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審決分類 審判 全部申し立て 2項進歩性  H01M
管理番号 1128961
異議申立番号 異議2003-73780  
総通号数 74 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許決定公報 
発行日 2002-07-12 
種別 異議の決定 
異議申立日 2003-12-26 
確定日 2005-10-14 
異議申立件数
訂正明細書 有 
事件の表示 特許第3453375号「電力生成制御システム」の請求項1ないし3に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。 
結論 訂正を認める。 特許第3453375号の請求項1ないし3に係る特許を取り消す。 
理由 1.手続の経緯
本件特許第3453375号の請求項1〜3に係る発明についての出願は、平成13年10月3日(優先権主張 平成12年10月3日、日本)に特許出願され、平成15年7月18日にその特許権の設定登録がなされたものである。
これに対し、森たか子より特許異議の申立てがなされ、平成16年9月1日付け取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成16年11月5日付けで訂正請求がなされた。さらに平成17年4月13日付けで再度取消理由を通知し、期間を指定して意見書を提出する機会を与えたが、特許権者からはこの取消理由通知に対し何らの応答もなされていない。

2.訂正の適否についての判断
2-1.訂正の内容
(1)訂正事項a:特許請求の範囲の請求項1及び請求項3の
「第2の所定期間ごとに」を、
「第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに」と訂正する。
(2)訂正事項b:特許請求の範囲の請求項1及び請求項3の
「空気空気供給手段」を、
「空気供給手段」と訂正する。
(3)訂正事項c:明細書の段落【0007】及び【0013】の
「第2の所定期間ごとに」を、
「第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに」と訂正する。
(4)訂正事項d:明細書の段落【0007】及び【0013】の
「空気空気供給手段」を、
「空気供給手段」と訂正する。
2-2.訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
上記訂正事項aは、特許請求の範囲の請求項1及び請求項3において、「第2の所定期間」に関し、「前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く」ものである旨を限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。そして、この訂正は、平成16年9月1日付け取消理由通知における『本件請求項1〜3に係る発明は、特開平9-7618号公報に記載された発明と同一である』旨の取消理由を解消するため、同公報に記載された『第1の所定期間と第2の所定期間が同一である』旨の発明を除外するものであるから、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
上記訂正事項cは、上記訂正事項aにより特許請求の範囲の記載が訂正されることに伴い、これに整合するように発明の詳細な説明の記載を訂正するものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、しかも、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
上記訂正事項b、dは、明らかな誤記を訂正するものであるから、誤記の訂正を目的とするものであって、しかも、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
2-3.訂正の適否についての結論
以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第120条の4第2項及び第120条の4第3項で準用する第126条第2項及び第3項の規定に適合するので、当該訂正を認める。

3.特許異議の申立てについての判断
3-1.本件発明
上記2.で述べたとおり訂正が認められるから、本件請求項1〜3に係る発明(以下、「本件発明1〜3」という)は、平成16年11月5日付け訂正請求書に添付された訂正明細書の特許請求の範囲の請求項1〜3に記載された次のとおりのものである。
「【請求項1】 負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段と、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するための電力生成制御手段とを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする電力生成制御システム。
