(57)【要約】【課題】停電時に燃料電池システムが自立して発電する場合、システム利用者が使用したい電力負荷へ電力を供給しつつ、最大限に長く発電を続けることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】燃料ガスが供給されて発電を行い、電力および熱を供給する燃料電池ユニット１０２と、系統電源に接続され、前記燃料電池ユニット１０２から電力を供給される電力負荷と、前記燃料電池ユニット１０２から供給された熱を湯として蓄える貯湯タンク１０６を備えた貯湯タンクユニット１０５と、停電時における前記燃料電池ユニットの発電量を設定する設定装置１０８と、を備えた燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが供給されて発電を行い、電力および熱を供給する燃料電池ユニットと、
系統電源に接続され、前記燃料電池ユニットから電力を供給される電力負荷と、
前記燃料電池ユニットから供給された熱を湯として蓄える貯湯タンクを備えた貯湯ユニットと、
停電時における前記燃料電池ユニットの発電量を設定する設定装置と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
電力測定手段をさらに備え、前記設定装置は、前記電力測定手段で測定されたシステム利用者の電力使用量に応じて発電量を設定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記設定装置は操作部を有し、
使用する電力負荷をシステム利用者に前記操作部で選択してもらい、その結果を用いて、前記設定装置が発電量を設定する請求項１〜２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記設定装置は、前記設定装置が設定した発電量に前記燃料電池ユニットが発電する電力が到達した場合に、前記電力負荷に電力供給を開始する請求項１〜３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記設定装置は表示部を有しており、前記設定装置は、システム利用者が前記操作部で使用する機器を選択した場合、必要な発電電力量および発電継続可能時間を前記表示部に表示する請求項３〜４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池システムは、前記電力負荷の接続を切り替える開閉器を備え、前記設定装置の前記操作部で選択された電力負荷にのみ電力を供給する請求項３〜５に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力および熱を供給する燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットから供給された熱を湯として蓄える貯湯タンクを備える貯湯ユニットを備える燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素を燃料としており、水素を生成するための改質器などと組み合わせて燃料電池システムとして構成されている。燃料電池システムでは、改質器を用いて都市ガス（天然ガス）などの炭化水素から水素を製造し、これを燃料電池システムの発電部であるセルに供給して発電を行う。またセルで発電される電力は直流電力であり、これをパワーコンディショナによって交流電力に変換し、燃料電池システムに接続した負荷へ、商用電源と系統連系させ、負荷に電力を供給する。改質器を用いて水素を製造する反応には、一般的に炭化水素と水蒸気とを高温で反応させて水素を生成させる水蒸気改質反応が用いられている。改質器に対しては、燃料電池システムに接続した負荷が要求する電力に応じて、その電力を発電するために燃料電池システムで必要となる水素ガスを発生させるために適切な量の炭化水素と水蒸気とが供給される。
【０００３】
燃料電池システムの改質器における水蒸気改質反応は、負荷電力が大きく急変した場合にはそれに追従して水素発生量を瞬時に変化させることができるほど速くはない。そのため、商用電源が停電し、自立運転を行う燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの発電量に比べ負荷電力が急に大きくなる場合、発電セルで必要となる水素ガス量の製造が追従できず、パワーコンディショナの供給できる電力が不足するため、燃料電池システムは負荷に対して必要な電力を供給できなくなる。
【０００４】
従来、燃料電池システムの自立運転については、例えば特許文献１に示されている図８の構成が開示されている。以下に、特許文献１に示されている図８の燃料電池システムの制御方法について説明する。
【０００５】
