JP3588890B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置に関し、特に燃料電池を用いた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電池は、供給されるガスの化学エネルギーを、直接電気エネルギーに変換することができるので、高い発電効率が得られる。しかもこれらの燃料電池は、数１００ｋＷの大型のものから数１００Ｗ程度の小規模のものまで実用化されつつある。その中で、特に小型の燃料電池は、例えば、ゴルフカート等の移動用、通信用、建築・土木工事用等の電源として使用されている。
【０００３】
ところで、上記小型の燃料電池を用いた従来の電源装置は、燃料電池本体が収納されているケースの複数面に空気吸入口や反応ガス排出口が設けられ、電源非使用時にそれらの吸排口から外気等がケース内に侵入する恐れがある。その結果、燃料電池の電解質（例えば、リン酸等）が外気中の水分を吸収するため、電解質濃度が低下して電池特性が劣化するという課題があった。
【０００４】
そこで、このような事態を回避するための従来例として、特開平５−１９０１９６号公報に示すようなものがある。以下、その構成について図４を参照にしながら説明する。図４に示す電源装置は、水素を燃料として発電動作をする燃料電池本体１と、この燃料電池本体１へ水素を供給する水素吸蔵合金から成る水素貯蔵装置２と、これら燃料電池本体１と水素貯蔵装置２とを収納するケース本体３と、このケース本体３を覆蓋する蓋体４とから成り、上記ケース本体３の一つの面に燃料電池発電動作に必要な空気を取り入れる空気吸入口５と、燃料電池発電動作に伴って生じる反応ガスを排気する反応ガス排出口６とを設けると共に、電源非使用時にはこれら吸排口５・６が上記蓋体４によって密閉されるように構成されており、電源非使用時には、吸排口５・６が蓋体４によって密閉されるので、これら吸排口５・６からケース本体３内に外気等が侵入し、外気中の水分によって燃料電池の電解質（例えば、リン酸等）濃度が低下することなく、電池特性の劣化を防止することができるようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のような電源装置では、外気との遮断を上記蓋体４によって行っているので、吸排口５・６それぞれの部分で遮断を行うよりもシール範囲が大きくなる。シール範囲が大きいとシール部に微小な隙間が生じやすくなり、気体の水分子は非常に小さくわずかな隙間でも通過しやすいため、ケース本体３内と外気との間の水分の出入りが生じ、外気中の水分による電解質濃度の低下が生じやすくなるという課題がある。
【０００６】
また、電源使用を終了し蓋体４によって吸排口５・６を密閉しても、燃料電池本体１内の電気化学反応は残留ガスがなくなるまで継続され、残留ガスの消費によりケース本体３内の圧力が低下し、この圧力低下により水素供給口に密閉手段がないので燃料である水素が消費され続けたり、外気より圧力が小さくなって洩れによる外気や異物等の侵入等が生じやすくなるという課題がある。さらに、電源非使用時にケース本体３内の圧力が低下し負圧になっていると、電源使用開始時にガスを供給すると圧力差が大きいので、衝撃により壊れやすくなるという課題も生じる。
【０００７】
また、ケース本体３の一つの面に、空気吸入口５と反応ガス排出口６とを設けるには、水素ガス流路および空気流路ともに、入口と出口が同一面になるように流路をＵターン状にする必要があり、流路をＵターン状にすると流路が長くなって流路抵抗が増大したり配管が複雑になり、燃料電池本体１内のガス流路構成が並列多パスになっている場合はパス間のガス流量が不均一になり電池特性が劣化するという課題もあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明においては燃料ガスと酸素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の空気入口と燃料ガス出口のそれぞれに対応して連通した空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを連通するパージ流路とを備えたものである。
【０００９】
この本発明によれば、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、したがって密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できるという効果がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の構成としては、燃料ガスと空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の空気入口と燃料ガス出口にそれぞれ繋がる空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えたものである。
【００１１】
また第２の構成としては、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えたものである。
【００１２】
また第３の構成としては、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えたものである。
【００１３】
また第４の構成としては、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けたものである。
【００１４】
また第５の構成としては、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、前記接続手段により前記パージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えたものである。
【００１５】
また第６の構成としては、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止するものである。
【００１６】
また第７の構成としては、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜からなるものである。
【００１７】
また第８の構成としては、密閉手段として、空気供給路に燃料電池本体上流側の圧力が燃料電池本体内の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁と、燃料ガス排出路に燃料電池本体内の圧力が燃料電池本体下流側の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁の少なくともどちらか一方を備えたものである。
【００１８】
本発明は上記構成により以下の作用を有するものである。