【請求項2】 改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池と、請求項1記載の電力生成制御システムとを備える、燃料電池発電装置。
【請求項3】 負荷から要求された電力の検知を行うステップと、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するステップとを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする電力生成制御方法。」
3-2.取消理由の概要
当審が平成17年4月13日付けで通知した取消理由の概要は、本件発明1〜3は、刊行物1〜5に記載された発明及び周知事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件発明1〜3に係る特許は、特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものである、というものである。
3-3.引用刊行物とその主な記載事項
〔1〕刊行物1:特開平10-80008号公報(特許異議申立人森たか子が提出した参考資料4)
〔1a〕「直流電源装置が、主電源と、副電源とを含み、負荷が力行モードまたは回生モードの何れかのモードで動作する電気自動車の、前記直流電源装置の制御方法であって、(A)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力の検出を逐次行い、現在に近い検出値ほど大きい重み付けをして、前記検出値の平均値を算出するステップ、(B)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力が、前記負荷が必要とする電流または電力となり、かつ前記主電源の負荷電流または負荷電力が、前記平均値となるように、前記主電源または/および前記副電源を制御して、前記主電源の負荷平準を行うステップ、を含むことを特徴とする電気自動車の電源装置制御方法。」(特許請求の範囲の請求項1)
〔1b〕「主電源は、通常、直列接続された多数の二次電池により構成されるが、必ずしもこれには限定されない。たとえば、本発明がハイブリッド電気自動車の電源装置の制御に適用される場合には、主電源が、燃料電池,エンジン発電機等の直流電源であることもある。
副電源も、通常、直列接続された複数の二次電池やコンデンサにより構成されるが、主電池と同様、必ずしもこれには限定されず、・・・」(段落【0012】)
〔1c〕「電源装置1の負荷電流Iの検出は電流検出器23により逐次行われ、この検出値は、平均化演算部22aに送られる。そして、平均化演算部22aが、現在時刻tnに近い検出値ほど大きい重み付けをした重み移動平均値Iaveを算出する。
本実施例では、初期駆動において、順次、現在に近い検出値ほど大きい重み付けがなされた重み移動平均値が、以下のようにして算出される。
【数1】
Iave(t2)=(I1+I2)/2
Iave(t3)={Iave(t2)×2+I3}/3
・・・
Iave(tk)={Iave(tk-1)×(k-1)+Ik)}/k
・・・
Iave(tn)={Iave(tn-1)×(n-1)+In)}/n
そして、これらIave(t2)、Iave(t3)、・・・、Iave(tk)・・・Iave(tn)が、主電源11の負荷電流Ibとなるように、演算制御部22bが電流制御回路21を制御する。
この後、重み移動平均値を、以下の式に基づき算出する。
【数2】 Iave(tn)={Iave(tn-1)×(N-1)+In)}/N
(ただし、n>N)
時刻tn以降は、この重み移動平均値が主電源11の負荷電流Ib(tn)となるように、演算制御部22bが電流制御回路21を制御する。
図2(A)および(B)は、負荷装置3が力行モードで動作している場合の、電源装置1の負荷電力P(すなわち、負荷装置3が必要とする電力)と、主電源11の負荷電力Pbとの関係を示す実測データであり、PとPbとの差分が、副電源12の負荷電力Ppを示している。なお、ここでは、電源装置1の負荷電流Iを負荷電力Pに、主電源11の負荷電流Ibを負荷電力Pbに、それぞれ換算して示してある。また、図2(A)および(B)では、PがPbに満たないときは、PとPbとの差分により、副電源12を充電するようにしている。
図2(A)は、N=8、δt(検出間隔)=1秒の場合を、図2(B)はN=300、δt=1秒の場合を示している。
図2(A)と(B)との比較から明らかなように、この場合には、N×δtが短い(図2(A))よりも、N×δtが長い(図2(B))方が、主電源11の負荷電力Pbの平準化を良好に行うことができる。」(段落【0024】〜【0027】)
