JP2017130394A - 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2017130394A
JP2017130394A JP2016010035A JP2016010035A JP2017130394A JP 2017130394 A JP2017130394 A JP 2017130394A JP 2016010035 A JP2016010035 A JP 2016010035A JP 2016010035 A JP2016010035 A JP 2016010035A JP 2017130394 A JP2017130394 A JP 2017130394A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
energization
fuel cell
solenoid valve
temperature
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
JP2016010035A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6623785B2 (ja
Inventor
深津　佳昭
Yoshiaki Fukatsu
佳昭 深津
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.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries 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 Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2016010035A priority Critical patent/JP6623785B2/ja
Priority to PCT/JP2016/085349 priority patent/WO2017126231A1/ja
Publication of JP2017130394A publication Critical patent/JP2017130394A/ja
Priority to US16/036,365 priority patent/US10930955B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6623785B2 publication Critical patent/JP6623785B2/ja
Priority to US17/149,288 priority patent/US11362353B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04731—Temperature of other components of a fuel cell or 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
    • H01M8/04082—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
    • 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
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253—Means for solving freezing problems
    • 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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • 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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or 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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04373—Temperature; Ambient temperature of auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • 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
    • 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
    • H01M8/04843—Humidity; Water content of fuel cell exhausts
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • 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

【課題】簡単な構成で、ガスが漏れることが抑制され、電磁弁の凍結が防止され、良好に発電することが可能である燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】燃料電池３００は、水素及び酸素を反応させて発電するスタック１と、スタック１から排出されるガス（又は水）を外部へ排出する電磁弁である、排気弁６１，６２（又は排水弁２８，２９）と、排気弁６１，６２（又は排水弁２８，２９）の通電を制御する制御部９とを備える。排気弁６１，６２はガスの排出方向に、排水弁２８，２９は水の排出方向に並設されている。制御部９はいずれかの電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出する電磁弁と、電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータにガスの排出の制御処理を実行させるためのコンピュータプログラムに関する。
負極に水素を送って起電力を得る電池として、燃料電池、ニッケル・水素電池等が挙げられる。
燃料電池は発電効率が高く、クリーンな発電装置であり、負荷の大小に影響されず、コジェネレーションシステムを構築できるため、パーソナルコンピュータ，携帯電話機等のデジタル家電製品、電気自動車、鉄道、携帯電話の基地局、発電所等の種々の用途が検討されている。
燃料電池は、スタックと、複数の水素ボンベと、水素循環路と、水素供給路とを有する。
スタックは、固体高分子電解質膜を負極と陽極とで両側から挟んで膜電極接合体を形成し、この膜電極接合体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位セルを構成し、この単位セルを複数積層してパッケージ化したものである。
水素供給路の一端部はレギュレータ及び開閉弁を介し水素ボンベに接続され、他端部は水素循環路のスタックの負極寄りの部分に接続されている。水素は、水素ボンベから水素供給路を通流されて、水素循環路の前記負極寄りの部分を経て、スタック内の負極側部分へ送出され、該部分内の通流路を通流される。該通流路内を通流し、スタックから排出された水素は、水素循環路を通流して、スタックに戻される。
スタックに水素が供給され、負極に水素を含む燃料ガスが接触し、正極に空気等の酸素を含む酸化ガスが接触することにより両電極で電気化学反応が生じて、起電力が発生する。
この燃料電池においては、上述したように負極から排出されるオフガス（未反応水素を含む排気ガス）をスタックの負極側部分へ循環させる水素循環方式を採用して、水素の利用効率を高めている。オフガス中の未反応の水素は燃料電池の発電に利用されるが、オフガス中の不純物は、水素循環路に残留するため、発電するに従って前記負極側部分における不純物濃度が増大し、燃料電池の発電効率が低下するという問題がある。従って、水素循環路内のオフガスは適時、外部にパージされる。
また、オフガス中には正極側から電解質膜を透過してきた水分が含まれているので、水素循環路に気液分離器を設けてガスと水とを分離しており、ガスは発電部へ戻し、貯留した水は適時、排出するようにしている。
ガス、又は水の排出弁としては電磁弁が用いられている。水の排出弁のみならず、ガスの排出弁においても、上述したようにガス中に水分が含まれているので、外気温によって、これらの排出弁のポペット部が凍結する虞がある。この状態では排出弁が動作せず、発電ができなくなる可能性がある。また、この状態で排出弁を開いた場合、ポペット部が破損する虞があり、水素循環路の排出弁であれば、水素の漏れが生じる可能性がある。
特許文献１には、電磁弁の駆動巻線に駆動電流が流れていない状態のときに、該電磁弁に駆動電流を与えるリレー回路の非付勢時に導通する接点を介して該駆動電流と反対極性の電流を駆動巻線に与えることにより、駆動巻線が加温されて凍結が防止されるようにした、電磁弁の凍結防止回路の発明が開示されている。
特開平６−７４３６１号公報
