JPH11185785A - Fuel cell system of solid highpolymer type - Google Patents

Fuel cell system of solid highpolymer type

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JPH11185785A
JPH11185785A JP9357462A JP35746297A JPH11185785A JP H11185785 A JPH11185785 A JP H11185785A JP 9357462 A JP9357462 A JP 9357462A JP 35746297 A JP35746297 A JP 35746297A JP H11185785 A JPH11185785 A JP H11185785A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
air
main body
sirocco fan
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP9357462A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Fujio
昭 藤生
勝行 ▲まき▼原
Katsuyuki Makihara
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP9357462A priority Critical patent/JPH11185785A/en
Publication of JPH11185785A publication Critical patent/JPH11185785A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system of solid highpolymer type which can control stably the supply of oxidizing agent to the body of a fuel cell and can perform the supplying operation uniformly. SOLUTION: A fuel cell system of solid highpolymer type has a case accommodating a fuel gas cylinder, a power supply part furnished with a fuel cell body to generate electric power upon receiving a fuel gas from the cylinder and an oxidizing agent such as the air, and a control device, wherein a sirocco fan 42 is furnished to send the oxidizing agent to the fuel cell body 3, and a pressure equalizing plate 76 to straighten uniformly the flow of oxidizing agent sent from the sirocco fan 42 is installed between the sirocco fan 42 and fuel cell body 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体高分子型燃料電
池システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、燃料電池本体、蓄電池、燃料
供給源、制御器等を備え、燃料電池本体で発生した電力
を外部負荷に供給した後の余剰電力を蓄電池に蓄え、燃
料電池本体で発生した電力が不足の場合に蓄電池から電
力を補って外部負荷に供給する燃料電池が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell body, a storage battery, a fuel supply source, a controller and the like are provided, and surplus power after supplying power generated in the fuel cell body to an external load is stored in the storage battery. 2. Description of the Related Art There is known a fuel cell which supplements electric power from a storage battery and supplies it to an external load when generated electric power is insufficient.

【0003】このような燃料電池の中には、ケース内部
に上記の燃料電池本体、蓄電池、燃料供給源及び種々の
制御器等を搭載した移動式のものも知られている(例え
ば特開平6−310166号公報、特開平9−1718
42号公報など)。係る燃料電池は、土木建築工事用電
源、僻地設備用電源、或いは、家庭用非常電源等として
多くの期待が集められている。
[0003] Among such fuel cells, there is also known a mobile fuel cell in which the above-described fuel cell main body, storage battery, fuel supply source, various controllers and the like are mounted inside a case (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-1994). -310166, JP-A-9-1718
42 publication). Such fuel cells are expected to be used as a power source for civil engineering and construction work, a power source for remote facilities, a home emergency power source, and the like.

【0004】酸性型燃料電池の1つである固体高分子型
燃料電池の特徴を次に説明する。
The characteristics of a polymer electrolyte fuel cell, which is one of the acidic fuel cells, will be described below.

【0005】固体高分子型燃料電池は、図4に示すよう
に、電解質01に高分子イオン交換膜(例えば、スルホ
ン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜)を用い、その
両側に触媒電極(例えば、白金等)02、03及び集電
体04、05を具備した電極接合体06の構成からなっ
ている。
As shown in FIG. 4, a polymer electrolyte fuel cell uses a polymer ion exchange membrane (for example, a fluororesin type ion exchange membrane having a sulfonic acid group) as an electrolyte 01 and catalyst electrodes (both sides) on both sides thereof. For example, the electrode assembly 06 includes platinum (02 or 03) and current collectors 04 and 05.

【0006】そして、アノード極側に供給された加湿燃
料中の水素は、触媒電極(アノード極)02上で水素イ
オン化され、この水素イオンは電解質01中を水の介在
のもとHイオン・x水として、カソード極側へ水と共に
移動する。この移動した水素イオンは、触媒電極(カソ
ード極)03上で酸化剤(例えば、空気)中の酸素及び
外部回路07を流通してきた電子と反応して水を生成す
る。
[0006] Then, the hydrogen in the humidified fuel supplied to the anode electrode side is hydrogen-ionized on the catalyst electrode (anode electrode) 02, and the hydrogen ions pass through the electrolyte 01 with H ions x As water, it moves with the water to the cathode electrode side. The transferred hydrogen ions react with oxygen in the oxidant (for example, air) on the catalyst electrode (cathode electrode) 03 and the electrons flowing through the external circuit 07 to generate water.

【0007】この生成水はカソード極03、05より残
存酸化剤に搬送されて燃料電池外へ排出されることにな
る。この時、外部回路07を流通した電子の流れを直流
の電気エネルギーとして利用することができる。
[0007] The produced water is conveyed to the remaining oxidizing agent from the cathodes 03 and 05 and discharged out of the fuel cell. At this time, the flow of electrons flowing through the external circuit 07 can be used as DC electric energy.

【0008】尚、電解質01となる高分子イオン交換膜
において、前述のような水素イオン透過性を実現させる
ためには、この高分子イオン交換膜を常に充分なる保水
状態に保持しておく必要がある。
In order to realize the above-mentioned hydrogen ion permeability in the polymer ion exchange membrane serving as the electrolyte 01, it is necessary to keep the polymer ion exchange membrane in a sufficiently water-retaining state at all times. is there.

【0009】図9及び図10に従来のこの種固体高分子
型燃料電池110を示す。各図において、固体高分子型
燃料電池110は隔壁111により一体構造のケース1
12中が前部イと後部ロに仕切られた構造になってい
る。前部イに燃料ガスボンベ101が2本起立状態で収
納してある。後部ロは上段113、中段114、下段1
15に区画されて電源部および水タンク119や補助水
タンク117などが収納されている。すなわち上段11
3には2次電池144やDC/DCコンバータ146を
備えた制御装置116および補助水タンク117が収納
されており、中段114には燃料と酸化剤としての空気
が供給されて電気化学反応させることにより発電する燃
料電池本体3が収納されており、下段115にはDC/
ACインバータ118および前記補助水タンク117と
連結されている水タンク119が収納されている。
FIGS. 9 and 10 show a conventional polymer electrolyte fuel cell 110 of this kind. In each of the drawings, a polymer electrolyte fuel cell 110 has a case
12 has a structure divided into a front part A and a rear part B. Two fuel gas cylinders 101 are stored in the front part a in an upright state. The rear part is upper 113, middle 114, lower 1
A power supply unit, a water tank 119, an auxiliary water tank 117, and the like are accommodated in the power supply unit 15. That is, upper stage 11
A control device 116 having a secondary battery 144 and a DC / DC converter 146 and an auxiliary water tank 117 are accommodated in the fuel cell 3, and fuel and air as an oxidant are supplied to the middle stage 114 to perform an electrochemical reaction. The fuel cell main body 3 that generates electric power is stored in the lower stage 115 and the DC /
A water tank 119 connected to the AC inverter 118 and the auxiliary water tank 117 is housed.

【0010】120は可動輪であり、121は移動時に
使用する把手である。可動輪120や把手121などを
用いて一人で燃料電池110を容易に移動することがで
きる。ケース112は、前面にL字型の扉123と操作
盤124を備えている。131は扉123の上部に設け
た排気口である。
Reference numeral 120 denotes a movable wheel, and reference numeral 121 denotes a handle used when moving. The fuel cell 110 can be easily moved alone by using the movable wheel 120 and the handle 121. The case 112 includes an L-shaped door 123 and an operation panel 124 on the front surface. Reference numeral 131 denotes an exhaust port provided above the door 123.

