(57)【要約】【課題】使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保ができ、故障停止の様な印象を与えることのない機器停止が実現できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池１００の制御部１０１に、通電時間を計測する累積通電時間計測手段１０４を有し、累積通電時間計測手段１０４によって計測された累積通電時間が予め設定された第１の所定値に達した時、燃料電池１００が運転中であれば運転を継続させ、停止後次回起動させない構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある起点からの経過時間が予め設定された所定値に到達すれば機器停止する燃料電池を備え、前記燃料電池は前記燃料電池の電源が通電されている時間を累積して積算し、前記燃料電池の累積の通電時間を計測する累積通電時間計測手段を有し、前記累積通電時間計測手段により計測された累積通電時間が予め設定された第１の所定値に達した時、前記燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、前記燃料電池が停止後は次回起動させない燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池は発電が開始されてから発電が停止するまでの時間を発電時間として積算し、その発電時間の累積を計測する累積発電時間計測手段と、前記燃料電池の発電が開始されれば１回の発電として発電回数を積算し、その発電回数の累積を計測する累積発電回数計測手段とを有し、前記第１の所定値と、前記累積発電時間と前記累積発電回数について予め設定された第２の所定値および第３の所定値の内、少なくとも１つの所定値に到達した時、前記燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、前記燃料電池が停止後は次回起動させない請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池は発電が開始されてから発電が停止するまでの時間を発電時間として積算し、その発電時間の累積を計測する累積発電時間計測手段と、前記燃料電池の発電が開始されれば１回の発電として発電回数を積算し、その発電回数の累積を計測する累積発電回数計測手段とを有し、前記第１の所定値と、前記累積発電時間と前記累積発電回数について予め設定された第２の所定値および第３の所定値の内、少なくとも１つの所定値に到達した時、前記燃料電池を次回起動させないことを報知する報知信号を出力する報知信号出力手段を備えた請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記報知信号出力手段は、前記累積通電時間計測手段が計測する値が、前記第１の所定値よりも所定時間引いた第４の所定値、前記累積発電時間計測手段が計測する値が、前記第２の所定値よりも所定時間引いた第５の所定値、および前記累積発電回数計測手段が計測する値が、前記第３の所定値よりも所定回数引いた第６の所定値に到達した場合に、報知信号を出力することを予告する予告信号を出力する請求項３項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記予告信号を報知している期間は、前記燃料電池の運転を継続させることができる請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池は表示手段を有し、前記報知信号出力手段が前記予告信号と前記報知信号を出力した時、前記予告信号の場合は前記燃料電池がまもなく所定の時間で停止することを前記表示手段に表示し、前記報知信号の場合は次回起動させないことを前記表示手段に表示する請求項４または５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネ機器として注目されている燃料電池システム、およびそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムは、燃料電池本体の累積運転時間が所定値に到達すれば燃料電池システムを停止し、燃料電池本体の累積運転回数が所定値に到達すれば、燃料電池システムを次回起動させないようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、従来の燃料電池システムの構成図を示すものである。図６に示すように、燃料電池本体５０２の運転が開始されれば、積算時間計測手段５１１は運転時間を累積して積算することを開始し、積算時間計測手段５１１によって計測された運転時間が予め設定された所定値に到達した場合に燃料電池システム５０１を停止させる。
【０００４】
また、運転回数計測手段５１２は燃料電池本体５０２の運転が開始されれば、運転回数を累積して積算し（運転回数をプラス１にする）、運転回数計測手段５１２によって計測された運転回数が予め設定された所定値に到達すれば、次回起動させないようにする。
【特許文献１】特開２００５−６３９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、累積発電時間と累積発電回数を所定の換算式を用いて累積発電時間相当に変換した値の合計が予め設定した所定値に到達した時点で即座に機器停止に向かうため、燃料電池システムが目標としていた貯湯タンクへの湯の確保について十分考慮されていないという課題があった。
【０００６】
