JP2003086214A - Fuel cell device - Google Patents

Fuel cell device

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JP2003086214A
JP2003086214A JP2001270950A JP2001270950A JP2003086214A JP 2003086214 A JP2003086214 A JP 2003086214A JP 2001270950 A JP2001270950 A JP 2001270950A JP 2001270950 A JP2001270950 A JP 2001270950A JP 2003086214 A JP2003086214 A JP 2003086214A
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JP
Japan
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water
fuel cell
air
main body
cell device
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Application number
JP2001270950A
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Japanese (ja)
Inventor
Munehisa Horiguchi
宗久 堀口
Masanori Okada
真規 岡田
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Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell device which can be started in a short time, and in which amount of energy consumption needed in starting is small as far as possible when water in a water circulation system is frozen in cold districts. SOLUTION: A heater to heat a water supply tube passage is installed in the water circulation system of the direct water injection type fuel cell device in which water is made to be reached to an air chamber of the fuel cell main body in the liquid state, and which is the water circulation system wherein the water is recovered from discharged air of the fuel cell main body, and which is comprised to be provided with the water circulation system to have a water tank, a discharging means to discharge the water and a water supply tube passage to tie these.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は燃料電池装置に関
し、詳しくは、水供給系の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly to improvement of a water supply system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高分子固体電解質膜を有するいわゆるＰ
ＥＭ型の燃料電池装置の電池本体は、燃料極（水素を燃
料極とする場合は水素極ともいう）と空気極（酸素が反
応ガスであるので酸素極ともいう。また酸化極ともい
う）との間に高分子固体電解質膜が挟持された構成であ
る。空気極と電解質膜との間には触媒を含む反応層が介
在されている。このような構成の燃料電池の起電力は、
燃料極側（アノード）に燃料ガスが供給され、空気極側
に酸化ガスが供給された結果、電気化学反応の進行に伴
い電子が発生し、この電子を外部回路に取り出すことに
より、発生される。即ち、燃料極（アノード）にて得ら
れる水素イオンがプロトン（Ｈ３Ｏ＋)の形態で、水分
を含んだ電解質膜中を空気極（カソード）側に移動し、
また燃料極（アノード）にて得られた電子が外部負荷を
通って空気極（カソード）側に移動して酸化ガス（空気
を含む）中の酸素と反応して水を生成する、一連の電気
化学反応による電気エネルギーを取り出すことができ
る。本願出願人は、発熱反応をともなう空気極を冷却し
その発電能力を高めるなどの目的で空気極の表面に液状
の水を供給する構成の燃料電池装置を特開平１１−２４
２９６２号公報参照において提案している。2. Description of the Related Art So-called P having a polymer solid electrolyte membrane
The cell body of the EM type fuel cell device includes a fuel electrode (also referred to as a hydrogen electrode when hydrogen is used as a fuel electrode) and an air electrode (also referred to as an oxygen electrode because oxygen is a reaction gas. Also referred to as an oxidation electrode). The polymer solid electrolyte membrane is sandwiched between them. A reaction layer containing a catalyst is interposed between the air electrode and the electrolyte membrane. The electromotive force of the fuel cell having such a configuration is
As a result of the fuel gas being supplied to the fuel electrode side (anode) and the oxidizing gas being supplied to the air electrode side, electrons are generated as the electrochemical reaction progresses, and are generated by extracting these electrons to an external circuit. . That is, hydrogen ions obtained at the fuel electrode (anode) move in the form of protons (H 3 O + ) to the air electrode (cathode) side in the electrolyte membrane containing water,
Electrons obtained at the fuel electrode (anode) move to the air electrode (cathode) side through an external load and react with oxygen in the oxidizing gas (including air) to generate water. Electric energy can be taken out by a chemical reaction. The applicant of the present application has disclosed a fuel cell device configured to supply liquid water to the surface of the air electrode for the purpose of, for example, cooling the air electrode accompanied by an exothermic reaction and increasing its power generation capacity.
Proposed in Japanese Patent Publication No. 2962.

【０００３】[0003]

【発明を解決しようとする課題】特開平１１−２４２９
６２号公報に提案されている水直噴タイプの燃料電池装
置では水を燃料電池の空気極に供給することにより一定
の運転能力を得ている。かかる水直噴タイプの燃料電池
装置を寒冷地で使用した場合、水が凍結してしまうので
これを解凍する必要がある。例えば水タンクの容量が１
リットルの場合、これを解凍するには約４００ｋＪのエ
ネルギーが必要となる。このエネルギーは燃料電池装置
に付設されるバッテリーから供給することとなるので、
バッテリーに大きな容量が要求される。そのため、装置
全体が大型化しかつ製造価格を引き上げることにもな
る。また、水タンク内の水を解凍するには長い時間を要
するので、燃料電池装置の起動にも時間がかかることと
なる。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the water direct injection type fuel cell device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-62, a certain operating capacity is obtained by supplying water to the air electrode of the fuel cell. When such a water direct injection type fuel cell device is used in a cold region, the water freezes and it is necessary to thaw it. For example, the capacity of the water tank is 1
In the case of liter, about 400 kJ of energy is required to thaw it. Since this energy will be supplied from the battery attached to the fuel cell device,
A large capacity is required for the battery. Therefore, the entire device becomes large and the manufacturing cost is raised. Further, since it takes a long time to thaw the water in the water tank, it takes time to start the fuel cell device.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決すべくなされたものであり、その構成は次の通りで
ある。燃料電池本体と、該燃料電池本体へ水素ガスを供
給する水素ガス供給系と、前記燃料電池本体へ空気を供
給する空気供給系と、前記燃料電池本体の空気室に水を
液体の状態で到達せしめ、前記燃料電池本体の排出空気
から水を回収する水循環系であって、水タンク、水を放
出する放出手段、及びこれらをつなぐ水供給管路とを有
する水循環系と、を備えてなり、前記水供給管路を加熱
するヒータが設けられている、ことを特徴とする燃料電
池装置。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the structure thereof is as follows. Water reaches the fuel cell body, a hydrogen gas supply system that supplies hydrogen gas to the fuel cell body, an air supply system that supplies air to the fuel cell body, and water in a liquid state to the air chamber of the fuel cell body. At least, a water circulation system for collecting water from the exhaust air of the fuel cell main body, comprising a water tank, a discharge means for discharging water, and a water circulation system having a water supply pipe connecting them, A fuel cell device comprising a heater for heating the water supply pipe.