【0011】ここで、ケース112の高さは、燃料ガス
ボンベ101の高さより若干高く設定されている。前部
イの幅は燃料ガスボンベ101の2本の径の和、排気ダ
クト133の幅、操作盤124の幅の合計より若干広
く、前部イの奥行は燃料ガスボンベ1の径より若干広く
設定されている。後部ロの幅および奥行は配置される各
部材の幅および奥行よりも若干広く設定されている。こ
のようにしてケース112は例え屋外に設置されても水
が侵入しにくく、コンパクトなサイズとすることができ
る。
Here, the height of the case 112 is set slightly higher than the height of the fuel gas cylinder 101. The width of the front part a is set slightly larger than the sum of the two diameters of the fuel gas cylinder 101, the width of the exhaust duct 133, and the width of the operation panel 124, and the depth of the front part a is set slightly larger than the diameter of the fuel gas cylinder 1. ing. The width and the depth of the rear part B are set slightly larger than the width and the depth of each member to be arranged. In this way, even if the case 112 is installed outdoors, water hardly penetrates, and the case 112 can be made compact.

【0012】燃料ガスボンベ101は、例えば市販のも
の(10l容器、水素量1.5立方メートル)を用いる
ことができる。燃料ガスボンベ101のそれぞれの上端
には水素送出バルブ134が設けられており、この水素
送出バルブ134と燃料電池本体103とが水素供給管
(燃料ガス供給管路)135によって連結されるように
なっている。さらに、この水素供給管135の所定の位
置には、燃料ガスボンベ101内の圧力を表示する圧力
計151及び減圧弁147、電磁弁148が設置されて
いる。
As the fuel gas cylinder 101, for example, a commercially available one (10-liter container, hydrogen amount 1.5 cubic meters) can be used. A hydrogen delivery valve 134 is provided at the upper end of each fuel gas cylinder 101, and the hydrogen delivery valve 134 and the fuel cell main body 103 are connected by a hydrogen supply pipe (fuel gas supply pipe) 135. I have. Further, at a predetermined position of the hydrogen supply pipe 135, a pressure gauge 151 for displaying the pressure in the fuel gas cylinder 101, a pressure reducing valve 147, and an electromagnetic valve 148 are provided.

【0013】この減圧弁147により燃料電池本体10
3内の圧力を自動的に所定の圧力(例えば500mm水
柱)に維持しつつ燃料電池本体103への燃料ガス供給
量を制御するようにしてある。
The pressure reducing valve 147 allows the fuel cell body 10
The fuel gas supply amount to the fuel cell main body 103 is controlled while automatically maintaining the pressure in the fuel cell 3 at a predetermined pressure (for example, 500 mm water column).

【0014】前記前部イ内には、前記燃料電池本体10
3からでる排空気をケース112外へ放出するための排
気ダクト133が設けてある。この排気ダクト133の
一端は前記燃料電池本体103前面の排空気出口160
側に固定されており前記排空気出口160近傍において
前記隔壁111に固定して装着してあり、他端は例えば
その先端部に備えたパッキンを介して扉123に設けた
排気口131と密着して連通するようにしてある。した
がって、排空気が前部イ内に漏洩することがない。前部
イ内の排気ダクト133の位置は特に限定されないが、
燃料電池本体103になるべく近い位置に設けるのが好
ましい。
In the front part a, the fuel cell main body 10 is provided.
An exhaust duct 133 is provided for discharging the exhaust air coming out of the case 3 to the outside of the case 112. One end of the exhaust duct 133 is connected to an exhaust air outlet 160 on the front of the fuel cell main body 103.
And is fixedly attached to the partition wall 111 in the vicinity of the exhaust air outlet 160, and the other end is in close contact with an exhaust port 131 provided in the door 123 via a packing provided at the tip thereof, for example. To communicate. Therefore, the exhaust air does not leak into the front part a. The position of the exhaust duct 133 in the front part a is not particularly limited,
It is preferable to provide it as close as possible to the fuel cell main body 103.

【0015】前記排気ダクト133の内部には複数の邪
魔板161が配設されており、白矢印で示したように流
れる高温の排空気はこの邪魔板161に接触して、含ま
れた水分(生成水および循環水の一部を含む)が前記排
気ダクト133の内面や邪魔板161の表面に結露し、
水分を分離された排空気はケース112外に排出される
ようになっている。分離された水分は前記排気ダクト1
33に設けた勾配により下部に設けた排水管162中に
集落して、この排水管162に連結して設けられた排水
タンク141内に一旦蓄えられる。この排水管162の
下部は排水タンク141の一部として用いられる。
A plurality of baffle plates 161 are provided inside the exhaust duct 133, and the high-temperature exhaust air flowing as shown by white arrows comes into contact with the baffle plates 161 and the contained moisture ( (Including a part of the generated water and the circulating water) condenses on the inner surface of the exhaust duct 133 and the surface of the baffle plate 161,
The discharged air from which the water has been separated is discharged to the outside of the case 112. The separated water is discharged into the exhaust duct 1
Due to the gradient provided at 33, the water is collected in a drain pipe 162 provided at the lower part, and is temporarily stored in a drain tank 141 provided connected to the drain pipe 162. The lower part of the drain pipe 162 is used as a part of the drain tank 141.

【0016】この排水タンク141および排水管162
の下部が水で一杯になったら、例えば排水タンク141
の先端に設けた開閉弁163を手動で開くことにより前
記ケース112外に排水したり、あるいは図示しないセ
ンサでそれを検知して信号を制御装置116に送り、制
御装置116からの信号により前記開閉弁163を開く
ことにより前記ケース112外に排水することができ
る。生成水は精製すれば排水せずに循環使用することも
できる。
The drain tank 141 and the drain pipe 162
When the lower part of the tank is full of water, for example, drain tank 141
By manually opening the on-off valve 163 provided at the end of the case, the water is drained out of the case 112, or the drain is discharged by a sensor (not shown), and a signal is sent to the control device 116. By opening the valve 163, the water can be drained out of the case 112. If the produced water is purified, it can be recycled without draining.

【0017】140は、図10に示すように水タンク1
19から水を汲み上げて燃料電池本体103の高分子イ
オン交換膜に供給して常に保水状態に保ち、かつ、燃料
電池本体103を冷却するための循環ポンプであり、水
は循環して使用するようになっている。
Reference numeral 140 denotes a water tank 1 as shown in FIG.
This is a circulation pump for pumping water from 19 and supplying it to the polymer ion exchange membrane of the fuel cell main body 103 to keep it constantly in a water-retaining state, and to cool the fuel cell main body 103. It has become.

【0018】水タンク119の水を直接にアノード極側
の高分子イオン交換膜に供給するだけで高分子イオン交
換膜全体を容易に常に保水状態に保つことができる上、
燃料電池本体103を冷却することができる。このよう
にすることにより全体が簡略化され、一層小型化でき
る。
Just by directly supplying the water in the water tank 119 to the polymer ion exchange membrane on the anode electrode side, the entire polymer ion exchange membrane can be easily kept in a water-retaining state.
The fuel cell main body 103 can be cooled. By doing so, the whole is simplified and the size can be further reduced.

【0019】なお、水タンク119には補助水タンク1
17が連結されているが、この補助水タンク117は水
タンク119中の水が所定量以下になった際に水を補給
するためのものであり、例えば水タンク119に設けた
水位を検出するための図示しないセンサにより下限水位
を検出して信号を制御装置116へ送り、制御装置11
6から電磁弁149へ信号を送って電磁弁149を開け
て補助水タンク117中の水を水タンク119へ移送す
る。
The auxiliary water tank 1 is provided in the water tank 119.
The auxiliary water tank 117 is for replenishing water when the amount of water in the water tank 119 falls below a predetermined amount. For example, the auxiliary water tank 117 detects a water level provided in the water tank 119. The lower limit water level is detected by a sensor (not shown) for
6 sends a signal to the solenoid valve 149 to open the solenoid valve 149 and transfer the water in the auxiliary water tank 117 to the water tank 119.