さらに、耐用年数の超過を防ぎ、システムの安全を確保するための機器停止であるが、前記累積発電時間、累積発電回数に限ると、燃料電池スタックまたは改質器の救済は可能であるが、技術蓄積が浅い本システムは前記燃料電池スタックや改質器以外の構成部品、具体的には回転軸を持つ補機やプランジャーでインパクトを与える補機などの耐用年数も考慮し、システム全体の構成部品を視野に入れた安全を確保するための機器停止を実現させるべきである。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、燃料電池の累積通電時間が予め設定された所定値に到達した場合も、機器停止するまでは運転を継続させ、停止した際、次回の起動を許可しない燃料電池システム、およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、燃料電池の電源が通電されている時間を累積して積算し、燃料電池の累積の通電時間を計測する累積通電時間計測手段を有し、前記計測された累積通電時間が予め設定された第１の所定値に達した時、前記燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、燃料電池が停止後は次回起動させないことを特徴としたものである。
【０００９】
これによって、燃料電池の運転計画に従った発電を完結させることができ、使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更に故障停止の様な印象を与えることなく機器停止を実現させ、システムを安全に運転することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池システム、及びそのプログラムは、燃料電池が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないことから、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【００１１】
また、累積通電時間の計測で部品劣化の判定をすることから、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する燃料電池スタック、改質器といった重要部品以外の部品、具体的には回転軸を持つ補機やプランジャーでインパクトを与える補機などの劣化も予知して機器停止させることができ、システムの安全を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、ある起点からの経過時間が予め設定された所定値に到達すれば機器停止する燃料電池を備え、燃料電池は燃料電池の電源が通電されている時間を累積して積算し、燃料電池の累積の通電時間を計測する累積通電時間計測手段を有し、累積通電時間計測手段により計測された累積通電時間が予め設定された第１の所定値に達した時、燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、燃料電池が停止後は次回起動させないものである。
【００１３】
この構成により、使用者が現在必要な発電電力量、および貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【００１４】
また、累積通電時間の計測で部品劣化の判定をすることから、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する燃料電池スタック、改質器といった重要部品以外の部品、具体的には回転軸を持つ補機やプランジャーでインパクトを与える補機などの劣化も予知して機器停止させることができ、システムの安全を確保することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池は発電が開始されてから発電が停止するまでの時間を発電時間として積算し、その発電時間の累積を計測する累積発電時間計測手段と、燃料電池の発電が開始されれば１回の発電として発電回数を積算し、その発電回数の累積を計測する累積発電回数計測手段とを有し、第１の所定値と、累積発電時間と前記累積発電回数について予め設定された第２の所定値および第３の所定値の内、少なくとも１つの所定値に到達した時、燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、燃料電池が停止後は次回起動させないものである。
【００１６】
この構成により、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する、燃料電池スタック、改質器といったシステムの重要部品と、それら重要部品以外の部品との劣化を検出することから、一般的な家電製品よりも技術蓄積の浅い燃料電池全体の構成部品を視野に入れた安全を確保するための機器停止を実現させることができる。
【００１７】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池は発電が開始されてから発電が停止するまでの時間を発電時間として積算し、その発電時間の累積を計測する累積発電時間計測手段と、燃料電池の発電が開始されれば１回の発電として発電回数を積算し、その発電回数の累積を計測する累積発電回数計測手段とを有し、第１の所定値と、累積発電時間と前記累積発電回数について予め設定された第２の所定値および第３の所定値の内、少なくとも１つの所定値に到達した時、燃料電池を次回起動させないことを報知する報知信号を出力する報知信号出力手段を備えたものである。
【００１８】
この構成により、次回の運転開始を許可しない報知信号を出力するため、報知信号を停止した機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器にメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは一度機器寿命に到達した機器であるため、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【００１９】
第４の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムにおいて、報知信号出力手段は、累積通電時間計測手段が計測する値が、第１の所定値よりも所定時間引いた第４の所定値、累積発電時間計測手段が計測する値が、第２の所定値よりも所定時間引いた第５の所定値、および累積発電回数計測手段が計測する値が、第３の所定値よりも所定回数引いた第６の所定値に到達した場合に、報知信号を出力することを予告する予告信号を出力するものである。
【００２０】
