JP2009123599A - Power generation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system capable of stable operation. <P>SOLUTION: The power generation system includes: a fuel cell 101 for flowing direct current; a voltmeter 51 for measuring the voltage of the fuel cell 101; a direct-current voltage converter 104, connected to the fuel cell 101, for converting an applied voltage into a constant voltage; a first switch 71 for cutting the connection between the fuel cell 101 and the direct-current voltage converter 104 until the fuel cell 101 reaches working temperature and for connecting the fuel cell 101 to the direct-current voltage converter 104 after the fuel cell 101 reaches the working temperature; an direct-current electron loading device 102 for extracting direct current from the fuel cell 101 until the fuel cell 101 reaches at least the working temperature; and a variable direct-current power supply 103 for supplying direct current to the direct-current voltage converter 104 at the same voltage as that measured by the voltmeter 51 until the fuel cell 101 reaches at least the working temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池技術に関し、特に発電システムに関する。   The present invention relates to fuel cell technology, and more particularly to a power generation system.

燃料電池は有害物質を発しないため、従来から注目を集めている。特に固体酸化物型燃料電池(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)は、高分子電解質型燃料電池と比較して高温で動作するため、温度エネルギーをも活用できるという利点がある。固体酸化物型燃料電池は、それぞれ直流発電する複数の単セルからなる積層構造を有する。複数の単セルのそれぞれは、酸化物イオン導電体からなる固体電解質層と、固体電解質層を挟み込む空気極層及び燃料極層を有する。空気極層側には酸素(O2)等の酸化剤ガスが供給され、燃料極層側には水素(H2)、一酸化炭素(CO)、及びメタン(CH4)等の燃料ガスが供給される。空気極層側に供給された酸化剤ガスは、空気極層内の気孔を経て固体電解質層との境界面近傍で電子を受け取ってイオン化され、酸化物イオンになる。酸化物イオンは固体電解質層内を拡散しながら移動し、燃料極層との界面近傍で燃料ガスと反応して電子を放出する。 Since fuel cells do not emit harmful substances, they have been attracting attention. In particular, a solid oxide fuel cell (SOFC) has an advantage that it can also utilize temperature energy because it operates at a higher temperature than a polymer electrolyte fuel cell. The solid oxide fuel cell has a laminated structure composed of a plurality of single cells each generating DC power. Each of the plurality of single cells has a solid electrolyte layer made of an oxide ion conductor, and an air electrode layer and a fuel electrode layer that sandwich the solid electrolyte layer. An oxidant gas such as oxygen (O 2 ) is supplied to the air electrode layer side, and a fuel gas such as hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and methane (CH 4 ) is supplied to the fuel electrode layer side. Supplied. The oxidant gas supplied to the air electrode layer side is ionized by receiving electrons in the vicinity of the boundary surface with the solid electrolyte layer through the pores in the air electrode layer. The oxide ions move while diffusing in the solid electrolyte layer, react with the fuel gas near the interface with the fuel electrode layer, and emit electrons.

固体酸化物型燃料電池の作動温度は、一般的に900℃である。固体酸化物型燃料電池を立ち上げる時には、固体酸化物型燃料電池をまず600℃まで加熱する。その後、固体酸化物型燃料電池から20乃至50mAの直流電流を繰り返し引き出し、固体酸化物型燃料電池を900℃の作動温度まで発熱させる（例えば、特許文献1, 2参照。）。しかし、固体酸化物型燃料電池を600℃から900℃まで上昇させるために要する時間は10時間以上にわたる。また固体酸化物型燃料電池が大型化すると、作動温度に達する時間はさらに長期化する。そのため作動温度に達するまでは、電力の供給を求める外部の負荷には固体酸化物型燃料電池を接続せず、直流電流を引き出し固体酸化物型燃料電池を加熱するための専用の負荷に接続する措置がとられている。しかし、作動温度に達した後、加熱用の負荷から外部の負荷に接続を切り替えると、固体酸化物型燃料電池から引き出される直流電流が突発的に上昇し、固体酸化物型燃料電池に負担がかかることがあった。
特開平10-284104号公報 特開2002-315224号公報 The operating temperature of a solid oxide fuel cell is generally 900 ° C. When starting up a solid oxide fuel cell, the solid oxide fuel cell is first heated to 600 ° C. Thereafter, a direct current of 20 to 50 mA is repeatedly drawn from the solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell is heated to an operating temperature of 900 ° C. (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, the time required to raise the solid oxide fuel cell from 600 ° C. to 900 ° C. is over 10 hours. Further, when the solid oxide fuel cell is enlarged, the time to reach the operating temperature is further prolonged. Therefore, until the operating temperature is reached, the solid oxide fuel cell is not connected to an external load that requires the supply of power, but is connected to a dedicated load that draws direct current and heats the solid oxide fuel cell. Measures are being taken. However, when the connection is switched from the heating load to the external load after reaching the operating temperature, the direct current drawn from the solid oxide fuel cell suddenly rises, and the solid oxide fuel cell is burdened. Sometimes this happened.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-284104 JP 2002-315224 A

