(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
貯湯ユニットと、
前記貯湯ユニットに貯えられたお湯の量、または温度が低い場合に、前記お湯を生成するバックアップ熱源機と、
前記バックアップ熱源機への電源供給の供給、または遮断を切替える切替部と、
電力系統の停電を検出する系統電圧検出部と、
蓄電池と、を備えた燃料電池システムであって、
前記電力系統または前記蓄電池から前記燃料電池システムに供給される電力は、前記燃料電池、前記貯湯ユニットと前記バックアップ熱源機に対して並列に供給可能に構成されており、
前記燃料電池が非発電中に、前記系統電圧検出部にて停電が検出されると、前記蓄電池の電力を用いて前記燃料電池の起動を開始し、その起動中は、前記切替部を切断して前記バックアップ熱源機への電力供給を遮断する制御を行うとともに、前記貯湯ユニットにて前記燃料電池で起動時および発電時に発生した熱を回収するように構成された制御部を備えた、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池が収められた筐体内を加熱するヒータを備え、
前記制御部は、前記蓄電池の電力を用いて前記燃料電池の起動を開始すると、その起動中は、非停電時において前記ヒータを作動させる所定温度以下になっても前記ヒータを作動させない制御を行う、請求項１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、燃料電池システム、特に、系統停電時の自立起動時において、燃料電池システムの起動電力を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、高効率な小規模発電が可能である。燃料電池システムは、電力を消費する場所の近くで発電を行うため、発電所からの送電ロスがなく、かつ、発電の際に発生する熱を排熱回収し、貯湯タンクに蓄えて熱エネルギーとして利用する。このため、燃料電池システムは、高いエネルギー利用効率を実現する発電システムとして商用化段階に入っている。
【０００３】
上述したように、燃料電池システムの高いエネルギー効率を支える要素の１つは、発電する際に発生する熱を水で冷却し、その冷却水を循環させて熱交換器で排熱回収し、貯湯ユニット（貯湯タンク）に貯えて、お風呂または床暖房等の、家庭内で使用するお湯として利用することである。
【０００４】
よって、燃料電池システムは、排熱回収したお湯を貯える貯湯タンクとセットで用いられることがほとんどであり、従来の給湯暖房機およびヒートポンプ給湯器と同様に、屋外に設置される場合がほとんどである。
【０００５】
従って、燃料電池システムにおいて、冬季に燃料電池システムが設置されている環境の外気温が低下した場合には、排熱回収の水経路が凍結し、水循環経路に使われている部品が凍結破損する虞がある。このため、外気温が低下した状態になっても水経路が凍結しない燃料電池システムが求められる。そのため、燃料電池システムの内部には、冬季に水経路が破壊しないための、凍結予防ヒータが搭載されている場合が多い。
【０００６】
一方、燃料電池は、ガスの供給が継続されている状態であれば、発電中に停電が発生しても、系統電線路から燃料電池システムを遮断することにより、系統経路から独立した自立負荷への電力の供給が可能である。よって、災害時等のバックアップ電源としての役割も期待されている。
【０００７】
また、燃料電池システムが停止中に停電が発生した場合であっても、蓄電池等のバックアップ電源からの電力供給を受けることで、燃料電池システムを発電させることができる。よって、同じように、系統経路から独立した自立負荷への電力の供給が可能となる。
【０００８】
このように、燃料電池システムは、停電時であっても、系統から独立した自立負荷への電力の供給が可能である。よって、非常時にも、照明の点灯、モバイル機器の使用、および、燃料電池システムの構成機器である貯湯ユニットからのお湯の利用等が可能となる（例えば特許文献１を参照）。
【０００９】
