JPH0837013A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ガスの漏洩を防止して、電池性能の
低下、電池の劣化、ならびに電池外部での燃焼の危険性
を避けることを最も主要な目的としている。 【構成】本発明は、反応ガス流路を有する酸化剤極と燃
料極との間に電解質層を挟んで成る単電池を複数個積層
して構成される燃料電池本体の、燃料極および酸化剤極
に燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給、排出し、
この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
ネルギーを各電極間から取り出すようにした燃料電池に
おいて、燃料電池の電池反応域における燃料ガスと酸化
剤ガスとの静圧の差を算出する圧力算出手段と、圧力算
出手段により算出された静圧の差に基づいて、当該差圧
が所定の差圧以下となるように燃料ガスまたは酸化剤ガ
スの圧力を自動的に制御する圧力自動制御手段とを備え
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係り、特に
電池性能の低下、電池の劣化、ならびに電池外部での燃
焼の危険性を避けるようにした燃料電池装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃料電池は、通常、電解質層
（マトリックス）を挟んで反応ガス流路を有する燃料極
（以下、アノードと称する）および酸化剤極（以下、カ
ソードと称する）の一対の多孔質電極を配置すると共
に、燃料極の背面に水素等の燃料ガスを接触させ、また
酸化剤極の背面に酸素等の酸化剤ガスを接触させ、この
時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エネル
ギーを、上記各電極間から取り出すようにしたものであ
る。

【０００３】すなわち、この燃料電池は、電極上で生じ
る電気化学的反応を直接電気出力に変換する発電装置で
あり、この反応を行なわせるためには、燃料ガスと酸化
剤ガスとを、電解質マトリックスを挟んで向き合うアノ
ードとカソードとにそれぞれ分けて継続的に供給する。
また、各反応ガスを隔てながらアノードとカソードに導
く流路はセパレータによって形成され、電解質マトリッ
クス、アノードおよびカソードからなる単電池とこのセ
パレータとの各一組を積層してなる単セルを、複数個積
層して燃料電池本体を構成している。

【０００４】図７は、この種の燃料電池の構成例を示す
斜視図である。図７において、燃料電池の単セルは、電
解質マトリックス１をアノード２とカソード３とで挟ん
だ単電池４と、その両面に燃料ガス５と酸化剤ガス６を
導くセパレータ７とからなる。そのＡ−Ａ断面部分につ
いて単セルを２つ積層したものを図８に示す。通常、セ
パレータ７は、図８の中央部分に示すように、各反応ガ
スを仕切るインターコネクタ８を両面からアノードエッ
ジ板９とカソードエッジ板１０とで挟んで一体化してお
り、燃料ガス５と酸化剤ガス６の流路を確保し、さらに
単電池４上で生じた電気を上下の単電池４に均一に伝え
るために、アノードカレントコレクター１１とカソード
カレントコレクター１２とを、セパレータ７の内部に設
けている。

【０００５】この燃料電池においては、燃料ガス５と酸
化剤ガス６とは、単電池４に隔てられてセパレータ７の
内部を流れるので、単電池４もまた各反応ガスの流路壁
となる。電解質マトリックス１、アノード２およびカソ
ード３は、共に多孔質体であり、液状の電解質を含浸さ
せている。特に、電解質マトリックス１は、アノード２
およびカソード３に比べて電解質の保持能力が高く、確
実に電解質を保持することで、流路壁の機能を果たす。

【０００６】また、単電池４とセパレータ７との接触部
分は、液状の電解質が濡らしており、燃料ガス５および
酸化剤ガス６が電池外部に洩れるのを防いでいる。これ
を、接触部分のウェットシール１３と称しており、その
部分を図８に円で囲って示している。

【０００７】すなわち、反応ガスは電解質によってシー
ルされており、電解質が移動するだけの圧力差の下にお
いては、シール性が損なわれる。そこで、燃料ガス５と
酸化剤ガス６との差圧、および燃料ガス５あるいは酸化
剤ガス６と電池外部の雰囲気ガスとの差圧の管理が重要
である。

【０００８】なお、図７に示す単セルの構造は、燃料ガ
ス５と酸化剤ガス６の流れ方向から並行流型セル構造と
呼ばれ、積層した各セパレータ７に燃料ガス５と酸化剤
ガス６を供給、排出するために、上下に隣接するセパレ
ータ７のガス流路を繋ぐマニホールドリング１４を有し
ている。

【０００９】ところで、上記のような燃料電池におい
て、燃料ガス５と酸化剤ガス６の圧力は、それぞれの排
出配管内の圧力で代表されている。例えば、排出配管よ
り圧力配管を分岐して、その先に設けられた圧力計によ
って両ガスの圧力を測定している。また、各反応ガスの
差圧は、同様に排出配管より分岐した圧力配管の先に設
けられた差圧計によって測定している。従って、これよ
り得られる差圧は、電解質マトリックス１の両側にかか
る圧力の差を正確に表わしてはいない。

【００１０】電解質マトリックス１にかかるこの差圧
が、所定の差圧を超えて電解質が電解質マトリックス１
内に安定に保持されなくなると、燃料ガス５と酸化剤ガ
ス６が電解質マトリックス１を通して連通し、燃焼反応
が生じて単電池４を劣化させる。そして、電解質マトリ
ックス１内にガスの流通路が一旦生じると、電解質によ
ってその流通路が塞がれるのは難しい。また、差圧によ
って、電解質マトリックス１に亀裂が生じ、燃料ガス５
と酸化剤ガス６とが連通することもある。

【００１１】同様に、燃料ガス５または酸化剤ガス６と
電池外部の雰囲気ガスとの差圧は、燃料ガス５または酸
化剤ガス６の排出配管内の圧力と燃料電池本体を収納す
る電池収納容器内の圧力との差でもって代表させてい
る。

【００１２】燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池雰囲
気ガスとの間にかかる差圧が所定値を超えると、単電池
４とセパレータ７との接触部分のウェットシール１３か
ら反応ガスの漏洩が生じる。そして、電池雰囲気ガスが
燃料ガス５または酸化剤ガス６中へ漏洩すると、電池反
応成分の成分比が低下して電池性能が低下する。また、
燃料ガス５または酸化剤ガス６が電池雰囲気ガス中へ漏
洩すると、電池外部で燃焼反応が生じて危険であるばか
りでなく、電池反応成分が失われて燃料電池のシステム
効率が低下する。従って、各ガスの差圧を小さく抑える
必要があり、そのためには差圧をより正確に知ることが
必要である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
燃料電池においては、ガスの漏洩によって、電池性能が
低下したり、電池が劣化したり、電池外部での燃焼の危
険性があるという問題があった。

