WO2016147459A1 - 電池、水素貯蔵容器の切り替え方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

電池、水素貯蔵容器の切り替え方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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健太郎 村山
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ブラザー工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plurality of hydrogen storage containers that supply hydrogen from an inlet / outlet having an on-off valve, a power generation unit that generates power by supplying hydrogen from the hydrogen storage container, and a control that controls switching of the hydrogen storage container that supplies hydrogen And a computer program for causing a computer to switch the hydrogen storage container.
  • Examples of the battery for obtaining electromotive force by sending hydrogen to the negative electrode include a fuel cell and a nickel / hydrogen battery.
  • Fuel cells have high power generation efficiency and are not affected by the magnitude of the load, so a cogeneration system can be built, so that digital home appliances such as personal computers and mobile phones, electric vehicles, railways, mobile phone base stations, power stations, etc.
  • digital home appliances such as personal computers and mobile phones, electric vehicles, railways, mobile phone base stations, power stations, etc.
  • Various applications are being studied.
  • a fuel cell hydrogen is supplied to a power generation unit from a hydrogen storage alloy filled in a hydrogen storage cylinder (hydrogen storage tank), a fuel gas containing hydrogen contacts the negative electrode of the power generation unit, and oxygen such as air is supplied to the positive electrode.
  • a hydrogen storage cylinder hydrogen storage tank
  • oxygen such as air
  • the oxidant gas is in contact, an electrochemical reaction occurs at both electrodes, and an electromotive force is generated.
  • a plurality of hydrogen storage cylinders are generally provided.
  • Patent Document 1 an opening / closing valve is provided at each inflow / outlet of a plurality of hydrogen storage tanks, and a pressure sensor is attached to a hydrogen supply pipe connected to the inflow / outlet via a communication pipe, so that the pressure is below a threshold value.
  • a fuel cell configured to sequentially switch a hydrogen storage tank to be used is disclosed.
  • hydrogen is continuously supplied with a simple configuration.
  • An object of the present invention is to provide a method for switching a hydrogen storage container in the battery and a computer program for causing a computer to switch the hydrogen storage container.
  • a battery according to the present invention stores a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen from an inlet / outlet having an on-off valve, a power generation unit that generates power by supplying hydrogen from the hydrogen storage container, and supplies hydrogen And a control unit that controls switching of an on-off valve of the hydrogen storage container, wherein the control unit is a hydrogen storage container that supplies hydrogen according to a power generation amount in the power generation unit or a cumulative value of the power generation amount. It is characterized by switching the on-off valve.
  • a battery according to the present invention stores a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen from an inlet / outlet having an on-off valve, a power generation unit that generates power by supplying hydrogen from the hydrogen storage container, and supplies hydrogen And a control unit that controls switching of the on-off valve of the hydrogen storage container, wherein the control unit supplies hydrogen based on the ambient temperature of the hydrogen storage container or the ambient humidity of the hydrogen storage container. It is characterized by switching the on-off valve.
  • the method for switching a hydrogen storage container is a method for switching a hydrogen storage container in a battery comprising a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen to a power generation unit, wherein the ambient temperature of the hydrogen storage container is a predetermined value. It is determined whether or not the humidity around the hydrogen storage container is lower than a predetermined value, the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value, and the humidity around the hydrogen storage container is predetermined.
  • the mode shifts to the second mode in which hydrogen storage containers are used one by one, or in the third mode in which hydrogen storage containers are used on average, and condensation occurs on the hydrogen storage container. It is determined whether the condition that occurs when it is determined that the condition for condensation occurs, and switches the hydrogen storage container for supplying hydrogen.
  • the computer program according to the present invention stores the hydrogen and controls the switching of the hydrogen storage container in the battery including a plurality of hydrogen storage containers that supply the hydrogen to the power generation unit. Or whether the ambient humidity of the hydrogen storage container is lower than a predetermined value, the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value, and the ambient humidity of the hydrogen storage container is a predetermined value. When it is determined that it is not less than the following, the mode is shifted to the first mode in which hydrogen is simultaneously supplied to the power generation unit by a plurality of hydrogen storage containers, and the ambient temperature of the hydrogen storage container is equal to or higher than a predetermined value, or around the hydrogen storage container.
  • the mode shifts to the second mode in which the hydrogen storage containers are used one by one, or the third mode in which the hydrogen storage containers are used on average, It is determined whether or not it is a condition that causes condensation, and if it is determined that the condition is that condensation occurs, a process for outputting a switching instruction for a hydrogen storage container that supplies hydrogen is executed. .
  • the hydrogen storage container when the possibility of dew condensation occurring on the surface of the hydrogen storage container is high, the hydrogen storage container is switched, so that the occurrence of dew condensation is satisfactorily suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of defects such as short circuit of the electric wiring due to the rust and deterioration of the component parts.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows a stack, a radiator, a louver, and a hydrogen storage part. It is a flowchart which shows the process sequence of hydrogen supply by CPU91. It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine concerning mode A. It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine which concerns on the number determination which opens the on-off valve of a cylinder unit. It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine which concerns on dew condensation generation condition confirmation. It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine which concerns on mode B. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a subroutine according to mode C. It is a flowchart which shows the procedure of the residual hydrogen amount adjustment process between cylinder units by CPU91.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing a stack, a radiator, a louver, and a hydrogen storage unit.
  • the fuel cell 100 is a fuel cell such as a polymer electrolyte fuel cell.
  • the fuel cell 100 includes a hydrogen supply unit 7, a stack 8, a control unit 9, a hydrogen storage unit 10, a notification unit 15, a temperature sensor 16, a humidity sensor 17, and a pressure gauge 18.
  • Hydrogen storage unit 10 includes cylinder unit “A” 1, cylinder unit “B” 2, cylinder unit “C” 3, cylinder unit “D” 4, cylinder unit “E” 5, cylinder unit “F” 6 and the like.
  • the temperature sensors 11, 21, 31, 41, 51, 61 can detect the surface temperature of each cylinder unit.
  • Each cylinder unit is provided with four cylinders, and one open / close valve is provided for the four cylinders.
  • the hydrogen supply unit 7 includes a manifold 70, a hydrogen supply connection port 73, and a regulator 74.
  • Each cylinder unit is connected to the manifold 70 via the on-off valves 12, 22, 32, 42, 52, 62.
  • a hydrogen supply connection port 73 is connected to the manifold 70 via an on-off valve 72 so that hydrogen is sent to each cylinder unit via the manifold 70 and stored in each cylinder unit.
  • a regulator 74 is connected to the manifold 70 via a pressure gauge 18 and an on-off valve 71, and hydrogen is sent from the hydrogen storage unit 10 to the regulator 74.
  • the regulator 74 is connected to the stack 8.
  • the stack 8 is formed by laminating a plurality of cells formed by laminating and integrating a negative electrode, a solid polymer film, and a positive electrode, and sandwiching them between conductive plates.
  • the fuel gas containing hydrogen flowing in from the hydrogen storage unit 10 comes into contact with the negative electrode and the oxidizing gas containing oxygen such as air comes into contact with the positive electrode, an electrochemical reaction occurs in both electrodes, and an electromotive force is generated.
  • water is generated by the reaction between hydrogen ions that have permeated the electrolyte membrane from the negative electrode side and oxygen in the oxidizing gas.
  • the control unit 9 includes a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each component of the control unit 9, and a RAM 92, a timing unit 93, a storage unit 94, and an I / F 95 are connected to the CPU 91 via a bus. Has been.
  • CPU Central Processing Unit
  • the storage unit 94 is a nonvolatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and stores a control program 97 for performing hydrogen supply control (control of cylinder unit switching) according to the present embodiment.
  • the control program 97 is a portable medium recorded as a computer-readable CD (Compact Disc) -ROM, DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), hard disk drive.
  • the program may be recorded on a recording medium 96 such as a solid state drive, and the CPU 91 may read the control program 97 from the recording medium 96 and store it in the storage unit 94.
  • the control program 97 according to the present invention may be acquired from an external computer (not shown) connected to the communication network and stored in the storage unit 94.
  • the RAM 92 is a memory such as DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), and the like.
  • the control program 97 read from the storage unit 94 when the CPU 91 performs arithmetic processing and various data generated by the arithmetic processing of the CPU 91. Is temporarily stored.
  • the timer 93 measures time for a predetermined determination described later.
  • the notification unit 15 is provided on an operation panel (not shown) or the like, and notification information is output in characters or the like. The notification may be performed by turning on an LED lamp or outputting sound.
  • the pressure gauge 18 detects the pressure of hydrogen supplied from the entire hydrogen storage unit 10.
  • the control unit 9 is connected to the stack 8, the on-off valves, the notification unit 15, the temperature sensors including the temperature sensor 16, the humidity sensor 17, and the pressure gauge 18 via the I / F 95.
  • a radiator 13 and a louver 14 are disposed between the stack 8 and the hydrogen storage unit 10.
  • the electrochemical reaction occurring in the stack 8 is an exothermic reaction, and the stack 8 is cooled by the radiator 13.
  • the cylinder of the hydrogen storage unit 10 is a hydrogen storage alloy tank, and the reaction when the hydrogen storage alloy releases hydrogen is an endothermic reaction. Accordingly, the heated air is sent from the radiator 13 to the hydrogen storage unit 10. Adjustment of the amount of heated air and the destination of heated air (to which cylinder unit heated air is sent) is performed by adjusting the angle of the louver plate of the louver 14.
  • the cylinder unit “F” 6 to the cylinder unit “A” 1 are sequentially stacked.
  • the radiator 13 is disposed at a height position near the upper part of the hydrogen storage unit 10 with respect to the hydrogen storage unit 10.
  • the temperature sensor 16 and the humidity sensor 17 are disposed between the radiator 13 and the louver 14.
