JP3354814B2 - 潜水調査船用ハイブリッド式電源設備 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、深海潜水調査船な
どに用いられる潜水調査船用電源設備に関する。
どに用いられる潜水調査船用電源設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から開発されている無人式潜水調査
船に燃料電池のみの電源設備を装備した場合は、次のよ
うな問題点がある。 (1) 負荷最大値に合わせて、燃料電池を計画設計する必
要があるため、燃料や酸化剤などを含めた動力源システ
ムが大型化するとともに重くなり、無人潜水調査船の効
率のよい運用が期待できなくなる。 (2) 燃料電池の起動時に、外部電源からの給電が必要で
あり、システムの独立した安定的な起動を確認する時間
と手間とを必要とする。すなわち、燃料電池温度を最適
に保持することが難しく、効率のよい発電反応を設定す
ることが難しい。始動時に燃料電池の反応温度が低い
と、いくら発電反応を進めても効率は30％程度にしか上
がらない現象が確認されている。 (3) 海中で燃料電池の発電作用が停止した場合、その再
起動が困難になる。 (4) 燃料電池の発電が停止した場合、非常用動力源を用
意していないと、バラストウエイトの離脱などによる浮
上手段しか対策が立てられない。 (5) 動力源を効率的に運用するため海中で燃料電池を一
時停止するなどの自由度のある運用ができない。 (6) 過負荷の動力要求がなされた場合、発電反応が追随
できず、燃料電池の機構の損傷などを発生する可能性が
ある。
船に燃料電池のみの電源設備を装備した場合は、次のよ
うな問題点がある。 (1) 負荷最大値に合わせて、燃料電池を計画設計する必
要があるため、燃料や酸化剤などを含めた動力源システ
ムが大型化するとともに重くなり、無人潜水調査船の効
率のよい運用が期待できなくなる。 (2) 燃料電池の起動時に、外部電源からの給電が必要で
あり、システムの独立した安定的な起動を確認する時間
と手間とを必要とする。すなわち、燃料電池温度を最適
に保持することが難しく、効率のよい発電反応を設定す
ることが難しい。始動時に燃料電池の反応温度が低い
と、いくら発電反応を進めても効率は30％程度にしか上
がらない現象が確認されている。 (3) 海中で燃料電池の発電作用が停止した場合、その再
起動が困難になる。 (4) 燃料電池の発電が停止した場合、非常用動力源を用
意していないと、バラストウエイトの離脱などによる浮
上手段しか対策が立てられない。 (5) 動力源を効率的に運用するため海中で燃料電池を一
時停止するなどの自由度のある運用ができない。 (6) 過負荷の動力要求がなされた場合、発電反応が追随
できず、燃料電池の機構の損傷などを発生する可能性が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の問
題点に鑑みて、本発明は次のような事項を課題としてい
る。 (1) 潜水調査船に用いられるハイブリッド式電源設備に
おいて、燃料電池に対する過負荷に対応し、且つ発電シ
ステム全体を大型にしない発電システムを構築する。す
なわち、燃料電池に対する負荷要求を平準化する手段を
実現する。 (2) 燃料電池の起動時に、運用上の簡便さから、できる
だけ外部電源を使用せずに発電システムの反応温度を最
適の温度に上げることのできる補助的手段を設ける。そ
して、その補助的手段としては、可逆性があり簡単に
（自動的に）充電できる方式が望まれる。 (3) 燃料電池としての動力源を一時的に休止状態にし、
再起動するなど、効率的に運用できるようにする。 (4) 燃料電池を主動力源とする場合に、制御系電源のバ
ックアップ、通信装置用電源のバックアップなどを行な
う非常用電源を準備する。 (5) 燃料電池における循環水の温度が、適切な温度範囲
に保たれるようにする。
題点に鑑みて、本発明は次のような事項を課題としてい
る。 (1) 潜水調査船に用いられるハイブリッド式電源設備に
おいて、燃料電池に対する過負荷に対応し、且つ発電シ
ステム全体を大型にしない発電システムを構築する。す
なわち、燃料電池に対する負荷要求を平準化する手段を
実現する。 (2) 燃料電池の起動時に、運用上の簡便さから、できる
だけ外部電源を使用せずに発電システムの反応温度を最
適の温度に上げることのできる補助的手段を設ける。そ
して、その補助的手段としては、可逆性があり簡単に
（自動的に）充電できる方式が望まれる。 (3) 燃料電池としての動力源を一時的に休止状態にし、
再起動するなど、効率的に運用できるようにする。 (4) 燃料電池を主動力源とする場合に、制御系電源のバ
ックアップ、通信装置用電源のバックアップなどを行な
う非常用電源を準備する。 (5) 燃料電池における循環水の温度が、適切な温度範囲
に保たれるようにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の潜水調査船用ハイブリッド式電源設備は、
潜水調査船のための電力によるスラスター用駆動器，船
体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置および観測
