JP3022218B2

JP3022218B2 - ポータブル燃料電池

Info

Publication number: JP3022218B2
Application number: JP6295107A
Authority: JP
Inventors: 信好西沢; 勝行 ▲まき▼原; 治藤原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH08153527A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル燃料電池に
関し、特にダンパの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料電池を搭載した小型のポータ
ブル電源として、リン酸型の発電セルが積層されてなる
電池本体と、空気供給ファンと、水素吸蔵合金タンク等
の水素供給源を備えたポータブル燃料電池が開発されて
いる。このポータブル燃料電池は数百ワット程度の発電
が可能であり、従来から利用されているエンジンによっ
て発電機を駆動させて発電するポータブル電源と比べ
て、大気汚染物質の排出が少ない点、騒音の発生が少な
い点で優れている。

【０００３】従来のポータブル燃料電池としては、例え
ば、図１１に示すようなものが知られている。このポー
タブル燃料電池は、ケースの下部中央に燃料電池本体１
０２が配置されており、この燃料電池本体１０２内に
は、ファン（不図示）によって空気が水平方向に流され
る一方、複数個の水素吸蔵合金タンク１０７を備えた水
素貯蔵装置１０６から水素が供給されることにより発電
が行われるようになっている。

【０００４】そして、水素吸蔵合金タンク１０７は、上
下方向に積層された状態で燃料電池本体１０２の空気排
出側に装着されており、また、燃料電池本体１０２と水
素貯蔵装置１０６の間には、複数の短冊状の板１５０を
回動させて空気の通路を開閉するシャッタ１４０が設け
られている。そしてシャッタ１４０を開いた状態では、
燃料電池本体１０２から排出される高温の空気は、板１
５０に沿って水平方向に導かれ、水素吸蔵合金タンク１
０７の周囲を上方に通過しながら水素吸蔵合金タンク１
０７を加熱するようになっている。

【０００５】従って、加熱によって水素吸蔵合金タンク
１０７の温度を制御し、これに従って燃料電池本体１０
２への水素供給量を調整することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造のシャッタを備えたポータブル燃料電池におい
ては、高温の空気が、開放されたシャッタを水平方向に
通過した後、水素吸蔵タンクの周辺を上方に通過するの
で、水素吸蔵タンクの下部、特に下端には高温の空気が
当りにくい。

【０００７】従って、水素吸蔵タンクの下部側は加熱さ
れにくく、上部側は加熱されやすいため、水素吸蔵合金
タンクの全体が均一的に加熱されず、水素吸蔵合金タン
クの水素を十分に有効に利用することができないという
課題があった。本発明は、このような課題に鑑み、水素
吸蔵合金タンクの全体を均一的に加熱し、水素吸蔵合金
タンクの水素を十分に有効に利用することのできるポー
タブル燃料電池を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明によるポータブル燃料電池は、
水素と空気の供給を受けて発電を行う燃料電池本体と、
燃料電池本体から排出される排ガスの下流側に配され、
排ガスから受ける熱に応じて内部に貯蔵した水素を燃料
電池本体に供給する水素吸蔵合金タンクと、燃料電池本
体と水素吸蔵合金タンクとの間に配され、排ガスの水素
吸蔵合金タンクへの流量を制御するダンパとを備え、ダ
ンパは、排ガス流れ方向と交差する方向に主表面を有
し、主表面に沿ってスライドするスライド板と、スライ
ド板を保持する保持体とからなり、スライド板のスライ
ドによって、主表面の所定位置に開口を形成して排ガス
を水素吸蔵合金タンクの下部に導く第１の状態と、開口
を閉塞して排ガスを主表面に沿って直接外部へ排出する
第２の状態とに切り換え可能な構成であることを特徴と
している。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明に対して、ダンパは、側面視において排ガスの
上流側に曲率中心を持つ円弧状に形成されていることを
特徴としている。また、請求項３記載の発明は、請求項
２記載の発明に対して、ダンパは、第２の状態において
主表面に第２の開口を形成し、ポータブル燃料電池は、
第２の開口から直接外部に通じる通路を備えていること
を特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１記載のポータブル燃料電池に
よれば、ダンパが第１の状態をとっているときは、燃料
電池本体から排出される排ガスが、ダンパの開口を通っ
て水素吸蔵タンクの下部に導かれる。そして、そのま
ま、水素吸蔵タンクの下部から上部へと上昇しながら水
素吸蔵タンクを加熱する。従って、水素吸蔵タンクの全
体が排ガスの熱によって均一的に加熱されることにな
る。

