JPS62115672A - 燃料電池冷却水システム - Google Patents
燃料電池冷却水システムInfo
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- JPS62115672A JPS62115672A JP60254931A JP25493185A JPS62115672A JP S62115672 A JPS62115672 A JP S62115672A JP 60254931 A JP60254931 A JP 60254931A JP 25493185 A JP25493185 A JP 25493185A JP S62115672 A JPS62115672 A JP S62115672A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- cooling water
- chemical cleaning
- flange
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は電池反応温度を水を用いて冷却する燃ト１電池
に係り、特に長寿命化を図り（ｑるようにした、燃料電
池冷却水システムに関づる。
に係り、特に長寿命化を図り（ｑるようにした、燃料電
池冷却水システムに関づる。
近年、公害要因が少なくエネルギー変換効率が高い発電
装置として、燃料電池の実用化が大きな期待を集めてお
り、官民による燃料電池の開発が協力に推進されてきて
いる。この燃料電池は通常、電解質を含浸したマトリッ
クス挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方
の電極の背面に水素等の燃料を１触させ、また他方の電
極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、このとき起こる
電気化学的反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギ７を取り出すようにしたものであり、前記燃料と酸化
剤が供給されている限り高い変換効率で電気エネルギー
を取り出すことができるものである。
装置として、燃料電池の実用化が大きな期待を集めてお
り、官民による燃料電池の開発が協力に推進されてきて
いる。この燃料電池は通常、電解質を含浸したマトリッ
クス挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方
の電極の背面に水素等の燃料を１触させ、また他方の電
極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、このとき起こる
電気化学的反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギ７を取り出すようにしたものであり、前記燃料と酸化
剤が供給されている限り高い変換効率で電気エネルギー
を取り出すことができるものである。
発電時燃料電池において発生する熱の冷却方式には水冷
却方式と空気冷却方式とがおる。第８図は燃料電池プラ
ントの電池冷却水システムを表わしたフロー図である。
却方式と空気冷却方式とがおる。第８図は燃料電池プラ
ントの電池冷却水システムを表わしたフロー図である。
電池冷却水システムは燃料電池本体１、気水分離器２、
冷却水循環ポンプ３、水貯蔵タンク４、水処理装置５、
しゃ新井６、しゃ新井７、ドレン弁８及び後述の絶縁チ
ューブ９から成る。冷却水は気水分離器２、冷却水循環
ポンプ３、燃料電池本体１、さらに気水分離器２を結ぶ
冷却水ループ内を循環する。冷却水の一部は水貯蔵タン
ク４を経て水処理装置５へ送られ、水質を向上した後再
び冷却水ループへ戻る。
冷却水循環ポンプ３、水貯蔵タンク４、水処理装置５、
しゃ新井６、しゃ新井７、ドレン弁８及び後述の絶縁チ
ューブ９から成る。冷却水は気水分離器２、冷却水循環
ポンプ３、燃料電池本体１、さらに気水分離器２を結ぶ
冷却水ループ内を循環する。冷却水の一部は水貯蔵タン
ク４を経て水処理装置５へ送られ、水質を向上した後再
び冷却水ループへ戻る。
水冷却方式は冷却水系がコンパクトになり廃熱の利用が
容易という特長を持っているが、以下に述べる燃料電池
特有の問題も持っている。第９図は燃料電池本体１の構
成例を斜視図にて示したものである。第９図において燃
料電池の単電池１０数枚毎に冷却板１１が入れられてい
る。冷却板１１内にはほそい冷却管１２が埋め込まれて
いる。各冷却板１１の間には直列に積層された単電池１
０による電位差があるため、絶縁チューブ９により電気
的に絶縁されている。第１０図は絶縁チューブ９周辺の
詳細を断面図にて表わしたものである。絶縁チューブ９