機器を含んだ作動システムの主電源として燃料電池をそ
なえるとともに、同燃料電池の起動時に同燃料電池を予
熱する電熱式予熱手段として上記燃料電池の循環水系に
おける循環水タンク内に予熱用ヒーターをそなえ、同ヒ
ーターの電源としての二次電池が設けられて、同二次電
池が、上記燃料電池からフロート充電を受けるように同
燃料電池に結線されるとともに、上記作動システムの過
負荷時には上記燃料電池と併用されるべく上記作動シス
テムに対しても結線されており、上記燃料電池の起動後
の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却すべく上記
循環水系に外水中への放熱のための熱交換器が設けら
れ、上記スラスター用駆動器のための所要出力の小さい
微速航行状態で観測を行う際に上記燃料電池からの所要
出力が所定値以下になると同燃料電池を停止させて上記
二次電池のみを上記作動システムの電源として接続させ
る制御系が設けられたことを特徴としている。
め、本発明の潜水調査船用ハイブリッド式電源設備は、
潜水調査船のための電力によるスラスター用駆動器，船
体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置および観測
機器を含んだ作動システムの主電源として燃料電池をそ
なえるとともに、同燃料電池の起動時に同燃料電池を予
熱する電熱式予熱手段として上記燃料電池の循環水系に
おける循環水タンク内に予熱用ヒーターをそなえ、同ヒ
ーターの電源としての二次電池が設けられて、同二次電
池が、上記燃料電池からフロート充電を受けるように同
燃料電池に結線されるとともに、上記作動システムの過
負荷時には上記燃料電池と併用されるべく上記作動シス
テムに対しても結線されており、上記燃料電池の起動後
の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却すべく上記
循環水系に外水中への放熱のための熱交換器が設けら
れ、上記スラスター用駆動器のための所要出力の小さい
微速航行状態で観測を行う際に上記燃料電池からの所要
出力が所定値以下になると同燃料電池を停止させて上記
二次電池のみを上記作動システムの電源として接続させ
る制御系が設けられたことを特徴としている。
【０００５】上述の本発明の潜水調査船用ハイブリッド
式電源設備では、潜水調査のための電力によるスラスタ
ー用駆動器，船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信
装置および観測機器を含んだ作動システムの主電源とし
ての燃料電池の起動に際して、二次電池からの給電を受
ける予熱手段で上記燃料電池の予熱を適切に行なうこと
が可能になり、これにより上記燃料電池の起動が的確に
行なわれるようになる。そして上記燃料電池が発電して
いる状態では、同燃料電池により上記二次電池がフロー
ト充電（floating charge）を受けるので、同二次電池
が初期に消費した電力は直ちに補充されるようになる。
式電源設備では、潜水調査のための電力によるスラスタ
ー用駆動器，船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信
装置および観測機器を含んだ作動システムの主電源とし
ての燃料電池の起動に際して、二次電池からの給電を受
ける予熱手段で上記燃料電池の予熱を適切に行なうこと
が可能になり、これにより上記燃料電池の起動が的確に
行なわれるようになる。そして上記燃料電池が発電して
いる状態では、同燃料電池により上記二次電池がフロー
ト充電（floating charge）を受けるので、同二次電池
が初期に消費した電力は直ちに補充されるようになる。
【０００６】また、上記燃料電池のための上記電熱式予
熱手段が、上記燃料電池の循環水系における循環水タン
ク内の電熱手段として設けられる一方、上記燃料電池の
起動後の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却でき
るように、上記燃料電池の循環水系に外水中への放熱の
ための熱交換器が設けられているので、上記循環水系に
おける循環水の温度を適温に保つことができる。
熱手段が、上記燃料電池の循環水系における循環水タン
ク内の電熱手段として設けられる一方、上記燃料電池の
起動後の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却でき
るように、上記燃料電池の循環水系に外水中への放熱の
ための熱交換器が設けられているので、上記循環水系に
おける循環水の温度を適温に保つことができる。
【０００７】そして、上記作動システムが一時的に過負
荷状態になった場合は、上記二次電池が上記燃料電池の
発電量の不足分を補うことができるので、上記燃料電池
を含む設備全体を大型化しなくてすむようになり、上記
燃料電池に対する負荷要求を平準化することができる。
荷状態になった場合は、上記二次電池が上記燃料電池の
発電量の不足分を補うことができるので、上記燃料電池
を含む設備全体を大型化しなくてすむようになり、上記
燃料電池に対する負荷要求を平準化することができる。
【０００８】さらに、上記スラスター用駆動器のための
所要出力の小さい微速航行状態で観測を行う際に、上記
