JP2002343391A

JP2002343391A - 燃料電池装置

Info

Publication number: JP2002343391A
Application number: JP2001142767A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tamura; 浩一田村
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒燃焼器に安定して空気を供給し、燃焼ガ
スが不燃状態のまま大気中に放出されることを抑制する
燃料電池装置を提供すること。【解決手段】空気と燃料ガスとを用いて発電を行う燃
料電池本体１と、この燃料電池本体１から排出される未
反応の燃料ガスを燃焼する燃焼器２とを備え、そして、
燃焼器２に、当該燃焼器２の燃焼部２１に空気を供給す
る少なくとも２つの供給用ファン２３を、これら各供給
用ファン２３の送風方向が同一方向となるよう直列に配
設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置にか
かり、特に、燃料電池本体から排出される未反応ガスを
燃焼させる燃焼器を備えた燃料電池装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気（酸素）と水素とを用い
て発電を行う燃料電池が知られている。この燃料電池
は、高分子の膜の両側に酸素と水素とを供給し、化学反
応を起こさせることにより、電子の移動による発電を行
うものである。また、この化学反応により発生する物質
は水であるため、極めて環境に優しいものである。

【０００３】しかし、燃料電池本体からは未反応の水素
ガスが排出されるため、かかる水素ガスの処理の必要性
があった。そこで、この未反応の水素ガスを処理すべ
く、触媒燃焼器が用いられるようになった。この触媒燃
焼器には、白金触媒等が担持された触媒層が備えられて
いて、この触媒層を水素と酸素との混合気が通過するこ
とにより、水素を完全燃焼されるようになっている。

【０００４】また、上記触媒燃焼器にて水素を燃焼させ
るためにはやはり酸素が必要であるため、酸素を供給す
るファンが１つ備えられた燃料電池の例が、特開平９−
７３９１１号公報、あるいは、特開平１０−１６２８４
９号公報に開示されている。これにより、安定して触媒
燃焼器に酸素を供給し、水素を完全燃焼させて、当該水
素が大気中に放出されることを抑制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合があった。すなわち、触媒
燃焼器に酸素を供給するファンの故障や電源供給ライン
の遮断等により当該ファンが停止した場合には、触媒燃
焼器に酸素の供給が停止し、水素が完全に燃焼されず、
当該水素ガスが大気中に放出されてしまうという不都合
があった。また、かかる場合には、触媒燃焼器内の水素
濃度が急激に上昇するという不都合も生じていた。

【０００６】そして、上記不都合を回避すべく、上記の
ような場合に水素の供給を停止することも考えられる
が、水素は燃料電池本体を通過してきているものである
ため、水素の供給を停止することは、燃料電池による発
電をも停止することになる。従って、当該燃料電池によ
る電力を利用できず、車両の駆動力の低下や他の装置を
稼働するモータの停止という問題も生じる。さらに、触
媒燃焼器の燃焼熱を利用している他の装置にも、不都合
が生じることとなる。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、触媒燃焼器に安定して空気を供給すると
共に、燃焼ガスが不燃状態のまま大気中に放出されるこ
とを抑制することができる燃料電池装置を提供すること
をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、空
気と燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池本体と、こ
の燃料電池本体から排出される未反応の燃料ガスを燃焼
する燃焼器とを備え、そして、燃焼器に、当該燃焼器の
燃焼部に空気を供給する少なくとも２つの供給用ファン
を、これら各供給用ファンの送風方向が同一方向となる
よう直列に配設した、という構成を採っている（請求項
１）。

【０００９】このような構成にすることにより、供給用
のファンの１つが故障等により停止した場合であって
も、直列に配設されている他のファンが稼働することに
より、燃焼器の燃焼部に空気すなわち酸素を供給するこ
とができる。従って、当該燃焼器にて、燃料ガスである
水素が十分に燃焼されるため、水素の大気中への放出が
抑制される。

【００１０】また、直列に配設された複数の供給用ファ
ンを、相互に近接して配設すると共に、これら供給用フ
ァンの間に、所定の供給用ファンから排出される旋回流
を整流する静翼を設けると望ましい（請求項２）。