【０００５】このように構成された本発明の燃料電池装
置によれば、水供給管路にヒータが設けられるので、当
該水供給管路内の水を解凍することができる。水タンク
に比べ水供給管路の容積は格段に小さいので、始動時に
水供給管路内の氷を解凍するのに必要なエネルギーが小
さくなり且つ時間も短縮される。なお、本発明者らの検
討によれば、燃料電池装置の始動時に空気室へ供給すべ
き最小限の水の量を水供給管路内の解凍水で賄うことが
できた。これは、水が凍結するような燃料電池本体（ス
タック）の雰囲気温度では、少量の水で燃料電池本体を
充分に冷却できるからである。実施例の燃料電池装置で
は水供給管路内の水の重量が０．２ｋｇであり、これを
解凍するのに要する熱量は約８０ｋＪであった。他方水
タンク（水：１ｋｇ）の氷を解凍するには約４００ｋＪ
の熱量が必要であったことに比べると、始動時に消費す
るエネルギーが約１／５に減少する。これにより、燃料
電池装置に付設されるバッテリーの負担が小さくなり、
もってこれを小型化軽量化することができる。燃料電池
装置が始動した後は、発電された電気エネルギーや燃料
電池本体の熱を用いて水タンク内の氷を解凍することが
できる。According to the fuel cell device of the present invention having such a structure, since the heater is provided in the water supply pipeline, the water in the water supply pipeline can be thawed. Since the volume of the water supply line is much smaller than that of the water tank, the energy required to thaw the ice in the water supply line at the time of start-up is reduced and the time is also shortened. According to the study by the present inventors, it was possible to cover the minimum amount of water to be supplied to the air chamber at the time of starting the fuel cell device with the defrosted water in the water supply pipe. This is because the fuel cell body can be cooled sufficiently with a small amount of water at the ambient temperature of the fuel cell body (stack) where water freezes. In the fuel cell device of the example, the weight of water in the water supply pipe was 0.2 kg, and the amount of heat required to thaw it was about 80 kJ. On the other hand, about 400 kJ to thaw the ice in the water tank (water: 1 kg)
The amount of energy consumed at the time of starting is reduced to about 1/5 as compared with the amount of heat required. This reduces the burden on the battery attached to the fuel cell device,
Therefore, it can be made smaller and lighter. After the fuel cell device is started, the ice in the water tank can be thawed using the generated electric energy and the heat of the fuel cell body.

【０００６】本発明は寒冷地において燃料電池装置内の
水が凍っても、その起動時に要するエネルギー及び時間
を可及的に小さくしようとするものである。したがっ
て、多量の水を使用する水直噴タイプの燃料電池装置に
最も有効であるが、他のタイプの水供給系を有する燃料
電池装置にも適用可能である。例えば、空気供給系中に
水を放出させるタイプ、超音波を用いてミストを供給す
るタイプ、更には加熱蒸気を供給するタイプにおいても
水タンクと水放出手段との間の水供給管路を優先的に解
凍し、始動時の水供給を確保することが好ましい。水素
ガス（燃料ガス）供給系へ水を供給するタイプの燃料電
池装置にも本発明が適用される。このようなタイプの燃
料電池装置においては水は必ずしも回収されているわけ
ではない。The present invention is intended to reduce energy and time required for starting the fuel cell device as much as possible even if the water in the fuel cell device is frozen in a cold region. Therefore, it is most effective for a water direct injection type fuel cell device that uses a large amount of water, but is also applicable to a fuel cell device having another type of water supply system. For example, even in the type that discharges water into the air supply system, the type that supplies mist using ultrasonic waves, and the type that supplies heated steam, the water supply pipeline between the water tank and the water discharge means has priority. It is preferable to thaw the solution to ensure the water supply at the time of starting. The present invention is also applied to a fuel cell device of a type that supplies water to a hydrogen gas (fuel gas) supply system. Water is not always collected in this type of fuel cell device.

【０００７】水供給管路は水タンク、水圧送手段として
のポンプ及び水放出手段としてのノズルを連結してい
る。ここに、燃料電池装置を停止したときポンプからノ
ズルまでの水は放出され、更にこの水は回収装置で回収
されて水タンクに戻される。これは、水循環系内から水
の消失を防ぐためである。一方、水タンク−ポンプ間の
水供給管路内はほぼ水が充填された状態が装置停止後も
維持される。ポンプの空まわりを防止するためである。
また、水タンクとポンプとの間に開閉弁が介在されると
きは、水タンクと開閉弁との間の水供給管路内が水で充
填された状態に維持される。したがって、本発明では当
該水が常に充填される水供給管路を重点的に加熱できる
ようヒータを配置する。The water supply line connects a water tank, a pump as water pressure feeding means, and a nozzle as water discharging means. Here, when the fuel cell device is stopped, water from the pump to the nozzle is discharged, and this water is further recovered by the recovery device and returned to the water tank. This is to prevent water from disappearing from the water circulation system. On the other hand, the inside of the water supply pipe between the water tank and the pump is kept substantially filled with water even after the device is stopped. This is to prevent the idle rotation of the pump.
Further, when the on-off valve is interposed between the water tank and the pump, the inside of the water supply pipe line between the water tank and the on-off valve is kept filled with water. Therefore, in the present invention, the heater is arranged so that the water supply pipe, which is always filled with water, can be heated intensively.

【０００８】水供給管路を加熱する手段としては、管路
に電熱線を巻回させたり、管自体を電熱材料で形成する
ことができる。その他、漏電対策が施された電熱線を管
路内に設けることができる。燃料電池装置を長時間運転
するためには水供給管路内の水の量だけでは充分といえ
ない。そこで、水タンクにもヒータを設けることが好ま
しい。短時間且つ少ないエネルギーで水供給管路に水を
補給するため、水供給管路が水タンクにおいて開口する
周囲の氷が優先的に解凍されるようにヒータを配置する
ことが好ましい。As a means for heating the water supply pipe, a heating wire may be wound around the pipe, or the pipe itself may be formed of an electric heating material. In addition, a heating wire provided with measures against leakage can be provided in the conduit. In order to operate the fuel cell device for a long time, it cannot be said that the amount of water in the water supply pipe is sufficient. Therefore, it is preferable to provide a heater also in the water tank. In order to replenish the water supply line with water in a short time and with a small amount of energy, it is preferable to arrange the heater so that the ice around the opening of the water supply line in the water tank is preferentially thawed.

【０００９】寒冷地使用といっても、いつも水が凍結す
るわけではない。したがって、無駄な加熱を省略するた
め、水供給管路内の水が凍結しているか否かを検出する
手段を設け、当該凍結検出手段により水供給管路内の水
が凍結しているときのみヒータを作動させることが好ま
しい。凍結検出手段として温度センサやレーザセンサ
（水の透明で凍結を判断する）等を用いることができ
る。凍結検出手段により水供給管路内の氷が解凍された
ことを確認した後、ポンプを稼動させて水の供給を開始
することが好ましい。Water is not always frozen even if it is used in cold regions. Therefore, in order to omit wasteful heating, a means for detecting whether or not the water in the water supply pipeline is frozen is provided, and only when the water in the water supply pipeline is frozen by the freeze detection means. It is preferable to operate the heater. As the freezing detecting means, a temperature sensor, a laser sensor (transparent water is used to determine freezing), or the like can be used. After confirming that the ice in the water supply pipe has been thawed by the freezing detecting means, it is preferable to start the supply of water by operating the pump.

