(57)【要約】【課題】この発明は、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能な燃料電池システムの燃料供給装置を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、液体を燃料とする燃料電池と、この燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池システムの燃料供給装置において、燃料タンクに一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽と接続するためのタンク側接続部に連絡された燃料供給管を備え、この燃料供給管の途中に、外部燃料貯蔵槽の燃料を燃料タンクに供給する燃料ポンプを設け、この燃料ポンプは、燃料電池システムの供給する電力により駆動されることを特徴とする。【選択図】図２
2008078076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を燃料とする燃料電池と、この燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池システムの燃料供給装置において、前記燃料タンクに一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽と接続するためのタンク側接続部に連絡された燃料供給管を備え、この燃料供給管の途中に、前記外部燃料貯蔵槽の燃料を前記燃料タンクに供給する燃料ポンプを設け、この燃料ポンプは、燃料電池システムの供給する電力により駆動されることを特徴とする燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項２】
液体を燃料とする燃料電池と、この燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池システムの燃料供給装置において、前記燃料タンクに一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽と接続するためのタンク側接続部に連絡された燃料供給管を備え、給油時に前記タンク側接続部と接続される貯蔵槽側接続部に一端が連絡され、他端が前記外部燃料貯蔵槽に連絡された給油管を備え、この給油管に、前記外部燃料貯蔵槽の燃料を前記燃料タンクに供給する燃料ポンプを設け、この燃料ポンプは、燃料電池システムの供給する電力により駆動されることを特徴とする燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項３】
前記タンク側接続部に燃料電池システムの供給する電力を取り出す出力端子を設け、前記貯蔵槽側接続部に前記タンク側接続部との接続により前記出力端子と導通される入力端子を設け、この入力端子を前記燃料ポンプに接続する燃料ポンプ用配線を設けたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項４】
前記給油管は、前記燃料ポンプ用配線と一体化した構造を備えていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃料タンクに燃料レベル検出手段を設け、この燃料レベル検出手段により検出された燃料レベルが満量である場合には、前記燃料ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システムの燃料供給装置に係り、特に、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能な燃料電池システムの燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの移動体には、液体を燃料とする燃料電池と、この燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池システムを搭載しているものがある。液体を燃料とする直接型または改質型の燃料電池システムの燃料供給装置においては、燃料は一般にメタノールなどの揮発性の低級アルコールが用いられるため、環境中に放出させないことが好ましい。
【０００３】
従来の燃料電池システムの燃料供給装置には、メタノールを供給する給液機構と、メタノールを原料として発電し各部へ電源を供給する電源部と、各部を制御する制御回路とを備え、制御回路が給液機構のモータの動作及び切換弁の切り換えを制御し、発電部へメタノールを供給して生成した電気を蓄電池に蓄電し、この蓄電池に蓄電された電気を給液機構の電力源とすることで、外部からの電力の供給がなくても給液機構を動作可能としたものがある。
