JP2003317761A - 液体冷却式燃料電池システム - Google Patents
液体冷却式燃料電池システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体冷却式燃料電池システムの提供。
【解決手段】 燃料電池セット、空気加湿器、送風機、
水素供給源、流量と圧力調節装置、水素ガス循環器、冷
却剤タンク、ポンプ、熱交換器、ラジエータ、冷却ファ
ン、及び制御回路を具えている。制御回路が流量と圧力
調節装置、送風機、ポンプ、冷却ファンを電気的に制御
し、流量と圧力調節装置の両端の高圧信号と低圧信号と
高温冷却剤と高温冷却剤の温度信号を受け取り、水素ガ
ス循環器が燃料電池セット中の水素ガスを含む空気を受
け取り、並びにこの空気を循環式に燃料電池セット中に
送出し、燃料電池セットが水素ガスと酸素ガスの電解水
の逆反応により水、直流電源及び熱を発生する。
水素供給源、流量と圧力調節装置、水素ガス循環器、冷
却剤タンク、ポンプ、熱交換器、ラジエータ、冷却ファ
ン、及び制御回路を具えている。制御回路が流量と圧力
調節装置、送風機、ポンプ、冷却ファンを電気的に制御
し、流量と圧力調節装置の両端の高圧信号と低圧信号と
高温冷却剤と高温冷却剤の温度信号を受け取り、水素ガ
ス循環器が燃料電池セット中の水素ガスを含む空気を受
け取り、並びにこの空気を循環式に燃料電池セット中に
送出し、燃料電池セットが水素ガスと酸素ガスの電解水
の逆反応により水、直流電源及び熱を発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の燃料電池シス
テムに係り、特に一種の液体冷却式燃料電池システムに
関する。
テムに係り、特に一種の液体冷却式燃料電池システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は１８
３９年にウィリアム グローブにより発明され、それは
燃料（水素ガス、メタノール、一酸化炭素等）と酸化剤
（例えば酸素ガス）とを結合させ、電気化学反応により
電流を発生させる発電装置である。燃料電池の種類は一
般に電解質の違いによりプロトン交換膜燃料電池（Ｐｒ
ｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕ
ｅｌ Ｃｅｌｌ或いはＰｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｍｅｎｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌと称
され、略してＰＥＭＦＣ、或いはＰＥＭと称される）、
アルカリ燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅ
ｌｌ；ＡＦＣ）、リン酸燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉ
ｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＰＡＦＣ）、溶融
炭酸塩燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ
Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＭＣＦＣ）及び固体酸化物燃料電
池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；Ｓ
ＯＦＣ）の５種類に分けられる。
３９年にウィリアム グローブにより発明され、それは
燃料（水素ガス、メタノール、一酸化炭素等）と酸化剤
（例えば酸素ガス）とを結合させ、電気化学反応により
電流を発生させる発電装置である。燃料電池の種類は一
般に電解質の違いによりプロトン交換膜燃料電池（Ｐｒ
ｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕ
ｅｌ Ｃｅｌｌ或いはＰｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｍｅｎｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌと称
され、略してＰＥＭＦＣ、或いはＰＥＭと称される）、
アルカリ燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅ
ｌｌ；ＡＦＣ）、リン酸燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉ
ｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＰＡＦＣ）、溶融
炭酸塩燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ
Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＭＣＦＣ）及び固体酸化物燃料電
池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；Ｓ
ＯＦＣ）の５種類に分けられる。
【０００３】現在各種のクリーンエネルギーの開発にあ
って、プロトン交換膜燃料電池の技術が最も成熟してい
る。それは操作温度が低く、起動が快速でハイパワー密
度の特性を具え、このため十分に車両運送工具及び小型
及び分散型発電システム（家庭用発電装置及びその他の
携帯式、固定式発電装置）に適合する。
って、プロトン交換膜燃料電池の技術が最も成熟してい
る。それは操作温度が低く、起動が快速でハイパワー密
度の特性を具え、このため十分に車両運送工具及び小型
及び分散型発電システム（家庭用発電装置及びその他の
携帯式、固定式発電装置）に適合する。
【０００４】ハイパワー出力の燃料電池セットはその発
生する熱量が比較的多いため、通常は水冷式をその冷却
の方式として採用し、図１の従来の技術のシステムブロ
ック図に示されるとおりである。
生する熱量が比較的多いため、通常は水冷式をその冷却
の方式として採用し、図１の従来の技術のシステムブロ
ック図に示されるとおりである。
【０００５】図１中、燃料電池セット１０２中の酸素ガ
スと水素ガスは湿った空気の環境下でなければ良好な電
気化学反応効果を達成できず、ゆえに水素ガスを燃料電
池セット１０２に供給する回路中に加湿器１０４が取り
付けられる。その目的は、湿った水素ガスを燃料電池セ
ット１０２に供給することにある。しかし、燃料電池セ
ット１０２が高負荷の状況で操作される時、燃料電池セ
ット１０２の作業温度が６０℃から８０℃に上昇しうる
ため、送風機１０６により多くの乾燥し酸素ガスを含む
空気を燃料電池セット１０２に送り水素ガスと電気化学
反応させる必要が生じる。このために、燃料電池セット
