(57)【要約】【課題】アノードガスボンベに封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流を接続機器に供給する燃料電池において、接続機器の負荷に応じた的確なボンベの交換時期を操作者に対して報知し、燃料切れによる発電停止をより効果的に抑制する。【解決手段】アノードガスボンベ３２の内圧Ｐと温度Ｔに基づいてボンベ内のアノードガス残量Ｖ１(t)を算出する（Ｓ１０）と共に、燃料電池１２の発電電流Ａに基づいて単位時間当たりのアノードガス使用量Ｖ２(t)を算出し（Ｓ１２）、算出したアノードガス残量Ｖ１(t)とアノードガス使用量Ｖ２(t)に基づいて接続機器に供給すべき電流の発電可能時間ＴＧを求め（Ｓ１４）、その値を表示部９０に表示する（Ｓ１６）。【選択図】図２
2005197132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガスボンベに封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流を接続機器に供給する燃料電池において、前記アノードガスボンベの内圧を検出する内圧検出手段と、前記アノードガスボンベの温度を検出する温度検出手段と、前記検出されたアノードガスボンベの内圧と温度に基づいて前記アノードガスの残量を算出する残量算出手段と、前記発電電流を検出する発電電流検出手段と、前記検出された発電電流に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの使用量を算出する使用量算出手段と、前記算出されたアノードガスの残量と単位時間当たりの使用量に基づいて前記接続機器に供給すべき電流の発電可能時間を算出する発電可能時間算出手段と、および前記算出された発電可能時間を操作者に報知する発電可能時間報知手段とを備えることを特徴とする燃料電池の発電可能時間算出装置。
【請求項２】
前記発電可能時間算出手段は、前記算出されたアノードガスの残量から所定量を減算して使用可能なアノードガスの残量を算出すると共に、前記算出したアノードガスの使用可能残量と単位時間当たりの使用量に基づいて前記発電可能時間を算出することを特徴とする請求項１記載の燃料電池の発電可能時間算出装置。
【請求項３】
さらに、前記算出された発電可能時間が第１の所定時間以下のときに操作者に対して警告する第１の警告手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の発電可能時間算出装置。
【請求項４】
さらに、前記算出された発電可能時間が第２の所定時間以下のときに前記燃料電池の運転を停止させる第１の運転停止手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池の発電可能時間算出装置。
【請求項５】
さらに、前記算出されたアノードガスの残量に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの減少量を算出する減少量算出手段と、前記算出されたアノードガスの単位時間当たりの減少量と使用量に基づいて前記アノードガスの供給系の異常を検出する異常検出手段と、および前記アノードガスの供給系の異常が第３の所定時間継続して検出されたときに操作者に対して警告する第２の警告手段とを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池の発電可能時間算出装置。
【請求項６】
さらに、前記アノードガスの供給系の異常が第４の所定時間継続して検出されたときに前記燃料電池の運転を停止させる第２の運転停止手段を備えることを特徴とする請求項５記載の燃料電池の発電可能時間算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関し、より詳しくは、アノードガスボンベに封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流を接続機器に供給する燃料電池の発電可能時間算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アノードガスボンベを燃料電池に接続する流路の途中に流量計を設け、前記燃料電池に供給されたアノードガスの流量を検出し、アノードガスボンベに封入されたアノードガスの初期値（量）から前記検出したアノードガス流量を減算することでアノードガスボンベ内のアノードガスの残量を検出すると共に、検出したアノードガスの残量を表示器に表示するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２３０８１３号公報（段落００３１から００３９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載される技術のように、アノードガスボンベ内のアノードガス残量を検出して検出値を表示器に表示することで、ボンベの交換時期を操作者に報知することができ、燃料切れによる燃料電池の発電停止を抑制することができる。
【０００４】