しかし、一般的な電磁弁では、特許文献１のように駆動電流と反対極性の電流を与えたとしても弁が開放される。このため、反対極性の電流では開放しない、特殊な電磁弁しか使用できないという問題があった
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、ガスが漏れることが抑制され、電磁弁の凍結が防止され、良好に発電することができる燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る燃料電池は、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出する電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池において、前記ガス、又は前記水が排出される方向に前記電磁弁を複数並設し、前記制御部は、前記電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うことを特徴とする。
ここで、「前記ガス、又は前記水が排出される方向に前記電磁弁を複数並設する」とは、「ガスが排出される方向に電磁弁を複数並設する」こと、及び／又は「水が排出される方向に電磁弁を複数並設する」、並びに「ガス及び水を同時に排出するように構成されているときに、これらの排出方向に電磁弁を複数並設する」ことをいう。
本発明に係る燃料電池の制御方法は、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池の制御方法であって、電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電することを特徴とする。
本発明に係るコンピュータプログラムは、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池を制御するコンピュータに、電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁への通電命令を出力する処理を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成で、ガスが漏れることが抑制され、電磁弁の凍結が防止され、良好に発電することができる。
実施の形態１に係る燃料電池を示すブロック図である。 ＣＰＵによる第２通電処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る燃料電池を示すブロック図である。 ＣＰＵによる第２通電処理を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る燃料電池を示すブロック図である。 ＣＰＵによる第２通電処理を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る燃料電池を示すブロック図である。 ＣＰＵによる第２通電処理を示すフローチャートである。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る燃料電池３００を示すブロック図である。
燃料電池３００は、電池本体１００と水素供給部２００とを備える。電池本体１００は例えば固体高分子形燃料電池（polymer electrolyte fuel cell）等の電池本体である。
電池本体１００は、スタック１、水素通流路２（水素供給路２ａ及び水素循環路２ｂ）、空気流路３、スタック冷却路４、ラジエータ通流路５、ボンベ加熱路６、第１熱交換器７、第２熱交換器８、制御部９、気液分離器２７、排水弁２８，２９、水素循環ポンプ２６、エアポンプ３０、冷却ポンプ４０、放熱ポンプ５０、ラジエータ５１、ファン５２、加熱ポンプ６０、排気弁６１，６２、温度センサ６３、排水路７５、及び排気路７６を備える。第２熱交換器８はヒータ（不図示）を備える。
水素供給部２００は、複数のＭＨ（Metal Hydride）ボンベ２０と、開閉弁２１と、レギュレータ２２とを備える。ＭＨボンベ２０は水素吸蔵合金を充填してなる。開閉弁２１には全てのＭＨボンベ２０が接続されており、開閉弁２１はレギュレータ２２に接続されている。レギュレータ２２により水素の供給圧力が調整される。ＭＨボンベ２０内の水素吸蔵合金が水素を放出する際の反応は吸熱反応である。
スタック１は、固体高分子電解質膜を負極と陽極とで両側から挟んで膜電極接合体を形成し、この膜電極接合体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位セルを構成し、この単位セルを複数積層してパッケージ化したものである。
負極に、水素供給部２００から流入した水素を含む燃料ガスが接触し、正極に空気等の酸素を含む酸化ガスが空気流路３から流入して接触することにより両電極で電気化学反応が生じ、起電力が発生する。この電気化学反応においては、負極側から固体高分子電解質膜を透過してきた水素イオンと酸化ガス中の酸素との反応により水が生じる。
水素供給路２ａの一端部はレギュレータ２２に、他端部は水素循環路２ｂのスタック１の負極寄りの部分に接続されている。水素供給路２ａには、水素供給部２００側から順に、開閉弁２３、開閉弁２４、逆止弁２５が設けられている。
水素循環路２ｂには水素循環ポンプ２６が設けられている。開閉弁２３、開閉弁２４を開いたとき、水素はレギュレータ２２から開閉弁２３、開閉弁２４、及び逆止弁２５を通って水素供給路２ａを通流し、水素循環ポンプ２６により、水素循環路２ｂを通流して、スタック１の負極側部分へ送出され、該部分内の通流路を通流されるように構成されている。該通流路内を通流し、スタック１から排出された、水素、不純物（当初から水素に含有された不純物と反応により生じた不純物とを含む）及び水分は水素循環路２ｂを通流し、気液分離器２７へ送られる。
気液分離器２７において、水素及び不純物を含むガスと水とに分離される。
排水路７５は気液分離器２７の下側に接続されており、排水路７５には電磁弁である排水弁２８，２９が直列に設けられている。
排気路７６は、気液分離器２７の上側で水素循環路２ｂから分岐して延びるように設けられており、排気路７６には前記ガスを排出するための排気弁６１，６２が直列に設けられている。前記ガスは適宜のタイミングで、排気弁６１，６２に通電して開放することにより排気路７６を通流し、外部へ排出される。
気液分離器２７において、分離された前記ガスは排気弁６１，６２を閉じているとき、気液分離器２７から水素循環路２ｂを通流して水素循環ポンプ２６へ送られ、スタック１へ戻される。気液分離器２７で分離された水は貯留され、所定量に達した場合に、排水弁２８，２９に通電して開放することにより排水路７５を通流され、外部へ排出される。
排水弁２８，２９は夫々断熱材８１，８２により覆われている。排水路７５の、排水弁２８，２９間も断熱材により覆われている。該断熱材により覆われた部分は、図１において太線で表している。断熱材は設けないことにしてもよいが、後述する第２通電処理を行う場合に、排水弁２８又は２９の通電により生じた熱を保持することができ、より良好に凍結が防止されるので、設けることが好ましい。また、排水路７５全体を断熱材により覆うことにしてもよい。
排気弁６１，６２は夫々断熱材８３，８４により覆われている。排気路７６の、排気弁６１，６２間も断熱材により覆われている。該断熱材により覆われた部分は、図１において太線で表している。断熱材は設けないことにしてもよいが、後述する第２通電処理を行う場合に、排気弁６１又は６２の通電により生じた熱を保持することができ、より良好に凍結が防止されるので、設けることが好ましい。また、排気路７６全体を断熱材により覆うことにしてもよい。
空気流路３にはエアポンプ３０が設けられている。そして、空気流路３のスタック１への流入側部分には開閉弁３１が、スタック１からの流出側部分には開閉弁３２が設けられている。開閉弁３１、開閉弁３２を開いたとき、エアポンプ３０から送出された空気は空気流路３を通流して開閉弁３１を通り、スタック１の正極側部分へ導入され、該部分の通流路を通流されるように構成されている。該通流路内を通流した空気は、スタック１から排出され、開閉弁３２を通って外部へ排出される。
スタック冷却路４には、冷却ポンプ４０、イオン交換樹脂４３、及び導電率計４４が設けられている。冷却ポンプ４０から送出され、スタック冷却路４を通流する冷却水はイオン交換樹脂４３内を通流し、導電率計４４により導電率を測定された後、スタック１へ導入され、スタック１内の通流路を通流した後、排出されて、第１熱交換器７及び第２熱交換器８を通流し、冷却ポンプ４０へ戻るように構成されている。イオン交換樹脂４３はスタック冷却路４を通流する冷却水に含まれるイオンを吸着する。イオン量が多くなった場合、冷却水の導電率が高くなり、スタック１の発電効率が低下するので、イオン交換樹脂４３により金属イオン等を吸着する必要がある。
ラジエータ通流路５には、放熱ポンプ５０が設けられている。放熱ポンプ５０から送出された、例えば不凍液等の放熱液は、ラジエータ５１を通流し、さらに第１熱交換器７を通流した後、放熱ポンプ５０へ戻るように構成されている。
ラジエータ５１に近接してファン５２が設けられている。