図８における発明のハイブリッド電力供給システムは、燃料電池システム１及び蓄電装置２を有する給電手段と、給電手段を商用電源５に系統連系させる系統連系装置６とを有している。そして、負荷７〜１１に電力を供給する配電系統１２〜１６は、緊急時用負荷１１が接続する緊急時用配電系統１６と、緊急時用負荷以外の負荷７〜１０である通常負荷がそれぞれ接続する少なくとも１つの通常配電系統１２〜１５とに分けられている。商用電源５に停電が発生していない場合には、緊急時用配電系統１６と各通常配電系統１２〜１５のいずれに対しても給電する。そして、商用電源５において停電が発生した場合で、かつ、緊急時用負荷１１を含む負荷容量の総和が燃料電池システム１の定格出力と蓄電装置２の放電出力との和以上となる場合には、燃料電池システム１及び蓄電装置２からの電力供給によって緊急時用配電系統１６への給電を継続させる。また、これと共に、その負荷容量の総和が燃料電池システム１の定格出力と蓄電装置２の放電出力との和未満となるように通常配電系統１２〜１５への給電を遮断する。特に、通常配電系統１２〜１５の中から負荷容量が大きい順に給電を遮断すると良い。また蓄電装置２の充電量が目標値まで低下したことを検出した場合、その時点で給電が遮断されていない通常配電系統１２〜１５に関し、緊急時用負荷１１を含む負荷容量の総和が燃料電池システム１の定格出力未満かつ定格出力に最も近くなる組み合わせを求め、求められた組み合わせに属する以外の通常配電系統１２〜１５への給電を停止する。その後、緊急時用負荷１１と組み合わせに属する通常配電系統の通常負荷７〜１０との負荷容量の総和に対応する値まで、燃料電池システム１の出力容量を、燃料電池システム１における許容される出力変化率の範囲内で
低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９―１５３２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記図８に示す従来の構成において、商用電源５の停電時に蓄電装置２の残存容量が低下すると、燃料電池システム１は自立運転を行うが、緊急時用負荷１１を含むシステム利用者の負荷容量の総和が、負荷の未使用により小さい場合、燃料電池システム１の発電量は負荷容量の総和に対応する値まで、燃料電池システム１の出力容量を低下させることになる。ここで、自立運転時に燃料電池システム１の出力容量が低下した状態で、システム利用者が新たな負荷を使用したい場合、前記図８に示す構成は、新たな負荷が接続される前に燃料電池システム１の出力を上げる手段を持たないため、新たな負荷の使用を開始することができないという課題を有している。
【０００８】
また、燃料電池システム１では、燃料電池３から供給された熱を湯として蓄える貯湯タンク４を備えるが、燃料電池３から熱が供給されることで前記貯湯タンク４内の湯水の温度が上昇し、燃料電池３から供給される熱を十分に吸収できなくなるシステム停止温度に達すると、燃料電池システム１は発電不可状態（満蓄停止）となることも知られている。この満蓄停止については、燃料電池システム１の発電量が多いほど、燃料電池３から貯湯タンク４へ供給される熱量が多くなるため、早く到達することになる。そのため、燃料電池システム１では、早期の満蓄停止を防ぎ燃料電池システムの発電を可能な限り長く計測するためには、可能な限り余剰電力（燃料電池システムの発電量−電力負荷）を抑えて発電する必要がある。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、自立運転時の発電量を設定する設定装置を備える燃料電池システ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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスが供給されて発電を行い、電力および熱を供給する燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットから供給された熱を湯として蓄える貯湯タンクを備えた貯湯ユニットと、停電時における前記燃料電池ユニットの発電量を設定する設定装置とを備える。
【００１１】
これにより、システム利用者が使用したい電力負荷へ電力を供給しつつ、最大限に長く発電を続けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、停電時における自立運転時において、現在の燃料電池システムの発電量より大きな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合に、設定装置を用いて発電量を上げることで、使用したい電力負荷へ電力供給が可能になる。また、現在の燃料電池システムの発電量より小さな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合も、設定装置を用いて発電量を下げることで、余剰電力を抑えた燃料電池システムの発電が可能になり、早期の満蓄停止の防止にも有用である。そのため、本発明の燃料電池システムは、システム利用者が使用したい電力負荷へ電力を供給しつつ、最大限に長く発電を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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】実施の形態１における設定装置のフローチャート