１０２中の電解質膜の水分が流失し、これにより燃料電
池セット１０２に欠水の現象が発生し、このため燃料電
池セット１０２の性能が加工する。
スと水素ガスは湿った空気の環境下でなければ良好な電
気化学反応効果を達成できず、ゆえに水素ガスを燃料電
池セット１０２に供給する回路中に加湿器１０４が取り
付けられる。その目的は、湿った水素ガスを燃料電池セ
ット１０２に供給することにある。しかし、燃料電池セ
ット１０２が高負荷の状況で操作される時、燃料電池セ
ット１０２の作業温度が６０℃から８０℃に上昇しうる
ため、送風機１０６により多くの乾燥し酸素ガスを含む
空気を燃料電池セット１０２に送り水素ガスと電気化学
反応させる必要が生じる。このために、燃料電池セット
１０２中の電解質膜の水分が流失し、これにより燃料電
池セット１０２に欠水の現象が発生し、このため燃料電
池セット１０２の性能が加工する。
【０００６】さらに、貯水タンク１０８中の純水は燃料
電池セット１０２を冷却するのに用いられ、寒冷地区で
使用されると、純水が凝結して氷となり、燃料電池セッ
ト１０２に対して冷却作業が行えなくなることがある。
また、燃料電池セット１０２を冷却するための冷却回路
（貯水タンク１０８、ポンプ１１０、熱交換器１１２及
びラジエータ１１４を含む）は、貯水タンク１０８に排
気装置がないため、冷却回路中に気泡が発生する時、累
積した気泡が冷却回路の管線を塞ぎ、ポンプ１１０を空
転させ、燃料電池セット１０２に対して予期された冷却
効果を達成できなくなる。
電池セット１０２を冷却するのに用いられ、寒冷地区で
使用されると、純水が凝結して氷となり、燃料電池セッ
ト１０２に対して冷却作業が行えなくなることがある。
また、燃料電池セット１０２を冷却するための冷却回路
（貯水タンク１０８、ポンプ１１０、熱交換器１１２及
びラジエータ１１４を含む）は、貯水タンク１０８に排
気装置がないため、冷却回路中に気泡が発生する時、累
積した気泡が冷却回路の管線を塞ぎ、ポンプ１１０を空
転させ、燃料電池セット１０２に対して予期された冷却
効果を達成できなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一種
の液体冷却式燃料電池システムを提供することにあり、
それは、空気に対して加湿する回路が提供されて、加湿
後の空気が燃料電池セットに送られ、並びに通気孔を具
えた冷却剤タンクに凍結防止の液体冷却剤が使用され、
燃料電池システムが寒冷地区で使用可能とされ、並びに
冷却回路中の気泡を排出し、冷却回路の管線の詰まりを
防止した、液体冷却式燃料電池システムであるものとす
る。
の液体冷却式燃料電池システムを提供することにあり、
それは、空気に対して加湿する回路が提供されて、加湿
後の空気が燃料電池セットに送られ、並びに通気孔を具
えた冷却剤タンクに凍結防止の液体冷却剤が使用され、
燃料電池システムが寒冷地区で使用可能とされ、並びに
冷却回路中の気泡を排出し、冷却回路の管線の詰まりを
防止した、液体冷却式燃料電池システムであるものとす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、液体
冷却式燃料電池システムにおいて、水素ガスと酸素ガス
の電気化学反応により、水、直流電源及び熱を発生する
燃料電池セットと、大気中の酸素ガスを含む空気を加湿
後に該燃料電池セットに送出する空気加湿器と、大気中
の空気を該空気加湿器中に送風する送風機と、水素ガス
を保存し、並びに該燃料電池セットの反応に必要な水素
ガスを供給する水素供給源と、該水素供給源が該燃料電
池セットに送出する水素ガスを調節する流量と圧力調節
装置と、該燃料電池セット中の水素ガス流を受け取り並
びにこの水素ガス流を該燃料電池セット中に送出する水
素ガス循環器と、該燃料電池セットより流出した該燃料
電池セットの発生した熱を付帯する高温冷却剤を収集
し、並びにこの高温冷却剤中の気泡を排出する通気孔を
具えた冷却剤タンクと、該冷却剤タンク中の高温冷却剤
を吸い出すポンプと、該ポンプの送出する高温冷却剤の
熱量を該水素供給源に供給する熱交換器と、該熱交換器
を通過した後の高温冷却剤を冷却して低温冷却剤となす
と共に該低温冷却剤を該燃料電池セットに送るラジエー
タと、該ラジエータ中の高温冷却剤を冷却する冷却ファ
ンと、を具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池
システムとしている。請求項２の発明は、請求項１記載
の液体冷却式燃料電池システムにおいて、流量と圧力調
節装置、送風機、ポンプ及び冷却ファンを電気的に制御
する制御回路が設けられたことを特徴とする、液体冷却
式燃料電池システムとしている。請求項３の発明は、請
求項２記載の液体冷却式燃料電池システムにおいて、制
御回路の必要とする作業電圧を提供する電池と、燃料電
池セットが出力する直流電圧を該制御回路の必要とする
作業電圧に変圧し、電池に対して充電する変圧器と、該
制御回路の制御を受けて燃料電池セット中の水素ガスと
混合された雑ガス或いは水分を排出する間欠式排気弁
と、送風機が空気加湿器に送り込む大気中の空気より不
純物を取り除く第１のろ過器と、水素供給源の出口部分
にあって水素供給源からの水素ガスの流出の開閉を行う
逆止弁と、逆止弁と該流量と圧力調節装置の間にあっ
て、該流量と圧力調節装置の高圧端で測定した高圧信号
を該制御回路に送る高圧センサと、流量と圧力調節装置
と燃料電池セットの間にあって、該流量と圧力調節装置
の低圧端で測定した低圧信号を該制御回路に送る低圧セ
ンサと、燃料電池セットと該冷却剤タンクの間にあっ
て、該燃料電池セットの冷却剤出口部分で測定した高温
冷却剤の温度を該制御回路に送る第１の熱電対と、燃料
電池セットと該ラジエータの間にあって、該燃料電池セ
ットの冷却剤入口部分で測定した低温冷却剤の温度を該
制御回路に送る第２の熱電対と、ポンプの送出する高温
冷却剤中の不純物をろ過する第２のろ過器と、該第２の
ろ過器でろ過後の高温冷却剤の流量を制御する循環弁
と、をさらに具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料
電池システムとしている。請求項４の発明は、請求項２
記載の液体冷却式燃料電池システムにおいて、制御回路
が流量と圧力調節装置からの燃料電池セットへの水素ガ
ス流入、送風機の空気加湿器への送風量、ポンプの冷却
剤タンクからの高温冷却剤の吸い出し、冷却ファンの起
動と風量を電気的に制御し、流量と圧力調節装置の両端
の高圧信号と低圧信号を受け取り、高温冷却剤と低温冷
却剤の温度信号を受け取り、液体冷却式燃料電池システ
ムに対するセルフ検出機能を具えたことを特徴とする、
液体冷却式燃料電池システムとしている。請求項５の発
明は、請求項４記載の液体冷却式燃料電池システムにお
いて、制御回路のセルフ検出機能が、水素供給源の水素
ガスの圧力状態の測定、送風機、ポンプ、冷却ファン、