【特許文献１】特開２００１−２４７２００号公報
【０００４】
従来の燃料電池システムの燃料供給装置には、給油所の液体燃料又は気体燃料から改質器により水素ガスを生成して高圧水素ガスとするガス生成装置を有し、このガス生成装置から供給される高圧水素ガスを計量して自動車へ供給する水素ガス供給機構を本体ケースに有し、ガス生成装置の改質器で生成された水素ガスにより燃料電池で発電した電力が水素ガス供給機構の電力源として供給されることで、既存の給油所において簡単な設備により水素ガスを供給でき、燃料電池により外部からの電力供給がなくても駆動可能としたものがある。
【特許文献２】特開２００５−１１２０５７号公報
【０００５】
従来の燃料電池システムの燃料供給装置には、メタノール燃料を収容する燃料タンクと、メタノール水溶液を収容する水溶液タンクと、燃料タンクのメタノール燃料を水溶液タンクに供給する燃料ポンプと、燃料電池セルスタックと、水を収容する水タンクと、水タンクの水を水溶液タンクに供給する水ポンプと、メタノール水溶液の濃度センサと、水溶液タンク内の液面高さを検出する液面検出センサと、濃度センサの出力に基づいて燃料ポンプ及び水ポンプの供給動作を制御し、かつ液面検出センサの出力に基づいて燃料ポンプ及び水ポンプの供給動作を制御するコントローラとを備え、水溶液タンク内のメタノール水溶液を適量に維持しつつ、その濃度を所定値近傍に維持することができ、信頼性の高い燃料電池システムを得るものがある。
【特許文献３】特開２００５−１５０１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、液体を燃料とする燃料電池システムであって、携帯型電気機器への電力供給を目的としたモバイル用途など、比較的小型な燃料電池システムの燃料供給装置としては、燃料カートリッジが簡単で便利な燃料供給形態として採用されつつある。
しかし、自動車などの移動体搭載用のような出力が比較的大きい燃料電池システムでは、実用上その燃料搭載量が多くなるため、燃料カートリッジの交換での燃料供給を想定した場合、燃料カートリッジが大きく重くなってしまう。よって、燃料カートリッジによる燃料供給装置では、移動体への搭載、交換、携帯するには扱いづらく、現実的ではないという問題がある。このような比較的出力が大きな燃料電池システムの燃料供給装置について、従来は簡単で便利な燃料供給方法の具体的な提案が示されてはいなかった。
また、燃料電池システムの燃料供給装置としては、外部燃料貯蔵槽に汎用のポンプを設け、このポンプを用いての燃料供給方法が考えられる。
しかし、手動ポンプは、操作がわずらわしいという不都合がある。電動ポンプは、電池や外部電源より電力を供給する必要があるため、電池切れや外部電源のない場所では燃料供給ができないという不都合がある。また、手動ポンプや電動ポンプを用いて燃料を供給する場合には、燃料を誤って漏らして環境中に放出してしまう問題があり、環境衛生上において好ましくない不都合がある。
【０００７】
この発明は、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用の電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能な燃料電池システムの燃料供給装置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】
【０００８】
この発明は、液体を燃料とする燃料電池と、この燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池システムの燃料供給装置において、前記燃料タンクに一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽と接続するためのタンク側接続部に連絡された燃料供給管を備え、この燃料供給管の途中に、前記外部燃料貯蔵槽の燃料を前記燃料タンクに供給する燃料ポンプを設け、この燃料ポンプは、燃料電池システムの供給する電力により駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の燃料電池システムの燃料供給装置は、外部燃料貯蔵槽から燃料タンクに燃料を供給する際に、燃料電池システム側に設けた燃料ポンプをこの燃料電池システムの供給する電力により駆動して燃料を供給することができるので、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用の電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能である。