JP7416011B2 - 燃料電池システム及び飛行体 - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池システム及び飛行体に関する。
燃料電池（ＦＣ）は、１つの単セル（以下、セルと記載する場合がある）又は複数の単セルを積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）で構成され、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化剤ガスとの電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、実際に燃料電池に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、酸化・還元に寄与しないガスとの混合物である場合が多い。特に酸化剤ガスは酸素を含む空気である場合が多い。
なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。また、単セル、及び、単セルを積層した燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。また、単セル、及び、単セルを積層した燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
燃料電池に関して種々の研究がなされている。
例えば特許文献１では、燃料電池が搭載された飛行体が開示されている。
例えば特許文献１では、燃料電池が搭載された飛行体が開示されている。
燃料電池を飛行体に搭載する場合、車両に搭載する場合と比較して、高度が高く、温度が低い状態で燃料電池を発電することになる。
燃料ガス系において、高度が高く、温度が低くなると排気排水弁の温度が低下し、生成水凍結で、排気・排水ができなくなる。排水できなくなることで、窒素濃度が上昇し、水素分圧が低下（部分水素欠）して燃料電池で水素欠が発生し、燃料電池の耐久性が低下し、出力制限の必要性、システム停止の必要性が生じる。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高度が高い場合でも燃料ガス系における排気排水弁の凍結を防止することができる燃料電池システムを提供することを主目的とする。
本開示の燃料電池システムは、飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の温度を調節する冷却系と、
高度センサと、
温度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記冷却系は、前記燃料電池内外を冷媒が循環する冷媒流路と、前記冷媒流路から分岐し、且つ、前記排気排水弁の近傍に配置され、且つ、前記冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱する加熱流路と、を有し、
前記加熱流路には、前記冷媒を加熱流路内で循環させる循環ポンプと、前記冷媒を加熱する水加熱ヒーターと、前記冷媒流路からの前記冷媒の供給を制御し且つ、前記冷媒を前記加熱流路内で循環させることを可能にする三方弁と、を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、前記温度センサが計測した前記排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、前記冷媒が前記加熱流路内を循環するように前記三方弁を制御し、且つ、前記循環ポンプ及び前記水加熱ヒーターを駆動し、前記冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させることを特徴とする。
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の温度を調節する冷却系と、
高度センサと、
温度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記冷却系は、前記燃料電池内外を冷媒が循環する冷媒流路と、前記冷媒流路から分岐し、且つ、前記排気排水弁の近傍に配置され、且つ、前記冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱する加熱流路と、を有し、
前記加熱流路には、前記冷媒を加熱流路内で循環させる循環ポンプと、前記冷媒を加熱する水加熱ヒーターと、前記冷媒流路からの前記冷媒の供給を制御し且つ、前記冷媒を前記加熱流路内で循環させることを可能にする三方弁と、を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、前記温度センサが計測した前記排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、前記冷媒が前記加熱流路内を循環するように前記三方弁を制御し、且つ、前記循環ポンプ及び前記水加熱ヒーターを駆動し、前記冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させることを特徴とする。
本開示の飛行体は、前記燃料電池システムを備える。
本開示の燃料電池システムによれば、高度が高い場合でも燃料ガス系における排気排水弁の凍結を防止することができる。
本開示の燃料電池システムは、飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の温度を調節する冷却系と、
高度センサと、
温度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記冷却系は、前記燃料電池内外を冷媒が循環する冷媒流路と、前記冷媒流路から分岐し、且つ、前記排気排水弁の近傍に配置され、且つ、前記冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱する加熱流路と、を有し、
