JP2005353383A

JP2005353383A - 建物用燃料電池システム

Info

Publication number: JP2005353383A
Application number: JP2004171781A
Authority: JP
Inventors: Riyouko Komori; 亮子小森; Hidenori Komiya; 秀則小宮
Original assignee: SXL Corp
Current assignee: SXL Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】建物の空間利用効率をより一層向上させるとともに、燃料電池システムを利用した建物と自動車との間で装置を共用したり、電力や燃料を融通しあったりすることでエネルギーの利用効率を高めることが可能な建物用燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】燃料タンク５及び燃料タンク５から高純度水素を供給されて発電を行う燃料電池３を備えた燃料電池装置１が搭載された自動車９と、燃料電池装置を有さない建物１１とを備え、建物１１で電力が必要とされるときに、自動車９が発電した電力を建物１１に、建物１１へ接近した位置で供給することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、建物用の燃料電池システムに関するものである。

近年、建物用の電力供給源として、発電効率が高く大気汚染物質を殆ど発生しない燃料電池システムが注目を浴びている。燃料電池システムを建物に応用した例として、燃料電池システムを構成する装置を屋根裏や床下等に配置するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、近年、その良好な対環境性及び高効率性ゆえに、燃料電池システムは自動車用の電力供給源としても応用され始めている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−６８１２４号公報（図１〜６）特開２００３−２８８９０８号公報（図１）

しかしながら、特許文献１の発明は、燃料電池システムが建物にのみ電力を供給するものであり、特許文献２の発明は、燃料電池システムが自動車にのみ電力を供給するものであり、建物と自動車とを１つの系として捉えるものではない。そのため、建物と自動車とを１つの系として捉える場合には、系全体としてのエネルギー利用効率が悪いという問題点があった。

この発明は、この問題点に鑑みなされたものであり、燃料電池システムを利用した建物と自動車とを１つの系として捉えることができて、両者の間で装置を共用したり、電力や燃料を融通しあったりすることでエネルギーの利用効率を高めることが可能な建物用燃料電池システムを提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段から燃料を供給されて発電を行う燃料電池とが搭載された自動車と、燃料電池及び燃料貯蔵手段を有さない建物とを備え、建物で電力が必要とされるときに、前記自動車が発電した電力を前記建物に、建物へ接近した位置で供給することを特徴とする建物用燃料電池システムである。

請求項２に記載の発明は、第１の燃料貯蔵手段と、第１の燃料貯蔵手段から燃料を供給されて発電を行う燃料電池とが搭載された自動車と、第２の燃料貯蔵手段を有する建物とを備え、第２の燃料貯蔵手段から前記自動車の第１の燃料貯蔵手段に供給される燃料により前記燃料電池が発電を行い、前記燃料電池が発電した電力を前記建物に供給することを特徴とする建物用燃料電池システムである。

請求項３に記載の発明は、燃料貯蔵手段が搭載された自動車と、燃料電池を有する建物とを備え、前記燃料貯蔵手段から燃料電池に供給される燃料により燃料電池が発電を行うことを特徴とする建物用燃料電池システムである。

請求項４に記載の発明は、第１の燃料貯蔵手段が搭載された自動車と、燃料電池及び第２の燃料貯蔵手段を備えた建物とを備え、第１の燃料貯蔵手段から第２の燃料貯蔵手段に燃料を供給し、燃料電池が発電を行うことを特徴とする建物用燃料電池システムである。

請求項１〜４に記載の発明は、前記のような構成からなり、建物と自動車とを１つの系として捉えることができて、建物と自動車との間で、燃料や電力を融通しあうので、系全体としてのエネルギーの利用効率を高めることができる。

以下、この発明の実施の形態について、適宜図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１〜７は実施の形態１を示し、図１は、燃料電池装置の機能ブロック図、図２は、建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図、図３は建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図、図４は、自動車と建物とを接続するケーブルの断面図、図５は、建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図、図６は、コネクタボックスの配置を模式的に示す模式図、図７は、建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。