【００１１】一方、ダンパが第２の状態をとっていると
きは、燃料電池本体から排出される排ガスは、ダンパの
主表面に沿って直接外部へ導かれるので、水素吸蔵合金
タンクは加熱されない。この場合において、ダンパは、
燃料電池本体からの排ガスの流れと交差方向にスライド
板をスライドして、第１の状態と第２の状態とに切り換
えることができるので空気の抵抗をあまり受けずに、ダ
ンパの開閉駆動が可能になる。

【００１２】また、請求項２記載のポータブル燃料電池
によれば、ダンパが第１の状態をとっている時には、燃
料電池本体から排出される排ガスの中でダンパの上部に
当たるものはダンパの円弧の内側に沿って上から下に導
かれる。そして、ダンパの下部に供給される排ガスと共
に、開口を通って水素吸蔵タンクの下部に導かれる。ま
た、ダンパが第２の状態をとっている時には、燃料電池
本体から排出される排ガスの中でダンパの下部に当たる
ものはダンパの円弧の内側に沿って下から上に導かれ
る。そして、ダンパの上部に供給される排ガスと共に直
接外部へ排出される。

【００１３】このようなダンパの導風効果によって、排
ガスがスムースに導かれる。また、請求項３記載のポー
タブル燃料電池によれば、ダンパが第２の状態をとって
いるときは、燃料電池本体から排出される排ガスは、ダ
ンパの主表面に沿って、第２の開口から直接外部に通じ
る通路に導かれる。従って、排ガスは水素吸蔵合金タン
クを確実に回避して外部に排出される。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら具体的に説明する。（実施例１）〔ポータブル燃料電池の全体構成の説明〕図１は、本発
明の一実施例に係るポータブル燃料電池の斜視図であ
り、図２は、図１に示すポータブル燃料電池のＸ−Ｘ線
断面図である。なお、説明上、図２において、紙面の左
方向を前方向、右方向を後方向、紙面の表裏方向を左右
方向と称する。

【００１５】このポータブル燃料電池は、ポータブルサ
イズのケース１の中に、水素と空気の供給を受けて発電
を行うリン酸型の燃料電池本体２と、燃料電池本体２か
ら排出される排ガスの流れを調整するダンパユニット４
０と、ダンパユニット４０を駆動する開閉駆動装置７０
と、燃料電池本体２に水素を供給する水素貯蔵装置６
と、燃料電池本体２に空気を供給する空気供給ファン９
と、起動時に空気供給ファン９によって供給される空気
を加熱する起動用ヒータ１２と、燃料電池本体２から排
出される未反応の水素を処理する触媒燃焼器１３と、触
媒燃焼器１３に空気を供給する空気供給ファン１５と、
出力電圧を一定（例えば１２Ｖ）に制御するＤＣ−ＤＣ
コンバータ１６と、上記の開閉駆動装置７０，空気供給
ファン１５，起動用ヒータ１２等を制御する制御装置１
７と、ヒューズリレーボックス１８等が収納された構成
となっている。

【００１６】ケース１は、アルミニウムやジュラルミン
等の軽金属製で、直方体状のケース下部１ａと角錘体状
のケース上部１ｂとから形成されており、ケース上部１
ｂの傾斜面には、外部から空気を取り込む吸気孔２１と
外部に排出ガスを排出する排気孔２２と、燃料電池本体
２で発電された電力を取り出す数個のコネクタ２３が設
けられている。また、ケース上部１ｂの上面部分には、
水素吸蔵合金タンク７内の水素残圧を表示するランプ
や、水素吸蔵合金タンク７内の水素圧力を調整する圧力
スイッチや、弁の開閉を行う弁開閉スイッチ等（いずれ
も図示せず）を備えた操作パネル２４が設けられてい
る。