すなわち、第１の構成の燃料電池本体の空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えた構成により、運転停止時にパージ流路により燃料ガス入口と空気出口とを接続し、燃料電池本体で酸素が消費されて空気出口から排出される空気極排ガスを燃料ガス入口に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になるため、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができる。そしてパージ終了後、空気供給路と燃料ガス排出路を密閉手段により密閉すると、電源非使用時には空気供給路および燃料ガス排出路それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体が確実に密閉されるので、燃料電池本体内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また第２の構成の、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えた構成により、パージ流路を通って燃料極に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前に空気極排ガスの導入を停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。
【００２０】
また第３の構成の、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えた構成により、電源装置運転中に燃料電池本体で酸素が十分消費されて排出された空気極排ガスを容積部に蓄えておくことができるので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージを安全かつ確実に行うことができる。
【００２１】
また第４の構成の、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けた構成により、パージ流路の接続や流路の切り換えなど運転停止時のパージに関連する操作を同一面上で行えるので停止操作が簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単に実現することができるとともに、流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口と空気出口とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００２２】
また第５の構成の、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、接続手段によりパージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えた構成により、電源装置運転中にパージ流路閉止部に接続されて閉止されていたパージ流路を、運転停止時に流路閉止部から取り外し、空気出口に取り付けてパージを行えるようにパージ流路を接続することにより、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、コストのかからない簡単構成で操作性よく行うことができる。
【００２３】
また第６の構成の、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止する構成により、電源装置運転中は電源装置から流路切換電磁弁に通電することによりパージ流路を閉止し、運転停止時には流路切換電磁弁への通電も停止し分岐流路が閉止しパージ流路が連通するので、分岐流路からの空気極排ガスの排出が停止し、燃料ガス入口と空気出口がパージ流路により自動的に連通するので、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００２４】
また第７の構成の、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜で構成したことにより、密閉手段の構成部品は遮断膜のみになり得るので、密閉方法も簡単でコストもかからず、電源の軽量化を図ることもできる。
【００２５】
また第８の構成の、密閉手段として空気供給路と燃料ガス排出路の少なくともどちらか一方に、それぞれ所定の条件のときのみ開成する逆止弁を設けた構成により、燃料ガスおよび空気が供給され、ガスが上流から下流に流れるときのみ圧力差で逆止弁が開成し、電源使用終了時にガスの供給を停止すると圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施例による電源装置の要部断面図であり、図２は正面図である。図１、図２において電源装置本体１の内部には、空気入口２と燃料ガス出口３と一つの面上の燃料ガス入口４および空気出口５の４つの給排口が設けられた燃料電池本体６と改質装置７とファン８が収納されており、電源装置本体１に設けられた空気供給口９および燃料ガス排出口１０は、燃料電池本体６の空気入口２および燃料ガス出口３と、それぞれ空気供給路１１および燃料ガス排出路１２で繋がっている。電源装置本体１の原燃料供給口１３と改質装置７は導管１４により接続され、改質装置７と燃料電池本体６とは燃料ガス入口４に繋がり、途中に弁１５とその下流に分岐部１６を有する燃料ガス供給路１７により接続されている。ファン８と燃料電池本体６とは空気供給口９に着脱可能に形成されたファン接続導管１８により接続できる構成になっている。
【００２７】
また、一端を燃料ガス供給路１７の分岐部１６に接続されたパージ流路１９は、燃料ガス入口４と空気出口５がある燃料電池本体６の一つの面と同じ側の電源装置本体１の面から外部へ出て、その他端は電源装置本体１に設けられた接続口２０に接続手段２１により接続され、接続口２０は空気出口５と空気排出路２２により繋がっている。
【００２８】
さらに電源装置本体１には、接続口２０と同形状であり、パージ流路１９の接続手段２１が接続可能でパージ流路１９を閉塞できるパージ流路閉止部２３が設けられている。
【００２９】
上記構成により、電源使用時には原燃料供給口１３からボンベ等（図示せず）により供給された炭化水素系またはアルコール系の原燃料は、導管１４を通り、改質装置７により燃料電池で発電するための燃料ガスとして水素リッチなガスに改質され、パージ流路１９はパージ流路閉止部２３に接続され閉塞されているのでパージ流路１９側を通らずに、開成している弁１５を通り分岐部１６を経て、燃料ガス入口４から燃料電池本体６に供給される。一方、酸化剤ガスである空気は、ファン８により空気供給口９に接続されているファン接続導管１８を通り、空気供給路１１を経て空気入口３から燃料電池本体６に供給され、燃料ガスと電気化学反応を生じて発電を行う。
【００３０】
そして、燃料電池本体６を出た燃料極排ガスは燃料ガス出口３から燃料ガス排出路１２を通り燃料ガス排出口１０から、空気極排ガスは空気出口５から空気排出路２２を通り接続口２０から外気へ排出される。
【００３１】
