(57)【要約】【課題】燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させる。【解決手段】発電を行うスタック３と、アクチュエータ（または制御手段）５と、系統電源６の交流電圧を予め設定されたスタック３の最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１と、アクチュエータ（または制御手段）５への給電をＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側またはスタック３の出力側のどちらかに切換える電源切換え手段４ａと、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をスタック３の発電開始によりＯＮしスタック３の発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段２とを備え、電源切換え手段４ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１側の入力と出力との間には入力から出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるがスタック切断手段２側の入力と出力との間にはダイオードがない構成となっている。【選択図】図１
2010123408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間には前記入力から前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるが前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間にはダイオードがないことを特徴とする、燃料電池発電装置システム。
【請求項２】
水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段と、前記電源切換え手段における前記スタック切断手段側の入力と出力との間を前記スタックの発電開始により短絡し前記スタックの発電停止により短絡を解除する短絡手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間と前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とする、燃料電池発電装置システム。
【請求項３】
短絡手段は、スタックの発電中にＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高く前記スタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間の短絡を解除することを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項４】
スタック切断手段は、スタックの発電中にＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高く前記スタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると前記スタックと電源切換え手段との接続をＯＦＦすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項５】
水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記系統電源と前記ＡＣ／ＤＣコンバータとの接続を前記スタックが発電を開始する前にＯＮし前記スタックが最低出力電圧以上の発電を開始するとＯＦＦする系統切断手段と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を計測して前記系統切断手段の状態を検知するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記系統切断手段がＯＦＦになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知するとＯＮし前記系統切断手段がＯＮになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知するとＯＦＦするスタック切断手段と、前記電源切換え手段における前記スタック切断手段側の入力と出力との間を前記系統切断手段がＯＦＦになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知すると短絡し前記系統切断手段がＯＮになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知すると短絡を解除する短絡手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間と前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とする、燃料電池発電装置システム。
【請求項６】
電源切換え手段とアクチュエータまたは制御手段との間にスタックまたはＡＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を所定の電圧に変えて前記アクチュエータまたは制御手段に電力を給電するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池発電装置システムに関し、詳しくはアクチュエータまたは制御手段の給電経路の切換えに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置システムは、発電が開始するには、水素生成器により水素を主成分とする燃料ガスである水素ガスを生成し、生成した水素ガスと酸化剤ガスとをスタックにて反応させて発電を行う。このとき、実際に発電の燃料ガスとなるのに十分な水素リッチな状態のガスを生成するまでには、比較的長い時間（例えば１時間程度）を要する。
【０００３】
その間、燃料電池発電装置システムは、原料ガスの流路を切換える弁や、冷却水を供給するポンプや、水素生成器の温度を水素の改質が十分に行われるまで上昇させるヒータなどの制御が必要である。
【０００４】
そして、これらの弁やポンプやヒータなどの駆動電源は、スタックの発電が開始するまでは系統電源（商用電源）からＡＣ／ＤＣコンバータにより必要な電源を作り、各種弁やポンプ、基板の制御回路などに給電している。
【０００５】
また、スタックの発電が開始した後は、スタックまたは、スタックからＤＣ／ＤＣコンバータにより必要な電源を作り、各種弁やポンプ、基板の制御回路などに給電している。
【０００６】
このように、発電時と非発電時で、各種弁やポンプ、基板の制御回路などに給電元を系統側とスタック側で切換えることにより、発電効率を向上させることができる。
【０００７】
このとき、発電時と非発電時の給電元を切換える方法として、二つの電圧の出力をダイオードオアで接続し、どちらか電圧の高いほうから給電させる方法があり、この方法を用いることで、マイコンソフトや複雑な制御をすることなく、簡単に電源の給電元を切換えることが可能である。
【特許文献１】特開２００８−１３５２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上記従来の構成は、スタックで発電した電力の一部をダイオードで消費（ロス）してしまい、スタックで発電した電力を有効に活用できていないという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み、アクチュエータまたは制御手段への給電を系統電源側またはスタック側のどちらかに切換える電源切換え手段を備えた燃料電池発電装置システムにおいて、スタックが発電した電力をアクチュエータまたは制御手段に給電する際に、スタックで発電した電力の一部を電源切換え手段で消費（ロス）せず、スタックで発電した電力を有効に活用できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池発電装置システムは、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間には前記入力から前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるが前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間にはダイオードがないことを特徴とするものである。
【００１１】
これにより、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間にはダイオードがないので、アクチュエータまたは制御手段の電源としてスタックで発電した電力を用いる場合、ダイオードで電力を消費（ロス）すること防止することができる。
【００１２】
また、スタックが発電（予め設定された最低出力電圧以上の発電）をしてから、電源の供給元が商用電源（系統電源）からスタックに切換わるので、システム動作の安定性を保つことができる。
【００１３】
また、電源切換え手段において、系統電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）側の入力と出力との間には前記入力から前記出力に向かう方向を順方向とする逆流防止用のダイオードがあり、ＡＣ／ＤＣコンバータは、系統電源の交流電圧をスタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するものであるので、スタックが正常にスタックの最低出力電圧以上の電力で発電している場合は、系統電源とＡＣ／ＤＣコンバータとの接続をＯＦＦ（遮断）しなくても、スタック側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されるので、スタックが正常に発電しているときには系統電源側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されないようにＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を設けない構成とすることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））の制御も不要となるため、燃料電池発電装置システムの制御が簡単になり、構成が簡単で部品点数が削減できるので、安価でかつ安定動作性を向上させた燃料電池発電装置システムが実現できる。
【００１４】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を省略した場合は、一時的（瞬間的に）にスタックの出力電圧が低下してＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より低くなっても、電源切換え手段により、アクチュエータまたは制御手段への給電をスタック側から系統電源側に瞬時に自動的に切換えることができるので、燃料電池発電装置システムの安定性が向上する。
【００１５】
また、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間に逆流防止用のダイオードがなくても、スタックと電源切換え手段との接続をスタックの発電開始によりＯＮしスタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段があるので、スタックで発電していない時に、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００１６】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータの異常動作などが原因でＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧がスタックの出力電圧より高くなってしまったような場合に、スタック切断手段により電源切換え手段とスタックとの接続を遮断するようにすれば、スタックへの電力の流入を防止することができるので、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【００１７】
