(57)【要約】【課題】コジェネレーション装置の構成部の寿命を予測して表示し、前もって部品を交換して安定稼動できるコジェネレーションシステムを提供する。【解決手段】供給される燃料からコジェネレーション装置として燃料電池ユニット１０で電気と熱とを生成し、電気を商用電源１に供給して出力すると共に熱を出力するコジェネレーションシステムは、さらに演算装置４２と表示装置４４とを備え、演算装置は、燃料電池ユニット１０の脱硫フィルタ１７Ａや水フィルタ１７Ｂ等の構成部の寿命を予測し、表示装置の部品交換表示部４５で寿命を表示する。寿命は燃料電池ユニットの累積稼働時間及び／又は起動回数に基づいて予測され、構成部ごとに想定寿命に対する予測寿命を、残寿命として表示装置の寿命ゲージ４６でレベル表示する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される燃料からコジェネレーション装置で電気と熱とを生成し、該電気を商用電源に供給して出力すると共に前記熱を出力するコジェネレーションシステムであって、
前記システムは、さらに演算装置と表示装置とを備え、
前記演算装置は、前記コジェネレーション装置の構成部の寿命を予測し、前記表示装置により前記予測寿命を表示することを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２】
前記予測寿命は、前記コジェネレーション装置の累積稼働時間及び／又は起動回数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項３】
前記予測寿命は、予め作成されている予測寿命とコジェネレーション装置の累積稼働時間及び／又は起動回数との相関グラフに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項４】
前記コジェネレーション装置の構成部の１つは燃料電池であり、前記予測寿命は前記燃料電池の電圧の変化を予測因子として算出されることを特徴とする請求項１に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項５】
前記予測寿命は、予め作成されている予測寿命と燃料電池の電圧との相関関係を基に算出されることを特徴とする請求項４に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項６】
前記予測寿命は、前記構成部毎に予め設定された想定寿命に対して、前記構成部毎に前記表示装置によりレベル表示されることを特徴とする請求項項１〜５のいずれかに記載のコジェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池等のコジェネレーション装置から発生される電気と熱とを利用するコジェネレーションシステムに係り、特に、コジェネレーション装置の構成部の寿命を予測し、予測された寿命を表示するコジェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発電システムとしての太陽光発電システムは、商用電源と分散電源との間で電圧の瞬時値を検出するとともに変流器により検出した電流の瞬時値との積の平均値を求める売買電力演算手段と、この売買電力演算手段により求めた平均値の符号に基づいて商用電源側から買電しているか商用電源側に売電しているかを表示する屋内に配置された表示器とを備えることを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、この太陽光発電システムは、現在多く普及している太陽電池に関するシステムで、買電中か売電中かを検出するために、商用電源と分岐回路との間の部位の電流の瞬時値と、商用電源と分散電源との間の電圧の瞬時値とを用いているから、屋外に設置した電力量計とは別に買電か売電かの別を検出して表示器に表示することで、リアルタイムにてユーザーに売買電状況を知らせ、導入のメリットを実感できるシステムとなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２５４４０号公報（段落［０００８］、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記構造の太陽光発電システムは、電力の売買状況をユーザーに知らせて、この発電システムを導入した効果を実感できるものであり、この太陽光発電システムは、構成が複雑でないためメンテナンスも殆んど必要でなく、その運転もユーザーが特に操作することはない。