【００１１】これにより、直列に配設された供給用ファ
ンが、複数稼働している場合には、所定のファンにて排
出される旋回流が静翼にて整流されて他のファンに流れ
込むため、旋回流がファンに直接流れ込むことにより生
じる損失が抑制される。従って、供給用ファンにより供
給される空気の静圧の上昇を図ることができ、燃焼器へ
の酸素の供給の安定化を図ることができるため、水素の
燃焼が促進され、より水素が大気中に放出されることが
抑制される。

【００１２】また、燃料電池本体に供給される燃料ガス
及び空気の供給量を調節すると共に当該装置自体の動作
を制御するコントローラと、このコントローラにて読み
出される各供給用ファンの稼働状況に関する情報を検出
する稼働検出センサとを備え、コントローラが、稼働セ
ンサを介して検出した各供給用ファンの稼働状況に関す
る情報に基づいて燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス
調節機能を備えてもよい（請求項３）。そして、コント
ローラの燃料ガス調節機能は、所定の供給用ファンが停
止していることを検出したときに燃料ガスの供給量を減
少させるよう作動するようにしてもよい（請求項４）。
このとき、稼働センサは、所定の電源装置から供給用フ
ァンに供給される電流の値を検出する電流センサである
と望ましい（請求項６）。

【００１３】これにより、コントローラが所定のファン
の停止を検出した場合には、当該コントローラにて燃料
電池に供給される水素の量が減少されるよう制御され
る。従って、まず、所定の供給用ファンの停止により稼
働している供給用ファンの数が減少し、燃焼器に供給さ
れる酸素量が低下するが、この酸素量の低下に伴い燃料
電池への水素の量が軽減されるため、当該燃焼器への未
反応の水素ガスの流入量も減少し、燃焼器にて燃焼さ
れ、当該燃焼器から大気への不燃ガスの排出が抑制され
る。また、燃料電池への水素の供給が停止されないた
め、装置の稼働を継続することができる。

【００１４】さらに、コントローラの指令にて燃料電池
本体からの発電量を検出する発電量センサを備えると共
に、コントローラが有する燃料ガス調節機能は、所定の
供給用ファンが停止していることを検出したときに、供
給用ファンの稼働状況に関する情報と検出された発電量
とに基づいて燃料ガスの供給量を減少させるよう作動す
るようにしてもよい（請求項５）。

【００１５】これにより、所定の供給用ファンが停止し
たときに、まず、そのときの燃料電池本体の発電量を検
出し、発電量に基づいた水素供給量を算出等することに
より当該燃料電池本体にて燃焼される水素量が算出、あ
るいは、所定のデータから読み出される。また、稼働し
ている供給用ファンの状況、すなわち供給される酸素量
から、燃焼器にて燃焼することができる水素量が算出さ
れる。そして、これらの燃焼されうる水素量に基づい
て、水素の供給量が制御される。従って、燃焼器におい
ても燃焼しきれない量の水素が供給されることが抑制さ
れ、不燃の水素が大気中に放出されることを抑制するこ
とができる。

【００１６】また、本発明では、空気と燃料ガスとを用
いて発電を行う燃料電池本体と、この燃料電池本体から
排出される未反応の燃料ガスを燃焼する燃焼器とを備
え、そして、燃焼器に、当該燃焼器の燃焼部を通過した
気体を当該燃焼器から排出する少なくとも２つの排出用
ファンを、これら各排出用ファンの送風方向が同一方向
となるよう直列に配設した、という構成をも採っている
（請求項６）。

【００１７】このような構成にしても、排出用ファンの
稼働により、燃焼器の燃焼部には新しい空気が吸い寄せ
られて流れ込み、所定の排出用ファンが停止した場合で
あっても、他のファンの稼働により当該燃焼器に対して
空気の供給が行われる。従って、未反応の水素の燃焼が
行われ、不燃水素の大気中への排出が抑制される。