【００１４】本発明の目的は、ガスの漏洩を防止して、
電池性能の低下、電池の劣化、ならびに電池外部での燃
焼の危険性を避けることが可能な燃料電池装置を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、反応ガス流路を有する酸化剤極と燃料極との間に
電解質層を挟んで成る単電池を複数個積層して構成され
る燃料電池本体の、燃料極および酸化剤極に燃料ガスお
よび酸化剤ガスをそれぞれ供給、排出し、この時に起こ
る電気化学的反応により発生する電気的エネルギーを各
電極間から取り出すようにした燃料電池において、ま
ず、請求項１に係る発明では、燃料電池の電池反応域に
おける燃料ガスと酸化剤ガスとの静圧の差を算出する圧
力算出手段を備えて成る。

【００１６】また、請求項２に係る発明では、燃料電池
の電池反応域における燃料ガスまたは酸化剤ガスと燃料
電池本体を収納する電池収納容器内に満たされる電池雰
囲気ガスとの静圧の差を算出する圧力算出手段を備えて
成る。

【００１７】一方、請求項３に係る発明では、上記請求
項１または請求項２に係る発明の燃料電池装置におい
て、圧力算出手段により算出された静圧の差に基づい
て、当該差圧が所定の差圧以下となるように燃料ガスま
たは酸化剤ガスの圧力を自動的に制御する圧力自動制御
手段を付加して成る。

【００１８】また、請求項４に係る発明では、上記請求
項２に係る発明の燃料電池装置において、圧力算出手段
により算出された静圧の差に基づいて、当該差圧が所定
の差圧以下となるように電池雰囲気ガスの圧力を自動的
に制御する圧力自動制御手段を付加して成る。

【００１９】ここで、特に上記圧力自動制御手段として
は、燃料電池の電池反応域に燃料ガスまたは酸化剤ガス
を供給、排出する配管経路上に設けられたバルブの開度
を制御するものとする。

【００２０】また、上記圧力自動制御手段としては、電
池雰囲気ガスを電池収納容器内に供給、排出する配管経
路上に設けられたバルブの開度を制御するものとする。
さらに、上記圧力自動制御手段としては、燃料ガスまた
は酸化剤ガスの電池反応域下流に設けられた封水器内の
液面高さを制御するものとする。さらにまた、上記圧力
自動制御手段としては、電池雰囲気ガスの電池収納容器
下流に設けられた封水器内の液面高さを制御するものと
する。

【００２１】

【作用】従って、本発明の燃料電池装置においては、燃
料電池の電池反応域において電解質層に作用する圧力
を、燃料ガスと酸化剤ガスとの静圧差により評価するこ
とにより、より正確にその圧力を得ることができる。

【００２２】さらに、この静圧差を基に燃料ガスと酸化
剤ガスの圧力を制御することにより、その圧力差をより
小さく保つことができる。これにより、電解質が電解質
層の中に安定に保持され、燃料ガスと酸化剤ガスとの連
通を防止することができる。また、電解質層が圧力によ
って亀裂を生じるのを防止することができる。

【００２３】一方、セパレータと単電池との接触部分の
ウェットシール部に作用する圧力を、燃料ガスまたは酸
化剤ガスと電池雰囲気ガスとの静圧差により評価するこ
とにより、より正確にその圧力を得ることができる。

【００２４】さらに、この静圧差を基に燃料ガスまたは
酸化剤ガスと電池雰囲気ガスの圧力を制御することによ
り、その圧力差を小さく保つことができる。これによ
り、ウェットシール部において電解質が電解質層中に安
定に保持され、ガスが漏洩するのを防止することができ
る。以上により、電池性能の低下、電池の劣化、ならび
に電池外部での燃焼の危険性を避けることが可能とな
る。

【００２５】

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。燃
料電池において、燃料ガスはアノード面に沿って流れる
ので、燃料ガスがアノードを通して電解質マトリックス
を押す圧力は、燃料ガスの持つ全圧ではなく、静圧に近
い。また、同様に、酸化剤ガスはカソード面に沿って流
れるので、酸化剤ガスがカソードを通して電解質マトリ
ックスを押す圧力は、酸化剤ガスの持つ全圧ではなく、
静圧に近い。

【００２６】すなわち、燃料電池の電池反応域における
燃料ガスと酸化剤ガスとは、かなり大きい流速で流れて
いるために無視できない動圧をもっており、電解質マト
リックスの両側にかかる圧力の差は、燃料ガス、酸化剤
ガスそれぞれの静圧の差で評価されるのが望ましい。し
かしながら、燃料電池の電池反応域に圧力センサーを配
設することは困難である。

【００２７】そこで、燃料ガスまたは酸化剤ガスを供
給、排出する配管経路に設けられた圧力センサーから、
燃料ガスまたは酸化剤ガスの全圧を算出し、ガス流量か
ら電池反応域の動圧を算出することにより、燃料電池の
電池反応域の静圧を求める。

【００２８】さらに、燃料電池の電池反応域における燃
料ガス、酸化剤ガスそれぞれの静圧から、電解質マトリ
ックスにかかる差圧を算出する。一方、燃料ガスおよび
酸化剤ガスは、セパレータと単電池との接触部分のウェ
ットシール部分に沿って流れるので、ウェットシール部
に作用する圧力は、燃料電池の電池反応域における燃料
ガスまたは酸化剤ガスと電池雰囲気ガスそれぞれの持つ
静圧の差に近い。

【００２９】そこで、燃料ガスまたは酸化剤ガスを供
給、排出する配管経路に設けられた圧力センサーから得
られた圧力とガス流量より算出される燃料電池の電池反
応域に静圧と電池収納容器に設けられた圧力センサーか
ら得られた電池雰囲気ガスの静圧との差より、ウェット
シール部にかかる差圧を算出する。

【００３０】そして、これら算出した差圧が所定の差圧
を超える場合には、差圧を小さくする制御を行なうこと
により、燃料ガス、酸化剤ガス、および電池雰囲気ガス
の間で、ガスが連通するのを防止することができる。

【００３１】以上のような点から、本発明では、燃料電
池の電池反応域における燃料ガスと酸化剤ガスとの差
圧、および燃料ガスまたは酸化剤ガスと電池雰囲気ガス
との差圧をより正確に算出する手段を備え、さらに同時
に、この算出した差圧を基に、燃料ガス、酸化剤ガス、
または電池雰囲気ガスの圧力を制御する手段を備えるも
のである。

【００３２】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例による
燃料電池装置の構成例を示すブロック図であり、図７お
よび図８と同一要素には同一符号を付して示している。
なお、図１では、電池収納容器２０に収納された電池２
１は、模式的に１セルのみを示している。