【００１０】[0010]

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１は実施例の燃料電池装置１の概略構成を示す。図２
は燃料電池本体１０の基本ユニットを示す。図１に示す
ように、この装置１は燃料電池本体１０、燃料ガスとし
ての水素ガス供給系２０、空気供給系３０、水循環系４
０から概略構成される。Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell device 1 of the embodiment. Figure 2
Indicates a basic unit of the fuel cell body 10. As shown in FIG. 1, the device 1 includes a fuel cell body 10, a hydrogen gas supply system 20 as a fuel gas, an air supply system 30, and a water circulation system 4.
It is roughly composed of 0.

【００１１】燃料電池本体１０の単位セルユニットは空
気極１１と燃料極１３とで固体高分子電解質膜１２を挟
持した構成である。実際の装置ではこの単位ユニットが
複数枚積層されている（燃料電池スタック）。空気極１
１の上方及び下方にはそれぞれ空気を吸入、排気するた
めの空気マニホールド１４、１５が形成されている。上
方のマニホールド１４にはノズル４１を取り付けるため
の取付孔が形成されている。ノズル４１から噴出される
水の噴出角度には制限があり、かつ水を霧状にしてこれ
を空気極１１の全面に行き渡らせるには、ノズルと空気
極１１との間に所定の間隔が必要になる。従って、この
マニホールド１４は比較的背の高いものとなる。一方、
下側の空気マニホールド１５は滴下した水を効率よく排
出できるものとする。なお、ノズルはマニホールド１４
の側面に設けることもできる。かかるノズルより噴出さ
れる水はマニホールド１４内の全域に行き渡り、よって
空気極１１の全面に行き渡ることとなる。ノズルをマニ
ホールド１４の側面に設けることにより、低いマニホー
ルドが採用できる。よって燃料電池本体の小型化を図る
ことができる。The unit cell unit of the fuel cell body 10 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane 12 is sandwiched between an air electrode 11 and a fuel electrode 13. In an actual device, a plurality of these unit units are stacked (fuel cell stack). Air pole 1
Air manifolds 14 and 15 for intake and exhaust of air are formed above and below 1, respectively. An attachment hole for attaching the nozzle 41 is formed in the upper manifold 14. There is a limit to the ejection angle of the water ejected from the nozzle 41, and in order to atomize the water and spread it over the entire surface of the air electrode 11, a predetermined interval is required between the nozzle and the air electrode 11. become. Therefore, the manifold 14 is relatively tall. on the other hand,
The lower air manifold 15 is capable of efficiently discharging the dropped water. The nozzle is the manifold 14
It can also be provided on the side surface of. The water ejected from such a nozzle spreads over the entire area inside the manifold 14, and thus spreads over the entire surface of the air electrode 11. By providing the nozzle on the side surface of the manifold 14, a low manifold can be adopted. Therefore, the size of the fuel cell body can be reduced.

【００１２】ノズルは空気極表面へ向けて直接水を噴射
することが好ましい。これにより空気供給量の如何に拘
わらず、所望の量の水を空気極表面に供給することが出
来る。即ち、空気の供給量と水の供給量とを独立して制
御可能となる（独立供給タイプ）。かかる独立供給タイ
プによれば、起動時など大きな空気供給量（風量）の状
態においても所望量の水を確実に空気極表面に供給でき
る。よって、起動時間の短縮が図れる。空気流中に水滴
を放出して、これを空気流にのせて空気極へ供給するタ
イプでは空気供給量と水供給量とを独立して制御できな
い（非独立供給タイプ）。空気供給量の変更と水供給量
の変更とは常に同時に要求されるわけではなく、独立し
てそれらの変更が必要となる場合がある。例えば、空気
の供給量のみの変更が必要な場合に水の供給量までもが
変更されてしまうと、燃料電池本体の制御のレスポンス
が遅くなり、ひいては燃料電池装置の出力低下を招くお
それがある。これに対し、本実施例で採用する独立供給
タイプでは、必要なタイミングで必要な量の水及び／又
は空気を供給できるので、燃料電池本体を効率良く制御
できる。また、水と空気の供給を独立して制御すること
により、無駄な空気及び無駄な水の供給を避けられる。
この点においても、燃料電池本体の稼動が効率的にな
る。更には、無駄な水や無駄な空気の供給を避けること
により、凝縮器の容量も小さくすることが出来る。The nozzle preferably jets water directly toward the surface of the cathode. This makes it possible to supply a desired amount of water to the surface of the air electrode regardless of the amount of air supplied. That is, the amount of air supplied and the amount of water supplied can be controlled independently (independent supply type). According to such an independent supply type, a desired amount of water can be reliably supplied to the air electrode surface even in the state of a large air supply amount (air amount) such as at the time of starting. Therefore, the start-up time can be shortened. In the type that discharges water droplets into the air stream and places them on the air stream and supplies them to the air electrode, the air supply amount and the water supply amount cannot be controlled independently (non-independent supply type). The change of the air supply amount and the change of the water supply amount are not always required at the same time, and the change may be required independently. For example, when only the supply amount of air needs to be changed, if the supply amount of water is also changed, the control response of the fuel cell main body may be delayed, which may result in a decrease in output of the fuel cell device. . On the other hand, in the independent supply type adopted in the present embodiment, a required amount of water and / or air can be supplied at a required timing, so that the fuel cell main body can be efficiently controlled. Further, by controlling the supply of water and air independently, it is possible to avoid the supply of useless air and useless water.
Also in this respect, the operation of the fuel cell main body becomes efficient. Further, the capacity of the condenser can be reduced by avoiding useless supply of water and air.