前記加熱流路には、前記冷媒を加熱流路内で循環させる循環ポンプと、前記冷媒を加熱する水加熱ヒーターと、前記冷媒流路からの前記冷媒の供給を制御し且つ、前記冷媒を前記加熱流路内で循環させることを可能にする三方弁と、を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、前記温度センサが計測した前記排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、前記冷媒が前記加熱流路内を循環するように前記三方弁を制御し、且つ、前記循環ポンプ及び前記水加熱ヒーターを駆動し、前記冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させることを特徴とする。
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の温度を調節する冷却系と、
高度センサと、
温度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記冷却系は、前記燃料電池内外を冷媒が循環する冷媒流路と、前記冷媒流路から分岐し、且つ、前記排気排水弁の近傍に配置され、且つ、前記冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱する加熱流路と、を有し、
前記加熱流路には、前記冷媒を加熱流路内で循環させる循環ポンプと、前記冷媒を加熱する水加熱ヒーターと、前記冷媒流路からの前記冷媒の供給を制御し且つ、前記冷媒を前記加熱流路内で循環させることを可能にする三方弁と、を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、前記温度センサが計測した前記排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、前記冷媒が前記加熱流路内を循環するように前記三方弁を制御し、且つ、前記循環ポンプ及び前記水加熱ヒーターを駆動し、前記冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させることを特徴とする。
本開示においては、燃料ガス、及び、酸化剤ガスをまとめて反応ガスと称する。アノードに供給される反応ガスは、燃料ガスであり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガスである。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは酸素、空気、乾燥空気等であってもよい。
本開示の燃料電池システムは、飛行体に搭載されて用いられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも飛行可能な飛行体に搭載されて用いられてもよい。
本開示の飛行体は、航空機であってもよい。航空機は、飛行機、垂直離着陸機等であってもよい。垂直離着陸機は、ヘリコプター、ドローン等であってもよい。
飛行体は、本開示の燃料電池システムを備えていてもよい。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも飛行可能な飛行体に搭載されて用いられてもよい。
本開示の飛行体は、航空機であってもよい。航空機は、飛行機、垂直離着陸機等であってもよい。垂直離着陸機は、ヘリコプター、ドローン等であってもよい。
飛行体は、本開示の燃料電池システムを備えていてもよい。
本開示の燃料電池システムは、燃料電池を備える。
燃料電池は、単セルを１つのみ有するものであってもよいし、単セルを複数個積層した積層体である燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２～数百個であってもよく、２～６００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池は、単セルを１つのみ有するものであってもよいし、単セルを複数個積層した積層体である燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２～数百個であってもよく、２～６００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも膜電極ガス拡散層接合体を備える。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層及び、アノード触媒層及び、電解質膜及び、カソード触媒層及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層及び、アノード触媒層及び、電解質膜及び、カソード触媒層及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
カソード（酸化剤極）は、カソード触媒層及びカソード側ガス拡散層を含む。
アノード（燃料極）は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
アノード（燃料極）は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
カソード側ガス拡散層及びアノード側ガス拡散層をまとめてガス拡散層と称する。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。
単セルは、必要に応じて膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。２枚のセパレータは、一方がアノード側セパレータであり、もう一方がカソード側セパレータである。本開示では、アノード側セパレータとカソード側セパレータとをまとめてセパレータという。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。冷媒としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよい。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがアノード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、アノード側セパレータは、アノード側ガス拡散層に接する面に燃料ガス供給孔から燃料ガス排出孔に燃料ガスを流す燃料ガス流路を有していてもよく、アノード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがカソード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、カソード側セパレータは、カソード側ガス拡散層に接する面に酸化剤ガス供給孔から酸化剤ガス排出孔に酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路を有していてもよく、カソード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。冷媒としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよい。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがアノード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、アノード側セパレータは、アノード側ガス拡散層に接する面に燃料ガス供給孔から燃料ガス排出孔に燃料ガスを流す燃料ガス流路を有していてもよく、アノード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがカソード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、カソード側セパレータは、カソード側ガス拡散層に接する面に酸化剤ガス供給孔から酸化剤ガス排出孔に酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路を有していてもよく、カソード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池は、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
燃料電池システムは、高度センサを備える。
高度センサは、飛行体の高度を測定する。
高度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、高度センサによって測定された飛行体の高度を検知する。
高度センサは、従来公知の高度計等を用いることができる。
高度センサは、飛行体の高度を測定する。
高度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、高度センサによって測定された飛行体の高度を検知する。
高度センサは、従来公知の高度計等を用いることができる。
燃料電池システムは、温度センサを備える。
温度センサは、排気排水弁の温度を測定する。
温度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、温度センサによって測定された排気排水弁の温度を検知する。
温度センサは、従来公知の温度計等を用いることができる。
温度センサは、排気排水弁の温度を測定する。
温度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、温度センサによって測定された排気排水弁の温度を検知する。
温度センサは、従来公知の温度計等を用いることができる。
燃料電池システムは、燃料ガス系を備える。
燃料ガス系は、燃料電池に燃料ガスを供給する。
燃料ガス系は燃料ガス供給部と、燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有する。
燃料ガス系は、さらに燃料ガス供給流路、エジェクタ、循環流路、気液分離器、燃料オフガス排出流路等を備えていてもよい。
燃料ガス系は、燃料電池に燃料ガスを供給する。
燃料ガス系は燃料ガス供給部と、燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有する。
燃料ガス系は、さらに燃料ガス供給流路、エジェクタ、循環流路、気液分離器、燃料オフガス排出流路等を備えていてもよい。
燃料ガス供給部は、燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。
燃料ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。燃料ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って、燃料ガス供給部の主止弁の開閉が制御されることにより燃料ガスの燃料電池への供給のＯＮ／ＯＦＦが制御されてもよい。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。
燃料ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。燃料ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って、燃料ガス供給部の主止弁の開閉が制御されることにより燃料ガスの燃料電池への供給のＯＮ／ＯＦＦが制御されてもよい。
燃料ガス供給流路は、燃料ガス供給部と燃料電池の燃料ガス入口とを接続する。燃料ガス供給流路は、燃料ガスの燃料電池のアノードへの供給を可能にする。燃料ガス入口は、燃料ガス供給孔、アノード入口マニホールド等であってもよい。
燃料ガス供給流路には、エジェクタが配置されていてもよい。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路上の循環流路との合流部に配置されていてもよい。エジェクタは、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池のアノードに供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路上の循環流路との合流部に配置されていてもよい。エジェクタは、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池のアノードに供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。
燃料ガス供給流路の燃料ガス供給部とエジェクタとの間の領域には、調圧弁及び中圧水素センサが配置されていてもよい。
