JP2003047249A - 電圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁界発生器 - Google Patents
電圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁界発生器Info
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- JP2003047249A JP2003047249A JP2001234283A JP2001234283A JP2003047249A JP 2003047249 A JP2003047249 A JP 2003047249A JP 2001234283 A JP2001234283 A JP 2001234283A JP 2001234283 A JP2001234283 A JP 2001234283A JP 2003047249 A JP2003047249 A JP 2003047249A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング素子による電力損失が発生する
ことがなく、効率よく電圧変換を実現する。 【解決手段】 電圧変換装置１０は、負極活性物質が供
給される負極電極１２と正極活性物質が供給される正極
電極１３と電解質１４とからなる燃料電池１１と、この
燃料電池１１に供給される負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給路を開閉することによって制御する電磁バル
ブ等の燃料供給制御部１７と、負極電極１２に一端を接
続されるとともに、正極電極１３に他端を接続される１
次巻線２３と、この１次巻線２３が表面に沿って巻回さ
れて１次巻線２３の生じる起磁力が発生させる磁束が通
過するコアと、このコアの表面に沿って巻回されてコア
を介して１次巻線２３と磁気的に結合された２次巻線と
を備える。
ことがなく、効率よく電圧変換を実現する。 【解決手段】 電圧変換装置１０は、負極活性物質が供
給される負極電極１２と正極活性物質が供給される正極
電極１３と電解質１４とからなる燃料電池１１と、この
燃料電池１１に供給される負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給路を開閉することによって制御する電磁バル
ブ等の燃料供給制御部１７と、負極電極１２に一端を接
続されるとともに、正極電極１３に他端を接続される１
次巻線２３と、この１次巻線２３が表面に沿って巻回さ
れて１次巻線２３の生じる起磁力が発生させる磁束が通
過するコアと、このコアの表面に沿って巻回されてコア
を介して１次巻線２３と磁気的に結合された２次巻線と
を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を用いた
電圧変換装置及び電圧変換器、並びに燃料電池を用いた
磁界発生装置及び磁界発生器に関する。
電圧変換装置及び電圧変換器、並びに燃料電池を用いた
磁界発生装置及び磁界発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料気体を供給することで
発電体に電力を発生させる装置である。この燃料電池
は、自動車等の車両に搭載して電気自動車やハイブリッ
ト式車両としての応用が大きく期待されている他、その
軽量化や小型化が容易となる構造に起因して、現状の乾
電池や充電式電池の如き用途に限らず、例えば携帯可能
な機器といった電気通信分野、電動工具分野、一般家庭
電気製品分野、照明分野、非常用無停電電源分野、及び
軍需分野等への応用が試みられている。
発電体に電力を発生させる装置である。この燃料電池
は、自動車等の車両に搭載して電気自動車やハイブリッ
ト式車両としての応用が大きく期待されている他、その
軽量化や小型化が容易となる構造に起因して、現状の乾
電池や充電式電池の如き用途に限らず、例えば携帯可能
な機器といった電気通信分野、電動工具分野、一般家庭
電気製品分野、照明分野、非常用無停電電源分野、及び
軍需分野等への応用が試みられている。
【０００３】これらの各分野においては、その必要とさ
れる電力や電圧が異なることから、それらの用途に合わ
せて、種々の形態で燃料電池が直接利用されているとと
もに、燃料電池の電力を、適用する機器の電圧に合わせ
て電圧変換を行う装置が開発されている。
れる電力や電圧が異なることから、それらの用途に合わ
せて、種々の形態で燃料電池が直接利用されているとと
もに、燃料電池の電力を、適用する機器の電圧に合わせ
て電圧変換を行う装置が開発されている。
【０００４】燃料電池は、正負の電極における活性物質
の反応によって電力を取り出すものであり、一対の正及
び負の電極のそれぞれに対して、正極活性物質及び負極
活性物質を供給してなる１セルを基本構造としている。
の反応によって電力を取り出すものであり、一対の正及
び負の電極のそれぞれに対して、正極活性物質及び負極
活性物質を供給してなる１セルを基本構造としている。
【０００５】各種機器に対して燃料電池を適用するに際
しては、後述するように、１セル（単体）の燃料電池を
そのまま使用する方法や、この単体の燃料電池を積層し
て任意の電圧を得る燃料電池スタックとして使用する方
法や、燃料電池スタックからの電圧をいわゆるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータによって任意の電圧に変換する方法等があ
り、これらの各種方法を実現する装置も現実に採用され
ている。
しては、後述するように、１セル（単体）の燃料電池を
そのまま使用する方法や、この単体の燃料電池を積層し
て任意の電圧を得る燃料電池スタックとして使用する方
法や、燃料電池スタックからの電圧をいわゆるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータによって任意の電圧に変換する方法等があ
り、これらの各種方法を実現する装置も現実に採用され
ている。
【０００６】これらの種々の方法が採用されるのは、燃
料電池における１セルの電圧が０．６Ｖ（ボルト）程度
と低く、１セルでの使用は用途が限られることによる。
料電池における１セルの電圧が０．６Ｖ（ボルト）程度
と低く、１セルでの使用は用途が限られることによる。
【０００７】以下、このような燃料電池の具体的な構成
について説明する。
について説明する。
【０００８】燃料電池は、一般的に、負極活性物質、負
極電極、電解質、正極電極、正極活性物質によって構成
される。燃料電池においては、一般的には、負極活性物
質及び正極活性物質として、それぞれ、水素と酸素、水
素と空気、或いは、メタノールやアルコール等の水素を
分子構造に含む物質と酸素又は空気等を使用する。燃料
電池においては、反応の結果として生成されるものが、
電気エネルギの他は、水と熱とが主となることから、環
境負荷とならないことを理由として、将来のエネルギ源
として大きな期待がかけられている。
極電極、電解質、正極電極、正極活性物質によって構成
される。燃料電池においては、一般的には、負極活性物
質及び正極活性物質として、それぞれ、水素と酸素、水
素と空気、或いは、メタノールやアルコール等の水素を
分子構造に含む物質と酸素又は空気等を使用する。燃料
電池においては、反応の結果として生成されるものが、
電気エネルギの他は、水と熱とが主となることから、環
境負荷とならないことを理由として、将来のエネルギ源
として大きな期待がかけられている。
【０００９】燃料電池の構造例としては、図１６に示す
ものが挙げられる。すなわち、燃料電池は、グラッシカ
ーボンからなるセパレータ１０１，１０２の間に、下層
から、活性物質である空気（酸素）が流入出するカーボ
ンからなる空気極１０３と、白金からなる触媒１０４
と、電解質１０５と、白金からなる触媒１０６と、活性
物質である水素が流入出するカーボンからなる燃料極１
０７とが挟み込まれた構造を呈する。ここで、このよう
な燃料電池は、電解質１０５の違いにより、リン酸型
（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体電解型
（ＳＯＦＣ）、固体高分子型（ＰＥＦＣ）等に分類され
る。この燃料電池においては、電解質１０５が２０μｍ
乃至５０μｍ程度の厚さを有し、活性物質の流路を設け
た２つの電極、すなわち、空気極１０３及び燃料極１０
７を組み合わせると、１セル当たり３ｍｍ乃至６ｍｍ程
度の厚さを有するものとして構成される。
ものが挙げられる。すなわち、燃料電池は、グラッシカ
ーボンからなるセパレータ１０１，１０２の間に、下層
から、活性物質である空気（酸素）が流入出するカーボ
ンからなる空気極１０３と、白金からなる触媒１０４
と、電解質１０５と、白金からなる触媒１０６と、活性
物質である水素が流入出するカーボンからなる燃料極１
０７とが挟み込まれた構造を呈する。ここで、このよう
な燃料電池は、電解質１０５の違いにより、リン酸型
（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体電解型
（ＳＯＦＣ）、固体高分子型（ＰＥＦＣ）等に分類され
る。この燃料電池においては、電解質１０５が２０μｍ
乃至５０μｍ程度の厚さを有し、活性物質の流路を設け
た２つの電極、すなわち、空気極１０３及び燃料極１０
７を組み合わせると、１セル当たり３ｍｍ乃至６ｍｍ程
度の厚さを有するものとして構成される。
【００１０】ここで、活性物質として例えば水素と酸素
とを用いた場合における燃料電池の１セル当たりの発電
電圧の理論値は、１．２３Ｖとなるが、燃料電池におい
ては、電極から電圧を取り出す場合には電圧降下が生
じ、発電電圧はこの理論値よりも小さい０．６Ｖ程度と
なる。
とを用いた場合における燃料電池の１セル当たりの発電
電圧の理論値は、１．２３Ｖとなるが、燃料電池におい
ては、電極から電圧を取り出す場合には電圧降下が生
じ、発電電圧はこの理論値よりも小さい０．６Ｖ程度と
なる。
【００１１】このような電圧降下の原因は、例えば、触
媒１０４，１０６の影響による活性化分極、電解質１０
５の抵抗及び電解質１０５と電極接合部との抵抗による
抵抗分極、ガスや水等の移動物質に伴う拡散分極等であ
ることが知られている。さて、１セルの電圧で機器の動
作が適正に行われる場合には、このまま電圧を機器に供
給すればよいが、多くの機器を効率よく動作させるため
には、より高い電圧、例えば１０Ｖ以上の電圧が要求さ
れる場合が多い。
媒１０４，１０６の影響による活性化分極、電解質１０
５の抵抗及び電解質１０５と電極接合部との抵抗による
抵抗分極、ガスや水等の移動物質に伴う拡散分極等であ
ることが知られている。さて、１セルの電圧で機器の動
作が適正に行われる場合には、このまま電圧を機器に供
給すればよいが、多くの機器を効率よく動作させるため
には、より高い電圧、例えば１０Ｖ以上の電圧が要求さ
れる場合が多い。
【００１２】そこで、このような要求に応えるべく、各
種機器に対して燃料電池を適用するに際して、１セルの
電圧よりも高い電圧を得る燃料電池の使用方法として
は、図１７に示すように、１セルの燃料電池を直列に接
続したスタック構造を採用することが多い。このような
スタック構造を呈する燃料電池スタックにおいては、直
列に接続された燃料電池の数だけ１セルの電圧が乗算さ
れることとなり、より高い電圧を得ることができる。
種機器に対して燃料電池を適用するに際して、１セルの
電圧よりも高い電圧を得る燃料電池の使用方法として
は、図１７に示すように、１セルの燃料電池を直列に接
続したスタック構造を採用することが多い。このような
スタック構造を呈する燃料電池スタックにおいては、直
列に接続された燃料電池の数だけ１セルの電圧が乗算さ
れることとなり、より高い電圧を得ることができる。
【００１３】また、各種機器に対して燃料電池を適用す
るに際して、１セルの電圧よりも高い電圧を得る燃料電
池の使用方法としては、ここでは図示しないが、燃料電
池からの出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧
するものもある。
るに際して、１セルの電圧よりも高い電圧を得る燃料電
池の使用方法としては、ここでは図示しないが、燃料電
池からの出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧
するものもある。
【００１４】ここで、従来のＤＣ−ＤＣコンバータの構
成例について図１８及び図１９を用いて説明する。
成例について図１８及び図１９を用いて説明する。
【００１５】図１８に示すＤＣ−ＤＣコンバータ３００
は、エネルギ蓄積方式のＤＣ−ＤＣコンバータと称され
るものであり、一旦電力をインダクタンスに蓄え、その
後、インダクタンスから電圧変換された電力を取り出す
ものである。
は、エネルギ蓄積方式のＤＣ−ＤＣコンバータと称され
るものであり、一旦電力をインダクタンスに蓄え、その
後、インダクタンスから電圧変換された電力を取り出す
ものである。
【００１６】ＤＣ−ＤＣコンバータ３００は、同図に示
すように、電池３０１と、スイッチ素子３０２と、トラ
ンス３０３と、ダイオード３０６と、コンデンサ３０７
と、制御回路部３０８とを備える。
すように、電池３０１と、スイッチ素子３０２と、トラ
ンス３０３と、ダイオード３０６と、コンデンサ３０７
と、制御回路部３０８とを備える。
【００１７】ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、
直流電源となる電池３０１が、トランジスタ等のスイッ
チ素子３０２を介して、トランス３０３の１次巻線３０
４に電気的に接続されている。トランス３０３は、イン
ダクタンスとしての作用をなすものであって、同一のコ
アの表面に沿って１次巻線３０４及び２次巻線３０５が
巻回されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００に
おいては、トランス３０３の２次巻線３０５の一方の巻
線端が、ダイオード３０６及びコンデンサ３０７を介し
て、２次巻線３０５の他方の巻線端に電気的に接続され
ている。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００において
は、負荷ＬＤがコンデンサ３０７の両端に電気的に接続
されている。さらにまた、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００
においては、制御回路部３０８に対して負荷ＬＤの両端
の電圧が入力され、この制御回路部３０８からスイッチ
素子３０２に対して制御電圧が供給される。
直流電源となる電池３０１が、トランジスタ等のスイッ
チ素子３０２を介して、トランス３０３の１次巻線３０
４に電気的に接続されている。トランス３０３は、イン
ダクタンスとしての作用をなすものであって、同一のコ
アの表面に沿って１次巻線３０４及び２次巻線３０５が
巻回されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００に
おいては、トランス３０３の２次巻線３０５の一方の巻
線端が、ダイオード３０６及びコンデンサ３０７を介し
て、２次巻線３０５の他方の巻線端に電気的に接続され
ている。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００において
は、負荷ＬＤがコンデンサ３０７の両端に電気的に接続
されている。さらにまた、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００
においては、制御回路部３０８に対して負荷ＬＤの両端
の電圧が入力され、この制御回路部３０８からスイッチ
素子３０２に対して制御電圧が供給される。
【００１８】このようなＤＣ−ＤＣコンバータ３００に
おいては、スイッチ素子３０２がＯＮ状態になると、１
次巻線３０４に対して次式（１）で表される電流Ｉ１が
流れる。なお、次式（１）における"Ｅ１"は、電池３０
１の電圧を示し、"Ｌ"は、トランス３０３の１次側のイ
ンダクタンスを示し、"ｔ"は、スイッチ素子３０２がＯ
Ｎ状態になった時点からの時間を示し、"Ｖｃｅ"は、ス
イッチ素子３０２のＯＮ状態における飽和電圧を示して
いる。
おいては、スイッチ素子３０２がＯＮ状態になると、１
次巻線３０４に対して次式（１）で表される電流Ｉ１が
流れる。なお、次式（１）における"Ｅ１"は、電池３０
１の電圧を示し、"Ｌ"は、トランス３０３の１次側のイ
ンダクタンスを示し、"ｔ"は、スイッチ素子３０２がＯ
Ｎ状態になった時点からの時間を示し、"Ｖｃｅ"は、ス
イッチ素子３０２のＯＮ状態における飽和電圧を示して
いる。
【００１９】
【数１】
【００２０】ここで、同図におけるトランス３０３の各
巻線に付した黒丸は、巻線の極性を示すものである。ト
ランス３０３においては、１次巻線３０４に電流が流れ
ている状態では、ダイオード３０６の極性に向きにした
がって、２次巻線３０５に電流が流れることはない。
巻線に付した黒丸は、巻線の極性を示すものである。ト
ランス３０３においては、１次巻線３０４に電流が流れ
ている状態では、ダイオード３０６の極性に向きにした
がって、２次巻線３０５に電流が流れることはない。
【００２１】したがって、このような状態においては、
電流Ｉ１は消費されることはないことから、電流Ｉ１に
よるエネルギは全てトランス３０３の１次巻線３０４に
よるインダクタンスに蓄えられることとなる。このエネ
ルギの大きさを"Ｊ"とすると、"Ｊ"は、次式（２）で表
される。
電流Ｉ１は消費されることはないことから、電流Ｉ１に
よるエネルギは全てトランス３０３の１次巻線３０４に
よるインダクタンスに蓄えられることとなる。このエネ
ルギの大きさを"Ｊ"とすると、"Ｊ"は、次式（２）で表
される。
【００２２】
【数２】
【００２３】なお、上式（２）における"ＴＯＮ"は、ス
イッチ素子３０２がＯＮ状態となっている時間の長さで
ある。
イッチ素子３０２がＯＮ状態となっている時間の長さで
ある。
【００２４】上式（２）から明らかなように、エネルギ
Ｊの大きさは、時間ＴＯＮが大きいほど、大きいことが
わかる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００に
おいては、時間ＴＯＮが大きいほど、最終的な電流Ｉ１
の大きさも大きくなり、より大きなエネルギが蓄えられ
るが、トランス３０３の１次巻線３０４とコアによって
形成されるインダクタンスが飽和することから、時間Ｔ
ＯＮは所定の時間以下でなければならない。
Ｊの大きさは、時間ＴＯＮが大きいほど、大きいことが
わかる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００に
おいては、時間ＴＯＮが大きいほど、最終的な電流Ｉ１
の大きさも大きくなり、より大きなエネルギが蓄えられ
るが、トランス３０３の１次巻線３０４とコアによって
形成されるインダクタンスが飽和することから、時間Ｔ
ＯＮは所定の時間以下でなければならない。
【００２５】通常、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００におい
ては、インダクタンスの小型化の観点から、時間ＴＯＮ
を短くするとともに、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との繰り返
しの周波数を数１０ｋＨｚと高くすることが行われる。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、飽和を
防止するために、コアが形成する磁路の一部に、エアギ
ャップを設ける場合もある。
ては、インダクタンスの小型化の観点から、時間ＴＯＮ
を短くするとともに、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との繰り返
しの周波数を数１０ｋＨｚと高くすることが行われる。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、飽和を
防止するために、コアが形成する磁路の一部に、エアギ
ャップを設ける場合もある。
【００２６】一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００におい
ては、スイッチ素子３０２がＯＦＦ状態となると、イン
ダクタンスに蓄えられたエネルギＪは、２次巻線３０５
を通じて放出される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３００にお
いては、コンデンサ３０７によってこの電流が平滑され
て直流となり、負荷ＬＤに供給される。
ては、スイッチ素子３０２がＯＦＦ状態となると、イン
ダクタンスに蓄えられたエネルギＪは、２次巻線３０５
を通じて放出される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３００にお
いては、コンデンサ３０７によってこの電流が平滑され
て直流となり、負荷ＬＤに供給される。
【００２７】ここで、２次側に移動するエネルギ量は、
スイッチ素子３０２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との比によ
ってコントロールすることができることから、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ３００においては、負荷電圧を検知して、
所定の電圧よりも低い場合には、スイッチ素子３０２の
ＯＮ時間を長くし、一方、所定の電圧よりも高い場合に
は、スイッチ素子３０２のＯＮ時間を短くすることによ
り、一定値を保つことができる。
スイッチ素子３０２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との比によ
ってコントロールすることができることから、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ３００においては、負荷電圧を検知して、
所定の電圧よりも低い場合には、スイッチ素子３０２の
ＯＮ時間を長くし、一方、所定の電圧よりも高い場合に
は、スイッチ素子３０２のＯＮ時間を短くすることによ
り、一定値を保つことができる。
【００２８】ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、
このような制御を制御回路部３０８によって行う。ＤＣ
−ＤＣコンバータ３００においては、負荷ＬＤの両端の
電圧と制御回路部３０８の内部で発生される基準信号と
を比較し、その誤差を増幅した後、その誤差に応じたパ
ルス幅変調（Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭと
いう。）信号によってスイッチ素子３０２を制御する。
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、フィ
ードバック制御の作用により、基準電圧に応じた所定の
電圧が、負荷電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給され
ることとなる。
このような制御を制御回路部３０８によって行う。ＤＣ
−ＤＣコンバータ３００においては、負荷ＬＤの両端の
電圧と制御回路部３０８の内部で発生される基準信号と
を比較し、その誤差を増幅した後、その誤差に応じたパ
ルス幅変調（Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭと
いう。）信号によってスイッチ素子３０２を制御する。
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３００においては、フィ
ードバック制御の作用により、基準電圧に応じた所定の
電圧が、負荷電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給され
ることとなる。
【００２９】このようなエネルギ蓄積方式のＤＣ−ＤＣ
コンバータ３００は、電力を蓄える周期と電力を取り出
す周期とが異なることから、スイッチ素子と１次巻線と
が１セットで足りるという利点を有するものの、一旦エ
ネルギをインダクタンスに蓄えるために、トランス３０
３が大型化するという欠点を有する。
コンバータ３００は、電力を蓄える周期と電力を取り出
す周期とが異なることから、スイッチ素子と１次巻線と
が１セットで足りるという利点を有するものの、一旦エ
ネルギをインダクタンスに蓄えるために、トランス３０
３が大型化するという欠点を有する。
【００３０】一方、図１９に示すＤＣ−ＤＣコンバータ
３１０は、トランス方式のＤＣ−ＤＣコンバータと称さ
れるものであり、１次電力を、磁束を媒介として２次電
力に直接変換するために、媒介となる磁束を発生させる
励磁電流を過度に大きくしないために十分なインダクタ
ンスがあればよく、トランスをより小型化することがで
きるという利点を有するものである。
３１０は、トランス方式のＤＣ−ＤＣコンバータと称さ
れるものであり、１次電力を、磁束を媒介として２次電
力に直接変換するために、媒介となる磁束を発生させる
励磁電流を過度に大きくしないために十分なインダクタ
ンスがあればよく、トランスをより小型化することがで
きるという利点を有するものである。
【００３１】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０は、同図に示
すように、電池３１１と、２つのスイッチ素子３１２，
３１９と、トランス３１３と、２つのダイオード３１
６，３２２と、コンデンサ３１７と、制御回路部３１８
と、インダクタンス３２３とを備える。
すように、電池３１１と、２つのスイッチ素子３１２，
３１９と、トランス３１３と、２つのダイオード３１
６，３２２と、コンデンサ３１７と、制御回路部３１８
と、インダクタンス３２３とを備える。
【００３２】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、
スイッチ素子３１２，３１９が、それぞれ、１次巻線３
１４，３２０に電気的に接続されている。また、ＤＣ−
ＤＣコンバータ３１０においては、同図におけるトラン
ス３１３の各巻線に黒丸で付すように、１次巻線３１
４，３２０のそれぞれによって生じる磁界の向きは逆方
向となるように、予め巻線の向きが設定されている。
スイッチ素子３１２，３１９が、それぞれ、１次巻線３
１４，３２０に電気的に接続されている。また、ＤＣ−
ＤＣコンバータ３１０においては、同図におけるトラン
ス３１３の各巻線に黒丸で付すように、１次巻線３１
４，３２０のそれぞれによって生じる磁界の向きは逆方
向となるように、予め巻線の向きが設定されている。
【００３３】さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０にお
いては、２次側に関しても、２つの２次巻線３１５，３
２１を備える。２次巻線３１５，３２１は、それぞれ、
ダイオード３１６，３２２に電気的に接続され、ダイオ
ード３１６，３２２は、それぞれ、インダクタンス３２
３に電気的に接続されている。ここで、１次巻線３１
４，３２０の巻数は等しく、２次巻線３１５，３２１の
巻数は等しく設定されている。
いては、２次側に関しても、２つの２次巻線３１５，３
２１を備える。２次巻線３１５，３２１は、それぞれ、
ダイオード３１６，３２２に電気的に接続され、ダイオ
ード３１６，３２２は、それぞれ、インダクタンス３２
３に電気的に接続されている。ここで、１次巻線３１
４，３２０の巻数は等しく、２次巻線３１５，３２１の
巻数は等しく設定されている。
【００３４】さらにまた、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０
においては、インダクタンス３２３とコンデンサ３１７