本発明は、安定稼働が可能な発電システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a power generation system capable of stable operation.

本発明の特徴は、（イ）直流電流を流す燃料電池と、（ロ）燃料電池の電圧を測定する電圧計と、（ハ）燃料電池に接続され、加えられた電圧を一定電圧に変換する直流電圧変換器と、（ニ）燃料電池が作動温度に達するまで燃料電池及び直流電圧変換器の接続を切断し、燃料電池が作動温度に達した後、燃料電池及び直流電圧変換器を接続する第1のスイッチと、（ホ）少なくとも燃料電池が作動温度に達するまで、燃料電池から直流電流を引き出す直流電子負荷装置と、（ヘ）少なくとも燃料電池が作動温度に達するまで、電圧計で測定された電圧と同じ電圧で直流電圧変換器に直流電流を供給する可変直流電源とを備える発電システムであることを要旨とする。   The features of the present invention are: (a) a fuel cell for passing a direct current, (b) a voltmeter for measuring the voltage of the fuel cell, and (c) connected to the fuel cell and converting the applied voltage into a constant voltage. (D) Disconnect the fuel cell and the DC voltage converter until the fuel cell reaches the operating temperature, and connect the fuel cell and the DC voltage converter after the fuel cell reaches the operating temperature. A first switch, (e) a DC electronic load device that draws a DC current from the fuel cell at least until the fuel cell reaches the operating temperature, and (f) is measured with a voltmeter at least until the fuel cell reaches the operating temperature. The gist of the present invention is a power generation system including a variable DC power supply that supplies a DC current to a DC voltage converter at the same voltage as the voltage.

本発明によれば、安定稼働が可能な発電システムを提供可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a power generation system capable of stable operation.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

（第1の実施の形態）
第1の実施の形態に係る発電システムは、図1に示すように、直流電流を流す燃料電池101、燃料電池101の電圧を測定する第1の電圧計51、燃料電池101に接続され、加えられた電圧を一定電圧に変換する直流電圧変換器104、及び燃料電池101が作動温度に達するまで燃料電池101及び直流電圧変換器104の接続を切断し、燃料電池101が作動温度に達した後、燃料電池101及び直流電圧変換器104を接続する第1のスイッチ71を備える。さらに第1の実施の形態に係る発電システムは、少なくとも燃料電池101が作動温度に達するまで、燃料電池101から直流電流を引き出す直流電子負荷装置102、及び少なくとも燃料電池101が作動温度に達するまで、第1の電圧計51で測定された電圧と同じ電圧で直流電圧変換器104に直流電流を供給する可変直流電源103を備える。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the power generation system according to the first embodiment is connected to and connected to a fuel cell 101 for passing a direct current, a first voltmeter 51 for measuring the voltage of the fuel cell 101, and the fuel cell 101. After the fuel cell 101 reaches the operating temperature, the connection between the fuel cell 101 and the DC voltage converter 104 is disconnected until the fuel cell 101 reaches the operating temperature. The first switch 71 for connecting the fuel cell 101 and the DC voltage converter 104 is provided. Furthermore, in the power generation system according to the first embodiment, at least until the fuel cell 101 reaches the operating temperature, the DC electronic load device 102 that draws a DC current from the fuel cell 101, and at least until the fuel cell 101 reaches the operating temperature, A variable DC power supply 103 that supplies a DC current to the DC voltage converter 104 at the same voltage as the voltage measured by the first voltmeter 51 is provided.