ボンベ加熱路６には、加熱ポンプ６０が設けられている。加熱ポンプ６０から送出された加熱液は、水素供給部２００内の通流路を通流して各ＭＨボンベ２０を加熱した後、水素供給部２００から排出され、第２熱交換器８を通流して、加熱ポンプ６０へ戻るように構成されている。加熱により、ＭＨボンベ２０内の水素吸蔵合金から水素が放出される。加熱液として不凍液が挙げられる。
スタック冷却路４、ラジエータ通流路５、ボンベ加熱路６、第１熱交換器７、及び第２熱交換器８は断熱材により覆われている。該断熱材により覆われた部分は、図１において太線で表している。該断熱材により、外部との熱移動を制限でき、熱量を制御しやすい。
制御部９は、制御部９の各構成部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９０を備え、ＣＰＵ９０には、バスを介して、ＲＯＭ９１、及びＲＡＭ９２が接続されている。
ＲＯＭ９１は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリであり、燃料電池３００の運転プログラム９１ａと、本実施の形態に係る凍結防止プログラム９１ｂを記憶している。
また、凍結防止プログラム９１ｂは、コンピュータ読み取り可能に記録された可搬式メディアであるＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブ等の記録媒体に記録されており、ＣＰＵ９０が記録媒体から、凍結防止プログラム９１ｂを読み出し、ＲＯＭ９１に記憶させてもよい。
さらに、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから本発明に係る凍結防止プログラム９１ｂを取得し、ＲＯＭ９１に記憶させることにしてもよい。
ＲＡＭ９２は、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM)、ＳＲＡＭ(Static RAM）等のメモリであり、ＣＰＵ９０の演算処理を実行する際にＲＯＭ９１から読み出された運転プログラム９１ａ、凍結防止プログラム９１ｂ、及びＣＰＵ９０の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。
制御部９は電池本体１００の各構成部、及び水素供給部２００の開閉弁２１に接続されており、制御部９は各構成部及び開閉弁２１の動作を制御する。なお、制御部９と各構成部との接続は、本実施の形態の説明において必要な部分のみ示している。
スタック１で生じる反応は発熱反応であり、スタック１はスタック冷却路４内を通流する冷却水により冷却される。スタック１から排出された冷却水の熱は、第１熱交換器７において放熱液に伝導され、放熱液はラジエータ５１において熱を放出し、熱はファン５２により電池本体１００の外部へ放出される。ラジエータ５１において冷却された放熱液は第１熱交換器７へ送られる。
スタック冷却路４において、第１熱交換器７を通流し、第２熱交換器８へ導入された冷却水の熱は、第２熱交換器８において加熱液へ伝導され、加熱液は水素供給部２００の各ＭＨボンベ２０を加熱し、水素吸蔵合金から水素を放出させる。
第２熱交換器８で冷却された冷却水は冷却ポンプ４０へ戻り、スタック１へ送られる。
そして、発電を行っていない場合、スタック冷却路４の冷却水の温度は環境温度となるが、第２熱交換器８の前記ヒータにより加熱液を加温することにより、ＭＨボンベ２０を所定温度に保持することができる。
なお、ボンベ加熱路６を有さずに、スタック１で生じた熱を有する空気を水素供給部２００へ送風して、ＭＨボンベ２０を加温することにしてもよい。また、ＭＨボンベ２０にヒータを設けておき、ＭＨボンベ２０を直接ヒータで加温することにしてもよい。
電池本体１には温度センサ６３が設けられており、環境温度を検出する。
本実施の形態においては、温度センサ６３が検出した環境温度に基づき、ＣＰＵ９０が排水弁２８，２９、及び排気弁６１，６２の通電を制御する。
制御部９のＣＰＵ９０はＲＯＭ９１から凍結防止プログラム９１ｂを読み出して、凍結防止のための通電処理を実行する。
以下、この凍結防止のための通電処理について説明する。以後、該通電処理は、前記ガス又は水を排出する場合の通電処理と区別するために、第２通電処理という。
図２は、ＣＰＵ９０による前記第２通電処理を示すフローチャートである。
始めに排気弁６１，６２、及び排水弁２８，２９の全ての弁は通電オフの状態である。
まず、ＣＰＵ９０は温度センサ６３から取得した環境温度Ｔｅが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ１）。
ＣＰＵ９０は環境温度Ｔｅが５℃以上であると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ２）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ３）、排水弁２８の通電をオフし（Ｓ４）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ５）、処理をステップＳ１７へ進める。
ＣＰＵ９０は環境温度Ｔｅが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、排気弁６１の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ６）。
ＣＰＵ９０は排気弁６１の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ７）、排気弁６１の通電をオンし（Ｓ８）、処理をステップＳ１１へ進める。ここで、排気弁６１の通電の電流量は、排気弁６１を完全に開くことができる電流量であってもよいが、少なくとも排気弁６１の凍結を防止できる程度に、排気弁６１を加温できる電流量であればよい。また、外気温に応じて、電流量を変更することにしてもよい。例えば外気温が−１℃又は−２℃等であり、それ程低くない場合、電流量を小さくすることができる。実験により、外気温と、電流量、後述する通電時間との関係を決めておき、前記関係を示すテーブルをＲＯＭ９１に記憶しておいてもよい。外気温に応じて通電時間を変えることができる。
ＣＰＵ９０は排気弁６１の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ９）、排気弁６２の通電をオンし（Ｓ１０）、処理をステップＳ１１へ進める。排気弁６２の通電量は排気弁６１と同様にして決定しておく。また、排気弁６２の方が排気弁６１より下流側に設けられており、冷えやすいので、電流量又は通電時間を排気弁６１より大きくしてもよい。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ１１において、排水弁２８の通電がオフ状態であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は排水弁２８の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ１２）、排水弁２８の通電をオンし（Ｓ１３）、処理をステップＳ１６へ進める。排水弁２８の通電量も排気弁６１等と同様にして決定しておく。
ＣＰＵ９０は排水弁２８の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、排水弁２８の通電をオフし（Ｓ１４）、排水弁２９の通電をオンし（Ｓ１５）、処理をステップＳ１６へ進める。排水弁２９の通電量も排気弁６１等と同様にして決定しておく。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ１６において、現在開放している電磁弁につき、規定の通電時間が経過したか否かを判定する。該通電時間は、予め実験等により規定され、ＲＯＭ９１に記憶されている。なお、開放している電磁弁につき、各別に通電時間の経過を判定することにしてもよい。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過していないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、この判定処理を繰り返す。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過したと判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第２通電処理を終了するか否かを判定する（Ｓ１７）。第２通電処理の終了の判定は、環境温度Ｔｅが５℃以上である状態が所定時間継続したか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の合計時間が所定時間を超えたか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の回数が所定回数を超えたか否か、ユーザより第２通電処理の終了の指示を受け付けたか否か等により行う。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了しないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了すると判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、排水弁２８及び排気弁６１の通電をオフし（Ｓ１８）、次に排水弁２９及び排気弁６２の通電をオフして（Ｓ１９）、第２通電処理を終了する。第２通電処理を終了する場合、排出方向上流側の電磁弁から閉止するので、電磁弁間に圧力が残らず、水素の漏れが良好に防止される。また、水分も残り難いので、凍結が良好に防止される。