【0020】142は、反応空気をケース112内に取
り入れて燃料電池本体103に送るプロペラファンであ
る。このプロペラファン142は電池本体103の後面
の反応空気取入口164の後側に取り付けられ、後方か
ら空気を吸引して前方の電池本体103に吹き出すもの
である。
Reference numeral 142 denotes a propeller fan which takes in the reaction air into the case 112 and sends it to the fuel cell main body 103. The propeller fan 142 is attached to the rear surface of the battery main body 103 at the rear side of the reaction air intake 164, and sucks air from the rear and blows out the air to the front battery main body 103.

【0021】図10に示すように、燃料ガスボンベ10
1から減圧弁147、電磁弁148を経て燃料電池本体
3のアノード極に供給された水素ガスは、プロペラファ
ン142により外部から反応空気吸引口143を経てケ
ース112内に取り入れて燃料電池本体103のカソー
ド極に送られた空気と燃料電池本体103内で前記電気
化学反応を行って発電し、反応しなかった少量の残水素
と排空気は混合器150を経て前記のようにしてケース
112の外部に排出される。
As shown in FIG. 10, the fuel gas cylinder 10
The hydrogen gas supplied from 1 through the pressure reducing valve 147 and the solenoid valve 148 to the anode electrode of the fuel cell main body 3 is taken into the case 112 from the outside through the reaction air suction port 143 by the propeller fan 142, and is supplied to the fuel cell main body 103. The air sent to the cathode and the electrochemical reaction in the fuel cell main body 103 generate electric power in the fuel cell main body 103, and a small amount of unreacted residual hydrogen and exhaust air pass through the mixer 150 to the outside of the case 112 as described above. Is discharged.

【0022】なお、燃料電池110は、燃料電池本体1
03がケース112の反応空気吸引口143近傍に位置
されており外部からの吸気をスムーズに行うことができ
るようになっている。
The fuel cell 110 is a fuel cell main body 1
Numeral 03 is located in the vicinity of the reaction air suction port 143 of the case 112 so that air from outside can be smoothly taken in.

【0023】そして燃料電池本体103の出力電流を図
示しない検出器により検出して、信号を制御装置116
へ送り、それに応じて制御装置116から信号をプロペ
ラファン142に送って空気取り入れ量を自動的に制御
するようにしてある。
Then, the output current of the fuel cell main body 103 is detected by a detector (not shown), and a signal is sent to the control device 116.
The controller 116 accordingly sends a signal to the propeller fan 142 to automatically control the amount of air intake.

【0024】また、燃料電池本体103の温度を図示し
ない検出器により検出して、信号を制御装置116へ送
り、それに応じて制御装置116から信号を循環ポンプ
140に送って水の循環量を調整するようにしてある。
The temperature of the fuel cell main body 103 is detected by a detector (not shown), and a signal is sent to the control device 116. In response, a signal is sent from the control device 116 to the circulation pump 140 to adjust the circulation amount of water. I have to do it.

【0025】2次電池144は、例えば正極にニッケル
電極を用い負極にカドミウム電極を用いたNi−Cd2
次電池(12V−40Ah)であり、この例では制御装
置116内に設置されている。
The secondary battery 144 is, for example, a Ni—Cd2 battery using a nickel electrode for the positive electrode and a cadmium electrode for the negative electrode.
The secondary battery (12V-40Ah) is installed in the control device 116 in this example.

【0026】なお、2次電池144は、通常は燃料電池
110の余剰電力によって自動的に充電されるようにな
っているが、図示しない電力取出端子部に設けられた充
電用入力端子145と外部交流電源(AC100V)と
を接続させることにより、外部から強制的に充電させる
こともできる。DC/DCコンバータ146は、燃料電
池110からの直流電力の電圧(DC24〜50V)を
所定の電圧(例えばDC100V)に変換するものであ
り、DC/ACインバータ118は、直流(DC100
V)から交流(AC100V)に変換する働きをするも
のである。
Normally, the secondary battery 144 is automatically charged by the surplus power of the fuel cell 110. However, the secondary battery 144 is connected to a charging input terminal 145 provided at a power extraction terminal (not shown). By connecting to an AC power supply (AC 100 V), the battery can be forcibly charged from the outside. The DC / DC converter 146 converts a voltage of DC power (24 to 50 V DC) from the fuel cell 110 to a predetermined voltage (for example, 100 V DC).
V) to an alternating current (AC100V).

【0027】制御装置116は上記以外にも各種制御を
司るものであり、外部出力のON/0FF、図示しない
可燃性ガスセンサーからの信号処理、電磁弁149への
開閉信号の送信、燃料電池本体103からの異常信号の
受信及びDC/ACインバータ118へのON/OFF
信号の送信等を行う。
The control device 116 is responsible for various controls other than those described above, such as ON / OFF of an external output, signal processing from a combustible gas sensor (not shown), transmission of an open / close signal to the solenoid valve 149, and the fuel cell main body. Receiving abnormal signal from 103 and ON / OFF to DC / AC inverter 118
It performs signal transmission and the like.

【0028】水素供給管(燃料ガス供給管路)135
は、燃料ガスボンベ101と、燃料電池本体103とを
連結するように配されている。さらに、燃料ガスボンベ
101と燃料電池本体103との間には、上記のように
減圧弁147及び電磁弁148が挿入されており電磁弁
148の開閉により燃料ガスボンベ101からの水素ガ
ス送出のON/OFFがなされる。
Hydrogen supply pipe (fuel gas supply pipe) 135
Are arranged to connect the fuel gas cylinder 101 and the fuel cell main body 103. Further, the pressure reducing valve 147 and the solenoid valve 148 are inserted between the fuel gas cylinder 101 and the fuel cell main body 103 as described above, and the opening / closing of the solenoid valve 148 turns on / off the delivery of hydrogen gas from the fuel gas cylinder 101. Is made.

【0029】制御装置116は、燃料電池本体103、
2次電池144、DC/DCコンバータ146、DC/
ACインバータ118、電磁弁148、プロペラファン
142、循環ポンプ140、図示しない可燃性ガスセン
サーおよび主水タンク水位計、充電用入力端子145お
よび補助水タンク用電磁弁149などと接続され、これ
らと電気信号を授受するようになっている。例えば、図
示しない可燃性ガスセンサーが規程濃度以上の水素ガス
を検知した場合には、その信号を受け電磁弁148を閉
じて水素ガスの供給を停止させ燃料電池本体103の運
転を停止させたり、図示しない警報ランプ類で警報を発
したり、燃料電池110全体の運転を停止させたりす
る。
The control device 116 controls the fuel cell main body 103,
Secondary battery 144, DC / DC converter 146, DC /
It is connected to the AC inverter 118, the solenoid valve 148, the propeller fan 142, the circulation pump 140, the combustible gas sensor and the main water tank water level gauge (not shown), the charging input terminal 145, the auxiliary water tank solenoid valve 149, and the like. It sends and receives signals. For example, when a combustible gas sensor (not shown) detects hydrogen gas having a concentration equal to or higher than a specified concentration, the signal is received, the electromagnetic valve 148 is closed, supply of hydrogen gas is stopped, and operation of the fuel cell main body 103 is stopped. An alarm is issued by alarm lamps (not shown) or the operation of the entire fuel cell 110 is stopped.

【0030】燃料電池本体103及び2次電池144
は、互いに電気的に並列接続されており、燃料電池10
3からの電力が十分でない起動時において、2次電池1
44から電力を補うことにより、制御装置116や水ポ
ンプ140などの補機類に対して一定した電力供給がで
きるようになっている。
The fuel cell body 103 and the secondary battery 144
Are electrically connected in parallel with each other, and the fuel cells 10
At the time of startup when the power from the battery 3 is not sufficient, the secondary battery 1
By supplementing the electric power from 44, constant electric power can be supplied to auxiliary equipment such as the control device 116 and the water pump 140.