また、別の本発明の燃料電池発電装置システムは、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段と、前記電源切換え手段における前記スタック切断手段側の入力と出力との間を前記スタックの発電開始により短絡し前記スタックの発電停止により短絡を解除する短絡手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間と前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成において、電源切換え手段は、ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間とスタック切断手段側の入力と出力との間の両方に出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるが、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間をスタックの発電開始により短絡しスタックの発電停止により短絡を解除する短絡手段を備えているので、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間が短絡されている時（スタック発電中）は、実質的に先の本発明と同様の構成となり、先の本発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１９】
また、スタックで発電していない時は、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間が短絡されておらず、電源切換え手段におけるスタック（スタック切断手段）側の入力と出力との間に前記出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードが有効となるので、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００２０】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える異常状態の場合に、短絡手段が、電源切換え手段におけるスタック（スタック切断手段）側の入力と出力との間の短絡を解除するように構成すれば、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタックへの異常な電力の流入を防止することができるので、燃料電池の発電効率を向上させつつ、かつシステムの異常動作時の（システムの一部品が故障したときの）故障被害の拡大を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の燃料電池発電装置システムは、アクチュエータまたは制御手段にスタック側からの電源供給を行うときは、ダイオードを通さずに給電を行うので、スタックで発電した電力をダイオードでロスさせることなく有効利用できるので、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００２２】
また、スタックが発電（予め設定された最低出力電圧以上の発電）をしてから、電源の供給元が商用電源（系統電源）からスタックに切換わるので、システム動作の安定性を保つことができる。
【００２３】
また、スタックが正常にスタックの最低出力電圧以上の電力で発電している場合は、系統電源とＡＣ／ＤＣコンバータとの接続をＯＦＦ（遮断）しなくても、スタック側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されるので、スタックが正常に発電しているときには系統電源側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されないようにＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を設けない構成とすることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））の制御も不要となるため、燃料電池発電装置システムの制御が簡単になり、構成が簡単で部品点数が削減できるので、安価でかつ安定動作性を向上させた燃料電池発電装置システムが実現できる。
【００２４】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を省略した場合は、一時的（瞬間的に）にスタックの出力電圧が低下してＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より低くなっても、電源切換え手段により、アクチュエータまたは制御手段への給電をスタック側から系統電源側に瞬時に自動的に切換えることができるので、燃料電池発電装置システムの安定性が向上する。
【００２５】
また、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間に逆流防止用のダイオードがなくても、スタックと電源切換え手段との接続をスタックの発電開始によりＯＮしスタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段があるので、スタックで発電していない時に、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００２６】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータの異常動作などが原因でＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧がスタックの出力電圧より高くなってしまったような場合に、スタック切断手段により電源切換え手段とスタックとの接続を遮断するようにすれば、スタックへの電力の流入を防止することができるので、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の発明は、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間には前記入力から前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるが前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間にはダイオードがないことを特徴とする。
【００２８】
第１の発明における電源切換え手段は、系統電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）側の入力と出力との間には逆流防止用のダイオードがあるがスタック（スタック切断手段）側の入力と前記出力との間にはダイオードがないので、スタックが発電を行っていないか、または、スタックの出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より低いために、系統電源側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する場合は、ダイオードを介して給電することになるが、スタックの出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より高くなって、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する場合は、ダイオードを介さずに給電することで、スタックが発電（予め設定された最低出力電圧以上の発電）をしてから、電源の供給元を商用電源からスタックに切換えるので、システム動作の安定性を保つことができ、２つの電源供給経路からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する構成を保ちつつ、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する場合は、ダイオードのロス分を無くすことができるので、スタックの発電電力を有効利用することができ、燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させることができる。
【００２９】
また、スタックが発電（予め設定された最低出力電圧以上の発電）をしてから、電源の供給元が商用電源（系統電源）からスタックに切換わるので、システム動作の安定性を保つことができる。
【００３０】
また、電源切換え手段において、系統電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）側の入力と出力との間には前記入力から前記出力に向かう方向を順方向とする逆流防止用のダイオードがあり、ＡＣ／ＤＣコンバータは、系統電源の交流電圧をスタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するものであるので、スタックが正常にスタックの最低出力電圧以上の電力で発電している場合は、系統電源とＡＣ／ＤＣコンバータとの接続をＯＦＦ（遮断）しなくても、必ずスタック側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されるので、スタックが正常に発電しているときには系統電源側から電力がアクチュエータまたは制御手段に給電されないようにＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を設けない構成とすることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））の制御も不要となるため、燃料電池発電装置システムの制御が簡単になり、構成が簡単で部品点数が削減できるので、安価でかつ安定動作性を向上させた燃料電池発電装置システムが実現できる。
【００３１】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力と系統電源との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を省略した場合は、一時的（瞬間的に）にスタックの出力電圧が低下してＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より低くなっても、電源切換え手段により、アクチュエータまたは制御手段への給電をスタック側から系統電源側に瞬時に自動的に切換えることができるので、燃料電池発電装置システムの安定性が向上する。
【００３２】
また、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間に逆流防止用のダイオードがなくても、スタックと電源切換え手段との接続をスタックの発電開始によりＯＮしスタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段があるので、スタックで発電していない時に、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００３３】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータの異常動作などが原因でＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧がスタックの出力電圧より高くなってしまったような場合に、スタック切断手段により電源切換え手段とスタックとの接続を遮断するようにすれば、スタックへの電力の流入を防止することができるので、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【００３４】
第２の発明は、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を予め設定された前記スタックの最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記スタックの発電開始によりＯＮし前記スタックの発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段と、前記電源切換え手段における前記スタック切断手段側の入力と出力との間を前記スタックの発電開始により短絡し前記スタックの発電停止により短絡を解除する短絡手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間と前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とする。
【００３５】
第２の発明における電源切換え手段は、系統電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）側の入力と出力との間と、スタック（スタック切断手段）側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とする逆流防止用のダイオードがある、いわゆるダイオードオアであるが、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間をスタックの発電開始により短絡しスタックの発電停止により短絡を解除する短絡手段を備えているので、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間が短絡されている時（スタック発電中）は、実質的に第１の本発明と同様の構成となり、第１の本発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３６】
