内の微生物の
繁殖を抑えるように対策を講ずる必要がある。
【０００３】特開平９−６３６１２号公報に開示される
水冷式燃料電池システムにおいては、生成水回収経路を
含む冷却水補給装置内に滅菌装置を配置する構成が採用
されている。詳細には、冷却水循環系統への補給前に紫
外線によって冷却水の滅菌を行い、循環中の増殖をあら
かじめ回避しておくというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の記載から理解さ
れるように、滅菌装置が配置されているのは冷却水補給
装置内であり、いったん冷却水循環系統内へと補給され
た冷却水の滅菌は行うことができない。したがって、冷
却水循環系統内へと入り込んだ微生物に対しては対策が
講じられておらず、微生物が冷却水内で繁殖するおそれ
があるという問題点がある。
【０００５】さらに、この燃料電池システムにおいて
は、冷却水補給装置内に微生物が存在しない場合にも紫
外線の照射を行う構成が採用されている。これでは不要
な殺菌に電力を浪費することとなり、ひいては燃費が悪
化するおそれがあるという問題点がある。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、循環系における微生物の抑制を可能
とするとともに、電力が効率的に用いられる燃料電池シ
ステムおよび微生物抑制方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料ガス
と酸化ガスとが供給される燃料電池システムにおいて、
流体を循環させる循環系と、前記循環系の途中で前記流
体に対して微生物の殺傷処理を施す微生物抑制装置とを
備える。
【０００８】第２の発明は、第１の発明の前記流体が前
記燃料電池を冷却する冷却水である。
【０００９】第３の発明は、第１の発明の前記流体が、
前記燃料ガスと前記酸化ガスとの少なくともどちらか一
方の加湿に用いられる加湿水である。
【００１０】第４の発明は、第１ないし第３の発明のい
ずれか１つの前記微生物抑制装置が、紫外線の照射によ
って前記殺傷処理を行う。
【００１１】第５の発明は、第１ないし第４発明のいず
れか１つであって、さらに、前記微生物を検出する検出
器を備え、前記微生物抑制装置は、前記検出器の検出結
果に応じて前記殺傷処理を行う。
【００１２】第６の発明は、第４の発明の前記微生物抑
制装置が、紫外線の照射によって前記微生物を検出し、
この検出結果に応じて前記殺傷処理のための紫外線の照
射を行う。
【００１３】第７の発明は、第１ないし第６の発明のう
ちのいずれか１つの前記殺傷処理が、所定のインターバ
ル分時間が経過した時に行われ得る。
【００１４】第８の発明は、第１ないし第７の発明のう
ちのいずれか１つの前記微生物抑制装置は、余剰の電力
が無い場合よりも有る場合の方が前記殺傷処理が頻繁に
行われ得る。
【００１５】第９の発明は、第１ないし第８の発明のう
ちのいずれか１つの前記微生物抑制装置が、前記循環系
のうち微生物の増殖に適した温度となる部分に取り付け
られる。
【００１６】第１０の発明は、燃料電池システムの循環
系において循環させられる流体に対して微生物の検出を
行う検出ステップと、前記検出ステップの結果に応じて
前記流体に対して微生物の殺傷処理を行うか否かを判断
する判断ステップと、前記判断ステップの判断結果に応
じて前記殺傷処理を行うステップとを備える。
【００１７】
【発明の作用および効果】第１〜第３の発明において
は、循環中に微生物が殺傷されることによって、微生物
による循環の障害の発生を阻止し、循環の信頼性を確保
することが可能となる。
【００１８】第４の発明においては、紫外線の照射とい
う実現が容易な構成によって上記の発明を実現すること
可能となる。
【００１９】第５の発明においては、検出結果に応じて
殺傷処理が行われるため、不要な殺傷処理による電力の
浪費を回避することが可能となる。
【００２０】第６の発明においては、微生物抑制装置が
紫外線の照射器として検出および殺傷処理という２つの
機能を発揮する。これによって、燃料電池システムの簡
素化が図られ、コストダウンが達成される。
【００２１】第７の発明においては、微生物の検出を一
定の間隔をおいて行うことで無駄な電力消費を抑制しつ
つ定期的に微生物の発生が点検され、長期にわたって燃
料電池システムの信頼性を確保することが可能となる。
【００２２】第８の発明においては、電力の余裕度に応
じて単位時間あたりの殺傷処理の消費電力が変化する。
これによって、電力に余裕が無いときには消費電力を抑
制することが可能となる。
【００２３】第９の発明においては、微生物抑制装置が
微生物の増殖しやすい部分に取付けられることで微生物
の数の抑制が効果的になされる。
【００２４】第１０の発明においては、検出ステップの
結果に応じて、判断ステップでは、例えば燃料電池の要
求出力を勘案しながら微生物の殺傷処理を行うか否かを
判断することができる。これによって、例えば燃料電池
システムの出力を犠牲にすることなく、効率良く殺傷処
理を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図を用いて
