(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池積層体と、この燃料電池積層体に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する装置及び運転に必要な制御プログラムが内蔵された制御装置を構成機器としてパッケージに収納してなる燃料電池において、
前記構成機器および前記構成機器を収納したパッケージに予めメモリに記憶された固有情報を発信する機能を有する無線通信装置であるＩＣタグを取付け、
前記メモリに記憶された固有情報は、原燃料の種類である燃料電池の管理システムにおいて、
前記ＩＣタグから発信される固有情報を受信する受信装置と、この受信装置により受信された固有情報を表示する表示手段と、前記受信装置により受信された固有情報が入力される燃料電池検査装置とを備え、
この燃料電池検査装置は、前記構成機器のそれぞれおよび前記パッケージに取り付けられた前記ＩＣタグから受信した固有情報の原燃料の種類が一致するか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果を報知する手段を有する
ことを特徴とする燃料電池の管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の管理システムにおいて、
前記メモリに記憶された固有情報は、前記燃料電池に含有される貴金属元素の種類を含むことを特徴とする燃料電池の管理システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池の管理システムにおいて、
前記燃料電池検査装置は、固有情報が示す貴金属の種類を判定する手段と、この手段の判定結果を報知する手段を有することを特徴とする燃料電池の管理システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の燃料電池の管理システムにおいて、
前記燃料電池の構成機器は、前記燃料電池積層体に供給する燃料ガスを改質する改質器を含む燃料処理装置を含み、前記燃料電池積層体に前記燃料ガスと前記酸化剤ガスを供給する装置は、前記燃料処理装置により改質された燃料ガスと酸化剤ガスを前記燃料電池積層体に供給する装置である
ことを特徴とする燃料電池の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立後の出荷時や回収時においても機器仕様が確認可能な燃料電池とその管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて電気と熱及び水を生成するもので、酸化剤極には、一般に酸素を含むガスとして空気を供給し、燃料極には、水素あるいは原燃料を改質反応させて生成した水素を含む燃料ガスを供給している。
【０００３】
この場合、原燃料としては、一般的に都市ガスやプロパンガスが使用されるが、灯油などの液体燃料が使用されることもある。
【０００４】
ところで、原燃料から水素を含む燃料ガスを生成するためには、燃料処理装置が必要である。この燃料処理装置は、一般に水蒸気改質あるいは部分酸化改質などの改質器と、ＣＯ除去装置とからなり、ＣＯ除去装置は一般的にＣＯ変成器とＣＯ部分酸化器を併用し、２段でＣＯ濃度を下げるようにしている。
【０００５】
この場合、それぞれの機器で貴金属が触媒として使用されるが、その種類はそれぞれの反応に応じて選定される。また、灯油などの液体燃料を原燃料として使用する際には、燃料を気化させるための気化器が必要であり、しかも灯油中に含まれる硫黄成分を除去するための脱硫器が必要である。
【０００６】
このような燃料処理装置で生成された水素を含む燃料ガスは、高分子電解質膜などの電解質を挟んで燃料極と酸化剤極が配置された単電池を複数積層した燃料電池積層体に導入される。
【０００７】
上記単電池の燃料極及び酸化剤極は、ともに貴金属を担持した触媒が使用される。一般に酸化剤極にはＰｔ、燃料極にはＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｐｄなどの合金触媒が適用される。
【０００８】
この貴金属触媒は、その採掘資源が限られていることから、価格が高い上、供給量に制限がある。このため、供給量確保と価格低減を図るには、燃料電池システムが運転を終了し、解体された後に燃料電池積層体及び燃料処理装置の中の貴金属触媒を回収してリサイクルする必要がある。
【０００９】