しかしながら、アノードガスの残量が同一であっても、接続機器の負荷（電力消費量）の大きさに応じて発電可能時間（接続機器を動作させるのに必要な電流の発電を継続できる時間）は異なる。このため、アノードガスの残量の表示では、的確なボンベの交換時期を操作者が必ずしも認識できるとは限らず、改善の余地を残していた。
【０００５】
従って、この発明は上記した課題を解決し、アノードガスボンベに封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流を接続機器に供給する燃料電池において、接続機器の負荷に応じた的確なボンベの交換時期を操作者に対して報知し、燃料切れによる発電停止をより効果的に抑制する燃料電池の発電可能時間算出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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１にあっては、アノードガスボンベに封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流を接続機器に供給する燃料電池において、前記アノードガスボンベの内圧を検出する内圧検出手段と、前記アノードガスボンベの温度を検出する温度検出手段と、前記検出されたアノードガスボンベの内圧と温度に基づいて前記アノードガスの残量を算出する残量算出手段と、前記発電電流を検出する発電電流検出手段と、前記検出された発電電流に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの使用量を算出する使用量算出手段と、前記算出されたアノードガスの残量と単位時間当たりの使用量に基づいて前記接続機器に供給すべき電流の発電可能時間を算出する発電可能時間算出手段と、および前記算出された発電可能時間を操作者に報知する発電可能時間報知手段とを備えるように構成した。
【０００７】
また、請求項２にあっては、前記発電可能時間算出手段は、前記算出されたアノードガスの残量から所定量を減算して使用可能なアノードガスの残量を算出すると共に、前記算出したアノードガスの使用可能残量と単位時間当たりの使用量に基づいて前記発電可能時間を算出するように構成した。
【０００８】
また、請求項３にあっては、さらに、前記算出された発電可能時間が第１の所定時間以下のときに操作者に対して警告する第１の警告手段を備えるように構成した。
【０００９】
また、請求項４にあっては、さらに、前記算出された発電可能時間が第２の所定時間以下のときに前記燃料電池の運転を停止させる第１の運転停止手段を備えるように構成した。
【００１０】
また、請求項５にあっては、さらに、前記算出されたアノードガスの残量に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの減少量を算出する減少量算出手段と、前記算出されたアノードガスの単位時間当たりの減少量と使用量に基づいて前記アノードガスの供給系の異常を検出する異常検出手段と、および前記アノードガスの供給系の異常が第３の所定時間継続して検出されたときに操作者に対して警告する第２の警告手段とを備えるように構成した。
【００１１】
また、請求項６にあっては、さらに、前記アノードガスの供給系の異常が第４の所定時間継続して検出されたときに前記燃料電池の運転を停止させる第２の運転停止手段を備えるように構成した。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１にあっては、アノードガスボンベの内圧を検出する内圧検出手段と、前記アノードガスボンベの温度を検出する温度検出手段と、前記検出されたアノードガスボンベの内圧と温度に基づいて前記アノードガスの残量を算出する残量算出手段と、前記発電電流を検出する発電電流検出手段と、前記検出された発電電流に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの使用量を算出する使用量算出手段と、前記算出されたアノードガスの残量と単位時間当たりの使用量に基づいて接続機器に供給すべき電流の発電可能時間（具体的には、接続機器を動作させるのに必要な電流の発電を継続できる時間）を算出する発電可能時間算出手段と、および前記算出された発電可能時間を操作者に報知する発電可能時間報知手段とを備えるように構成したので、接続機器の負荷（接続機器の電力消費量）に応じた的確なボンベの交換時期を操作者に対して報知することができ、よって燃料切れによる発電停止をより効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２にあっては、前記発電可能時間算出手段は、前記算出されたアノードガスの残量から所定量（具体的には、アノードガスボンベの再充填時に空気の混入を防止するのに必要となるアノードガスボンベの最低保持圧力（内圧）を維持することのできるアノードガスの量）を減算して使用可能なアノードガスの残量を算出すると共に、前記算出したアノードガスの使用可能残量と単位時間当たりの使用量に基づいて前記発電可能時間を算出するように構成したので、上記した効果に加え、アノードガスボンベの再充填時に空気が混入するのを防止でき、よってボンベ交換の作業性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３にあっては、さらに、前記算出された発電可能時間が第１の所定時間以下のときに操作者に対して警告する第１の警告手段を備えるように構成したので、上記した効果に加え、ボンベの交換を操作者に促すことができ、よって燃料切れによる発電停止をより一層効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、請求項４にあっては、さらに、前記算出された発電可能時間が第２の所定時間以下のとき（具体的には、発電を継続するとアノードガスボンベ内に前記最低保持圧力を維持するのに必要な量のアノードガスを残留させることができなくなるとき）に前記燃料電池の運転を停止させる第１の運転停止手段を備えるように構成したので、上記した効果に加え、アノードガスボンベ内に前記最低保持圧力を維持するのに必要な量のアノードガスを確実に残留させることができ、よってアノードガスボンベの再充填時に空気が混入するのを防止してボンベ交換の作業性をより確実に向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５にあっては、さらに、前記算出されたアノードガスの残量に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの減少量を算出する減少量算出手段と、前記算出されたアノードガスの単位時間当たりの減少量と使用量に基づいて前記アノードガスの供給系の異常を検出する異常検出手段と、および前記アノードガスの供給系の異常が第３の所定時間継続して検出されたときに操作者に対して警告する第２の警告手段とを備えるように構成したので、上記した効果に加え、アノードガスの供給系の異常が発生したとき（より具体的には、アノードガスの減少量が使用量を上回ったとき）に操作者に対してその点検を促すことができ、よって燃料切れによる発電停止をより一層効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、アノードガスの供給系の異常が第３の所定時間継続して検出されたときに警告するように構成したので、燃料電池の負荷変動などに起因して生じた過渡的なアノードガス供給量の変動に対して警告を発してしまうのを防止することができる。さらに、電流検出手段、温度検出手段および内圧検出手段の検出値に基づいて算出される各値を用いてアノードガスの供給系の異常を検出するように構成したので、アノードガスの供給系の異常を検出するための専用のセンサを不要とすることができ、構成を簡素化することができる。
【００１８】
また、請求項６にあっては、さらに、前記アノードガスの供給系の異常が第４の所定時間継続して検出されたときに前記燃料電池の運転を停止させる第２の運転停止手段を備えるように構成したので、上記した効果に加え、アノードガスの供給系に異常が発生した状態で燃料電池の運転が継続されることを防止でき、よってアノードガスの供給系の異常（漏洩や過剰供給）に起因するアノードガスの不要な消費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】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池の発電可能時間算出装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、この発明の第１実施例に係る燃料電池の発電可能時間算出装置を、発電ユニットの一部として示す概略図である。
【００２１】
図１において、符合１０は、この実施例に係る燃料電池の発電可能時間算出装置を備えた発電ユニットを示す。発電ユニット１０は、燃料電池１２や配管類など、発電に必要な要素が携帯自在な大きさにパッケージ化されてなる。
【００２２】
燃料電池１２（具体的には積層体（セルスタック））は、単電池１４（セル）を複数個、具体的には７０個積層して形成され、定格出力１．０５［kw］を発生する。尚、単電池１４は、電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持するカソード電極（空気極）とアノード電極（燃料極）と、各電極の外側に配置されたセパレータとからなる公知の固体高分子型燃料電池であり、詳しい説明は省略する。
【００２３】
燃料電池１２には、カソードガス供給系２０が接続される。カソードガス供給系２０は、空気を吸引するエアブロワ２２と、エアブロワ２２を燃料電池１２のカソード電極の入口側に接続するカソードガス流路２４ａとを備える。また、カソードガス流路２４ａの途中には、符号２４ｂで示す分岐路が設けられ、かかる分岐路は、冷却ガス流路として燃料電池１２に接続される。即ち、エアブロワ２２で吸引された空気は、酸素を含むカソードガスとして、カソードガス流路２４ａを介して燃料電池１２のカソード電極に供給されると共に、燃料電池１２を冷却する冷却ガスとして、冷却ガス流路２４ｂを介して燃料電池１２に供給される。