【００１３】図２に示すように、上記空気極１１−固体
高分子電解質膜１２−燃料極１３の単位セルユニットは
薄い膜状であり、一対のカーボン製コネクタ板１６、１
７により挟持されている。空気極１１に対向するコネク
タ板１６の面には空気を流通させるための溝１８が複数
条形成されている。各溝１８は上下方向に形成されてマ
ニホールド１４、１５を連通している。その結果、ノズ
ル４１より供給される霧状の水は当該溝１８に沿って空
気極１１の下側部分まで達する。この溝１８の周面及び
空気極１１の表出面により空気室が構成される。空気室
の図示上側開口部が送風の入口（上流側開口部）であ
り、図示下側の開口部が送風の出口（下流側開口部）で
ある。この出口の排気温度を検出するように温度計を設
けることが好ましい。実施例では水などの液体を上流側
開口部に対して直接噴出させて供給する構成であるが、
水などの液体は下流側開口部から供給することも可能で
ある。更には、コネクタ板に図示左右方向の貫通孔を形
成し、ここから空気室へ水などの液体を供給することも
出来る。このようにして供給された水は空気室を構成す
る面（溝１８の周面及び空気極１１の表出面：これらは
比較的高温になり易い）において専ら蒸発する。同様
に、燃料極１３に対向するコネクタ板１７の面には水素
ガスを流通させるための溝１９が形成されている。実施
例ではこの溝１９を水平方向に複数条形成した。この溝
１９の周面とコネクタ板１７の表出面とで燃料室が形成
される。この燃料室に対して、既述の空気室と同様な方
法で水を供給することも出来る。As shown in FIG. 2, the unit cell unit of the air electrode 11-the solid polymer electrolyte membrane 12-the fuel electrode 13 is a thin membrane and has a pair of carbon connector plates 16 and 1.
It is sandwiched by 7. On the surface of the connector plate 16 facing the air electrode 11, a plurality of grooves 18 for circulating air are formed. Each groove 18 is formed in the vertical direction and connects the manifolds 14 and 15. As a result, the mist-like water supplied from the nozzle 41 reaches the lower part of the air electrode 11 along the groove 18. An air chamber is configured by the peripheral surface of the groove 18 and the exposed surface of the air electrode 11. The upper opening in the figure of the air chamber is an inlet (upstream side opening) for air blowing, and the lower opening in the figure is an outlet (downstream side opening) for air blowing. A thermometer is preferably provided so as to detect the exhaust gas temperature at this outlet. In the embodiment, a liquid such as water is directly jetted and supplied to the upstream opening,
A liquid such as water can be supplied through the downstream opening. Furthermore, it is possible to form a through hole in the left-right direction in the drawing in the connector plate and supply liquid such as water to the air chamber from this through hole. The water supplied in this way evaporates exclusively on the surfaces forming the air chamber (the peripheral surface of the groove 18 and the exposed surface of the air electrode 11: these are likely to become relatively hot). Similarly, a groove 19 for allowing hydrogen gas to flow is formed on the surface of the connector plate 17 facing the fuel electrode 13. In the embodiment, a plurality of grooves 19 are formed horizontally. A fuel chamber is formed by the peripheral surface of the groove 19 and the exposed surface of the connector plate 17. Water can be supplied to the fuel chamber in the same manner as the air chamber described above.

【００１４】水素ガス供給系２０の水素供給装置２１と
して、この実施例では水素吸蔵合金からなる水素ボンベ
を利用した。その他、液体水素の水素ボンベ、高圧水素
ボンベ、水／メタノール混合液等の改質原料を改質器に
て改質反応させて水素リッチな改質ガスを生成させ、こ
の改質ガスをタンクに貯留しておいてこれを水素源とす
ることもできる。燃料電池装置１を室内で固定して使用
する場合には、水素配管を水素源とすることができる。
水素供給装置２１と燃料極１３とは水素供給調圧弁２３
を介して水素ガス供給路２２により接続されている。調
圧弁２３は燃料極１３に供給する水素ガスの流量を調整
するものであり、汎用的な構成のものを利用できる。As the hydrogen supply device 21 of the hydrogen gas supply system 20, a hydrogen cylinder made of a hydrogen storage alloy is used in this embodiment. In addition, a reforming reaction of reforming raw materials such as hydrogen cylinders of liquid hydrogen, high-pressure hydrogen cylinders, and water / methanol mixed liquid in a reformer produces a hydrogen-rich reformed gas, and this reformed gas is stored in a tank. It can be stored and used as a hydrogen source. When the fuel cell device 1 is fixedly used indoors, the hydrogen pipe can be used as the hydrogen source.
The hydrogen supply device 21 and the fuel electrode 13 are provided with a hydrogen supply pressure regulating valve 23.
Are connected by a hydrogen gas supply path 22 via. The pressure regulating valve 23 is for adjusting the flow rate of the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 13, and can have a general-purpose structure.

【００１５】燃料極１３からの排気ガスは外気へ排出さ
れる。なお、この排気ガスを空気マニホールドへ供給
し、ここで空気と混合することもできる。Exhaust gas from the fuel electrode 13 is discharged to the outside air. It should be noted that this exhaust gas can be supplied to an air manifold and mixed there with air.

【００１６】空気極１１にはファン３８によって大気中
より空気が供給される。図の符号３１は空気の供給路で
あり空気極１１のマニホールド１４に連結されている。
符号はフィルタである。下側のマニホールド１５には空
気極１１を通過した空気を排気するための空気排出路３
２が連結され、水を分離する凝縮器３３を介して排気ガ
スは外部へ排出される。空気排出路３２の自由端には蓋
が備えられ、この蓋を蓋制御装置で開閉することが好ま
しい。かかる空気供給系３０においては、空気圧縮機は
特に備えられておらず、系全体に渡って実質的に大気圧
が維持される。Air is supplied to the air electrode 11 from the atmosphere by a fan 38. Reference numeral 31 in the drawing is an air supply path, which is connected to the manifold 14 of the air electrode 11.
The code is a filter. The lower manifold 15 has an air discharge path 3 for discharging the air that has passed through the air electrode 11.
The exhaust gas is discharged to the outside through the condenser 33 that is connected to the water separator 2 and separates water. A lid is provided at the free end of the air discharge passage 32, and this lid is preferably opened and closed by a lid control device. In such an air supply system 30, an air compressor is not particularly provided, and the atmospheric pressure is maintained substantially throughout the system.

【００１７】凝縮器３３で分離された水はタンク４２へ
送られる。なお、燃料電池装置１がオフとされた後、暫
くの間、ファン３８と凝縮機３３を作動させ、空気排出
路３２内の水を全部回収するようにすることが好まし
い。これは、水の回収率を向上させてタンク４２内が水
不足になることを防止するためであり、また空気供給系
３０内における水分の凍結を確実に防止するためであ
る。タンク４２には水位センサ４３が付設される。この
水位センサ４３により、タンク４２の水位が所定の値以
下となると、アラーム４４が点滅してオペレータに水不
足を知らせる。それとともに、凝縮器３３の能力を変化
させて水の回収量を調整することが好ましい。即ち、水
が不足しているときは凝縮器３３のファンの回転数を高
めて水をより多く回収し、他方水が過剰になると凝縮器
３３のファンの回転数を低下若しくは停止して水の回収
量を少なくする。The water separated by the condenser 33 is sent to the tank 42. It is preferable that the fan 38 and the condenser 33 are operated for a while after the fuel cell device 1 is turned off to recover all the water in the air discharge passage 32. This is to improve the water recovery rate to prevent water shortage in the tank 42, and to reliably prevent freezing of water in the air supply system 30. A water level sensor 43 is attached to the tank 42. When the water level in the tank 42 falls below a predetermined value by the water level sensor 43, an alarm 44 blinks to notify the operator of a water shortage. At the same time, it is preferable to change the capacity of the condenser 33 to adjust the water recovery amount. That is, when the water is insufficient, the fan speed of the condenser 33 is increased to recover more water, while when the water is excessive, the fan speed of the condenser 33 is decreased or stopped to reduce the water content. Reduce the amount collected.