まず、この実施の形態１で用いられる燃料電池装置について概説する。図１に示すように、燃料電池装置１は、燃料電池３と燃料貯蔵手段としての燃料タンク５とを備えている。燃料電池３は、燃料タンク５から供給される燃料としての高純度水素を、酸化剤としての酸素（通常は大気から供給される）と化学反応させることで水を生成すると同時に発電を行うものである。燃料電池３としては、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、アルカリ型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、固体高分子型燃料電池等を用いることができるが、常温での発電が可能な固体高分子型燃料電池が特に好適である。燃料電池３に接続された燃料タンク５は、高純度水素を高圧で貯蔵するとともに、燃料電池３の水素極に適宜、適量の高純度水素を供給するためのものである。燃料タンク５は、内部に貯蔵される高純度水素の量が少なくなったならば、適宜高純度水素を補充したり、燃料タンク５を新品に交換したりすることが可能なように構成されている。

図２に示すように、建物用燃料電池システム７は、燃料タンク５及び燃料タンク５から高純度水素を供給されて発電を行う燃料電池３を備えた燃料電池装置１が搭載された自動車９と、燃料電池装置を有さない建物１１とを備え、建物１１で電力が必要とされるときに、自動車９が発電した電力を建物１１に、建物１１へ接近した位置で供給するように構成されている。図示はしないが、建物１１には、後記の商用電源が接続されている。

図３に示すように、建物１１は、平面視でＬ字型の間取りを有し、建物１１に接近した位置に駐車スペース１５が設けられている。この駐車スペース１５には、燃料電池装置１を備えた自動車９が駐車している。この自動車９の側面には、ケーブルコネクタ１７が設けられている。建物１１の駐車スペース１５に面した壁面には、ケーブルコネクタ１９が設けられており、両ケーブルコネクタ１７，１９間は着脱可能なケーブル２１で接続されている。建物１１の駐車スペース１５近傍の室内には、ケーブルコネクタ１９及び商用電源１３に接続された制御装置２３が配置されている。また、建物１１の適所には、制御装置２３に接続された蓄電装置２５が配置されている。

図４に示すように、ケーブル２１は、自動車９から建物１１へと電力を供給するための電力ケーブル２１ａ、自動車９から建物１１へと自動車９の情報を伝達するための情報ケーブル２１ｂ及び建物１１側から自動車９を制御するための制御ケーブル２１ｃからなり、これらが中空チューブ２１ｄに収容された形に構成されている。

図５に示すように制御装置２３は、建物用燃料電池システム７全体の動作を制御する制御部２７、自動車９から供給される直流電力を所定の電圧に変換するとともに、制御部２７の制御下で電力をＤＣ／ＡＣインバータ３１及び蓄電装置２５に分配して供給する電圧変換器２９、電圧変換器２９で所定の電圧に変換された直流電力を建物１１で利用可能な交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ３１、建物１１や自動車９の各種情報を表示する表示用ディスプレイ３３等を備えている。尚、図５中において、情報及び制御の流れは矢印で、電力の流れは白抜きの矢印で示している。制御部２７は、情報ケーブル２１ｂ及び制御ケーブル２１ｃを介して燃料電池装置１と接続されており、情報ケーブル２１ｂを介して燃料電池装置１から各種情報が入力されるとともに、制御ケーブル２１ｃを介して燃料電池装置１の発電量を制御する。また、制御部２７は商用電源１３と接続されており、商用電源１３から建物１１への電力供給量を制御する。また、制御部２７は、電圧変換器２９と接続されており、電圧変換器２９を制御することにより、燃料電池装置１が発電した電力をＤＣ／ＡＣインバータ３１及び蓄電装置２５に所定の割合で分配して供給する。電圧変換器２９は燃料電池装置１と電力ケーブル２１ａを介して接続されており、燃料電池装置１の発電した直流電力が供給される。ＤＣ／ＡＣインバータ３１は電圧変換器２９と接続されており、電圧変換器２９で所定の電圧に変換された直流電力を建物１１で使用可能な交流電力に変換した後に建物１１に供給する。

ここで、自動車９は、建物１１で電力が必要とされる場合に、ケーブル２１を介して建物１１に電力を供給することができ、ケーブル２１を取り外すことにより、搭載する燃料電池装置１から供給される電力により、一般的な自動車同様に走行することが可能である。

