(57)【要約】      （修正有）【課題】電流検知器の施工コストを低減できる燃料電池発電装置を提供する。【解決手段】インバータ１０６と並列に昇圧コンバータ１０５に接続され燃料電池１０４における余剰電力を消費する余剰電力消費手段（ヒータ１０９と余剰電力コンバータ１１０）と、この余剰電力消費手段に商用電力系統１０２から電力を供給する電力供給回路１１５と、電力供給回路１１５と商用電力系統１０２を接続／遮断する接続遮断リレー１１６と、商用電力系統１０２と連系点１１３との間を流れる電流を検知する電流検知器１１１と、少なくとも接続遮断リレー１１６を制御すると共に接続遮断リレー１１６を制御したときの電流検知器１１１により検知した電流の大きさ及び向きの情報を基に電流検知器１１１の故障の有無及び電流検知器１１１が正しい位置・向きに設置されているか否かを判断する制御器１１４とを備えたので、電流検知器１１１の検査専用の交流負荷が不要になる。【選択図】図１
2011154849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池が発電した直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータで昇圧された高電圧の直流電力を交流電力に変換して商用電力系統に出力するインバータと、前記インバータと商用電力系統を接続／遮断する解列手段と、前記インバータと並列に前記昇圧コンバータに接続され前記燃料電池における余剰電力を消費する余剰電力消費手段と、前記余剰電力消費手段に商用電力系統から電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段と商用電力系統を接続／遮断する接続遮断手段と、商用電力系統と連系点との間を流れる電流を検知する電流検知手段と、少なくとも前記接続遮断手段を制御すると共に前記接続遮断手段を制御したときの前記電流検知手段により検知した電流の大きさ及び向きの情報を基に前記電流検知手段の故障の有無及び前記電流検知手段が正しい位置・向きに設置されているか否かを判断する制御手段とを備えた燃料電池発電装置。
【請求項２】
余剰電力消費手段は、内部負荷と、前記内部負荷で消費する電力量を制御する余剰電力コンバータとを備える請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
内部負荷が、通電されると発熱して水を温めるヒータである請求項２記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
ユーザーが操作する操作手段を備え、制御手段は燃料電池発電装置への電源投入時、または発電起動時、または前記操作手段へのユーザー操作時の少なくともいずれかのタイミングで、電力供給手段と商用電力系統を接続するように接続遮断手段を制御する請求項１から３のいずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
電力供給手段は、ダイオードを用いた整流回路である請求項１から４のいずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
制御手段が判断した電流検知手段の故障及び設置に関する情報の少なくともいずれかを表示する表示手段を備えた請求項１から５いずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池で発生した余剰電力をの内部で消費する燃料電池発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池発電装置は、直流入力元である燃料電池が発電した電力よりも家庭内で消費される電力が小さい場合に、燃料電池で余剰となる電力を専用の内部負荷にて消費させ、発電を安定的に継続するように構成したものが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池発電装置について説明する。図５は、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池発電装置のブロック図である。
【０００４】
図５に示すように、従来の燃料電池発電装置１は、商用電力系統２と連系点１３で接続されている。連系点１３には、燃料電池発電装置１と並列に、エアコン、冷蔵庫などの家庭内負荷３が接続されている。また、商用電力系統２と連系点１３とを接続する電気配線には、商用電力系統２と連系点１３との間を流れる電流を検知する電流検知器１１が設置されている。電流検知器１１の検知信号は制御器１４に入力される。
【０００５】
燃料電池４は、都市ガス、プロパンガスなどの燃料ガスから水素リッチなガスを生成し、その水素によって発電する。燃料電池４の直流出力電力は、昇圧コンバータ５によって商用電力系統２の電圧より高い所定の電圧に昇圧され、インバータ６によって商用電力系統２と同期した交流電力に変換され、解列リレー１２を介して商用電力系統２に連系出力される。
