(57)【要約】【課題】  全体の燃料電池電力供給装置の各構成要件間の管線及び回路を接続し、操作時の各電気パラメータ及びガス供給状況を現出させる燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の提供。【解決手段】  制御装置、燃料電池セット、少なくとも一つの負荷、接続及び表示パネル、水素ガス供給管線、空気供給管線を具えている。本発明は燃料電池セット中の各構成要件間の管路と回路を接続すると共に、燃料電池セットの操作時の各電気パラメータ及びガス供給状況を表示し、燃料電池セットの機能試験及び展示に供される。【選択図】        図４
2004186135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、制御装置、燃料電池セット、少なくとも一つの負荷、水素ガス供給管線、空気供給管線、接続及び表示パネルを具え、  該制御装置は該機能試験及び展示装置の各種の試験及び信号の受信を制御し、
該燃料電池セットは電圧出力端を具えて直流出力電圧を供給し、
該少なくとも一つの負荷は該燃料電池セットの電圧出力端に接続され、
該水素ガス供給管線は水素ガス供給装置の供給する水素ガスを該燃料電池セットの水素ガス入口に供給し、
該空気供給管線は送風装置の供給する空気を該燃料電池セットの空気入口に供給し、
該接続及び表示パネルは水素ガス供給管線、空気供給管線、燃料電池セット、制御装置及び負荷の間の管線と回路の接続と、該燃料電池セットの操作時の各種の電気パラメータ及びガス供給状況の表示に供されることを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、負荷が電子負荷を具え、該電子負荷が負荷シュミレート機能を具えた負荷であることを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、電子負荷が信号伝送線で前記制御装置の信号伝送インタフェースに接続されて、該制御装置が該電子負荷の発生した信号を受け取り、該電子負荷の動作を制御することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、燃料電池セットが温度センサを具え、その検出した温度信号が信号伝送線を介して前記制御装置のアナログデジタル変換インタフェースに接続され、これにより該制御装置が該燃料電池セットの操作温度を取得することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項５】
請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、水素ガス供給管線中に水素ガス圧力の調節を行なう水素ガス圧力調節器が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、水素ガス供給管線中に更に水素ガス流量の制御を行なう水素ガス流量制御弁が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、空気供給管線中に燃料電池セットに送られる空気流量を調節する空気流量制御弁が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、空気流量制御弁に空気流量を測定する流量計が付設されたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、冷却空気管線を具え、該冷却空気管線が空気供給管線に接続されて、送風装置の供給する空気を燃料電池セットの冷却空気入口に送り、且つ空気流量制御弁を調節することにより、該空気供給管線と冷却空気管線に送られる空気流量が同時に調節され、冷却空気流量が空気流量の増加により大きくなり、大きな放熱の要求に適応することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、接続及び表示パネルが燃料電池セット及びガス供給管線の接続及び表示エリア、アノードガス供給管線表示エリア、カソードガス供給管線表示エリア、電気負荷接続及び表示エリア、及び補助表示エリアに分けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の燃料電池電力供給装置に係り、特に、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は電気化学反応により、水素含有燃料と空気を利用して電力を発生する装置である。燃料電池は低汚染、高効率、高エネルギー密度の長所を有するため、近年、各国で開発、推奨の対象となっている。各種の燃料電池中、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の操作温度は比較的低く、起動が迅速で、体積と重量のエネルギー密度が比較的高いため、最も産業上の利用価値を有している。
