JPS6222228B2 - - Google Patents
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- JPS6222228B2 JPS6222228B2 JP54061433A JP6143379A JPS6222228B2 JP S6222228 B2 JPS6222228 B2 JP S6222228B2 JP 54061433 A JP54061433 A JP 54061433A JP 6143379 A JP6143379 A JP 6143379A JP S6222228 B2 JPS6222228 B2 JP S6222228B2
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池に係り、特にその自動起動制
御装置に関する。
御装置に関する。
第１図に燃料電池の一般的な系統を示す。１は
電池本体であつて、燃料室２、酸化剤室３、電解
液室４および電解液室４と燃料室２、酸化剤室３
間にそれぞれ介在させられた電池電極５，６より
なる。７は燃料供給源であつて、燃料系供給バル
ブ１０および燃料−窒素切換バルブ１６を介して
燃料室２に連通される。前記燃料供給源７、燃料
系供給バルブ１０、燃料−窒素切換バルブ１６は
全体として、燃料系を構成する。８は酸化剤供給
源であつて、酸化剤系供給バルブ１１および酸化
剤−窒素切換バルブ１７を介して酸化剤室３に連
通される。前記酸化剤供給源８、酸化剤系供給バ
ルブ１１、酸化剤−窒素切換バルブ１７は全体と
して、酸化剤系を構成する。９は置換用ガスとし
ての窒素供給源であり、供給バルブ１２を介して
排出バルブ１５、燃料−窒素切換バルブ１６およ
び酸化剤−窒素切換バルブ１７に接続される。前
記窒素供給源９、供給バルブ１２、排出バルブ１
５は全体として、窒素系（一般には置換用ガス
系）を構成する。窒素系は必要に応じ、図示のよ
うに電解液室４に連通される。１３は燃料系排出
バルブ、１４は酸化剤系排出バルブである。な
お、置換用ガスとしては窒素のほかに、アルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることもでき
るが、以下の説明では窒素を用いた例について述
べる。図からも明らかなように、燃料系と窒素系
は燃料−窒素切換バルブ１６で接続しており、こ
の燃料−窒素切換バルブが作動すると燃料系への
燃料供給源７からの燃料供給は遮断され、代り
に、燃料系内に窒素ガスが流入する。これと同様
に、酸化剤系と窒素系も酸化剤−窒素切換バルブ
１７で接続しており、このバルブの作動により、
酸化剤系への酸化剤供給は停止し、酸化剤系へ窒
素が流入する。これらのバルブの作動が停止し、
もとの状態に復帰するとき、燃料系及び酸化剤系
への窒素の流入は遮断されて、それぞれ燃料およ
び酸化剤の供給が行なわれる。
電池本体であつて、燃料室２、酸化剤室３、電解
液室４および電解液室４と燃料室２、酸化剤室３
間にそれぞれ介在させられた電池電極５，６より
なる。７は燃料供給源であつて、燃料系供給バル
ブ１０および燃料−窒素切換バルブ１６を介して
燃料室２に連通される。前記燃料供給源７、燃料
系供給バルブ１０、燃料−窒素切換バルブ１６は
全体として、燃料系を構成する。８は酸化剤供給
源であつて、酸化剤系供給バルブ１１および酸化
剤−窒素切換バルブ１７を介して酸化剤室３に連
通される。前記酸化剤供給源８、酸化剤系供給バ
ルブ１１、酸化剤−窒素切換バルブ１７は全体と
して、酸化剤系を構成する。９は置換用ガスとし
ての窒素供給源であり、供給バルブ１２を介して
排出バルブ１５、燃料−窒素切換バルブ１６およ
び酸化剤−窒素切換バルブ１７に接続される。前
記窒素供給源９、供給バルブ１２、排出バルブ１
５は全体として、窒素系（一般には置換用ガス
系）を構成する。窒素系は必要に応じ、図示のよ
うに電解液室４に連通される。１３は燃料系排出
バルブ、１４は酸化剤系排出バルブである。な
お、置換用ガスとしては窒素のほかに、アルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることもでき
るが、以下の説明では窒素を用いた例について述
べる。図からも明らかなように、燃料系と窒素系