とによって平滑フィルタが構成され、平滑された直流電
圧が負荷ＬＤに印加される。また、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ３１０においては、制御回路部３１８によって負荷電
圧が検知され、これに応じた制御信号がスイッチ素子３
１２，３１９の制御端子であるベースに供給される。
においては、インダクタンス３２３とコンデンサ３１７
とによって平滑フィルタが構成され、平滑された直流電
圧が負荷ＬＤに印加される。また、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ３１０においては、制御回路部３１８によって負荷電
圧が検知され、これに応じた制御信号がスイッチ素子３
１２，３１９の制御端子であるベースに供給される。
【００３５】このようなＤＣ−ＤＣコンバータ３１０に
おいては、スイッチ素子３１２，３１９が相補的に作用
し、同時にＯＮ状態となることはない。ＤＣ−ＤＣコン
バータ３１０においては、スイッチ素子３１２がＯＮ状
態となると、１次巻線３１４に電流Ｉ１１が流れ、コア
に磁束が発生する。この磁束は、同時に２次巻線にも電
圧を発生させる。このときの２次巻線電圧は、１次側の
電圧を巻線比に比例して昇圧又は降圧する。
おいては、スイッチ素子３１２，３１９が相補的に作用
し、同時にＯＮ状態となることはない。ＤＣ−ＤＣコン
バータ３１０においては、スイッチ素子３１２がＯＮ状
態となると、１次巻線３１４に電流Ｉ１１が流れ、コア
に磁束が発生する。この磁束は、同時に２次巻線にも電
圧を発生させる。このときの２次巻線電圧は、１次側の
電圧を巻線比に比例して昇圧又は降圧する。
【００３６】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、
巻線の極性とダイオードの極性とから明らかなように、
電流Ｉ１１が流れる場合には、同時に電流Ｉ２２が流
れ、トランス３１３は、瞬時にエネルギを２次側に伝え
る。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０において
は、エネルギを蓄えるためのインダクタンスの作用はせ
ず、コアのサイズは励磁電流がコアの磁気飽和によって
過大とならない範囲に抑制できれば十分であり、上述し
たエネルギ蓄積方式に比べて小型化を図ることが可能で
ある。
巻線の極性とダイオードの極性とから明らかなように、
電流Ｉ１１が流れる場合には、同時に電流Ｉ２２が流
れ、トランス３１３は、瞬時にエネルギを２次側に伝え
る。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０において
は、エネルギを蓄えるためのインダクタンスの作用はせ
ず、コアのサイズは励磁電流がコアの磁気飽和によって
過大とならない範囲に抑制できれば十分であり、上述し
たエネルギ蓄積方式に比べて小型化を図ることが可能で
ある。
【００３７】ここで、コアの断面積を"Ｓ"とし、コアが
飽和しない最大の磁束密度を"Ｂｍ"とし、磁束が交番磁
界であるものとした場合のその交番周波数を"ｆ"とし、
１次巻線のターン数を"Ｎ１"とし、１次巻線に印加され
る電圧を"Ｅ１"とすると、次式（３）が成立する。な
お、次式（３）における"ｋ"は、定数であり、正弦波の
場合には"４．４"、方形波の場合には"４．０"である。
飽和しない最大の磁束密度を"Ｂｍ"とし、磁束が交番磁
界であるものとした場合のその交番周波数を"ｆ"とし、
１次巻線のターン数を"Ｎ１"とし、１次巻線に印加され
る電圧を"Ｅ１"とすると、次式（３）が成立する。な
お、次式（３）における"ｋ"は、定数であり、正弦波の
場合には"４．４"、方形波の場合には"４．０"である。
【００３８】
【数３】
【００３９】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、
２次側の電圧の調整は、ＰＷＭ方式によって行われる。
２次側の電圧のピーク値は、１次巻線と２次巻線との比
及び１次巻線電圧によって定まり、略一定値であること
から、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、例えば
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すＰＷＭ制御によ
り、スイッチ素子３１２，３１９のＯＮ状態とＯＦＦ状
態との時間比を調整し、フィルタの作用によって平均電
圧を得ることにより、任意の電圧に２次側を調整するこ
とができる。なお、同図における電圧Ｅ２１，Ｅ
２２は、それぞれ、２次巻線３１５，３２１の２次巻線
電圧であり、電圧Ｅ２は、整流後の電圧である。また、
同図における"ＴＯＮ"は、スイッチ素子３１２，３１９
が開状態となっている時間の長さを示し、"ＴＯＦＦ"
は、スイッチ素子３１２，３１９が閉状態となっている
時間の長さを示している。
２次側の電圧の調整は、ＰＷＭ方式によって行われる。
２次側の電圧のピーク値は、１次巻線と２次巻線との比
及び１次巻線電圧によって定まり、略一定値であること
から、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、例えば
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すＰＷＭ制御によ
り、スイッチ素子３１２，３１９のＯＮ状態とＯＦＦ状
態との時間比を調整し、フィルタの作用によって平均電
圧を得ることにより、任意の電圧に２次側を調整するこ
とができる。なお、同図における電圧Ｅ２１，Ｅ
２２は、それぞれ、２次巻線３１５，３２１の２次巻線
電圧であり、電圧Ｅ２は、整流後の電圧である。また、
同図における"ＴＯＮ"は、スイッチ素子３１２，３１９
が開状態となっている時間の長さを示し、"ＴＯＦＦ"
は、スイッチ素子３１２，３１９が閉状態となっている
時間の長さを示している。
【００４０】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、
負荷電圧の制御を制御回路部３１８によって行う。ＤＣ
−ＤＣコンバータ３１０においては、負荷ＬＤの両端の
電圧と制御回路部３１８で発生される基準信号とを比較
し、その誤差を増幅した後、その誤差に応じたＰＷＭ信
号によってスイッチ素子３１２，３１９を制御する。こ
こで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、フィー
ドバック制御の作用により、基準電圧に応じた所定の電
圧が、負荷電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給される
こととなる。
負荷電圧の制御を制御回路部３１８によって行う。ＤＣ
−ＤＣコンバータ３１０においては、負荷ＬＤの両端の
電圧と制御回路部３１８で発生される基準信号とを比較
し、その誤差を増幅した後、その誤差に応じたＰＷＭ信
号によってスイッチ素子３１２，３１９を制御する。こ
こで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０においては、フィー
ドバック制御の作用により、基準電圧に応じた所定の電
圧が、負荷電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給される
こととなる。
【００４１】このようなトランス方式のＤＣ−ＤＣコン
バータ３１０は、上述したように、エネルギ蓄積方式に
比べてトランスをより小型化することができるという利
点を有するものの、正負の両極性の磁束を発生させるた
めに、２セットのスイッチ素子と１次巻線とを必要とす
るという欠点を有する。
バータ３１０は、上述したように、エネルギ蓄積方式に
比べてトランスをより小型化することができるという利
点を有するものの、正負の両極性の磁束を発生させるた
めに、２セットのスイッチ素子と１次巻線とを必要とす
るという欠点を有する。
【００４２】つぎに、磁界発生装置について説明する。
【００４３】従来より、磁束によって１次側と２次側と
を分離する手法が用いられている。このような手法を採
用する機器としては、例えば、電気髭剃り器の充電装置
がある。この充電装置は、トランスの１次巻線コイルに
磁界を交番発生させる充電器部と、電気髭剃り器本体と
を分離して、非使用時に、充電部器に電気髭剃り器本体
を装着し、電気髭剃り器本体の内部に設けられた２次巻
線に発生する電圧を整流し、電気髭剃り器本体の内部に
設けられた２次電池に充電するものである。すなわち、
このような手法を採用する機器は、１次側を磁界発生装
置とし、この磁界発生装置を備えた電源部として用いる
ことが多い。そして、このような手法を採用する機器
は、電源部に本体を装着することによって電圧変換を行
い、充電等の所定電圧での電力供給を要する機能を実現
する。
を分離する手法が用いられている。このような手法を採
用する機器としては、例えば、電気髭剃り器の充電装置
がある。この充電装置は、トランスの１次巻線コイルに
磁界を交番発生させる充電器部と、電気髭剃り器本体と
を分離して、非使用時に、充電部器に電気髭剃り器本体
を装着し、電気髭剃り器本体の内部に設けられた２次巻
線に発生する電圧を整流し、電気髭剃り器本体の内部に
設けられた２次電池に充電するものである。すなわち、
このような手法を採用する機器は、１次側を磁界発生装
置とし、この磁界発生装置を備えた電源部として用いる
ことが多い。そして、このような手法を採用する機器
は、電源部に本体を装着することによって電圧変換を行
い、充電等の所定電圧での電力供給を要する機能を実現
する。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した燃
料電池スタックとして使用する方法は、以下のような問
題を有する。
料電池スタックとして使用する方法は、以下のような問
題を有する。
【００４５】すなわち、燃料電池においては、上述した
ように、負極活性物質及び正極活性物質がそれぞれのセ
ルに必要とされることから、スタック構造が採用される
場合には、電池の電極同士を直列接続となるように接続
するだけでは足りず、これらの活性物質を供給するため
の手段を備え、各セルを積層する必要があった。そのた
め、燃料電池スタックとして使用する方法は、構造の複
雑化を招来し、これに起因してコスト面及び製造上の問
題を生じさせていた。
ように、負極活性物質及び正極活性物質がそれぞれのセ
ルに必要とされることから、スタック構造が採用される
場合には、電池の電極同士を直列接続となるように接続
するだけでは足りず、これらの活性物質を供給するため
の手段を備え、各セルを積層する必要があった。そのた
め、燃料電池スタックとして使用する方法は、構造の複
雑化を招来し、これに起因してコスト面及び製造上の問
題を生じさせていた。
【００４６】一方、上述したＤＣ−ＤＣコンバータを使
用する方法は、以下のような問題を有する。
用する方法は、以下のような問題を有する。
【００４７】すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて
は、上述したように、通常、燃料電池と直列に電力を制
御するスイッチング素子を備える。ここで、スイッチン
グ素子を用いるのは、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて
は、スイッチ素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切り替え
を利用した場合に、これらの制御装置の損失を最小にす
ることができることによる。これらのスイッチ素子は、
信頼性及び動作の高速性等の観点から、半導体電力素子
が使用される。
は、上述したように、通常、燃料電池と直列に電力を制
御するスイッチング素子を備える。ここで、スイッチン
グ素子を用いるのは、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて
は、スイッチ素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切り替え
を利用した場合に、これらの制御装置の損失を最小にす
ることができることによる。これらのスイッチ素子は、
信頼性及び動作の高速性等の観点から、半導体電力素子
が使用される。
【００４８】しかしながら、半導体電力素子の多くは、
電流値に殆ど依存することなく、０．４Ｖ乃至１Ｖ程度
の順方向電圧特性を有する。したがって、燃料電池にお
いては、電池と負極との間に、このような半導体電力素
子を介在させると、その個数に応じて、電圧降下及び電
力損失が発生することとなる。
電流値に殆ど依存することなく、０．４Ｖ乃至１Ｖ程度
の順方向電圧特性を有する。したがって、燃料電池にお
いては、電池と負極との間に、このような半導体電力素
子を介在させると、その個数に応じて、電圧降下及び電
力損失が発生することとなる。
【００４９】例えば、燃料電池においては、半導体電力
素子に０．４Ｖの順方向電圧降下が存在したとしても、
電池の出力電圧が０．６Ｖである場合には、負荷に印加
される電圧は０．２Ｖとなる。すなわち、この場合の電
力の利用効率は、０．２／０．６＝３３％以下となって
しまう。
素子に０．４Ｖの順方向電圧降下が存在したとしても、
電池の出力電圧が０．６Ｖである場合には、負荷に印加
される電圧は０．２Ｖとなる。すなわち、この場合の電
力の利用効率は、０．２／０．６＝３３％以下となって
しまう。
【００５０】したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用
する方法においては、利用効率向上を図るべく、スタッ
ク構造によって予め電力素子における電圧降下に比べて
十分に高い電圧を得ることが必須となる。そのため、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータを使用する方法においては、依然と
して、上述したスタック構造が有する問題の解決をなす
ことはできなかった。
する方法においては、利用効率向上を図るべく、スタッ
ク構造によって予め電力素子における電圧降下に比べて
十分に高い電圧を得ることが必須となる。そのため、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータを使用する方法においては、依然と
して、上述したスタック構造が有する問題の解決をなす
ことはできなかった。
【００５１】また、この方法においては、半導体電力素
子からなるスイッチ素子を用いる代わりに、機械式のデ
ィレイ等を用いることも考えられるが、動作音が発生す
るとともに、接点が膨大となることから、採用するには
望ましいものとはいえなかった。
子からなるスイッチ素子を用いる代わりに、機械式のデ
ィレイ等を用いることも考えられるが、動作音が発生す
るとともに、接点が膨大となることから、採用するには
望ましいものとはいえなかった。
【００５２】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、セルの積層数を少なくして、所定の電圧
を効率よく発生させることができる燃料電池を用いた電
圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁
界発生器を提供することを目的とする。
たものであり、セルの積層数を少なくして、所定の電圧
を効率よく発生させることができる燃料電池を用いた電
圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁
界発生器を提供することを目的とする。
【００５３】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかる電圧変換装置は、直流電源としての燃料
電池からの出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料
電池を用いた電圧変換装置であって、負極活性物質が供
給される負極電極と、正極活性物質が供給される正極電
極と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解
質とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉すること
によって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端
を接続されるとともに、正極電極に他端を接続される１
次巻線と、この１次巻線が表面に沿って巻回されて１次
巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコア
と、このコアの表面に沿って巻回されてコアを介して１
次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを備え、燃料供
給制御手段によって燃料電池に対する負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を制御して、１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生させ
ることを特徴としている。
本発明にかかる電圧変換装置は、直流電源としての燃料
電池からの出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料
電池を用いた電圧変換装置であって、負極活性物質が供
給される負極電極と、正極活性物質が供給される正極電
極と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解
質とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉すること
によって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端
を接続されるとともに、正極電極に他端を接続される１
次巻線と、この１次巻線が表面に沿って巻回されて１次
巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコア
と、このコアの表面に沿って巻回されてコアを介して１
次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを備え、燃料供
給制御手段によって燃料電池に対する負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を制御して、１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生させ
ることを特徴としている。
【００５４】このような本発明にかかる電圧変換装置
は、燃料供給制御手段の開閉動作によって１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せ、電圧変換を行う。
は、燃料供給制御手段の開閉動作によって１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せ、電圧変換を行う。
【００５５】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる電圧変換器は、直流電源としての燃料電池からの出
力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた
電圧変換器であって、負極活性物質が供給される負極電
極と、正極活性物質が供給される正極電極と、負極電極
と正極電極とによって挟み込まれた電解質とからなる燃
料電池と、この燃料電池に供給される負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給路を開閉することによって制御す
る燃料供給制御手段と、負極電極に一端を接続されると
ともに、正極電極に他端を接続される１次巻線と、この
１次巻線が表面に沿って巻回されて１次巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコアの表
面に沿って巻回されてコアを介して１次巻線と磁気的に
結合された２次巻線とを備えることを特徴としている。
かる電圧変換器は、直流電源としての燃料電池からの出
力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた
電圧変換器であって、負極活性物質が供給される負極電
極と、正極活性物質が供給される正極電極と、負極電極
と正極電極とによって挟み込まれた電解質とからなる燃
料電池と、この燃料電池に供給される負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給路を開閉することによって制御す
る燃料供給制御手段と、負極電極に一端を接続されると
ともに、正極電極に他端を接続される１次巻線と、この
１次巻線が表面に沿って巻回されて１次巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコアの表
面に沿って巻回されてコアを介して１次巻線と磁気的に
結合された２次巻線とを備えることを特徴としている。
【００５６】このような本発明にかかる電圧変換器は、
燃料供給制御手段の開閉動作に応じて電圧変換を行う。
燃料供給制御手段の開閉動作に応じて電圧変換を行う。
【００５７】さらに、上述した目的を達成する本発明に
かかる磁界発生装置は、２次側に対して所定の電圧を与
えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合するこ
とによってトランスとして機能する１次側からなる直流
電源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であって、
負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって
挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電
池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の
供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
路を開閉することによって制御する燃料供給制御手段
と、負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に
他端を接続される巻線と、この巻線が表面に沿って巻回
されて巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過する
コアとを備え、燃料供給制御手段によって燃料電池に対
する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制
御して、コアの内部に発生する磁束の大きさを変化させ
ることを特徴としている。
かかる磁界発生装置は、２次側に対して所定の電圧を与
えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合するこ
とによってトランスとして機能する１次側からなる直流
電源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であって、
負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって
挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電
池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の
供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
路を開閉することによって制御する燃料供給制御手段
と、負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に
他端を接続される巻線と、この巻線が表面に沿って巻回
されて巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過する
コアとを備え、燃料供給制御手段によって燃料電池に対
する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制
御して、コアの内部に発生する磁束の大きさを変化させ
ることを特徴としている。
【００５８】このような本発明にかかる磁界発生装置
は、燃料供給制御手段の開閉動作によってコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させ、２次側に対して装着
された状態で電圧変換を行う。
は、燃料供給制御手段の開閉動作によってコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させ、２次側に対して装着
された状態で電圧変換を行う。
【００５９】さらにまた、上述した目的を達成する本発
明にかかる磁界発生器は、２次側に対して所定の電圧を
与えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合する
ことによってトランスとして機能する１次側からなる直
流電源としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、
負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって
挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電
池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の
供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
路を開閉することによって制御する燃料供給制御手段
と、負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に
他端を接続される巻線と、この巻線が表面に沿って巻回
されて巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過する
コアとを備えることを特徴としている。
明にかかる磁界発生器は、２次側に対して所定の電圧を
与えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合する
ことによってトランスとして機能する１次側からなる直
流電源としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、
負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって
挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電
池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の
供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
路を開閉することによって制御する燃料供給制御手段
と、負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に
他端を接続される巻線と、この巻線が表面に沿って巻回
されて巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過する
コアとを備えることを特徴としている。
【００６０】このような本発明にかかる磁界発生器は、
燃料供給制御手段の開閉動作に応じてコアの内部に発生