調圧弁は、燃料ガス供給部からエジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調節する。
調圧弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって調圧弁の開閉及び開度等を制御されることにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
中圧水素センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、中圧水素センサによって測定された燃料ガスの圧力を検知し、検知した圧力から調圧弁の開閉及び開度等を制御することにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
調圧弁は、燃料ガス供給部からエジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調節する。
調圧弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって調圧弁の開閉及び開度等を制御されることにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
中圧水素センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、中圧水素センサによって測定された燃料ガスの圧力を検知し、検知した圧力から調圧弁の開閉及び開度等を制御することにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口と燃料電池システムの外部とを接続する。
燃料オフガス排出流路には、燃料ガス出口と燃料電池システムの外部との間の領域に気液分離器が配置されていてもよい。
燃料オフガス排出流路は、循環流路から気液分離器を介して分岐していてもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを燃料電池システムの外部に排出する。燃料ガス出口は、燃料ガス排出孔、アノード出口マニホールド等であってもよい。
燃料オフガス排出流路には、燃料ガス出口と燃料電池システムの外部との間の領域に気液分離器が配置されていてもよい。
燃料オフガス排出流路は、循環流路から気液分離器を介して分岐していてもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを燃料電池システムの外部に排出する。燃料ガス出口は、燃料ガス排出孔、アノード出口マニホールド等であってもよい。
排気排水弁（燃料オフガス排出弁）は、燃料オフガス排出流路に配置されていてもよい。排気排水弁は、燃料オフガス排出流路の気液分離器よりも下流に配置される。
排気排水弁は、燃料オフガス及び水分等を外部（系外）へ排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、飛行体の外部であってもよい。
排気排水弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって排気排水弁の開閉を制御されることにより、燃料オフガスの外部への排出流量及び水分（液水）の排水流量を調整してもよい。また、排気排水弁の開度を調整することにより、燃料電池のアノードに供給される燃料ガス圧力（アノード圧力）を調整してもよい。
燃料オフガスは、アノードにおいて未反応のまま通過した燃料ガス及び、カソードで生成した生成水がアノードに到達した水分等を含んでいてもよい。燃料オフガスは、触媒層及び電解質膜等で生成した腐食物質及び、掃気時にアノードに供給されてもよい酸化剤ガス等を含む場合がある。
排気排水弁は、燃料オフガス及び水分等を外部（系外）へ排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、飛行体の外部であってもよい。
排気排水弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって排気排水弁の開閉を制御されることにより、燃料オフガスの外部への排出流量及び水分（液水）の排水流量を調整してもよい。また、排気排水弁の開度を調整することにより、燃料電池のアノードに供給される燃料ガス圧力（アノード圧力）を調整してもよい。
燃料オフガスは、アノードにおいて未反応のまま通過した燃料ガス及び、カソードで生成した生成水がアノードに到達した水分等を含んでいてもよい。燃料オフガスは、触媒層及び電解質膜等で生成した腐食物質及び、掃気時にアノードに供給されてもよい酸化剤ガス等を含む場合がある。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口とエジェクタとを接続してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から気液分離器を介して分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出された燃料ガスである燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から気液分離器を介して分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出された燃料ガスである燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする。
循環流路には、ガス循環ポンプが配置されていてもよい。ガス循環ポンプは、燃料オフガスを循環ガスとして循環させる。ガス循環ポンプは、制御部と電気的に接続され、制御部によってガス循環ポンプの駆動のオン・オフ及び回転数等を制御されることにより、循環ガスの流量を調整してもよい。
循環流路には、気液分離器（アノード気液分離器）が配置されていてもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路と循環流路との分岐点に配置されていてもよい。したがって、燃料ガス出口から気液分離器までの流路は、燃料オフガス排出流路であってもよく、循環流路であってもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路の排気排水弁よりも上流に配置される。
