JP2013200990A

JP2013200990A - 燃料電池装置

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Publication number: JP2013200990A
Application number: JP2012068027A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Yanase; 考応柳▲瀬▼; Noboru Ishizone; 昇石曽根; Kazutaka Yuzurihara; 一貴譲原; Masayuki Suda; 正之須田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP5923356B2

Abstract

【課題】電力を供給する対象が低負荷である場合であっても、燃料電池装置全体のエネルギー効率を低下させることなく安定的に電力を供給することができる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置１は、燃料電池２にアクティブ方式で燃料を供給するアクティブ燃料供給装置３と、燃料電池２にパッシブ方式で燃料を供給するパッシブ燃料供給装置４と、アクティブ燃料供給装置３とパッシブ燃料供給装置４の双方の燃料供給装置に接続され、燃料電池２に対して双方又は何れか一方の燃料供給装置より燃料を供給するように燃料供給装置を切り替える燃料供給切替部５と、燃料電池装置１の出力状態を検出するとともに燃料供給切替部５の切替え制御を行う状態検出部６と、を備え、状態検出部６が、検出した出力状態に応じて、燃料供給切替部５により燃料電池２に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替えるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池装置に関する。

燃料電池は、燃料を交換することで連続的に電気を取り出すことが可能な電池である。つまり、燃料電池は、電気を取り出す上で、リチウムイオンバッテリーに代表される二次電池のような充電作業を要しないので充電の待ち時間が無く、しかも、ＡＣ電源等の外部電源も必要としない。したがって、燃料電池は、上述のような利便性の良さから、新規電源としての実用化が期待されている。

ここで、燃料電池の種類は、用いる電解質によって、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、固体高分子型などに分類される。特に固体高分子型燃料電池は、小型電子機器類の電源としての応用が検討されている。
さらに、燃料電池の動作・運転方法の違いにより、パッシブ型とアクティブ型とに分けられる。

パッシブ型の燃料電池は、ポンプや電磁弁など電力の消費によって動作する補機と呼ばれる機材を用いずに、燃料の移送や燃料の生成制御などを行うもので、燃料電池装置の小型化や高効率な発電が期待できる（例えば、特許文献１参照）。

アクティブ型の燃料電池は、ポンプやブロアなどの電源を必要とする補機を用い、燃料の輸送や燃料の生成制御などを行うものである。つまり、アクティブ型の燃料電池は、パッシブ型に比べて大量の燃料の供給制御が可能になるため、燃料電池から大電力を取り出すことが可能である。ただし、アクティブ型の燃料電池は、燃料電池から高出力を得るために大量の燃料を燃料電池に送り込む必要があるので、ポンプやコンプレッサー等の補機類の消費電力が増加する。そこで、燃料電池の高出力時における補機類のエネルギー損失を低減させ、燃料電池装置全体のエネルギー効率を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１４６２２４号公報特開平８−４５５２５号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示された技術では、燃料電池が低出力の場合の補機類の消費電力について配慮されていない。特に低出力時においては、燃料電池の出力に対して補機類が消費するエネルギーの割合が高くなり、燃料電池装置全体としてのエネルギー効率が低下する問題がある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、電力を供給する対象が低負荷である場合であっても、燃料電池装置全体のエネルギー効率を低下させることなく安定的に電力を供給することができる燃料電池装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、供給された燃料によって発電する燃料電池を含み、当該燃料電池の発電した電力を外部負荷に供給する燃料電池装置であって、前記燃料電池にアクティブ方式で燃料を供給するアクティブ燃料供給装置と、前記燃料電池にパッシブ方式で燃料を供給するパッシブ燃料供給装置と、前記アクティブ燃料供給装置と前記パッシブ燃料供給装置の双方の燃料供給装置に接続され、前記燃料電池に対して双方又は何れか一方の燃料供給装置より燃料を供給するように前記燃料供給装置を切り替える切替部と、前記燃料電池装置の出力状態を検出するとともに前記切替部の切り替え制御を行う状態検出部と、を備え、前記状態検出部は、検出した前記出力状態に応じて、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替えることを要旨とする。