本実施の形態においては、環境温度Ｔｅが５℃以上であり、凍結する条件でない場合、排気弁６１，６２、及び排水弁２８，２９の全ての弁について加温する必要がないので、全ての弁を通電オフの状態を維持する。
環境温度Ｔｅが５℃未満である場合、まず、排気弁６２が通電オフの状態で排気弁６１に通電して排気弁６１を加温し、排水弁２９が通電オフの状態で排水弁２８に通電して排水弁２８を加温する。環境温度Ｔｅが５℃未満である状態が続いている場合、排気弁６１の通電をオフにして排気弁６２に通電し、排気弁６２を加温し、排水弁２８の通電をオフにして排水弁２９に通電し、排水弁２９を加温する。
通電時間が経過した場合に電磁弁を切り替え、即ち直列に並設された電磁弁の通電を交互にオンにするので、各電磁弁のデューティー比は１：１である。
本実施の形態においては、環境温度Ｔｅを検出し、各電磁弁の実際の温度は不明であるので、直列に並設された電磁弁の通電を交互にオンにすることで、各電磁弁の凍結が良好に防止される。従って、良好に発電が行われ得る。
なお、本実施の形態においては、ガス又は水の排出方向の上流側の電磁弁から先に通電することにしているが、これに限定されるものではなく、下流側の電磁弁から先に通電することにしてもよい。
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る燃料電池３０１を示すブロック図である。図中、図３と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
燃料電池３０１の排気弁６２，排水弁２９夫々には、温度センサ６４，６５が設けられている。
図４は、ＣＰＵ９０による第２通電処理を示すフローチャートである。
始めに排気弁６１，６２、及び排水弁２８，２９の全ての弁は通電オフの状態である。
まず、ＣＰＵ９０は温度センサ６４から取得した排気弁６２の温度Ｔａが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）。
ＣＰＵ９０は温度Ｔａが５℃以上であると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ２２）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ２３）、処理をステップＳ２９へ進める。
ＣＰＵ９０は温度Ｔａが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、排気弁６１の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ２４）。
ＣＰＵ９０は排気弁６１の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ２５）、排気弁６１の通電をオンし（Ｓ２６）、処理をステップＳ２９へ進める。ここで、排気弁６１の通電の電流量は、排気弁６１を完全に開くことができる電流量であってもよいが、少なくとも排気弁６１の凍結を防止できる程度に、排気弁６１を加温できる電流量であればよい。また、排気弁６２の温度に応じて、電流量を変更することにしてもよい。例えば排気弁６２の温度が−１℃又は−２℃等であり、それ程低くない場合、電流量を小さくすることができる。実験により、排気弁６２の温度と、排気弁６１への電流量、通電時間との関係を決めておき、前記関係を示すテーブルをＲＯＭ９１に記憶しておいてもよい。
ＣＰＵ９０は排気弁６１の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ２７）、排気弁６２の通電をオンし（Ｓ２８）、処理をステップＳ２９へ進める。排気弁６２の通電量は排気弁６１と同様にして決定しておく。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ２９において、温度センサ６５から取得した排水弁２９の温度Ｔｂが５℃以上であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｂが５℃以上であると判定した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、排水弁２８の通電をオフし（Ｓ３０）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ３１）、処理をステップＳ３７へ進める。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｂが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、排水弁２８の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ３２）。
ＣＰＵ９０は排水弁２８の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ３３）、排水弁２８の通電をオンし（Ｓ３４）、処理をステップＳ３７へ進める。排水弁２８の通電量は排気弁６１と同様にして決定しておく。
ＣＰＵ９０は排水弁２８の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、排気弁２８の通電をオフし（Ｓ３５）、排水弁２９の通電をオンし（Ｓ３６）、処理をステップＳ３７へ進める。排水弁２９の通電量は排気弁６１等と同様にして決定しておく。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ３７において、排気弁６１，６２、排水弁２８，２９の全ての弁がオフ状態であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は、全ての弁がオフ状態ではないと判定した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、現在開放している電磁弁につき、規定の通電時間が経過したか否かを判定する（Ｓ３８）。なお、開放している電磁弁につき、各別に通電時間の経過を判定することにしてもよい。ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過していないと判定した場合（Ｓ３８：ＮＯ）、この判定処理を繰り返す。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過したと判定した場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、第２通電処理を終了するか否かを判定する（Ｓ３９）。第２通電処理の終了の判定は、温度Ｔａ及びＴｂが５℃以上である状態が所定時間継続したか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の合計時間が所定時間を超えたか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の回数が所定回数を超えたか否か、ユーザより第２通電処理の終了の指示を受け付けたか否か等により行う。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了しないと判定した場合（Ｓ３９：ＮＯ）、処理をステップＳ２１へ戻す。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了すると判定した場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、排水弁２８及び排気弁６１の通電をオフし（Ｓ４０）、次に排水弁２９及び排気弁６２の通電をオフして（Ｓ４１）、第２通電処理を終了する。
本実施の形態においては、温度Ｔａ及びＴｂが５℃以上であり、凍結する条件でない場合、排気弁６１，６２、及び排水弁２８，２９の全ての弁について加温する必要がないので、全ての弁を通電オフの状態を維持する。
排気弁６２の温度Ｔａが５℃未満である場合、まず、排気弁６２が通電オフの状態で排気弁６１に通電して排気弁６１を加温する。温度Ｔａが５℃未満である状態が続いている場合、次に、排気弁６１の通電をオフにして排気弁６２に通電し、排気弁６２を加温する。
同様に、排水弁２９の温度Ｔｂが５℃未満である場合、まず排水弁２９が通電オフの状態で排水弁２８に通電して排水弁２８を加温する。温度Ｔｂが５℃未満である状態が続いている場合、次に、排水弁２８の通電をオフにして排水弁２９に通電し、排水弁２９を加温する。