【００１７】また、ケース上部１ｂは、ケース１と同様
の材料で形成された蓋体３０で覆蓋することができ、蓋
体３０とケース１とは、止め具３１によって密閉固定で
きるようになっている。ここで、ケース１と蓋体３０と
が接する部分には、ケース１の密閉性を高めるため、パ
ッキン３２が取付けられている。また、蓋体３０の上部
には、ポータブル燃料電池を持ち運ぶための把手３３が
取付けられている。

【００１８】燃料電池本体２は、リン酸型の発電セルが
積層されてなる直方体状の電池スタック３と、電池スタ
ック３の上面を覆い電池スタック３に水素を分配する上
マニホールド５ａと、電池スタック３の下面を覆い電池
スタック３からの未反応水素を含む排ガスを回収する下
マニホールド５ｂとから構成されており、ケース１の中
央下部に配置されている。

【００１９】電池スタック３は、長方形状のリン酸型の
発電セル４（図示せず）が左右方向に所定枚数（例えば
３０枚）積層されて構成されている。この発電セル４
は、図示はしないが、電解質マトリックスの両面にアノ
ードとカソードが配されたものが、水素の通路と空気の
通路となる溝が形成されたバイポーラプレートに挟持さ
れて構成されており、電池スタック３内には、前後方向
に走る多数の空気の通路と、上下方向に走る多数の水素
の通路が形成され、この通路を通して各発電セル４に空
気と水素が供給されるようになっている。

【００２０】そして、電池スタック３を後方向に通り抜
けた空気は、電池スタック３の後方側面から排出される
ようになっている。ダンパユニット４０の構成について
は後で詳しく説明するが、燃料電池本体２の後方側面を
覆うダンパ４７を備えており、開閉駆動装置７０がダン
パ４７を開閉することにより、燃料電池本体２から排出
された排ガスを水素貯蔵装置６の下部に導いたり上方に
排出したりする。

【００２１】水素貯蔵装置６は、水素吸蔵合金を充填し
た複数本（図示例では５本）の水素吸蔵合金タンク７を
備えており、ダンパユニット４０をはさんで燃料電池本
体２の後方側面に装着することができるようになってい
る。水素吸蔵合金タンク７は、熱伝導性を有する金属板
で形成された外径約４０ｍｍの円筒形状の容器の中にミ
ッシュメタルが充填され、満充填状態において３７０リッ
トルの水素を吸蔵することができるものである。そして、
装着時には、燃料電池本体２から排出される高温の排ガ
スの熱を効率よく受けることができるよう、５本の水素
吸蔵合金タンク７は、その長手方向を左右方向に合わせ
て水平に寝かせた状態で、上下に積層されている。５本
の水素吸蔵合金タンク７の下端から上端までの高さは、
燃料電池本体２の高さよりも若干高く設定され、水素吸
蔵合金タンク７の長さは燃料電池本体２の左右方向の幅
より短く設定されている。

【００２２】また水素貯蔵装置６の装着時には、水素吸
蔵合金タンク７から放出される水素は、水素供給弁（不
図示）で調整されながら水素導入管８を通して上マニホ
ールド５ａに供給されるようになっている。なお、図２
において、水素貯蔵装置６から燃料電池本体２に到る水
素導入管８の途中部分は隠れている。空気供給ファン９
は、燃料電池本体２に対して水素貯蔵装置６と反対側の
上方に設置されており、上述した吸気孔２１は、この空
気供給ファン９に近傍に開設されている。また、空気供
給ファン９の下方に仕切り板１０が設けられることによ
って、燃料電池本体２の側面と仕切り板１０との間に、
空気供給ファン９から燃料電池本体２に到る空気通路１
１が形成されている。

【００２３】空気供給ファン９によって、約２００ｍｌ
／ｍｉｎの空気が、空気通路１１を通って燃料電池本体
２に供給され、電池スタック３内を後方向に通り抜けて
排ガスとしてダンパユニット４０に導かれる。起動用ヒ
ータ１２は、空気通路１１内に設置されており、燃料電
池本体２が本運転の温度に上昇するまでの間、燃料電池
本体２に供給される空気を加熱する。