【００３３】図１において、電池収納容器２０に収納さ
れた電池２１の単電池４に、燃料ガス５と酸化剤ガス６
とをそれぞれ供給、排出するようにしている。また、燃
料ガス５および酸化剤ガス６をそれぞれ供給、排出する
配管経路上には、電池２１の上流側に流量計２２および
２３、電池２１の下流側に圧力計２４および２５および
バルブ２６，２７をそれぞれ設けている。

【００３４】この流量計２２および２３は、電池２１に
供給される燃料ガス５および酸化剤ガス６の流量を測定
するものである。また、圧力計２４および２５は、電池
２１から排出された燃料ガス５および酸化剤ガス６の圧
力を、ガス排出配管経路から分岐された配管に接続され
て測定するものである。そして、この分岐配管は、ガス
排出配管経路の管壁より分岐されているので、これらの
圧力計２４および２５が測定する圧力は、ガス排出配管
経路内の燃料ガス５および酸化剤ガス６の静圧である。

【００３５】さらに、流量計２２および２３により測定
されたガスの流量と、圧力計２４および２５により測定
されたガスの圧力とを、それぞれデジタル信号に変換し
てコンピュータ２８に入力するようにしている。

【００３６】このコンピュータ２８は、流量計２２およ
び２３からのガスの流量と、圧力計２４および２５から
のガスの圧力とに基づいて、燃料電池の電池反応域にお
ける燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差を算出し、
モニターに表示出力する圧力算出機能を有するものであ
る。

【００３７】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について説明する。図１において、電
池収納容器２０に収納した電池２１の単電池４には、燃
料ガス５および酸化剤ガス６がそれぞれ供給されて、電
気化学的反応によって電気的エネルギーが得られる。

【００３８】一方、流量計２２および２３によって、燃
料ガス５および酸化剤ガス６の流量が、また圧力計２４
および２５によって、燃料ガス５および酸化剤ガス６の
圧力がそれぞれ測定され、これらガスの流量とガスの圧
力はデジタル信号に変換して、コンピュータ２８に取り
込まれ演算が行なわれる。

【００３９】すなわち、コンピュータ２８では、まず、
測定されたガスの流量とあらかじめ入力されたガス排出
配管内の断面積とからガスの流速が、さらにガスの動圧
が算出される。この動圧と圧力計２４および２５からの
測定値との和がガスの全圧である。さらに、測定された
ガスの流量とあらかじめ入力されたセパレータ７内のガ
スの流量断面積とから、電池２１内部のガスの流速およ
び動圧が算出されて、上記で算出されたガスの全圧から
この動圧を差し引いた値が、電池２１内部のガスの静圧
として求められる。以上の演算が、燃料ガス５および酸
化剤ガス６のそれぞれについて行なわれる。

【００４０】そして、このようにして得られた電池反応
域の燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差が、電解質
マトリックス１に作用する燃料ガス５と酸化剤ガス６と
の差圧である。これをコンピュータ２８のモニターに表
示することにより、電解質マトリックス１に及ぼす圧力
をより正確に知ることができる。

【００４１】これにより、燃料ガス５と酸化剤ガス６と
の差圧を評価して、差圧を小さくする必要がある時に
は、バルブ２６，２７の開度を制御することができる。
すなわち、燃料ガス５の静圧が酸化剤ガス６の静圧より
も過度に大きい場合には、バルブ２６の開度を大きくし
て燃料ガス５の圧力を下げるか、バルブ２７の開度を小
さくして酸化剤ガス６の圧力を大きくする。

【００４２】また、燃料ガス５の静圧が酸化剤ガス６の
静圧よりも過度に小さい場合には、バルブ２６の開度を
小さくして燃料ガス５の圧力を上げるか、バルブ２７の
開度を大きくして酸化剤ガス６の圧力を下げる。

【００４３】これにより、電解質マトリックス１に作用
する圧力を小さく保ち、電解質を電解質マトリックス１
中に安定に保持させることができる。従って、電解質マ
トリックス１を貫通して燃料ガス５と酸化剤ガス６とが
連通するのを防止することができる。また、電解質マト
リックス１が、圧力によって亀裂を生じるのを防止する
ことができる。曳いては、燃料電池の電池反応域におけ
る燃料ガス５と酸化剤ガス６の燃焼反応を防止すること
ができ、燃焼による単電池４の劣化を避けることがで
き、同時にガスの漏洩による電池性能の低下を避けるこ
とができる。

【００４４】なお、上記の方法で、電池２１内部のガス
の静圧をより正確に算出するには、電池反応によって変
化するガスの流量と配管の圧力損失とを考慮することが
望ましい。

【００４５】また、上記の演算の過程で算出されるガス
の全圧から、電池２１内部のガスの物性値をより正確に
得ることが可能であり、その結果電池２１の性能をより
正確に評価することが可能となる。

【００４６】上述したように、本実施例では、反応ガス
流路を有するアノード２とカソード３との間に電解質マ
トリックス１を挟んで成る単電池４を複数個積層して構
成される電池２１の、アノード２およびカソード３に燃
料ガス５および酸化剤ガス６をそれぞれ供給、排出し、
この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
ネルギーを各電極２，３間から取り出すようにした燃料
電池において、燃料ガス５および酸化剤ガス６の流量を
測定する流量計２２および２３と、燃料ガス５および酸
化剤ガス６の圧力を測定する圧力計２４および２５と、
流量計２２および２３からのガスの流量と、圧力計２４
および２５からのガスの圧力とに基づいて、燃料電池の
電池反応域における燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧
の差を算出し、モニターに表示出力する圧力算出機能を
有するコンピュータ２８とを備えるようにしたものであ
る。

【００４７】従って、燃料電池の電池反応域において電
解質マトリックス１に作用する圧力を小さく保ち、電解
質マトリックス１を貫通するガスの連通を防止すること
ができる。

【００４８】これにより、燃料電池の電池反応域におけ
る燃料ガス５と酸化剤ガス６との燃焼反応を防止するこ
とが可能となり、燃焼による単電池４の劣化を避けるこ
とが可能となり、同時にガスの漏洩による電池性能の低
下を避けることが可能となる。

【００４９】また、セパレータ７と単電池４との接触部
分のウェットシール１３に作用する圧力を小さく保ち、
ウェットシール１３を貫通するガスの漏洩を防止するこ
とができる。

【００５０】これにより、ガスの漏洩による電池性能の
低下を防止することが可能となり、同時に燃料電池の電
池反応域から漏洩した燃料ガス５と酸化剤ガス６が電池
外部で燃焼する危険性を回避することが可能となる。

【００５１】（第２の実施例）図２は、本発明の第２の
実施例による燃料電池装置の構成例を示すブロック図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００５２】図２において、電池収納容器２０内には、
電池雰囲気ガス３０を供給、排出するようにしている。
また、電池収納容器２０には圧力計配管を取り付けて、
その先端に圧力計３１を設けている。この圧力計３１
は、電池収納容器２０内の電池雰囲気ガス３０の圧力を
測定するものである。