流量と圧力調節装置の電磁弁、間欠式排気弁、燃料電池
セット及び制御回路が正常であるか否かの検査を具えた
ことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとして
いる。請求項６の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃
料電池システムにおいて、空気加湿器が燃料電池セット
中の湿った空気の水分を吸収し、それを大気中の酸素ガ
スを含む空気と混合した後に該燃料電池セットに送るこ
とを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとしてい
る。請求項７の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料
電池システムにおいて、流量と圧力調節装置が、水素供
給源より流出する水素ガスの流通を開閉する電磁弁と、
該電磁弁より流出し並びに燃料電池セットに流入する水
素ガスの圧力を調節する圧力調節弁と、を具えたことを
特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料電池
システムにおいて、送風機が別にバイパス用の空気管路
により大気中の酸素ガスを含む空気を燃料電池セットに
送ることを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムと
している。請求項９の発明は、請求項１記載の液体冷却
式燃料電池システムにおいて、燃料電池セットが直流電
源を電動車の駆動モータに供給することを特徴とする、
液体冷却式燃料電池システムとしている。請求項１０の
発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料電池システムに
おいて、該液体冷却式燃料電池システムが交流発電装置
とされて、燃料電池セットの出力する直流電源を交流電
源に変換する直流交流変換器と、該直流交流変換器の変
換した交流電源の電圧を安定させる電圧安定器と、をさ
らに具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池シス
テムとしている。請求項１１の発明は、請求項１記載の
液体冷却式燃料電池システムにおいて、燃料電池セット
の出力する直流電源の電圧を安定させる電圧安定器を具
えてこの液体冷却式燃料電池システムが直流発電装置と
されたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システム
としている。
冷却式燃料電池システムにおいて、水素ガスと酸素ガス
の電気化学反応により、水、直流電源及び熱を発生する
燃料電池セットと、大気中の酸素ガスを含む空気を加湿
後に該燃料電池セットに送出する空気加湿器と、大気中
の空気を該空気加湿器中に送風する送風機と、水素ガス
を保存し、並びに該燃料電池セットの反応に必要な水素
ガスを供給する水素供給源と、該水素供給源が該燃料電
池セットに送出する水素ガスを調節する流量と圧力調節
装置と、該燃料電池セット中の水素ガス流を受け取り並
びにこの水素ガス流を該燃料電池セット中に送出する水
素ガス循環器と、該燃料電池セットより流出した該燃料
電池セットの発生した熱を付帯する高温冷却剤を収集
し、並びにこの高温冷却剤中の気泡を排出する通気孔を
具えた冷却剤タンクと、該冷却剤タンク中の高温冷却剤
を吸い出すポンプと、該ポンプの送出する高温冷却剤の
熱量を該水素供給源に供給する熱交換器と、該熱交換器
を通過した後の高温冷却剤を冷却して低温冷却剤となす
と共に該低温冷却剤を該燃料電池セットに送るラジエー
タと、該ラジエータ中の高温冷却剤を冷却する冷却ファ
ンと、を具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池
システムとしている。請求項２の発明は、請求項１記載
の液体冷却式燃料電池システムにおいて、流量と圧力調
節装置、送風機、ポンプ及び冷却ファンを電気的に制御
する制御回路が設けられたことを特徴とする、液体冷却
式燃料電池システムとしている。請求項３の発明は、請
求項２記載の液体冷却式燃料電池システムにおいて、制
御回路の必要とする作業電圧を提供する電池と、燃料電
池セットが出力する直流電圧を該制御回路の必要とする
作業電圧に変圧し、電池に対して充電する変圧器と、該
制御回路の制御を受けて燃料電池セット中の水素ガスと
混合された雑ガス或いは水分を排出する間欠式排気弁
と、送風機が空気加湿器に送り込む大気中の空気より不
純物を取り除く第１のろ過器と、水素供給源の出口部分
にあって水素供給源からの水素ガスの流出の開閉を行う
逆止弁と、逆止弁と該流量と圧力調節装置の間にあっ
て、該流量と圧力調節装置の高圧端で測定した高圧信号
を該制御回路に送る高圧センサと、流量と圧力調節装置
と燃料電池セットの間にあって、該流量と圧力調節装置
の低圧端で測定した低圧信号を該制御回路に送る低圧セ
ンサと、燃料電池セットと該冷却剤タンクの間にあっ
て、該燃料電池セットの冷却剤出口部分で測定した高温
冷却剤の温度を該制御回路に送る第１の熱電対と、燃料
電池セットと該ラジエータの間にあって、該燃料電池セ
ットの冷却剤入口部分で測定した低温冷却剤の温度を該
制御回路に送る第２の熱電対と、ポンプの送出する高温
冷却剤中の不純物をろ過する第２のろ過器と、該第２の
ろ過器でろ過後の高温冷却剤の流量を制御する循環弁
と、をさらに具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料
電池システムとしている。請求項４の発明は、請求項２
記載の液体冷却式燃料電池システムにおいて、制御回路
が流量と圧力調節装置からの燃料電池セットへの水素ガ
ス流入、送風機の空気加湿器への送風量、ポンプの冷却
剤タンクからの高温冷却剤の吸い出し、冷却ファンの起
動と風量を電気的に制御し、流量と圧力調節装置の両端
の高圧信号と低圧信号を受け取り、高温冷却剤と低温冷
却剤の温度信号を受け取り、液体冷却式燃料電池システ
ムに対するセルフ検出機能を具えたことを特徴とする、
液体冷却式燃料電池システムとしている。請求項５の発
明は、請求項４記載の液体冷却式燃料電池システムにお
いて、制御回路のセルフ検出機能が、水素供給源の水素
ガスの圧力状態の測定、送風機、ポンプ、冷却ファン、
流量と圧力調節装置の電磁弁、間欠式排気弁、燃料電池
セット及び制御回路が正常であるか否かの検査を具えた
ことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとして
いる。請求項６の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃
料電池システムにおいて、空気加湿器が燃料電池セット
