JPH08273680A - 車載燃料電池発電装置 - Google Patents
車載燃料電池発電装置Info
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- JPH08273680A JPH08273680A JP7074060A JP7406095A JPH08273680A JP H08273680 A JPH08273680 A JP H08273680A JP 7074060 A JP7074060 A JP 7074060A JP 7406095 A JP7406095 A JP 7406095A JP H08273680 A JPH08273680 A JP H08273680A
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 停車中の電気自動車の燃料電池を稼働させて
家庭や野外における電気供給源とすることでシステムの
稼働率を向上させるとともに、燃料電発電に伴う熱を家
庭や野外で有効利用することでエネルギーを有効に利用
し環境に優しく総合効率の高い車載燃料電池発電装置を
得ることを目的とする。 【構成】 電気自動車に搭載した燃料電池１０と、燃料
電池１０の発電電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９と、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力を車
両停止時に電気自動車のモータ２１より車外の家屋１５
或いはテント１７に切り替えて供給する接続部１６とを
備えている。
家庭や野外における電気供給源とすることでシステムの
稼働率を向上させるとともに、燃料電発電に伴う熱を家
庭や野外で有効利用することでエネルギーを有効に利用
し環境に優しく総合効率の高い車載燃料電池発電装置を
得ることを目的とする。 【構成】 電気自動車に搭載した燃料電池１０と、燃料
電池１０の発電電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９と、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力を車
両停止時に電気自動車のモータ２１より車外の家屋１５
或いはテント１７に切り替えて供給する接続部１６とを
備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池を搭載した電
気自動車の発電システムに関し、特に車両停止時に燃料
電池の出力を電力設備に供給したり、燃料電池動作時の
排熱で温水を作り外部に供給する車載燃料電池発電装置
に関するものである。
気自動車の発電システムに関し、特に車両停止時に燃料
電池の出力を電力設備に供給したり、燃料電池動作時の
排熱で温水を作り外部に供給する車載燃料電池発電装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、電気化学的な反応を利用し
て発電するためのもので、内燃機関に比べて発電効率が
高く、排ガスがクリーン、騒音が小さいなど、エネルギ
ーの有効利用や環境維持に高い効果がある。燃料電池の
原理は、電解質体の両側に接触した電極の一方に燃料を
他方には酸化剤を供給し、燃料の酸化を電池内で電気化
学的に反応させることにより化学エネルギーを直接電気
エネルギーに変換するものである。
て発電するためのもので、内燃機関に比べて発電効率が
高く、排ガスがクリーン、騒音が小さいなど、エネルギ
ーの有効利用や環境維持に高い効果がある。燃料電池の
原理は、電解質体の両側に接触した電極の一方に燃料を
他方には酸化剤を供給し、燃料の酸化を電池内で電気化
学的に反応させることにより化学エネルギーを直接電気
エネルギーに変換するものである。
【０００３】車載用としては、固体高分子型やリン酸型
燃料電池が用いられているが、例えば固体高分子型燃料
電池では、電解質体として固体高分子膜を用いることに
なる。図１０は典型的な、固体高分子電解質型燃料電池
の断面図を示す。図において３１は固体高分子電解質
膜、３２はアノード電極、３３はカソード電極を示す。
固体高分子電解質膜３１はパーフルオロスルフォン酸化
膜が近年高性能な膜として使用されている。
燃料電池が用いられているが、例えば固体高分子型燃料
電池では、電解質体として固体高分子膜を用いることに
なる。図１０は典型的な、固体高分子電解質型燃料電池
の断面図を示す。図において３１は固体高分子電解質
膜、３２はアノード電極、３３はカソード電極を示す。
固体高分子電解質膜３１はパーフルオロスルフォン酸化
膜が近年高性能な膜として使用されている。
【０００４】図１１は特開平４−５１４６６号公報に記
載されている燃料電池発電システムの構成図である。図
において、原料タンク１に貯蔵されたメタノール等の改
質原料は、原料ポンプ７を介して改質器２におくれら、
水蒸気改質反応によって生成した水素リッチな改質ガス
が燃料電池３の燃料室に送られる。
載されている燃料電池発電システムの構成図である。図
において、原料タンク１に貯蔵されたメタノール等の改
質原料は、原料ポンプ７を介して改質器２におくれら、
水蒸気改質反応によって生成した水素リッチな改質ガス
が燃料電池３の燃料室に送られる。
【０００５】一方、空気室にはブロワ９を介して反応空
気が送られ、電解質を挟む一対の電極間で電気化学反応
に基づく直接発電が行われる。また、燃料室のオフガス
は改質器２のバーナに送られ、ブロワ８から送られてく
る支燃空気と混合して燃焼することに、吸熱反応である
水蒸気改質反応に必要な熱源として利用される。
気が送られ、電解質を挟む一対の電極間で電気化学反応
に基づく直接発電が行われる。また、燃料室のオフガス
は改質器２のバーナに送られ、ブロワ８から送られてく
る支燃空気と混合して燃焼することに、吸熱反応である
水蒸気改質反応に必要な熱源として利用される。
【０００６】また、燃料電池３の出力は例えばＤＣ／Ｄ
Ｃ変換器４によって制御されて負荷５に供給されるが、
ＤＣ／ＤＣ変換器４の出力側には補助蓄電池６が設けら
れている。なお、１０は補機制御部であり、ＤＣ／ＤＣ
変換器４の出力電圧を受けて原料ポンプ７、ブロワ８，
９等が制御される。
Ｃ変換器４によって制御されて負荷５に供給されるが、
ＤＣ／ＤＣ変換器４の出力側には補助蓄電池６が設けら
れている。なお、１０は補機制御部であり、ＤＣ／ＤＣ
変換器４の出力電圧を受けて原料ポンプ７、ブロワ８，
９等が制御される。
【０００７】ＤＣ／ＤＣ変換器４の出力電流の制御装置
は、補助蓄電池６の電圧Ｅｄを監視する電圧検出器１１
と、ＤＣ／ＤＣ変換器４の出力電圧の目標値Ｅｓの設定
器１３と、目標値Ｅｓと検出電圧Ｅｄを比較して電圧Ｅ
ｄを目標値Ｅｓに近付けるようにＤＣ／ＤＣ変換器４の
出力電流Ｉｆを制御する指令信号Ｉｓを出力する制御部
１２で構成される。
は、補助蓄電池６の電圧Ｅｄを監視する電圧検出器１１
と、ＤＣ／ＤＣ変換器４の出力電圧の目標値Ｅｓの設定
器１３と、目標値Ｅｓと検出電圧Ｅｄを比較して電圧Ｅ
ｄを目標値Ｅｓに近付けるようにＤＣ／ＤＣ変換器４の
出力電流Ｉｆを制御する指令信号Ｉｓを出力する制御部
１２で構成される。
【０００８】次に動作について説明する。図１０におい
て、アノード電極３２に水素ガス、カソード電極３３に
酸素を供給して外部回路を通してアノード電極３２およ
びカソード電極３３より電流を取り出すと下記のような
反応が起こる。アノード反応 Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- （１） カソード反応 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ （２） このときアノード３２上で水素はプロトンとなり、水を
伴って電解質体３１中をカソード３３まで移動しカソー
ド３３上で酸素と反応して水を生ずる。
て、アノード電極３２に水素ガス、カソード電極３３に
酸素を供給して外部回路を通してアノード電極３２およ
びカソード電極３３より電流を取り出すと下記のような
反応が起こる。アノード反応 Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- （１） カソード反応 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ （２） このときアノード３２上で水素はプロトンとなり、水を