【図３】実施の形態１における設定装置（電力測定手段を備える）のフローチャート
【図４】実施の形態１における設定装置（操作部を備える）のフローチャート
【図５】実施の形態１における設定装置（電力供給を開始する機能を備える）のフローチャート
【図６】実施の形態１における設定装置（表示部を備える）のフローチャート
【図７】実施の形態１における設定装置（電力負荷の接続を個別に切り替える開閉器を備える）のフローチャート
【図８】特許文献１の燃料電池システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスが供給されて発電を行い、電力および熱を供給する燃料電池ユニットと、系統電源に接続され、前記燃料電池ユニットから電力を供給される電力負荷と、前記燃料電池ユニットから供給された熱を湯として蓄える貯湯タンクを備えた貯湯ユニットと、停電時における前記燃料電池ユニットの発電量を設定する設定装置と、を備える。
【００１５】
これにより、停電時に自立して発電する燃料電池システムにおいて、現在の燃料電池システムの発電量より大きな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合に、設定装置を用いて発電量を上げることで、使用したい電力負荷へ電力供給が可能になる。また、現在の燃料電池システムの発電量より小さな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合も、設定装置を用いて発電量を下げることで、余剰電力を抑えた燃料電池システムの発電が可能になり、早期の満蓄停止の防止にも有用である。そのため、システム利用者が使用したい電力負荷へ電力を供給しつつ、最大限に長く発電を続けることができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明において、電力測定手段をさらに備え、前記設定装置は、前記電力測定手段で測定されたシステム利用者の電力使用量に応じて発電量を設定する。
【００１７】
これにより、実際のシステム利用者の電力使用量を基に燃料電池システムの発電量を設定することができるため、発電量がより最適な設定値になる。また、前記設定装置が燃料電池システムの発電量を設定できるため、システム利用者が発電量を設定する手間を減らすことができる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１〜第２のいずれか１つの発明において、前記設定装置は操作部を有し、使用する電力負荷をシステム利用者に前記操作部で選択してもらい、その結果を用いて、前記設定装置が発電量を設定する。
【００１９】
これにより、システム利用者が前記設定装置を用いて発電量を設定する場合、各電力負荷の使用電力量を考慮して発電量を設定するより、使用する電力負荷（例えば冷蔵庫と電話機）を選択して発電量を設定する方が容易であるため、ユーザーフレンドリーな設定装置を備えた燃料電池システムを得ることができる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記設定装置は、前記設定装置が設定した発電量に前記燃料電池ユニットが発電する電力が到達した場合に、前記電力負荷に電力供給を開始する。
【００２１】
これにより、例えば、システム利用者が使用する電力負荷を前記操作部で選択し、前記電力負荷の使用を開始する場合、前記設定装置が設定した発電量に前記燃料電池ユニット
の発電量が到達する前に、システム利用者が早まって電力負荷の使用を開始することを防ぐことができるため、燃料電池システムの発電を安定して継続することができる。
【００２２】
第５の発明は、特に、第３〜第４のいずれか１つの発明において、前記設定装置は表示部を有し、前記設定装置は、システム利用者が前記操作部で使用する電力負荷を選択した場合、必要な発電電力量および発電継続可能時間を前記表示部に表示する。
【００２３】
これにより、システム利用者は、前記表示部から必要な発電電力量および発電継続可能時間の情報を得ることができるため、状況に応じて前記電力負荷の取捨選択を行う場合などに有用である。
【００２４】
第６の発明は、特に、第３〜第５のいずれか１つの発明において、前記燃料電池システムは、前記電力負荷の接続を個別に切り替える開閉器を備え、前記設定装置の前記操作部で選択された電力負荷にのみ電力を供給する。
【００２５】
これにより、システム利用者が前記操作部で選択した電力負荷と前記燃料電池ユニットが電力供給する電力負荷が完全に一致するため、燃料電池システムの発電量より電力負荷が大きくなることを確実に防ぐことができる。
【００２６】
（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における燃料電池システムについて、詳細に説明する。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】