【０００３】
業者による研究開発、性能試験、品質管理、製品メンテナンスの過程で、経常的に燃料電池セット及び各関係部品間の管路の連結及び回路を接続し及び試験する必要がある。新製品のプロモーション、燃料電池電力供給システム原理解説、レクチャー、商品展示等の各種の場面で、業者或いは使用者は重複して燃料電池セット及び各関係部品間の管路接続及び回路接続の作業を行なわねばならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
新製品のプロモーション、原理解説、レクチャー、商品展示に使用される適当な装置は今までになく、一般に使用者はこのような新しいテクノロジー製品の各種の特徴を真に理解することができない。さらに、業者による研究開発、性能試験、品質管理、製品メンテナンスの過程で使用できる適当な設計の装置がなく、このため技術者は多くの時間を費やして各関係部品間の管路を接続し、回路を接続し、試験を行なわねばならない。
【０００５】
このため簡単操作、簡単接続の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の設計が必要である。
【０００６】
本発明の主要な目的は、全体の部品配置及び簡単な管路及び回路接続により燃料電池電力供給装置の機能試験を簡単に行なえる、一種の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、その補助により、全体の燃料電池電力供給システムの作業原理、電気特性、ガス供給状況を完全に現出させられる、一種の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、分かりやすいパネル表示機能を具えた燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置を提供し、本発明の接続及び表示パネルにより燃料電池セットと各関係部品の間の管路と回路接続を現出させられ、及び、該燃料電池セットの操作時の各種電気パラメータ及びガス供給状況を表示できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、制御装置、燃料電池セット、少なくとも一つの負荷、水素ガス供給管線、空気供給管線、接続及び表示パネルを具え、
該制御装置は該機能試験及び展示装置の各種の試験及び信号の受信を制御し、
該燃料電池セットは電圧出力端を具えて直流出力電圧を供給し、
該少なくとも一つの負荷は該燃料電池セットの電圧出力端に接続され、
該水素ガス供給管線は水素ガス供給装置の供給する水素ガスを該燃料電池セットの水素ガス入口に供給し、
該空気供給管線は送風装置の供給する空気を該燃料電池セットの空気入口に供給し、
該接続及び表示パネルは水素ガス供給管線、空気供給管線、燃料電池セット、制御装置及び負荷の間の管線と回路の接続と、該燃料電池セットの操作時の各種の電気パラメータ及びガス供給状況の表示に供されることを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、負荷が電子負荷を具え、該電子負荷が負荷シュミレート機能を具えた負荷であることを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項３の発明は、請求項２記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、電子負荷が信号伝送線で前記制御装置の信号伝送インタフェースに接続されて、該制御装置が該電子負荷の発生した信号を受け取り、該電子負荷の動作を制御することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、燃料電池セットが温度センサを具え、その検出した温度信号が信号伝送線を介して前記制御装置のアナログデジタル変換インタフェースに接続され、これにより該制御装置が該燃料電池セットの操作温度を取得することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、水素ガス供給管線中に水素ガス圧力の調節を行なう水素ガス圧力調節器が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項６の発明は、請求項５記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、水素ガス供給管線中に更に水素ガス流量の制御を行なう水素ガス流量制御弁が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