本実施の形態においては、温度センサはガス及び水の排出方向の下流側の電磁弁のみに設けられているので、温度センサが設けられていない上流側の電磁弁を先に通電して加温する。温度センサが設けられている方の電磁弁を先に加温した場合、温度センサが設けられていない方の電磁弁の温度が下がって凍結する虞がある。上流側の電磁弁が温まった場合、加温されたガス又は水が下流側の電磁弁に通流して下流側の電磁弁を温めることになる。
通電時間の経過により、直列に並設された電磁弁の通電を交互にオンにするので、各弁のデューティー比は１：１である。
実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る燃料電池３０２を示すブロック図である。図中、図３と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
燃料電池３０１と同様に、排気弁６２，排水弁２９夫々には、温度センサ６４，６５が設けられており、さらに排気弁６１，排水弁２８夫々には、温度センサ６６，６７が設けられている。
図６は、ＣＰＵ９０による第２通電処理を示すフローチャートである。
始めに排気弁６１，６２、及び排水弁２８，２９の全ての弁は通電オフの状態である。
まず、ＣＰＵ９０は温度センサ６４から取得した排気弁６２の温度Ｔａが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ５１）。
ＣＰＵ９０は温度Ｔａが５℃以上であると判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ５２）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ５３）、処理をステップＳ６０へ進める。
ＣＰＵ９０は温度Ｔａが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ５１：ＮＯ）、排気弁６２の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ５４）。
ＣＰＵ９０は排気弁６２の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、排気弁６１の通電をオフし（Ｓ５５）、排気弁６２の通電をオンし（Ｓ２６）、処理をステップＳ６０へ進める。ここで、排気弁６２の通電の電流量は、排気弁６２を完全に開くことができる電流量であってもよいが、少なくとも排気弁６２の凍結を防止できる程度に、排気弁６２を加温できる電流量であればよい。また、排気弁６２の温度に応じて、電流量を変更することにしてもよい。例えば排気弁６２の温度が−１℃又は−２℃等であり、それ程低くない場合、電流量を小さくすることができる。実験により、排気弁６２の温度と、排気弁６２への電流量、通電時間との関係を決めておき、前記関係を示すテーブルをＲＯＭ９１に記憶しておいてもよい。
ＣＰＵ９０は排気弁６２の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ５４：ＮＯ）、温度センサ６６から取得した排気弁６１の温度Ｔｃが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ５７）。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｃが５℃以上であると判定した場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ５５へ進める。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｃが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ５７：ＮＯ）、排気弁６２の通電をオフし（Ｓ５８）、排気弁６１の通電をオンし（Ｓ５９）、処理をステップＳ６０へ進める。排気弁６１の通電量は、排気弁６２の通電量と同様にして決定する。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ６０において、温度センサ６５から取得した排水弁２９の温度Ｔｂが５℃以上であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｂが５℃以上であると判定した場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、排水弁２８の通電をオフし（Ｓ６１）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ６２）、処理をステップＳ６９へ進める。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｂが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ６０：ＮＯ）、排水弁２９の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ６３）。
ＣＰＵ９０は排水弁２９の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ６３：ＹＥＳ）、排水弁２８の通電をオフし（Ｓ６４）、排気弁２９の通電をオンし（Ｓ６５）、処理をステップＳ６９へ進める。排水弁２９の通電量は、排気弁６２等の通電量と同様にして決定する。
ＣＰＵ９０は排水弁２９の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ６３：ＮＯ）、温度センサ６７から取得した排水弁２８の温度Ｔｄが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ６６）。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｄが５℃以上であると判定した場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６４へ進める。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｄが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ６６：ＮＯ）、排水弁２９の通電をオフし（Ｓ６７）、排水弁２８の通電をオンし（Ｓ６８）、処理をステップＳ６９へ進める。排水弁２８の通電量は、排水弁２９の通電量と同様にして決定する。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ６９において、排気弁６１，６２、排水弁２８，２９の全ての弁がオフ状態であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は、全ての弁がオフ状態ではないと判定した場合（Ｓ６９：ＮＯ）、現在開放している電磁弁につき、規定の通電時間が経過したか否かを判定する（Ｓ７０）。なお、開放している電磁弁につき、各別に通電時間の経過を判定することにしてもよい。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過していないと判定した場合（Ｓ７０：ＮＯ）、この判定処理を繰り返す。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過したと判定した場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）、第２通電処理を終了するか否かを判定する（Ｓ７１）。第２通電処理の終了の判定は、温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄが５℃以上である状態が所定時間継続したか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の合計時間が所定時間を超えたか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の回数が所定回数を超えたか否か、ユーザより第２通電処理の終了の指示を受け付けたか否か等により行う。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了しないと判定した場合（Ｓ７１：ＮＯ）、処理をステップＳ５１へ戻す。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了すると判定した場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、排水弁２８及び排気弁６１の通電をオフし（Ｓ７２）、次に排水弁２９及び排気弁６２の通電をオフして（Ｓ７３）、第２通電処理を終了する。
本実施の形態においては、温度Ｔａ及びＴｂが５℃以上である場合、全ての電磁弁について通電オフの状態を維持する。
排気弁６２の温度Ｔａが５℃未満である場合、まず、排気弁６１が通電オフの状態で排気弁６２に通電して排気弁６２を加温する。温度Ｔａが５℃未満である状態が続いている場合、排気弁６１の温度Ｔｃが５℃以上であるとき、排気弁６２の通電を継続する。従って、排気弁６２が温まるまで通電することができる。排気弁６１の温度Ｔｃが５℃未満であるとき、排気弁６２の通電をオフにして排気弁６１に通電し、排気弁６１を加温する。この場合も排気弁６１を通流したガスが排気弁６２を温めることになる。
