(57)【要約】  【課題】移動体に搭載された燃料電池を、動力用及び定置使用を含む多用途に使用可能で、コストを抑制した発電システムを提供する。  【解決手段】移動体搭載装置１は、燃料電池３、水素ボンベ４、燃料電池の運転制御用サブコントローラ１０、ガスコネクタ６、電気コネクタ９、水素タンクまたはガスコネクタからの水素ガスを切換えて燃料電池に供給するガス切換部５、及び燃料電池からの電力を駆動装置または電気コネクタに切換える電気切換部７を含む。定置装置２は、燃料ガスから水素ガスを得る改質装置１２、移動体側のガスコネクタと接続分離自在で改質装置から水素ガスが供給されるガスコネクタ１４、及び改質装置を制御しサブコントローラと接続分離自在なメインコントローラ１１を含む。移動体搭載装置は単独で運転可能であり、定置装置との連結状態では、改質装置から燃料電池に水素ガスを供給し、燃料電池からの電力を電気コネクタを介して外部負荷に供給可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に動力用電源として搭載された燃料電池を含む移動体搭載装置と、前記移動体搭載装置と連結して定置使用される定置装置とを備え、
前記移動体搭載装置は、水素を燃料とする前記燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給可能な水素ボンベと、前記燃料電池の運転を制御するサブコントローラと、外部と接続可能な移動体側ガスコネクタと、外部と接続可能な移動体側電気コネクタと、前記水素タンクまたは移動体側ガスコネクタからの水素ガスを切換えて前記燃料電池に供給するガス切換部と、前記燃料電池からの電力を、前記移動体の駆動装置または前記移動体側電気コネクタに切換えて供給する電気切換部とを有し、
前記定置装置は、燃料ガスを改質して水素ガスを得る改質装置と、前記移動体側ガスコネクタと接続分離自在であり前記改質装置から水素ガスが供給される定置側ガスコネクタと、前記改質装置を制御するとともに前記サブコントローラと接続分離自在なメインコントローラとを有し、
前記移動体搭載装置は、前記定置装置とは切り離されて運転可能であり、
前記移動体搭載装置と前記定置装置が連結された連結状態においては、前記サブコントローラと前記メインコントローラ、及び前記移動体側ガスコネクタと前記定置側ガスコネクタが各々接続されて、前記改質装置から前記燃料電池に水素ガスを供給し、かつ、前記燃料電池からの電力を、前記移動体側電気コネクタを介して外部負荷に供給することが可能である燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記定置装置は、前記移動体側電気コネクタと接続分離自在な定置側電気コネクタを備え、前記連結状態においては、前記移動体側電気コネクタと前記定置側電気コネクタが接続され、前記定置側電気コネクタを介して外部負荷に電力が供給される請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記連結状態において、前記燃料電池および前記改質装置の運転、前記電気切換部および前記ガス切換部の切換操作を、前記サブコントローラと前記メインコントローラにより統合的に制御可能である請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記移動体が電気自動車である請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記移動体側電気コネクタを介して供給される電力が、家庭用電源として使用可能である請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記移動体搭載装置が前記定置装置と切り離された状態において、前記移動体側電気コネクタが、屋外用電源の端子として使用可能である請求項１記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のような移動体に搭載された水素を燃料とする燃料電池を主体として構成され、移動型と定置型に兼用するための燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、エネルギー効率が高く、クリーン・低騒音で環境問題が少なく、さらに負荷変動に対して応答性が良いことから、様々な機器への実用化が望まれている。例えば、世界的な環境問題への高まりに対応して、燃料電池自動車のような移動体の動力源として用いるための燃料電池について、改良がなされている（例えば、特許文献１参照）。また、家庭用電源としても、環境に優しく、排熱が利用できる燃料電池の開発が行われている。さらに、工事用仮設電源やアウトドアレジャー用に、軽油式ポータブル発電機の代替品として、燃料電池式ポータブル発電機の開発が行われている。それに応じて、燃料電池による発電に使用することを目的として、都市ガスのような炭化水素系のガスを改質して水素を製造する技術についても、開発が進められている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
これらの燃料電池に関する技術は、水素を燃料とする固体高分子型燃料電池を用いることを前提として、それぞれの用途に対して最適化が図られている。
