JPH11224681A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ガスの漏洩を可燃性ガスセンサを用いる
こと無く、検出することができる燃料電池システムを提
供する。 【解決手段】 燃料電池システムは、燃料ガスボンベ１
と、この燃料ガスボンベ１からの燃料ガスおよび空気な
どの酸化剤の供給を受けて発電する燃料電池本体３を備
えた電源部と、制御装置１６などから構成されたもので
あって、燃料電池本体３の出力電流を検出する出力電流
センサ７０と、燃料ガスボンベ１内の燃料ガス圧力を検
出する圧力センサ５１とを備えており、制御装置１６
は、出力電流センサ７０が検出する出力電流に基づいて
燃料電池本体３における燃料ガス使用量を算出し、この
燃料ガス使用量から燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力を
算出すると共に、この算出ガス圧力と圧力センサが検出
した検出ガス圧力とを比較することにより、燃料ガスの
漏洩を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
の燃料ガス漏洩検知に関するものである。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００９】図５及び図６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１１
２中が前部イと後部ロに仕切られた構造になっている。
前部イに水素などの可燃性燃料ガスを充填した燃料ガス
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１１５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１１３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１１
４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１０３が収
納されており、下段１１５にはＤＣ／ＡＣインバータ１
１８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。

【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。

【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１０１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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１７】１４０は、図６に示すように水タンク１１
９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。

【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。

【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。

【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に送るファンである。この
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。

【００２１】図６に示すように、燃料ガスボンベ１０１
から減圧弁１４７、電磁弁１４８を経て燃料電池本体１
０３のアノード極に供給された水素ガスは、ファン１４
２により外部から反応空気吸引口１４３を経てケース１
１２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。

【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。

【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。

【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。

【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−４Ａｈ）であり、この例では制御装置
１１６内に設置されている。

【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／ＡＣインバータ１１８は、直流電
力の電圧（ＤＣ２４〜５０Ｖ）から交流（ＡＣ１００
Ｖ）に変換する働きをするものである。

【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。

【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。

【００２９】制御装置１１６は、燃料電池本体１０３、
２次電池１４４、ＤＣ／ＡＣインバータ１１８、電磁弁
１４８、ファン１４２、循環ポンプ１４０、前記可燃性
ガスセンサおよび主水タンク水位計、充電用入力端子１
４５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。

【００３０】そして、例えば燃料ガスボンベ１０１から
燃料電池本体１０３に至る経路で水素ガスの漏洩が発生
し、前記可燃性ガスセンサ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。

【００３１】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。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来では可
燃性ガスセンサを設けることにより、水素ガス（燃料ガ
ス）の漏洩を検出していたが、係る可燃性ガスセンサは
高価であり、生産コストの高騰を引き起こす問題があっ
た。

【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、燃料ガスの漏洩を可燃性
ガスセンサを用いること無く、検出することができる燃
料電池システムを提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池システ
ムは、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供給を受けて発電する
燃料電池本体を備えた電源部と、制御装置などから構成
されたものであって、燃料電池本体の出力電流を検出す
る出力電流センサと、燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力
を検出する圧力センサとを備えており、制御装置は、出
力電流センサが検出する出力電流に基づいて燃料電池本
体における燃料ガス使用量を算出し、この燃料ガス使用
量から燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力を算出すると共
に、この算出ガス圧力と圧力センサが検出した検出ガス
圧力とを比較することにより、燃料ガスの漏洩を判断す
るものである。

【００３５】本発明によれば、出力電流センサが検出す
る燃料電池本体の出力電流に基づいて制御装置が燃料電
池本体における燃料ガス使用量を算出し、この燃料ガス
使用量から燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力を算出す
る。そして、この算出ガス圧力と燃料ガスボンベ内の圧
力を検出する圧力センサが検出した検出ガス圧力とを比
較することにより、燃料ガスの漏洩を判断するようにし
たので、検出ガス圧力が算出ガス圧力を下回ったことに
より、可燃性ガスセンサなどを用いること無く、燃料ガ
スが漏洩したことを検知することができる。

【００３６】そして、前記出力電流センサとしては空気
などの酸化剤の供給制御や過電流保護などのために設け
られる既存の出力電流センサを兼用し、圧力センサは燃
料ガスの残量検出用に設けられる既存の圧力センサを使
用できるので、生産コストを著しく削減することが可能
となるものである。

【００３７】

【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。

【００３８】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。前部イに水素などの可燃性の燃料ガスを圧縮充填し
た燃料ガスボンベ（水素ボンベ）１が二本起立状態で収
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１
７と連結されている主水タンク１９が収納されている。

【００３９】２０は可動輪である。２１は移動時に使用
する把手、２２、２２Ａ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。

【００４０】ケース１２は、前面に扉２３と操作盤２４
を備え、両側面２５、２６、背面２７、底面２８、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。