また、スタックで発電していない時は、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間が短絡されておらず、電源切換え手段におけるスタック（スタック切断手段）側の入力と出力との間に前記出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードが有効となるので、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００３７】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える異常状態の場合に、短絡手段が、電源切換え手段におけるスタック（スタック切断手段）側の入力と出力との間の短絡を解除するように構成すれば、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタックへの異常な電力の流入を防止することができるので、燃料電池の発電効率を向上させつつ、かつシステムの異常動作時の（システムの一部品が故障したときの）故障被害の拡大を防止することができる。
【００３８】
第３の発明は、第２の発明において、短絡手段が、スタックの発電中にＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高く前記スタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間の短絡を解除することを特徴とする。
【００３９】
これにより、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を計測するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段を設けて短絡手段と接続し、スタックの発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が計測したＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下のとき（平常時）は、短絡手段が電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間を短絡しており、スタックの発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が計測したＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高くスタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になる（異常が発生する）と、短絡手段が電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間の短絡を解除（遮断）することにより、短絡手段を適切に自動開閉動作させることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下の平常時で、スタックの出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より高い場合は、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段とを接続しているので、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給することができ、この場合、短絡手段が短絡状態であるので、ダイオードのロス分を無くすことができ、スタックの発電中にＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える異常が発生すると、短絡手段が短絡を解除（遮断）して、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタックへの異常な電力の流入を防止することができる。
【００４０】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える電圧から、所定電圧以下に戻った場合に、所定条件を満たせば（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える異常が、一時的なもので、すぐに、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下に戻った場合や、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超えたが、超えた電圧値が比較的小さい場合）、短絡手段がスタック切断手段側の入力と出力との間を再び短絡するように構成すれば、短絡手段が元の短絡状態に戻ることにより、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する時にダイオードのロス分を無くすことができる。
【００４１】
第４の発明は、第１から３のいずれかの発明において、スタック切断手段が、スタックの発電中にＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高く前記スタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると前記スタックと電源切換え手段との接続をＯＦＦすることを特徴とする。
【００４２】
これにより、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を計測するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段を設けてスタック切断手段と接続し、スタックの発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が計測したＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下のとき（平常時）に、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段とを接続しており、スタックの発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が計測したＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正常時より高くスタックの最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になる（異常が発生する）と、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続を遮断（ＯＦＦ）することにより、スタック切断手段を適切に自動開閉動作させることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下の平常時に、スタックの出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より高い場合は、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段とを接続しているので、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給することができ、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給している最中に、異常が発生してＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超えると、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段との接続を遮断（ＯＦＦ）して、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧がスタックの出力電圧より高くなった場合でも、スタックへの異常な電力の流入を防止することができ、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【００４３】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える電圧から、所定電圧以下に戻った場合に、所定条件を満たせば（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超える異常が、一時的なもので、すぐに、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧以下に戻った場合や、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定電圧を超えたが、超えた電圧値が比較的小さい場合）に、スタック切断手段がスタックと電源切換え手段とを再び接続するように構成すれば、再び、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給することができる。
【００４４】
第５の発明は、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタックと、アクチュエータまたは制御手段と、系統電源の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記アクチュエータまたは制御手段への給電を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側または前記スタックの出力側のどちらかに切換える電源切換え手段と、前記系統電源と前記ＡＣ／ＤＣコンバータとの接続を前記スタックが発電を開始する前にＯＮし前記スタックが最低出力電圧以上の発電を開始するとＯＦＦする系統切断手段と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を計測して前記系統切断手段の状態を検知するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段と、前記スタックと前記電源切換え手段との接続を前記系統切断手段がＯＦＦになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知するとＯＮし前記系統切断手段がＯＮになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知するとＯＦＦするスタック切断手段と、前記電源切換え手段における前記スタック切断手段側の入力と出力との間を前記系統切断手段がＯＦＦになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知すると短絡し前記系統切断手段がＯＮになったことを前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知すると短絡を解除する短絡手段とを備え、前記電源切換え手段は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ側の入力と出力との間と前記スタック切断手段側の入力と前記出力との間の両方に前記出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とする。
【００４５】
上記構成において、スタックが発電を開始する前に系統切断手段をＯＮすると、ＡＣ／ＤＣコンバータが、系統電源の交流電圧を直流電圧に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力は電源切換え手段を経由してアクチュエータまたは制御手段に送られ、アクチュエータまたは制御手段は電源切換え手段を介してＡＣ／ＤＣコンバータの出力側から電力の供給を受ける。この時、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を基に系統切断手段がＯＮになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知することにより、スタック切断手段はスタックと電源切換え手段との接続をＯＦＦしており、短絡手段は電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間を短絡していないので、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタックに逆電圧が印加されることにより、スタックの寿命が縮まったり、スタックが破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００４６】