ところで、貴金属触媒を回収する技術としては、貴金属を溶解した溶液から貴金属触媒を析出させて回収する方法が一般的である（例えば、特許文献１、特許文献２）。この場合、原燃料に応じてその貴金属が異なることから、析出させるに必要な薬品の種類も異なる。したがって、回収時においてはその貴金属の中に含まれる成分を知る必要がある。
【００１０】
また、原燃料に対応して燃料電池の機器仕様が異なることから、製造時において各機器の仕様が分かるようにする必要がある。さらに、出荷時にも組み上がった燃料電池の構成機器が要求仕様に応じたものであることを確認する必要がある。
【００１１】
このため、従来では、例えば燃料電池積層体にバーコードを付したり、ＩＣチップを取付けたりして燃料電池積層体の固有情報を記録し、その情報を読み取ることで機器仕様が確認できるようにしている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特許第３６１１６５８号公報
【特許文献２】特開２００５−００８９２２号公報
【特許文献３】特開２００３−１１５３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した燃料電池では、外部から燃料電池積層体の固有情報記録部に読み取り装置を接触させて固有情報を読み取る必要があるが、製造工程において、読み取り装置を用いて固有情報を読み取ることは作業工数を増やし、作業時間の増加につながる。また、出荷検査時のようにシステムとして組み立てが終了した状態で、読み取り装置を燃料電池積層体の固有情報記録部に接触させることは困難なため、固有情報を入手することはできないという問題がある。
【００１３】
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、製造時、組立後の出荷時や回収時においても機器仕様が確認可能な固有情報を外部から容易に入手することができる燃料電池の管理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】
【００１４】
本発明は上記のような目的を達成するため、次のような手段により燃料電池の管理システムを構成するものである。
【００１５】
請求項１に対応する発明は、燃料電池積層体と、この燃料電池積層体に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する装置及び運転に必要な制御プログラムが内蔵された制御装置を構成機器としてパッケージに収納してなる燃料電池において、前記構成機器および前記構成機器を収納したパッケージに予めメモリに記憶された固有情報を発信する機能を有する無線通信手段であるＩＣタグを取付け、前記メモリに記憶された固有情報は、原燃料の種類である燃料電池の管理システムにおいて、前記ＩＣタグから発信される固有情報を受信する受信装置と、この受信装置により受信された固有情報を表示する表示手段と、前記受信装置により受信された固有情報が入力される燃料電池検査装置とを備え、この燃料電池検査装置は、前記構成機器のそれぞれおよび前記パッケージに取り付けられた前記ＩＣタグから受信した固有情報の原燃料の種類が一致するか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果を報知する手段を有する。
【００２０】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の燃料電池の管理システムにおいて、前記メモリに記憶された固有情報は、前記燃料電池に含有される貴金属元素の種類を含む。
【００２３】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明の燃料電池を管理するシステムにおいて、前記燃料電池検査装置は、固有情報が示す貴金属の種類を判定する手段と、この手段の判定結果を報知する手段を有する。
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに対応する燃料電池の管理システムにおいて、前記燃料電池の構成機器は、前記燃料電池積層体に供給する燃料ガスを改質する改質器を含む燃料処理装置を含み、前記燃料電池積層体に前記燃料ガスと前記酸化剤ガスを供給する装置は、前記燃料処理装置により改質された燃料ガスと酸化剤ガスを前記燃料電池積層体に供給する装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、製造時、組立後の出荷時や回収時においても機器仕様が確認可能な固有情報を外部から容易に入手することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明による燃料電池の第１の実施形態における燃料電池積層体を示す斜視図である。