  • the fuel cell 100 of the present embodiment has three hydrogen supply modes of mode A, mode B, and mode C as hydrogen supply modes.
  • Mode A The priority of the cylinder unit to be used (opening the on-off valve) changes. Since cylinder units are used on average, the time for refilling with hydrogen is short. If it is decided to use the next cylinder unit after exhausting one cylinder unit, for example, when it takes 10 hours to refill 100% of hydrogen into one cylinder unit, the hydrogen of each cylinder unit is 50% If used, the hydrogen refill time is 5 hours.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a hydrogen supply processing procedure performed by the CPU 91.
  • the CPU 91 determines whether or not the temperature acquired from the temperature sensor 16 is F ° C. or higher, or whether or not the humidity acquired from the humidity sensor 17 is G% or less (S1).
  • the storage unit 94 stores a temperature F ° C. and a humidity G% at which condensation is considered to occur when the mode C is not shifted based on experimental data, usage conditions, and usage conditions obtained in advance.
  • the CPU 91 determines that the temperature is not higher than F ° C. and the humidity is not lower than G% (S1: NO)
  • the CPU 91 shifts to mode C as a forced setting (S2).
  • the CPU 91 determines whether or not a hydrogen supply mode to be used from the user has been received (S3).
  • the user gives an instruction using the operation panel by pressing a button of a hydrogen supply mode (use mode) to be used or inputting a hydrogen supply mode to be used.
  • the CPU 91 may select the hydrogen supply mode. Alternatively, one hydrogen supply mode predetermined as an initial setting may be selected. If the CPU 91 determines that the use mode has not been accepted (S3: NO), the process returns to step S1.
  • the CPU 91 determines whether or not the mode A is selected (S4). When determining that the mode A is not selected (S4: NO), the CPU 91 determines whether or not the mode B is selected (S5). If the CPU 91 determines that the mode B is not selected (S5: NO), the process proceeds to step S2. That is, the mode C is entered.
  • the CPU 91 determines that the mode B is selected (S5: YES)
  • the CPU 91 shifts to the mode B (S6).
  • the CPU 91 determines that the mode A is selected (S4: YES)
  • the CPU 91 shifts to the mode A (S7).
  • the CPU 91 determines whether or not to stop the hydrogen supply (S8). This determination is made based on whether or not an instruction to stop the hydrogen supply from the user has been received, or whether or not the CPU 91 determines that a predetermined hydrogen supply stop condition is satisfied. If the CPU 91 determines not to stop the hydrogen supply (S8: NO), the process returns to step S1. When the CPU 91 determines that the hydrogen supply is to be stopped (S8: YES), the hydrogen supply process ends.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine according to mode A.
  • the CPU 91 determines the number of cylinder units that open the on-off valve (S11).
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine related to determining the number of opening the opening / closing valves of the cylinder unit.
  • the relationship between the amount of power generation and the number of cylinder units used in which no condensation occurs is obtained in advance by experiments and stored in the storage unit 94.
  • the following numerical values of power generation are examples.
  • the CPU 91 determines whether or not the current power generation amount is 400 W (first threshold) or more (S111). When determining that the power generation amount is 400 W or more (S111: YES), the CPU 91 determines whether the power generation amount is 400 to 800 W (second threshold) (S112).
  • the CPU 91 determines whether the power generation amount is 800 to 1200 W (S113). When the CPU 91 determines that the power generation amount is not 800 to 1200 W (S113: NO), the CPU 91 stops the hydrogen supply and notifies the notification unit 15 of this (S114). Then, the CPU 91 switches the stack 8 side to the non-power generation / non-power supply mode (S115), and advances the process to step S8 according to the hydrogen supply process flowchart of FIG.
  • step S111 of FIG. 5 when the CPU 91 determines that the power generation amount is not 400 W or more (S111: NO), the number of opening / closing valves of the cylinder unit is set to one. Then, the CPU 91 opens the opening / closing valve of the cylinder unit having the high priority in Table 1 below (S119). As described above, the radiator 13 and the louver 14 are provided on the upper side, and since the lower cylinder unit of the hydrogen storage unit 10 is harder to be heated, the priority of the lower cylinder unit is increased, Condensation is suppressed by using for In the initial state, the cylinder unit F is selected.
  • the CPU 91 determines whether or not the temperature acquired from the temperature sensor 16 is equal to or higher than R ° C. (S117).
  • a temperature R ° C. at which hydrogen necessary for 800 W of power generation can be released by one cylinder unit is obtained in advance through experiments, and stored in the storage unit 94. If the CPU 91 determines that the temperature is equal to or higher than R ° C. (S117: YES), the process proceeds to step S119.
  • the number of opening of the on-off valve is one, but no condensation occurs.
  • the CPU 91 determines that the ambient temperature is not equal to or higher than R ° C. (S117: NO)
  • the CPU 91 sets the number of opening / closing valves of the cylinder unit to two (S118).
  • the number of opening / closing valves is two, the opening / closing valves of the two cylinder units having high priority in Table 1 are opened.
  • the CPU 91 determines that the power generation amount is 800 to 1200 W (S113: YES)
  • the CPU 91 sets the number of opening / closing valves of the cylinder unit to three (S116).
  • the number of opening / closing valves is three, the opening / closing valves of the three cylinder units having high priority in Table 1 are opened. Thereby, the processing of the subroutine relating to the determination of the number of opening the opening / closing valve of the cylinder unit is completed.
  • the CPU 91 After opening the on-off valve, the CPU 91 confirms whether or not the dew generation condition is satisfied for the cylinder unit in which the on-off valve is open (S12). That is, when the opening / closing valve of one cylinder unit is open, the process for confirming the dew condensation occurrence condition is performed for the cylinder unit, and when the opening / closing valves of two or more cylinder units are open, for each cylinder unit, Performs processing to check condensation occurrence conditions.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine relating to the confirmation of the dew condensation occurrence condition.
  • CPU91 acquires temperature A ° C and humidity B% of heating air sent to a cylinder unit. That is, the temperature A ° C. is acquired from the temperature sensor 16 and the humidity B% is acquired from the humidity sensor 17 (S121).
  • the CPU 91 calculates the condensation temperature C ° C. from the temperature A ° C. and the humidity B% using the saturated water vapor pressure curve (S122). For example, when the temperature A is 28 ° C. and the humidity B is 80%, it can be seen from the saturated water vapor pressure curve that the dew point temperature is approximately 24 ° C., so C is 24 ° C.
  • the CPU 91 acquires the ambient temperature D ° C. of the cylinder unit using the temperature sensor of the cylinder unit being used (S123).
  • the CPU 91 calculates the temperature drop (drop temperature E) of the sending air when the surface of the cylinder unit is heated (S124).
  • the decrease temperature E (° C.) is obtained by the following equation (1).
  • E (AD) ⁇ a (1) Since “a” varies depending on the shape of the cylinder, the flow rate of the delivery air, the contact time of the delivery air to the cylinder, etc., it is determined by confirming in advance through experiments and stored in the storage unit 94. a is at least a number greater than zero. For example, 0.1 etc. are mentioned.
  • the temperature A is lower than the temperature D, the cylinder unit is not heated, so it is not necessary to send air.
  • the CPU 91 determines whether or not AE-C> 1 (S125). Condensation occurs when AEC is 0 or less. Here, AE> 1 is set in order to obtain a margin. When it is determined whether or not condensation is simply performed, 1 may be set to 0.
  • the CPU 91 determines whether or not it is determined that the condensation occurrence condition is satisfied by the processing of the subroutine relating to the confirmation of the condensation occurrence condition (S13). If the CPU 91 determines that the dew condensation is generated (S13: YES), the cylinder unit is switched (S14). If it is assumed that the unit F in the initial state is currently used, the CPU 91 switches to a cylinder unit having a high priority in the first column of Table 1 and having a temperature equal to or higher than a predetermined value. That is, when the temperature of the unit C is equal to or higher than the predetermined value, the cylinder unit F in the initial state is switched to the cylinder unit C.
  • the CPU 91 determines whether or not the cylinder unit of the hydrogen storage unit 10 has made a round when the time counted by the timing unit 93 is within P after the opening / closing valve of the cylinder unit is opened in step S11 (S15). ). When it is determined that the CPU 91 has not made a round of the cylinder unit within the time P (S15: NO), the process returns to step S11. When the CPU 91 determines that the cylinder unit has made a round within the time P (S15: YES), the CPU 91 shifts to the mode C (S16) and ends the processing of the mode A subroutine. All cylinder units are close to conditions that cause condensation, and if mode A is continued, condensation may not be prevented. Therefore, it is necessary to fully open all cylinder units and switch to the corresponding mode C. There is.
  • step S13 determines whether the dew condensation occurrence condition is not satisfied (S13: NO).
  • Y is a lower limit value (limit value) of the pressure of hydrogen necessary to supply the stack 8, or a value obtained by adding a predetermined value to the lower limit value. If the CPU 91 determines that the hydrogen supply pressure is not equal to or higher than Y (kPa) (S17: NO), the process proceeds to step S14.
  • the CPU 91 determines whether or not the accumulated value of the power generation amount after switching to the present cylinder unit is within J (W). (S18).
  • the cumulative value J (W) is determined based on the ambient temperature of the cylinder unit that is currently supplying hydrogen and the amount of hydrogen used per hour. When the ambient temperature of the cylinder unit is low and the amount of hydrogen used per hour is large, the possibility of dew condensation increases, but by reducing the threshold value J (W) for determining the cylinder unit switching, Switching can be promoted to prevent the occurrence of condensation.
