JPH0922719A - ポータブル燃料電池及びその運転方法 - Google Patents
ポータブル燃料電池及びその運転方法Info
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- JPH0922719A JPH0922719A JP7169398A JP16939895A JPH0922719A JP H0922719 A JPH0922719 A JP H0922719A JP 7169398 A JP7169398 A JP 7169398A JP 16939895 A JP16939895 A JP 16939895A JP H0922719 A JPH0922719 A JP H0922719A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
効率よく行なうことができるように、冷却手段を改良し
たポータブル燃料電池を提供することを目的とする。 【構成】 DC/DCコンバータ6は、発電制御室E内
に設置され、反応空気供給ファン4によって空気取入口
12から取り込まれた空気Jと熱交換して冷却される。
前記発電制御室E内の空気流通量の調節は、燃料電池本
体2の発電量に対して反応空気供給ファン4を制御する
ことによりなされる。
Description
関し、特にDC/DCコンバータの冷却手段の改良に関
する。
/DCコンバータによって制御されており、常に一定
(例えば12V)に保たれている。そのため、外部負荷
が大きくなった場合でも、該ポータブル燃料電池の出力
電圧が低下することはない。しかしながら、前記DC/
DCコンバータは、発電電圧を一定の出力電圧に変換す
る際に、燃料電池出力の約10%に相当する熱を発生す
る。ここで、DC/DCコンバータの冷却が何らなされ
なければ、DC/DCコンバータは過度に高温となり、
遂には、熱暴走を起こして正常な出力制御が不可能とな
る恐れがある。
ては、前記DC/DCコンバータが、触媒燃焼器へ供給
される空気の流通路内に設置され、その空気によって冷
却される構成となっていた。
DCコンバータは、燃料電池出力の約10%の熱を発生
するため、ポータブル燃料電池の外部負荷が増大(即
ち、燃料電池出力が増大)すると、該DC/DCコンバ
ータの発熱量は増加する。一方、触媒燃焼器内に導入さ
れる未反応水素ガスの量は、外部負荷の変動には影響さ
れず常にほぼ一定であるので、触媒燃焼器用ファンの送
風量は一定に保たれている。
燃焼器への空気流通路内に設置した場合、ポータブル燃
料電池の外部負荷が増大した時に、前記触媒燃焼器用フ
ァンによって流通される空気の冷却能力を超えてDC/
DCコンバータが発熱する場合がある。その結果、DC
/DCコンバータの温度上昇を十分に抑えることができ
ないため、長期間使用していると、DC/DCコンバー
タの出力電圧の安定性の低下や、DC/DCコンバータ
内のスイッチング素子やダイオード等の破損、電解コン
デンサの劣化等の問題が生じていた。
燃焼器用ファンを大型化してDC/DCコンバータの冷
却が十分になされるようにすればよい。しかしながら、
触媒燃焼器用ファンを大型化した場合には、触媒燃焼器
へ供給される空気量が必要量以上に増加される結果、触
媒燃焼器が過剰冷却されたり、触媒能力が低下したりし
て、触媒燃焼器の性能低下が問題となる。その上、ポー
タブル燃料電池の内部負荷の増大や装置の大型化、重量
化等といった問題も生じる。したがって、触媒燃焼器用
ファンを大型化することは、DC/DCコンバータの冷
却手段の改良としては適切であるとはとても言えない。
/DCコンバータの冷却を十分に、かつ効率よく行なう
ことができるように、冷却手段を改良したポータブル燃
料電池及びその運転方法を提供することを目的とする。
め、請求項1記載の発明においては、可搬ケースに、水
素供給源からの水素と外部からの空気を用いて発電する
燃料電池本体と、空気を外部から取り入れ該燃料電池本
体に送り込む送風機と、該燃料電池本体で発電した電力
を電圧変換するコンバータと、該燃料電池本体を所定の
運転温度に保つよう送風機の出力を制御する制御部とを
搭載したポータブル燃料電池において、前記コンバータ
は、前記送風機によって燃料電池本体に送り込まれる空
気の流通路に、空冷されるよう設置されていることを特
徴としている。
しての研究を行なう中で、ポータブル燃料電池において
は、燃料電池本体に送風機で送り込まれる空気が、燃料
電池本体での発電(酸化剤ガス)として利用されると共
に、燃料電池本体の冷却にも利用されるため、送風機の
送風量は、実質的に燃料電池本体が発電する電力にほぼ
比例するように制御されることに着目し、DC/DCコ
ンバータを効率よく冷却することのできる本発明の構成
を考え出した。
並びに請求項2記載の運転方法においては、送風機によ
って送り込まれる空気は、燃料電池本体で酸化剤ガスと
して発電に利用されると共に、燃料電池本体の冷却にも
利用される。制御部は、燃料電池本体を所定の運転温度
に保つように送風機の出力を制御するが、燃料電池本体
での発熱量は、燃料電池本体が発電する電力にほぼ比例
するので、送風機の送風量は、実質的に燃料電池本体が
発電する電力にほぼ比例するよう制御されることにな
る。