【０００６】
また、燃料電池発電装置１は、燃料電池４にて発電時に発生する廃熱を回収して温水とする熱交換器７と、その温水を蓄える貯湯タンク８を備える。貯湯タンク８には、更にヒータ９を介して内部の水を温める循環経路が接続されており、ヒータ９には、燃料電池４の出力から余剰電力コンバータ１０を介して電力が供給される。
【０００７】
このような燃料電池発電装置１は、商用電力系統２に系統連系されて使用され、燃料電池４により発電した電力を単独で、若しくは商用電力と共に、テレビや冷蔵庫などの家庭内負荷３に供給する。
【０００８】
ところで、家庭内負荷３で消費する電力はユーザーの操作によって刻一刻と変化する。一方、発電は燃料ガスの供給量の変更などを行い、水素リッチなガスの生成量を調整するため、家庭内負荷３の電力変動に対して、どうしても遅れが生じる。
【０００９】
例えば、家庭内負荷３の消費電力が急増し、燃料電池４の発電量がそれを下回っている時には、家庭内負荷３で不足する電力は、連系している商用電力系統２から供給される。一方、家庭内負荷３の消費電力が急減した場合、燃料電池４の発電量が上回ってしまうため、このままでは余った電力（余剰電力）が商用電力系統２に逆潮流してしまうことになる。
【００１０】
そこで制御器１４は、電流検知器１１が検知した電流の向きが連系点１３から商用電力系統２へ向う向きであると、インバータ６の出力電力を小さくすると同時に、余剰電力コンバータ１０を作動させ、ヒータ９で電力を消費させる。これにより、家庭内負荷３の消費電力が急減したことによって発生した余剰電力がヒータ９で消費され、逆潮流が防止される。
【００１１】
上記従来の構成においては、逆潮流の発生を検知するためには、電流検知器１１が検出した商用電力系統２と連系点１３の間に流れる電流の大きさと向きを制御器１４が正しく認識する必要がある。電流検知器１１はＣＴ等の電流センサで構成され、検出対象の電流の大きさと向きとを検出する。このような電流検知器１１においては、検出対象の電流に対するその検出部、例えばＣＴ（カレントトランスフォーマ）では検出コイルの向きが逆であると、検出対象である電流の向きを逆向きとして検出してしまい、逆潮流を正しく防止することができない。もちろん、電流検知器１１が故障したり、その設置場所が正しくない（例えば連系点１３から家庭内負荷３への電気配線に設置した）場合にも逆潮流を防止することができない。
【００１２】
そこで、従来、一般的に上述のような燃料電池発電装置１を設置する場合、電流検知器１１の故障の有無及び正しい位置・向きに設置されているか否かを検査していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−２１３９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、この検査は、施工者が、連系点１３と燃料電池発電装置１との間の電気配線に専用の交流負荷を接続し、解列リレー１２を開いた状態（発電を停止した状態）で、この専用の交流負荷に商用電力系統２から電力を供給したり停止したりし、このときに電流検知器１１が検出した電流の大きさ、向きをチェックすることによって行っていた。従って、施工に手間がかかり、そのコストが高くつくという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電流検知器の施工コストの低減が可能な燃料電池発電装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池発電装置は、燃料電池が発電した直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータで昇圧された高電圧の直流電力を交流電力に変換して商用電力系統に出力するインバータと、前記インバータと商用電力系統を接続／遮断する解列手段と、前記インバータと並列に前記昇圧コンバータに接続され前記燃料電池における余剰電力を消費する余剰電力消費手段と、前記余剰電力消費手段に商用電力系統から電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段と商用電力系統を接続／遮断する接続遮断手段と、商用電力系統と連系点との間を流れる電流を検知する電流検知手段と、少なくとも前記接続遮断手段を制御すると共に前記接続遮断手段を制御したときの前記電流検知手段により検知した電流の大きさ及び向きの情報を基に前記電流検知手段の故障の有無及び前記電流検知手段が正しい位置・向きに設置されているか否かを判断する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