同様に、排水弁２９の温度Ｔｂが５℃未満である場合、まず排水弁２８が通電オフの状態で排水弁２９に通電して排水弁２９を加温する。温度Ｔｂが５℃未満である状態が続いている場合、排水弁２８の温度Ｔｄが５℃以上であるとき、排水弁２９の通電を継続する。排水弁２８の温度Ｔｄが５℃未満であるとき、排水弁２９の通電をオフにして排水弁２８に通電し、排水弁２８を加温する。
本実施の形態においては、温度センサはガス及び水の排出方向の上流側及び下流側の両方の電磁弁に設けられているので、凍結し易い下流側の電磁弁を先に通電して加温する。
直列に並設された電磁弁の通電を交互にオンにするのではなく、凍結し易い下流側の電磁弁の通電時間が結果的に長くなり、各電磁弁のデューティー比は１：１にはならない。
本実施の形態においては、各電磁弁の温度を検出して、必要とされる電磁弁に通電するので、無駄な電力の供給が防止されている。
実施の形態４．
図７は実施の形態４に係る燃料電池３０３を示すブロック図である。図中、図５と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
燃料電池３０３においては、気液分離器２７の下側に排気排水路７７が接続されており、排気排水路７７には、排気排水弁６８及び排気排水弁６９が直列に設けられている。排気排水弁６８，６９には、夫々温度センサ７３，７４が取り付けられている。排気排水弁６８，６９は夫々断熱材８５，８６により覆われている。排気排水路７７の、排気排水弁６８，６９間も断熱材により覆われている。該断熱材により覆われた部分は、図７において太線で表している。断熱材は設けないことにしてもよいが、第２通電処理を行う場合に、排気排水弁６８又は６９の通電により生じた熱を保持することができ、より良好に凍結が防止されるので、設けることが好ましい。また、排気排水路７７全体を断熱材により覆うことにしてもよい。
本実施の形態においては、気液分離器２７に水を溜めておき、貯水量が所定値以上になった場合、又はガス中の不純物量が多くなった場合に、排気排水弁６８及び排気排水弁６９を同時に開いて、水及びガスを同時に排出するように構成されている。
図８は、ＣＰＵ９０による第２通電処理を示すフローチャートである。
始めに排気排水弁６８及び排気排水弁６９は、共に通電オフの状態である。
まず、ＣＰＵ９０は温度センサ７４から取得した排気排水弁６９の温度Ｔｆが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ８１）。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｆが５℃以上であると判定した場合（Ｓ８１：ＹＥＳ）、排気排水弁６８の通電をオフし（Ｓ８２）、排気排水弁６９の通電をオフし（Ｓ８３）、処理をステップＳ９０へ進める。
ＣＰＵ９０は温度Ｔｆが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ８１：ＮＯ）、排気排水弁６９の通電がオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ８４）。
ＣＰＵ９０は排気排水弁６９の通電がオフ状態であると判定した場合（Ｓ８４：ＹＥＳ）、排気排水弁６８の通電をオフし（Ｓ８５）、排気排水弁６９の通電をオンし（Ｓ８６）、処理をステップＳ９０へ進める。ここで、排気排水弁６９の通電の電流量は、排気排水弁６９を完全に開くことができる電流量であってもよいが、少なくとも排気排水弁６９の凍結を防止できる程度に、排気排水弁６９を加温できる電流量であればよい。また、排気排水弁６９の温度に応じて、電流量を変更することにしてもよい。例えば排気弁６２の温度が−１℃又は−２℃等であり、それ程低くない場合、電流量を小さくすることができる。実験により、排気排水弁６９の温度と、排気排水弁６９への電流量、通電時間との関係を決めておき、前記関係を示すテーブルをＲＯＭ９１に記憶しておいてもよい。
ＣＰＵ９０は排気排水弁６９の通電がオフ状態でないと判定した場合（Ｓ８４：ＮＯ）、温度センサ７３から取得した排気排水弁６８の温度Ｔｇが５℃以上であるか否かを判定する（Ｓ８７）。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｇが５℃以上であると判定した場合（Ｓ８７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ８５へ進める。
ＣＰＵ９０は、温度Ｔｇが５℃以上でないと判定した場合（Ｓ８７：ＮＯ）、排気排水弁６９の通電をオフし（Ｓ８８）、排気排水弁６８の通電をオンし（Ｓ８９）、処理をステップＳ９０へ進める。排気排水弁６８の通電量は、排気排水弁６８の通電量と同様にして決定する。
ＣＰＵ９０は、ステップＳ９０において、排気排水弁６８，６９が共にオフ状態であるか否かを判定する。
ＣＰＵ９０は、共にオフ状態ではないと判定した場合（Ｓ９０：ＮＯ）、現在開放している電磁弁につき、規定の通電時間が経過したか否かを判定する（Ｓ９１）。ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過していないと判定した場合（Ｓ９１：ＮＯ）、この判定処理を繰り返す。
ＣＰＵ９０は、前記通電時間が経過したと判定した場合（Ｓ９１：ＹＥＳ）、第２通電処理を終了するか否かを判定する（Ｓ９２）。第２通電処理の終了の判定は、温度Ｔｆ、及びＴｇが５℃以上である状態が所定時間継続したか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の合計時間が所定時間を超えたか否か、開放した電磁弁の第２通電処理の回数が所定回数を超えたか否か、ユーザより第２通電処理の終了の指示を受け付けたか否か等により行う。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了しないと判定した場合（Ｓ９２：ＮＯ）、処理をステップＳ８１へ戻す。
ＣＰＵ９０は第２通電処理を終了すると判定した場合（Ｓ９２：ＹＥＳ）、排気排水弁６８の通電をオフし（Ｓ９３）、次に排気排水弁６９の通電をオフして（Ｓ９４）、第２通電処理を終了する。
本実施の形態においては、温度Ｔｆ及びＴｇが５℃以上であり、凍結する条件でない場合、排気排水弁６８，６９共に加温する必要がないので、共に通電オフの状態を維持する。
排気排水弁６９の温度Ｔｆが５℃未満である場合、まず、排気排水弁６８が通電オフの状態で排気排水弁６９に通電して排気排水弁６９を加温する。温度Ｔｆが５℃未満である状態が続いている場合、排気排水弁６８の温度Ｔｇが５℃以上であるとき、排気排水弁６９の通電を継続する。従って、排気排水弁６９が温まるまで通電することができる。排気排水弁６８の温度Ｔｇが５℃未満であるとき、排気排水弁６９の通電をオフにして排気排水弁６８に通電し、排気排水弁６８を加温する。この場合も排気排水弁６８を通流したガス及び水が排気排水弁６９を温めることになる。
本実施の形態においては、温度センサはガス及び水の排出方向の上流側及び下流側の両方の弁に設けられているので、凍結し易い下流側の弁を先に通電して加温する。
以上のように、本発明に係る燃料電池は、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出する電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池において、前記ガス、又は前記水が排出される方向に前記電磁弁を複数並設し、前記制御部は、前記電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うことを特徴とする。
本発明においては、電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うので、該電磁弁の通電による発熱で凍結が防止される。並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じるので、水素が漏れる虞はない。
従って、良好に発電が行われる。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、前記制御部は、所定時間が経過した場合に、通電する電磁弁を切り替えることを特徴とする。
本発明においては、電磁弁を切り替えることにより、通電していない方の電磁弁を加温して、該電磁弁の凍結を防止することができる。通電していた電磁弁は通電停止により閉じられるので、水素の漏れは防止されている。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、前記制御部は、前記通電処理を行う場合に、前記ガス、又は前記水の外部への排出時の通電処理の駆動電流と同一極性の電流を前記電磁弁に与えることを特徴とする。
本発明においては、特殊な電磁弁は不要であり、通常の駆動電流で電磁弁を動作させることができるため、特別な電気回路も不要である。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、前記制御部は、環境温度が所定値以下である場合に、前記通電処理を行うことを特徴とする。