の両端の絶縁継手１３の間には、電位差がおるためリー
ク電流による電食が起こる。冷却水中に金屈イオン、た
とえば鉄イオンあるいは銅イオンが数１０ＰＰＢ以上含
まれていると、絶縁絶縁継手１３に金属化合物が付着し
、この付着物１４により冷却水の流路がせばれられ目詰
まりが生ずる。この目詰まりは徐々に進行し冷却水流量
が徐々に減少し、電池の冷却が十分に行なわれなくなる
。ざらに発電を継続すると電池温度は徐々に上昇し、や
がて電池温度制御不能となる。電池温度が上昇すると電
池触媒の劣化、電池電解質の蒸発による電池か命の短縮
、燃料と空気のクロスオーバによる電極の焼損が発生し
発電不能となる。
容易という特長を持っているが、以下に述べる燃料電池
特有の問題も持っている。第９図は燃料電池本体１の構
成例を斜視図にて示したものである。第９図において燃
料電池の単電池１０数枚毎に冷却板１１が入れられてい
る。冷却板１１内にはほそい冷却管１２が埋め込まれて
いる。各冷却板１１の間には直列に積層された単電池１
０による電位差があるため、絶縁チューブ９により電気
的に絶縁されている。第１０図は絶縁チューブ９周辺の
詳細を断面図にて表わしたものである。絶縁チューブ９
の両端の絶縁継手１３の間には、電位差がおるためリー
ク電流による電食が起こる。冷却水中に金屈イオン、た
とえば鉄イオンあるいは銅イオンが数１０ＰＰＢ以上含
まれていると、絶縁絶縁継手１３に金属化合物が付着し
、この付着物１４により冷却水の流路がせばれられ目詰
まりが生ずる。この目詰まりは徐々に進行し冷却水流量
が徐々に減少し、電池の冷却が十分に行なわれなくなる
。ざらに発電を継続すると電池温度は徐々に上昇し、や
がて電池温度制御不能となる。電池温度が上昇すると電
池触媒の劣化、電池電解質の蒸発による電池か命の短縮
、燃料と空気のクロスオーバによる電極の焼損が発生し
発電不能となる。
かかる目詰まりを防止するために、電池冷却水には伝導
度０．４μ○／ｃｍ以下、濁度１０ＰＰＢ以下という高
い水質が要求される。また徐々に進行する目詰まりの有
効な除去方法が望まれている。
度０．４μ○／ｃｍ以下、濁度１０ＰＰＢ以下という高
い水質が要求される。また徐々に進行する目詰まりの有
効な除去方法が望まれている。
本発明は上記のような問題を解消するために成されたも
ので、その目的は前述の付着物を除去し電池冷却管の目
詰まりを防止することにより、燃料電池の長寿命化及び
発電設備としての信頼性向上を図り得る燃料電池冷却水
システムを提供することである。
ので、その目的は前述の付着物を除去し電池冷却管の目
詰まりを防止することにより、燃料電池の長寿命化及び
発電設備としての信頼性向上を図り得る燃料電池冷却水
システムを提供することである。
上記目的を達するため本発明の燃料電池冷却水システム
は、燃料電池本体の上流及び下流に盲板が入るようにフ
ランジを設置することにより燃料電池本体を他の機器と
しゃ断可能とし、また上記フランジよりも燃料電池本体
側に化学洗浄装置と接続用のフランジを設置して燃料電
池本体を容易に化学洗浄できるようにしたことを特徴と
する。
は、燃料電池本体の上流及び下流に盲板が入るようにフ
ランジを設置することにより燃料電池本体を他の機器と
しゃ断可能とし、また上記フランジよりも燃料電池本体
側に化学洗浄装置と接続用のフランジを設置して燃料電
池本体を容易に化学洗浄できるようにしたことを特徴と
する。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明に適用する電池冷却水システムを示した
フロー図でおる。図においてフランジ１６゜１８及び盲
板１７．１９が第８図の電池冷却水システムに対して新
設した配管及び機器である。
フロー図でおる。図においてフランジ１６゜１８及び盲
板１７．１９が第８図の電池冷却水システムに対して新
設した配管及び機器である。
第２図は通常発電時の電池冷却水システムの冷却水の流
れを示したものでおる。図においてフランジ１６には盲
板のかわりにスペーサ２０が入れられており冷却水が流
れる様になっている。冷却水は燃料電池本体１を図の下
から上へ向かって流れている。冷却水の一部は水貯蔵タ
ンク４を経て水処理装置５へ送られ、水質を向上した後
再び冷却水ループへ戻る。
れを示したものでおる。図においてフランジ１６には盲
板のかわりにスペーサ２０が入れられており冷却水が流
れる様になっている。冷却水は燃料電池本体１を図の下
から上へ向かって流れている。冷却水の一部は水貯蔵タ
ンク４を経て水処理装置５へ送られ、水質を向上した後
再び冷却水ループへ戻る。
第３図は発電停止時、燃料電池本体１を化学洗浄する時
の冷却水の流れを示した例である。図において７ランジ
１８には盲板１９のかわりにスペーサ２１が入っており
化学洗浄剤が流れる様になっている。化学洗浄装置は化