は燃料−窒素切換バルブ１６で接続しており、こ
の燃料−窒素切換バルブが作動すると燃料系への
燃料供給源７からの燃料供給は遮断され、代り
に、燃料系内に窒素ガスが流入する。これと同様
に、酸化剤系と窒素系も酸化剤−窒素切換バルブ
１７で接続しており、このバルブの作動により、
酸化剤系への酸化剤供給は停止し、酸化剤系へ窒
素が流入する。これらのバルブの作動が停止し、
もとの状態に復帰するとき、燃料系及び酸化剤系
への窒素の流入は遮断されて、それぞれ燃料およ
び酸化剤の供給が行なわれる。
第１図の燃料電池を起動するには、良く知られ
ているように、まず窒素系供給バルブ１２を開
き、燃料−窒素切換バルブ１６（および必要に応
じては酸化剤−窒素切換バルブ１７）を作動させ
て燃料室２（および必要に応じては酸化剤室３）
に窒素を供給し、排出バルブ１３，１４を開いて
各室内にあつた空気を窒素で置換する。その後、
各バルブ１６および１７の作動を停止して各室
２，３にそれぞれ燃料および酸化剤を導入し、各
室２，３の窒素が排出され終つて電池の起電力を
確立した時点で、はじめて各室の排出バルブを閉
じ、電池に負荷を接続することが可能となる。
ているように、まず窒素系供給バルブ１２を開
き、燃料−窒素切換バルブ１６（および必要に応
じては酸化剤−窒素切換バルブ１７）を作動させ
て燃料室２（および必要に応じては酸化剤室３）
に窒素を供給し、排出バルブ１３，１４を開いて
各室内にあつた空気を窒素で置換する。その後、
各バルブ１６および１７の作動を停止して各室
２，３にそれぞれ燃料および酸化剤を導入し、各
室２，３の窒素が排出され終つて電池の起電力を
確立した時点で、はじめて各室の排出バルブを閉
じ、電池に負荷を接続することが可能となる。
このように、第１図の装置を作動させようとす
ると、バルブの開閉、各系の圧力の監視と圧力バ
ランスの維持などをすべて手動で迅速に実施しな
ければならず、このために運転者は高度の専門的
知識と熟練を必要とする。したがつて、燃料電池
の実用化を促進させるためには、その取扱い性の
向上をはかり、運転を容易にすることが不可欠の
条件になつている。特に多大の労力と高度の技術
を要する起動時の運転の簡略化と自動化が必要で
ある。このためには、燃料電池の電池本体と循環
系統を有機的に結合させ、それぞれを外的また
は／および内的条件にあわせて最良の状態で作動
させる制御システムが必要である。
ると、バルブの開閉、各系の圧力の監視と圧力バ
ランスの維持などをすべて手動で迅速に実施しな
ければならず、このために運転者は高度の専門的
知識と熟練を必要とする。したがつて、燃料電池
の実用化を促進させるためには、その取扱い性の
向上をはかり、運転を容易にすることが不可欠の
条件になつている。特に多大の労力と高度の技術
を要する起動時の運転の簡略化と自動化が必要で
ある。このためには、燃料電池の電池本体と循環
系統を有機的に結合させ、それぞれを外的また
は／および内的条件にあわせて最良の状態で作動
させる制御システムが必要である。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、取扱い性
を向上させて運転を容易にした燃料電池の自動起
動制御装置を提供することにある。
を向上させて運転を容易にした燃料電池の自動起
動制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明において
は、起動時における燃料系及び酸化剤系排出バル
ブの閉止を電池電圧からのモニタ信号によつて行
なわせ、これによつて燃料電池の起動を自動化し
ている。
は、起動時における燃料系及び酸化剤系排出バル
ブの閉止を電池電圧からのモニタ信号によつて行
なわせ、これによつて燃料電池の起動を自動化し
ている。
以下、第２図を参照して本発明による自動起動
制御装置の１実施例を詳述する。図において、横
軸の方向が時間、縦軸の方向がオン・オフの別を
示し、一段高い位置にある太い線の部分は、バル
ブ類が作動状態にあることを表わしている。時刻
t0において起動スイツチを押すと、窒素系供給バ
ルブ１２及び窒素系排出バルブ１５が開いて、窒
素系内を窒素が流れる。窒素系内を窒素でほぼ完
全に置換するに要する時間を経過した後、時刻t1