【００２４】
また、燃料電池１２には、アノード電極にアノードガス（水素ガス）を供給するアノードガス供給系３０が接続される。アノードガス供給系３０は、アノードガスを高圧で封入したアノードガスボンベ３２と、アノードガスボンベ３２を燃料電池１２に接続するアノードガス流路３４ａ〜３４ｄと、それらの途中に配置された後述する各要素とからなる。
【００２５】
アノードガスボンベ３２は、手動のボンベバルブ３６を介してレギュレータ３８に接続され、レギュレータ３８は、第１のアノードガス流路３４ａを介してエジェクタ４０に接続される。第１のアノードガス流路３４ａの途中には、メインバルブ４２（手動弁）が配置される。また、第１のアノードガス流路３４ａには、メインバルブ４２をバイパスする第２のアノードガス流路３４ｂが接続され、第２のアノードガス流路３４ｂの途中には、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が配置される。
【００２６】
エジェクタ４０は、第３のアノードガス流路３４ｃを介してアノード電極の入口側に接続されると共に、第４のアノードガス流路３４ｄを介してアノード電極の出口側に接続される。
【００２７】
燃料電池１２には、さらに、カソード排ガス（使用後のカソードガス）を排出するためのカソードガス排出系５０が接続される。カソードガス排出系５０は、カソード電極の出口側に接続されたカソード排ガス流路５２ａを備えると共に、カソード排ガス流路５０ａの途中には、符号５２ｂで示す分岐路が設けられ、かかる分岐路は、冷却排ガス（使用後の冷却ガス）の流路として燃料電池１２に接続される。
【００２８】
また、燃料電池１２は、アノード電極内の不反応ガスや生成水をパージするパージ系６０を備える。パージ系６０は、エジェクタ４０に接続されたアノード排ガス流路６２と、アノード排ガス流路６２の途中に配置された第３の電磁バルブ６４とを備える。
【００２９】
燃料電池１２の出力端子１２ｔには、出力回路７０が接続される。出力回路７０は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ７２およびリレー７４を介して図示しない接続機器に接続されると共に、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ７６を介してＥＣＵ８０（電子制御ユニット）に接続される。ＥＣＵ８０には、外部からオン・オフ自在な運転スイッチ８２が接続されると共に、前記したリレー７４が接続される。
【００３０】
また、出力回路７０には、電流センサ８４が接続される。電流センサ８４は、燃料電池１２の発電電流Ａに応じた信号を出力する。また、アノードガスボンベ３２には、温度センサ８６が取り付けられる。温度センサ８６は、アノードガスボンベ３２の温度Ｔ（具体的には、表面温度）に応じた信号を出力する。さらに、ボンベバルブ３６には、圧力センサ８８が取り付けられる。圧力センサ８８は、アノードガスボンベ３２の内圧Ｐに応じた信号を出力する。
【００３１】
上記した各センサの出力は、ＥＣＵ８０に入力される。また、ＥＣＵ８０には、表示部９０と、第１の警告灯９２と、第２の警告灯９４と、警告ブザー９６とが接続される。
【００３２】
次いで、上記した構成を前提に燃料電池１２の発電動作について説明する。
【００３３】
アノードガスボンベ３２に封入された高圧のアノードガスは、ボンベバルブ３６が手動で開弁されることによってレギュレータ３８に供給される。レギュレータ３８で減圧、調圧されたアノードガスは、メインバルブ４２が手動で操作（開弁）されることによって第１のアノードガス流路３４ａを介してエジェクタ４０に供給され、さらに第３のアノードガス流路３４ｃを介して燃料電池１２のアノード電極に供給される。尚、図１に示す第１から第３の電磁バルブ４４，４６，６４は、いずれもノーマル・クローズ型の電磁バルブ（非通電時に閉弁し、通電時に開弁する電磁バルブ）であり、燃料電池１２の非運転時は全て閉弁されているものとする。
【００３４】
燃料電池１２の各単電池１４では、アノード電極に供給されたアノードガスがカソード電極に存在するカソードガスと電気化学反応を生じることにより、発電が開始される。尚、アノード電極から排出されたアノード排ガスは、第４のアノードガス流路３４ｄを介してエジェクタ４０に還流され、第３のアノードガス流路３４ｃを介して再度アノード電極に供給されて再利用される。
【００３５】
燃料電池１２の発電が開始されると、その電力は出力回路７０に設けられた第２のＤＣ−ＤＣコンバータ７６で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、ＥＣＵ８０に動作電源として供給される。
【００３６】
電力の供給を受けて起動させられたＥＣＵ８０は、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を開弁し、第２のアノードガス流路３４ｂを介してアノードガスを燃料電池１２に供給すると共に、エアブロワ２２を動作させる。