固体酸化物型燃料電池等である燃料電池101には、加熱装置32が接続されている。加熱装置32は、燃料電池101を例えば600℃まで加熱する。燃料電池101は600℃まで加熱された後、例えば20乃至50mAの直流電流を繰り返し引き出されることにより発熱し、例えば900℃の作動温度に達する。作動温度に達した時の燃料電池101の電圧は、例えば60乃至160Vの間で変動する。一般的に固体酸化物型燃料電池等である燃料電池101は、引き出される電流が多くなるほど、電圧は低下する。さらに燃料電池101には、燃料電池101の温度を測定する温度計31が接続されている。また燃料電池101の正極111及び負極112を介して、第1の電圧計51が燃料電池101に並列に接続されている。   A heating device 32 is connected to a fuel cell 101 such as a solid oxide fuel cell. The heating device 32 heats the fuel cell 101 to 600 ° C., for example. After the fuel cell 101 is heated to 600 ° C., it generates heat by repeatedly drawing a direct current of 20 to 50 mA, for example, and reaches an operating temperature of 900 ° C., for example. The voltage of the fuel cell 101 when the operating temperature is reached varies between 60 to 160V, for example. In general, the voltage of the fuel cell 101, which is a solid oxide fuel cell or the like, decreases as the current drawn increases. Further, a thermometer 31 that measures the temperature of the fuel cell 101 is connected to the fuel cell 101. Further, the first voltmeter 51 is connected in parallel to the fuel cell 101 via the positive electrode 111 and the negative electrode 112 of the fuel cell 101.

昇圧型DC-DCコンバータ等である直流電圧変換器104は、例えば燃料電池101から加えられた60乃至160Vの間で変動する直流電圧を、200Vの一定の直流電圧に変換する。インバータ105は、直流電圧変換器104から加えられた200Vの直流電圧を、例えば100Vの交流電圧に変換する。直流電圧変換器104及びインバータ105のそれぞれは、例えば可変直流電源103から供給される直流電流で充電されるコンデンサを備える。インバータ105には、交流負荷106が電気的に接続される。交流負荷106は、制御によりインバータ105から100Vの交流電圧を提供される。   The DC voltage converter 104, which is a step-up DC-DC converter or the like, converts, for example, a DC voltage fluctuating between 60 to 160V applied from the fuel cell 101 into a constant DC voltage of 200V. The inverter 105 converts the 200 V DC voltage applied from the DC voltage converter 104 into, for example, a 100 V AC voltage. Each of the DC voltage converter 104 and the inverter 105 includes a capacitor that is charged with a DC current supplied from, for example, the variable DC power supply 103. An AC load 106 is electrically connected to the inverter 105. The AC load 106 is supplied with an AC voltage of 100 V from the inverter 105 under control.

第1のスイッチ71は、温度計31が測定する燃料電池101の温度が作動温度に達するまで、燃料電池101と直流電圧変換器104の電気的な接続を切断する。また第1のスイッチ71は、温度計31が測定する燃料電池101の温度が作動温度に達した後、燃料電池101と直流電圧変換器104を電気的に接続する。   The first switch 71 disconnects the electrical connection between the fuel cell 101 and the DC voltage converter 104 until the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches the operating temperature. The first switch 71 electrically connects the fuel cell 101 and the DC voltage converter 104 after the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches the operating temperature.

第1のスイッチ71と直流電圧変換器104の間には、第1のダイオード61及び入力電流計54が直列に接続されている。第1のダイオード61は、直流電圧変換器104から燃料電池101に電流が逆流することを防止する第1の逆電流防止機構として機能する。入力電流計54は、直流電圧変換器104に流れる電流の強さを測定する。また第1のダイオード61と並列に、短絡スイッチ74が接続されている。短絡スイッチ74がオンになると、電流は第1のダイオード61を迂回する配線経路を流れるため、第1のダイオード61での電圧降下がなくなる。   A first diode 61 and an input ammeter 54 are connected in series between the first switch 71 and the DC voltage converter 104. The first diode 61 functions as a first reverse current prevention mechanism that prevents a current from flowing backward from the DC voltage converter 104 to the fuel cell 101. The input ammeter 54 measures the intensity of the current flowing through the DC voltage converter 104. A short-circuit switch 74 is connected in parallel with the first diode 61. When the short-circuit switch 74 is turned on, the current flows through the wiring path that bypasses the first diode 61, so that the voltage drop at the first diode 61 is eliminated.