この時、短絡手段に不具合または故障があって短絡状態であったとしても、スタック切断手段はスタックと電源切換え手段との接続をＯＦＦしていれば、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができ、逆に、スタック切断手段に不具合または故障があってタックと電源切換え手段との接続がＯＮ状態であったとしても、短絡手段が電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間を短絡していなければ、電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間のダイオードがスタック側への逆流を防止するので、スタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止できる。
【００４７】
スタックが最低出力電圧以上の発電を開始したら、系統切断手段が系統電源とＡＣ／ＤＣコンバータとの接続をＯＦＦする。系統切断手段のＯＦＦによりＡＣ／ＤＣコンバータの入力を切断すると、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力がオフになり、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を基に系統切断手段がＯＦＦになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段が検知すると、スタック切断手段はスタックと電源切換え手段との接続をＯＮし、短絡手段は電源切換え手段におけるスタック切断手段側の入力と出力との間を短絡するので、スタックの出力は電源切換え手段（のダイオード）を経由しない代わりに短絡手段を経由してアクチュエータまたは制御手段に送られる。
【００４８】
このように、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する場合は、ダイオードのロス分を無くすことができるので、スタックの発電電力を有効利用することができ、燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させることができる。
【００４９】
また、スタック側からアクチュエータまたは制御手段に電源を供給する場合は、系統切断手段が系統電源とＡＣ／ＤＣコンバータとの接続をＯＦＦしているので、発電中のスタックへのＡＣ／ＤＣコンバータ側からの電力の流入を防止することができる。
【００５０】
第６の発明は、第１から５のいずれかの発明において、電源切換え手段とアクチュエータまたは制御手段との間にスタックまたはＡＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を所定の電圧に変えて前記アクチュエータまたは制御手段に電力を給電するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたことを特徴とする。
【００５１】
これにより、アクチュエータまたは制御手段に、スタックの出力側から電力を供給する場合と、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側から電力を供給する場合とで、電源切換え手段の出力側の電圧が異なることによる不具合、または、スタックの出力側から電力を供給する場合で、スタックの出力電力が変動することにより不具合、または、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側から電力を供給する場合で、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が変動することによる不具合を、ＤＣ／ＤＣコンバータにより解消でき、アクチュエータまたは制御手段に安定した電圧で給電することができる。
【００５２】
以下、本発明の燃料電池発電装置システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【００５４】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタック３と、ガスや水の流路を切換える弁やヒータなどのアクチュエータ（または制御手段）５と、系統電源（商用電源）６の交流電圧を予め設定されたスタック３の最低出力電圧より低い直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１と、アクチュエータまたは制御手段５への給電をＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側またはスタック３の出力側のどちらかに切換える電源切換え手段４ａと、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をスタック３の発電開始によりＯＮしスタック３の発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段２とを備える。
【００５５】
電源切換え手段４ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１側の入力と出力との間には入力から出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるがスタック切断手段２側の入力と出力との間にはダイオードがない構成となっている。
【００５６】
次に、本実施の形態の燃料電池発電装置システムの動作について、説明する。
【００５７】
ここでは説明のためにスタック３の最低出力電圧を１５Ｖ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧の設定を１２Ｖとして説明する。
【００５８】
燃料電池発電装置システムは、利用者により発電ＯＮの操作がされた場合と、燃料電池発電装置システムの学習モードにより、利用者が頻繁に燃料電池発電装置システムを利用する時間帯になった場合に、起動を開始する。
【００５９】
燃料電池発電装置システムのスタック３が発電していない状態では、燃料電池発電装置システム内の弁やポンプなどのアクチュエータまたは制御手段５の駆動電源は、系統電源６の交流の電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１によって直流の電圧に変換され電源切換え手段４ａを介して給電される。
【００６０】
このとき、電源切換え手段４ａはスタック発電時のダイオードの順方向電圧のロスをなくすため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１からの入力とアクチュエータ（または制御手段）５への出力との間にはダイオードがあるが、スタック切断手段２からの入力とアクチュエータ（または制御手段）５への出力との間にはダイオードがない構成としている。
【００６１】
よって、燃料電池発電装置システムの起動中に、アクチュエータ（または制御手段）５の駆動電源を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１によって給電しているときは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧はスタック３側に流れ込む。
【００６２】
このような状態では、スタック３に逆電圧が印加され、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊されたりするといった故障の原因となる。そのため燃料電池発電装置システムが発電していない時は、スタック３への逆電圧印加を防止するために、スタック切断手段２によりスタック３を切離しておく。
【００６３】
そして燃料電池発電装置システムが発電可能状態になると、スタック３からの給電が可能な状態になる。燃料電池発電装置システムは、自己発電しているシステムであるので、システム内の弁やポンプといったアクチュエータ（または制御手段）５の駆動電源は、自己発電したスタック３から給電することが発電効率を高める有効な手段である。
【００６４】
よって発電が開始すると、スタック切断手段２によりスタック３とアクチュエータ（または制御手段）５の駆動電源供給経路を接続し、給電可能な状態とする。
【００６５】
スタック３と駆動電源供給経路を接続すれば、前述したように、本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、例としてスタック３の最低出力電圧を１５Ｖ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧の設定を１２Ｖと設定しているので、発電が開始すると必ず電圧が高いスタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源が供給される。
【００６６】
このように、アクチュエータ（または制御手段）５の駆動電源を、系統電源６の交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ１により直流電圧に変換し供給する場合と、スタック３から供給する場合を切換えて動作させるシステムにおいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧をスタック３の最低出力電圧より低い設定電圧にすることで、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力側に系統電源６とを切離してＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力をオフするようなリレーなどの部品を用いることなく、発電時はスタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源供給を行うことができるので、部品点数の削減ができ、安価な電源切換え構成を実現でき、かつ、部品点数が少なくなるため、システムの安定動作性を高めることができる。
【００６７】
また、系統電源６側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給する場合は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力にダイオードを介すが、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給する場合は、ダイオードを介さずに給電することで、２つの電源供給経路からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給する構成を保ちつつ、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給する場合はダイオードのロス分を無くすことができるので、スタック３の発電電力を有効利用することができ、燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させることができる。
【００６８】
以上のように本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタック３と、アクチュエータまたは制御手段５と、系統電源６の交流電圧を予め設定されたスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）より低い直流電圧（１２Ｖ）に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１と、アクチュエータまたは制御手段５への給電をＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側またはスタック３の出力側のどちらかに切換える電源切換え手段４ａと、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をスタック３の発電開始によりＯＮしスタック３の発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段２とを備え、電源切換え手段４ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１側の入力と出力との間には入力から出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるがスタック切断手段２側の入力と出力との間にはダイオードがない構成となっている。