〔2〕刊行物2:特開平9-7618号公報(同甲第1号証)
〔3〕刊行物3:特開平8-331705号公報(同甲第2号証)
〔4〕刊行物4:特開2000-14012号公報(同参考資料1)
〔5〕刊行物5:特開平9-322409号公報(同参考資料3)

3-4.当審の判断
(1)本件発明1について
刊行物1の上記〔1a〕には、「直流電源装置が、主電源と、副電源とを含み、負荷が力行モードまたは回生モードの何れかのモードで動作する電気自動車の、前記直流電源装置の制御方法であって、(A)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力の検出を逐次行い、現在に近い検出値ほど大きい重み付けをして、前記検出値の平均値を算出するステップ、(B)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力が、前記負荷が必要とする電流または電力となり、かつ前記主電源の負荷電流または負荷電力が、前記平均値となるように、前記主電源または/および前記副電源を制御して、前記主電源の負荷平準を行うステップ、を含むことを特徴とする電気自動車の電源装置制御方法。」と記載されており、この記載からみて、この制御方法により制御される「電気自動車の電源装置」も記載されていると云える。また、上記(1b)には、「主電源」について、「主電源が、燃料電池・・・等の直流電源であることもある。」と記載され、さらに、上記〔1c〕には、「電源装置1の負荷電流Iの検出は電流検出器23により逐次行われ、この検出値は、平均化演算部22aに送られる。そして、平均化演算部22aが、現在時刻tnに近い検出値ほど大きい重み付けをした重み移動平均値Iaveを算出する。
本実施例では、初期駆動において、順次、現在に近い検出値ほど大きい重み付けがなされた重み移動平均値が、以下のようにして算出される。
【数1】
Iave(t2)=(I1+I2)/2
Iave(t3)={Iave(t2)×2+I3}/3
・・・
Iave(tk)={Iave(tk-1)×(k-1)+Ik)}/k
・・・
Iave(tn)={Iave(tn-1)×(n-1)+In)}/n
そして、これらIave(t2)、Iave(t3)、・・・、Iave(tk)・・・Iave(tn)が、主電源11の負荷電流Ibとなるように、演算制御部22bが電流制御回路21を制御する。
この後、重み移動平均値を、以下の式に基づき算出する。
【数2】 Iave(tn)={Iave(tn-1)×(N-1)+In)}/N
(ただし、n>N)
時刻tn以降は、この重み移動平均値が主電源11の負荷電流Ib(tn)となるように、演算制御部22bが電流制御回路21を制御する。・・・ 図2(A)は、N=8、δt(検出間隔)=1秒の場合を、図2(B)はN=300、δt=1秒の場合を示している。」と記載されているから、これらの記載を整理すると、刊行物1には、
「直流電源装置が、燃料電池等の主電源と、副電源とを含み、負荷が力行モードまたは回生モードの何れかのモードで動作する電気自動車の、制御される直流電源装置であって、(A)前記直流電源装置の時刻tnにおける負荷電流または負荷電力Inの検出をδtの検出間隔で逐次行い、Iave(tn)={Iave(tn-1)×(N-1)+In)}/N (ただし、n>N)等の数式により、現在に近い検出値ほど大きい重み付けをして、前記検出値の平均値Iave(tn)を算出するステップ、(B)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力が、前記負荷が必要とする電流または電力となり、かつ時刻tn以降は、前記主電源の負荷電流または負荷電力Ibが、前記平均値となるように、前記主電源または/および前記副電源を制御して、前記主電源の負荷平準を行うステップ、を含む制御方法により制御される電気自動車の電源装置。」という発明(以下、「刊行物1発明」という)が記載されていると認められる。

本件発明1と刊行物1発明とを対比すると、刊行物1発明における「制御される電気自動車の電源装置」、「燃料電池等の主電源」、「N・δt」、「δt」、「現在に近い検出値ほど大きい重み付けされた検出値の平均値Iave(tn)」は、それぞれ、本件発明1における、「電力生成制御システム」、「所定の電力生成手段(乃至「燃料電池発電装置」)」、「第1の所定期間」、「第2の所定期間」、「第2の所定期間ごとに作成される指令値」に相当し、また、刊行物1発明は、負荷電流または負荷電力Inの検出を行うことからみて、「負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段」を具えていると云えるから、両者は、