また、停電時のバックアップ電源を用いた起動方法においては、改質器の加熱するヒータを作動させずに、バーナの熱のみで加熱することにより、自立起動時の消費電力を低減する方法が考えられている（例えば特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１４３３４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−３８５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来の構成では、改質器の加熱するヒータの作動を停止するだけでは、冬季外気温が低くなり、燃料電池システム内の水経路の凍結破壊を防止するための動作が働いた場合に、蓄電池の電池容量の低下を早めたり、蓄電池用インバータの出力容量が不足したりする可能性がある。そのため、外気温が低い状態も想定したシステムを実現しようとすると、蓄電池用の容量を大きくしたり、蓄電池用インバータの出力容量を大きくしたりする必要があり、システムが高価になるという課題がある。
【００１２】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、停電時における燃料電池システムの自立起動時において、蓄電池等の停電時のバックアップ用電源の電力消費を抑えるとともに、燃料電池の起動時の消費電力のピーク電力をおさえることで、燃料電池の起動電力を平均化し、蓄電池用のインバータの定格出力電力を低出力化するものである。
【００１３】
また、改質器の起動方法を、通常時と停電時とで変えることなく、通常時と同じ起動スピードで発電状態まで起動させることで、停電時の起動であっても、利用者に、短時間で電力を供給することのできるシステムを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、貯湯ユニットと、前記貯湯ユニットに貯えられたお湯の量、または温度が低い場合に、前記お湯を生成するバックアップ熱源機と、前記バックアップ熱源機への電源供給の供給、または遮断を切替える切替部と、電力系統の停電を検出する系統電圧検出部と、蓄電池と、を備えた燃料電池システムであって、前記電力系統または前記蓄電池から前記燃料電池システムに供給される電力は、前記燃料電池、前記貯湯ユニットと前記バックアップ熱源機に対して並列に供給可能に構成されており、前記燃料電池が非発電中に、前記系統電圧検出部にて停電が検出されると、前記蓄電池の電力を用いて前記燃料電池の起動を開始し、その起動中は、前記切替部を切断して前記バックアップ熱源機への電力供給を遮断する制御を行うとともに、前記貯湯ユニットにて前記燃料電池で起動時および発電時に発生した熱を回収するように構成された制御部を備えている。
【００１５】
このように、本発明の燃料電池システムは、燃料電池が非発電時に停電した場合、貯湯タンクにお湯が貯えられていない場合にお湯を提供するためのバックアップ熱源機に、起動中は電力を供給しないことで、燃料電池システムを起動させるための電力源である蓄電池等の容量を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、蓄電池の容量、および、インバータの定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システムを、安価に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態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る。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における、停電が発生した場合に、燃料電池システムが、内部の水経路の凍結破壊を防止するためにヒータに通電する場合の処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態において、停電が発生した場合に、燃料電池システムが、内部の水経路の凍結破壊を防止するためのヒータに通電をしない場合の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システムのさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システムのさらにまた他の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態における、停電が発生した時、お湯を供給するためのバックアップ熱源機２１に、停電時の起動中には電力を供給しない場合の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。
【００２１】
なお、図１においては、本発明を説明するために必要な構成要素のみが示されており、それ以外の構成要素については省略されている。
【００２２】