気液分離器は、燃料ガス出口から排出される燃料ガスである燃料オフガスと水分（液水）を分離する。これにより、燃料オフガスを循環ガスとして循環流路に戻してもよいし、不要なガス及び水分等を燃料オフガス排出流路の排気排水弁を開弁して外部に排出してもよい。また、気液分離器により、余分な水分が循環流路に流れることを抑制することができるため、当該水分による循環ポンプ等の凍結の発生を抑制することができる。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路と循環流路との分岐点に配置されていてもよい。したがって、燃料ガス出口から気液分離器までの流路は、燃料オフガス排出流路であってもよく、循環流路であってもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路の排気排水弁よりも上流に配置される。
気液分離器は、燃料ガス出口から排出される燃料ガスである燃料オフガスと水分（液水）を分離する。これにより、燃料オフガスを循環ガスとして循環流路に戻してもよいし、不要なガス及び水分等を燃料オフガス排出流路の排気排水弁を開弁して外部に排出してもよい。また、気液分離器により、余分な水分が循環流路に流れることを抑制することができるため、当該水分による循環ポンプ等の凍結の発生を抑制することができる。
燃料電池システムは、燃料電池の冷却系を備える。
冷却系は、燃料電池の温度を調節する。
冷却系は、冷媒流路と、加熱流路と、を有する。
冷媒流路は、燃料電池内外を冷媒が循環することを可能にする。冷媒流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒を燃料電池内外で循環させることを可能にする。
冷媒流路には、冷媒供給部が設けられていてもよい。冷媒供給部は、制御部と電気的に接続される。冷媒供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。冷媒供給部は、制御部によって冷媒供給部から燃料電池に供給される冷媒の流量を制御される。これにより燃料電池の温度が制御されてもよい。冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷媒流路には、冷媒を蓄えるリザーブタンクが設けられていてもよい。
冷却系は、燃料電池の温度を調節する。
冷却系は、冷媒流路と、加熱流路と、を有する。
冷媒流路は、燃料電池内外を冷媒が循環することを可能にする。冷媒流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒を燃料電池内外で循環させることを可能にする。
冷媒流路には、冷媒供給部が設けられていてもよい。冷媒供給部は、制御部と電気的に接続される。冷媒供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。冷媒供給部は、制御部によって冷媒供給部から燃料電池に供給される冷媒の流量を制御される。これにより燃料電池の温度が制御されてもよい。冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷媒流路には、冷媒を蓄えるリザーブタンクが設けられていてもよい。
加熱流路は、冷媒流路から分岐し、且つ、排気排水弁の近傍に配置され、且つ、冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱することを可能にする。加熱流路の排気排水弁の近傍における配置位置は、加熱流路から排気排水弁に冷媒の温度が伝わり排気排水弁を加熱できる位置であれば特に限定されず、加熱流路が排気排水弁と直接接触するように排気排水弁の周囲を覆っていてもよいし、所定の間隔を空けて排気排水弁の周囲に配置されていてもよい。
加熱流路は、循環ポンプと、水加熱ヒーターと、三方弁と、を有する。
循環ポンプは、冷媒を加熱流路内で循環させる。循環ポンプは、制御部と電気的に接続される。循環ポンプは、制御部からの制御信号に従って駆動され、制御部によって加熱流路において循環する冷媒の流量が制御される。これにより排気排水弁の温度が制御されてもよい。循環ポンプは、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
水加熱ヒーターは、冷媒を加熱する。水加熱ヒーターは、制御部と電気的に接続される。水加熱ヒーターは、制御部からの制御信号に従ってオン・オフが制御され、制御部によって加熱流路において循環する冷媒の温度が制御される。
三方弁は、冷媒流路からの冷媒の供給を制御し且つ、冷媒を加熱流路内で循環させることを可能にする。したがって、冷媒流路は三方弁の３つの弁の内の１つの弁と接続し、加熱流路は三方弁の３つの弁の内の残りの２つの弁と接続し、冷媒流路から三方弁を介して分岐していてもよい。三方弁の２つの弁をそれぞれ入口弁と出口弁として、加熱流路は、これらの弁と接続して冷媒を循環可能にループしていてもよい。三方弁は、制御部と電気的に接続される。三方弁は、制御部からの制御信号に従って各弁の開閉が制御される。三方弁は、制御部によって冷媒流路側の弁と加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁の内の少なくとも１つの弁が開弁されることにより冷媒流路から加熱流路に冷媒を供給してもよい。三方弁は、制御部によって冷媒流路側の弁を閉弁し、且つ、加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁が開弁されることにより加熱流路内で冷媒を循環させてもよい。
加熱流路は、循環ポンプと、水加熱ヒーターと、三方弁と、を有する。
循環ポンプは、冷媒を加熱流路内で循環させる。循環ポンプは、制御部と電気的に接続される。循環ポンプは、制御部からの制御信号に従って駆動され、制御部によって加熱流路において循環する冷媒の流量が制御される。これにより排気排水弁の温度が制御されてもよい。循環ポンプは、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