「負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段と、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するための電力生成制御手段とを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、燃料電池発電装置である電力生成制御システム。」である点で一致するが、次の点で相違する。
相違点
(イ):本件発明1は、「燃料電池発電装置」が、「改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池を備える」ものであるのに対し、刊行物1発明は、「燃料電池発電装置」が、「改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池を備える」ものであるのか否か明りょうでない点。
(ロ):第2の所定期間ごとに作成される指令値が、本件発明1においては、「第1の所定期間における平均値」に基づくのに対し、刊行物1発明においては、『現在に近い検出値ほど大きい重み付けをした第1の所定期間における平均値』に基づく点。
(ハ):本件発明1は、「前記第2の所定期間の開始時刻」を『第1の所定期間の終了時刻』とするのに対し、刊行物1発明は、「前記第2の所定期間の開始時刻」を『第1の所定期間の終了時刻』とするか否かが明りょうでない点。

以下、これらの相違点について検討する。
相違点(イ)について
燃料電池発電装置における燃料電池として、水素供給手段及び空気供給手段を具備するものは、ごく通常のものであるし、また、改質器を設けることは、刊行物2等の記載にみられるように、本件特許の出願前において周知のことであるから、刊行物1発明において、「燃料電池発電装置」を「改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池を備える」ものとすることは、当業者が容易に想到し得たものと云うべきである。
相違点(ロ)について
本件発明1においては、「第1の所定期間における平均値」として、刊行物1発明における『現在に近い検出値ほど大きい重み付けをした平均値』を採用することを排除しているとは認められないから、この点は、実質的な相違とは云えない。仮に、本件発明1における「第1の所定期間における平均値」がそのような重み付けをしないものであるとしても、検出値の平均値を算出するに当たって、重み付けをせずに平均値を算出することは、刊行物2〜5の記載にみられるように、本件特許の出願前において周知のことであるから、刊行物1発明において、重み付けをせずに平均値を算出することは、当業者が容易に想到し得たものと云うべきである。
相違点(ハ)について
刊行物1発明は、「時刻tn以降は、前記主電源の負荷電流または負荷電力Ibが、前記平均値となるように」するものであり、検出時点のtn以降を前記平均値となるように制御するものと云えるから、「前記第2の所定期間の開始時刻」を『第1の所定期間の終了時刻』とする点で、本件発明1と格別に相違するとは云えない。仮に、相違するとしても、検出値の検出時点から、その検出に基づく制御開始時点までの時間をできるだけ短くすることにより制御遅れを小さくできることは当業者に自明のことであるから、刊行物1発明において、制御開始時点である「前記第2の所定期間の開始時刻」を検出時点である『第1の所定期間の終了時刻』とすることは、当業者が容易に想到し得たものと云うべきである。
したがって、本件発明1は、刊行物1に記載された発明に及び周知事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。
(2)本件発明2について
本件発明2と前記刊行物1発明とを対比すると、両者は、
「負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段と、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するための電力生成制御手段とを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は燃料電池発電装置である電力生成制御システムを備える、燃料電池発電装置。」である点で一致し、前記相違点(イ)〜(ハ)で相違すると認められる。
そして、前記相違点(イ)〜(ハ)は、前述のとおり、当業者が容易に想到し得たものと云うべきであるから、本件発明2は、本件発明1と同様に、刊行物1に記載された発明及び周知事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。

(3)本件発明3について
刊行物1には、上記〔1a〕〜〔1c〕の記載からみて、