【００６９】
本実施の形態の燃料電池発電装置システムにおける電源切換え手段４ａは、系統電源６（ＡＣ／ＤＣコンバータ１）側の入力と出力との間には逆流防止用のダイオードがあるがスタック３（スタック切断手段２）側の入力と出力との間にはダイオードがないので、スタック３が発電を行っていないか、または、スタック３の出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧（１２Ｖ）より低いために、系統電源６側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する場合は、ダイオードを介して給電することになるが、スタック３の出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧（１２Ｖ）より高い１５Ｖ以上になって、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する場合は、ダイオードを介さずに給電することで、スタック３が発電（予め設定された最低出力電圧（１５Ｖ）以上の発電）をしてから、電源の供給元を系統電源（商用電源）６からスタック３に切換えるので、システム動作の安定性を保つことができ、２つの電源供給経路からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する構成を保ちつつ、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する場合は、ダイオードのロス分を無くすことができるので、スタック３の発電電力を有効利用することができ、燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させることができる。
【００７０】
また、スタック３が発電（予め設定された最低出力電圧（１５Ｖ）以上の発電）をしてから、電源の供給元が系統電源（商用電源）６からスタック３に切換わるので、システム動作の安定性を保つことができる。
【００７１】
また、電源切換え手段４ａにおいて、系統電源６（ＡＣ／ＤＣコンバータ１）側の入力と出力との間には入力から出力に向かう方向を順方向とする逆流防止用のダイオードがあり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、系統電源６の交流電圧をスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）より低い直流電圧（１２Ｖ）に変換するものであるので、スタック３が正常にスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）上の電力で発電している場合は、系統電源６とＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続をＯＦＦ（遮断）しなくても、必ずスタック３側から電力がアクチュエータ（または制御手段）５に給電されるので、スタック３が正常に発電しているときには系統電源６側から電力がアクチュエータ（または制御手段）５に給電されないようにＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力と系統電源６との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を設けない構成とすることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力と系統電源６との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））の制御も不要となるため、燃料電池発電装置システムの制御が簡単になり、構成が簡単で部品点数が削減できるので、安価でかつ安定動作性を向上させた燃料電池発電装置システムが実現できる。
【００７２】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力と系統電源６との接続を遮断する部品（例えば、継電器（リレー））を省略した場合は、一時的（瞬間的に）にスタック３の出力電圧が低下してＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧（１２Ｖ）より低くなっても、電源切換え手段４ａにより、アクチュエータ（または制御手段）５への給電をスタック３側から系統電源６側に瞬時に自動的に切換えることができるので、燃料電池発電装置システムの安定性が向上する。
【００７３】
また、電源切換え手段４ａにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間に逆流防止用のダイオードがなくても、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をスタック３の発電開始によりＯＮしスタック３の発電停止によりＯＦＦするスタック切断手段２があるので、スタック３で発電していない時に、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタック３に逆電圧が印加されることにより、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００７４】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の異常動作などが原因でＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧がスタック３の出力電圧（１５Ｖ以上）より高くなってしまったような場合に、スタック切断手段２により電源切換え手段４ａとスタック３との接続を遮断するようにすれば、スタック３への電力の流入を防止することができるので、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【００７６】
本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成において、スタック切断手段２が、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時より高くスタック３の最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をＯＦＦするように構成したものである。
【００７７】
具体的には、本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を計測（モニタ）するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７を設けてスタック切断手段２と接続し、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）以下のとき（平常時）は、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとを接続しており、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧になる（異常が発生する）と、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとの接続を遮断（ＯＦＦ）する構成になっている。
【００７８】
その他の構成と動作は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【００７９】
例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を１２Ｖ、スタック３の最低出力電圧を１５Ｖと設定しているような場合でも、ＡＣ／ＤＣコンバータ１内の電圧フィードバック回路の故障や不具合などにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧がスタック電圧より高くなってしまう場合が考えられる。
【００８０】
このとき、本実施の形態の燃料電池発電装置システムの構成では、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給する場合はダイオードを介さずに給電する構成になっているため、スタック切断手段２が、スタック３と電源切換え手段４ａとの接続をＯＮした状態を維持していれば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧がスタック３側に逆流することになる。このような状態になると、スタック３に逆電圧が印加される形となり、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊したりするといった故障の原因となる。
【００８１】
本実施の形態の燃料電池発電装置システムでは、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧をＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７でモニタし、出力電圧が所定の電圧、例えばスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）と同じ電圧を超える電圧になると、スタック切断手段２によりスタック３とアクチュエータ駆動用の電源経路を切断することで逆電圧の印加を防止することができる。
【００８２】
本実施の形態では、スタック３の発電中にスタック切断手段２が切断動作するＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を１５Ｖとしたが、１２Ｖを超えるが１５Ｖ未満の電圧にしても構わない。
【００８３】
このように、スタック発電時にはダイオードを介さずにアクチュエータ（または制御手段）５に駆動用電源を給電することで発電効率を高めるシステムとしながら、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を計測し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧に異常があれば（１５Ｖを超える電圧になれば）、スタック切断手段２によりスタック３とアクチュエータ駆動用の電源経路を切断することで、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の故障時にもスタック３の寿命低下や故障といった拡大被害を防止することができるので、システムの信頼性向上を実現することができる。
【００８４】
以上のように本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を計測（モニタ）するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７を設けてスタック切断手段２と接続し、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（正常時の出力電圧の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧である１５Ｖ以下の所定電圧）以下のとき（平常時）に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとを接続しており、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（正常時の出力電圧の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧である１５Ｖ以下の所定電圧）を超える電圧になる（異常が発生する）と、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとの接続を遮断（ＯＦＦ）するように構成したものである。
【００８５】