【００５３】さらに、電池雰囲気ガス３０の配管経路と
しては、電池収納容器２０の上流側に流量計３２を、下
流側にバルブ３３をそれぞれ設けている。この流量計３
２は、電池収納容器２０に供給される電池雰囲気ガス３
０の流量を測定するものである。

【００５４】さらにまた、流量計２２，２３，３２によ
り測定されたガスの流量と、圧力計２４，２５，３１に
より測定されたガスの圧力とを、それぞれデジタル信号
に変換してコンピュータ２８に入力するようにしてい
る。

【００５５】このコンピュータ２８は、流量計２２，２
３，３２からのガスの流量と、圧力計２４，２５，３１
からのガスの圧力とに基づいて、燃料電池の電池反応域
における燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池２１を収
納する電池収納容器２０内に満たされる電池雰囲気ガス
３０との静圧の差を算出し、モニターに表示出力する圧
力算出機能を有するものである。

【００５６】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について説明する。図２において、電
池収納容器２０に収納した電池２１の単電池４には、燃
料ガス５および酸化剤ガス６がそれぞれ供給されて、電
気化学的反応によって電気的エネルギーが得られる。ま
た、電池収納容器２０内には、電池雰囲気ガス３０が供
給される。

【００５７】一方、流量計２２，２３，３２によって、
燃料ガス５，酸化剤ガス６，電池雰囲気ガス３０の流量
が、また圧力計２４，２５，３１によって、燃料ガス
５，酸化剤ガス６，電池雰囲気ガス３０の圧力がそれぞ
れ測定され、これらガスの流量とガスの圧力はデジタル
信号に変換して、コンピュータ２８に取り込まれ演算が
行なわれる。

【００５８】すなわち、コンピュータ２８では、まず、
燃料ガス５および酸化剤ガス６について、前述した方法
により、電池２１内部のガスの静圧が算出される。電池
収納容器２０内の電池雰囲気ガス３０の容積に比べて、
供給するガス流量が十分に小さいので、電池２１外部の
静圧は圧力計３３の測定値で代表できる。そして、燃料
ガス５の静圧と電池雰囲気ガス３０の静圧との差が、ウ
ェットシール１３に作用する燃料ガス５側の差圧であ
り、また酸化剤ガス６の静圧と電池雰囲気ガス３０の静
圧との差が、ウェットシール１３に作用する酸化剤ガス
６側の差圧である。

【００５９】これらがコンピュータ２８で演算され、コ
ンピュータ２８のモニターに表示されることにより、ウ
ェットシール１３に及ぼす圧力をより正確に知ることが
できる。

【００６０】これにより、電池反応域の燃料ガス５と電
池雰囲気ガス３０との差圧、および電池反応域の酸化剤
ガス６と電池雰囲気ガス３０との差圧を評価して、差圧
を小さくする必要のある時には、バルブ２６，２７の開
度を変化させて差圧をそれぞれ制御することができる。

【００６１】すなわち、燃料ガス５の静圧が電池雰囲気
ガス３０の静圧よりも過度に大きい場合には、バルブ２
６の開度を大きくして燃料ガス５の圧力を下げ、燃料ガ
ス５の静圧が電池雰囲気ガス３０の静圧よりも過度に小
さい場合には、バルブ２６の開度を小さくして燃料ガス
５の圧力を上げる。

【００６２】また、同様に、酸化剤ガス６の静圧が電池
雰囲気ガスの静圧よりも大きい場合には、バルブ２７の
開度を大きくして酸化剤ガス６の圧力を下げ、酸化剤ガ
ス６の静圧が電池雰囲気ガス３０の静圧よりも小さい場
合には、バルブ２７の開度を小さくして酸化剤ガス６の
圧力を上げる。

【００６３】これにより、ウェットシール１３に作用す
る差圧を小さく保ち、電解質を電解質マトリックス１
中、およびセパレータ７と電解質マトリックス１との接
触面に安定に保持させることができる。従って、ウェッ
トシール１３をガスが漏洩するのを防止することができ
る。曳いては、電池２１外部に漏洩した燃料ガス５と酸
化剤ガス６が燃焼する危険性がなくなり、同時にガスの
漏洩による電池２１性能の低下を避けることができる。

【００６４】なお、上記では、電池雰囲気ガス３０の静
圧は、圧力計３１の測定値をもって代表させたが、電池
雰囲気ガス３０を電池収納容器２０外部に設けたブロワ
ーで循環させる等、電池雰囲気ガス３０の動圧が無視で
きない場合には、圧力計３１につながる配管の圧力取り
出し口をウェットシール１３近傍に位置するように配置
し、電池雰囲気ガス３０の流れ方向に垂直になるように
向ける。これにより、より正確にウェットシール１３の
外側の静圧を測定することができる。

【００６５】上述したように、本実施例では、反応ガス
流路を有するアノード２とカソード３との間に電解質マ
トリックス１を挟んで成る単電池４を複数個積層して構
成される電池２１の、アノード２およびカソード３に燃
料ガス５および酸化剤ガス６をそれぞれ供給、排出し、
この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
ネルギーを各電極２，３間から取り出す電池２１を、電
池雰囲気ガス３０が供給、排出される電池収納容器２０
に収納するようにした燃料電池において、燃料ガス５，
酸化剤ガス６，および電池収納容器２０に供給される電
池雰囲気ガス３０の流量を測定する流量計２２，２３，
および３２と、燃料ガス５，酸化剤ガス６，および電池
収納容器２０内の電池雰囲気ガス３０の圧力を測定する
圧力計２４，２５，および３１と、流量計２２，２３，
３２からのガスの流量と、圧力計２４，２５，３１から
のガスの圧力とに基づいて、燃料電池の電池反応域にお
ける燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池２１を収納す
る電池収納容器２０内に満たされる電池雰囲気ガス３０
との静圧の差を算出し、モニターに表示出力する圧力算
出機能を有するコンピュータ２８とを備えるようにした
ものである。

【００６６】従って、燃料電池の電池反応域において電
解質マトリックス１に作用する圧力を小さく保ち、電解
質マトリックス１を貫通するガスの連通を防止すること
ができる。

【００６７】これにより、燃料電池の電池反応域におけ
る燃料ガス５と酸化剤ガス６との燃焼反応を防止するこ
とが可能となり、燃焼による単電池４の劣化を避けるこ
とが可能となり、同時にガスの漏洩による電池性能の低
下を避けることが可能となる。

【００６８】また、セパレータ７と単電池４との接触部
分のウェットシール１３に作用する圧力を小さく保ち、
ウェットシール１３を貫通するガスの漏洩を防止するこ
とができる。