において燃料−窒素切換バルブ１６及び酸化剤−
窒素切換バルブ１７を作動させる（バルブ１２側
に開く）。それと同時に燃料系排出バルブ１３及
び酸化剤系排出バルブ１４を開いて、燃料系、酸
化剤系、燃料室２、酸化剤室３の内部に窒素を流
入させる。このとき、窒素系排出バルブ１５は閉
止する。
制御装置の１実施例を詳述する。図において、横
軸の方向が時間、縦軸の方向がオン・オフの別を
示し、一段高い位置にある太い線の部分は、バル
ブ類が作動状態にあることを表わしている。時刻
t0において起動スイツチを押すと、窒素系供給バ
ルブ１２及び窒素系排出バルブ１５が開いて、窒
素系内を窒素が流れる。窒素系内を窒素でほぼ完
全に置換するに要する時間を経過した後、時刻t1
において燃料−窒素切換バルブ１６及び酸化剤−
窒素切換バルブ１７を作動させる（バルブ１２側
に開く）。それと同時に燃料系排出バルブ１３及
び酸化剤系排出バルブ１４を開いて、燃料系、酸
化剤系、燃料室２、酸化剤室３の内部に窒素を流
入させる。このとき、窒素系排出バルブ１５は閉
止する。
燃料系及び酸化剤系内が安全上問題のない程度
に窒素で置換される時間を経過した後の時刻t2に
おいて、燃料供給バルブ１０及び酸化剤系供給バ
ルブ１１が開き、かつそれとほぼ同時に燃料−窒
素切換バルブ１６及び酸化剤−窒素切換バルブ１
７が作動を停止させられる。これにより、燃料系
と燃料室２内に燃料が、酸化剤系と酸化剤室３内
に酸化剤が流入する。このとき、各室における燃
料および酸化剤の濃度が上昇するにつれて電池の
起電圧も上昇する。
に窒素で置換される時間を経過した後の時刻t2に
おいて、燃料供給バルブ１０及び酸化剤系供給バ
ルブ１１が開き、かつそれとほぼ同時に燃料−窒
素切換バルブ１６及び酸化剤−窒素切換バルブ１
７が作動を停止させられる。これにより、燃料系
と燃料室２内に燃料が、酸化剤系と酸化剤室３内
に酸化剤が流入する。このとき、各室における燃
料および酸化剤の濃度が上昇するにつれて電池の
起電圧も上昇する。
その後燃料系と燃料室２内が燃料で、酸化剤系
と酸化剤室３内が酸化剤で安全性及び性能上問題
のない程度に置換される時間を経過した後の時刻
t3において、燃料系排出バルブ１３及び酸化剤系
排出バルブ１４が閉じ、燃料電池は作動可能な状
態になる。このときの電池本体の電圧をモニタ回
路（図示せず）でモニタし、その回路からの信号
で燃料系排出バルブ１３及び酸化剤系排出バルブ
１４を閉止させる。
と酸化剤室３内が酸化剤で安全性及び性能上問題
のない程度に置換される時間を経過した後の時刻
t3において、燃料系排出バルブ１３及び酸化剤系
排出バルブ１４が閉じ、燃料電池は作動可能な状
態になる。このときの電池本体の電圧をモニタ回
路（図示せず）でモニタし、その回路からの信号
で燃料系排出バルブ１３及び酸化剤系排出バルブ
１４を閉止させる。
本発明の自動起動制御装置のブロツク図を第３
図として示す。電池本体からの電圧のモニタ信号
が所定値に達すると、モニタ制御回路から起動シ
ーケンス制御回路へ起動信号が送られ、これによ
つて構成部品駆動回路が作動し、排出系バルブ１
３，１４が閉じられる。起動信号を受けて作動す
る起動シーケンス制御回路は、当業者には明らか
なように、シリコン制御整流素子、それを導通さ
せる点弧回路、阻止させる消弧回路及びタイマ回
路などから構成することができる。例えば窒素系
排出バルブ１５の場合、起動信号（例えば起動ス
イツチの投入）によつて点弧回路が作動し、これ
によつてシリコン制御整流素子が導通し、直流電
圧が電源回路を通して印加されるので、排出バル
ブ１５が作動する。
図として示す。電池本体からの電圧のモニタ信号
が所定値に達すると、モニタ制御回路から起動シ
ーケンス制御回路へ起動信号が送られ、これによ
つて構成部品駆動回路が作動し、排出系バルブ１
３，１４が閉じられる。起動信号を受けて作動す
る起動シーケンス制御回路は、当業者には明らか
なように、シリコン制御整流素子、それを導通さ
せる点弧回路、阻止させる消弧回路及びタイマ回
路などから構成することができる。例えば窒素系
排出バルブ１５の場合、起動信号（例えば起動ス
イツチの投入）によつて点弧回路が作動し、これ
によつてシリコン制御整流素子が導通し、直流電
圧が電源回路を通して印加されるので、排出バル