中の湿った空気の水分を吸収し、それを大気中の酸素ガ
スを含む空気と混合した後に該燃料電池セットに送るこ
とを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとしてい
る。請求項７の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料
電池システムにおいて、流量と圧力調節装置が、水素供
給源より流出する水素ガスの流通を開閉する電磁弁と、
該電磁弁より流出し並びに燃料電池セットに流入する水
素ガスの圧力を調節する圧力調節弁と、を具えたことを
特徴とする、液体冷却式燃料電池システムとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料電池
システムにおいて、送風機が別にバイパス用の空気管路
により大気中の酸素ガスを含む空気を燃料電池セットに
送ることを特徴とする、液体冷却式燃料電池システムと
している。請求項９の発明は、請求項１記載の液体冷却
式燃料電池システムにおいて、燃料電池セットが直流電
源を電動車の駆動モータに供給することを特徴とする、
液体冷却式燃料電池システムとしている。請求項１０の
発明は、請求項１記載の液体冷却式燃料電池システムに
おいて、該液体冷却式燃料電池システムが交流発電装置
とされて、燃料電池セットの出力する直流電源を交流電
源に変換する直流交流変換器と、該直流交流変換器の変
換した交流電源の電圧を安定させる電圧安定器と、をさ
らに具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池シス
テムとしている。請求項１１の発明は、請求項１記載の
液体冷却式燃料電池システムにおいて、燃料電池セット
の出力する直流電源の電圧を安定させる電圧安定器を具
えてこの液体冷却式燃料電池システムが直流発電装置と
されたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システム
としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の液体冷却式燃料電池シス
テムは、燃料電池セット、空気加湿器、送風機、水素供
給源、流量と圧力調節装置、水素ガス循環器、冷却剤タ
ンク、ポンプ、熱交換器、ラジエータ、冷却ファン、及
び制御回路を具えている。燃料電池セットが水素ガスと
酸素ガスの電気化学反応により、水、直流電源及び熱を
発生する。空気加湿器は大気中の酸素を含む空気を加湿
後に燃料電池セットに送出する。送風機は大気中の酸素
ガスを含む空気を空気加湿器中に送る。水素供給源は水
素ガスを保存する。流量と圧力調節装置は水素供給源よ
り燃料電池セットに流入する水素ガス量を調節する。水
素ガス循環器は燃料電池セット中の水素ガス流を受け取
り、並びにこの水素ガス流を循環式に燃料電池セット中
に送り込む。冷却剤タンクは燃料電池セットより流出し
たこの燃料電池セットの発生した熱を帯びた高温冷却剤
を収集し並びに通気孔を具えてこの高温冷却剤中の気泡
を排出する。ポンプは冷却剤タンク中の高温冷却剤を取
り出す。熱交換器はポンプが送出した高温冷却剤の熱量
を水素供給源に供給する。ラジエータは熱交換器を通っ
た後の高温冷却剤を冷却して低温冷却剤となし、並びに
この低温冷却剤を燃料電池セット中に送る。冷却ファン
はラジエータ中の高温冷却剤を冷却する。及び、制御回
路は流量と圧力調節装置、送風機、ポンプ、及び冷却フ
ァンを電気制御する。
テムは、燃料電池セット、空気加湿器、送風機、水素供
給源、流量と圧力調節装置、水素ガス循環器、冷却剤タ
ンク、ポンプ、熱交換器、ラジエータ、冷却ファン、及
び制御回路を具えている。燃料電池セットが水素ガスと
酸素ガスの電気化学反応により、水、直流電源及び熱を
発生する。空気加湿器は大気中の酸素を含む空気を加湿
後に燃料電池セットに送出する。送風機は大気中の酸素
ガスを含む空気を空気加湿器中に送る。水素供給源は水
素ガスを保存する。流量と圧力調節装置は水素供給源よ
り燃料電池セットに流入する水素ガス量を調節する。水
素ガス循環器は燃料電池セット中の水素ガス流を受け取
り、並びにこの水素ガス流を循環式に燃料電池セット中
に送り込む。冷却剤タンクは燃料電池セットより流出し
たこの燃料電池セットの発生した熱を帯びた高温冷却剤
を収集し並びに通気孔を具えてこの高温冷却剤中の気泡
を排出する。ポンプは冷却剤タンク中の高温冷却剤を取
り出す。熱交換器はポンプが送出した高温冷却剤の熱量
を水素供給源に供給する。ラジエータは熱交換器を通っ
た後の高温冷却剤を冷却して低温冷却剤となし、並びに
この低温冷却剤を燃料電池セット中に送る。冷却ファン
はラジエータ中の高温冷却剤を冷却する。及び、制御回
路は流量と圧力調節装置、送風機、ポンプ、及び冷却フ
ァンを電気制御する。
【００１０】本発明の液体冷却式燃料電池システムは、
大気中の酸素を含んだ空気を加湿後に燃料電池セットに
送ることにより、燃料電池セットの作業が比較的大きな
負荷にある時も、欠水の現象を発生させず、燃料電池セ
ットが比較的大きな作業電流を提供できる。且つ、燃料
電池セット中の水素ガスを回収し循環させることによ
り、水素ガスの反応効率を有効に増加している。並びに
通気孔を具えた冷却剤タンクに凍結防止の液体冷却剤を
使用したことにより、燃料電池システムを寒冷地区で使
用できるようにし、冷却回路中の気泡を排出して、冷却
回路の管線の詰まりを防止できるようにしている。
大気中の酸素を含んだ空気を加湿後に燃料電池セットに
送ることにより、燃料電池セットの作業が比較的大きな
負荷にある時も、欠水の現象を発生させず、燃料電池セ
ットが比較的大きな作業電流を提供できる。且つ、燃料
電池セット中の水素ガスを回収し循環させることによ
り、水素ガスの反応効率を有効に増加している。並びに
通気孔を具えた冷却剤タンクに凍結防止の液体冷却剤を
使用したことにより、燃料電池システムを寒冷地区で使
用できるようにし、冷却回路中の気泡を排出して、冷却
回路の管線の詰まりを防止できるようにしている。
【００１１】
【実施例】図２は本発明のシステムブロック図である。
図２中にあって、液体冷却式燃料電池システム２００
は、燃料電池セット２０２、空気加湿器（Ａｉｒ Ｈｕ
ｍｉｄｉｆｉｅｒ）２１６、送風機（Ｂｌｏｗｅｒ）２
０６、水素供給源とされる合金水素ボンベ２１８、流量
と圧力調節装置（Ｆｌｏｗ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２２０、水素ガ
ス循環器（Ｈｙｄｒｏｄｇｅｎ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔ
ｏｒ）２０４、ろ過器（Ｆｉｌｔｅｒ）２２２、２２
４、間欠式排気弁２２６、逆止弁２２８、循環弁２３
０、冷却剤タンク２０８、ポンプ２１０、熱交換器２１
