JP2003100328A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents
固体高分子型燃料電池システムInfo
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池スタック温度を確実に適正温度まで昇温
することができる上、固体高分子型燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止し、かつ
簡素で小型化可能な固体高分子型燃料電池システムを提
供する。 【解決手段】 セルユニットを複数積層した電池スタッ
クに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路と、水
あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が流通す
る冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池システム
であって、前記冷却通路に供給する液体を水あるいは前
記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前記疎水
性油を適温に加熱するための加熱手段を備え、停止時に
冷却通路中などの水を疎水性油に切り替え、起動時には
昇温した疎水性油を同冷却通路中などに供給して燃料電
池を急速に加熱する。
することができる上、固体高分子型燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止し、かつ
簡素で小型化可能な固体高分子型燃料電池システムを提
供する。 【解決手段】 セルユニットを複数積層した電池スタッ
クに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路と、水
あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が流通す
る冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池システム
であって、前記冷却通路に供給する液体を水あるいは前
記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前記疎水
性油を適温に加熱するための加熱手段を備え、停止時に
冷却通路中などの水を疎水性油に切り替え、起動時には
昇温した疎水性油を同冷却通路中などに供給して燃料電
池を急速に加熱する。
Description
【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。
池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の燃料電池の１形態である
固体高分子型燃料電池のセルユニットの基本構成を示す
分解断面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面
にそれぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極側触媒
層２および燃料極側触媒層３を接合してセルが構成され
る。空気極側触媒層２および燃料極側触媒層３と対向し
て、それぞれ空気極側ガス拡散層４および燃料極側ガス
拡散層５が配置される。これによりそれぞれ空気極６お
よび燃料極７が構成される。これらのガス拡散層４およ
び５は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスを通過させ
ると同時に、電流を外部に伝える働きをする。そして、
セルに面して反応ガス供給用のガス流路８を備え、相対
する主面に冷却水流通用の冷却通路９を備えた導電性で
かつガス不透過性の材料よりなる一組のセパレータ１０
により挟持してセルユニット１１が構成される。
固体高分子型燃料電池のセルユニットの基本構成を示す
分解断面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面
にそれぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極側触媒
層２および燃料極側触媒層３を接合してセルが構成され
る。空気極側触媒層２および燃料極側触媒層３と対向し
て、それぞれ空気極側ガス拡散層４および燃料極側ガス
拡散層５が配置される。これによりそれぞれ空気極６お
よび燃料極７が構成される。これらのガス拡散層４およ
び５は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスを通過させ
ると同時に、電流を外部に伝える働きをする。そして、
セルに面して反応ガス供給用のガス流路８を備え、相対
する主面に冷却水流通用の冷却通路９を備えた導電性で
かつガス不透過性の材料よりなる一組のセパレータ１０
により挟持してセルユニット１１が構成される。
【０００３】図４は、固体高分子型燃料電池スタックの
基本構成を示す断面図である。多数のセルユニット１１
を積層し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする
絶縁板１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するた
めの締付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１
７により締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ
１６により加えられている。
基本構成を示す断面図である。多数のセルユニット１１
を積層し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする
絶縁板１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するた
めの締付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１
７により締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ
１６により加えられている。
【０００４】燃料極７に面したセパレータ１０に送られ
る燃料ガス、あるいは空気極６に面したセパレータ１０
に送られる酸化剤ガスは、それぞれ多数のガス流路８に
分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄与する。すな
わち、ガス流路８を経て燃料極７に水素を含む燃料ガ
ス、空気極６に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃
料極７では、水素分子を水素イオンと電子に分解する燃
料極反応、空気極６では、酸素と水素イオンと電子から
水を生成する以下の電気化学反応により発電が行われ
る。
る燃料ガス、あるいは空気極６に面したセパレータ１０
に送られる酸化剤ガスは、それぞれ多数のガス流路８に
分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄与する。すな
わち、ガス流路８を経て燃料極７に水素を含む燃料ガ
ス、空気極６に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃
料極７では、水素分子を水素イオンと電子に分解する燃
料極反応、空気極６では、酸素と水素イオンと電子から
水を生成する以下の電気化学反応により発電が行われ
る。
【０００５】燃料極；Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ-
空気極；２Ｈ+ ＋ (１／２) Ｏ2 ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ
全体 ；Ｈ2 ＋ (１／２) Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００６】燃料ガスとして、都市ガスなどの炭化水素
系燃料ガスを改質器で改質して水素リッチなガスとした
ものを使用することがあるが、この改質燃料ガス中には
通常微量な一酸化炭素が含まれる。微量な一酸化炭素が
含まれる燃料ガスを燃料電池に供給すると、固体高分子
型燃料電池スタックが適正な温度（約６０〜１００℃）
よりも低温であると、特に燃料極７側の触媒層３の触媒
（主として白金）がＣＯ被毒し、電池性能が大きく劣化
する恐れがあった。
系燃料ガスを改質器で改質して水素リッチなガスとした
ものを使用することがあるが、この改質燃料ガス中には
通常微量な一酸化炭素が含まれる。微量な一酸化炭素が
含まれる燃料ガスを燃料電池に供給すると、固体高分子
型燃料電池スタックが適正な温度（約６０〜１００℃）
よりも低温であると、特に燃料極７側の触媒層３の触媒
（主として白金）がＣＯ被毒し、電池性能が大きく劣化
する恐れがあった。
【０００７】一方、有効な発電機能を継続して発揮させ
るためには、それぞれのセパレータ１０の冷却通路９に
冷却用の水を供給して空気極６および燃料極７を冷却し
て固体高分子型燃料電池スタックを適正な温度（約６０
〜１００℃）に維持する必要がある。このため、固体高
分子型燃料電池の起動時には、電池スタック温度を確実
に適正温度まで昇温することが求められていた。
るためには、それぞれのセパレータ１０の冷却通路９に
冷却用の水を供給して空気極６および燃料極７を冷却し
て固体高分子型燃料電池スタックを適正な温度（約６０
〜１００℃）に維持する必要がある。このため、固体高
分子型燃料電池の起動時には、電池スタック温度を確実
に適正温度まで昇温することが求められていた。
【０００８】通常、電池スタックの昇温は、冷却用の水
を適当な加熱手段を用いて加熱し、電池スタックに供給