【００６９】これにより、ガスの漏洩による電池性能の
低下を防止することが可能となり、同時に燃料電池の電
池反応域から漏洩した燃料ガス５と酸化剤ガス６が電池
外部で燃焼する危険性を回避することが可能となる。

【００７０】（第３の実施例）図３は、本発明の第３の
実施例による燃料電池装置の構成例を示すブロック図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７１】すなわち、本実施例の燃料電池装置は、図
１におけるコンピュータ２８に代えて、前記流量計２２
および２３からのガスの流量と、圧力計２４および２５
からのガスの圧力とに基づいて、電池２１の電池反応域
における燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差を算出
し、モニターに表示出力する圧力算出機能と、この圧力
算出機能により算出された静圧の差に基づいて、その差
圧が所定の差圧以下となるように、バルブ２６または２
７の開度を制御することにより、燃料ガス５または酸化
剤ガス６の圧力を自動的に制御する圧力自動制御機能と
を有するコンピュータ２８を備えるようにしている。

【００７２】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について説明する。図３において、電
池収納容器２０に収納した電池２１の単電池４には、燃
料ガス５および酸化剤ガス６がそれぞれ供給されて、電
気化学的反応によって電気的エネルギーが得られる。

【００７３】一方、流量計２２および２３によって、燃
料ガス５および酸化剤ガス６の流量が、また圧力計２４
および２５によって、燃料ガス５および酸化剤ガス６の
圧力がそれぞれ測定され、これらガスの流量とガスの圧
力はデジタル信号に変換して、コンピュータ２８に取り
込まれ演算が行なわれる。

【００７４】すなわち、コンピュータ２８では、まず、
測定されたガスの流量とあらかじめ入力されたガス排出
配管内の断面積とからガスの流速が、さらにガスの動圧
が算出される。この動圧と圧力計２４および２５からの
測定値との和がガスの全圧である。さらに、測定された
ガスの流量とあらかじめ入力されたセパレータ７内のガ
スの流量断面積とから、電池２１内部のガスの流速およ
び動圧が算出されて、上記で算出されたガスの全圧から
この動圧を差し引いた値が、電池２１内部のガスの静圧
として求められる。以上の演算が、燃料ガス５および酸
化剤ガス６のそれぞれについて行なわれる。

【００７５】そして、このようにして得られた電池反応
域の燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差が、電解質
マトリックス１に作用する燃料ガス５と酸化剤ガス６と
の差圧である。これをコンピュータ２８のモニターに表
示することにより、電解質マトリックス１に及ぼす圧力
をより正確に知ることができる。

【００７６】また、コンピュータ２８では、上記のよう
にして得られた燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差
に基づいて、バルブ２６または２７の開度が自動で制御
される。

【００７７】すなわち、例えば燃料ガス５の静圧が酸化
剤ガス６の静圧よりも過度に大きい場合には、それぞれ
のガスの全圧とそれらの設定値との差が大きい方のガス
の圧力を、設定値に近づけるようにバルブ２６または２
７が制御される。この時、燃料ガス５の全圧とその設定
値との差が、酸化剤ガス６の全圧とその設定値との差よ
りも大きい時には、バルブ２６の開度が大きくなるよう
に制御される。また、その逆に、燃料ガス５の全圧とそ
の設定値との差が、酸化剤ガス６の全圧とその設定値と
の差よりも小さい時には、バルブ２７の開度が小さくな
るように制御される。

【００７８】このような判断がコンピュータ２８で自動
的に行なわれ、逐次に制御信号がバルブ２６または２７
に送られて、バルブ２６または２７の開度が調節され、
それによって変わる差圧が逐次にコンピュータ２８にフ
ィードバックされる。

【００７９】これにより、電池反応域における燃料ガス
５と酸化剤ガス６の差圧を常に所定の差圧以下に保ち、
ガスの漏洩を防止することができる。上述したように、
本実施例では、反応ガス流路を有するアノード２とカソ
ード３との間に電解質マトリックス１を挟んで成る単電
池４を複数個積層して構成される電池２１の、アノード
２およびカソード３に燃料ガス５および酸化剤ガス６を
それぞれ供給、排出し、この時に起こる電気化学的反応
により発生する電気的エネルギーを各電極２，３間から
取り出すようにした燃料電池において、燃料ガス５およ
び酸化剤ガス６の流量を測定する流量計２２および２３
と、圧力計２４および２５からのガスの圧力とに基づい
て、電池２１の電池反応域における燃料ガス５と酸化剤
ガス６との静圧の差を算出し、モニターに表示出力する
圧力算出機能、およびこの圧力算出機能により算出され
た静圧の差に基づいて、その差圧が所定の差圧以下とな
るように、バルブ２６または２７の開度を制御すること
により、燃料ガス５または酸化剤ガス６の圧力を自動的
に制御する圧力自動制御機能を有するコンピュータ２８
とを備えるようにしたものである。

【００８０】従って、前述した図１の実施例では、コン
ピュータ２８のモニターに表示された差圧を基に、バル
ブ２６または２７の開度を操作員が手動で制御してお
り、定常運転の時には問題はないが、出力変動のある時
には流量の変化を伴い、操作員のバルブ開閉操作の遅れ
が所定の差圧を超えることを起こしかねない。そして、
この過大な差圧により、電解質マトリックス１中の電解
質が移動して燃料ガス５と酸化剤ガス６とが連通した
り、電解質マトリックス１に亀裂が生じた場合には、差
圧を所定の差圧以下に戻してもガスの漏洩は止まらず、
電池２１にとって致命的な欠陥になりかねない。

【００８１】この点、本実施例の燃料電池装置では、算
出した差圧が所定の差圧以下となるように、燃料ガス５
または酸化剤ガス６の圧力を自動的に制御する、すなわ
ち差圧に応じて電池２１の下流側におけるガスの流動抵
抗を自動的に増減することができるため、操作員の負担
を軽減することが可能となる。

【００８２】（第４の実施例）図４は、本発明の第４の
実施例による燃料電池装置の構成例を示すブロック図で
あり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００８３】すなわち、本実施例の燃料電池装置は、図
２におけるコンピュータ２８に代えて、前記流量計２
２，２３，３２からのガスの流量と、圧力計２４，２
５，３１からのガスの圧力とに基づいて、燃料電池の電
池反応域における燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池
２１を収納する電池収納容器２０内に満たされる電池雰
囲気ガス３０との静圧の差を算出し、モニターに表示出
力する圧力算出機能と、この圧力算出機能により算出さ
れた静圧の差に基づいて、その差圧が所定の差圧以下と
なるように、バルブ２６または２７あるいは３３の開度
を制御することにより、燃料ガス５または酸化剤ガス６
あるいは電池雰囲気ガス３０の圧力を自動的に制御する
圧力自動制御機能とを有するコンピュータ２８を備える
ようにしている。