【００３７】
エアブロワ２２で吸引された空気は、カソードガスあるいは冷却ガスとして燃料電池１２に供給される。燃料電池１２に供給されたカソードガスは、電気化学反応に供された後、カソード排ガス流路５２ａを介して燃料電池１２の外部へと排出される。また、燃料電池１２においてその冷却に供された冷却ガスは、冷却排ガス流路５２ｂを介して燃料電池１２の外部へと排出される。
【００３８】
尚、ＥＣＵ８０が起動して第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が開弁されると、メインバルブ４２を手動で操作する必要がなくなる。このため、ＥＣＵ８０は、燃料電池１２の発電が開始されてＥＣＵ８０が起動したこと、換言すれば、外部機器への電力供給の準備が整ったことを、音声や表示などによって操作者に報知する。
【００３９】
そして、外部機器への電力供給の準備が整ったことを知った操作者によって運転スイッチ８２が手動で操作（オン）されると、ＥＣＵ８０は、出力回路７０に設けられたリレー７４を動作させて第１のＤＣ−ＤＣコンバータ７２と接続機器を導通させる。これにより、燃料電池１２で発電された電力は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ７２で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、リレー７４を介して外部機器へと供給される。
【００４０】
また、ＥＣＵ８０は、図示しない電圧センサの出力などに基づいて第３の電磁バルブ６４を動作させ、アノード電極内のパージを実行する。具体的には、電圧センサの検出値が所定値以下に低下したとき、アノード排ガス流路６２に配置された第３の電磁バルブ６４を開弁する。これにより、アノード電極内に滞留した不反応ガスや生成水は、第４のアノード流路３４ｄ、エジェクタ４０、アノード排ガス流路６２を通過して外部に排出される。
【００４１】
ＥＣＵ８０は、さらに、各センサからの入力値に基づいてアノードガスボンベ３２内のアノードガスの残量を後述の如く算出して表示部９０に表示する。また、ＥＣＵ８０は、入力値に基づいてアノードガスの残量に関連する各値を後述の如く算出し、算出値に基づいて第１の警告灯９２および第２の警告灯９４を点灯あるいは点滅させると共に、警告ブザー９６を鳴動させる。
【００４２】
次いで、この実施例に係る燃料電池の発電可能時間算出装置の動作、具体的には、アノードガスの残量およびそれに関連する値に基づいて実行される表示部９０の表示動作などについて説明する。
【００４３】
図２は、その動作を示すフローチャートである。図示のプログラムは所定の周期、例えば５［sec］毎に実行される。
【００４４】
以下説明すると、先ず、Ｓ１０において、アノードガスボンベ３２の内圧Ｐと温度Ｔに基づいてアノードガスボンベ３２内のアノードガスの残量（以下「アノードガス残量Ｖ１(t)」という）を算出する。
【００４５】
アノードガス残量Ｖ１(t)の算出について説明すると、先ず、下記の気体の状態方程式に従い、アノードガスボンベ３２内のアノードガスのモル数を算出する。
ｎ＝ＰＶ／ＲＴ
上式で、ｎ；アノードガスのモル数、Ｒ；気体定数（０．０８２）、Ｔ；温度センサ８６が検出したアノードガスボンベ３２の温度（絶対温度）［Ｋ］、Ｐ；圧力センサ８８が検出したアノードガスボンベ３２の内圧［atm］、Ｖ；アノードガスボンベ３２の容積（既定値）［ｌ］である。
【００４６】
そして、算出したアノードガスボンベ３２内のアノードガスのモル数ｎに基づき、標準状態（０［℃］、１［atm］）におけるアノードガス残量Ｖ１(t)［ｌ］を算出する（１［mol］＝２２．４［ｌ］で換算）。
【００４７】
次いでＳ１２に進み、燃料電池１２の発電電流Ａに基づいて燃料電池１２における単位時間当たりのアノードガスの使用量（以下「アノードガス使用量Ｖ２(t)」という）を算出する。
【００４８】
アノードガス使用量Ｖ２(t)の算出について具体的に説明すると、１［mol］の水素分子が反応すると、ファラデーの法則からおよそ９６４８５［Ｃ］×２［mol］の電荷が発生する。Ｃ（クーロン）の単位は「アンペア／秒」で表すことができるため、燃料電池１２の発電電流Ａを上記した電荷発生量（９６４８５［Ｃ］×２［mol］）で除算することにより、１秒当たりのアノードガスの消費モル数を算出することができる。そして、算出した１秒当たりの消費モル数に基づき、標準状態（０［℃］、１［atm］）における１秒当たりのアノードガス使用量を算出する。
【００４９】
さらに、上記のようにして算出した１秒当たりのアノードガス使用量をプログラムの実行周期である５［sec］に合わせて５倍し、よって単位時間当たり（即ち、５［sec］当たり）のアノードガス使用量Ｖ２(t)［ｌ］を算出する。
【００５０】