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の固体
高分子型燃料電池110ではプロペラファン142を用
いて燃料電池本体103に反応空気(酸化剤)を供給し
ていた。このプロペラファン142によれば、それを複
数並設することにより燃料電池本体103全体に均一に
空気を供給できる効果がある。しかしながら、プロペラ
ファン142では静圧が取れず、排気、吸気などの空気
通路の状態が変化すると、風量が変動し易くなって、燃
料電池本体103のカソード極への空気取入量を制御し
難くなる。
As described above, in the conventional polymer electrolyte fuel cell 110, the reaction air (oxidizing agent) is supplied to the fuel cell main body 103 by using the propeller fan 142. According to the propeller fan 142, by arranging a plurality of the fans in parallel, it is possible to uniformly supply air to the entire fuel cell body 103. However, static pressure cannot be obtained by the propeller fan 142, and when the state of the air passage such as exhaust gas and intake air changes, the air volume tends to fluctuate, making it difficult to control the amount of air taken into the cathode of the fuel cell body 103. Become.

【0032】そこで、プロペラファンに代えてシロッコ
ファンを用いれば、静圧が取り易くなるものの、燃料電
池本体103全体に均一に空気を供給することが困難と
なり、発電効率が低下してしまう問題があった。
Therefore, if a sirocco fan is used in place of the propeller fan, the static pressure can be easily obtained, but it becomes difficult to uniformly supply air to the entire fuel cell body 103, and the power generation efficiency is reduced. there were.

【0033】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、燃料電池本体への酸化剤
の供給を安定的に制御でき、且つ、均一に供給すること
ができる固体高分子型燃料電池システムを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve such a conventional technical problem, and can stably control the supply of the oxidizing agent to the fuel cell main body and can supply the oxidizing agent uniformly. An object is to provide a polymer electrolyte fuel cell system.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子型燃
料電池システムは、ケース中に燃料ガスボンベと、この
燃料ガスボンベからの燃料ガスおよび空気などの酸化剤
の送風を受けて発電する燃料電池本体を備えた電源部
と、制御装置などを収納したものであって、燃料電池本
体へ酸化剤を送風するためのシロッコファンを設けると
共に、このシロッコファンと燃料電池本体との間には、
当該シロッコファンから送風された酸化剤を均一に整流
する均圧板を設けたものである。
A polymer electrolyte fuel cell system according to the present invention comprises a fuel gas cylinder in a case and a fuel cell which generates electric power by receiving a blow of an oxidant such as a fuel gas and air from the fuel gas cylinder. A power supply unit having a main body, a control device and the like are housed, and a sirocco fan for blowing an oxidant to the fuel cell main body is provided, and between the sirocco fan and the fuel cell main body,
A pressure equalizing plate for uniformly rectifying the oxidant sent from the sirocco fan is provided.

【0035】本発明によれば、ケース中に燃料ガスボン
ベと、この燃料ガスボンベからの燃料ガスおよび空気な
どの酸化剤の送風を受けて発電する燃料電池本体を備え
た電源部と、制御装置などを収納した固体高分子型燃料
電池システムであって、燃料電池本体へ酸化剤を送風す
るためのシロッコファンを設けたので、燃料電池本体に
供給する空気などの酸化剤の風量と静圧が取れるように
なり、それによって、供給量を的確に制御し、安定して
発電を行うことができるようになる。
According to the present invention, a fuel gas cylinder, a power supply unit having a fuel cell main body for generating electricity by blowing air of an oxidant such as fuel gas and air from the fuel gas cylinder, a control device, and the like are provided. In the stored polymer electrolyte fuel cell system, a sirocco fan for blowing the oxidant to the fuel cell body is provided, so that the air volume and static pressure of the oxidant such as air supplied to the fuel cell body can be obtained. Thus, the supply amount can be controlled accurately, and power generation can be performed stably.

【0036】そして、このシロッコファンと燃料電池本
体との間には、当該シロッコファンから送風された酸化
剤を均一に整流する均圧板を設けたので、燃料電池本体
全体に酸化剤を均一に供給することができるようにな
り、発電効率の向上を図ることができるようになるもの
である。
Since a pressure equalizing plate is provided between the sirocco fan and the fuel cell main body to uniformly rectify the oxidant blown from the sirocco fan, the oxidant is uniformly supplied to the entire fuel cell main body. It is possible to improve the power generation efficiency.

【0037】請求項2の発明の固体高分子型燃料電池シ
ステムは、上記において燃料電池本体の酸化剤取入側に
連通して所定容積のマニホールドを取り付け、このマニ
ホールド内に均圧板を取り付けると共に、酸化剤を前記
燃料電池本体のこの均圧板にて仕切られるマニホールド
内に面する側から反対側に向けてシロッコファンで送風
するようにしたものである。
In the polymer electrolyte fuel cell system according to the second aspect of the present invention, a manifold having a predetermined volume is mounted in communication with the oxidant intake side of the fuel cell body, and a pressure equalizing plate is mounted in the manifold. The oxidant is blown by a sirocco fan from the side facing the inside of the manifold partitioned by the equalizing plate of the fuel cell body to the opposite side.

【0038】請求項2の発明によれば、上記に加えて燃
料電池本体の酸化剤取入側に連通して所定容積のマニホ
ールドを取り付け、このマニホールド内に均圧板を取り
付けると共に、酸化剤を前記燃料電池本体のこの均圧板
にて仕切られるマニホールド内に面する側から反対側に
向けてシロッコファンで送風するようにしたので、静圧
を一層効果的に確保し、より安定的な酸化剤供給を達成
することができるようになるものである。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above, a manifold having a predetermined volume is mounted in communication with the oxidant intake side of the fuel cell body, and a pressure equalizing plate is mounted in the manifold, and the oxidant is supplied to the manifold. The sirocco fan blows air from the side facing the inside of the manifold partitioned by the pressure equalizing plate of the fuel cell body to the opposite side, so the static pressure is more effectively secured and a more stable oxidant supply Can be achieved.

【0039】請求項3の発明の固体高分子型燃料電池シ
ステムは、上記各発明において均圧板を複数の透孔が形
成された板材にて構成したものである。
In the polymer electrolyte fuel cell system according to the third aspect of the present invention, in each of the above-mentioned inventions, the pressure equalizing plate is made of a plate having a plurality of through holes.

【0040】請求項3の発明によれば、上記各発明に加
えて均圧板を複数の透孔が形成された板材にて構成した
ので、コストの上昇を最小限に抑制しつつ、酸化剤供給
の均一化を図ることができるようになるものである。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the above inventions, the pressure equalizing plate is formed of a plate having a plurality of through-holes. Can be made uniform.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明に係わる固体高分
子型燃料電池10の一実施例の外観を示す斜視図であ
る。図2は、図1に示した固体高分子型燃料電池10の
内部を示す側面説明図である。図3は、図1に示した固
体高分子型燃料電池10の構成部間における、電気信号
経路、水素ガス経路、空気経路、電力経路、水経路を示
す説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of one embodiment of a polymer electrolyte fuel cell 10 according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory side view showing the inside of the polymer electrolyte fuel cell 10 shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an electric signal path, a hydrogen gas path, an air path, an electric power path, and a water path between the components of the polymer electrolyte fuel cell 10 shown in FIG.

【0042】図1〜図3において、本発明に係わる固体
高分子型燃料電池10は隔壁11により一体構造のケー
ス12中が前部イと後部ロに仕切られた構造とされてい
る。前部イに燃料ガスボンベ1が2本起立状態で収納し
てある。後部ロは上段13、中段14、下段15に区画
されて電源部および主水タンク19や補助水タンク17
などが収納されている。すなわち上段13には図3に示
す2次電池44やDC/DCコンバータ46を備えた制
御装置16および補助水タンク17が収納されており、
中段14には燃料と酸化剤としての空気が供給されて電
気化学反応させることにより発電する燃料電池本体3
(前記電源部を構成)が収納されており、下段15には
DC/ACインバータ18および前記補助水タンク17
と連結されている主水タンク19が収納されている。
1 to 3, the polymer electrolyte fuel cell 10 according to the present invention has a structure in which a case 12 having an integral structure is partitioned into a front part A and a rear part B by a partition wall 11. Two fuel gas cylinders 1 are stored in the front part a in an upright state. The rear part B is divided into an upper part 13, a middle part 14, and a lower part 15, and a power supply part and a main water tank 19 and an auxiliary water tank 17 are provided.
Are stored. That is, in the upper stage 13, the control device 16 including the secondary battery 44 and the DC / DC converter 46 shown in FIG.
The fuel cell main body 3 is configured to generate power by performing an electrochemical reaction by supplying fuel and air as an oxidant to the middle stage 14.
(Constituting the power supply section), and a DC / AC inverter 18 and the auxiliary water tank 17
And a main water tank 19 connected to the main water tank.