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る。図１には、系統電源１０１と、燃料電池ユニット１０２と、貯湯タンクユニット１０５と、設定装置１０８と、系統遮断器１１１と、分電盤１１２と、第１の電力負荷１１３と、第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５と、ダミー負荷１２２を図示している。
【００２８】
系統電源１０１は、単相三線式あるいは三相三線式の交流電源であり、第１の電力負荷１１３に電力を供給する。
【００２９】
燃料電池ユニット１０２は、直流電力を発生する燃料電池１０３と、燃料電池１０３からの直流電力を交流電力に変換する回路と共に、系統電源１０１側の停電を検出して燃料電池ユニット１０２を解列するための回路などで構成されるパワーコンディショナ１０４とを備えている。そして、系統電源１０１が正常の場合は電力を系統電源１０１からの電力と重畳して第１の電力負荷１１３へ供給し、系統電源１０１が停電の場合は、自立運転し、第２−１の電力負荷１１４と第２−２の電力負荷１１５に電力を供給するものである。
【００３０】
貯湯タンクユニット１０５は、前記燃料電池ユニット１０２から供給される熱を湯として蓄える貯湯タンク１０６と、前記貯湯タンク１０６の湯の温度を検出する温度検出部１０７を備え、温度検出部１０７がシステム停止させる必要があるシステム停止温度を超えた場合、満蓄と判断され、燃料電池システムは発電不可状態となる。
【００３１】
設定装置１０８は、前記系統電源１０１が停電の場合に、前記燃料電池ユニット１０２の発電電力を設定する装置であり、システム利用者が発電量を設定したり、使用する電力負荷を選択したりする操作部１０９と、燃料電池ユニット１０２の発電電力や発電継続可能時間を表示する表示部１１０を備える。
【００３２】
分電盤１１２は、第１の開閉器１１６と、第２の開閉器１１７を備え、系統遮断器１１
１を介して系統電源１０１に接続されると共に、系統電源１０１の状態により、燃料電池ユニット１０２の電力供給先を、第１の電力負荷１１３、または第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５に切替えるものである。
【００３３】
第１の電力負荷１１３は、図示しない一般用コンセントに接続されたテレビ、エアコンなどの一般負荷であり、系統電源１０１が正常の場合に系統電源１０１、燃料電池ユニット１０２から供給される交流電力を消費する機器である。第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５は、図示しない自立用コンセントに接続された自立負荷であり、系統電源１０１が停電の場合に自立運転を行う燃料電池ユニット１０２から供給される交流電力を消費する機器である。
【００３４】
ダミー負荷１２２は、燃料電池ユニット１０２の発電中に系統電源１０１が停電となった場合、燃料電池ユニット１０２から第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５への電力供給を開始するまでの間、燃料電池ユニット１０２の発電を継続するために発電電力を消費させる負荷である。具体的には、燃料電池ユニット１０２の運転モードを連系モードから自立運転モードへ切替えるために、第１の開閉器１１６を解列し、燃料電池ユニット１０２から第１の電力負荷１１３への電力供給を切断した後、第２の開閉器１１７を並列状態とする。また、燃料電池ユニット１０２が発電中において、系統電源１０１の停電が復旧した場合も、燃料電池ユニット１０２の運転モードを自立運転モードから連系モードへ切替えるために、第２の開閉器１１７を解列し、燃料電池ユニット１０２から第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５への電力供給を切断する。そして、その後、第１の開閉器１１６を並列し、燃料電池ユニット１０２から第１の電力負荷１１３への電力供給を開始するまでの間、燃料電池ユニット１０２の発電を継続するために発電電力を消費させる。
【００３５】
以上のように構成された電力供給システムの動作および作用について、図１、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８のフローチャートである。
【００３６】
はじめに、本実施の形態１の燃料電池システムにおいて、システム利用者が前記燃料電池ユニット１０２の発電量を設定する前記設定装置１０８の処理動作について、図１、図２を用いて説明する。
【００３７】