本発明の実施の形態について説明を行う。図１は、改質
を行うことなく燃料電池を用いて発電を行う燃料電池シ
ステムの構成を例示する模式図である。燃料電池１に
は、燃料ガスを供給する燃料系３３、酸化ガスを供給す
る空気系３４および冷却水循環系３５のそれぞれの配管
が接続されている。
【００２６】図示されるように、空気系３４の上流側に
は、供給される空気の流量を計測する空気流量計２が設
けられている。空気流量計２を通過した空気はコンプレ
ッサ３において加圧され、燃料電池１に向けて送られ
る。また、燃料系３３の上流側には燃料貯蔵用タンク９
が備えられており、これの下流側にはエゼクタポンプ１
０が接続されている。エゼクタポンプには後述の燃料循
環路１４が接続されており、燃料の循環経路が確立され
る。なお、この例ではエゼクタポンプ１０が用いられて
いるが、空気系と同様にコンプレッサを用いることも可
能である。
【００２７】コンプレッサ３およびエゼクタポンプ１０
と燃料電池１との間にはそれぞれ圧力センサ４および１
１が取り付けられており、燃料電池１に供給される空気
および燃料の入り口側の圧力がそれぞれ計測される。燃
料電池１内では空気および燃料間で既知の電気化学的反
応が進行し、発電が行われる。
【００２８】燃料電池１の出口側においては、気液分離
器５および１２がそれぞれ空気系および燃料系側に備え
られている。気液分離器５において分離された水分は、
配管７を経由して貯水タンク６に貯えられる。気液分離
器１２を出た排ガスの一部は既述のように燃料循環路１
４を介してエゼクタポンプ１０で循環されている。
【００２９】気液分離器５および１２のそれぞれの他方
の出口には制御弁８および１３がそれぞれ取り付けられ
ている。燃料電池１には図示を省略されたセンサが設け
られており、このセンサによって燃料電池１の発電状態
が検知される。この発電状態は図示を省略されたコント
ロールユニットによってモニタリングされる。コントロ
ールユニットは発電状態に応じて制御弁８および１３を
制御し、空気および水素の圧力がそれぞれ調整される。
さらに、このようなコントロールユニットによってコン
プレッサ３の回転数が制御され、空気の流量が調整され
る。
【００３０】次に、冷却水の循環系について説明を行
う。冷却水循環系３５には、冷却水から熱を放出させる
のに用いられる電動ファンを備えるラジエータ１５と、
流速を無段階で調節することが可能なポンプ１６とが備
えられている。そして、ラジエータ１５の上流側には、
検出器１７および殺菌装置１８が順に取り付けられてい
る。
【００３１】燃料電池１から排出された冷却水はまず、
既知の構成を有する検出器１７において、微生物が存在
しているか否かを検出によって確認される。このような
検出処理は、あらかじめ規定された一定のインターバル
毎に行うように設定することができる。確認はたとえ
ば、冷却水の懸濁度を計測することによって行うことが
可能である。
【００３２】微生物の存在が検知された場合には、この
結果を受けて殺菌装置１８が動作する。具体的には、殺
菌装置１８内に取り付けられた紫外線照射装置から紫外
線が照射されることによって殺菌が行われ、微生物が死
滅する。尚、殺菌とは一般には細菌を殺すことをいう
が、本明細書においては、細菌類のみならず広く微生物
全般を殺傷することを指し示すものとして用いる。すな
わち、殺菌装置１８は、微生物の数を抑制する機能を発
揮する装置である。微生物が検知されない場合には、無
用な紫外線の照射によって電力を浪費しないように、殺
菌装置１８には検出器１７から稼動の指示は与えられな
い。
【００３３】図１の例においては、検出器１７および殺
菌装置１８は、循環の上流側から順に燃料電池１とラジ
エータ１５との間に挿入されている。これは、微生物が
摂氏３０度から６０度の付近の温度範囲で増殖が盛んと
なり、この温度に相当する部分が燃料電池１とラジエー
タ１５との間だからである。すなわち、図１の例のよう
に配置することによって、効果的に殺菌を行うことが可
能となる。しかし、もちろん冷却水循環系の他の部分に
検出器１７および殺菌装置１８を配置しても、冷却水の
殺菌という目的は達成できる。
【００３４】図２は、検出器１７および殺菌装置１８の
動作順序を例示するフローチャートである。まず、ステ
ップＳ１において、タイマのカウントＴが、設定された
インターバルに相当する設定値αに到達したか否かが判
断される（カウントＴ＞設定値α）。たとえばタイマ
は、図１の検出器１７に内蔵しておけば良い。時間が経
過していない場合（ＮＯの場合）はステップＳ７に進
み、カウントＴには１が加えられ、再びＳ１に戻り、イ
ンターバル分の時間が経過するまでこれらのステップが
繰り返される。
【００３５】インターバル分の時間が経過した場合（Ｙ
ＥＳの場合）は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２に
おいては、微生物の検出処理が図１の検出器１７によっ
て行われる。引き続くステップＳ３では、ステップＳ２
の処理によって微生物が検出されたか否かが判断され