【0043】20は可動輪である。21は移動時に使用
する把手、22、22は別個に回転可能な補助腕棒であ
る。可動輪20や把手21などを用いて一人で燃料電池
10を容易に移動することができる。
Reference numeral 20 denotes a movable wheel. Reference numeral 21 denotes a handle to be used when moving, and reference numerals 22 and 22 denote rotatable auxiliary arm rods. The fuel cell 10 can be easily moved alone by using the movable wheel 20, the handle 21, and the like.

【0044】ケース12は、前面にL字型の扉23と操
作盤24を備え、両側面25、26、背面27、底面2
8、上面29、前記前部イを覆蓋する開閉自在な蓋本体
30から構成されている。31は扉23の上部に設けた
排気口であり、32は後部ロ内の空気などを排気するた
めの側面排気口である。
The case 12 is provided with an L-shaped door 23 and an operation panel 24 on the front, and has both sides 25 and 26, a back 27, and a bottom 2
8, an upper surface 29, and a lid main body 30 that can be freely opened and closed to cover the front part A. Reference numeral 31 denotes an exhaust port provided at an upper portion of the door 23, and 32 denotes a side exhaust port for exhausting air or the like in the rear part B.

【0045】ここで、ケース12の高さは、燃料ガスボ
ンベ1の高さより若干高く設定されている。前部イの幅
は燃料ガスボンベ1の2本の径の和、排気ダクト33の
幅、操作盤24の幅の合計より若干広く、前部イの奥行
は燃料ガスボンベ1の径より若干広く設定されている。
後部ロの幅および奥行は配置される各部材の幅および奥
行よりも若干広く設定されている。このようにしてケー
ス12は例え屋外に設置されても水が侵入しにくく、コ
ンパクトなサイズとすることができる。
Here, the height of the case 12 is set slightly higher than the height of the fuel gas cylinder 1. The width of the front part a is set slightly larger than the sum of the two diameters of the fuel gas cylinder 1, the width of the exhaust duct 33, and the width of the operation panel 24, and the depth of the front part a is set slightly larger than the diameter of the fuel gas cylinder 1. ing.
The width and the depth of the rear part B are set slightly larger than the width and the depth of each member to be arranged. In this way, even if the case 12 is installed outdoors, water hardly penetrates, and the case 12 can be made compact.

【0046】燃料ガスボンベ1は、例えば市販のもの
(10l容器、水素量1.5立方メートル)を用いるこ
とができる。燃料ガスボンベ1のそれぞれの上端には水
素送出バルブ34が設けられており、この水素送出バル
ブ34と燃料電池本体3とが水素供給管35によって連
結されるようになっている。さらに、この水素供給管3
5の所定の位置には、燃料ガスボンベ1内の圧力を表示
する圧力センサ51及び減圧弁47A、47B、電磁弁
48A、48Bが設置されている(図3)。
As the fuel gas cylinder 1, for example, a commercially available one (10-liter container, hydrogen amount 1.5 cubic meters) can be used. A hydrogen delivery valve 34 is provided at the upper end of each fuel gas cylinder 1, and the hydrogen delivery valve 34 and the fuel cell main body 3 are connected by a hydrogen supply pipe 35. Furthermore, this hydrogen supply pipe 3
5, a pressure sensor 51 for displaying the pressure in the fuel gas cylinder 1, pressure reducing valves 47A and 47B, and solenoid valves 48A and 48B are installed (FIG. 3).

【0047】これら減圧弁47A及び47Bにより燃料
電池本体3内の圧力を自動的に所定の圧力(例えば50
0mm水柱)に維持しつつ燃料電池本体3への燃料ガス
供給量を制御するようにしてある。
The pressure in the fuel cell body 3 is automatically increased to a predetermined pressure (for example, 50 V) by the pressure reducing valves 47A and 47B.
The amount of fuel gas supplied to the fuel cell main body 3 is controlled while maintaining the pressure at 0 mm water column).

【0048】前記操作盤24には、デジタル表示部3
6、運転・停止ボタン37、表示切り替えボタン38な
どが設置されており、運転・停止ボタン37を押すこと
によりこの固体高分子型燃料電池10の運転をスタート
させたり、停止させることができる。表示切り替えボタ
ン38を押すことによりデジタル表示部36に表示され
る内容を例えば、AC出力としたり、燃料圧力とした
り、あるいはその他の表示に切り替えることができる。
39は耐水性のコンセントである。操作盤24には過負
荷状態や燃料ガスボンベ1の交換などを警告する警報ラ
ンプ類やエラーなどを表示する表示部を設けてもよい。
The operation panel 24 has a digital display 3
6. A start / stop button 37, a display switching button 38, and the like are provided. By pressing the start / stop button 37, the operation of the polymer electrolyte fuel cell 10 can be started or stopped. By pressing the display switching button 38, the content displayed on the digital display unit 36 can be switched to, for example, an AC output, a fuel pressure, or another display.
Reference numeral 39 denotes a water-resistant outlet. The operation panel 24 may be provided with alarm lamps for warning of an overload state, replacement of the fuel gas cylinder 1, and the like, and a display unit for displaying an error or the like.

【0049】前記前部イ内には、前記燃料電池本体3か
らでる排空気をケース12外へ放出するための排気ダク
ト33が設けてある。この排気ダクト33の一端は前記
燃料電池本体3の排空気出口60側に固定されており前
記排空気出口60近傍において前記隔壁11に固定して
装着してあり、他端は例えばその先端部に備えたパッキ
ンを介して扉23に設けた排気口31と密着して連通す
るようにしてある。
An exhaust duct 33 for discharging exhaust air from the fuel cell body 3 to the outside of the case 12 is provided in the front part A. One end of the exhaust duct 33 is fixed to the exhaust air outlet 60 side of the fuel cell main body 3, and is fixedly attached to the partition 11 in the vicinity of the exhaust air outlet 60, and the other end is, for example, at the tip thereof. It is in close contact with an exhaust port 31 provided on the door 23 via a packing provided.

【0050】したがって、排空気が前部イ内に漏洩する
ことがない。前部イ内の排気ダクト33の位置は特に限
定されないが、燃料電池本体3になるべく近い位置に設
けるのが好ましい。
Therefore, the exhaust air does not leak into the front part A. Although the position of the exhaust duct 33 in the front part A is not particularly limited, it is preferable to provide the exhaust duct 33 as close to the fuel cell body 3 as possible.

【0051】前記排気ダクト33の内部には複数の邪魔
板61が配設されており、高温の排空気はこの邪魔板6
1に接触して、含まれた水分(生成水および循環水の一
部を含む)が前記排気ダクト33の内面や邪魔板61の
表面に結露し、水分を分離された排空気はケース12外
に排出されるようになっている。分離された水分は前記
排気ダクト33に設けた勾配により下部に設けた排水管
62中に集落して、この排水管62に連結して設けられ
た排水タンク41内に一旦蓄えられる。この排水管62
の下部は排水タンク41の一部として用いられる。
A plurality of baffles 61 are disposed inside the exhaust duct 33, and the high-temperature exhaust air is
1, the contained water (including a part of the generated water and the circulating water) is condensed on the inner surface of the exhaust duct 33 and the surface of the baffle plate 61. Is to be discharged. The separated water collects in a drain pipe 62 provided at a lower portion by a gradient provided in the exhaust duct 33, and is temporarily stored in a drain tank 41 provided in connection with the drain pipe 62. This drain pipe 62
Is used as a part of the drainage tank 41.