この構成により、予告信号を機器が完全停止状態に陥る前に速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者は機器が完全停止することより予めに、サービス会社と連絡し、完全停止より事前に機器メンテナンスの依頼をし、完全停止の期間を作ることなく継続運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーはまもなく機器寿命に到達し、完全停止する機器であることを使用者に報告し、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【００２１】
第５の発明は、特に第４の発明の燃料電池システムにおいて、予告信号を報知している期間は、燃料電池の運転を継続させることができるものであり、メーカーは機器が完全停止状態に陥るまでの期間、燃料電池の運転を継続させながら対策措置を講じることができることから、発電装置としての本来の運転稼働率を確保しつつ、省エネ性を確保することができる。
【００２２】
第６の発明は、特に第４または第５の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池は表示手段を有し、報知信号出力手段が予告信号と報知信号を出力した時、予告信号の場合は燃料電池がまもなく所定の時間で停止することを表示手段に表示し、報知信号の場合は次回起動させないことを表示手段に表示するものである。
【００２３】
この構成により、予告信号を表示した場合は、使用者は機器が完全停止状態に陥る前にサービス会社へ連絡し、完全停止より事前に機器のメンテナンス依頼、メーカーへは機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。また報知信号を表示した場合、使用者は次回起動しない理由が明確になり、サービス会社への機器のメンテナンス依頼、またメーカーへは機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。
【００２４】
第７の発明は、特に第１〜６のいずれかの発明の燃料電池システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムである。
【００２５】
そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の燃料電池システムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。
【００２６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図であり、図２は燃料電池システムの運転状態に対して発電時間、通電時間、発電回数のカウント位置を図示した説明図を示すものである。
【００２８】
図１において、燃料電池１００の制御部１０１は、燃料電池１００が通電されている間の時間を計測する累積通電時間計測手段１０４と、燃料電池１００が発電している間の時間を計測する累積発電時間計測手段１０２と、燃料電池１００が発電した回数を計測する累積発電回数計測手段１０３とを制御する。
【００２９】
更に、制御部１０１は前記した累積通電時間計測手段１０４、累積発電時間計測手段１０２、累積発電回数計測手段１０３が計測した数値を記憶する記憶手段１０６と、前記計測した数値が、予め記憶手段に設定されていた数値以上を検出すれば、報知信号または報知信号を出力することを予告する予告信号を出力する報知信号出力手段１０５と、報知信号出力手段１０５からの信号に基づいて各種情報を表示する表示手段１０７と、情報端末装置１０９と通信を行う通信手段１０８とを制御する。
【００３０】
情報端末装置１０９は燃料電池１００と宅内通信回線１１０によって接続され、燃料電池の制御を行う機能を有している。宅内通信回線１１０は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または特定小電力無線など無線を媒体として利用することも可能で、その場合、情報端末装置１０９、燃料電池１００それぞれは無線通信ユニットを装着する必要がある。
【００３１】
情報端末装置１０９は前記報知信号、予告信号の表示の他に、燃料電池１００の発電の開始や停止、異常コードの表示、発電電力量、受電電力量の表示機能、また図１への記載は省略するが、貯湯ユニットに回収した排熱を利用する際の給湯温度、風呂の沸かし上げや風呂の沸かし仕上げ予約といった貯湯システム関連の設定機能を備えている。
【００３２】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
図２に示すように、燃料電池１００は水素と酸素を化学反応させ、直接電気エネルギーを発生させると同時に、反応時に発生する熱も回収利用することにより高いエネルギー効果が実現できるシステムであるが、燃料電池１００の電源がＯＮである期間、常に発電を行っているわけではない。
【００３４】
具体的には、家庭の負荷電力が極めて小さいため、燃料電池１００を起動させる起動エネルギーの方が大きく起動自体に価値がない時や、或いは家庭の負荷電力が十分大きくても制御部１０１が家庭の過去の電力負荷、給湯負荷の学習データから算出した運転計画の判断で、省エネ効果が望めないと判断した場合などは燃料電池１００の起動にはならず、発電待機の状態になっている。なお、前記運転計画の詳しい説明は本文献では行わない。
【００３５】
燃料電池１００が起動し、発電に至るまでの起動行程を実施している時間、燃料電池１００が実際に発電している時間、そして発電を止め、燃料電池１００を待機の状態へ至るまでの停止工程を実施している時はもちろん通電されているが、前記発電待機の状態の間も通電は継続されている。
【００３６】
つまり、燃料電池１００の電源がＯＮ状態である時を通電時間とし、累積通電時間計測手段１０４はこの通電時間を計測している。
【００３７】
後に説明する累積発電時間計測手段１０２が計測する累積発電時間は燃料電池スタックが有する固体高分子膜の劣化、また累積発電回数計測手段１０３が計測する累積発電回数は改質器の割れや改質触媒の劣化を検出するために欠かせない要素であるが、燃料電池１００はこれら発電エネルギーを発生させるために直接寄与する重要部品だけで構成されているのではない。