「直流電源装置が、燃料電池等の主電源と、副電源とを含み、負荷が力行モードまたは回生モードの何れかのモードで動作する電気自動車の、前記直流電源装置の制御方法であって、(A)前記直流電源装置の時刻tnにおける負荷電流または負荷電力の検出をδtの検出間隔で逐次行い、Iave(tn)={Iave(tn-1)×(N-1)+In)}/N (ただし、n>N)等の数式により、現在に近い検出値ほど大きい重み付けをして、前記検出値の平均値Iave(tn)を算出するステップ、(B)前記直流電源装置の負荷電流または負荷電力が、前記負荷が必要とする電流または電力となり、かつ時刻tn以降は、前記主電源の負荷電流または負荷電力Ibが、前記平均値となるように、前記主電源または/および前記副電源を制御して、前記主電源の負荷平準を行うステップ、を含むことを特徴とする電気自動車の電源装置制御方法。」という発明(以下、「刊行物1α発明」という)が記載されていると認められる。
本件発明3と刊行物1α発明とを対比すると、両者は、
「負荷から要求された電力の検知を行うステップと、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するステップとを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、燃料電池発電装置であることを特徴とする電力生成制御方法。」である点で一致し、前記相違点(イ)〜(ハ)で相違すると認められる。
そして、前記相違点(イ)〜(ハ)は、前述のとおり、当業者が容易に想到し得たものと云うべきであるから、本件発明3は、本件発明1と同様に、刊行物1に記載された発明及び周知事項に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。

4.むすび
以上のとおりであるから、本件発明1〜3に係る特許は、特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであり、同法第113条第2号に該当し、取り消されるべきものである。
よって、結論のとおり決定する。
 
発明の名称 (54)【発明の名称】
電力生成制御システム
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段と、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するための電力生成制御手段とを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする電力生成制御システム。
【請求項2】改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池と、請求項1記載の電力生成制御システムとを備える、燃料電池発電装置。
【請求項3】負荷から要求された電力の検知を行うステップと、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するステップとを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、
前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする電力生成制御方法。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を電力生成手段とする電力生成制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、特開平7-57753号公報に示された、従来例の燃料電池発電装置の構成図である。図5において、31は燃料電池本体で、水素供給手段32から供給される水素と空気供給手段33から供給される空気中の酸素とを反応させ直流電力を発生させ、電力変換器34によって交流電力に変換され出力される。外部負荷指令に基づき電力制御部35は流量制御部36と電力変換器34を制御し、流量制御部36は水素供給手段32の供給水素流量と空気供給手段33の供給空気流量が適正値になるように制御を行い、電力変換器34は燃料電池本体31から出る電力値の制御を行い、その結果電力出力を制御することができるものである。なお、燃料電池本体31と電力変換器34の間には電力検知器37と演算部38とからなる過電力防止手段39が設けられ、急激な電力値の増加があった場合は電力値を抑制するように制御されている。
【0003】
この燃料電池発電装置では、外部負荷指令が短時間に激しく変化した場合、電力制御部35が短時間に電力出力を上昇または下降させる制御を行うこととなり、制御的遅れが原因で電力出力がハンチングしてしまう場合があり、燃料電池発電装置の運転が安定せず効率を悪化させたり耐久寿命の低下を招くといった問題点があった。
【0004】
また、図6は、特開平6-325774号公報に示された、他の従来例の燃料電池発電装置の構成図である。図6において、41は燃料電池本体で、水素供給手段42から供給される水素と空気供給手段43から供給される空気中の酸素とを反応させ直流電力を発生させ、電力変換器44によって交流電力に変換され出力される。制御装置45は充放電装置46と電力変換器44を制御し、燃料電池本体41から出る電力値が一定であっても充放電装置46からの放電または充放電装置46への充電によって外部負荷に応じた電力出力を制御することができるものである。