【0052】この排水タンク41および排水管62の下
部が水で一杯になったら、例えば排水タンク41の先端
に設けた開閉弁(図示せず)を手動で開くことにより前
記ケース12外に排水したり、あるいは図示しないセン
サでそれを検知して信号を制御装置16に送り、制御装
置16からの信号により前記開閉弁を開くことにより前
記ケース12外に排水することができる。生成水は精製
すれば排水せずに循環使用することもできる。
When the lower portions of the drainage tank 41 and the drainage pipe 62 are full of water, the drainage is drained out of the case 12 by manually opening an on-off valve (not shown) provided at the end of the drainage tank 41, for example. Alternatively, the water can be discharged to the outside of the case 12 by detecting this with a sensor (not shown), sending a signal to the control device 16, and opening the on-off valve by a signal from the control device 16. If the produced water is purified, it can be recycled without draining.

【0053】40は循環ポンプであり、主水タンク19
から水を汲み上げて水配管66を介して燃料電池本体3
の高分子イオン交換膜に供給し、水配管67から戻すこ
とにより、高分子イオン交換膜を常に保水状態に保ち、
かつ、燃料電池本体3を冷却すると共に、水を循環して
使用するものである。
Reference numeral 40 denotes a circulation pump, which is a main water tank 19
From the fuel cell body 3 via the water pipe 66
The polymer ion exchange membrane is supplied to and returned from the water pipe 67, so that the polymer ion exchange membrane is always kept in a water-retaining state,
In addition, the fuel cell body 3 is cooled and water is circulated for use.

【0054】主水タンク19の水を直接にアノード極側
の高分子イオン交換膜に供給するだけで高分子イオン交
換膜全体を容易に常に保水状態に保つことができる上、
燃料電池本体3を冷却することができる。このようにす
ることにより全体が簡略化され、一層小型化できる。
The water in the main water tank 19 can be easily maintained at all times by simply supplying water directly to the polymer ion exchange membrane on the anode side.
The fuel cell body 3 can be cooled. By doing so, the whole is simplified and the size can be further reduced.

【0055】なお、主水タンク19には補助水タンク1
7が連結されているが、この補助水タンク17は主水タ
ンク19中の水が所定量以下になった際に水を補給する
ためのものであり、例えば主水タンク19に設けた水位
を検出するための図示しないセンサにより下限水位を検
出して信号を制御装置16へ送り、制御装置16から電
磁弁49へ信号を送って電磁弁49を開けて補助水タン
ク17中の水を主水タンク19へ移送する。
The main water tank 19 includes the auxiliary water tank 1
The auxiliary water tank 17 is for replenishing water when the amount of water in the main water tank 19 falls below a predetermined amount. For example, the water level provided in the main water tank 19 is A lower limit water level is detected by a sensor (not shown) for detection, and a signal is sent to the controller 16. A signal is sent from the controller 16 to the solenoid valve 49, the solenoid valve 49 is opened, and the water in the auxiliary water tank 17 is Transfer to tank 19.

【0056】42は、反応空気をケース12内に取り入
れて燃料電池本体3に送るシロッコファンである。この
場合、電池本体3の後面の反応空気取入口63には図5
〜図8に示す如く所定容積の矩形容器状の空気マニホー
ルド64が取り付けられている。この空気マニホールド
64の前面は電池本体3の反応空気取入口63に対峙し
てそれに連通しており、当該空気マニホールド64の側
面に形成された窓孔64Aに前記シロッコファン42が
連通して取り付けられている。
Reference numeral 42 denotes a sirocco fan which takes in the reaction air into the case 12 and sends it to the fuel cell body 3. In this case, the reaction air inlet 63 on the rear surface of the battery
As shown in FIG. 8, a rectangular container-shaped air manifold 64 having a predetermined volume is attached. The front surface of the air manifold 64 faces the reaction air inlet 63 of the battery main body 3 and communicates therewith. The sirocco fan 42 is attached to a window hole 64A formed on the side surface of the air manifold 64 so as to communicate therewith. ing.

【0057】尚、空気マニホールド64の前面及びシロ
ッコファン42の連通部分以外は閉塞されており、この
空気マニホールド64内には均圧板76が取り付けら
れ、空気マニホールド64内を燃料電池本体3の反応空
気取入口63側とその反対側とに前後に仕切っている。
The air manifold 64 and the sirocco fan 42 are closed except for the front portion and the communicating portion of the sirocco fan 42. A pressure equalizing plate 76 is attached in the air manifold 64, and the reaction air of the fuel cell body 3 is passed through the air manifold 64. It is partitioned back and forth between the intake 63 side and the opposite side.

【0058】この均圧板76は矩形金属板から構成さ
れ、全面に渡って複数の透孔77・・・が穿設されてい
る。そして、前記シロッコファン42はその後方から空
気を吸引して均圧板76にて仕切られた反応空気取入口
63とは反対側の空気マニホールド64内に吹き出す。
吹き出された空気マニホールド64内の空気は、均圧板
76の各透孔77・・・を通過して前方の電池本体3に
供給されるものである。
The equalizing plate 76 is formed of a rectangular metal plate, and has a plurality of through holes 77. Then, the sirocco fan 42 sucks air from behind and blows out the air into the air manifold 64 opposite to the reaction air intake 63 partitioned by the equalizing plate 76.
The blown air in the air manifold 64 is supplied to the front battery body 3 through each through hole 77 of the pressure equalizing plate 76.

【0059】図3に示すように、燃料ガスボンベ1から
減圧弁47A、47B、電磁弁48A、48Bを経て燃
料電池本体3のアノード極に供給された水素ガスは、シ
ロッコファン42により外部から反応空気吸引口43を
経てケース12内に取り入れて燃料電池本体3のカソー
ド極に送られた空気と燃料電池本体3内で前記電気化学
反応を行って発電し、反応しなかった少量の残水素は水
素配管68を経て主水タンク19に入った後、ニードル
弁71、72及び電磁弁73から成る弁装置74が設け
られた水素配管69を経て混合器50に至る。
As shown in FIG. 3, hydrogen gas supplied from the fuel gas cylinder 1 to the anode of the fuel cell body 3 through the pressure reducing valves 47A and 47B and the solenoid valves 48A and 48B is supplied to the reaction air from the outside by the sirocco fan 42. The air which was taken into the case 12 through the suction port 43 and sent to the cathode of the fuel cell main body 3 and the electrochemical reaction was performed in the fuel cell main body 3 to generate power, and a small amount of unreacted residual hydrogen was hydrogen. After entering the main water tank 19 via the pipe 68, it reaches the mixer 50 via a hydrogen pipe 69 provided with a valve device 74 including needle valves 71 and 72 and an electromagnetic valve 73.

【0060】混合器50には燃料電池本体3からの排空
気が来ているが、その前にこの排空気には送風機72
(図2では図示せず)によりケース12内の空気が混合
されている。前記残水素は係る空気と混合器50にて混
合された後、前記のようにしてケース12の外部に排出
される。
The exhaust air from the fuel cell main body 3 comes to the mixer 50, but before the exhaust air is supplied to the blower 72.
The air in the case 12 is mixed (not shown in FIG. 2). The residual hydrogen is mixed with the air in the mixer 50 and then discharged to the outside of the case 12 as described above.

【0061】なお、燃料電池10は、燃料電池本体3が
ケース12の反応空気吸引口43近傍に位置されており
外部からの吸気をスムーズに行うことができるようにな
っている。
In the fuel cell 10, the fuel cell main body 3 is located near the reactive air suction port 43 of the case 12, so that the intake from the outside can be smoothly performed.