する磁束の大きさを変化させる。
燃料供給制御手段の開閉動作に応じてコアの内部に発生
する磁束の大きさを変化させる。
【００６１】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる電圧変換装置は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換装置であって、負極活性物質が供給される第
１の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極
電極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟
み込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、
この第１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正
極活性物質の供給路を開閉することによって制御する第
１の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続
されるとともに、第１の正極電極に他端を接続される第
１の１次巻線と、負極活性物質が供給される第２の負極
電極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極と、
第２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この第２
の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物
質の供給路を開閉することによって制御する第２の燃料
供給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続されると
ともに、第２の正極電極に他端を接続される第２の１次
巻線と、第１の１次巻線及び第２の１次巻線が表面に沿
って巻回されて第１の１次巻線及び第２の１次巻線の生
じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコ
アの表面に沿って巻回されてコアを介して第１の１次巻
線及び第２の１次巻線と磁気的に結合された２次巻線と
を備え、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制
御手段が相補的に開閉動作することによって第１の燃料
電池及び第２の燃料電池に対する負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に交番
磁界を発生させ、第１の１次巻線及び第２の１次巻線に
発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せることを特徴としている。
かる電圧変換装置は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換装置であって、負極活性物質が供給される第
１の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極
電極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟
み込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、
この第１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正
極活性物質の供給路を開閉することによって制御する第
１の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続
されるとともに、第１の正極電極に他端を接続される第
１の１次巻線と、負極活性物質が供給される第２の負極
電極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極と、
第２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この第２
の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物
質の供給路を開閉することによって制御する第２の燃料
供給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続されると
ともに、第２の正極電極に他端を接続される第２の１次
巻線と、第１の１次巻線及び第２の１次巻線が表面に沿
って巻回されて第１の１次巻線及び第２の１次巻線の生
じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコ
アの表面に沿って巻回されてコアを介して第１の１次巻
線及び第２の１次巻線と磁気的に結合された２次巻線と
を備え、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制
御手段が相補的に開閉動作することによって第１の燃料
電池及び第２の燃料電池に対する負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に交番
磁界を発生させ、第１の１次巻線及び第２の１次巻線に
発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せることを特徴としている。
【００６２】このような本発明にかかる電圧変換装置
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によって第の１次巻線及び第２の
１次巻線に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻
線に発生させ、電圧変換を行う。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によって第の１次巻線及び第２の
１次巻線に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻
線に発生させ、電圧変換を行う。
【００６３】さらに、上述した目的を達成する本発明に
かかる電圧変換器は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換器であって、負極活性物質が供給される第１
の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極電
極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟み
込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、こ
の第１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は
正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給路を開閉することによって制御する第１
の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続さ
れるとともに、第１の正極電極に他端を接続される第１
の１次巻線と、負極活性物質が供給される第２の負極電
極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極と、第
２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込まれた
第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この第２の
燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給路を開閉することによって制御する第２の燃料供
給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続されるとと
もに、第２の正極電極に他端を接続される第２の１次巻
線と、第１の１次巻線及び第２の１次巻線が表面に沿っ
て巻回されて第１の１次巻線及び第２の１次巻線の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコア
の表面に沿って巻回されてコアを介して第１の１次巻線
及び第２の１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを
備えることを特徴としている。
かかる電圧変換器は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換器であって、負極活性物質が供給される第１
の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極電
極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟み
込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、こ
の第１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は
正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給路を開閉することによって制御する第１
の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続さ
れるとともに、第１の正極電極に他端を接続される第１
の１次巻線と、負極活性物質が供給される第２の負極電
極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極と、第
２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込まれた
第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この第２の
燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給路を開閉することによって制御する第２の燃料供
給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続されるとと
もに、第２の正極電極に他端を接続される第２の１次巻
線と、第１の１次巻線及び第２の１次巻線が表面に沿っ
て巻回されて第１の１次巻線及び第２の１次巻線の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコア
の表面に沿って巻回されてコアを介して第１の１次巻線
及び第２の１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを
備えることを特徴としている。
【００６４】このような本発明にかかる電圧変換器は、
第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手段の
相補的な開閉動作に応じて電圧変換を行う。
第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手段の
相補的な開閉動作に応じて電圧変換を行う。
【００６５】さらにまた、上述した目的を達成する本発
明にかかる磁界発生装置は、２次側に対して所定の電圧
を与えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合す
ることによってトランスとして機能する１次側からなる
直流電源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であっ
て、負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極
活性物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電
極と第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解
質とからなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に
供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を
開閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の巻線と、負極活性
物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質が供
給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２の正
極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とからなる
第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給される負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉すること
によって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２の負
極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電極に
他端を接続される第２の巻線と、第１の巻線及び第２の
巻線が表面に沿って巻回されて第１の巻線及び第２の巻
線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアとを
備え、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御
手段が相補的に開閉動作することによって第１の燃料電
池及び第２の燃料電池に対する負極活性物質及び／又は
正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に交番磁
界を発生させることを特徴としている。
明にかかる磁界発生装置は、２次側に対して所定の電圧
を与えるための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合す
ることによってトランスとして機能する１次側からなる
直流電源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であっ
て、負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極
活性物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電
極と第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解
質とからなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に
供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を
開閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の巻線と、負極活性
物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質が供
給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２の正
極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とからなる
第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給される負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉すること
によって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２の負
極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電極に
他端を接続される第２の巻線と、第１の巻線及び第２の
巻線が表面に沿って巻回されて第１の巻線及び第２の巻
線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアとを
備え、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御
手段が相補的に開閉動作することによって第１の燃料電
池及び第２の燃料電池に対する負極活性物質及び／又は
正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に交番磁
界を発生させることを特徴としている。
【００６６】このような本発明にかかる磁界発生装置
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によってコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させ、２次側に対して装着された状態
で電圧変換を行う。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によってコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させ、２次側に対して装着された状態
で電圧変換を行う。
【００６７】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる磁界発生器は、２次側に対して所定の電圧を与える
ための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合することに
よってトランスとして機能する１次側からなる直流電源
としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、負極活
性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性物質が
供給される第１の正極電極と、第１の負極電極と第１の
正極電極とによって挟み込まれた第１の電解質とからな
る第１の燃料電池と、第１の燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、第１の負極
電極に一端を接続されるとともに、第１の正極電極に他
端を接続される第１の巻線と、負極活性物質が供給され
る第２の負極電極と、正極活性物質が供給される第２の
正極電極と、第２の負極電極と第２の正極電極とによっ
て挟み込まれた第２の電解質とからなる第２の燃料電池
と、この第２の燃料電池に供給される負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給路を開閉することによって制御す
る第２の燃料供給制御手段と、第２の負極電極に一端を
接続されるとともに、第２の正極電極に他端を接続され
る第２の巻線と、第１の巻線及び第２の巻線が表面に沿
って巻回されて第１の巻線及び第２の巻線の生じる起磁
力が発生させる磁束が通過するコアとを備えることを特
徴としている。
かる磁界発生器は、２次側に対して所定の電圧を与える
ための磁界を発生し、２次側と磁気的に結合することに
よってトランスとして機能する１次側からなる直流電源
としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、負極活
性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性物質が
供給される第１の正極電極と、第１の負極電極と第１の
正極電極とによって挟み込まれた第１の電解質とからな
る第１の燃料電池と、第１の燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、第１の負極
電極に一端を接続されるとともに、第１の正極電極に他
端を接続される第１の巻線と、負極活性物質が供給され
る第２の負極電極と、正極活性物質が供給される第２の
正極電極と、第２の負極電極と第２の正極電極とによっ
て挟み込まれた第２の電解質とからなる第２の燃料電池
と、この第２の燃料電池に供給される負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給路を開閉することによって制御す
る第２の燃料供給制御手段と、第２の負極電極に一端を
接続されるとともに、第２の正極電極に他端を接続され
る第２の巻線と、第１の巻線及び第２の巻線が表面に沿
って巻回されて第１の巻線及び第２の巻線の生じる起磁
力が発生させる磁束が通過するコアとを備えることを特
徴としている。
【００６８】このような本発明にかかる磁界発生器は、
第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手段の
相補的な開閉動作に応じてコアの内部に発生する磁束の
大きさを変化させる。
第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手段の
相補的な開閉動作に応じてコアの内部に発生する磁束の
大きさを変化させる。
【００６９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００７０】この実施の形態は、直流電源としての燃料
電池からの出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料
電池を用いた電圧変換装置である。この電圧変換装置
は、電力損失をなくし且つ小型化を図ることが可能とな
るものである。また、この電圧変換装置は、スイッチン
グ素子を１次側に用いることなく交番磁界を発生するこ
とができるものである。
電池からの出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料
電池を用いた電圧変換装置である。この電圧変換装置
は、電力損失をなくし且つ小型化を図ることが可能とな
るものである。また、この電圧変換装置は、スイッチン
グ素子を１次側に用いることなく交番磁界を発生するこ
とができるものである。
【００７１】まず、第１の実施の形態として示す電圧変
換装置について説明する。この電圧変換装置は、燃料電
池に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を制御する燃料供給制御部を備え、この燃料供給制
御部の動作を制御することによって高効率での電圧変換
を実現するものである。
換装置について説明する。この電圧変換装置は、燃料電
池に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を制御する燃料供給制御部を備え、この燃料供給制
御部の動作を制御することによって高効率での電圧変換
を実現するものである。
【００７２】図１に示すように、電圧変換装置１０は、
電解質１４が負極電極１２と正極電極１３とによって挟
み込まれて構成される燃料電池１１と、この燃料電池１
１に負極活性物質を供給する負極燃料供給管１５と、燃
料電池１１に正極活性物質を供給する正極燃料供給管１
６と、燃料電池１１に供給される負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御する燃料供給制御部１７
と、トランス１８と、ダイオード１９と、コンデンサ２
０と、抵抗２１と、燃料供給制御部１７の動作を制御す
る制御回路部２２とを備える。これらの各部のうち、燃
料電池１１、負極燃料供給管１５、正極燃料供給管１
６、燃料供給制御部１７及びトランス１８は、電圧変換
器を構成するものである。
電解質１４が負極電極１２と正極電極１３とによって挟
み込まれて構成される燃料電池１１と、この燃料電池１
１に負極活性物質を供給する負極燃料供給管１５と、燃
料電池１１に正極活性物質を供給する正極燃料供給管１
６と、燃料電池１１に供給される負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御する燃料供給制御部１７
と、トランス１８と、ダイオード１９と、コンデンサ２
０と、抵抗２１と、燃料供給制御部１７の動作を制御す
る制御回路部２２とを備える。これらの各部のうち、燃
料電池１１、負極燃料供給管１５、正極燃料供給管１
６、燃料供給制御部１７及びトランス１８は、電圧変換
器を構成するものである。
【００７３】電圧変換装置１０においては、負極燃料供
給管１５又は正極燃料供給管１６のうちの少なくとも一
方に、燃料供給制御部１７が設けられている。なお、同
図においては、燃料供給制御部１７は、負極燃料供給管
１５に設けられている様子を示している。燃料供給制御
部１７は、制御回路部２２によって制御されるために電
磁バルブ等が使用され、制御回路部２２から供給される
制御信号によって開閉動作する。すなわち、電圧変換装
置１０においては、制御回路部２２から供給される制御
信号によって燃料供給制御部１７が開状態とされると燃
料の供給状態となり、燃料供給制御部１７が閉状態とさ
れると燃料の供給停止状態となる。
給管１５又は正極燃料供給管１６のうちの少なくとも一
方に、燃料供給制御部１７が設けられている。なお、同
図においては、燃料供給制御部１７は、負極燃料供給管
１５に設けられている様子を示している。燃料供給制御
部１７は、制御回路部２２によって制御されるために電
磁バルブ等が使用され、制御回路部２２から供給される
制御信号によって開閉動作する。すなわち、電圧変換装
置１０においては、制御回路部２２から供給される制御
信号によって燃料供給制御部１７が開状態とされると燃
料の供給状態となり、燃料供給制御部１７が閉状態とさ
れると燃料の供給停止状態となる。
【００７４】また、電圧変換装置１０においては、燃料
電池１１における負極電極１２及び正極電極１３が、そ
れぞれ、トランス１８の１次巻線２３の両巻線端に電気
的に接続されている。トランス１８は、インダクタンス
としての作用をなすものであって、１次巻線２３の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過する同一のコアの表面
に沿って、１次巻線２３及びこの１次巻線２３と磁気的
に結合される２次巻線２４が巻回されている。さらに、
電圧変換装置１０においては、トランス１８の２次巻線
２４の一方の巻線端が、ダイオード１９及びコンデンサ
２０を介して、２次巻線２４の他方の巻線端に電気的に
接続されている。さらにまた、電圧変換装置１０におい
ては、負荷ＬＤがコンデンサ２０の両端に電気的に接続
されている。また、電圧変換装置１０においては、制御
回路部２２に対して負荷ＬＤの両端の電圧が入力され、
この制御回路部２２から燃料供給制御部１７に対して制
御信号が供給される。
電池１１における負極電極１２及び正極電極１３が、そ
れぞれ、トランス１８の１次巻線２３の両巻線端に電気
的に接続されている。トランス１８は、インダクタンス
としての作用をなすものであって、１次巻線２３の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過する同一のコアの表面
に沿って、１次巻線２３及びこの１次巻線２３と磁気的
に結合される２次巻線２４が巻回されている。さらに、
電圧変換装置１０においては、トランス１８の２次巻線
２４の一方の巻線端が、ダイオード１９及びコンデンサ
２０を介して、２次巻線２４の他方の巻線端に電気的に
接続されている。さらにまた、電圧変換装置１０におい
ては、負荷ＬＤがコンデンサ２０の両端に電気的に接続
されている。また、電圧変換装置１０においては、制御