【特許文献１】特開２００１−３１３０５９
【特許文献２】特開２００３−２７７００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の水素を燃料とする燃料電池は、それぞれが別個に考えられたシステムであり、多用途に適用されるシステム、例えば、通常は自動車の動力源として、家庭に帰っては家庭用の電源として、アウトドアにおいてはポータブル電源として、共用できるシステムとしては考えられていなかった。
【０００５】
そのため、従来の考え方の燃料電池システムでは、それらの用途全体として考えると、無駄が多い。電力を供給する発電システムとして、いずれの用途にも共通して使用できるように構築すれば、燃料電池本体のイニシャルコストを低減させることができ、多用途に効率的に適用できる。
【０００６】
本発明は、移動体に搭載された燃料電池を、移動体の動力用、および家庭電源等の定置用を含む複数用途に使用することを可能とし、システム全体のコストを抑制した燃料電池発電システム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】
【０００７】
本発明の燃料電池発電システムは、移動体に動力用電源として搭載された燃料電池を含む移動体搭載装置と、前記移動体搭載装置と連結して定置使用される定置装置とを備える。前記移動体搭載装置は、水素を燃料とする前記燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給可能な水素ボンベと、前記燃料電池の運転を制御するサブコントローラと、外部と接続可能な移動体側ガスコネクタと、外部と接続可能な移動体側電気コネクタと、前記水素タンクまたは移動体側ガスコネクタからの水素ガスを切換えて前記燃料電池に供給するガス切換部と、前記燃料電池からの電力を、前記移動体の駆動装置または前記移動体側電気コネクタに切換えて供給する電気切換部とを有する。前記定置装置は、燃料ガスを改質して水素ガスを得る改質装置と、前記移動体側ガスコネクタと接続分離自在であり前記改質装置から水素ガスが供給される定置側ガスコネクタと、前記改質装置を制御するとともに前記サブコントローラと接続分離自在なメインコントローラとを有する。前記移動体搭載装置は、前記定置装置とは切り離されて運転可能である。前記移動体搭載装置と前記定置装置が連結された連結状態においては、前記サブコントローラと前記メインコントローラ、及び前記移動体側ガスコネクタと前記定置側ガスコネクタが各々接続されて、前記改質装置から前記燃料電池に水素ガスを供給し、かつ、前記燃料電池からの電力を、前記移動体側電気コネクタを介して外部負荷に供給することが可能である。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、移動時には水素ボンベからの水素の供給により、移動体の動力用電源として単独で使用することができる。家庭などの定置での電力供給に使用する際には、都市ガスなどを改質して得られた水素を供給して発電することができる。それにより、移動時の使用、および定置使用の両方について、それぞれ最適な条件での使用が可能となる。従って、用途別に装置を別個に設置するのに比べて、システム全体のコストを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の燃料電池発電システムにおいて、前記定置装置は、前記移動体側電気コネクタと接続分離自在な定置側電気コネクタを備え、前記連結状態においては、前記移動体側電気コネクタと前記定置側電気コネクタが接続され、前記定置側電気コネクタを介して外部負荷に電力が供給される構成とすることができる。
【００１０】
また、前記連結状態において、前記燃料電池および前記改質装置の運転、前記電気切換部および前記ガス切換部の切換操作を、前記サブコントローラと前記メインコントローラにより統合的に制御可能な構成とすることができる。
【００１１】
また、前記移動体が電気自動車である構成とすることができる。あるいは、前記移動体側電気コネクタを介して供給される電力が、家庭用電源として使用可能である構成とすることができる。あるいは、前記移動体搭載装置が前記定置装置と切り離された状態において、前記移動体側電気コネクタが、屋外用電源の端子として使用可能である構成とすることができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における燃料電池発電システムを示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す燃料電池発電システムは、移動体搭載装置１と定置装置２から構成される。移動体搭載装置１は、例えば燃料電池自動車のような、燃料電池を動力用電源として用いる移動体に搭載される。定置装置２は、移動体が停止した状態で移動体搭載装置１と適宜連結させて用いられ、例えば、家庭用の電源、あるいはアウトドアにおける屋外用電源として定置使用される。
【００１４】