【００２７】
図１において、図示しない複数個の単電池が積層された燃料電池積層体は、その積層方向両側に締付板１が配置され、これら締付板１の四隅部相互間の両端部にネジ溝が形成されたロッド２をそれぞれ挿通すると共に、各ロッド２のネジ溝にナット３を螺合させて一体的に締付けられている。
【００２８】
また、燃料電池積層体の積層方向と直交する両側及び上側に樹脂材料からなるガスマニホールド４がそれぞれ取付けられている。
【００２９】
このような構成の燃料電池積層体に対して、固有情報を記憶するメモリと、このメモリ記憶された固有情報を無線で発信するための発信部を備えた無線通信装置としてＩＣタグ５を、電圧の高い集電板や温度の高い金属部を避けて、樹脂材料からなるガスマニホールド４の適宜箇所の外面に接着剤あるいはテープにより取付ける。
【００３０】
ここで、ＩＣタグ５とは、無線によってＩＣチップへ情報の読み書きを行う技術を応用したもので、メモリを内蔵したＩＣチップが使用され、リーダとの無線通信によりメモリに記憶された情報の読み出しが可能である。このＩＣタグは、無線タグ、無線ＩＣタグ、ＲＦＩＤタグ、電子タグとも呼ばれる。
【００３１】
また、このＩＣタグ５のメモリには、燃料電池積層体に関する情報、すなわち単電池の燃料極に触媒として使われている貴金属の種類が固有情報として記憶される。
【００３２】
燃料極の触媒としては、水素運転であれば白金であるが、改質器により原燃料を改質して水素リッチなガスとして用いる改質ガス運転では、Ｐｔ−Ｒｕ、Ｐｔ−Ｐｄなどの合金触媒が使用される。
【００３３】
したがって、ＩＣタグ５のメモリには、水素運転の場合には白金、改質ガス運転の場合にはＰｔ−Ｒｕ、Ｐｔ−Ｐｄなどの合金触媒が貴金属の固有情報として記憶される。
【００３４】
この場合、ＩＣタグ５のメモリに記録される情報は、ＩＣタグ５の取付け前に記憶してもよく、またＩＣタグ５の取付け後に通信手段により書き込むことも可能である。
【００３５】
上記では、樹脂材料からなるガスマニホールド４にＩＣタグ５を取付けたが、締付板１が樹脂材料の場合には該締付板１にＩＣタグ５を取付けるようにしても良い。
【００３６】
図２は燃料電池積層体の他の構成例を示す斜視図である。
【００３７】
図２において、複数個の単電池６が積層された燃料電池積層体は、その積層方向両側に樹脂材料からなる締付板１が配置され、これら締付板１を図示しない締結具により一体的に締付けて構成されたもので、一方の締付板１には単電池６の積層体内に燃料ガス及び酸化剤ガスを流通させるためのガス配管９が接続され、また両締付板１には電流取出し端子７が導出されると共に、これら電流取出し端子７には電流線８が接続されている。
【００３８】
このような構成の燃料電池積層体に対して、一方の締付板1の適宜位置に前述同様のＩＣタグ５を接着剤あるいはテープにより取付ける。
【００３９】
以上は燃料電池の構成機器の一つである燃料電池積層体に、メモリとこのメモリに記憶された固有情報を発信する送信部を備えたＩＣタグ５を取付けたが、燃料電池の構成機器としては、水素運転の場合には、上述した構成機器に加えて、燃料電池積層体に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する装置の運転に必要な制御プログラムが内蔵された制御装置が構成機器としてパッケージに収納される。
【００４０】
また、改質ガス運転の場合には、上述した構成機器に加えて、燃料電池積層体に供給する燃料ガスを改質する改質器を含む燃料処理装置、この燃料処理装置により改質された燃料ガスと酸化剤ガスを燃料電池積層体に供給する装置の運転に必要な制御プログラムが内蔵された制御装置が構成機器としてパッケージに収納される。
【００４１】
本実施形態では、これらの構成機器やパッケージに対しても前述同様にＩＣタグ５をそれぞれ取付ける。
【００４２】
ここで、その詳細について述べると次の通りである。
【００４３】
運転のシーケンスあるいは運転条件は、原燃料によって異なる。
【００４４】
水素運転の場合には、燃料処理装置は不要であるため、燃料処理装置の制御シーケンスは省略されている。また、原燃料が液体であれば送液ポンプ、気体であればブロアによって、原燃料を燃料処理装置に送込むために、それぞれの制御信号が異なる。
【００４５】
そこで、その制御装置が対応可能な原燃料についての情報を固有情報としてメモリに記憶したＩＣタグを制御装置に取付ける。
【００４６】
上記制御装置は、燃料電池を運転するためのプログラムをインストールすることによって機能するものである。そこで、制御装置を共通にしてインストールするプログラムを変更することによって制御を変更することも可能である。