することにより行われる。ところが、固体高分子型燃料
電池スタックを例えば寒冷地において使用する際に、固
体高分子型燃料電池スタック内部、配管内、循環ポンプ
などで冷却用の水が凍結してしまい、昇温が不可能にな
るばかりか、時にはこれらを破損するという問題があっ
た。
を適当な加熱手段を用いて加熱し、電池スタックに供給
することにより行われる。ところが、固体高分子型燃料
電池スタックを例えば寒冷地において使用する際に、固
体高分子型燃料電池スタック内部、配管内、循環ポンプ
などで冷却用の水が凍結してしまい、昇温が不可能にな
るばかりか、時にはこれらを破損するという問題があっ
た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−７８０３３
号公報には、燃料電池スタックの温度を制御するために
熱媒体タンクを備え、燃料電池起動時にはこの熱媒体タ
ンクの加熱ヒータで熱媒体を加熱し、加熱した熱媒体に
より燃料電池の温度を速やかに昇温する方法が開示され
ている。しかしこの方法は燃料電池起動時に燃料電池の
温度を昇温することはできても、寒冷地などにおいて冷
却水が燃料電池内などで凍結する問題は依然として残っ
ており、燃料電池起動前に冷却水が凍結した場合は解凍
する必要があった。
号公報には、燃料電池スタックの温度を制御するために
熱媒体タンクを備え、燃料電池起動時にはこの熱媒体タ
ンクの加熱ヒータで熱媒体を加熱し、加熱した熱媒体に
より燃料電池の温度を速やかに昇温する方法が開示され
ている。しかしこの方法は燃料電池起動時に燃料電池の
温度を昇温することはできても、寒冷地などにおいて冷
却水が燃料電池内などで凍結する問題は依然として残っ
ており、燃料電池起動前に冷却水が凍結した場合は解凍
する必要があった。
【００１０】特開平１０−５５８１２号公報には、アノ
ード側電極を冷却するための第１冷却媒体としての水が
導入される第１冷却通路と、カソード側電極を冷却する
ための第２冷却媒体としてのエタノール、エチレングリ
コールなどが導入される第２冷却通路との２系統の冷媒
循環系を有する燃料電池が記載されており、冷却循環系
に水の凍結を検知する凍結検知手段を設け、水の凍結を
検知した際は加熱した第２冷却媒体をカソード側電極の
第２冷却通路へ導入して解凍することが開示されてい
る。しかし、この燃料電池は内部などでの水の凍結を防
止できない上、冷却媒体循環用ポンプの増設が必要など
システム全体が複雑化し大型化する問題があった。
ード側電極を冷却するための第１冷却媒体としての水が
導入される第１冷却通路と、カソード側電極を冷却する
ための第２冷却媒体としてのエタノール、エチレングリ
コールなどが導入される第２冷却通路との２系統の冷媒
循環系を有する燃料電池が記載されており、冷却循環系
に水の凍結を検知する凍結検知手段を設け、水の凍結を
検知した際は加熱した第２冷却媒体をカソード側電極の
第２冷却通路へ導入して解凍することが開示されてい
る。しかし、この燃料電池は内部などでの水の凍結を防
止できない上、冷却媒体循環用ポンプの増設が必要など
システム全体が複雑化し大型化する問題があった。
【００１１】上記のように、固体高分子型燃料電池の起
動時には、電池スタック温度を確実に適正温度まで昇温
することが必要である。従来は、冷却媒体として水が使
用されている。ところが運転停止時、寒冷地において、
固体高分子型燃料電池スタック内や冷却通路内で水が凍
結する問題が生じる。そのため、水の凍結する恐れのあ
る環境下においても起動時の昇温を速やかに行い、停止
時の水の凍結を完全に防止でき、システムの大型化を招
くことなく、電池スタックを適正な運転条件で運転して
発電できることが必要である。本発明の目的は、従来の
上記問題を解決し、シンプルな構成で、寒冷地などにお
いても、電池スタック温度を速やかに適正温度まで昇温
できるような固体高分子型燃料電池システムを提供する
ことである。
動時には、電池スタック温度を確実に適正温度まで昇温
することが必要である。従来は、冷却媒体として水が使
用されている。ところが運転停止時、寒冷地において、
固体高分子型燃料電池スタック内や冷却通路内で水が凍
結する問題が生じる。そのため、水の凍結する恐れのあ
る環境下においても起動時の昇温を速やかに行い、停止
時の水の凍結を完全に防止でき、システムの大型化を招
くことなく、電池スタックを適正な運転条件で運転して
発電できることが必要である。本発明の目的は、従来の
上記問題を解決し、シンプルな構成で、寒冷地などにお
いても、電池スタック温度を速やかに適正温度まで昇温
できるような固体高分子型燃料電池システムを提供する
ことである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち、従来の問題を
解決するための本発明の請求項１記載の固体高分子型燃
料電池システムは、セルユニットを複数積層した電池ス
タックに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路
と、水あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が
流通する冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池シ
ステムであって、前記冷却通路に供給する液体を水ある
いは前記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前
記疎水性油を適温に加熱するための加熱手段を備えたこ
とを特徴とする。
解決するための本発明の請求項１記載の固体高分子型燃
料電池システムは、セルユニットを複数積層した電池ス
タックに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路
と、水あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が
流通する冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池シ
ステムであって、前記冷却通路に供給する液体を水ある
いは前記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前
記疎水性油を適温に加熱するための加熱手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項２記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油が１つの貯蔵
タンクに貯蔵されていることを特徴とする。
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油が１つの貯蔵
タンクに貯蔵されていることを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項３記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水を主体とする液体の取り出し口が
前記貯蔵タンクの下方に、前記疎水性油を主体とする液
体の取り出し口が前記貯蔵タンクの上方に、少なくとも
各１つ以上設けられていることを特徴とする。
電池システムは、請求項２記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水を主体とする液体の取り出し口が
前記貯蔵タンクの下方に、前記疎水性油を主体とする液
体の取り出し口が前記貯蔵タンクの上方に、少なくとも
各１つ以上設けられていることを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項４記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２あるいは請求項３記載の固体
高分子型燃料電池システムにおいて、前記貯蔵タンクに
は、水および前記疎水性油を加熱するための加熱手段が
装着されていることを特徴とする。
電池システムは、請求項２あるいは請求項３記載の固体
高分子型燃料電池システムにおいて、前記貯蔵タンクに
は、水および前記疎水性油を加熱するための加熱手段が
装着されていることを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項５記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油がそれぞれ別
の貯蔵タンクに貯蔵されていることを特徴とする。
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油がそれぞれ別
の貯蔵タンクに貯蔵されていることを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項６記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項５記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、前記貯蔵タンクには、水および前記
疎水性油を加熱するための加熱手段が装着されているこ
とを特徴とする。
電池システムは、請求項５記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、前記貯蔵タンクには、水および前記
疎水性油を加熱するための加熱手段が装着されているこ
とを特徴とする。
【００１８】本発明の請求項７記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、前記疎水
性油が自動車用エンジンオイル、鉱油系潤滑油、合成潤
滑油あるいはこれらの２つ以上の混合物であることを特
徴とする。
電池システムは、請求項１から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、前記疎水