学洗浄剤タンク２２、化学洗浄ポンプ２３、しゃ新井２
４．２５．２６．２７、バイパスライン２８．２９から
なる。第３図のようにしゃ新井２６、２７を開、しゃ新
井２４．２５を閉とすることにより、化学洗浄剤は燃料
電池本体１を通常発電時と同じ向きに流れる。
の冷却水の流れを示した例である。図において７ランジ
１８には盲板１９のかわりにスペーサ２１が入っており
化学洗浄剤が流れる様になっている。化学洗浄装置は化
学洗浄剤タンク２２、化学洗浄ポンプ２３、しゃ新井２
４．２５．２６．２７、バイパスライン２８．２９から
なる。第３図のようにしゃ新井２６、２７を開、しゃ新
井２４．２５を閉とすることにより、化学洗浄剤は燃料
電池本体１を通常発電時と同じ向きに流れる。
第４図はしゃ新井２４．２５を開、しゃ新井２６．２７
を閉としたもので化学洗浄剤は燃料電池本体１を図の上
から下へ、すなわち第９図の電池冷ｆｉｌｌ管１２を逆
洗する向きに流れる。
を閉としたもので化学洗浄剤は燃料電池本体１を図の上
から下へ、すなわち第９図の電池冷ｆｉｌｌ管１２を逆
洗する向きに流れる。
以下に燃料電池冷却管の目詰まりについて行なった実験
にもとづき、第１０図の付着物１４について）ボペる。
にもとづき、第１０図の付着物１４について）ボペる。
まず第１に付着物１４の付着力は付着物１４の先端程弱
く、冷却水の流れにより力が加わると付着物１４の先端
部周辺は離脱する。第２に付着物１４の形状は冷却水の
流れ方向に関係がある。第１０図は図の左から右へ冷却
水が流れる場合であるが、上流側はなだらかな傾斜であ
るのに対し、先端部より下流側は急な傾斜で冷却水のな
がれ方向に対し垂直に近い。故に冷却水の流れる向きに
より付着物１４に加わる力は異なり、第１０図において
は冷却水が左から右へ流れる場合よりも右から左へ流れ
る場合の方が付着物１４に加わる力が大きくなる。
く、冷却水の流れにより力が加わると付着物１４の先端
部周辺は離脱する。第２に付着物１４の形状は冷却水の
流れ方向に関係がある。第１０図は図の左から右へ冷却
水が流れる場合であるが、上流側はなだらかな傾斜であ
るのに対し、先端部より下流側は急な傾斜で冷却水のな
がれ方向に対し垂直に近い。故に冷却水の流れる向きに
より付着物１４に加わる力は異なり、第１０図において
は冷却水が左から右へ流れる場合よりも右から左へ流れ
る場合の方が付着物１４に加わる力が大きくなる。
従って流れを逆にする、すなわち逆洗により付着物１４
のすへであるいは一部が除去されることが判明した。
のすへであるいは一部が除去されることが判明した。
本発明の電池冷却水システムにおいて、ある期間発電を
行なった後にプラントを停止し、第３図及び第４図に示
した様に電池の冷却管１２を化学洗浄剤の流れの方向を
交互に変えて化学洗浄することにより付着物１４は有効
に除去される。以後定期的に電池冷却水システムの化学
洗浄を実施することにより、付着物１４による目詰まり
は長期にわたって防止される。
行なった後にプラントを停止し、第３図及び第４図に示
した様に電池の冷却管１２を化学洗浄剤の流れの方向を
交互に変えて化学洗浄することにより付着物１４は有効
に除去される。以後定期的に電池冷却水システムの化学
洗浄を実施することにより、付着物１４による目詰まり
は長期にわたって防止される。
また第１０図に示しノたたい漬物１５は電食により崩れ
た腐食生成物等である。図において左から右へ冷却水が
流れる場合は、冷却水が滞留しやすい個所に第１０図の
様にたい積する。このたい漬物１５が絶縁チューブ９に
たい積すると絶縁が劣化する恐れがある。この問題も前
述の逆洗によりたい漬物１５が舞い上げられて絶縁チュ
ーブ９部から除去され絶縁劣化が防止される。
た腐食生成物等である。図において左から右へ冷却水が
流れる場合は、冷却水が滞留しやすい個所に第１０図の
様にたい積する。このたい漬物１５が絶縁チューブ９に
たい積すると絶縁が劣化する恐れがある。この問題も前
述の逆洗によりたい漬物１５が舞い上げられて絶縁チュ
ーブ９部から除去され絶縁劣化が防止される。
尚１１本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば第５図に示すによにフランジ３０及び盲板３１を
追加することにより、第３図及び第４図と同様に化学洗
浄装置を接続し燃料電池本体１をバイパスして冷却水ル
ープを化学洗浄することができる。この化学洗浄はプラ
ント建設後のスタートアップ時及び電池冷却水システム
の工事後に行なうと有効である。また第６図に示すよう
にフランジ１８の前にしゃ新井３２を追加することによ
り、燃料電池本体１内の冷却水をドレンせずに化学洗浄
装置と接続が可能となる。第７図も第６図と同様にフラ
ンジ１８．３０にしゃ新井３２．３３を追加したもので