【００８４】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について説明する。図４において、電
池収納容器２０に収納した電池２１の単電池４には、燃
料ガス５および酸化剤ガス６がそれぞれ供給されて、電
気化学的反応によって電気的エネルギーが得られる。ま
た、電池収納容器２０内には、電池雰囲気ガス３０が供
給される。

【００８５】一方、流量計２２，２３，３２によって、
燃料ガス５，酸化剤ガス６，電池雰囲気ガス３０の流量
が、また圧力計２４，２５，３１によって、燃料ガス
５，酸化剤ガス６，電池雰囲気ガス３０の圧力がそれぞ
れ測定され、これらガスの流量とガスの圧力はデジタル
信号に変換して、コンピュータ２８に取り込まれ演算が
行なわれる。

【００８６】すなわち、コンピュータ２８では、まず、
燃料ガス５および酸化剤ガス６について、前述した方法
により、電池２１内部のガスの静圧が算出される。電池
収納容器２０内の電池雰囲気ガス３０の容積に比べて、
供給するガス流量が十分に小さいので、電池２１外部の
静圧は圧力計３３の測定値で代表できる。そして、燃料
ガス５の静圧と電池雰囲気ガス３０の静圧との差が、ウ
ェットシール１３に作用する燃料ガス５側の差圧であ
り、また酸化剤ガス６の静圧と電池雰囲気ガス３０の静
圧との差が、ウェットシール１３に作用する酸化剤ガス
６側の差圧である。

【００８７】これらがコンピュータ２８で演算され、コ
ンピュータ２８のモニターに表示されることにより、ウ
ェットシール１３に及ぼす圧力をより正確に知ることが
できる。

【００８８】また、コンピュータ２８では、上記のよう
にして得られた差圧に基づいて、バルブ２６または２７
と３３の開度が自動で制御される。すなわち、例えば燃
料ガス５の静圧が電池雰囲気ガス３０の静圧よりも過大
に大きい場合には、それぞれのガスの全圧とそれらの設
定値との差が大きい方のガスの圧力を、所定の圧力に近
づけるようにバルブ２６または３３が制御される。この
時、燃料ガス５の全圧と設定値との差が、電池雰囲気ガ
ス３０の全圧とその設定値との差よりも大きい時には、
バルブ２６の開度が大きくなるように制御される。ま
た、その逆に、燃料ガス５の全圧と設定値との差が、電
池雰囲気ガス３０の全圧とその設定値との差よりも小さ
い時には、バルブ３３の開度が小さくなるように制御さ
れる。

【００８９】このような判断がコンピュータ２８で自動
的に行なわれ、逐次に制御信号がバルブ２６または２７
あるいは３３に送られて、バルブ２６または２７あるい
は３３の開度が調節され、それによって変わる差圧が逐
次にコンピュータ２８にフィードバックされる。

【００９０】この制御によって、電池反応域における燃
料ガス５と酸化剤ガス６との差圧が過大に大きくなった
場合には、上述した両ガス間の差圧制御が、バルブ２６
または２７の開度の調節により自動的に行なわれる。

【００９１】これにより、ウェットシール１３における
燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池雰囲気ガスとの差
圧を常に所定の差圧以下に保ち、ガスの漏洩を防止する
ことができる。

【００９２】上述したように、本実施例では、反応ガス
流路を有するアノード２とカソード３との間に電解質マ
トリックス１を挟んで成る単電池４を複数個積層して構
成される電池２１の、アノード２およびカソード３に燃
料ガス５および酸化剤ガス６をそれぞれ供給、排出し、
この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
ネルギーを各電極２，３間から取り出す電池２１を、電
池雰囲気ガス３０が供給、排出される電池収納容器２０
に収納するようにした燃料電池において、燃料ガス５，
酸化剤ガス６，および電池収納容器２０に供給される電
池雰囲気ガス３０の流量を測定する流量計２２，２３，
および３２と、燃料ガス５，酸化剤ガス６，および電池
収納容器２０内の電池雰囲気ガス３０の圧力を測定する
圧力計２４，２５，および３１と、流量計２２，２３，
３２からのガスの流量と、圧力計２４，２５，３１から
のガスの圧力とに基づいて、燃料電池の電池反応域にお
ける燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池２１を収納す
る電池収納容器２０内に満たされる電池雰囲気ガス３０
との静圧の差を算出し、モニターに表示出力する圧力算
出機能、およびこの圧力算出機能により算出された静圧
の差に基づいて、その差圧が所定の差圧以下となるよう
に、バルブ２６または２７あるいは３３の開度を制御す
ることにより、燃料ガス５または酸化剤ガス６あるいは
電池雰囲気ガス３０の圧力を自動的に制御する圧力自動
制御機能を有するコンピュータ２８とを備えるようにし
たものである。

【００９３】従って、前述した図２の実施例では、コン
ピュータ２８のモニターに表示された差圧を基に、バル
ブ２６または２７あるいは３３の開度を操作員が手動で
制御しており、定常運転の時には問題はないが、出力変
動のある時には流量の変化を伴い、操作員のバルブ開閉
操作の遅れが所定の差圧を超えることを起こしかねな
い。そして、この過大な差圧により、電解質マトリック
ス１中の電解質が移動して燃料ガス５と酸化剤ガス６と
が連通したり、電解質マトリックス１に亀裂が生じた場
合には、差圧を所定の差圧以下に戻してもガスの漏洩は
止まらず、電池２１にとって致命的な欠陥になりかねな
い。

【００９４】この点、本実施例の燃料電池装置では、算
出した差圧が所定の差圧以下となるように、燃料ガス５
または酸化剤ガス６あるいは電池雰囲気ガス３０の圧力
を自動的に制御する、すなわち差圧に応じて電池２１の
下流側におけるガスの流動抵抗を自動的に増減すること
ができるため、操作員の負担を軽減することが可能とな
る。

【００９５】（第５の実施例）図５は、本発明の第５の
実施例による燃料電池装置の構成例を示すブロック図で
あり、図３と同一要素には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９６】すなわち、本実施例の燃料電池装置は、前
述の差圧に応じて、電池２１の下流側におけるガスの流
動抵抗を自動的に増減させる手段として、図３における
バルブ２６および２７の代わりに封水器４０および４１
を設け、かつこの封水器４０および４１に水の供給バル
ブと排出バルブとを設け、これらのバルブの開閉を差圧
に基づいたコンピュータ２８からの制御信号に応じて行
なうことことにより、封水器４０または４１内の液面高
さを変化させることで、燃料ガス５と酸化剤ガス６の差
圧を所定の差圧以下に制御するようにしている。