【００１８】実施例の水循環系４０では、タンク４２か
ら水供給管路４５がポンプ４６、水圧センサ４７及び調
圧弁４８を介して、ノズル４１まで連結されている。水
供給管路４５においてタンク４２とポンプ４６を繋ぐ部
分にはリボンヒータ１４１が巻回されている。タンク４
２内にもＵ字形のヒータ１５１が配設されている。この
ヒータ１５１に通電すると、図において点線で示した領
域Ｓの氷が優先的に加熱され解凍される。当該点線で示
した領域Ｓは水供給管路４５の開口部分に該当する。そ
の結果、水供給管路４５内へ速やかに解凍した水を供給
可能になる。符号１４３は温度計であり、上記ヒータ１
５１で優先的に解凍される領域Ｓの温度を計測する。こ
の実施例では温度計１４３により検出されたタンク４２
内の温度が０℃のとき、水循環系４０内の水（タンク４
２内及び水供給管路４５に充填されている水）が凍結し
ているものとして、ヒータ１４１及び１５１をオンとす
る。In the water circulation system 40 of the embodiment, a water supply pipe 45 is connected from a tank 42 to a nozzle 41 via a pump 46, a water pressure sensor 47 and a pressure regulating valve 48. A ribbon heater 141 is wound around a portion of the water supply pipe 45 that connects the tank 42 and the pump 46. Tank 4
A U-shaped heater 151 is also provided in the unit 2. When the heater 151 is energized, the ice in the area S indicated by the dotted line in the figure is preferentially heated and thawed. The area S shown by the dotted line corresponds to the opening portion of the water supply pipeline 45. As a result, the thawed water can be quickly supplied into the water supply pipe 45. Reference numeral 143 is a thermometer, and the heater 1
At 51, the temperature of the area S that is thawed preferentially is measured. In this embodiment, the tank 42 detected by the thermometer 143
When the temperature inside is 0 ° C, the water in the water circulation system 40 (tank 4
The heaters 141 and 151 are turned on, assuming that the water inside 2 and the water filling the water supply conduit 45 are frozen.

【００１９】ポンプ４６より吐出される水は調圧弁４８
により所望の水圧に調節され、もって水量の調節された
水はノズル４１から吹き出して空気マニホールド１４内
では霧状になる。そして、吹き出し時の運動量（初
速）、霧の自重および空気流等によって空気極１１の実
質的な全面に霧状の水が供給される。水量及び水の供給
は、調圧弁とノズルとの組み合わせに限定されるもので
はない。The water discharged from the pump 46 is a pressure regulating valve 48.
Thus, the water pressure is adjusted to a desired value, and the water having the adjusted water amount is blown out from the nozzle 41 and atomized in the air manifold 14. Then, mist-like water is supplied to substantially the entire surface of the air electrode 11 by the momentum (initial velocity) at the time of blowing, the self-weight of the mist, the air flow, and the like. The amount of water and the supply of water are not limited to the combination of the pressure regulating valve and the nozzle.

【００２０】このようにして空気極１１の表面に供給さ
れた水はそこで周囲の空気、電極表面、さらにはセパレ
ータ表面から潜熱を奪って蒸発する。これにより、電解
質膜１２の水分の蒸発が防止される。また、空気極１１
へ供給された水は空気極１１からも潜熱を奪うので、こ
れを冷却する作用もある。特に、始動時に水を供給した
とき、水素と空気の燃焼により膜、触媒がダメージを受
けることを予防できる。The water supplied to the surface of the air electrode 11 in this manner removes latent heat from the surrounding air, the electrode surface, and the separator surface to evaporate. As a result, evaporation of water in the electrolyte membrane 12 is prevented. Also, the air electrode 11
Since the water supplied to the device also removes latent heat from the air electrode 11, it also has the action of cooling it. In particular, when water is supplied at the time of starting, it is possible to prevent the membrane and the catalyst from being damaged by the combustion of hydrogen and air.

【００２１】図中の符号５０は電流計であり、空気極１
１と燃料極１３との間の電流を計測する。燃料電池装置
を車輌用に使用するときには両極間の電流と電圧を共に
測定し、もって燃料電池本体に掛かっている負荷（燃料
電池本体が現在出力してるパワー）を得ることが好まし
い。車輌用の場合には、アクセルの開度から燃料電池本
体に要求されるパワーを予測してその値を用いることも
できる。Reference numeral 50 in the drawing is an ammeter, which is an air electrode 1.
The current between 1 and the fuel electrode 13 is measured. When the fuel cell device is used for a vehicle, it is preferable to measure both the current and the voltage between both electrodes to obtain the load applied to the fuel cell main body (power currently output by the fuel cell main body). In the case of a vehicle, it is also possible to predict the power required for the fuel cell main body from the opening degree of the accelerator and use that value.

【００２２】次ぎに、実施例の燃料電池装置１の動作を
説明する。図３は燃料電池装置１の動作を制御するとき
に関与する要素を示したブロック図である。図３におい
て、制御装置７０及びメモリ７３は燃料電池装置１のコ
ントロールボックスに収納されている。メモリ７３には
コンピュータからなる制御装置７０の動作を規定するコ
ントロールプログラム及び各種制御を実行するときのパ
ラメータやルックアップテーブルが収納されている。Next, the operation of the fuel cell device 1 of the embodiment will be described. FIG. 3 is a block diagram showing elements involved in controlling the operation of the fuel cell device 1. In FIG. 3, the control device 70 and the memory 73 are housed in the control box of the fuel cell device 1. The memory 73 stores a control program that defines the operation of the control device 70 including a computer, parameters for executing various controls, and a look-up table.

【００２３】まず、水素ガス供給系２０の動作について
説明する。起動時には、まず水素排気弁２５を開とし、
それとほぼ同時に水素供給調圧弁２３を開とする。そし
て所定時間経過後、水素排気弁２５を閉に保持する。爆
発限界以下の所定の濃度で水素ガスが燃料極１３に供給
されるように水素供給調圧弁２３を調整する。排気弁２
５を閉じた状態で燃料電池装置１を運転すると、空気極
より透過するＮ２、Ｏ２あるいは生成水の影響で燃料極
１３で消費される水素の分圧が徐々に低下するためこれ
に伴って出力電圧も低下し、安定した電圧が得られなく
なる。First, the operation of the hydrogen gas supply system 20 will be described. When starting, first open the hydrogen exhaust valve 25,
Almost at the same time, the hydrogen supply pressure regulating valve 23 is opened. Then, after a lapse of a predetermined time, the hydrogen exhaust valve 25 is kept closed. The hydrogen supply pressure regulating valve 23 is adjusted so that hydrogen gas is supplied to the fuel electrode 13 at a predetermined concentration below the explosion limit. Exhaust valve 2
When the fuel cell device 1 is operated with the fuel cell 5 closed, the partial pressure of hydrogen consumed in the fuel electrode 13 gradually decreases due to the influence of N 2 , O 2 or water produced from the air electrode. As a result, the output voltage also drops, and a stable voltage cannot be obtained.