次に電源使用終了後には図１、図２に示すように、パージ流路１９をパージ流路閉止部２３から取り外して接続口２０に接続し、原燃料の供給を停止して燃料ガス供給路１７の弁１５を閉成する。燃料電池本体６の空気出口５から出た空気極排ガスは、燃料ガスと電気化学反応を生じて酸素が消費されており、この空気極排ガスをパージ流路１９を通じて燃料ガス入口４に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になる。
【００３２】
２４はパージ流路１９内に設けられた酸素濃度検知手段であり、ここで検知された酸素濃度信号は演算比較部２５で急激な発熱や爆発を生じる濃度と比較され、危険な濃度である場合は表示部２６に危険表示がされるようになっている。これにより、パージ流路１９を通って燃料極側に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料電池本体６の燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前にパージを停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。そしてパージ終了後に空気供給口９に接続されたファン接続導管１８をはずし、密閉手段である気密・液密性を有する遮断膜２４を空気供給路１１および燃料ガス排出路１２を覆蓋するように空気供給口９および燃料ガス排出口１０に貼付する。遮断膜２４の片面には給排口に貼付するための粘着材（図示せず）が塗布されているので、簡単でコストもかからず密閉することができ、電源の軽量化を図ることもできる。
【００３３】
したがって電源非使用時には、２つの給排口に貼付された遮断膜２７とパージ流路１９により、空気供給路１１および燃料ガス排出路１２それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体６が確実に密閉されるので、燃料電池本体６内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐこともでき、長期保管後の再運転に際しての信頼性が向上できる。さらに、不活性な空気極排ガスによるパージにより、燃料電池本体６内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、これにより密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できる。
【００３４】
また、燃料ガス入口４と空気出口５とを燃料電池本体６の一つの面上に設けた構成とし、この面と同じ側の電源装置本体１の面から外部へ出ているパージ流路１９を、同じ面に設けられたパージ流路閉止部２３から接続口２０に接続手段２１を用いて接続しなおすので、運転時および運転停止時の密閉およびパージに関連する流路切り換え操作を同一面上で簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単にコストもかけず実現することができるとともに、パージ流路１９の長さを短くでき、さらに電源装置本体１内の流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口４と空気出口５とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００３５】
図３は本発明の第２の実施例による電源装置の要部断面図であり、図１、図２と同符号のものは相当する構成要素であり、詳細な説明は省略する。図において、２８は空気出口５下流の空気排出路２２の途中に設けられた容積部であり、容積部２８下流には空気排出路２２を通る空気極排ガスを、空気排出口２９に繋がる分岐流路３０側あるいはパージ流路１９側のどちらかへ切り換える流路切換電磁弁３１が設けられ、通電時はパージ流路１９を閉止して分岐流路３０を開通し、非通電時は分岐流路３０を閉止してパージ流路１９を開通するように構成されている。
【００３６】
３２は空気供給路１１および燃料ガス排出路１２に設けられた逆止弁であり、空気供給路１１においては空気供給路１１内に形成された弁座３３の空気入口２側（下流側）に弁体３４が配置され、弁体３４のさらに下流にバネ支持部３５に支持されたバネ３６により弁体３４の開成圧力が決まるように構成されている。また、燃料ガス排出路１２においては燃料ガス排出路１２内に形成された弁座３３の燃料ガス排出口１０側（下流側）に弁体３４が配置され、弁体３４のさらに下流にバネ支持部３５、バネ３６が設けられ、逆止弁３２の前後に所定の開成圧力がかかったときのみ弁体３４が開成するようになっている。
【００３７】
上記構成において、電源装置運転中に発電に伴う電気化学反応により、燃料電池本体６で酸素が十分消費されて空気出口５より排出された空気極排ガスは、空気出口５下流の容積部２８に蓄えられ、容積部２８が満杯になると過剰分は空気排出路２２から通電中は分岐流路３０側に開いている流路切換電磁弁３１を通り、空気排出口２９から排出される。そして、電源使用終了後には図３に示すように、原燃料の供給を停止して原燃料供給口１３を閉止し運転を停止すると、流路切換電磁弁３１への通電が停止して流路切換電磁弁３１がパージ流路１９側に開き、パージ流路１９が空気出口５から燃料ガス入口４まで連通し、パージが始まる。このとき、容積部２８には酸素が消費された空気極排ガスが電源装置運転中に蓄えられているので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージができ、パージ中に酸素が消費された空気極排ガスがなくなって、運転停止のため酸素が消費されなかった空気極排ガスと燃料ガスが反応し急激な発熱や爆発を生じることを防ぎ、パージを安全かつ確実に行うことができる。
【００３８】
また、電源装置の運転および運転停止操作をすることに伴って、電源装置運転中のパージ流路１９の閉止および運転停止時のパージ流路１９の連通を流路切換電磁弁３１により自動的に行うことができるので、運転時および運転停止時のパージ流路１９の接続と燃料ガス入口４および空気出口５の密閉、圧力低下防止のためのパージ流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００３９】
さらに、電源使用時には燃料ガスおよび空気が供給されて供給圧がかかっているので、逆止弁３２にはその上流から所定開成圧力以上の圧力がかかり、逆止弁が開成して反応ガスが入口側から出口側へ流れる。そして、電源使用終了後には反応ガスの供給を停止し、空気供給口９に接続されたファン接続導管１８をはずすと、逆止弁３２前後の圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、燃料電池本体６内は密閉状態になり、外気や水分、異物等の侵入を防止できるとともに、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【００４０】