伴って電解質体３１中をカソード３３まで移動しカソー
ド３３上で酸素と反応して水を生ずる。
【０００９】この時、燃料電池発電システムにおいて
は、図１１に示すように、原料タンク１中にメタノール
が貯蔵されており、改質器２で水と反応して水素と炭酸
ガスに分解され、燃料電池３のアノード電極３２側に供
給される。そして酸素は大気中の空気をポンプ９を用い
て燃料電池３に送られる。
は、図１１に示すように、原料タンク１中にメタノール
が貯蔵されており、改質器２で水と反応して水素と炭酸
ガスに分解され、燃料電池３のアノード電極３２側に供
給される。そして酸素は大気中の空気をポンプ９を用い
て燃料電池３に送られる。
【００１０】尚、改質反応は吸熱反応であるので、熱の
補給を燃料の一部を燃焼させて賄う場合には、改質器
（別室）に空気を注入する必要があり、また改質後のガ
ス中の一酸化炭素を除去するための部分散化のために空
気を注入する場合もある。燃料に水素吸蔵合金やボンベ
を用いて純水素を使用する場合は、改質器２は不要であ
る。また、燃料としてメタノールを直接供給する場合
は、改質器２を気化器に置き換えることが可能である。
補給を燃料の一部を燃焼させて賄う場合には、改質器
（別室）に空気を注入する必要があり、また改質後のガ
ス中の一酸化炭素を除去するための部分散化のために空
気を注入する場合もある。燃料に水素吸蔵合金やボンベ
を用いて純水素を使用する場合は、改質器２は不要であ
る。また、燃料としてメタノールを直接供給する場合
は、改質器２を気化器に置き換えることが可能である。
【００１１】水素と酸素の燃焼エネルギーを電圧に換算
すると１.４８Ｖとなり、電池１セル当たりの出力電圧
をＶｃとすると、燃料電池の効率εは式３のように表す
ことができる。 ε＝Ｖｃ／１.４８ （３） 燃料電池１セル当たりの出力電圧は、セル内の内部抵抗
や反応過電圧等により、０.７Ｖ前後で運転されること
になる。
すると１.４８Ｖとなり、電池１セル当たりの出力電圧
をＶｃとすると、燃料電池の効率εは式３のように表す
ことができる。 ε＝Ｖｃ／１.４８ （３） 燃料電池１セル当たりの出力電圧は、セル内の内部抵抗
や反応過電圧等により、０.７Ｖ前後で運転されること
になる。
【００１２】この場合の効率は５０％（ε＝０.５）と
なり、残りの５０％は熱として排出されることになる。
自動車の駆動に必要な出力は数十ｋＷ程度であるが、効
率５０％の場合はそれと同量のエネルギーの熱も同時に
排出されることになる。
なり、残りの５０％は熱として排出されることになる。
自動車の駆動に必要な出力は数十ｋＷ程度であるが、効
率５０％の場合はそれと同量のエネルギーの熱も同時に
排出されることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電シ
ステムは、以上のように５０％程度のエネルギーが熱と
して排出されてしまうため、システムのエネルギー効率
を上昇させるためには、排熱を有効に利用することが必
要である。
ステムは、以上のように５０％程度のエネルギーが熱と
して排出されてしまうため、システムのエネルギー効率
を上昇させるためには、排熱を有効に利用することが必
要である。
【００１４】しかし、固体高分子型燃料電池の動作温度
は８０℃程度であるので排熱の温度が低く、利用価値の
高い車内用スチームを得るには十分な温度ではなかっ
た。また、８０℃以下の排熱は温水としての使用は可能
であるが、燃料電池を電気自動車の電源とした場合、走
行中の電気自動車内で大量の温水を利用することは考え
られず、ラジエータで排気ガスとして熱を無駄に排出す
るしかなく排熱の有効利用が計れないという問題点があ
った。
は８０℃程度であるので排熱の温度が低く、利用価値の
高い車内用スチームを得るには十分な温度ではなかっ
た。また、８０℃以下の排熱は温水としての使用は可能
であるが、燃料電池を電気自動車の電源とした場合、走
行中の電気自動車内で大量の温水を利用することは考え
られず、ラジエータで排気ガスとして熱を無駄に排出す
るしかなく排熱の有効利用が計れないという問題点があ
った。
【００１５】また、一般家庭用に発電所より供給されて
いる電源は、電力発電のために燃焼される燃料の３０％
程度であり、燃料の電力エネルギー変換効率が低く燃料
の有効利用を計れなかった。さらに、電気自動車の稼働
率は、１日当たりせいぜい数時間と低く、そのため燃料
電池の時間当たりのコストも高くつくという問題点があ
った。
いる電源は、電力発電のために燃焼される燃料の３０％
程度であり、燃料の電力エネルギー変換効率が低く燃料
の有効利用を計れなかった。さらに、電気自動車の稼働
率は、１日当たりせいぜい数時間と低く、そのため燃料
電池の時間当たりのコストも高くつくという問題点があ
った。
【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、停車中の電気自動車の燃料電池
を稼働させて家庭や野外における電力供給源とすること
でシステムの稼働率を向上させるとともに、燃料電池発
電に伴う熱を家庭や野外で有効利用することでエネルギ
ーを有効に利用し環境に優しく総合効率の高い車載燃料
電池発電装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、停車中の電気自動車の燃料電池
を稼働させて家庭や野外における電力供給源とすること
でシステムの稼働率を向上させるとともに、燃料電池発
電に伴う熱を家庭や野外で有効利用することでエネルギ
ーを有効に利用し環境に優しく総合効率の高い車載燃料
電池発電装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る車
載燃料電池発電装置は、電気自動車に搭載した燃料電池
と、この燃料電池の発電電力を交流電力に変換する電力
変換手段と、車両停止時にこの電力変換手段の出力を前
記電気自動車の駆動部より車外の電力需要設備に切り替
えて供給する電力供給手段とを備えたものである。
載燃料電池発電装置は、電気自動車に搭載した燃料電池
と、この燃料電池の発電電力を交流電力に変換する電力
変換手段と、車両停止時にこの電力変換手段の出力を前
記電気自動車の駆動部より車外の電力需要設備に切り替
えて供給する電力供給手段とを備えたものである。
【００１８】請求項２の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給する制御手段
を備えたものである。
置は、請求項１の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給する制御手段
を備えたものである。
【００１９】請求項３の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給し、電力需要
設備で消費されない余剰の電力を前記電力需要設備に引
き込まれた設備内配線から一般の商用電気系統に逆送電
させるものである。
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給し、電力需要
設備で消費されない余剰の電力を前記電力需要設備に引
き込まれた設備内配線から一般の商用電気系統に逆送電
させるものである。
【００２０】請求項４の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に電力を送電する送
電線に送電し、電力需要設備で消費されない余剰の電力
を前記送電線からに一般の商用電気系統に逆送電させる
ものである。
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に電力を送電する送
電線に送電し、電力需要設備で消費されない余剰の電力
を前記送電線からに一般の商用電気系統に逆送電させる
ものである。
【００２１】請求項５の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において車外より冷水の供給を受ける冷水供
給手段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排
熱によって温水となし、前記燃料電池の発電電力ととも
に車外へ供給する供給手段を備えたものである。