直流電子負荷装置102は、正極111及び負極112を介して燃料電池101に並列に接続されている。温度計31が計測する燃料電池101の温度が600℃に達した後、直流電子負荷装置102は燃料電池101から例えば20乃至50mAの直流電流を繰り返し引き出す。燃料電池101と直流電子負荷装置102の間には、第2のスイッチ72及び出力電流計52が直列に接続されている。第2のスイッチ72は、少なくとも温度計31が測定する燃料電池101の温度が600℃より高くなり、900℃の作動温度に達するまでの間、燃料電池101と直流電子負荷装置102を電気的に接続する。出力電流計52は、燃料電池101から直流電子負荷装置102に流れる電流の強さを測定する。   The DC electronic load device 102 is connected in parallel to the fuel cell 101 via the positive electrode 111 and the negative electrode 112. After the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches 600 ° C., the DC electronic load device 102 repeatedly draws a DC current of 20 to 50 mA, for example, from the fuel cell 101. Between the fuel cell 101 and the DC electronic load device 102, a second switch 72 and an output ammeter 52 are connected in series. The second switch 72 electrically connects the fuel cell 101 and the DC electronic load device 102 until at least the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 is higher than 600 ° C. and reaches an operating temperature of 900 ° C. Connecting. The output ammeter 52 measures the intensity of the current flowing from the fuel cell 101 to the DC electronic load device 102.

可変直流電源103は、燃料電池101及び直流電子負荷装置102と並列に接続されており、かつ第1のスイッチ71と直列に接続されている。また正極113及び負極114を介して、可変直流電源103に並列に第2の電圧計53が接続されている。第2の電圧計53は、可変直流電源103の電圧を測定する。可変直流電源103と直流電圧変換器104の間には、第2のダイオード62及び第3のスイッチ73が直列に接続されている。第2のダイオード62は、直流電圧変換器104から可変直流電源103に電流が逆流することを防止する第2の逆電流防止機構として機能する。第3のスイッチ73は、少なくとも温度計31が計測する燃料電池101の温度が600℃より高くなり、900℃の作動温度に達するまでの間、可変直流電源103と直流電子負荷装置102を電気的に接続する。   The variable DC power source 103 is connected in parallel with the fuel cell 101 and the DC electronic load device 102 and is connected in series with the first switch 71. A second voltmeter 53 is connected in parallel to the variable DC power supply 103 via the positive electrode 113 and the negative electrode 114. The second voltmeter 53 measures the voltage of the variable DC power supply 103. Between the variable DC power supply 103 and the DC voltage converter 104, a second diode 62 and a third switch 73 are connected in series. The second diode 62 functions as a second reverse current prevention mechanism that prevents a current from flowing backward from the DC voltage converter 104 to the variable DC power supply 103. The third switch 73 electrically connects the variable DC power source 103 and the DC electronic load device 102 until the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 is higher than 600 ° C. and reaches the operating temperature of 900 ° C. Connect to.

次に図2乃至図6を参照して、第1の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を説明する。   Next, an operation method of the power generation system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

(a) まず図2に示す加熱装置32で燃料電池101を600℃まで加熱する。この時、温度計31で測定される燃料電池101の温度は、900℃の作動温度に達していない。そのため第1のスイッチ71及び短絡スイッチ74がオフになり、第2のスイッチ72及び第3のスイッチ73がオンになる。次に温度計31で計測される燃料電池101の温度が600℃に達すると、直流電子負荷装置102が燃料電池101から直流電流を引き出し、燃料電池101を発熱させる。また直流電子負荷装置102が直流電流の引き出しを開始するのと同時に、可変直流電源103は、第1の電圧計51で計測される燃料電池101の電圧と同じ電圧で、直流電圧変換器104に直流電流を供給し始める。そのため直流電圧変換器104及びインバータ105が起動し、直流電圧変換器104及びインバータ105のそれぞれが備えるコンデンサが充電され、直流電圧変換器104及びインバータ105にアイドル電流が流れる。   (a) First, the fuel cell 101 is heated to 600 ° C. by the heating device 32 shown in FIG. At this time, the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 does not reach the operating temperature of 900 ° C. Therefore, the first switch 71 and the short-circuit switch 74 are turned off, and the second switch 72 and the third switch 73 are turned on. Next, when the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches 600 ° C., the DC electronic load device 102 draws a DC current from the fuel cell 101 and causes the fuel cell 101 to generate heat. Also, at the same time as the DC electronic load device 102 starts drawing the DC current, the variable DC power supply 103 is supplied to the DC voltage converter 104 at the same voltage as the voltage of the fuel cell 101 measured by the first voltmeter 51. Start supplying DC current. Therefore, the DC voltage converter 104 and the inverter 105 are activated, the capacitors included in each of the DC voltage converter 104 and the inverter 105 are charged, and an idle current flows through the DC voltage converter 104 and the inverter 105.