前記燃料電池ユニット１０２を解列するための回路などで構成される前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図２ステップＳ２１の分岐Ｙ）は、図１に示す前記設定装置１０８は、前記燃料電池ユニット１０２の発電量をシステム利用者が変更できる状態となる。システム利用者は、使用する電力負荷の消費電力を考慮して設定装置１０８に発電量を設定し、前記設定装置１０８はシステム利用者からの発電量設定を受理すると（図２ステップＳ２２の分岐Ｙ）、設定された発電量を前記燃料電池ユニット１０２へ送信し（図２ステップＳ２３）、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。
【００３８】
また、前記設定装置１０８が前記燃料電池ユニット１０２の発電量をシステム利用者が変更できる状態において、システム利用者が発電量の設定をしない場合（図２ステップＳ２２の分岐Ｎ）は、前記設定装置１０８は、例えば前記燃料電池ユニット１０２が出力できる最大電力量（定格）を前記燃料電池ユニット１０２へ送信し（図２ステップＳ２４）、前記燃料電池ユニット１０２は、定格で自立運転を継続する。ここで、システム利用者が発電量の設定をしていない場合（図２ステップＳ２２の分岐Ｎ）に、前記設定装置１０８が前記燃料電池ユニット１０２へ送信する発電量は、例えば、前記燃料電池ユニット１
０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わる前の発電量を用いてもよい。
【００３９】
その後、前記パワーコンディショナ１０４において復電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが自立運転モードから連系モードへ切替わった場合（図２ステップＳ２１の分岐Ｎ）は、前記設定装置１０８は燃料電池ユニットへの発電量の送信を停止する（図２ステップＳ２５）。
【００４０】
この方法は、停電時に自立して発電する燃料電池システムにおいて、現在の燃料電池システムの発電量より大きな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合に、設定装置を用いて発電量を上げることで、使用したい電力負荷へ電力供給が可能になる。また、現在の燃料電池システムの発電量より小さな電力負荷をシステム利用者が使用したい場合も、設定装置を用いて発電量を下げることで、余剰電力を抑えた燃料電池システムの発電が可能になり、早期の満蓄停止の防止にも有用である。そのため、システム利用者が使用したい電力負荷へ電力を供給しつつ、最大限に長く発電を続けることができる。なお、本実施の形態１において、システム利用者が発電量の設定をしていない場合（図２ステップＳ２１の分岐Ｎ）に、前記設定装置１０８が前記燃料電池ユニット１０２へ送信する発電量は、実施の形態１に限定されない。
【００４１】
次に、本実施の形態１の燃料電池システムにおいて、電力測定手段をさらに備え、前記設定装置１０８は、前記電力測定手段で測定されたシステム利用者の電力使用量に応じて発電量を設定する場合について図１、図３を用いて説明する。
【００４２】
図３は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８において、前記電力測定手段で測定されたシステム利用者の電力使用量に応じて発電量を設定する場合のフローチャートである。
【００４３】
前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図３ステップＳ３１の分岐Ｙ）は、システム利用者は、使用する電力負荷の消費電力を考慮して設定装置１０８に発電量を設定する。そして、前記設定装置１０８はシステム利用者からの発電量設定を受理すると（図３ステップＳ３２の分岐Ｙ）、設定された発電量を前記燃料電池ユニット１０２へ送信し（図３ステップＳ３３の分岐Ｎ後のステップＳ３７）、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。
【００４４】
また、システム利用者からの発電量設定受理後（図３ステップＳ３２の分岐Ｙ）、前記燃料電池ユニット１０２の発電量が前記設定装置１０８で設定した発電量まで到達すると、システム利用者は電力負荷の使用を開始する（図３ステップＳ３３の分岐Ｙ）。このとき、前記前記設定装置１０８は、図１の第１電力測定手段１２０、第２電力測定手段１２１からシステム利用者の使用電力量を取得し（図３ステップＳ３４）、設定した電力量より前記使用電力量が小さい場合（図３ステップＳ３５の分岐Ｙ）は、システム利用者が設定した電力量を変更し（図３ステップＳ３６）、変更した電力量を前記燃料電池ユニット１０２へ送信する（図３ステップＳ３７）。ここで、設定した電力量より前記使用電力量が小さい場合（図３ステップＳ３５の分岐Ｙ）の判断基準は、例えば、設定値より使用電力量が１００Ｗ以上低い状態を一定時間（例えば３０分間）継続した場合に、使用する負荷の電力が安定したと判断し、設定値を１００Ｗ下げても良い。ここで、前記設定装置１０８が前記燃料電池ユニット１０２の発電量をシステム利用者が変更できる状態において、システム利用者が発電量の設定をしない場合（図３ステップＳ３２の分岐Ｎ）、および前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードとなった場合（図３ステップＳ３