る。検出されたと判断された場合にはステップＳ４に移
行し、図１の検出器１７からの信号を受けて、殺菌装置
１８において冷却水の殺菌が行われる。この後に、ステ
ップＳ５においてタイマのカウントＴがクリア（Ｔ＝
０）される。ステップＳ３において微生物が検出されな
かった場合にも、ステップＳ５においてタイマがクリア
される。引き続くステップＳ６においては、冷却水循環
系の運転が続行されるか否かが判断される。運転続行と
判断された場合にはステップＳ１に戻り、以上の処理が
繰り返される。運転停止と判断された場合には、処理は
終了する。
【００３６】図２の処理手順によると、ステップＳ３に
おいて微生物が存在すると判断された場合にのみステッ
プＳ４において殺菌が行われる。このため、必ずしも必
要ではない殺菌のために余分な電力を浪費してしまうと
いう無駄を省くことが可能となる。これによって、燃費
の低下を回避することができる。
【００３７】しかし、図１の検出器１７を設けずとも殺
菌装置１８を設けていれば、冷却水循環系内で殺菌処理
を行うことが可能である。すなわち、殺菌装置１８のみ
を取り付けるだけでも、循環系内で殺菌処理を行うこと
ができなかった従来技術では得られなかった効果を得る
ことができる。これによって、循環経路の目詰まりおよ
び各機器の性能の低下が防止され、燃料電池システムの
信頼性が向上する。したがって、保守点検に要する費用
を削減することも可能となる。
【００３８】図１の例においては、検出器１７と殺菌装
置１８とを別個に設け、それぞれに微生物の検出と殺菌
とを行わせている。しかし、これらの２つの構成要素の
機能を１つの構成要素に負わせることも可能である。た
とえば、１つの紫外線照射装置に検出および殺菌の双方
を行わせても良い。検出および殺菌の際のいずれにも紫
外線を用いることが可能だからである。１つの機器に２
つの機能を持たせることによって、構成の簡素化が達成
され、製造コストが省かれる。
【００３９】ここで、微生物の検出を行う場合には比較
的低い照射量、すなわち検出には十分であるが殺菌には
不充分な照射量で微生物の存在を確認させ、殺菌の際に
は比較的多い照射量にて照射が行われるように設定して
おく。これによって、検出の際には消費電力量を抑える
ことができ、殺菌の際には微生物の死滅を徹底化させる
ことが可能であるからである。
【００４０】図１の例においては、冷却水循環系に関し
て殺菌を行う構成が例示されている。しかし、これに限
定されるものではなく、たとえば加湿水循環系に適用す
ることも可能である。
【００４１】図３は、加湿水循環系３６に関して殺菌を
行う構成を例示する模式図である。図１と図３とにおい
て同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらについ
ての説明は省略する。以下、相違点に重点をおいて説明
を行う。燃料のおよび酸化ガスの加湿に必要な加湿器３
０は、コンプレッサ３およびエゼクタポンプ１０それぞ
れと圧力センサ４および１１それぞれとの間に挿入され
ている。さらに、加湿器３０には、加湿用の水を循環さ
せる加湿水循環系が配管によって接続されている。加湿
水循環系は、熱交換器１９およびポンプ２０を備えてお
り、これらによって加湿水の熱交換と循環速度の無段階
の調節とが達成される。
【００４２】加湿水を殺菌するために、熱交換器１９と
ポンプ２０との間に、検出器１７および殺菌装置１８が
循環の上流側から順に配置されている。熱交換器１９か
らポンプ２０へと向かう流れの間にこれらの機器を配置
することによって、図１の例の場合と同様に、摂氏３０
度から６０度で盛んに繁殖する微生物を効果的に死滅さ
せることが可能となる。図３の例においては、ラジエー
タ１５とポンプ１６と、燃料電池１の冷却水側の入り口
の圧力を計測する圧力センサ３２とを有する冷却水循環
系には検出器および殺菌装置は備えられてはいないが、
もちろん図３の例の冷却水循環系にこれらの機器を取り
付けて冷却水の殺菌を行うことは可能である。
【００４３】次に、１つの経路で循環される水を冷却水
および加湿水双方として用いる構成に付いて説明を行
う。図４は、加湿水と冷却水とが同一の経路で循環され
る例を示す模式図である。図４の例は、図３の例の冷却
水および加湿水の循環系が変形されたものである。図４
の例についても、図３の構成との相違点に重点をおいて
説明を行う。
【００４４】冷却水および加湿水の循環系は、ラジエー
タ１５、ポンプ１６、燃料電池１、検出器１７、殺菌装
置１８および加湿器３０によって構成されるループであ
る。燃料電池１と加湿器３０との間に検出器１７および
殺菌装置１８を配置したのは、図１および図３と同様
に、この部分に配置すると効果的に殺菌を行えるからで
ある。
【００４５】実施の形態２．実施の形態１においては、
図２のステップＳ１〜Ｓ４に例示されるように、あらか
じめ設定されたインターバルが経過したときにのみ、微
生物の検出と必要な際には殺菌とが行われる構成が採用
されている。これは、微生物の増殖を抑えるために必要
である分よりも過剰に電力を消費しないためである。し
