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JP2000077088A - 燃料電池を用いた車輌 - Google Patents

燃料電池を用いた車輌

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Publication number
JP2000077088A
JP2000077088A JP10246642A JP24664298A JP2000077088A JP 2000077088 A JP2000077088 A JP 2000077088A JP 10246642 A JP10246642 A JP 10246642A JP 24664298 A JP24664298 A JP 24664298A JP 2000077088 A JP2000077088 A JP 2000077088A
Authority
JP
Japan
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fuel cell
vehicle
steam engine
cell according
power
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10246642A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yoshida
弘 吉田
Yoshimi Ezaki
義美 江崎
Masatoshi Hattori
雅俊 服部
Fusayuki Nanjo
房幸 南條
Koichi Takenobu
弘一 武信
Yasuhiko Ikemoto
泰彦 池本
Manabu Kato
加藤  学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chubu Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Chubu Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chubu Electric Power Co Inc, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Chubu Electric Power Co Inc
Priority to JP10246642A priority Critical patent/JP2000077088A/ja
Publication of JP2000077088A publication Critical patent/JP2000077088A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池の排ガスエネルギーを回収してエネ
ルギー効率の向上を図ることができる燃料電池を用いた
車輌を提供する。 【解決手段】 固体電解質燃料電池11から排出される
排ガスエネルギーを、往復式蒸気機関22等の蒸気機関
を用いたボトミングサイクルで動力として回収するよう
構成する。或いは、固体電解質燃料電池から排出される
排ガスエネルギーを、往復式蒸気機関等の蒸気機関とこ
の蒸気機関で回転駆動する発電機とを用いたボトミング
サイクルで電力として回収するよう構成する。また、前
記ボトミングサイクルで回収した電力が余剰の時には、
この余剰電力を蓄電池に貯蔵するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池を用いた車
輌に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の燃料電池を用いた車輌の要
部構成図である。同図に示すように、従来の燃料電池を
用いた車輌の動力系統は、主に、燃料電池1、蓄電池2
及び直流モータ3からなる。
【0003】燃料電池1は必要量に応じた燃料と空気の
投入により発電する。通常、この燃料電池1によって発
電した電力は直接、直流モータ3に供給され、この直流
モータ3で動力に変換されて車輌の駆動力として使用さ
れる。
【0004】蓄電池2は、動力回生時に直流モータ3で
発電された電力や余剰電力を貯蔵しておき、車輌の急速
発進時等、大きな電力が必要な場合に電力を放出する機
能を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃料電池を
用いた車輌では、燃料電池1の排ガスはそのまま、或い
は適切な温度になるまで冷却した後、大気中に放出して
おり、このため、燃料の保有エネルギーを十分に利用出
来ていないといった問題点を有している。
【0006】従って本発明は上記従来技術に鑑み、燃料
電池の排ガスエネルギーを回収してエネルギー効率の向
上を図ることができる燃料電池を用いた車輌を提供する
ことを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第1
発明の燃料電池を用いた車輌は、燃料電池から排出され
る排ガスエネルギーを、蒸気機関を用いたボトミングサ
イクルで動力として回収するよう構成したことを特徴と
する。
【0008】また、第2発明の燃料電池を用いた車輌
は、第1発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする。
【0009】また、第3発明の燃料電池を用いた車輌
は、第1発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は蒸気タービンであることを特徴とする。
【0010】また、第4発明の燃料電池を用いた車輌
は、燃料電池から排出される排ガスエネルギーを、蒸気
機関とこの蒸気機関で回転駆動する発電機とを用いたボ
トミングサイクルで電力として回収するよう構成したこ
とを特徴とする。
【0011】また、第5発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする。
【0012】また、第6発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は蒸気タービンであることを特徴とする。
【0013】また、第7発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4、第5又は第6発明の燃料電池を用いた車輌に
おいて、前記ボトミングサイクルで回収した電力が余剰
の時には、この余剰電力を蓄電池に貯蔵するよう構成し
たことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
【0015】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形