燃料電池からの所要出力が所定値以下になると、同燃料
電池を停止させて、上記二次電池のみを、スラスター用
駆動器，船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置
および観測機器を含んだ作動システムの電源として接続
させる制御系が設けられているので、上記燃料電池で消
費される燃料や酸化剤の効率的運用をはかることがで
き、ひいては潜水調査船の観測時間の延長や行動範囲の
拡大が可能になる。
所要出力の小さい微速航行状態で観測を行う際に、上記
燃料電池からの所要出力が所定値以下になると、同燃料
電池を停止させて、上記二次電池のみを、スラスター用
駆動器，船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置
および観測機器を含んだ作動システムの電源として接続
させる制御系が設けられているので、上記燃料電池で消
費される燃料や酸化剤の効率的運用をはかることがで
き、ひいては潜水調査船の観測時間の延長や行動範囲の
拡大が可能になる。
【０００９】また、本発明の潜水調査船用ハイブリッド
式電源設備は、上記二次電池が、外部電源からも充電可
能に設けられるとともに、上記燃料電池の発電停止時に
上記作動システムの非常用電源として接続されるように
構成されているので、上記燃料電池にトラブルを生じて
発電が停止された非常事態になっても、上記二次電池か
らの給電により上記作動システムの機能を維持すること
ができる。
式電源設備は、上記二次電池が、外部電源からも充電可
能に設けられるとともに、上記燃料電池の発電停止時に
上記作動システムの非常用電源として接続されるように
構成されているので、上記燃料電池にトラブルを生じて
発電が停止された非常事態になっても、上記二次電池か
らの給電により上記作動システムの機能を維持すること
ができる。
【００１０】さらに、上記の燃料電池および二次電池
が、充放電管理装置を介して、上記作動システムの負荷
回路に接続されていると、上記燃料電池による上記二次
電池へのフロート充電や、上記作動システムの過負荷時
に上記燃料電池を上記二次電池で助勢する作用が円滑に
行なわれるほか、上記燃料電池のトラブル発生時に上記
二次電池を非常用電源として切換える作用が的確に行な
われるようになる。このようにして非常用電源が設けら
れることにより、本設備における制御系電源や通信装置
用電源等のバックアップが確保されるようになる。
が、充放電管理装置を介して、上記作動システムの負荷
回路に接続されていると、上記燃料電池による上記二次
電池へのフロート充電や、上記作動システムの過負荷時
に上記燃料電池を上記二次電池で助勢する作用が円滑に
行なわれるほか、上記燃料電池のトラブル発生時に上記
二次電池を非常用電源として切換える作用が的確に行な
われるようになる。このようにして非常用電源が設けら
れることにより、本設備における制御系電源や通信装置
用電源等のバックアップが確保されるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての潜水調査船用ハイブリッド式電源設備につ
いて説明すると、図１はそのブロック図、図２は本設備
を搭載した潜水調査船と支援母船との関係を示す説明図
である。
形態としての潜水調査船用ハイブリッド式電源設備につ
いて説明すると、図１はそのブロック図、図２は本設備
を搭載した潜水調査船と支援母船との関係を示す説明図
である。
【００１２】図２に示すように、本実施形態のハイブリ
ッド式電源設備を搭載した潜水調査船Ｂは、海面Ｗにお
ける支援母船Ａに伴われて、スラスター18により自航し
ながら海底で観測を行なうようになっており、支援母船
Ａとの連絡は通信装置24を介して行なわれる。
ッド式電源設備を搭載した潜水調査船Ｂは、海面Ｗにお
ける支援母船Ａに伴われて、スラスター18により自航し
ながら海底で観測を行なうようになっており、支援母船
Ａとの連絡は通信装置24を介して行なわれる。
【００１３】この潜水調査船Ｂに搭載されるハイブリッ
ド式電源設備は、図１に示すように、固体高分子型の燃
料電池モジュール１と、リチウムイオン電池あるいは酸
化銀亜鉛電池のごとき二次電池（蓄電地）15とをそなえ
ており、両電池１，15に結線された充放電管理装置16か
ら負荷回路31を介してスラスター18の駆動器（モータ
ー）17や、船体の姿勢制御用の海水ポンプユニット22，
通信装置24，ＣＴＤ26，観測ソーナー27，コントローラ
29などの電力による作動システムへ給電されるようにな
っている。なお、この給電系には、ＤＣ／ＤＣ変換器1
9, 20, 28や制御器21, 23, 25が介装されている。
ド式電源設備は、図１に示すように、固体高分子型の燃
料電池モジュール１と、リチウムイオン電池あるいは酸
化銀亜鉛電池のごとき二次電池（蓄電地）15とをそなえ
ており、両電池１，15に結線された充放電管理装置16か
ら負荷回路31を介してスラスター18の駆動器（モータ
ー）17や、船体の姿勢制御用の海水ポンプユニット22，
通信装置24，ＣＴＤ26，観測ソーナー27，コントローラ
29などの電力による作動システムへ給電されるようにな
っている。なお、この給電系には、ＤＣ／ＤＣ変換器1
