(57)【要約】【課題】煙道の排ガス検査時には必ず発電運転であることが要求されるが、貯湯タンクにフルに高温水が溜まっている状態等の状態制約を無視して発電運転を開始することができる燃料電池を提供することを目的とする。【解決手段】通常運転メニューに加えて、すべての制約を無視して燃料電池を起動させる起動器を設ける。使用者がその起動器を操作した時、制御器は燃料電池を必ず起動させる。その際に燃料電池側で解消できない状態制約がある場合は、それを解消する為の方法を報知する。使用者は報知された解消方法に従って、状態制約を解消すれば、発電に至るまでに発電の障害となる制約を取り除くことが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電により電気と熱を供給する燃料電池と、
前記燃料電池が発電できない状態の内少なくとも一つを検知した場合に前記燃料電池の発電を禁止する制御器と、
前記制御器が発電禁止であるか否かに関わらず前記燃料電池の起動を行なわせる起動器と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器における前記燃料電池が発電できない状態は、前記燃料電池の排熱を回収する貯湯タンクの畜熱量が所定量以上となった状態である満畜状態、加熱手段を用いて貯湯タンク内の湯水の加熱処理を行っている状態である再加熱状態、設置環境の温度が高く燃料電池の排熱回収が難しい状態である酷暑状態、の少なくともいずれか１つの状態である、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御器における前記燃料電池が発電できない状態は前記満畜状態のときであり、かつ、前記起動器による起動が行なわれたときに、前記貯湯タンクの湯を利用または廃棄するよう利用者に報知する、
請求項２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、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池と制御器を備える燃料電池システムに関する。特に耐用総運転時間又は耐用総運転回数から求められる単位期間当たりの時間制約や回数制約、貯湯タンクが高温水で一杯であるなどの外的な状態制約によって発電運転の制限がある燃料電池システムにおける発電運転の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、単位期間（例えば１日）当たりに発電可能な時間と単位期間当たりに発電可能な回数を定めて、単位期間においてはこれらを守るように発電運転することによって、燃料電池の耐用年数（例えば１０年）を保証している。すなわち、単位期間当たりに発電可能な時間である時間制約と単位期間当たりに発電可能な回数である回数制約を設け、これらの制約を守るよう運転制御することで、有限の資源である燃料電池の発電時間と発電回数を耐用年数にて均等に使って、耐用年数を持たそうというものである。
【０００３】
しかしながら、これらの時間制約と回数制約を遵守すると、施工・メンテナンスといった特殊なケースにおいて十分な試運転時間を確保できなかったり、そもそも試運転の為の発電ができなかったりという課題が発生し得る。
【０００４】
特許文献２はこれらの課題を回避するための技術であり、本先行例では、燃料電池の耐用総運転時間（例えば６０，０００時間）に基づいて時間制約を決定し、燃料電池の耐用総運転回数（例えば４，０００回）に基づいて回数制約を決定している。そして、少なくとも一方の制約条件を満たすように燃料電池を運転する通常モードと、の許容運転時間と許容運転回数の少なくとも一方の制約を満たさないで燃料電池を運転する特殊モードを設け、両者を切り替えて燃料電池を運転することを許容している。
【０００５】
通常モードでは単位期間において、回数制約と時間制約の範囲で発電運転することによって、１０年の耐用年数を保証しているが、施工・メンテナンスなどの特別なケースでは特殊モードに切り替えて発電運転することによって、既にその日、通常モードで発電を終了していたので、回数制約のために試運転できないということを避けることができる。また、通常モードで発電して発電時間を消化していたので残り時間がない為に、時間制約が発生して十分な試運転時間を確保できないということを避けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２３８４３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１１４３９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、燃料電池の発電に対して、３種類の制約（時間制約、回数制約、状態制約）があり、何れかの制約がある場合には燃料電池は起動できないように制御している。