  • the threshold value J (W) can be increased and the use of the same cylinder unit can be continued. If the CPU 91 determines that the accumulated value of the power generation amount is not within J (W) (S18: NO), that is, if it is determined that the accumulated value exceeds J, the process proceeds to step S14. As described above, when the accumulated value of the power generation amount exceeds J (W), the cylinder units can be evenly consumed by switching the cylinder units.
  • the CPU 91 determines whether or not to end the mode A (S19). The end of mode A is determined based on whether or not the user has received an instruction to end mode A, or whether or not the CPU 91 determines that a predetermined mode A end condition is satisfied.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine according to mode B.
  • the CPU 91 determines the number of cylinder units that open the on-off valve (S21).
  • the CPU 91 performs processing of a subroutine related to determining the number of opening the opening / closing valve of the cylinder unit.
  • the CPU 91 opens the opening / closing valve of the cylinder unit having a high priority based on the following Table 2.
  • the number of opening the on-off valve is one, the cylinder unit with the highest priority is selected, and when the number of opening the on-off valve is two, the two cylinder units with the highest priority are selected.
  • the CPU 91 After opening the on-off valve, the CPU 91 confirms whether or not the dew generation condition is satisfied for the cylinder unit in which the on-off valve is open (S22). That is, when the open / close valve of one cylinder unit is open, the dew condensation condition is checked for the cylinder unit. When the open / close valve of two cylinder units is open, the dew condensation occurs for each cylinder unit. Perform generation condition confirmation processing. The CPU 91 performs processing of a subroutine related to the above-described dew condensation generation condition confirmation.
  • the CPU 91 determines whether or not the dew generation condition is determined by the processing of the subroutine related to the dew generation condition check (S23). When the CPU 91 determines that the dew condensation is generated (S23: YES), the cylinder unit is switched (S24). If it is assumed that the unit F in the initial state is currently used, the CPU 91 switches to a cylinder unit having a high priority as shown in Table 2 and having a temperature equal to or higher than a predetermined value. That is, when the temperature of the unit E is equal to or higher than a predetermined value, the cylinder unit F in the initial state is switched to the cylinder unit E.
  • the CPU 91 determines whether or not the cylinder unit has made a round within the time P (S25). If the CPU 91 determines that it has not made a round of the cylinder unit within the time P (S25: NO), it returns the process to step S21. If the CPU 91 determines that the cylinder unit has made a round within the time P (S25: YES), the CPU 91 shifts to mode C by forced setting (S26) and ends the processing of the mode B subroutine.
  • step S23 determines whether the condition does not cause condensation (S23: NO). If the CPU 91 determines that the hydrogen supply pressure is not equal to or higher than Y (kPa) (S27: NO), the process proceeds to step S24.
  • the CPU 91 determines whether or not to end the mode B (S28). When mode B is continued, one cylinder unit can be used in a concentrated manner. The end of mode B is determined based on whether or not the user has received an instruction to end mode B, or whether or not the CPU 91 determines that a predetermined mode B end condition is satisfied.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine related to mode C.
  • CPU91 opens the opening / closing valve of all the cylinder units whose temperature acquired from each temperature sensor is K degreeC or more (S31).
  • the CPU 91 performs a subroutine process related to the confirmation of the dew generation condition for all cylinder units in use (S32).
  • the CPU 91 determines whether or not all the cylinder units in use have been determined to be in the dew generation condition by the processing of the subroutine relating to the confirmation of the dew generation condition (S33). If the CPU 91 determines that all the cylinder units in use are in a dew condensation generation condition (S33: YES), the time counted by the time measuring unit 93 after the previous dew condensation information is recorded in the storage unit 94 exceeds N. It is determined whether or not (S34). If the CPU 91 determines that the time N has not elapsed (S34: NO), the process proceeds to step S36.
  • the CPU 91 When determining that the time N has elapsed (S34: YES), the CPU 91 issues a condensation warning by the notification unit 15, records the condensation information in the storage unit 94 (S35), and advances the process to step S36. Opening the on / off valves of all cylinder units with a temperature of K ° C or higher was intended to prevent condensation. However, N times have passed for all cylinder units in use to satisfy the conditions for generating condensation. The control is in a state where condensation cannot be prevented. Here, only the recording is performed giving priority to the continuation of power generation, the process proceeds to step S36, and the hydrogen supply is stopped when the hydrogen supply pressure falls below Y (kPa).
  • step S33 determines whether the hydrogen supply pressure acquired from the pressure gauge 18 is equal to or higher than Y (kPa) (S36).
  • the CPU 91 determines that the hydrogen supply pressure is not equal to or higher than Y (kPa) (S36: NO)
  • the CPU 91 stops the hydrogen supply and notifies the notification unit 15 of this (S37). Then, the CPU 91 switches the stack 8 side to the non-power generation / non-power supply mode (S38), and ends the processing of the mode C subroutine.
  • the CPU 91 determines whether or not the time during which the hydrogen supply pressure is equal to or higher than U (kPa) continues for M or more (S39).
  • U Y
  • the conditions (hydrogen supply pressure U, time M) that allow the mode C to be completed under conditions where no condensation occurs are obtained in advance by experiments and the like, and are stored in the storage unit 94. If the CPU 91 determines that the time during which the hydrogen supply pressure is U (kPa) or more does not continue for M or more (S39: NO), the process returns to step S31.
  • step S31 the open / close valve of the cylinder unit whose temperature is lower than the temperature K ° C. at the present time can be closed, and conversely, the open / close valve of the cylinder unit whose temperature is higher than the temperature K ° C. can be opened.
  • the CPU 91 determines whether or not the mode C has been forcibly set by the CPU 91 (S40). If the CPU 91 determines that the mode C is not forcibly set by the CPU 91 (S40: NO), the CPU 91 shifts to the mode before the mode C is set (S41), and ends the processing of the mode C subroutine. When determining that the mode C is forcibly set by the CPU 91 (S40: YES), the CPU 91 determines whether or not to end the mode C (S42).
  • the end of mode C is determined based on whether or not the user has received an instruction to end mode C, or whether or not the CPU 91 determines that a predetermined mode C end condition is satisfied.
  • the CPU 91 determines not to end the mode C (S42: NO)
  • the process returns to step S31.
  • the CPU 91 determines to end the mode C (S42: YES)
  • the subroutine processing is ended.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the residual hydrogen amount adjustment process between the cylinder units by the CPU 91.
  • the CPU 91 determines whether or not to stop supplying hydrogen from now on, or whether or not it is currently stopped (S51). If the CPU 91 determines that the hydrogen supply will not be stopped and is not stopped at this time (S51: NO), the determination process is repeated.
  • the CPU 91 determines whether or not the difference in the residual hydrogen amount between the cylinder units is equal to or greater than Q (S52).
  • Q there may be mentioned a case where the difference between the cylinder units is 10% of the remaining amount of hydrogen when the cylinder unit is full of hydrogen.
  • the CPU 91 determines that the difference in the residual hydrogen amount between the cylinder units is equal to or greater than Q (S52: YES)
  • the CPU 91 opens the opening / closing valves of the cylinder unit having the largest residual hydrogen amount and the cylinder unit having the smallest residual hydrogen amount ( S53), the process is terminated. This makes it easier to avoid a situation in which hydrogen remains in the cylinder unit under conditions where hydrogen is likely to remain (hard to warm, easy to condense, etc.). Since the difference in the remaining amount of hydrogen between the cylinder units is reduced, each cylinder unit can be filled in a short time when filling the cylinder units with hydrogen.
  • the power generation amount or the cumulative value of the power generation amount is large and the hydrogen consumption is large, that is, the hydrogen discharge amount of the cylinder unit in use is large.
  • the generation of condensation can be suppressed by switching the cylinder unit. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of problems such as short circuit of the electric wiring due to the rust and deterioration of the component parts.
  • the power generation amount is a predetermined value or more, the amount of hydrogen consumption is large, and when one cylinder unit is used, the amount of decrease in the surface temperature of the cylinder unit is large, and there is a high possibility that condensation will occur.
  • the occurrence of condensation can be suppressed.
  • production of dew condensation can be suppressed more favorably by changing the number of cylinder units used according to electric power generation amount.
  • the C unit when the ambient temperature of the cylinder unit is not higher than F ° C., the ambient humidity is not lower than G%, and there is a high possibility that condensation will occur, the C unit is switched to C mode and a plurality of cylinders are moved.
  • the C unit By simultaneously supplying hydrogen to the stack 8 by the unit, it is possible to favorably suppress the occurrence of condensation.
  • the ambient temperature is F ° C. or higher, or the ambient humidity is G% or less, and no dew condensation occurs even if the mode C is not shifted, the mode can be shifted to a required mode.
  • the cylinder unit can be switched to suppress the occurrence of dew condensation.
  • the mode By configuring the mode to be selected by the user, it is possible to follow the user's intention, for example, to use up one cylinder unit at a time.
  • the battery according to the present invention includes a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen from an inlet / outlet having an on-off valve, and a power generation unit that is supplied with hydrogen from the hydrogen storage container and generates power. And a control unit that controls switching of an on-off valve of a hydrogen storage container that supplies hydrogen, wherein the control unit supplies hydrogen according to a power generation amount in the power generation unit or a cumulative value of the power generation amount
  • the open / close valve of the hydrogen storage container is configured to be switched.
  • hydrogen is supplied when there is a large amount of hydrogen consumption, that is, when there is a large amount of hydrogen released from the hydrogen storage container in use and there is a risk that condensation will occur due to a decrease in the surface temperature of the hydrogen storage container. It is possible to suppress the occurrence of condensation by switching the open / close valve of the hydrogen storage container. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of defects such as short circuit of the electric wiring due to the rust and deterioration of the component parts.
  • the battery according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the control unit is configured to supply hydrogen from a plurality of hydrogen storage containers when the power generation amount is equal to or greater than a first threshold value.