これにより、スタック３の発電中にスタック切断手段２を適切に自動開閉動作させることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）以下の平常時に、スタック３の出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧より高い場合は、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとを接続しているので、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給することができ、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給している最中に、異常が発生してＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧になると、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとの接続を遮断（ＯＦＦ）して、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧がスタック３の出力電圧より高くなった場合でも、スタック３への異常な電力の流入を防止することができ、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【００８６】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧から、所定電圧（例えば１５Ｖ）以下に戻った場合に、所定条件を満たせば（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える異常が、一時的なもので、すぐに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）以下の１２Ｖに戻った場合や、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）を超えたが、超えた電圧値が比較的小さい場合）に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ａとを再び接続するように構成すれば、再び、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給することができる。
【００８７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【００８８】
本実施の形態は、実施の形態２の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ａとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、スタック３またはＡＣ／ＤＣコンバータ１からの出力電圧を所定の電圧（例えば２４Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ）に変えてアクチュエータ（または制御手段）５に電力を給電するＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えたものである。その他の構成と動作は、実施の形態２における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【００８９】
本実施の形態では、アクチュエータ（または制御手段）５に、スタック３の出力側から電力を供給する場合と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合とで、電源切換え手段４ａの出力側の電圧が異なることによる不具合、または、スタック３の出力側から電力を供給する場合で、スタック３の出力電力が変動することにより不具合、または、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合で、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が変動することによる不具合を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により解消でき、アクチュエータ（または制御手段）５に安定した電圧で給電することができる。
【００９０】
本実施の形態は、実施の形態２の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ａとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えたものであるが、実施の形態１の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ａとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えても構わない。
【００９１】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【００９２】
本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成において、電源切換え手段４ａの代わりに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間とスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の両方に出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあるダイオードオアの構成の電源切換え手段４ｂを設けると共に、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間をスタック３の発電開始により短絡しスタック３の発電停止により短絡を解除する短絡手段９を設けたものである。
【００９３】
その他の構成と動作は、実施の形態１における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【００９４】
本実施の形態では、電源切換え手段４ｂを、系統電源６（またはＡＣ／ＤＣコンバータ１）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間と、スタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の両方に出力に向かう方向を順方向とする逆流防止用のダイオードがある、いわゆるダイオードオアの構成としたが、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間をスタック３の発電開始により短絡しスタック３の発電停止により短絡を解除（遮断）する短絡手段９を備えているので、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間が短絡されている時（スタック発電中）は、実質的に実施の形態１と同様の構成となり、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５の電源を供給している場合に、スタック３の電力がダイオードロスの分だけ効率を低下させるような問題はなく、実施の形態１と同様の作用、効果を得ることができる。
【００９５】
また、スタック３で発電していない時は、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間が短絡されておらず、電源切換え手段４ｂにおけるスタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間にアクチュエータ（または制御手段）５側への出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードが有効となるので、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段２が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタック３に逆電圧が印加されることにより、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊されたりするといった故障を防止できる。
【００９６】
さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（正常時の出力電圧の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧である１５Ｖ以下の所定電圧）を超える異常状態の場合に、短絡手段９が、電源切換え手段４ｂにおけるスタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の短絡を解除するように構成すれば、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段２が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタック３への異常な電力の流入を防止することができるので、燃料電池の発電効率を向上させつつ、かつシステムの異常動作時の（システムの一部品が故障したときの）故障被害の拡大を防止することができる。
【００９７】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【００９８】
本実施の形態は、実施の形態４における燃料電池発電装置システムの構成において、短絡手段９が、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時より高くスタック３の最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の短絡を解除するように構成したものである。
【００９９】
具体的には、本実施の形態は、実施の形態４における燃料電池発電装置システムの構成に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を計測（モニタ）するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７を設けて短絡手段が９と接続し、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）以下のとき（平常時）は、短絡手段９が電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間を短絡しており、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧になる（異常が発生する）と、短絡手段９が電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の短絡を解除（遮断）する構成になっている。
【０１００】
その他の構成と動作は、実施の形態４における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【０１０１】
上記構成により、スタック３の発電中に短絡手段９を適切に自動開閉動作させることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）以下の平常時で、スタック３の出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧より高い場合は、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとを接続しているので、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給することができ、この場合、短絡手段９が短絡状態であるので、ダイオードのロス分を無くすことができ、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える異常が発生すると、短絡手段９が短絡を解除（遮断）して、電源切換え手段４ｂにおけるスタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間にアクチュエータ（または制御手段）５側への出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードが有効となるので、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合（例えば、スタック切断手段２が例えばリレーのような部品であって、リレーの接点部分がショート故障してしまった場合）でも、スタック３への異常な電力の流入を防止することができる。