【0062】そして燃料電池本体3の出力電流を図示し
ない検出器により検出して、信号を制御装置16へ送
り、それに応じて制御装置16から信号をシロッコファ
ン42に送って空気取り入れ量を自動的に制御する。
Then, the output current of the fuel cell main body 3 is detected by a detector (not shown), and a signal is sent to the control device 16. In response, a signal is sent from the control device 16 to the sirocco fan 42 to automatically determine the amount of air intake. To control.

【0063】このとき、シロッコファン42から空気を
一旦空気マニホールド64に吹き出した後、燃料電池本
体3に供給するようにしているので、空気マニホールド
64内の静圧は20mm水柱程まで上昇する。
At this time, since the air is once blown out from the sirocco fan 42 to the air manifold 64 and then supplied to the fuel cell body 3, the static pressure in the air manifold 64 rises to about 20 mm water column.

【0064】したがって、燃料電池本体3に供給する酸
化剤としての空気の風量と静圧が取れるようになり、供
給量を的確に制御しながら安定して発電を行うことがで
きるようになる。また、シロッコファン42を空気マニ
ホールド64の側面に取り付けているので、燃料電池本
体3に取り付けられた空気マニホールド64及びシロッ
コファン42の後方への突出寸法が縮小され、、燃料電
池10の更なる小型化を達成することが可能となる。
Therefore, the flow rate and the static pressure of the air as the oxidant supplied to the fuel cell main body 3 can be obtained, and the power generation can be stably performed while controlling the supply amount accurately. Further, since the sirocco fan 42 is attached to the side of the air manifold 64, the size of the air manifold 64 and the sirocco fan 42 attached to the fuel cell body 3 and the size of the sirocco fan 42 projecting rearward are reduced. Can be achieved.

【0065】ここで、シロッコファン42を用い、且
つ、空気マニホールド64の側面から空気を吹き出すよ
うに取り付けたため、反応空気取入口63に向かう空気
は窓孔64A側の方がどうしても多くなるが、空気マニ
ホールド64内には均圧板76が設けられ、空気は複数
の透孔77・・・・を通過し、整流されて反応空気取入
口63に向かうようになるので、燃料電池本体3にはそ
の全体に均一に空気が流入することになる。したがっ
て、電気化学反応は燃料電池本体3全体で行われるよう
になり、発電効率が向上する。
Here, since the sirocco fan 42 is used and the air manifold 64 is mounted so that air is blown out from the side surface, the air toward the reaction air inlet 63 is inevitably increased at the window hole 64A side. A pressure equalizing plate 76 is provided in the manifold 64, and the air passes through the plurality of through holes 77... And is rectified toward the reaction air intake 63. Air will flow uniformly into the air. Therefore, the electrochemical reaction is performed in the entire fuel cell body 3, and the power generation efficiency is improved.

【0066】また燃料電池本体3の温度を図示しない検
出器により検出して、信号を制御装置16へ送り、それ
に応じて制御装置16から信号を循環ポンプ40に送っ
て水の循環量を調整するようにしてある。
Further, the temperature of the fuel cell body 3 is detected by a detector (not shown), and a signal is sent to the control device 16, and a signal is sent from the control device 16 to the circulation pump 40 to adjust the circulation amount of water. It is like that.

【0067】2次電池44は、例えば正極にニッケル電
極を用い負極にカドミウム電極を用いたNi−Cd2次
電池(12V−40Ah)であり、この例では制御装置
16内に設置されている。
The secondary battery 44 is, for example, a Ni-Cd secondary battery (12V-40Ah) using a nickel electrode for the positive electrode and a cadmium electrode for the negative electrode, and is installed in the control device 16 in this example.

【0068】なお、2次電池44は、通常は燃料電池1
0の余剰電力によって自動的に充電されるようになって
いるが、電力取出端子部に設けられた充電用入力端子4
5と外部交流電源(AC100V)とを接続させること
により、外部から強制的に充電させることもできる。D
C/DCコンバータ46は、燃料電池10からの直流電
力の電圧(DC24〜50V)を所定の電圧(例えばD
C280V)に変換するものであり、DC/ACインバ
ータ18は、直流(DC280V)から交流(AC10
0V)に変換する働きをするものである。
It should be noted that the secondary battery 44 is usually
0 is automatically charged with surplus power, but the charging input terminal 4 provided in the power extraction terminal portion
5 and an external AC power supply (AC 100 V), it is possible to forcibly charge the battery from the outside. D
The C / DC converter 46 converts a voltage of DC power (24 to 50 V DC) from the fuel cell 10 to a predetermined voltage (for example, D
C280V), and the DC / AC inverter 18 converts the direct current (DC280V) to the alternating current (AC10V).
0V).

【0069】制御装置16は上記以外にも各種制御を司
るものであり、外部出力のON/0FF、可燃性ガスセ
ンサーからの信号処理、電磁弁49への開閉信号の送
信、燃料電池本体3からの異常信号の受信及びDC/A
Cインバータ18へのON/OFF信号の送信等を行
う。また、圧力センサー51により測定された一次圧力
値を取り込み、水素ガス残量に換算してデジタル表示部
36に送信して表示させることもできる。また、デジタ
ル表示部36に、外部に出力している電力のデータや2
次電池44の充電量のデータを送り、これを表示させる
こともできる。
The control device 16 is responsible for various controls other than the above, such as ON / OFF of an external output, signal processing from a combustible gas sensor, transmission of an open / close signal to the solenoid valve 49, and Of abnormal signal and DC / A
Transmission of an ON / OFF signal to the C inverter 18 and the like are performed. Further, the primary pressure value measured by the pressure sensor 51 can be taken in, converted into a hydrogen gas remaining amount, transmitted to the digital display unit 36 and displayed. In addition, the digital display unit 36 displays power data output to the outside and 2
It is also possible to send data on the amount of charge of the next battery 44 and display it.

【0070】水素供給管35は、燃料ガスボンベ1と、
燃料電池本体3とを連結するように配されている。さら
に、燃料ガスボンベ1と燃料電池本体3との間には、上
記のように減圧弁(レギュレーター)47A、47B及
び電磁弁48A、48Bが挿入されており電磁弁48
A、48Bの開閉により燃料ガスボンベ1からの水素ガ
ス送出のON/OFFがなされる。
The hydrogen supply pipe 35 is connected to the fuel gas cylinder 1,
It is arranged to connect with the fuel cell body 3. Further, between the fuel gas cylinder 1 and the fuel cell main body 3, the pressure reducing valves (regulators) 47A and 47B and the solenoid valves 48A and 48B are inserted as described above.
By opening and closing A and 48B, ON / OFF of the hydrogen gas delivery from the fuel gas cylinder 1 is performed.

【0071】制御装置16は、燃料電池本体3、2次電
池44、DC/DCコンバータ46、DC/ACインバ
ータ18、電磁弁48A、48B、シロッコファン4
2、循環ポンプ40、可燃性ガスセンサーおよび主水タ
ンク水位計、充電用入力端子45および補助水タンク用
電磁弁49などと接続され、これらと電気信号を授受す
るようになっている。例えば、可燃性ガスセンサーが規
程濃度以上の水素ガスを検知した場合には、その信号を
受け電磁弁48A、48Bを閉じて水素ガスの供給を停
止させ燃料電池本体3の運転を停止させたり、図示しな
い警報ランプ類で警報を発したり、燃料電池10全体の
運転を停止させたりする。
The control device 16 includes a fuel cell main body 3, a secondary battery 44, a DC / DC converter 46, a DC / AC inverter 18, solenoid valves 48A and 48B, and a sirocco fan 4.
2. It is connected to the circulation pump 40, the flammable gas sensor, the main water tank water level gauge, the charging input terminal 45, the auxiliary water tank electromagnetic valve 49, and the like, and exchanges electric signals with these. For example, when the flammable gas sensor detects hydrogen gas having a concentration equal to or higher than the specified concentration, the signal is received, the electromagnetic valves 48A and 48B are closed, the supply of hydrogen gas is stopped, and the operation of the fuel cell body 3 is stopped. An alarm is issued by alarm lamps (not shown) or the operation of the entire fuel cell 10 is stopped.