【００４１】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。

【００４２】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内の圧力を検出
して後述する如く水素ガス残量を表示するための圧力セ
ンサ５１及び減圧弁４７Ａ、４７Ｂ、電磁弁４８Ａ、４
８Ｂが設置されている（図３）。

【００４３】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。

【００４４】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。また、操作盤２４は
過負荷状態や燃料ガスボンベ１の交換、ガス漏れなどを
警告する機能も有する。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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に送る送風機である。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の側面に前記送風機４２が連通し
て取り付けられている。

【００５３】尚、空気マニホールド６４の前面及び送風
機４２の連通部分以外は閉塞されており、更に、送風機
４２はシロッコファンにて構成されている。そして、こ
のシロッコファンから成る送風機４２はその後方から空
気を吸引して空気マニホールド６４内に吹き出し、この
空気マニホールド６４内を介してその前方の電池本体３
に供給するものである。

【００５４】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、送
風機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６
８を経て主水タンク１９に入った後、ニードル弁７１、
７５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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】そして燃料電池本体３の出力電流を出力電
流センサ７０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から信号を送風機４２に
送って空気取り入れ量を自動的に制御する。

【００５８】このとき、送風機４２はシロッコファンか
ら構成されており、当該シロッコファンから空気を一旦
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。

【００５９】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、送風機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及び送風機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。

【００６０】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。

【００６１】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−４Ａｈ）であり、この例では制御装置１
６内に設置されている。

【００６２】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／ＡＣインバータ１８は、燃料電池１０からの直流電
力の電圧（ＤＣ２４〜５０Ｖ）を交流（ＡＣ１００Ｖ）
に変換する働きをするものである。

【００６３】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、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／ＡＣ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５１により測定され
た一次圧力値（燃料ガス圧力）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。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。

【００６４】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。

【００６５】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、送風機４２、循環ポ
ンプ４０、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。

【００６６】また、制御装置１６は出力電流センサ７０
が検出する燃料電池本体３の出力電流値を一秒毎にサン
プリングして取り込み、この出力電流値からその時点で
燃料電池本体３が消費している水素ガスの量を算出す
る。そして、これを積分することにより、燃料電池本体
３におけるそれまでの水素ガス使用量を算出する。次ぎ
に、この算出した水素ガス使用量から燃料ガスボンベ１
内に残存している水素ガス量を算出し、それから燃料ガ
スボンベ１内の現在のガス圧力を算出する。

【００６７】次ぎに、この算出したガス圧力（算出ガス
圧力）Ｐｃと前記圧力センサ５１から取り込んだ実際の
燃料ガスボンベ１内のガス圧力（検出ガス圧力）Ｐｐと
を比較し、検出ガス圧力Ｐｐが算出ガス圧力Ｐｃを下回
った場合（Ｐｐ＜Ｐｃ）、制御装置１６は水素ガスが漏
洩したものと判断して、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
止させると共に、例えば操作盤２４のデジタル表示部３
６にて所定の警報表示をし、或いは、図示しない警報ラ
ンプ類で警報を発して、燃料電池１０全体の運転を停止
させる。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、出力
電流センサが検出する燃料電池本体の出力電流に基づい
て制御装置が燃料電池本体における燃料ガス使用量を算
出し、この燃料ガス使用量から燃料ガスボンベ内の燃料
ガス圧力を算出する。そして、この算出ガス圧力と燃料
ガスボンベ内の圧力を検出する圧力センサが検出した検
出ガス圧力とを比較することにより、燃料ガスの漏洩を
判断するようにしたので、検出ガス圧力が算出ガス圧力
を下回ったことにより、可燃性ガスセンサなどを用いる
こと無く、燃料ガスが漏洩したことを検知することがで
きる。

【００７１】そして、前記出力電流センサとしては空気
などの酸化剤の供給制御や過電流保護などのために設け
られる既存の出力電流センサを兼用し、圧力センサは燃
料ガスの残量検出用に設けられる既存の圧力センサを使
用できるので、生産コストを著しく削減することが可能
となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての固体高分子型燃料電
池の斜視図である。

【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。

【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。

【図４】固体高分子型燃料電池の特徴を示す説明図であ
る。

【図５】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。

【図６】図５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。

【符号の説明】

１ 燃料ガスボンベ（水素ガスボンベ） 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 送風機 ５１ 圧力センサ ７０ 出力電流センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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供給を受けて
   発電する燃料電池本体を備えた電源部と、制御装置など
   から構成された燃料電池システムにおいて、 前記燃料電池本体の出力電流を検出する出力電流センサ
   と、前記燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力を検出する圧
   力センサとを備え、前記制御装置は、前記出力電流セン
   サが検出する出力電流に基づいて前記燃料電池本体にお
   ける燃料ガス使用量を算出し、この燃料ガス使用量から
   前記燃料ガスボンベ内の燃料ガス圧力を算出すると共
   に、この算出ガス圧力と前記圧力センサが検出した検出
   ガス圧力とを比較することにより、燃料ガスの漏洩を判
   断することを特徴とする燃料電池システム。