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公開番号2025086125
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199961
出願日2023-11-27
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04701 20160101AFI20250530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】システム全体を小型化しながら、燃料電池の温度を調整できる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】本開示の一態様は、燃料電池システム1において、エア供給通路51に設けられ、エアの流量を調整する供給側エアバルブ63と、エアオフガス排出通路52に設けられ、FCスタック11からエアオフガスを吸引する排出側ブロア72と、供給側エアバルブ63と排出側ブロア72を制御する制御部14と、を有し、制御部14は、FCスタック11の温度が目標温度範囲TTよりも高い場合には、供給側エアバルブ63の開度を、FCスタック11の発電時にFCスタック11の温度が目標温度範囲TT内にあるときの開度よりも小さくすることで、FCスタック11を冷却する冷却制御を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するガス供給通路と、
前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、
前記ガス供給通路に設けられ、前記酸化剤ガスの流量を調整する供給側バルブと、
前記オフガス排出通路に設けられ、前記燃料電池から前記酸化剤オフガスを吸引する吸引部と、
前記供給側バルブと前記吸引部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記燃料電池の温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、前記供給側バルブの開度を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの開度よりも小さくすることで、前記燃料電池を冷却する冷却制御を行うこと、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するガス供給通路と、
前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、
前記オフガス排出通路に設けられ、前記酸化剤オフガスの流量を調整する排出側バルブと、
前記ガス供給通路に設けられ、前記燃料電池へ前記酸化剤ガスを吐出する吐出部と、
前記排出側バルブと前記吐出部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記燃料電池の温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、前記排出側バルブの開度を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの開度よりも小さくすることで、前記燃料電池を暖機する暖機制御を行うこと、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記冷却制御または前記暖機制御を行うときには、前記吸引部または前記吐出部の回転数を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの回転数よりも上げること、
を特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池の各セル（各燃料電池単電池）間に冷却通路（冷却気体スロット）を設け、この冷却通路に冷却ファンにより冷却気体を流すことで燃料電池を冷却する空冷式の燃料電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－３２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される燃料電池は、燃料電池の各セル間に冷却通路を設け、さらに、この冷却通路に冷却気体を流すための冷却ファンも設けるため、燃料電池の体格が大きくなって、この燃料電池を有する燃料電池システム全体が大型化するおそれがある。特に、燃料電池の出力が大きくなると、燃料電池の発熱量が増えるため、冷却通路のサイズの拡大や冷却ファンの数の増加が必要になり、燃料電池の体格がさらに大きくなって、燃料電池システム全体がさらに大型化するおそれがある。このように、燃料電池の温度を調整する構造物を設けることにより、燃料電池の体格が大きくなって、燃料電池システム全体が大型化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、システム全体を小型化しながら、燃料電池の温度を調整できる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料電池システムにおいて、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するガス供給通路と、前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、前記ガス供給通路に設けられ、前記酸化剤ガスの流量を調整する供給側バルブと、前記オフガス排出通路に設けられ、前記燃料電池から前記酸化剤オフガスを吸引する吸引部と、前記供給側バルブと前記吸引部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記燃料電池の温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、前記供給側バルブの開度を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの開度よりも小さくすることで、前記燃料電池を冷却する冷却制御を行うこと、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、燃料電池の温度が高い場合に、燃料電池の上流側が絞られた状態で、燃料電池からその下流側へ酸化剤オフガスが吸引されるので、燃料電池内の圧力が低下する。そのため、燃料電池内における水の沸点が下がるので、燃料電池内の水（すなわち、発電時に生成された水）が気化して気化潜熱が発生する。また、吸引部が吸引することにより、燃料電池内でガスの流れが生じる。したがって、このようにして気化潜熱とガスの流れを有効に利用することにより、燃料電池の温度を低下させて、燃料電池を冷却できる。また、燃料電池を冷却するための構造物（例えば、冷却水が流れる通路や冷却ファンなどを備える冷却系システム）について不要または小型化が可能になるので、燃料電池の体格を小さくして、燃料電池システムを小型化できる。ゆえに、燃料電池システム全体として小型化しながら、燃料電池を冷却して、燃料電池の温度を調整できる。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、燃料電池システムにおいて、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するガス供給通路と、前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、前記オフガス排出通路に設けられ、前記酸化剤オフガスの流量を調整する排出側バルブと、前記ガス供給通路に設けられ、前記燃料電池へ前記酸化剤ガスを吐出する吐出部と、前記排出側バルブと前記吐出部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記燃料電池の温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、前記排出側バルブの開度を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの開度よりも小さくすることで、前記燃料電池を暖機する暖機制御を行うこと、を特徴とする。
【０００９】
この態様によれば、燃料電池の温度が低い場合に、燃料電池の下流側が絞られた状態で、燃料電池の上流側から燃料電池へ酸化剤ガスが吐出されるので、燃料電池内の圧力が上昇する。そのため、燃料電池内の酸化剤ガスが圧縮されて、燃料電池の温度が上昇するので、燃料電池を暖機できる。また、燃料電池を暖機するための専用の構造物（例えば、ヒータなど）について不要または小型化が可能になるので、燃料電池の体格を小さくして、燃料電池システムを小型化できる。したがって、燃料電池システムの全体を小型化しながら、燃料電池を暖機して、燃料電池の温度を調整できる。
【００１０】
上記の態様においては、前記制御部は、前記冷却制御または前記暖機制御を行うときには、前記吸引部または前記吐出部の回転数を、前記燃料電池の発電時に前記燃料電池の温度が前記所定の温度範囲内にあるときの回転数よりも上げること、が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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