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において車外より冷水の供給を受ける冷水供
給手段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排
熱によって温水となし、前記燃料電池の発電電力ととも
に車外へ供給する供給手段を備えたものである。
【００２２】請求項６の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電量を供給された冷水
の温度によって制御して排熱温度を制御する発電量制御
手段を備えたものである。
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電量を供給された冷水
の温度によって制御して排熱温度を制御する発電量制御
手段を備えたものである。
【００２３】請求項７の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電電力を消費して発熱
する加熱手段を備え、車両に供給した冷水を前記加熱手
段により燃料電池の排熱温度よりも高温に加熱し、熱水
又はスチームにして供給手段により前記燃料電池の発電
電力とともに車外にを供給するものである。
置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電電力を消費して発熱
する加熱手段を備え、車両に供給した冷水を前記加熱手
段により燃料電池の排熱温度よりも高温に加熱し、熱水
又はスチームにして供給手段により前記燃料電池の発電
電力とともに車外にを供給するものである。
【００２４】
【作用】請求項１の発明における車載燃料電池発電装置
は、車が停止しているときに、電気自動車に搭載した燃
料電池の発電電力を電力変換手段で交流変換した後に、
接続部を介して屋内あるいは野外の交流配線に接続をす
ると、交流変換された燃料電池の発電電力は接続部より
交流配線を通して屋内や野外の電力需要施設に供給され
る。
は、車が停止しているときに、電気自動車に搭載した燃
料電池の発電電力を電力変換手段で交流変換した後に、
接続部を介して屋内あるいは野外の交流配線に接続をす
ると、交流変換された燃料電池の発電電力は接続部より
交流配線を通して屋内や野外の電力需要施設に供給され
る。
【００２５】請求項２の発明における車載燃料電池発電
装置は、電力変換手段の出力を接続する外部交流配線の
電圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電
力の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位
相に調整して電力需要施設に出力する。
装置は、電力変換手段の出力を接続する外部交流配線の
電圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電
力の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位
相に調整して電力需要施設に出力する。
【００２６】請求項３の発明における車載燃料電池発電
装置は、電力変換手段の出力を接続する外部交流配線の
電圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電
力の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位
相に調整して電力需要施設に出力し、電力需要設備で消
費されない余剰電力を電力需要設備に引き込まれた設備
内配線から一般の商用電気系統に逆送電する。
装置は、電力変換手段の出力を接続する外部交流配線の
電圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電
力の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位
相に調整して電力需要施設に出力し、電力需要設備で消
費されない余剰電力を電力需要設備に引き込まれた設備
内配線から一般の商用電気系統に逆送電する。
【００２７】請求項第４の発明における車載燃料電池発
電装置は、電力変換手段の出力を接続する送電線の電
圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電力
の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位相
に調整して送電線に出力し、電力需要設備で消費されな
い余剰電力を送電線から一般の商用電気系統に逆送電す
る。
電装置は、電力変換手段の出力を接続する送電線の電
圧、周波数、位相を検知し、電力変換器手段の出力電力
の電圧、周波数、位相を検知された電圧、周波数、位相
に調整して送電線に出力し、電力需要設備で消費されな
い余剰電力を送電線から一般の商用電気系統に逆送電す
る。
【００２８】請求項５の発明にかかる車載燃料電池発電
装置は、車が停止しているときに、冷却水供給口と温水
排出口及び交流配線を電力設備を備えた家屋等に接続を
すると、燃料電池冷却部の水循環回路内の流路が冷却水
供給口と温水排出口に切り替わり、燃料電池内の排熱で
冷水が温水になって排出され、同時に燃料電池で発電し
た直流電力を交流に変換して交流配線に流れる。
装置は、車が停止しているときに、冷却水供給口と温水
排出口及び交流配線を電力設備を備えた家屋等に接続を
すると、燃料電池冷却部の水循環回路内の流路が冷却水
供給口と温水排出口に切り替わり、燃料電池内の排熱で
冷水が温水になって排出され、同時に燃料電池で発電し
た直流電力を交流に変換して交流配線に流れる。
【００２９】請求項６の発明にかかる車載燃料電池発電
装置は、車が停止しているときに、冷却水供給口と温水
排出口及び交流配線電力設備を備えた家屋等に接続する
と、燃料電池冷却部の水循環回路内の流路が冷却水供給
口と温水排出口に切り替わり、冷却水を流すと、その流
量と温度を検知して、燃料電池の発電量を調整して排熱
温度を上昇させることで温水の温度を調整し、同時に発
電した直流電力を交流に変換して交流配線に流れる。
装置は、車が停止しているときに、冷却水供給口と温水
排出口及び交流配線電力設備を備えた家屋等に接続する
と、燃料電池冷却部の水循環回路内の流路が冷却水供給
口と温水排出口に切り替わり、冷却水を流すと、その流
量と温度を検知して、燃料電池の発電量を調整して排熱
温度を上昇させることで温水の温度を調整し、同時に発
電した直流電力を交流に変換して交流配線に流れる。
【００３０】この第７の発明にかかる車載燃料電池シス
テムは、燃料電池循環用の冷却水回路に設置した加熱器
に電力を与えると配管中の水温がさらに上昇する。
テムは、燃料電池循環用の冷却水回路に設置した加熱器
に電力を与えると配管中の水温がさらに上昇する。
【００３１】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、本実施例における燃料電池発電装置を搭
載した自動車と屋内の電気配線を接続した様子を示すも
のである。図において、１４は燃料電池発電装置を搭載
した電気自動車、１５は燃料電池発電装置１４よりケー
ブルＬを通して電力供給を受ける家屋である。図２は野
外のキャンプ場でテント１７に燃料電池発電装置より電
力を供給する様子を示したものである。電力供給側と電
力需要側との間は接続部１６にて接続されている。
する。図１は、本実施例における燃料電池発電装置を搭
載した自動車と屋内の電気配線を接続した様子を示すも
のである。図において、１４は燃料電池発電装置を搭載
した電気自動車、１５は燃料電池発電装置１４よりケー
ブルＬを通して電力供給を受ける家屋である。図２は野
外のキャンプ場でテント１７に燃料電池発電装置より電
力を供給する様子を示したものである。電力供給側と電
力需要側との間は接続部１６にて接続されている。
【００３２】図３は本実施例に係る燃料電池発電装置の
構成図である。図において、１８は燃料電池３に反応ガ
スを供給する反応ガス供給部であり、この反応ガス供給
部１８は原料タンク１、改質器２、改質器２および燃料
電池３に空気を送るブロワー８等より構成されている。
構成図である。図において、１８は燃料電池３に反応ガ
スを供給する反応ガス供給部であり、この反応ガス供給
部１８は原料タンク１、改質器２、改質器２および燃料
電池３に空気を送るブロワー８等より構成されている。