次いで、Ｓ１４に進み、アノードガス残量Ｖ１(t)およびアノードガス使用量Ｖ２(t)などに基づいて発電可能時間ＴＧ（接続機器を動作させるのに必要な電流の発電を継続できる時間）を算出する。具体的には、先ず、アノードガス残量Ｖ１(t)から所定量＃Ｖ１（具体的には、アノードガスボンベ３２の再充填時に空気の混入を防止するのに必要となるアノードガスボンベ３２の最低保持圧力（内圧）を維持することのできるアノードガスの量）を減算して使用可能なアノードガスの残量（以下「使用可能残量Ｖ３(t)」という）を算出する。尚、アノードガスボンベ３２の再充填時に空気の混入を防止するには、最低でもアノードガスボンベ３２の内圧を正圧に保つ必要がある。従って、前記した所定量＃Ｖ１は、少なくとも、アノードガスボンベ３２の内圧を正圧に保つことのできる値に設定される。
【００５１】
そして、上記のようにして算出した使用可能残量Ｖ３(t)を単位時間当たりのアノードガス使用量Ｖ２(t)で除算することにより、発電可能時間ＴＧを算出する。このように、発電可能時間ＴＧは、アノードガスの残量を単位時間当たりのアノードガス使用量Ｖ２(t)で除算して算出されることから、接続機器の負荷（即ち、接続機器の電力消費量）に応じた的確なボンベの交換時期を示す値となる。
【００５２】
次いでＳ１６に進み、上記のようにして算出した発電可能時間ＴＧを表示部９０に表示して操作者に報知し、さらにＳ１８に進んで発電可能時間ＴＧが第１の警告用しきい値（特許請求の範囲で記載した第１の所定時間）＃ＴＧ１（例えば３００［sec］）以下か否か判断する。
【００５３】
Ｓ１８で肯定されるときは、次いでＳ２０に進み、発電可能時間ＴＧが第１の警告用しきい値＃ＴＧ１よりも小さい値に設定された第２の警告用しきい値（特許請求の範囲で記載した第１の所定時間）＃ＴＧ２（例えば１２０［sec］）以下か否か判断する。Ｓ２０で否定されるとき（発電可能時間ＴＧが３００［sec］から１２０［sec］の間であるとき）はＳ２２に進み、第１の警告灯９２を点灯させて発電可能時間が短くなっていることを操作者に対して報知し、アノードガスボンベ３２の交換（再充填）を促す。
【００５４】
一方、Ｓ２０で肯定されるときはＳ２４に進み、発電可能時間ＴＧが第２の警告用しきい値＃ＴＧ２よりも小さい値に設定された運転停止用しきい値（特許請求の範囲で記載した第２の所定時間）＃ＴＧ３（例えば６０［sec］）以下か否か判断する。Ｓ２４で否定されるとき（発電可能時間ＴＧが１２０［sec］から６０［sec］の間であるとき）はＳ２６に進み、第１の警告灯９２を点滅させると共に、警告ブザー９６を鳴動させて発電可能時間が残り僅かであることを操作者に対して警告し、アノードガスボンベ３２の交換（再充填）を促す。
【００５５】
このように、発電可能時間ＴＧの減少に伴い、報知動作を第１の警告灯９２の点灯動作から第１の警告灯９２の点滅および警告ブザー９６の鳴動動作に移行することで、アノードガスボンベ３２の交換時期の接近をより強調して警告するようにした。
【００５６】
他方、Ｓ２４で肯定されるとき（発電可能時間ＴＧが６０［sec］以下のとき）は、Ｓ２８に進んで燃料電池１２の運転を停止する。具体的には、第１から第３の電磁バルブ４４，４６，６４を閉弁すると共に、エアブロワ２２の動作を停止させる。
【００５７】
このように、この実施例にあっては、アノードガスボンベ３２の内圧Ｐと温度Ｔに基づいてボンベ内のアノードガス残量Ｖ１(t)を算出すると共に、燃料電池１２の発電電流Ａに基づいて単位時間当たりのアノードガス使用量Ｖ２(t)を算出し、算出したアノードガス残量Ｖ１(t)とアノードガス使用量Ｖ２(t)に基づいて接続機器に供給すべき電流の発電可能時間ＴＧを求め、その値を表示部９０に表示するようにしたので、接続機器の負荷（接続機器の電力消費量）に応じた的確なボンベの交換時期を操作者に対して報知することができ、よって燃料切れによる発電停止をより効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、発電可能時間ＴＧの算出は、具体的には、アノードガス残量Ｖ１(t)から所定量＃Ｖ１（アノードガスボンベ３２の再充填時に空気の混入を防止するのに必要な最低保持圧力を維持することのできるアノードガスの量）を減算して使用可能残量Ｖ３(t)を算出し、算出した使用可能残量Ｖ３(t)をアノードガス使用量Ｖ２(t)で除算することによって発電可能時間ＴＧを求めるようにしたので、アノードガスボンベ３２の再充填時に空気が混入するのを防止でき、よってボンベ交換の作業性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、算出された発電可能時間ＴＧが第１の警告用しきい値＃ＴＧ１または第２の警告用しきい値＃ＴＧ２以下のとき、第１の警告灯９２を点灯する、あるいは第１の警告灯を点滅させると共に、警告ブザー９６を鳴動させてボンベの交換時期の接近を操作者に対して警告するようにしたので、ボンベの交換を操作者に促すことができ、よって燃料切れによる発電停止をより一層効果的に抑制することができる。
【００６０】
また、発電可能時間ＴＧの減少に伴い、報知動作を第１の警告灯９２の点灯動作から第１の警告灯９２の点滅および警告ブザー９６の鳴動動作に移行する、換言すれば、発電可能時間ＴＧの減少に伴って警告を段階的に強調するようにしたので、操作者に対してボンベの交換をより効果的に促すことができる。