  • the amount of power generation is equal to or greater than the first threshold value, the amount of hydrogen consumption is large, and when one hydrogen storage container is used, the amount of decrease in the surface temperature of the hydrogen storage container is large and condensation occurs.
  • production of dew condensation can be suppressed by using a some hydrogen storage container.
  • the battery according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the control unit changes the number of hydrogen storage containers for supplying hydrogen according to the amount of power generation.
  • the battery according to the present invention is the battery according to the above-described invention, wherein the controller is configured to open and close one power supply when the power generation amount is not less than the first threshold value and not more than the second threshold value and the ambient temperature is not less than a predetermined value. It is configured to open the valve.
  • the power generation amount is not less than the first threshold value and not more than the second threshold value.
  • Hydrogen can be supplied from a hydrogen storage vessel.
  • the battery according to the present invention is configured to determine the threshold value of the cumulative value based on the ambient temperature of the hydrogen storage container that supplies hydrogen and the amount of hydrogen used per hour. It is characterized by that.
  • the threshold value when the ambient temperature of the hydrogen storage container is low and the amount of hydrogen used per hour is large, the possibility of dew condensation increases, but switching of the on / off valve of the hydrogen storage container that supplies hydrogen is determined. For this reason, by lowering the threshold value, it is possible to promote switching and suppress the occurrence of condensation. And when the ambient temperature of the hydrogen storage container is high and the amount of hydrogen used per hour is small, the possibility of dew condensation is reduced, so the threshold is increased and the use of the same hydrogen storage container is continued. Can do.
  • a battery according to the present invention stores a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen from an inlet / outlet having an on-off valve, a power generation unit that generates power by supplying hydrogen from the hydrogen storage container, and supplies hydrogen And a control unit that controls switching of the on-off valve of the hydrogen storage container, wherein the control unit supplies hydrogen based on the ambient temperature of the hydrogen storage container or the ambient humidity of the hydrogen storage container. It is characterized by switching the on-off valve.
  • the on / off valve of the hydrogen storage container that supplies hydrogen can be switched to prevent the occurrence of condensation. . Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of defects such as short circuit of the electric wiring due to the rust and deterioration of the component parts.
  • the battery according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the battery has a plurality of modes for switching a hydrogen storage container for supplying hydrogen, and the control unit is configured to switch modes.
  • a mode can be selected depending on the usage environment such as the surrounding environment (temperature, humidity), hydrogen supply amount, power generation amount, etc. of the hydrogen storage container or the user's intention such as whether to use the hydrogen storage container one by one.
  • a mode can be selected depending on the usage environment such as the surrounding environment (temperature, humidity), hydrogen supply amount, power generation amount, etc. of the hydrogen storage container or the user's intention such as whether to use the hydrogen storage container one by one.
  • a mode can be selected depending on the usage environment such as the surrounding environment (temperature, humidity), hydrogen supply amount, power generation amount, etc. of the hydrogen storage container or the user's intention such as whether to use the hydrogen storage container one by one.
  • a mode can be selected depending on the usage environment such as the surrounding environment (temperature, humidity), hydrogen supply amount, power generation amount, etc.
  • the battery according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the battery includes means for accepting the switching of the mode.
  • the mode can be selected according to the user's intention.
  • the control unit determines whether the ambient temperature of the hydrogen storage container is equal to or higher than a predetermined value, or the humidity around the hydrogen storage container is equal to or lower than a predetermined value. If the ambient temperature of the hydrogen storage container is not equal to or higher than the predetermined value and the humidity around the hydrogen storage container is not lower than the predetermined value, a plurality of hydrogen storage containers can simultaneously supply hydrogen to the power generation unit.
  • the first mode for supplying the hydrogen storage container when it is determined that the ambient temperature of the hydrogen storage container is equal to or higher than the predetermined value, or the humidity around the hydrogen storage container is equal to or lower than the predetermined value, It is configured to shift to the second mode to be used or the third mode to use the hydrogen storage container on average.
  • the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value and the ambient humidity is not lower than the predetermined value and one hydrogen storage container is used, the release of hydrogen is concentrated and condensation occurs.
  • the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined value, or the ambient humidity is equal to or lower than the predetermined value, and no dew condensation occurs even if a plurality of hydrogen storage containers are not used at the same time, the mode can be shifted to a required mode. .
  • the control unit determines whether or not the condition for causing condensation in the hydrogen storage container after shifting to one of the modes. When it determines with there being, it is comprised so that the hydrogen storage container which supplies hydrogen may be switched.
  • the hydrogen storage container can be switched to suppress the occurrence of condensation.
  • the battery according to the present invention is configured to heat the hydrogen storage container with air containing heat generated in the power generation unit, and the control unit adjusts the temperature and humidity of the air. Based on the temperature of the air and the ambient temperature of the hydrogen storage container that supplies hydrogen, the temperature decrease of the air is calculated, and the temperature of the air and the temperature decrease are calculated.
  • the hydrogen storage container is configured to determine whether or not condensation occurs.
  • control unit is configured to supply hydrogen from a plurality of containers when the open / close valves of all the hydrogen storage containers are switched within a predetermined time. It is characterized by being.
  • the use of a plurality of hydrogen storage containers can more effectively suppress the occurrence of condensation.
  • the battery according to the present invention has a difference in the remaining amount of hydrogen between the hydrogen storage containers equal to or greater than a predetermined value when the supply of hydrogen is stopped or the supply of hydrogen is stopped.
  • the hydrogen storage container having the largest remaining amount and the opening / closing valve of the hydrogen storage container having the smallest remaining amount are opened.
  • the method for switching a hydrogen storage container is a method for switching a hydrogen storage container in a battery comprising a plurality of hydrogen storage containers that store hydrogen and supply hydrogen to a power generation unit, wherein the ambient temperature of the hydrogen storage container is a predetermined value. It is determined whether or not the humidity around the hydrogen storage container is lower than a predetermined value, the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value, and the humidity around the hydrogen storage container is predetermined.
  • the mode shifts to the second mode in which hydrogen storage containers are used one by one, or in the third mode in which hydrogen storage containers are used on average, and condensation occurs on the hydrogen storage container. It is determined whether the condition that occurs when it is determined that the condition for condensation occurs, and switches the hydrogen storage container for supplying hydrogen.
  • the ambient temperature of the hydrogen storage container when the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value and the ambient humidity is not lower than the predetermined value and one hydrogen storage container is used, the release of hydrogen is concentrated and condensation occurs.
  • the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined value, or the ambient humidity is equal to or lower than the predetermined value, and no dew condensation occurs even if a plurality of hydrogen storage containers are not used at the same time, the mode can be shifted to a required mode. .
  • the hydrogen storage container can be switched to suppress the occurrence of condensation.
  • the computer program according to the present invention stores the hydrogen and controls the switching of the hydrogen storage container in the battery including a plurality of hydrogen storage containers that supply the hydrogen to the power generation unit. Or whether the ambient humidity of the hydrogen storage container is lower than a predetermined value, the ambient temperature of the hydrogen storage container is not higher than the predetermined value, and the ambient humidity of the hydrogen storage container is a predetermined value. When it is determined that it is not less than the following, the mode is shifted to the first mode in which hydrogen is simultaneously supplied to the power generation unit by a plurality of hydrogen storage containers, and the ambient temperature of the hydrogen storage container is equal to or higher than a predetermined value, or around the hydrogen storage container.
  • the mode shifts to the second mode in which the hydrogen storage containers are used one by one, or the third mode in which the hydrogen storage containers are used on average, It is determined whether or not it is a condition that causes condensation, and if it is determined that the condition is that condensation occurs, a process for outputting a switching instruction for a hydrogen storage container that supplies hydrogen is executed. .
  • the ambient temperature of the hydrogen storage container when the ambient temperature of the hydrogen storage container is not equal to or higher than the predetermined value, the ambient humidity is not lower than the predetermined value, and there is a high possibility that dew condensation will occur, a plurality of hydrogen storage containers are simultaneously connected to the power generation unit.
  • the occurrence of condensation can be satisfactorily suppressed.
  • the mode when the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined value, or the ambient humidity is equal to or lower than the predetermined value, and no dew condensation occurs even if a plurality of hydrogen storage containers are not used at the same time, the mode can be shifted to a required mode. .
  • the hydrogen storage container after the transition, when the condition for causing condensation is satisfied, the hydrogen storage container can be switched to suppress the occurrence of condensation.
  • each part of the fuel cell 100 such as the hydrogen storage unit 10, the number of cylinder units, the mode contents, and the like are not limited to those described in the embodiment.
  • the present invention is not limited to the case where the cylinder unit is heated by air including heat generated in the stack 8.
  • the fuel cell to which the present invention is applied is not limited to the polymer electrolyte fuel cell.
  • the battery is not limited to the fuel cell, and can be applied to other hydrogen batteries that supply hydrogen to the power generation unit.