性油が自動車用エンジンオイル、鉱油系潤滑油、合成潤
滑油あるいはこれらの２つ以上の混合物であることを特
徴とする。
【００１９】本発明の請求項８記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電池
停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切り
替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後に
停止完了することを特徴とする。
電池システムは、請求項２から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電池
停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切り
替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後に
停止完了することを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項９記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項８記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、外気温を検出する手段を設け、検出
した外気温が低く水が凍結する恐れがある場合、燃料電
池停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切
り替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後
に停止完了することを特徴とする。
電池システムは、請求項８記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、外気温を検出する手段を設け、検出
した外気温が低く水が凍結する恐れがある場合、燃料電
池停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切
り替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後
に停止完了することを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項１０記載の固体高分子型燃
料電池システムは、請求項２から請求項９のいずれかに
記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電
池起動時において、前記貯蔵タンク中の水の温度を検出
する手段を設け、検出した水温が低く水が凍結する恐れ
がある場合、前記疎水性油の昇温を開始することを特徴
とする。
料電池システムは、請求項２から請求項９のいずれかに
記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電
池起動時において、前記貯蔵タンク中の水の温度を検出
する手段を設け、検出した水温が低く水が凍結する恐れ
がある場合、前記疎水性油の昇温を開始することを特徴
とする。
【００２２】本発明の請求項１１記載の固体高分子型燃
料電池システムは、請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料
電池起動時において、燃料電池の温度を検出する手段を
設け、前記冷却通路に前記疎水性油を供給し、検出した
燃料電池の温度が高くなって水が凍結する恐れがなくな
った後、前記疎水性油を水に切り替えることを特徴とす
る。
料電池システムは、請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料
電池起動時において、燃料電池の温度を検出する手段を
設け、前記冷却通路に前記疎水性油を供給し、検出した
燃料電池の温度が高くなって水が凍結する恐れがなくな
った後、前記疎水性油を水に切り替えることを特徴とす
る。
【００２３】本発明の固体高分子型燃料電池システム
は、例えば燃料電池停止時には冷却通路中、液体循環用
配管内、循環ポンプ内などの液体を疎水性油に切り替
え、水は貯蔵タンクに戻してから停止するようにし、燃
料電池起動時には昇温した疎水性油を同冷却通路中に供
給して燃料電池を急速に加熱し、水の凍結の恐れをなく
してから、同冷却通路中に水を供給するので、電池スタ
ック温度を確実に適正温度まで昇温することができる
上、構成が簡素で小型化可能あり、燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止できる。
水は疎水性油に比べて比熱が大きく粘度が低いので、燃
料電池スタック温度を制御する際、少ない水量の場合に
おいても、良好な電池内温度分布（比熱大効果）が得ら
れ、循環ポンプの消費電力も抑制（低粘度）できる効果
があるため、燃料電池の温度制御性に優れている。それ
に対して、疎水性油は比熱が小さい分、熱せられ易いと
いう特徴を有していることから、特に寒冷地での昇温に
使用するのに適している。
は、例えば燃料電池停止時には冷却通路中、液体循環用
配管内、循環ポンプ内などの液体を疎水性油に切り替
え、水は貯蔵タンクに戻してから停止するようにし、燃
料電池起動時には昇温した疎水性油を同冷却通路中に供
給して燃料電池を急速に加熱し、水の凍結の恐れをなく
してから、同冷却通路中に水を供給するので、電池スタ
ック温度を確実に適正温度まで昇温することができる
上、構成が簡素で小型化可能あり、燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止できる。
水は疎水性油に比べて比熱が大きく粘度が低いので、燃
料電池スタック温度を制御する際、少ない水量の場合に
おいても、良好な電池内温度分布（比熱大効果）が得ら
れ、循環ポンプの消費電力も抑制（低粘度）できる効果
があるため、燃料電池の温度制御性に優れている。それ
に対して、疎水性油は比熱が小さい分、熱せられ易いと
いう特徴を有していることから、特に寒冷地での昇温に
使用するのに適している。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。図１は、水および疎水性油が
１つの貯蔵タンクに貯蔵されている本発明の固体高分子
型燃料電池システムの一実施態様を説明する説明図であ
り、図２は、水および疎水性油がそれぞれ別の貯蔵タン
クに貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃料電池
システムの一実施態様を説明する説明図である。
を用いて詳細に説明する。図１は、水および疎水性油が
１つの貯蔵タンクに貯蔵されている本発明の固体高分子
型燃料電池システムの一実施態様を説明する説明図であ
り、図２は、水および疎水性油がそれぞれ別の貯蔵タン
クに貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃料電池
システムの一実施態様を説明する説明図である。
【００２５】図１において、本発明の固体高分子型燃料
電池システムにおいては、水および疎水性油（例として
図１中に油と記載した）が１つの貯蔵タンク２０内に貯
蔵されている。本実施態様で用いた疎水性油の比重は水
の比重より小さいので貯蔵タンク２０の上方に疎水性油
が位置し、下方に水が位置する。そして、貯蔵タンク２
０の下方には水を主体とする液体（以下水と称す）の取
り出し口２１が、貯蔵タンク２０の上方には疎水性油を
主体とする液体（以下疎水性油と称す）の取り出し口２
２が各１つ設けられている。取り出し口２１および２２
はそれぞれ切り替え弁２３、２４を経て循環ポンプ２５
を備えた液体循環経路２６に連結されており、水あるい
は疎水性油が燃料電池２７の図示しない冷却通路９に供
給されて熱交換後、液体循環経路２８を経て貯蔵タンク
２０に戻り循環使用される。
電池システムにおいては、水および疎水性油（例として
図１中に油と記載した）が１つの貯蔵タンク２０内に貯
蔵されている。本実施態様で用いた疎水性油の比重は水
の比重より小さいので貯蔵タンク２０の上方に疎水性油
が位置し、下方に水が位置する。そして、貯蔵タンク２
０の下方には水を主体とする液体（以下水と称す）の取
り出し口２１が、貯蔵タンク２０の上方には疎水性油を
主体とする液体（以下疎水性油と称す）の取り出し口２
２が各１つ設けられている。取り出し口２１および２２
はそれぞれ切り替え弁２３、２４を経て循環ポンプ２５
を備えた液体循環経路２６に連結されており、水あるい
は疎水性油が燃料電池２７の図示しない冷却通路９に供
給されて熱交換後、液体循環経路２８を経て貯蔵タンク
２０に戻り循環使用される。
【００２６】２９は制御装置であり、図示しない検知手
段により燃料電池２７の温度（例えばセルユニット１１
の温度）、貯蔵タンク２０内の油の温度Ｔ１および水の
温度Ｔ２、外気温などを検出してその信号を受けて、切
り替え弁２３あるいは切り替え弁２４のいずれかを開け
る信号を出して、切り替え弁２３あるいは２４のいずれ
かを開けるとともに信号を循環ポンプ２５に送って作動
させ、水あるいは疎水性油を液体循環経路２６を経て燃
料電池２７の図示しない冷却通路９に供給して熱交換
後、液体循環経路２８を経て貯蔵タンク２０に戻すよう
になっている。Ｔ１は貯蔵タンク２０の上方に設置した
油の温度検出器であり、油の温度を検出してその信号を
制御装置２９へ送り貯蔵タンク２０中のヒータ３１を制
御して油の温度を制御する。Ｔ２は貯蔵タンク２０の下
方に設置した水の温度検出器であり、水の温度を検出し
てその信号を制御装置２９へ送り貯蔵タンク２０中のヒ
ータ３１を制御して水の温度を制御する。Ｔ３は燃料電
池２７と循環ポンプ２５の間の液体循環管路２６に設置
した循環液体の温度検出器であり、その信号を制御装置