【０１０２】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧から、所定電圧（例えば１５Ｖ）以下に戻った場合に、所定条件を満たせば（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧を超える異常が、一時的なもので、すぐに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧以下に戻った場合や、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧を超えたが、超えた電圧値が比較的小さい場合）は、短絡手段９がスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間を再び短絡するように構成すれば、短絡手段９が元の短絡状態に戻ることにより、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する時にダイオードのロス分を無くすことができる。
【０１０３】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【０１０４】
本実施の形態は、実施の形態５における燃料電池発電装置システムの構成において、スタック切断手段２が、スタック３の発電中にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時より高くスタック３の最低出力電圧以下の所定電圧を超える電圧になると、スタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＦＦするように構成したものである。
【０１０５】
具体的には、本実施の形態は、実施の形態５の燃料電池発電装置システムの構成におけるＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７を短絡手段９とスタック切断手段２の両方に接続し、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）以下のとき（平常時）は、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとを接続しており、短絡手段９が電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間を短絡しており、スタック３の発電中で、且つ、ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が計測したＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧になる（異常が発生する）と、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続を遮断（ＯＦＦ）し、短絡手段９が電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間の短絡を解除（遮断）する構成になっている。
【０１０６】
その他の構成と動作は、実施の形態４または実施の形態５における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【０１０７】
上記構成により、スタック３の発電中に短絡手段９とスタック切断手段２の両方を適切に自動開閉動作させることができ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）以下の平常時で、スタック３の出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧より高い場合は、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとを接続しているので、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給することができ、この場合、短絡手段９が短絡状態であるので、ダイオードのロス分を無くすことができる。
【０１０８】
また、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給している最中に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える異常が発生すると、短絡手段９が短絡を解除（遮断）すると共に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続を遮断（ＯＦＦ）するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧がスタック３の出力電圧より高くなった場合でも、スタック３への異常な電力の流入を防止することができ、燃料電池発電装置システムの異常動作時の故障被害の拡大を防止することができる。
【０１０９】
なお、タック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給している最中に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える異常が発生した時に、短絡手段９が短絡を解除（遮断）しない不具合または故障があった場合でも、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続を遮断（ＯＦＦ）すれば、スタック３への異常な電力の流入を防止でき、逆に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＮした状態のままで接続をＯＦＦしない不具合または故障があった場合でも、短絡手段９が短絡を解除（遮断）すれば、電源切換え手段４ｂにおけるスタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間にアクチュエータ（または制御手段）５側への出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードが有効となるので、スタック３への異常な電力の流入を防止することができる。
【０１１０】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える電圧から、所定電圧（例えば１５Ｖ）以下に戻った場合に、所定条件を満たせば（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧（例えば１５Ｖ）を超える異常が、一時的なもので、すぐに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が所定電圧以下の１２Ｖに戻った場合や、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が正常時の１２Ｖより高くスタック３の最低出力電圧（１５Ｖ）以下の所定電圧（例えば１５Ｖ）を超えたが、超えた電圧値が比較的小さい場合）は、短絡手段９がスタック切断手段２側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間を再び短絡し、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとを再び接続するように構成すれば、再び、電源切換え手段４ｂのダイオードのロス分を無くした状態で、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給することができる。
【０１１１】
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【０１１２】
本実施の形態は、実施の形態６の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ｂとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、スタック３またはＡＣ／ＤＣコンバータ１からの出力電圧を所定の電圧（例えば２４Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ）に変えてアクチュエータ（または制御手段）５に電力を給電するＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えたものである。その他の構成と動作は、実施の形態６における燃料電池発電装置システムと同様であるので、説明は省略する。
【０１１３】
本実施の形態では、アクチュエータ（または制御手段）５に、スタック３の出力側から電力を供給する場合と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合とで、電源切換え手段４ｂの出力側の電圧が異なることによる不具合、または、スタック３の出力側から電力を供給する場合で、スタック３の出力電力が変動することにより不具合、または、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合で、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が変動することによる不具合を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により解消でき、アクチュエータ（または制御手段）５に安定した電圧で給電することができる。
【０１１４】
本実施の形態は、実施の形態６の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ｂとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えたものであるが、実施の形態４または実施の形態５の燃料電池発電装置システムの構成における、電源切換え手段４ｂとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えても構わない。
【０１１５】
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８における燃料電池発電装置システムの構成図の例を示すものである。
【０１１６】
本実施の形態は、実施の形態７の燃料電池発電装置システムの構成において、系統電源６とＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続をスタック３が発電を開始する前にＯＮしスタック３が最低出力電圧（１５Ｖ）以上の発電を開始するとＯＦＦする系統切断手段１０を設け、系統切断手段１０の状態をＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を基に検知し、系統切断手段１０がＯＮになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知すると、短絡手段９が短絡を解除（遮断）すると共に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続を遮断（ＯＦＦ）し、系統切断手段１０がＯＦＦになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知すると、短絡手段９が短絡すると共に、スタック切断手段２がスタック３と電源切換え手段４ｂとを接続するように構成したものである。
【０１１７】
本実施の形態の構成では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力側にＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う系統切断手段１０を備え、スタック３が最低出力電圧（１５Ｖ）以上の発電を開始したら、系統切断手段１０がＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力を切断することで、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力をオフする。ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段１２がＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力のオフを検出すると、短絡手段９により電源切換え手段４ｂにおけるスタック３（またはスタック切断手段２）側の入力とアクチュエータ（または制御手段）５側への出力との間にアクチュエータ（または制御手段）５側への出力に向かう方向が順方向となるように設けられた逆流防止用のダイオードを短絡させる。具体的には、例えば、短絡手段９をノーマルクローズタイプのリレーで構成した場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力をリレーのコイル駆動電圧として使用したとすると、ノーマルクローズのリレーであるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力が系統と接続され電圧が出力している場合はリレーがＯＮされているので、リレーの接点部はオープンの状態、つまりダイオード有の状態となっている。