【００２４】触媒燃焼器１３には白金等の触媒が充填さ
れており、起動用ヒータ１２下側の空気通路１１内に設
置されている。燃料電池本体２における未反応水素は、
下マニホールド５ｂから排ガス送出管１４を通って触媒
燃焼器１３に導かれ、空気供給ファン１５から供給され
る空気で触媒燃焼される。そして、ポータブル燃料電池
の外に未反応水素が放出されないようになっている。

【００２５】ＤＣ−ＤＣコンバータ１６及び制御装置１
７は、仕切り板１０に対して空気通路１１と反対側に設
置されており、制御装置１７は、空気供給ファン１５の
回転数を制御して触媒燃焼器１３に供給する空気量を調
整したり、燃料電池本体２が本運転の温度まで達した時
に起動用ヒータ１２を停止させたり、開閉駆動装置７０
を制御してダンパ４７を開閉したりする。

【００２６】なお、本ポータブル燃料電池の定格出力は
２５０Ｗであって、空気供給ファン９，起動用ヒータ１
２，空気供給ファン１５は、燃料電池本体２で発電され
る電力によって駆動するようになっている。図１及び図
２において、矢印Ａはケース１外から吸入された空気の
流れを、矢印Ｂは燃料電池本体２の発電に伴って生じる
排ガスの流れを示している。

【００２７】空気供給ファン９の駆動によって、吸気孔
２１から取り込まれた空気は、大部分が発電用として燃
料電池本体２に直接供給される一方、残余の空気は制御
装置１７やＤＣ−ＤＣコンバータ１６等の周辺を経由し
て、これら制御装置１７やＤＣ−ＤＣコンバータ１６等
を冷却した後、燃料電池本体２に供給される。そして、
詳しくは後述するが、燃料電池本体２から排出される高
温の排ガスは、ダンパ４７が開かれている状態において
は、ダンパ４７の下部の開口を通って水素貯蔵装置６の
周辺を経由して水素貯蔵装置６を加熱した後、排気孔２
２からケース１の外に排出され、ダンパ４７が閉じられ
ているときは、ダンパ４７の上部の開口を通ってそのま
ま排気孔２２から排出される。

【００２８】〔ダンパユニット４０についての説明〕図
３は、ダンパユニット４０の斜視図であり、直方体状の
枠体４１の中に、ダンパ４７が収容されている。ダンパ
４７は、側面視において、前方に曲率の中心を持つ円弧
状に形成されている。枠体４１は、その前面側と下面側
とが開放されており、後面は長方形状の仕切り板４２で
形成され、側面は１対の長方形状の側板４４で形成さ
れ、上面は長方形状のワイヤクロス４５で形成されてい
る。

【００２９】仕切り板４２は、例えば高さ約２００ｍｍ
で、左右幅はそれより若干短く形成され、燃料電池本体
２の後方側面とほぼ同等の大きさに設定されている。ま
た、仕切り板４２の下端中央部には、排ガスを水素貯蔵
装置６へ導く窓となる長方形状の開口４３が形成されて
いる。開口４３の幅は、水素吸蔵合金タンク７の長さよ
り少し大きく設定され、開口４３の高さは仕切り板４２
の高さの１／３程度に設定されている。

【００３０】側板４４及びワイヤクロス４５の幅は、円
弧状のダンパ４７の円弧の山の高さに合わせて設定され
ている。このような枠体４１によって、ダンパユニット
４０が燃料電池本体２の後面に装着された状態で、側板
４４によって、燃料電池本体２からダンパ４７に到る通
路が形成される。また、仕切り板４２及び側板４４によ
って、ダンパ４７の上部から排出される排ガスを仕切っ
て直接排気孔２２の方に導く通路と、ダンパ４７の下部
から排出される排ガスを水素吸蔵合金タンク７の下部に
導く通路が形成される。

【００３１】図４の（ａ）は、保持板５０の斜視図であ
り、（ｂ）は、（ａ）に示す保持板５０のＹ−Ｙ線断面
図である。また、図５はスライド板６０の斜視図であ
る。ダンパ４７は、円弧状のアルミ板からなる保持板５
０と、保持板５０の円弧に沿ってスライド可能な状態で
保持されている円弧状のアルミ板からなるスライド板６
０とから構成されている。