これによって、接続遮断手段を閉じて電力供給手段を介して余剰電力消費手段に商用電力系統の電力を消費させ、商用電力系統と連系点の間に設置された電流検知手段に電流を検知されることができる。その際に、電流検知手段が検出した電流の大きさ及び向きの情報を用いて、電流検知手段が故障していないこと、及び正しい位置・向きに設置されていることを検査することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池発電装置の余剰電力消費手段は、接続遮断手段と電力供給手段を介して商用電力系統の電力を消費し、商用電力系統と連系点の間に設置された電流検知手段に電流を検知させることができる。その結果として、従来のように燃料電池発電装置の設置時に、電流検知手段の故障・設置検査専用の交流負荷を用意する必要がなくなるので、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における電流検知器の正しい位置で正しい向きに設置した場合の構成図
【図３】本発明の実施の形態１における電流検知器の正しい位置で反対向きに設置した場合の構成図
【図４】本発明の実施の形態１における電流検知器の間違った位置に設置した場合の構成図
【図５】従来の燃料電池発電装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、燃料電池が発電した直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータで昇圧された高電圧の直流電力を交流電力に変換して商用電力系統に出力するインバータと、前記インバータと商用電力系統を接続／遮断する解列手段と、前記インバータと並列に前記昇圧コンバータに接続され前記燃料電池における余剰電力を消費する余剰電力消費手段と、前記余剰電力消費手段に商用電力系統から電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段と商用電力系統を接続／遮断する接続遮断手段と、商用電力系統と連系点との間を流れる電流を検知する電流検知手段と、少なくとも前記接続遮断手段を制御すると共に前記接続遮断手段を制御したときの前記電流検知手段により検知した電流の大きさ及び向きの情報を基に前記電流検知手段の故障の有無及び前記電流検知手段が正しい位置・向きに設置されているか否かを判断する制御手段とを備えた燃料電池発電装置である。
【００２１】
この構成によって、接続遮断手段を閉じて電力供給手段を介して余剰電力消費手段に商用電力系統の電力を消費させ、商用電力系統と連系点の間に設置された電流検知手段に電流を検知させることができる。その際に、電流検知手段が検出した電流の大きさ及び向きの情報を用いて、電流検知手段が故障していないこと、及び正しい位置・向きに設置されていることを検査することができる。その結果として、従来のように電流検知手段の故障・設置検査専用の交流負荷を用意する必要がなくなるので、施工コストを低減することができる。
【００２２】
第２の発明は、特に第１の発明において、余剰電力消費手段は、内部負荷と、内部負荷で消費する電力量を制御する余剰電力コンバータとを備えるものであり、電力供給手段を介して商用電力系統の電力を消費する際に、内部負荷に依存せずに任意の電力を消費することができ、電流検知手段の故障・設置検査の際に、電流検知手段が検出する電流が十分な大きさになるように消費電力を調整することができるので、家庭内負荷の消費電力による誤判定を防止して、電流検知手段の故障・設置検査をより高精度に行うことができる。
【００２３】
第３の発明は、特に第２の発明において、内部負荷が、通電されると発熱して水を温めるヒータであるものであり、温められた温水を貯湯タンク等に蓄え、必要に応じて家庭内へ供給することが可能となり、ヒータで消費された電力を有効に活用することができる。
【００２４】
第４の発明は、特に第１から３の発明において、ユーザーが操作する操作手段を備え、制御手段は燃料電池発電装置への電源投入時、または発電起動時、または操作手段へのユーザー操作時の少なくともいずれかのタイミングで、電力供給手段と商用電力系統を接続するように接続遮断手段を制御するものであり、燃料電池発電装置の設置時に、施工者が電流検知手段の故障・設置検査を容易に行うことができる。
【００２５】
第５の発明は、特に第１から４の発明において、電力供給手段はダイオードを用いた整流回路であるものであり、簡易な構成で実現することができる。
【００２６】
第６の発明は、特に第１から５の発明において、制御手段が判断した電流検知手段の故障及び設置に関する情報の少なくともいずれかを表示する表示手段を備えたものであり、施工者が電流検知手段の故障・設置検査の結果を容易に確認することができる。
【００２７】
以下、本発明の燃料電池発電装置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。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置のブロック図である。
【００２９】