時間制約と回数制約は上記した内容であるが、状態制約は、例えば、貯湯タンクに高温水がフルに溜まっている状態（満蓄状態）や、ＦＣの周囲温度が高い状態（酷暑状態）、貯湯タンク内の水を再加熱している状態（貯湯槽再加熱状態）といったものである。
【０００８】
上記従来例では、特殊モードでは時間制約と回数制約を無視することを許し、メンテナ
ンス時などの特殊なケースにおいて、特殊モードに切り替えることによって、それらの制約とは関係なく燃料電池は起動することができるとしている。しかしながら、状態制約がある場合には依然として発電禁止のままであり、燃料電池は起動できない。
【０００９】
欧州では年１回煙道内の排ガスを検査することが義務付けられている国があり、検査を行う際には煙道に接続された燃料電池システムは発電していなければならない。したがって、排ガスの検査者（以後チムニースイーパーと呼ぶ）が訪問してきた時、燃料電池システムが停止している場合には、上記の状態制約を含め、いかなる制約があっても、速やかに燃料電池システムは起動しなければならないので、従来例ではこの課題を解決できるものではないのは明らかである。
【００１０】
また、従来例では、勿論、使用者や設置者、サービスマン等が状態制約の原因とその解消方法を知っていれば、状態制約を解消する為の作業を行うことができる。例えば貯湯タンクが満蓄状態である時、貯湯タンク内のお湯を捨てて、市水を入れる作業である。しかしながら、従来例のシステムでこの作業を行ったとしても、した作業を終了した後にようやく燃料電池を起動させるので、燃料電池の起動時間に状態制約を解消する作業時間が加算され、チムニースイーパーの待ち時間が長くなってしまう。
【００１１】
さらに、訪問してきたチムニースイーパーに応対して、燃料電池システムを発電運転させる操作を行うのは、燃料電池システムの使用者である。したがって、いかなる制約（時間制約、回数制約、状態制約）があっても、使用者が容易に燃料電池システムを起動させることができることが望ましい。
【００１２】
上記従来例では、燃料電池システムの電源を切り／入りしたり、操作器の所定のスイッチを長押ししたり、所定の複数のスイッチを同時長押ししたりすることによって、特殊モードに切り替えるものであり、それらの操作はサービスマン等が行うことを想定したものであって、使用者が容易に実行できないという課題を抱えていることは容易に想定し得る。
【００１３】
加えて、従来例では特殊モードに切り替えた後、燃料電池の起動スイッチを操作しなければ、燃料電池を起動させることができない。すなわち、特殊モードへ切換えた後に燃料電池を起動するという手順で操作しなければならないという点で、操作手順が容易であるとは言い難い。
【００１４】
また、状態制約の中には燃料電池側で解消できないものもある。燃料電池を起動させることが出来ない場合はその対処方法（解消方法）が容易に分かることが重要であるのは明白である。
【００１５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、いかなる制約があっても速やかに燃料電池を起動させる手段を備え、使用者がそれを操作すれば容易に燃料電池を起動可能であり、また、燃料電池側で解消できない制約がある場合は、その解消方法を容易に知ることができて、燃料電池が起動している間に使用者がその制約を解消す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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、発電により電気と熱を供給する燃料電池と、燃料電池の駆動を制御する制御器と、を備えている。そして、制御器は、燃料電池の排熱を回収する貯湯タンクの畜熱量が所定量以上となった状態である満畜状態、加熱手段を用いて貯湯タンク内の湯水の加熱処理を行っている状態である再加熱状態、設置環境の温度が高く燃料電池の排熱回収が難しい状態である酷暑状態、の少なくと
も一つの状態のときに燃料電池の発電禁止を行なうものとし、制御器の発電禁止であるか否かに関わらず燃料電池の起動を行なわせる起動器を備えるものである。
【００１７】
これによって、使用者が起動器を操作すれば、制御器はすべての制約を無視して燃料電池を起動させるので、発電運転させるという使用者の要求に速やかに応えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料電システムの時間制約と回数制約に加えて状態制約も無視して燃料電池システムを起動させる手段を具備するので、チムニースイーパーが訪問して来て、これが操作された場合は、燃料電池システムはいかなる制約があっても即座に起動することができる。
また、本手段は例えばリモコンのように使用者が使う操作器に具備し、簡単な操作で燃料電池を起動させる。従って、使用者は特別な操作手順（特殊モードを切り替えた後に起動スイッチ操作など）や操作方法（特定キー長押し、複数スイッチ同時長押しなど）を知る必要がないので、容易に燃料電池を起動させることが可能である。
【００１９】