本発明においては、環境温度が所定値以下であり、電磁弁が凍結する虞がある場合に、前記通電処理を行うので、凍結が良好に防止される。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、排出方向下流側の電磁弁の温度を検出する温度検出部を備え、前記制御部は、前記電磁弁の温度が所定値以下である場合に、該電磁弁より排出方向上流側の電磁弁に通電することを特徴とする。
本発明においては、温度検出部はガス又は水の排出方向の下流側の電磁弁のみに設けられているので、温度検出部が設けられていない上流側の電磁弁を先に通電して加温する。温度検出部が設けられている方の電磁弁を先に加温した場合、温度検出部が設けられていない方の電磁弁の温度が下がっていて凍結する虞がある。上流側の電磁弁が温まった場合、加温されたガス又は水が下流側の弁に通流して下流側の電磁弁を温めることになる。従って、凍結が良好に防止される。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、各電磁弁の温度を夫々検出する複数の温度検出部を備え、前記制御部は、排出方向下流側の電磁弁の温度が第１所定値以下である場合に、該電磁弁に通電することを特徴とする。
本発明においては、温度検出部は、ガス及び水の排出方向の上流側及び下流側のいずれの電磁弁にも設けられているので、凍結し易い下流側の電磁弁を先に通電して加温する。従って、凍結が良好に防止される。そして、各電磁弁の温度を検出して、必要とされる電磁弁に通電するので、無駄な電力の供給が防止される。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、前記制御部は、前記電磁弁に通電している場合に、該電磁弁の温度が第１所定値以下であり、かつ該電磁弁より排出方向上流側の電磁弁の温度が第２所定値以上である場合に、通電を継続することを特徴とする。
本発明においては、排出方向下流側の電磁弁の温度が第１所定値以下であり、かつ該電磁弁より排出方向上流側の電磁弁の温度が第２所定値以上であり、上流側の電磁弁の凍結の虞がない場合に、下流側の電磁弁の通電を続行することで、凍結が良好に防止される。
本発明に係る燃料電池は、上述の燃料電池において、前記制御部は、前記通電処理を終了する場合に、排出方向上流側の電磁弁から閉止することを特徴とする。
本発明においては、電磁弁間に圧力が残らないので、水素の漏れが良好に防止される。また、水分も残り難いので凍結が良好に防止される。
本発明に係る燃料電池は、前記電磁弁は、断熱材により被覆されていることを特徴とする。
本発明においては、断熱材により、電磁弁の通電により生じた熱を保持することができ、より良好に凍結が防止される。
本発明に係る燃料電池の制御方法は、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池の制御方法であって、電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電することを特徴とする。
本発明においては、電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うので、該電磁弁の通電による発熱で凍結が防止される。
本発明に係るコンピュータプログラムは、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池を制御するコンピュータに、電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁への通電命令を出力する処理を実行させることを特徴とする。
本発明においては、電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うので、該電磁弁の通電による発熱で凍結が防止される。
本発明は上述した実施の形態１〜４の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、電磁弁は水又はガスの排出方向に２個並設される場合には限定されず、３個以上並設することにしてもよい。但し、並設された電磁弁のうち、少なくとも１つは閉じておく必要がある。
また、ガスの排出側及び水の排出側共に、電磁弁を複数並設する場合には限定されず、いずれか一方の排出側に電磁弁を複数並設することにしてもよい。
１ スタック
２ 水素通流路
３ 空気流路
４ スタック冷却路
５ ラジエータ通流路
６ ボンベ加熱路
７ 第１熱交換器
８ 第２熱交換器
９ 制御部
２０ ＭＨボンベ
２６ 水素循環ポンプ
２８、２９ 排水弁
３０ エアポンプ
６１、６２ 排気弁
６８、６９ 排気排水弁
６３、６４、６５、６６、６７、７３、７４ 温度センサ
７５ 排水路
７６ 排気路
７７ 排気排水路
８１、８２、８３、８４、８５、８６ 断熱材
９０ ＣＰＵ
１００ 電池本体
２００ 水素供給部
３００、３０１、３０２、３０３ 燃料電池

Claims (11)

  1. 水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出する電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池において、
    前記ガス、又は前記水が排出される方向に前記電磁弁を複数並設し、
    前記制御部は、前記電磁弁が凍結する虞がある場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電する通電処理を行うことを特徴とする燃料電池。
  2. 前記制御部は、所定時間が経過した場合に、通電する電磁弁を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
  3. 前記制御部は、前記通電処理を行う場合に、前記ガス、又は前記水の外部への排出時の通電処理の駆動電流と同一極性の電流を前記電磁弁に与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
  4. 前記制御部は、環境温度が所定値以下である場合に、前記通電処理を行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料電池。
  5. 排出方向下流側の電磁弁の温度を検出する温度検出部を備え、
    前記制御部は、前記電磁弁の温度が所定値以下である場合に、該電磁弁より排出方向上流側の電磁弁に通電することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料電池。
  6. 各電磁弁の温度を夫々検出する複数の温度検出部を備え、
    前記制御部は、排出方向下流側の電磁弁の温度が第１所定値以下である場合に、該電磁弁に通電することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料電池。
  7. 前記制御部は、前記電磁弁に通電している場合に、該電磁弁の温度が第１所定値以下であり、かつ該電磁弁より排出方向上流側の電磁弁の温度が第２所定値以上である場合に、通電を継続することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
  8. 前記制御部は、前記通電処理を終了する場合に、排出方向上流側の電磁弁から閉止することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の燃料電池。
  9. 前記電磁弁は、断熱材により被覆されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の燃料電池。
  10. 水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池の制御方法であって、
    電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、
    前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁に通電することを特徴とする燃料電池の制御方法。
  11. 水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部から排出されるガス、又は水を外部へ排出するように複数並設された電磁弁と、該電磁弁の通電を制御する制御部とを備える燃料電池を制御するコンピュータに、
    電磁弁が凍結する虞がある条件を満たすか否かを判定し、
    前記条件を満たすと判定した場合に、並設された電磁弁のうちの少なくとも１つの電磁弁を閉じた状態で、他の電磁弁への通電命令を出力する
    処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
JP2016010035A 2016-01-21 2016-01-21 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム Active JP6623785B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016010035A JP6623785B2 (ja) 2016-01-21 2016-01-21 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