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Abstract

 結露の発生が抑制された電池、該電池における水素貯蔵容器の切り替え方法、及び水素貯蔵容器をコンピュータに切り替えさせるためのコンピュータプログラムを提供する。 燃料電池100は、水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給するボンベユニット1~6と、ボンベユニットから水素を供給されて発電するスタック8と、水素を供給するボンベユニットの切り替えを制御する制御部9とを備える。 制御部9は、スタック8における発電量、又は該発電量の累積値に応じて、水素を供給するボンベユニットを切り替える。

Description

電池、水素貯蔵容器の切り替え方法、及びコンピュータプログラム
 本発明は、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の切り替えを制御する制御部とを備える電池、該電池における水素貯蔵容器の切り替え方法、及び水素貯蔵容器をコンピュータに切り替えさせるためのコンピュータプログラムに関する。
 負極に水素を送って起電力を得る電池として、燃料電池、ニッケル・水素電池等が挙げられる。
 燃料電池は発電効率が高く、負荷の大小に影響されず、コジェネレーションシステムを構築できるため、パーソナルコンピュータ,携帯電話機等のデジタル家電製品、電気自動車、鉄道、携帯電話の基地局、発電所等の種々の用途が検討されている。
 燃料電池においては、水素貯蔵ボンベ(水素貯蔵タンク)内に充填した水素吸蔵合金から発電部に水素を供給し、発電部の負極に水素を含む燃料ガスが接触し、正極に空気等の酸素を含む酸化ガスが接触することにより両電極で電気化学反応が生じて、起電力が発生する。
 燃料電池をより長時間動作させるために、一般的に複数の水素貯蔵ボンベが備えられている。
 特許文献1には、複数の水素貯蔵タンクの各流入出口に開閉弁を設け、流入出口に連絡管を介して接続された水素供給管に圧力センサを取り付けておき、圧力が閾値以下になった場合に、使用する水素貯蔵タンクを順次切り替えるように構成された燃料電池の発明が開示されている。特許文献1の発明においては、簡易な構成で水素を連続的に供給することが図られている。
 しかし、水素吸蔵合金の水素放出は吸熱反応であるため、特許文献1の燃料電池のように1つの水素貯蔵タンクを集中的に使用する場合、負荷が高く、水素放出量が増えたとき、水素貯蔵タンク自体が低温になり表面に結露が生じる虞がある。結露により水滴が付着した場合、構成部品に錆及び劣化が生じ、電気配線のショート等の不具合が起こる虞がある。
特開2001-295996号公報
 本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、結露の発生が抑制されており、構成部品に錆及び劣化が生じて電気配線のショート等の不具合が起こることが抑制された電池、該電池における水素貯蔵容器の切り替え方法、及び水素貯蔵容器をコンピュータに切り替えさせるためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
 本発明に係る電池は、水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、前記制御部は、前記発電部における発電量、又は該発電量の累積値に応じて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明に係る電池は、水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、前記制御部は、水素貯蔵容器の周囲温度、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度に基づいて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明に係る水素貯蔵容器の切り替え方法は、水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替え方法において、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器を切り替えることを特徴とする。
 本発明に係るコンピュータプログラムは、水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替えを制御するコンピュータに、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器の切り替え命令を出力する処理を実行させることを特徴とする。
 本発明によれば、水素貯蔵容器の表面に結露が発生する可能性が高い場合に、水素貯蔵容器を切り替えるように構成されているので、結露の発生が良好に抑制される。従って、構成部品に錆及び劣化が生じて電気配線のショート等の不具合が起こることが抑制される。
本発明の実施の形態に係る燃料電池を示すブロック図である。 スタック、ラジエータ、ルーバ、及び水素貯蔵部を示すブロック図である。 CPU91による水素供給の処理手順を示すフローチャートである。 モードAに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 ボンベユニットの開閉弁を開く個数決定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 モードBに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 モードCに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 CPU91によるボンベユニット間の残存水素量調整処理の手順を示すフローチャートである。
 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
 図1は本発明の実施の形態に係る燃料電池100を示すブロック図、図2はスタック、ラジエータ、ルーバ、及び水素貯蔵部を示すブロック図である。
 燃料電池100は例えば固体高分子形燃料電池(polymer electrolyte fuel cell)等の燃料電池である。
 燃料電池100は、水素供給部7、スタック8、制御部9、水素貯蔵部10、報知部15、温度センサ16、湿度センサ17、及び圧力計18を備える。
 水素貯蔵部10は、ボンベユニット「A」1,ボンベユニット「B」2,ボンベユニット「C」3,ボンベユニット「D」4,ボンベユニット「E」5,ボンベユニット「F」6と、各ボンベユニットの周囲温度を検出するための温度センサ11,21,31,41,51,61と、各ボンベユニットに水素を流入出させるための開閉弁12,22,32,42,52,62とを備える。温度センサ11,21,31,41,51,61は各ボンベユニットの表面温度を検出できることが好ましい。各ボンベユニットには4本のボンベが備えられ、4本のボンベに対して、1個の開閉弁が設けられている。
 水素供給部7は、マニュホールド70と、水素供給用接続口73と、レギュレータ74とを備える。マニュホールド70には開閉弁12,22,32,42,52,62を介し、各ボンベユニットが接続されている。マニュホールド70には開閉弁72を介し水素供給用接続口73が接続されており、水素がマニュホールド70を介し各ボンベユニットへ送られ、各ボンベユニットに貯蔵されるように構成されている。
 そして、マニュホールド70には、圧力計18及び開閉弁71を介しレギュレータ74が接続されており、水素貯蔵部10から水素がレギュレータ74へ送り出されるように構成されている。
 レギュレータ74は、スタック8に接続されている。
 スタック8は、負極、固体高分子膜、及び正極を貼り合わせて一体化し、導電板で挟み込んでなるセルを複数積層してパッケージ化したものである。
 負極に、水素貯蔵部10から流入した水素を含む燃料ガスが接触し、正極に空気等の酸素を含む酸化ガスが接触することにより両電極で電気化学反応が生じ、起電力が発生する。この電気化学反応においては、負極側から電解質膜を透過してきた水素イオンと酸化ガス中の酸素との反応により水が生じる。
 制御部9は、制御部9の各構成部の動作を制御するCPU(Central Processing Unit)を備え、CPU91には、バスを介して、RAM92、計時部93、記憶部94、I/F95が接続されている。
 記憶部94は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等の不揮発性メモリであり、本実施の形態に係る水素供給制御(ボンベユニットの切り替えの制御)を行うための制御プログラム97を記憶している。
 また、制御プログラム97は、コンピュータ読み取り可能に記録された可搬式メディアであるCD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc)-ROM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブ等の記録媒体96に記録されており、CPU91が記録媒体96から、制御プログラム97を読み出し、記憶部94に記憶させてもよい。
 さらに、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから本発明に係る制御プログラム97を取得し、記憶部94に記憶させることにしてもよい。
 RAM92は、DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等のメモリであり、CPU91の演算処理を実行する際に記憶部94から読み出された制御プログラム97、及びCPU91の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。
 計時部93は、後述する所定の判定のために計時する。
 報知部15は操作パネル(不図示)等に設けられており、報知情報が文字等で出力される。報知はLEDランプの点灯、又は音声出力等により行うことにしてもよい。
 圧力計18は、水素貯蔵部10全体から供給される水素の圧力を検出する。
 制御部9には、I/F95を介し、スタック8、各開閉弁、報知部15、温度センサ16を含む各温度センサ、湿度センサ17、及び圧力計18が接続されている。
 図2に示すように、スタック8と水素貯蔵部10との間には、ラジエータ13とルーバ14とが配置されている。
 スタック8内で生じる電気化学反応は発熱反応であり、ラジエータ13によりスタック8が冷却される。水素貯蔵部10のボンベは水素吸蔵合金タンクであり、水素吸蔵合金が水素を放出する際の反応は吸熱反応である。従って、ラジエータ13から水素貯蔵部10へ加熱空気を送るように構成されている。加熱空気の量、及び加熱空気の送り先(いずれのボンベユニットに加熱空気を送るか)の調整は、ルーバ14の羽板の角度を調整することに行われる。
 水素貯蔵部10において、ボンベユニット「F」6からボンベユニット「A」1まで、順に積層されている。ラジエータ13は、水素貯蔵部10に対し、水素貯蔵部10の上部寄りの高さ位置に配置されている。
 ラジエータ13とルーバ14との間には、前記温度センサ16及び湿度センサ17が配置されている。
 本実施の形態の燃料電池100は、水素供給モードとして、モードA、モードB、モードCの3つの水素供給モードを有する。
(1)モードA
 使用する(開閉弁を開く)ボンベユニットの優先順位が変わる。
 ボンベユニットが平均的に使用されるので、水素を再充填する時間が短くて済む。ボンベユニットを1個使い切った後に次のボンベユニットを使用することにした場合、例えば1個のボンベユニットに水素を100%再充填するのに10時間かかるとき、各ボンベユニットの水素を50%ずつ使用する場合、水素の再充填時間は5時間になる。
(2)モードB
 使用するボンベユニットの優先順位は固定されている。
 ボンベユニットを1個使い切った後に次のボンベユニットを使用する。
 上述したように、水素の再充填時間が長くなるが、ボンベユニットを交換するときに、すでに消費したもののみを交換すればよい。
(3)モードC
 運転に必要な水素を安定的に供給するために、保持しているボンベユニットを初めから複数同時に使用する。ボンベユニット1個ずつの温度低下が抑制される。
 以下、本発明の実施の形態に係るボンベユニットの切り替え方法について説明する。
 図3は、CPU91による水素供給の処理手順を示すフローチャートである。
 まず、CPU91は、温度センサ16から取得した温度がF℃以上であるか否か、又は湿度センサ17から取得した湿度がG%以下であるか否かを判定する(S1)。記憶部94には、予め求めた実験データ、使用状況、及び使用条件に基づいて、モードCに移行しない場合に結露が発生すると考えられる温度F℃、及び湿度G%が記憶されている。
 CPU91は、前記温度がF℃以上でない、かつ前記湿度がG%以下でないと判定した場合(S1:NO)、強制設定として、モードCへ移行させる(S2)。