尚、この実施の形態においては、ケーブルコネクタ１９は、建物１１の駐車スペース１５に面した壁面に設けられていたが、図６に示すように、ケーブルコネクタ１９を駐車スペース１５の地面に配置したコネクタボックス３５中に設け、ケーブルコネクタ１９から制御装置２３までを地中に埋設した埋設ケーブル３７で接続するようにしてもよい。このようにすることにより、自動車９とケーブルコネクタ１９とを接続するケーブル２１の長さを短くすることができるとともに、ケーブル２１が自動車９と建物１１との間を横切ることが無いので、歩行者の通行の利便性を向上することができる。

また、この実施の形態においては、建物用燃料電池システム７は蓄電装置２５を備えているが、蓄電装置２５は必須の構成要素ではなく、適宜省略することが可能である。

続いて、図７のフローチャートを参照して、建物用燃料電池システム７の動作を説明する。制御部２７は、建物１１で必要とされる電力量及び自動車９と建物１１との接続状態（自動車９と建物１１とがケーブル２１で接続されているかどうか）を常時監視している。ステップＳ１では、制御部２７は、建物１１と自動車９とがケーブル２１で接続されているかどうかを判断する。すなわち、自動車９が駐車スペース１５に駐車して、両ケーブルコネクタ１７，１９間がケーブル２１で接続されている場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２に移行する。それに対して、ステップＳ１において、建物１１と自動車９とがケーブル２１で接続されていない場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ１をループする。ステップＳ２において、制御部２７は、情報ケーブル２１ｂを介して自動車９の燃料タンク５における高純度水素の残量を取得する。続いて、ステップＳ３では、制御部２７は、ステップＳ２で取得された燃料タンク５における高純度水素の残量が所定値以上かどうかを判断する。高純度水素の残量が所定値以上であると判断された場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４に移行する。それに対して、ステップＳ３において、高純度水素の残量が所定値未満である判断された場合（ＮＯ）には、自動車９の燃料切れを防止するために、処理はステップＳ１０に移行し、制御部２７は、表示用ディスプレイ３３に自動車９の高純度水素が不足していることを表示して処理を終了する。この場合、建物１１が必要とする電力は商用電源１３又は蓄電装置２５から供給されることになる。

ここで、燃料タンク５の高純度水素の残量の所定値とは、自動車９が最寄りの高純度水素補給施設（水素スタンド）まで自走することができるだけの高純度水素の残量を示すものとする。

ステップＳ４では、制御部２７は、制御ケーブル２１ｃを介して自動車９の燃料電池装置１を起動して発電を開始させ、電力ケーブル２１ａを介して燃料電池装置１から建物１１へと電力を供給させる。すなわち、燃料電池装置１により発電された電力は、まず、電力ケーブル２１ａを介して電圧変換器２９に供給され、所定の電圧に変換される。そして、電圧が変換された電力は適宜、ＤＣ／ＡＣインバータ３１及び蓄電装置２５に分配して供給され、ＤＣ／ＡＣインバータ３１に供給された電力は、建物１１が利用可能な交流電力に変換された上で建物１１に供給され、蓄電装置２５に供給された電力は、蓄電装置２５に充電される。

続いて、ステップＳ５では、制御部２７は、自動車９の発電量と建物１１の必要電力量の大小関係を比較する。ステップＳ５において、自動車９の発電量が建物１１の必要電力量以上と判断される場合（ＹＥＳ）、つまり、建物１１で使用される電力が自動車９の燃料電池装置１から供給される電力により全てまかなわれる場合、処理はステップＳ６に移行する。それに対して、自動車９の発電量が建物１１の必要電力量未満と判断される場合（ＮＯ）、つまり、建物１１で使用される電力を自動車９の燃料電池装置１から供給される電力でまかなうことができない場合、処理はステップＳ９に移行する。ステップＳ９においては、制御部２７は、商用電源１３を制御して、建物１１の必要電力量と自動車９から供給される電力量との差分、つまり、建物１１で必要とされる電力量の不足分を建物１１に供給する。

ステップＳ６で、制御部２７は、蓄電装置２５がフル充電されているかどうかを判断する。ステップＳ６において、蓄電装置２５がフル充電されていると判断される場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ７に移行する。それに対して、蓄電装置２５がフル充電されていないと判断される場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ８に移行する。ステップＳ８では制御部２７は、電圧変換器２９を制御して、建物１１で必要とされる量の電力をＤＣ／ＡＣインバータ３１に供給するとともに、自動車９から供給される電力量から建物１１の必要電力量を除いた余剰電力を蓄電装置２５に供給することで、蓄電装置２５を充電する。ステップＳ７においては、蓄電装置２５は既にフル充電状態であることから、制御部２７は、電圧変換器２９を制御して、蓄電装置２５への電力供給を停止するとともに、制御ケーブル２１ｃを介して、自動車９の燃料電池装置１を制御して、自動車９の燃料電池装置１の発電量を建物１１の必要電力量と等しくなるように調整し、処理はステップＳ１に戻る。