【００６１】
また、算出された発電可能時間ＴＧが運転停止用しきい値＃ＴＧ３以下のとき（具体的には、発電を継続するとアノードガスボンベ３２内に最低保持圧力を維持するのに必要な量のアノードガスを残留させることができなくなるとき）、燃料電池１２の運転を停止させるようにしたので、アノードガスボンベ３２内に最低保持圧力を維持するのに必要な量のアノードガスを確実に残留させることができ、よってアノードガスボンベ３２の再充填時に空気が混入するのを防止してボンベ交換の作業性をより確実に向上させることができる。
【００６２】
図２フローチャートの説明を続けると、次いでＳ３０に進み、アノードガス残量Ｖ１(t)から前回のプログラム実行時に算出したアノードガス残量の前回値Ｖ１(t-1)を減算し、単位時間当たり（５［sec］当たり）のアノードガスの減少量（以下「アノードガス減少量ΔＶ１」という）を算出する。そして、Ｓ３２において、アノードガス減少量ΔＶ１が、アノードガス使用量Ｖ２(t)に係数αを乗算して得た値を上回っているか否か判断する。ここで、係数αは、例えば１．２に設定される。
【００６３】
Ｓ３２で肯定されるとき、即ち、アノードガス減少量ΔＶ１がアノードガス使用量Ｖ２(t)をその所定の割合（１．２倍）を超えて大きく上回っており、アノードガスの漏洩や過剰供給といったアノードガス供給系３０の異常が発生していると考えられるときは、Ｓ３４に進んで第１のカウンタｃｎｔ１の値を１つインクリメントする。一方、Ｓ３２で否定されるときは燃料電池１２の負荷変動などに起因する過渡的なアノードガス供給量の変動であると判断してＳ３６に進み、第１のカウンタｃｎｔ１の値を零にリセットする。
【００６４】
次いでＳ３８に進み、第１のカウンタｃｎｔ１の値が所定値＃ｃｎｔ１（例えば３）に達するまで（５［sec］×３＝１５［sec］。特許請求の範囲で記載した第３の所定時間）継続してアノードガス供給系３０の異常が検出されたか否か判断する。
【００６５】
Ｓ３８で肯定されるときは、Ｓ４０に進んで第２の警告灯９４を点滅させると共に、警告ブザー９６を鳴動させることにより、アノードガス供給系３０の異常を操作者に対して警告し、アノードガス供給系３０の点検を促す。そして、さらにＳ４２に進んで第２のカウンタｃｎｔ２の値を１つインクリメントする。一方、Ｓ３８で否定されるときはＳ４４に進み、第２のカウンタｃｎｔ２の値を零にリセットする。
【００６６】
次いでＳ４６に進み、第２のカウンタｃｎｔ２の値が所定値＃ｃｎｔ２（例えば３）に達するまで（５［sec］×３＝１５［sec］。特許請求の範囲で記載した第４の所定時間）継続してアノードガス供給系３０の異常が検出されたか否か判断する。
【００６７】
Ｓ４６で肯定されるときは、Ｓ２８に進んで燃料電池１２の運転を停止する一方、Ｓ４６で否定されるときはＳ２８をスキップして終了する。
【００６８】
このように、この実施例にあっては、アノードガス残量Ｖ１(t)に基づいてアノードガスの単位時間当たりの減少量ΔＶ１を算出し、算出した減少量ΔＶ１とアノードガス使用量Ｖ２(t)に基づいて（具体的には、それらの偏差に基づいて）アノードガス供給系３０の異常（アノードガスの漏洩や過剰供給など）を検出すると共に、かかる異常が第１のカウンタｃｎｔ１の値が所定値＃ｃｎｔ１に達するまで継続して検出されたとき、第２の警告灯９４を点滅させると共に、警告ブザー９６を鳴動させて操作者に対して警告するようにしたので、アノードガス供給系３０の異常が発生したとき（より具体的には、アノードガスの減少量ΔＶ１がアノードガス使用量Ｖ２(t)を大きく上回ったとき）に操作者に対してその点検を促すことができ、よって燃料切れによる燃料電池１２の発電停止をより一層効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、アノードガス供給系３０の異常が第１のカウンタｃｎｔ１の値が所定値＃ｃｎｔ１に達するまで継続して検出されたときに警告することで、燃料電池１２の負荷変動などに起因して生じた過渡的なアノードガス供給量の変動に対して警告を発してしまうのを防止することができる。さらに、電流センサ８４、温度センサ８６および圧力センサ８８の検出値に基づいて算出される各値を用いてアノードガス供給系３０の異常を検出するようにしたので、アノードガス供給系３０の異常を検出するための専用のセンサを不要とすることができ、構成を簡素化することができる。
【００７０】
また、アノードガス供給系３０の異常が第２のカウンタｃｎｔ２の値が所定値＃ｃｎｔ２に達するまで継続して検出されたとき、燃料電池１２の運転を停止させるようにしたので、アノードガス供給系３０に異常が発生した状態で燃料電池１２の運転が継続されることを防止でき、よってアノードガス供給系３０の異常（漏洩や過剰供給）に起因するアノードガスの不要な消費を防止することができる。
【００７１】