図１に示されるように、本実施の形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池２０が収められた筐体内を加熱するヒータ１８と、制御部１４とを備えている。制御部１４は、燃料電池２０が非発電中に系統電圧検出部１６にて停電が検出されると、蓄電池１１の電力を用いて燃料電池２０の起動を開始し、その起動中は、非停電時であればヒータ１８を作動させる所定温度以下となっても、ヒータ１８を作動させない制御を行うように構成されている。
【００２３】
燃料電池システム１は、さらに、燃料電池システム１の発電部本体としての燃料電池２０と、燃料電池２０で発電された直流電力を交流電力に変換する燃料電池用インバータ１９と、燃料電池システム１内のアクチュエータおよびセンサ、ならびに、制御部１４の電源であるＡＣ／ＤＣコンバータ１３とを備えている。
【００２４】
燃料電池システム１は、さらに、燃料電池システム１の筐体内の温度を計測する温度計測部１５と、温度計測部１５の計測結果に基づき、ヒータ１８への通電を供給、または遮断する制御を行うように構成されたヒータ制御部１７とを備えている。
【００２５】
系統電源６は、負荷遮断部２，３，４，５を介して、燃料電池システム１に接続されている。
【００２６】
また、燃料電池システム１は、系統電源６が停電しているときに、燃料電池システム１を起動するための電力源となる蓄電池１１と、蓄電池１１の直流電力を交流電力に変換するための蓄電池用インバータ１０と、停電時と非停電時とで、燃料電池２０の起動電力を、系統側と蓄電池側とに切替える切替部３１とを備えている。
【００２７】
さらに、燃料電池システム１は、同じく、停電時と非停電時とで、バックアップ熱源機２１、貯湯ユニット２２、および自立出力コンセント２３それぞれへの電力を供給または遮断を切替えるための、切替部３３、切替部３４、および切替部３５を備えている。
【００２８】
図１において、制御部１４は、燃料電池システム１内のセンサの計測結果に基づいて、弁、ポンプおよびファンのアクチュエータを動作させ、燃料電池システム１の起動、発電、および停止の一連の動作を制御するマイクロコンピュータを有している。制御部１４は、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって、後述する処理を行う。
【００２９】
系統電圧検出部１６は、系統電源６が停電した場合に、系統電源６の供給が遮断したことを検出し、燃料電池システム１に報知するものである。検出には様々な手法があるが、例えば、フォトカプラまたはフォトトライアックといった光半導体を用いて、系統電圧が印加されているときのみ光半導体がパルスを出力し、それをマイクロコンピュータが検出する手法がある。
【００３０】
温度計測部１５は、燃料電池システム１の筐体内の温度を計測するためのサーミスタまたは熱電対である。
【００３１】
ヒータ１８は、燃料電池システム１内部の水経路の凍結破壊を防止するためのヒータである。温度計測部１５の計測結果に基づき、制御部１４が燃料電池システム１の筐体内の温度を計測し、計測結果が所定の温度以下の場合は、燃料電池システム１内部の水経路が、ヒータ１８により暖められて凍結破壊が防止される。
【００３２】
ヒータ制御部１７は、ヒータ１８の通電の供給、または遮断を制御するための駆動回路である。
【００３３】
燃料電池用インバータ１９は、燃料電池システム１内部の発電部本体である燃料電池２０が発電状態になった後、発電された直流電力を、家庭内の負荷で使用できるように交流電力に変換するインバータである。
【００３４】
蓄電池１１は、系統電源６が、災害または設備の不具合等で停電している状態において、燃料電池２０を起動するための、リチウムイオン電池等の蓄電池である。
【００３５】
また、本実施の形態の燃料電池システム１の構成要素として、図１では記載していないが、太陽光発電装置等が併設されている場合には、停電時は、それらの別の発電装置からエネルギー供給を受けながら、燃料電池システム１を起動させる構成も考えられる。
【００３６】
貯湯ユニット２２は、燃料電池システム１で起動時および発電時等に発生した熱を回収し、お湯として貯湯タンクに貯える。
【００３７】
バックアップ熱源機２１は、貯湯ユニット２２の貯湯タンクにお湯が貯えられておらず、利用者がお湯を使用したいときに、お湯を生成する。
【００３８】
自立出力コンセント２３は、系統電源６が停電している場合に、燃料電池システム１が発電した電力を利用者に供給するためのコンセントである。自立出力コンセント２３に自立負荷２４を接続することにより、停電中であっても、家庭内の負荷を使用することができる。
【００３９】