このように、この実施の形態の建物用燃料電池システム７は、建物１１に燃料電池装置を構成する燃料電池や燃料タンクを配置しないので、建物１１の空間利用効率を向上することができる。

また、建物１１で電力が必要とされるときに、駐車スペース１５に駐車した自動車９が発電した電力を建物１１に供給するように構成されているので、電力を自動車９から建物１１へと融通することが可能となり、建物用燃料電池システム７全体としてのエネルギーの利用効率を向上することができる。

さらに、建物１１は、蓄電装置２５を備えているので、自動車９の発電する電力が建物１１の必要電力量以上の場合には、余剰電力を蓄電装置２５に充電することができ、建物用燃料電池システム７全体としてのエネルギーの利用効率を向上することができる。

（実施の形態２）
図８〜１１は実施の形態２を示し、図８は、建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図、図９は、建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図、図１０は、建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図、図１１は、建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。

図８に示すように、建物用燃料電池システム３９は、第１の燃料貯蔵手段としての燃料タンク５と、燃料タンク５から高純度水素を供給されて発電を行う燃料電池３とが搭載された自動車９と、第２の燃料貯蔵手段としての屋内燃料タンク４１を有する建物１１とを備え、屋内燃料タンク４１から自動車９の燃料タンク５に供給される高純度水素により燃料電池３が発電を行い、燃料電池３が発電した電力を建物１１に供給するように構成されている。

図９、図１０に示すように、建物用燃料電池システム３９は、建物１１の適所に屋内燃料タンク４１が備えられている点、この屋内燃料タンク４１と自動車９の燃料タンク５とを接続する燃料パイプ４３が設けられている点、及び、制御装置２３の制御部２７が屋内燃料タンク４１から燃料タンク５への高純度水素の供給を制御する点が実施の形態１と異なっている。すなわち、自動車９の建物１１側の側面には、ケーブルコネクタ１７とともに、自動車９の燃料タンク５に接続する燃料パイプコネクタ４５が設けられている。建物１１の駐車スペース１５近傍の適所には、屋内燃料タンク４１が配置されており、屋内燃料タンク４１には、燃料パイプコネクタ４７が設けられている。両燃料パイプコネクタ４５，４７間は着脱可能な燃料パイプ４３により接続されており、燃料パイプ４３を介して屋内燃料タンク４１から燃料タンク５へと高純度水素を供給することができるように構成されている。図示はしないが、燃料パイプコネクタ４７の基部には、制御部２７の制御を受けて開度を調節可能な可動弁が設けられている。

図１０に示すように、制御装置２３は、制御部２７が屋内燃料タンク４１と接続されている。尚、図１０中において、太線の矢印は高純度水素の流れを示すものとする。すなわち、制御部２７は、屋内燃料タンク４１に設けられた燃料パイプコネクタ４７の前記可動弁の開度を調節して、屋内燃料タンク４１から自動車９の燃料タンク５への高純度水素の供給量を制御するように構成されている。

尚、図６の場合と同様に、ケーブルコネクタ１９及び燃料パイプコネクタ４７を駐車スペース１５の地面に配置したコネクタボックス中に設け、ケーブルコネクタ１９から制御装置２３まで、及び、燃料パイプコネクタ４７から屋内燃料タンク４１までを地中に埋設した埋設ケーブル及び埋設燃料パイプで接続するようにしてもよい。

続いて、図１１のフローチャートを参照して、建物用燃料電池システム３９の動作を説明する。尚、図１１において、図７と同様のステップについては説明を簡略化又は省略する。まずステップＳ２１において、制御部２７は、建物１１と自動車９とがケーブル２１及び燃料パイプ４３で接続されているかどうかを判断する。ステップＳ２１で、建物１１と自動車９とがケーブル２１及び燃料パイプ４３で接続されていると判断される場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２において、制御部２７は、自動車９の燃料タンク５における高純度水素の残量を取得する。続いて、ステップＳ２３では、制御部２７は、ステップＳ２２で取得された高純度水素の残量が所定値以上かどうかを判断する。高純度水素の残量が所定値以上であると判断された場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４〜Ｓ２９における処理は、図７のフローチャートにおけるステップＳ４〜Ｓ９と同様であるので説明を省略する。