9, 20, 28や制御器21, 23, 25が介装されている。
【００１４】主電源としての燃料電池本体２のための燃
料タンク（高圧水素ガスボンベ）13および酸化剤タンク
（高圧酸素ガスボンベ）14が設けられ、これらのタンク
13,14から供給される水素ガスおよび酸素ガスは、それ
ぞれ加湿器11, 12を介して燃料電池本体２へ供給され
る。そして、燃料電池本体２には循環水タンク３からポ
ンプ４により循環水が送られるようになっている。
料タンク（高圧水素ガスボンベ）13および酸化剤タンク
（高圧酸素ガスボンベ）14が設けられ、これらのタンク
13,14から供給される水素ガスおよび酸素ガスは、それ
ぞれ加湿器11, 12を介して燃料電池本体２へ供給され
る。そして、燃料電池本体２には循環水タンク３からポ
ンプ４により循環水が送られるようになっている。
【００１５】燃料電池本体２は、その起動に際して予熱
する必要があるが、本実施形態では、二次電池15から充
放電管理装置16, 付加回路31，ＤＣ／ＤＣ変換器32およ
び予熱用開閉器７を経て循環水タンク３内のヒーター３
ａへ給電することにより、循環水を適温にして燃料電池
本体２の予熱が行なわれるようになっている。なお、燃
料電池本体２の起動時の予熱温度は70°Ｃ程度とするこ
とが望ましく、30°Ｃ程度で起動した場合は、発電効率
が30〜50％位にしか上がらないことが確かめられてい
る。
する必要があるが、本実施形態では、二次電池15から充
放電管理装置16, 付加回路31，ＤＣ／ＤＣ変換器32およ
び予熱用開閉器７を経て循環水タンク３内のヒーター３
ａへ給電することにより、循環水を適温にして燃料電池
本体２の予熱が行なわれるようになっている。なお、燃
料電池本体２の起動時の予熱温度は70°Ｃ程度とするこ
とが望ましく、30°Ｃ程度で起動した場合は、発電効率
が30〜50％位にしか上がらないことが確かめられてい
る。
【００１６】燃料電池本体２の起動後の発電状態では、
燃料電池本体２内の反応水は水温を適温に維持するため
冷却する必要があり、循環水として熱交換器９により外
水中へ放熱されるようになっている。燃料電池本体２の
反応温度は循環水タンク３の出口の水温計５によってモ
ニターされており、同水温計５からの計測情報に基づき
制御装置６が熱交換器９による放熱を調整するための弁
10の開度制御を行ない、これにより循環水の温度が適温
に保たれる。
燃料電池本体２内の反応水は水温を適温に維持するため
冷却する必要があり、循環水として熱交換器９により外
水中へ放熱されるようになっている。燃料電池本体２の
反応温度は循環水タンク３の出口の水温計５によってモ
ニターされており、同水温計５からの計測情報に基づき
制御装置６が熱交換器９による放熱を調整するための弁
10の開度制御を行ない、これにより循環水の温度が適温
に保たれる。
【００１７】二次電池15は、燃料電池本体２から充放電
管理装置16を介しフロート充電されるようになっている
が、受電コネクター30により充放電管理装置16を介して
外部電源からの充電も受けられるようになっている。
管理装置16を介しフロート充電されるようになっている
が、受電コネクター30により充放電管理装置16を介して
外部電源からの充電も受けられるようになっている。
【００１８】このようにして、二次電池15には常時は十
分な電力が蓄えられており、主電源としての燃料電池本
体２がスラスター18などの作動システムの過負荷状態に
応じきれない場合は、二次電池15からの電力供給も充放
電管理装置16を介して行なわれる。
分な電力が蓄えられており、主電源としての燃料電池本
体２がスラスター18などの作動システムの過負荷状態に
応じきれない場合は、二次電池15からの電力供給も充放
電管理装置16を介して行なわれる。
【００１９】また、燃料電池本体２の発電が急に停止す
るような非常事態に際しても、二次電池15が充放電管理
装置16を介し上記作動システムの非常用電源として給電
を行なうようになっており、少なくともＤＣ／ＤＣ変換
器28を介しコントローラ29に給電できるようになってい
るので、この潜水調査船が無人式の場合に、その回収が
容易になる。
るような非常事態に際しても、二次電池15が充放電管理
装置16を介し上記作動システムの非常用電源として給電
を行なうようになっており、少なくともＤＣ／ＤＣ変換
器28を介しコントローラ29に給電できるようになってい
るので、この潜水調査船が無人式の場合に、その回収が
容易になる。
【００２０】さらに、このハイブリッド式電源設備を搭
載した潜水調査船が、スラスター18のための所要出力の
小さい微速航行状態で観測を行なうような場合に、燃料
電池本体２からの所要出力が所定値以下になると同燃料
電池本体２の発電を停止させて二次電池15のみを作動シ
ステムの電源として接続させる制御系が充放電管理装置
16に設けられている。
載した潜水調査船が、スラスター18のための所要出力の
小さい微速航行状態で観測を行なうような場合に、燃料
電池本体２からの所要出力が所定値以下になると同燃料
電池本体２の発電を停止させて二次電池15のみを作動シ
ステムの電源として接続させる制御系が充放電管理装置
16に設けられている。
【００２１】上述の本実施形態の潜水調査船用ハイブリ
ッド式電源設備では、燃料電池本体２の起動に際して、
