(57)【要約】【課題】   燃料電池が膜電極接合体の開路電圧検出を介して論理演算器でシステムの温度を得ることを課題とする。【解決手段】  本発明は、フィードバック式燃料電池に関り、燃料電池、回路メカニズム及び論理演算器を含む。該燃料電池は、該回路メカニズムに電気的に接続し、且つ該回路メカニズムは電力統合メカニズム及び開路電圧検出手段の回路を含み、該電力メカニズムはそれぞれ第一膜電極接合体に電気的に接続すると共に電力の出力を提供し、該開路電圧検出手段が第二膜電極接合体と電気的に接続し、及び、該論理演算器が該回路メカニズムと電気的に接続し、且つ該論理演算器は該開路電圧検出手段で第二膜電極接合体の開路電圧値をフィードバックして対応する温度値を判別する温度判別手段を含む。【選択図】  図１
2007134322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
回路メカニズム、及び、
論理演算器を含み、
該燃料電池は、該回路メカニズムに電気的に接続し、且つ該回路メカニズムは電力統合メカニズム及び開路電圧検出手段の回路を含み、該電力メカニズムはそれぞれ第一膜電極接合体に電気的に接続すると共に電力の出力を提供し、該開路電圧検出手段が第二膜電極接合体と電気的に接続し、及び、
該論理演算器が該回路メカニズムと電気的に接続し、且つ該論理演算器は該開路電圧検出手段で第二膜電極接合体の開路電圧値をフィードバックして対応する温度値を判別する温度判別手段を含むことを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該回路メカニズムは更に一歩進んで該第二膜電極接合体が開路電圧検出手段で電気的に接続、或いは、電力を該電力統合メカニズムに伝送するいずれかの状態を選択する電力伝送の選択手段を具備し、及び、
該論理演算に更に一歩進んで該電力伝送の選択手段は該第二膜電極接合体が開路電圧検出手段で電気的に接続、或いは、電力を該電力統合メカニズムに伝送するいずれかの状態の選択を制御する負荷選択メカニズムの制御手段を具備することを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載のフィードバック式燃料電池において、該燃料電池、回路メカニズム、及び、論理演算器の操作方法には、
該論理演算器の負荷選択メカニズムの制御手段で該電力伝送の選択手段を制御することで該第二膜電極接合体が開路状態下を選択し、並びに、該開路電圧検出手段を介して該第二膜電極接合体の開路電圧値を該論理演算器にフィードバックすることと、
該論理演算器で温度判別手段を行うことで、該第二膜電極接合体の開路電圧値に対応する温度値を得ること、及び、
該論理演算器の負荷選択メカニズムの制御手段で該電力伝送の選択手段を制御して該第二膜電極接合体が電力を該電力統合メカニズムに伝送する状態を選択することを含むことを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項４】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該論理演算器の温度判別手段は、関数化の演算プロセス、或いは、ルックアップテーブルのいずれかの手段を選択する開路電圧と温度の対応関係を含むことを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項５】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該燃料電池は、回路技術を基礎とする積層型燃料電池を用いることができことを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項６】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該燃料電池、回路メカニズム、及び、論理演算器間の電気的な接続形式は、該回路メカニズムと論理演算器を該燃料電池内に設置すると共に電気的な接続を形成、或いは、該回路メカニズムと論理演算器が電気インターフェースで該燃料電池と接続するいずれかの手段を選択することを特徴する、フィードバック式燃料電池。
【請求項７】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該電力統合メカニズムは更に一歩進んで特定電圧、特定電流、及び、特定力率のいずれかの状態を選択して出力する電力を調整する電力調整手段を含むことを特徴する、フィードバック式燃料電池。