２、ラジエータ２１４、冷却ファン２１５、高圧センサ
２３２、低圧センサ２３４、熱電対２３６、２３８、電
池２４０、変圧器２４２及び制御回路２４４を具えてい
る。
図２中にあって、液体冷却式燃料電池システム２００
は、燃料電池セット２０２、空気加湿器（Ａｉｒ Ｈｕ
ｍｉｄｉｆｉｅｒ）２１６、送風機（Ｂｌｏｗｅｒ）２
０６、水素供給源とされる合金水素ボンベ２１８、流量
と圧力調節装置（Ｆｌｏｗ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２２０、水素ガ
ス循環器（Ｈｙｄｒｏｄｇｅｎ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔ
ｏｒ）２０４、ろ過器（Ｆｉｌｔｅｒ）２２２、２２
４、間欠式排気弁２２６、逆止弁２２８、循環弁２３
０、冷却剤タンク２０８、ポンプ２１０、熱交換器２１
２、ラジエータ２１４、冷却ファン２１５、高圧センサ
２３２、低圧センサ２３４、熱電対２３６、２３８、電
池２４０、変圧器２４２及び制御回路２４４を具えてい
る。
【００１２】燃料電池セット２０２は水素ガスと酸素ガ
スの電気化学反応により水、直流電源及び熱を発生す
る。送風機２０６は大気中の酸素ガスを含んだ空気を空
気加湿器２１６中に送り込み、送風機２０６はこのほか
にバイパス用の空気管路で大気中の酸素ガスを含んだ空
気を燃料電池セット２０２に送り、その目的は燃料電池
セット２０２に一定湿度の反応空気（則ち大気中の酸素
ガスを含む空気）を維持させることにある。
スの電気化学反応により水、直流電源及び熱を発生す
る。送風機２０６は大気中の酸素ガスを含んだ空気を空
気加湿器２１６中に送り込み、送風機２０６はこのほか
にバイパス用の空気管路で大気中の酸素ガスを含んだ空
気を燃料電池セット２０２に送り、その目的は燃料電池
セット２０２に一定湿度の反応空気（則ち大気中の酸素
ガスを含む空気）を維持させることにある。
【００１３】空気加湿器２１６は燃料電池セット２０２
中の湿った空気の水分を受け取り、並びに大気中の酸素
を含む空気と混合して反応気体とした後、湿ったこの反
応気体を燃料電池セット２０２に送り、燃料電池セット
２０２内の水素ガスと酸素ガスの反応効果を高めるほ
か、燃料電池セット２０２の作業温度が４０−６０℃或
いはそれ以上となるか、或いは大きな負荷で操作される
時に、送風機２０６が大量の空気を送り、燃料電池セッ
ト２０２内の水素ガスと酸素ガス反応により不断に水が
発生し、燃料電池セット２０２中の空気の水分含有量が
ますます高くなる時、空気加湿器２１６が燃料電池セッ
ト２０２中の過度の湿った空気を受け取り、反応用空気
を加湿するのに用いるため、燃料電池セット２０２に欠
水の現象が発生せず、燃料電池セット２０２にその性能
を維持させることができる。
中の湿った空気の水分を受け取り、並びに大気中の酸素
を含む空気と混合して反応気体とした後、湿ったこの反
応気体を燃料電池セット２０２に送り、燃料電池セット
２０２内の水素ガスと酸素ガスの反応効果を高めるほ
か、燃料電池セット２０２の作業温度が４０−６０℃或
いはそれ以上となるか、或いは大きな負荷で操作される
時に、送風機２０６が大量の空気を送り、燃料電池セッ
ト２０２内の水素ガスと酸素ガス反応により不断に水が
発生し、燃料電池セット２０２中の空気の水分含有量が
ますます高くなる時、空気加湿器２１６が燃料電池セッ
ト２０２中の過度の湿った空気を受け取り、反応用空気
を加湿するのに用いるため、燃料電池セット２０２に欠
水の現象が発生せず、燃料電池セット２０２にその性能
を維持させることができる。
【００１４】合金水素ボンベ２１８（又は高圧水素ボン
ベ）水素供給源３１０は水素ガスを保存する。逆止弁２
２８は合金水素ボンベ２１８の出口部分にあって、合金
水素ボンベ２１８の水素ガスの流出を開閉する。流量と
圧力調節装置２２０は逆止弁２２８と燃料電池セット２
０２の間にあって、合金水素ボンベ２１８より燃料電池
セット２０２に流入する水素ガス量を調節し、流量と圧
力調節装置２２０は電磁弁２４６と圧力調節弁２４８を
具えている。電磁弁２４６は制御回路２４４の制御を受
けて、合金水素ボンベ２１８より流出する水素ガスの流
通を開閉する。圧力調節弁２４８は電磁弁２４６より流
出し並びに燃料電池セット２０２に流入する水素ガスの
圧力を調節する。
ベ）水素供給源３１０は水素ガスを保存する。逆止弁２
２８は合金水素ボンベ２１８の出口部分にあって、合金
水素ボンベ２１８の水素ガスの流出を開閉する。流量と
圧力調節装置２２０は逆止弁２２８と燃料電池セット２
０２の間にあって、合金水素ボンベ２１８より燃料電池
セット２０２に流入する水素ガス量を調節し、流量と圧
力調節装置２２０は電磁弁２４６と圧力調節弁２４８を
具えている。電磁弁２４６は制御回路２４４の制御を受
けて、合金水素ボンベ２１８より流出する水素ガスの流
通を開閉する。圧力調節弁２４８は電磁弁２４６より流
出し並びに燃料電池セット２０２に流入する水素ガスの
圧力を調節する。
【００１５】高圧センサ２３２は逆止弁２２８と流量と
圧力調節装置２２０の間にあって、流量と圧力調節装置
２２０の高圧端で測定した圧力を電気性質を具えた高圧
信号に変換し、並びにこの高圧信号を制御回路２４４に
送り、制御回路２４４がこの高圧信号に基づき水素供給
源の状況を了解し、並びに電磁弁２４６を開放或いは閉
合する制御を行う。同様に、低圧センサ２３４は流量と
圧力調節装置２２０と燃料電池セット２０２の間にあっ
て、流量と圧力調節装置２２０の低圧端で測定した圧力
を電気性質を具えた低圧信号に変換し、並びにこの低圧
信号を制御回路２４４に送り、制御回路２４４がこの低
圧信号に基づき電磁弁２４６を開放或いは閉合する制御
を行い、並びに水素ガス圧力の過高による燃料電池セッ
ト２０２の損壊を防止する。
圧力調節装置２２０の間にあって、流量と圧力調節装置
２２０の高圧端で測定した圧力を電気性質を具えた高圧
信号に変換し、並びにこの高圧信号を制御回路２４４に
送り、制御回路２４４がこの高圧信号に基づき水素供給
源の状況を了解し、並びに電磁弁２４６を開放或いは閉
合する制御を行う。同様に、低圧センサ２３４は流量と
圧力調節装置２２０と燃料電池セット２０２の間にあっ
て、流量と圧力調節装置２２０の低圧端で測定した圧力
を電気性質を具えた低圧信号に変換し、並びにこの低圧
信号を制御回路２４４に送り、制御回路２４４がこの低
圧信号に基づき電磁弁２４６を開放或いは閉合する制御
を行い、並びに水素ガス圧力の過高による燃料電池セッ
ト２０２の損壊を防止する。
【００１６】水素ガス循環器２０４は燃料電池セット２
０２中の水素ガス流を受け取り、並びにこの水素ガス流
を循環式に燃料電池セット２０２中に流入させる。この
水素ガス流の受け取りと循環の目的は、燃料電池セット
２０２中の静態水素ガス流に流動効果を発生させて、電
気化学反応の性能を高め、水素ガスの反応効率を増加さ