PCT/JP2016/085349 WO2017126231A1 (ja) 2016-01-21 2016-11-29 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
US16/036,365 US10930955B2 (en) 2016-01-21 2018-07-16 Fuel cell, control method for fuel cell, and computer readable recording medium
US17/149,288 US11362353B2 (en) 2016-01-21 2021-01-14 Fuel cell, control method for fuel cell, and computer readable recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016010035A JP6623785B2 (ja) 2016-01-21 2016-01-21 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017130394A true JP2017130394A (ja) 2017-07-27
JP6623785B2 JP6623785B2 (ja) 2019-12-25

Family

ID=59362674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016010035A Active JP6623785B2 (ja) 2016-01-21 2016-01-21 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10930955B2 (ja)
JP (1) JP6623785B2 (ja)
WO (1) WO2017126231A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109950586A (zh) * 2019-04-01 2019-06-28 浙江晨阳新材料有限公司 一种防止过热的氢燃料电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0611203A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
JP2004185969A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006134647A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2011003465A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2779883B2 (ja) 1992-08-26 1998-07-23 日野自動車工業株式会社 電磁弁の凍結防止回路
JPH07180539A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Mitsubishi Electric Corp 化学発熱装置
CN100449840C (zh) * 2004-03-17 2009-01-07 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
JP4844107B2 (ja) * 2005-12-02 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4758741B2 (ja) * 2005-12-05 2011-08-31 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US20070154746A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Michael Penev Purging a fuel cell system
JP5647079B2 (ja) * 2011-08-03 2014-12-24 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
CN102610838B (zh) * 2012-03-22 2014-10-15 中国东方电气集团有限公司 燃料电池热管理系统、燃料电池系统及具有该系统的车辆
US9595725B2 (en) * 2013-05-03 2017-03-14 Ford Global Technologies, Llc Heated ejector assembly for a fuel cell
US10367214B2 (en) * 2015-10-08 2019-07-30 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0611203A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
JP2004185969A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006134647A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2011003465A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
US11362353B2 (en) 2022-06-14
US10930955B2 (en) 2021-02-23
JP6623785B2 (ja) 2019-12-25
US20210135260A1 (en) 2021-05-06
WO2017126231A1 (ja) 2017-07-27
US20180331379A1 (en) 2018-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106941183B (zh) 燃料电池系统和燃料电池车辆
JP6593057B2 (ja) 燃料電池、制御方法、及びコンピュータプログラム
JP4246768B2 (ja) 燃料電池システム
JP4952867B2 (ja) 貯湯式給湯システムとその運転方法
US20180351184A1 (en) Fuel cell, control method for fuel cell, and computer readable recording medium
WO2017126231A1 (ja) 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
JP6755159B2 (ja) 燃料電池システム
JP2008039108A (ja) 水素貯蔵装置
JP6565758B2 (ja) 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
WO2017154310A1 (ja) 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
JP2010182518A (ja) 燃料電池システム
JP2017182915A (ja) 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム
JP2007280638A (ja) 固体高分子型燃料電池発電装置
JP2009218113A (ja) 燃料電池システム
KR101200689B1 (ko) 연료 전지의 열 회수 장치
JP6696463B2 (ja) 燃料電池、異常判断方法及びコンピュータプログラム
JP2017182916A (ja) 燃料電池、推定方法及びコンピュータプログラム
JP4303013B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP2010135246A (ja) 燃料電池システムおよびその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180823

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190611

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190808

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: 20191029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6623785

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150