以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、アノードガスボンベ（３２）に封入されたアノードガスをカソードガスと反応させて発電し、発電電流（Ａ）を接続機器に供給する燃料電池（１２）において、前記アノードガスボンベ（３２）の内圧（Ｐ）を検出する内圧検出手段（圧力センサ８８）と、前記アノードガスボンベ（３２）の温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（温度センサ８６）と、前記検出されたアノードガスボンベの内圧（Ｐ）と温度（Ｔ）に基づいて前記アノードガスの残量（Ｖ１(t)）を算出する残量算出手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ１０）と、前記発電電流（Ａ）を検出する電流検出手段（電流センサ８４）と、前記検出された発電電流（Ａ）に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの使用量（Ｖ２(t)）を算出する使用量算出時間（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ１２）と、前記算出されたアノードガスの残量（Ｖ１(t)）と単位時間当たりの使用量（Ｖ２(t)）に基づいて前記接続機器に供給すべき電流の発電可能時間（ＴＧ）を算出する発電可能時間算出手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ１４）と、および前記算出された発電可能時間（ＴＧ）を操作者に報知する発電可能時間報知手段（表示部９０）とを備えるように構成した。
【００７２】
また、前記発電可能時間算出手段は、前記算出されたアノードガスの残量（Ｖ１(t)）から所定量（＃Ｖ１）を減算して使用可能なアノードガスの残量（Ｖ３(t)）を算出すると共に、前記算出したアノードガスの使用可能残量（Ｖ３(t)）と単位時間当たりの使用量（Ｖ２(t)）に基づいて前記発電可能時間（ＴＧ）を算出するように構成した。
【００７３】
また、前記算出された発電可能時間（ＴＧ）が第１の所定時間（第１および第２の警告用しきい値＃ＴＧ１，＃ＴＧ２）以下のときに操作者に対して警告する第１の警告手段（ＥＣＵ８０、第１の警告灯９２、警告ブザー９６、図２フローチャートのＳ２２，Ｓ２６）を備えるように構成した。
【００７４】
また、前記算出された発電可能時間（ＴＧ）が第２の所定時間（運転停止用しきい値＃ＴＧ３）以下のときに前記燃料電池（１２）の運転を停止させる第１の運転停止手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ２８）を備えるように構成した。
【００７５】
また、前記算出されたアノードガスの残量（Ｖ１(t)）に基づいて前記アノードガスの単位時間当たりの減少量（ΔＶ１）を算出する減少量算出手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ３０）と、前記算出されたアノードガスの単位時間当たりの減少量（ΔＶ１）と使用量（Ｖ２(t)）に基づいて前記アノードガスの供給系の異常を検出する異常検出手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ３２）と、および前記アノードガスの供給系の異常が第３の所定時間（第１のカウンタｃｎｔ１の値が所定値＃ｃｎｔ１に達するまで）継続して検出されたときに操作者に対して警告する第２の警告手段（ＥＣＵ８０、第２の警告灯９４、警告ブザー９６、図２フローチャートのＳ４０）とを備えるように構成した。
【００７６】
また、前記アノードガスの供給系の異常が第４の所定時間（第２のカウンタｃｎｔ２の値が所定値＃ｃｎｔ２に達するまで）継続して検出されたときに前記燃料電池（１２）の運転を停止させる第２の運転停止手段（ＥＣＵ８０、図２フローチャートのＳ２８）を備えるように構成した。
【００７７】
尚、上記において、発電可能時間ＴＧを表示部９０に表示することによって操作者に報知するようにしたが、音声などで報知するようにしても良い。
【００７８】
また、上記で示したしきい値などの数値はあくまでも具体例であり、それに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の第１実施例に係る燃料電池の発電可能時間算出装置を発電ユニットの一部として示す概略図である。
【図２】図１に示す燃料電池の発電可能時間算出装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１２    燃料電池
３０    アノードガス供給系
３２    アノードガスボンベ
８０    ＥＣＵ
８４    電流センサ（電流検出手段）
８６    温度センサ（温度検出手段）
８８    圧力センサ（内圧検出手段）
９０    表示部（発電可能時間報知手段）
９２    第１の警告灯（第１の警告手段）
９４    第２の警告灯（第２の警告手段）
９６    警告ブザー（第１および第２の警告手段）
【図１】
2005197132.tif 000003
【図２】
2005197132.tif 000004