【請求項８】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、第二膜電極接合体の力率が第一膜電極接合体より小さいことを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項９】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、開路電圧検出手段は第二膜電極接合体の開路電圧を継続検出することを選択することを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【請求項１０】
請求項１に記載のフィードバック式燃料電池において、該開路検出手段はカウンター、及び、カウンター内のいずれかの装置を選択し、該開路電圧検出手段を制御することで特定周期時間に第二膜電極接合体の開路電圧値を検出することを特徴とする、フィードバック式燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバック式燃料電池に関り、特に燃料電池が膜電極接合体の開路電圧検出を介して対応する温度値を判別することを提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池は、水素リッチ燃料(例えばメタノール)と酸素燃料を利用して電気化学的反応を起すことで、電力を出力する電池コア部分を具備する。該電池コアの動作状態（電圧／電流の出力）は、燃料電池コアの操作条件の設定を介することで達成し、燃料電池から生じる電力が集電グリッドを介して出力される。通常、このような燃料電池の電力出力条件は、燃料電池の温度と関係しているため、温度検出手段により燃料電池のリアルタイム温度を得ることが必要であり、並びに燃料電池の電力出力を監視する。しかしながら、一般的な温度検出手段は、マイクロマシン（ＭＥＭＳ）或いは熱電対（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｕｐｌｅ）を用いた温度センサーを介することで達成されるため、コスト及び製造工程の複雑性が増加してしまう。これにより、本発明は、従来の燃料電池の温度検出要求に鑑み、燃料電池の温度検出メカニズムの発明を切望することで、リアルタイムで燃料電池温度を検出することができ、更に燃料電池の電力出力を監視させることができることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の主要な目的は、フィードバック式燃料電池を提供し、燃料電池が膜電極接合体の開路電圧検出及び論理演算器の判別を介してシステムの温度を得ることができることにある。
【０００４】
本発明の別な目的は、フィードバック式燃料電池を提供し、膜電極接合体の提供を介することでエネルギー変換メカニズム及び温度検出メカニズムを同時に実現することにより、温度センサーを別途設置するコストを省くことができると共に温度のフィードバックを具備する燃料電池の製造手順を簡略化できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明ではフィードバック式燃料電池を提供し、燃料電池、回路メカニズム及び論理演算器を含む。該燃料電池は、該回路メカニズムに電気的に接続し、且つ該回路メカニズムは電力統合メカニズム及び開路電圧検出手段の回路を含み、該電力メカニズムはそれぞれ第一膜電極接合体に電気的に接続すると共に電力の出力を提供し、該開路電圧検出手段が第二膜電極接合体と電気的に接続し、及び、該論理演算器が該回路メカニズムと電気的に接続し、且つ該論理演算器は該開路電圧検出手段で第二膜電極接合体の開路電圧値をフィードバックして対応する温度値を判別する温度判別手段を含む。
【０００６】
更に、該回路メカニズムに更に一歩進んで電力伝送の選択手段を含み、該電力伝送の選択手段は、該第二膜電極接合体を開路電圧検出手段に電気的に接続、或いは電力を該電力統合メカニズム内に伝送するいずれかの状態を選択することにある。また該論理演算器に更に一歩進んで負荷選択メカニズムの制御手段を含み、該負荷選択メカニズムの制御手段で、該電力伝送の選択手段を制御して該第二膜電極接合体が開路電圧検出手段に電気的に接続、或いは電力を該電力統合メカニズム内に伝送するいずれかの状態を選択する。
【０００７】
また、該燃料電池、回路メカニズム及び論理演算器の操作方法は、該論理演算器の負荷選択メカニズムの制御手段で、該電力伝送の選択手段は該第二膜電極接合体の開路状態の選択を制御し、且つ該開路電圧検出手段で該第二膜電極接合体の開路電圧値を該論理演算器にフィードバックする。該論理演算器が温度判別手段を行うことで、該第二膜電極接合体の開路電圧値に対応する温度値を得ることができる。及び該論理演算器の負荷選択メカニズム手段の該電力伝送の選択手段は、該第二膜電極接合体が電力を該電力統合メカニズムに伝送する状態を選択することを制御する。
