JP2005285351A - Fuel cell power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a fuel cell power generation system that is mainly composed of a fuel cell that uses hydrogen as a fuel and is mounted on a moving body such as an electric vehicle, and is used both as a mobile type and a stationary type.
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)。 Fuel cells have high energy efficiency, are clean and low noise, have few environmental problems, and have good responsiveness to load fluctuations, so that they are desired to be put to practical use in various devices. For example, in response to an increase in global environmental problems, a fuel cell for use as a power source for a moving body such as a fuel cell vehicle has been improved (for example, see Patent Document 1). In addition, as a household power source, development of a fuel cell that is environmentally friendly and can use waste heat has been underway. In addition, fuel cell portable generators have been developed as an alternative to light oil portable generators for temporary power sources for construction and outdoor leisure. Accordingly, a technology for producing hydrogen by reforming a hydrocarbon-based gas such as city gas has been developed for use in power generation by a fuel cell (for example, patent documents). 2).
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。
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。 Conventional hydrogen-fueled fuel cells are systems that are considered separately, and are used for various purposes, for example, usually as a power source for automobiles and as a power source for households when going home. In the outdoors, it was not considered as a system that can be shared as a portable power source.
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。 For this reason, conventional fuel cell systems are wasteful when considered as their entire application. If the power generation system that supplies electric power is constructed so that it can be used in common for any application, the initial cost of the fuel cell body can be reduced, and it can be efficiently applied to multiple applications.
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。 The present invention makes it possible to use a fuel cell mounted on a moving body for a plurality of uses including power for the moving body and stationary use such as a household power source, and a fuel cell power generation system that suppresses the cost of the entire system. The purpose is to provide.
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。 The fuel cell power generation system of the present invention includes a mobile body mounting device including a fuel cell mounted on a mobile body as a power source for power, and a stationary device that is used in a stationary manner in connection with the mobile body mounting device. The mobile body mounting device includes: a fuel cell that uses hydrogen as a fuel; a hydrogen cylinder that can supply hydrogen to the fuel cell; a sub-controller that controls the operation of the fuel cell; and a mobile body side gas that can be connected to the outside. A connector, a movable body-side electrical connector connectable to the outside, a gas switching section for switching the hydrogen gas from the hydrogen tank or the movable body side gas connector to supply to the fuel cell, and the power from the fuel cell for the movement An electrical switching unit that switches to and supplies the body drive device or the movable body side electrical connector. The stationary device includes a reforming device that reforms a fuel gas to obtain hydrogen gas, a stationary gas connector that can be connected to and separated from the movable body side gas connector and is supplied with hydrogen gas from the reforming device, It has a main controller that controls the reformer and can be connected to and separated from the sub-controller. The mobile body mounting device can be operated separately from the stationary device. In the connected state in which the mobile body mounting device and the stationary device are connected, the sub-controller and the main controller, and the mobile body side gas connector and the stationary side gas connector are respectively connected, and Hydrogen gas can be supplied to the fuel cell, and power from the fuel cell can be supplied to an external load via the movable body side electrical connector.
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。 According to the said structure, it can use independently as a power supply for motive power of a mobile body by supply of hydrogen from a hydrogen cylinder at the time of movement. When used for power supply in a stationary place such as a home, power can be generated by supplying hydrogen obtained by reforming city gas or the like. Thereby, it is possible to use under optimum conditions for both use during movement and stationary use. Accordingly, the cost of the entire system can be reduced as compared with the case where the apparatus is separately installed for each application.
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。 In the fuel cell power generation system of the present invention, the stationary device includes a stationary electrical connector that can be connected to and separated from the movable body electrical connector, and the movable body electrical connector and the stationary electrical connector are connected in the connected state. The power can be supplied to the external load via the stationary electrical connector.
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。 Further, in the connected state, the operation of the fuel cell and the reformer, and the switching operation of the electric switching unit and the gas switching unit can be integratedly controlled by the sub-controller and the main controller. Can do.
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。 Further, the moving body may be an electric vehicle. Or it can be set as the structure which can use the electric power supplied via the said mobile body side electrical connector as a household power supply. Alternatively, the movable body-side electrical connector can be used as a terminal for an outdoor power source in a state where the movable body mounting apparatus is separated from the stationary apparatus.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention.
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。
The fuel cell power generation system shown in FIG. 1 includes a moving
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。
The moving
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。
The
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。
In the above configuration, the structure of the fuel cell 3 is not particularly limited. Also, the
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。
The fuel cell power generation system configured as described above can take a separated operation state and a connected state. The separation operation state is a state in which the mobile
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。
As described above, the electric power generated from the fuel cell 3 can be used not only for an automobile power unit but also for supplying electric power at home, for example. Moreover, in homes, etc., it is suitable for stationary use by connecting to the
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。
In the above configuration, the control of the entire system in the connected state is performed by the
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。 According to the fuel cell power generation system of the present invention, it is possible to use the fuel cell mounted on the moving body for many purposes, and to reduce the cost of the entire system. It is useful as a system that also serves as a temporary power source and outdoor leisure.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 A moving body mounting device including a fuel cell mounted as a power source for power on the moving body, and a stationary device that is used stationary in connection with the moving body mounting device,
The mobile body mounting device includes: a fuel cell that uses hydrogen as a fuel; a hydrogen cylinder that can supply hydrogen to the fuel cell; a sub-controller that controls operation of the fuel cell; and a mobile body side gas that can be connected to the outside. A connector, a movable body-side electrical connector that can be connected to the outside, a gas switching unit that switches hydrogen gas from the hydrogen tank or the movable body side gas connector to supply the fuel cell, and the power from the fuel cell is transferred to the fuel cell. An electrical switching unit that switches to and supplies the body drive device or the movable body side electrical connector;
The stationary device includes a reforming device that reforms a fuel gas to obtain hydrogen gas, a stationary gas connector that can be connected to and separated from the movable body side gas connector and is supplied with hydrogen gas from the reforming device, A main controller that controls the reformer and that can be connected and separated from the sub-controller,
The mobile body mounting device can be operated separately from the stationary device,
In the coupled state in which the mobile body mounting device and the stationary device are coupled, the sub-controller and the main controller, and the mobile body side gas connector and the stationary side gas connector are respectively connected, and A fuel cell power generation system capable of supplying hydrogen gas to a fuel cell and supplying electric power from the fuel cell to an external load via the movable body side electrical connector.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013051097A (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP5919547B1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-05-18 | 株式会社フクハラ | Off-site hydrogen station |
JP2017033862A (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | エイディシーテクノロジー株式会社 | Fuel cell mounting vehicle |
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- 2004-03-26 JP JP2004092970A patent/JP2005285351A/en not_active Withdrawn
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JP2016223531A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社フクハラ | Off-site type hydrogen station |
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