【００４７】
この場合、プログラムをインストールした後に原燃料に関する情報を記録したＩＣタグを取付けるか、あるいは制御装置に発信機能を備えることによって、制御装置自身から固有情報を発信することができる。
【００４８】
また、改質ガス運転の場合には、原燃料を処理して水素リッチな燃料ガスに改質する燃料処理装置が必要になるが、この燃料処理装置は原燃料が気体燃料であるか、液体燃料であるかによって中身が大きく異なる。しかし、いずれにしても反応温度が高いために、一般に保温材で覆われている。したがって、外部から燃料処理装置の中身の違いを判別することは難しい。
【００４９】
そこで、燃料処理装置に対してもその中身に関する情報を固有情報としてメモリに記憶したＩＣタグを取付ける。この場合、燃料処理装置は高温機器なので、ＩＣタグの取付け位置としては保温材の外側にするのが望ましい。
【００５０】
一方、燃料電池の構成機器は、前述したように原燃料によって異なり、水素運転であれば、燃料処理装置は不要であるが、改質ガス運転の場合には燃料処理装置に原燃料が液体であれば送液ポンプ、気体であればブロアによって送込まれるため、これらの構成機器を収納するためのパッケージに原燃料に関する情報を固有情報としてメモリに記憶したＩＣタグが取付けられる。
【００５１】
図３は、上記のようなＩＣタグを取付けた燃料電池の管理システムの実施形態として、各構成機器をパッケージに収納し、製品化するまでの生産管理を説明するためのブロック図であり、ここでは原燃料を改質する燃料処理装置が存する場合を例に述べる。
【００５２】
まず、製造装置に備えられた受信装置１１によりパッケージ１２に取付けられたＩＣタグと通信を行い、このＩＣタグに記憶されている原燃料に関する情報を読み取って表示部１３に原燃料に関する情報を表示する。
【００５３】
次に、受信装置１１により燃料電池積層体１４に取付けられたＩＣタグと通信を行い、このＩＣタグから発信される燃料極に触媒として使われている貴金属の種類を読み取って判定部１５により原燃料の種類を判定し、その情報を表示部１３に表示する。
【００５４】
また、受信装置１１により燃料処理装置１６に取付けられたＩＣタグと通信を行い、このＩＣタグから発信される中身に関する情報を読み取って判定部１５により原燃料の種類を判定し、その情報を表示部１３に表示する。
【００５５】
さらに、受信装置１１により制御装置１７に取付けられたＩＣタグと通信を行い、このＩＣタグから発信されるその制御装置が対応可能な原燃料についての情報を読み取って判定部１５により原燃料の種類を判別し、その情報を表示部１３に表示する。
【００５６】
作業者は表示部１３に表示されたこれらの固有情報をそれぞれ照合し、パッケージ１２に取付けられたＩＣタグから読み取った原燃料と燃料電池積層体１４、燃料処理装置１６及び制御装置１７のそれぞれのＩＣタグから読み取った原燃料とが全て一致していることを確認した上で、それぞれの構成機器をパッケージに組込んで製品化する。
【００５７】
以上は原燃料を改質処理する燃料処理装置を必要とする燃料電池の生産管理システムについて述べたが、原燃料が水素の場合の燃料電池については、燃料電池積層体及び制御装置に取付けたＩＣタグからの固有情報とパッケージに取付けたＩＣタグからの情報を照合し、その情報が一致していることを確認した上で、その構成機器をパッケージに組込むことで製品化する。
【００５８】
このような燃料電池の生産管理システムによれば、パッケージ１２に取付けたＩＣタグから発信される固有情報を製造装置に備えられた受信装置１１により読み取って原燃料に関する情報を表示部１３に表示し、続いて燃料電池積層体１４、燃料処理装置１６、制御装置１７のそれぞれに取付けられたＩＣタグから発信される固有情報を表示部１３に表示して、これらの情報をそれぞれ照合し、パッケージのＩＣタグから読み取った原燃料と一致していることを確認した上で、それぞれの構成機器をパッケージに組込むようにしたので、作業者はバーコードなどの読込み機械で情報を確認する必要がなく、自動的に表示部１３に表示される情報を確認するだけで、簡単且つ短時間で正確な作業で製造管理を行うことができる。
【００５９】
上記燃料電池の生産管理システムにおいて、作業場を原燃料毎に分けて、作業の上流工程にそれぞれの構成機器を選別する選別工程を設け、原燃料を確認した後で該当する作業場にそれぞれの構成機器を搬送することも可能である。この場合、選別工程に受信機能を備えた検査装置を設け、それぞれの構成機器のＩＣタグから発信する情報を受信して、これらの情報を基に構成機器の選別を行えばよい。