【００３８】
例えば、回転軸を有する補機、プランジャーでインパクトを与える補機も燃料電池１００には搭載されている。
【００３９】
具体的には改質器で燃料の改質を行うためには安定したバーナーの炎が必要であるが、バーナーへ送り込む空気対燃料の比率を調整し、バーナーへ混合気を送り込むための改質ファンや、燃料電池スタックで水素と酸素の化学反応を起こして電気エネルギーを生み出すため、燃料電池スタックに供給される水素に対して燃料電池スタックへ送り込む空気の量を調整するスタックファンは市場で汎用的に使用されている製品より微細な制御を可能とする新たな制御アルゴリズムを有したファンが必要であり、本実施の形態１の燃料電池システムは、これらファンの劣化も予知し、システムの不安全を招かないようにしなければならない。
【００４０】
また、燃料ガスの開放や封止を目的としたガス封止弁も市場で汎用的に用いられている部品を使用する場合もあるが、ガス給湯器などと比較して技術蓄積が浅い燃料電池１００にとっては、この部品が劣化、破壊した時にシステムが示す挙動が想定できないため、本実施の形態１の燃料電池システムは、こういった汎用品の劣化も予知する必要がある。
【００４１】
これらファンや弁は燃料電池１００の電源がＯＮ状態であれば、待機中や発電に至るまでの起動中でも動作する場合があるため、劣化の検出には累積通電時間の経過時間で判断する方が適している。
【００４２】
累積通電時間の計測方法であるが、図２において、燃料電池１００の電源がＯＦＦである時は制御部１０１そのものが働かないため、累積通電時間計測手段１０４は通電時間を計測することができない。燃料電池１００の電源がＯＮになれば、累積通電時間計測手段１０４は通電時間を累積して積算することを開始する。
【００４３】
ファンや弁は、待機中や発電に至るまでの起動中でも動作する場合があるため、燃料電池１００の電源がＯＮ状態であれば常に通電時間を累積して積算する。制御部１０１は累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間を記憶手段１０６に記憶していた累積通電時間と新しい累積通電時間を入れ替えて記憶する。
【００４４】
制御部１０１が記憶手段１０６に記憶する時期は、通電時間の積算中に所定の周期で記憶しても良いし、また燃料電池１００の電源がＯＦＦになった時に、制御部１０１が瞬時に記憶する様にしても良い。
【００４５】
記憶手段１０６は不揮発性のメモリでも良いし、またはバックアップ電池によってデータを保持するタイプのメモリであっても良い。これによって、燃料電池１００の電源がＯＦＦされた場合も、累積して積算した通電時間を失うことがなくなる。
【００４６】
構成部品の劣化による不安全を防止するために次回の起動を許可しないわけであるが、記憶手段１０６には累積通電時間と比較するための第１の所定値と、第１の所定値より所定時間少ない第４の所定値が予め記憶されている。
【００４７】
第１の所定値は、累積通電時間との比較の結果、次回の起動をさせない報知信号を出力するために用い、第４の所定値は前記報知信号の出力の予告を行うために用いる。
【００４８】
第４の所定値は報知信号、つまり燃料電池１００を次回起動させないことの予告になるため、例えば、第１の所定値の半年前程度に設定すると良い。報知信号出力手段１０５は累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間と、記憶手段１０６に予め設定されている第４の所定値とを比較する。
【００４９】
比較した結果、累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間が第４の所定値に到達した場合、報知信号出力手段１０５は予告信号を出力する。予告信号は燃料電池１００を次回起動させないことの予告であるため、報知信号が出力されるまでは発電、停止を繰り返して良い。
【００５０】
つまり燃料電池が通電されている間、報知信号出力手段１０５は累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間と第４の所定値との比較を行い、累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間が第４の所定値に到達した場合は、予告信号を出力する。
【００５１】
報知信号出力手段１０５が出力する報知信号、また予告信号を用いると、停止または停止前の機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、機器のメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【００５２】
次に、第１の所定値であるが、第１の所定値とは燃料電池１００が使用者宅に設置された後に、運転動作や経年により構成部品の劣化が訪れる時間を記憶手段１０６に予め設定しているものであるが、報知信号出力手段１０５は累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間と、記憶手段１０６に予め設定されている第１の所定値とを比較し、その結果、累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間が大きい場合に即座に燃料電池１００を機器停止に向かわせてしまえば、使用者には故障停止で停止に向かった様な印象を与えてしまう。
【００５３】
そこで、累積通電時間が第１の所定値より大きい値であった場合でも、燃料電池１００に異常や故障が特になければ現在動作している状態を必ずしも停止させる必要がなく、制御部１０１が有する運転計画に従って運転を継続させ、運転計画が判断している停止すべき時に燃料電池１００を停止させれば、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【００５４】
つまり、報知信号出力手段１０５は累積通電時間計測手段１０４が計測した累積通電時間と第１の所定値との比較処理を燃料電池１００の動作する工程が待機中の時のみとすればこの効果を得ることができる。
【００５５】