なお、図３における説明ではパージ流路１９内に酸素濃度検知手段を設けていないが、酸素濃度検知手段を設けるとパージ時の安全性が２重に確保できる。
【００４１】
また、本発明の実施例では燃料電池本体６の空気入口２と燃料ガス出口３にそれぞれ繋がる空気供給路１１と燃料ガス排出路１２に密閉手段である遮断膜２７または逆止弁３２を設けているが、空気入口２および燃料ガス出口３に直接密閉手段を設けても同様の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の電源装置によれば、以下の効果を有する。
【００４３】
すなわち、第１の構成の燃料電池本体の空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えた構成としているので、運転停止時にパージ流路により燃料ガス入口と空気出口とを接続し、燃料電池本体で酸素が消費されて空気出口から排出される空気極排ガスを燃料ガス入口に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になるため、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、これにより密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できる。そしてパージ終了後に空気供給路と燃料ガス排出路を密閉手段により密閉することにより、電源非使用時には空気供給路および燃料ガス排出路それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体が確実に密閉されるので、燃料電池本体内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐこともでき、長期保管後の再運転に際しての信頼性が向上できる。
【００４４】
また第２の構成の、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えた構成としているので、パージ流路を通って燃料極に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前に空気極排ガスの導入を停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。
【００４５】
また第３の構成の、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えた構成としているので、電源装置運転中に燃料電池本体で酸素が十分消費されて排出された空気極排ガスを容積部に蓄えておくことができるので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージを安全かつ確実に行うことができる。
【００４６】
また第４の構成の、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けた構成としているので、パージ流路の接続や流路の切り換えなど運転停止時のパージに関連する操作を同一面上で行えるので停止操作が簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単に実現することができるとともに、流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口と空気出口とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００４７】
また第５の構成の、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、接続手段によりパージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えた構成としているので、電源装置運転中にパージ流路閉止部に接続されて閉止されていたパージ流路を、運転停止時に流路閉止部から取り外し、空気出口に取り付けてパージを行えるようにパージ流路を接続することにより、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、コストのかからない簡単構成で操作性よく行うことができる。
【００４８】
また第６の構成の、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止する構成としているので、電源装置運転中は電源装置から流路切換電磁弁に通電することによりパージ流路を閉止し、運転停止時には流路切換電磁弁への通電も停止し分岐流路が閉止しパージ流路が連通するので、分岐流路からの空気極排ガスの排出が停止し、燃料ガス入口と空気出口がパージ流路により自動的に連通するので、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００４９】
また第７の構成の、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜で構成しているので、密閉手段の構成部品は遮断膜のみになり得るので、密閉方法も簡単でコストもかからず、電源の軽量化を図ることもできる。
【００５０】
また第８の構成の、密閉手段として空気供給路と燃料ガス排出路の少なくともどちらか一方に、それぞれ所定の条件のときのみ開成する逆止弁を設けた構成としているので、燃料ガスおよび空気が供給され、ガスが上流から下流に流れるときのみ圧力差で逆止弁が開成し、電源使用終了時にガスの供給を停止すると圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における電源装置の要部断面図
【図２】同装置の正面図
【図３】本発明の第２の実施例における電源装置の要部断面図
【図４】従来の電源装置の斜視図
【符号の説明】
２ 空気入口
３ 燃料ガス出口
４ 燃料ガス入口
５ 空気出口
６ 燃料電池本体
１１ 空気供給路
１２ 燃料ガス排出路
１９ パージ流路
２７ 遮断膜
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置に関し、特に燃料電池を用いた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電池は、供給されるガスの化学エネルギーを、直接電気エネルギーに変換することができるので、高い発電効率が得られる。しかもこれらの燃料電池は、数１００ｋＷの大型のものから数１００Ｗ程度の小規模のものまで実用化されつつある。その中で、特に小型の燃料電池は、例えば、ゴルフカート等の移動用、通信用、建築・土木工事用等の電源として使用されている。
【０００３】
ところで、上記小型の燃料電池を用いた従来の電源装置は、燃料電池本体が収納されているケースの複数面に空気吸入口や反応ガス排出口が設けられ、電源非使用時にそれらの吸排口から外気等がケース内に侵入する恐れがある。その結果、燃料電池の電解質（例えば、リン酸等）が外気中の水分を吸収するため、電解質濃度が低下して電池特性が劣化するという課題があった。