回路部２２に対して負荷ＬＤの両端の電圧が入力され、
この制御回路部２２から燃料供給制御部１７に対して制
御信号が供給される。
【００７５】このような電圧変換装置１０は、燃料供給
制御部１７が閉状態、すなわち、燃料の供給が停止状態
では発電作用が停止することから、従来のＤＣ−ＤＣコ
ンバータにおけるトランジスタ等のスイッチ素子がＯＦ
Ｆ状態となった場合に対応した動作を行う。すなわち、
電圧変換装置１０においては、燃料供給制御部１７が閉
状態となると、インダクタンスに蓄えられたエネルギＪ
は、２次巻線２４を通じて放出される。電圧変換装置１
０においては、コンデンサ２０によってこの電流が平滑
されて直流となり、負荷ＬＤに供給される。
制御部１７が閉状態、すなわち、燃料の供給が停止状態
では発電作用が停止することから、従来のＤＣ−ＤＣコ
ンバータにおけるトランジスタ等のスイッチ素子がＯＦ
Ｆ状態となった場合に対応した動作を行う。すなわち、
電圧変換装置１０においては、燃料供給制御部１７が閉
状態となると、インダクタンスに蓄えられたエネルギＪ
は、２次巻線２４を通じて放出される。電圧変換装置１
０においては、コンデンサ２０によってこの電流が平滑
されて直流となり、負荷ＬＤに供給される。
【００７６】一方、電圧変換装置１０は、燃料供給制御
部１７が開状態、すなわち、燃料の供給状態では発電作
用が生じることから、従来のＤＣ−ＤＣコンバータにお
けるスイッチ素子がＯＮ状態となった場合に対応した動
作を行う。すなわち、電圧変換装置１０においては、燃
料供給制御部１７が開状態となると、１次巻線２３に対
して次式（４）で表される電流Ｉ１が流れる。なお、次
式（１）における"Ｅ １"は、燃料電池１１の電圧を示
し、"Ｌ"は、トランス１８の１次側のインダクタンスを
示し、"ｔ"は、燃料供給制御部１７が開状態になった時
点からの時間を示し、"Ｖｃｅ"は、燃料供給制御部１７
の開状態における飽和電圧を示している。
部１７が開状態、すなわち、燃料の供給状態では発電作
用が生じることから、従来のＤＣ−ＤＣコンバータにお
けるスイッチ素子がＯＮ状態となった場合に対応した動
作を行う。すなわち、電圧変換装置１０においては、燃
料供給制御部１７が開状態となると、１次巻線２３に対
して次式（４）で表される電流Ｉ１が流れる。なお、次
式（１）における"Ｅ １"は、燃料電池１１の電圧を示
し、"Ｌ"は、トランス１８の１次側のインダクタンスを
示し、"ｔ"は、燃料供給制御部１７が開状態になった時
点からの時間を示し、"Ｖｃｅ"は、燃料供給制御部１７
の開状態における飽和電圧を示している。
【００７７】
【数４】
【００７８】トランス１８においては、１次巻線２３に
電流が流れている状態では、ダイオード１９の極性に向
きにしたがって、２次巻線２４に電流が流れることはな
い。
電流が流れている状態では、ダイオード１９の極性に向
きにしたがって、２次巻線２４に電流が流れることはな
い。
【００７９】したがって、このような状態においては、
電流Ｉ１は消費されることはないことから、電流Ｉ１に
よるエネルギは全てトランス１８の１次巻線２３による
インダクタンスに蓄えられることとなる。このエネルギ
の大きさを"Ｊ"とすると、"Ｊ"は、次式（５）で表され
る。なお、次式（５）における"ＴＯＮ"は、燃料供給制
御部１７が開状態となっている時間の長さである。
電流Ｉ１は消費されることはないことから、電流Ｉ１に
よるエネルギは全てトランス１８の１次巻線２３による
インダクタンスに蓄えられることとなる。このエネルギ
の大きさを"Ｊ"とすると、"Ｊ"は、次式（５）で表され
る。なお、次式（５）における"ＴＯＮ"は、燃料供給制
御部１７が開状態となっている時間の長さである。
【００８０】
【数５】
【００８１】ここで、２次側に移動するエネルギ量は、
燃料供給制御部１７の開状態と閉状態との比によってコ
ントロールすることができることから、電圧変換装置１
０においては、負荷電圧を検知して、所定の電圧よりも
低い場合には、燃料供給制御部１７の開状態時間を長く
し、一方、所定の電圧よりも高い場合には、燃料供給制
御部１７の開状態時間を短くすることにより、一定値を
保つことができる。
燃料供給制御部１７の開状態と閉状態との比によってコ
ントロールすることができることから、電圧変換装置１
０においては、負荷電圧を検知して、所定の電圧よりも
低い場合には、燃料供給制御部１７の開状態時間を長く
し、一方、所定の電圧よりも高い場合には、燃料供給制
御部１７の開状態時間を短くすることにより、一定値を
保つことができる。
【００８２】電圧変換装置１０においては、このような
制御を制御回路部２２によって行う。すなわち、電圧変
換装置１０においては、負荷ＬＤの両端の電圧と制御回
路部２２における基準信号発生部２５によって発生され
る基準信号とを比較部２６によって比較し、その誤差を
増幅部２７によって増幅する。そして、電圧変換装置１
０においては、増幅された誤差に応じたパルス幅変調
（Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭという。）信
号をＰＷＭ変調部２８によって発生し、このＰＷＭ信号
を制御信号として、燃料供給制御部１７を制御する。こ
こで、電圧変換装置１０においては、フィードバック制
御の作用により、基準電圧に応じた所定の電圧が、負荷
電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給されることとな
る。
制御を制御回路部２２によって行う。すなわち、電圧変
換装置１０においては、負荷ＬＤの両端の電圧と制御回
路部２２における基準信号発生部２５によって発生され
る基準信号とを比較部２６によって比較し、その誤差を
増幅部２７によって増幅する。そして、電圧変換装置１
０においては、増幅された誤差に応じたパルス幅変調
（Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭという。）信
号をＰＷＭ変調部２８によって発生し、このＰＷＭ信号
を制御信号として、燃料供給制御部１７を制御する。こ
こで、電圧変換装置１０においては、フィードバック制
御の作用により、基準電圧に応じた所定の電圧が、負荷
電流の大きさによらず負荷ＬＤに供給されることとな
る。
【００８３】ここで、電圧変換装置１０においては、燃
料供給制御部１７における開閉動作の切り替え周波数と
トランス１８に必要とされるインダクタンスの値とは、
反比例する関係にある。そのため、電圧変換装置１０に
おいては、トランス１８の小型化を図るために、燃料供
給制御部１７の切り替え周波数を高くする必要がある。
料供給制御部１７における開閉動作の切り替え周波数と
トランス１８に必要とされるインダクタンスの値とは、
反比例する関係にある。そのため、電圧変換装置１０に
おいては、トランス１８の小型化を図るために、燃料供
給制御部１７の切り替え周波数を高くする必要がある。
【００８４】しかしながら、むやみに燃料供給制御部１
７の切り替え周波数を高く設定した場合には、燃料供給
制御部１７を閉状態としても、負極電極１２に燃料が充
填されている場合には、発電が停止することはなく、現
実にはスイッチング動作が行われないおそれがある。
７の切り替え周波数を高く設定した場合には、燃料供給
制御部１７を閉状態としても、負極電極１２に燃料が充
填されている場合には、発電が停止することはなく、現
実にはスイッチング動作が行われないおそれがある。
【００８５】そこで、電圧変換装置１０においては、負
極電極１２と正極電極１３との間に抵抗２１を電気的に
接続し、スイッチング速度を速くするために電力を消費
させるようにしてもよい。なお、この抵抗２１は、必ず
しも必要なものではない。また、抵抗２１の値は、当該
抵抗２１による損失とスイッチング速度との兼ね合いで
選択されるものである。
極電極１２と正極電極１３との間に抵抗２１を電気的に
接続し、スイッチング速度を速くするために電力を消費
させるようにしてもよい。なお、この抵抗２１は、必ず
しも必要なものではない。また、抵抗２１の値は、当該
抵抗２１による損失とスイッチング速度との兼ね合いで
選択されるものである。
【００８６】電圧変換装置１０は、このような不具合を
回避するために、燃料供給制御部１７から負極電極１２
までの間の燃料の充填量を少なくするように設計され
る。具体的には、電圧変換装置１０は、負極電極１２と
正極電極１３との間で、燃料が充填される空間が生じな
いように、両者が接近した構造とされる。
回避するために、燃料供給制御部１７から負極電極１２
までの間の燃料の充填量を少なくするように設計され
る。具体的には、電圧変換装置１０は、負極電極１２と
正極電極１３との間で、燃料が充填される空間が生じな
いように、両者が接近した構造とされる。
【００８７】このように、電圧変換装置１０は、燃料電
池１１に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給量を制御する燃料供給制御部１７を備え、この燃
料供給制御部１７によって燃料電池１１に対する負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御して、１
次巻線２３に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次
巻線２４に発生させることにより、従来のようなスイッ
チ素子による電力損失が発生することがなく、効率よく
電圧変換を実現することができる。
池１１に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給量を制御する燃料供給制御部１７を備え、この燃
料供給制御部１７によって燃料電池１１に対する負極活
性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御して、１
次巻線２３に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次
巻線２４に発生させることにより、従来のようなスイッ
チ素子による電力損失が発生することがなく、効率よく
電圧変換を実現することができる。
【００８８】つぎに、第２の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、トラ
ンス方式を採用して２つの燃料電池を備えるものであ
る。そこで、上述した第１の実施の形態として示した電
圧変換装置１０と同様の構成については同一符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、トラ
ンス方式を採用して２つの燃料電池を備えるものであ
る。そこで、上述した第１の実施の形態として示した電
圧変換装置１０と同様の構成については同一符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】図２に示すように、電圧変換装置３０は、
上述したコンデンサ２０及び制御回路部２２を備える
他、電解質１４ａが負極電極１２ａと正極電極１３ａと
によって挟み込まれて構成される燃料電池１１ａと、電
解質１４ｂが負極電極１２ｂと正極電極１３ｂとによっ
て挟み込まれて構成される燃料電池１１ｂと、燃料電池
１１ａに負極活性物質を供給する負極燃料供給管１５ａ
と、燃料電池１１ａに正極活性物質を供給する正極燃料
供給管１６ａと、燃料電池１１ａに供給される負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御する燃料供
給制御部１７ａと、燃料電池１１ｂに負極活性物質を供
給する負極燃料供給管１５ｂと、燃料電池１１ｂに正極
活性物質を供給する正極燃料供給管１６ｂと、燃料電池
１１ｂに供給される負極活性物質及び／又は正極活性物
質の供給量を制御する燃料供給制御部１７ｂと、２つの
ダイオード１９ａ，１９ｂと、２つの抵抗２１ａ，２１
ｂと、トランス３１と、インダクタンス３２とを備え
る。これらの各部のうち、燃料電池１１ａ，１１ｂ、負
極燃料供給管１５ａ，１５ｂ、正極燃料供給管１６ａ，
１６ｂ、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂ及びトランス３
１は、電圧変換器を構成するものである。
上述したコンデンサ２０及び制御回路部２２を備える
他、電解質１４ａが負極電極１２ａと正極電極１３ａと
によって挟み込まれて構成される燃料電池１１ａと、電
解質１４ｂが負極電極１２ｂと正極電極１３ｂとによっ
て挟み込まれて構成される燃料電池１１ｂと、燃料電池
１１ａに負極活性物質を供給する負極燃料供給管１５ａ
と、燃料電池１１ａに正極活性物質を供給する正極燃料
供給管１６ａと、燃料電池１１ａに供給される負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御する燃料供
給制御部１７ａと、燃料電池１１ｂに負極活性物質を供
給する負極燃料供給管１５ｂと、燃料電池１１ｂに正極
活性物質を供給する正極燃料供給管１６ｂと、燃料電池
１１ｂに供給される負極活性物質及び／又は正極活性物
質の供給量を制御する燃料供給制御部１７ｂと、２つの
ダイオード１９ａ，１９ｂと、２つの抵抗２１ａ，２１
ｂと、トランス３１と、インダクタンス３２とを備え
る。これらの各部のうち、燃料電池１１ａ，１１ｂ、負
極燃料供給管１５ａ，１５ｂ、正極燃料供給管１６ａ，
１６ｂ、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂ及びトランス３
１は、電圧変換器を構成するものである。
【００９０】電圧変換装置３０においては、負極燃料供
給管１５ａ又は正極燃料供給管１６ａのうちの少なくと
も一方に、燃料供給制御部１７ａが設けられるととも
に、負極燃料供給管１５ｂ又は正極燃料供給管１６ｂの
うちの少なくとも一方に、燃料供給制御部１７ｂが設け
られている。なお、同図においては、燃料供給制御部１
７ａ，１７ｂは、それぞれ、負極燃料供給管１５ａ，１
５ｂに設けられている様子を示している。電圧変換装置
３０においては、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂが、そ
れぞれ、制御回路部２２から供給される制御信号によっ
て開閉動作することにより、燃料の供給状態と供給停止
状態とが切り替えられる。
給管１５ａ又は正極燃料供給管１６ａのうちの少なくと
も一方に、燃料供給制御部１７ａが設けられるととも
に、負極燃料供給管１５ｂ又は正極燃料供給管１６ｂの
うちの少なくとも一方に、燃料供給制御部１７ｂが設け
られている。なお、同図においては、燃料供給制御部１
７ａ，１７ｂは、それぞれ、負極燃料供給管１５ａ，１
５ｂに設けられている様子を示している。電圧変換装置
３０においては、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂが、そ
れぞれ、制御回路部２２から供給される制御信号によっ
て開閉動作することにより、燃料の供給状態と供給停止
状態とが切り替えられる。
【００９１】また、電圧変換装置３０においては、燃料
電池１１ａにおける負極電極１２ａ及び正極電極１３ａ
が、それぞれ、トランス３１の１次巻線３３，３５の両
巻線端に電気的に接続されている。また、電圧変換装置
３０においては、同図におけるトランス１８の各巻線に
黒丸で付すように、１次巻線３３，３５のそれぞれによ
って生じる磁界の向きは逆方向となるように、予め巻線
の向きが設定されている。
電池１１ａにおける負極電極１２ａ及び正極電極１３ａ
が、それぞれ、トランス３１の１次巻線３３，３５の両
巻線端に電気的に接続されている。また、電圧変換装置
３０においては、同図におけるトランス１８の各巻線に
黒丸で付すように、１次巻線３３，３５のそれぞれによ
って生じる磁界の向きは逆方向となるように、予め巻線
の向きが設定されている。
【００９２】さらに、電圧変換装置３０においては、２
次側に関しても、２つの２次巻線３４，３６を備える。
２次巻線３４，３６は、それぞれ、ダイオード１９ａ，
１９ｂに電気的に接続され、ダイオード１９ａ，１９ｂ
は、それぞれ、インダクタンス３２に電気的に接続され
ている。ここで、１次巻線３３，３５の巻数は等しく、
２次巻線３４，３６の巻数は等しく設定されている。
次側に関しても、２つの２次巻線３４，３６を備える。
２次巻線３４，３６は、それぞれ、ダイオード１９ａ，
１９ｂに電気的に接続され、ダイオード１９ａ，１９ｂ
は、それぞれ、インダクタンス３２に電気的に接続され
ている。ここで、１次巻線３３，３５の巻数は等しく、
２次巻線３４，３６の巻数は等しく設定されている。
【００９３】さらにまた、電圧変換装置３０において
は、インダクタンス３２とコンデンサ２０とによって平
滑フィルタが構成され、平滑された直流電圧が負荷ＬＤ
に印加される。また、電圧変換装置３０においては、制
御回路部２２によって負荷電圧が検知され、これに応じ
た制御信号が燃料供給制御部１７ａ，１７ｂに供給され
る。
は、インダクタンス３２とコンデンサ２０とによって平
滑フィルタが構成され、平滑された直流電圧が負荷ＬＤ
に印加される。また、電圧変換装置３０においては、制
御回路部２２によって負荷電圧が検知され、これに応じ
た制御信号が燃料供給制御部１７ａ，１７ｂに供給され
る。
【００９４】このような電圧変換装置３０においては、
燃料の供給が燃料供給制御部１７ａ，１７ｂによって相
補的に行われ、交番磁界をトランス３１のコアの内部に
発生させる。すなわち、電圧変換装置３０においては、
燃料供給制御部１７ａが開状態となると、１次巻線３３
に電流Ｉ１１が流れ、コアに磁束が発生する。この磁束
は、同時に２次巻線にも電圧を発生させる。このときの
２次巻線電圧は、１次側の電圧を巻線比に比例して昇圧
又は降圧する。また、電圧変換装置３０においては、電
流Ｉ１１が流れる場合には、同時に電流Ｉ２２が流れ、
トランス３１は、瞬時にエネルギを２次側に伝える。一
方、電圧変換装置３０においては、燃料供給制御部１７
ｂが開状態となると、１次巻線３５に電流Ｉ１２が流
れ、コアに磁束が発生し、これに応じて電流Ｉ２１が流
れる。
燃料の供給が燃料供給制御部１７ａ，１７ｂによって相
補的に行われ、交番磁界をトランス３１のコアの内部に
発生させる。すなわち、電圧変換装置３０においては、
燃料供給制御部１７ａが開状態となると、１次巻線３３
に電流Ｉ１１が流れ、コアに磁束が発生する。この磁束
は、同時に２次巻線にも電圧を発生させる。このときの
２次巻線電圧は、１次側の電圧を巻線比に比例して昇圧
又は降圧する。また、電圧変換装置３０においては、電
流Ｉ１１が流れる場合には、同時に電流Ｉ２２が流れ、
トランス３１は、瞬時にエネルギを２次側に伝える。一
方、電圧変換装置３０においては、燃料供給制御部１７
ｂが開状態となると、１次巻線３５に電流Ｉ１２が流
れ、コアに磁束が発生し、これに応じて電流Ｉ２１が流
れる。
【００９５】そして、電圧変換装置３０においては、２
次側の電圧の調整は、制御回路部２２によるＰＷＭ方式
によって行われる。電圧変換装置３０においては、例え
ば図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すＰＷＭ制御により、
燃料供給制御部１７ａ，１７ｂの開状態と閉状態との時
間比を調整し、フィルタの作用によって平均電圧を得る
ことにより、任意の電圧に２次側を調整することができ
る。なお、電圧Ｅ２１，Ｅ２２は、それぞれ、２次巻線
３４，３６の２次巻線電圧であり、電圧Ｅ２は、整流後
の電圧である。ここで、電圧Ｅ２が立ち下がり時に傾斜
を有して零値となるのは、燃料供給制御部によって活性
物質の供給が絶たれた後、負極電極に充填された活性物
質が引き続き発電を継続することによるものである。な
お、同図における"ＴＯＮ"は、燃料供給制御部１７ａ，
１７ｂが開状態となっている時間の長さを示し、"Ｔ
ＯＦＦ"は、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂが閉状態と
なっている時間の長さを示している。
次側の電圧の調整は、制御回路部２２によるＰＷＭ方式
によって行われる。電圧変換装置３０においては、例え
ば図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すＰＷＭ制御により、
燃料供給制御部１７ａ，１７ｂの開状態と閉状態との時
間比を調整し、フィルタの作用によって平均電圧を得る
ことにより、任意の電圧に２次側を調整することができ
る。なお、電圧Ｅ２１，Ｅ２２は、それぞれ、２次巻線
３４，３６の２次巻線電圧であり、電圧Ｅ２は、整流後
の電圧である。ここで、電圧Ｅ２が立ち下がり時に傾斜
を有して零値となるのは、燃料供給制御部によって活性
物質の供給が絶たれた後、負極電極に充填された活性物
質が引き続き発電を継続することによるものである。な
お、同図における"ＴＯＮ"は、燃料供給制御部１７ａ，
１７ｂが開状態となっている時間の長さを示し、"Ｔ
ＯＦＦ"は、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂが閉状態と
なっている時間の長さを示している。
【００９６】また、電圧変換装置３０においては、上述
した電圧変換装置１０と同様に、負極電極１２ａと正極
電極１３ａとの間に抵抗２１ａを電気的に接続するとと
もに、負極電極１２ｂと正極電極１３ｂとの間に抵抗２
１ｂを電気的に接続することにより、スイッチング速度
を速くするために電力を消費させることもできる。
した電圧変換装置１０と同様に、負極電極１２ａと正極
電極１３ａとの間に抵抗２１ａを電気的に接続するとと
もに、負極電極１２ｂと正極電極１３ｂとの間に抵抗２
１ｂを電気的に接続することにより、スイッチング速度
を速くするために電力を消費させることもできる。
【００９７】このように、電圧変換装置３０は、燃料電
池１１ａ，１１ｂのそれぞれに供給する負極活性物質及
び／又は正極活性物質の供給量を制御する燃料供給制御
部１７ａ，１７ｂを備え、これらの燃料供給制御部１７
ａ，１７ｂによって燃料電池１１ａ，１１ｂに対する負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御して
コアの内部に交番磁界を発生させ、１次巻線３３，３５
に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線３４，
３６に発生させることにより、従来のようなスイッチ素
子による電力損失が発生することがなく、効率よく電圧
変換を実現することができるとともに、トランス方式を
採用することから、不飽和特性のインダクタンス成分を
不要とし、小型化を図ることができる。
池１１ａ，１１ｂのそれぞれに供給する負極活性物質及
び／又は正極活性物質の供給量を制御する燃料供給制御
部１７ａ，１７ｂを備え、これらの燃料供給制御部１７
ａ，１７ｂによって燃料電池１１ａ，１１ｂに対する負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を制御して
コアの内部に交番磁界を発生させ、１次巻線３３，３５
に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線３４，
３６に発生させることにより、従来のようなスイッチ素
子による電力損失が発生することがなく、効率よく電圧
変換を実現することができるとともに、トランス方式を
採用することから、不飽和特性のインダクタンス成分を
不要とし、小型化を図ることができる。
【００９８】つぎに、第３の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第１の実施の形態として示した電圧変換装置１０を
さらに改良したものである。すなわち、上述した電圧変
換装置１０は、燃料電池とトランスとが離隔されて構成
されており、取り出す電圧によっては１次側に大量の電
流が流れる可能性がある。そのため、電圧変換装置１０
は、燃料電池とトランスとを結ぶ導線として太いものを
用いる必要があり、コスト面及び製造上の問題が残ると
ともに、電力損失も大きくなる可能性があるものであ
る。そこで、このような問題を解決するものとして、第
３の実施の形態として示す電圧変換装置を提案する。し
たがって、電圧変換装置１０と同様の構成については同
一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第１の実施の形態として示した電圧変換装置１０を
さらに改良したものである。すなわち、上述した電圧変
換装置１０は、燃料電池とトランスとが離隔されて構成
されており、取り出す電圧によっては１次側に大量の電
流が流れる可能性がある。そのため、電圧変換装置１０
は、燃料電池とトランスとを結ぶ導線として太いものを
用いる必要があり、コスト面及び製造上の問題が残ると
ともに、電力損失も大きくなる可能性があるものであ
る。そこで、このような問題を解決するものとして、第
３の実施の形態として示す電圧変換装置を提案する。し
たがって、電圧変換装置１０と同様の構成については同
一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９９】図４に示すように、電圧変換装置５０は、
上述したダイオード１９、コンデンサ２０、制御回路部
２２を備える他、上述した燃料電池１１、負極燃料供給
管１５、正極燃料供給管１６、燃料供給制御部１７及び
トランス１８からなる電圧変換器５１を備える。なお、
同図において、電圧変換器５１については、正面図を示
している。また、同図中Ａ−Ｂ断面線における電圧変換
器５１の断面図は、図５に示すようになる。すなわち、
電圧変換装置５０は、燃料電池１１とトランス１８にお
ける１次巻線２３とが略一体化して設けられているもの
である。
上述したダイオード１９、コンデンサ２０、制御回路部
２２を備える他、上述した燃料電池１１、負極燃料供給
管１５、正極燃料供給管１６、燃料供給制御部１７及び
トランス１８からなる電圧変換器５１を備える。なお、
同図において、電圧変換器５１については、正面図を示
している。また、同図中Ａ−Ｂ断面線における電圧変換
器５１の断面図は、図５に示すようになる。すなわち、
電圧変換装置５０は、燃料電池１１とトランス１８にお
ける１次巻線２３とが略一体化して設けられているもの
である。
【０１００】電圧変換装置５０においては、トランス１
８は、コア５２と、このコア５２の表面に沿って巻回さ
れた上述した１次巻線２３及び２次巻線２４とからな
る。コア５２の形状は、１次巻線と２次巻線とを有する
従来のトランスにおけるものと何ら異なるところはな
い。トランス１８は、コア５２と１次巻線２３及び２次
巻線２４との関係において分類すると、いわゆる内鉄形
であるが、外鉄形であってもよい。コア５２の材質とし
ては、磁束密度の高い磁性材料が用いられる。すなわ
ち、コア５２としては、周波数が低い場合には、軟鉄の
ブロックが用いられ、周波数が高い場合には、積層コア
材、フェライト等が用いられる。
８は、コア５２と、このコア５２の表面に沿って巻回さ
れた上述した１次巻線２３及び２次巻線２４とからな
る。コア５２の形状は、１次巻線と２次巻線とを有する
従来のトランスにおけるものと何ら異なるところはな
い。トランス１８は、コア５２と１次巻線２３及び２次
巻線２４との関係において分類すると、いわゆる内鉄形
であるが、外鉄形であってもよい。コア５２の材質とし
ては、磁束密度の高い磁性材料が用いられる。すなわ
ち、コア５２としては、周波数が低い場合には、軟鉄の
ブロックが用いられ、周波数が高い場合には、積層コア
材、フェライト等が用いられる。
【０１０１】また、図５に示すように、１次巻線２３の
巻数は１ターンであることから、１次巻線２３として
は、銅板等の導電材料による導電板が用いられる。電圧
変換装置５０においては、コア５２と１次巻線２３との
間は、図示しない絶縁材によって絶縁されるが、コア５