かし、電力に余裕がある場合には、微生物の検出および
殺菌の頻度が高くなっても大きな支障はない。そこで、
本実施の形態においては、電力に余裕がある場合に殺菌
処理が実施の形態１よりも頻繁に行われうる構成につい
て説明を行う。
【００４６】図５は、余剰電力の有無に応じて殺菌処理
の遂行の是非を決定する処理手順を例示するフローチャ
ートである。同図の処理手順は、図２に例示される処理
手順にステップＳ１１が挿入されたものであり、他の部
分に付いては共通している。以下、相違点について説明
を行う。
【００４７】図５の構成においては、ステップＳ１にお
いて設定されたインターバル分の時間が経過していない
と判断された場合には（ＮＯ）、ステップＳ１１に進
む。ステップＳ１１においては、余剰な電力があるかど
うかが判断される。ここで、余剰電力としては、過渡時
（減速時）に余る電力、または２次電池が併設されてい
る場合であって充電が満了しておりこれ以上余った電力
を吸収できない場合もしくは充電量が十分であり微生物
への対策用に電力を消費しても支障がない場合の電力が
挙げられる。ステップＳ１１において余剰な電力が有る
と判断された場合には、設定されたインターバル分の時
間が経過していなくともステップＳ２へと進み、以降、
微生物の検出処理等の既述の処理が行われる。一方、ス
テップＳ１１において余剰電力が無い（ＮＯ）と判断さ
れた場合には、ステップＳ７に進む。
【００４８】ステップＳ１１を挿入することによって、
余剰電力が存在する場合には検出（ステップＳ２および
Ｓ３）および必要な場合の殺菌（ステップＳ４）という
微生物対策用の処理を実施の形態１の構成よりも頻繁に
行うことが可能となる。これによって、微生物によって
生じうる不具合を回避することが可能となる。
【００４９】本実施の形態の処理手順を実行するには、
図１、図３および図４に例示される構成に次のように変
更を加える。すなわち、入力される余剰電力に関する情
報から余剰電力の有無の判断を行い、その結果に応じて
タイマのカウントによらずに検出器１７に検出を行わせ
る。このような機能は検出器１７に持たせても良いし、
別個の制御ユニットを設けても良い。
【００５０】余剰電力が有る場合に殺菌が頻繁に行われ
得る構成としては、他に、余剰電力の有無によってイン
ターバルを切り替えることが挙げられる。すなわち、イ
ンターバルを２種類設定しておき、余剰電力が無い場合
には比較的長いインターバル毎に検出（ステップＳ２お
よびＳ３）を行わせ、余剰電力が有る場合には比較的短
いインターバル毎に検出を行わせるという処理手順を採
用することができる。
【００５１】このような処理手順は、たとえばステップ
Ｓ１１の結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ２に移行す
る前に新たなステップを行わせることによって実現する
ことが可能である。このステップにおいては、タイマの
カウントＴと、設定値γとを比較させる。ここで、設定
値γはステップＳ１の設定値αよりも小さい値であり、
したがって設定値γに相当するインターバルは設定値α
に相当するインターバルよりも短い。そして、設定値α
に相当する時間は経過してはいないが設定値γに相当す
る比較的短いインターバルの分だけ時間が経過している
場合には、処理はステップＳ２に移行する。一方、経過
していない場合にはステップＳ７に移行する。以上のよ
うにして、余剰電力がある場合には比較的短いインター
バルで検出および必要な場合には殺菌処理が行われる。
【００５２】もちろん、インターバルの種類は２つに限
定されるものではなく、より多くの種類のインターバル
を設定しておき、余剰電力の程度に応じて複数のインタ
ーバルの中から適当なものを選択させることが可能であ
る。このような選択によって、余剰電力に応じて殺菌処
理の頻度を変更することが可能となり、消費される電力
量を適宜コントロールすることが可能となる。
【００５３】実施の形態３．本実施の形態においては、
実施の形態２の構成にさらに改良が加えられた構成につ
いて説明を行う。図６は、本実施の形態の殺菌処理手順
を例示するフローチャートである。詳細には、図６の処
理手順は図５のステップＳ１１の後に新たにステップＳ
２１が加えられたことが特徴となっている。以下、相違
点について説明を行う。
【００５４】ステップＳ１１において余剰電力が有ると
判断された場合（ＹＥＳ）には、引き続くステップＳ２
１において、電力の余裕代Ｄを、減速による回生エネル
ギと、運転状態が変化した時に余剰に発電された電力と
から、計算する。そして、求められた余裕代Ｄを、微生
物の検出および殺菌に必要な既知の電力βと比較する。
【００５５】余裕代Ｄが必要な電力βよりも大きい（Ｙ
ＥＳ）と判断されるということは、微生物の検出に関す
る処理（ステップＳ２およびＳ３）を行うことによって
追加の殺菌処理を行うことを回避する必要がないという
ことである。さらに、たとえば満充電に近い２次電池の
負担を減らすという観点から積極的に電力を消費するこ
とが好ましい場合も有る。したがって、ステップＳ２１
においてＹＥＳと判断された場合には微生物の検出（ス