報知信号出力手段１０５が出力する報知信号、また予告信号を用いると、停止または停止前の機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、機器のメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【００５６】
一方、累積発電時間、累積発電回数の計測は、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する、燃料電池スタック、改質器といったシステムの重要部品の劣化を検出するために重要な要素である。
【００５７】
本発明では前記累積発電時間と累積発電回数に加え、更に累積通電時間を計測し、そのうちの少なくともいずれか１つが所定値に達した時に燃料電池１００の機器寿命の到来であると判断し、機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないこととする。
【００５８】
これによって、燃料電池が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【００５９】
また、累積通電時間の計測で部品劣化の判定をすることから、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する燃料電池スタック、改質器といった重要部品以外の部品、具体的には回転軸を持つ補機やプランジャーでインパクトを与える補機などの劣化も予知して機器停止させることができ、一般的な家電製品よりも技術蓄積の浅い燃料電池全体の構成部品を視野に入れた安全を確保するための機器停止を実現させることができる。
【００６０】
ここで累積発電時間、累積発電回数の検出方法について記載する。累積発電時間計測手段１０２が計測する累積発電時間は燃料電池スタックが有する固体高分子膜の劣化を検出する時に用いる。
【００６１】
累積発電時間計測手段１０２は燃料電池１００が待機状態を離れ、起動行程を実行し、発電行程に入れば発電時間を累積して積算することを開始し、燃料電池１００が発電行程から停止行程に入れば発電時間の積算を終了し、記憶手段１０６に記憶する。
【００６２】
固体高分子膜の劣化が進めば、膜にピンホールが開いたり膜が破れたりすることがあり、仮に穴が開くと、危険濃度の水素ガスが混入したオフガスが流れる可能性があり、燃料電池１００が不安全に至る場合がある。
【００６３】
また、累積発電回数計測手段１０３が計測する累積発電回数は改質器の劣化を検出する時に用いる。累積発電回数計測手段１０３は、燃料電池１００が発電の開始から、停止行程に状態を移した時に１カウントし、発電回数を累積して積算し、記憶手段１０６に記憶していた発電回数と新しい発電回数とを入れ替えて記憶する。
【００６４】
都市ガスを改質して水素を取り出し、その水素を燃料電池スタックへ供給するわけであるが、個体高分子型燃料電池は改質器に白金触媒を用い、燃料中に一酸化炭素が存在すると白金触媒が劣化する。
【００６５】
また、都市ガスを改質して水素を取り出す時、６００度〜７００度まで改質器をバーナーで加熱するため、燃料電池１００の起動の度に常温から７００度まで温度変化し、改質器の構造にも大きな負担がかかる。
【００６６】
例えばこのストレスのため、改質器が割れた場合は、高濃度の一酸化炭素が漏れる可能性があり、燃料電池１００が不安全に至る場合がある。改質器の場合は構造の劣化も想定するため、発電回数の累積で劣化の判定を行う。
【００６７】
累積通電時間同様、累積発電時間、累積発電回数の場合も予告信号と報知信号とがあり、累積発電時間では報知信号を第２の所定値として持ち、予告信号を第５の所定値として持ち、累積発電回数では報知信号を第３の所定値として持ち、予告信号を第６の所定値として持ち、報知信号出力手段１０５はそれぞれを検出すれば報知信号、予告信号を出力する。
【００６８】
図３は情報端末装置１０９に前記予告信号の意味するところを使用者へメッセージとして表示させた場合の例である。
【００６９】
制御部１０１は報知信号出力手段１０５が出力した前記報知信号または予告信号を通信手段１０８を介して宅内通信回線１１０へ出力する。燃料電池１００は表示手段として表示手段１０７および情報端末装置１０９を有し、前記報知信号と予告信号とを表示する。
【００７０】
図３（ａ）の場合、情報端末装置１０９は燃料電池１００の制御部１０１から予告信号を受信すれば、画面にポップアップ形式でまもなく停止することをメッセージとして表示させる。
【００７１】
図３（ｂ）の場合、ＬＥＤ３０１を点滅させ、前記ポップアップと同様にまもなく燃料電池１００が停止することを報知する。これらは予告信号の例であるが、予告信号の発報から所定の期間が経過し、いよいよ報知信号に置き換わった場合は、図３（ａ）の例では使用者が販売店への連絡の必要性を強調する内容に変化させ、また図３（ｂ）の例では、例えばＬＥＤ３０１が点滅から点灯に変化し、予告ではなくなった変化が使用者が明らかに感じられる様な表現を用いれば良い。
【００７２】
これによって、予告信号を表示した場合は、使用者は機器が完全停止状態に陥る前に燃料電池１００に対し対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができ、また報知信号を表示した場合は、使用者は次回起動しない理由が明確になり、この場合も予告信号同様燃料電池１００に対し対策措置を速やかに講じることができる。
【００７３】
ここで説明したポップアップまたはＬＥＤの点灯、点滅については情報端末装置１０９に限らず、燃料電池１００に備える表示手段１０７に同様のポップアップまたはＬＥＤの点灯、点滅を実施しても良い。
【００７４】
図４、図５は本実施の形態１の燃料電池システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
図４のフローチャートにおいて制御部１０１は燃料電池１００の次回の起動をさせないことを意味する報知信号が出力されているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１）。報知信号がなければ（ＳＴＥＰ１をＮｏ側に分岐）、燃料電池１００が待機中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ４）。