ここで燃料電池は、たとえば、水素−酸素を燃料とするＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）やメタノール−酸素を燃料とするＤＭＦＣ（ダイレクトメタノール形燃料電池）の他に、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）、ＭＣＦＣ（溶融炭酸塩形燃料電池）、ＰＡＦＣ（リン酸形燃料電池）等を用いることができる。
また、燃料は、燃料電池に適用可能な燃料であれば良く、例えば、ＰＥＦＣの場合、燃料としてメタノールや水素などを用いればよい。なお、燃料は燃料電池から取り外し、交換可能なカートリッジとして用意しても良い。

なお、燃料電池装置には、出力電圧の安定化のために燃料電池の出力を変換して負荷等へ電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換装置を搭載しても良い。さらに、燃料電池装置の出力のバッファーとしてリチウムイオン二次電池やキャパシタなどの蓄電装置を搭載しても良い。
本様態によれば、燃料電池の出力の状態に応じて、燃料電池へ燃料を供給する燃料供給装置を選択することが出来る。

本発明の第２の態様は、前記状態検出部は、前記燃料電池の出力電力Ｐｆと、前記燃料電池装置が前記外部負荷に供給する供給電力Ｐｏと、前記燃料電池装置の内部で消費される内部消費電力Ｐｉと、前記アクティブ燃料供給装置が消費するアクティブ消費電力Ｐａと、前記燃料電池に対して燃料を供給している燃料供給装置と、を検出することを要旨とする。
本様態によれば、燃料電池装置の出力状態及び燃料電池へ燃料を供給している燃料供給装置を把握することが出来る。

本発明の第３の態様は、前記状態検出部は、前記出力電力Ｐｆに対する前記内部消費電力Ｐｉの割合が予め定めた値より大きいとき、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記パッシブ燃料供給装置に切り替えることを要旨とする。
本様態によれば、燃料電池の出力Ｐｆに対して燃料電池内部での消費電力Ｐｉの割合が高い状態での非効率的な発電を回避することが出来る。

本発明の第４の態様は、前記状態検出部は、前記燃料電池に対して燃料を供給している燃料供給装置がパッシブ燃料供給装置であると検出した際、前記パッシブ燃料供給装置が前記燃料電池に対して供給可能な最大の燃料供給量で当該燃料電池を発電させた際の電力Ｐｍに対する前記出力電力Ｐｆの割合が予め定めた値を超えた場合に、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記アクティブ燃料供給装置に切り替えるを要旨とする。
本様態によれば、燃料電池が燃料不足状態で発電することを回避し、安定的に電力を供給することが出来る。

本発明の第５の態様は、前記燃料電池装置の外部状態を検出する外部状態検出部を有し、前記状態検出部は、前記外部状態検出部により検出した前記外部状態に応じて、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替えることを要旨とする。
本様態によれば、燃料電池装置の外部から燃料電池装置の燃料供給装置を制御することが出来る。

本発明の第６の態様は、前記外部状態検出部は、前記外部負荷の駆動状態を検出可能であり、前記状態検出部は、前記外部状態検出部により前記外部負荷が休止状態又は低消費電力状態であることを検出された場合、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記パッシブ燃料供給装置に切り替える。

本発明の第７の態様は、前記外部状態検出部は、前記燃料電池装置の使用者によって選択された燃料供給装置を検出可能であり、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記使用者によって選択された燃料供給装置に切り替えることを要旨とする。
本様態によれば、燃料電池装置の使用者が任意で燃料供給装置を選択することができる。

本発明に係る燃料電池装置は、アクティブ燃料供給装置とパッシブ燃料供給装置とを備えるとともに、切替部により燃料電池に燃料を供給する燃料電池装置を切り替えることができるので、状態検出部が燃料電池装置の出力状態に応じて、燃料電池へ燃料を供給する燃料供給装置を必要に応じて切り替えることが可能となる。そのため、本発明に係る燃料電池装置によると、例えば、燃料電池装置が電力を供給する外部負荷が低負荷の場合であっても、補機類の消費電力を要しないパッシブ燃料供給装置を用いることで、燃料電池装置のエネルギー効率を保つことができる。

したがって、本発明は、電力を供給する対象が低負荷である場合であっても、燃料電池装置全体のエネルギー効率を低下させることなく安定的に電力を供給することができる燃料電池装置を提供できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料電池装置の構成を示すブロック図である。図１に示す燃料電池装置の制御手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施の形態にかかる燃料電池装置の構成を示すブロック図である。図３に示す燃料電池装置の制御手順を示すフローチャートである。