切替部３１は、燃料電池２０を起動するための電力を、系統側と蓄電池１１側とで切替えるためのリレー、またはスイッチ等の切替え部品である。通常時は、切替部３１の接点をａ側とし、燃料電池２０の起動電力の供給先を系統側にする。停電時には、切替部３１の接点をｂ側とし、燃料電池２０の起動電力の供給先を蓄電池１１側に切替える。
【００４０】
切替部３３は、バックアップ熱源機２１への電源供給の供給、または遮断を切替えるためのリレー、またはスイッチ等の切替え部品である。
【００４１】
切替部３４は、貯湯ユニット２２への電源供給の供給、または遮断を切替えるためのリレー、またはスイッチ等の切替え部品である。
【００４２】
切替部３５は、自立出力コンセント２３への電源供給の供給、または遮断を切替えるためのリレー、またはスイッチ等の切替え部品である。
【００４３】
次に、本発明の第１の実施の形態の動作について、図１から図３を用いて説明する。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施の形態における、停電が発生した場合に、燃料電池システム１が、内部の水経路の凍結破壊を防止するためにヒータ１８に通電する場合の処理を示すフローチャートである。
【００４５】
図２に示されるように、まず、燃料電池システム１が接続される系統電源６が、災害発生または設備のトラブル等で停電する（Ｓ１）。
【００４６】
停電が発生すると、燃料電池システム１内部の系統電圧検出部１６において、系統電源６のＡＣ２００Ｖが印加されていた状態から、電圧の印加が遮断されたことが検出される。この変化を、系統電圧検出部１６であるフォトカプラ等が信号の変化として制御部１４に送信する（Ｓ２）。
【００４７】
例えば、系統電圧検出部１６がフォトカプラの場合、通常時は、系統電圧の周波数に適合した（例えば５０Ｈｚ）周期のパルスを出力し、停電している場合は、パルスの出力が停止するような回路構成をとることができる。
【００４８】
制御部１４は、系統電圧検出部１６からの信号の変化を検出すると、系統が停電したと認識し、停電時の非常用電源として燃料電池システム１を起動させるべく、燃料電池システム１の電力供給源を蓄電池１１に切り替える。具体的には、切替部３１を蓄電池用インバータ１０側に切替えて（Ｓ３）、その後、燃料電池２０の起動を開始する（Ｓ４）。
【００４９】
改質器が昇温され、燃料電池システム１が、改質反応可能な温度になるまで起動される（Ｓ５）。それとともに、温度計測部１５により燃料電池システム１内の温度が計測される（Ｓ６）。
【００５０】
燃料電池システム１内の温度が所定の温度以下である場合（Ｓ７，Ｙ）には、燃料電池システム１内の水経路の凍結破壊を防止するため、ヒータ１８が通電される（Ｓ９）。燃料電池システム１内の温度が所定の温度以下でない場合（Ｓ７，Ｎ）には、ヒータ１８への通電が遮断される（Ｓ８）。
【００５１】
その後、改質器の温度が改質反応可能な温度になるまで上昇すると、燃料電池２０にアノードガスが供給され、発電が開始される（Ｓ１０）。
【００５２】
停電中には、燃料電池システム１が発電しても、系統電源６側に電力を出力することはできないので、切替部３５を接続して、自立出力コンセント２３に電力を供給する（Ｓ１１）。
【００５３】
このように、停電中であっても、蓄電池１１から電力を供給することにより、燃料電池システム１を発電状態にし、以降、ガスの供給を受け続けることができる状態が継続すれば、利用者に長時間電力を供給することができる。
【００５４】
しかしながら、本構成は、冬季に、燃料電池システム１内部の水経路の凍結破壊を防止するためのヒータ１８への通電までを想定したシステム構成となっている。この場合、燃料電池システム１の規模、および設置環境等にもよるが、例えば、数百Ｗの凍結防止のヒータ１８の動作までを想定すると、蓄電池１１の容量、および、蓄電池用インバータ１０の出力容量は、例えば燃料電池システム１の起動に５００Ｗｈ程度を必要とする場合、いずれも、２０％から４０％程度、大型化させる必要がある。
【００５５】
図３は、本発明の第１の実施の形態において、停電が発生した場合に、燃料電池システム１が、内部の水経路の凍結破壊を防止するためのヒータ１８に通電をしない場合の処理を示すフローチャートである。
【００５６】
フローチャートとしては、図２に示した、水経路の凍結破壊を防止するためのヒータ１８に通電する場合のフローチャートとほぼ同じである。具体的には、ステップＳ６〜Ｓ９がなく、ステップＳ３とステップＳ４との間にステップＡ１が入り、ステップＳ１１の代わりに、ステップＡ２が入っている。
【００５７】