ブ１５が作動する。
つぎに本発明者らが実験した具体例を記す。第
１図に示した構成からなり、第２図に示したシー
ケンス制御を可能にするシステムを有する装置を
製作し、これに燃料として純水素、酸化剤として
純酸素、電解液として30％の苛性カリ水溶液を供
給して作動させた。運転温度は70℃、電池出力は
1K.W.とし、排出バルブとしては電磁バルブを使
つた。モニタした電池電圧のカーブとバルブの作
動状態は第２図に示したものと全く同じであつ
た。あらかじめ設定した電池電圧64.8Vにおい
て、燃料系排出バルブと酸化剤系排出バルブのい
ずれもが予定通り閉止し、実用上十分な燃料電池
の自動起動が達成された。
１図に示した構成からなり、第２図に示したシー
ケンス制御を可能にするシステムを有する装置を
製作し、これに燃料として純水素、酸化剤として
純酸素、電解液として30％の苛性カリ水溶液を供
給して作動させた。運転温度は70℃、電池出力は
1K.W.とし、排出バルブとしては電磁バルブを使
つた。モニタした電池電圧のカーブとバルブの作
動状態は第２図に示したものと全く同じであつ
た。あらかじめ設定した電池電圧64.8Vにおい
て、燃料系排出バルブと酸化剤系排出バルブのい
ずれもが予定通り閉止し、実用上十分な燃料電池
の自動起動が達成された。
本発明が以上に記載された実施例に限定される
ものではないことは当然である。最初の起動の場
合、起動スイツチの投入が唯一の手段ではなく、
例えば他の装置からの電気的信号によつても起動
可能である。また、第２図においては、燃料系排
出バルブ１３の開放、酸化剤系排出バルブ１４の
開放、窒素系排出バルブ１５の閉止、燃料−窒素
切換バルブ１６の作動、酸化剤−窒素切換バルブ
１７の作動は、いずれも時刻t1に同時になされて
いるが、必らずしも同時でなくてもよく、たとえ
ば燃料−窒素切換バルブ１６や酸化剤−窒素切換
バルブ１７の作動が、これより若干遅れても差支
えないし、窒素系排出バルブ１５の閉止がt2やt3
またはその近くの時間になつてもかまわない。な
お、時刻t1，t2のタイミングは実験的にあらかじ
め求めることができる。
ものではないことは当然である。最初の起動の場
合、起動スイツチの投入が唯一の手段ではなく、
例えば他の装置からの電気的信号によつても起動
可能である。また、第２図においては、燃料系排
出バルブ１３の開放、酸化剤系排出バルブ１４の
開放、窒素系排出バルブ１５の閉止、燃料−窒素
切換バルブ１６の作動、酸化剤−窒素切換バルブ
１７の作動は、いずれも時刻t1に同時になされて
いるが、必らずしも同時でなくてもよく、たとえ
ば燃料−窒素切換バルブ１６や酸化剤−窒素切換
バルブ１７の作動が、これより若干遅れても差支
えないし、窒素系排出バルブ１５の閉止がt2やt3
またはその近くの時間になつてもかまわない。な
お、時刻t1，t2のタイミングは実験的にあらかじ
め求めることができる。
第１図は燃料電池の概略構成を示す系統図、第
２図は本発明による起動シーケンスを示す図、第
３図はその制御装置のブロツク図である。 １……電池本体、２……燃料室、３……酸化剤
室、４……電解液室、５，６……電極、７……燃
料供給源、８……酸化剤供給源、９……窒素供給
源、１０……燃料系供給バルブ、１１……酸化剤
系供給バルブ、１２……窒素系供給バルブ、１３
……燃料系排出バルブ、１４……酸化剤系排出バ
ルブ、１５……窒素系排出バルブ、１６……燃料
−窒素切換バルブ、１７……酸化剤−窒素切換バ
ルブ。
２図は本発明による起動シーケンスを示す図、第
３図はその制御装置のブロツク図である。 １……電池本体、２……燃料室、３……酸化剤
室、４……電解液室、５，６……電極、７……燃
料供給源、８……酸化剤供給源、９……窒素供給
源、１０……燃料系供給バルブ、１１……酸化剤
系供給バルブ、１２……窒素系供給バルブ、１３
……燃料系排出バルブ、１４……酸化剤系排出バ
ルブ、１５……窒素系排出バルブ、１６……燃料
−窒素切換バルブ、１７……酸化剤−窒素切換バ
ルブ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料室、酸化剤室、電解液室、および電解液
室と燃料室、酸化剤室との間にそれぞれ介在させ
られた１対の電池電極よりなる燃料電池本体と、