２９へ送り、燃料電池２７と循環ポンプ２５の間の液体
循環管路２６に設置したヒータ３０を制御して燃料電池
２７へ入る疎水性油と水の温度を制御するようになって
いる。３２は燃料ガス供給路、３３は酸化剤ガス供給路
を示す。
段により燃料電池２７の温度（例えばセルユニット１１
の温度）、貯蔵タンク２０内の油の温度Ｔ１および水の
温度Ｔ２、外気温などを検出してその信号を受けて、切
り替え弁２３あるいは切り替え弁２４のいずれかを開け
る信号を出して、切り替え弁２３あるいは２４のいずれ
かを開けるとともに信号を循環ポンプ２５に送って作動
させ、水あるいは疎水性油を液体循環経路２６を経て燃
料電池２７の図示しない冷却通路９に供給して熱交換
後、液体循環経路２８を経て貯蔵タンク２０に戻すよう
になっている。Ｔ１は貯蔵タンク２０の上方に設置した
油の温度検出器であり、油の温度を検出してその信号を
制御装置２９へ送り貯蔵タンク２０中のヒータ３１を制
御して油の温度を制御する。Ｔ２は貯蔵タンク２０の下
方に設置した水の温度検出器であり、水の温度を検出し
てその信号を制御装置２９へ送り貯蔵タンク２０中のヒ
ータ３１を制御して水の温度を制御する。Ｔ３は燃料電
池２７と循環ポンプ２５の間の液体循環管路２６に設置
した循環液体の温度検出器であり、その信号を制御装置
２９へ送り、燃料電池２７と循環ポンプ２５の間の液体
循環管路２６に設置したヒータ３０を制御して燃料電池
２７へ入る疎水性油と水の温度を制御するようになって
いる。３２は燃料ガス供給路、３３は酸化剤ガス供給路
を示す。
【００２７】図１に示した燃料電池２７に燃料ガス供給
路３２から図示しないガス流路８を経て燃料極７に水素
を含む燃料ガスを供給し、酸化剤ガス供給路３３から図
示しないガス流路８を経て空気極６に酸素を含む酸化剤
ガス（空気）を供給して発電するとともに、燃料電池２
７において発電中は図示しない各セパレータ１０の冷却
通路９に貯蔵タンク２０中の所定温度に制御された水を
取り出し口２１から取り出し、切り替え弁２４、液体循
環路２６、循環ポンプ２５を経て燃料電池２７に供給し
て、空気極６および燃料極７を冷却して固体高分子型燃
料電池スタックを適正な温度（約８０〜１００℃）に維
持する。燃料電池２７に供給した水は熱交換後、液体循
環経路２８を経て貯蔵タンク２０に戻す。
路３２から図示しないガス流路８を経て燃料極７に水素
を含む燃料ガスを供給し、酸化剤ガス供給路３３から図
示しないガス流路８を経て空気極６に酸素を含む酸化剤
ガス（空気）を供給して発電するとともに、燃料電池２
７において発電中は図示しない各セパレータ１０の冷却
通路９に貯蔵タンク２０中の所定温度に制御された水を
取り出し口２１から取り出し、切り替え弁２４、液体循
環路２６、循環ポンプ２５を経て燃料電池２７に供給し
て、空気極６および燃料極７を冷却して固体高分子型燃
料電池スタックを適正な温度（約８０〜１００℃）に維
持する。燃料電池２７に供給した水は熱交換後、液体循
環経路２８を経て貯蔵タンク２０に戻す。
【００２８】そして、燃料電池２７を停止する場合に
は、制御装置２９から切り替え弁２４に信号を出して、
切り替え弁２４を閉めるとともに制御装置２９から切り
替え弁２３に信号を出して、切り替え弁２３を開け、貯
蔵タンク２０中の疎水性油を取り出し口２２から取り出
し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循環ポンプ２５
を経て燃料電池２７に供給して、図示しない冷却通路９
中の水や切り替え弁２３、２４、液体循環路２６、循環
ポンプ２５中の水を疎水性油に切り替え、そして冷却通
路９中などの水を貯蔵タンク２０に戻した後に停止完了
する。このようにすれば、例え寒冷地においても運転停
止時に、固体高分子型燃料電池２７内、冷却通路９、切
り替え弁２３、２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５
の水が凍結する問題を避けることができる。
は、制御装置２９から切り替え弁２４に信号を出して、
切り替え弁２４を閉めるとともに制御装置２９から切り
替え弁２３に信号を出して、切り替え弁２３を開け、貯
蔵タンク２０中の疎水性油を取り出し口２２から取り出
し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循環ポンプ２５
を経て燃料電池２７に供給して、図示しない冷却通路９
中の水や切り替え弁２３、２４、液体循環路２６、循環
ポンプ２５中の水を疎水性油に切り替え、そして冷却通
路９中などの水を貯蔵タンク２０に戻した後に停止完了
する。このようにすれば、例え寒冷地においても運転停
止時に、固体高分子型燃料電池２７内、冷却通路９、切
り替え弁２３、２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５
の水が凍結する問題を避けることができる。
【００２９】そして、燃料電池２７起動時においては、
ヒータ３０、３１により疎水性油を所定の温度に昇温
し、昇温した疎水性油を貯蔵タンク２０の取り出し口２
２から取り出し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循
環ポンプ２５を経て燃料電池２７の図示しない冷却通路
９に供給して燃料電池２７を昇温して燃料電池２７の温
度を適正な温度（約８０）まで昇温する。
ヒータ３０、３１により疎水性油を所定の温度に昇温
し、昇温した疎水性油を貯蔵タンク２０の取り出し口２
２から取り出し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循
環ポンプ２５を経て燃料電池２７の図示しない冷却通路
９に供給して燃料電池２７を昇温して燃料電池２７の温
度を適正な温度（約８０）まで昇温する。
【００３０】燃料電池２７の温度を適正な温度（約８
０）に昇温して水の凍結の恐れをなくした後、制御装置
２９から切り替え弁２４に信号を出して、切り替え弁２
４を開けるとともに制御装置２９から切り替え弁２３に
信号を出して、切り替え弁２３を閉め、貯蔵タンク２０
中の所定温度の水を取り出し口２１から取り出し、切り
替え弁２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５を経て燃
料電池２７の図示しない各冷却通路９に供給して、空気
極６および燃料極７を冷却して固体高分子型燃料電池ス
タックを適正な温度（約８０℃）に維持する。水は疎水
性油に比べて比熱が大きく粘度が低いので、燃料電池ス
タック温度を制御する際、少ない水量の場合において
も、良好な電池内温度分布（比熱大効果）が得られ、循
環ポンプ２５の消費電力も抑制（低粘度）できる効果が
あるため、燃料電池２７の温度制御性に優れている。そ
れに対して、疎水性油は比熱が小さい分、熱せられ易い
という特徴を有していることから、特に寒冷地での燃料
電池２７の昇温に使用するのに適している。
０）に昇温して水の凍結の恐れをなくした後、制御装置
２９から切り替え弁２４に信号を出して、切り替え弁２
４を開けるとともに制御装置２９から切り替え弁２３に
信号を出して、切り替え弁２３を閉め、貯蔵タンク２０
中の所定温度の水を取り出し口２１から取り出し、切り
替え弁２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５を経て燃
料電池２７の図示しない各冷却通路９に供給して、空気
極６および燃料極７を冷却して固体高分子型燃料電池ス
タックを適正な温度（約８０℃）に維持する。水は疎水
性油に比べて比熱が大きく粘度が低いので、燃料電池ス
タック温度を制御する際、少ない水量の場合において
も、良好な電池内温度分布（比熱大効果）が得られ、循
環ポンプ２５の消費電力も抑制（低粘度）できる効果が
あるため、燃料電池２７の温度制御性に優れている。そ
れに対して、疎水性油は比熱が小さい分、熱せられ易い
という特徴を有していることから、特に寒冷地での燃料
電池２７の昇温に使用するのに適している。
【００３１】前記のように図示しない外気温を検出する
手段を設け、検出した外気温が低く水が凍結する恐れが
ある場合、燃料電池２７停止時において、図示しない冷
却通路９中の水や切り替え弁２３、２４、液体循環路２
６、循環ポンプ２５などの水を疎水性油に切り替えて、
冷却通路９中などの水を貯蔵タンク２０に戻した後に停
止完了するようにすれば、燃料電池２７の内部、切り替
え弁２３、２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５など
での水の凍結をより確実に防止できる。
手段を設け、検出した外気温が低く水が凍結する恐れが
ある場合、燃料電池２７停止時において、図示しない冷
却通路９中の水や切り替え弁２３、２４、液体循環路２
６、循環ポンプ２５などの水を疎水性油に切り替えて、
冷却通路９中などの水を貯蔵タンク２０に戻した後に停
止完了するようにすれば、燃料電池２７の内部、切り替
え弁２３、２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５など
での水の凍結をより確実に防止できる。
【００３２】前記のように貯蔵タンク２０中の水の温度
を検出する手段（Ｔ２）を設け、燃料電池２７起動時に
おいて、検出した水温が低く水が凍結する恐れがある場
合に疎水性油の昇温を開始するようにすれば燃料電池２
７の内部などでの水の凍結をより確実に防止できる上、
燃料電池２７を速やかに適性温度まで昇温できる。
を検出する手段（Ｔ２）を設け、燃料電池２７起動時に
おいて、検出した水温が低く水が凍結する恐れがある場
合に疎水性油の昇温を開始するようにすれば燃料電池２
７の内部などでの水の凍結をより確実に防止できる上、
燃料電池２７を速やかに適性温度まで昇温できる。
【００３３】前記のように図示しない燃料電池２７の温
度を検出する手段を設け、燃料電池２７起動時におい