それに対して、ステップＳ２３において、高純度水素の残量が所定値未満である判断された場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、制御部２７は、建物１１に設置された屋内燃料タンク４１に高純度水素が残っているかどうかを判断する。ステップＳ３０において、屋内燃料タンク４１に高純度水素が残っていないと判断される場合（ＮＯ）、つまり、屋内燃料タンク４１が空になった場合には、制御部２７は、屋内燃料タンク４１の交換や再充填、及び、自動車９の燃料補給を促すために、表示用ディスプレイ３３に屋内燃料タンク４１及び自動車９の燃料タンク５の高純度水素が不足していることを表示して処理を終了する。この場合、建物１１が必要とする電力は商用電源１３又は蓄電装置２５から供給されることになる。それに対し、ステップＳ３０において、屋内燃料タンク４１に高純度水素が残っていると判断される場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ３１に移行し、制御部２７は、屋内燃料タンク４１の燃料パイプコネクタ４７に設けられた可動弁を開く制御を行い、燃料パイプ４３を介して、屋内燃料タンク４１から自動車９の燃料タンク５に高純度水素の供給を行う。これにより、自動車９の燃料電池３は充分な高純度水素を供給され発電を行うことが可能となる。この後、処理はステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４〜Ｓ２９における処理は、図７のフローチャートにおけるステップＳ４〜Ｓ９と同様であるので説明を省略する。

このように、建物用燃料電池システム３９は、建物１１に燃料電池を配置しないので、建物の空間利用効率を向上することができる。

また、建物１１に設けた屋内燃料タンク４１から自動車９の燃料タンク５に高純度水素を供給し、自動車９の燃料電池３で発電した電力を建物１１に供給するように構成されているので、建物１１と自動車９との間で高純度水素及び電力を融通しあうことで建物用燃料電池システム３９全体としてのエネルギーの利用効率を向上することができる。

また、建物１１に屋内燃料タンク４１を設けており、この屋内燃料タンク４１から自動車９の燃料タンク５に高純度水素を適宜供給するので、実施の形態１の場合よりも長時間に渡って燃料電池３による発電を行うことができる。

（実施の形態３）
図１２〜１５は実施の形態３を示し、図１２は、建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図、図１３は、建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図、図１４は、建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図、図１５は、建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。

図１２、図１３に示すように、建物用燃料電池システム４９は、燃料タンク５が搭載された自動車９と、燃料電池５１を有する建物１１とを備え、燃料タンク５から燃料電池５１に供給される高純度水素により燃料電池５１が発電を行うように構成されている。

図１３に示すように、建物用燃料電池システム４９は、建物１１の適所に燃料電池５１が設けられている点、この燃料電池５１と自動車９の燃料タンク５とを接続する燃料パイプ４３が設けられている点、及び、制御装置２３の制御部２７が、燃料タンク５から燃料電池５１への高純度水素の供給を制御する点が実施の形態１と異なっている。すなわち、自動車９の建物１１側の側面には、自動車９の燃料タンク５に接続する燃料パイプコネクタ４５が設けられている。建物１１の駐車スペース１５近傍の適所には、燃料電池５１が配置されており、この燃料電池５１には、燃料電池５１に高純度水素を供給するための燃料パイプコネクタ４７が設けられている。両燃料パイプコネクタ４５，４７間は着脱可能な燃料パイプ４３により接続されている。尚、この燃料パイプ４３には、燃料タンク５中の高純度水素の残量を制御部２７に伝えるための図示しない残量取得ケーブルが設けられており、前記残量取得ケーブルは制御部２７と接続されている。また、図示はしないが、燃料パイプコネクタ４７の基部には、制御部２７の制御を受けて開度を調節可能な可動弁が設けられている。

図１４に示すように、制御装置２３は、制御部２７が燃料タンク５及び燃料電池５１と接続されている。すなわち、制御部２７は、燃料パイプコネクタ４７の基部に設けられた前記可動弁の開度を調節して、燃料タンク５から燃料電池５１への高純度水素の供給量を制御するように構成されている。