【００２４】そこで、予め定められた規則に基づいて弁
２５を解放して水素分圧の低下したガスを排気し、燃料
極１３の雰囲気ガスをリフレッシュする。予め定められ
た規則はメモリ７３に保存されており、弁２５の開閉及
び調圧弁２３の調整は制御装置７０が当該規則をメモリ
７３から読み出して実行する。Therefore, the valve 25 is opened based on a predetermined rule to exhaust the gas having a reduced hydrogen partial pressure, and the atmosphere gas in the fuel electrode 13 is refreshed. The predetermined rule is stored in the memory 73, and the control device 70 reads the rule from the memory 73 and executes the opening / closing of the valve 25 and the adjustment of the pressure regulating valve 23.

【００２５】この実施例では、電流計５０で出力電流を
モニタし、出力電流が所定の閾値を超えて低下したら所
定の時間（例えば１秒間）弁２５を解放する。あるい
は、弁２５を閉とした状態で燃料電池装置１を運転した
ときに出力電圧が低下し始める時間間隔を予め計測して
おき、その時間間隔と実質的に同一又は若干短い周期で
弁２５を解放するように、弁２５を間欠的に開閉制御す
る。In this embodiment, the output current is monitored by the ammeter 50, and when the output current drops below a predetermined threshold value, the valve 25 is opened for a predetermined time (for example, 1 second). Alternatively, the time interval at which the output voltage starts decreasing when the fuel cell device 1 is operated with the valve 25 closed is measured in advance, and the valve 25 is operated at a cycle substantially the same as or slightly shorter than the time interval. The valve 25 is intermittently controlled to open and close so as to be opened.

【００２６】次ぎに、空気供給系３０の動作について説
明する。燃料電池本体１０から排出された直後の排気空
気の温度を温度計（図示せず）により検出する。その温
度が８０℃を超えていると、燃料電池本体１０が焼きつ
くおそれがあるので、ファン３８の回転数を増して風量
を増大し、もって熱発生源である空気極１１の温度を下
げる。このとき、当然ながら空気極１１には８０℃を超
えた燃料電池本体１０を冷却するのに必要な量の水が供
給されているものとする。燃料電池本体１０からの排出
温度が８０℃以下の場合は、定速運転とする。また、要
求される電流値に応じてファン３８の回転するを制御す
ることもできる。例えば、電流値が高くなればファンの
回転数を上げる。逆に電流値が低くなればファンの回転
数を下げる。Next, the operation of the air supply system 30 will be described. The temperature of the exhaust air immediately after being discharged from the fuel cell body 10 is detected by a thermometer (not shown). If the temperature exceeds 80 ° C., the fuel cell main body 10 may be burned, so that the rotation speed of the fan 38 is increased to increase the air volume, and thus the temperature of the air electrode 11 which is the heat generation source is lowered. At this time, of course, it is assumed that the air electrode 11 is supplied with the amount of water required to cool the fuel cell main body 10 exceeding 80 ° C. When the discharge temperature from the fuel cell main body 10 is 80 ° C. or lower, the constant speed operation is performed. Also, the rotation of the fan 38 can be controlled according to the required current value. For example, if the current value is high, the rotation speed of the fan is increased. On the contrary, if the current value becomes low, the rotation speed of the fan is decreased.

【００２７】次ぎに、水循環系４０の動作について説明
する。タンク４２の水がポンプ４６で圧送される。そし
て、噴射圧力調整弁４８でその圧力が調整されてノズル
４１から噴霧される。これにより、水が液体の状態（霧
の状態）で空気極１１に供給されることとなる。勿論、
調圧弁４８を省略して、ポンプ４６に印加される電圧を
調整しポンプ４６の吐出圧力自体を制御し、もっと所望
の水量を得ることもできる。Next, the operation of the water circulation system 40 will be described. The water in the tank 42 is pumped by the pump 46. Then, the pressure is adjusted by the injection pressure adjusting valve 48 and sprayed from the nozzle 41. As a result, water is supplied to the air electrode 11 in a liquid state (fog state). Of course,
It is also possible to omit the pressure regulating valve 48 and adjust the voltage applied to the pump 46 to control the discharge pressure itself of the pump 46 to obtain a more desired amount of water.

【００２８】水の供給量は燃料電池本体の温度に応じて
予め定められている。即ち、燃料電池本体をその温度に
維持するために必要な最小量の水が供給される。ポンプ
４６による動力損をできる限り少なくするためである。
なお、燃料電池本体が所定の温度（例えば３０℃）以下
になれば、水の供給を止めることもできる。また、他の
所定温度（例えば５０℃）以下３０℃を越えるとき、水
の供給を間欠的にすることもできる。燃料電池本体１０
の温度とそのときに供給すべき水量との関係はメモリ７
３に保存されている。その他、所定の時間経過（例えば
５〜１０秒）ごとに、一定の水圧で水循環系４０を稼働
させても良い。The amount of water supplied is predetermined according to the temperature of the fuel cell body. That is, the minimum amount of water required to maintain the temperature of the fuel cell main body is supplied. This is to reduce the power loss by the pump 46 as much as possible.
The supply of water can be stopped when the temperature of the fuel cell main body falls below a predetermined temperature (for example, 30 ° C.). Further, when the temperature exceeds 30 ° C., which is equal to or lower than another predetermined temperature (for example, 50 ° C.), water can be supplied intermittently. Fuel cell body 10
The relationship between the temperature of water and the amount of water to be supplied at that time is stored in the memory 7
Stored in 3. In addition, the water circulation system 40 may be operated at a constant water pressure every predetermined time (for example, 5 to 10 seconds).

【００２９】次ぎに、実施例の燃料電池装置１の起動時
の動作について説明する。イグニッションスイッチ（図
示せず）がオンとなると、まず温度計１４３により水タ
ンク４２内の温度が検出される。検出された温度が水の
氷点を超えているときは、ヒータ１４１及び１５１をオ
ンにすることなく、そのままポンプ４６をオンとする。
他方、温度計１４３で検出された温度が水の氷点以下の
場合には、ヒータ１４１及び１５１に通電しこれらをオ
ンとする。そして、検出された温度（ヒータ１５１で優
先的に解凍される領域Ｓの温度）が氷点を充分に超えた
後、ポンプ４６をオンにする。ここに領域Ｓが解凍され
ておれば水供給管路４５内の氷も解凍されている。温度
計は水供給管路４５の温度を直接測定するものであって
もよい。起動時には燃料電池本体１０の運転状況（運転
温度）に無関係に、所定の水噴射量となるように調圧弁
４８が調節されてノズル４１より水が噴射される。な
お、水循環系４０が凍結していないときは、異常反応か
ら燃料電池本体１０を守るために空気極１１へ噴射され
る水量は最大量とすることが好ましい。Next, the operation of the fuel cell device 1 of the embodiment at the time of starting will be described. When the ignition switch (not shown) is turned on, the temperature inside the water tank 42 is first detected by the thermometer 143. When the detected temperature exceeds the freezing point of water, the pump 46 is turned on as it is without turning on the heaters 141 and 151.
On the other hand, when the temperature detected by the thermometer 143 is below the freezing point of water, the heaters 141 and 151 are energized to turn them on. Then, after the detected temperature (the temperature of the region S that is preferentially thawed by the heater 151) sufficiently exceeds the freezing point, the pump 46 is turned on. If the region S is thawed here, the ice in the water supply pipe 45 is also thawed. The thermometer may directly measure the temperature of the water supply line 45. At the time of startup, the pressure regulating valve 48 is adjusted so that a predetermined amount of water is injected regardless of the operating condition (operating temperature) of the fuel cell body 10, and water is injected from the nozzle 41. When the water circulation system 40 is not frozen, it is preferable that the amount of water injected to the air electrode 11 be the maximum amount in order to protect the fuel cell body 10 from abnormal reactions.