２の導電率が低い場合又は巻線に絶縁膜が施されている
場合には、絶縁材を省略することができる。なお、電圧
変換装置５０においては、上述したように、コア５２に
微電流が流れることによって電極に充填された活性物質
を速く消費させ、スイッチング動作を向上させることが
できるという観点からは、絶縁材を省略する方がむしろ
望ましい場合もある。
巻数は１ターンであることから、１次巻線２３として
は、銅板等の導電材料による導電板が用いられる。電圧
変換装置５０においては、コア５２と１次巻線２３との
間は、図示しない絶縁材によって絶縁されるが、コア５
２の導電率が低い場合又は巻線に絶縁膜が施されている
場合には、絶縁材を省略することができる。なお、電圧
変換装置５０においては、上述したように、コア５２に
微電流が流れることによって電極に充填された活性物質
を速く消費させ、スイッチング動作を向上させることが
できるという観点からは、絶縁材を省略する方がむしろ
望ましい場合もある。
【０１０２】さらに、電圧変換装置５０においては、燃
料電池１１がコア５２の表面に沿って設けられるととも
に、１次巻線２３の一端が燃料電池１１における負極電
極１２の表面に接触して電気的に接続され、他端が正極
電極１３の表面に接触して電気的に接続されている。こ
こで、電圧変換装置５０においては、負極電極１２又は
正極電極１３のうち、いずれをコア５２に近い側に配置
するかは任意に選択することができるが、ここでは、コ
ア５２に近い側に配置される電極が負極電極１２である
ものとして説明する。電圧変換装置５０においては、負
極燃料供給管１５又は正極燃料供給管１６のうちの少な
くとも一方に、燃料供給制御部１７が設けられている。
そして、電圧変換装置５０においては、上述したよう
に、制御回路部２２から供給される制御信号によって燃
料供給制御部１７が開閉動作することにより、燃料の供
給状態と供給停止状態とが切り替えられる。
料電池１１がコア５２の表面に沿って設けられるととも
に、１次巻線２３の一端が燃料電池１１における負極電
極１２の表面に接触して電気的に接続され、他端が正極
電極１３の表面に接触して電気的に接続されている。こ
こで、電圧変換装置５０においては、負極電極１２又は
正極電極１３のうち、いずれをコア５２に近い側に配置
するかは任意に選択することができるが、ここでは、コ
ア５２に近い側に配置される電極が負極電極１２である
ものとして説明する。電圧変換装置５０においては、負
極燃料供給管１５又は正極燃料供給管１６のうちの少な
くとも一方に、燃料供給制御部１７が設けられている。
そして、電圧変換装置５０においては、上述したよう
に、制御回路部２２から供給される制御信号によって燃
料供給制御部１７が開閉動作することにより、燃料の供
給状態と供給停止状態とが切り替えられる。
【０１０３】さらにまた、電圧変換装置５０において
は、２次巻線２４は、昇圧のため１ターン以上の巻数を
もってコア５２の表面に沿って巻回されている。電圧変
換装置５０においては、昇圧比は、１次巻線２３と２次
巻線２４との巻数比によって定められる。電圧変換装置
５０においては、２次巻線２４の巻き始め端５３と２次
巻線２４の巻き終わり端５４とが、それぞれ、電力を取
り出すために電圧変換器５１の外部へと引き出され、巻
き終わり端５４がダイオード１９に電気的に接続され、
巻き始め端５３が負荷ＬＤに電気的に接続されている。
は、２次巻線２４は、昇圧のため１ターン以上の巻数を
もってコア５２の表面に沿って巻回されている。電圧変
換装置５０においては、昇圧比は、１次巻線２３と２次
巻線２４との巻数比によって定められる。電圧変換装置
５０においては、２次巻線２４の巻き始め端５３と２次
巻線２４の巻き終わり端５４とが、それぞれ、電力を取
り出すために電圧変換器５１の外部へと引き出され、巻
き終わり端５４がダイオード１９に電気的に接続され、
巻き始め端５３が負荷ＬＤに電気的に接続されている。
【０１０４】このような電圧変換装置５０においては、
燃料電池１１に活性物質が供給されると、１次巻線２３
には図６に示すような電流の流れが生じる。すなわち、
電圧変換装置５０においては、燃料電池１１における負
極電極１２及び正極電極１３の表面に接触し且つコア５
２の表面に沿って巻回された１次巻線２３のうち、コア
５２から遠い側の１辺、すなわち、正極電極１３側に略
密着して巻回された１辺を始点として電流Ｉａが流れ、
以後、電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ及びＩｅが流れる。ここ
で、電流Ｉａ，Ｉｅの向きは、同方向である。
燃料電池１１に活性物質が供給されると、１次巻線２３
には図６に示すような電流の流れが生じる。すなわち、
電圧変換装置５０においては、燃料電池１１における負
極電極１２及び正極電極１３の表面に接触し且つコア５
２の表面に沿って巻回された１次巻線２３のうち、コア
５２から遠い側の１辺、すなわち、正極電極１３側に略
密着して巻回された１辺を始点として電流Ｉａが流れ、
以後、電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ及びＩｅが流れる。ここ
で、電流Ｉａ，Ｉｅの向きは、同方向である。
【０１０５】この電流の流れを詳細に説明するために、
同図中破線部に示す領域を拡大すると、図７に示すよう
になる。すなわち、電圧変換装置５０においては、燃料
電池１１の内部において同図中矢印ａ乃至ｇに示すよう
に、負極電極１２から電解質１４を介して正極電極１３
へと電流が流れる。ここで、負極電極１２及び正極電極
１３上における電流は、一様ではない。したがって、電
圧変換装置５０においては、正極電極１３の表面におけ
る電流、すなわち、１次巻線２３における正極電極１３
側に略密着して巻回された１辺を流れる電流Ｉａは、同
図右側へ移行するほど矢印ａ乃至ｇに示す電流を収集し
て大きくなる。一方、電圧変換装置５０においては、負
極電極１２の表面における電流、すなわち、１次巻線２
３における負極電極１２側に略密着して巻回された１辺
を流れる電流Ｉｅは、同図右側へ移行するほど矢印ａ乃
至ｇに示す電流が流れることによって小さくなる。な
お、同図における白抜き矢印は、その向きで電流Ｉａ，
Ｉｅの向きを示し、その幅で電流Ｉａ，Ｉｅの大きさを
示している。このことから、１次巻線２３を流れる電流
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅの間には、次式（６）で
示す関係が成立する。
同図中破線部に示す領域を拡大すると、図７に示すよう
になる。すなわち、電圧変換装置５０においては、燃料
電池１１の内部において同図中矢印ａ乃至ｇに示すよう
に、負極電極１２から電解質１４を介して正極電極１３
へと電流が流れる。ここで、負極電極１２及び正極電極
１３上における電流は、一様ではない。したがって、電
圧変換装置５０においては、正極電極１３の表面におけ
る電流、すなわち、１次巻線２３における正極電極１３
側に略密着して巻回された１辺を流れる電流Ｉａは、同
図右側へ移行するほど矢印ａ乃至ｇに示す電流を収集し
て大きくなる。一方、電圧変換装置５０においては、負
極電極１２の表面における電流、すなわち、１次巻線２
３における負極電極１２側に略密着して巻回された１辺
を流れる電流Ｉｅは、同図右側へ移行するほど矢印ａ乃
至ｇに示す電流が流れることによって小さくなる。な
お、同図における白抜き矢印は、その向きで電流Ｉａ，
Ｉｅの向きを示し、その幅で電流Ｉａ，Ｉｅの大きさを
示している。このことから、１次巻線２３を流れる電流
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅの間には、次式（６）で
示す関係が成立する。
【０１０６】
【数６】
【０１０７】このことは、概念的には、燃料電池１１に
おける負極電極１２及び正極電極１３が、それぞれ、１
次巻線２３から構成されるコイルの１辺と等しく作用
し、且つ、コイル内部から沸き出した電力が供給されて
いるものと捉えることができる。
おける負極電極１２及び正極電極１３が、それぞれ、１
次巻線２３から構成されるコイルの１辺と等しく作用
し、且つ、コイル内部から沸き出した電力が供給されて
いるものと捉えることができる。
【０１０８】電圧変換装置５０においては、このように
して発生したエネルギを、上述したように２次側に移動
させ、制御回路部２２の制御のもとに、燃料供給制御部
１７の開閉動作を行うことにより、従来のようなスイッ
チ素子による電力損失が発生することがなく、効率よく
所定の電圧を得ることができる。
して発生したエネルギを、上述したように２次側に移動
させ、制御回路部２２の制御のもとに、燃料供給制御部
１７の開閉動作を行うことにより、従来のようなスイッ
チ素子による電力損失が発生することがなく、効率よく
所定の電圧を得ることができる。
【０１０９】このように、電圧変換装置５０は、燃料電
池１１からトランス１８における１次巻線２３までの配
線を省略することができ、この配線による電力損失を生
じることがない。特に、電圧変換装置５０においては、
１次巻線２３が１ターンからなることから、極めて大き
な電流が１次側に流れる本方式を採用する場合には、極
めて顕著な効果を奏するものである。さらに、電圧変換
装置５０は、燃料電池１１と１次巻線２３から構成され
るコイルとを一体化することにより、小型化を図ること
ができるという効果も併有するものである。
池１１からトランス１８における１次巻線２３までの配
線を省略することができ、この配線による電力損失を生
じることがない。特に、電圧変換装置５０においては、
１次巻線２３が１ターンからなることから、極めて大き
な電流が１次側に流れる本方式を採用する場合には、極
めて顕著な効果を奏するものである。さらに、電圧変換
装置５０は、燃料電池１１と１次巻線２３から構成され
るコイルとを一体化することにより、小型化を図ること
ができるという効果も併有するものである。
【０１１０】つぎに、第４の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第３の実施の形態として示した電圧変換装置５０に
おける電圧変換器５１をさらに改良したものであって、
負極電極の全面をコイルと接触させないように絶縁した
ものである。したがって、電圧変換器５１と同様の構成
については同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第３の実施の形態として示した電圧変換装置５０に
おける電圧変換器５１をさらに改良したものであって、
負極電極の全面をコイルと接触させないように絶縁した
ものである。したがって、電圧変換器５１と同様の構成
については同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
【０１１１】図８に示すように、電圧変換装置における
電圧変換器７１は、上述した電圧変換器５１において燃
料電池１１の周囲に巻回される１次巻線２３の巻き方を
変更したものである。すなわち、電圧変換器７１は、電
極も導体であることに着目し、燃料電池１１の電極表面
の全面を１次巻線２３によって巻回するのではなく、少
なくとも負極電極１２の一端面と正極電極１３の一端面
とによって１次巻線２３が電気的に接続するように、１
次巻線２３を巻回する。そして、電圧変換器７１は、負
極電極１２とコア５２との境界に絶縁材７２が挿入され
て構成される。
電圧変換器７１は、上述した電圧変換器５１において燃
料電池１１の周囲に巻回される１次巻線２３の巻き方を
変更したものである。すなわち、電圧変換器７１は、電
極も導体であることに着目し、燃料電池１１の電極表面
の全面を１次巻線２３によって巻回するのではなく、少
なくとも負極電極１２の一端面と正極電極１３の一端面
とによって１次巻線２３が電気的に接続するように、１
次巻線２３を巻回する。そして、電圧変換器７１は、負
極電極１２とコア５２との境界に絶縁材７２が挿入され
て構成される。
【０１１２】このように、電圧変換器７１は、負極電極
１２の全面を１次巻線２３と接触させることなく、端面
によって１次巻線２３を負極電極１２と電気的に接続さ
せることにより、１次巻線２３を形成する導電材料の量
を削減することができ、低コスト化を図ることができ
る。
１２の全面を１次巻線２３と接触させることなく、端面
によって１次巻線２３を負極電極１２と電気的に接続さ
せることにより、１次巻線２３を形成する導電材料の量
を削減することができ、低コスト化を図ることができ
る。
【０１１３】なお、電圧変換器７１は、上述した電圧変
換器５１が奏する効果と同様の効果を奏するものである
ことはいうまでもない。
換器５１が奏する効果と同様の効果を奏するものである
ことはいうまでもない。
【０１１４】つぎに、第５の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第４の実施の形態として示した電圧変換装置におけ
る電圧変換器７１をさらに改良したものであって、直列
接続された複数の燃料電池を同一電流路に設けたもので
ある。したがって、電圧変換器７１と同様の構成につい
ては同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第４の実施の形態として示した電圧変換装置におけ
る電圧変換器７１をさらに改良したものであって、直列
接続された複数の燃料電池を同一電流路に設けたもので
ある。したがって、電圧変換器７１と同様の構成につい
ては同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１５】図９に示すように、電圧変換装置における
電圧変換器９１は、２つの燃料電池１１ｃ、１１ｄを備
える。すなわち、電圧変換器９１は、少なくとも燃料電
池１１ｃにおける正極電極１３ｃの一端面と燃料電池１
１ｄにおける負極電極１２ｄの一端面とによって１次巻
線２３が電気的に接続するように、１次巻線２３を巻回
し、さらに、少なくとも燃料電池１１ｄにおける正極電
極１３ｄの一端面と燃料電池１１ｃにおける負極電極１
２ｃの一端面とによって１次巻線２３が電気的に接続す
るように、１次巻線２３を巻回する。そして、電圧変換
器９１は、燃料電池１１ｃにおける負極電極１２ｃとコ
ア５２との境界、及び燃料電池１１ｄにおける正極電極
１３ｄとコア５２との境界に、それぞれ、絶縁材９２
ｃ，９２ｄが挿入されて構成される。ここで、電圧変換
器９１においては、一方の燃料電池１１ｃにおける負極
電極１２ｃがコア５２の側に設けられ、且つ、他方の燃
料電池１１ｄにおける正極電極１３ｄがコア５２の側に
設けられることにより、燃料電池１１ｃ．１１ｄの直列
接続を容易にしている。
電圧変換器９１は、２つの燃料電池１１ｃ、１１ｄを備
える。すなわち、電圧変換器９１は、少なくとも燃料電
池１１ｃにおける正極電極１３ｃの一端面と燃料電池１
１ｄにおける負極電極１２ｄの一端面とによって１次巻
線２３が電気的に接続するように、１次巻線２３を巻回
し、さらに、少なくとも燃料電池１１ｄにおける正極電
極１３ｄの一端面と燃料電池１１ｃにおける負極電極１
２ｃの一端面とによって１次巻線２３が電気的に接続す
るように、１次巻線２３を巻回する。そして、電圧変換
器９１は、燃料電池１１ｃにおける負極電極１２ｃとコ
ア５２との境界、及び燃料電池１１ｄにおける正極電極
１３ｄとコア５２との境界に、それぞれ、絶縁材９２
ｃ，９２ｄが挿入されて構成される。ここで、電圧変換
器９１においては、一方の燃料電池１１ｃにおける負極
電極１２ｃがコア５２の側に設けられ、且つ、他方の燃
料電池１１ｄにおける正極電極１３ｄがコア５２の側に
設けられることにより、燃料電池１１ｃ．１１ｄの直列
接続を容易にしている。
【０１１６】このように、電圧変換器９１は、直列接続
された複数の燃料電池１１ｃ，１１ｄを同一電流路に設
けることにより、起電力を増加させ、さらに、電力容量
を増加させることができる。
された複数の燃料電池１１ｃ，１１ｄを同一電流路に設
けることにより、起電力を増加させ、さらに、電力容量
を増加させることができる。
【０１１７】なお、電圧変換器９１は、上述した電圧変
換器７１が奏する効果と同様の効果を奏するものである
ことはいうまでもない。
換器７１が奏する効果と同様の効果を奏するものである
ことはいうまでもない。
【０１１８】つぎに、第６の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第２の実施の形態として示した電圧変換装置３０に
おける電圧変換器３１をさらに改良したものである。す
なわち、上述した電圧変換装置３０は、上述した第１の
実施の形態として示した電圧変換装置１０と同様に、燃
料電池とトランスとが離隔されて構成されていることか
ら、配線によるコスト面及び製造上の問題と電力損失と
の問題が残るものである。そこで、このような問題を解
決するものとして、第６の実施の形態として示す電圧変
換装置を提案する。すなわち、この第６の実施の形態と
して示す電圧変換装置は、上述した電圧変換装置１０を
改良した第３の実施の形態として示した電圧変換装置５
０と同様の位置付けを有するものである。したがって、
電圧変換装置３０及び電圧変換装置５０と同様の構成に
ついては同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第２の実施の形態として示した電圧変換装置３０に
おける電圧変換器３１をさらに改良したものである。す
なわち、上述した電圧変換装置３０は、上述した第１の
実施の形態として示した電圧変換装置１０と同様に、燃
料電池とトランスとが離隔されて構成されていることか
ら、配線によるコスト面及び製造上の問題と電力損失と
の問題が残るものである。そこで、このような問題を解
決するものとして、第６の実施の形態として示す電圧変
換装置を提案する。すなわち、この第６の実施の形態と
して示す電圧変換装置は、上述した電圧変換装置１０を
改良した第３の実施の形態として示した電圧変換装置５
０と同様の位置付けを有するものである。したがって、
電圧変換装置３０及び電圧変換装置５０と同様の構成に
ついては同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１９】図１０に示すように、電圧変換装置におけ
る電圧変換器１１１は、１次側の巻線として、２つの１
次巻線２３ａ，２３ｂを備えるとともに、これらの１次
巻線２３ａ，２３ｂのそれぞれに対応する２つの燃料電
池１１ａ，１１ｂを備える。すなわち、電圧変換器１１
１は、燃料電池１１ａにおける負極電極１２ａ及び正極
電極１３ａの表面に接触し且つコア５２の表面に沿って
巻回された１次巻線２３ａと、燃料電池１１ｂにおける
負極電極１２ｂ及び正極電極１３ｂの表面に接触し且つ
コア５２の表面に沿って巻回された１次巻線２３ｂとを
備えるトランス３１からなるものである。また、電圧変
換器１１１においては、１次巻線２４として、巻数が等
しい２つの巻線を備える。この２次巻線２４は、巻き始
め端５３から中点１１２までによって一方の巻線を構成
し、中点１１２から巻き終わり端５４までによって他方
の巻線を構成する。
る電圧変換器１１１は、１次側の巻線として、２つの１
次巻線２３ａ，２３ｂを備えるとともに、これらの１次
巻線２３ａ，２３ｂのそれぞれに対応する２つの燃料電
池１１ａ，１１ｂを備える。すなわち、電圧変換器１１
１は、燃料電池１１ａにおける負極電極１２ａ及び正極
電極１３ａの表面に接触し且つコア５２の表面に沿って
巻回された１次巻線２３ａと、燃料電池１１ｂにおける
負極電極１２ｂ及び正極電極１３ｂの表面に接触し且つ
コア５２の表面に沿って巻回された１次巻線２３ｂとを
備えるトランス３１からなるものである。また、電圧変
換器１１１においては、１次巻線２４として、巻数が等
しい２つの巻線を備える。この２次巻線２４は、巻き始
め端５３から中点１１２までによって一方の巻線を構成
し、中点１１２から巻き終わり端５４までによって他方
の巻線を構成する。
【０１２０】また、電圧変換器１１１においては、燃料
電池１１ａ，１１ｂの極性が、１次巻線２３ａと１次巻
線２３ｂとでは異なり、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂ
を交互に開閉動作させることにより、逆向きの交番磁界
が発生する。この電圧変換器１１１と等価な動作を行う
等価回路は、図１１に示すように構成される。すなわ
ち、電圧変換器１１１は、同図に示す等価回路のよう
に、２つのスイッチ素子Ｓ １，Ｓ２の代替として、燃料
供給制御部１７ａ，１７ｂを備えたものであり、これら
の燃料供給制御部１７ａ，１７ｂがスイッチ素子Ｓ１，
Ｓ２の作用と等価な作用をなすものである。
電池１１ａ，１１ｂの極性が、１次巻線２３ａと１次巻
線２３ｂとでは異なり、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂ
を交互に開閉動作させることにより、逆向きの交番磁界
が発生する。この電圧変換器１１１と等価な動作を行う
等価回路は、図１１に示すように構成される。すなわ
ち、電圧変換器１１１は、同図に示す等価回路のよう
に、２つのスイッチ素子Ｓ １，Ｓ２の代替として、燃料
供給制御部１７ａ，１７ｂを備えたものであり、これら
の燃料供給制御部１７ａ，１７ｂがスイッチ素子Ｓ１，
Ｓ２の作用と等価な作用をなすものである。
【０１２１】このように、電圧変換器１１１は、燃料供
給制御部１７ａ，１７ｂを制御することにより、スイッ
チング素子を用いることなく交番磁界を発生させて電圧
変換を行うことができる。したがって、電圧変換器１１
１は、燃料電池１１ａ，１１ｂからトランス３１におけ
る１次巻線２３ａ，２３ｂまでの配線を省略することが
でき、この配線による電力損失を生じることがなく、さ
らに、燃料電池１１ａ，１１ｂと１次巻線２３ａ，２３
ｂから構成されるコイルとを一体化することにより、小
型化を図ることができる。
給制御部１７ａ，１７ｂを制御することにより、スイッ
チング素子を用いることなく交番磁界を発生させて電圧
変換を行うことができる。したがって、電圧変換器１１
１は、燃料電池１１ａ，１１ｂからトランス３１におけ
る１次巻線２３ａ，２３ｂまでの配線を省略することが
でき、この配線による電力損失を生じることがなく、さ
らに、燃料電池１１ａ，１１ｂと１次巻線２３ａ，２３
ｂから構成されるコイルとを一体化することにより、小
型化を図ることができる。
【０１２２】なお、電圧変換器１１１は、燃料電池１１
ａ，１１ｂの極性を変えずに、１次巻線２３ａ，２３ｂ
の向きを異ならせた場合であっても、同様の効果を奏す
るものであることはいうまでもない。
ａ，１１ｂの極性を変えずに、１次巻線２３ａ，２３ｂ
の向きを異ならせた場合であっても、同様の効果を奏す
るものであることはいうまでもない。
【０１２３】つぎに、第７の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第２の実施の形態として示した電圧変換装置３０の
簡便化を図ったものである。したがって、電圧変換装置
３０と同様の構成については同一符号を付し、その詳細
な説明を省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第２の実施の形態として示した電圧変換装置３０の
簡便化を図ったものである。したがって、電圧変換装置
３０と同様の構成については同一符号を付し、その詳細
な説明を省略する。
【０１２４】図１２に示すように、電圧変換装置１３０
は、上述した電圧変換装置３０のうち、インダクタンス
３２を省略し、さらに、上述した制御回路部２２のよう
に負荷電圧を検知して、これに応じた制御信号を燃料供
給制御部１７ａ，１７ｂに供給するのではなく、制御回
路部１３１が有する制御信号発生部１３２によって発生
される制御信号に基づいて、所定時間毎に燃料供給制御
部１７ａ，１７ｂの開閉動作を切り替えるものである。
は、上述した電圧変換装置３０のうち、インダクタンス
３２を省略し、さらに、上述した制御回路部２２のよう
に負荷電圧を検知して、これに応じた制御信号を燃料供
給制御部１７ａ，１７ｂに供給するのではなく、制御回
路部１３１が有する制御信号発生部１３２によって発生
される制御信号に基づいて、所定時間毎に燃料供給制御
部１７ａ，１７ｂの開閉動作を切り替えるものである。
【０１２５】このような電圧変換装置１３０において
は、２次側には、略方形波状の電圧が定電圧で供給され
る。すなわち、電圧変換装置１３０においては、２次巻
線３４，３６の巻数を設定することにより、１次側と２
次側との巻数比に応じた所定の電圧を２次側に供給する
ことができる。このとき、電圧変換装置１３０において
は、負荷電力に応じて、活性物質の消費量も変化する。
は、２次側には、略方形波状の電圧が定電圧で供給され
る。すなわち、電圧変換装置１３０においては、２次巻
線３４，３６の巻数を設定することにより、１次側と２
次側との巻数比に応じた所定の電圧を２次側に供給する
ことができる。このとき、電圧変換装置１３０において
は、負荷電力に応じて、活性物質の消費量も変化する。
【０１２６】ここで、電圧変換装置１３０は、燃料供給
制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれから電極に至るまでの
活性物質を充填する空間の大きさが小さく構成され、燃
料供給制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれの切り替え時間
に対して、十分に無視できる短時間で、この空間に充填
された活性物質が消費されるように構成されている。
制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれから電極に至るまでの
活性物質を充填する空間の大きさが小さく構成され、燃
料供給制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれの切り替え時間
に対して、十分に無視できる短時間で、この空間に充填
された活性物質が消費されるように構成されている。
【０１２７】このように、電圧変換装置１３０は、所定
の時間間隔で燃料供給制御部１７ａ，１７ｂの開閉動作
を切り替えることにより、負荷電流の大きさによらず、
略一定の電圧を負荷ＬＤに供給し続けることができる。
の時間間隔で燃料供給制御部１７ａ，１７ｂの開閉動作
を切り替えることにより、負荷電流の大きさによらず、
略一定の電圧を負荷ＬＤに供給し続けることができる。
【０１２８】なお、電圧変換装置１３０においては、燃
料供給制御部１７ａ，１７ｂを交互に切り替えればよ
く、必ずしも電気回路から構成される制御回路部１３１
によって制御する必要はない。すなわち、電圧変換装置
１３０においては、機械的且つ直接的に燃料供給制御部
１７ａ，１７ｂの開閉動作を制御するものであってもよ
い。
料供給制御部１７ａ，１７ｂを交互に切り替えればよ
く、必ずしも電気回路から構成される制御回路部１３１
によって制御する必要はない。すなわち、電圧変換装置
１３０においては、機械的且つ直接的に燃料供給制御部
１７ａ，１７ｂの開閉動作を制御するものであってもよ
い。
【０１２９】このように、電圧変換装置１３０は、制御
回路部１３１の構成を簡便なものとすることができる。
また、電圧変換装置１３０は、１次側と２次側とを接続
することなく、完全に分離して構成することも可能であ
る。すなわち、電圧変換装置１３０においては、１次側
を磁界発生装置として、２次側を構成する機器とは別個
に設けられる電源部等として使用する形態も考えられ
る。
回路部１３１の構成を簡便なものとすることができる。
また、電圧変換装置１３０は、１次側と２次側とを接続
することなく、完全に分離して構成することも可能であ
る。すなわち、電圧変換装置１３０においては、１次側
を磁界発生装置として、２次側を構成する機器とは別個
に設けられる電源部等として使用する形態も考えられ
る。