尚、図６の場合と同様に、燃料パイプコネクタ４７を駐車スペース１５の地面に配置したコネクタボックス中に設け、燃料パイプコネクタ４７から燃料電池５１までを地中に埋設した埋設燃料パイプで接続するようにしてもよい。また、この実施の形態において自動車９の燃料電池３は必須の構成要素ではなく、適宜省略することが可能である。

続いて、図１５のフローチャートを参照して、建物用燃料電池システム４９の動作を説明する。尚、図１５において、図７と同様のステップについては説明を簡略化又は省略する。まず、ステップＳ４１において、制御部２７は、建物１１と自動車９とが燃料パイプ４３で接続されているかどうかを判断する。ステップＳ４１で、建物１１と自動車９とが燃料パイプ４３で接続されていると判断される場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４２において、制御部２７は、前記残量取得ケーブルを介して燃料タンク５における高純度水素の残量を取得する。続いて、ステップＳ４３では、制御部２７は、ステップＳ４２で取得された高純度水素の残量が所定値以上かどうかを判断する。高純度水素の残量が所定値以上であると判断された場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４４に移行する。それに対して、ステップＳ４３において、高純度水素の残量が所定値未満である判断された場合（ＮＯ）には、自動車９の燃料切れを防止するために、処理はステップＳ５０に移行し、制御部２７は、表示用ディスプレイ３３に自動車９の燃料タンク５における高純度水素が不足していることを表示して処理を終了する。この場合、建物１１が必要とする電力は商用電源１３又は蓄電装置２５から供給されることになる。

ステップＳ４４では、制御部２７は、燃料パイプコネクタ４７の可動弁を開き燃料タンク５から燃料電池５１への高純度水素の供給を行うとともに、燃料電池５１を起動して発電を開始させる。燃料電池５１により発電された電力は、電圧変換器２９を介してＤＣ／ＡＣインバータ３１及び蓄電装置２５に分配して供給され、ＤＣ／ＡＣインバータ３１に供給された電力は、交流電力に変換された上で建物１１へと供給される。

続いて、ステップＳ４５では、制御部２７は、燃料電池５１の発電量と建物１１の必要電力量の大小関係を比較する。ステップＳ４５において、燃料電池５１の発電量が建物１１の必要電力量以上と判断される場合（ＹＥＳ）、つまり、建物１１で使用される電力が燃料電池５１から供給される電力により全てまかなわれる場合、処理はステップＳ４６に移行する。それに対して、燃料電池５１の発電量が建物１１の必要電力量未満と判断される場合（ＮＯ）、つまり、建物１１で使用される電力を燃料電池５１から供給される電力がまかなうことができない場合、処理はステップＳ４９に移行する。ステップＳ４９においては、制御部２７は、建物１１の必要電力量と燃料電池５１から供給される電力量との差分、つまり、建物１１で必要とされる電力量の不足分を商用電源１３より供給し、処理はステップＳ４１に戻る。

ステップＳ４６で、制御部２７は、蓄電装置２５がフル充電されているかどうかを判断する。ステップＳ４６において、蓄電装置２５がフル充電されていると判断される場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４７に移行する。それに対して、蓄電装置２５がフル充電されていないと判断される場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８では制御部２７は、電圧変換器２９を制御して、建物１１で必要とされる量の電力をＤＣ／ＡＣインバータ３１に供給するとともに、燃料電池５１から供給される電力量から建物１１の必要電力量を除いた余剰電力を蓄電装置２５に供給することで、蓄電装置２５を充電する。ステップＳ４７においては、蓄電装置２５は既にフル充電状態であることから、制御部２７は、電圧変換器２９を制御して、蓄電装置２５への電力供給を停止するとともに、燃料電池５１を制御して、燃料電池５１の発電量が建物１１の必要電力量と等しくなるように調整し、処理はステップＳ４１に戻る。

このように、建物用燃料電池システム４９は、建物１１に屋内燃料タンク４１を配置しないので、建物の空間利用効率を向上することができる。

また、自動車９の燃料タンク５から供給される高純度水素により、建物１１の燃料電池５１が発電を行うように構成されているので、建物１１と自動車９との間で高純度水素を融通しあうことで建物用燃料電池システム４９全体としてのエネルギーの利用効率を向上することができる。