【００１８】さらに、本発明では、空気と燃料ガスとを
用いて発電を行う燃料電池本体と、この燃料電池本体か
ら排出される未反応の燃料ガスを触媒層にて燃焼する触
媒燃焼器とを備え、そして、燃焼器の一方の側に、当該
燃焼器の燃焼部に空気を供給する少なくとも１つの供給
用ファンを備えると共に、燃焼器の他方の側に、当該燃
焼器の燃焼部を通過した気体を当該燃焼器から排出する
少なくとも１つの排出用ファンを備えた、という構成を
も採っている（請求項７）。このとき、燃焼器の流入
口、あるいは、排出口のそれぞれに１つのファンを備え
ていてもよく、それぞれに複数のファンを備えていても
よい。このような構成にしても、上述と同様に作用し、
上記目的を達成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】〈第１の実施形態〉以下、本発明
の第１の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明す
る。図１は、第１の実施形態における構成を示すブロッ
ク図である。図２は、後述する触媒燃焼器の構成を示す
概略図である。図３は、後述するファンの配置とこれら
ファンをよる空気の流れを示す説明図である。図４は、
本装置の動作を示すフローチャートである。

【００２０】本発明である燃料電池装置は、図１に示す
ように、空気Ｏと燃料ガスＨとを用いて発電を行う燃料
電池本体１と、この燃料電池本体１から排出される未反
応の燃料ガスＨを燃焼する燃焼器２と、燃料電池本体１
に供給される燃料ガスＨ及び空気Ｏの供給量を調節する
と共に当該装置自体の動作を制御するコントローラ３と
を備えている。また、上記燃料電池本体１に燃料ガスＨ
を供給する（図１の矢印Ｌ１）燃料ガス供給装置４と、
空気Ｏを供給する（図１の矢印Ｌ２）空気供給装置５と
を備えている。以下、これを詳述する。

【００２１】（燃料電池本体）燃料電池本体１は、燃料
ガスＨである水素Ｈと、空気中の酸素Ｏとの化学反応に
より、発電を行う電池である。その概要を説明すると、
高分子の電解膜の両側に水素Ｈと酸素Ｏとを供給するこ
とにより、当該水素Ｈと酸素Ｏとが化学反応（酸化）を
起こし、このとき、受け渡される電子の流れにより発電
が行われるというものである。そして、この化学反応に
より生成される水（水蒸気）と、空気中の未反応の物質
（未反応の酸素、窒素等）は、無害であるため、そのま
ま外部に放出される（図１の矢印Ｌ３参照）。また、当
該燃料電池本体１にて未反応であった水素Ｈは、燃焼器
２へと排出される（図１の矢印Ｌ４）。

【００２２】ここで、上記水素Ｈは、上述した燃料ガス
供給装置（水素供給装置）４にて燃料電池本体１に供給
される。この水素供給装置４は、例えば、メタノール改
質器、水素吸蔵合金、水素ボンベ等により構成される。
メタノール改質器は、メタノールから水素を取り出すも
のであり、水素吸蔵合金は、水素を貯蔵する合金であ
る。

【００２３】また、水素供給装置４と燃料電池本体１と
の間には、当該水素供給装置４から燃料電池本体１に供
給する水素の流量を制御するマスフローコントローラ６
が備えられている。このマスフローコントローラ６は、
上述した装置全体の制御を行うコントローラ３の指令に
基づいて、所定の量の水素量を燃料電池本体１に供給す
る。

【００２４】また、上記空気（酸素）Ｏは、上述した空
気供給装置５にて燃料電池に供給される。この空気供給
装置５は、ブロアー、コンプレッサー等により構成され
る。そして、上記同様、酸素量もコントローラ３にて制
御されて、燃料電池本体１に供給される。

【００２５】（燃焼器）上述したように、燃料電池本体
１にて未反応の水素Ｈは、燃焼器２に送り込まれ、当該
燃焼器２にて燃焼される。本実施形態における燃焼器２
は、触媒を用いて、当該触媒表面上にて水素の燃焼（酸
化）を行う触媒燃焼器２である。この触媒燃焼器２の構
成を、図２に示す。この触媒燃焼器２は、ハニカム形状
の触媒担体に白金を担持した触媒層２１を有している。
そして、水素Ｈは、燃料電池本体１から配管等により水
素入口Ｈｉを介して触媒燃焼器２内部に入り、後述する
供給用ファン２３により供給される空気Ｏ（図１の矢印
Ｌ５、図２の矢印Ｌ７参照）と水素Ｈとの混合気が作ら
れる。この混合気が触媒層２１内に通することにより、
触媒による反応で水素Ｈが完全燃焼し、水蒸気と、利用
されなかった空気が共に触媒燃焼器２外部に放出される
（図１の矢印Ｌ６、図２の矢印Ｌ８参照）。これによ
り、不燃の水素Ｈが大気中に放出されることが抑制され
る。