(b) 温度計31で測定される燃料電池101の温度が900℃の作動温度に達すると、図3に示すように、第1のスイッチ71がオンになる。この時点で直流電圧変換器104及びインバータ105のそれぞれが備えるコンデンサは充電されているため、コンデンサに突入電流が流れ込まない。したがって燃料電池101から過大な直流電流が引き出されるような事態は生じず、燃料電池101を直流電圧変換器104に接続することによって、燃料電池101に電気的なショックが加わることはない。交流負荷106の交流負荷が増大すると、燃料電池101は発電量を増加し、交流負荷106に必要な交流電流を供給する。   (b) When the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches the operating temperature of 900 ° C., the first switch 71 is turned on as shown in FIG. At this time, since the capacitors included in each of the DC voltage converter 104 and the inverter 105 are charged, no inrush current flows into the capacitor. Therefore, a situation in which an excessive direct current is drawn from the fuel cell 101 does not occur, and an electric shock is not applied to the fuel cell 101 by connecting the fuel cell 101 to the DC voltage converter 104. When the AC load of the AC load 106 increases, the fuel cell 101 increases the amount of power generation and supplies the AC current necessary for the AC load 106.

(c) 温度計31で測定される燃料電池101の温度が900℃の作動温度に達した後、状況に応じて直流電子負荷装置102は燃料電池101から引き出す直流電流を漸次減らし、図4に示すように第2のスイッチ72はオフになる。第2のスイッチ72がオフになることによって、直流電子負荷装置102の燃料電池101を起動させる機能が終了する。また燃料電池101のみで交流負荷106に必要な交流電流を提供できる場合は、図5に示すように第3のスイッチ73がオフになる。また第1のダイオード61での電圧降下が問題になる場合は、図6に示すように短絡スイッチ74がオンになる。   (c) After the temperature of the fuel cell 101 measured by the thermometer 31 reaches the operating temperature of 900 ° C., the DC electronic load device 102 gradually reduces the DC current drawn from the fuel cell 101 depending on the situation, as shown in FIG. As shown, the second switch 72 is turned off. When the second switch 72 is turned off, the function of starting the fuel cell 101 of the DC electronic load device 102 is completed. Further, when the AC current necessary for the AC load 106 can be provided only by the fuel cell 101, the third switch 73 is turned off as shown in FIG. When the voltage drop at the first diode 61 becomes a problem, the short-circuit switch 74 is turned on as shown in FIG.

以上示したように、第1の実施の形態に係る発電システムによれば、燃料電池101を直流電圧変換器104に接続する前に、燃料電池101の電圧を同じ電圧で、可変直流電源103から直流電圧変換器104に直流電流が供給される。そのため、燃料電池101を直流電圧変換器104に接続しても、直流電圧変換器104等に突発電流が生じず、燃料電池101に負担がかからない。したがって第1の実施の形態に係る発電システムは、安定稼働が可能である。なお作動温度が900℃である例を示したが、作動温度が異なっても第1の実施の形態は適用可能であることは言うまでもない。   As described above, according to the power generation system according to the first embodiment, before connecting the fuel cell 101 to the DC voltage converter 104, the voltage of the fuel cell 101 is set to the same voltage from the variable DC power supply 103. A direct current is supplied to the direct current voltage converter 104. Therefore, even if the fuel cell 101 is connected to the DC voltage converter 104, no sudden current is generated in the DC voltage converter 104 and the fuel cell 101 is not burdened. Therefore, the power generation system according to the first embodiment can be stably operated. Although an example in which the operating temperature is 900 ° C. has been shown, it goes without saying that the first embodiment can be applied even if the operating temperature is different.