また、燃料燃料にメタノールを用いた燃料電池システムでは、メタノールを購入するだけでどこでも給油可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の燃料電池システムの燃料供給装置は、燃料電池システムの供給する電力により駆動される燃料ポンプを燃料電池システム側の燃料供給管に設けることで、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用の電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高める目的を実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、この発明の実施例を示すものである。図１は燃料電池システムの燃料供給装置のシステム構成図である。
図１において、１は車両などの移動体に搭載された燃料電池システムである。燃料電池システム１には、液体を燃料とする燃料電池と、燃料電池に燃料や空気を供給するポンプなど燃料電池発電に必要な補機類、及び鉛蓄電池などの二次電池を含む電力供給部２と、燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンク３、燃料電池システム１を制御する燃料電池システム制御部４を備えている。電力供給部２で発生する電力は、電力利用配線６を通してモータなどの電力利用部５に供給される。燃料電池システム制御部４は、制御用配線７で電力供給部２と接続されており、補機類の制御や電力利用部５への電力量制御など、電力供給部２の制御を行う。燃料タンク３の燃料は、燃料電池システム制御部４のコントロールにより燃料管８を通して電力供給部２に供給される。
前記燃料電池システム１の燃料タンク３には、外部燃料貯蔵槽９から燃料供給装置１０により燃料が供給される。燃料供給装置１０は、燃料タンク３に燃料供給管１１を備えている。燃料供給管１１は、燃料タンク３に一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽９と接続するためのタンク側接続部１２に設けた燃料流入孔１３に連絡されている。また、燃料供給装置１０は、外部燃料貯蔵槽９に給油管１４を備えている。給油管１４は、給油時にタンク側接続部１２と接続される貯蔵槽側接続部１５に設けた燃料流出孔１６に一端が連絡され、他端が外部燃料貯蔵槽９に連絡されている。
タンク側接続部１２と貯蔵槽側接続部１５とは、ワンタッチで接続・離脱することができる構造で、かつ、燃料が漏れない構造となっている。タンク側接続部１２と貯蔵槽側接続部１５とは、接続により燃料供給管１１と給油管１４とを連絡し、離脱により燃料供給管１１と給油管１４とを切り離す。
燃料供給装置１０は、燃料供給管１１の途中に、外部燃料貯蔵槽９の燃料を燃料タンク３に供給する燃料ポンプ１７を設けている。この燃料ポンプ１７は、燃料ポンプ用配線１８により電力供給部２に接続され、燃料電池システム１を構成する電力供給部２の供給する電力により駆動される。
この燃料供給装置１０は、給油スイッチ１９を設け、この給油スイッチ１９をスイッチ用配線２０により燃料電池システム制御部４に接続している。燃料電池システム制御部４は、給油スイッチ１９がＯＮ操作されると、電力供給部２の電力を燃料ポンプ１７に供給して駆動を開始する。また、燃料供給装置１０は、燃料タンク３に燃料レベル検出手段２１を設け、この燃料レベル検出手段２１をレベル検出用配線２２により燃料電池システム制御部４に接続している。燃料電池システム制御部４は、この燃料レベル検出手段２１により検出された燃料レベルが満量である場合には、燃料ポンプ１７の駆動を停止する。
【００１２】
この燃料電池システム１の燃料供給装置１０は、外部燃料貯蔵槽９から燃料電池システム１の燃料タンク３に燃料を供給する場合に、タンク側接続部１２に貯蔵槽側接続部１５を接続して燃料流入孔１３に燃料流出孔１６を連通し、燃料供給管１１と給油管１４とを連絡する。燃料電池システム制御部４は、燃料供給管１１と給油管１４とを連絡した状態において、給油スイッチ１９がＯＮ操作されると、電力供給部２の電力を燃料ポンプ１７に供給して駆動を開始し、外部燃料貯蔵槽９の燃料を燃料タンク３に供給する。
燃料電池システム制御部４は、燃料ポンプ１７により燃料タンク３に燃料を供給中に、燃料レベル検出手段２１により燃料タンク３の燃料レベルを検出している。燃料電池システム制御部４は、燃料レベル検出手段２１により検出された燃料レベルが満量である場合に、燃料ポンプ１７の駆動を停止する。
【００１３】
このように、燃料電池システム１の燃料供給装置１０は、外部燃料貯蔵槽９から燃料タンク３に燃料を供給する際に、燃料電池システム１側に設けた燃料ポンプ１７をこの燃料電池システム１の供給する電力により駆動して燃料を供給することができる。