【０１１８】
スタック３が最低出力電圧（１５Ｖ）以上の発電を開始したら、系統切断手段１０がＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力を切断するので、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力がオフされるので、リレーの駆動電圧も供給されないことになるから、リレーの接点部はクローズの状態、つまりダイオードなしの（ダイオードを短絡させた）状態となっている。
【０１１９】
このように、例えばシステムの起動中に、系統側から電源供給が行われている際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧は正常であるが、スタック切断手段２が例えばリレーのような部品である時、リレーの接点部分がショート故障してしまったときのような場合でも、スタック切断手段２からの入力とアクチュエータ（または制御手段）５への出力との間にもダイオードを設けておくことで、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタック３に逆電圧が印加されることにより、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊されたりするといった故障を防止でき、システムの一部品が故障したときの故障被害の拡大を防止することができる。
【０１２０】
また、発電が開始した後は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力をオフすることで、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力を停止し、かつ、スタック切断手段２からの出力とＤＣ／ＤＣコンバータ１１への入力の間のダイオードを短絡する構成とすることで、上述したようなシステムの拡大被害を防止するような構成を保ちつつ、発電時のスタック電力のダイオードロスも防止することができるので、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【０１２１】
以上のように本実施の形態における燃料電池発電装置システムは、水素ガスと酸素とを反応させて発電を行うスタック３と、アクチュエータ（または制御手段）５と、系統電源６の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１と、アクチュエータ（または制御手段）５への給電をＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側またはスタック３の出力側のどちらかに切換える電源切換え手段４ｂと、系統電源６とＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続をスタック３が発電を開始する前にＯＮしスタック３が最低出力電圧以上の発電を開始するとＯＦＦする系統切断手段１０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を計測して系統切断手段１０の状態を検知するＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７と、スタック３と電源切換え手段４ｂとの接続を系統切断手段１０がＯＦＦになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知するとＯＮし系統切断手段１０がＯＮになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知するとＯＦＦするスタック切断手段２と、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間を系統切断手段１０がＯＦＦになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知すると短絡し系統切断手段１０がＯＮになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知すると短絡を解除する短絡手段９とを備え、電源切換え手段４ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１側の入力と出力との間とスタック切断手段２側の入力と出力との間の両方に出力に向かう方向を順方向とするダイオードがあることを特徴とする。
【０１２２】
上記構成において、スタック３が発電を開始する前に系統切断手段１０をＯＮすると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１が、系統電源６の交流電圧を直流電圧に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力は電源切換え手段４ｂを経由してアクチュエータ（または制御手段）５に送られ、アクチュエータ（または制御手段）５は電源切換え手段４ｂを介してＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力の供給を受ける。この時、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を基に系統切断手段１０がＯＮになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知することにより、スタック切断手段２はスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＦＦしており、短絡手段９は電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間を短絡していないので、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができ、これにより、スタック３に逆電圧が印加されることにより、スタック３の寿命が縮まったり、スタック３が破壊されたりするといった故障を防止できる。
【０１２３】
この時、短絡手段９に不具合または故障があって短絡状態であったとしても、スタック切断手段２はスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＦＦしていれば、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができ、逆に、スタック切断手段２に不具合または故障があってスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続がＯＮ状態であったとしても、短絡手段９が電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間を短絡していなければ、電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間のダイオードがスタック３側への逆流を防止するので、スタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止できる。
【０１２４】
スタック３が最低出力電圧以上の発電を開始したら、系統切断手段１０が系統電源６とＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続をＯＦＦする。系統切断手段１０のＯＦＦによりＡＣ／ＤＣコンバータ１の入力を切断すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力がオフになり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧を基に系統切断手段１０がＯＦＦになったことをＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段７が検知すると、スタック切断手段２はスタック３と電源切換え手段４ｂとの接続をＯＮし、短絡手段９は電源切換え手段４ｂにおけるスタック切断手段２側の入力と出力との間を短絡するので、スタック３の出力は電源切換え手段４ｂ（のダイオード）を経由しない代わりに短絡手段９を経由してアクチュエータ（または制御手段）５に送られる。
【０１２５】
このように、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する場合は、ダイオードのロス分を無くすことができるので、スタック３の発電電力を有効利用することができ、燃料電池発電装置システムの発電効率を向上させることができる。
【０１２６】
また、スタック３側からアクチュエータ（または制御手段）５に電源を供給する場合は、系統切断手段１０が系統電源６とＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続をＯＦＦしているので、発電中のスタック３へのＡＣ／ＤＣコンバータ１側からの電力の流入を防止することができる。
【０１２７】
また、電源切換え手段４ｂとアクチュエータ（または制御手段）５との間に、スタック３またはＡＣ／ＤＣコンバータ１からの出力電圧を所定の電圧（例えば２４Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ）に変えてアクチュエータ（または制御手段）５に電力を給電するＤＣ／ＤＣコンバータ８を備えたことにより、アクチュエータ（または制御手段）５に、スタック３の出力側から電力を供給する場合と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合とで、電源切換え手段４ｂの出力側の電圧が異なることによる不具合、または、スタック３の出力側から電力を供給する場合で、スタック３の出力電力が変動することにより不具合、または、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力側から電力を供給する場合で、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が変動することによる不具合を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により解消でき、アクチュエータ（または制御手段）５に安定した電圧で給電することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の燃料電池発電装置システムは、アクチュエータまたは制御手段への給電を系統電源側またはスタック側のどちらかに切換える電源切換え手段を備えた燃料電池発電装置システムにおいて、スタックが発電した電力をアクチュエータまたは制御手段に給電する際に、スタックで発電した電力の一部を電源切換え手段で消費（ロス）せず、スタックで発電した電力を有効に活用でき、構成が簡単で、低コストで、信頼性が高いので、高効率で、構成が簡単で、低コストで、信頼性が高いことが求められる燃料電池発電装置システムに適している。
について、発電時の発電効率の向上に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池発電装置システムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池発電装置システムの構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池発電装置システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態５における燃料電池発電装置システムの構成図
【図６】本発明の実施の形態６における燃料電池発電装置システムの構成図
【図７】本発明の実施の形態７における燃料電池発電装置システムの構成図
【図８】本発明の実施の形態８における燃料電池発電装置システムの構成図
【符号の説明】
【０１３０】
１    ＡＣ／ＤＣコンバータ
２    スタック切断手段
３    スタック
４ａ，４ｂ  電源切換え手段
５    アクチュエータ（または制御手段）
６    系統電源
７  ＡＣ／ＤＣ出力電圧計測手段
８  ＤＣ／ＤＣコンバータ
９  短絡手段
１０  系統切断手段
【図１】
2010123408.tif 000003
【図２】
2010123408.tif 000004
【図３】
2010123408.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010123408.tif 000009
【図８】
2010123408.tif 000010