【００９７】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について、図３と異なる部分について
のみ説明する。図５において、燃料ガス５、酸化剤ガス
６の電池２１下流に設けた封水器４０，４１は、その内
部に水が溜められており、電池２１から送られてきたガ
スは水底に噴き出し、電池収納容器２０の上部から排出
される。このガスの噴き出し位置から水面までの高さの
水頭が、ガスの排出圧力になる。そして、この封水器４
０，４１に設けた水の供給バルブと排出バルブの開閉
が、差圧に基づいたコンピュータ２８からの制御信号に
応じて行なわれることにより、封水器４０または４１の
水面の高さを変化させて、燃料ガス５と酸化剤ガス６の
差圧を制御することができる。

【００９８】すなわち、燃料ガス５の静圧が酸化剤ガス
６の静圧よりも過度に大きい場合には、それぞれのガス
の全圧とそれらの設定値との差が大きい方のガスの圧力
を、所定の圧力に近づけるように封水器４０または４１
の水面高さが制御される。この時、燃料ガス５の全圧と
その設定値との差が、酸化剤ガス６の全圧とその設定値
との差よりも大きい時には、封水器４０の水排出バルブ
を開いて封水器４０から水が排出され、水面高さが下げ
られる。また、その逆に、燃料ガス５の全圧とその設定
値との差が、酸化剤ガス６の全圧とその設定値との差よ
りも小さい時には、封水器４１の水供給バルブを開いて
封水器４１に水が供給され、水面の高さが上げられる。

【００９９】このような判断がコンピュータ２８で自動
的に行なわれ、逐次に制御信号が封水器４０または４１
のバルブに送られて、バルブの開度が調節され、それに
よって変わる差圧が逐次にコンピュータ２８にフィード
バックされる。

【０１００】これにより、電池反応域における燃料ガス
５と酸化剤ガス６の差圧を常に所定の差圧以下に保ち、
ガスの漏洩を防止することができる。また、酸化剤ガス
６の静圧が燃料ガス５の静圧よりも過度に大きい場合に
も、同様に差圧を小さくする制御が行なわれる。

【０１０１】上述したように、本実施例では、反応ガス
流路を有するアノード２とカソード３との間に電解質マ
トリックス１を挟んで成る単電池４を複数個積層して構
成される電池２１の、アノード２およびカソード３に燃
料ガス５および酸化剤ガス６をそれぞれ供給、排出し、
この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
ネルギーを各電極２，３間から取り出すようにした燃料
電池において、燃料ガス５および酸化剤ガス６の流量を
測定する流量計２２および２３と、圧力計２４および２
５からのガスの圧力とに基づいて、電池２１の電池反応
域における燃料ガス５と酸化剤ガス６との静圧の差を算
出し、モニターに表示出力する圧力算出機能、およびこ
の圧力算出機能により算出された静圧の差に基づいて、
その差圧が所定の差圧以下となるように、燃料ガス５ま
たは酸化剤ガス６の電池反応域下流に設けられた封水器
４０または４１内の液面高さを制御することにより、燃
料ガス５または酸化剤ガス６の圧力を自動的に制御する
圧力自動制御機能を有するコンピュータ２８とを備える
ようにしたものである。

【０１０２】従って、前述した図３の実施例の場合と同
様の効果を得ることが可能となる。 （第６の実施例）図６は、本発明の第６の実施例による
燃料電池装置の構成例を示すブロック図であり、図４と
同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【０１０３】すなわち、本実施例の燃料電池装置は、前
述の差圧に応じて、電池２１の下流側におけるガスの流
動抵抗を自動的に増減させる手段として、図３における
バルブ２６，２７，３３の代わりに封水器４０，４１，
４２を設け、かつこの封水器４０，４１，４２に水の供
給バルブと排出バルブとを設け、これらのバルブの開閉
を差圧に基づいたコンピュータ２８からの制御信号に応
じて行なうことことにより、封水器４０または４１また
は４２内の液面高さを変化させることで、燃料ガス５と
酸化剤ガス６と電池雰囲気ガス３０の差圧を所定の差圧
以下に制御するようにしている。

【０１０４】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池装置の作用について、図４と異なる部分について
のみ説明する。図６において、燃料ガス５、酸化剤ガス
６の電池２１下流に設けた封水器４０，４１、および電
池雰囲気ガス３０の電池収納容器２０下流に設けた封水
器４２は、その内部に水が溜められており、電池２１か
ら送られてきたガスは水底に噴き出し、電池収納容器２
０の上部から排出される。このガスの噴き出し位置から
水面までの高さの水頭が、ガスの排出圧力になる。そし
て、この封水器４０，４１，４２に設けた水の供給バル
ブと排出バルブの開閉が、差圧に基づいたコンピュータ
２８からの制御信号に応じて行なわれることにより、封
水器４０または４１または４２の水面の高さを変化させ
て、燃料ガス５と酸化剤ガス６と電池雰囲気ガス３０の
差圧を制御することができる。

【０１０５】すなわち、燃料ガス５の静圧が電池雰囲気
ガス３０の静圧よりも過大に大きい場合には、それぞれ
のガスの全圧とそれらの設定値との差が大きい方のガス
の圧力を、所定の圧力に近づけるように封水器の水面の
高さが制御される。この時、燃料ガス５の全圧とその設
定値との差が、電池雰囲気ガス３０の全圧とその設定値
との差よりも大きい時には、封水器４０の水排出バルブ
が開かれて封水器４０から水が排出され、水面の高さが
下げられる。また、その逆に、燃料ガス５の全圧とその
設定値との差が、電池雰囲気ガス３０の全圧とその設定
値との差よりも小さい時には、封水器４２の水供給バル
ブが開かれて封水器４２に水が供給され、水面の高さが
上げられる。

【０１０６】このような判断がコンピュータ２８で自動
的に行なわれ、逐次に制御信号が封水器４０または４１
または４２のバルブに送られて、バルブの開度が調節さ
れ、それによって変わる差圧が逐次にコンピュータ２８
にフィードバックされる。

【０１０７】この制御によって、電池反応域における燃
料ガス５と酸化剤ガス６との差圧が過大に大きくなった
場合には、上述した両ガス間の差圧制御が、封水器４
０，４１，４２の水面の高さの調節により自動的に行な
われる。

【０１０８】これにより、ウェットシール１３における
燃料ガス５または酸化剤ガス６と電池雰囲気ガス３０と
の差圧を常に所定の差圧以下に保ち、ガスの漏洩を防止
することができる。