【００３２】保持板５０の円弧の曲率半径は約２２０ｍ
ｍであって、保持板５０の高さは電池スタック３の高さ
とほぼ同じであり、保持板５０の幅は枠体４１の幅とほ
ぼ同じである。そして、保持板５０は、その円弧が上下
方向に向けられ、円弧面の曲率の中心が前方に向くよう
枠体４１の中央部に取り付けられている。ここで、仕切
り板４２の中央部に開けられた孔４６と、保持板５０の
中央部に開けられた孔５５とを保持ネジで締結すること
によって、保持板５０は枠体４１に固定されている。こ
のとき、保持板５０の上端５０ａと下端５０ｂの前後位
置は、枠体４１の前面（開口面）とほぼ一致している。

【００３３】また、保持板５０は、円弧状のアルミ板
（厚さ１ｍｍ）からなる内板５１と外板５２とが、１．
５ｍｍの間隙を介して接合された構造となっている。図
４（ｂ）に示されるように、内板５１と外板５２は、保
持板５０の左右両側に沿った幅５ｍの接合部５３で接合
されており、内板５１と外板５２と接合部５３とに囲ま
れた円弧状の間隙部５４は、スライド板６０がスライド
するための通路となる。

【００３４】また、保持板５０の上端中央部及び上部中
央部には、排ガスを上方に導く窓となる長方形状の上端
切抜き５６と、長方形状の上部切抜き５７とが開設さ
れ、保持板５０の下端中央及び下部中央には、排ガスを
下方に導く窓となる長方形状の下端切抜き５８と、長方
形状の下部切抜き５９とが開設されている。４つの上端
切抜き５６，上部切抜き５７，下端切抜き５８，下部切
抜き５９の上下幅は、同じ長さ（この長さを長さＷとす
る）に設定され、４つの切抜きの左右幅も同じ長さに設
定されている。また、上端切抜き５６と上部切抜き５７
との間隔及び下端切抜き５８と下部切抜き５９との間隔
も、長さＷに設定されている。

【００３５】スライド板６０は、円弧状のアルミ板（厚
さ１ｍｍ）からなり、円弧の曲率半径は保持板５０とほ
ぼ同じである。またスライド板６０の円弧の長さは、ス
ライド板５０よりも長さＷだけ短く設定され、スライド
板６０の左右幅は、スライド板５０の左右幅より接合部
５３の分だけ短く設定されている。また、スライド板６
０の上部中央部には、排ガスを上方に導く窓となる長方
形状の上部切抜き６１が開設され、スライド板６０の下
部中央には、排ガスを下方に導く窓となる長方形状の下
部切抜き６２が開設されている。

【００３６】上部切抜き６１，下部切抜き６２は、共に
切抜き５６〜５９と同じサイズであって、それぞれスラ
イド板６０の上端６０ａ，下端６０ｂからの間隔も、長
さＷに設定されている。また、スライド板６０が間隙部
５４の中をスライドするとき、上記固定ネジによってス
ライドが妨げられないように、スライド板６０の中央部
には保持板５０の孔５５に対応して上下方向に長い中部
切抜き６３が開設されている。

【００３７】スライド板６０の円弧の長さは、保持板５
０の円弧の長さより長さＷだけ短いので、スライド板６
０は、保持板５０の間隙部５４の中を長さＷにわたって
上下方向にスライドすることができる。なお、スライド
板６０の上端中央部には、スライド板６０を駆動させる
ための駆動ワイヤ７１が取り付けられている。この駆動
ワイヤ７１は、スライド板６０円弧を上方に延長する方
向に延びている。

【００３８】図６は、ダンパ４７の断面の模式図であっ
て、図の（ａ）はダンパ４７の開状態，（ｂ）はダンパ
４７の閉状態を示している。図に示されるように、ダン
パ４７においては、スライド板６０が上下にスライドさ
れることにより、排ガスが通る開口部を開閉する。
（ａ）の状態においては、スライド板６０が上位置にあ
り、保持板５０の上端５０ａとスライド板６０の上端６
０ａとが一致している。この状態においては、スライド
板６０の下端６０ｂと下端切抜き５８の上端とが一致し
て下端切抜き５８が開かれ、下部切抜き５９も下部切抜
き６２と一致して開かれる。また、上端切抜き５６，上
部切抜き５７は、いずれもスライド板６０によって閉じ
られる。