 CPU91は温度F℃以上である、又は湿度がG%以下であると判定した場合(S1:YES)、ユーザから使用する水素供給モードを受け付けたか否かを判定する(S3)。ユーザは前記操作パネルを用い、使用する水素供給モード(使用モード)のボタンを押下したり、使用する水素供給モードを入力したりして指示を行う。
 なお、CPU91により水素供給モードを選択することにしてもよい。又は、初期設定として予め定められた1つの水素供給モードが選択されることにしてもよい。
 CPU91は使用モードを受け付けていないと判定した場合(S3:NO)、処理をステップS1へ戻す。
 CPU91は使用モードを受け付けたと判定した場合(S3:YES)、モードAが選択されたか否かを判定する(S4)。CPU91はモードAが選択されていないと判定した場合(S4:NO)、モードBが選択されたか否かを判定する(S5)。CPU91はモードBが選択されていないと判定した場合(S5:NO)、処理をステップS2へ進める。即ち、モードCへ移行する。
 CPU91はモードBが選択されたと判定した場合(S5:YES)、モードBへ移行させる(S6)。
 CPU91はモードAが選択されたと判定した場合(S4:YES)、モードAへ移行させる(S7)。
 CPU91は水素供給を停止させるか否かを判定する(S8)。この判定は、ユーザによる水素供給の停止の指示を受け付けたか否か、又はCPU91が所定の水素供給停止条件を満たすと判定したか否かにより行う。
 CPU91は水素供給を停止させないと判定した場合(S8:NO)、処理をステップS1へ戻す。CPU91は水素供給を停止させると判定した場合(S8:YES)、水素供給の処理を終了する。
 以下、モードAに係るサブルーチン処理について説明する。
 図4は、モードAに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
 まず、CPU91は開閉弁を開くボンベユニットの個数を決定する(S11)。
 図5は、ボンベユニットの開閉弁を開く個数決定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。予め実験により、発電量と、結露が発生しないボンベユニットの使用数との関係が求められており、記憶部94に記憶されている。以下の発電量の数値は例示である。
 まず、CPU91は現時点の発電量が400W(第1の閾値)以上であるか否かを判定する(S111)。
 CPU91は発電量が400W以上であると判定した場合(S111:YES)、発電量が400~800W(第2の閾値)であるか否かを判定する(S112)。
 CPU91は発電量が400~800Wでないと判定した場合(S112:NO)、発電量が800~1200Wであるか否かを判定する(S113)。
 CPU91は発電量が800~1200Wでないと判定した場合(S113:NO)、水素供給を停止し、これを報知部15により報知する(S114)。そして、CPU91はスタック8側を非発電・非電力供給モードに切り替え(S115)、図3の水素供給の処理のフローチャートに係るステップS8へ処理を進める。
 図5のステップS111において、CPU91が、発電量が400W以上でないと判定した場合(S111:NO)、ボンベユニットの開閉弁を開く個数を1個にする。そして、CPU91は、下記の表1の優先順位が高いボンベユニットの開閉弁を開く(S119)。上述したように、ラジエータ13及びルーバ14は上寄りに設けられており、水素貯蔵部10の下側のボンベユニットの方が加熱されにくいので、下側のボンベユニットの優先順位を高くし、先に使用することで結露の発生を抑制している。初期状態ではボンベユニットFが選択される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 CPU91は発電量が400~800Wであると判定した場合(S112:YES)、温度センサ16から取得した温度がR℃以上であるか否かを判定する(S117)。予め実験により、1個のボンベユニットで800Wの発電に必要な水素を放出できる温度R℃が求められており、記憶部94に記憶されている。
 CPU91は前記温度がR℃以上であると判定した場合(S117:YES)、処理をステップS119へ進める。開閉弁を開く個数が1個であるが、結露は発生しない。
 CPU91は周囲温度がR℃以上でないと判定した場合(S117:NO)、ボンベユニットの開閉弁を開く個数を2個にする(S118)。開閉弁を開く個数が2個である場合、表1の優先順位が高い2個のボンベユニットの開閉弁を開く。
 CPU91は発電量が800~1200Wであると判定した場合(S113:YES)、ボンベユニットの開閉弁を開く個数を3個にする(S116)。開閉弁を開く個数が3個である場合、表1の優先順位が高い3個のボンベユニットの開閉弁を開く。
 これにより、ボンベユニットの開閉弁を開く個数決定に係るサブルーチンの処理が終了する。
 CPU91は、開閉弁を開いた後、開閉弁が開いているボンベユニットにつき、結露発生条件であるか否かを確認する(S12)。即ち、1個のボンベユニットの開閉弁が開いている場合、該ボンベユニットにつき、結露発生条件確認の処理を行い、2個以上のボンベユニットの開閉弁が開いている場合、各ボンベユニットにつき、結露発生条件確認の処理を行う。
 図6は、結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
 CPU91は、ボンベユニットへ送付する加熱空気の温度A℃及び湿度B%を取得する。即ち、温度センサ16から温度A℃を、湿度センサ17から湿度B%を取得する(S121)。
 CPU91は、飽和水蒸気圧曲線を用い、前記温度A℃及び湿度B%により結露温度C℃を算出する(S122)。例えば温度Aが28℃であり、湿度Bが80%であるとき、飽和水蒸気圧曲線により露点温度が略24℃であることが分かるので、Cは24℃とする。
 CPU91は、使用中のボンベユニットの温度センサにより、該ボンベユニットの周囲温度D℃を取得する(S123)。
 CPU91は、ボンベユニットの表面を加熱する際の、送付空気の温度低下分(低下温度E)を算出する(S124)。低下温度E(℃)は以下の式(1)により求められる。
 E=(A-D)×a                 ・・・(1)
 aは、ボンベの形状、送付空気の流速、送付空気のボンベへの接触時間等により変化するので、予め実験により確認して決定し、記憶部94に記憶しておく。aは少なくとも0より大きい数である。例えば0.1等が挙げられる。温度Dより温度Aが低い場合は、ボンベユニットは加熱されないため、空気を送付しなくてもよい。
 CPU91はA-E-C>1であるか否かを判定する(S125)。
 A-E-Cが0以下になると結露する。ここでは、マージンを取るためにA-E-C>1としている。単純に結露するかしないかを判断する場合、1を0にすればよい。
 CPU91はA-E-C>1でないと判定した場合(S125:NO)、結露発生条件であると判定し(S126)、A-E-C>1であると判定した場合(S125:YES)、結露不発生条件であると判定し(S127)、サブルーチンの処理を終了する。
 モードAのサブルーチン処理において、CPU91は結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理により結露発生条件であると判定したか否かを判定する(S13)。
 CPU91は結露発生条件であると判定した場合(S13:YES)、ボンベユニットを切り替える(S14)。
 現時点で初期状態のユニットFが使用されているとした場合、CPU91は、上記表1の1回目の欄で優先順位が高く、かつ温度が所定値以上であるボンベユニットに切り替える。即ち、ユニットCの温度が所定値以上である場合、初期状態のボンベユニットFからボンベユニットCに切り替える。
 CPU91は、ステップS11によりボンベユニットの開閉弁を開いたときから、計時部93により計時した時間がP内であるときに、水素貯蔵部10のボンベユニットを一巡したか否かを判定する(S15)。
 CPU91は時間P内にボンベユニットを一巡していないと判定した場合(S15:NO)、処理をステップS11へ戻す。
 CPU91は時間P内にボンベユニットを一巡したと判定した場合(S15:YES)、モードCへ移行し(S16)、モードAのサブルーチンの処理を終了する。全てのボンベユニットの状態が結露が発生する条件に近くなっており、モードAを続行した場合、結露を防げなくなる虞があるので、全てのボンベユニットを全開にして対応するモードCへ移行する必要がある。
 CPU91はステップS13で結露発生条件でないと判定した場合(S13:NO)、圧力計18から取得した水素供給圧力がY(kPa)以上であるか否かを判定する(S17)。ここで、Yは、スタック8に供給するのに必要な水素の圧力の下限値(限界値)、又は該下限値に所定値を加えた値である。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上でないと判定した場合(S17:NO)、処理をステップS14へ進める。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上であると判定した場合(S17:YES)、現時点のボンベユニットに切り替えた後の発電量の累積値がJ(W)以内であるか否かを判定する(S18)。累積値J(W)は、現時点で水素を供給しているボンベユニットの周囲温度、及び時間当たりの水素使用量に基づいて決定される。ボンベユニットの周囲温度が低く、時間当たりの水素使用量が多い場合、結露が発生する可能性が高くなるが、ボンベユニットの切り替えを判定するための前記閾値J(W)を低くすることで、切り替えを促して結露の発生を抑制することができる。そして、ボンベユニットの周囲温度が高く、時間当たりの水素使用量が少ない場合は、前記閾値J(W)を高くして、同一のボンベユニットの使用を続行することができる。
 CPU91は、発電量の累積値がJ(W)以内でないと判定した場合(S18:NO)、即ち前記累積値がJを超えていると判定した場合、処理をステップS14へ進める。以上のように発電量の累積値がJ(W)超えた場合、ボンベユニットを切り替えることで、ボンベユニットを均等に消費することができる。
 CPU91は発電量の累積値がJ(W)以内であると判定した場合(S18:YES)、モードAを終了するか否かを判定する(S19)。モードAの終了の判定は、ユーザによるモードAの終了の指示を受け付けたか否か、又はCPU91が所定のモードAの終了条件を満たすと判定したか否かにより行う。
 CPU91はモードAを終了しないと判定した場合(S19:NO)、処理をステップS11へ戻す。CPU91はモードAを終了すると判定した場合(S19:YES)、サブルーチンの処理を終了する。
 以下、モードBに係るサブルーチン処理について説明する。
 図7は、モードBに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
 まず、CPU91は開閉弁を開くボンベユニットの個数を決定する(S21)。CPU91は、上述のボンベユニットの開閉弁を開く個数決定に係るサブルーチンの処理を行う。
 ここで、CPU91は、下記の表2に基づいて、優先順位が高いボンベユニットの開閉弁を開く。開閉弁を開く個数が1個である場合、優先順位が最も高いボンベユニットを選択し、開閉弁を開く個数が2個である場合、優先順位が高い2個のボンベユニットを選択する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 CPU91は、開閉弁を開いた後、開閉弁が開いているボンベユニットにつき、結露発生条件であるか否かを確認する(S22)。即ち、1個のボンベユニットの開閉弁が開いている場合、該ボンベユニットにつき、結露発生条件確認の処理を行い、2個のボンベユニットの開閉弁が開いている場合、各ボンベユニットにつき、結露発生条件確認の処理を行う。
 CPU91は、上述の結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理を行う。
 CPU91は結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理により、結露発生条件であると判定したか否かを判定する(S23)。
 CPU91は結露発生条件であると判定した場合(S23:YES)、ボンベユニットを切り替える(S24)。
 現時点で初期状態のユニットFが使用されているとした場合、CPU91は、上記表2に示す優先順位が高く、かつ温度が所定値以上であるボンベユニットに切り替える。即ち、ユニットEの温度が所定値以上である場合、初期状態のボンベユニットFからボンベユニットEに切り替える。
 CPU91は時間P内にボンベユニットを一巡したか否かを判定する(S25)。
 CPU91は時間P内にボンベユニットを一巡していないと判定した場合(S25:NO)、処理をステップS21へ戻す。