せることにある。
０２中の水素ガス流を受け取り、並びにこの水素ガス流
を循環式に燃料電池セット２０２中に流入させる。この
水素ガス流の受け取りと循環の目的は、燃料電池セット
２０２中の静態水素ガス流に流動効果を発生させて、電
気化学反応の性能を高め、水素ガスの反応効率を増加さ
せることにある。
【００１７】ろ過器２２２は送風機２０６が燃料電池セ
ット２０２と空気加湿器２１６に送り込む空気中の不純
物をろ過する。間欠式排気弁２２６（電磁弁）は制御回
路２４４の制御を受け、ある時間ごとに燃料電池セット
２０２中の水素ガスと混合された雑ガス或いは水分を排
出し、これにより酸素ガスと反応する良好な水素ガス純
度を保持し、水素ガス流パイプに積水がある時、適時に
排出でき、これにより燃料電池セット２０２内の水素ガ
スと酸素ガスの反応が悪くなるのを防止する。
ット２０２と空気加湿器２１６に送り込む空気中の不純
物をろ過する。間欠式排気弁２２６（電磁弁）は制御回
路２４４の制御を受け、ある時間ごとに燃料電池セット
２０２中の水素ガスと混合された雑ガス或いは水分を排
出し、これにより酸素ガスと反応する良好な水素ガス純
度を保持し、水素ガス流パイプに積水がある時、適時に
排出でき、これにより燃料電池セット２０２内の水素ガ
スと酸素ガスの反応が悪くなるのを防止する。
【００１８】冷却剤タンク２０８は、燃料電池セット２
０２より流出した高温冷却剤を収集し、該高温冷却剤は
低温冷却剤が燃料電池セット２０２の発生する熱を吸収
することにより形成され、並びに冷却剤タンク２０８の
通気孔よりこの高温冷却剤中の気泡が排出され、冷却回
路（冷却剤タンク２０８、ポンプ２１０、熱交換器２１
２及びラジエータ２１４を含む）中に気泡が発生する
時、冷却剤タンク２０８の通気孔よりこの気泡が排出さ
れ、これにより気泡の累積による管線の詰まりが防止さ
れ、或いはポンプ２１０の空転が防止され、これにより
燃料電池セット２０２冷却の効果を達成できる。そのう
ち、燃料電池セット２０２を冷却する冷却剤として、凍
結防止剤（エチレングリコール）を加えた水を使用で
き、これにより液体冷却式燃料電池システムが寒冷地区
で使用可能となり、水が凝結して氷となる状況の発生を
防止できる。
０２より流出した高温冷却剤を収集し、該高温冷却剤は
低温冷却剤が燃料電池セット２０２の発生する熱を吸収
することにより形成され、並びに冷却剤タンク２０８の
通気孔よりこの高温冷却剤中の気泡が排出され、冷却回
路（冷却剤タンク２０８、ポンプ２１０、熱交換器２１
２及びラジエータ２１４を含む）中に気泡が発生する
時、冷却剤タンク２０８の通気孔よりこの気泡が排出さ
れ、これにより気泡の累積による管線の詰まりが防止さ
れ、或いはポンプ２１０の空転が防止され、これにより
燃料電池セット２０２冷却の効果を達成できる。そのう
ち、燃料電池セット２０２を冷却する冷却剤として、凍
結防止剤（エチレングリコール）を加えた水を使用で
き、これにより液体冷却式燃料電池システムが寒冷地区
で使用可能となり、水が凝結して氷となる状況の発生を
防止できる。
【００１９】ポンプ２１０は冷却剤タンク２０８中の高
温冷却剤を吸い出すのに用いられる。ろ過器２２４はポ
ンプ２１０の送出する高温冷却剤中の不純物をろ過す
る。循環弁２３０はろ過器２２４がろ過した後の冷却剤
の流量を制御する。熱交換器２１２はポンプ２１０の送
出する高温冷却剤の熱量を水素供給源である合金水素ボ
ンベ２１８に提供し、水素ガス釈放後に温度が下がった
合金水素ボンベ２１８を加熱して大量の水素ガスを放出
できるようにする。ラジエータ２１４は熱交換器２１２
を通った後の高温冷却剤の温度を下げて低温冷却剤とな
し、この低温冷却剤を燃料電池セット２０２中に送り、
これにより燃料電池セット２０２の作業温度を下げる。
温冷却剤を吸い出すのに用いられる。ろ過器２２４はポ
ンプ２１０の送出する高温冷却剤中の不純物をろ過す
る。循環弁２３０はろ過器２２４がろ過した後の冷却剤
の流量を制御する。熱交換器２１２はポンプ２１０の送
出する高温冷却剤の熱量を水素供給源である合金水素ボ
ンベ２１８に提供し、水素ガス釈放後に温度が下がった
合金水素ボンベ２１８を加熱して大量の水素ガスを放出
できるようにする。ラジエータ２１４は熱交換器２１２
を通った後の高温冷却剤の温度を下げて低温冷却剤とな
し、この低温冷却剤を燃料電池セット２０２中に送り、
これにより燃料電池セット２０２の作業温度を下げる。
【００２０】熱電対２３６は、燃料電池セット２０２と
冷却剤タンク２０８の間にあり、熱電対２３６は燃料電
池セット２０２の冷却剤出口部分で測定した高温冷却剤
の温度を電気信号に変換し、並びにこの電気信号を制御
回路２４４に送る。同様に、もう一つの熱電対２３８が
燃料電池セット２０２とラジエータ２１４の間にあっ
て、燃料電池セット２０２の冷却剤入口部分で測定した
低温冷却剤の温度を電気信号に変換し、並びにこの電気
信号を制御回路２４４に送る。これにより、制御回路２
４４が熱電対２３６と熱電対２３８の送る電気信号によ
りラジエータ２１４に増設された冷却ファン２１５の起
動と非起動及び運転時の風量を制御し、燃料電池セット
２０２の作業温度を適当な温度に維持する。
冷却剤タンク２０８の間にあり、熱電対２３６は燃料電
池セット２０２の冷却剤出口部分で測定した高温冷却剤
の温度を電気信号に変換し、並びにこの電気信号を制御
回路２４４に送る。同様に、もう一つの熱電対２３８が
燃料電池セット２０２とラジエータ２１４の間にあっ
て、燃料電池セット２０２の冷却剤入口部分で測定した
低温冷却剤の温度を電気信号に変換し、並びにこの電気
信号を制御回路２４４に送る。これにより、制御回路２
４４が熱電対２３６と熱電対２３８の送る電気信号によ
りラジエータ２１４に増設された冷却ファン２１５の起
動と非起動及び運転時の風量を制御し、燃料電池セット
２０２の作業温度を適当な温度に維持する。
【００２１】制御回路２４４は流量と圧力調節装置２２
０からの燃料電池セット２０２への水素ガス流入を電気
的に制御する。制御回路２４４はまた送風機２０６の燃
料電池セット２０２と空気加湿器２１６への送風量を電
気的に制御する。制御回路２４４はさらに水素ガスと混
合される間欠式排気弁２２６の雑ガスと水分の排出を電
気的に制御する。制御回路２４４はまた、ポンプ２１０
の冷却剤タンク２０８からの高温冷却剤の吸い出しを電
気的に制御する。制御回路２４４はさらにラジエータ２
１４に付加された冷却ファン２１５の起動と風量を制御
して冷却ファン２１５により高温冷却剤を冷却し低温冷
却剤となす。及び制御回路２４４は液体冷却式燃料電池
システム２００のセルフ検出（合金水素ボンベ２１８の
水素ガス圧力状態、送風機２０６、ポンプ２１０、冷却
ファン２１５、間欠式排気弁２２６、燃料電池セット２
０２及び制御回路２４４が正常か否かの検出）を行う。
０からの燃料電池セット２０２への水素ガス流入を電気