【００２６】また、上記触媒燃焼器２において水素Ｈの
燃焼持に得られる熱は、触媒燃焼器２に備えられた熱交
換機２２から水などの熱媒２２ａを介して、上述したメ
タノール改質器や水素吸蔵合金に伝えられる。そして、
メタノール改質器の場合は、改質温度まで加熱するため
の熱源として利用され、水素吸蔵合金の場合は、合金が
水素を放出する場合は吸熱反応となるのでその熱源とし
て利用される。このとき、熱媒入口２２ａｉ、熱媒出口
２２ａｏから、熱交換機２２に熱媒２２ａが出入りする
ようになっている。

【００２７】ここで、上述したように、触媒燃焼器２に
は、その燃焼部である触媒層２１に、大気中の空気すな
わち酸素Ｏを供給する供給用ファン２３が備えられてい
る。そして、本実施形態では、供給用ファン２３は２つ
備えられていて、各供給用ファン２３の送風方向が同一
方向となるよう直列に配設されている。すなわち、２つ
のファンの回転軸が同一軸上に位置するよう廃されてい
る。これにより、一方の供給用ファン２３ａから排出さ
れた空気Ｏが、他方の供給用ファン２３ｂ（触媒層２１
側）に流れ込むようになっている。その様子を図３
（ａ）に示す。

【００２８】このように、２個のファン２３ａ，２３ｂ
を直列につなぐことにより、本来１個のファンが持って
いる吐出圧力よりも大きい圧力（静圧）を得ることがで
きる。また、このうち、１つの供給用ファンが故障等に
より停止してしまった場合であっても、もう１つのファ
ンが駆動することにより、触媒燃焼器２にて水素Ｈの燃
焼を行うことができ、触媒燃焼器２に、安定して酸素Ｏ
を供給することができる。従って、不燃の水素Ｈが大気
中に放出されることが抑制される。

【００２９】但し、このとき、図３（ａ）に示すよう
に、供給用ファン２３ａ，２３ｂを直列に重ねて配設し
た場合には、上流側のファン２３ａから下流側のファン
２３ｂに流れ込む風が旋回流になる（図３（ａ）の矢印
Ｌ１１，Ｌ１２参照）。そして、この旋回流が下流側の
ファン２３ｂが空気を排出することに対して損失になり
うる。このため、１つのファンを用いた場合よりも高い
静圧を得られるものの、さらに効率よく高い静圧を得る
べく、本実施形態では、直列に配設した２つの供給用フ
ァン２３ａ，２３ｂの間に、静翼２４を設けられてい
る。その例を、図２乃至図３（ｂ）に示す。

【００３０】そして、上記静翼２４は、上流側のファン
２３ａにて排出された旋回流を、下流側のファン２４ａ
に対して垂直に、直線的な流れに整流するよう、上流側
のファン２３ａの羽根と逆向きの羽根を有している（図
３（ｂ）の矢印Ｌ１３，Ｌ１４参照）。これにより、上
流側のファン２３ａから排出された流れが下流側のファ
ン２３ｂに流入する際に損失になることが抑制されるた
め、１つのファンを用いたときの２倍に近い静圧を得る
ことができる。従って、上述したように、２個直列に用
いることにより、どちらか一方のファンに故障や、電源
供給ラインの断線等のトラブルが起きたとしても、もう
一方のファンが独立しており、正常に運転できるので、
空気を送り続けることができる。ここで、上記静翼２４
の羽根は、固定羽根でもよく、回転自在な羽根であって
もよい。また、ファン２３の軸から放射状に形成されて
直線状の羽根であってもよい。

