燃料電池ユニット

ニッセイの取り組み

製品開発の背景

地球規模での環境汚染・温暖化問題などを契機として、環境に優しい技術が誕生しています。その中の一つに燃料電池があります。この聞きなれない“電池”は、自動車の燃費を向上し、家庭の電気とお湯をまかない、携帯電話の充電を不要にします。
さらに、この“電池”は考え方次第で、もっと応用範囲を広げることが可能です。

燃料電池写真

私たちニッセイは機器の動力源であるギアモータを製造販売しています。このモータはコンベア、自動ドア、産業用機器から、福祉機器に至るまで幅広く使われていますが、コンセントが必要なことだけは共通しています。移動を必要とする機器ではバッテリーを使うこともできますが、稼働時間の短さと、数時間を必要とする充電時間が欠点です。しかしながら、燃料電池はこれらの機器をストレスなくコードレスにできる可能性があります。

表1.稼働時間の比較

エネルギー密度の比較表
比較方法:同体積(20リットル)での電池容量比較
鉛蓄電池 :サイクルユースシールドバッテリー
リチウムイオン :電気自動車用リチウムイオン電池
燃料電池 :HFU100+CCU100+MHボンベ

ニッセイの燃料電池の応用分野

ニッセイがつくる燃料電池は、モータを使う移動機器にお使いいただくことを想定しています。例えば、福祉機器(電動車椅子、電動カート)、業務用電動車(清掃車、台車など)、自転車など。そして、ロボットは将来有望な応用分野であると考えています。

ニッセイの燃料電池の特長

燃料電池のエネルギー密度の高さは当たり前ですが、私たちニッセイがつくりだす燃料電池の特徴は、モータ駆動に最適化していることです。モータは瞬間的に急激な負荷変動をともなうことが多く、燃料電池の寿命を短くしてしまいます。しかしながら、電気二重層コンデンサと協調することで、定格の3倍の電流を賄うことを可能としました。

また、オプションの水素吸蔵合金ボンベは約20分で満充填でき、鉛蓄電池の8時間、リチウムイオン電池の2時間よりも極めて短くなっています。

表2.充電時間の比較

充電時間の比較表

(注) 燃料電池はMHボンベへ水素を満充填する時間

更に今後の技術革新により、燃料電池の機能及び使いやすさは急速に向上すると思われます。

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サンプル品の出荷

現在、機器メーカーの方々が燃料電池を入手することは困難な状況にあります。また、入手できるものも燃料電池スタック(注1)に限られ、機器に組み込んで評価するには専門知識が必要とされます。

(注1)燃料電池スタック:何枚かの単電池を積層した燃料電池の発電部。発電の制御には、他に多くの周辺機器を必要とする。

そのような中、私たちニッセイはできるだけ多くの方々に燃料電池を知っていただきたいと考えており、評価用ユニットを出荷することにいたしました。また、燃料電池と制御装置をそれぞれユニットにしましたので、手軽に評価試験が開始できます。

燃料電池写真燃料電池ユニットFU H100

制御ユニット CCU100制御ユニット CUC100

また、お客様の運転データにあわせて、ユニット仕様を変更することも可能ですので、お気軽にお問い合わせください。

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燃料電池ユニット

システム構成

「燃料電池ユニット」と「制御ユニット」の両ユニットで構成されます。

  1. 燃料電池ユニット:燃料電池本体と水素供給など
  2. 制御ユニット:システム制御と電力コントロール

また、両ユニット間の接続に「主回路ケーブル」と「制御ケーブル」が必要となります。

  1. 主回路ケーブル:発電出力と水素ポンプへの電力供給
  2. 制御ケーブル:電磁弁・冷却ファン・サーミスタ信号

空気供給チューブ(外径Φ8)はお客様でご用意願います。

システム構成図

品目

1 燃料電池ユニット FUH050-12 50W 12V
2 制御ユニット CUC050-12
3 燃料電池ユニットFUH100-24 100W 24V
4 制御ユニット CUC100-24
5 主回路ケーブル OP‐HC030 長さ 30cm
6 制御ケーブル OP‐CC030 長さ 30cm
7 水素吸蔵合金ボンベ OP‐MHSC200L 水素 200L
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仕様

燃料電池ユニット仕様

品名 燃料電池ユニット
FUH050-12
燃料電池ユニット
FUH100-24
燃料電池 タイプ 固体高分子型燃料電池 (PEFC)
運転方式 デッドエンド
燃料種類 水素
燃料消費量 0.091 L/min/A 0.175 L/min/A
公称出力 50W 100W
定格電流 8A
開放電圧 約12V 約23V
定格電圧 約6.5V 約12.5V
推奨運転温度 45 ℃
水素ポンプ タイプ 固体高分子型水素循環ポンプ
水素循環量 0.021 L/min/A 0.035 L/min/A
推奨循環量 水素消費量の3%
電磁弁 タイプ ノーマルクローズ
定格電圧 DC24V
消費電力 水素用 1.8W / 空気用 3W
温度センサ タイプ サーミスタセンサ
25℃抵抗値 10 kΩ±1%
B定数 3435 K±1%
内部構成 内部構成図

制御ユニット仕様

品名 制御ユニット
CUC050-12
制御ユニット
CUC100-24
出力 タイプ 電気二重層コンデンサ協調方式
公称電圧 DC12V DC24V
無負荷電圧 DC13V DC26V
定格電流 4A
最大電流 12A
適応モータ容量 50W 100W
推奨平均出力 25W 50W
回生電力 電気二重層コンデンサに電力回収
(回収しきれない分は、外部回生放電抵抗器にて放熱)
始動時間 1分以内
電気二重層コンデンサ 50F
x 2並列 x 6直列
50F
x 2並列 x 12直列
始動用電池 単三型ニッケル水素二次電池x4本
(運転時自動充電)
エアーポンプ タイプ スクロール
定格電圧 DC24V
モータ容量 4.6W 7.2W
流量センサ サーミスタ式フローセンサ
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外形寸法図

燃料電池ユニット FUH050-12

FUH050-12外形図

燃料電池ユニット FUH100-24

FUH100-24外形図

制御ユニット CUC050-12 制御ユニット CUC100-24

CUC100-24外形図

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今後の予定

「選びやすさ」と「使いやすさ」を高めるために、バリエーションの拡大などを予定しています。

  1. 出力の拡大(50、100、200、400、750W)
  2. 燃料の拡大(水素、メタノールなど)
  3. コストダウン
  4. 小型化
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連絡先

株式会社ニッセイ 減速機事業部 開発部
佐藤幸司
TEL:0566-79-2865
FAX:0566-79-2868

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