ところが、発電の他に熱を発生するコジェネレーションシステムの場合、システムは複雑となり構成部品も多数存在し、且つ構成部品の寿命がそれぞれ異なるため、ユーザーが行うメンテナンスも多くなる。つまり、コジェネレーションシステムの場合、従来の導入メリット表示だけでなく、ユーザーに対してメンテナンス情報を提供することが求められている。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発電設備ユニットであるコジェネレーション装置を構成する主要部品や消耗部品の寿命を予測して表示し、これによりシステムが故障、停止する前に、部品交換のタイミングをユーザーに知らせ、前もって部品を交換することによりシステムが停止するのを防止でき、安定稼動が可能なコジェネレーションシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係るコジェネレーションシステムは、供給される燃料からコジェネレーション装置で電気と熱とを生成し、生成された電気を商用電源に供給して出力すると共に前記の熱を出力するシステムであり、このシステムは、さらに演算装置と表示装置とを備え、演算装置はコジェネレーション装置の構成部の寿命を予測し、表示装置により予測寿命を表示することを特徴とする。寿命は残寿命として表示すると、部品交換の時期が分かりやすく好ましい。
【０００８】
前記のごとく構成された本発明のコジェネレーションシステムは、コジェネレーション装置の構成部の寿命を、経年変化や稼働時間等を基に演算装置で予測して算出し、表示装置でその予測寿命を表示するため、ユーザーは主要構成部や消耗部品が寿命に達して故障する前に予め部品の交換を行え、システムが故障で停止するのを防止でき、システムの安定稼動を達成できる。
【０００９】
また、本発明に係るコジェネレーションシステムの好ましい具体的な態様としては、前記予測寿命は、コジェネレーション装置の累積稼働時間及び／又は起動回数に基づいて算出されることを特徴としている。この構成によれば、コジェネレーション装置の構成部は、一般的に累積稼働時間、起動回数あるいは両者の積に関連して寿命に達するため、この累積稼働時間や起動回数、あるいは両者の積に基づいて寿命を予測することで、主要構成部や消耗部品の部品交換を効率良く行うことができる。
【００１０】
さらに、本発明に係るコジェネレーションシステムの好ましい具体的な他の態様としては、前記予測寿命は、予め作成されている予測寿命とコジェネレーション装置の累積稼働時間及び／又は起動回数との相関グラフに基づいて算出されることを特徴としている。この構成によれば、コジェネレーション装置の主要構成部や消耗部品の寿命は、累積稼働時間や起動回数、あるいはそれらの積と相関があるため、この累積稼働時間や起動回数、あるいはそれらの積と予測寿命との相関に基づいて寿命を予測することで、主要構成部や消耗部品の部品交換をタイミング良く、効率良く行うことができる。
【００１１】
本発明に係るコジェネレーションシステムの好ましい具体的なさらに他の態様としては、前記コジェネレーション装置の構成部の１つは燃料電池であり、前記予測寿命は燃料電池の電圧の変化を予測因子として算出されることを特徴とする。燃料電池の予測寿命は、予め作成されている予測寿命と燃料電池の電圧との相関関係を基に算出されることが好ましい。この構成によれば、燃料電池スタックを構成する１つ、又は複数の燃料電池セルの電圧を計測し、この電圧が一定レベルを下回ったときに寿命に達したと判断でき、また電池寿命が電圧と寿命との相関に基づいて予測でき、燃料電池の故障を防止して効率の良いシステム稼動が可能となる。