必り電池冷却水をドレンせずに化学洗浄装置と連続が可
能となる。
例えば第５図に示すによにフランジ３０及び盲板３１を
追加することにより、第３図及び第４図と同様に化学洗
浄装置を接続し燃料電池本体１をバイパスして冷却水ル
ープを化学洗浄することができる。この化学洗浄はプラ
ント建設後のスタートアップ時及び電池冷却水システム
の工事後に行なうと有効である。また第６図に示すよう
にフランジ１８の前にしゃ新井３２を追加することによ
り、燃料電池本体１内の冷却水をドレンせずに化学洗浄
装置と接続が可能となる。第７図も第６図と同様にフラ
ンジ１８．３０にしゃ新井３２．３３を追加したもので
必り電池冷却水をドレンせずに化学洗浄装置と連続が可
能となる。
（発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば電池冷却水システム
と化学洗浄装置を容易に接続でき、燃料電池本体を逆洗
あるいは正洗しながら化学洗浄するため電池冷却管への
付着物を有効に除去可能となり目詰まりを防止すること
ができる。またプラント建設後のスター１〜アツプ時や
電池冷却水システムの工事後等、電池冷却水システムを
燃料電池本体としゃ断し水質の低い水を燃料電池本体に
通すことなく化学洗浄可能である。また逆洗により絶縁
チューブにたい積し絶縁劣化を起こす恐れのめるたい漬
物が除去され絶縁劣化が防止される。
と化学洗浄装置を容易に接続でき、燃料電池本体を逆洗
あるいは正洗しながら化学洗浄するため電池冷却管への
付着物を有効に除去可能となり目詰まりを防止すること
ができる。またプラント建設後のスター１〜アツプ時や
電池冷却水システムの工事後等、電池冷却水システムを
燃料電池本体としゃ断し水質の低い水を燃料電池本体に
通すことなく化学洗浄可能である。また逆洗により絶縁
チューブにたい積し絶縁劣化を起こす恐れのめるたい漬
物が除去され絶縁劣化が防止される。
故に本発明の燃料電池冷却システムにより電池冷却管の
目詰まりが防止され、燃料電池の長寿命化及び発電設備
としての信頼性を向上させることができる。
目詰まりが防止され、燃料電池の長寿命化及び発電設備
としての信頼性を向上させることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すフロー図、第２図は発
電時の電池冷却水の流れ方向を示すフロー図、第３図及
び第４図は化学洗浄装置と接続し燃料電池本体を化学洗
浄中のフロー図、第５図、第６図及び第７図は本発明の
他の実施例を示すフロー図、第８図は従来の燃料電池プ
ラントの電池冷却水システムを表わしたフロー図、第９
図は燃料電池本体の一構成例を示した斜視図、第１０図
は絶縁チューブ周辺の詳細を示した断面図である。 １・・・燃料電池本体 ２・・・気水分ｗｉ器３・
・・冷却水循環ポンプ ４・・・水貯蔵タンク５・・・
水処理装置 ６・・・しゃ新井７・・・しゃ新井
８・・・ドレン弁９・・・絶縁チューブ
１０・・・単電池１１・・・冷却板 １２
・・・冷却管１３・・・絶縁継手 １４・・・
付着物１５・・・たい漬物 １６・・・フラン
ジ１７・・・盲板 １８・・・７ランジ１
９・・・盲板 ２０・・・スペーサ２１８
８．スペーサ ２２・・・化学洗浄剤タンク２
３・・・化学洗浄ポンプ ２４・・・しゃ断片２５・
・・しゃ断片 ２６・・・しゃ断片２７・・・
しゃ断片 ２８・・・バイパスライン２９・・
・バイパスライン ３０・・・７ランジ３１・・・盲
板 ３２・・・バルブ３３・・・バルブ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第２図 ’？／） ／Ｒ 第９図
電時の電池冷却水の流れ方向を示すフロー図、第３図及
び第４図は化学洗浄装置と接続し燃料電池本体を化学洗
浄中のフロー図、第５図、第６図及び第７図は本発明の
他の実施例を示すフロー図、第８図は従来の燃料電池プ
ラントの電池冷却水システムを表わしたフロー図、第９
図は燃料電池本体の一構成例を示した斜視図、第１０図
は絶縁チューブ周辺の詳細を示した断面図である。 １・・・燃料電池本体 ２・・・気水分ｗｉ器３・
・・冷却水循環ポンプ ４・・・水貯蔵タンク５・・・
水処理装置 ６・・・しゃ新井７・・・しゃ新井
８・・・ドレン弁９・・・絶縁チューブ
１０・・・単電池１１・・・冷却板 １２
・・・冷却管１３・・・絶縁継手 １４・・・
付着物１５・・・たい漬物 １６・・・フラン
ジ１７・・・盲板 １８・・・７ランジ１
９・・・盲板 ２０・・・スペーサ２１８
８．スペーサ ２２・・・化学洗浄剤タンク２
３・・・化学洗浄ポンプ ２４・・・しゃ断片２５・
・・しゃ断片 ２６・・・しゃ断片２７・・・
しゃ断片 ２８・・・バイパスライン２９・・
・バイパスライン ３０・・・７ランジ３１・・・盲