、空気供給管線中に燃料電池セットに送られる空気流量を調節する空気流量制御弁が設けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項８の発明は、請求項７記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、空気流量制御弁に空気流量を測定する流量計が付設されたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項９の発明は、請求項８記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、冷却空気管線を具え、該冷却空気管線が空気供給管線に接続されて、送風装置の供給する空気を燃料電池セットの冷却空気入口に送り、且つ空気流量制御弁を調節することにより、該空気供給管線と冷却空気管線に送られる空気流量が同時に調節され、冷却空気流量が空気流量の増加により大きくなり、大きな放熱の要求に適応することを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置において、接続及び表示パネルが燃料電池セット及びガス供給管線の接続及び表示エリア、アノードガス供給管線表示エリア、カソードガス供給管線表示エリア、電気負荷接続及び表示エリア、及び補助表示エリアに分けられたことを特徴とする、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示を更に簡単にすることができ、且つ本発明の接続及び表示パネルにより燃料電池セットと各関係部品の間の管線及び回路の接続を現出でき、及び、該燃料電池セットの操作時の各種の電気パラメータ及びガス供給状況を表示できる。周知の技術と比較すると、本発明は明らかに効果が増されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、制御装置、燃料電池セット、少なくとも一つの負荷、接続及び表示パネル、水素ガス供給管線、空気供給管線を具えている。この接続及び表示パネルは、該燃料電池セットと各関係部品の間の管路と回路の接続に供されると共に、該燃料電池セットの操作時の各種の電気パラメータ及びガス供給状況を表示する。全体部品の配置、簡単な管路と回路接続、関係部品のパネル表示、及び制御装置の制御により、本発明は燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示を更に簡単とすることができる。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の斜視図である。図示されるように、それは、載置フレーム１中に制御装置２が配置され、該制御装置２にモニタ２１及び必要な入出力装置（例えばコントロールキーボード等）が設けられている。載置フレーム１には燃料電池セット３（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｓｔａｃｋ）が配置され、該燃料電池セット３の近隣にファン２２が配置されて、燃料電池セット３に対する冷却に供される。電子負荷２３もまた載置フレーム１上に配置されて燃料電池セット３の電子シュミレート装置とされる。該燃料電池セット３が電気化学反応を行なうのに必要な水素ガス供給装置４は水素ガスボンベとされ、該燃料電池セット３が電気化学反応を行なう時に必要な空気は送風装置５より連接用の導管を介して供給される。
【００１３】
該載置フレーム１上にはまた接続及び表示パネル６が設置されて、管線と回路の接続及び該燃料電池セット３の操作時の各種の電気パラメータ（例えば電圧、電流）及びガス供給状況（例えば水素ガス、空気の供給状況、及び温度状況）を表示する。該接続及び表示パネル６の配置状況については後述する。
【００１４】
図２は本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の管線接続表示図であり、それは、燃料電池セット３を具え、該燃料電池セット３は複数の膜電極アセンブリで構成されている。各膜電極アセンブリはアノード触媒層、プロトン交換膜とカソード触媒層が結合されてなり、燃料電池の電気化学反応の基本単位とされている。該膜電極アセンブリ、水素ガス拡散層及び双極板が直列に接続されて組み合わされて電池セットとされ、前後に更に導電板と端板が螺子止めされて、燃料電池セットが構成されている。各膜電極アセンブリ間は電気的に直列／並列の方式で接続されて必要な電圧レベル及び電流値を達成した後、さらにプラス極端（＋）とマイナス極端（−）より直流電力が引き出されて負荷に供給される。
【００１５】