【０００４】
そこで、このような事態を回避するための従来例として、特開平５−１９０１９６号公報に示すようなものがある。以下、その構成について図４を参照にしながら説明する。図４に示す電源装置は、水素を燃料として発電動作をする燃料電池本体１と、この燃料電池本体１へ水素を供給する水素吸蔵合金から成る水素貯蔵装置２と、これら燃料電池本体１と水素貯蔵装置２とを収納するケース本体３と、このケース本体３を覆蓋する蓋体４とから成り、上記ケース本体３の一つの面に燃料電池発電動作に必要な空気を取り入れる空気吸入口５と、燃料電池発電動作に伴って生じる反応ガスを排気する反応ガス排出口６とを設けると共に、電源非使用時にはこれら吸排口５・６が上記蓋体４によって密閉されるように構成されており、電源非使用時には、吸排口５・６が蓋体４によって密閉されるので、これら吸排口５・６からケース本体３内に外気等が侵入し、外気中の水分によって燃料電池の電解質（例えば、リン酸等）濃度が低下することなく、電池特性の劣化を防止することができるようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のような電源装置では、外気との遮断を上記蓋体４によって行っているので、吸排口５・６それぞれの部分で遮断を行うよりもシール範囲が大きくなる。シール範囲が大きいとシール部に微小な隙間が生じやすくなり、気体の水分子は非常に小さくわずかな隙間でも通過しやすいため、ケース本体３内と外気との間の水分の出入りが生じ、外気中の水分による電解質濃度の低下が生じやすくなるという課題がある。
【０００６】
また、電源使用を終了し蓋体４によって吸排口５・６を密閉しても、燃料電池本体１内の電気化学反応は残留ガスがなくなるまで継続され、残留ガスの消費によりケース本体３内の圧力が低下し、この圧力低下により水素供給口に密閉手段がないので燃料である水素が消費され続けたり、外気より圧力が小さくなって洩れによる外気や異物等の侵入等が生じやすくなるという課題がある。さらに、電源非使用時にケース本体３内の圧力が低下し負圧になっていると、電源使用開始時にガスを供給すると圧力差が大きいので、衝撃により壊れやすくなるという課題も生じる。
【０００７】
また、ケース本体３の一つの面に、空気吸入口５と反応ガス排出口６とを設けるには、水素ガス流路および空気流路ともに、入口と出口が同一面になるように流路をＵターン状にする必要があり、流路をＵターン状にすると流路が長くなって流路抵抗が増大したり配管が複雑になり、燃料電池本体１内のガス流路構成が並列多パスになっている場合はパス間のガス流量が不均一になり電池特性が劣化するという課題もあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明においては燃料ガスと酸素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の空気入口と燃料ガス出口のそれぞれに対応して連通した空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを連通するパージ流路とを備えたものである。
【０００９】
この本発明によれば、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、したがって密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できるという効果がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の構成としては、燃料ガスと空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の空気入口と燃料ガス出口にそれぞれ繋がる空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えたものである。
【００１１】
また第２の構成としては、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えたものである。
【００１２】
また第３の構成としては、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えたものである。
【００１３】
また第４の構成としては、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けたものである。
【００１４】
また第５の構成としては、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、前記接続手段により前記パージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えたものである。
【００１５】
また第６の構成としては、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止するものである。
【００１６】
また第７の構成としては、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜からなるものである。
【００１７】
また第８の構成としては、密閉手段として、空気供給路に燃料電池本体上流側の圧力が燃料電池本体内の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁と、燃料ガス排出路に燃料電池本体内の圧力が燃料電池本体下流側の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁の少なくともどちらか一方を備えたものである。
【００１８】
本発明は上記構成により以下の作用を有するものである。
すなわち、第１の構成の燃料電池本体の空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えた構成により、運転停止時にパージ流路により燃料ガス入口と空気出口とを接続し、燃料電池本体で酸素が消費されて空気出口から排出される空気極排ガスを燃料ガス入口に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になるため、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができる。そしてパージ終了後、空気供給路と燃料ガス排出路を密閉手段により密閉すると、電源非使用時には空気供給路および燃料ガス排出路それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体が確実に密閉されるので、燃料電池本体内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また第２の構成の、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えた構成により、パージ流路を通って燃料極に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前に空気極排ガスの導入を停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。
