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公開番号2025153107
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055401
出願日2024-03-29
発明の名称燃料電池システム
出願人ブラザー工業株式会社
代理人個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外部電源がない場合に、環境温度が低くても燃料電池を起動できるようにする燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システム1は、水素及び酸素を反応させて発電し、負荷30に電力を供給可能な燃料電池8と、水素を貯蔵し、燃料電池8に水素を供給可能な水素吸蔵合金タンク6と、水素吸蔵合金タンク6を温めるヒータ7と、ヒータ7に電力を供給可能な蓄電池5と、制御回路4とを備えている。制御回路4は、水素吸蔵合金タンク6が燃料電池8に水素を供給できる所定条件を満たさない場合、蓄電池5からヒータ7に電力を供給する第1制御処理を実行する。従って、外部電源がない場合でもヒータ7により水素吸蔵合金タンク6を温めて燃料電池8に水素を供給し、燃料電池8を起動可能とすることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素及び酸素を反応させて発電し、電気負荷に電力を供給可能な燃料電池と、
前記水素を貯蔵し、前記燃料電池に前記水素を供給可能な水素貯蔵容器と、
前記水素貯蔵容器を温めるヒータと、
前記ヒータに前記電力を供給可能な蓄電装置と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、前記水素貯蔵容器が前記燃料電池に前記水素を供給できる所定条件を満たさない場合、前記蓄電装置から前記ヒータに前記電力を供給する第１制御処理を実行することを特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記蓄電装置から前記ヒータに前記電力を供給している時に、前記蓄電装置から前記電気負荷にも前記電力を供給する第２制御処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定条件を満たした場合に、前記燃料電池から前記電気負荷および前記蓄電装置に前記電力を供給する第３制御処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記燃料電池システムの起動時に前記所定条件を満たさない場合、且つ前記蓄電装置の残量が前記所定条件を満たすまで前記ヒータに前記電力を供給するのに必要な残量に満たない場合、前記蓄電装置から前記ヒータに前記電力を供給せずに、前記蓄電装置から前記電気負荷に前記電力を供給する第４制御処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記燃料電池の発電中、前記燃料電池から前記電気負荷への出力が前記燃料電池の定格容量を超える場合には、前記燃料電池から前記電気負荷に前記電力を供給し、且つ前記蓄電装置から前記電気負荷に前記電力を供給する第５制御処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記電気負荷の消費電力が前記燃料電池の定格容量と前記蓄電装置の容量の合計を超える場合には、前記蓄電装置および前記燃料電池から前記電気負荷への前記電力の供給を停止する第６制御処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記第６制御処理において、警告を行う制御を実行することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記蓄電装置には外部電源から前記電力を供給可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記水素貯蔵容器は、吸熱反応によって前記水素を放出する水素吸蔵合金を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記所定条件を満たすか否かの判断について、前記水素貯蔵容器の温度が前記燃料電池に前記水素を供給できる供給温度未満か、または、前記水素貯蔵容器の前記水素の圧力が前記燃料電池に前記水素を供給できる供給圧力未満かによって判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池を用いた交流無停電電源システムが開示されている。当該交流無停電電源システムでは、商用交流電源の停電発生から規定時間を経過する間は、バッテリが電力を負荷に供給し、その後復電しない場合は、燃料電池が起動されて電力を負荷に供給する。燃料電池に供給される水素は水素吸蔵合金で貯蔵される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１７７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の交流無停電電源システムでは、水素吸蔵合金のタンクを温めるヒータには商用交流電源からの電力が供給される。燃料電池を起動させるためには水素吸蔵合金のタンクの温度を規定値以上にする必要があり、冬季など環境温度が低い場合には水素吸蔵合金のタンクの温度を規定値以上にするためにヒータを動作させる必要がある。しかし、外部電源のない場合にはヒータを動作させられず、燃料電池を起動させることができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、外部電源がない場合に、環境温度が低くても燃料電池を起動できるようにする燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る燃料電池システムは、水素及び酸素を反応させて発電し、電気負荷に電力を供給可能な燃料電池と、前記水素を貯蔵し、前記燃料電池に前記水素を供給可能な水素貯蔵容器と、前記水素貯蔵容器を温めるヒータと、前記ヒータに前記電力を供給可能な蓄電装置と、制御部とを備え、前記制御部は、前記水素貯蔵容器が前記燃料電池に前記水素を供給できる所定条件を満たさない場合、前記蓄電装置から前記ヒータに前記電力を供給する第１制御処理を実行する。燃料電池システムは、蓄電装置により水素貯蔵容器を温めるヒータに電力を供給可能であるので、外部電源がない場合でもヒータにより水素貯蔵容器を温めて燃料電池に水素を供給し、燃料電池を起動可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態の燃料電池システム１の構成の概略を示すブロック図である。
制御回路４のブロック図である。
電力供給処理を示すフローチャートである。
蓄電池５の残量と水素吸蔵合金タンク６内の水素の圧力の状態推移を示すグラフである。
負荷３０の消費電力と燃料電池８の出力と蓄電池５の出力及び残量の状態推移を示すグラフである。
第２実施形態の燃料電池システム１のブロック図である。
第３実施形態の燃料電池システム１のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の第１実施形態を説明する。参照する図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられる。すなわち、図面に記載されている構成、制御等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【０００９】
＜燃料電池システム１の構成＞
図１及び図２を参照して、本実施形態の燃料電池システム１の構成について説明する。燃料電池システム１は、外部電源（系統電源２０）がない場合に、環境温度が低くても燃料電池８を起動して負荷３０に電力を供給することができる。図１は、燃料電池システム１の主要な構成を示し、スイッチ、回路の切り替え装置、インターフェース回路、及び駆動回路等は周知であるので省略されている。負荷３０の一例は、電力供給を受けて動作する任意の電子機器又は電気機器である。
【００１０】
燃料電池システム１は、水素吸蔵合金タンク６及び水素吸蔵合金タンク６から供給される水素により発電する燃料電池８を備える。水素吸蔵合金タンク６は、吸熱反応によって水素を放出する水素吸蔵合金を内部に収納し、水素を貯蔵する。従って、水素吸蔵合金により気体と比較して極めて高い水素充填密度を実現することができる。水素吸蔵合金から水素を放出し、燃料電池８に水素を供給可能な供給温度をＸ１とする。水素吸蔵合金タンク６には、水素吸蔵合金タンク６内の水素の圧力を検出する圧力センサ２及び水素吸蔵合金タンク６を温めるヒータ７が設けられている。また、燃料電池システム１は、制御回路４、温度センサ３、圧力センサ２、電力検出器１２、蓄電池５、ＡＣＤＣコンバータ１０、ＤＣＡＣインバータ１１、ＤＣＤＣコンバータ９、ディスプレイ２６、スピーカ２７、及び操作パネル２８を備える。操作パネル２８には、負荷給電スイッチ２９及び図示しない入力ボタンが設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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