【００３１】（コントローラ）上記コントローラ３は、
所定の演算処理能力を有するＣＰＵである。このコント
ローラ３は、上述したように、水素供給装置４あるいは
空気供給装置５から燃料電池本体１に供給される水素Ｈ
や酸素Ｏの供給量を制御する機能を有する。また、所定
の稼働センサ２５を介して検出した各供給用ファン２３
ａ，２３ｂの稼働状況に関する情報に基づいて燃料ガス
Ｈの供給量を調節する燃料ガス調節機能をも備えてい
る。従って、当該燃料電池装置には、上記コントローラ
３にて読み出される各供給用ファン２３ａ，２３ｂの稼
働状況に関する情報を検出する稼働検出センサ２５が備
えられている。

【００３２】この稼働検出センサ２５は、本実施形態に
おいては、所定の電源装置７から供給用ファン２３ａ，
２３ｂに供給される電流の値を検出する電流センサ２５
である。そして、上記燃料ガス調節機能は、この電流セ
ンサ２５にて読み取ったファン２３ａ，２３ｂに供給さ
れる電流値に基づいて、上述したようにマスフローコン
トローラ６を制御し、燃料電池本体１に供給される水素
Ｈの量を制御する。但し、稼働検出センサ２５は、電流
センサ２５に限定されない。供給用ファン２３の回転を
検出する回転検出センサであってもよく、当該ファン２
３が稼働しているか否かを検出できるものであればよ
い。

【００３３】また、上記燃料ガス調節機能を詳述する
と、まず、コントローラ３は、上記電流センサ２５から
電流値を読み出し、この電流値がどのような値であるか
を調べる。そして、この値があらかじめ記憶している
値よりも大きいか否か、所定の範囲にあるか否かを調
べる。このとき、あらかじめ求められているファン２
３ａ，２３ｂが２個稼働しているときの電流値よりも小
さいと検出された場合には、さらに、検出された電流
値がファンが１つ稼働しているときの電流値よりも大き
いか否かが判断される。そして、この判断により、検出
された電流値が、ファンが２個稼働時しているときの電
流値よりも小さく、ファンが１つ稼働しているときの電
流値よりも大きい場合には、すなわち、ファンが１つ停
止していると判断した場合には、水素Ｈの供給量を減少
させる。また、ファンが１つ稼働しているときの電流値
よりも小さいと判断された場合には、水素の供給を停止
する。

【００３４】そして、さらに、上記燃料ガス調節機能
は、上述した燃料電池本体１の出力電流をも参照して、
水素Ｈの供給量を調節する機能をも有している。すなわ
ち、燃料電池本体１の発電量（後述する所定のセンサか
ら検出する）から当該燃料電池本体１における水素消費
量を算出して、この水素量に、さらに、触媒燃焼器２に
て燃焼することができる水素量を足した量（望ましく
は、この量よりも少ない量）の水素を供給するようにす
る。従って、これに伴い、燃料電池本体１には、発電さ
れた出力電流値を検出する発電電流センサ１１が備えら
れている。これにより、触媒燃焼器２の燃焼能力に見合
った水素量が供給されるよう制御されるため、不燃の水
素が大気中に放出されることが抑制される。

【００３５】このとき、燃料ガス調節機能は、燃料電池
本体１に供給される酸素量をも調節するよう作動しても
よい。例えば、供給用ファン２３の１つが停止して、供
給酸素の不足により触媒燃焼器２の水素Ｈの燃焼能力が
停止した場合には、燃料電池本体１に供給される酸素Ｏ
の量を増加して、当該燃料電池本体１にて燃焼される水
素Ｈの量の増加を図る。これにより、触媒燃焼器２に流
入する未反応の水素Ｈの量が減少するため、水素Ｈが大
気中に排出されるの抑制を図ることができる。

【００３６】ここで、上述したコントローラ３が有する
機能は、所定の記憶装置に記憶された所定のプログラム
をコントローラ３が読み出し、組み込むことで実行する
ことにより、実現できる。従って、上記のような燃料ガ
ス調整用プログラムを記憶した不揮発性メモリ等の記憶
装置を、燃料電池装置は備えている（図示せず）。そし
て、これに伴い、この記憶装置は、上述した燃料ガス調
節機能にて実際に検出された電流値との比較対象である
電流値を、あらかじめ格納している。すなわち、燃料ガ
ス調節機能が作動するときには、この記憶装置にあらか
じめ記憶されたファン２３ａ，２３ｂの稼働状況に関す
る電流値が読み出され、実測の電流値の比較に用いられ
る。また、この記憶装置には、触媒燃焼器２に備えられ
たファン２３の稼働数に対応した当該燃焼器２における
燃焼可能な水素量に関する情報が記憶されている。この
水素量に基づいて、上述したように、ファン２３の１つ
が停止したときに、水素供給量が決定され、コントロー
ラ３にてマスフローコントローラ６が制御される。