さらに、燃料電池で解決できない状態制約がある場合はその解消方法を表示器に表示するので、万が一、そういった状態制約がある場合は使用者は表示器の指示に従えば、容易にそれを解消することができる。また、待機から発電に至るまでの待ち時間にその解消作業を行うことが出来るので、作業時間を短縮することが可能であるのは明白である。すなわち、本発明の重大な効果は、燃料電池の使用者が燃料電池システムの発電において、時間制約、回数制約に加えて状態制約があっても燃料電池をまずは起動させることが出来て、仮に状態制約がある場合でも報知器に表示される解消方法に従えばそれらを容易に解消することが出来ることである。
【００２０】
このため、チムニースイーパーが訪問してきた時に速やかに燃料電池を発電状態にすることが容易な燃料電池システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】本発明の実施の形態１における燃料電池システムのフローチャート図
【図３】本発明の実施の形態１における報知器を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、発電により電気と熱を供給する燃料電池と、燃料電池が発電できない状態の内少なくとも一つを検知した場合に燃料電池の発電を禁止する制御器と、制御器が発電禁止であるか否かに関わらず燃料電池の起動を行なわせる起動器と、を備えたことを特徴としている。
これにより、起動器が操作された場合には、通常の起動操作とは異なり、燃料電池が発電する上での制約があっても、それらを無視して起動することを特徴とし、特徴によって、燃料電池システムの使用者は起動器を操作すれば、時間制約、回数制約はもとより、状態制約があっても、まずは速やかに燃料電池を起動させることができる。また、この際には、使用者は起動器を操作するだけで、燃料電池を起動させることができて、特殊モードに切り替えた後に燃料電池を起動させるという特別な手順を踏む必要がない。さらに、特殊モードに切り替えるために燃料電池システムの電源を切り／入りしたり、特定スイッチを長押ししたりといった特別な操作をする必要がないので、使用者は容易に燃料電池を起動させることができる。
【００２３】
第２の発明は、第１の発明において、制御器における燃料電池が発電できない状態は、
燃料電池の排熱を回収する貯湯タンクの畜熱量が所定量以上となった状態である満畜状態、加熱手段を用いて貯湯タンク内の湯水の加熱処理を行っている状態である再加熱状態、設置環境の温度が高く燃料電池の排熱回収が難しい状態である酷暑状態、の少なくともいずれか１つの状態である、ことを特徴としている。これにより、満蓄状態、再加熱状態、酷暑状態であっても起動器を操作することによって燃料電池を起動させることができる。
【００２４】
第３の発明は、第２の発明において、制御器における燃料電池が発電できない状態は満畜状態のときであり、かつ、起動器による起動が行なわれたときに、貯湯タンクの湯を利用または廃棄するよう利用者に報知するものである。これにより、使用者はどういった状態制約があって、どうすればそれを解消できるかを容易に知ることが出来る。したがって、燃料電池が起動して発電運転に至るまでの間に、使用者が状態制約を解消して、燃料電池の発電運転の障害を取り除くことができるので、発電に至るまでの時間を有効に活用し、チムニースイーパーの待ち時間を削減することができる。
【００２５】
以下、本発明の燃料電池システム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。
（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構成を示すブロック図であり、図２は同実施の形態において発電に至るまでのアルゴリズムを説明する為のフローチャート図である。
【００２６】
図１に示すように本実施の形態１における燃料電池システムは、燃料電池１０１、燃料電池の発電許可もしくは発電禁止を制御する制御器１０２、発電時に発生する熱を温水として貯める貯湯タンク１０３、発電禁止中であっても強制的に発電指示を発行する起動器１０４から構成される。
【００２７】
燃料電池１０１の状態には待機（発電許可を待っている状態）、起動（発電許可を受けて発電へ至る準備をする状態）、発電（水素と酸素の化学反応によって発電し、同時に発生する熱を回収している状態）、停止（発電禁止を受け、発電を止めて待機へ至る状態）がある。
【００２８】
制御器１０２は燃料電池１０１が発電するための制約がある場合には、発電禁止状態となり燃料電池１０１に対しては停止指示を出力し続けるので、燃料電池１０１は起動しない。例えば、０時から２４時までを単位期間とすると、当日割り当てられた発電時間がすべて消化された場合は時間制約が発生して発電禁止となり、２４時に発生する日替りが発生しない限りは時間制約が解消されないので、制御器１０２は発電終了後から日替りまで発電禁止であり、停止信号を送り続ける。
【００２９】