また、自動車９の燃料電池３を用いることなく、建物１１に配置した燃料電池５１で発電を行うので、自動車９の燃料電池３の寿命を延ばすことが可能となる。

（実施の形態４）
図１６〜１９は実施の形態４を示し、図１６は、建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図、図１７は、建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図、図１８は、建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図、図１９は、建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。

図１６、図１７に示すように、建物用燃料電池システム５３は、第１の燃料貯蔵手段としての燃料タンク５が搭載された自動車９と、燃料電池５１及び第２の燃料貯蔵手段としての屋内燃料タンク４１を備えた建物１１とを備え、燃料タンク５から屋内燃料タンク４１に高純度水素を供給し、燃料電池５１が発電を行うように構成されている。

図１７に示すように、建物用燃料電池システム５３は、建物１１に燃料電池５１及び屋内燃料タンク４１を備えた燃料電池装置５５が設けられている点、屋内燃料タンク４１と自動車９の燃料タンク５とを接続する燃料パイプ４３が設けられている点及び制御装置２３の制御部２７が、燃料タンク５から屋内燃料タンク４１への高純度水素の供給を制御する点が実施の形態１と異なっている。すなわち、自動車９の建物１１側の側面には、燃料タンク５に接続する燃料パイプコネクタ４５が設けられている。建物１１の駐車スペース１５の近傍の室内には、燃料電池５１及び屋内燃料タンク４１が配置されている。屋内燃料タンク４１には、燃料パイプコネクタ４７が設けられている。両燃料パイプコネクタ４５，４７間は着脱可能な燃料パイプ４３により接続されており、燃料パイプ４３を介して燃料タンク５から屋内燃料タンク４１へと高純度水素を供給することができるように構成されている。この燃料パイプ４３には、燃料タンク５中の高純度水素の残量を制御部２７に伝えるための図示しない残量取得ケーブルが設けられている。図示はしないが、燃料パイプコネクタ４７の基部には、制御部２７の制御を受けて開度を調節可能な可動弁が設けられている。

図１８に示すように、制御装置２３は、制御部２７が燃料タンク５及び燃料電池５１と接続されている。すなわち、制御部２７は、燃料パイプコネクタ４７の基部に設けられた前記可動弁の開度を調節して、燃料タンク５から屋内燃料タンク４１への高純度水素の供給量を制御するように構成されている。

尚、図６の場合と同様に、燃料パイプコネクタ４７を駐車スペース１５の地面に配置したコネクタボックス中に設け、燃料パイプコネクタ４７から屋内燃料タンク４１までを地中に埋設した埋設燃料パイプで接続するようにしてもよい。また、この実施の形態において自動車９の燃料電池５は必須の構成要素ではなく、適宜省略することが可能である。

続いて、図１９のフローチャートを参照して、建物用燃料電池システム５３の動作を説明する。尚、図１９において、図１５と同様のステップについては説明を簡略化又は省略する。まず、ステップＳ６１において、制御部２７は、屋内燃料タンク４１における高純度水素の残量が充分であるかを判断する。高純度水素の残量が充分であると判断された場合（ＹＥＳ）には、処理はＳ６２に移行する。ステップＳ６２〜Ｓ６７における処理は、図１５のフローチャートにおけるステップＳ４４〜Ｓ４９と同様であるので説明を省略する。

それに対して、ステップＳ６１において、屋内燃料タンク４１における高純度水素の残量が充分でないと判断された場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ６８に移行する。ステップＳ６８では、制御部２７は、建物１１と自動車９とが燃料パイプ４３で接続されているかどうかを判断する。建物１１と自動車９とが燃料パイプ４３で接続された場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ６９に移行する。それに対して、ステップＳ６８において、建物１１と自動車９とが燃料パイプ４３で接続されていない場合（ＮＯ）、処理はステップＳ７２に移行し、制御部２７は、表示用ディスプレイ３３に屋内燃料タンク４１の高純度水素が不足していることを表示して処理を終了する。この場合、建物１１が必要とする電力は商用電源１３又は蓄電装置２５から供給されることになる。