図１に示すようにおいて、本発明の実施の形態１の燃料電池発電装置１０１は、商用電力系統１０２と連系点１１３でＡＣ２００Ｖで接続されている。連系点１１３には燃料電池発電装置１０１と並列に、エアコン、冷蔵庫などの家庭内負荷１０３が接続されている。また、商用電力系統１０２と連系点１１３とを接続する電気配線には商用電力系統１０２と連系点１１３との間を流れる電流を検知する電流検知器１１１が設置されている。電流検知器１１１はＣＴ（カレントトランスフォーマ）などの電流センサで構成され、その検知信号は制御器１１４に入力される。
【００３０】
燃料電池発電装置１０１は、燃料電池１０４の出力電圧を商用電力系統１０２の電圧より高い所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータ１０５、昇圧コンバータ１０５の直流出力を商用電力系統１０２と同期した交流正弦波として出力するインバータ１０６、商用電力系統１０２と燃料電池発電装置１０１を連系／解列する解列リレー１１２を有する。更に昇圧コンバータ１０５の直流出力は、余剰電力コンバータ１１０を介してヒータ１０９にも供給可能とされている。また、余剰電力コンバータ１１０は、電力供給回路１１５、接続遮断リレー１１６を介して商用電力系統１０２にも接続されている。
【００３１】
昇圧コンバータ１０５は、リアクトル２０１と昇圧用スイッチング素子２０２と昇圧用ダイオード２０３と平滑コンデンサ２０４で構成され、インバータ１０６はスイッチング素子Ｑ３０１〜Ｑ３０４を４石使用したフルブリッジ回路と、高周波ノイズ除去用リアクトル３０５と出力コンデンサ３０６で構成されている。また、スイッチング素子Ｑ３０１〜Ｑ３０４には、転流ダイオードＤ３０１〜Ｄ３０４がそれぞれ内蔵されている。
【００３２】
余剰電力コンバータ１１０は、余剰電力コンバータ用スイッチング素子４０２と余剰電力コンバータ用ダイオード４０３と余剰電力コンバータ用平滑コンデンサ４０４と余剰電力コンバータ用リアクトル４０５を用いた降圧チョッパ型コンバータで構成される。
【００３３】
電力供給回路１１５は、電力供給用ダイオードＤ５０１〜Ｄ５０４と、電力供給用コンデンサ５０１を用いた全波整流回路で構成され、接続遮断リレー１１６を閉じることによって商用電力系統１０２と接続される。
【００３４】
また、燃料電池発電装置１０１は、燃料電池１０４で発生する廃熱を回収し、温水として蓄える貯湯タンク１０８を備え、貯湯タンク１０８には熱交換器１０７を介して循環する水経路と、ヒータ１０９を介して循環する水経路が接続されており、それぞれの循環経路は水ポンプ（図示しない）で貯湯タンク１０８の水が循環するように構成されている。熱交換器１０７は燃料電池１０４での発電時に発生する熱を熱源として循環する水を温めるように構成されている。ヒータ１０９は昇圧コンバータ１０５と余剰電力コンバータ１１０を介して燃料電池１０４の出力電力を熱に変換し、循環する水を温めるように構成されている。
【００３５】
また、燃料電池発電装置１０１は、施工者やメンテ作業者が所定の操作を行なうための操作部１１７と、エラー情報や動作情報等を表示する表示部１１８を備えている。操作部１１７はタクトスイッチやメンブレンスイッチなどで、表示部１１８は液晶や７セグメントＬＥＤなどで構成される。
【００３６】
以上のように構成された燃料電池発電装置１０１において、以下その動作、作用を説明する。
【００３７】
まず、燃料電池１０４が発電を行い、家庭内負荷１０３に対して商用電力系統１０２と供に電力供給を行っている場合の動作を説明する。
【００３８】
燃料電池１０４は、都市ガス、プロパンガスなどの燃料ガスを元に改質器や変成器（図示しない）を用いて水素リッチなガスを生成し、生成された水素リッチなガス中の水素と、空気中に含まれる酸素との電気化学反応によって発電し、直流電力を発生する。
【００３９】
ここで、燃料電池１０４の出力電圧は、例えば固体高分子型の燃料電池であれば、固体高分子電解質膜の両面に設けたアノードとカソードのガス経路に水素リッチなガスと空気を供給して、水素と酸素の電気化学反応によって電力を発生させるわけであるが、この固体高分子電解質膜の両面にガス経路を設けた単位発電体であるセルを直列接続する数によって決定され、一般的にはＤＣ数十Ｖ程度である。本実施の形態では燃料電池１０４の出力電圧はＤＣ４０Ｖとする。
【００４０】
商用電力系統１０２の電圧がＡＣ２００Ｖである場合、電圧のピークは２８３Ｖに達するため、インバータ１０６の入力側の電圧としてはそれ以上の電圧が必要となる。また、商用電力系統１０２が変動することを考慮すると通常ＤＣ３５０Ｖ程度の電圧が必要である。
【００４１】
そこで、制御器１１４は、昇圧コンバータ１０５を動作させて燃料電池１０４の定格出力ＤＣ４０ＶをＤＣ３５０Ｖまで昇圧する。具体的には昇圧用スイッチング素子２０２をＯＮしてリアクトル２０１にエネルギーを蓄積し、昇圧用スイッチング素子２０２をＯＦＦした際にリアクトル２０１に蓄えられたエネルギーが昇圧用ダイオード２０３を介して平滑コンデンサ２０４に電圧として蓄えられる。
【００４２】