【００３３】１９は燃料電池３の出力電圧を交流変換す
るＤＣ／ＡＣインバータ、２０は装置全体を制御する制
御部、２１はＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力により動
作する車両駆動用のモータ、２２は装置駆動用のバッテ
リーである。尚、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力電圧
を家屋１５又はテント１７等の電力需要側に供給する場
合は、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ２１よ
り切り離し、接続部１６を介して電力需要側に接続す
る。
るＤＣ／ＡＣインバータ、２０は装置全体を制御する制
御部、２１はＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力により動
作する車両駆動用のモータ、２２は装置駆動用のバッテ
リーである。尚、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力電圧
を家屋１５又はテント１７等の電力需要側に供給する場
合は、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ２１よ
り切り離し、接続部１６を介して電力需要側に接続す
る。
【００３４】次に動作について説明する。燃料電池によ
る発電を行う場合は、反応ガス供給部１８から空気とメ
タノールや水素燃料等が燃料電池３に供給される。この
時発電された直流電流はＤＣ／ＡＣインバータ１９を経
由して自動車１４のモータ２１に供給されて自動車１４
をモータ２１により駆動する。次に自動車１４を停止し
てＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をケーブルＬの途中
にある接続部１６を経由して家屋内の交流配線に接続す
ると、燃料電池によって発電された電力はモータ１３と
は切り離される。そして、燃料電池の発電電力はＤＣ／
ＡＣインバータ１９よって交流変換され、ケーブルＬ、
接続端子１６を経由して家屋５または野外のテント６内
の電力需要設備へ供給される。
る発電を行う場合は、反応ガス供給部１８から空気とメ
タノールや水素燃料等が燃料電池３に供給される。この
時発電された直流電流はＤＣ／ＡＣインバータ１９を経
由して自動車１４のモータ２１に供給されて自動車１４
をモータ２１により駆動する。次に自動車１４を停止し
てＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をケーブルＬの途中
にある接続部１６を経由して家屋内の交流配線に接続す
ると、燃料電池によって発電された電力はモータ１３と
は切り離される。そして、燃料電池の発電電力はＤＣ／
ＡＣインバータ１９よって交流変換され、ケーブルＬ、
接続端子１６を経由して家屋５または野外のテント６内
の電力需要設備へ供給される。
【００３５】実施例２．上記、実施例１では特に柱上ト
ランスより屋内に電力供給用の交流配線が引き込まれて
いない家屋への燃料電池電力供給について説明したが、
本実施例は屋内用配線が引き込まれている家屋への燃料
電池電力を供給し、余剰電力を他電力設備に逆送電する
システムについて説明する。図４は本実施例による車載
燃料電池発電装置の構成図である。尚、図中、図３と同
一符号は同一又は相当部分を示す。図において、２３は
各家屋５に電力を供給する送電線であり、送電線２３に
よって送電された電力は図示しない柱上トランスによっ
て１００Ｖ或いは２００Ｖに降圧されて家屋内の交流配
線に供給される。
ランスより屋内に電力供給用の交流配線が引き込まれて
いない家屋への燃料電池電力供給について説明したが、
本実施例は屋内用配線が引き込まれている家屋への燃料
電池電力を供給し、余剰電力を他電力設備に逆送電する
システムについて説明する。図４は本実施例による車載
燃料電池発電装置の構成図である。尚、図中、図３と同
一符号は同一又は相当部分を示す。図において、２３は
各家屋５に電力を供給する送電線であり、送電線２３に
よって送電された電力は図示しない柱上トランスによっ
て１００Ｖ或いは２００Ｖに降圧されて家屋内の交流配
線に供給される。
【００３６】２４はＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力と
家屋内の交流配線とを接続すると共に、交流配線にかか
る交流電圧、周波数、位相を検出するセンサーを内蔵し
た接続部、２５はセンサーによって検出された交流電
圧、周波数、位相に従って燃料電池１０の出力電圧、Ｄ
Ｃ／ＡＣインバータ１９の出力、周波数、位相を制御す
る制御部である。
家屋内の交流配線とを接続すると共に、交流配線にかか
る交流電圧、周波数、位相を検出するセンサーを内蔵し
た接続部、２５はセンサーによって検出された交流電
圧、周波数、位相に従って燃料電池１０の出力電圧、Ｄ
Ｃ／ＡＣインバータ１９の出力、周波数、位相を制御す
る制御部である。
【００３７】次に本実施例の動作について説明する。Ｄ
Ｃ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ２１より接続部
２４に接続し、燃料電池１０の出力を交流変換して家屋
５の交流配線に接続して電気機器に電力を供給する。こ
の時、接続部２４は内蔵したセンサーにより検出された
交流配線の交流電圧と周波数を制御部２５に伝える。制
御部２５はその情報をもとに燃料電池１０の出力電圧、
ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力電圧、周波数、及び位
相を制御する。
Ｃ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ２１より接続部
２４に接続し、燃料電池１０の出力を交流変換して家屋
５の交流配線に接続して電気機器に電力を供給する。こ
の時、接続部２４は内蔵したセンサーにより検出された
交流配線の交流電圧と周波数を制御部２５に伝える。制
御部２５はその情報をもとに燃料電池１０の出力電圧、
ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力電圧、周波数、及び位
相を制御する。
【００３８】これによりＤＣ／ＡＣインバータ１９から
出力される交流出力は、交流配線に供給されている交流
電力の電圧、周波数、位相と一致しするため、家屋内の
交流配線から交流電力を受けている機器の動作を妨げる
ことなく電力供給を行えることができる。但し、ＤＣ／
ＡＣインバータ１９の出力電圧は屋内配線に供給されて
いる電圧よりやや高めに設定することが望ましい。
出力される交流出力は、交流配線に供給されている交流
電力の電圧、周波数、位相と一致しするため、家屋内の
交流配線から交流電力を受けている機器の動作を妨げる
ことなく電力供給を行えることができる。但し、ＤＣ／
ＡＣインバータ１９の出力電圧は屋内配線に供給されて
いる電圧よりやや高めに設定することが望ましい。
【００３９】この時、車載燃料電池の発電能力は数１０
ｋＷであるが、通常の屋内での電力使用量はせいぜい数
ｋＷであるので、余剰の電力を屋内配線を経由して送電
線２３に送り、別の施設で使用させる（売電）ことがで
きる。また、この時、屋内配線と一般商用電力での電圧
の微妙な違いから屋内配線から一般商用電気系統管の送
・給電を区別して電力を計算する機器を挿入することも
可能である。
ｋＷであるが、通常の屋内での電力使用量はせいぜい数
ｋＷであるので、余剰の電力を屋内配線を経由して送電
線２３に送り、別の施設で使用させる（売電）ことがで
きる。また、この時、屋内配線と一般商用電力での電圧
の微妙な違いから屋内配線から一般商用電気系統管の送
・給電を区別して電力を計算する機器を挿入することも
可能である。
【００４０】実施例３．上記、実施例２では燃料電池か
らの電力供給が必要な家屋に接続部２４を介して交流配
線に電力を供給したが、各家屋の交流配線に電力を供給
する送電線に直接接続部を設けて燃料電池より電力供給
するよにしてもよい。図５は本実施例に係る車載燃料電
池発電装置の構成図である。尚、図中、図４と同一符号
は同一または相当部分を示す。図において、２６は送電
線２３に直接接続された接続であり、この接続部２６は
ＤＣ／ＡＣインバータ１９と送電線２３を接続すると共