【００３０】その後、空気供給系３０をオンにする。こ
のときファン３８の風量も最大として燃料電池本体１０
を冷却し、異常反応の防止を図る。引き続いて水素供給
系２０をオンにする。空気極１１と燃料極１５との間に
所望の出力が確認されたら、電力を外部に出力する。After that, the air supply system 30 is turned on. At this time, the air volume of the fan 38 is maximized and the fuel cell main body 10
To prevent abnormal reactions. Subsequently, the hydrogen supply system 20 is turned on. When a desired output is confirmed between the air electrode 11 and the fuel electrode 15, electric power is output to the outside.

【００３１】上記において、空気供給系３０の稼動は水
循環系４０の稼動前であっても良い。ただし、水素供給
系２０を稼動させる前に水循環系４０を稼動させる必要
がある。空気供給系３０の稼動の有無にかかわらず燃料
電池本体１０には空気が存在しているので、電解質膜１
２が乾燥した状態で水素を供給すると、異常燃焼の発生
する可能性がある。つまり、この異常熱が発生したと
き、燃料電池本体１０がダメージを被らないように、水
素を供給する前に水を噴射して予め空気極１１を濡らし
ておく。こうすることで、異常熱を水の蒸発熱に換え、
更には電解質膜１２の湿潤を促進して、燃料電池本体１
０のダメージを未然に防止する。In the above, the operation of the air supply system 30 may be performed before the operation of the water circulation system 40. However, it is necessary to operate the water circulation system 40 before operating the hydrogen supply system 20. Since air is present in the fuel cell body 10 regardless of whether the air supply system 30 is operating, the electrolyte membrane 1
If hydrogen is supplied in the dry state of No. 2, abnormal combustion may occur. That is, when this abnormal heat is generated, the air electrode 11 is wetted in advance by injecting water before supplying hydrogen so that the fuel cell main body 10 is not damaged. By doing this, the abnormal heat is converted to the heat of evaporation of water,
Furthermore, by promoting the wetting of the electrolyte membrane 12, the fuel cell body 1
Prevents 0 damage.

【００３２】上記において、外気温度が氷点以下の場合
は、凍結防止のために、始動後においてもヒータ１４１
及び１５１をオン状態に維持しておくことが好ましい。
勿論、水温を適温に保つため、温度計１４３により検出
される水温に基づき、そのオン・オフ若しくは印加され
る電力量を調整する。更には、凝縮機３３からタンク４
２までの配管にもヒータを配設し、その中の水の凍結防
止を図ることが好ましい。このヒータのオン・オフは例
えばヒータ１４１に連動させることができる。In the above, when the outside air temperature is below the freezing point, the heater 141 is used even after starting to prevent freezing.
It is preferable to keep ON and 151 in the ON state.
Of course, in order to keep the water temperature at an appropriate temperature, the amount of electric power to be turned on / off or applied is adjusted based on the water temperature detected by the thermometer 143. Furthermore, from the condenser 33 to the tank 4
It is preferable to arrange a heater in the pipes up to 2 to prevent the water in the pipes from freezing. The heater can be turned on / off in conjunction with the heater 141, for example.

【００３３】図４には、他の実施例の燃料電池装置１０
０を示す。なお、図１と同一の要素には同一の符号を付
してその説明を部分的に省略する。この実施例では、水
循環系４０においてタンク４２とポンプ４６との間に開
閉弁（電磁弁）１４７が設けられている。この開閉弁１
４７は燃料電池装置１００がオンのとき開となり、オフ
のときは凝縮機３３により水が完全に回収されたのち開
閉弁１４８とともに閉となって、水循環系４０中の水を
完全に閉じた状態とする。そして、この開閉弁１４７と
タンク４２との間の水供給管路にヒータ１４５が設けら
れている。図５にはタンク４２、水供給管路４５、ヒー
タ１４５及び開閉弁１４７の詳細を示した。図６の例
は、変形態様のタンク２４２とそれに適用される水供給
管路２４５及びヒータ２４６を示す。図７の例は変形態
様の水供給管路３４５を示す。この水供給管路３４５は
これ自体が発熱体で形成されており、タンク３４２内に
配設される。つまり、この水供給管路３４５の壁部がヒ
ータを兼ねている。この水供給管路３４５をタンク３４
２内に通すことにより、タンク３４２内の氷を同時に解
凍することができる。FIG. 4 shows a fuel cell device 10 of another embodiment.
Indicates 0. The same elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof is partially omitted. In this embodiment, an opening / closing valve (solenoid valve) 147 is provided between the tank 42 and the pump 46 in the water circulation system 40. This on-off valve 1
47 is a state in which the fuel cell device 100 is open when it is on, and when it is off, it is closed together with the on-off valve 148 after the water is completely collected by the condenser 33, and the water in the water circulation system 40 is completely closed. And A heater 145 is provided in the water supply pipeline between the opening / closing valve 147 and the tank 42. FIG. 5 shows details of the tank 42, the water supply conduit 45, the heater 145, and the opening / closing valve 147. The example in FIG. 6 shows a modified tank 242 and a water supply line 245 and a heater 246 applied to it. The example of FIG. 7 shows a modified water supply line 345. The water supply pipe line 345 itself is formed of a heating element and is arranged in the tank 342. That is, the wall portion of this water supply pipeline 345 also serves as a heater. This water supply line 345 is connected to the tank 34
The ice in the tank 342 can be thawed at the same time by passing the ice in the tank 2.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の燃料電池
装置はその水循環系において、水供給管路にヒータが付
設されている。そのため、寒冷地において水循環系内の
水が凍結しても、当該水供給管路内の水を解凍しこの水
を使用することができる。水タンクに比べ水供給管路の
容積は格段に小さいので、水供給管路内の氷を解凍する
のに必要なエネルギーが可及的に小さくなり且つ時間も
大きく短縮される。As described above, in the fuel cell system of the present invention, a heater is attached to the water supply line in the water circulation system. Therefore, even if the water in the water circulation system freezes in a cold region, the water in the water supply pipe can be thawed and used. Since the volume of the water supply line is much smaller than that of the water tank, the energy required to thaw the ice in the water supply line is as small as possible and the time is greatly shortened.