て、図示しない冷却通路９に疎水性油を供給し、検出し
た燃料電池２７の温度が高くなって水が凍結する恐れが
なくなった後、疎水性油を水に切り替えるようにすれ
ば、燃料電池２７の内部などでの水の凍結をより確実に
防止できる上、燃料電池２７を速やかに適性温度まで昇
温できる。
度を検出する手段を設け、燃料電池２７起動時におい
て、図示しない冷却通路９に疎水性油を供給し、検出し
た燃料電池２７の温度が高くなって水が凍結する恐れが
なくなった後、疎水性油を水に切り替えるようにすれ
ば、燃料電池２７の内部などでの水の凍結をより確実に
防止できる上、燃料電池２７を速やかに適性温度まで昇
温できる。
【００３４】図２は水および疎水性油がそれぞれ別の貯
蔵タンクに貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃
料電池システムの一実施態様を説明する説明図である。
なお、図２において図１に示した構成部分と同じ構成部
分には同一参照符号を付すことにより、重複した説明を
省略する。疎水性油は貯蔵タンク２０Ａに貯蔵して用
い、疎水性油を貯蔵タンク２０Ａの取り出し口２２から
取り出し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循環ポン
プ２５を経て燃料電池２７の図示しない冷却通路９に供
給して熱交換した後、切り替え弁３４を備えた液体循環
経路２８Ａを経て貯蔵タンク２０Ａに戻して循環使用
し、水は貯蔵タンク２０Ｂに貯蔵して用い、水を貯蔵タ
ンク２０Ｂの取り出し口２１から取り出し、切り替え弁
２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５を経て燃料電池
２７の図示しない冷却通路９に供給して熱交換した後、
切り替え弁３５を備えた液体循環経路２８Ｂを経て貯蔵
タンク２０Ｂに戻して循環使用するようにする。そし
て、切り替え弁２４、液体循環路２６、循環ポンプ２
５、燃料電池２７の図示しない冷却通路９の疎水性油を
水に切り替える場合は、貯蔵タンク２０Ａの上部に設置
したレベル上限検知センサ３７からの信号を制御装置２
９へ送り貯蔵タンク２０Ａのレベル上限を超えないよう
にしながら貯蔵タンク２０Ａの下部に設置した切り替え
弁３６を開閉制御して貯蔵タンク２０Ａの下部に溜った
水を貯蔵タンク２０Ｂに入れるようにした以外は図１に
示した本発明の固体高分子型燃料電池システムと同様に
なっている。図２に示した本発明の固体高分子型燃料電
池システムは図１に示した本発明の固体高分子型燃料電
池システムと同様な作用効果を奏する上、水および疎水
性油がそれぞれ別の貯蔵タンクに貯蔵されているので、
水と疎水性油を別々に取り扱って管理することができ、
両者が混じり合うことを抑制できる。
蔵タンクに貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃
料電池システムの一実施態様を説明する説明図である。
なお、図２において図１に示した構成部分と同じ構成部
分には同一参照符号を付すことにより、重複した説明を
省略する。疎水性油は貯蔵タンク２０Ａに貯蔵して用
い、疎水性油を貯蔵タンク２０Ａの取り出し口２２から
取り出し、切り替え弁２３、液体循環路２６、循環ポン
プ２５を経て燃料電池２７の図示しない冷却通路９に供
給して熱交換した後、切り替え弁３４を備えた液体循環
経路２８Ａを経て貯蔵タンク２０Ａに戻して循環使用
し、水は貯蔵タンク２０Ｂに貯蔵して用い、水を貯蔵タ
ンク２０Ｂの取り出し口２１から取り出し、切り替え弁
２４、液体循環路２６、循環ポンプ２５を経て燃料電池
２７の図示しない冷却通路９に供給して熱交換した後、
切り替え弁３５を備えた液体循環経路２８Ｂを経て貯蔵
タンク２０Ｂに戻して循環使用するようにする。そし
て、切り替え弁２４、液体循環路２６、循環ポンプ２
５、燃料電池２７の図示しない冷却通路９の疎水性油を
水に切り替える場合は、貯蔵タンク２０Ａの上部に設置
したレベル上限検知センサ３７からの信号を制御装置２
９へ送り貯蔵タンク２０Ａのレベル上限を超えないよう
にしながら貯蔵タンク２０Ａの下部に設置した切り替え
弁３６を開閉制御して貯蔵タンク２０Ａの下部に溜った
水を貯蔵タンク２０Ｂに入れるようにした以外は図１に
示した本発明の固体高分子型燃料電池システムと同様に
なっている。図２に示した本発明の固体高分子型燃料電
池システムは図１に示した本発明の固体高分子型燃料電
池システムと同様な作用効果を奏する上、水および疎水
性油がそれぞれ別の貯蔵タンクに貯蔵されているので、
水と疎水性油を別々に取り扱って管理することができ、
両者が混じり合うことを抑制できる。
【００３５】図１および図２に示した本発明の固体高分
子型燃料電池システムは従来の固体高分子型燃料電池シ
ステムと比較して液体循環経路および循環ポンプの増加
がなく、切り替え弁２３、２４で容易に水と疎水性油の
切り替えを行うことができ、例えば上記のように燃料電
池停止時には冷却通路中、液体循環用配管内、循環ポン
プ内などの液体を疎水性油に切り替え、水は貯蔵タンク
に戻してから停止するようにし、燃料電池起動時には昇
温した疎水性油を同冷却通路中に供給して燃料電池を急
速に加熱し、水の凍結の恐れをなくしてから、同冷却通
路中に水を供給するので、電池スタック温度を確実に適
正温度まで昇温することができる上、構成が簡素で小型
化可能あり、燃料電池スタック内部、配管内、循環ポン
プなどの水の凍結を防止できる。
子型燃料電池システムは従来の固体高分子型燃料電池シ
ステムと比較して液体循環経路および循環ポンプの増加
がなく、切り替え弁２３、２４で容易に水と疎水性油の
切り替えを行うことができ、例えば上記のように燃料電
池停止時には冷却通路中、液体循環用配管内、循環ポン
プ内などの液体を疎水性油に切り替え、水は貯蔵タンク
に戻してから停止するようにし、燃料電池起動時には昇
温した疎水性油を同冷却通路中に供給して燃料電池を急
速に加熱し、水の凍結の恐れをなくしてから、同冷却通
路中に水を供給するので、電池スタック温度を確実に適
正温度まで昇温することができる上、構成が簡素で小型
化可能あり、燃料電池スタック内部、配管内、循環ポン
プなどの水の凍結を防止できる。
【００３６】本発明で用いる疎水性油は、構造材料に対
して腐食性がなく、非毒性で、運転温度における高い熱
的安定性があり、低温でも液状を保ち（凝固点が低
く）、引火点や自己発火温度が高く、運転温度における
蒸気圧が低く、高い伝熱速度を与えるもので、水と容易
に混合しない疎水性を有し、安価なものであって、かつ
本発明の固体高分子型燃料電池スタックが約６０〜１０
０℃の温度で運転されるため沸点が１００℃以上である
ものであれば天然物由来のものでも、合成品でもあるい
はこれらをベースとし公知の添加剤を配合した組成物で
もよく、またこれらの２つ以上の混合物でもよく特に限
定されるものではない。
して腐食性がなく、非毒性で、運転温度における高い熱
的安定性があり、低温でも液状を保ち（凝固点が低
く）、引火点や自己発火温度が高く、運転温度における
蒸気圧が低く、高い伝熱速度を与えるもので、水と容易
に混合しない疎水性を有し、安価なものであって、かつ
本発明の固体高分子型燃料電池スタックが約６０〜１０
０℃の温度で運転されるため沸点が１００℃以上である
ものであれば天然物由来のものでも、合成品でもあるい
はこれらをベースとし公知の添加剤を配合した組成物で
もよく、またこれらの２つ以上の混合物でもよく特に限
定されるものではない。
【００３７】図１に示したように水および疎水性油を１
つの貯蔵タンク２０内に貯蔵した場合、疎水性油の比重
が水の比重より小さいと貯蔵タンク２０の上方に疎水性
油が位置し、下方に水が位置するので、貯蔵タンク２０
での貯蔵、取り出しなどが容易な上、疎水性油の加熱、
昇温も行い易く好ましい。しかし疎水性油の比重が水の
比重より大きくてもよい。
つの貯蔵タンク２０内に貯蔵した場合、疎水性油の比重
が水の比重より小さいと貯蔵タンク２０の上方に疎水性
油が位置し、下方に水が位置するので、貯蔵タンク２０
での貯蔵、取り出しなどが容易な上、疎水性油の加熱、
昇温も行い易く好ましい。しかし疎水性油の比重が水の
比重より大きくてもよい。
【００３８】本発明で用いる疎水性油としては、具体的
には、例えば、鉱油系として、原油を常圧蒸留および減
圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽
出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精
製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜組み合わせ
て精製したパラフィン系、ナフテン系などの油、また、
合成油系としては、ポリα−オレフィン（ポリブテン、
１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーな
ど）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、シリコ
ーン系オイル、フッ素系オイルなどの油、あるいはこれ
らの２種以上を組み合わせた油、あるいはこれらに、公
知の添加剤（酸化防止剤、極圧剤、錆止め剤、金属不活
性化剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、消泡剤、粘度指数
向上剤、流動点降下剤など）を単独でまたは２種類以上
組み合わせて添加して得られる、ガスタービン油、コン
プレッサー油、油圧作動油、潤滑油、その他４サイクル
エンジン油や２サイクルエンジン油などのガソリンエン
ジン油；陸用ディーゼルエンジン油、船用ディーゼルエ
ンジン油などのディーゼルエンジン油；添加タービン
油、船用タービン油などのタービン油；自動車用ギヤ
油、工業用ギヤ油、自動変速機油などのギヤ油；真空ポ
ンプ油；冷凍機油；切削油、研削油、塑性加工油、熱処