このため、この燃料供給装置１０は、外部燃料貯蔵槽９に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプ１７の駆動用の電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能である。また、この燃料供給装置１０は、電池切れの心配がなく、外部電源のない場所でも燃料の供給が可能となることから、燃料にメタノールを用いた燃料電池システムでは、メタノールを購入するだけでどこでも給油可能である。
また、この燃料供給装置１０は、燃料タンク３に燃料レベル検出手段２１を設け、この燃料レベル検出手段２１により検出された燃料レベルが満量である場合には、燃料ポンプ１７の駆動を停止している。
これにより、この燃料電池システム１の燃料供給装置１０は、燃料タンク３が確実に満量になるように燃料を供給することができ、燃料供給用の燃料ポンプ１７及び燃料レベル検出手段２１が共に燃料電池システム１に属しているので、燃料ポンプ１７を制御するのに専用のシステムを追加する必要がなく、燃料ポンプと配管構造、制御の簡素化を図ることができる。
【００１４】
図２・図３は、この発明の別の実施例を示すものである。図２は燃料電池システムの燃料供給装置のシステム構成図、図３は給油管の断面図である。
図２において、５１は車両などの移動体に搭載された燃料電池システムである。燃料電池システム５１には、液体を燃料とする燃料電池と、燃料電池に燃料や空気を供給するポンプなど燃料電池発電に必要な補機類、及び鉛蓄電池などの二次電池を含む電力供給部５２と、燃料電池の発電に必要な燃料を貯蔵する燃料タンク５３、燃料電池システム１を制御する燃料電池システム制御部５４を備えている。電力供給部５２で発生する電力は、電力利用配線５６を通してモータなどの電力利用部５５に供給される。燃料電池システム制御部５４は、制御用配線５７で電力供給部５２と接続されており、補機類の制御や電力利用部５５への電力量制御など、電力供給部５２の制御を行う。燃料タンク５３の燃料は、燃料電池システム制御部５４のコントロールにより燃料管５８を通して電力供給部５２に供給される。
前記燃料電池システム１の燃料タンク５３には、外部燃料貯蔵槽５９から燃料供給装置６０により燃料が供給される。燃料供給装置６０は、燃料タンク５３に燃料供給管６１を備えている。燃料供給管６１は、燃料タンク５３に一端が連絡され、他端が給油時に外部燃料貯蔵槽５９と接続するためのタンク側接続部６２に設けた燃料流入孔６３に連絡されている。また、燃料供給装置６０は、外部燃料貯蔵槽５９に給油管６４を備えている。給油管６４は、給油時にタンク側接続部６２と接続される貯蔵槽側接続部６５に設けた燃料流出孔６６に一端が連絡され、他端が外部燃料貯蔵槽５９に連絡されている。
タンク側接続部６２と貯蔵槽側接続部６５とは、ワンタッチで接続・離脱することができる構造で、かつ、燃料が漏れない構造となっている。タンク側接続部６２と貯蔵槽側接続部６５とは、接続により燃料供給管６１と給油管６４とを連絡し、離脱により燃料供給管６１と給油管６４とを切り離す。
燃料供給装置６０は、給油管６４に、外部燃料貯蔵槽５９の燃料を燃料タンク５３に供給する燃料ポンプ６７を設けている。燃料供給装置６０は、タンク側接続部６２に燃料電池システム１の供給する電力を取り出す出力端子６８を設け、この出力端子６８を電力供給部５２に接続する燃料ポンプ用配線６９を設けている。また、燃料供給装置６０は、貯蔵槽側接続部６５にタンク側接続部６２との接続により出力端子６８と導通される入力端子７０を設け、この入力端子７０を燃料ポンプ６７に接続する燃料ポンプ用配線７１を設けている。
燃料ポンプ用配線７１は、図３に示すように、前記給油管６４と平行に近接配設され、被覆材７２により覆われている。これにより、給油管６４は、燃料ポンプ用配線７１と一体化した構造を備えている。
燃料ポンプ６７は、タンク側接続部６２に貯蔵槽側接続部６５を接続して出力端子６８に入力端子７０を導通させることにより、燃料電池システム５１側の燃料ポンプ用配線６９と外部燃料貯蔵槽５９側の燃料ポンプ用配線７１とを介して電力供給部５２に接続され、燃料電池システム５１を構成する電力供給部５２の供給する電力により駆動される。
燃料供給装置６０は、給油スイッチ７３を設け、この給油スイッチ７３をスイッチ用配線７４により燃料電池システム制御部５４に接続している。燃料電池システム制御部５４は、給油スイッチ７３がＯＮ操作されると、電力供給部５２の電力を燃料ポンプ６７に供給して駆動を開始する。また、燃料供給装置６０は、燃料タンク５３に燃料レベル検出手段７５を設け、この燃料レベル検出手段７５をレベル検出用配線７６により燃料電池システム制御部５４に接続している。燃料電池システム制御部５４は、この燃料レベル検出手段７５により検出された燃料レベルが満量である場合には、燃料ポンプ６７の駆動を停止する。