移動体搭載装置１には、水素と酸素を燃料として発電する燃料電池３が搭載されている。水素ボンベ４が、ガス切換部５を介して燃料電池３に水素を供給することが可能なように配置されている。ガス切換部５はまた、外部と接続されて水素ガスの供給を受けることが可能な移動体側ガスコネクタ６と接続されている。ガス切換部５を切換えることにより、水素タンク３からの水素ガスと、移動体側ガスコネクタ６を介して供給される水素ガスとを切換えて燃料電池３に供給することができる。燃料電池３により発電された電力は、電気切換部７を介して移動体駆動部８に供給される。電気切換部７はまた、外部と接続可能な移動体側電気コネクタ９と接続されている。電気切換部７を切換えることにより、燃料電池３により発電された電力を、移動体駆動部８または移動体側電気コネクタ９に切換えて供給することができる。さらに、サブコントローラ１０が燃料電池３と接続され、その運転を制御する。サブコントローラ１０はまた、ガス切換部５と電気切換部７にも接続されている。それらの動作の制御は、定置装置２のメインコントローラ１１により、サブコントローラ１０を介して行われる。
【００１５】
定置装置２は、燃料ガスを改質して水素ガスを得る改質装置１２を有する。改質装置１２には、外部燃料供給部１３を経由して都市ガス等の燃料ガスが供給される。改質装置１２は定置側ガスコネクタ１４と接続され、発生する水素ガスを定置側ガスコネクタ１４を通して外部に供給する。すなわち、定置側ガスコネクタ１４は、移動体搭載装置１の移動体側ガスコネクタ６と接続分離自在であり、水素ガスはガス切換部５を経由して燃料電池３に供給可能である。また、定置装置２には定置側電気コネクタ１５が設けられ、移動体側電気コネクタ９と接続分離自在である。従って、燃料電池３により発電された電力は、電気切換部７を切換えることにより、定置側電気コネクタ１５に供給可能である。定置側電気コネクタ１５は外部端子１６と接続され、外部端子１６から外部負荷１７に電力を供給することができる。メインコントローラ１１は、改質装置１２を制御するとともに、サブコントローラ１０と接続分離自在である。
【００１６】
上記の構成において、燃料電池３は、その構造が特に限定されることはない。また、改質装置１２としても、周知のどのような構造のものを使用してもよい。燃料ガスとしては、改質により燃料電池３に使用可能な水素ガスを生成できるガスであれば、都市ガス以外のガスを使用するシステムとすることもできる。
【００１７】
以上のように構成された燃料電池発電システムは、分離稼働状態と、連結状態とをとることが可能である。分離稼働状態とは、移動体搭載装置１が定置装置２とは切り離された状態であり、移動体搭載装置１が単独で運転される。分離稼働状態において、電気切換部７の切換えにより、移動体側電気コネクタ９から外部負荷に電極を供給することも可能である。連結状態とは、移動体搭載装置１と定置装置２が連結されて、サブコントローラ１０とメインコントローラ１１、移動体側ガスコネクタ６と定置側ガスコネクタ１４、および移動体側電気コネクタ９と定置側電気コネクタ１５が、各々接続された状態である。この連結状態においては、ガス切換部５の切換えにより、改質装置１２から燃料電池３に水素ガスを供給可能である。また、燃料電池３からの電力を、電気切換部７の切換えにより、外部端子１６から外部負荷１７に供給可能である。この状態で、移動体側電気コネクタ９から直接、外部負荷に電力供給できるように構成してもよい。
【００１８】
以上のようにして、燃料電池３から発生した電力を、自動車の動力装置に用いるだけでなく、例えば家庭での電力供給に使用することもできる。しかも家庭などにおいては、定置装置２と接続して、都市ガスなどを改質して得られた水素を供給することにより、定置で用いるのに適した構成となり、移動時の使用、および定置使用の両方について最適な使用条件を得ることができる。さらに家庭などにおける発電時には、改質装置からの排熱を熱交換器により温水などに変換すると、エネルギーの有効利用ができ、エネルギーコストをより一層低減することができる。
【００１９】
なお、上記の構成において、連結状態での全体システムの制御は、メインコントローラ１１により行う場合を示したが、サブコントローラ１０により全体システムの制御を行うようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の燃料電池発電システムによれば、移動体に搭載された燃料電池を多用途に使用し、システム全体のコストを抑制することが可能であり、移動体の動力用、家庭用、あるいは工事用仮設電源やアウトドアレジャー用を兼ねたシステムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における燃料電池発電システムを示すブロック図
【符号の説明】
【００２２】
１  移動体搭載装置
２  定置装置
３  燃料電池
４  水素ボンベ
５  ガス切換部
６  移動体側ガスコネクタ
７  電気切換部
８  移動体駆動部
９  移動体側電気コネクタ
１０  サブコントローラ
１１  メインコントローラ
１２  改質装置
１３  外部燃料供給部
１４  定置側ガスコネクタ
１５  ガス切換部
１６  外部端子
１７  外部負荷
【図１】
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