次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池装置の例を示す。
図１に示すように、燃料電池装置１は、燃料電池２と、当該燃料電池２に燃料の供給を行うアクティブ燃料供給装置３及びパッシブ燃料供給装置４と、燃料電池２への燃料の供給対象をアクティブ燃料供給装置３及びパッシブ燃料供給装置４の何れかに切替える燃料供給切替部５と、各種の状態検出を行う状態検出部６と、を備えて構成される。

燃料電池２は、燃料供給切替部５より供給された燃料に応じて発電する電池である。当該燃料電池２は、例えば、ノートパソコンやビデオカメラ、通信機器のような電子機器類からなる負荷（外部負荷）に対して状態検出部６を介して電力供給を行うための、メタノールを負極の燃料とするＤＭＦＣ（ダイレクトメタノール形燃料電池）である。正極の燃料は大気中の酸素とし、燃料電池２は、大気を自然吸気によって取り込む構成である。なお、燃料電池２としては、ＤＭＦＣに限定されるものではなく、水素を負極の燃料とするＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）の他、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）、ＭＣＦＣ（溶融炭酸塩形燃料電池）、ＰＡＦＣ（リン酸形燃料電池）、等を適宜に用いることができる。なお、燃料は、燃料電池２から取り外し、交換可能なカートリッジとして用意しても良い。

アクティブ燃料供給装置３は、電力消費を伴うポンプやバルブ、ブロア等の補機を用いて、状態検出部６を介して燃料電池２に燃料（メタノール）を供給するアクティブ方式の燃料供給器である。つまり、アクティブ燃料供給装置３は、容器内に封入された燃料を補機によって強制的に搬送できるため、大量の燃料供給ができる反面、補機による電力消費が嵩む。一方、パッシブ燃料供給装置４は、上記補機を用いずに状態検出部６を介して燃料電池２に燃料供給を行うパッシブ方式の燃料供給器である。具体的には、パッシブ燃料供給装置４は、燃料を封入した可塑性の容器を、バネ等の弾性材で外部より加圧するように構成されてなる。或いは、金属水素化物と水溶液との化学反応等によって、水素等の燃料を、燃料が生成される際の圧力の増加等の物理的変化を利用し、例えば金属水素化物に対して燃料生成時の圧力と大気圧との差圧等を利用して水溶液を注入したり、水溶液の注入を停止させたりして、燃料の生成・供給制御を行う構成しても良い。このように、パッシブ燃料供給装置４は、電力消費無しに燃料供給が可能である反面、アクティブ燃料供給装置３に比べて燃料供給性能が劣る。

燃料供給切替部５（切替部）は、入力側がアクティブ燃料供給装置３及びパッシブ燃料供給装置４に接続され、出力側が燃料電池２に接続される。つまり、燃料供給切替部５は、アクティブ燃料供給装置３及びパッシブ燃料供給装置４のうち、燃料電池２に対して燃料供給を行うための燃料供給装置を切替える機能を有する。なお、燃料電池２の出力や負荷の消費電力に対して燃料供給量が不足する場合、燃料供給切替部５は、必ずしも一方の燃料供給装置だけを選択せず、両方の燃料供給装置から燃料電池２へ燃料の供給を行えるような切替えを行っても良い。また、燃料供給切替部５による切替えは、状態検出部６から送信された切替え信号に基づいて行われる。

状態検出部６は、燃料電池２、アクティブ燃料供給装置３、燃料供給切替部５、及び負荷、とそれぞれ接続され、各々の電力を検出する。具体的には、状態検出部６は、燃料電池２の出力電圧Ｐｆと、燃料電池装置１が負荷に供給する電力である供給電力Ｐｏと、燃料電池装置１の内部で消費される電力である内部消費電力Ｐｉと、アクティブ燃料供給装置３が消費するアクティブ消費電力Ｐａと、燃料電池装置１の出力状態として検出する。ここで、内部消費電力Ｐｉは、出力電圧Ｐｆと供給電力Ｐｏの差分量を示す。また、アクティブ消費電力Ｐａは、アクティブ燃料供給装置３に備わる補機の消費電力を示す。

さらに、状態検出部６は、燃料供給切替部５より、燃料電池２へ燃料を供給している燃料供給装置がアクティブ燃料供給装置３であるかパッシブ燃料供給装置４であるかを、燃料電池装置１の出力状態として検出する。なお、状態検出部６を用いた事前の試験にて、パッシブ燃料供給装置４によって燃料電池２に燃料を供給した際に、燃料電池２から取り出せる最大の出力電力Ｐｍが測定される。