【００１２】
また、本発明に係るコジェネレーションシステムの好ましい具体的なさらに他の態様としては、前記予測寿命は、構成部毎に予め設定された想定寿命に対して、構成部毎に表示装置によりレベル表示されることを特徴とする。この構成によれば、演算装置で算出した予測寿命と想定寿命とを比較し、予測寿命が想定寿命に対してどのレベルに達しているかを主要構成部や消耗部品毎に容易に確認できるので、部品交換の時期等を計画的に実行できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコジェネレーションシステムの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るコジェネレーションシステムのシステムブロック図、図２は、図１の燃料電池ユニットを制御するリモコンの正面図と要部斜視図、図３は、データベース内の寿命を予測する相関グラフのイメージ図、図４は、予測寿命を算出して表示する動作を示すフロー図である。
【００１４】
図１において、コジェネレーションシステムは、商用電源１及び都市ガス等の燃料ガス２が供給され、供給される燃料ガス２からコジェネレーション装置（以下、燃料電池ユニットという）１０で電気と熱とを生成して出力し、出力された電気を商用電源１に供給して外部に出力すると共に、熱を外部に出力するシステムである。燃料電池ユニット１０は、主要構成部として燃料を改質する改質装置１１、燃料電池スタック１２、インバータ１３、熱交換器１４を備え、これらは制御装置１５により制御される。
【００１５】
燃料電池ユニット１０には、燃料として都市ガスあるいはＬＰガス等の燃料ガス２が供給され、供給された燃料ガス２は改質装置１１にて水素に変換され、燃料電池スタック１２に送られる。燃料電池スタック１２内では水素と酸素を反応させて直流の電気と熱が発生する。出力される直流電力はインバータ１３にて交流電力に変換され、電気制御装置１６及び分電盤３０を介して商用電源１の幹線ライン３に供給される。分電盤３０は主幹ブレーカ３１、個別ブレーカ３２を備えており、電気制御装置１６では電気負荷３３に見合った電気を燃料電池ユニット１０から出力するように制御装置１５に指令を出す。この燃料電池ユニット１０の構成部は、稼働時間や起動回数等に基づく寿命を有しており、稼働時間等が長くなると交換する必要がある。
【００１６】
改質装置１１と、燃料電池スタック１２で発生する熱は熱交換器１４を介して温水循環路１９から、温水として貯湯装置２０に貯められる。熱交換器１４に入る配管１９Ａには温度センサ１８Ａが設置され、熱交換器１４から出る配管１９Ｂには温度センサ１８Ｂが設置されている。ここでは、貯湯タンク２１の水をポンプＰで引き、熱交換器１４との水循環により発生熱を回収し、貯湯タンク２１内の水温を高めることができる。このようにして貯湯タンク２１に蓄えられた温水は、貯湯タンク２１上部の給湯管から出湯される。このとき必要に応じて上水５と混合され、補助熱源６０を介して給湯配管６１により給湯負荷６２に接続され利用される。
【００１７】
補助熱源６０は必ずしも必要ではないが、貯湯タンク２１の温度が低いときに所望の温度まで昇温させるもので、燃料ガス２を配管６３により供給して加熱するようにしてもよく、また電気ヒータ等で加熱するようにしてもよい。補助熱源６０から給湯負荷６２には給湯配管６１として一般給湯配管６１Ａ、浴槽往き配管６１Ｂ及び浴槽戻り配管６１Ｃが接続される。補助熱源６０は熱関連部用リモコンとして、台所設置のリモコン５０Ａと、浴室設置のリモコン５０Ｂが設置され、それぞれ台所用給湯の温度設定と、浴室給湯の温度設定や湯量設定等を行うものである。
【００１８】