的に制御する。制御回路２４４はまた送風機２０６の燃
料電池セット２０２と空気加湿器２１６への送風量を電
気的に制御する。制御回路２４４はさらに水素ガスと混
合される間欠式排気弁２２６の雑ガスと水分の排出を電
気的に制御する。制御回路２４４はまた、ポンプ２１０
の冷却剤タンク２０８からの高温冷却剤の吸い出しを電
気的に制御する。制御回路２４４はさらにラジエータ２
１４に付加された冷却ファン２１５の起動と風量を制御
して冷却ファン２１５により高温冷却剤を冷却し低温冷
却剤となす。及び制御回路２４４は液体冷却式燃料電池
システム２００のセルフ検出（合金水素ボンベ２１８の
水素ガス圧力状態、送風機２０６、ポンプ２１０、冷却
ファン２１５、間欠式排気弁２２６、燃料電池セット２
０２及び制御回路２４４が正常か否かの検出）を行う。
【００２２】本システム中、小型鉛酸電池或いはその他
の種類の電池とされる起動用電池２４０が増設され、シ
ステムが運転開始する時に制御回路２４４、送風機３０
４とその他の装置（送風機２０６、ポンプ２１０、冷却
ファン２１５、電磁弁２４６及び間欠式排気弁２２６
等）の起動用の電力を提供し、また燃料電池セット２０
２の発生する直流電源を、変圧器２４２により適当な電
圧に変圧した後、電池２４０に対して充電することによ
り、毎回起動使用時に、システムが順調に運転する。
の種類の電池とされる起動用電池２４０が増設され、シ
ステムが運転開始する時に制御回路２４４、送風機３０
４とその他の装置（送風機２０６、ポンプ２１０、冷却
ファン２１５、電磁弁２４６及び間欠式排気弁２２６
等）の起動用の電力を提供し、また燃料電池セット２０
２の発生する直流電源を、変圧器２４２により適当な電
圧に変圧した後、電池２４０に対して充電することによ
り、毎回起動使用時に、システムが順調に運転する。
【００２３】ハイパワーの液体冷却式燃料電池システム
はオートバイ、自動車等の伝動車或いは移動式或いは固
定式の発電装置に応用される。図３は本考案を電動車に
応用するブロック図であり、燃料電池セット２０２が直
流電源を電動車の駆動モータ３０２に提供し、駆動モー
タ３０２により電動車の伝動機構３０４を駆動し、こう
して電動車を移動させることができる。
はオートバイ、自動車等の伝動車或いは移動式或いは固
定式の発電装置に応用される。図３は本考案を電動車に
応用するブロック図であり、燃料電池セット２０２が直
流電源を電動車の駆動モータ３０２に提供し、駆動モー
タ３０２により電動車の伝動機構３０４を駆動し、こう
して電動車を移動させることができる。
【００２４】さらに、図４は本発明を携帯式或いは固定
式交流発電装置に応用するブロック図であり、直流交流
変換器４０２により燃料電池セット２０２の出力する直
流電源を商用電気周波数（６０／５０Ｈｚ）の交流電源
に変換し、電圧安定器４０４で直流交流変換器４０２の
変換した交流電源の電圧を安定させ、これによりシステ
ムを商用電気周波数の交流発電装置となし、この直流交
流変換器４０２と電圧電圧安定器４０４は必要により異
なる周波数の安定交流電源を発生するものとされる。
式交流発電装置に応用するブロック図であり、直流交流
変換器４０２により燃料電池セット２０２の出力する直
流電源を商用電気周波数（６０／５０Ｈｚ）の交流電源
に変換し、電圧安定器４０４で直流交流変換器４０２の
変換した交流電源の電圧を安定させ、これによりシステ
ムを商用電気周波数の交流発電装置となし、この直流交
流変換器４０２と電圧電圧安定器４０４は必要により異
なる周波数の安定交流電源を発生するものとされる。
【００２５】また、図５は本発明を携帯式或いは固定式
直流発電装置に応用するブロック図であり、燃料電池セ
ット２０２の水素ガス及び酸素ガスが反応する時、その
出力する電圧が負荷の大きさにより変動しうるため、シ
ステムの出力する直流電圧を安定させるため、電圧安定
器４０４を増設してシステムの電圧を安定させ、これに
よりシステムを直流発電装置となしている。
直流発電装置に応用するブロック図であり、燃料電池セ
ット２０２の水素ガス及び酸素ガスが反応する時、その
出力する電圧が負荷の大きさにより変動しうるため、シ
ステムの出力する直流電圧を安定させるため、電圧安定
器４０４を増設してシステムの電圧を安定させ、これに
よりシステムを直流発電装置となしている。
【００２６】
【発明の効果】本発明の特徴は、燃料電池セットに送り
込まれる大気中の酸素を含んだ空気を湿らせることによ
り、燃料電池セットの作業温度が比較的高い時に、欠水
の現象を発生させず、且つ燃料電池セットに比較的大き
な作業電流を提供させることにある。
込まれる大気中の酸素を含んだ空気を湿らせることによ
り、燃料電池セットの作業温度が比較的高い時に、欠水
の現象を発生させず、且つ燃料電池セットに比較的大き
な作業電流を提供させることにある。
【００２７】本発明のもう一つの特徴は、燃料電池セッ
ト中の水素ガスを受け取って循環させることにより、有
効に水素ガスの反応効率を増加させることにある。
ト中の水素ガスを受け取って循環させることにより、有
効に水素ガスの反応効率を増加させることにある。
【００２８】本発明の別の特徴は、通気孔を具えた冷却
剤タンクに凍結防止の液体冷却剤を使用することにより
燃料電池セットを寒冷地区で使用可能とし、冷却回路中
の気泡を排出し、冷却回路の管線の詰まりを防止したこ
とにある。
剤タンクに凍結防止の液体冷却剤を使用することにより
燃料電池セットを寒冷地区で使用可能とし、冷却回路中
の気泡を排出し、冷却回路の管線の詰まりを防止したこ
とにある。
【００２９】本発明の精神と基本特徴に基づき各種の特
定な変更が可能である。本発明の範囲は特許請求の範囲
の記載により定められ、上述の説明により制限されるも
のではなく、特許請求の範囲の記載の意義と等しいすべ
ての変化はいずれも本発明中に含まれるものとする。
定な変更が可能である。本発明の範囲は特許請求の範囲
の記載により定められ、上述の説明により制限されるも
のではなく、特許請求の範囲の記載の意義と等しいすべ
ての変化はいずれも本発明中に含まれるものとする。
【図１】従来の技術のシステムブロック図である。
【図２】本考案のシステムブロック図である。
【図３】本発明を電動車に応用したブロック図である。
【図４】本発明を交流発電装置に応用したブロック図で
ある。
ある。
【図５】本発明を直流発電装置に応用したブロック図で
ある。
ある。
１０２、２０２ 燃料電池セット
１０４ 加湿器
１０６、２０６ 送風機
１０８ 貯水タンク
１１０、２１０ ポンプ
１１２、２１２ 熱交換器
１１４、２１４ ラジエータ
２００ 液体冷却式燃料電池システム
２０４ 水素ガス循環器
２０８ 冷却剤タンク
２１５ 冷却ファン
２１６ 空気加湿器
２１８ 合金水素ボンベ
２２０ 流量と圧力調節装置
２２２、２２４ ろ過器
２２６ 間欠式排気弁
２２８ 逆止弁