【００２０】
また第３の構成の、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えた構成により、電源装置運転中に燃料電池本体で酸素が十分消費されて排出された空気極排ガスを容積部に蓄えておくことができるので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージを安全かつ確実に行うことができる。
【００２１】
また第４の構成の、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けた構成により、パージ流路の接続や流路の切り換えなど運転停止時のパージに関連する操作を同一面上で行えるので停止操作が簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単に実現することができるとともに、流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口と空気出口とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００２２】
また第５の構成の、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、接続手段によりパージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えた構成により、電源装置運転中にパージ流路閉止部に接続されて閉止されていたパージ流路を、運転停止時に流路閉止部から取り外し、空気出口に取り付けてパージを行えるようにパージ流路を接続することにより、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、コストのかからない簡単構成で操作性よく行うことができる。
【００２３】
また第６の構成の、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止する構成により、電源装置運転中は電源装置から流路切換電磁弁に通電することによりパージ流路を閉止し、運転停止時には流路切換電磁弁への通電も停止し分岐流路が閉止しパージ流路が連通するので、分岐流路からの空気極排ガスの排出が停止し、燃料ガス入口と空気出口がパージ流路により自動的に連通するので、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００２４】
また第７の構成の、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜で構成したことにより、密閉手段の構成部品は遮断膜のみになり得るので、密閉方法も簡単でコストもかからず、電源の軽量化を図ることもできる。
【００２５】
また第８の構成の、密閉手段として空気供給路と燃料ガス排出路の少なくともどちらか一方に、それぞれ所定の条件のときのみ開成する逆止弁を設けた構成により、燃料ガスおよび空気が供給され、ガスが上流から下流に流れるときのみ圧力差で逆止弁が開成し、電源使用終了時にガスの供給を停止すると圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施例による電源装置の要部断面図であり、図２は正面図である。図１、図２において電源装置本体１の内部には、空気入口２と燃料ガス出口３と一つの面上の燃料ガス入口４および空気出口５の４つの給排口が設けられた燃料電池本体６と改質装置７とファン８が収納されており、電源装置本体１に設けられた空気供給口９および燃料ガス排出口１０は、燃料電池本体６の空気入口２および燃料ガス出口３と、それぞれ空気供給路１１および燃料ガス排出路１２で繋がっている。電源装置本体１の原燃料供給口１３と改質装置７は導管１４により接続され、改質装置７と燃料電池本体６とは燃料ガス入口４に繋がり、途中に弁１５とその下流に分岐部１６を有する燃料ガス供給路１７により接続されている。ファン８と燃料電池本体６とは空気供給口９に着脱可能に形成されたファン接続導管１８により接続できる構成になっている。
【００２７】
また、一端を燃料ガス供給路１７の分岐部１６に接続されたパージ流路１９は、燃料ガス入口４と空気出口５がある燃料電池本体６の一つの面と同じ側の電源装置本体１の面から外部へ出て、その他端は電源装置本体１に設けられた接続口２０に接続手段２１により接続され、接続口２０は空気出口５と空気排出路２２により繋がっている。
【００２８】
さらに電源装置本体１には、接続口２０と同形状であり、パージ流路１９の接続手段２１が接続可能でパージ流路１９を閉塞できるパージ流路閉止部２３が設けられている。
【００２９】
上記構成により、電源使用時には原燃料供給口１３からボンベ等（図示せず）により供給された炭化水素系またはアルコール系の原燃料は、導管１４を通り、改質装置７により燃料電池で発電するための燃料ガスとして水素リッチなガスに改質され、パージ流路１９はパージ流路閉止部２３に接続され閉塞されているのでパージ流路１９側を通らずに、開成している弁１５を通り分岐部１６を経て、燃料ガス入口４から燃料電池本体６に供給される。一方、酸化剤ガスである空気は、ファン８により空気供給口９に接続されているファン接続導管１８を通り、空気供給路１１を経て空気入口３から燃料電池本体６に供給され、燃料ガスと電気化学反応を生じて発電を行う。
【００３０】
そして、燃料電池本体６を出た燃料極排ガスは燃料ガス出口３から燃料ガス排出路１２を通り燃料ガス排出口１０から、空気極排ガスは空気出口５から空気排出路２２を通り接続口２０から外気へ排出される。
【００３１】
次に電源使用終了後には図１、図２に示すように、パージ流路１９をパージ流路閉止部２３から取り外して接続口２０に接続し、原燃料の供給を停止して燃料ガス供給路１７の弁１５を閉成する。燃料電池本体６の空気出口５から出た空気極排ガスは、燃料ガスと電気化学反応を生じて酸素が消費されており、この空気極排ガスをパージ流路１９を通じて燃料ガス入口４に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になる。
【００３２】