【００１５】
この燃料電池システム５１の燃料供給装置６０は、外部燃料貯蔵槽５９から燃料電池システム５１の燃料タンク５３に燃料を供給する場合に、タンク側接続部６２に貯蔵槽側接続部６５を接続して燃料流入孔６３に燃料流出孔６６を連通し、燃料供給管６１と給油管６４とを連絡するとともに、出力端子６８に入力端子７０を導通させ、燃料ポンプ用配線６９と燃料ポンプ用配線７１とを介して燃料ポンプ６７を電力供給部５２に接続する。
燃料電池システム制御部５４は、燃料供給管６１と給油管６４とを連絡し、燃料ポンプ６７を電力供給部５２に接続した状態において、給油スイッチ７３がＯＮ操作されると、電力供給部５２の電力を燃料ポンプ６７に供給して駆動を開始し、外部燃料貯蔵槽５９の燃料を燃料タンク５３に供給する。
燃料電池システム制御部５４は、燃料ポンプ６７により燃料タンク５３に燃料を供給中に、燃料レベル検出手段７５により燃料タンク５３の燃料レベルを検出している。燃料電池システム制御部５４は、燃料レベル検出手段７５により検出された燃料レベルが満量である場合に、燃料ポンプ６７の駆動を停止する。
【００１６】
このように、燃料電池システム５１の燃料供給装置６０は、外部燃料貯蔵槽５９から燃料タンク５３に燃料を供給する際に、タンク側接続部６２に貯蔵槽側接続部６５を接続して燃料供給管６１と給油管６４とを連絡することで、外部燃料貯蔵槽５９側に設けた燃料ポンプ６７を燃料電池システム５１の供給する電力により駆動して燃料を供給することができる。
このため、この燃料供給装置６０は、外部燃料貯蔵槽５９から燃料タンク５３に燃料を供給する際に、燃料ポンプ駆動用の電源を探す必要がないので、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることが可能である。また、この燃料供給装置６０は、電池切れの心配がなく、外部電源のない場所でも燃料の供給が可能となることから、燃料にメタノールを用いた燃料電池システムでは、メタノールを購入するだけでどこでも給油可能である。
また、この燃料供給装置６０は、燃料タンク５３に燃料レベル検出手段７５を設け、この燃料レベル検出手段７５により検出された燃料レベルが満量である場合には、燃料ポンプ６７の駆動を停止しているので、燃料タンク５３が確実に満量になるように燃料を供給することができる。
さらに、この燃料供給装置６０は、タンク側接続部６２に電力供給部５２の電力を取り出す出力端子６８を設け、貯蔵槽側接続部６５にタンク側接続部６２との接続により出力端子６８と導通される入力端子７０を設け、この入力端子７０を燃料ポンプ６７に接続する燃料ポンプ用配線７１を設けたので、給油時において、タンク側接続部６２と貯蔵槽側接続部６５とを接続するだけで、燃料ポンプ６７ヘの電力供給が可能である。これにより、この燃料供給装置６０は、燃料ポンプ６７ヘ電力供給するための配線接続を別途に操作する必要がないので、給油時間の短縮に貢献できる。
また、この燃料供給装置６０は、燃料ポンプ６７を燃料電池システム５１内に設ける必要がないので、燃料電池システム５１の小型化を実現することが可能である。
さらに、この燃料供給装置６０の給油管６４は、燃料ポンプ用配線７１と一体化した構造を備えているので、給油終了時の収納を含む給油管６４の取り扱いが簡単であり、給油作業を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の燃料電池システムの燃料供給装置は、外部燃料貯蔵槽に燃料ポンプを設ける必要がなく、燃料ポンプの駆動用の電源を探す必要がなく、どこでも給油可能であり、ユーザの利便性を高めることができるものであり、燃料電池システムを搭載した移動体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例を示す燃料電池システムの燃料供給装置のシステム構成図である。
【図２】別の実施例を示す燃料電池システムの燃料供給装置のシステム構成図である。
【図３】別の実施例を示す給油管の断面図である
【符号の説明】
【００１９】
１  燃料電池システム
２  電力供給部
３  燃料タンク
４  燃料電池システム制御部
５  電力利用部
９  外部燃料貯蔵槽
１０  燃料供給装置
１１  燃料供給管
１２  タンク側接続部
１４  給油管
１５  貯蔵槽側接続部
１７  燃料ポンプ
１９  給油スイッチ
２１  燃料レベル検出手段
【図１】
2008078076.tif 000003
【図２】
2008078076.tif 000004
【図３】
2008078076.tif 000005