テップＳ２およびＳ３）を飛ばしてステップＳ４に進
み、冷却水の殺菌処理を行う。
【００５６】一方、余裕代Ｄが必要な電力β以下である
（ＮＯ）と判断された場合には、ステップＳ２に進み、
追加の殺菌処理は省く経路が選択される。
【００５７】図６に例示される処理手順を実現するため
には、たとえば図１に例示される構成に制御ユニットを
付け加え、図１の検出器１７からの検出結果を受け取ら
なくとも殺菌装置１８への稼動の指示がこの制御ユニッ
トから与えられるという構成採用しても良い。または、
余裕代が十分であることを検知した検知手段１７が自身
は微生物の検出を行うことなく殺菌装置１８に稼動を指
示するようプログラミングしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の燃料電池システムの構成の第
１の例を示す模式図である。
【図２】 実施の形態１の殺菌の処理手順を例示するフ
ローチャートである。
【図３】 実施の形態１の燃料電池システムの構成の第
２の例を示す模式図である。
【図４】 実施の形態１の燃料電池システムの構成の第
３の例を示す模式図である。
【図５】 実施の形態２の殺菌の処理手順の例を示すフ
ローチャートである。
【図６】 実施の形態３の殺菌の処理手順の例を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料電池 １７検出器 １８殺菌装置 ３０ 加湿器 Ｓ２〜Ｓ４ ステップ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B029 AA07 BB01 FA02 4C058 AA20 AA24 BB06 CC02 KK02 KK46 4D037 AA08 AB03 BA18 5H027 BA06 KK00 MM00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料ガスと酸化ガスとが供給される燃料
    電池システムにおいて、流体を循環させる循環系と、 前記循環系の途中で前記流体に対して微生物の殺傷処理
    を施す微生物抑制装置とを備える燃料電池システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の燃料電池システムであ
    って、 前記流体は前記燃料電池を冷却する冷却水である燃料電
    池システム。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の燃料電池システムであ
    って、 前記流体は、前記燃料ガスと前記酸化ガスとの少なくと
    もどちらか一方の加湿に用いられる加湿水である燃料電
    池システム。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１つ
    に記載の燃料電池システムであって、前記微生物抑制装
    置は、紫外線の照射によって前記殺傷処理を行う燃料電
    池システム。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１つ
    に記載の燃料電池システムであって、さらに、前記微生
    物を検出する検出器を備え、 前記微生物抑制装置は、前記検出器の検出結果に応じて
    前記殺傷処理を行う燃料電池システム。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の燃料電池システムであ
    って、前記微生物抑制装置は、 紫外線の照射によって前記微生物を検出し、この検出結
    果に応じて前記殺傷処理のための紫外線の照射を行う燃
    料電池システム。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のうちのいずれ
    か１つに記載の燃料電池システムであって、前記殺傷処
    理は、所定のインターバル分時間が経過した時に行われ
    得る燃料電池システム。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のうちのいずれ
    か１つに記載の燃料電池システムであって、 前記微生物抑制装置は、余剰の電力が無い場合よりも有
    る場合の方が前記殺傷処理が頻繁に行われ得る燃料電池
    システム。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のうちのいずれ
    か１つに記載の燃料電池システムであって、前記微生物
    抑制装置は、前記循環系のうち微生物の増殖に適した温
    度となる部分に取り付けられる燃料電池システム。
  10. 【請求項１０】 燃料電池システムの循環系において循
    環させられる流体に対して微生物の検出を行う検出ステ
    ップと、 前記検出ステップの結果に応じて前記流体に対して微生
    物の殺傷処理を行うか否かを判断する判断ステップと、 前記判断ステップの判断結果に応じて前記殺傷処理を行
    うステップとを備える燃料電池システムの微生物抑制方