以上の動作を繰り返すことにより、ＤＣ４０ＶをＤＣ３５０Ｖまで昇圧する。ここで、スイッチングの周波数を高くすれば、同一サイズのリアクトルであっても、より大きなエネルギーを取り出すことができる。そのため、昇圧コンバータ１０５の小型化の観点より、数十ＫＨｚ以上の高周波でスイッチングするのが望ましく、本実施の形態のスイッチング周波数は５０ＫＨｚとする。
【００４３】
次に制御器１１４はインバータ１０６を動作させて商用電力系統１０２に同期した交流波形を出力させる。４石のスイッチング素子Ｑ３０１〜Ｑ３０４を高周波でスイッチング動作させることで、昇圧コンバータ１０５の平滑コンデンサ２０４に一時的に蓄えられた電力を略正弦波として出力する。この略正弦波の出力電流には高周波成分が含まれているが、高周波ノイズ除去用リアクトル３０２と出力コンデンサ３０３で平滑されて滑らかな正弦波となる。そして、解列リレー１１２を閉状態にして商用電力系統１０２と連系し、家庭内負荷１０３に電力を供給する。
【００４４】
このとき、燃料電池発電装置１０１の出力電力が家庭内負荷３の消費電力よりも小さい場合には、商用電力系統１０２から家庭内負荷１０３側へ電流が流れ込み、逆に燃料電池発電装置１０１の出力電力が家庭内負荷１０３よりも大きい場合には、商用電力系統１０２へ電流が流れる（逆潮流）ことになる。そこで、電流検知器１１１にて、連系点１１３と商用電力系統１０２の間に流れる電流の大きさと向きを検知し、その情報を制御器１１４に入力して逆潮流が発生しないように制御する。
【００４５】
ここで、まず、家庭内負荷１０３の消費電力が燃料電池１０４の発電電力よりも大きければ、発電電力はすべて家庭内負荷１０３で消費され、更に不足する電力が商用電力系統１０２から供給される。このときには、商用電力系統１０２から連系点１１３に向かって電流が流れている。そしてその状態から、ユーザーがエアコン等の電源をＯＦＦし、家庭内負荷１０３の消費電力が急減し、燃料電池１０４の発電電力よりも小さくなると、燃料電池発電装置１０１の出力電力が家庭内負荷１０３で消費しきれずに、余った電力が商用電力系統１０２に供給されることになる。
【００４６】
そこで、本来、家庭内負荷１０３の変動に応じて燃料電池１０４の発電主力を調整しなければならない。一方、燃料電池１０４の発電出力は、燃料ガスの供給量の変更などを行い、水素リッチなガスの生成量を調整するため、家庭内負荷１０３の消費電力変動に対してどうしても遅れが生じる。そのため、前述のような家庭内負荷１０３の消費電力変動が発生すると、連系点１１３から商用電力系統１０２に向かって電流が流れ込むことになる。
【００４７】
そこで、制御器１１４は、電流検知器１１１にて検知した電流の大きさと向きに応じてインバータ１０６の出力電力を制御し、連系点１１３から商用電力系統１０２へ電流が流れ込まない（逆潮流しない）ように制御する。
【００４８】
具体的には商用電力系統１０２から連系点１１３に流れる電流の向きを正とした場合に、電流検知器１１１で検出した電流が負の値である場合には、インバータ１０６の出力を低下させる。そして同時に、余剰電力コンバータ１１０を動作させてインバータ１０６で低下させた分の電力（燃料電池１０４で発生する余剰電力＝家庭内負荷３の消費電力−燃料電池１０４の発電電力）をヒータ１０９にて消費させる。
【００４９】
このようにして、逆潮流を防止しながら発電出力を行うことができる。また、このときヒータ１０９は貯湯タンク１０８から循環してくる水を温めるので、余剰電力を熱として有効利用することができる。
【００５０】
このときの余剰電力コンバータ１１０の動作を説明する。余剰電力コンバータ１１０は、余剰電力コンバータ用スイッチング素子４０２をＯＮして余剰電力コンバータ用リアクトル４０５にエネルギーを蓄積し、余剰電力コンバータ用スイッチング素子４０２をＯＦＦした際に余剰電力コンバータ用リアクトル４０５に蓄えられたエネルギーを余剰電力コンバータ用ダイオード４０３と余剰電力コンバータ用平滑コンデンサ４０４を介してヒータ１０９に電力供給する。このとき、余剰コンバータ用スイッチング素子４０２のＯＮ／ＯＦＦ時間を調整することにより、ヒータ１０９で消費する電力を調整することが可能である
続いて、設置工事完了後の電流検知器１１１の故障・設置検査動作について説明する。設置工事が完了すると、施工者は燃料電池発電装置１０１の設置工事が正しく行われたか確認するわけであるが、その際に、電流検知器１１１の故障・設置検査も行なう必要が有る。そこで、施工者は電流検知器１１１の故障・設置検査を行なうために、操作部１１７に所定の操作を行なう。
【００５１】
設置工事完了後、燃料電池１０４は発電出力を行なっていないので、制御器１１４は昇圧コンバータ１０５、インバータ１０６を停止させ、解列リレー１１２を開いている。制御器１１４は操作部１１７の操作信号を受けると、まず、接続遮断リレー１１６を閉じて、電力供給回路１１５と商用電力系統１０２を接続する。すると、商用電力系統１０２の交流電力は、電力供給用ダイオードＤ５０１〜Ｄ５０４で構成されたブリッジ回路を介することによって全波整流されて、直流電力として電力供給用コンデンサ５０１に充電される。ここで、商用電力系統１０２の電圧はＡＣ２００Ｖで、ピーク電圧は２８３Ｖであるので、電力供給用コンデンサ５０１の電圧はＤＣ２８３Ｖまで上昇する。