水加熱ヒーターは、冷媒を加熱する。水加熱ヒーターは、制御部と電気的に接続される。水加熱ヒーターは、制御部からの制御信号に従ってオン・オフが制御され、制御部によって加熱流路において循環する冷媒の温度が制御される。
三方弁は、冷媒流路からの冷媒の供給を制御し且つ、冷媒を加熱流路内で循環させることを可能にする。したがって、冷媒流路は三方弁の３つの弁の内の１つの弁と接続し、加熱流路は三方弁の３つの弁の内の残りの２つの弁と接続し、冷媒流路から三方弁を介して分岐していてもよい。三方弁の２つの弁をそれぞれ入口弁と出口弁として、加熱流路は、これらの弁と接続して冷媒を循環可能にループしていてもよい。三方弁は、制御部と電気的に接続される。三方弁は、制御部からの制御信号に従って各弁の開閉が制御される。三方弁は、制御部によって冷媒流路側の弁と加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁の内の少なくとも１つの弁が開弁されることにより冷媒流路から加熱流路に冷媒を供給してもよい。三方弁は、制御部によって冷媒流路側の弁を閉弁し、且つ、加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁が開弁されることにより加熱流路内で冷媒を循環させてもよい。
燃料電池システムは、酸化剤ガス系を備えていてもよい。
酸化剤ガス系は、酸化剤ガス供給部、酸化剤ガス供給流路、酸化剤オフガス排出流路、酸化剤ガスバイパス流路、バイパス弁、酸化剤ガス流量センサ等を備えていてもよい。
酸化剤ガス供給部は、燃料電池に酸化剤ガスを供給する。具体的には、酸化剤ガス供給部は、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する。
酸化剤ガス供給部としては、例えば、エアコンプレッサー等を用いることができる。
酸化剤ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。酸化剤ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。酸化剤ガス供給部は、制御部によって酸化剤ガス供給部からカソードに供給される酸化剤ガスの流量及び圧力からなる群より選ばれる少なくとも１つを制御されてもよい。
酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部と燃料電池の酸化剤ガス入口とを接続する。酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部から燃料電池のカソードへの酸化剤ガスの供給を可能にする。酸化剤ガス入口は、酸化剤ガス供給孔、カソード入口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池の酸化剤ガス出口と接続する。酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池のカソードから排出される酸化剤ガスである酸化剤オフガスの外部への排出を可能にする。酸化剤ガス出口は、酸化剤ガス排出孔、カソード出口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みの酸化剤ガスである酸化剤オフガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、カソードに供給される酸化剤ガス圧力（カソード圧力）を調整してもよい。
酸化剤ガスバイパス流路は、酸化剤ガス供給流路から分岐し、燃料電池を迂回し、酸化剤ガス供給流路の分岐部と酸化剤オフガス排出流路の合流部とを接続する。
酸化剤ガスバイパス流路には、バイパス弁が配置される。
バイパス弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によってバイパス弁が開弁されることにより、燃料電池への酸化剤ガスの供給が不要な場合に燃料電池を迂回して酸化剤ガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出することができる。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路に配置される。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス系内の酸化剤ガスの流量を検出する。酸化剤ガス流量センサは、制御部と電気的に接続される。制御部は、酸化剤ガス流量センサで検出した酸化剤ガスの流量からエアコンプレッサーの回転数を推定してもよい。酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路の酸化剤ガス供給部よりも上流に配置されていてもよい。
酸化剤ガス流量センサは、従来公知の流量計等を採用することができる。
酸化剤ガス系は、酸化剤ガス供給部、酸化剤ガス供給流路、酸化剤オフガス排出流路、酸化剤ガスバイパス流路、バイパス弁、酸化剤ガス流量センサ等を備えていてもよい。
酸化剤ガス供給部は、燃料電池に酸化剤ガスを供給する。具体的には、酸化剤ガス供給部は、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する。
酸化剤ガス供給部としては、例えば、エアコンプレッサー等を用いることができる。
酸化剤ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。酸化剤ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。酸化剤ガス供給部は、制御部によって酸化剤ガス供給部からカソードに供給される酸化剤ガスの流量及び圧力からなる群より選ばれる少なくとも１つを制御されてもよい。
酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部と燃料電池の酸化剤ガス入口とを接続する。酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部から燃料電池のカソードへの酸化剤ガスの供給を可能にする。酸化剤ガス入口は、酸化剤ガス供給孔、カソード入口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池の酸化剤ガス出口と接続する。酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池のカソードから排出される酸化剤ガスである酸化剤オフガスの外部への排出を可能にする。酸化剤ガス出口は、酸化剤ガス排出孔、カソード出口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みの酸化剤ガスである酸化剤オフガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、カソードに供給される酸化剤ガス圧力（カソード圧力）を調整してもよい。
酸化剤ガスバイパス流路は、酸化剤ガス供給流路から分岐し、燃料電池を迂回し、酸化剤ガス供給流路の分岐部と酸化剤オフガス排出流路の合流部とを接続する。
酸化剤ガスバイパス流路には、バイパス弁が配置される。
バイパス弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によってバイパス弁が開弁されることにより、燃料電池への酸化剤ガスの供給が不要な場合に燃料電池を迂回して酸化剤ガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出することができる。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路に配置される。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス系内の酸化剤ガスの流量を検出する。酸化剤ガス流量センサは、制御部と電気的に接続される。制御部は、酸化剤ガス流量センサで検出した酸化剤ガスの流量からエアコンプレッサーの回転数を推定してもよい。酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路の酸化剤ガス供給部よりも上流に配置されていてもよい。
酸化剤ガス流量センサは、従来公知の流量計等を採用することができる。
燃料電池システムは、二次電池を備えていてもよい。
二次電池（バッテリ）は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及び酸化剤ガス供給部等に電力を供給する。二次電池は、例えば、飛行体の外部の電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力により充電されてもよい。二次電池の充放電は、制御部によって制御されてもよい。
二次電池（バッテリ）は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及び酸化剤ガス供給部等に電力を供給する。二次電池は、例えば、飛行体の外部の電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力により充電されてもよい。二次電池の充放電は、制御部によって制御されてもよい。
制御部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、ＣＰＵで処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、制御部は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の制御装置であってもよい。
制御部は、飛行体に搭載されていてもよいスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はスイッチが切られていても外部電源により動作可能であってもよい。
制御部は、飛行体に搭載されていてもよいスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はスイッチが切られていても外部電源により動作可能であってもよい。
制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、温度センサが計測した排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、冷媒が加熱流路内を循環するように三方弁を制御し、且つ、循環ポンプ及び水加熱ヒーターを駆動し、冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させる。
本開示においては、高度が高い時は、冷却系における水加熱ヒーターでの保温制御を強化し、燃料ガス系における排気排水弁の凍結を防止することができる。
排気排水弁の所定の温度は、排気排水弁に液滴が付着して液滴が凍る温度であってもよく、燃費等を考慮して適宜設定してもよい。
冷媒が加熱流路内を循環するように三方弁を制御するとは、具体的には、例えば、冷媒流路側の弁を閉弁し、且つ、加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁を開弁するように三方弁を制御してもよい。
本開示においては、高度が高い時は、冷却系における水加熱ヒーターでの保温制御を強化し、燃料ガス系における排気排水弁の凍結を防止することができる。
排気排水弁の所定の温度は、排気排水弁に液滴が付着して液滴が凍る温度であってもよく、燃費等を考慮して適宜設定してもよい。
冷媒が加熱流路内を循環するように三方弁を制御するとは、具体的には、例えば、冷媒流路側の弁を閉弁し、且つ、加熱流路側の入口弁と出口弁の２つの弁を開弁するように三方弁を制御してもよい。
図１は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。
図１に示す燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、燃料ガス供給部２０と、燃料ガス供給流路２１と、燃料オフガス排出流路２２と、排気排水弁２３と、気液分離器２４と、循環流路２５と、エジェクタ２６と、冷媒供給部３１と、冷媒流路３２と、ラジエータ３３と、加熱流路４１と、循環ポンプ４２と、水加熱ヒーター４３と、三方弁４４と、制御部５０と、高度センサ６０と、温度センサ７０と、を備える。なお、図１では、燃料ガス系、冷却系のみ図示し、その他の、酸化剤ガス系等の図示は省略する。