該燃料電池セット３は操作時に空気（酸素ガス）及び水素ガスの供給を必要とする。そのうち、該水素ガスの供給においては、水素ガス供給装置４が燃料電池セット３の反応に必要な水素ガスを供給する。該水素ガス供給装置４には合金製の水素ガスボンベ或いはその他の水素供給装置が採用されて、水素ガスを該燃料電池セット３の燃料として供給する。該水素ガス供給装置４の供給する水素ガスは水素ガス供給管線４１を介して燃料電池セット３の水素ガス入口３１に供給される。該水素ガス供給管線４１中には水素ガス圧力調節器４２（減圧弁）があり、水素ガス圧力の減圧調節に供される。該水素ガス圧力調節器４２の後方に、水素ガス流量制御弁４３が配置されて流量の制御に供され、該水素ガス供給管線４１にはさらに圧力計４５と温度計４６が配置されて、それぞれ該水素ガス供給管線４１の送り込む水素ガスの圧力と温度の表示に供される。
【００１６】
前述の水素ガス供給管線４１が燃料電池セット３に供給する水素ガスは、燃料電池セット３の水素ガス入口３１に送り込まれた後、該燃料電池セット３の内部を通り更に水素ガス出口３２より送出される。
【００１７】
空気源の供給においては、送風装置５（例えば送風機）より空気供給管線５１を介して空気気流が燃料電池セット３の空気入口３３に送られる。該空気供給管線５１中には空気流量制御弁５２（例えばニードルバルブが採用される）が設けられ、送り込まれる空気流量の調節に供される。該空気流量制御弁５２には流量計５３が付設され、該送風装置５の供給する総空気流量を測定することができる。
【００１８】
該空気供給管線５１には別に流量計５４が設けられ、燃料電池セット３の反応用空気流量を測定するのに供される。該空気供給管線５１中には加湿器５５が設けられ、その配置目的は、燃料電池セット３に送り込まれる空気に適当な湿度を保持させて、燃料電池セット３を正常に操作できるようにすることにある。このほか、該空気供給管線５１中には圧力計５６と温度計５７が設けられ、それぞれ燃料電池セット３に送られる空気圧力と温度を表示するのに供される。
【００１９】
前述の空気供給管線５１が燃料電池セット３に供給する空気は燃料電池セット３の空気入口３３に送り込まれた後、空気出口３４より送出され、並びに更に空気圧力調節器５８で圧力調節されて最後に空気が排出される。
【００２０】
該空気供給管線５１は別に冷却空気管線５１ａで燃料電池セット３の冷却空気入口３５ａに空気を送り込み、さらに冷却空気出口３６より送出する。空気流量制御弁５２を調節することにより、空気供給管線５１及び冷却空気管線５１ａに送り込まれる空気流量を同時に調節でき、且つ冷却空気流量は空気流量の増加により増加し、比較的大きな冷却要求に対応する。
【００２１】
周知の技術にあっては、通常、空気供給管線５１中に空気流量制御弁が配置され、冷却空気管線５１ａは直接送風装置５に接続されている。操作時には、該送風装置５の流量が最大に開かれ、空気流量制御弁により燃料電池セット３に進入する反応空気流量が制御される。このとき冷却空気流量は反応空気流量が大きくなることで少なくなり、反対もまたしかりである。この結果、大電流が形成される時、冷却空気流量が不足し、燃料電池セット３の過熱を形成し、或いは低電流時に、過度の冷却により最適温度を達成不能となる。本発明は上述の設計により、この問題を発生しない。
【００２２】
図３は本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の制御回路表示図である。燃料電池セット３の供給する直流電源はプラス極端（＋）とマイナス極端（−）より送出され、電子負荷２３の作業電源を供給する。該電子負荷２３は負荷シュミレート機能を具えた負荷とされ、燃料電池セット３の各種の電気特性の試験を行なうことができる。該電子負荷２３は信号伝送線Ｓｅを介して、測定した各種の電気パラメータ信号を適当な信号伝送インタフェース２０３（例えばＧＰＩＢインタフェース或いはＲＳ２３２インタフェース）を介して制御装置２に送る。該制御装置２のマイクロコントローラ２０１はバス２０２及び該信号伝送インタフェース２０３、信号伝送線Ｓｅを介して該電子負荷２３の各種の設定を制御することができる。
【００２３】
燃料電池セット３の温度信号は温度センサ３０で検出され、並びに信号伝送線Ｓｔでアナログデジタル変換インタフェース２０４に伝送されてデジタル形態の温度信号に変換された後に該制御装置２中の信号処理インタフェース２０５に送られる。該燃料電池セット３の側辺に配置されたファン２２は制御装置２の駆動インタフェース２０６の制御の下で、該燃料電池セット３の必要とする冷却機能を提供する。
【００２４】
該燃料電池セット３の供給する直流電源は電源供給回路と切り換えスイッチ２４を介して直流交流変換器２５に送られ、直流電源が交流に変換され、並びに電流計２６、電圧計２７によりそれぞれ直流電源の電圧値及び電流値が検出及び表示される。送出された交流電源はさらに切り換えスイッチ２８を介して負荷２９１、２９２に供給されて作業電源とされる。該負荷２９１、２９２は固定パワーを具えた負荷とされる。