そして、状態検出部６は、燃料供給切替部５の切替え制御を行う。つまり、状態検出部６は、検出した出力状態に応じて、燃料供給切替部５により燃料電池１に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替える。

なお、燃料電池装置１には、出力電圧の安定化のために燃料電池２の出力を変換して負荷等へ電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換装置（図示省略）を搭載しても良い。さらに、燃料電池装置１の出力のバッファーとしてリチウムイオン二次電池などの蓄電装置を搭載しても良い。

（燃料電池装置の動作手順）
このように構成された燃料電池装置１において、図２のフローチャートによりその動作を説明する。
まず、ステップＳ１は、燃料電池２へパッシブ燃料供給装置４によって燃料を供給するステップである。具体的には、状態検出部６が、燃料供給切替部５により供給路をパッシブ燃料供給装置４側に切替える制御を行う。その結果、燃料電池２は、パッシブ燃料供給装置４より燃料が供給されて発電を開始する。ここで、本ステップＳ１では、一例として燃料電池２への燃料供給にパッシブ燃料供給装置４を用いることとしたが、アクティブ燃料供給装置３を用いても良い。すなわち、燃料供給切替部５が、負荷の種類や負荷特性等に応じて、或いは燃料電池装置１の仕様として、適宜、アクティブ燃料供給装置３とパッシブ燃料供給装置４のいずれかを選択する制御を行うこととしても良い。

次いで、ステップＳ２において、状態検出部６は、燃料電池２の出力電力Ｐｆと燃料電池装置１の内部で消費される内部消費電力Ｐｉを検出し、出力電力Ｐｆにしめる内部消費電力Ｐｉの割合が予め定めた値（本実施形態では０．１）を超えているか否かを判断する。ここで、状態検出部６は、燃料電池２の出力端に備わる電圧計及び電流計（図示省略）を用いて電圧値と電流値を検知し、電圧値に電流値を乗算することでＰｆを検出する。また、状態検出部６は、Ｐｆと同様にして、燃料電池装置１の出力端の手前に備わる電圧計及び電流計より電圧値と電流値を検知し、電圧値に電流値を乗算することで、燃料電池装置１が負荷に供給する電力であるＰｏを算出する。そして、状態検出部６は、ＰｆからＰｏを減算することでＰｉを検出する。なお、予め定めた値は、システムの仕様に応じてパッシブ燃料供給装置４を動作させることによって、システム内部の損失が低減し、燃料電池、システムの出力パフォーマンスが低下しない様に設定することが望ましい。その設定値としては０．１から１程度であればよく、０．１に限られるものではない。

ステップＳ２にて、Ｐｉ／Ｐｆの演算結果が０．１をよりも高い値の場合（ステップＳ２；Ｙ）はステップＳ４へ移行し、それ以外の場合（ステップＳ２；Ｎ）はステップＳ３へ移行する。

ステップＳ２からステップＳ３へ移行した場合、状態検出部６は、燃料供給切替部５により、燃料電池２への燃料供給をパッシブ燃料供給装置４からアクティブ燃料供給装置３に切り替え、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２からステップＳ４へ移行した場合、状態検出部６は、燃料供給切替部５により、パッシブ燃料供給装置４による燃料電池２への燃料供給を行う。すなわち、状態検出部６は、出力電力Ｐｆ全体に占める内部消費電力Ｐｉの割合が低い状態（エネルギー効率の高い状態）ではアクティブ燃料供給装置３による燃料供給を行う一方、出力電力Ｐｆ全体に占める内部消費電力Ｐｉの割合が増してくる状態、すなわち、アクティブ燃料供給装置３の補機による消費電力の割合が高くなってエネルギー効率が低下し始めると、補機を用いないパッシブ燃料供給装置４による燃料供給を行うことで、燃料電池装置１のエネルギー効率を高く保つことができる。