【００３７】（動作）次に、本実施形態における動作、
特に、上記触媒燃焼器２の動作を中心に図４を参照して
説明する。

【００３８】まず、供給用ファン２３に電流を流し、装
置の運転を開始する（ステップＳ１）。そして、上述し
たように、燃料電池本体１には水素Ｈと空気Ｏが供給さ
れて発電が行われ、このときの未反応の水素Ｈが触媒燃
焼器２に流入し、当該水素Ｈの燃焼が行われる。

【００３９】続いて、装置稼働時においては、ファン２
３の電源コードに取り付けられた電流センサ２５にて、
常に電流値が検出される（ステップＳ２）。そして、こ
の電流値が、あらかじめ記憶部に記憶されている値Ａ
（ファン２個稼動時の最小電流）、Ｂ（ファン１個稼動
時の最小電流）と比較される。具体的には、まず、電流
値がＡより小さいか否かが判断され（ステップＳ３）、
小さくなった場合は、さらに、電流値がＢより大きいか
否か、すなわち、電流値がＡとＢの間にあるかどうかが
判断される（ステップＳ４）。

【００４０】このとき、電流値がＢより小さい場合に
は、供給用ファン２３が２個とも故障などにより停止し
ていると判断され、マスフローコントローラ６を制御し
て水素Ｈの供給を停止し、燃料電池の出力も停止する
（ステップＳ６）。また、電流値がＡとＢの間にあれ
ば、１個のファンは稼動しているとみなす。かかる場合
には、触媒燃焼器２に供給される空気の量は減少し、当
該燃焼器２にて燃焼処理できる水素Ｈの量が減少するた
め、マスフローコントローラ６を制御して燃料電池本体
１に供給される水素Ｈの供給量を減少することにより、
触媒燃焼器２に流入する未反応の水素Ｈの量の減少を図
る。（ステップＳ５）。

【００４１】このようにすることにより、供給用ファン
２３ａ，２３ｂの１つにトラブルが発生した場合であっ
ても、他のファンが稼働することにより、触媒燃焼器２
にて水素Ｈの燃焼が継続され、不燃の水素Ｈが大気中に
放出されることが抑制される。これと共に、燃料電池本
体１の運転をも停止することが抑制されるため、他の装
置への電力の供給や、メタノール改質器、水素吸蔵含金
等へ熱の供給をも継続することができ、当該装置全体の
稼働の安定化を図ることができる。

【００４２】ここで、上記実施形態において、供給量フ
ァン２３を２つ直列に設ける場合を例示したが、必ずし
もこれに限定されない。当該供給用ファン２３を、３つ
以上直列に配設してもよい。これにより、２つ以上のフ
ァン２３にトラブルが発生した場合であっても、装置の
稼働を停止することが抑制され、水素Ｈが大気中に放出
されることが抑制される。

【００４３】さらに、コントローラ３が、水素量の制御
を行う場合を例示したが、空気の供給量の制御を行って
もよい。例えば、触媒燃焼器２の供給用ファン２３の１
つが停止した場合には、燃料電池本体１に供給される空
気の量を多くするよう制御するようにしてもよい。これ
により、燃料電池本体１にて燃焼される水素の量が増え
るため、触媒燃焼器２に流入される水素Ｈの量が減少さ
れる。従って、供給用ファン２３の１つの停止により空
気供給量が低下した場合であっても、水素Ｈを完全燃焼
することができ、大気中に水素Ｈが放出されることが抑
制される。

【００４４】〈第２の実施形態〉次に、本発明の第２に
実施形態を、図５を参照して説明する。図５は、当該第
２の実施形態における触媒燃焼器１２０の構成を示すブ
ロック図であり、図５（ａ），（ｂ）は、その一例を示
した図である。