【0072】燃料電池本体3及び2次電池44は、互い
に電気的に並列接続されており、燃料電池3からの電力
が十分でない起動時において、2次電池44から電力を
補うことにより、制御装置16や水ポンプ40などの補
機類に対して一定した電力供給ができるようになってい
る。
The fuel cell main body 3 and the secondary battery 44 are electrically connected in parallel to each other. When the power from the fuel cell 3 is not sufficient, the control device supplies electric power from the secondary battery 44 when starting up. A constant electric power can be supplied to auxiliary equipment such as the water pump 16 and the water pump 40.

【0073】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
Since the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications can be made without departing from the spirit of the appended claims.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ケー
ス中に燃料ガスボンベと、この燃料ガスボンベからの燃
料ガスおよび空気などの酸化剤の送風を受けて発電する
燃料電池本体を備えた電源部と、制御装置などを収納し
た固体高分子型燃料電池システムであって、燃料電池本
体へ酸化剤を送風するためのシロッコファンを設けたの
で、燃料電池本体に供給する空気などの酸化剤の風量と
静圧が取れるようになり、それによって、供給量を的確
に制御し、安定して発電を行うことができるようにな
る。
As described above in detail, according to the present invention, a power supply having a fuel gas cylinder in a case and a fuel cell main body for generating electricity by receiving a blast of oxidant such as fuel gas and air from the fuel gas cylinder. And a control device, etc., a polymer electrolyte fuel cell system, which is provided with a sirocco fan for blowing the oxidant to the fuel cell body. The air volume and the static pressure can be obtained, whereby the supply amount can be accurately controlled, and the power generation can be performed stably.

【0075】そして、このシロッコファンと燃料電池本
体との間には、当該シロッコファンから送風された酸化
剤を均一に整流する均圧板を設けたので、燃料電池本体
全体に酸化剤を均一に供給することができるようにな
り、発電効率の向上を図ることができるようになるもの
である。
Since a pressure equalizing plate is provided between the sirocco fan and the fuel cell body to uniformly rectify the oxidant blown from the sirocco fan, the oxidant is uniformly supplied to the entire fuel cell body. It is possible to improve the power generation efficiency.

【0076】請求項2の発明によれば、上記に加えて燃
料電池本体の酸化剤取入側に連通して所定容積のマニホ
ールドを取り付け、このマニホールド内に均圧板を取り
付けると共に、酸化剤を前記燃料電池本体のこの均圧板
にて仕切られるマニホールド内に面する側から反対側に
向けてシロッコファンで送風するようにしたので、静圧
を一層効果的に確保し、より安定的な酸化剤供給を達成
することができるようになるものである。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above, a manifold having a predetermined volume is mounted in communication with the oxidant intake side of the fuel cell body, and a pressure equalizing plate is mounted in the manifold, and the oxidant is supplied to the manifold. The sirocco fan blows air from the side facing the inside of the manifold partitioned by the pressure equalizing plate of the fuel cell body to the opposite side, so the static pressure is more effectively secured and a more stable oxidant supply Can be achieved.

【0077】請求項3の発明によれば、上記各発明に加
えて均圧板を複数の透孔が形成された板材にて構成した
ので、コストの上昇を最小限に抑制しつつ、酸化剤供給
の均一化を図ることができるようになるものである。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned inventions, the equalizing plate is formed of a plate having a plurality of through-holes. Can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる固体高分子型燃料電池の一実施
例の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

【図2】図1の固体高分子型燃料電池の内部を示す側面
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory side view showing the inside of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 1;

【図3】図1の固体高分子型燃料電池の構成部間におけ
る、電気信号経路、水素ガス経路、空気経路、電力経
路、水経路を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an electric signal path, a hydrogen gas path, an air path, a power path, and a water path between components of the polymer electrolyte fuel cell of FIG.

【図4】固体高分子型燃料電池の特徴を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing characteristics of a polymer electrolyte fuel cell.

【図5】図1の固体高分子型燃料電池の燃料電池本体部
分の拡大側面図である。
FIG. 5 is an enlarged side view of a fuel cell main body of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 1;

【図6】図1の固体高分子型燃料電池の燃料電池本体部
分の拡大背面図である。
FIG. 6 is an enlarged rear view of a fuel cell main body of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 1;

【図7】図1の固体高分子型燃料電池の燃料電池本体部
分の拡大斜視図である。
FIG. 7 is an enlarged perspective view of a fuel cell body of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 1;

【図8】図1の固体高分子型燃料電池の燃料電池本体部
分の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a fuel cell main body of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 1;

【図9】従来の固体高分子型燃料電池の内部を示す側面
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory side view showing the inside of a conventional polymer electrolyte fuel cell.

【図10】図7の固体高分子型燃料電池の構成部間にお
ける、電気信号経路、水素ガス経路、空気経路、電力経
路、水経路を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an electric signal path, a hydrogen gas path, an air path, a power path, and a water path between components of the polymer electrolyte fuel cell of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料ガスボンベ 3 燃料電池本体 10 固体高分子型燃料電池 12 ケース 16 制御装置 17 補助水タンク 19 主水タンク 35 水素供給管 40 循環ポンプ 42 シロッコファン 64 空気マニホールド 76 均圧板 77 透孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas cylinder 3 Fuel cell main body 10 Solid polymer fuel cell 12 Case 16 Control device 17 Auxiliary water tank 19 Main water tank 35 Hydrogen supply pipe 40 Circulation pump 42 Sirocco fan 64 Air manifold 76 Equalizing plate 77 Through-hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケース中に燃料ガスボンベと、この燃料
ガスボンベからの燃料ガスおよび空気などの酸化剤の送
風を受けて発電する燃料電池本体を備えた電源部と、制
御装置などを収納した固体高分子型燃料電池システムに
おいて、 前記燃料電池本体へ前記酸化剤を送風するためのシロッ
コファンを設けると共に、このシロッコファンと前記燃
料電池本体との間には、当該シロッコファンから送風さ
れた酸化剤を均一に整流する均圧板を設けたことを特徴
とする固体高分子型燃料電池システム。
1. A power supply unit including a fuel gas cylinder in a case, a fuel cell main body for generating power by receiving air from an oxidant such as fuel gas and air from the fuel gas cylinder, and a solid height housing containing a control device and the like. In the molecular fuel cell system, a sirocco fan for blowing the oxidant to the fuel cell body is provided, and an oxidant blown from the sirocco fan is provided between the sirocco fan and the fuel cell body. A polymer electrolyte fuel cell system, comprising a pressure equalizing plate for evenly rectifying.
【請求項2】 燃料電池本体の酸化剤取入側に連通して
所定容積のマニホールドを取り付け、このマニホールド
内に均圧板を取り付けると共に、酸化剤を前記燃料電池
本体のこの均圧板にて仕切られる前記マニホールド内に
面する側から反対側に向けてシロッコファンで送風する
ことを特徴とする請求項1の固体高分子型燃料電池シス
テム。
2. A manifold having a predetermined volume is installed in communication with the oxidant intake side of the fuel cell main body, and a pressure equalizing plate is mounted in the manifold, and the oxidant is partitioned by the pressure equalizing plate of the fuel cell main body. 2. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 1, wherein air is sent from a side facing the inside of the manifold to an opposite side by a sirocco fan.
【請求項3】 均圧板を複数の透孔が形成された板材に
て構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2の固
体高分子型燃料電池システム。
3. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 1, wherein the pressure equalizing plate is made of a plate having a plurality of through holes.
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