【０１３０】つぎに、第８の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第６の実施の形態として示した電圧変換装置におけ
る電圧変換器１１１を１次側と２次側とに分離した構成
としたものである。したがって、電圧変換器１１１と同
様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を
省略する。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、上述
した第６の実施の形態として示した電圧変換装置におけ
る電圧変換器１１１を１次側と２次側とに分離した構成
としたものである。したがって、電圧変換器１１１と同
様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を
省略する。
【０１３１】図１３に示すように、電圧変換装置におけ
る電圧変換器１５１は、トランスを２つに分離面ＳＰで
１次側と２次側とに機械的構造のもとに分離されて構成
される。このうち、１次側は、磁界発生器として用いら
れ、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生する。このとき、磁界発生器を備える磁界発生装置
は、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれによって
燃料電池１１ａ，１１ｂに対する負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御して、コア５２ａの内部
に発生する磁束の大きさを変化させる。
る電圧変換器１５１は、トランスを２つに分離面ＳＰで
１次側と２次側とに機械的構造のもとに分離されて構成
される。このうち、１次側は、磁界発生器として用いら
れ、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生する。このとき、磁界発生器を備える磁界発生装置
は、燃料供給制御部１７ａ，１７ｂのそれぞれによって
燃料電池１１ａ，１１ｂに対する負極活性物質及び／又
は正極活性物質の供給量を制御して、コア５２ａの内部
に発生する磁束の大きさを変化させる。
【０１３２】このような電圧変換器１５１を適用した装
置としては、例えば図１４に示すように、電源部１６１
と装置部１６２とを分離したテレビジョン装置といった
ものが考えられる。このテレビジョン装置は、電源部１
６１に電圧変換器１５１における１次側を設けるととも
に、装置部１６２に２次側を設けたものである。テレビ
ジョン装置は、装置部１６２に対して電源部１６１が装
着された状態において、電圧変換器１５１における１次
側のコア５２ａと２次側のコア５２ｂとが分離面ＳＰを
もって近接して対向させ、磁束が分離面ＳＰから外部へ
と漏洩することなく、１次巻線２３ａ，２３ｂと２次巻
線２４との両者に錯交するように、装置部１６２に対し
て電源部１６１が装着される。
置としては、例えば図１４に示すように、電源部１６１
と装置部１６２とを分離したテレビジョン装置といった
ものが考えられる。このテレビジョン装置は、電源部１
６１に電圧変換器１５１における１次側を設けるととも
に、装置部１６２に２次側を設けたものである。テレビ
ジョン装置は、装置部１６２に対して電源部１６１が装
着された状態において、電圧変換器１５１における１次
側のコア５２ａと２次側のコア５２ｂとが分離面ＳＰを
もって近接して対向させ、磁束が分離面ＳＰから外部へ
と漏洩することなく、１次巻線２３ａ，２３ｂと２次巻
線２４との両者に錯交するように、装置部１６２に対し
て電源部１６１が装着される。
【０１３３】テレビジョン装置は、電源部１６１と装置
部１６２との間には磁気的結合以外は存在しないことか
ら、装置部１６２への電力供給がより簡便なものとな
り、電源部１６１の交換が容易となる。
部１６２との間には磁気的結合以外は存在しないことか
ら、装置部１６２への電力供給がより簡便なものとな
り、電源部１６１の交換が容易となる。
【０１３４】このようなアプリケーションに適用するこ
とができる電圧変換器１５１は、磁束によって１次側と
２次側とを分離して、１次側を磁界発生器とすることに
より、この磁界発生器又は磁界発生装置を備えた電源装
置として用いることができる。したがって、電圧変換器
１５１は、電源を着脱可能とする装置において、電源の
交換を容易にすることができる。また、電圧変換器１５
１は、１次側を設けた１台の電源装置を用意することに
より、２次側を設けた異なる別個の複数の装置に対して
電力を供給することも可能となる。
とができる電圧変換器１５１は、磁束によって１次側と
２次側とを分離して、１次側を磁界発生器とすることに
より、この磁界発生器又は磁界発生装置を備えた電源装
置として用いることができる。したがって、電圧変換器
１５１は、電源を着脱可能とする装置において、電源の
交換を容易にすることができる。また、電圧変換器１５
１は、１次側を設けた１台の電源装置を用意することに
より、２次側を設けた異なる別個の複数の装置に対して
電力を供給することも可能となる。
【０１３５】最後に、第９の実施の形態として示す電圧
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、トラ
ンスにおけるコアと搭載する装置の架体とを兼用したも
のである。
変換装置について説明する。この電圧変換装置は、トラ
ンスにおけるコアと搭載する装置の架体とを兼用したも
のである。
【０１３６】すなわち、電圧変換装置においては、トラ
ンスにおけるコアが占める容積が比較的大きく、全体と
して規模が大きくなるおそれがあるため、何らかの装置
に対して搭載することを想定すると望ましくない。
ンスにおけるコアが占める容積が比較的大きく、全体と
して規模が大きくなるおそれがあるため、何らかの装置
に対して搭載することを想定すると望ましくない。
【０１３７】ここで、コアとしては、磁性材料であれば
いかなるものでも適用することができることに着目す
る。すなわち、コアとしては、積層コア材やフェライト
等の特殊材料でなく、軟鉄等であっても適用することが
できる。また、電圧変換装置においては、燃料供給制御
部における開閉動作の切り替え周波数は、通常数Ｈｚ程
度と低いものであることから、コアとして軟鉄等を用い
た場合であっても、切り替え時間の短縮に伴って生じる
いわゆる鉄損が微小なものとなる。そのため、電圧変換
装置においては、コアとして、積層コア材やフェライト
等の特殊材料を用いるのではなく、一般的な軟鉄等で代
替可能であるといえる。
いかなるものでも適用することができることに着目す
る。すなわち、コアとしては、積層コア材やフェライト
等の特殊材料でなく、軟鉄等であっても適用することが
できる。また、電圧変換装置においては、燃料供給制御
部における開閉動作の切り替え周波数は、通常数Ｈｚ程
度と低いものであることから、コアとして軟鉄等を用い
た場合であっても、切り替え時間の短縮に伴って生じる
いわゆる鉄損が微小なものとなる。そのため、電圧変換
装置においては、コアとして、積層コア材やフェライト
等の特殊材料を用いるのではなく、一般的な軟鉄等で代
替可能であるといえる。
【０１３８】そこで、電圧変換装置においては、トラン
スにおけるコアと、当該電圧変換装置を搭載する装置の
架体とを兼用する。具体的に説明するために、図１５に
断面を示すように、車両１７０に電圧変換装置を搭載す
る場合について説明する。
スにおけるコアと、当該電圧変換装置を搭載する装置の
架体とを兼用する。具体的に説明するために、図１５に
断面を示すように、車両１７０に電圧変換装置を搭載す
る場合について説明する。
【０１３９】車両１７０は、軟鉄等の磁性材料によって
形成される架体１７１を備え、この架体１７１がコアと
して作用する。１次巻線１７２は、図示しないが負極燃
料供給管、正極燃料供給管、燃料供給制御部及び燃料電
池を含むものであり、２次巻線１７３が巻回されている
コアと同一のコアの表面に沿って巻回されている。な
お、車両１７０においては、架体１７１と兼用されるコ
ア、１次巻線１７２及び２次巻線１７３についての構造
及び作用は、上述した第１の実施の形態乃至第８の実施
の形態として示した電圧変換装置における電圧変換器の
いずれかと同様のものとされる。
形成される架体１７１を備え、この架体１７１がコアと
して作用する。１次巻線１７２は、図示しないが負極燃
料供給管、正極燃料供給管、燃料供給制御部及び燃料電
池を含むものであり、２次巻線１７３が巻回されている
コアと同一のコアの表面に沿って巻回されている。な
お、車両１７０においては、架体１７１と兼用されるコ
ア、１次巻線１７２及び２次巻線１７３についての構造
及び作用は、上述した第１の実施の形態乃至第８の実施
の形態として示した電圧変換装置における電圧変換器の
いずれかと同様のものとされる。
【０１４０】車両１７０においては、２次巻線１７３に
よって得られる電力が、制御回路部１７４を介して電動
機１７５に対して印加される。なお、制御回路部１７４
は、上述した制御回路部２２又は制御回路部１３１と同
様の作用をなすものであって、図示しない燃料供給制御
部の開閉動作を制御するものである。これにより、車両
１７０においては、所定の電圧が、負荷電流の大きさに
よらず負荷となる電動機１７５に供給されることとな
る。車両１７０においては、電動機１７５によって得ら
れる動力が、ギアや連結部材等からなる動力伝達部１７
６を介して一方の車輪１７７へと伝達される。これによ
り、車両１７０は、他方の車輪１７８と相俟って、移動
することができる。車両１７０は、制御回路部１７４が
内部で発生する基準信号の大きさに応じて、電動機１７
５に供給する電力を調整することにより、電動機１７５
のトルクを制御することができ、速度調整を行うことが
できる。
よって得られる電力が、制御回路部１７４を介して電動
機１７５に対して印加される。なお、制御回路部１７４
は、上述した制御回路部２２又は制御回路部１３１と同
様の作用をなすものであって、図示しない燃料供給制御
部の開閉動作を制御するものである。これにより、車両
１７０においては、所定の電圧が、負荷電流の大きさに
よらず負荷となる電動機１７５に供給されることとな
る。車両１７０においては、電動機１７５によって得ら
れる動力が、ギアや連結部材等からなる動力伝達部１７
６を介して一方の車輪１７７へと伝達される。これによ
り、車両１７０は、他方の車輪１７８と相俟って、移動
することができる。車両１７０は、制御回路部１７４が
内部で発生する基準信号の大きさに応じて、電動機１７
５に供給する電力を調整することにより、電動機１７５
のトルクを制御することができ、速度調整を行うことが
できる。
【０１４１】このような車両１７０は、架体１７１の一
部をトランスとして用いることから、装置全体としての
小型化と低コスト化を図ることができる。
部をトランスとして用いることから、装置全体としての
小型化と低コスト化を図ることができる。
【０１４２】以上説明したように、電圧変換装置は、燃
料電池に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給量を制御する燃料供給制御部を備えることによ
り、従来のようなスイッチング素子による電力損失が発
生することがなく、効率よく電圧変換を実現することが
でき、さらには小型化を図ることもできる。
料電池に供給する負極活性物質及び／又は正極活性物質
の供給量を制御する燃料供給制御部を備えることによ
り、従来のようなスイッチング素子による電力損失が発
生することがなく、効率よく電圧変換を実現することが
でき、さらには小型化を図ることもできる。
【０１４３】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではない。例えば、上述した実施の形態で
は、燃料供給制御部を負極燃料供給管に設けるものとし
て説明したが、本発明は、燃料供給制御部を正極燃料供
給管に設けてもよく、負極燃料供給管及び正極燃料供給
管の両者に設けるようにしてもよい。
定されるものではない。例えば、上述した実施の形態で
は、燃料供給制御部を負極燃料供給管に設けるものとし
て説明したが、本発明は、燃料供給制御部を正極燃料供
給管に設けてもよく、負極燃料供給管及び正極燃料供給
管の両者に設けるようにしてもよい。
【０１４４】また、上述した実施の形態では、燃料電池
が１セルから構成されるものとして説明したが、本発明
は、セルの数は１つのみならず、複数個であってもよ
い。すなわち、電圧変換装置は、従来におけるスイッチ
ング素子の損失が大きかった領域でのスタック接続にお
いても、効率よく動作することができるものである。
が１セルから構成されるものとして説明したが、本発明
は、セルの数は１つのみならず、複数個であってもよ
い。すなわち、電圧変換装置は、従来におけるスイッチ
ング素子の損失が大きかった領域でのスタック接続にお
いても、効率よく動作することができるものである。
【０１４５】さらに、上述した第８の実施の形態では、
第６の実施の形態として示した電圧変換装置における電
圧変換器１１１を改良した電圧変換器１５１について説
明したが、電圧変換器を１次側と２次側とに分離して１
次側を磁界発生装置として構成するものとしては、第１
の実施の形態乃至第９の実施の形態のいずれにも適用す
ることができるものである。
第６の実施の形態として示した電圧変換装置における電
圧変換器１１１を改良した電圧変換器１５１について説
明したが、電圧変換器を１次側と２次側とに分離して１
次側を磁界発生装置として構成するものとしては、第１
の実施の形態乃至第９の実施の形態のいずれにも適用す
ることができるものである。
【０１４６】このように、本発明は、その趣旨を逸脱し
ない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもな
い。
ない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもな
い。
【０１４７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる電圧変換装置は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換装置であって、負極活性物質が供給される負
極電極と、正極活性物質が供給される正極電極と、負極
電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質とからな
る燃料電池と、この燃料電池に供給される負極活性物質
及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給路を開閉することによって制
御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を接続され
るとともに、正極電極に他端を接続される１次巻線と、
この１次巻線が表面に沿って巻回されて１次巻線の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコア
の表面に沿って巻回されてコアを介して１次巻線と磁気
的に結合された２次巻線とを備え、燃料供給制御手段に
よって燃料電池に対する負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給量を制御して、１次巻線に発生した電圧と
は異なる所定の電圧を２次巻線に発生させる。
かる電圧変換装置は、直流電源としての燃料電池からの
出力電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用い
た電圧変換装置であって、負極活性物質が供給される負
極電極と、正極活性物質が供給される正極電極と、負極
電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質とからな
る燃料電池と、この燃料電池に供給される負極活性物質
及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給路を開閉することによって制
御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を接続され
るとともに、正極電極に他端を接続される１次巻線と、
この１次巻線が表面に沿って巻回されて１次巻線の生じ
る起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、このコア
の表面に沿って巻回されてコアを介して１次巻線と磁気
的に結合された２次巻線とを備え、燃料供給制御手段に
よって燃料電池に対する負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給量を制御して、１次巻線に発生した電圧と
は異なる所定の電圧を２次巻線に発生させる。
【０１４８】したがって、本発明にかかる電圧変換装置
は、燃料供給制御手段の開閉動作によって１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せ、電圧変換を行うことにより、スイッチング素子によ
る電力損失が発生することがなく、効率よく電圧変換を
実現することができ、さらには小型化を図ることもでき
る。
は、燃料供給制御手段の開閉動作によって１次巻線に発
生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻線に発生さ
せ、電圧変換を行うことにより、スイッチング素子によ
る電力損失が発生することがなく、効率よく電圧変換を
実現することができ、さらには小型化を図ることもでき
る。
【０１４９】また、本発明にかかる電圧変換器は、直流
電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電圧
へと変換する燃料電池を用いた電圧変換器であって、負
極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が供
給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって挟
み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電池
に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路
を開閉することによって制御する燃料供給制御手段と、
負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に他端
を接続される１次巻線と、この１次巻線が表面に沿って
巻回されて１次巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が
通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回されてコ
アを介して１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを
備える。
電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電圧
へと変換する燃料電池を用いた電圧変換器であって、負
極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が供
給される正極電極と、負極電極と正極電極とによって挟
み込まれた電解質とからなる燃料電池と、この燃料電池
に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路
を開閉することによって制御する燃料供給制御手段と、
負極電極に一端を接続されるとともに、正極電極に他端
を接続される１次巻線と、この１次巻線が表面に沿って
巻回されて１次巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が
通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回されてコ
アを介して１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを
備える。
【０１５０】したがって、本発明にかかる電圧変換器
は、燃料供給制御手段の開閉動作に応じて電圧変換を行
うことにより、スイッチング素子による電力損失が発生
することがなく、効率よく電圧変換を実現することがで
き、さらには小型化を図ることも可能となる。
は、燃料供給制御手段の開閉動作に応じて電圧変換を行
うことにより、スイッチング素子による電力損失が発生
することがなく、効率よく電圧変換を実現することがで
き、さらには小型化を図ることも可能となる。
【０１５１】さらに、本発明にかかる磁界発生装置は、
２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発生
し、２次側と磁気的に結合することによってトランスと
して機能する１次側からなる直流電源としての燃料電池
を用いた磁界発生装置であって、負極活性物質が供給さ
れる負極電極と、正極活性物質が供給される正極電極
と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質
とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を
接続されるとともに、正極電極に他端を接続される巻線
と、この巻線が表面に沿って巻回されて巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備え、燃料供
給制御手段によって燃料電池に対する負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させる。
２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発生
し、２次側と磁気的に結合することによってトランスと
して機能する１次側からなる直流電源としての燃料電池
を用いた磁界発生装置であって、負極活性物質が供給さ
れる負極電極と、正極活性物質が供給される正極電極
と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質
とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を
接続されるとともに、正極電極に他端を接続される巻線
と、この巻線が表面に沿って巻回されて巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備え、燃料供
給制御手段によって燃料電池に対する負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給量を制御して、コアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させる。
【０１５２】したがって、本発明にかかる磁界発生装置
は、燃料供給制御手段の開閉動作によってコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させ、２次側に対して装着
された状態で電圧変換を行うことにより、スイッチング
素子による電力損失が発生することがなく、効率よく電
圧変換を実現することができ、さらには小型化を図るこ
ともできる。
は、燃料供給制御手段の開閉動作によってコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させ、２次側に対して装着
された状態で電圧変換を行うことにより、スイッチング
素子による電力損失が発生することがなく、効率よく電
圧変換を実現することができ、さらには小型化を図るこ
ともできる。
【０１５３】さらにまた、本発明にかかる磁界発生器
は、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生し、２次側と磁気的に結合することによってトランス
として機能する１次側からなる直流電源としての燃料電
池を用いた磁界発生器であって、負極活性物質が供給さ
れる負極電極と、正極活性物質が供給される正極電極
と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質
とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を
接続されるとともに、正極電極に他端を接続される巻線
と、この巻線が表面に沿って巻回されて巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備える。
は、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生し、２次側と磁気的に結合することによってトランス
として機能する１次側からなる直流電源としての燃料電
池を用いた磁界発生器であって、負極活性物質が供給さ
れる負極電極と、正極活性物質が供給される正極電極
と、負極電極と正極電極とによって挟み込まれた電解質
とからなる燃料電池と、この燃料電池に供給される負極
活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性
物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する燃料供給制御手段と、負極電極に一端を
接続されるとともに、正極電極に他端を接続される巻線
と、この巻線が表面に沿って巻回されて巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備える。
【０１５４】したがって、本発明にかかる磁界発生器
は、燃料供給制御手段の開閉動作に応じてコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させることにより、スイッ
チング素子による電力損失が発生することがなく、２次
側に対して装着された状態で効率よく電圧変換を実現す
ることができ、さらには小型化を図ることも可能とな
る。
は、燃料供給制御手段の開閉動作に応じてコアの内部に
発生する磁束の大きさを変化させることにより、スイッ
チング素子による電力損失が発生することがなく、２次
側に対して装着された状態で効率よく電圧変換を実現す
ることができ、さらには小型化を図ることも可能とな
る。
【０１５５】また、本発明にかかる電圧変換装置は、直
流電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電
圧へと変換する燃料電池を用いた電圧変換装置であっ
て、負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極
活性物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電
極と第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解
質とからなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に
供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を
開閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、負極
活性物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質
が供給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２
の正極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とから