【００４５】第２の実施形態における燃料電池装置は、
上述した第１の実施形態における燃料電池装置とほぼ同
一の構成要素を備えている（触媒層１２１，熱交換機１
２２など）。そして、本実施形態においては、触媒燃焼
器１２０に、上流側である一方の側に、当該燃焼器２の
燃焼部（触媒層１２１）に空気を供給する供給用ファン
１２３Ａを備えると共に、燃焼器２の下流側である他方
の側に、燃焼器２の燃焼部（触媒層１２１）を通過した
気体を当該燃焼器２から排出する排出用ファン１２３Ｂ
を備えている（図５（ａ）参照）。このとき、供給用フ
ァン１２３Ａ、あるいは、排出用ファン１２３Ｂは、そ
れぞれ１つであっても、２つ以上であってもよい。そし
て、各ファンが２つ以上である場合には、上述したよう
に、送風方向が同一方向となるよう直列に配設されてい
る（図５（ｂ）参照）。また、かかる場合には、ファン
の間に静翼が備えられている。以下に、具体例を挙げて
説明する。

【００４６】排出用ファン１２３Ｂが２つ以上備えら
れていて、供給用ファン１２３Ａが備えられていない場
合。かかる場合には、上記排出用ファン１２３Ｂは、触
媒燃焼器１２０の触媒層１２１から燃焼された空気や水
蒸気を、大気中に排出する。従って、触媒燃焼器１２０
に供給用ファンが備えられていない場合であっても、当
該触媒燃焼器１２０から空気等を排出することにより、
上流側からは新たな空気が流入される。そして、排出用
ファン１２３Ｂがいくつか停止した場合であっても、他
に稼働している排出用ファン１２３Ｂがある限り、燃料
電池装置は稼働し続けることとなる。

【００４７】供給用ファン１２３Ａが１つで、排出用
ファン１２３Ｂが１つ備えられている場合（図５（ａ）
参照）。かかる場合には、いずれか一方のファン１２３
Ａ，Ｂが停止した場合にであっても、触媒燃料器２の触
媒層１２１に空気が供給され、あるいは、流入される。
すなわち、供給用ファン１２３Ａが停止しても、排出用
ファン１２３Ｂの稼働により、触媒層１２１に空気が吸
い込まれるよう流入する。従って、いずれか一方のファ
ンが１２３Ａ，Ｂが稼働している限り、燃料電池装置の
稼働が継続される。

【００４８】両ファン１２３Ａ，Ｂが、それぞれ複数
備えられている場合（図５（ｂ）参照）。かかる場合に
は、上記の組合せであるため、上記同様にいずれかのフ
ァンが稼働している限り、燃料電池装置の稼働を継続す
ることができる。従って、より装置の信頼性の向上を図
ることができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、燃料電池本体にて未反応の水素
を燃焼する触媒燃焼器に、空気を供給するファンを直列
に２つ備えたので、そのうち１つが故障により停止した
場合であっても、他のファンにて燃焼器に空気が供給さ
れるため、未反応の水素の燃焼が図られ、大気中に不燃
の水素が排出されることが抑制される、という従来にな
い優れた効果を有する。

【００５０】そして、このとき、水素が大気中に排出さ
れることを抑制するために、装置自体の稼働を停止する
ことがないため、装置の稼働状況の安定化を図ることが
できる。また、大気中に水素が排出されたことを検出す
る水素センサ等の安全装置を設置することが抑制される
ため、コストの低下を図ることができる。

【００５１】さらに、ファンを直列に配設することによ
り、並列に配設した場合には起こりうる停止したファン
から空気が漏れるということが抑制され、安定した空気
の供給を図ることができる。

【００５２】また、ファンとファンとの間に、静翼を設
けた場合には、上流側のファンから排出される旋回流が
静翼により整流されるため、下流側のファンに流入する
際の流れの損失を抑制することができるため、より高い
静圧の空気を供給することができ、燃料効率の向上を図
ることができる。

【００５３】さらに、ファンの稼働状況を検出するセン
サを備え、水素供給量の制御を行う場合には、ファンが
停止したことを検出したとき、すなわち、燃焼器に供給
される酸素量が減少しうることを検出したときに、水素
供給量を減少するため、燃焼器に流入される未反応の水
素の量も減少するので、当該燃焼器にて不燃の水素の発
生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１に開示した触媒燃焼器の構成を示す概略図
である。