    法。
JP2001071560A 2001-03-14 2001-03-14 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法 Expired - Fee Related JP3642285B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001071560A JP3642285B2 (ja) 2001-03-14 2001-03-14 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法
US10/082,147 US6841281B2 (en) 2001-03-14 2002-02-26 Fuel cell system and microorganism inhibiting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001071560A JP3642285B2 (ja) 2001-03-14 2001-03-14 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002270211A true JP2002270211A (ja) 2002-09-20
JP3642285B2 JP3642285B2 (ja) 2005-04-27

Family

ID=18929266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001071560A Expired - Fee Related JP3642285B2 (ja) 2001-03-14 2001-03-14 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6841281B2 (ja)
JP (1) JP3642285B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003096467A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Korea Institute Of Science And Technology Membraneless and mediatorless microbial fuel cell
WO2004012292A1 (ja) * 2002-07-30 2004-02-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池発電装置
US7763388B2 (en) 2004-01-30 2010-07-27 Panasonic Corporation Fuel cell system
WO2012124298A1 (ja) 2011-03-14 2012-09-20 パナソニック株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
KR101960732B1 (ko) * 2018-12-26 2019-03-22 첨단에너지 주식회사 물유동층과 바이오리액터를 이용한 배가스 정화 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003303749A1 (en) * 2002-08-13 2004-11-04 Enersol Inc., N.A., L.P. Hydrogen odorants and odorant selection method
US8894925B2 (en) 2008-09-04 2014-11-25 Bae Systems Plc Treating flammable materials
EP2163262A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-17 BAE Systems PLC Sterilizing flammable materials by UV irradiation
EP2867946A2 (en) * 2012-06-29 2015-05-06 MAG Aerospace Industries, LLC Microbiologically protected fuel cell
GB2515553B (en) * 2013-06-28 2021-04-21 Intelligent Energy Ltd Coolant purification
US11491894B2 (en) * 2018-05-18 2022-11-08 Anderson Industries, Llc Vehicle power plant to conserve water

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3861875A (en) * 1973-06-08 1975-01-21 Sybron Corp Sterility analyzer