停電が発生し（Ｓ１）、系統電圧検出部１６が停電を検出し（Ｓ２）、切替部３１が蓄電池用インバータ１０側に切替えられた後（Ｓ３）、制御部１４は、ヒータ１８への通電を無効化する（Ａ１）。
【００５８】
具体的には、温度計測部１５が凍結破壊を防止するための所定の温度以下になっても、制御部１４は、ヒータ１８への通電を遮断したままとする。
【００５９】
凍結を防止するための対策としては、ヒータ１８による昇温以外にも、水経路に断熱材を巻いたり、水経路をポンプで循環させる等の手段がある。約１時間程度の燃料電池２０の起動時間であれば、ヒータ１８への通電がなくても、水経路の凍結破壊を防止することができる。
【００６０】
よって、起動時にはヒータ１８への通電を無効化し、燃料電池２０が発電状態になったところで、切替部３５が接続されて、自立負荷２４に電力が供給され、外気温の状況に応じてヒータ１８の通電を再開する（Ａ２）。これにより、凍結破壊しないように構成することが可能である。
【００６１】
このように、燃料電池２０が非発電中に停電した場合に、燃料電池システム１内部の水経路を昇温するヒータ１８への通電を行わないように動作させる。これにより、燃料電池２０の起動とは直接関係のない動作は行わないことで、燃料電池２０の凍結破壊を防止しつつ、燃料電池システム１を起動させるための電力源である蓄電池１１等の容量を小さくすることができる。
【００６２】
また、ヒータ１８への通電を行わないことで、起動中のピーク電力をおさえることが可能であり、蓄電池１１用のインバータの定格出力の能力を小容量化することができる。
【００６３】
このように、蓄電池１１の容量、および、蓄電池用インバータ１０の定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システム１を、安価に実現することが可能となる。
【００６４】
なお、図１に示された、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システム１の構成図は、本発明を実施するための構成の一例である。
【００６５】
図４は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システム１の他の構成例を示すブロック図である。
【００６６】
図４に示された構成は、図１の構成と比較して、蓄電池用インバータ１０が存在せず、切替部３１の代わりに切替部５１を有する構成である。
【００６７】
例えば、図４に示されるように、燃料電池システム１の本体の発電部である燃料電池２０と、停電時起動用の蓄電池１１とを、切替部５１を介して並列に接続しておく。そして、停電時には、切替部５１を蓄電池１１側に切替えて、燃料電池用インバータ１９を停電時起動用インバータとして使用するような構成とする。このような構成によれば、蓄電池用インバータ１０が不要となるため、さらに安価な、停電時の自立起動対応の燃料電池システム１を提供することが出来る。
【００６８】
図５は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システム１のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【００６９】
図５に示されるように、蓄電池１１、蓄電池用インバータ１０、切替部３１、および、制御部１４からの信号を受信する通信部６３等が、蓄電池ユニット３２として構成されている。このような構成によれば、自立発電機能を有しない燃料電池システム１を設置した後に、後から蓄電池ユニット３２を接続することが可能な構成とすることができ、燃料電池システム１を導入後に、停電時の自立起動対応なシステムに変更することが可能となる。
【００７０】
図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システム１のさらにまた他の構成例を示すブロック図である。
【００７１】
図６に示される構成においては、図５の構成と比較して、蓄電池ユニット３２が、切替部７１をさらに備えている。
【００７２】