態1に係る固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド
車輌の要部構成図である。
【0016】図1に示すように、本実施の形態1に係る
固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド車輌の動力
系統は、主に、固体電解質型燃料電池11、蓄電池1
2、直流モータ13、及び、ボトミングサイクルを構成
する排ガスボイラ21、往復式蒸気機関22、空冷式復
水器23、給液ポンプ24からなる。
【0017】固体電解質型燃料電池11は必要量に応じ
た燃料と空気の投入により発電する。通常、この固体電
解質型燃料電池11によって発電した電力は直接、直流
モータ13に供給され、この直流モータ13で動力に変
換されて車輌の駆動力として使用される。なお、ハイブ
リッド車輌であるため、直流モータ13の他、駆動源と
して図示しないエンジンも備えている。
【0018】蓄電池12は、動力回生時に直流モータ1
3で発電された電力や余剰電力を貯蔵しておき、車輌の
急速発進時等、大きな電力が必要な場合に電力を放出す
る機能を有している。
【0019】一方、ボトミングサイクル側の構成及び機
能は次のようになっている。
【0020】固体電解質型燃料電池11から排出された
高温の排ガスは排ガスボイラ21に導かれ、この排ガス
ボイラ21内で給液ポンプ24から送給された水等の内
部流体を加熱して高温高圧蒸気とすることにより熱回収
された後、低温排ガスとして大気中に放出される。
【0021】そして、高温高圧蒸気の保有するエネルギ
ーは往復式蒸気機関22で回転運動に変換される。この
ようにして回収された動力は例えば車輌の駆動力として
使用される。往復式蒸気機関22から排出された低温低
圧蒸気は空冷式復水器23で冷却されて復液(復水)さ
れた後、再び給液ポンプ24で送給されて排ガスボイラ
21内に内部流体として導入される。
【0022】なお、上記ボトミングサイクルは作動流体
の外部供給を避けるために基本的には密閉サイクルとす
るが、必要に応じて、図1に示すように給液タンク25
を追設し、空冷式復水器23を廃することによって開放
サイクルとすることも可能である。
【0023】以上のように、本実施の形態1に係る固体
電解質型燃料電池を用いたハイブリッド車輌によれば、
固体電解質型燃料電池11から排出される排ガスエネル
ギーを、従来のように大気中に放出するのではなく、往
復式蒸気機関22を用いたボトミングサイクルで動力と
して回収することができるため、従来に比べて、エネル
ギー効率の向上を図ることができる。
【0024】<実施の形態2>図2は本発明の実施の形
態2に係る固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド
車輌の要部構成図である。
【0025】図2に示すように、本実施の形態2に係る
固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド車輌の動力
系統は、上記実施の形態1のボトミングサイクルにおけ
る往復式蒸気機関22(図1参照)を、蒸気タービン2
6に置き換えた構成となっている。なお、本動力系統の
他の構成については、上記実施の形態1と同様であるた
め、説明を省略する。
【0026】従って、本実施の形態2に係る固体電解質
型燃料電池を用いたハイブリッド車輌でも、上記実施の
形態1と同様の効果が得られる。即ち、固体電解質型燃
料電池11から排出される排ガスエネルギーを、蒸気タ
ービン26を用いたボトミングサイクルで動力として回
収することができるため、エネルギー効率の向上を図る
ことができる。
【0027】<実施の形態3>図3は本発明の実施の形
態3に係る固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド
車輌の要部構成図である。
【0028】図3に示すように、本実施の形態3に係る
固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド車輌の動力
系統は、往復式蒸気機関22によって直流発電機27を
回転駆動することにより直流電力を発生させる構成とな
っている。直流発電機27で発電した電力は直流モータ
13に供給されて動力に変換されるが、余剰の時には蓄
電池12に貯蔵されて前述の目的に使用される。なお、
本動力系統の他の構成については、上記実施の形態1と
同様であるため、説明を省略する。
【0029】従って、本実施の形態3に係る固体電解質
型燃料電池を用いたハイブリッド車輌によれば、固体電
解質型燃料電池11から排出される排ガスエネルギー
を、従来のように大気中に放出するのではなく、往復式
蒸気機関22とこの往復式蒸気機関22で回転駆動する
直流発電機27とを用いたボトミングサイクルで電力と
して回収することができるため、従来に比べて、エネル
ギー効率の向上を図ることができる。また、余剰電力は
蓄電池12に貯蔵して必要時に利用するため、より有効
にエネルギーを利用することができる。
【0030】<実施の形態4>図4は本発明の実施の形
態4に係る固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド
車輌の要部構成図である。
【0031】図4に示すように、本実施の形態4に係る
固体電解質型燃料電池を用いたハイブリッド車輌の動力
系統は、蒸気タービン26によって直流発電機27を回
転駆動することにより直流電力を発生させる構成となっ
ている。直流発電機27で発電した電力は直流モータ1
3に供給されて動力に変換されるが、余剰の時には蓄電
池12に貯蔵されて前述の目的に使用される。なお、本
動力系統の他の構成については、上記実施の形態2と同
様であるため、説明を省略する。
【0032】従って、本実施の形態4に係る固体電解質
型燃料電池を用いたハイブリッド車輌でも、上記実施の
形態3と同様の効果が得られる。即ち、固体電解質型燃
料電池11から排出される排ガスエネルギーを、蒸気タ
ービン26とこの蒸気タービン26で回転駆動する直流
発電機27とを用いたボトミングサイクルで電力として
回収することができるため、エネルギー効率の向上を図
ることができる。また、余剰電力は蓄電池12に貯蔵し
て必要時に利用するため、より有効にエネルギーを利用
することができる。
【0033】なお、本発明はハイブリッド車輌に限ら
ず、モータのみを駆動源とする電気自動車、電車等、各
種の車輌に適用することができる。
【0034】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第1発明の燃料電池を用いた車輌は、
燃料電池から排出される排ガスエネルギーを、蒸気機関
を用いたボトミングサイクルで動力として回収するよう
構成したことを特徴とする。