【００５２】
続いて、制御器１１４は、余剰電力コンバータ１１０を動作させて、電力供給用コンデンサ５０１に蓄えられた直流電力をヒータ１０９で消費させる。このときにヒータ１０９で消費する電力は、故障・設置検査を行うために必要十分な電流を確保するという観点では、できるだけ大きく設定されることが望ましいが、一方で不要な電力消費を防ぐという観点では、できるだけ小さく設定されるべきであり、本実施の形態では１０００Ｗとする。
【００５３】
この一連の動作によって、商用電力系統１０２の交流電力がヒータ１０９で消費されることになるので、商用電力系統１０２から連系点１１３に向かって５Ａ（＝ヒータ１０９の消費電力／商用電力系統電圧＝１０００Ｗ／２００Ｖ）電流が流れる。
【００５４】
続いて、電流検知器１１１の故障・設置検査の判定であるが、制御器１１４は予め定められた判定基準に従って判定を行う。判定基準は、ヒータ１０９の消費電力や家庭内負荷１０３の消費電力に応じて設定されるべきであり、本実施の形態では、ヒータ１０９の消費電力の半分である２．５Ａとする。電流値が２．５Ａ以上（正の向き）の場合には、電流検知器１１１が正しい位置かつ正しい向きで設置されていると認識して、ＯＫ判定を、２．５Ａ未満（正の向き）および負の向きの電流の場合には設置位置が間違っている、もしくは向きが間違っている、もしくは故障していると認識して、ＮＧ判定をする。
【００５５】
ここでまず、図２に示すように、電流検知器１１１が正しく設置されている場合について説明する。電流検知器１１１における矢印は、電流検知器１１１が正と認識する電流の向きを表しており、商用電力系統１０２から連系点１１３へ電流が流れる向きが正と認識することを示している。
【００５６】
施工者が操作部１１７に所定の操作を行なうと、制御器１１４は先に述べた故障・設置検査の動作を開始するので、商用電力系統１０２から燃料電池発電装置１０１に５Ａの電流が流れる。このとき、電流検知器１１１は正の向きに５Ａの電流が流れているという情報を制御器１１４に伝達する。制御器１１４は、伝達された電流値がＯＫの判定基準である２．５Ａ（正の向き）以上であるので、表示部１１８に検査結果がＯＫである旨を表示すると同時に、故障・設置検査の動作を停止する。
【００５７】
ところで、電流検知器１１１が断線等の故障をしていると、制御器１１４には電流値が０Ａであるという情報が伝達されるので、ＮＧの判定基準である２．５Ａ（正の向き）未満に合致することになり、表示部１１８にＮＧの表示を行う。
【００５８】
続いて、図３に示すように、電流検知器１１１が正しい位置ではあるが、間違った向きに設置された場合について説明する。故障・設置検査が行なわれて、商用電力系統１０２から燃料電池発電装置１０１に５Ａの電流が流れる。その時、電流検知器１１１には５Ａ（負の向き）の電流が検出される。制御器１１４は、検出された電流値がＮＧの判定基準である負の向きの電流と合致するので、表示部１１８にＮＧである旨を表示する。なお、この時に電流が負の向きであるので、電流検知器１１１の向きが逆であることを同時に表示することも可能である。
【００５９】
続いて、図４に示すように、電流検知器１１１が、連系点１１３から家庭内負荷１０３の間の配線に取り付けられた場合につい説明する。故障・設置検査が行なわれて、商用電力系統１０２から燃料電池発電装置１０１に５Ａの電流が流れるが、電流検知器１１１には電流は検出されない（０Ａ）ので、制御器１１４は検出された電流値がＮＧの判定基準と合致するとして、表示部１１８にＮＧである旨を表示する。
【００６０】
ところで、この故障・設置検査のタイミングで家庭内負荷１０３が動作してしまうと、電流検知器１１１は電流値を検出してしまう。そのため、家庭内負荷１０３の消費電流が２．５Ａ以上である場合には、電流検知器１１１から制御器１１４に電流値が２．５Ａ（正の向き）であるという情報が伝達されるために、誤ってＯＫ判定をしてしまう可能性がある。
【００６１】
しかしながら、この誤判定は、制御器１１４の判定方法を変更することで回避することが可能である。例えば、故障・設置検査の一連の動作を複数回実施し、その都度毎の判定の多数決や全数一致を採用して最終的なＯＫ／ＮＧ判定を行うなどの手法である。また、さらに、多数決判定で全数一致しなかった場合には、ヒータ１０９で消費させる電力を増加させ、判定基準を変更することによって家庭内負荷１０３の消費電力の影響を小さくすることができる。
【００６２】
具体的には、ヒータ１０９の消費電力が２０００Ｗになるように余剰電力コンバータ１１０の出力を増加させて、故障・設置検査を実施する。このとき、商用電力系統１０２から燃料電池発電装置１０１に流れる電流は１０Ａ（＝２０００Ｗ／２００Ｖ）となるので、制御器１１４における判定基準もヒータの消費電流の半分である５Ａ（正の向き）に増加させる。判定基準が５Ａ（正の向き）まで増加するので、家庭内負荷１０３の消費電流の影響も５Ａまでは排除することができ、故障・設置検査の誤判定の可能性を低減することができる。