燃料ガス２は配管４を介して改質装置１１に供給され、配管４には改質装置１１の前に脱硫フィルタ１７Ａが設置されている。脱硫フィルタ１７Ａは、燃料である都市ガスあるいはＬＰガス等に含まれる硫黄分を取り除くものである。民生用の燃料ガス２には安全のため硫黄による香り付けがされている。こうした硫黄分は改質装置１１の劣化を招く要因となるため取り除く必要がある。この脱硫フィルタ１７Ａはシステムの稼動時間等に関連する寿命を有し、所定の期間で交換する必要がある。
【００１９】
また、上水５は配管６を介して熱交換器１４及び貯湯タンク２１に供給され、熱交換器１４の前には水フィルタ１７Ｂが設置されている。燃料電池ユニット１０内の燃料電池スタック１２や改質装置１１には不純物の混じっていない水が要求されるため、水フィルタ１７Ｂにて水道水を浄化する。特に燃料電池スタック１２では、使用水に金属イオンやミネラル分が混入すると劣化を招くため、水フィルタ１７Ｂにはイオン交換樹脂などの高レベルのフィルタが要求される。この水フィルタ１７Ｂも稼動時間等に関連する寿命を有し、所定の期間で交換する必要がある。水フィルタ１７Ｂで不純物が除去された上水は、燃料電池ユニット１０内の各部に供給される。
【００２０】
燃料電池ユニット１０の運転には燃料電池ユニット用リモコン（以下、リモコンという）４０を用いる。リモコン４０には、設定装置４１、演算装置４２、記憶装置４３、表示装置４４が備えてある。設定装置４１は日付や、演算させる各種の情報、数値を入力するものである。演算装置４２は入力された情報や数値を基に、このシステムを導入した効果として、導入エネルギーの料金低減効果や、排出ガス低減効果等の各種演算を行うと共に、例えば燃料電池ユニット１０の各構成部の寿命を記憶装置４３のデータベースを用いて予測、算出するとともに、表示装置４４で表示する。演算装置４２及び記憶装置４３はマイクロコンピュータ４０Ａで構成されると好適である。なお、リモコン４０は、熱関連部用リモコン５０Ａや５０Ｂと一体型でもよい。
【００２１】
ここで、図２を参照して、リモコン４０の設定装置４１及び表示装置４４等の詳細を説明する。設定装置４１の設定部４１ａはテンキーや入力キーを備えており、電気、ガスの料金入力部、ＣＯ２  排出原単位量入力部、日時入力部、燃料電池スタック（ＦＣ）及び給湯の効率入力部、運転方式を連続運転、ＤＳＳ運転、自動切換運転に切換える運転方式設定部、寿命の安全率設定部４１ｂを備えている。本発明は、燃料電池ユニットの各構成部の寿命を表示することを特徴とするものであり、本実施形態では燃料電池スタック１２、脱硫フィルタ１７Ａ、水フィルタ１７Ｂの各安全率を設定できるように構成されている。なお、ＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ  Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ  ＆  Ｓｈｕｔｄｏｗｎ）運転は、１日に１度起動、停止を行う運転である。
【００２２】
設定装置４１のモード切換部４１ｃは入力モードと、表示モードを切換える。また、操作部４１ｄは、燃料電池発電、電力負荷、削減金額、燃料電池発熱、熱負荷、運転方式、削減ＣＯ２  量の各操作キーを備え、例えば導入エネルギーの削減金額や削減ＣＯ２  量を算出させることができ、削減金額や排出ＣＯ２  ガスの低減量の積算期間を設定する積算操作部を備えている。
【００２３】
表示装置４４は液晶表示又はＬＥＤ等を備え、設定部４１ａで入力された例えば電気料金単価やガス料金単価を表示すると共に、これらの単価を用いて、このシステムで削減できた削減金額や、削減ＣＯ２  量を表示する。また、寿命安全率設定部４１ｂで設定された安全率を基に、このシステムの累積稼動時間及び／又は起動回数に基づいて燃料電池スタック１２、脱硫フィルタ１７Ａ、水フィルタ１７Ｂ等の各寿命を演算装置４２で算出し、表示する寿命表示部として部品交換表示部４５を備えている。
【００２４】