するDC/DCコンバータは、変換効率がほぼ一定(9
0%程度)であって、その発熱量が燃料電池本体からの
電力にほぼ比例する。したがって、送風機の出力(風
量)は、DC/DCコンバータの発熱量とほぼ比例する
ことになる。
池では、DC/DCコンバータは、送風機によって燃料
電池本体に送り込まれる空気の通路に、空冷されるよう
に設置されているので、DC/DCコンバータを空冷す
ることができ、その風量が、DC/DCコンバータの発
熱量にほぼ比例する。よって、DC/DCコンバータを
低温に保つのに都合のよい設計となっている。
も、送風機は、DC/DCコンバータを空冷しながら燃
料電池本体に空気を送り込んでおり、DC/DCコンバ
ータを空冷する風量がDC/DCコンバータの発熱量に
ほぼ比例するので、DC/DCコンバータを低温に保つ
のに都合よくなっている。
ら具体的に説明する。図1は本発明に係るポータブル燃
料電池の一部分を切り欠いた斜視図であり、図2は図1
におけるX−X線断面図である。ポータブル燃料電池
は、図2に示すように、筺体1、燃料電池本体2、水素
吸蔵合金タンク3、反応空気供給ファン4、制御器5及
びDC/DCコンバータ6から構成されている。
1a,1b,1c及び1dによって5つの空間A,B,
C,D及びEに分割されている。筺体1内の中央部右側
空間Aは燃料電池本体搭載室、右端部空間Bは水素吸蔵
合金タンク収容室となっている。また、筺体1内の中央
部左側空間Cは反応空気供給室であり、左端部空間Dは
触媒空気供給室である。さらに、上部空間Eは発電制御
室となっている。
上端には、図示しない開口が形成されていると共に、図
1に示すように、スリット状の空気排出口11aを有す
る閉塞蓋11が、開閉自在に取り付けられている。ま
た、前記発電制御室Eの正面及び背面には、それぞれほ
ぼ全面にわたってスリット状の空気取入口12が設けら
れている。
アノードを配し、他方の側にカソードを配してなるセル
と、セパレータとを交互に複数枚(例えば30枚)積層
して構成されており、上面及び下面には、それぞれ水素
供給マニホールド21及び水素排出マニホールド22が
設けられている。なお、燃料電池本体2内には、前記セ
パレータにより、水平方向に空気通路、上下方向に水素
ガス通路がそれぞれ形成されており、燃料電池本体2
は、図2に白抜き矢印P1及びP2で示すように、空気
入口側を反応空気供給室Cへ向け空気出口側を水素吸蔵
合金タンク収容室Bへ向けて、燃料電池本体搭載室A内
に搭載される。
に、一対の支柱31間に、円筒状の水素吸蔵合金タンク
単体3aを水平姿勢で複数本(図示例では5本)列設さ
せた構成をしている。なお、水素吸蔵合金タンク3は着
脱自在であって、図示しない前記開口を通じて水素吸蔵
合金タンク収容室B内に収容され、前記燃料電池本体2
からの排空気と効率よく熱交換できるように設置され
る。
2に示すように、上端に水素ガスの取り出し口となるカ
プラー32が設けられており、該カプラー32と前記水
素供給マニホールド21とが水素供給管71によって連
結されている。反応空気供給ファン4は、図2に示すよ
うに、前記発電制御室E内の左方部分にあって、発電制
御室Eと反応空気供給室Cとを連通するように設置され
ており、空気取入口12から発電制御室E内に取り込ま
れた空気を反応空気供給室C内へ導入させる働きをす
る。
前記反応空気供給ファン4の送風量を制御する。即ち、
制御器5は、燃料電池本体2の発電電流に比例し、かつ
燃料電池本体2の温度を一定に保つように、反応空気供
給ファン4の送風量を制御する。したがって、図4に示
すように、燃料電池本体2の発電量が増大するにつれ
て、反応空気供給ファン4の送風量も増大するようにな
っている。
に示すように、前記制御器5と重なり合って一体化され
た直方体をしており、その正面及び背面にはそれぞれ放
熱板61が設けられている。また、下端には一対の脚部
62が取り付けられている。DC/DCコンバータ6
は、前記一対の脚部62によって、発電制御室E内に設
置されている。即ち、DC/DCコンバータ6は、図1
に白抜き矢印Jで示すように、発電制御室E内の反応空
気供給ファン4の上流側に、空気取入口12と放熱板6
1とを互いに対面させて配置される。
によって隔壁1dから離れて配置されていると共に、隔
壁1dには図示しない断熱性材料が配設されているの
で、燃料電池本体2からの熱が直接DC/DCコンバー
タ6に伝わることはない。次に、従来例と比較しなが
ら、本実施例の効果について説明する。図3は、従来例
におけるポータブル燃料電池の断面図である。従来例
は、本実施例と同様の全体構成を有しており、制御器5
及びDC/DCコンバータ6の配置が異なっているだけ
であるので、同一の構成部分には同じ符号を付して説明
を省略する。
制御器5及びDC/DCコンバータ6は、触媒空気供給
室D内の触媒空気流通路に配置されている。したがっ
て、DC/DCコンバータ6は、図3に白抜き矢印P3
で示すように、反応制御室E内から触媒空気供給ファン
53の作用で開口54を通じて取り込まれた空気と熱交
換することにより冷却される。
焼器55に空気を供給する働きをするため、その送風量
はほぼ一定に保たれるように制御されている。したがっ
て、燃料電池本体2の発電量が大きい場合には、DC/
DCコンバータ6の冷却が十分になされず、最高温度は