【００６３】
本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、燃料電池１０４が発電した直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１０５と、昇圧コンバータ１０５で昇圧された高電圧の直流電力を交流電力に変換して商用電力系統１０２に出力するインバータ１０６と、インバータ１０６と商用電力系統１０２を接続／遮断する解列手段としての解列リレー１１２と、インバータ１０５と並列に昇圧コンバータ１０５に接続され燃料電池１０４における余剰電力を消費する余剰電力消費手段（本実施の形態では、通電されると発熱して水を温めるヒータ１０９からなる内部負荷と、内部負荷（ヒータ１０９）で消費する電力量を制御する余剰電力コンバータ１１０とで余剰電力消費手段を構成）と、ヒータ１０９と余剰電力コンバータ１１０とからなる余剰電力消費手段に商用電力系統１０２から電力を供給する電力供給手段としての電力供給回路１１５と、電力供給手段（電力供給回路１１５）と商用電力系統１０２を接続／遮断する接続遮断手段としての接続遮断リレー１１６と、商用電力系統１０２と連系点１１３との間を流れる電流を検知する電流検知手段としての電流検知器１１１と、少なくとも接続遮断手段（接続遮断リレー１１６）を制御すると共に接続遮断手段（接続遮断リレー１１６）を制御したときの電流検知手段（電流検知器１１１）により検知した電流の大きさ及び向きの情報を基に電流検知手段（電流検知器１１１）の故障の有無及び電流検知手段（電流検知器１１１）が正しい位置・向きに設置されているか否かを判断する制御手段としての制御器１１４とを備えた燃料電池発電装置である。
【００６４】
この構成によって、接続遮断手段（接続遮断リレー１１６）を閉じて電力供給手段（電力供給回路１１５）を介して余剰電力消費手段（ヒータ１０９と余剰電力コンバータ１１０）に商用電力系統１０２の電力を消費させ、商用電力系統１０２と連系点１１３の間に設置された電流検知手段（電流検知器１１１）に電流を検知させることができる。その際に、電流検知手段（電流検知器１１１）が検出した電流の大きさ及び向きの情報を用いて、電流検知手段（電流検知器１１１）が故障していないこと、及び正しい位置・向きに設置されていることを検査することができる。その結果として、従来のように電流検知手段（電流検知器１１１）の故障・設置検査専用の交流負荷を用意する必要がなくなるので、施工コストを低減することができる。
【００６５】
また、本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、余剰電力消費手段を、内部負荷（ヒータ１０９）と、内部負荷（ヒータ１０９）で消費する電力量を制御する余剰電力コンバータ１１０とで構成したので、電力供給手段（電力供給回路１１５）を介して商用電力系統１０２の電力を消費する際に、内部負荷（ヒータ１０９）に依存せずに任意の電力を消費することができ、電流検知手段（電流検知器１１１）の故障・設置検査の際に、電流検知手段（電流検知器１１１）が検出する電流が十分な大きさになるように消費電力を調整することができるので、家庭内負荷１０３の消費電力による誤判定を防止して、電流検知手段（電流検知器１１１）の故障・設置検査をより高精度に行うことができる。
【００６６】
また、本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、内部負荷を、通電されると発熱して水を温めるヒータ１０９で構成したので、温められた温水を貯湯タンク１０８等に蓄え、必要に応じて家庭内へ供給することが可能となり、ヒータ１０９で消費された電力を有効に活用することができる。
【００６７】
また、本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、ユーザーが操作する操作手段としての操作部１１７を備え、制御手段（制御器１１４）は、燃料電池発電装置１０１への電源投入時、または発電起動時、または操作手段（操作部１１７）へのユーザー操作時の少なくともいずれかのタイミングで、電力供給手段（電力供給回路１１５）と商用電力系統１０２を接続するように接続遮断手段（接続遮断リレー１１６）を制御するので、燃料電池発電装置１０１の設置時に、施工者が電流検知手段（電流検知器１１１）の故障・設置検査を容易に行うことができる。
【００６８】
また、本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、電力供給手段（電力供給回路１１５）を、電力供給用ダイオードＤ５０１〜Ｄ５０４と、電力供給用コンデンサ５０１を用いた全波整流回路で構成しているので、簡易な構成で電力供給手段（電力供給回路１１５）を実現することができる。
【００６９】