なる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給され
る負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉する
ことによって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２
の負極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電
極に他端を接続される第２の１次巻線と、第１の１次巻
線及び第２の１次巻線が表面に沿って巻回されて第１の
１次巻線及び第２の１次巻線の生じる起磁力が発生させ
る磁束が通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回
されてコアを介して第１の１次巻線及び第２の１次巻線
と磁気的に結合された２次巻線とを備え、第１の燃料供
給制御手段及び第２の燃料供給制御手段が相補的に開閉
動作することによって第１の燃料電池及び第２の燃料電
池に対する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を制御して、コアの内部に交番磁界を発生させ、第１
の１次巻線及び第２の１次巻線に発生した電圧とは異な
る所定の電圧を２次巻線に発生させる。
流電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電
圧へと変換する燃料電池を用いた電圧変換装置であっ
て、負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極
活性物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電
極と第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解
質とからなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に
供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を
開閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、負極
活性物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質
が供給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２
の正極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とから
なる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給され
る負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉する
ことによって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２
の負極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電
極に他端を接続される第２の１次巻線と、第１の１次巻
線及び第２の１次巻線が表面に沿って巻回されて第１の
１次巻線及び第２の１次巻線の生じる起磁力が発生させ
る磁束が通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回
されてコアを介して第１の１次巻線及び第２の１次巻線
と磁気的に結合された２次巻線とを備え、第１の燃料供
給制御手段及び第２の燃料供給制御手段が相補的に開閉
動作することによって第１の燃料電池及び第２の燃料電
池に対する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給
量を制御して、コアの内部に交番磁界を発生させ、第１
の１次巻線及び第２の１次巻線に発生した電圧とは異な
る所定の電圧を２次巻線に発生させる。
【０１５６】したがって、本発明にかかる電圧変換装置
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によって第の１次巻線及び第２の
１次巻線に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻
線に発生させ、電圧変換を行うことにより、スイッチン
グ素子による電力損失が発生することがなく交番磁界を
発生させることができ且つ効率よく電圧変換を実現する
ことができ、さらには小型化を図ることもできる。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によって第の１次巻線及び第２の
１次巻線に発生した電圧とは異なる所定の電圧を２次巻
線に発生させ、電圧変換を行うことにより、スイッチン
グ素子による電力損失が発生することがなく交番磁界を
発生させることができ且つ効率よく電圧変換を実現する
ことができ、さらには小型化を図ることもできる。
【０１５７】さらに、本発明にかかる電圧変換器は、直
流電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電
圧へと変換する燃料電池を用いた電圧変換器であって、
負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電極と
第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解質と
からなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に供給
される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量
を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開
閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、負極
活性物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質
が供給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２
の正極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とから
なる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給され
る負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉する
ことによって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２
の負極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電
極に他端を接続される第２の１次巻線と、第１の１次巻
線及び第２の１次巻線が表面に沿って巻回されて第１の
１次巻線及び第２の１次巻線の生じる起磁力が発生させ
る磁束が通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回
されてコアを介して第１の１次巻線及び第２の１次巻線
と磁気的に結合された２次巻線とを備える。
流電源としての燃料電池からの出力電圧を所定の直流電
圧へと変換する燃料電池を用いた電圧変換器であって、
負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、第１の負極電極と
第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の電解質と
からなる第１の燃料電池と、この第１の燃料電池に供給
される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量
を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開
閉することによって制御する第１の燃料供給制御手段
と、第１の負極電極に一端を接続されるとともに、第１
の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、負極
活性物質が供給される第２の負極電極と、正極活性物質
が供給される第２の正極電極と、第２の負極電極と第２
の正極電極とによって挟み込まれた第２の電解質とから
なる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池に供給され
る負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を、負
極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路を開閉する
ことによって制御する第２の燃料供給制御手段と、第２
の負極電極に一端を接続されるとともに、第２の正極電
極に他端を接続される第２の１次巻線と、第１の１次巻
線及び第２の１次巻線が表面に沿って巻回されて第１の
１次巻線及び第２の１次巻線の生じる起磁力が発生させ
る磁束が通過するコアと、このコアの表面に沿って巻回
されてコアを介して第１の１次巻線及び第２の１次巻線
と磁気的に結合された２次巻線とを備える。
【０１５８】したがって、本発明にかかる電圧変換器
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作に応じて電圧変換を行うことによ
り、スイッチング素子による電力損失が発生することが
なく交番磁界を発生させることができ且つ効率よく電圧
変換を実現することができ、さらには小型化を図ること
も可能となる。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作に応じて電圧変換を行うことによ
り、スイッチング素子による電力損失が発生することが
なく交番磁界を発生させることができ且つ効率よく電圧
変換を実現することができ、さらには小型化を図ること
も可能となる。
【０１５９】さらにまた、本発明にかかる磁界発生装置
は、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生し、２次側と磁気的に結合することによってトランス
として機能する１次側からなる直流電源としての燃料電
池を用いた磁界発生装置であって、負極活性物質が供給
される第１の負極電極と、正極活性物質が供給される第
１の正極電極と、第１の負極電極と第１の正極電極とに
よって挟み込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料
電池と、この第１の燃料電池に供給される負極活性物質
及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給路を開閉することによって制
御する第１の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一
端を接続されるとともに、第１の正極電極に他端を接続
される第１の巻線と、負極活性物質が供給される第２の
負極電極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極
と、第２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込
まれた第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この
第２の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正
極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給路を開閉することによって制御する第２の
燃料供給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続され
るとともに、第２の正極電極に他端を接続される第２の
巻線と、第１の巻線及び第２の巻線が表面に沿って巻回
されて第１の巻線及び第２の巻線の生じる起磁力が発生
させる磁束が通過するコアとを備え、第１の燃料供給制
御手段及び第２の燃料供給制御手段が相補的に開閉動作
することによって第１の燃料電池及び第２の燃料電池に
対する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を
制御して、コアの内部に交番磁界を発生させる。
は、２次側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発
生し、２次側と磁気的に結合することによってトランス
として機能する１次側からなる直流電源としての燃料電
池を用いた磁界発生装置であって、負極活性物質が供給
される第１の負極電極と、正極活性物質が供給される第
１の正極電極と、第１の負極電極と第１の正極電極とに
よって挟み込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料
電池と、この第１の燃料電池に供給される負極活性物質
及び／又は正極活性物質の供給量を、負極活性物質及び
／又は正極活性物質の供給路を開閉することによって制
御する第１の燃料供給制御手段と、第１の負極電極に一
端を接続されるとともに、第１の正極電極に他端を接続
される第１の巻線と、負極活性物質が供給される第２の
負極電極と、正極活性物質が供給される第２の正極電極
と、第２の負極電極と第２の正極電極とによって挟み込
まれた第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、この
第２の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正
極活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活
性物質の供給路を開閉することによって制御する第２の
燃料供給制御手段と、第２の負極電極に一端を接続され
るとともに、第２の正極電極に他端を接続される第２の
巻線と、第１の巻線及び第２の巻線が表面に沿って巻回
されて第１の巻線及び第２の巻線の生じる起磁力が発生
させる磁束が通過するコアとを備え、第１の燃料供給制
御手段及び第２の燃料供給制御手段が相補的に開閉動作
することによって第１の燃料電池及び第２の燃料電池に
対する負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給量を
制御して、コアの内部に交番磁界を発生させる。
【０１６０】したがって、本発明にかかる磁界発生装置
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によってコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させ、２次側に対して装着された状態
で電圧変換を行うことにより、スイッチング素子による
電力損失が発生することがなく交番磁界を発生させるこ
とができ且つ効率よく電圧変換を実現することができ、
さらには小型化を図ることもできる。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作によってコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させ、２次側に対して装着された状態
で電圧変換を行うことにより、スイッチング素子による
電力損失が発生することがなく交番磁界を発生させるこ
とができ且つ効率よく電圧変換を実現することができ、
さらには小型化を図ることもできる。
【０１６１】また、本発明にかかる磁界発生器は、２次
側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発生し、２
次側と磁気的に結合することによってトランスとして機
能する１次側からなる直流電源としての燃料電池を用い
た磁界発生器であって、負極活性物質が供給される第１
の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極電
極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟み
込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、第
１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給路を開閉することによって制御する第１の燃
料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続される
とともに、第１の正極電極に他端を接続される第１の巻
線と、負極活性物質が供給される第２の負極電極と、正
極活性物質が供給される第２の正極電極と、第２の負極
電極と第２の正極電極とによって挟み込まれた第２の電
解質とからなる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池
に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路
を開閉することによって制御する第２の燃料供給制御手
段と、第２の負極電極に一端を接続されるとともに、第
２の正極電極に他端を接続される第２の巻線と、第１の
巻線及び第２の巻線が表面に沿って巻回されて第１の巻
線及び第２の巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通
過するコアとを備える。
側に対して所定の電圧を与えるための磁界を発生し、２
次側と磁気的に結合することによってトランスとして機
能する１次側からなる直流電源としての燃料電池を用い
た磁界発生器であって、負極活性物質が供給される第１
の負極電極と、正極活性物質が供給される第１の正極電
極と、第１の負極電極と第１の正極電極とによって挟み
込まれた第１の電解質とからなる第１の燃料電池と、第
１の燃料電池に供給される負極活性物質及び／又は正極
活性物質の供給量を、負極活性物質及び／又は正極活性
物質の供給路を開閉することによって制御する第１の燃
料供給制御手段と、第１の負極電極に一端を接続される
とともに、第１の正極電極に他端を接続される第１の巻
線と、負極活性物質が供給される第２の負極電極と、正
極活性物質が供給される第２の正極電極と、第２の負極
電極と第２の正極電極とによって挟み込まれた第２の電
解質とからなる第２の燃料電池と、この第２の燃料電池
に供給される負極活性物質及び／又は正極活性物質の供
給量を、負極活性物質及び／又は正極活性物質の供給路
を開閉することによって制御する第２の燃料供給制御手
段と、第２の負極電極に一端を接続されるとともに、第
２の正極電極に他端を接続される第２の巻線と、第１の
巻線及び第２の巻線が表面に沿って巻回されて第１の巻
線及び第２の巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通
過するコアとを備える。
【０１６２】したがって、本発明にかかる磁界発生器
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作に応じてコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させることにより、スイッチング素子
による電力損失が発生することがなく交番磁界を発生さ
せることができ且つ２次側に対して装着された状態で効
率よく電圧変換を実現することができ、さらには小型化
を図ることも可能となる。
は、第１の燃料供給制御手段及び第２の燃料供給制御手
段の相補的な開閉動作に応じてコアの内部に発生する磁
束の大きさを変化させることにより、スイッチング素子
による電力損失が発生することがなく交番磁界を発生さ
せることができ且つ２次側に対して装着された状態で効
率よく電圧変換を実現することができ、さらには小型化
を図ることも可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す電圧変換
装置の構成を説明する図である。
装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態として示す電圧変換
装置の構成を説明する図である。
装置の構成を説明する図である。
【図３】同電圧変換装置によって行われるＰＷＭ制御の
内容を説明する波形図であって、（Ａ）は、同電圧変換
装置が備える燃料供給制御部が開状態となっている時間
が閉状態となっている時間よりも長い場合におけるＰＷ
Ｍ制御の内容を示し、（Ｂ）は、同燃料供給制御部が開
状態となっている時間が閉状態となっている時間よりも
短い場合におけるＰＷＭ制御の内容を示す波形図であ
る。
内容を説明する波形図であって、（Ａ）は、同電圧変換
装置が備える燃料供給制御部が開状態となっている時間
が閉状態となっている時間よりも長い場合におけるＰＷ
Ｍ制御の内容を示し、（Ｂ）は、同燃料供給制御部が開
状態となっている時間が閉状態となっている時間よりも
短い場合におけるＰＷＭ制御の内容を示す波形図であ
る。
【図４】本発明の第３の実施の形態として示す電圧変換
装置の構成を説明する図である。
装置の構成を説明する図である。
【図５】同電圧変換装置における電圧変換器の構成を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図６】同電圧変換器の断面図であって、１次巻線に流
れる巻線電流の様子を説明する図である。
れる巻線電流の様子を説明する図である。
【図７】同電圧変換器の要部拡大断面図であって、同電
圧変換装置が備える燃料電池の内部に流れる電流及び１
次巻線に流れる巻線電流の様子を説明する図である。
圧変換装置が備える燃料電池の内部に流れる電流及び１
次巻線に流れる巻線電流の様子を説明する図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態として示す電圧変換
装置における電圧変換器の構成を説明する断面図であ
る。
装置における電圧変換器の構成を説明する断面図であ
る。
【図９】本発明の第５の実施の形態として示す電圧変換
装置における電圧変換器の構成を説明する断面図であ
る。
装置における電圧変換器の構成を説明する断面図であ
る。
【図１０】本発明の第６の実施の形態として示す電圧変
換装置における電圧変換器の構成を説明する正面図であ
る。
換装置における電圧変換器の構成を説明する正面図であ
る。
【図１１】同電圧変換器と等価な動作を行う等価回路の
構成を説明する図である。
構成を説明する図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態として示す電圧変
換装置の構成を説明する図である。
換装置の構成を説明する図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態として示す電圧変
換装置における電圧変換器の構成を説明する正面図であ
る。
換装置における電圧変換器の構成を説明する正面図であ
る。
【図１４】同電圧変換器を適用した装置例としてのテレ
ビジョン装置の外観を説明する斜視図である。
ビジョン装置の外観を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の第９の実施の形態として示す電圧変
換装置における電圧変換器を搭載する装置例としての車
両の断面図である。
換装置における電圧変換器を搭載する装置例としての車
両の断面図である。
【図１６】従来の燃料電池の構造例を説明する図であ
る。
る。
【図１７】従来の燃料電池スタックの構造例を説明する
図である。
図である。
【図１８】従来のエネルギ蓄積方式のＤＣ−ＤＣコンバ
ータの構成を説明する図である。
ータの構成を説明する図である。
【図１９】従来のトランス方式のＤＣ−ＤＣコンバータ
の構成を説明する図である。
の構成を説明する図である。
【図２０】同ＤＣ−ＤＣコンバータによって行われるＰ
ＷＭ制御の内容を説明する波形図であって、（Ａ）は、
同ＤＣ−ＤＣコンバータが備えるスイッチ素子がＯＮ状
態となっている時間がＯＦＦ状態となっている時間より
も長い場合におけるＰＷＭ制御の内容を示し、（Ｂ）
は、同スイッチ素子がＯＮ状態となっている時間がＯＦ
Ｆ状態となっている時間よりも短い場合におけるＰＷＭ
制御の内容を示す波形図である。
ＷＭ制御の内容を説明する波形図であって、（Ａ）は、
同ＤＣ−ＤＣコンバータが備えるスイッチ素子がＯＮ状
態となっている時間がＯＦＦ状態となっている時間より
も長い場合におけるＰＷＭ制御の内容を示し、（Ｂ）
は、同スイッチ素子がＯＮ状態となっている時間がＯＦ
Ｆ状態となっている時間よりも短い場合におけるＰＷＭ
制御の内容を示す波形図である。
１０，３０，５０，１３０ 電圧変換装置、 １１，１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 燃料電池、 １２，１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 負極電極、１３，１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 正極電極、 １４，１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 電解質、 １５，１５
ａ，１５ｂ 負極燃料供給管、 １６，１６ａ，１６ｂ
正極燃料供給管、 １７，１７ａ，１７ｂ 燃料供給
制御部、１８，３１ トランス、 １９，１９ａ，１９
ｂ ダイオード、 ２０ コンデンサ、 ２１，２１
ａ，２１ｂ 抵抗、 ２２，１３１，１７４ 制御回路
部、 ２３，２３ａ，２３ｂ，３３，３５，１７２ １
次巻線、 ２４，３４，３６，１７３ ２次巻線、 ２
５ 基準信号発生部、 ２６ 比較部、 ２７ 増幅
部、 ２８ ＰＷＭ変調部、 ３２ インダクタンス、
５１，７１，９１，１１１，１５１ 電圧変換器、
５２ コア、 ７２，９２ｃ，９２ｄ 絶縁材、 １３
２ 制御信号発生部、 １６１ 電源部、 １６２ 装
置部、 １７０車両、 １７１ 架体、 ＬＤ 負荷
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 燃料電池、 １２，１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 負極電極、１３，１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 正極電極、 １４，１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 電解質、 １５，１５
ａ，１５ｂ 負極燃料供給管、 １６，１６ａ，１６ｂ
正極燃料供給管、 １７，１７ａ，１７ｂ 燃料供給
制御部、１８，３１ トランス、 １９，１９ａ，１９
ｂ ダイオード、 ２０ コンデンサ、 ２１，２１
ａ，２１ｂ 抵抗、 ２２，１３１，１７４ 制御回路
部、 ２３，２３ａ，２３ｂ，３３，３５，１７２ １
次巻線、 ２４，３４，３６，１７３ ２次巻線、 ２
５ 基準信号発生部、 ２６ 比較部、 ２７ 増幅
部、 ２８ ＰＷＭ変調部、 ３２ インダクタンス、
５１，７１，９１，１１１，１５１ 電圧変換器、
５２ コア、 ７２，９２ｃ，９２ｄ 絶縁材、 １３
２ 制御信号発生部、 １６１ 電源部、 １６２ 装
置部、 １７０車両、 １７１ 架体、 ＬＤ 負荷
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H026 AA02 CC03