【００３９】従って、燃料電池本体２から後方に排出さ
れる排ガスの中で、ダンパ４７の上部に向かう排ガス
（矢印Ｂ1）は、ダンパ４７の円弧に沿って下方向に導
かれ、ダンパ４７の下部に向かう排ガス（矢印Ｂ2）と
共に、下端切抜き５８及び下部切抜き５９を通過する。
そして、通過した排ガス（矢印Ｂ）は、ダンパユニット
４０の開口４３を通って、水素貯蔵装置６の下部に導か
れる（図２参照）。

【００４０】一方（ｂ）の状態においては、スライド板
６０が下位置にあり、保持板５０の下端５０ｂとスライ
ド板６０の下端６０ｂとが一致している。この状態にお
いては、スライド板６０の上端６０ａと上端切抜き５６
の下端とが一致して上端切抜き５６が開かれ、上部切抜
き５７も上部切抜き６１と一致して開かれる。また、下
端切抜き５８，下部切抜き５９は、いずれもスライド板
６０によって閉じられる。

【００４１】従って、燃料電池本体２から後方に排出さ
れる排ガスの中で、ダンパ４７の下部に向かう排ガス
（矢印Ｂ2）は、ダンパ４７の円弧に沿って上方向に導
かれ、ダンパ４７の上部に向かう排ガス（矢印Ｂ1）と
共に、上端切抜き５６及び上部切抜き５７を通過する。
そして、通過した排ガス（矢印Ｂ）は、ダンパユニット
４０のワイヤクロス４５を通って上方に排出され、水素
貯蔵装置６には導かれない。

【００４２】また、図２に示すように、開閉駆動装置７
０は、ダンパ４７の円弧の上方への延長線上に設けられ
ている。この開閉駆動装置７０は、駆動ワイヤ７１を介
してダンパ４７のスライド板６０を上下に駆動させるも
のであって、例えば、モータと、モータの回転運動を往
復運動に変換するカム機構とからなり、駆動ワイヤ７１
の上端がカム機構に連結され、駆動ワイヤ７１を上方に
引っ張ったり下方に押し出したりすることができるよう
になっている。

【００４３】なお、本実施例において、制御装置１７
は、水素貯蔵装置６における水素の圧力に基づいて、圧
力が５ｋｇ／ｃｍ2以上のときはダンパ４７を閉じ、圧
力が３ｋｇ／ｃｍ2に低下すれば開くよう開閉駆動装置
７０を制御する。〔ポータブル燃料電池の動作についての説明〕次に、こ
のポータブル燃料電池の動作について説明する。

【００４４】先ず、操作者がケース１から蓋体３０を取
り外し、ケース１の上面に設けた操作パネル２４の弁開
閉スイッチを操作して水素貯蔵装置６の水素供給弁を開
成すると、ケース１内に残留している空気と、水素貯蔵
装置６から供給される水素とによって反応が生じ予備発
電が開始される。この予備発電によって空気供給ファン
９が起動し、吸気孔２１から吸入された空気が起動用ヒ
ータ１２で加熱されて燃料電池本体２内に供給され、燃
料電池本体２の温度は徐々に上昇して本発電に入る。

【００４５】起動時においては、ダンパ４７は開かれて
いる。水素吸蔵合金タンク７は、水素を供給し続ける
と、ミッシュメタルからの水素の放出に伴う吸熱によ
り、温度が低下しようとするが、燃料電池本体２の発電
に伴って排出される高温の排ガスが、ダンパユニット４
０を通過し、水素貯蔵装置６の下部から上部に通り抜け
るので、水素貯蔵装置６全体が均一的に加熱され、水素
吸蔵合金タンク７は燃料電池本体２の発電に必要な水素
を供給することができる。

【００４６】また、水素吸蔵合金タンク７が加熱される
ことによって、圧力が上昇し５ｋｇ／ｃｍ2に達する
と、ダンパ４７が閉じらる。ダンパ４７が閉じられる
と、水素吸蔵合金タンク７の加熱は停止し、水素吸蔵合
金タンク７の温度は低下し、圧力も低下する。そして、
圧力が３ｋｇ／ｃｍ2に達すると再びダンパ４７が開か
れる。