【0005】
この燃料電池発電装置では、大きく変化する外部負荷に応じて電力出力を制御する場合、燃料電池本体41から出る電力値が一定のため、充放電装置46の放電量または充電量がかなり大きなものとなり、そのために容量の大きな充放電装置46が必要となりコストが高くなり装置の設置スペースが大きくなるといった問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決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ため、本発明の電力生成制御システムは、負荷から要求された電力の検知を行うための電力検知手段と、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するための電力生成制御手段とを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
また、本発明の燃料電池発電装置は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池と、上記本発明の電力生成制御システムとを備えることを特徴とする。
【0012】
【0013】
次に、本発明の電力生成制御方法は、負荷から要求された電力の検知を行うステップと、前記負荷に供給すべき電力の全部または一部の生成を行うための所定の電力生成手段を、前記検知された電力の第1の所定期間における平均値に基づいて第2の所定期間(ただし、前記第1の所定期間と前記第2の所定期間が同一の場合を除く)ごとに作成される指令値を利用して制御するステップとを備え、前記第2の所定期間ごとに作成される指令値は、前記第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする第1の所定期間における平均値に基づき、前記所定の電力生成手段は、改質器を有する水素供給手段と、空気供給手段と、前記水素供給手段及び空気供給手段から供給される水素及び空気を用いて電力を発生する燃料電池とを備える燃料電池発電装置であることを特徴とする。
【0014】
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0016】
(実施の形態1)
はじめに、本発明の実施の形態1の燃料電池発電装置のシステム構成図である図1を参照しながら、本実施の形態の燃料電池発電装置の構成について説明する。
【0017】
1は燃料電池本体で、改質器・水素貯蔵合金・水素ボンベなどに代表される水素供給手段2と、送風ファン・送風ポンプなどに代表される空気供給手段3とが接続されている。4は出力制御装置で、一方を燃料電池本体1に、もう一方を電力変換装置5に電気的に接続されている。6は電力変換装置5に電気的に接続された出力線で、途中で分岐され、一方は系統電源接続線12を介して系統電源7に、もう一方は負荷検知手段8と電力負荷9に電気的に接続されている。10は出力制御装置4に出力指令を行う出力指令装置、11は水素供給手段2と空気供給手段3を制御する流量制御装置である。
【0018】
なお、出力制御手段4、出力指令装置10、および流量制御装置11を含む手段は本発明の電力生成制御手段に対応し、負荷検知手段8は、本発明の電力検知手段に対応する。また、本実施の形態の燃料電池発電装置は、本発明の電力生成制御システムを含む手段に対応する。
【0019】
次に、本実施の形態の燃料電池発電装置の動作について説明する。なお、本実施の形態の燃料電池発電システムの動作について説明しながら、本発明の電力生成制御方法の一実施の形態につても説明する(以下同様である)。
【0020】
水素供給手段2から供給される水素と空気供給手段3から供給される空気中の酸素は、燃料電池本体1の中で反応し直流電力を発生させる。発生した直流電力は出力制御装置4で電力値を制御された後に電力変換装置5に送られ、系統電源7と同じ電圧の交流電力に変換され、出力線6を通って電力負荷9に供給される。この時、電力変換装置5への入力電力がどのくらい電力変換装置5からの出力電力となるかを示した物が電力変換効率である。ここで電力負荷9の負荷電力に対し燃料電池本体1の出力電力に不足がある場合は系統電源7からも電力を供給し、逆に負荷電力に対し出力電力が過剰の場合は系統電源7へ電力を戻し、いわゆる系統連系運転を行うものである。
【0021】
燃料電池発電装置で発電を行う目的の一つに発電効率の高さによる経済性が挙げられるが、負荷電力に対し出力電力に不足がある場合は系統電源7から電力を購入し、負荷電力に対し出力電力が過剰な場合は系統電源7へ購入電力より低価格で電力を戻すため、一般的に経済性が悪化する。そのため負荷電力に対する出力電力に過不足がないように、負荷電力の変化に忠実に出力電力を追従させることが望まれる。