【００３５】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。The present invention is not limited to the above description of the embodiments and examples of the invention. Various modifications are also included in the present invention within a range that can be easily conceived by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】図１はこの発明の実施例の燃料電池装置の構成
を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention.

【図２】図２は同じく燃料電池本体の基本構成を示す断
面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a basic structure of the fuel cell body, similarly.

【図３】図３は同じく燃料電池装置の制御系を示す模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a control system of the fuel cell device.

【図４】図４は他の実施例の燃料電池装置の構成を示す
模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell device according to another embodiment.

【図５】図５は水タンクから開閉弁にかけての構成の詳
細図である。FIG. 5 is a detailed view of the configuration from the water tank to the open / close valve.

【図６】図６は水タンクから開閉弁にかけての構成の変
形態様を示す。FIG. 6 shows a modification of the configuration from the water tank to the on-off valve.

【図７】図７は水タンクから開閉弁にかけての構成の他
の変形態様を示す。FIG. 7 shows another modification of the configuration from the water tank to the open / close valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、１００ 燃料電池装置 １０ 燃料電池本体 ２０ 水素ガス供給系 ３０ 空気供給系 ４０ 水循環系 ４１ ノズル ４２、２４２、３４２ 水タンク ４５ ２４５ ３４５ 水供給管路 ４６ ポンプ １４１、１４５、２４６ ヒータ １４３ 温度計 １５１ 水タンク用ヒータ 1,100 Fuel cell device 10 Fuel cell body 20 Hydrogen gas supply system 30 air supply system 40 water circulation system 41 nozzles 42, 242, 342 Water tank 45 245 345 Water supply pipeline 46 pumps 141, 145, 246 heater 143 thermometer 151 Water tank heater

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 燃料電池本体と、 該燃料電池本体へ水素ガスを供給する水素ガス供給系
と、 前記燃料電池本体へ空気を供給する空気供給系と、 前記燃料電池本体の空気室に水を液体の状態で到達せし
め、前記燃料電池本体の排出空気から水を回収する水循
環系であって、水タンク、水を放出する手段、及びこれ
らをつなぐ水供給管路とを有する水循環系と、を備えて
なり、 前記水供給管路を加熱するヒータが設けられている、こ
とを特徴とする燃料電池装置。1. A fuel cell main body, a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell main body, an air supply system for supplying air to the fuel cell main body, and water for the air chamber of the fuel cell main body. A water circulation system which is made to reach in a liquid state and recovers water from the exhaust air of the fuel cell main body, the water circulation system having a water tank, a means for discharging water, and a water supply pipe line connecting them. A fuel cell device comprising: a heater for heating the water supply conduit. 【請求項２】 前記水循環系は前記水タンクと前記水放
出手段との間に水圧送手段を備え、該水圧送手段と前記
水タンクとの間の前記水供給管路に前記ヒータが設けら
れる、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装
置。2. The water circulation system includes water pressure feeding means between the water tank and the water discharging means, and the heater is provided in the water supply pipeline between the water pressure feeding means and the water tank. The fuel cell device according to claim 1, wherein 【請求項３】 前記水タンクと前記水圧送手段との間に
前記水供給管路を開閉する開閉弁が備えられ、前記ヒー
タは前記水タンクと前記開閉弁との間の前記水供給管路
に設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料
電池装置。3. An on-off valve for opening and closing the water supply line is provided between the water tank and the water pressure feed means, and the heater is the water supply line between the water tank and the on-off valve. The fuel cell device according to claim 2, wherein the fuel cell device is provided in. 【請求項４】 前記水タンクに第２のヒータが設けら
れ、該第２のヒータは前記水供給管路が前記水タンク内
で開口する領域を優先的に加熱する、ことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池装置。4. A second heater is provided in the water tank, and the second heater preferentially heats an area where the water supply pipeline opens in the water tank. Item 4. The fuel cell device according to any one of Items 1 to 3. 【請求項５】 前記水供給管路内の凍結状態を検出する
凍結状態検出手段が更に備えられ、前記水供給管路内が
凍結状態の場合に前記ヒータを作動させる、ことを特徴
とする請求項１〜４の何れかに記載の燃料電池装置。5. A frozen state detecting means for detecting a frozen state in the water supply pipeline is further provided, and the heater is operated when the inside of the water supply pipeline is in a frozen state. Item 5. The fuel cell device according to any one of items 1 to 4. 【請求項６】 燃料電池本体と、 該燃料電池本体へ水素ガスを供給する水素ガス供給系
と、 前記燃料電池本体へ空気を供給する空気供給系と、 前記燃料電池へ水を供給する水供給系であって、水タン
ク、ノズル及びこれらをつなぐ水供給管路とを有する水
供給系と、を備えてなり、 前記水供給管路を加熱するヒータが設けられている、こ
とを特徴とする燃料電池装置。6. A fuel cell body, a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell body, an air supply system for supplying air to the fuel cell body, and a water supply for supplying water to the fuel cell. A water supply system having a water tank, a nozzle, and a water supply pipe connecting these to each other, and a heater for heating the water supply pipe is provided. Fuel cell device. 【請求項７】 前記ノズルは前記空気供給系内若しくは
前記燃料電池本体へ水を供給する、ことを特徴とする請
求項６に記載の燃料電池装置。7. The fuel cell device according to claim 6, wherein the nozzle supplies water into the air supply system or into the fuel cell body. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかに記載の燃料電池
装置を搭載した車両。8. A vehicle equipped with the fuel cell device according to claim 1. 【請求項９】 燃料電池本体と、 該燃料電池本体へ水素ガスを供給する水素ガス供給系
と、 前記燃料電池本体へ空気を供給する空気供給系と、 前記燃料電池本体の空気室に水を液体の状態で到達せし
め、前記燃料電池本体からの排出空気から水を回収する
水循環系であって、水タンク、水を放出する放出手段、
及びこれらをつなぐ水供給管路とを有する水循環系と、
を備えてなる燃料電池装置を起動する方法であって、 前記水供給管路中の水が液体であることを確認し、その
後前記放出手段から水を放出する、ことを特徴とする燃
料電池装置の起動方法。9. A fuel cell main body, a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell main body, an air supply system for supplying air to the fuel cell main body, and water for the air chamber of the fuel cell main body. A water circulation system that collects water from the exhaust air from the fuel cell main body in a liquid state, a water tank, a discharging means for discharging water,
And a water circulation system having a water supply pipe connecting them,
A method of activating a fuel cell device comprising: confirming that the water in the water supply pipe is liquid, and then discharging the water from the discharging means. How to start.
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