板 ３２・・・バルブ３３・・・バルブ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第２図 ’？／） ／Ｒ 第９図
Claims (1)
- （１）燃料電池本体、気水分離器、冷却水循環ポンプか
ら成る冷却水ループ内に冷却水を循環させて燃料電池を
冷却し、前記冷却水の一部を水貯蔵タンクを経て水処理
装置へ送り水質を向上させた後再び前記冷却水ループに
戻す様にし、更に、前記燃料電池本体の単電池間に配設
した冷却管を絶縁チューブで接続した燃料電池冷却水シ
ステムにおいて、燃料電池本体を前記冷却水システムよ
り分離し、化学洗浄装置と接続することにより、燃料電
池本体の化学洗浄を容易に行なえるようにしたことを特
徴とする燃料電池冷却水システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254931A JPH0782870B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池冷却水システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254931A JPH0782870B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池冷却水システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115672A true JPS62115672A (ja) | 1987-05-27 |
| JPH0782870B2 JPH0782870B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17271844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60254931A Expired - Lifetime JPH0782870B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池冷却水システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782870B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217570A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 燃料電池システム |
| JP2002272154A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Jimbo Electric Co Ltd | モータの作動制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154473A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-08-14 | 株式会社東芝 | 燃料電池組立体 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60254931A patent/JPH0782870B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154473A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-08-14 | 株式会社東芝 | 燃料電池組立体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217570A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 燃料電池システム |
| JPH0770324B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1995-07-31 | 東京電力株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2002272154A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Jimbo Electric Co Ltd | モータの作動制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0782870B2 (ja) | 1995-09-06 |
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