続いて、ステップＳ５にて、状態検出部６は、パッシブ燃料供給装置４が燃料を供給しているときの出力電力Ｐｆが、パッシブ燃料供給装置４の最大限供給可能な燃料供給量で燃料電池２が発電した時の電力Ｐｍを超えないようにするための判断を行う。この判断は、ＰｆがＰｍを超えることによる、燃料電池２への燃料の供給量が不足状態に陥って負荷への電力供給を満足に行えなくなる事態を防ぐためになされる。ここで、ＰｆがＰｍを超えた後に、燃料電池２への燃料供給をパッシブ燃料供給装置４からアクティブ燃料供給装置３への切り替えを行っても遅いので、ある程度、パッシブ燃料供給装置４の燃料供給能力に余裕があるうちにアクティブ燃料供給装置３へ切り替えることが望ましい。上記パッシブ燃料供給装置４の燃料供給能力に余裕持たせるためには、ＰｆがＰｍの約８割程度の出力を超えた時点でアクティブ燃料供給装置３へ切り替えられればよい。本実施形態では、一例として、状態検出部６が、ＰｆがＰｍの９割を超える（Ｐｆ／Ｐｍ＞０．９；予め定めた値）出力となると判断した場合に、ステップＳ３へと移行して、燃料供給切替部５にパッシブ燃料供給装置４からアクティブ燃料供給装置３へ切り替えさせる。

反対に、ステップＳ５にて、状態検出部６が、ＰｆがＰｍの９割未満であると判断した場合、燃料供給装置を切り替える必要が無いので、ステップＳ２以降の処理が繰り返される。

このようにして、本実施形態に係る燃料電池装置１は、電力の供給対象が低負荷でＰｆにしめるＰｉの割合が高くなり始めた場合であっても、パッシブ燃料供給装置４による燃料供給に切り替えることによって燃料電池装置１のエネルギー効率を高く保つことができる。また、燃料電池装置１は、燃料電池２の出力がパッシブ燃料供給装置４の燃料供給能力を超えそうな状態に至っても、事前に燃料電池２への燃料供給がアクティブ燃料供給装置３へ切り替わるので、安定的に電力を供給することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態における燃料電池装置構成を示す。ここで、本実施形態に係る燃料電池装置１ａが第１実施形態に係る燃料電池装置１と相違する点は、状態検出部６ａと外部状態検出部７ａである。なお、図２において、状態検出部６ａと外部状態検出部７ａ以外の構成には、図１と同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

燃料電池装置１ａにおいて、外部状態検出部７ａは燃料電池装置１ａの外部状態（後述）を検出する構成であり、状態検出部６ａは、第１実施形態で述べた各部における電力を検出する機能や燃料電池２へ燃料を供給している燃料供給装置を特定する機能に加えて、負荷に対して出力する電力量を制限する機能と外部状態検出部７ａの信号を受け取る機能を備えてなる。

ここで、外部状態検出部７ａは、負荷の駆動状態（通常の電力消費状態、休止状態、低消費電力状態など）や、燃料電池装置１ａの使用者が任意で燃料電池２への燃料供給方法をアクティブ燃料供給装置３とパッシブ燃料供給装置４の何れかを選択していることを、外部状態として検出するものである。ここで、使用者がパッシブ燃料供給装置４を選択する場合、パッシブ燃料供給装置４には補機等の電力駆動部品が無く燃料供給に際して電力を消費しないので、燃料電池装置１ａ全体として負荷へ高効率な電力供給が出来ることや、騒音や振動がなく静粛性の極めて高い運転が可能となることが利点となる。

（燃料電池装置の動作手順）
このように構成された燃料電池装置１ａにおいて、図４のフローチャートによりその動作を説明する。
まず、ステップＳ１ａは、図２に示したステップＳ１と同様に燃料電池２へパッシブ燃料供給装置４によって燃料を供給するステップである。ここで、燃料電池２への燃料供給にパッシブ燃料供給装置４を用いることとしたが、アクティブ燃料供給装置３であっても良く、負荷の種類や負荷特性等により、燃料電池装置１の仕様として適宜、アクティブ燃料供給装置３とパッシブ燃料供給装置４のいずれかを選択して良い。