１の分岐Ｎ）は、図２のフロー図と同じであるため、説明は省略する。
【００４５】
この方法は、実際のシステム利用者の電力使用量を基に燃料電池システムの発電量を設定することができるため、発電量の設定値をより最適な設定値にすることができる。また、前記設定装置が燃料電池システムの発電量を設定できるため、システム利用者が発電量を設定する手間を減らすことができる。なお、本実施の形態１において、設定した電力量より前記使用電力量が小さい場合（図３ステップＳ３５の分岐Ｙ）の判断基準は、実施の形態１に限定されない。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８において、前記設定装置１０８は図１の操作部１０９を有し、システム利用者の選択操作した電力負荷の情報を基に電力量を設定する場合について図１、図４を用いて説明する。
【００４７】
図４は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８の処理動作において、前記設定装置１０８は図１の操作部１０９を有し、システム利用者の選択操作した電力負荷の情報を基に電力量を設定する場合のフローチャートである。また、図４は、図２を基にしたフロー図となっているが、図３のフロー図を基にすることもできる。
【００４８】
前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図４ステップＳ４１の分岐Ｙ）、システム利用者は前記設定装置１０８の前記操作部１０９において、使用する電力負荷（例えばリビングのエアコンと台所の冷蔵庫と電話機）を選択操作し、前記設定装置１０８は操作を受理する（図４ステップＳ４２）。システム利用者の選択操作が完了すると（図４ステップＳ４３の分岐Ｙ）、システム利用者が選択操作した電力負荷の情報を基（図４ステップＳ４４）に、使用する電力量を算出し、算出結果から前記燃料電池ユニット１０２の発電量を設定し（図４ステップＳ４５）、発電量の設定値を前記燃料電池ユニット１０２へ送信する（図４ステップＳ４６）。そして、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。ここで、本実施の形態１において、システム利用者が選択操作した電力負荷の情報を基（図４ステップＳ４４）に、使用する電力量を算出し、算出結果から前記燃料電池ユニット１０２の発電量を設定する（図４ステップＳ４５）。例えば、図４ステップＳ４４で取得した電力負荷の使用電力量（定格時）が４４５Ｗ（エアコン４００Ｗ＋冷蔵庫４０Ｗ＋電話機５Ｗ）であった場合、図４ステップＳ４５で設定する発電量は、燃料電池ユニット１０２が安定して自立運転を行えるように、４４５Ｗ＋αＷ（例えば５００Ｗ）としてもよい。また、前記設定装置１０８は操作を受理する（図４ステップＳ４２）場合に、各負荷の情報（メーカー、品種など）および各負荷の使用方法（エアコンの設定温度など）の情報も受理し、使用する電力量の算出（図４ステップＳ４５）に利用してもよい。さらに、前記設定装置１０８がシステム利用者の設定した電力量を変更する図３のフローチャートと組み合わせることで、電力負荷の運転状況が定格運転から通常運転へ変わった場合に、図４ステップＳ４５で設定する発電量を例えば２００Ｗ（エアコン１６５Ｗ＋冷蔵庫３３Ｗ＋電話機２Ｗ）に変更することができる。なお、図４ステップＳ４５の発電量の設定方法は、実施の形態１に限定されない。また、システム利用者が前記操作部１０９の選択操作を完了しない場合（図４ステップＳ４３の分岐Ｎ）、および前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードとなった場合（図４ステップＳ４１の分岐Ｎ）は、図２、３のフロー図と同じであるため、説明は省略する。
【００４９】
この方法は、システム利用者が前記設定装置を用いて発電量を設定する場合、各電力負荷の使用電力量を考慮して発電量を設定するより、使用する電力負荷（例えば冷蔵庫と電
話機）を選択して発電量を設定する方が容易であるため、ユーザーフレンドリーな設定装置を備えた燃料電池システムを得ることができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８において、前記設定装置１０８は、前記燃料電池ユニット１０２の発電量が前記設定装置１０８で設定した発電量に到達すると、前記燃料電池ユニット１０２から第２−１の電力負荷１１４、第２−２の１１５に電力供給を開始する場合について図１、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの設定装置１０８の処理動作において、前記燃料電池ユニット１０２の発電量が前記設定装置１０８で設定した発電量に到達後、電力負荷へ電力供給を開始する場合のフローチャートである。また、図５は、図２を基にしたフロー図となっているが、図２、図３、図４のフローチャートを基にすることもできる。