【００４７】このようにして、ダンパ４７が開閉される
ことによって、水素貯蔵装置６の圧力は３〜５ｋｇ／ｃ
ｍ2の範囲に保たれる。〔比較試験〕このような本実施例のポータブル燃料電池
と、図１１に示す従来のポータブル燃料電池を用いて、
水素吸蔵合金タンク７，１０７に水素を満充填した後、
室温２５℃、定格出力２５０Ｗで運転させ、各水素吸蔵
合金タンク７，１０７について、温度差や発電時間等を
比較する試験を行った。

【００４８】図１１に示される従来のポータブル燃料電
池は、本実施例のポータブル燃料電池と同様の構成であ
るが、ダンパユニット４０の代わりに、燃料電池本体１
０２から排ガスが排出される位置に、複数の短冊状の板
１５０を回動させて開閉するシャッタ１４０が設けられ
ている。そして、運転時において、シャッタ１４０が開
かれると、燃料電池本体１０２からの高温の排ガスが水
平方向に水素貯蔵装置１０６の水素吸蔵合金タンク１０
７の方に導かれ、シャッタ１４０が閉じられると、燃料
電池本体１０２からの高温の排ガスは遮断されて上方に
流れて排気孔１２２から排出されるようになっている。

【００４９】比較試験の結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】表１において、タンクの温度差は、運転開始６０分後に
おいて、水素貯蔵装置１０６の水素吸蔵合金タンク１０
７の最上段のものの温度から最下段のものの温度を引い
た値、及び水素貯蔵装置６の水素吸蔵合金タンク７の最
上段のものの温度から最下段のものの温度を引いた値で
あり、タンク下部の水量は、水素吸蔵合金タンク１０７
及び水素吸蔵合金タンク７の表面に付着していた水の重
量の比率である（従来の方を１００としている）。

【００５１】本実施例のポータブル燃料電池において
は、従来のものと比べてタンクの温度差が小さくなって
おり、タンク下部の水量も少なくなっている。これは、
水素貯蔵装置６の水素吸蔵合金タンク７がより均一的に
加熱されたことを示している。また、発電時間は、定格
運転を持続することができた時間であり、本実施例のポ
ータブル燃料電池においては、発電時間も長くなってい
る。これは、水素吸蔵合金タンク７がより均一的に加熱
されることによって、水素吸蔵合金タンク７の水素をよ
り効率的に使用できたためと考えられる。

【００５２】〔その他の事項〕なお、上記実施例におい
て、ダンパ４７は長方形板を円弧状に曲げた形状の一対
の保持板５０とスライド板６０とから構成されている
が、本発明のポータブル燃料電池におけるシャッタは、
これに限定されることなく、次の（１）〜（４）に示す
ような様々な変形例が可能である。

【００５３】（１）図７に示す円弧状のダンパ８０のよ
うに、保持板８１に対して２枚のスライド板８２を左右
方向にスライドさせることにより、保持板８１に開設さ
れた下部切抜き８３及び上部切抜き８４を開閉させるも
の。図７において、（ａ）は、スライド板８２が左右に
開いて下部切抜き８３を開放し、上部切抜き８４を閉塞
している状態、（ｂ）は、スライド板８２が中央部に閉
じて下部切抜き８３を閉塞し、上部切抜き８４を開放し
ている状態を示している。

【００５４】（２）図８に示すダンパ８５のように、円
弧状の固定枠体８６と、長方形板を円弧状に曲げたスラ
イド板８７とからなり、固定枠体８６に沿ってスライド
板８７を上下に移動することにより窓８８を開閉するも
の。図８においては、スライド板８７が上に位置して、
スライド板８７の下側に窓８８が形成されているが、ス
ライド板８７が下にスライドするとスライド板８７の上
側に窓が形成される。

【００５５】（３）図９に示すダンパ９０のように、切
抜き９２が開設された円形板を球面状に曲げて形成した
スライド板９１が、スライド板９１の中心点９３を軸に
回転可能に保持されており、スライド板９１が回転スラ
イドする（図中矢印で示す）ことにより切抜き９２が上
下に移動するもの。なお、スライド板９１の周囲は、排
ガスをスライド板９１に導くための固定板９４に囲まれ
ている。