二次電池15からの給電を受ける予熱用ヒーター３ａで燃
料電池の予熱を適切に行なうことが可能になり、これに
より燃料電池本体２の起動が的確に行なわれるようにな
る。そして燃料電池本体２が発電している状態では、同
燃料電池本体２により二次電池15がフロート充電（floa
ting charge）を受けるので、同二次電池15が初期に消
費した電力は直ちに補充されるようになる。
ッド式電源設備では、燃料電池本体２の起動に際して、
二次電池15からの給電を受ける予熱用ヒーター３ａで燃
料電池の予熱を適切に行なうことが可能になり、これに
より燃料電池本体２の起動が的確に行なわれるようにな
る。そして燃料電池本体２が発電している状態では、同
燃料電池本体２により二次電池15がフロート充電（floa
ting charge）を受けるので、同二次電池15が初期に消
費した電力は直ちに補充されるようになる。
【００２２】また、燃料電池のための電熱式予熱手段
が、上記燃料電池の循環水系における循環水タンク３内
の電熱式ヒーター３ａとして設けられる一方、燃料電池
の起動後の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却で
きるように、燃料電池の循環水タンク３を含む循環水系
に船外の水中への放熱のための熱交換器９が設けられて
いるので、上記循環水系における循環水の温度を適温に
保つことができる。
が、上記燃料電池の循環水系における循環水タンク３内
の電熱式ヒーター３ａとして設けられる一方、燃料電池
の起動後の発電状態では同燃料電池内の反応水を冷却で
きるように、燃料電池の循環水タンク３を含む循環水系
に船外の水中への放熱のための熱交換器９が設けられて
いるので、上記循環水系における循環水の温度を適温に
保つことができる。
【００２３】そして、スラスター18の駆動器17などの作
動システムが一時的に過負荷状態になった場合は、二次
電池15が燃料電池本体２の発電量の不足分を補うことが
できるので、燃料電池本体２を含む設備全体を大型化し
なくてすむようになり、燃料電池本体２に対する負荷要
求を平準化することができる。
動システムが一時的に過負荷状態になった場合は、二次
電池15が燃料電池本体２の発電量の不足分を補うことが
できるので、燃料電池本体２を含む設備全体を大型化し
なくてすむようになり、燃料電池本体２に対する負荷要
求を平準化することができる。
【００２４】また、燃料電池本体２にトラブルを生じて
発電が停止された非常事態になっても、二次電池15から
の給電により上記作動システムの機能を維持することが
できる。
発電が停止された非常事態になっても、二次電池15から
の給電により上記作動システムの機能を維持することが
できる。
【００２５】さらに、充放電管理装置16が設けられるの
で、燃料電池本体２による二次電池15へのフロート充電
や、上記作動システムの過負荷時に燃料電池本体２を二
次電池15で助勢する作用が円滑に行なわれるほか、燃料
電池本体２のトラブル発生時に二次電池15を非常用電源
として切換える作用が的確に行なわれるようになる。こ
のようにして非常用電源が設けられることにより、本設
備における制御系電源や通信装置用電源等のバックアッ
プが確保されるようになる。
で、燃料電池本体２による二次電池15へのフロート充電
や、上記作動システムの過負荷時に燃料電池本体２を二
次電池15で助勢する作用が円滑に行なわれるほか、燃料
電池本体２のトラブル発生時に二次電池15を非常用電源
として切換える作用が的確に行なわれるようになる。こ
のようにして非常用電源が設けられることにより、本設
備における制御系電源や通信装置用電源等のバックアッ
プが確保されるようになる。
【００２６】また、燃料電池本体２のための上記電熱式
予熱手段としてのヒーター３ａが、循環水タンク３に設
けられるので、燃料電池本体２の起動時の予熱が、同じ
電源設備内の二次電池15で効率よく適切な温度範囲で行
なわれるようになって、同燃料電池本体２の起動が的確
に行なわれるようになる。
予熱手段としてのヒーター３ａが、循環水タンク３に設
けられるので、燃料電池本体２の起動時の予熱が、同じ
電源設備内の二次電池15で効率よく適切な温度範囲で行
なわれるようになって、同燃料電池本体２の起動が的確
に行なわれるようになる。
【００２７】さらに、スラスター用駆動器17のための所
要出力の小さい微速航行状態で観測を行う際に、燃料電
池からの所要出力が所定値以下になると、同燃料電池を
停止させて、二次電池15のみを、スラスター用駆動器1
7，船体姿勢制御用海水ポンプユニット22，通信装置24
および観測ソーナー27等の観測機器を含んだ作動システ
ムの電源として接続させる制御系が設けられているの
で、燃料電池で消費される燃料や酸化剤の効率的運用を
はかることができ、ひいては潜水調査船の観測時間の延
長や行動範囲の拡大が可能になる。
要出力の小さい微速航行状態で観測を行う際に、燃料電
池からの所要出力が所定値以下になると、同燃料電池を
停止させて、二次電池15のみを、スラスター用駆動器1
7，船体姿勢制御用海水ポンプユニット22，通信装置24
および観測ソーナー27等の観測機器を含んだ作動システ
ムの電源として接続させる制御系が設けられているの
で、燃料電池で消費される燃料や酸化剤の効率的運用を