【０００８】
当該技術を熟知する者に本発明の目的、特徴及び効果を理解してもらうため、下記の具体的な実施例を介し付属の図式を組み合わせることで、本発明に対する詳細な説明を以下のとおり行うものである。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明であるフィードバック式燃料電池の具体的な実施例を示したデバイス関連図である。図１を見ると、本発明は、燃料電池（１）が回路メカニズム（２）に電気的に接続し、且つ該回路メカニズム（２）がそれぞれ論理演算器（３）及び負荷（４）に電気的に接続し、該燃料電池（１）の動作過程中において、燃料電池（１）が発生する電力を該負荷（４）に供給する。
【００１０】
前記の本発明であるフィードバック式燃料電池内において、該燃料電池（１）は、回路技術を基礎とした積層型燃料電池を用いることができ、少なくとも第一膜電極接合体（１１）及び第二膜電極接合体（１２）を具備し、該第一膜電力接合体（１１）及び第二膜電極接合体（１２）は触媒物質を具備すると共に水素リッチ燃料及び酸素燃料と電気化学的反応を起すことで、該燃料電池（１）をエネルギー変換器に形成させ、化学エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。該回路メカニズム（２）は、電力統合メカニズム（２１）及び負荷切替メカニズム（２２）を具備する回路であり、該電力統合メカニズム（２１）は電力伝送手段及び電力調整手段を具備し、該負荷切替メカニズム（２２）は開路電圧検出手段及び電力伝送の選択手段を具え、該電力統合メカニズム（２１）が該第一膜電極接合体（１１）、該負荷切替メカニズム（２２）及び該負荷（４）にそれぞれ電気的に接続し、該負荷切替メカニズム（２２）が該第二膜電極接合体（１２）及び該電力統合メカニズム（２１）にそれぞれ電気的に接続することで、該電力統合メカニズム（２１）の電力伝送手段は第一膜電極接合体（１１）或いは第二膜電極接合体（１２）の出力電力を該負荷（４）に伝送し、該電力統合メカニズム（２１）の電力調整手段が伝送する電力を特定電圧或いは電流或いは力率で電力を出力することができ、該負荷切替メカニズム（２２）の開路電圧検出手段が該第二膜電極接合体（１２）を開路と並列接続し、且つ同時に該第二膜電極接合体（１２）の電圧を検出でき、該負荷切替メカニズム（２２）の電力伝送の選択手段で該第二膜電極接合体（１２）が開路電圧検出手段に電気的に接続、或いは電力を該電力統合メカニズム（２１）に伝送するいずれかの状態を選択できる。及び該論理演算器（３）は、負荷選択メカニズムの制御手段及び温度判別手段を具備し、該論理演算器（３）の負荷選択メカニズムの選択手段が該負荷切替メカニズム（２２）を制御することで該第二膜電極接合体（１２）が開路電圧検出手段に電気的に接続、或いは電力を該電力統合メカニズム（２１）に伝送するいずれかの状態を選択させる。該論理演算器（３）の温度判別手段は、該負荷切替メカニズム（２２）の開路電圧検出手段がフィードバックされた第二膜電極接合体（１２）の開路電圧値を介して、開路電圧値に対応する温度値を判別し、且つ該論理演算器（３）の温度判別手段は、関数化の演算プロセス或いは内蔵されたルックアップテーブルにより第二膜電極接合体（１２）開路電圧値に対応する温度値を判別することを実現する。
【００１１】
前記の回路メカニズム（２）内の電力統合メカニズム（２１）と負荷切替メカニズム（２２）及び論理演算器（３）は、回路或いは集積回路のいずれかの形式で存在、或いはその他の同一効果を有する任意の装置とすることができ、対応する電子式制御と動作機能に達成するだけでよい。
【００１２】
また、前記の回路メカニズム（２）及び論理演算器（３）の設置手段は、該燃料電池（１）内に直接設置、或いは電気インターフェース手段の接続を介して回路メカニズム（２）及び論理演算（３）を該燃料電池（１）と電気的な接続を形成することができる。
【００１３】