２４はパージ流路１９内に設けられた酸素濃度検知手段であり、ここで検知された酸素濃度信号は演算比較部２５で急激な発熱や爆発を生じる濃度と比較され、危険な濃度である場合は表示部２６に危険表示がされるようになっている。これにより、パージ流路１９を通って燃料極側に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料電池本体６の燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前にパージを停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。そしてパージ終了後に空気供給口９に接続されたファン接続導管１８をはずし、密閉手段である気密・液密性を有する遮断膜２４を空気供給路１１および燃料ガス排出路１２を覆蓋するように空気供給口９および燃料ガス排出口１０に貼付する。遮断膜２４の片面には給排口に貼付するための粘着材（図示せず）が塗布されているので、簡単でコストもかからず密閉することができ、電源の軽量化を図ることもできる。
【００３３】
したがって電源非使用時には、２つの給排口に貼付された遮断膜２７とパージ流路１９により、空気供給路１１および燃料ガス排出路１２それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体６が確実に密閉されるので、燃料電池本体６内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐこともでき、長期保管後の再運転に際しての信頼性が向上できる。さらに、不活性な空気極排ガスによるパージにより、燃料電池本体６内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、これにより密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できる。
【００３４】
また、燃料ガス入口４と空気出口５とを燃料電池本体６の一つの面上に設けた構成とし、この面と同じ側の電源装置本体１の面から外部へ出ているパージ流路１９を、同じ面に設けられたパージ流路閉止部２３から接続口２０に接続手段２１を用いて接続しなおすので、運転時および運転停止時の密閉およびパージに関連する流路切り換え操作を同一面上で簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単にコストもかけず実現することができるとともに、パージ流路１９の長さを短くでき、さらに電源装置本体１内の流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口４と空気出口５とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００３５】
図３は本発明の第２の実施例による電源装置の要部断面図であり、図１、図２と同符号のものは相当する構成要素であり、詳細な説明は省略する。図において、２８は空気出口５下流の空気排出路２２の途中に設けられた容積部であり、容積部２８下流には空気排出路２２を通る空気極排ガスを、空気排出口２９に繋がる分岐流路３０側あるいはパージ流路１９側のどちらかへ切り換える流路切換電磁弁３１が設けられ、通電時はパージ流路１９を閉止して分岐流路３０を開通し、非通電時は分岐流路３０を閉止してパージ流路１９を開通するように構成されている。
【００３６】
３２は空気供給路１１および燃料ガス排出路１２に設けられた逆止弁であり、空気供給路１１においては空気供給路１１内に形成された弁座３３の空気入口２側（下流側）に弁体３４が配置され、弁体３４のさらに下流にバネ支持部３５に支持されたバネ３６により弁体３４の開成圧力が決まるように構成されている。また、燃料ガス排出路１２においては燃料ガス排出路１２内に形成された弁座３３の燃料ガス排出口１０側（下流側）に弁体３４が配置され、弁体３４のさらに下流にバネ支持部３５、バネ３６が設けられ、逆止弁３２の前後に所定の開成圧力がかかったときのみ弁体３４が開成するようになっている。
【００３７】
上記構成において、電源装置運転中に発電に伴う電気化学反応により、燃料電池本体６で酸素が十分消費されて空気出口５より排出された空気極排ガスは、空気出口５下流の容積部２８に蓄えられ、容積部２８が満杯になると過剰分は空気排出路２２から通電中は分岐流路３０側に開いている流路切換電磁弁３１を通り、空気排出口２９から排出される。そして、電源使用終了後には図３に示すように、原燃料の供給を停止して原燃料供給口１３を閉止し運転を停止すると、流路切換電磁弁３１への通電が停止して流路切換電磁弁３１がパージ流路１９側に開き、パージ流路１９が空気出口５から燃料ガス入口４まで連通し、パージが始まる。このとき、容積部２８には酸素が消費された空気極排ガスが電源装置運転中に蓄えられているので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージができ、パージ中に酸素が消費された空気極排ガスがなくなって、運転停止のため酸素が消費されなかった空気極排ガスと燃料ガスが反応し急激な発熱や爆発を生じることを防ぎ、パージを安全かつ確実に行うことができる。
【００３８】
また、電源装置の運転および運転停止操作をすることに伴って、電源装置運転中のパージ流路１９の閉止および運転停止時のパージ流路１９の連通を流路切換電磁弁３１により自動的に行うことができるので、運転時および運転停止時のパージ流路１９の接続と燃料ガス入口４および空気出口５の密閉、圧力低下防止のためのパージ流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００３９】
さらに、電源使用時には燃料ガスおよび空気が供給されて供給圧がかかっているので、逆止弁３２にはその上流から所定開成圧力以上の圧力がかかり、逆止弁が開成して反応ガスが入口側から出口側へ流れる。そして、電源使用終了後には反応ガスの供給を停止し、空気供給口９に接続されたファン接続導管１８をはずすと、逆止弁３２前後の圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、燃料電池本体６内は密閉状態になり、外気や水分、異物等の侵入を防止できるとともに、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【００４０】
なお、図３における説明ではパージ流路１９内に酸素濃度検知手段を設けていないが、酸素濃度検知手段を設けるとパージ時の安全性が２重に確保できる。
【００４１】
また、本発明の実施例では燃料電池本体６の空気入口２と燃料ガス出口３にそれぞれ繋がる空気供給路１１と燃料ガス排出路１２に密閉手段である遮断膜２７または逆止弁３２を設けているが、空気入口２および燃料ガス出口３に直接密閉手段を設けても同様の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の電源装置によれば、以下の効果を有する。
【００４３】