に、送電線２３に供給されている交流電力の交流電圧、
周波数、位相を検出するセンサーを内蔵している。
らの電力供給が必要な家屋に接続部２４を介して交流配
線に電力を供給したが、各家屋の交流配線に電力を供給
する送電線に直接接続部を設けて燃料電池より電力供給
するよにしてもよい。図５は本実施例に係る車載燃料電
池発電装置の構成図である。尚、図中、図４と同一符号
は同一または相当部分を示す。図において、２６は送電
線２３に直接接続された接続であり、この接続部２６は
ＤＣ／ＡＣインバータ１９と送電線２３を接続すると共
に、送電線２３に供給されている交流電力の交流電圧、
周波数、位相を検出するセンサーを内蔵している。
【００４１】次に動作について説明する。ＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９の出力をモータ２１より接続部２６に切り
替え接続し、燃料電池１０の出力を交流変換して送電線
２３に供給する。この時、接続部２６は内蔵したセンサ
ーにより検出された送電線の送電電力の流電圧と周波数
を制御部２５に伝える。制御部２５はその情報をもとに
燃料電池１０の出力電圧、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の
出力電圧と周波数と位相を制御して送電線電力の電圧、
周波数、位相と一致させる。
ンバータ１９の出力をモータ２１より接続部２６に切り
替え接続し、燃料電池１０の出力を交流変換して送電線
２３に供給する。この時、接続部２６は内蔵したセンサ
ーにより検出された送電線の送電電力の流電圧と周波数
を制御部２５に伝える。制御部２５はその情報をもとに
燃料電池１０の出力電圧、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の
出力電圧と周波数と位相を制御して送電線電力の電圧、
周波数、位相と一致させる。
【００４２】これによりＤＣ／ＡＣインバータ１９から
出力される交流出力は、送電線電力の電圧、周波数、位
相と一致するため送電電力の波形に雑音がのらない。従
って、送電線２３から電力供給を受けている各家屋５の
電力機器の動作を妨げることなく送電線２３に電力を供
給することができる。
出力される交流出力は、送電線電力の電圧、周波数、位
相と一致するため送電電力の波形に雑音がのらない。従
って、送電線２３から電力供給を受けている各家屋５の
電力機器の動作を妨げることなく送電線２３に電力を供
給することができる。
【００４３】但し、出力する電圧は送電線の電圧よりや
や高めに設定するのが望ましい。尚、この時、車載燃料
電池の発電能力は数１０ｋＷであるが、各家屋で電力を
消費しても燃料電池の供給電力に余裕がある場合は余剰
の電力を送電線を経由して別の施設で使用させる（売
電）ことができる。このようなシステムの場合、売電し
た電力量を計算するために接続部２６と送電線２３との
間に電力量を計算する機器を挿入することも可能であ
る。
や高めに設定するのが望ましい。尚、この時、車載燃料
電池の発電能力は数１０ｋＷであるが、各家屋で電力を
消費しても燃料電池の供給電力に余裕がある場合は余剰
の電力を送電線を経由して別の施設で使用させる（売
電）ことができる。このようなシステムの場合、売電し
た電力量を計算するために接続部２６と送電線２３との
間に電力量を計算する機器を挿入することも可能であ
る。
【００４４】実施例４．上記、実施例１〜３では家屋或
いは野外のテント等に燃料電池の電力を供給する場合に
ついて説明したが、電力発電に伴って燃料電池内で発生
する排熱を温水或いはスチームに変換して電力と共に、
家屋等に供給することもできる。
いは野外のテント等に燃料電池の電力を供給する場合に
ついて説明したが、電力発電に伴って燃料電池内で発生
する排熱を温水或いはスチームに変換して電力と共に、
家屋等に供給することもできる。
【００４５】図６は本実施例に係る車載燃料電池発電装
置の構成図である。本装置は燃料電池の電力供給系に加
えて燃料電池の排熱によって作られた温水を家屋等へ供
給する温水供給系が設けられている。尚、図中、図３と
同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、２７
は燃料電池１０の内部に発生した熱を下げる冷却水が貯
蔵されている水タンク、２８は水タンク２７より冷却水
を燃料電池１０を通して水タンク２７に循環させるポン
プである。
置の構成図である。本装置は燃料電池の電力供給系に加
えて燃料電池の排熱によって作られた温水を家屋等へ供
給する温水供給系が設けられている。尚、図中、図３と
同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、２７
は燃料電池１０の内部に発生した熱を下げる冷却水が貯
蔵されている水タンク、２８は水タンク２７より冷却水
を燃料電池１０を通して水タンク２７に循環させるポン
プである。
【００４６】水タンク２７の排出口と燃料電池１０の取
水口の間には第１バルブ２９が、燃料電池１０の排水口
と水タンク２７の給水口の間にはポンプ２８と第２バル
ブ３０が順に設けられている。従って、燃料電池１の冷
却時には第１，２バルブを開放しポンプ２８により水タ
ンク２７の冷却水を燃料電池１０内に循環させる。
水口の間には第１バルブ２９が、燃料電池１０の排水口
と水タンク２７の給水口の間にはポンプ２８と第２バル
ブ３０が順に設けられている。従って、燃料電池１の冷
却時には第１，２バルブを開放しポンプ２８により水タ
ンク２７の冷却水を燃料電池１０内に循環させる。
【００４７】次に、３１は家屋５等から供給された冷水
を燃料電池１０に取り込む冷水供給口、３２は冷水が燃
料電池１０の排熱で暖められ排出された温水を取り込む
温水排出口、３３は熱交換器であり、この熱交換器３３
は供給される冷却水の温度が低す過ぎて燃料電池１０の
動作温度が低下するのを防ぐため、冷水供給口３１より
供給された冷却水の温度を上げて燃料電池１０に供給す
る。
を燃料電池１０に取り込む冷水供給口、３２は冷水が燃
料電池１０の排熱で暖められ排出された温水を取り込む
温水排出口、３３は熱交換器であり、この熱交換器３３
は供給される冷却水の温度が低す過ぎて燃料電池１０の
動作温度が低下するのを防ぐため、冷水供給口３１より
供給された冷却水の温度を上げて燃料電池１０に供給す
る。
【００４８】燃料電池１０より排出された温水はポンプ
２８を通して温水排出口３２に送られる。尚、冷水供給
口３１及び温水排出口３２は接続口より切り離すと家屋
からの冷水の流れ込み、家屋への温水の流れ込みが閉成
される構造のクイックコネクターを用いている。
２８を通して温水排出口３２に送られる。尚、冷水供給
口３１及び温水排出口３２は接続口より切り離すと家屋
からの冷水の流れ込み、家屋への温水の流れ込みが閉成
される構造のクイックコネクターを用いている。
【００４９】次に本実施例の動作について説明する。冷
水供給口３１、温水排出口３２、接続部２４を家屋５よ
り切り離し、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ
２１に接続して燃料電池を電気自動車の電源として駆動
している場合は、反応ガス供給部１８から空気と水素リ
ッチな燃料ガスが燃料電池１０に供給される。
水供給口３１、温水排出口３２、接続部２４を家屋５よ
り切り離し、ＤＣ／ＡＣインバータ１９の出力をモータ
２１に接続して燃料電池を電気自動車の電源として駆動
している場合は、反応ガス供給部１８から空気と水素リ
ッチな燃料ガスが燃料電池１０に供給される。
【００５０】この時発電された直流電流はＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９を経由して自動車のモータ２１を回転させ
る。発電を継続すると、燃料電池反応に伴い発生した熱
により燃料電池１０の温度が上昇する。この結果、図示
しない温度センサの出力信号によりポンプ２８が駆動す
る。そして、冷却水が第１，第２バルブ２９，３０を通
して水タンク２７と燃料電池１０間を循環して燃料電池
を冷却する。
ンバータ１９を経由して自動車のモータ２１を回転させ
る。発電を継続すると、燃料電池反応に伴い発生した熱
により燃料電池１０の温度が上昇する。この結果、図示
しない温度センサの出力信号によりポンプ２８が駆動す