5H027 AA02 KK22 KK25 MM04
5H730 AA06 AA14 AA17 AS00 AS01
BB23 BB25 BB43 BB57 DD02
EE02 EE03 EE07 EE08 FD01
FG05 ZZ01 ZZ05 ZZ07 ZZ11
ZZ12 ZZ16
Claims (42)
- 【請求項１】 直流電源としての燃料電池からの出力電
圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた電圧
変換装置であって、 負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、上記負極電極と上記正極電極と
によって挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、 上記燃料電池に供給される上記負極活性物質及び／又は
上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質及び／
又は上記正極活性物質の供給路を開閉することによって
制御する燃料供給制御手段と、 上記負極電極に一端を接続されるとともに、上記正極電
極に他端を接続される１次巻線と、 上記１次巻線が表面に沿って巻回されて上記１次巻線の
生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、 上記コアの表面に沿って巻回されて上記コアを介して上
記１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを備え、 上記燃料供給制御手段によって上記燃料電池に対する上
記負極活性物質及び／又は上記正極活性物質の供給量を
制御して、上記１次巻線に発生した電圧とは異なる所定
の電圧を上記２次巻線に発生させることを特徴とする電
圧変換装置。 - 【請求項２】 上記燃料供給制御手段の開閉動作を制御
する制御回路手段を備えることを特徴とする請求項１記
載の電圧変換装置。 - 【請求項３】 上記制御回路手段は、基準信号を発生す
る基準信号発生手段と、負荷の両端の電圧と上記基準信
号発生手段によって発生される上記基準信号とを比較す
る比較手段と、上記比較手段による比較結果を増幅する
増幅手段と、上記増幅手段によって増幅された比較結果
に応じたパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調手段
とを有し、 上記パルス幅変調信号を制御信号として、上記燃料供給
制御手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項
２記載の電圧変換装置。 - 【請求項４】 上記１次巻線は、一端が上記負極電極の
表面に接触して電気的に接続されるとともに、上記正極
電極の表面における電流の向きと上記負極電極の表面に
おける電流の向きとが同方向となるように他端が上記正
極電極の表面に接触して電気的に接続され、 上記燃料電池及び上記１次巻線は、上記コアの表面に沿
って設けられていることを特徴とする請求項１記載の電
圧変換装置。 - 【請求項５】 上記１次巻線は、少なくとも上記負極電
極の一端面と上記正極電極の一端面とによって上記負極
電極及び上記正極電極と電気的に接続されていることを
特徴とする請求項４記載の電圧変換装置。 - 【請求項６】 上記負極電極と上記コアとの境界に絶縁
材が挿入されていることを特徴とする請求項５記載の電
圧変換装置。 - 【請求項７】 上記燃料電池に上記負極活性物質を供給
する負極燃料供給管と、 上記燃料電池に上記正極活性物質を供給する正極燃料供
給管とを備えることを特徴とする請求項１記載の電圧変
換装置。 - 【請求項８】 上記負極電極と上記正極電極との間に電
気的に接続される抵抗を備えることを特徴とする請求項
１記載の電圧変換装置。 - 【請求項９】 上記コアは、搭載される装置架体と兼用
されていることを特徴とする請求項１記載の電圧変換装
置。 - 【請求項１０】 直流電源としての燃料電池からの出力
電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた電
圧変換器であって、 負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、上記負極電極と上記正極電極と
によって挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、 上記燃料電池に供給される上記負極活性物質及び／又は
上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質及び／
又は上記正極活性物質の供給路を開閉することによって
制御する燃料供給制御手段と、 上記負極電極に一端を接続されるとともに、上記正極電
極に他端を接続される１次巻線と、 上記１次巻線が表面に沿って巻回されて上記１次巻線の
生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコアと、 上記コアの表面に沿って巻回されて上記コアを介して上
記１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とを備えるこ
とを特徴とする電圧変換器。 - 【請求項１１】 ２次側に対して所定の電圧を与えるた
めの磁界を発生し、上記２次側と磁気的に結合すること
によってトランスとして機能する１次側からなる直流電
源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であって、 負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、上記負極電極と上記正極電極と
によって挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、 上記燃料電池に供給される上記負極活性物質及び／又は
上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質及び／
又は上記正極活性物質の供給路を開閉することによって
制御する燃料供給制御手段と、 上記負極電極に一端を接続されるとともに、上記正極電
極に他端を接続される巻線と、 上記巻線が表面に沿って巻回されて上記巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備え、 上記燃料供給制御手段によって上記燃料電池に対する上
記負極活性物質及び／又は上記正極活性物質の供給量を
制御して、上記コアの内部に発生する磁束の大きさを変
化させることを特徴とする磁界発生装置。 - 【請求項１２】 上記燃料供給制御手段の開閉動作を制
御する制御回路手段を備えることを特徴とする請求項１
１記載の磁界発生装置。 - 【請求項１３】 上記制御回路手段は、基準信号を発生
する基準信号発生手段と、負荷の両端の電圧と上記基準
信号発生手段によって発生される上記基準信号とを比較
する比較手段と、上記比較手段による比較結果を増幅す
る増幅手段と、上記増幅手段によって増幅された比較結
果に応じたパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調手
段とを有し、 上記パルス幅変調信号を制御信号として、上記燃料供給
制御手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項
１２記載の磁界発生装置。 - 【請求項１４】 上記巻線は、一端が上記負極電極の表
面に接触して電気的に接続されるとともに、上記正極電
極の表面における電流の向きと上記負極電極の表面にお
ける電流の向きとが同方向となるように他端が上記正極
電極の表面に接触して電気的に接続され、 上記燃料電池及び上記巻線は、上記コアの表面に沿って
設けられていることを特徴とする請求項１１記載の磁界
発生装置。 - 【請求項１５】 上記巻線は、少なくとも上記負極電極
の一端面と上記正極電極の一端面とによって上記負極電
極及び上記正極電極と電気的に接続されていることを特
徴とする請求項１４記載の磁界発生装置。 - 【請求項１６】 上記負極電極と上記コアとの境界に絶
縁材が挿入されていることを特徴とする請求項１５記載
の磁界発生装置。 - 【請求項１７】 上記燃料電池に上記負極活性物質を供
給する負極燃料供給管と、 上記燃料電池に上記正極活性物質を供給する正極燃料供
給管とを備えることを特徴とする請求項１１記載の磁界
発生装置。 - 【請求項１８】 ２次側に対して所定の電圧を与えるた
めの磁界を発生し、上記２次側と磁気的に結合すること
によってトランスとして機能する１次側からなる直流電
源としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、 負極活性物質が供給される負極電極と、正極活性物質が
供給される正極電極と、上記負極電極と上記正極電極と
によって挟み込まれた電解質とからなる燃料電池と、 上記燃料電池に供給される上記負極活性物質及び／又は
上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質及び／
又は上記正極活性物質の供給路を開閉することによって
制御する燃料供給制御手段と、 上記負極電極に一端を接続されるとともに、上記正極電
極に他端を接続される巻線と、 上記巻線が表面に沿って巻回されて上記巻線の生じる起
磁力が発生させる磁束が通過するコアとを備えることを
特徴とする磁界発生器。 - 【請求項１９】 直流電源としての燃料電池からの出力
電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた電
圧変換装置であって、 負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、上記第１の負極電
極と上記第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の
電解質とからなる第１の燃料電池と、 上記第１の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、 上記第１の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第１の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、 上記負極活性物質が供給される第２の負極電極と、上記
正極活性物質が供給される第２の正極電極と、上記第２
の負極電極と上記第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、 上記第２の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第２の燃料供給制御手段と、 上記第２の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第２の正極電極に他端を接続される第２の１次巻線と、 上記第１の１次巻線及び上記第２の１次巻線が表面に沿
って巻回されて上記第１の１次巻線及び上記第２の１次
巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコア
と、 上記コアの表面に沿って巻回されて上記コアを介して上
記第１の１次巻線及び上記第２の１次巻線と磁気的に結
合された２次巻線とを備え、 上記第１の燃料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制
御手段が相補的に開閉動作することによって上記第１の
燃料電池及び上記第２の燃料電池に対する上記負極活性
物質及び／又は上記正極活性物質の供給量を制御して、
上記コアの内部に交番磁界を発生させ、上記第１の１次
巻線及び上記第２の１次巻線に発生した電圧とは異なる
所定の電圧を上記２次巻線に発生させることを特徴とす
る電圧変換装置。 - 【請求項２０】 上記第１の燃料供給制御手段及び上記
第２の燃料供給制御手段の開閉動作を制御する制御回路
手段を備えることを特徴とする請求項１９記載の電圧変
換装置。 - 【請求項２１】 上記制御回路手段は、基準信号を発生
する基準信号発生手段と、負荷の両端の電圧と上記基準
信号発生手段によって発生される上記基準信号とを比較
する比較手段と、上記比較手段による比較結果を増幅す
る増幅手段と、上記増幅手段によって増幅された比較結
果に応じたパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調手
段とを有し、 上記パルス幅変調信号を制御信号として、上記第１の燃
料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制御手段の開閉
動作を制御することを特徴とする請求項２０記載の電圧
変換装置。 - 【請求項２２】 上記制御回路手段は、所定時間毎に上
記第１の燃料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制御
手段の開閉動作を切り替えるための制御信号を発生する
制御信号発生手段を有することを特徴とする請求項２０
記載の電圧変換装置。 - 【請求項２３】 上記第１の１次巻線は、一端が上記第
１の負極電極の表面に接触して電気的に接続されるとと
もに、上記第１の正極電極の表面における電流の向きと
上記第１の負極電極の表面における電流の向きとが同方
向となるように他端が上記第１の正極電極の表面に接触
して電気的に接続され、 上記第２の１次巻線は、一端が上記第２の負極電極の表
面に接触して電気的に接続されるとともに、上記第２の
正極電極の表面における電流の向きと上記第２の負極電
極の表面における電流の向きとが同方向となるように他
端が上記第２の正極電極の表面に接触して電気的に接続
され、 上記第１の燃料電池及び上記１第１の１次巻線、並びに
上記第２の燃料電池及び上記第２の１次巻線は、上記コ
アの表面に沿って設けられていることを特徴とする請求
項１９記載の電圧変換装置。 - 【請求項２４】 上記第１の１次巻線は、少なくとも上
記第１の負極電極の一端面と上記第１の正極電極の一端
面とによって上記第１の負極電極及び上記第１の正極電
極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項２
３記載の電圧変換装置。 - 【請求項２５】 上記第１の負極電極と上記コアとの境
界に絶縁材が挿入されるとともに、上記第２の正極電極
と上記コアとの境界に絶縁材が挿入されていることを特
徴とする請求項２４記載の電圧変換装置。 - 【請求項２６】 上記第１の１次巻線及び上記第２の１
次巻線は、それぞれ、上記第１の１次巻線によって生じ
る磁界の向きと上記第２の１次巻線によって生じる磁界
の向きとが逆方向となるように、巻線の向きが設定され
ていることを特徴とする請求項１９記載の電圧変換装
置。 - 【請求項２７】 上記第１の１次巻線及び上記第２の１
次巻線の巻数は、互いに等しく設定されていることを特
徴とする請求項１９記載の電圧変換装置。 - 【請求項２８】 上記第１の燃料電池に上記負極活性物
質を供給する第１の負極燃料供給管と、 上記第１の燃料電池に上記正極活性物質を供給する第１
の正極燃料供給管と、 上記第２の燃料電池に上記負極活性物質を供給する第２
の負極燃料供給管と、 上記第２の燃料電池に上記正極活性物質を供給する第２
の正極燃料供給管とを備えることを特徴とする請求項１
９記載の電圧変換装置。 - 【請求項２９】 上記第１の負極電極と上記第１の正極
電極との間に電気的に接続される第１の抵抗と、 上記第２の負極電極と上記第２の正極電極との間に電気
的に接続される第２の抵抗とを備えることを特徴とする
請求項１９記載の電圧変換装置。 - 【請求項３０】 上記コアは、搭載される装置架体と兼
用されていることを特徴とする請求項１９記載の電圧変
換装置。 - 【請求項３１】 直流電源としての燃料電池からの出力
電圧を所定の直流電圧へと変換する燃料電池を用いた電
圧変換器であって、 負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、上記第１の負極電
極と上記第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の
電解質とからなる第１の燃料電池と、 上記第１の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、 上記第１の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第１の正極電極に他端を接続される第１の１次巻線と、 上記負極活性物質が供給される第２の負極電極と、上記
正極活性物質が供給される第２の正極電極と、上記第２
の負極電極と上記第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、 上記第２の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第２の燃料供給制御手段と、 上記第２の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第２の正極電極に他端を接続される第２の１次巻線と、 上記第１の１次巻線及び上記第２の１次巻線が表面に沿
って巻回されて上記第１の１次巻線及び上記第２の１次
巻線の生じる起磁力が発生させる磁束が通過するコア
と、 上記コアの表面に沿って巻回されて上記コアを介して上
記第１の１次巻線及び上記第２の１次巻線と磁気的に結
合された２次巻線とを備えることを特徴とする電圧変換
器。 - 【請求項３２】 ２次側に対して所定の電圧を与えるた
めの磁界を発生し、上記２次側と磁気的に結合すること
によってトランスとして機能する１次側からなる直流電
源としての燃料電池を用いた磁界発生装置であって、 負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、上記第１の負極電
極と上記第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の
電解質とからなる第１の燃料電池と、 上記第１の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、 上記第１の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第１の正極電極に他端を接続される第１の巻線と、 上記負極活性物質が供給される第２の負極電極と、上記
正極活性物質が供給される第２の正極電極と、上記第２
の負極電極と上記第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、 上記第２の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第２の燃料供給制御手段と、 上記第２の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第２の正極電極に他端を接続される第２の巻線と、 上記第１の巻線及び上記第２の巻線が表面に沿って巻回
されて上記第１の巻線及び上記第２の巻線の生じる起磁
力が発生させる磁束が通過するコアとを備え、 上記第１の燃料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制
御手段が相補的に開閉動作することによって上記第１の
燃料電池及び上記第２の燃料電池に対する上記負極活性
物質及び／又は上記正極活性物質の供給量を制御して、
上記コアの内部に交番磁界を発生させることを特徴とす
る磁界発生装置。 - 【請求項３３】 上記第１の燃料供給制御手段及び上記
第２の燃料供給制御手段の開閉動作を制御する制御回路
手段を備えることを特徴とする請求項３２記載の磁界発
生装置。 - 【請求項３４】 上記制御回路手段は、基準信号を発生
する基準信号発生手段と、負荷の両端の電圧と上記基準
信号発生手段によって発生される上記基準信号とを比較
する比較手段と、上記比較手段による比較結果を増幅す
る増幅手段と、上記増幅手段によって増幅された比較結
果に応じたパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調手
段とを有し、 上記パルス幅変調信号を制御信号として、上記第１の燃
料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制御手段の開閉
動作を制御することを特徴とする請求項３３記載の磁界
発生装置。 - 【請求項３５】 上記制御回路手段は、所定時間毎に上
記第１の燃料供給制御手段及び上記第２の燃料供給制御
手段の開閉動作を切り替えるための制御信号を発生する
制御信号発生手段を有することを特徴とする請求項３３
記載の磁界発生装置。 - 【請求項３６】 上記第１の巻線は、一端が上記第１の
負極電極の表面に接触して電気的に接続されるととも
に、上記第１の正極電極の表面における電流の向きと上
記第１の負極電極の表面における電流の向きとが同方向
となるように他端が上記第１の正極電極の表面に接触し
て電気的に接続され、 上記第２の巻線は、一端が上記第２の負極電極の表面に
接触して電気的に接続されるとともに、上記第２の正極
電極の表面における電流の向きと上記第２の負極電極の
表面における電流の向きとが同方向となるように他端が
上記第２の正極電極の表面に接触して電気的に接続さ
れ、 上記第１の燃料電池及び上記１第１の巻線、並びに上記
第２の燃料電池及び上記第２の巻線は、上記コアの表面
に沿って設けられていることを特徴とする請求項３２記
載の磁界発生装置。 - 【請求項３７】 上記第１の巻線は、少なくとも上記第
１の負極電極の一端面と上記第１の正極電極の一端面と
によって上記第１の負極電極及び上記第１の正極電極と
電気的に接続されていることを特徴とする請求項３６記
載の磁界発生装置。 - 【請求項３８】 上記第１の負極電極と上記コアとの境
界に絶縁材が挿入されるとともに、上記第２の正極電極
と上記コアとの境界に絶縁材が挿入されていることを特
徴とする請求項３７記載の磁界発生装置。 - 【請求項３９】 上記第１の巻線及び上記第２の巻線
は、それぞれ、上記第１の巻線によって生じる磁界の向
きと上記第２の巻線によって生じる磁界の向きとが逆方
向となるように、巻線の向きが設定されていることを特
徴とする請求項３２記載の磁界発生装置。 - 【請求項４０】 上記第１の巻線及び上記第２の巻線の
巻数は、互いに等しく設定されていることを特徴とする
請求項３２記載の磁界発生装置。 - 【請求項４１】 上記第１の燃料電池に上記負極活性物
質を供給する第１の負極燃料供給管と、 上記第１の燃料電池に上記正極活性物質を供給する第１
の正極燃料供給管と、 上記第２の燃料電池に上記負極活性物質を供給する第２
の負極燃料供給管と、 上記第２の燃料電池に上記正極活性物質を供給する第２
の正極燃料供給管とを備えることを特徴とする請求項３
２記載の磁界発生装置。 - 【請求項４２】 ２次側に対して所定の電圧を与えるた
めの磁界を発生し、上記２次側と磁気的に結合すること
によってトランスとして機能する１次側からなる直流電
源としての燃料電池を用いた磁界発生器であって、 負極活性物質が供給される第１の負極電極と、正極活性
物質が供給される第１の正極電極と、上記第１の負極電
極と上記第１の正極電極とによって挟み込まれた第１の
電解質とからなる第１の燃料電池と、 上記第１の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第１の燃料供給制御手段と、 上記第１の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第１の正極電極に他端を接続される第１の巻線と、 上記負極活性物質が供給される第２の負極電極と、上記
正極活性物質が供給される第２の正極電極と、上記第２
の負極電極と上記第２の正極電極とによって挟み込まれ
た第２の電解質とからなる第２の燃料電池と、 上記第２の燃料電池に供給される上記負極活性物質及び
／又は上記正極活性物質の供給量を、上記負極活性物質
及び／又は上記正極活性物質の供給路を開閉することに
よって制御する第２の燃料供給制御手段と、 上記第２の負極電極に一端を接続されるとともに、上記
第２の正極電極に他端を接続される第２の巻線と、 上記第１の巻線及び上記第２の巻線が表面に沿って巻回
されて上記第１の巻線及び上記第２の巻線の生じる起磁
力が発生させる磁束が通過するコアとを備えることを特
徴とする磁界発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234283A JP2003047249A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 電圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁界発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234283A JP2003047249A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 電圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁界発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003047249A true JP2003047249A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19065919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234283A Pending JP2003047249A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 電圧変換装置及び電圧変換器、並びに磁界発生装置及び磁界発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003047249A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007287584A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の燃料供給方法およびシステム |
| JP2009303474A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-12-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | スイッチング電源 |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001234283A patent/JP2003047249A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007287584A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の燃料供給方法およびシステム |
| JP2009303474A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-12-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | スイッチング電源 |
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