【００２５】
図４は図１中の接続及び表示パネル６の各関係部品の好ましい実施例配置図である。該接続及び表示パネル６上は燃料電池セット及びガス供給管線の接続及び表示エリア６１、アノードガス供給管線表示エリア６２、カソードガス供給管線表示エリア６３、電気負荷接続及び表示エリア６４、及び補助表示エリア６５を具えている。
【００２６】
該燃料電池セット及びガス供給管線の接続及び表示エリア６１は水素ガス入口３１、水素ガス出口３２、空気入口３３、空気出口３４、冷却空気入口３５、冷却空気出口３６、温度センサ３０等の接続ユニットを具えている。図１から図３に示される対応部品に対応するため、各接続ユニットは対応部品の参照コードを以て表示される。このほか、それは燃料電池セット３の操作温度を表示する温度ディスプレイ３０１を具えている。
【００２７】
該アノードガス供給管線表示エリア６２は、水素ガス圧力調節器４２、流量計４４、圧力計４５、温度計４６等表示ユニットを具えている。該カソードガス供給管線表示エリア６３は流量計５４、圧力計５６、温度計５７、空気圧力調節器５８等の表示ユニットを具えている。適当な位置に別に緊急ボタン７が設けられ、緊急状況時にこれを押すことにより全体のシステムに運転を停止させることができる。
【００２８】
電気負荷接続及び表示エリア６４には電子負荷２３、電流計２６、電圧計２７、負荷２９１及び負荷２９２等の接続ユニットが設けられている。
補助表示エリア６５は実際の応用の違いにより弾性的に使用され、例えば、該補助表示エリア６５中に全体の燃料電池電力供給装置の管線図及び電気回路図が描かれるか、或いはその他の表示の補助表示エリアとされる。
【００２９】
以上の本発明の実施例の説明から分かるように、本発明は全体部品の配置、簡単な管線配置、簡単な電気回路接続、関係部品のパネル表示、及び制御装置の制御により、燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示を更に簡易とすることができる。実際の応用時には、燃料電池電力供給装置の操作原理の了解、教育、商業展示、電力供給状況、機能試験、及び製品プロモーションに対して極めて有効で且つ簡便である。ゆえに本発明は確実に産業上の利用価値を有する。且つ本発明はその出願前に同じ或いは類似の特許或いは製品が未公開であり、ゆえに本発明は特許の要件を満たしている。
【００３０】
なお、以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の教育モジュールの斜視図である。
【図２】本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の管線接続表示図である。
【図３】本発明の燃料電池電力供給装置の機能試験及び展示装置の制御回路表示図である。
【図４】図１中の接続及び表示パネル上の各関係部品の好ましい実施例配置図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  載置フレーム
２  制御装置
２０１  マイクロコントローラ
２０２  バス
２０３  信号伝送インタフェース
２０４  アナログデジタル変換インタフェース
２０５  信号処理インタフェース
２０６  駆動インタフェース
２１  ディスプレイ
２２  ファン
２３  電子負荷
２４  切り換えスイッチ
２５  直流交流変換器
２６  電流計
２７  電圧計
２８  切り換えスイッチ
２９１  負荷
２９２  負荷
３  燃料電池セット
３０  温度センサ
３０１  温度ディスプレイ
３１  水素ガス入口
３２  水素ガス出口
３３  空気入口
３４  空気出口
３５  冷却空気入口
３６  冷却空気出口
４  水素ガス供給装置
４１  水素ガス供給管線
４２  水素ガス圧力調節器
４３  水素ガス流量制御弁
４４  流量計
４５  圧力計
４６  温度計
５  送風装置
５１  空気供給管線
５１ａ  冷却空気管線
５２  空気流量制御弁
５３  流量計
５４  流量計
５５  加湿器
５６  圧力計
５７  温度計
５８  空気圧力調節器
６  接続及び表示パネル
６１  燃料電池セット及びガス供給管線の接続及び表示エリア
６２  アノードガス供給管線表示エリア
６３  カソードガス供給管線表示エリア
６４  電気負荷接続及び表示エリア
６５  補助表示エリア
７  緊急ボタン
Ｓｅ  信号伝送線
Ｓｔ  信号伝送線
【図１】
2004186135.tif 000003
【図２】
2004186135.tif 000004
【図３】
2004186135.tif 000005
【図４】
2004186135.tif 000006