【００５６】（４）図１０に示すダンパ９５のように、
長方形板を円弧状に曲げたスライド板９６が、スライド
板９６の左右両端に取り付けられた側板９７によって、
円弧の曲率中心９８において軸支されたもので、スライ
ド板９６を上下に移動することにより窓９９を開閉す
る。側板９７は、図１０（ｂ）に示すように燃料電池本
体２の左右両側に位置する。図１０（ｂ）においては、
スライド板９６が上に位置して、スライド板９６の下側
に窓９９が形成されているが、スライド板９６が下にス
ライド（図中矢印）するとスライド板９６の上側に窓が
形成される。

【００５７】また、上記実施例において、ダンパ４７
は、長方形板を円弧状に曲げずに平面状に形成すること
もできるが、円弧状に形成する場合のような導風効果は
得られない。また、上記実施例においては、圧力に応じ
てダンパ４７を開くか閉じるかの制御を行う例を示した
が、圧力に応じてダンパ４７の開閉量を調整すれば、圧
力の制御をなめらかに行うことも可能である。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、水素吸蔵合金
タンクの全体が均一的に加熱されるので、水素吸蔵合金
タンクの水素を十分に有効に利用することができる。加
えて、スライド板のスライドによって排ガスの水素吸蔵
合金タンクへの供給を制御しているので、ダンパの開閉
動作が軽く操作性に富んでいる。

【００５９】請求項２の発明によれば、ダンパが円弧状
に形成されることによって、ダンパの導風効果が期待で
き、これによって排ガスが整流状になって水素吸蔵合金
タンクへ供給したり、外部へ排出したりすることができ
る。請求項３の発明によれば、ダンパが閉じているとき
排ガスは水素吸蔵合金タンクを確実に回避して外部に排
出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るポータブル燃料電池の
斜視図である。

【図２】図１に示すポータブル燃料電池のＸ−Ｘ線断面
図である。

【図３】ダンパユニット４０の斜視図である。

【図４】保持板５０の斜視図と、そのＹ−Ｙ線断面図で
ある。

【図５】スライド板６０の斜視図である。

【図６】ダンパ４７の断面の模式図である。

【図７】変形例に係る円弧状のダンパ８０の斜視図であ
る。

【図８】変形例に係る円弧状のダンパ８５の斜視図であ
る。

【図９】変形例に係る球面状のスライド板９１を備えた
ダンパ９０の斜視図である。

【図１０】変形例に係る円弧状のダンパ９５の斜視図と
側面図である。

【図１１】従来のポータブル燃料電池の一例を示す部分
断面図である。

【符号の説明】

２燃料電池本体６水素貯蔵装置７水素吸蔵合金タンク４０ダンパユニット４７ダンパ５０保持板６０スライド板

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−60895（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/04 - 8/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水素と空気の供給を受けて発電を行う燃
料電池本体と、前記燃料電池本体から排出される排ガスの下流側に配さ
れ、排ガスから受ける熱に応じて内部に貯蔵した水素を
前記燃料電池本体に供給する水素吸蔵合金タンクと、前記燃料電池本体と水素吸蔵合金タンクとの間に配さ
れ、排ガスの水素吸蔵合金タンクへの流量を制御するダ
ンパとを備え、前記ダンパは、排ガス流れ方向と交差する方向に主表面を有し、前記主表面に沿ってスライドするスライド板と、該スラ
イド板を保持する保持体とからなり、スライド板のスライドによって、前記主表面の所定位置
に開口を形成して排ガスを水素吸蔵合金タンクの下部に
導く第１の状態と、前記開口を閉塞して排ガスを前記主
表面に沿って直接外部へ排出する第２の状態とに切り換
え可能な構成であることを特徴とするポータブル燃料電
池。
【請求項２】前記ダンパは、側面視において排ガスの
上流側に曲率中心を持つ円弧状に形成されていることを
特徴とする請求項１記載のポータブル燃料電池。
【請求項３】前記ダンパは、第２の状態において前記
主表面に第２の開口を形成し、前記ポータブル燃料電池は、第２の開口から直接外部に
通じる通路を備えていることを特徴とする請求項２記載
のポータブル燃料電池。