燃料電池２へ燃料が供給され燃料電池２が発電していると、ステップＳ２ａにおいて、外部状態検出部６ａは、外部状態検出部７ａにて検出された外部状態に基づいて、外部から燃料電池２への燃料供給としてパッシブ燃料供給装置４が選択されていると判断した場合、具体的には、負荷が休止状態にある又は低消費電力状態に設定されており大量の電力量を必要としない状態にある、又は燃料電池装置１のユーザーが手動でパッシブ燃料供給装置３を選択しているような場合（ステップＳ２ａ；Ｙ）は、燃料供給切替部５を介して燃料電池２への燃料供給をパッシブ燃料供給装置４とする(ステップＳ４ａ)。一方、外部状態検出部６ａは、外部状態検出部７ａにて検出された外部状態に基づいて、外部から燃料電池２への燃料供給としてアクティブ燃料供給装置４が選択されていると判断した場合、具体的には、負荷が通常の電力消費状態に設定されており電力を必要とするような状態にある、又は燃料電池装置１ａのユーザーが手動でアクティブ燃料供給装置４を選択しているような場合（ステップＳ２ａ；Ｎ）、燃料供給切替部５を介して燃料電池２への燃料供給をアクティブ燃料供給装置３とする（ステップＳ３ａ；Ｎ）。そして、外部状態検出部６ａは、ステップＳ３ａの処理が終わるとステップＳ２ａ以降の処理を繰り返す。

次いで、状態検出部６ａは、ステップＳ４ａにて燃料電池２への燃料供給をパッシブ燃料供給装置４とした後、ステップＳ５ａにて、燃料電池出力ＰｆがＰｍの９割以上であるか否かを判断する。ここで、状態検出部６ａは、ＰｆがＰｍの９割未満であると判断した場合（ステップＳ５ａ；Ｎ）、ステップＳ２ａへ移行するフローとなる。一方、状態検出部６ａは、ＰｆがＰｍの９割以上の場合、ステップＳ６ａにて、状態検出部６がＰｆがＰｍの９割未満となるように負荷に対する燃料電池２の出力を制限し、ＰｆがＰｍの９割未満となった後にステップＳ２ａへ移行する。

このようにして、負荷の状態に連動したり、使用者の要求に応えエネルギー効率の高い燃料供給や静粛性の高い燃料供給を行い安定的に電力を供給することが出来る。

１、１ａ燃料電池装置
２燃料電池
３アクティブ燃料供給装置
４パッシブ燃料供給装置
５燃料供給切替部
６、６ａ状態検出部
７ａ外部状態検出部

Claims

供給された燃料によって発電する燃料電池を含み、当該燃料電池の発電した電力を外部負荷に供給する燃料電池装置であって、
前記燃料電池にアクティブ方式で燃料を供給するアクティブ燃料供給装置と、
前記燃料電池にパッシブ方式で燃料を供給するパッシブ燃料供給装置と、
前記アクティブ燃料供給装置と前記パッシブ燃料供給装置の双方の燃料供給装置に接続され、前記燃料電池に対して双方又は何れか一方の燃料供給装置より燃料を供給するように前記燃料供給装置を切り替える切替部と、
前記燃料電池装置の出力状態を検出するとともに前記切替部の切り替え制御を行う状態検出部と、
を備え、
前記状態検出部は、検出した前記出力状態に応じて、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替えることを特徴とする燃料電池装置。
前記状態検出部は、前記燃料電池の出力電力Ｐｆと、前記燃料電池装置が前記外部負荷に供給する供給電力Ｐｏと、前記燃料電池装置の内部で消費される内部消費電力Ｐｉと、前記アクティブ燃料供給装置が消費するアクティブ消費電力Ｐａと、前記燃料電池に対して燃料を供給している燃料供給装置と、を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
前記状態検出部は、前記出力電力Ｐｆに対する前記内部消費電力Ｐｉの割合が予め定めた値より大きいとき、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記パッシブ燃料供給装置に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。
前記状態検出部は、前記燃料電池に対して燃料を供給している燃料供給装置がパッシブ燃料供給装置であると検出した際、前記パッシブ燃料供給装置が前記燃料電池に対して供給可能な最大の燃料供給量で当該燃料電池を発電させた際の電力Ｐｍに対する前記出力電力Ｐｆの割合が予め定めた値を超えた場合に、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記アクティブ燃料供給装置に切り替えることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池装置。
前記燃料電池装置の外部状態を検出する外部状態検出部を有し、
前記状態検出部は、前記外部状態検出部により検出した前記外部状態に応じて、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を切り替える請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の燃料電池装置。
前記外部状態検出部は、前記外部負荷の駆動状態を検出可能であり、
前記状態検出部は、前記外部状態検出部により前記外部負荷が休止状態又は低消費電力状態であることを検出された場合、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記パッシブ燃料供給装置に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。
前記外部状態検出部は、前記燃料電池装置の使用者によって選択された燃料供給装置を検出可能であり、前記切替部により前記燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置を前記使用者によって選択された燃料供給装置に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。