ステップＳ６９においては、制御部２７は、前記残量取得ケーブルを介して燃料タンク５における高純度水素の残量を取得し、燃料タンク５における高純度水素の残量が所定値以上であるかどうかを判断する。ステップＳ６９において、燃料タンク５における高純度水素の残量が所定値以上であると判断された場合（ＹＥＳ）には、処理はステップＳ７０に移行する。それに対して、ステップＳ６９において、燃料タンク５における高純度水素の残量が所定値未満である判断された場合（ＮＯ）には、処理はステップＳ７１に移行して、表示用ディスプレイ３３に屋内燃料タンク４１及び燃料タンク５の高純度水素が不足していることを表示して処理を終了する。この場合、建物１１が必要とする電力は商用電源１３又は蓄電装置２５から供給されることになる。ステップＳ７０においては、制御部２７は、燃料パイプコネクタ４７に設けられている前記可動弁の開度を制御して、燃料タンク５から屋内燃料タンク４１への高純度水素の供給を行い、処理はステップＳ６２へと移行する。ステップＳ６２〜Ｓ６７における処理は、図１５のフローチャートにおけるステップＳ４４〜Ｓ４９と同様であるので説明を省略する。

このように、建物用燃料電池システム５３は、建物１１に燃料電池装置５５を備えているので、自動車９が駐車スペース１５に駐車していない場合であっても建物１１に電力を供給することができる。

また、自動車９の燃料タンク５から供給される高純度水素により、適宜、建物１１の燃料電池５１が発電を行うように構成されているので、建物１１と自動車９との間で高純度水素を融通しあうことで建物用燃料電池システム５３全体としてのエネルギーの利用効率を向上することができる。

また、燃料タンク５から屋内燃料タンク４１に高純度水素を供給するので、屋内燃料タンク４１のみから高純度水素を燃料電池５１に供給する場合に比べて、長時間に渡って燃料電池５１による発電を行うことができる。

実施の形態１で用いられる燃料電池装置の機能ブロック図である。同上の建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図である。同上の建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図である。同上の自動車と建物とを接続するケーブルの断面図である。同上の建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図である。同上のコネクタボックスの配置を模式的に示す模式図である。同上の建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。実施の形態２の建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図である。同上の建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図である。同上の建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図である。同上の建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。実施の形態３の建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図である。同上の建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図である。同上の建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図である。同上の建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。実施の形態４の建物用燃料電池システムのシステム構成を示す模式図である。同上の建物用燃料電池システムを備えた建物の平面図である。同上の建物用燃料電池システムの制御装置の機能ブロック図である。同上の建物用燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１，５５燃料電池装置３，５１燃料電池
５燃料タンク７，３９，４９，５３建物用燃料電池システム
９自動車１１建物
１３商用電源１５駐車スペース
１７，１９ケーブルコネクタ２１ケーブル
２３制御装置２５蓄電装置
２７制御部２９電圧変換器
３１ＤＣ／ＡＣインバータ３３表示用ディスプレイ
３５コネクタボックス３７埋設ケーブル
４１屋内燃料タンク４３燃料パイプ
４５，４７燃料パイプコネクタ

Claims

燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段から燃料を供給されて発電を行う燃料電池とが搭載された自動車と、燃料電池及び燃料貯蔵手段を有さない建物とを備え、建物で電力が必要とされるときに、前記自動車が発電した電力を前記建物に、建物へ接近した位置で供給することを特徴とする建物用燃料電池システム。
第１の燃料貯蔵手段と、第１の燃料貯蔵手段から燃料を供給されて発電を行う燃料電池とが搭載された自動車と、第２の燃料貯蔵手段を有する建物とを備え、第２の燃料貯蔵手段から前記自動車の第１の燃料貯蔵手段に供給される燃料により前記燃料電池が発電を行い、前記燃料電池が発電した電力を前記建物に供給することを特徴とする建物用燃料電池システム。
燃料貯蔵手段が搭載された自動車と、燃料電池を有する建物とを備え、前記燃料貯蔵手段から燃料電池に供給される燃料により燃料電池が発電を行うことを特徴とする建物用燃料電池システム。
第１の燃料貯蔵手段が搭載された自動車と、燃料電池及び第２の燃料貯蔵手段を備えた建物とを備え、第１の燃料貯蔵手段から第２の燃料貯蔵手段に燃料を供給し、燃料電池が発電を行うことを特徴とする建物用燃料電池システム。