【００５１】
前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図５ステップＳ５１の分岐Ｙ）は、システム利用者は、使用する電力負荷の消費電力を考慮して設定装置１０８に発電量を設定し、前記設定装置１０８はシステム利用者からの発電量設定を受理する（図５ステップＳ５２の分岐Ｙ）。そして、設定された発電量を前記燃料電池ユニット１０２へ送信し（図５ステップＳ５３）、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。そして、前記設定装置１０８は前記燃料電池ユニット１０２の現在の発電量を取得し（図５ステップＳ５４）、現在の発電量が図５ステップＳ５２で設定された電力量に到達した場合（図５ステップＳ５５の分岐Ｙ）に、第２−１の電力負荷１１４、第２−２の電力負荷１１５への電力供給を開始する。一方、現在の発電量が図５ステップＳ５２で設定された電力量に到達していない場合（図５ステップＳ５５の分岐Ｎ）は、燃料電池システムの発電電力は、図１のダミー負荷１２２で消費し、第２−１の電力負荷１１４、第２−２の１１５への電力供給を開始しない。ここで、システム利用者が発電量の設定をしない場合（図５ステップＳ５２の分岐Ｎ）、および前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードとなった場合（図５ステップＳ５１の分岐Ｎ）は、図２〜４のフロー図と同じであるため、説明は省略する。
【００５２】
この方法は、前記設定装置が設定した発電量に前記燃料電池ユニットの発電量が到達する前に、システム利用者が早まって電力負荷の使用を開始することを防ぐことができるため、燃料電池システムの発電を安定して継続することができる。
【００５３】
次に、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８において、前記設定装置は表示部を有しており、前記設定装置は、システム利用者が前記操作部で使用する機器を選択した場合、必要な発電電力量および発電継続可能時間を前記表示部に表示する場合について図１、図６を用いて説明する。
【００５４】
図６は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの設定装置１０８の処理動作において、前記設定装置は表示部を有しており、前記設定装置は、システム利用者が前記操作部で使用する機器を選択した場合、必要な発電電力量および発電継続可能時間を前記表示部に表示する場合のフローチャートである。また、図６は、図５を基にしたフロー図となっているが、図４のフローチャートを基にすることもできる。
【００５５】
前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図６ステップＳ６１の分岐Ｙ）、システム利用者は前記設定装置１０８の前記操作部１０９において、使用する電力負荷（例えば、台所の冷蔵庫と電話機）を選択操作し、前記設定装置１０８は操作を
受理する（図６ステップＳ６２）。システム利用者の操作が完了すると（図６ステップＳ６３の分岐Ｙ）、前記設定装置１０８は、設定する発電量および前記発電量で前記燃料電池ユニット１０２が発電した場合に発電継続できる時間を算出し、前記設定装置に備えた図１の前記表示部１１０に算出結果を表示する（図６ステップＳ６４）。システム利用者は、発電量および発電継続可能時間の表示結果を基に前記設定装置１０８設定を決定するか判断し、決定した場合は（図６ステップＳ６５の分岐Ｙ）、設定された発電量を前記燃料電池ユニット１０２へ送信し（図６ステップＳ６６）、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。また、システム利用者は前記設定装置１０８設定を決定するか判断し、決定しなかった場合は（図６ステップＳ６５の分岐Ｎ）、再度、図６ステップＳ６２の使用する電力負荷の選択操作を実施する。ここで、図６ステップＳ６７〜図６ステップＳ６１１は図５ステップＳ５４〜図５ステップＳ５８のフローチャートと同じであるため、説明は省略する。なお、図６ステップＳ６４において表示する発電量の算出方法は、実施の形態１の図４のフローチャートと同様に、前記設定装置１０８は操作を受理する（図６ステップＳ６２）場合に、各負荷の情報（メーカー、品種など）および各負荷の使用方法（エアコンの設定温度など）の情報も受理し、使用する電力量の算出（図６ステップＳ６４）に利用してもよい。さらに、図６ステップＳ６４において表示する発電継続可能時間の算出方法は、例えば、図１に示す貯湯タンクユニット１０５の温度検出部１０７の現在温度とシステム利用者が図６ステップＳ６４で表示する発電電力量を基に、前記温度検出部１０７が満蓄停止するシステム停止温度になるまでの時間を算出しても良い。また、本実施の形態では前記設定装置の操作部１０９および表示部１１０を分けて示しているが、表示部に機能として操作部を設けても良い。なお、図６ステップＳ６４において表示する発電量の算出方法や、図６ステップＳ６４において表示する発電継続可能時間の算出方法は実施の形態１に限定されない。