すなわち、第１の構成の燃料電池本体の空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路とを備えた構成としているので、運転停止時にパージ流路により燃料ガス入口と空気出口とを接続し、燃料電池本体で酸素が消費されて空気出口から排出される空気極排ガスを燃料ガス入口に導入することにより、燃料極内の燃料ガスは不活性な空気極排ガスによりパージされ、電気化学反応を継続することが不可能になるため、燃料電池本体内の残留ガス消費による圧力低下を防止することができ、これにより密閉手段の信頼性を高め、電源使用開始ガス供給時の衝撃を防止できる。そしてパージ終了後に空気供給路と燃料ガス排出路を密閉手段により密閉することにより、電源非使用時には空気供給路および燃料ガス排出路それぞれの小さなシール範囲で燃料電池本体が確実に密閉されるので、燃料電池本体内への外気や水分、異物等の侵入を防止でき、外気中の水分吸収による電解質濃度の低下、電池特性の劣化を防ぐこともでき、長期保管後の再運転に際しての信頼性が向上できる。
【００４４】
また第２の構成の、燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを接続するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えた構成としているので、パージ流路を通って燃料極に導入される空気極排ガス中の残留酸素濃度を監視することができるので、残留酸素と燃料ガスが燃料極内で反応し、急激な発熱や爆発を生じる前に空気極排ガスの導入を停止することができるので、運転停止後の残留ガス消費による圧力低下防止のためのパージを安全に行うことができる。
【００４５】
また第３の構成の、燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えた構成としているので、電源装置運転中に燃料電池本体で酸素が十分消費されて排出された空気極排ガスを容積部に蓄えておくことができるので、運転停止時に十分量の不活性な空気極排ガスによりパージを安全かつ確実に行うことができる。
【００４６】
また第４の構成の、パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けた構成としているので、パージ流路の接続や流路の切り換えなど運転停止時のパージに関連する操作を同一面上で行えるので停止操作が簡単に行え、密閉および圧力低下防止を簡単に実現することができるとともに、流路をＵターン状にしたり複雑な配管をすることなく、燃料ガス流路と空気流路を対向流に構成すれば、容易に燃料ガス入口と空気出口とを同一面上に構成できるので、流路抵抗の増大や配管の複雑化も防止できる。
【００４７】
また第５の構成の、一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、接続手段によりパージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えた構成としているので、電源装置運転中にパージ流路閉止部に接続されて閉止されていたパージ流路を、運転停止時に流路閉止部から取り外し、空気出口に取り付けてパージを行えるようにパージ流路を接続することにより、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、コストのかからない簡単構成で操作性よく行うことができる。
【００４８】
また第６の構成の、パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止する構成としているので、電源装置運転中は電源装置から流路切換電磁弁に通電することによりパージ流路を閉止し、運転停止時には流路切換電磁弁への通電も停止し分岐流路が閉止しパージ流路が連通するので、分岐流路からの空気極排ガスの排出が停止し、燃料ガス入口と空気出口がパージ流路により自動的に連通するので、運転時および運転停止時の密閉および圧力低下防止のための流路切り換えを、少ない部品構成で使用者が操作せずに自動で行うことができる。
【００４９】
また第７の構成の、密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜で構成しているので、密閉手段の構成部品は遮断膜のみになり得るので、密閉方法も簡単でコストもかからず、電源の軽量化を図ることもできる。
【００５０】
また第８の構成の、密閉手段として空気供給路と燃料ガス排出路の少なくともどちらか一方に、それぞれ所定の条件のときのみ開成する逆止弁を設けた構成としているので、燃料ガスおよび空気が供給され、ガスが上流から下流に流れるときのみ圧力差で逆止弁が開成し、電源使用終了時にガスの供給を停止すると圧力差がなくなり逆止弁が閉成するので、簡単な構成で電源使用時および電源非使用時に密閉手段の開閉操作を必要とせずに運転・停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における電源装置の要部断面図
【図２】同装置の正面図
【図３】本発明の第２の実施例における電源装置の要部断面図
【図４】従来の電源装置の斜視図
【符号の説明】
２ 空気入口
３ 燃料ガス出口
４ 燃料ガス入口
５ 空気出口
６ 燃料電池本体
１１ 空気供給路
１２ 燃料ガス排出路
１９ パージ流路
２７ 遮断膜
Claims (8)
- 燃料ガスと酸素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の空気入口と燃料ガス出口のそれぞれに対応して連通した空気供給路と燃料ガス排出路に設けられた密閉手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを連通するパージ流路とを備えた電源装置。
- 燃料電池本体の燃料ガス入口と空気出口とを連通するパージ流路中に酸素濃度検知手段を備えた請求項１記載の電源装置。
- 燃料電池本体の空気出口の下流に容積部を備えた請求項１または２記載の電源装置。
- パージ流路を接続する燃料ガス入口と空気出口とを燃料電池本体の一つの面上に設けた請求項１、２または３記載の電源装置。
- 一端は燃料ガス入口に接続され、他端には空気出口に着脱自在な接続手段を有するパージ流路と、前記接続手段により前記パージ流路を着脱可能なパージ流路閉止部を備えた請求項１、２、３または４記載の電源装置。
- パージ流路が接続される空気出口またはその下流に、流路切換電磁弁を設け、通電時はパージ流路を閉止し、非通電時は分岐流路を閉止する請求項１、２、３または４記載の電源装置。
- 密閉手段は、気密・液密性を有し、空気供給路および燃料ガス排出路を覆蓋するフィルム状またはシート状の遮断膜からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
- 密閉手段として、空気供給路に燃料電池本体上流側の圧力が燃料電池本体内の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁と、燃料ガス排出路に燃料電池本体内の圧力が燃料電池本体下流側の圧力より所定圧力だけ高くなったときに開成する逆止弁の少なくともどちらか一方を備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
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