る。そして、冷却水が第１，第２バルブ２９，３０を通
して水タンク２７と燃料電池１０間を循環して燃料電池
を冷却する。
【００５１】次に自動車を停止して冷水供給口３１、温
水排出口３２、接続部２４を家屋５に接続すると第１，
第２バルブ２９，３０が閉鎖し、家屋５から供給された
冷水が冷水供給口３１、熱交換器３３を通って燃料電池
１０に送られ、燃料電池１０による排熱で温水となった
後にポンプ２８、温水排出口３２を通って家屋５へ供給
される。また、この時燃料電池１０の発電電力はＤＣ／
ＡＣインバータ１９、接続部２４を経由して屋内５へ供
給される。
水排出口３２、接続部２４を家屋５に接続すると第１，
第２バルブ２９，３０が閉鎖し、家屋５から供給された
冷水が冷水供給口３１、熱交換器３３を通って燃料電池
１０に送られ、燃料電池１０による排熱で温水となった
後にポンプ２８、温水排出口３２を通って家屋５へ供給
される。また、この時燃料電池１０の発電電力はＤＣ／
ＡＣインバータ１９、接続部２４を経由して屋内５へ供
給される。
【００５２】尚、この時冷水供給口３１を経由する冷水
に圧力がかかっている場合はポンプ２８は駆動せず、冷
水を素通りさせる。ここでは、冷水供給口３１を通る冷
水を燃料電池１０に送り空気排出ガスの熱を吸収させる
際、冷水を熱交換器５５を経由し燃料電池１０に送る。
これは冷水供給口３１を経由する水温が燃料電池１０の
動作温度の８０℃前後から比較して過度に冷たい場合
に、冷水温度により燃料電池の動作温度が低下して出力
が低下するのを防止するためである。
に圧力がかかっている場合はポンプ２８は駆動せず、冷
水を素通りさせる。ここでは、冷水供給口３１を通る冷
水を燃料電池１０に送り空気排出ガスの熱を吸収させる
際、冷水を熱交換器５５を経由し燃料電池１０に送る。
これは冷水供給口３１を経由する水温が燃料電池１０の
動作温度の８０℃前後から比較して過度に冷たい場合
に、冷水温度により燃料電池の動作温度が低下して出力
が低下するのを防止するためである。
【００５３】実施例５．上記、実施例４では冷水供給口
３１より供給された冷水を発電時の燃料電池１０の排熱
により暖めて温水して家屋５等へ送り出したが、家屋５
より供給される冷水の温度、供給量の変化に拘わりなく
常に一定温度の温水を家屋５に送り出すこともできる。
図７は本実施例に係る車載燃料電池発電装置の構成図で
ある。尚、図中、図６と同一符号は同一又は相当部分を
示す。図において、３４は冷水の温度および供給量を検
出するセンサーであって冷水供給口３１と熱交換器３３
との間の配管に設けられている。３５はセンサー３４に
検出信号に基づき燃料電池の発電電力及びＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９の出力電圧を制御して燃料電池１０の発熱
温度を調整する制御部である。
３１より供給された冷水を発電時の燃料電池１０の排熱
により暖めて温水して家屋５等へ送り出したが、家屋５
より供給される冷水の温度、供給量の変化に拘わりなく
常に一定温度の温水を家屋５に送り出すこともできる。
図７は本実施例に係る車載燃料電池発電装置の構成図で
ある。尚、図中、図６と同一符号は同一又は相当部分を
示す。図において、３４は冷水の温度および供給量を検
出するセンサーであって冷水供給口３１と熱交換器３３
との間の配管に設けられている。３５はセンサー３４に
検出信号に基づき燃料電池の発電電力及びＤＣ／ＡＣイ
ンバータ１９の出力電圧を制御して燃料電池１０の発熱
温度を調整する制御部である。
【００５４】次に本実施例の動作について説明する。自
動車を停止して冷水供給口３１、温水排出口３２、接続
部２４を家屋５に接続すると第１，第２バルブ２９，３
０が閉鎖し、家屋５から供給された冷水が冷水供給口３
１、熱交換器３３を通って燃料電池１０に送られ、燃料
電池１０による排熱で温水となった後にポンプ２８、温
水排出口３２を通って家屋５へ供給される。
動車を停止して冷水供給口３１、温水排出口３２、接続
部２４を家屋５に接続すると第１，第２バルブ２９，３
０が閉鎖し、家屋５から供給された冷水が冷水供給口３
１、熱交換器３３を通って燃料電池１０に送られ、燃料
電池１０による排熱で温水となった後にポンプ２８、温
水排出口３２を通って家屋５へ供給される。
【００５５】また、この時燃料電池１０の発電電力はＤ
Ｃ／ＡＣインバータ１９、接続部２４を経由して屋内へ
供給される。この時水量と水温はセンサー３４により測
定され、予め設定しておいた湯温の温水を作るのに必要
な熱量が制御部３５に設けられた演算部により計算す
る。そして、必要な熱量を得るため燃料電池の発電量、
ＤＣ／ＡＣインバータの出力電流を調整する。
Ｃ／ＡＣインバータ１９、接続部２４を経由して屋内へ
供給される。この時水量と水温はセンサー３４により測
定され、予め設定しておいた湯温の温水を作るのに必要
な熱量が制御部３５に設けられた演算部により計算す
る。そして、必要な熱量を得るため燃料電池の発電量、
ＤＣ／ＡＣインバータの出力電流を調整する。
【００５６】これにより、冷水供給口３１から出る湯温
は供給水量或いは水温の変動によっても急激に変化する
ことなく安定に供給される。また、この時燃料電池１０
から発電された電力はＤＣ／ＡＣインバータ１９、接続
部２４を経由して屋内へ供給される。
は供給水量或いは水温の変動によっても急激に変化する
ことなく安定に供給される。また、この時燃料電池１０
から発電された電力はＤＣ／ＡＣインバータ１９、接続
部２４を経由して屋内へ供給される。
【００５７】実施例６．上記、実施例５は家屋に供給す
る温水の温度を、燃料電池の発電量を調整し発熱量を制
御することで一定にしたが、燃料電池の余剰電力を用い
て加熱手段を動作させその時の発熱で家屋に送り出す温
水の温度を上昇させることもできる。図８は本実施例に
係る車載燃料電池発電装置の構成図である。尚、図中、
図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。図におい
て、３６は燃料電池１０の余剰電力で発熱し温水の温度
を上昇させる水加熱器であってポンプ２８と温水排出口
３２間の配管周囲に設けられている。また、図９は、燃
料電池の電流密度とセル電圧の関係を説明する図であ
る。
る温水の温度を、燃料電池の発電量を調整し発熱量を制
御することで一定にしたが、燃料電池の余剰電力を用い
て加熱手段を動作させその時の発熱で家屋に送り出す温
水の温度を上昇させることもできる。図８は本実施例に
係る車載燃料電池発電装置の構成図である。尚、図中、
図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。図におい
て、３６は燃料電池１０の余剰電力で発熱し温水の温度
を上昇させる水加熱器であってポンプ２８と温水排出口
３２間の配管周囲に設けられている。また、図９は、燃
料電池の電流密度とセル電圧の関係を説明する図であ
る。
【００５８】次に動作について説明する。図１０で例え
ば電流密度６００ｍＡ／ｃｍ2で発電を行った場合のセ
ル電圧は０.７Ｖである。この時の発電効率を式３に当
てはめると４７％となり、燃料電池での発電量が３０ｋ
Ｗの時、３０／０.４７×（１−０.４７）＝３４ｋＷが
熱となって発熱される。この時この排熱を全て利用でき
たとして、２０℃の水が毎分１０リットル供給された場
合は、燃料電池１０から排出される温水の湯温は６８℃
になる。
ば電流密度６００ｍＡ／ｃｍ2で発電を行った場合のセ
ル電圧は０.７Ｖである。この時の発電効率を式３に当
てはめると４７％となり、燃料電池での発電量が３０ｋ
Ｗの時、３０／０.４７×（１−０.４７）＝３４ｋＷが
熱となって発熱される。この時この排熱を全て利用でき
たとして、２０℃の水が毎分１０リットル供給された場
合は、燃料電池１０から排出される温水の湯温は６８℃
になる。
【００５９】また、水温が極端に冷たかったり、あるい
は水量が極端に増えると発電電力を上昇させた際の燃料
電池１０の排熱であっても湯温は下がってしまい、必要
な温度の温水の供給が不可能になる。逆に、冷水の供給
量を下げたとしても、燃料電池の排熱だけでは６８°Ｃ
以上の温度の温水を得ることは困難である。
は水量が極端に増えると発電電力を上昇させた際の燃料
電池１０の排熱であっても湯温は下がってしまい、必要
な温度の温水の供給が不可能になる。逆に、冷水の供給
量を下げたとしても、燃料電池の排熱だけでは６８°Ｃ