はかることができ、ひいては潜水調査船の観測時間の延
長や行動範囲の拡大が可能になる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の潜水調査
船用ハイブリッド式電源設備によれば次のような効果が
得られる。 (1) 潜水調査のための電力によるスラスター用駆動器，
船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置および観
測機器を含んだ作動システムの主電源としての燃料電池
の起動に際して、二次電池からの給電を受ける予熱手段
で上記燃料電池の予熱を適切に行なうことが可能にな
り、これにより上記燃料電池の起動が的確に行なわれる
ようになる。そして上記燃料電池が発電している状態で
は、同燃料電池により上記二次電池がフロート充電を受
けるので、同二次電池が初期に消費した電力は直ちに補
充されるようになる。 (2) 上記作動システムが一時的に過負荷状態になった場
合は、上記二次電池が上記燃料電池の発電量の不足分を
補うことができるので、潜水調査船の限られたスペース
内で上記燃料電池を含む設備全体を大型化しなくてすむ
ようになり、また上記燃料電池に対する負荷要求を平準
化することができる。 (3) 上記燃料電池にトラブルを生じて発電が停止された
非常事態になっても、上記二次電池からの給電により上
記作動システムの機能を維持して、潜水調査船の安全性
の向上および潜水調査機能の確保を図ることができる。 (4) 上記の燃料電池および二次電池が、充放電管理装置
を介して、上記作動システムの負荷回路に接続されてい
ると、上記燃料電池による上記二次電池へのフロート充
電や、上記作動システムの過負荷時に上記燃料電池を上
記二次電池で助勢する作用が円滑に行なわれるほか、上
記燃料電池のトラブル発生時に上記二次電池を非常用電
源として切換える作用が的確に行なわれるようになる。
このようにして非常用電源が設けられることにより、本
設備における制御系電源や通信装置用電源等のバックア
ップが確保されるようになる。 (5) 上記燃料電池のための上記電熱式予熱手段が、上記
燃料電池の循環水系における循環水タンク内の電熱手段
として設けられる一方、上記燃料電池の起動後の発電状
態では同燃料電池内の反応水を冷却できるように、上記
燃料電池の循環水タンクを含む循環水系に船外の水中へ
の放熱のための熱交換器が設けられているので、上記循
環水系における循環水の温度を適温に保つことができ
る。 (6) 本設備を備えた潜水調査船の微速前進による観測作
業などの際に、上記潜水調査船の推進装置に要する電力
が少量の場合は、上記燃料電池を一時的に停止させて、
上記二次電池のみを、スラスター用駆動器，船体姿勢制
御用海水ポンプユニット，通信装置および観測機器を含
んだ作動システムの電源として接続させる制御系が設け
られているので、上記燃料電池で消費される燃料や酸化
剤の効率的運用をはかることができ、ひいては潜水調査
船の観測時間の延長や行動範囲の拡大が可能になるもの
であり、特に無人式潜水調査船用として本設備は有効に
用い られるものである。
船用ハイブリッド式電源設備によれば次のような効果が
得られる。 (1) 潜水調査のための電力によるスラスター用駆動器，
船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信装置および観
測機器を含んだ作動システムの主電源としての燃料電池
の起動に際して、二次電池からの給電を受ける予熱手段
で上記燃料電池の予熱を適切に行なうことが可能にな
り、これにより上記燃料電池の起動が的確に行なわれる
ようになる。そして上記燃料電池が発電している状態で
は、同燃料電池により上記二次電池がフロート充電を受
けるので、同二次電池が初期に消費した電力は直ちに補
充されるようになる。 (2) 上記作動システムが一時的に過負荷状態になった場
合は、上記二次電池が上記燃料電池の発電量の不足分を
補うことができるので、潜水調査船の限られたスペース
内で上記燃料電池を含む設備全体を大型化しなくてすむ
ようになり、また上記燃料電池に対する負荷要求を平準
化することができる。 (3) 上記燃料電池にトラブルを生じて発電が停止された
非常事態になっても、上記二次電池からの給電により上
記作動システムの機能を維持して、潜水調査船の安全性
の向上および潜水調査機能の確保を図ることができる。 (4) 上記の燃料電池および二次電池が、充放電管理装置
を介して、上記作動システムの負荷回路に接続されてい
ると、上記燃料電池による上記二次電池へのフロート充
電や、上記作動システムの過負荷時に上記燃料電池を上
記二次電池で助勢する作用が円滑に行なわれるほか、上
記燃料電池のトラブル発生時に上記二次電池を非常用電
源として切換える作用が的確に行なわれるようになる。
このようにして非常用電源が設けられることにより、本
設備における制御系電源や通信装置用電源等のバックア
ップが確保されるようになる。 (5) 上記燃料電池のための上記電熱式予熱手段が、上記
燃料電池の循環水系における循環水タンク内の電熱手段
として設けられる一方、上記燃料電池の起動後の発電状
態では同燃料電池内の反応水を冷却できるように、上記