また、当日割り当てられた発電回数があって、例えば、当日の回数制約が１回であれば、既に１回の発電を終えた場合は、回数制約によって発電禁止となるので、当日の割り当て発電時間が０時間になっていなくても２度目の発電を開始することができない。さらに状態制約がある場合はそれが解消されるまで、発電禁止である。状態制約には、貯湯タンク１０３が高温水（例えば４０度以上の温水）で満たされている（満蓄）場合があり、このケースでは燃料電池は起動しない。
【００３０】
以下、図１乃至図３を用いて、起動器１０４が操作されて、起動に至るまでのフローを説明する。
【００３１】
まず、制御器１０２は操作器（図示せず）から発電指示を受信する（ステップ２０１）。すると、燃料電池１０１が発電する上での制約の有無を判定する（ステップ２０２）。
制約がなければ、発電許可状態であり、燃料電池１０１に対して発電指示を発行するので、燃料電池１０１は起動する（ステップ２０３）。
【００３２】
一方で制約がある場合は、発電禁止であり、燃料電池１０１には停止指示を発行するので、燃料電池１０１は待機のままで、起動しない  （ステップ２０４）。しかし、起動器１０４が操作されれば（ステップ２０５）、制御器１０２は発電禁止であってもこれを無視して燃料電池に対して発電指示を発行して強制的に燃料電池を起動させる（ステップ２０６）。したがって、使用者は起動器１０４を操作するだけで、燃料電池を起動させることが可能となる。なお、起動器１０４は独立したスイッチであっても、メニュー階層の１階層に含まれるメニュー項目であっても構わないが、使用者が通常の発電メニューと同様に特別な操作をすることがなく、操作できることが重要である。
【００３３】
さらに、上記までのステップに続けて、報知器１０５に「貯湯タンクは温水で一杯です。カランを開けてお湯を使って下さい」といったメッセージ（図３−２）を表示することによって、現在ある状態制約とその解決方法を表示する（ステップ２０７）。なお、このメッセージ表示は使用者が起動器１０４を操作した直後、報知器１０５の前にいる確率がもっとも高い時に表示されるので、使用者はメッセージを認識してその解決方法を実施する可能性が最も高いと期待できる。
【００３４】
これによって、使用者は燃料電池１０１を起動させると共に、状態制約の有無と状態制約がある場合にはその解消方法を知ることができる。従って、使用者は、燃料電池１０１が起動から発電へ変化するまでに、表示された解消方法に従えば、容易に状態制約を解消することができる。また、燃料電池１０１が起動から発電に至るまでの間に、状態制約を解消することができるので、時間の短縮にも繋がるのは明白である。なお、起動から発電に至る間に状態制約が解消されなかった場合は、燃料電池の発電動作において不安全に繋がることがあるので、制御器１０２は燃料電池１０１に対して停止指示を送る。また、制御器１０２は、起動器１０４からの強制起動指示の有無とは無関係に、時間制約，回数制約，状態制約を判定して、発電禁止であるか発電許可であるかを判定するので、このケースでは制御器１０２は状態制約のために発電禁止状態を継続している。
【００３５】
以上、制御器１０２は起動器１０４からの発電指示があった場合はすべての制約を無視して発電許可を出力するので、燃料電池１０１は速やかに起動する。従って、チムニースイーパーが訪問してきた時のように速やかに燃料電池を起動させたい場合には、使用者は起動器１０４を操作するだけで目的を達成することができる。この点において重要なポイントは、使用者が特殊モードに切換えた後に燃料電池を起動させるといった特別な手順を覚えておく必要がない上に起動器１０４を操作するだけの簡単な操作であるので容易に燃料電池を起動させることができると言える。
【００３６】
さらに、満蓄のように燃料電池側で解消できない状態制約がある場合には、報知器１０５にその理由と解消する為の方法が表示されるので、使用者は状態制約の解消方法を知り、燃料電池が起動から発電に至る間にそこに表示された方法に従って状態制約を解消することが可能である。それによって、発電までの時間を使って、状態制約を解消することができるので、チムニースイーパーの待ち時間を起動時間以上に長くしないという効果も見込むことができるのは明らかである。
【００３７】
本実施例は燃料電池を確実に発電状態にしなければならないことがある欧州においては有効な技術であることは容易に推測し得る。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる燃料電池システムは、家庭用に限らずオフィスや工場等の業務用にも適
用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０１  燃料電池
１０２  制御器
１０３  貯湯タンク
１０４  起動器
１０５  報知器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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