以上の温度の温水を得ることは困難である。
【００６０】そこで、燃料電池での発電により、５ｋＷ
の電力を補機動力に消費されたとしても、燃料電池の余
剰電力（最大２５ｋＷ）を水加熱器６２に供給すると、
燃料電池の排熱だけでは達成することができない８０℃
以上の熱水又はスチームを安定供給することも可能にな
る。
の電力を補機動力に消費されたとしても、燃料電池の余
剰電力（最大２５ｋＷ）を水加熱器６２に供給すると、
燃料電池の排熱だけでは達成することができない８０℃
以上の熱水又はスチームを安定供給することも可能にな
る。
【００６１】また、２０℃の水が毎分１０リットルの割
合で供給された場合は、冷水を排熱で６８°Ｃに上昇さ
せた後、８.５ｋＷの電力で加熱された加熱器３６を通
すことにより、８０℃のお湯を得ることができる。排熱
で得た７０℃の湯を１００℃のスチームに変えるには
２.３ｋＪ／ｃｃのエネルギーが必要なので、お湯を水
加熱器３６を介して余剰電力２５ｋＷで加熱すると、お
湯を毎分約０.６リットル／分の液体に換算された１０
０℃のスチームに変換することができる。
合で供給された場合は、冷水を排熱で６８°Ｃに上昇さ
せた後、８.５ｋＷの電力で加熱された加熱器３６を通
すことにより、８０℃のお湯を得ることができる。排熱
で得た７０℃の湯を１００℃のスチームに変えるには
２.３ｋＪ／ｃｃのエネルギーが必要なので、お湯を水
加熱器３６を介して余剰電力２５ｋＷで加熱すると、お
湯を毎分約０.６リットル／分の液体に換算された１０
０℃のスチームに変換することができる。
【００６２】毎分１０リットルの水を２０℃で供給した
場合には、排熱で得た７０°Ｃのお湯を加熱用とパージ
用に分岐させ（図示せず）、そしてスチーム供給を優先
させると、加熱側から１００℃のスチームを約０.６リ
ットル／分（液体換算）、パージ側から約７０℃のお湯
を供給することができる。
場合には、排熱で得た７０°Ｃのお湯を加熱用とパージ
用に分岐させ（図示せず）、そしてスチーム供給を優先
させると、加熱側から１００℃のスチームを約０.６リ
ットル／分（液体換算）、パージ側から約７０℃のお湯
を供給することができる。
【００６３】尚、これらの振り分けは別途調節器（図示
せず）により、センサー３４により検知された水量と水
温により制御部３５で演算・制御させることが可能であ
る。
せず）により、センサー３４により検知された水量と水
温により制御部３５で演算・制御させることが可能であ
る。
【００６４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、電気自動車に
搭載した燃料電池と、この燃料電池の発電電力を交流電
力に変換する電力変換手段と、車両停止時にこの電力変
換手段の出力を前記電気自動車の駆動部より車外の電力
需要設備に切り替えて供給する電力供給手段とを備えた
ので、停止中の電気自動車を燃料電池を有効利用して電
力の供給を行うことができるため、燃料電池の稼働率が
上がるとともに、災害時においても安定した電力供給を
受けられることができるという効果がある。
搭載した燃料電池と、この燃料電池の発電電力を交流電
力に変換する電力変換手段と、車両停止時にこの電力変
換手段の出力を前記電気自動車の駆動部より車外の電力
需要設備に切り替えて供給する電力供給手段とを備えた
ので、停止中の電気自動車を燃料電池を有効利用して電
力の供給を行うことができるため、燃料電池の稼働率が
上がるとともに、災害時においても安定した電力供給を
受けられることができるという効果がある。
【００６５】請求項２の発明によれば、請求項１の車載
燃料電池発電装置において電力需要設備に供給されてい
る既存の供給電力の電圧値、周波数、位相に、電力変換
器からの供給電力の電圧値、周波数、位相を同期させて
前記電力需要設備に供給する制御手段を備えたので、請
求項１の効果に加えて交流変換された燃料電池の出力を
接続する外部交流配線の電圧・周波数を検知し、電力変
換手段の交流電圧と周波数を調整するとともに、周期も
同期して出力するので、既存の商用電力と協調して電力
を出力できると共に、既存の電力に動作をする機器に不
調を来すことなく燃料電池を発電電力を使用できるため
極めて汎用性に富み、且つ、信頼性の高い車載燃料電池
発電装置を得ることができるという効果がある。
燃料電池発電装置において電力需要設備に供給されてい
る既存の供給電力の電圧値、周波数、位相に、電力変換
器からの供給電力の電圧値、周波数、位相を同期させて
前記電力需要設備に供給する制御手段を備えたので、請
求項１の効果に加えて交流変換された燃料電池の出力を
接続する外部交流配線の電圧・周波数を検知し、電力変
換手段の交流電圧と周波数を調整するとともに、周期も
同期して出力するので、既存の商用電力と協調して電力
を出力できると共に、既存の電力に動作をする機器に不
調を来すことなく燃料電池を発電電力を使用できるため
極めて汎用性に富み、且つ、信頼性の高い車載燃料電池
発電装置を得ることができるという効果がある。
【００６６】請求項３の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給し、電力需要
設備で消費されない余剰の電力を前記電力需要設備に引
き込まれた設備内配線から一般の商用電気系統に逆送電
させることで、請求項２の効果に加えて装置の稼働率が
上がるとともに、余剰電力を売電して得た利益を装置の
稼働費用に還元することで経済効果が向上するという効
果がある。
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に供給し、電力需要
設備で消費されない余剰の電力を前記電力需要設備に引
き込まれた設備内配線から一般の商用電気系統に逆送電
させることで、請求項２の効果に加えて装置の稼働率が
上がるとともに、余剰電力を売電して得た利益を装置の
稼働費用に還元することで経済効果が向上するという効
果がある。
【００６７】請求項４の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に電力を供給する送
電線に送電し、電力需要設備で消費されない余剰の電力
を前記送電線からに一般の商用電気系統に逆送電させる
とで、請求項２の効果に加えて装置の稼働率が上がると
ともに、余剰電力を売電して得た利益を装置の稼働費用
に還元することで経済効果が向上するという効果があ
る。
置は、請求項２の車載燃料電池発電装置において電力需
要設備に供給されている既存の電力の電圧値、周波数、
位相に、電力変換器からの供給電力の電圧値、周波数、
位相を同期させて前記電力需要設備に電力を供給する送
電線に送電し、電力需要設備で消費されない余剰の電力
を前記送電線からに一般の商用電気系統に逆送電させる
とで、請求項２の効果に加えて装置の稼働率が上がると
ともに、余剰電力を売電して得た利益を装置の稼働費用
に還元することで経済効果が向上するという効果があ
る。
【００６８】請求項５の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において車外より冷水の供給を受ける冷水供
給手段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排
熱によって温水となし、前記燃料電池の発電電力ととも
に車外へ供給する供給手段を備えたので、請求項１ない
し４のいずれかの効果に加えて、火力を使わずに生活に
必需な温水の得ることができるため安全性が高いという
効果がある。
置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において車外より冷水の供給を受ける冷水供
給手段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排
熱によって温水となし、前記燃料電池の発電電力ととも
に車外へ供給する供給手段を備えたので、請求項１ない
し４のいずれかの効果に加えて、火力を使わずに生活に
必需な温水の得ることができるため安全性が高いという
効果がある。
【００６９】請求項６の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電量を供給された冷水
の温度に従って制御して排熱温度を制御する発電量制御
手段を備えたので、請求項１ないし５のいずれかの効果
に加えて、常に一定温度の温水を容易に得ることができ