理油、放電加工油などの金属加工油；滑り案内面油（工
作機械油）；軸受油など、錆止め油、熱媒体油などを挙
げることができる。これらは単独あるいは２種以上を組
み合わせて使用できる。本発明で用いる疎水性油の粘度
は、循環ポンプにより駆動されて燃料電池の冷却通路、
液体循環経路などを流通して貯蔵タンクに循環して使用
できればよく特に限定されるものではない。
には、例えば、鉱油系として、原油を常圧蒸留および減
圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽
出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精
製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜組み合わせ
て精製したパラフィン系、ナフテン系などの油、また、
合成油系としては、ポリα−オレフィン（ポリブテン、
１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーな
ど）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、シリコ
ーン系オイル、フッ素系オイルなどの油、あるいはこれ
らの２種以上を組み合わせた油、あるいはこれらに、公
知の添加剤（酸化防止剤、極圧剤、錆止め剤、金属不活
性化剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、消泡剤、粘度指数
向上剤、流動点降下剤など）を単独でまたは２種類以上
組み合わせて添加して得られる、ガスタービン油、コン
プレッサー油、油圧作動油、潤滑油、その他４サイクル
エンジン油や２サイクルエンジン油などのガソリンエン
ジン油；陸用ディーゼルエンジン油、船用ディーゼルエ
ンジン油などのディーゼルエンジン油；添加タービン
油、船用タービン油などのタービン油；自動車用ギヤ
油、工業用ギヤ油、自動変速機油などのギヤ油；真空ポ
ンプ油；冷凍機油；切削油、研削油、塑性加工油、熱処
理油、放電加工油などの金属加工油；滑り案内面油（工
作機械油）；軸受油など、錆止め油、熱媒体油などを挙
げることができる。これらは単独あるいは２種以上を組
み合わせて使用できる。本発明で用いる疎水性油の粘度
は、循環ポンプにより駆動されて燃料電池の冷却通路、
液体循環経路などを流通して貯蔵タンクに循環して使用
できればよく特に限定されるものではない。
【００３９】これらの中でも自動車用エンジンオイル、
鉱油系潤滑油、合成潤滑油あるいはこれらの２つ以上の
混合物は、疎水性油として前記特性を有する上、入手も
容易であり安価な疎水性油として好ましく使用できる。
鉱油系潤滑油、合成潤滑油あるいはこれらの２つ以上の
混合物は、疎水性油として前記特性を有する上、入手も
容易であり安価な疎水性油として好ましく使用できる。
【００４０】前記添加剤としては、具体的には、例え
ば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフ
ェノール系酸化防止剤やフェニル−α−ナフチルアミン
などのアミン系酸化防止剤、トリクレジルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート、ジチオリン酸亜鉛など
の極圧剤、石油スルホネート、ジノニルナフタレンスル
ホネートなどの錆止め剤、ベンゾトリアゾール、トリル
トリアゾール、メルカプトベンゾチアゾールなどの金属
不活性化剤、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ
土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、
アルカリ土類金属ホスホネートなどの金属系清浄剤、こ
はく酸エステル、ベンジルアミンなどの無灰分散剤、シ
リコーンなどの消泡剤、ポリメタクリレート、オレフィ
ンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリスチレンなどの
粘度指数向上剤、流動点降下剤などが挙げられる。
ば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフ
ェノール系酸化防止剤やフェニル−α−ナフチルアミン
などのアミン系酸化防止剤、トリクレジルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート、ジチオリン酸亜鉛など
の極圧剤、石油スルホネート、ジノニルナフタレンスル
ホネートなどの錆止め剤、ベンゾトリアゾール、トリル
トリアゾール、メルカプトベンゾチアゾールなどの金属
不活性化剤、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ
土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、
アルカリ土類金属ホスホネートなどの金属系清浄剤、こ
はく酸エステル、ベンジルアミンなどの無灰分散剤、シ
リコーンなどの消泡剤、ポリメタクリレート、オレフィ
ンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリスチレンなどの
粘度指数向上剤、流動点降下剤などが挙げられる。
【００４１】なお、上記実施形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００４２】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の固体高分子型燃
料電池システムは、セルユニットを複数積層した電池ス
タックに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路
と、水あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が
流通する冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池シ
ステムであって、前記冷却通路に供給する液体を水ある
いは前記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前
記疎水性油を適温に加熱するための加熱手段を備えてい
るので、例えば燃料電池停止時には冷却通路中、液体循
環用配管内、循環ポンプ内などの液体を疎水性油に切り
替え、水は貯蔵タンクに戻してから停止するようにし、
燃料電池起動時には昇温した疎水性油を同冷却通路中に
供給して燃料電池を急速に加熱し、水の凍結の恐れをな
くしてから、同冷却通路中に水を供給するので、電池ス
タック温度を確実に適正温度まで昇温することができる
上、構成が簡素で小型化可能あり、燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止できると
いう顕著な効果を奏する。
料電池システムは、セルユニットを複数積層した電池ス
タックに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路
と、水あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が
流通する冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池シ
ステムであって、前記冷却通路に供給する液体を水ある
いは前記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前
記疎水性油を適温に加熱するための加熱手段を備えてい
るので、例えば燃料電池停止時には冷却通路中、液体循
環用配管内、循環ポンプ内などの液体を疎水性油に切り
替え、水は貯蔵タンクに戻してから停止するようにし、
燃料電池起動時には昇温した疎水性油を同冷却通路中に
供給して燃料電池を急速に加熱し、水の凍結の恐れをな
くしてから、同冷却通路中に水を供給するので、電池ス
タック温度を確実に適正温度まで昇温することができる
上、構成が簡素で小型化可能あり、燃料電池スタック内
部、配管内、循環ポンプなどの水の凍結を防止できると
いう顕著な効果を奏する。
【００４３】本発明の請求項２記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油が１つの貯蔵
タンクに貯蔵されているので、請求項１記載の固体高分
子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、構成がよ
り簡素になり一層小型化できるという、さらなる顕著な
効果を奏する。
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油が１つの貯蔵
タンクに貯蔵されているので、請求項１記載の固体高分
子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、構成がよ
り簡素になり一層小型化できるという、さらなる顕著な
効果を奏する。
【００４４】本発明の請求項３記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水を主体とする液体の取り出し口が
前記貯蔵タンクの下方に、前記疎水性油を主体とする液
体の取り出し口が前記貯蔵タンクの上方に、少なくとも
各１つ以上設けられているので、請求項２記載の固体高
分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、各液体
をそれぞれの取り出し口から容易に取り出せるという、
さらなる顕著な効果を奏する。
電池システムは、請求項２記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水を主体とする液体の取り出し口が