燃料電池の循環水タンクを含む循環水系に船外の水中へ
の放熱のための熱交換器が設けられているので、上記循
環水系における循環水の温度を適温に保つことができ
る。 (6) 本設備を備えた潜水調査船の微速前進による観測作
業などの際に、上記潜水調査船の推進装置に要する電力
が少量の場合は、上記燃料電池を一時的に停止させて、
上記二次電池のみを、スラスター用駆動器，船体姿勢制
御用海水ポンプユニット，通信装置および観測機器を含
んだ作動システムの電源として接続させる制御系が設け
られているので、上記燃料電池で消費される燃料や酸化
剤の効率的運用をはかることができ、ひいては潜水調査
船の観測時間の延長や行動範囲の拡大が可能になるもの
であり、特に無人式潜水調査船用として本設備は有効に
用い られるものである。
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド式電
源設備のブロック図である。
源設備のブロック図である。
【図２】図１のハイブリッド式電源設備を潜水調査船に
適用した例の外観を示す説明図である。
適用した例の外観を示す説明図である。
１ 燃料電池モジュール ２ 燃料電池本体 ３ 循環水タンク ３ａ 予熱用ヒータ ４ 循環水ポンプ ５ 水温計 ６ 制御装置 ７ 予熱用開閉器 ８ 制御器 ９ 熱交換器 10 弁 11, 12 加湿器 13 燃料タンク（水素ガスボンベ） 14 酸化剤タンク（酸素ガスボンベ） 15 二次電池（蓄電地） 16 充放電管理装置 17 駆動器（モーター） 18 スラスター 19, 20 ＤＣ／ＤＣ変換器 21 制御器 22 海水ポンプユニット 23 制御器 24 通信装置 25 制御器 26 ＣＴＤ 27 観測ソーナー 28 ＤＣ／ＤＣ変換器 29 コントローラ 30 電源コネクタ 31 負荷回路 32 ＤＣ／ＤＣ変換器 Ａ 支援母船 Ｂ 潜水調査船
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｘ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00,8/04
Claims (3)
- 【請求項１】 潜水調査船のための電力によるスラスタ
ー用駆動器，船体姿勢制御用海水ポンプユニット，通信
装置および観測機器を含んだ作動システムの主電源とし
て燃料電池をそなえるとともに、同燃料電池の起動時に
同燃料電池を予熱する電熱式予熱手段として上記燃料電
池の循環水系における循環水タンク内に予熱用ヒーター
をそなえ、同ヒーターの電源としての二次電池が設けら
れて、同二次電池が、上記燃料電池からフロート充電を
受けるように同燃料電池に結線されるとともに、上記作
動システムの過負荷時には上記燃料電池と併用されるべ
く上記作動システムに対しても結線されており、上記燃
料電池の起動後の発電状態では同燃料電池内の反応水を
冷却すべく上記循環水系に外水中への放熱のための熱交
換器が設けられ、上記スラスター用駆動器のための所要
出力の小さい微速航行状態で観測を行う際に上記燃料電
池からの所要出力が所定値以下になると同燃料電池を停
止させて上記二次電池のみを上記作動システムの電源と
して接続させる制御系が設けられたことを特徴とする、
潜水調査船用ハイブリッド式電源設備。 - 【請求項２】 上記二次電池が、外部電源からも充電可
能に設けられるとともに、上記燃料電池の発電停止時に
上記作動システムの非常用電源として接続されるように
構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の潜水調
査船用ハイブリッド式電源設備。 - 【請求項３】 上記の燃料電池および二次電池が、充放
電管理装置を介して、上記作動システムの負荷回路に接
続されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の
潜水調査船用ハイブリッド式電源設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31557996A JP3354814B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 潜水調査船用ハイブリッド式電源設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31557996A JP3354814B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 潜水調査船用ハイブリッド式電源設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144327A JPH10144327A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3354814B2 true JP3354814B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=18067056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31557996A Expired - Fee Related JP3354814B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 潜水調査船用ハイブリッド式電源設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354814B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20020056167A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | 축열식 자가발전시스템 |