【００７６】
燃料電池１００が待機中でなければ（ＳＴＥＰ４をＮｏ側に分岐）、制御部１０１は燃料電池１００が発電中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１４）。発電中であれば（ＳＴＥＰ１４をＹｅｓ側に分岐）、制御部１０１は燃料電池１００の発電を停止させる停止処理が選択されたか否かを判定する（ＳＴＥＰ１５）。
【００７７】
燃料電池１００の発電を停止させる手段であるが、制御部１０１が有する運転計画に従った停止の場合や、貯湯タンクに蓄積する湯が満蓄になった停止の場合でも良い。さらに、使用者が情報端末装置１０９の操作により燃料電池１００の発電停止の操作を実行し、制御部１０１が発電の停止を選択した場合、または燃料電池１００に故障が発生して制御部１０１が自ら発電の停止を選択した場合でも良い。
【００７８】
制御部１０１が発電停止処理を選択した場合（ＳＴＥＰ１５をＹｅｓ側に分岐）、制御部１０１は燃料電池１００の停止処理を実施する（ＳＴＥＰ１６）。停止処理が実施されれば、累積発電回数計測手段１０３は発電回数を１回加算し、発電回数を累積して積算する（ＳＴＥＰ１７）。
【００７９】
報知信号出力手段１０５は累積発電回数が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号の予告を行うために、累積発電回数と記憶手段１０６に予め設定されている第６の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ１８）。
【００８０】
累積発電回数が第６の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ１８をＹｅｓ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は、報知信号がまもなく出力されることを予告する予告信号を出力する（ＳＴＥＰ１９）。
【００８１】
制御部１０１は予告信号を通信手段１０８と宅内通信回線１１０を介して情報端末装置１０９に出力し、情報端末装置１０９は受信した予告信号を用いて画面にポップアップやＬＥＤ３０１の点滅等で燃料電池１００がまもなく報知信号を出力することを予告するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ１９）。
【００８２】
そして、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。累積発電回数が第６の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ１８をＮｏ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は何もせず、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【００８３】
次に、燃料電池１００が発電中（ＳＴＥＰ１４をＹｅｓ側に分岐）かつ制御部１０１が発電の停止を選択していない場合（ＳＴＥＰ１５をＮｏ側に分岐）、制御部１０１はまずＡ処理（ＳＴＥＰ５、６、７）を実行する。Ａ処理は累積通電時間が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号の予告を判定する処理であるが、詳細は後述する。
【００８４】
燃料電池１００が発電中（ＳＴＥＰ１４をＹｅｓ側に分岐）かつ制御部１０１が発電の停止を選択していない場合（ＳＴＥＰ１５をＮｏ側に分岐）は燃料電池が発電を継続しているため、累積発電時間計測手段１０２はＡ処理が実行されれば、発電時間を累積して加算する（ＳＴＥＰ２０）。
【００８５】
報知信号出力手段１０５は累積発電時間が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号の予告を行うために、累積発電時間と記憶手段１０６に予め設定されている第５の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ２１）。
【００８６】
累積発電時間が第５の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ２１をＹｅｓ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は、報知信号がまもなく出力されることを予告する予告信号を出力し（ＳＴＥＰ２２）、情報端末装置１０９は予告信号を用いて、画面にポップアップやＬＥＤ３０１の点滅等で燃料電池１００がまもなく報知信号を出力することを予告するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ２２）。
【００８７】
そして、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。累積発電時間が第５の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ２１をＮｏ側に分岐）報知信号出力手段１０５は何もせず、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【００８８】
次に、燃料電池１００が待機中でない場合（ＳＴＥＰ４をＮｏ側に分岐）、かつ発電中でない場合（ＳＴＥＰ１４をＮｏ側に分岐）、燃料電池１００が発電を行うための起動の時間であり、または発電を停止させた時の停止の時間である。この場合も、制御部１０１はまずＡ処理（ＳＴＥＰ５、６、７）を実行するが、詳細は後述する。制御部１０１がＡ処理を実行した後、制御部１０１は報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【００８９】
次に、燃料電池１００が待機中であった場合（ＳＴＥＰ４をＹｅｓ側に分岐）、まず前述したＡ処理を実行する。はじめに、累積通電時間計測手段１０４は通電時間を累積して積算する（ＳＴＥＰ５）。
【００９０】