２３０ 循環弁
２３２ 高圧センサ
２３４ 低圧センサ
２３６、２３８ 熱電対
２４０ 電池
２４２ 変圧器
２４４ 制御回路
２４６ 電磁弁
２４８ 圧力調節弁
３０２ 駆動モータ
３０４ 伝動機構
４０２ 直流交流変換器
４０４ 電圧安定器
Claims (11)
- 【請求項１】 液体冷却式燃料電池システムにおいて、 水素ガスと酸素ガスの電気化学反応により、水、直流電
源及び熱を発生する燃料電池セットと、 大気中の酸素ガスを含む空気を加湿後に該燃料電池セッ
トに送出する空気加湿器と、 大気中の空気を該空気加湿器中に送風する送風機と、 水素ガスを保存し、並びに該燃料電池セットの反応に必
要な水素ガスを供給する水素供給源と、 該水素供給源が該燃料電池セットに送出する水素ガスを
調節する流量と圧力調節装置と、 該燃料電池セット中の水素ガス流を受け取り並びにこの
水素ガス流を該燃料電池セット中に送出する水素ガス循
環器と、 該燃料電池セットより流出した該燃料電池セットの発生
した熱を付帯する高温冷却剤を収集し、並びにこの高温
冷却剤中の気泡を排出する通気孔を具えた冷却剤タンク
と、 該冷却剤タンク中の高温冷却剤を吸い出すポンプと、 該ポンプの送出する高温冷却剤の熱量を該水素供給源に
供給する熱交換器と、 該熱交換器を通過した後の高温冷却剤を冷却して低温冷
却剤となすと共に該低温冷却剤を該燃料電池セットに送
るラジエータと、 該ラジエータ中の高温冷却剤を冷却する冷却ファンと、 を具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システ
ム。 - 【請求項２】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、流量と圧力調節装置、送風機、ポンプ及
び冷却ファンを電気的に制御する制御回路が設けられた
ことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、 制御回路の必要とする作業電圧を提供する電池と、 燃料電池セットが出力する直流電圧を該制御回路の必要
とする作業電圧に変圧し、電池に対して充電する変圧器
と、 該制御回路の制御を受けて燃料電池セット中の水素ガス
と混合された雑ガス或いは水分を排出する間欠式排気弁
と、 送風機が空気加湿器に送り込む大気中の空気より不純物
を取り除く第１のろ過器と、 水素供給源の出口部分にあって水素供給源からの水素ガ
スの流出の開閉を行う逆止弁と、 逆止弁と該流量と圧力調節装置の間にあって、該流量と
圧力調節装置の高圧端で測定した高圧信号を該制御回路
に送る高圧センサと、 流量と圧力調節装置と燃料電池セットの間にあって、該
流量と圧力調節装置の低圧端で測定した低圧信号を該制
御回路に送る低圧センサと、 燃料電池セットと該冷却剤タンクの間にあって、該燃料
電池セットの冷却剤出口部分で測定した高温冷却剤の温
度を該制御回路に送る第１の熱電対と、 燃料電池セットと該ラジエータの間にあって、該燃料電
池セットの冷却剤入口部分で測定した低温冷却剤の温度
を該制御回路に送る第２の熱電対と、 ポンプの送出する高温冷却剤中の不純物をろ過する第２
のろ過器と、 該第２のろ過器でろ過後の高温冷却剤の流量を制御する
循環弁と、 をさらに具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池
システム。 - 【請求項４】 請求項２記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、制御回路が流量と圧力調節装置からの燃
料電池セットへの水素ガス流入、送風機の空気加湿器へ
の送風量、ポンプの冷却剤タンクからの高温冷却剤の吸
い出し、冷却ファンの起動と風量を電気的に制御し、流
量と圧力調節装置の両端の高圧信号と低圧信号を受け取
り、高温冷却剤と低温冷却剤の温度信号を受け取り、液
体冷却式燃料電池システムに対するセルフ検出機能を具
えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システム。 - 【請求項５】 請求項４記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、制御回路のセルフ検出機能が、水素供給
源の水素ガスの圧力状態の測定、送風機、ポンプ、冷却
ファン、流量と圧力調節装置の電磁弁、間欠式排気弁、
燃料電池セット及び制御回路が正常であるか否かの検査
を具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システ
ム。 - 【請求項６】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、空気加湿器が燃料電池セット中の湿った
空気の水分を吸収し、それを大気中の酸素ガスを含む空
気と混合した後に該燃料電池セットに送ることを特徴と
する、液体冷却式燃料電池システム。 - 【請求項７】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、流量と圧力調節装置が、 水素供給源より流出する水素ガスの流通を開閉する電磁
弁と、 該電磁弁より流出し並びに燃料電池セットに流入する水
素ガスの圧力を調節する圧力調節弁と、 を具えたことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システ
ム。 - 【請求項８】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、送風機が別にバイパス用の空気管路によ
り大気中の酸素ガスを含む空気を燃料電池セットに送る
ことを特徴とする、液体冷却式燃料電池システム。 - 【請求項９】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シス
テムにおいて、燃料電池セットが直流電源を電動車の駆
動モータに供給することを特徴とする、液体冷却式燃料
電池システム。 - 【請求項１０】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シ
ステムにおいて、該液体冷却式燃料電池システムが交流
発電装置とされて、 燃料電池セットの出力する直流電源を交流電源に変換す
る直流交流変換器と、 該直流交流変換器の変換した交流電源の電圧を安定させ
る電圧安定器と、をさらに具えたことを特徴とする、液
体冷却式燃料電池システム。 - 【請求項１１】 請求項１記載の液体冷却式燃料電池シ
ステムにおいて、燃料電池セットの出力する直流電源の
電圧を安定させる電圧安定器を具えてこの液体冷却式燃
料電池システムが直流発電装置とされたことを特徴とす
る、液体冷却式燃料電池システム。
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