【０１０９】また、酸化剤ガス６の静圧が電池雰囲気ガ
ス３０の静圧よりも過大に大きい場合にも、上記と同様
にして差圧を小さくする制御が行なわれる。上述したよ
うに、本実施例では、反応ガス流路を有するアノード２
とカソード３との間に電解質マトリックス１を挟んで成
る単電池４を複数個積層して構成される電池２１の、ア
ノード２およびカソード３に燃料ガス５および酸化剤ガ
ス６をそれぞれ供給、排出し、この時に起こる電気化学
的反応により発生する電気的エネルギーを各電極２，３
間から取り出す電池２１を、電池雰囲気ガス３０が供
給、排出される電池収納容器２０に収納するようにした
燃料電池において、燃料ガス５，酸化剤ガス６，および
電池収納容器２０に供給される電池雰囲気ガス３０の流
量を測定する流量計２２，２３，および３２と、燃料ガ
ス５，酸化剤ガス６，および電池収納容器２０内の電池
雰囲気ガス３０の圧力を測定する圧力計２４，２５，お
よび３１と、流量計２２，２３，３２からのガスの流量
と、圧力計２４，２５，３１からのガスの圧力とに基づ
いて、燃料電池の電池反応域における燃料ガス５または
酸化剤ガス６と電池２１を収納する電池収納容器２０内
に満たされる電池雰囲気ガス３０との静圧の差を算出
し、モニターに表示出力する圧力算出機能、およびこの
圧力算出機能により算出された静圧の差に基づいて、そ
の差圧が所定の差圧以下となるように、燃料ガス５また
は酸化剤ガス６の電池反応域下流に設けられた封水器４
０または４１、または電池雰囲気ガス３０の電池収納容
器２０下流に設けられた封水器４２内の液面高さを制御
することにより、燃料ガス５または酸化剤ガス６あるい
は電池雰囲気ガス３０の圧力を自動的に制御する圧力自
動制御機能を有するコンピュータ２８とを備えるように
したものである。従って、前述した図４の実施例の場合
と同様の効果を得ることが可能となる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
応ガス流路を有する酸化剤極と燃料極との間に電解質層
を挟んで成る単電池を複数個積層して構成される燃料電
池本体の、燃料極および酸化剤極に燃料ガスおよび酸化
剤ガスをそれぞれ供給、排出し、この時に起こる電気化
学的反応により発生する電気的エネルギーを各電極間か
ら取り出すようにした燃料電池において、燃料電池の電
池反応域における燃料ガスと酸化剤ガスとの静圧の差を
算出する圧力算出手段、または燃料電池の電池反応域に
おける燃料ガスまたは酸化剤ガスと燃料電池本体を収納
する電池収納容器内に満たされる電池雰囲気ガスとの静
圧の差を算出する圧力算出手段を備え、さらに必要に応
じて、圧力算出手段により算出された静圧の差に基づい
て、当該差圧が所定の差圧以下となるように燃料ガスま
たは酸化剤ガスの圧力を自動的に制御する圧力自動制御
手段、または圧力算出手段により算出された静圧の差に
基づいて、当該差圧が所定の差圧以下となるように電池
雰囲気ガスの圧力を自動的に制御する圧力自動制御手段
を備えるようにしたので、ガスの漏洩を防止して、電池
性能の低下、電池の劣化、ならびに電池外部での燃焼の
危険性を避けることが可能な燃料電池装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図３】本発明の第３の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図４】本発明の第４の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図５】本発明の第５の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図６】本発明の第６の実施例による燃料電池装置の構
成例を示すブロック図。

【図７】燃料電池の構成例を示す斜視図。

【図８】図７におけるＡ−Ａ部分断面図。

【符号の説明】

１…電解質マトリックス、２…アノード、３…カソー
ド、４…単電池、５…燃料ガス、６…酸化剤ガス、７…
セパレータ、８…インターコネクタ、９…アノードエッ
ジ板、１０…カソードエッジ板、１１…アノードカレン
トコレクター、１２…カソードカレントコレクター、１
３…ウェットシール、１４…マニホールドリング、２０
…電池収納容器、２１…電池、２２，２３…流量計、２
４，２５…圧力計、２６，２７…バルブ、２８…コンピ
ュータ、３０…電池雰囲気ガス、３１…圧力計、３２…
流量計、３３…バルブ、４０，４１，４２…封水器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応ガス流路を有する酸化剤極と燃料極
   との間に電解質層を挟んで成る単電池を複数個積層して
   構成される燃料電池本体の、前記燃料極および酸化剤極
   に燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給、排出し、
   この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
   ネルギーを前記各電極間から取り出すようにした燃料電
   池において、 前記燃料電池の電池反応域における燃料ガスと酸化剤ガ
   スとの静圧の差を算出する圧力算出手段を備えて成るこ
   とを特徴とする燃料電池装置。
2. 【請求項２】 反応ガス流路を有する酸化剤極と燃料極
   との間に電解質層を挟んで成る単電池を複数個積層して
   構成される燃料電池本体の、前記燃料極および酸化剤極
   に燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給、排出し、
   この時に起こる電気化学的反応により発生する電気的エ
   ネルギーを前記各電極間から取り出すようにした燃料電
   池において、 前記燃料電池の電池反応域における燃料ガスまたは酸化
   剤ガスと前記燃料電池本体を収納する電池収納容器内に
   満たされる電池雰囲気ガスとの静圧の差を算出する圧力
   算出手段を備えて成ることを特徴とする燃料電池装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２に記載の燃
   料電池装置において、 前記圧力算出手段により算出された静圧の差に基づい
   て、当該差圧が所定の差圧以下となるように前記燃料ガ
   スまたは酸化剤ガスの圧力を自動的に制御する圧力自動
   制御手段を付加して成ることを特徴とする燃料電池装
   置。
4. 【請求項４】 前記請求項２に記載の燃料電池装置にお
   いて、 前記圧力算出手段により算出された静圧の差に基づい
   て、当該差圧が所定の差圧以下となるように前記電池雰
   囲気ガスの圧力を自動的に制御する圧力自動制御手段を
   付加して成ることを特徴とする燃料電池装置。
5. 【請求項５】 前記圧力自動制御手段としては、前記燃
   料電池の電池反応域に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供
   給、排出する配管経路上に設けられたバルブの開度を制
   御するものであることを特徴とする請求項３に記載の燃
   料電池装置。
6. 【請求項６】 前記圧力自動制御手段としては、前記電
   池雰囲気ガスを電池収納容器内に供給、排出する配管経
   路上に設けられたバルブの開度を制御するものであるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
7. 【請求項７】 前記圧力自動制御手段としては、前記燃
   料ガスまたは酸化剤ガスの電池反応域下流に設けられた
   封水器内の液面高さを制御するものであることを特徴と
   する請求項３に記載の燃料電池装置。
8. 【請求項８】 前記圧力自動制御手段としては、前記電
   池雰囲気ガスの電池収納容器下流に設けられた封水器内
   の液面高さを制御するものであることを特徴とする請求
   項４に記載に燃料電池装置。