【0022】
この追従を行うための手段として、まず負荷検知手段8によって電力負荷9の負荷電力を検知し、これに基づいて出力指令装置10が出力指令値を電力制御装置4に指令し、出力制御装置4は燃料電池本体1から発生する直流電力を要求値に制御するとともに、直流電力値に応じて流量制御装置11が水素供給手段2から供給される水素流量と空気供給手段3から供給される空気流量とを適正値に制御するものである。ここで出力電力の制御は出力制御装置4の直流電力制御のみでも行うことができるが、例えば燃料電池本体1から発生する直流電力を少なくした時でも燃料電池本体1へ供給される水素流量が一定であった場合は、燃料電池本体1内で反応される水素の比率(水素利用率)が低下し多くの水素を捨ててしまうこととなり、効率が著しく悪化する。そこで流量制御装置11が水素流量と空気流量を適正値に制御することによって、効率を常に最適に維持するものである。
【0023】
この一連の追従制御において、負荷電力は短時間に激しく変化する場合があり、負荷電力をそのまま出力指令とした場合は短時間に直流電力を上昇または下降させる制御を行うこととなり、制御的遅れからハンチングをおこし燃料電池発電装置の運転が安定しなくなる場合があるという問題点があった。また、例えば水素供給手段2として炭化水素燃料から触媒反応により水素を生成させる改質器を用いた場合は、出力指令値の瞬時変化に触媒反応が対応できず、そのために効率を悪化させたり耐久寿命の低下を招くといった問題点があった。
【0024】
そこで、本実施の形態では、本発明の実施の形態1の燃料電池発電装置の制御動作の説明図である図3に示されるように、出力指令装置10が負荷電力の時間T1間(第1の所定期間)の平均値を、電力変換効率などを加味して演算して出力指令値とし、この出力指令値を出力制御装置4で時間T2(第2の所定期間)毎に設定する直流電力値とするもので、負荷電力の時間T1間の平均値を出力指令値に用いることにより瞬時変化を無視した適正な出力指令を行うことができ、また時間T2毎に出力指令を行うことによって装置の応答性能に適合した運転を行うことができるものである(時間T2(第2の所定期間)ごとに作成される指令値は、その第2の所定期間の開始時刻を終了時刻とする時間T1間(第1の所定期間)における平均値に基づいているわけである)。
【0025】
一例として、出力1.5kW級の固体高分子型燃料電池発電装置をある家庭で運転した時の制御最適値を求めたところ、T1:T2=略3:1であるT1=3分、T2=1分という結果が出た。すなわちこの例においては、3分間の平均負荷電力に基づいた出力指令値を1分毎に装置に指令する運転制御が最適である、という結果が得られた。
【0026】
このように本実施の形態においては、負荷電力の時間T1間の平均値を出力指令値に用いることにより瞬時変化を無視した適正な出力指令を行うことができ、また時間T2毎に出力指令を行うことによって装置の応答性能に適合した運転を行うことができるもので、燃料電池発電装置を安定して運転するとともに常に高い効率を維持し耐久寿命を長くするという効果を奏するものである。
【0027】
(実施の形態2)
図2は、本発明の異なる実施の形態である燃料電池発電装置のシステム構成図である。なお、前述の実施の形態1と同様の物には、同一符号を付与し、その説明を省略する。21は、出力制御装置4と電力変換装置5とを結ぶ接続線22から分岐し蓄電量制御装置23を介して接続されている蓄電手段である。24は蓄電手段21に接続された蓄電量検知手段である。蓄電手段21を設けた目的は、(実施の形態1)の系統連系運転において、負荷電力に対する出力電力の過不足による系統電源7との間の電力の授受により生ずる経済性の低下に対して、蓄電手段21の充放電を利用し系統電源7からの電力供給量および系統電源7への電力戻り量を極力少なくし、さらに経済性を良化させるものである(蓄電手段21(蓄電池)は、系統電源7よりも優先的に利用されるわけである)。
【0028】
次に、本実施の形態の燃料電池発電装置の動作について説明する。
【0029】
本発明の実施の形態2の燃料電池発電装置の制御動作の説明図である図4に示されているように、出力指令装置10は、負荷検知手段8によって検知された負荷電力の時間T1間の平均電力W1を演算し、これに蓄電量検知手段24によって検知された現在の蓄電量Q1と目標蓄電量Q2との差である蓄電不足量Q3(=Q2-Q1)を時間T2で割った電力W2(=Q3/T2)を加算しW3(=W1+W2)とし、このW3に電力変換効率を加味し出力指令値とし、前記時間T2毎に出力指令値に相当する燃料電池本体1の直流電力値電力制御装置4に指令し、この出力指令値を出力制御装置4で時間T2毎に設定する直流電力値とするものであり、さらに蓄電不足量Q3を蓄電量制御装置23によって蓄電手段21に蓄電するよう制御するものである(蓄電量とあらかじめ定められた目標蓄電量との差に応じて、指令値を補正するわけである)。
【0030】
これら一連の運転制御は、(実施の形態1)における追従制御に蓄電量制御を加えたものであり、平均電力W1をそのまま出力指令値とした場合は蓄電量の制御がなされておらず、目標蓄電量Q2と現在の蓄電量Q1との差が徐々に累積される可能性がある。例えば充電量に比べ放電量が多く徐々に蓄電量が減少する場合は、蓄電量がゼロにならないようにするために、予め容量の大きな蓄電手段21が必要となりコストが高くなり装置の設置スペースが大きくなるといった問題点があった。そこで本実施の形態では、出力指令値を指令する間隔時間であるT2間に蓄電不足量Q3(=Q2-Q1)を補う電力W2(=Q3/T2)を加算したW3(=W1+W2)に電力変換効率を加味して出力指令値とすることにより、常に蓄電量を目標蓄電量Q2に収束するように制御し、蓄電手段21の必要容量を最小限にすることができるものである。
【0031】
なお、上述した本実施の形態1〜2において、平均電力を演算するために利用される所定期間T1と、出力制御手段に指令値を与えるために利用される所定期間T2とは、T1≧T2なる関係を満たしてもよい(T1は、1秒以上1時間以下程度の期間であってもよい)。
【0032】
なお、本発明は、上述した本発明の電力生成制御システムの全部または一部の手段(または、装置、素子、回路、部など)の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。もちろん、上述のコンピュータは、CPUなどの純然たるハードウェアに限らず、フォームウェアやOS、さらに周辺機器を含むものであっても良い。
【0033】
また、本発明は、上述した本発明の電力生成制御方法の全部または一部のステップ(または、工程、動作、作用など)の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
【0034】
【0035】
また、本発明のプログラムを記録した、コンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に含まれる。また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。また、記録媒体としては、ROM等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
【0036】
なお、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現してもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明は負荷電力の時間T1間の平均値を出力指令値に用いることにより瞬時変化を無視した適正な出力指令を行うことができ、また時間T2毎に出力指令を行うことによって装置の応答性能に適合した運転を行うことができるもので、燃料電池発電装置を安定して運転するとともに常に高い効率を維持し耐久寿命を長くするという効果を奏するものである。
【0038】
また、常に蓄電量を目標蓄電量Q2に収束するように制御することによって蓄電手段の必要容量を最小限にすることができ、コストを安くするとともに装置をコンパクトにするという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の一実施の形態である燃料電池発電装置のシステム構成図
【図2】
本発明の異なる実施の形態である燃料電池発電装置のシステム構成図
【図3】
本発明の実施の形態1の燃料電池発電装置の制御動作の説明図
【図4】
本発明の実施の形態2の燃料電池発電装置の制御動作の説明図
【図5】
従来例の燃料電池発電装置のシステム構成図
【図6】
他の従来例の燃料電池発電装置のシステム構成図
【符号の説明】
1 燃料電池本体
2 水素供給手段
3 空気供給手段
4 出力制御手段
5 電力変換装置
6 出力線
7 系統電源
8 負荷検知手段
9 電力負荷
10 出力指令装置
11 流量制御装置
12 系統電源接続線
21 蓄電手段
22 接続線
23 蓄電量制御装置
24 蓄電量検知手段
 
訂正の要旨 審決(決定)の【理由】欄参照。
異議決定日 2005-08-29 
出願番号 特願2001-307273(P2001-307273)
審決分類 P 1 651・ 121- ZA (H01M)
最終処分 取消  
前審関与審査官 高木 康晴  
特許庁審判長 中村 朝幸
特許庁審判官 綿谷 晶廣
原 賢一
登録日 2003-07-18 
登録番号 特許第3453375号(P3453375)
権利者 松下電器産業株式会社
発明の名称 電力生成制御システム  
代理人 松田 正道  
代理人 松田 正道  
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