【００５６】
この方法は、システム利用者が前記表示部から必要な発電電力量および発電継続可能時間の情報を得ることができるため、状況に応じて前記電力負荷の取捨選択を行う場合などに有用である。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの発電量設定に関わる設定装置１０８において、前記燃料電池システムは、前記電力負荷の接続を個別に切り替える開閉器を備え、前記設定装置の前記操作部で選択された電力負荷にのみ開閉器を接続し、電力を供給する場合について図１、図７を用いて説明する。
【００５８】
図７は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの設定装置１０８の処理動作において、前記燃料電池システムは、前記電力負荷の接続を個別に切り替える開閉器を備え、前記設定装置の前記操作部で選択された電力負荷にのみ開閉器を接続し、電力を供給する場合のフローチャートである。また、図７は、図６を基にしたフローチャートとなっているが、図４、図５のフローチャートを基にすることもできる。
【００５９】
前記パワーコンディショナ１０４において停電を検出し、前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードから自立運転モードへ切替わった場合（図７ステップＳ７１の分岐Ｙ）、システム利用者は前記設定装置１０８の前記操作部１０９において、使用する第２−１の電力負荷１１４（例えば冷蔵庫）を選択操作し、前記設定装置１０８は操作を受理する（図７ステップＳ７２）。システム利用者の操作が完了すると（図７ステップＳ７３の分岐Ｙ）、前記設定装置１０８は、設定する発電量および前記発電量で前記燃料電池ユニット１０２が発電した場合に発電継続できる時間を算出し、前記設定装置に備えた図１の前記表示部１１０に算出結果を表示する（図７ステップＳ７４）。発電量および発電継続可能時間の表示結果を基に、システム利用者は前記設定装置１０８設定を決定するか判断し、決定した場合は（図７ステップＳ７５の分岐Ｙ）、設定された発電量を前記燃
料電池ユニット１０２へ送信し（図７ステップＳ７６）、前記燃料電池ユニット１０２は、前記設定装置１０８から受信した発電量を目標値として自立運転を継続する。そして、前記設定装置１０８は前記燃料電池ユニット１０２の現在の発電量を取得し（図７ステップＳ７７）、現在の発電量が図７ステップＳ７５で設定された電力量に到達した場合（図７ステップＳ７８の分岐Ｙ）に、図７ステップＳ７２で選択した第２−１の電力負荷１１４の遮断接続を行う第２−１の開閉器１１８を接続し、第２−１の電力負荷１１４へのみ電力供給を開始する。ここで、前記設定装置１０８が前記燃料電池ユニット１０２の発電量をシステム利用者が変更できる状態において、システム利用者が発電量の設定をしない場合（図７ステップＳ７３の分岐Ｎ）、および前記燃料電池ユニット１０２の運転モードが連系モードとなった場合（図７ステップＳ７１の分岐Ｎ）は、図２〜図６のフローチャートと同じであるため、説明は省略する。
【００６０】
この方法は、システム利用者が前記操作部で選択した電力負荷と前記燃料電池ユニットが電力供給する電力負荷が完全に一致するため、燃料電池システムの発電量より電力負荷が大きくなることを確実に防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池システムの発電量をシステム利用者が設定することができるため、燃料電池システムの様な停電時に自立発電を行う電力供給システムの用途にも適用することができる。また、例えば燃料電池システムと蓄電池を連系して運転し、燃料電池システムの余剰電力を蓄電池へ貯める場合、発電量を増やすことで蓄電池への蓄電量が増やせる。また、燃料電池システムおよび蓄電池の電力を電力負荷へ供給する場合、燃料電池システムの発電量を上げることで、燃料電池システムの電力を優先的に使うことができ、燃料電池システムの発電量を下げることで蓄電池の電力を優先的に使うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  系統電源
１０２  燃料電池ユニット
１０５  貯湯タンクユニット
１０８  設定装置
１１１  系統遮断器
１１２  分電盤
１１３  第１の電力負荷
１１４  第２−１の電力負荷
１１５  第２−２の電力負荷
１１６  第１の開閉器
１１７  第２の開閉器
１１８  第２−１の開閉器
１１９  第２−２の開閉器
１２０  第１電力測定手段
１２１  第２電力測定手段
１２２  ダミー負荷
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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