（第2の実施の形態）
第2の実施の形態に係る可変直流電源103は、図7に示すように、充電池151を備える。充電池151は、少なくとも燃料電池101が作動温度に達するまで、直流電子負荷装置102が燃料電池101から引き出した直流電流によって充電される。また交流負荷106に対して燃料電池101が過剰発電している際に、直流電子負荷装置102が燃料電池101から引き出した直流電流によっても充電される。可変直流電源103は、充電池151に保存された電気を用いて、直流電圧変換器104に直流電流を供給する。そのため、第2の実施の形態に係る発電システムにおいては、直流電子負荷装置102が燃料電池101から引き出した直流電流を有効に活用することが可能である。第2の実施の形態に係る発電システムのその他の構成要素は、第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。 (Second embodiment)
A variable DC power supply 103 according to the second embodiment includes a rechargeable battery 151 as shown in FIG. The rechargeable battery 151 is charged by the direct current drawn from the fuel cell 101 by the direct current electronic load device 102 at least until the fuel cell 101 reaches the operating temperature. Further, when the fuel cell 101 generates excessive power with respect to the AC load 106, the DC electronic load device 102 is also charged by the DC current drawn from the fuel cell 101. The variable DC power supply 103 supplies a DC current to the DC voltage converter 104 using electricity stored in the rechargeable battery 151. Therefore, in the power generation system according to the second embodiment, the direct current drawn from the fuel cell 101 by the direct current electronic load device 102 can be effectively used. Since the other components of the power generation system according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば図8に示すように、燃料電池101と直流電圧変換器104の間に並列に、例えば第1のダイオード61のカソードと各出力段の負極（コモン）にコンデンサ81を並列に接続することによって、突発電流の発生をさらに防止することも可能である。また図1乃至図8に示した燃料電池101、温度計31、加熱装置32、直流電子負荷装置102、可変直流電源103、直流電圧変換器104、インバータ105、第1乃至第3のスイッチ71〜73、及び短絡スイッチ74はコンピュータネットワーク等で接続され、中央演算処理装置(CPU)等で制御されてもよい。さらに直流電圧変換器104にインバータ105を接続せず、直流電子負荷装置を接続してもよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。 (Other embodiments)
Although the present invention has been described by the embodiments as described above, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques should be apparent to those skilled in the art. For example, as shown in FIG. 8, a capacitor 81 is connected in parallel between the fuel cell 101 and the DC voltage converter 104, for example, in parallel with the cathode of the first diode 61 and the negative electrode (common) of each output stage. It is also possible to further prevent the occurrence of sudden current. 1 to 8, the fuel cell 101, the thermometer 31, the heating device 32, the DC electronic load device 102, the variable DC power source 103, the DC voltage converter 104, the inverter 105, the first to third switches 71 to 73 and the short-circuit switch 74 may be connected by a computer network or the like and controlled by a central processing unit (CPU) or the like. Furthermore, a DC electronic load device may be connected without connecting the inverter 105 to the DC voltage converter 104. Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure.

本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの模式図である。1 is a schematic diagram of a power generation system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を示す第１の模式図である。It is a 1st schematic diagram which shows the operating method of the electric power generation system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を示す第２の模式図である。It is a 2nd schematic diagram which shows the operating method of the electric power generation system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を示す第３の模式図である。It is a 3rd schematic diagram which shows the operating method of the electric power generation system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を示す第４の模式図である。It is a 4th schematic diagram which shows the operating method of the electric power generation system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る発電システムの稼働方法を示す第５の模式図である。It is a 5th schematic diagram which shows the operating method of the electric power generation system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る発電システムの模式図である。It is a schematic diagram of the electric power generation system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係る発電システムの模式図である。It is a schematic diagram of the electric power generation system which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