 CPU91は時間P内にボンベユニットを一巡したと判定した場合(S25:YES)、強制設定によりモードCへ移行し(S26)、モードBのサブルーチンの処理を終了する。
 CPU91はステップS23で結露発生条件でないと判定した場合(S23:NO)、圧力計18から取得した水素供給圧力がY(kPa)以上であるか否かを判定する(S27)。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上でないと判定した場合(S27:NO)、処理をステップS24へ進める。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上であると判定した場合(S27:YES)、モードBを終了するか否かを判定する(S28)。モードBを続行した場合、一つのボンベユニットを集中して使用することができる。モードBの終了の判定は、ユーザによるモードBの終了の指示を受け付けたか否か、又はCPU91が所定のモードBの終了条件を満たすと判定したか否かにより行う。
 CPU91はモードBを終了しないと判定した場合(S28:NO)、処理をステップS21へ戻す。CPU91はモードBを終了すると判定した場合(S28:YES)、サブルーチンの処理を終了する。
 以下、モードCに係るサブルーチン処理について説明する。
 図8は、モードCに係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
 CPU91は、各温度センサから取得した温度がK℃以上である全てのボンベユニットの開閉弁を開く(S31)。
 CPU91は、使用中の全てのボンベユニットにつき、上述の結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理を行う(S32)。
 CPU91は結露発生条件確認に係るサブルーチンの処理により、使用中の全てのボンベユニットにつき、結露発生条件であると判定したか否かを判定する(S33)。
 CPU91は使用中の全てのボンベユニットにつき、結露発生条件であると判定した場合(S33:YES)、以前結露情報が記憶部94に記録された後、計時部93により計時した時間がNを超えたか否かを判定する(S34)。
 CPU91は、時間Nが経過していないと判定した場合(S34:NO)、処理をステップS36へ進める。
 CPU91は、時間Nが経過したと判定した場合(S34:YES)、報知部15により結露の警告を行い、記憶部94に結露情報を記録し(S35)、処理をステップS36へ進める。温度がK℃以上である全てのボンベユニットの開閉弁を開くことで、結露発生の防止を図っていたが、使用中の全てのボンベユニットにつき、結露発生条件を満たす時間がN経過しており、制御では結露を防ぐことができない状態に陥っている。ここでは、発電の継続を優先して記録のみ行い、ステップS36へ処理を進め、水素供給圧力がY(kPa)を下回った場合、水素供給を停止することにする。
 CPU91は、ステップS33で結露発生条件でないと判定した場合(S33:NO)、圧力計18から取得した水素供給圧力がY(kPa)以上であるか否かを判定する(S36)。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上でないと判定した場合(S36:NO)、水素供給を停止し、これを報知部15により報知する(S37)。そして、CPU91はスタック8側を非発電・非電力供給モードに切り替え(S38)、モードCのサブルーチンの処理を終了する。
 CPU91は水素供給圧力がY(kPa)以上であると判定した場合(S36:YES)、水素供給圧力がU(kPa)以上である時間がM以上続いたか否かを判定する(S39)。ここで、U>Yである。予め実験等により、結露不発生条件下、モードCを終了することができる条件(水素供給圧力U、時間M)が求められており、記憶部94に記憶されている。
 CPU91は水素供給圧力がU(kPa)以上である時間がM以上続いていないと判定した場合(S39:NO)、処理をステップS31へ戻す。ステップS31へ戻すことにより、現時点で温度K℃を下回ったボンベユニットの開閉弁を閉じ、逆に温度K℃を上回ったボンベユニットの開閉弁を開くことができる。
 CPU91は水素供給圧力がU(kPa)以上である時間がM以上続いたと判定した場合(S39:YES)、モードCはCPU91により強制設定されたか否かを判定する(S40)。CPU91は、モードCがCPU91により強制設定されていないと判定した場合(S40:NO)、モードCに設定される前のモードに移行し(S41)、モードCのサブルーチンの処理を終了する。
 CPU91は、モードCがCPU91により強制設定されたと判定した場合(S40:YES)、モードCを終了するか否かを判定する(S42)。モードCの終了の判定は、ユーザによるモードCの終了の指示を受け付けたか否か、又はCPU91が所定のモードCの終了条件を満たすと判定したか否かにより行う。
 CPU91はモードCを終了しないと判定した場合(S42:NO)、処理をステップS31へ戻す。CPU91はモードCを終了すると判定した場合(S42:YES)、サブルーチンの処理を終了する。
 以下、水素供給を停止するときに、又は水素供給の停止中であるときに、ボンベユニット間の残存水素量調整処理について説明する。
 図9は、CPU91によるボンベユニット間の残存水素量調整処理の手順を示すフローチャートである。
 CPU91はこれから水素供給を停止するか否か、又は現時点で停止中であるか否かを判定する(S51)。
 CPU91はこれから水素供給を停止しない、かつ現時点で停止中でないと判定した場合(S51:NO)、判定処理を繰り返す。
 CPU91はこれから水素供給を停止する、又は現時点で停止中であると判定した場合(S51:YES)、ボンベユニット間の残存水素量の差がQ以上であるか否かを判定する(S52)。Qの一例として、ボンベユニットに水素が満杯である場合を100%としたときの水素残量の、ボンベユニット間での差が10%である場合が挙げられる。CPU91はボンベユニット間の残存水素量の差がQ以上でないと判定した場合(S52:NO)、処理をステップS51へ戻す。
 CPU91はボンベユニット間の残存水素量の差がQ以上であると判定した場合(S52:YES)、残存水素量が最も大きいボンベユニット、及び残存水素量が最も小さいボンベユニットの開閉弁を開き(S53)、処理を終了する。これにより、水素が残りやすい条件(温めにくい、結露し易い等)のボンベユニット内の水素が最後まで残るという状態を回避し易くなる。そして、ボンベユニット間の水素残量の差が縮まるので、ボンベユニットに水素を充填する際に、少ない時間で各ボンベユニットを満杯にすることができる。
 本実施の形態の燃料電池は以上のように構成されているので、発電量、又は発電量の累積値が大きくて水素の消費量が多く、即ち、使用中のボンベユニットの水素放出量が多く、該ボンベユニットに結露が生じる虞がある場合に、ボンベユニットを切り替えて、結露の発生を抑制することができる。従って、構成部品に錆及び劣化が生じて電気配線のショート等の不具合が起こることが抑制されている。
 そして、発電量が所定値以上であり、水素消費量が多く、1個のボンベユニットを用いた場合には該ボンベユニットの表面温度の低下量が大きく、結露が生じる可能性が高いときに、複数のボンベユニットを使用することで、結露の発生を抑制することができる。
 また、発電量に応じて使用するボンベユニットの数を変更することで、より良好に結露の発生を抑制することができる。
 発電量が所定値以上であるが、ボンベユニットの周囲温度が所定値以上であり、結露が発生する可能性が低いときには、1個のボンベユニットから水素を供給して、該ボンベユニットを使い切ることができる。
 本実施の形態においては、ボンベユニットの周囲温度がF℃以上でなく、かつ周囲の湿度がG%以下でなく、結露が発生する可能性が高い場合に、Cモードに移行して複数のボンベユニットによりスタック8へ同時に水素を供給することで、結露の発生を良好に抑制することができる。そして、周囲温度がF℃以上であり、又は周囲の湿度がG%以下であり、モードCに移行しなくても結露が発生しない場合に、所要のモードに移行することができる。また、移行後、結露条件確認処理を行い、結露が発生する条件を満たすようになったと判定した場合、ボンベユニットを切り替えて、結露の発生を抑制することができる。モードの移行はユーザの選択に行うように構成することにより、例えばボンベユニットを1個ずつ使い切りたい等、ユーザの意向に沿うこともできる。
 以上のように、本発明に係る電池は、水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、前記制御部は、前記発電部における発電量、又は該発電量の累積値に応じて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素の消費量が多く、即ち、使用中の水素貯蔵容器の水素放出量が多く、該水素貯蔵容器の表面温度が低下して結露が生じる虞がある場合に、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えて、結露の発生を抑制することができる。従って、構成部品に錆及び劣化が生じて電気配線のショート等の不具合が起こることが抑制される。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記制御部は、前記発電量が第1の閾値以上である場合に、複数の水素貯蔵容器から水素を供給するように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、発電量が第1の閾値以上であり、水素消費量が多く、1個の水素貯蔵容器を用いた場合には該水素貯蔵容器の表面温度の低下量が大きく、結露が生じる可能性が高いときに、複数の水素貯蔵容器を使用することで、結露の発生を抑制することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記制御部は、前記発電量に応じて水素を供給する水素貯蔵容器の数を変更することを特徴とする。
 本発明においては、発電量に応じて水素を供給する水素貯蔵容器の数を変更することで、より良好に結露の発生を抑制することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記制御部は、前記発電量が第1の閾値以上かつ第2の閾値以下であり、周囲温度が所定値以上である場合に、1個の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、発電量が第1の閾値以上かつ第2の閾値以下であるが、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であり、結露が発生する可能性が低いときに、1個の水素貯蔵容器から水素を供給することができる。
 本発明に係る電池は、上述のいずれかの発明において、水素を供給する水素貯蔵容器の周囲温度、及び時間当たりの水素使用量に基づいて、前記累積値の閾値を決めるように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲温度が低く、時間当たりの水素使用量が多い場合、結露が発生する可能性が高くなるが、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを判定するための前記閾値を低くすることで、切り替えを促して結露の発生を抑制することができる。そして、水素貯蔵容器の周囲温度が高く、時間当たりの水素使用量が少ない場合は、結露が発生する可能性が低くなるので、前記閾値を高くして同一の水素貯蔵容器の使用を続行することができる。
 本発明に係る電池は、水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、前記制御部は、水素貯蔵容器の周囲温度、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度に基づいて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲の温度又は湿度に基づいて、結露が発生すると考えられる場合に、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えて、結露の発生を防止することができる。従って、構成部品に錆及び劣化が生じて電気配線のショート等の不具合が起こることが抑制される。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、水素を供給する水素貯蔵容器の切り替えのモードを複数有し、前記制御部は、モードを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲環境(温度、湿度),水素供給量,発電量等の使用状況、又は1個ずつ水素貯蔵容器を使用するか等のユーザの意向に応じて、適切なモードを選択することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記モードの切り替えを受け付ける手段を備えることを特徴とする。
 本発明においては、ユーザの意向に応じて、モードが選択され得る。
 本発明に係る電池は、上述のいずれかの発明において、前記制御部は、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行するように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でなく、かつ周囲の湿度が所定値以下でなく、1個の水素貯蔵容器を使用した場合、水素の放出が集中して結露が発生する可能性が高いときに、複数の水素貯蔵容器により発電部へ同時に水素を供給することで、結露が発生することを良好に抑制することができる。そして、周囲温度が所定値以上であり、又は周囲の湿度が所定値以下であり、水素貯蔵容器の複数同時使用を行わなくても結露が発生しない場合に、所要のモードに移行することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記制御部は、いずれかのモードに移行した後、水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、いずれかのモードに移行した後、結露が発生する条件を満たすようになった場合、水素貯蔵容器を切り替えて、結露の発生を抑制することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記発電部で生じた熱を含む空気により、前記水素貯蔵容器を加熱するように構成されており、前記制御部は、前記空気の温度及び湿度に基づいて結露温度を算出し、前記空気の温度、及び水素を供給する水素貯蔵容器の周囲温度に基づいて、前記空気の温度低下分を算出し、前記空気の温度及び前記温度低下分に基づいて、前記水素貯蔵容器に結露が発生するか否かを判定するように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、結露が発生するか否かを良好に判定することができる。
 本発明に係る電池は、上述の発明において、前記制御部は、全ての水素貯蔵容器の開閉弁が所定の時間内に切り替えられた場合に、複数の容器から水素を供給するように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、全ての水素貯蔵容器について結露が発生する条件に近い状態になった場合に、複数の水素貯蔵容器を使用することで、結露の発生をより良好に抑制することができる。
 本発明に係る電池は、上述のいずれかの発明において、水素の供給を停止するとき、又は水素の供給の停止中に、水素貯蔵容器間の水素の残量の差が所定値以上になった場合、最も残量が多い水素貯蔵容器、及び最も残量が少ない水素貯蔵容器の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、水素を再充填する際に、少ない時間で満杯にすることができる。
 本発明に係る水素貯蔵容器の切り替え方法は、水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替え方法において、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器を切り替えることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でなく、かつ周囲の湿度が所定値以下でなく、1個の水素貯蔵容器を使用した場合、水素の放出が集中して結露が発生する可能性が高いときに、複数の水素貯蔵容器により発電部へ同時に水素を供給することで、結露が発生することを良好に抑制することができる。そして、周囲温度が所定値以上であり、又は周囲の湿度が所定値以下であり、水素貯蔵容器の複数同時使用を行わなくても結露が発生しない場合に、所要のモードに移行することができる。そして、移行後、結露が発生する条件を満たすようになった場合、水素貯蔵容器を切り替えて、結露の発生を抑制することができる。
 本発明に係るコンピュータプログラムは、水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替えを制御するコンピュータに、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器の切り替え命令を出力する処理を実行させることを特徴とする。
 本発明においては、水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でなく、かつ周囲の湿度が所定値以下でなく、結露が発生する可能性が高い場合に、複数の水素貯蔵容器により発電部へ同時に水素を供給することで、結露の発生を良好に抑制することができる。そして、周囲温度が所定値以上であり、又は周囲の湿度が所定値以下であり、水素貯蔵容器の複数同時使用を行わなくても結露が発生しない場合に、所要のモードに移行することができる。そして、移行後、結露が発生する条件を満たすようになった場合、水素貯蔵容器を切り替えて、結露の発生を抑制することができる。
 なお、本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
 例えば水素貯蔵部10等の燃料電池100の各部の構成、ボンベユニットの個数、モードの内容等は実施の形態において説明した場合に限定されるものではない。また、スタック8で生じた熱を含む空気によりボンベユニットを加熱する場合に限定されるものではない。
 そして、本発明を適用する燃料電池は固体高分子形燃料電池に限定されるものではない。また、電池は燃料電池に限定されるものではなく、発電部に水素を供給する他の水素電池にも適用することができる。
 1、2、3、4、5、6 ボンベユニットA、ボンベユニットB、ボンベユニットC、ボンベユニットD、ボンベユニットE、ボンベユニットF
 11、16、21、31、41、51、61 温度センサ
 12、22、32、42、52、62 開閉弁 
 10 水素貯蔵部
 7 水素供給部
 70 マニュホールド
 8 スタック
 9 制御部
 91 CPU
 92 RAM
 93 計時部
 94 記憶部
 95 I/F
 97 制御プログラム
 13 ラジエータ
 14 ルーバ
 15 報知部
 17 湿度センサ

Claims (15)

  1.  水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、
     前記制御部は、前記発電部における発電量、又は該発電量の累積値に応じて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする電池。
  2.  前記制御部は、前記発電量が第1の閾値以上である場合に、複数の水素貯蔵容器から水素を供給するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。
  3.  前記制御部は、前記発電量に応じて水素を供給する水素貯蔵容器の数を変更することを特徴とする請求項2に記載の電池。
  4.  前記制御部は、前記発電量が第1の閾値以上かつ第2の閾値以下であり、周囲温度が所定値以上である場合に、1個の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。
  5.  水素を供給する水素貯蔵容器の周囲温度、及び時間当たりの水素使用量に基づいて、前記累積値の閾値を決めるように構成されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の電池。
  6.  水素を貯蔵し、開閉弁を有する流入出口から水素を供給する複数の水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器から水素を供給されて発電する発電部と、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁の切り替えを制御する制御部とを備える電池において、
     前記制御部は、水素貯蔵容器の周囲温度、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度に基づいて、水素を供給する水素貯蔵容器の開閉弁を切り替えるように構成されていることを特徴とする電池。
  7.  水素を供給する水素貯蔵容器の切り替えのモードを複数有し、
     前記制御部は、モードを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の電池。
  8.  前記モードの切り替えを受け付ける手段を備えることを特徴とする請求項7に記載の電池。
  9.  前記制御部は、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行するように構成されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の電池。
  10.  前記制御部は、
     いずれかのモードに移行した後、
     水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、
     結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器を切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の電池。
  11.  前記発電部で生じた熱を含む空気により、前記水素貯蔵容器を加熱するように構成されており、
     前記制御部は、
     前記空気の温度及び湿度に基づいて結露温度を算出し、
     前記空気の温度、及び水素を供給する水素貯蔵容器の周囲温度に基づいて、前記空気の温度低下分を算出し、
     前記空気の温度及び前記温度低下分に基づいて、前記水素貯蔵容器に結露が発生するか否かを判定するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の電池。
  12.  前記制御部は、全ての水素貯蔵容器の開閉弁が所定の時間内に切り替えられた場合に、複数の水素貯蔵容器から水素を供給するように構成されていることを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項に記載の電池。
  13.  水素の供給を停止するとき、又は水素の供給の停止中に、水素貯蔵容器間の水素の残量の差が所定値以上である場合、最も残量が多い水素貯蔵容器、及び最も残量が少ない水素貯蔵容器の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項1から12までのいずれか1項に記載の電池。
  14.  水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替え方法において、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、
     水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、
     結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器を切り替える
     ことを特徴とする水素貯蔵容器の切り替え方法。
  15.  水素を貯蔵し、発電部へ水素を供給する複数の水素貯蔵容器を備える電池における水素貯蔵容器の切り替えを制御するコンピュータに、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上であるか否か、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であるか否かを判定し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上でない、かつ水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下でないと判定した場合に、複数の水素貯蔵容器により前記発電部へ同時に水素を供給する第1モードに移行し、
     水素貯蔵容器の周囲温度が所定値以上である、又は水素貯蔵容器の周囲の湿度が所定値以下であると判定した場合に、水素貯蔵容器を一つずつ使用する第2モード、又は水素貯蔵容器を平均的に使用する第3モードに移行し、
     水素貯蔵容器に結露が発生する条件であるか否かを判定し、
     結露が発生する条件であると判定した場合に、水素を供給する水素貯蔵容器の切り替え命令を出力する
     処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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