約100℃まで上昇する。一方、本実施例におけるポー
タブル燃料電池では、制御器5及びDC/DCコンバー
タ6は、発電制御室E内の反応空気流通路に配置されて
いる。したがって、DC/DCコンバータ6は、図1に
白抜き矢印Jで示すように、前記反応空気供給ファン4
の作用で空気取入口12を通じて強制的に発電制御室E
内に取り込まれた空気と熱交換することにより冷却され
る。
いては、反応空気は反応空気供給ファン4によって空気
取入口12から強制的に発電制御室E内に取り込まれ
る。図4に示すように、燃料電池本体2の発電量が増大
するにつれて、DC/DCコンバータ6の発熱量は大き
くなるが、上述した通り、反応空気供給ファン4の送風
量も同時に大きくなる。したがって、DC/DCコンバ
ータ6の発熱量が増大した場合でも、発電制御室E内を
流通する空気量が増加するため、DC/DCコンバータ
6の冷却が効果的になされる。
コンバータ6の最高温度を約60℃にすることができ
る。なお、DC/DCコンバータ6の発熱量は、燃料電
池本体2の発熱量の約10分の1程度であるので、DC
/DCコンバータ6と熱交換した空気の温度上昇はほと
んどなく、したがって、その後の燃料電池本体2の冷却
に支障をきたすということは全くない。
C/DCコンバータは、燃料電池本体内へ供給される反
応空気の流通路内に、該反応空気と接触して空冷される
ように設置されている。ここで、前記反応空気は、燃料
電池本体内で発電に利用されると共に、該燃料電池本体
の冷却にも利用されるため、反応空気の流通量は燃料電
池本体の発電電力にほぼ比例するように制御されてい
る。したがって、燃料電池本体の発電電力の増大により
DC/DCコンバータの発熱量が増大した場合でも、同
時に前記反応の流通量も増大する。
の設置等を行なわなくてもよく、装置の大型化、重量化
等を防ぎつつ、DC/DCコンバータの効果的な冷却を
図ることができる。
切り欠いた斜視図である。
る。
タの発熱量との関係、及び燃料電池本体の発電電力と反
応空気供給ファン送風量との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 可搬ケースに、水素供給源からの水素と
外部からの空気を用いて発電する燃料電池本体と、空気
を外部から取り入れ該燃料電池本体に送り込む送風機
と、該燃料電池本体で発電した電力を電圧変換するコン
バータと、該燃料電池本体を所定の運転温度に保つよう
送風機の出力を制御する制御部とを搭載したポータブル
燃料電池において、 前記コンバータは、 前記送風機によって燃料電池本体に送り込まれる空気の
流通路に、空冷されるよう設置されていることを特徴と
するポータブル燃料電池。 - 【請求項2】 可搬ケースに、水素供給源からの水素と
外部からの空気を用いて発電する燃料電池本体と、空気
を外部から取り入れ該燃料電池本体に送り込む送風機
と、該燃料電池本体で発電した電力を電圧変換するコン
バータと、該燃料電池本体を所定の運転温度に保つよう
送風機の出力を制御する制御部とを搭載したポータブル
燃料電池の運転方法であって、 前記送風機が、前記コンバータを空冷しながら燃料電池
本体に空気を送り込むことを特徴とするポータブル燃料
電池の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7169398A JPH0922719A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | ポータブル燃料電池及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7169398A JPH0922719A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | ポータブル燃料電池及びその運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0922719A true JPH0922719A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15885868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7169398A Pending JPH0922719A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | ポータブル燃料電池及びその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0922719A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN113328119A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-08-31 | 株式会社电装 | 燃料电池组件 |
-
1995
- 1995-07-05 JP JP7169398A patent/JPH0922719A/ja active Pending
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