燃料室および酸化剤室にそれぞれ供給バルブを介
して燃料および酸化剤を供給する燃料系および酸
化剤系と、燃料室および酸化剤室にそれぞれ連通
された各管の途中に設けられた排出バルブと、少
なくとも燃料室に置換用ガスを供給する置換用ガ
ス系とを具備した燃料電池の自動起動制御装置で
あつて、 燃料電池の起動信号に応答して置換用ガス系内
に置換用ガスを充満させる手段と、 置換用ガス系内に置換用ガスを充満させるのに
要する第１予定時間の後に、少なくとも燃料室の
排出バルブを開いて、少なくとも燃料室および燃
料系に置換用ガスを供給する手段と、 燃料室および燃料系に置換用ガスを充満させる
のに要する第２予定時間の後に、燃料系および酸
化剤系の供給バルブを開いて両室にそれぞれ燃料
および酸化剤を供給する手段と、 前記１対の電池電極間に発生する起電力を検出
する手段と、 前記起電力が予定値に達した後に、燃料室およ
び酸化剤室に関連する前記排出バルブを閉じる手
段とを具備したことを特徴とする燃料電池の自動
起動制御装置。 ２ 燃料室および燃料系に置換用ガスを供給する
手段は、同時に酸化剤室および酸化剤系にも置換
用ガスを供給することを特徴とする前記特許請求
の範囲第１項記載の燃料電池の自動起動制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143379A JPS55154075A (en) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Automatic starting method for fuel battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143379A JPS55154075A (en) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Automatic starting method for fuel battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55154075A JPS55154075A (en) | 1980-12-01 |
| JPS6222228B2 true JPS6222228B2 (ja) | 1987-05-16 |
Family
ID=13170922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6143379A Granted JPS55154075A (en) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Automatic starting method for fuel battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55154075A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132363A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JPH088111B2 (ja) * | 1987-12-10 | 1996-01-29 | 富士電機株式会社 | 燃料電池の自動起動制御方法 |
| DE19649436C1 (de) * | 1996-11-28 | 1998-01-15 | Siemens Ag | Verfahren zum Erkennen eines Gaslecks |
| JP5034160B2 (ja) | 2004-11-26 | 2012-09-26 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1979
- 1979-05-21 JP JP6143379A patent/JPS55154075A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55154075A (en) | 1980-12-01 |
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