【図３】図３は、図１に開示した供給用ファンの配置
と、これら供給用ファンによる空気の流れを示す説明図
である。図３（ａ）は、ファンを２つ直列に配置した場
合を示し、図３（ｂ）は、２つのファンの間に静翼を配
設した場合を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における動作を示すフ
ローチャートである。

【図５】図５は、本発明の第２の実施形態における触媒
燃焼器の構成を示すブロック図であり、図５（ａ），
（ｂ）は、その一例を示した図である。

【符号の説明】

１燃料電池本体２，１２０燃焼器（触媒燃焼器）３コントローラ４燃料ガス供給装置（水素供給装置）５空気供給装置。６マスフローコントローラ２１，１２１燃焼部（触媒層）２２，１２２熱交換機２３，２３ａ，２３ｂ，１２３Ａ供給用ファン２４静翼２５電流センサ２６発電電流センサ１２３Ｂ排出用ファンＨ燃料ガス（水素）Ｏ空気（酸素）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気と燃料ガスとを用いて発電を行う燃
料電池本体と、この燃料電池本体から排出される未反応
の燃料ガスを燃焼する燃焼器とを備えた燃料電池装置に
おいて、この燃焼器に、当該燃焼器の燃焼部に空気を供給する少
なくとも２つの供給用ファンを、これら各供給用ファン
の送風方向が同一方向となるよう直列に配設したことを
特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】前記直列に配設された複数の供給用ファ
ンを、相互に近接して配設すると共に、これら供給用フ
ァンの間に、所定の供給用ファンから排出される旋回流
を整流する静翼を設けたことを特徴とする請求項１記載
の燃料電池装置。
【請求項３】前記燃料電池本体に供給される燃料ガス
及び空気の供給量を調節すると共に当該装置自体の動作
を制御するコントローラと、このコントローラにて読み
出される前記各供給用ファンの稼働状況に関する情報を
検出する稼働検出センサとを備え、前記コントローラが、前記稼働センサを介して検出した
前記各供給用ファンの稼働状況に関する情報に基づいて
前記燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス調節機能を備
えたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池装
置。
【請求項４】前記コントローラの燃料ガス調節機能
は、前記所定の供給用ファンが停止していることを検出
したときに前記燃料ガスの供給量を減少させるよう作動
することを特徴とする請求項３記載の燃料電池装置。
【請求項５】前記コントローラの指令にて前記燃料電
池本体からの発電量を検出する発電量センサを備えると
共に、前記コントローラが有する燃料ガス調節機能は、前記所
定の供給用ファンが停止していることを検出したとき
に、前記供給用ファンの稼働状況に関する情報と前記検
出された発電量とに基づいて前記燃料ガスの供給量を減
少させるよう作動することを特徴とする請求項３記載の
燃料電池装置。
【請求項６】前記稼働センサは、所定の電源装置から
前記供給用ファンに供給される電流の値を検出する電流
センサであることを特徴とする請求項３，４又は５記載
の燃料電池装置。
【請求項７】空気と燃料ガスとを用いて発電を行う燃
料電池本体と、この燃料電池本体から排出される未反応
の燃料ガスを燃焼する燃焼器とを備えた燃料電池装置に
おいて、この燃焼器に、当該燃焼器の燃焼部を通過した気体を当
該燃焼器から排出する少なくとも２つの排出用ファン
を、これら各排出用ファンの送風方向が同一方向となる
よう直列に配設したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項８】空気と燃料ガスとを用いて発電を行う燃
料電池本体と、この燃料電池本体から排出される未反応
の燃料ガスを燃焼する燃焼器とを備えた燃料電池装置に
おいて、この燃焼器の一方の側に、当該燃焼器の燃焼部に空気を
供給する少なくとも１つの供給用ファンを備えると共
に、前記燃焼器の他方の側に、当該燃焼器の燃焼部を通
過した気体を当該燃焼器から排出する少なくとも１つの
排出用ファンを備えたことを特徴とする燃料電池装置。