【0035】また、第2発明の燃料電池を用いた車輌
は、第1発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする。
【0036】また、第3発明の燃料電池を用いた車輌
は、第1発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は蒸気タービンであることを特徴とする。
【0037】また、第4発明の燃料電池を用いた車輌
は、燃料電池から排出される排ガスエネルギーを、蒸気
機関とこの蒸気機関で回転駆動する発電機とを用いたボ
トミングサイクルで電力として回収するよう構成したこ
とを特徴とする。
【0038】また、第5発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする。
【0039】また、第6発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4発明の燃料電池を用いた車輌において、前記蒸
気機関は蒸気タービンであることを特徴とする。
【0040】また、第7発明の燃料電池を用いた車輌
は、第4、第5又は第6発明の燃料電池を用いた車輌に
おいて、前記ボトミングサイクルで回収した電力が余剰
の時には、この余剰電力を蓄電池に貯蔵するよう構成し
たことを特徴とする。
【0041】従って、上記第1、第2又は第3発明の燃
料電池を用いた車輌によれば、燃料電池から排出される
排ガスエネルギーを、従来のように大気中に放出するの
ではなく、往復式蒸気機関や蒸気タービン等の蒸気機関
を用いたボトミングサイクルで動力として回収すること
ができるため、従来に比べて、エネルギー効率の向上を
図ることができる。
【0042】また、上記第4、第5、第6又は第7発明
の燃料電池を用いた車輌によれば、燃料電池から排出さ
れる排ガスエネルギーを、従来のように大気中に放出す
るのではなく、往復式蒸気機関や蒸気タービン等の蒸気
機関とこの蒸気機関で回転駆動する発電機とを用いたボ
トミングサイクルで電力として回収することができるた
め、従来に比べて、エネルギー効率の向上を図ることが
できる。更に、上記第7発明の燃料電池を用いた車輌に
よれば、余剰電力を蓄電池に貯蔵して必要時に利用する
ことができるため、より有効にエネルギーを利用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る固体電解質型燃料
電池を用いたハイブリッド車輌の要部構成図である。
【図2】本発明の実施の形態2に係る固体電解質型燃料
電池を用いたハイブリッド車輌の要部構成図である。
【図3】本発明の実施の形態3に係る固体電解質型燃料
電池を用いたハイブリッド車輌の要部構成図である。
【図4】本発明の実施の形態4に係る固体電解質型燃料
電池を用いたハイブリッド車輌の要部構成図である。
【図5】従来の燃料電池を用いた車輌の要部構成図であ
る。
【符号の説明】
11 固体電解質型燃料電池 12 蓄電池 13 直流モータ 21 排ガスボイラ 22 往復式蒸気機関 23 空冷式復水器 24 給液ポンプ 25 給液タンク 26 蒸気タービン 27 直流発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江崎 義美 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 服部 雅俊 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 南條 房幸 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 武信 弘一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 池本 泰彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 加藤 学 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内 Fターム(参考) 5H027 AA06 DD00 DD02 DD03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料電池から排出される排ガスエネルギ
    ーを、蒸気機関を用いたボトミングサイクルで動力とし
    て回収するよう構成したことを特徴とする燃料電池を用
    いた車輌。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載する燃料電池を用いた車
    輌において、 前記蒸気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする
    燃料電池を用いた車輌。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載する燃料電池を用いた車
    輌において、 前記蒸気機関は蒸気タービンであることを特徴とする燃
    料電池を用いた車輌。
  4. 【請求項4】 燃料電池から排出される排ガスエネルギ
    ーを、蒸気機関とこの蒸気機関で回転駆動する発電機と
    を用いたボトミングサイクルで電力として回収するよう
    構成したことを特徴とする燃料電池を用いた車輌。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載する燃料電池を用いた車
    輌において、 前記蒸気機関は往復式蒸気機関であることを特徴とする
    燃料電池を用いた車輌。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載する燃料電池を用いた車
    輌において、 前記蒸気機関は蒸気タービンであることを特徴とする燃
    料電池を用いた車輌。
  7. 【請求項7】 請求項4、5又は6に記載する燃料電池
    を用いた車輌において、 前記ボトミングサイクルで回収した電力が余剰の時に
    は、この余剰電力を蓄電池に貯蔵するよう構成したこと
    を特徴とする燃料電池を用いた車輌。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002054517A1 (fr) * 2000-12-28 2002-07-11 Mitsubishi Materials Corporation Systeme de puissance hybride
JP2004187385A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 分散電源システム

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Effective date: 20051101