また、本実施の形態の燃料電池発電装置１０１は、制御手段（制御器１１４）が判断した電流検知手段（電流検知器１１１）の故障及び設置に関する情報の少なくともいずれかを表示する表示手段としての表示部１１８を備えたので、施工者が電流検知手段（電流検知器１１１）の故障・設置検査の結果を容易に確認することができる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態においては、燃料電池発電装置１０１は、接続遮断リレー１１６、電力供給回路１１５、および余剰電力コンバータ１１０を介して、内部のヒータ１０９で商用電力系統１０２の電力を消費し、商用電力系統１０２と連系点１１３の間に設置された電流検知器１１１に電流を検知させることができる。その結果として、従来のように燃料電池発電装置１０１の設置時に、電流検知器１１１の故障・設置検査専用の交流負荷を用意する必要がなくなるので、施工コストを低減することができる。
【００７１】
そして、余剰電力コンバータ１１０にてヒータ１０９で消費する電力を任意に制御することができるので、家庭内負荷１０３の影響等によって電流検知器１１１の故障・設置検査の誤判定の可能性がある場合のみ、ヒータ１０９で消費する電力を増加させて、商用電力系統１０２から連系点１１３に流れる電流を増加させることができる。それによって、できるだけ少ない電力で、家庭内負荷１０３の消費電流による誤検知を防止して、電流検知器１１１の故障・設置検査をより高精度に行うことができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では余剰電力コンバータ１１０を降圧チョッパ型コンバータとしたが、昇降圧型コンバータとして構成するのが、より好適である。この場合、よりヒータ１０９で消費する電力をより広範囲で調整することが可能となる。
【００７３】
そして、燃料電池１０４で発生した余剰電力消費と、電流検知器１１１の故障・設置検査時の商用電力系統１０２の電力消費とを水を温めるヒータ１０９で行うので、温められた温水を貯湯タンク等に蓄え、必要に応じて家庭内へ供給することが可能となり、ヒータ１０９で消費された電力を有効に活用することができる。
【００７４】
そして、電流検知器１１１の故障・設置検査の判定結果を表示部１１８に表示するので、施工者が電流検知器の故障・設置検査の結果を容易に確認することができる。また検査結果がＮＧの場合に、判定理由が電流の向きが反対である場合には、電流検知器１１１の向きが反対であること合わせて表示することができるので、施工者が施工ミスを容易に修正することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、電流検知器１１１の故障・設置検査を施工者による操作時としたが、燃料電池発電装置１０１への電源投入時に自動的に行うようにしてもよい。この場合、設置工事が完了後の電源投入時に必ず電流検知器１１１の故障・設置検査が行われるので、施工者が万が一操作を忘れた場合にも、設置工事の確認を確実に行うことができる。
【００７６】
また、さらに発電が起動される毎に故障・設置検査を行うようにしてもよい。この場合、燃料電池発電装置１０１および電流検知器１１１が設置されてから、なんらかの不具合、例えば、落雷による電流検知器１１１の故障や、他の電気設備の設置等による一時的な電流検知器１１１付け外し等が発生した場合にも、自動的に故障・設置検査が可能となり、商用電力系統１０２への逆潮流を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる燃料電池発電装置は、内部で商用電力系統の電力を消費することができるので、商用電力系統と連系点の間に設置された電流検知器に電流を検知させることができる。その結果として、従来のように燃料電池発電装置の設置時に、電流検知器の故障・設置検査専用の交流負荷を用意する必要がなくなるので、施工時に商用電力系統と連系点に電流を流して施工が正しく行われていることを確認しなければならないような機器全般に、適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  燃料電池発電装置
１０２  商用電力系統
１０４  燃料電池
１０５  昇圧コンバータ
１０６  インバータ
１０９  ヒータ（内部負荷）
１１０  余剰電力コンバータ
１１１  電流検知器（電流検知手段）
１１２  解列リレー（解列手段）
１１３  連系点
１１４  制御器（制御手段）
１１５  電力供給回路（電力供給手段）
１１６  接続遮断リレー（接続遮断手段）
１１７  操作部（操作手段）
１１８  表示部（表示手段）
Ｄ５０１〜Ｄ５０４  電力供給用ダイオード
【図１】
2011154849.tif 000003
【図２】
2011154849.tif 000004
【図３】
2011154849.tif 000005
【図４】
2011154849.tif 000006
【図５】
2011154849.tif 000007