31…温度計
32…加熱装置
51…第1の電圧計
52…出力電流計
53…第2の電圧計
54…入力電流計
61…第1のダイオード
62…第2のダイオード
71…第1のスイッチ
72…第2のスイッチ
73…第3のスイッチ
74…短絡スイッチ
81…コンデンサ
101…燃料電池
102…直流電子負荷装置
103…可変直流電源
104…直流電圧変換器
105…インバータ
106…交流負荷
111, 113…正極
112, 114…負極
151…充電池 31 ... Thermometer
32… Heating device
51 ... First voltmeter
52 ... Output ammeter
53 ... Second voltmeter
54 ... Input ammeter
61 ... first diode
62 ... Second diode
71 ... first switch
72 ... second switch
73 ... Third switch
74 ... Short-circuit switch
81 ... Capacitor
101 ... Fuel cell
102 ... DC electronic load device
103… Variable DC power supply
104 ... DC voltage converter
105 ... Inverter
106 ... AC load
111, 113… positive electrode
112, 114… Negative electrode
151 ... Rechargeable battery

Claims (9)

直流電流を流す燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を測定する電圧計と、
前記燃料電池に接続され、加えられた電圧を一定電圧に変換する直流電圧変換器と、
前記燃料電池が作動温度に達するまで前記燃料電池及び前記直流電圧変換器の接続を切断し、前記燃料電池が作動温度に達した後、前記燃料電池及び前記直流電圧変換器を接続する第１のスイッチと、
少なくとも前記燃料電池が作動温度に達するまで、前記燃料電池から前記直流電流を引き出す直流電子負荷装置と、
少なくとも前記燃料電池が作動温度に達するまで、前記電圧計で測定された電圧と同じ電圧で前記直流電圧変換器に直流電流を供給する可変直流電源
とを備えることを特徴とする発電システム。 A fuel cell for passing a direct current;
A voltmeter for measuring the voltage of the fuel cell;
A DC voltage converter connected to the fuel cell and converting the applied voltage to a constant voltage;
The fuel cell and the DC voltage converter are disconnected until the fuel cell reaches an operating temperature, and after the fuel cell reaches the operating temperature, the fuel cell and the DC voltage converter are connected to each other. A switch,
A direct current electronic load device that draws the direct current from the fuel cell at least until the fuel cell reaches an operating temperature;
A variable DC power supply that supplies a DC current to the DC voltage converter at a voltage that is the same as the voltage measured by the voltmeter until at least the fuel cell reaches an operating temperature. 前記直流電圧変換器から流れる直流電流を交流電流に変換するインバータを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, further comprising an inverter that converts a direct current flowing from the direct-current voltage converter into an alternating current. 前記直流電圧変換器から前記燃料電池への逆電流を防止する第１の逆電流防止機構を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, further comprising a first reverse current prevention mechanism that prevents a reverse current from the DC voltage converter to the fuel cell. 前記直流電圧変換器から前記可変直流電源への逆電流を防止する第２の逆電流防止機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second reverse current prevention mechanism for preventing a reverse current from the DC voltage converter to the variable DC power supply. 少なくとも前記燃料電池が作動温度に達するまで、前記燃料電池及び前記直流電子負荷装置を接続する第２のスイッチを更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発電システム。   5. The power generation system according to claim 1, further comprising a second switch that connects the fuel cell and the DC electronic load device at least until the fuel cell reaches an operating temperature. 6. . 少なくとも前記燃料電池が作動温度に達するまで、前記可変直流電源及び前記直流電圧変換器を接続する第３のスイッチを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発電システム。   6. The power generation according to claim 1, further comprising a third switch that connects the variable DC power source and the DC voltage converter until at least the fuel cell reaches an operating temperature. system. 前記第１の逆電流防止機構と並列に接続され、前記燃料電池が作動温度に達した後、前記燃料電池及び前記直流電圧変換器を接続する短絡スイッチを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の発電システム。   4. A short-circuit switch connected in parallel with the first reverse current prevention mechanism and connecting the fuel cell and the DC voltage converter after the fuel cell reaches an operating temperature. The power generation system described in 1. 前記可変直流電源が、前記燃料電池から前記直流電子負荷装置が引き出した前記直流電流で充電される充電池を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the variable DC power supply includes a rechargeable battery that is charged with the DC current drawn from the fuel cell by the DC electronic load device. 前記燃料電池及び前記直流電圧変換器の間に並列に配置されたコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a capacitor disposed in parallel between the fuel cell and the DC voltage converter.
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