図６に示されるように、本構成では、太陽光電力システム６１が切替部７１を介して蓄電池用インバータ１０と並列に接続されている。燃料電池２０が停電している状態では、系統電源６以外から電力供給を受けて燃料電池システム１を起動することができればよい。本構成では、蓄電池１１、および蓄電池用インバータ１０の代わりに、太陽光電力システム６１から電力供給を受けたり、蓄電池１１と太陽光電力システム６１とを切替えることができるような構成とする。これにより、さらに蓄電池１１の電池容量の消費を低減できるシステムが実現できる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７４】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の構成において、貯湯タンクにお湯が貯えられていない場合にお湯を供給するためのバックアップ熱源機２１に、停電時の起動中には電力を供給しない制御が行われる。その他の構成、および動作は第１の実施の形態と同じである。
【００７５】
そこで、以下の説明では、第２の実施の形態の構成、および動作について、第１の実施の形態との相違点を中心に述べ、その他の構成、および動作については第１の実施の形態と同じものとする。
【００７６】
図７は、本発明の第２の実施の形態における、停電が発生した時、お湯を供給するためのバックアップ熱源機２１に、停電時の起動中には電力を供給しない場合の処理を示すフローチャートである。
【００７７】
フローチャートとしては、図２に示した、水経路の凍結破壊を防止するためのヒータ１８に通電する場合のフローチャートとほぼ同じである。具体的には、ステップＳ６〜Ｓ９がなく、ステップＳ３とステップＳ４との間にステップＢ１が入り、ステップＳ１１の代わりに、ステップＢ２が入っている。
【００７８】
停電が発生し（Ｓ１）、系統電圧検出部１６が停電を検出し（Ｓ２）、切替部３１が蓄電池用インバータ１０側に切替えられた後（Ｓ３）、制御部１４は、切替部３３を遮断して、バックアップ熱源機２１への通電が遮断される（Ｂ１）。
【００７９】
停電中、燃料電池システム１が起動するまでの間、バックアップ熱源機２１の使用は不可能になるが、貯湯タンクにお湯が貯えられている状況であれば、利用者はお湯を使うことが可能であるため、利用者の利便性を著しく損ねることはない。
【００８０】
また、燃料電池２０が発電状態になれば（Ｓ１０）、切替部３３および切替部３５を接続して、自立負荷に電力供給可能な状態にしつつ、バックアップ熱源機２１も電力供給可能な状態に戻す（Ｂ２）。このような処理を行うことで、利用者は、停電時で、貯湯タンクにお湯が貯まっていない状態であっても、使用したいときにお湯を利用することができる。
【００８１】
このように、燃料電池２０が非発電中に停電した場合、バックアップ熱源機２１への通電を行わないように動作させることにより、燃料電池２０の起動とは直接関係のない動作は行わないことで、燃料電池システム１を起動させるための電力源である蓄電池１１等の容量を小さくすることができる。
【００８２】
また、ヒータ１８への通電を行わないことで、起動中のピーク電力をおさえることが可能となり、蓄電池用インバータ１０の定格出力の能力を小容量化することができる。
【００８３】
蓄電池１１の容量、および、インバータの定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システム１を、安価に実現することが可能となる。
【００８４】
なお、第１の実施の形態で述べた、ヒータ１８への通電を行わない制御と第２の実施の形態の制御とを組合わせることで、さらに、蓄電池１１と蓄電池用インバータ１０の容量を小型化できるので、組合わせたシステムを構成しても発明の効果は変わらない。
【００８５】
以上述べたように、実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池が収められた筐体内を加熱するヒータと、電力系統の停電を検出する系統電圧検出部と、蓄電池を備えている。そして、燃料電池が非発電中に、系統電圧検出部にて停電が検出されると、蓄電池の電力を用いて燃料電池の起動を開始し、その起動中は、非停電時においてヒータを作動させる所定温度以下となってもヒータを作動させない制御部を備えている。
【００８６】
このような構成によれば、燃料電池が非発電中に停電した場合、燃料電池内部の水経路を昇温するヒータへの通電を行わないように動作させる。これにより、燃料電池の起動とは直接関係のない動作は行わないことで、燃料電池システムを起動させるための電力源である蓄電池等の容量を小さくすることができる。
【００８７】
また、ヒータへの通電を行わないことで、起動中のピーク電力をおさえることが可能で、蓄電池用のインバータの定格出力の能力を小容量化することができる。
【００８８】
このように、蓄電池の容量、および、インバータの定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システムを、安価に実現することが可能となる。