るという効果がある。
置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電量を供給された冷水
の温度に従って制御して排熱温度を制御する発電量制御
手段を備えたので、請求項１ないし５のいずれかの効果
に加えて、常に一定温度の温水を容易に得ることができ
るという効果がある。
【００７０】請求項７の発明に係る車載燃料電池発電装
置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電した電力を消費して
発熱する加熱手段を備え、車両に供給した冷水を前記加
熱手段により燃料電池の排熱温度よりも高温に加熱し、
熱水又はスチームにして供給手段により前記燃料電池の
発電電力とともに車外にを供給するようにしたので、請
求項１ないし６のいずれかの効果に加えて、所望とする
温度の温水、またはスチームを容易に得ることができる
という効果がある。
置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の車載燃料電
池発電装置において燃料電池の発電した電力を消費して
発熱する加熱手段を備え、車両に供給した冷水を前記加
熱手段により燃料電池の排熱温度よりも高温に加熱し、
熱水又はスチームにして供給手段により前記燃料電池の
発電電力とともに車外にを供給するようにしたので、請
求項１ないし６のいずれかの効果に加えて、所望とする
温度の温水、またはスチームを容易に得ることができる
という効果がある。
【図１】 この発明による燃料電池発電装置を家屋に使
用した場合の様子をを示す模式図である。
用した場合の様子をを示す模式図である。
【図２】 この発明による燃料電池発電装置を野外のテ
ントに使用した場合の様子をを示す模式図である。
ントに使用した場合の様子をを示す模式図である。
【図３】 この発明の実施例１による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図４】 この発明の実施例２による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図５】 この発明の実施例３による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図６】 この発明の実施例４による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図７】 この発明の実施例５による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図８】 この発明の実施例６による燃料電池発電装置
の電気配線を示す回路図である。
の電気配線を示す回路図である。
【図９】 燃料電池の電流・電圧特性を示す図である。
【図１０】 燃料電池セルの構成を示す断面図である。
【図１１】 従来の燃料電池発電システムの構成を示す
回路図である。
回路図である。
１ 原料タンク、２ 改質器、３燃料電池、１４ 車
両、１５ 家屋、１６，２４，２６ 接続部、１７ テ
ント、１８ 反応ガス供給部、１９ ＤＣ／ＡＣインバ
ータ、２０，２５ 制御部、２１ モータ、２２ バッ
テリ、２３ 送電線、３１ 冷水供給口、３２ 温水排
出口、３４ センサー、３６ 水加熱器。
両、１５ 家屋、１６，２４，２６ 接続部、１７ テ
ント、１８ 反応ガス供給部、１９ ＤＣ／ＡＣインバ
ータ、２０，２５ 制御部、２１ モータ、２２ バッ
テリ、２３ 送電線、３１ 冷水供給口、３２ 温水排
出口、３４ センサー、３６ 水加熱器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏原 正信 姫路市千代田町840番地 三菱電機株式会 社姫路製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 電気自動車に搭載した燃料電池と、この
燃料電池の発電電力を交流電力に変換する電力変換手段
と、車両停止時にこの電力変換手段の出力を前記電気動
車の駆動部より車外の電力需要設備に切り替えて供給す
る電力供給手段とを備えたことを特徴とする車載燃料電
池発電装置。 - 【請求項２】 電力需要設備に供給されている既存の電
力の電圧値、周波数、位相に、電力変換器からの供給電
力の電圧値、周波数、位相を同期させて前記電力需要設
備に供給する制御手段を備えたことを特徴とする請求項
１に記載の車載燃料電池発電装置。 - 【請求項３】 電力需要設備に供給されている既存の電
力の電圧値、周波数、位相に、電力変換器からの供給電
力の電圧値、周波数、位相を同期させて前記電力需要設
備に供給し、電力需要設備で消費されない余剰の電力を
前記電力需要設備に引き込まれた設備内配線から一般の
商用電気系統に逆送電させることを特徴とする請求項２
に記載の車載燃料電池発電装置。 - 【請求項４】 電力需要設備に供給されている既存の電
力の電圧値、周波数、位相に、電力変換器からの供給電
力の電圧値、周波数、位相を同期させて前記電力需要設
備に電力を供給する送電線に送電し、電力需要設備で消
費されない余剰の電力を前記送電線からに一般の商用電
気系統に逆送電させることを特徴とする請求項２に記載
の車載燃料電池発電装置。 - 【請求項５】 車外より冷水の供給を受ける冷水供給手
段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排熱に
よって温水となし、前記燃料電池の発電電力とともに外
部へ供給する供給手段を備えたことを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載の車載燃料電池発電装置。 - 【請求項６】 燃料電池の発電量を供給された冷水の温
度に従って制御して排熱温度を制御する発電量制御手段
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の車載燃料電池発電装置。 - 【請求項７】 燃料電池の発電電力を消費して発熱する
加熱手段を備え、車両に供給した冷水を前記加熱手段に
より燃料電池の排熱温度よりも高温に加熱し、熱水又は
スチームにして前記燃料電池の発電電力とともに供給手
段により車外に供給することを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに車載燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07406095A JP3242547B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 車載燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07406095A JP3242547B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 車載燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08273680A true JPH08273680A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3242547B2 JP3242547B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=13536284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07406095A Expired - Fee Related JP3242547B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 車載燃料電池発電装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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-
1995
- 1995-03-30 JP JP07406095A patent/JP3242547B2/ja not_active Expired - Fee Related
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