| JP4592192B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2010-12-01 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池システム |
| DE10107559A1 (de) * | 2001-02-17 | 2002-08-29 | Abb Research Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur wechselseitigen Kühlung und Vorwärmung gekoppelter elektrochemischer Wandler |
| JP5200312B2 (ja) | 2001-09-03 | 2013-06-05 | 富士通株式会社 | 電子機器 |
| JP4561030B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2010-10-13 | カシオ計算機株式会社 | 電子機器 |
| WO2005008817A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Gs Yuasa Corporation | 燃料電池システムと燃料電池の燃料切れの検出方法 |
| EP1651512A4 (en) * | 2003-07-31 | 2009-05-06 | Solar Sailor Pty Ltd | UNMANAGED SEA VEHICLE |
| US7132181B2 (en) * | 2003-08-08 | 2006-11-07 | General Motors Corporation | Method and apparatus for venting and purging of a fuel cell |
| KR100599809B1 (ko) | 2004-11-17 | 2006-07-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 |
| JP5258203B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2013-08-07 | 株式会社東芝 | 燃料電池システム及び電子機器 |
| JP4659075B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2011-03-30 | バイオコーク技研株式会社 | 発電装置 |
| CN108232234A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池系统及燃料电池汽车 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6226765A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-04 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池電源装置 |
| JPH0547396A (ja) * | 1991-08-19 | 1993-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池発電システム |
| JPH05225991A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 深海ステーション用電源装置 |
| JP3599761B2 (ja) * | 1993-09-28 | 2004-12-08 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 燃料電池の暖機システム |
| JPH08131382A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気掃除機 |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP31557996A patent/JP3354814B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10144327A (ja) | 1998-05-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020821 |
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