報知信号出力手段１０５は累積通電時間が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号の予告を行うために、累積通電時間と記憶手段１０６に予め設定されている第４の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ６）。累積通電時間が第４の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ６をＹｅｓ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は報知信号がまもなく出力されることを予告する予告信号を出力する（ＳＴＥＰ７）。
【００９１】
情報端末装置１０９は予告信号を用いて、画面にポップアップやＬＥＤ３０１の点滅等で燃料電池１００がまもなく報知信号を出力することを予告するメッセージを表示させ（ＳＴＥＰ７）、次のＢ処理（図５）を実行する。累積通電時間が第４の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ６をＮｏ側に分岐）報知信号出力手段１０５は燃料電池１００がまだ報知信号を出力しないため、予告信号を出力せずに次のＢ処理を実行する。
【００９２】
図５は報知信号出力手段１０５が累積通電時間、累積発電時間、累積発電回数について記憶手段１０６に予め設定されたそれぞれの第１、第２、第３の所定値の内、少なくとも１つが所定値に到達した時、燃料電池１００が次回起動しないことを意味する報知信号を出力する処理である。
【００９３】
制御部１０１は報知信号が出力されているか否かを確認し（ＳＴＥＰ１）、報知信号が出力されていれば（ＳＴＥＰ１をＹｅｓ側に分岐）制御部１０１は燃料電池１００を機器停止させ次回の起動をさせない（ＳＴＥＰ２）。
【００９４】
報知信号を出力する処理を燃料電池１００が待機中（ＳＴＥＰ４をＹｅｓ側に分岐）時のみ実行すれば、燃料電池１００が発電や発電までの起動工程といった運転中は報知信号を出力しないため、燃料電池１００が運転中であれば運転を継続させ、一度停止に向かって待機になった後に次回起動させないという動作を実現することができる。
【００９５】
この場合の停止に向かうための起点となるものであるが、例えば使用者により情報端末装置１０９の操作で燃料電池１００の発電を停止させる操作が行われた場合や、制御部１０１が有する運転計画に従った停止になった場合であっても良い。
【００９６】
これによって、使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。尚、予告信号を出力している燃料電池１００は報知信号を出力するまでの期間は、何度でも起動、発電、停止を繰り返し実施することができる。
【００９７】
実際の動作の説明であるが、報知信号出力手段１０５は待機中（ＳＴＥＰ４をＹｅｓ側に分岐）にＡ処理を実行した後、報知信号出力手段１０５は次回の起動をさせないことを意味する報知信号の出力を行うため、累積通電時間と記憶手段１０６に予め設定されている第１の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ８）。累積通電時間が第１の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ８をＹｅｓ側に分岐）燃料電池１００を次回の起動をさせないことを意味する報知信号を出力する（ＳＴＥＰ９）。
【００９８】
制御部１０１は報知信号を通信手段１０８と宅内通信回線１１０を介して情報端末装置１０９に出力し、情報端末装置１０９は受信した報知信号を用いて画面にポップアップや今度はＬＥＤ３０１の点灯等で燃料電池１００が次回の起動はないことを意味するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ９）。そして、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【００９９】
次に、図５に示すように、累積通電時間が第１の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ８をＮｏ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は累積発電回数が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号を出力するため、累積発電回数と記憶手段１０６に予め設定されている第３の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ１０）。
【０１００】
累積発電回数が第３の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ１０をＹｅｓ側に分岐）、燃料電池１００を次回の起動をさせないことを意味する報知信号を出力する（ＳＴＥＰ１１）。情報端末装置１０９は報知信号を用いて、画面にポップアップやＬＥＤ３０１の点灯等で燃料電池１００が次回の起動はないことを意味するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ１１）。そして、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【０１０１】
次に、累積発電回数が第３の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ１０をＮｏ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は累積発電時間が所定値に到達したことにより次回の起動をさせないことを意味する報知信号を出力するため、累積発電時間と記憶手段１０６に予め設定されている第２の所定値とを比較する（ＳＴＥＰ１２）。
【０１０２】