JPH078541A (ja) 1993-06-28 1995-01-13 Fujita Corp 建築物の殺菌方法
JPH0822833A (ja) 1994-07-05 1996-01-23 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池
JPH0963612A (ja) 1995-08-18 1997-03-07 Tokyo Gas Co Ltd 水冷式燃料電池発電装置
JP2000260447A (ja) 1999-03-05 2000-09-22 Asahi Chem Ind Co Ltd 燃料電池用加湿エレメント及び加湿装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003096467A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Korea Institute Of Science And Technology Membraneless and mediatorless microbial fuel cell
CN100344025C (zh) * 2002-05-14 2007-10-17 韩国科学技术研究院 无膜和无介体的微生物燃料电池
WO2004012292A1 (ja) * 2002-07-30 2004-02-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池発電装置
US7981555B2 (en) 2002-07-30 2011-07-19 Panasonic Corporation Method of operating a fuel cell system
US7763388B2 (en) 2004-01-30 2010-07-27 Panasonic Corporation Fuel cell system
WO2012124298A1 (ja) 2011-03-14 2012-09-20 パナソニック株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
KR101960732B1 (ko) * 2018-12-26 2019-03-22 첨단에너지 주식회사 물유동층과 바이오리액터를 이용한 배가스 정화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP3642285B2 (ja) 2005-04-27
US6841281B2 (en) 2005-01-11
US20020132143A1 (en) 2002-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7981555B2 (en) Method of operating a fuel cell system
JP3642285B2 (ja) 燃料電池システムおよびその微生物抑制方法
JP4944382B2 (ja) 燃料電池システム
CN108470925B (zh) 燃料电池启动系统及方法
JP2009064753A (ja) 燃料電池システム
JP5092186B2 (ja) 燃料電池コージェネシステム
JP2008243591A (ja) 燃料電池装置
JP2003056909A (ja) 熱回収装置およびコージェネレーションシステム
JP4981468B2 (ja) 貯湯式の給湯装置
JP4926298B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
CN110299548B (zh) 一种阳极闭口质子交换膜燃料电池的阳极间歇式排气方法
EP2688132B1 (en) Fuel cell system and method for operating same
JP5534775B2 (ja) 燃料電池コージェネレーションシステム
JP2012109094A (ja) 燃料電池システム及びその運転方法
JP2010009752A (ja) 燃料電池装置
JP6214364B2 (ja) 燃料電池システム
JP2010113885A (ja) 燃料電池発電システムおよびその運転方法
JP2012160329A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
JP2004281110A (ja) 燃料電池システム
JP2008186662A (ja) 燃料電池装置
JP2009181941A (ja) 燃料電池システム
JP2011165339A (ja) 燃料電池システム
JP2004349010A (ja) 燃料電池装置
JPH10334937A (ja) 燃料電池発電プラント及びその運転制御方法
JP2005210953A (ja) 養殖設備におけるコージェネレーションシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041012

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees