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公開番号2024164475
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079969
出願日2023-05-15
発明の名称エネルギー供給設備
出願人株式会社IHI回転機械エンジニアリング
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電力需要の増加に対応可能なエネルギー供給設備を提供する。
【解決手段】エネルギー供給設備1は、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電する発電ユニット3と、発電ユニット3が出力する発生電力を利用して、発生電力を消費する電力需要体に需要電力を与える電力出力ユニット4と、を備える。発電ユニット3は、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電する燃料電池31Fを含む燃料電池モジュール31と、タービン322と、コンプレッサ321と、コンプレッサ321の回転を補助するモータ323と、を含む電動ターボチャージャ32Tを含むETCモジュール32と、を有する。電力出力ユニット4は、燃料電池31Fが発生する発生電力を蓄える蓄電池41Cを含む蓄電池モジュール41と、蓄電池41Cが蓄えた発生電力を電力需要体に需要電力として与える急速充電器43と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電する発電ユニットと、
前記発電ユニットが出力する発生電力を利用して、前記発生電力を消費する電力需要体に需要電力を与える電力出力ユニットと、を備え、
前記発電ユニットは、
前記燃料ガスと前記酸化ガスとを利用して発電する燃料電池を少なくとも１個含む燃料電池モジュールと、
前記燃料電池が排出する前記燃料ガス又は前記酸化ガスに基づく排気ガスを受けて回転するタービンと、前記タービンの回転を受けて前記燃料電池に提供するための圧縮された前記酸化ガスを出力するコンプレッサと、前記コンプレッサの回転を補助するモータと、を含む電動ターボチャージャを少なくとも１個含む電動ターボチャージャモジュールと、を有し、
前記電力出力ユニットは、
前記燃料電池が発生する発生電力を蓄える蓄電池を少なくとも１個含む蓄電池モジュールと、
前記蓄電池が蓄えた前記発生電力を前記電力需要体に前記需要電力として与える給電装置と、を有する、エネルギー供給設備。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記発電ユニットは、前記電動ターボチャージャモジュールが出力した前記酸化ガスと、前記燃料電池が排出する前記排気ガスと、を受けて、前記電動ターボチャージャモジュールが出力した前記酸化ガスから前記燃料電池が排出する前記排気ガスへ熱を渡す熱交換装置を少なくとも１個含む熱交換モジュールをさらに有する、請求項１に記載のエネルギー供給設備。
【請求項３】
前記熱交換モジュールは、熱交換後の前記酸化ガスを前記燃料電池モジュールと前記電動ターボチャージャモジュールの前記モータに与える、請求項２に記載のエネルギー供給設備。
【請求項４】
前記熱交換モジュールは、前記電力出力ユニットが排出する排熱を受け、前記電動ターボチャージャモジュールの前記タービンに与えられる前記排気ガスに受けた前記排熱を渡す、請求項２に記載のエネルギー供給設備。
【請求項５】
前記燃料ガスを蓄え、蓄えた前記燃料ガスを前記発電ユニットに与える燃料ガス貯蔵ユニットをさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載のエネルギー供給設備。
【請求項６】
前記燃料ガス貯蔵ユニットから前記燃料ガスを受けて、前記燃料ガスを消費する燃料需要体に前記燃料ガスを与える燃料ガス出力ユニットをさらに備える、請求項５に記載のエネルギー供給設備。
【請求項７】
前記燃料電池モジュールは、複数の前記燃料電池を含み、
前記電力出力ユニットが出力する情報及び前記燃料電池モジュールが出力する情報の少なくとも一方を利用して生成され、複数の前記燃料電池のうち発電を実行する前記燃料電池又は発電を停止する前記燃料電池を指定する制御信号を前記燃料電池モジュールに与える制御部をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載のエネルギー供給設備。
【請求項８】
前記電動ターボチャージャモジュールは、複数の前記電動ターボチャージャを含み、
前記電力出力ユニットが出力する情報及び前記電動ターボチャージャモジュールが出力する情報の少なくとも一方を利用して生成され、複数の前記電動ターボチャージャのうち圧縮された前記酸化ガスの出力を実行する前記電動ターボチャージャ又は圧縮された前記酸化ガスの出力を停止する前記電動ターボチャージャを指定する制御信号を前記電動ターボチャージャモジュールに与える制御部をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載のエネルギー供給設備。
【請求項９】
前記蓄電池モジュールは、複数の前記蓄電池を含み、
前記給電装置が出力する情報及び前記蓄電池モジュールが出力する情報の少なくとも一方を利用して生成され、複数の前記蓄電池のうち充電又は放電を実行する前記蓄電池又は充電又は放電を停止する前記蓄電池を指定する制御信号を前記蓄電池モジュールに与える制御部をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載のエネルギー供給設備。
【請求項１０】
前記電力需要体は、前記発生電力に基づいて駆動する移動体である、請求項１～４の何れか一項に記載のエネルギー供給設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー供給設備に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力を受け、当該電力を用いて動作する電力需要体がある。このような電力需要体として、電気自動車が挙げられる。将来、電気自動車に例示される電力をエネルギー源として駆動する電力需要体の増加が見込まれている。
【０００３】
電力を供給するシステムとして、特許文献１は、加圧空気供給システムを備える燃料電池システムを開示する。このシステムは、燃料電池と、当該燃料電池に圧縮空気を提供するターボチャージャと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１９８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気自動車が一例として挙げられる電力需要体が要求する電力は、容量が大きい。電力需要体の増加に伴い、電力需要体に電力を供給する設備に要求される電力の容量は、比較的に増加することが見込まれている。
【０００６】
しかし、既存の電力系統から供給される電力のみでは、エネルギー供給設備の電力需要を満たせない可能性が指摘されている。そこで、電力需要体にエネルギーを供給する新たな設備が検討されている。
【０００７】
大容量の電力を蓄えることが可能な蓄電池の使用は、技術的な面での制限やコスト的な面での制限があり、現実的ではない。そこで、当該技術分野にあっては、電力需要の増加に対応可能なエネルギー供給設備が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態であるエネルギー供給設備は、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電する発電ユニットと、発電ユニットが出力する発生電力を利用して、発生電力を消費する電力需要体に需要電力を与える電力出力ユニットと、を備え、発電ユニットは、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電する燃料電池を少なくとも１個含む燃料電池モジュールと、燃料電池が排出する燃料ガス又は酸化ガスに基づく排気ガスを受けて回転するタービンと、タービンの回転を受けて燃料電池に提供するための圧縮された酸化ガスを出力するコンプレッサと、コンプレッサの回転を補助するモータと、を含む電動ターボチャージャを少なくとも１個含む電動ターボチャージャモジュールと、を有し、電力出力ユニットは、燃料電池が発生する発生電力を蓄える蓄電池を少なくとも１個含む蓄電池モジュールと、蓄電池が蓄えた発生電力を電力需要体に需要電力として与える給電装置と、を有する。
【０００９】
このエネルギー供給設備によれば、電動ターボチャージャモジュールから酸化ガスを受けた燃料電池モジュールによって発電した電力を、蓄電池モジュールに蓄えることができる。蓄電池モジュールによれば、大容量の電力の要求に応じること可能である。そして、大容量の電力の要求に応じた結果、蓄電池モジュールの充電残量が一時的に低下するが、電動ターボチャージャモジュールから酸化ガスを受けた燃料電池モジュールによって速やかに充電残量を回復することができる。従って、蓄電池モジュールに要求される充電容量は、一時的な電力の需要に対応できるだけで足りるので、蓄電池モジュールに要求される充電容量の増大を抑制しながら、電力の需要の増加に対応することができる。
【００１０】
上記のエネルギー供給設備における発電ユニットは、電動ターボチャージャモジュールが出力した酸化ガスと、燃料電池が排出する排気ガスと、を受けて、電動ターボチャージャモジュールが出力した酸化ガスから燃料電池が排出する排気ガスへ熱を渡す熱交換装置を少なくとも１個含む熱交換モジュールをさらに有してもよい。この構成によれば、エネルギー供給設備におけるエネルギー効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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