累積発電時間が第２の所定値に達している場合（ＳＴＥＰ１２をＹｅｓ側に分岐）、燃料電池１００を次回の起動をさせないことを意味する報知信号を出力する（ＳＴＥＰ１３）。情報端末装置１０９は報知信号を用いて、画面にポップアップやＬＥＤの点灯等で燃料電池１００が次回の起動はないことを意味するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ１３）。そして、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【０１０３】
累積発電時間が第２の所定値に達していない場合（ＳＴＥＰ１２をＮｏ側に分岐）、報知信号出力手段１０５は何もせず、報知信号が出力されているか否かを判定する処理を実行する（ＳＴＥＰ１）。
【０１０４】
報知信号が出力されていれば（ＳＴＥＰ１をＹｅｓ側に分岐）、制御部１０１は燃料電池１００を機器停止させ、報知信号の出力と、情報端末装置１０９は報知信号を用いて、画面にポップアップやＬＥＤの点灯等で燃料電池１００が次回の起動はないことを意味するメッセージを表示させる（ＳＴＥＰ３）。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態１においては、燃料電池１００が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も機器に危険な状態がない場合は、燃料電池１００の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないことから、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【０１０６】
また、累積通電時間の計測で部品劣化の判定をすることから、発電エネルギーを発生させるために直接寄与する、燃料電池スタック、改質器といったシステムの重要部品と、それら重要部品以外の部品との劣化を検出することから、一般的な家電製品よりも技術蓄積の浅い燃料電池全体の構成部品を視野に入れた安全を確保するための機器停止を実現させることができる。
【０１０７】
また、次回の運転開始を許可しない報知信号を出力するため、前記報知信号を停止した機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器にメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは一度機器寿命に到達した機器であるため、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【０１０８】
また、機器が次回の運転開始を許可しない報知信号を出力する前に予告信号を出力するため、前記予告信号を機器が完全停止状態に陥る前に速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者は機器が完全停止するより予めに、サービス会社と連絡し、完全停止より事前に機器メンテナンスの依頼をし、完全停止の期間を作ることなく継続運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーはまもなく機器寿命に到達し、完全停止する機器であることを使用者に報告し、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。
【０１０９】
また、使用者またはメーカーは機器が完全停止状態に陥るまでの期間、燃料電池の運転を継続させながら対策措置を講じることができることから、発電装置としての本来の運転稼働率を確保しつつ、省エネ性を確保することができる。
【０１１０】
また、予告信号を表示した場合は、使用者は機器が完全停止状態に陥る前にサービス会社へ連絡し、完全停止より事前に機器のメンテナンス依頼、メーカーへは機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。
【０１１１】
また報知信号を表示した場合、使用者は次回起動しない理由が明確になり、サービス会社への機器のメンテナンス依頼、またメーカーへは機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムであれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信したりすることでプログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。
【０１１３】
なお、本発明の燃料電池は家庭用に限らずオフィスや工場などの業務用であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、本発明にかかる、本発明の燃料電池システム、およびそのプログラムは、燃料電池が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないことから、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。
【０１１５】
また、累積通電時間の計測で部品劣化の判定をすることから、燃料電池スタック、改質器といった重要部品以外の部品劣化も予知でき、システムの安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図
【図２】同燃料電池システムの運転状態に対する発電時間、通電時間、発電回数のカウント位置を示す説明図
【図３】（ａ）同燃料電池システムの情報端末装置に予告信号をポップアップで表現した表示例を示す説明図（ｂ）同燃料電池システムの情報端末装置に予告信号をＬＥＤで表現した表示例を示す説明図
【図４】同燃料電池システムの動作を説明するためのフローチャート
【図５】同燃料電池システムの動作を説明するためのフローチャート
【図６】従来の燃料電池システムの構成図
【符号の説明】
【０１１７】
１００    燃料電池
１０１    制御部
１０２    累積発電時間計測手段
１０３    累積発電回数計測手段
１０４    累積通電時間計測手段
１０５    報知信号出力手段
１０７    表示手段
【図１】
2010067553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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