図１に示す燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、燃料ガス供給部２０と、燃料ガス供給流路２１と、燃料オフガス排出流路２２と、排気排水弁２３と、気液分離器２４と、循環流路２５と、エジェクタ２６と、冷媒供給部３１と、冷媒流路３２と、ラジエータ３３と、加熱流路４１と、循環ポンプ４２と、水加熱ヒーター４３と、三方弁４４と、制御部５０と、高度センサ６０と、温度センサ７０と、を備える。なお、図１では、燃料ガス系、冷却系のみ図示し、その他の、酸化剤ガス系等の図示は省略する。
図２は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。
まず、高度センサが飛行体の高度を計測し、温度センサが排気排水弁の温度を測定する。
そして、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、温度センサが計測した排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、冷媒が加熱流路内を循環するように三方弁を制御し、且つ、循環ポンプ及び水加熱ヒーターを駆動し、冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させ、制御を終了する。
一方、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知しなかったとき、又は、温度センサが計測した排気排水弁の温度が所定の温度以上であるときは、制御を終了してもよいし、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの少なくともいずれか一方の駆動を停止してもよいし、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの駆動を停止してもよい。高度の上昇を検知しないときとは、例えば、飛行体が所定の高度で水平飛行している場合などが想定される。このような場合は、排気排水弁の温度の変動は少なく、凍結の可能性が低い。そのため、このような場合は、燃費を向上させる観点から、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの少なくともいずれか一方の駆動を停止してもよい。
まず、高度センサが飛行体の高度を計測し、温度センサが排気排水弁の温度を測定する。
そして、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、温度センサが計測した排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、冷媒が加熱流路内を循環するように三方弁を制御し、且つ、循環ポンプ及び水加熱ヒーターを駆動し、冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させ、制御を終了する。
一方、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知しなかったとき、又は、温度センサが計測した排気排水弁の温度が所定の温度以上であるときは、制御を終了してもよいし、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの少なくともいずれか一方の駆動を停止してもよいし、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの駆動を停止してもよい。高度の上昇を検知しないときとは、例えば、飛行体が所定の高度で水平飛行している場合などが想定される。このような場合は、排気排水弁の温度の変動は少なく、凍結の可能性が低い。そのため、このような場合は、燃費を向上させる観点から、循環ポンプ及び水加熱ヒーターの少なくともいずれか一方の駆動を停止してもよい。
１０ 燃料電池
２０ 燃料ガス供給部
２１ 燃料ガス供給流路
２２ 燃料オフガス排出流路
２３ 排気排水弁
２４ 気液分離器
２５ 循環流路
２６ エジェクタ
３１ 冷媒供給部
３２ 冷媒流路
３３ ラジエータ
４１ 加熱流路
４２ 循環ポンプ
４３ 水加熱ヒーター
４４ 三方弁
５０ 制御部
６０ 高度センサ
７０ 温度センサ
１００ 燃料電池システム
２０ 燃料ガス供給部
２１ 燃料ガス供給流路
２２ 燃料オフガス排出流路
２３ 排気排水弁
２４ 気液分離器
２５ 循環流路
２６ エジェクタ
３１ 冷媒供給部
３２ 冷媒流路
３３ ラジエータ
４１ 加熱流路
４２ 循環ポンプ
４３ 水加熱ヒーター
４４ 三方弁
５０ 制御部
６０ 高度センサ
７０ 温度センサ
１００ 燃料電池システム
Claims (2)
- 飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の温度を調節する冷却系と、
高度センサと、
温度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記冷却系は、前記燃料電池内外を冷媒が循環する冷媒流路と、前記冷媒流路から分岐し、且つ、前記排気排水弁の近傍に配置され、且つ、前記冷媒を循環させて当該排気排水弁を加熱する加熱流路と、を有し、
前記加熱流路には、前記冷媒を加熱流路内で循環させる循環ポンプと、前記冷媒を加熱する水加熱ヒーターと、前記冷媒流路からの前記冷媒の供給を制御し且つ、前記冷媒を前記加熱流路内で循環させることを可能にする三方弁と、を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、且つ、前記温度センサが計測した前記排気排水弁の温度が所定の温度未満であるときに、前記冷媒が前記加熱流路内を循環するように前記三方弁を制御し、且つ、前記循環ポンプ及び前記水加熱ヒーターを駆動し、前記冷媒を加熱して当該冷媒の温度を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１に記載の燃料電池システムを備える飛行体。
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