【００８９】
また、貯湯ユニットと、貯湯ユニットに貯えられているお湯の量、または温度が低い場合に、お湯を生成するバックアップ熱源機と、をさらに備えた構成であってもよい。さらに、制御部は、燃料電池が非発電中に、系統電圧検出部にて停電が検出されると、蓄電池の電力を用いて燃料電池の起動を開始し、その起動中は、バックアップ熱源機への電力供給を遮断する制御を行うように構成されていてもよい。
【００９０】
このような構成によれば、さらに、燃料電池が非発電中に停電した場合、貯湯ユニットに貯えられているお湯の量または温度が低い場合に、お湯を生成するバックアップ熱源機への通電を行わないように動作させる。これにより、燃料電池の起動とは直接関係のない動作は行わないことで、燃料電池システムを起動させるための電力源である蓄電池等の容量を小さくすることができる。
【００９１】
また、バックアップ熱源機への通電を行わないことで、起動中のピーク電力をおさえることが可能で、蓄電池用のインバータの定格出力の能力を小容量化することができる。
【００９２】
また、実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池と、貯湯ユニットと、貯湯ユニットに貯えられているお湯の量、または温度が低い場合に、お湯を生成するバックアップ熱源機と、電力系統の停電を検出する系統電圧検出部と、蓄電池とを備えている。そして、燃料電池が非発電中に、系統電圧検出部にて停電が検出されると、蓄電池の電力を用いて燃料電池の起動を開始し、その起動中は、バックアップ熱源機への電力供給を遮断する制御を行うように構成された制御部と、を備えている。
【００９３】
このような構成によると、燃料電池が非発電中に停電した場合、貯湯ユニットに貯えられているお湯の量または温度が低い場合に、お湯を生成するバックアップ熱源機への通電を行わないように動作させる。これにより、燃料電池の起動とは直接関係のない動作は行わないことで、燃料電池システムを起動させるための電力源である蓄電池等の容量を小さくすることができる。
【００９４】
また、バックアップ熱源機への通電を行わないことで、起動中のピーク電力をおさえることが可能で、蓄電池用のインバータの定格出力の能力を小容量化することができる。
【００９５】
このように、蓄電池の容量、および、インバータの定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システムを、安価に実現することが可能となる。
【００９６】
また、停電中は貯湯タンクに貯えられているお湯を利用することができるので、燃料電池システムが発電するまでの間であっても、利用者はお湯を利用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
上述したように、本発明によれば、蓄電池の容量、および、インバータの定格出力の能力を小容量化することができるので、停電時に自立起動可能な燃料電池システムを、安価に実現することが可能となる。よって、本発明は、燃料電池発電装置システムの自立運転時の起動電力省電力化を始め、エンジン発電装置システム等の自立発電装置の自立運転時の蓄電池の常時間利用、および、蓄電池の容量小型化等に利用することができ、有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１    燃料電池システム
２    負荷遮断部（主幹）
３    負荷遮断部（燃料電池システム用）
４    負荷遮断部（一般負荷用）
５    負荷遮断部（一般負荷）
６    系統電源
１０    蓄電池用インバータ
１１    蓄電池
１３    ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４    制御部
１５    温度計測部
１６    系統電圧検出部
１７    ヒータ制御部
１８    ヒータ
１９    燃料電池用インバータ
２０    燃料電池
２１    バックアップ熱源機
２２    貯湯ユニット
２３    自立出力コンセント
２４    自立負荷
３１    切替部
３２    蓄電池ユニット
３３    切替部
３４    切替部
３５    切替部
５１    切替部
６１    太陽光電力システム
７１    切替部
６３    通信部
【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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