部品交換表示部４５には、構成部品毎に寿命ゲージ４６と交換通知ランプ４７がついている。寿命ゲージ４６には寿命予測した時点で、構成部毎に想定寿命に対する予測寿命を表示するもので、現状の残寿命が寿命ゲージでアナログ的に表示され、交換時期のマークを通過すると交換通知ランプ４７が点灯し、ユーザーに交換時期であることを知らせる。最初が緑の点灯で交換時期になると赤に点灯するようにしてもよい。
【００２５】
また、図２に示すリモコン４０では、その他の表示として、コジェネレーションシステムの導入効果を示す機能を設けてもよい。例えば設定装置４１にて、商用ベースの「単位量当たりのガス代」、「単位ガス量当たりのＣＯ２  排出量」、「単位量当たりの電気代」、「単位電気量当たりのＣＯ２  排出量」を入力する。入力された値は記憶装置４３に蓄積される。こうしたデータベースを予め設定しておく。そして、このシステムにて使用するガスのエネルギー量と、出力される電気エネルギー及び熱エネルギーをモニタし、それらエネルギーに見合う商用ベースの料金とＣＯ２  排出量を演算装置４２で算出する。それらの料金収支から経済性効果度（削減金額）、エネルギー収支から環境性効果度（削減ＣＯ２  量）を表示する。リモコン４０は、図２ｂに示すように、ケース４０ａに開閉式のカバー４０ｂを備えるようにしてもよい。
【００２６】
リモコン４０は、制御装置１５と接続されており、制御装置１５による燃料電池ユニット１０の起動に合わせて、起動情報として起動回数や停止回数が記憶装置４３に入力されると共に、燃料電池ユニット１０を運転している稼働時間が積算されて記憶装置４３に入力される。一方、記憶装置４３は、図３に示されるように、構成部の寿命を予測するグラフとして、図３ａの稼働時間に基づく寿命を予測する相関グラフＧ１と、図３ｂの起動回数に基づく寿命を予測する相関グラフＧ２と、図３ｃの稼働時間と起動回数の積に基づく寿命を予測する相関グラフＧ３とを予め作成して記憶している。本実施形態では燃料電池スタック１２の寿命予測グラフとしてデータベースＡに相関グラフＧ３を記憶する共に、脱硫フィルタ１７Ａと水フィルタ１７Ｂの寿命予測グラフとして、それぞれデータベースＢとデータベースＣに相関グラフＧ１を記憶している。図３の各グラフはイメージとして表現している。
【００２７】
データベースＡは、燃料電池スタック１２に関するものである。燃料電池ユニット１０の起動回数、稼働時間をパラメータにした燃料電池スタック１２の寿命予測グラフが予め設定されており、それを参照することにより燃料電池スタック１２の残寿命を予測することができるものである。すなわち、図３ａに示す稼働時間に関する相関グラフＧ１と、図３ｂに示す起動回数に関する相関グラフＧ２との積である図３ｃの相関グラフＧ３を用いて寿命を予測するものである。ここで、燃料電池スタックの寿命は、最大出力が一定率を下回った時、例えば９０％までしか出力しなくなった時と定義される。この状態に到達するタイミングを燃料電池ユニット１０の起動回数、稼働時間で予測する。
【００２８】
なお、データベースＡの寿命予測グラフの代わりに、対応表あるいは換算式を用いて寿命を予測してもよい。また、燃料電池スタック１２の寿命を予測する相関グラフとして、相関グラフＧ１と、相関グラフＧ２との積である相関グラフＧ３を使用せず、稼働時間だけに基づく相関グラフＧ１だけ、あるいは起動回数だけに基づく相関グラフＧ２だけを使用して寿命予測するようにしてもよい。
【００２９】
データベースＢは、脱硫フィルタ１７Ａに関するものである。燃料電池ユニット１０の稼働時間をパラメータにした脱硫フィルタ１７Ａの寿命予測する相関グラフＧ１が予め設定されており、それを参照することにより脱硫フィルタ１７Ａの残寿命を予測することができる。なお、データベースＢの寿命予測グラフの代わりに、対応表あるいは換算式を用いて寿命を予測してもよい。ここで脱硫フィルタ１７Ａの寿命は、硫黄分が改質装置１１にある一定量以上の混入がある時と定義される。この状態に到達するタイミングを燃料電池ユニット１０の稼働時間で予測する。
【００３０】