【００６０】
図４は、上記のようなＩＣタグを取付けた燃料電池の管理システムの実施形態として、製品出荷時の検査を行うための簡単なイメージ図、図５は検査工程を説明するためのプロセスを示す図であり、ここでは原燃料を改質する燃料処理装置が存する場合を例に述べる。
【００６１】
図４において、２１は出荷部に燃料電池２０を搬送するベルトコンベア、２２は出荷部に設置された検査機で、この検査機２２はベルトコンベア２１に跨って配置されたゲート２３と、このゲート２３の正面側上部に設けられた判定表示部２４と、ゲート２３の内側の適宜高さ位置に設けられ、ＩＣタグから発信する固有情報を受信する受信装置２５から構成されている。
【００６２】
このような構成の検査機２２において、ベルトコンベア２１により搬送されてくる燃料電池２０がゲート２３を通過する際、図５に示すように受信装置２５により燃料電池２０のパッケージ１２、燃料電池積層体１４、燃料処理装置１６、制御装置１７のそれぞれに取付けられたＩＣタグから発信される固有情報を受信し、これらの情報を判定してそれぞれの適用される原燃料が一致しているか否かを確認し、その結果を判定表示部２４に表示する。
【００６３】
この判定表示部２４での表示手段としては、表示板に文字として表示する方法、色ランプを点灯させて表示する方法、音で知らせる方法、音声で知らせる方法などのいずれであっても良い。
【００６４】
そして、それぞれの構成機器の原燃料が一致する場合には合格品として出荷し、一致しない場合には不合格品として再組立を行う。
【００６５】
このような燃料電池の管理システムによれば、受信装置２５により燃料電池２０のパッケージ１２、燃料電池積層体１４、燃料処理装置１６、制御装置１７のそれぞれに取付けられたＩＣタグから発信される固有情報を受信し、これらの情報を判定してそれぞれの適用される原燃料が一致しているか否かを確認するようにしているので、目視による確認あるいはバーコードによる確認に比べて、外装された状態で確認が可能であり、且つ複数の構成機器からの情報を同時に確認することができる。
【００６６】
したがって、従来に比べて簡単且つ短時間で正確な出荷管理を行うことができる。
【００６７】
以上は燃料電池の管理システムとして、製造管理、製品出荷時の検査管理について述べたが、次に運転終了後の解体時における貴金属の回収管理について述べる。
【００６８】
運転を終了した燃料電池は、解体作業所へと運ばれ、解体作業が行われる。この解体作業においては、貴金属の回収が目的であるので、対象となる構成機器は燃料電池積層体及び燃料処理装置であり、ここで必要な情報はそれぞれの機器に触媒として使われている貴金属の種類である。
【００６９】
そこで、燃料電池の解体により取出された燃料電池積層体及び燃料処理装置にそれぞれ取付けられているＩＣタグから発信する固有情報、すなわち触媒として使われている貴金属の種類に関する情報を受信装置により受信し、同じ金属を含む物同士を同じラインで解体し、最終的には酸などの溶液中に触媒を含む部分を全て溶解する。
【００７０】
そして、触媒として使われている金属の種類は分かっているので、溶液からその金属を析出させるための添加剤を添加することで容易に貴金属を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による燃料電池の第１の実施形態における燃料電池積層体を示す斜視図。
【図２】同実施形態における燃料電池積層体の他の構成例を示す斜視図。
【図３】本発明による燃料電池の管理システムの実施形態として、製品化するまでの生産管理を説明するためのブロック図。
【図４】本発明による燃料電池の管理システムの実施形態として、製品出荷時の検査を行うための概略的な構成図。
【図５】同実施形態の検査工程を説明するためのプロセスを示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１…締付板、２…ロッド、３…ナット、４…マニホールド、５…ＩＣタグ、６…単電池、７…電流取出し端子、８…電流線、１１，２５…受信装置、１２…パッケージ、１３…表示部、１４…燃料電池積層体、１５…判定部、１６…燃料処理装置、１７…制御装置、２０…燃料電池、２１…コンベア、２２…検査機、２３…ゲート、２４…判定表示部、
【図１】
0005238221.tif 000002
【図２】
0005238221.tif 000003
【図３】
0005238221.tif 000004
【図４】
0005238221.tif 000005
【図５】
0005238221.tif 000006