図２は燃料電池が開路状態の時間―電圧関係を示した見取図で、図３は本発明であるフィードバック式燃料電池の操作フローチャート図である。図２を見ると、本発明で使用する燃料電池が開路状態下の電圧と温度は特定の関係を持ち、図２に示すものはある一定温度下において、燃料電池の膜電極接合体が開路状態にある時、電圧Ｖ０の状態を維持し、時間がｔ０の時、燃料電池の膜電極接合体が電流Ｉ０を負荷に出力した時、燃料電池の膜電極接合体の電圧が徐々に下降する。これにより本発明の論理演算器は、燃料電池の膜電極接合体の開路電圧が特定温度に対応する特性を利用することで、燃料電池の膜電極接合体の開路電圧を検出して、システムの温度値を得ることができる。図１及び図３を参考にすると、前記の本発明であるフィードバック式燃料電池に基づき、その操作プロセスの具体的な実施方法には、該論理演算器（３）の負荷選択メカニズムの制御手段で該回路メカニズム（２）の負荷切替メカニズム（２２）を制御して電力伝送の選択手段を行うことで、該第二膜電極接合体（１２）が開路状態にし、並びに該負荷切替メカニズム（２２）の開路電圧検出手段を介して該第二膜電極接合体（１２）の開路電圧値をフィードバックするステップ１０１と、該論理演算器（３）は、該負荷切替メカニズム（２２）がフィードバックした第二膜電極接合体（１２）の開路電圧値によって温度判別手段を行って、対応する温度値を得るステップ１０２、及び該論理演算器（３）が該回路メカニズム（２）の負荷切替メカニズム（２２）を制御することで電力伝送の選択手段を行い、該第二膜電極接合体（１２）が電力を該電力統合メカニズム（２１）に伝送する状態にさせることができるステップ１０３を含む。
【００１４】
図４は本発明であるフィードバック式燃料電池の別の具体的な実施例を示したデバイス関連図である。図４を見ると、前記の本発明であるフィードバック式燃料電池に基づいて、図１内で示す回路メカニズム（２）の負荷切替メカニズム（２２）は、直接開路電圧検出手段（２３）で代替することができる。これにより、該燃料電池（１）の第一膜電極接合体（１１）が出力する電力は、特定電圧或いは特定電流或いは特定力率の電力を負荷（４）に供給するため、該回路メカニズム（２）の電力統合メカニズム（２１）を介して電力の調節手段を進める。該燃料電池（１）の第二膜電極接合体（１２）が出力する電力は、開路電圧検出手段（２３）に伝送され、並びに該論理演算器（３）を介して温度判別手段を行うことで、第二膜電極接合体（１２）の開路電圧に対応する温度値を得ることができる。特別な実施例において、該論理演算器（３）の演算と制御メカニズムはこれによって簡略化される。例を挙げると、該開路電圧検出手段（２３）は該第二膜電極接合体（１２）が開路状態の下の電圧値を引き続き検出することができ、或いはカウンター或いはタイマーを介して特定周期時間で第二膜電極接合体（１２）の開路電圧値を検出することができ、且つ該論理演算器（３）は第二膜電極接合体（１２）の開路電圧値を判断或いは制御する検出時機を必要とせず、該論理演算器（３）は開路電圧と温度のルックアップテーブル或いは関数関係を記憶することで、更に論理演算器（３）によりデータ照合或いはデータ演算を行うだけで温度判別手段を実現することができる。
【００１５】
前記燃料電池（１）内の第一膜電極接合体（１１）と第二膜電極接合体（１２）は、それぞれ異なる規格の膜電極接合体を選択することで達成することができ、主に該第二膜電極接合体（１２）は力率の比較的小さい膜電極接合体とすることで、第二膜電極接合体（１２）が消耗する燃料量を削減させることができる。
【００１６】
本発明は、具体的な実施例で上記のとおりに開示したが、開示した具体的な実施例が本発明として限定的に用いることではなく、当該技術を熟知する者は本発明の精神と範囲に基づき各種の改変と修飾を行なうことができ、行なった改変或いは修飾も全て本発明の保護範疇にあり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定義するものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明であるフィードバック式燃料電池の具体的な実施例を示したデバイス関連図である。
【図２】燃料電池の開路状態の時間―電圧関係を示した見取図である。
【図３】本発明であるフィードバック式燃料電池の操作フローチャート図である。
【図４】本発明であるフィードバック式燃料電池の別の具体的な実施例を示したデバイス関連図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ 燃料電池
１１第一膜電極接合体
１２第二膜電極接合体
２  回路メカニズム
２１電力統合メカニズム
２２負荷切替メカニズム
３  論理演算器
４  負荷
１０１ 論理演算器が回路メカニズムを制御することで、負荷選択メカニズムは開路電圧検出手段を選択する
１０２ 論理演算器が温度判別手段を進める
１０３ 論理演算器が回路メカニズムを制御することで、負荷選択メカニズムは電力伝送の選択手段を選択する
ｔ０：出力起動時間
Ｖ０：開路電圧
Ｉ０：出力電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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