データベースＣは、水フィルタ１７Ｂに関するものである。燃料電池ユニット１０の稼働時間をパラメータにした水フィルタ１７Ｂの寿命予測する相関グラフＧ１が予め設定されており、それを参照することにより水フィルタ１７Ｂの残寿命を予測することができる。なお、データベースＣの寿命予測グラフの代わりに、対応表あるいは換算式を用いて寿命を予測してもよい。ここで水フィルタ１７Ｂの寿命は、水の電気抵抗が燃料電池ユニット１０のある一定値以上になった時と定義される。この状態に到達するタイミングを燃料電池ユニット１０の稼働時間に基づいて予測する。
【００３１】
前記の如く構成された本実施形態のコジェネレーションシステムの動作について以下に説明する。例えば、リモコン４０の設定装置４１を用いて、日時を入力するときは、「日付」キーを押して、「０３」年、「０４」月、「３０」日と入力する。続いて、「時刻」キーを押して、例えば現在の時刻を「１３」時、「２０」分、「３０」秒というように入力する。また、燃料電池の変換効率は、効率の「ＦＣ」キーを押して３５％として「０．３５」と入力し、給湯器の熱効率は「給湯」キーを押して７５％として「０．７５」と入力する。
【００３２】
電気料金やガス料金を入力するときは、料金の「電気」キーを押してから、全国の電力会社の平均電気料金である「２５．４」円／ｋＷｈを入力する。また、「ガス」キーを押してから、全国のガス会社の平均ガス料金である「１３３．１」円／立方メートルを入力する。排出炭酸ガス量としては、全国の電力会社の平均で、１キロワット時に対する炭酸ガス排出量に相当する炭素原子グラム数は、（火力発電所を基準とした場合）１１６ｇ−Ｃ／ｋＷｈであるので、ＣＯ２  排出の「電気」キーを押して、「１１６」ｇ−Ｃ／ｋＷｈを入力する。さらに、都市ガスは６４０ｇ−Ｃ／立方メートルであり、１１０００ｋｃａｌ／立方メートルの熱量を有しているため、５０ｇ−Ｃ／ｋＷｈとなるので、「ガス」キーを押して、「５０」ｇ−Ｃ／ｋＷｈを入力する。電気料金やガス料金に変動があった場合は、設定装置４１から再入力して変更する。
【００３３】
つぎに、本発明の特徴点である燃料電池ユニット１０を構成する構成部として、燃料電池スタック（ＦＣ）１２、脱硫フィルタ１７Ａ、水フィルタ１７Ｂの各寿命の算出について、図４を参照して詳細に説明する。この算出にあたり、予め各構成部の寿命安全率をリモコン４０の設定部４１ｂで設定しておく。例えば、「ＦＣ」キーを押してからテンキーで燃料電池スタックの安全率を入力し、同様に「脱硫Ｆ」キーを押してから安全率を入力し、さらに「水Ｆ」キーを押してから安全率を入力する。ここで安全率は１未満の数値となる。
【００３４】
図４において、燃料電池ユニットを起動する（ステップＳ１）。燃料電池ユニット１０の起動情報を制御装置１５から記憶装置４３に送る（ステップＳ２）。そして、燃料電池ユニットの稼働時間情報を制御装置１５から、記憶装置４３に送る（ステップＳ３）。これらの記憶装置４３に蓄積された情報はデータベース化され、予め設定されている装置の構成部の寿命との相関グラフ（データベースＡ〜Ｃ）を取り込んで（ステップＳ４〜Ｓ６）から、各構成部品の残寿命を演算装置４２で予測して算出する（ステップＳ７）。
【００３５】
すなわち、稼働時間から残寿命を予測する場合は、データベースＡの相関グラフＧ１を参照して残寿命を予測し、起動回数から残寿命を予測する場合は、データベースＢの相関グラフＧ２を参照して残寿命を予測し、稼働時間と起動回数の積から残寿命を予測する場合は、データベースＣの相関グラフＧ３を参照して残寿命を予測する。そして、各構成部品に予め設定してある安全率α〜γ（１未満）を取り込んで（ステップＳ８〜Ｓ１０）、予測された寿命に安全率を掛ける、あるいは安全余裕分を引き、最終的な残寿命を算出し、その値を表示装置４４で表示する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。
【００３６】