前記貯蔵タンクの下方に、前記疎水性油を主体とする液
体の取り出し口が前記貯蔵タンクの上方に、少なくとも
各１つ以上設けられているので、請求項２記載の固体高
分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、各液体
をそれぞれの取り出し口から容易に取り出せるという、
さらなる顕著な効果を奏する。
【００４５】本発明の請求項４記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２あるいは請求項３記載の固体
高分子型燃料電池システムにおいて、前記貯蔵タンクに
は、水および前記疎水性油を加熱するための加熱手段が
装着されているので、水および前記疎水性油を制御しつ
つ容易に加熱できるとうさらなる効果を奏する。
電池システムは、請求項２あるいは請求項３記載の固体
高分子型燃料電池システムにおいて、前記貯蔵タンクに
は、水および前記疎水性油を加熱するための加熱手段が
装着されているので、水および前記疎水性油を制御しつ
つ容易に加熱できるとうさらなる効果を奏する。
【００４６】本発明の請求項５記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油がそれぞれ別
の貯蔵タンクに貯蔵されているので、請求項１記載の固
体高分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、水
と前記疎水性油が混じり合うのを抑制できるので取り扱
い易くなるという、さらなる顕著な効果を奏する。
電池システムは、請求項１記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、水および前記疎水性油がそれぞれ別
の貯蔵タンクに貯蔵されているので、請求項１記載の固
体高分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、水
と前記疎水性油が混じり合うのを抑制できるので取り扱
い易くなるという、さらなる顕著な効果を奏する。
【００４７】本発明の請求項６記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項５記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、前記貯蔵タンクには、水および前記
疎水性油を加熱するための加熱手段が装着されているの
で、水および前記疎水性油を制御しつつ容易に加熱でき
るとうさらなる効果を奏する。
電池システムは、請求項５記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、前記貯蔵タンクには、水および前記
疎水性油を加熱するための加熱手段が装着されているの
で、水および前記疎水性油を制御しつつ容易に加熱でき
るとうさらなる効果を奏する。
【００４８】本発明の請求項７記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項１から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、前記疎水
性油が自動車用エンジンオイル、鉱油系潤滑油、合成潤
滑油あるいはこれらの２つ以上の混合物であるので、請
求項１記載の固体高分子型燃料電池システムと同じ効果
を奏する上、これらは疎水性油としての前記特性を有
し、入手も容易で安価であるという、さらなる顕著な効
果を奏する。
電池システムは、請求項１から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、前記疎水
性油が自動車用エンジンオイル、鉱油系潤滑油、合成潤
滑油あるいはこれらの２つ以上の混合物であるので、請
求項１記載の固体高分子型燃料電池システムと同じ効果
を奏する上、これらは疎水性油としての前記特性を有
し、入手も容易で安価であるという、さらなる顕著な効
果を奏する。
【００４９】本発明の請求項８記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項２から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電池
停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切り
替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後に
停止完了するので、前記固体高分子型燃料電池システム
と同じ効果を奏する上、燃料電池内部などでの水の凍結
をより確実に防止できるという、さらなる顕著な効果を
奏する。
電池システムは、請求項２から請求項６のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電池
停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切り
替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後に
停止完了するので、前記固体高分子型燃料電池システム
と同じ効果を奏する上、燃料電池内部などでの水の凍結
をより確実に防止できるという、さらなる顕著な効果を
奏する。
【００５０】本発明の請求項９記載の固体高分子型燃料
電池システムは、請求項８記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、外気温を検出する手段を設け、検出
した外気温が低く水が凍結する恐れがある場合、燃料電
池停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切
り替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後
に停止完了するので、請求項８記載の固体高分子型燃料
電池システムと同じ効果を奏する上、冬季あるいは寒冷
地などにおいても燃料電池内部、液体循環経路内、循環
ポンプ内などでの水の凍結をより確実に効果的に防止で
きるという、さらなる顕著な効果を奏する。
電池システムは、請求項８記載の固体高分子型燃料電池
システムにおいて、外気温を検出する手段を設け、検出
した外気温が低く水が凍結する恐れがある場合、燃料電
池停止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切
り替えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後
に停止完了するので、請求項８記載の固体高分子型燃料
電池システムと同じ効果を奏する上、冬季あるいは寒冷
地などにおいても燃料電池内部、液体循環経路内、循環
ポンプ内などでの水の凍結をより確実に効果的に防止で
きるという、さらなる顕著な効果を奏する。
【００５１】本発明の請求項１０記載の固体高分子型燃
料電池システムは、請求項２から請求項９のいずれかに
記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電
池起動時において、前記貯蔵タンク中の水の温度を検出
する手段を設け、検出した水温が低く水が凍結する恐れ
がある場合、前記疎水性油の昇温を開始するので、前記
固体高分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、
前記貯蔵タンク内、液体循環経路内、燃料電池内部など
での水の凍結を確実に効果的に防止できる上、前記疎水
性油の昇温をタイミングよく行って燃料電池起動時間の
短縮を図れるという、さらなる顕著な効果を奏する。
料電池システムは、請求項２から請求項９のいずれかに
記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料電
池起動時において、前記貯蔵タンク中の水の温度を検出
する手段を設け、検出した水温が低く水が凍結する恐れ
がある場合、前記疎水性油の昇温を開始するので、前記
固体高分子型燃料電池システムと同じ効果を奏する上、
前記貯蔵タンク内、液体循環経路内、燃料電池内部など
での水の凍結を確実に効果的に防止できる上、前記疎水
性油の昇温をタイミングよく行って燃料電池起動時間の
短縮を図れるという、さらなる顕著な効果を奏する。
【００５２】本発明の請求項１１記載の固体高分子型燃
料電池システムは、請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料
電池起動時において、燃料電池の温度を検出する手段を
設け、前記冷却通路に前記疎水性油を供給し、検出した
燃料電池の温度が高くなって水が凍結する恐れがなくな
った後、前記疎水性油を水に切り替えるので、燃料電池
内部、液体循環経路内などでの水の凍結を確実に効果的
に防止できる上、タイミングよく水に切り替えて燃料電
池の温度を効率よく適正な温度にして維持できるとい
う、さらなる顕著な効果を奏する。
料電池システムは、請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の固体高分子型燃料電池システムにおいて、燃料
電池起動時において、燃料電池の温度を検出する手段を
設け、前記冷却通路に前記疎水性油を供給し、検出した
燃料電池の温度が高くなって水が凍結する恐れがなくな
った後、前記疎水性油を水に切り替えるので、燃料電池
内部、液体循環経路内などでの水の凍結を確実に効果的
に防止できる上、タイミングよく水に切り替えて燃料電
池の温度を効率よく適正な温度にして維持できるとい
う、さらなる顕著な効果を奏する。
【図１】水および疎水性油が１つの貯蔵タンクに貯蔵さ
れている本発明の固体高分子型燃料電池システムの一実
施態様を説明する説明図である。
れている本発明の固体高分子型燃料電池システムの一実
施態様を説明する説明図である。
【図２】水および疎水性油がそれぞれ別の貯蔵タンクに
貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃料電池シス
テムの一実施態様を説明する説明図である。
貯蔵されている本発明の他の固体高分子型燃料電池シス
テムの一実施態様を説明する説明図である。
【図３】固体高分子型燃料電池のセルユニットの基本構
成を示す分解断面図である。
成を示す分解断面図である。
【図４】固体高分子型燃料電池スタックの基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 固体高分子電解質膜
２ 空気極側触媒層
３ 燃料極側触媒層
４ 空気極側ガス拡散層
５ 燃料極側ガス拡散層
６ 空気極
７ 燃料極
８ ガス流路
９ 冷却水流路
１０ セパレータ
１１ セルユニット
２０、２０Ａ、２０Ｂ 貯蔵タンク
２１、２２ 取り出し口
２３、２４ 切替弁
２５ 循環ポンプ
２６、２８、２８Ａ、２８Ｂ 液体循環経路
２７ 燃料電池
２９ 制御装置
３０、３１ ヒータ
３２ 燃料ガス供給路
３３ 酸化剤ガス供給路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 濱田 陽
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CX05 HH00 HH08
5H027 AA06 CC06 DD00 KK48 MM16
Claims (11)
- 【請求項１】 セルユニットを複数積層した電池スタッ
クに燃料ガスおよび酸化剤ガス供給用のガス流路と、水
あるいは１００℃以上の沸点を有する疎水性油が流通す
る冷却通路が備えられた固体高分子型燃料電池システム
であって、前記冷却通路に供給する液体を水あるいは前
記疎水性油に切り替える切替手段と、水および前記疎水
性油を適温に加熱するための加熱手段を備えたことを特
徴とする固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項２】 水および前記疎水性油が１つの貯蔵タン
クに貯蔵されていることを特徴とする請求項１記載の固
体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項３】 水を主体とする液体の取り出し口が前記
貯蔵タンクの下方に、前記疎水性油を主体とする液体の
取り出し口が前記貯蔵タンクの上方に、少なくとも各１
つ以上設けられていることを特徴とする請求項２記載の
固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項４】 前記貯蔵タンクには、水および前記疎水
性油を加熱するための加熱手段が装着されていることを
特徴とする請求項２あるいは請求項３記載の固体高分子
型燃料電池システム。 - 【請求項５】 水および前記疎水性油がそれぞれ別の貯
蔵タンクに貯蔵されていることを特徴とする請求項１記
載の固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項６】 前記貯蔵タンクには、水および前記疎水
性油を加熱するための加熱手段が装着されていることを
特徴とする請求項５記載の固体高分子型燃料電池システ
ム。 - 【請求項７】 前記疎水性油が自動車用エンジンオイ
ル、鉱油系潤滑油、合成潤滑油あるいはこれらの２つ以
上の混合物であることを特徴とする請求項１から請求項
６のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項８】 燃料電池停止時において、冷却通路中の
水を前記疎水性油に切り替えて、冷却通路中の水を前記
貯蔵タンクに戻した後に停止完了することを特徴とする
請求項２から請求項６のいずれかに記載の固体高分子型
燃料電池システム。 - 【請求項９】 外気温を検出する手段を設け、検出した
外気温が低く水が凍結する恐れがある場合、燃料電池停
止時において、冷却通路中の水を前記疎水性油に切り替
えて、冷却通路中の水を前記貯蔵タンクに戻した後に停
止完了することを特徴とする請求項８記載の固体高分子
型燃料電池システム。 - 【請求項１０】 燃料電池起動時において、前記貯蔵タ
ンク中の水の温度を検出する手段を設け、検出した水温
が低く水が凍結する恐れがある場合、前記疎水性油の昇
温を開始することを特徴とする請求項２から請求項９の
いずれかに記載の固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項１１】 燃料電池起動時において、燃料電池の
温度を検出する手段を設け、前記冷却通路に前記疎水性
油を供給し、検出した燃料電池の温度が高くなって水が
凍結する恐れがなくなった後、前記疎水性油を水に切り
替えることを特徴とする請求項１から請求項１０のいず
れかに記載の固体高分子型燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001294217A JP3600202B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 固体高分子型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001294217A JP3600202B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 固体高分子型燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100328A true JP2003100328A (ja) | 2003-04-04 |
| JP3600202B2 JP3600202B2 (ja) | 2004-12-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001294217A Expired - Fee Related JP3600202B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 固体高分子型燃料電池システム |
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| JP (1) | JP3600202B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006476A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Shishiai-Kabushikigaisha | 燃料電池用冷却液組成物 |
| JP2005129384A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Calsonic Kansei Corp | 冷却液およびそれを用いた燃料電池冷却システム |
| WO2005088754A1 (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システムの制御装置 |
| JP2005353470A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2019087325A (ja) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよびタービンの制御方法 |
-
2001
- 2001-09-26 JP JP2001294217A patent/JP3600202B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006476A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Shishiai-Kabushikigaisha | 燃料電池用冷却液組成物 |
| WO2005006475A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Shishiai-Kabushikigaisha | 燃料電池用冷却液組成物 |
| US8187763B2 (en) | 2003-07-11 | 2012-05-29 | Honda Motor Co., Ltd. | Cooling liquid composition for fuel cell |
| JP2005129384A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Calsonic Kansei Corp | 冷却液およびそれを用いた燃料電池冷却システム |
| WO2005088754A1 (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システムの制御装置 |
| KR100811806B1 (ko) | 2004-03-17 | 2008-03-10 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | 연료전지 시스템의 제어장치, 연료전지 시스템, 연료전지 하이브리드 차량 |
| US8420272B2 (en) | 2004-03-17 | 2013-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system control device |
| JP2005353470A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2019087325A (ja) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよびタービンの制御方法 |
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