例えば、燃料電池スタック１２の寿命を予測するときは、図３ｃの相関グラフＧ３を参照して残寿命を予測し、安全率γを考慮して破線に示す横軸との交点を想定寿命として残寿命を算出し、表示する。なお、安全率はこのタイミングでなく、予め相関グラフに反映されていてもよい。また、全ての安全率を一律の、例えば「０．８５」としてもよい。
【００３７】
データベースＡ〜Ｃを用いて予測した構成部ごとの寿命は、部品交換表示部４５の寿命ゲージ４６でアナログ的に表示されるため、各構成部の寿命がどのくらい残っているかを容易に確認できる。このため、寿命がくる前に予め部品を交換でき、システムの故障を防止して安定して稼動することができる。この残寿命は、残り日数や残り時間で表示することができ、最初に残り日数で表示し、次いで残り時間で表示するようにしてもよい。
【００３８】
つぎに、本発明の他の実施形態を図５〜７に基づき詳細に説明する。図５は本発明に係るコジェネレーションシステムで使用する燃料電池スタックの概略構成図、図６はデータベース内の燃料電池スタックの寿命を予測する相関グラフのイメージ図、図７は燃料電池スタックの寿命を予測して表示する動作を示すフロー図である。なお、この実施形態は前記した実施形態が３つの構成部の寿命を予測するのに対し、１つの構成部として燃料電池の寿命を、出力される電圧の変化を予測因子として算出することを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
図５において、燃料電池スタック１２は通常、複数の燃料電池（セル）７１が直列接続して成り立っており、セル１つの電圧は０．６〜０．９Ｖ程度である。燃料電池の出力電力によってセル電圧は異なり、一般に出力電力が大きいほどセル電圧は小さい（図６ａ参照）。家庭用の燃料電池コジェネレーションシステムの場合、このセル７１が数十個集まって燃料電池スタック１２を構成している。燃料電池スタック１２は、複数のセル７１が集電板７２、絶縁盤７３、締付板７４で挟まれて構成されている。
【００４０】
ここで、計測するセル電圧は燃料電池スタック１２を構成するセルのいずれでもよいが、複数のセルの電圧の平均値を求めるのが好ましい。例えば、プラス側で１つ、マイナス側で１つ、中央で１つの計３つのセル電圧の平均値を求める。燃料電池スタックの寿命は、最大出力が一定電圧を下回ったとき、例えば９０％までしか出力しなくなったときと定義される。この状態に到達するタイミングを燃料電池の電圧低下の変化で予測する。
【００４１】
図６ａは、燃料電池スタックの出力電力とセル電圧の相関グラフ、図６ｂは、セル電圧と残寿命との相関グラフＧ４であり、予め作成され記憶装置４３に記憶されている。燃料電池スタックの出力電力ごとにセル電圧が決まるため、図６ｂは、ある出力電力での場合となる。定格出力時のセル電圧で判断するようにすることもできる。この実施形態でも、算出された残寿命に安全率を掛け、あるいは安全余裕分を引き、最終的な残寿命として表示装置４４の寿命ゲージ４６にレベル表示する。
【００４２】
つぎに、前記の寿命を予測して表示する動作について図７を参照して説明する。この実施形態においては、燃料電池ユニットを起動し（ステップＳ１１）、燃料電池スタックの出力電力の値を制御装置１５から記憶装置４３に送る（ステップＳ１２）。次いで、燃料電池のセル電圧の値を制御装置１５から記憶装置４３に送る（ステップＳ１３）。セル電圧の値と、燃料電池スタックの出力電力の値をパラメータにした燃料電池スタックの寿命予測の相関グラフＧ４（データベースＤ）を取り込む（ステップＳ１４）。そして、記憶装置４３に蓄積された燃料電池のセル電圧から燃料電池スタックの残寿命を演算装置４２で算出する（ステップＳ１５）。この後、安全率δを取り込み（ステップＳ１６）、燃料電池スタックの残寿命に安全率δを掛けた値を算出し、その値を表示装置４４で表示する（ステップＳ１７）。なお、安全率を掛ける代わりに、安全余裕分を引くようにしてもよい。
【００４３】
表示装置４４では、寿命ゲージ４６で予測された寿命がアナログ的にレベル表示され、セル電圧が高いときはマークが寿命ゲージ４６の左方に位置し、セル電圧が徐々に低くなるとマークの位置が右方に移動していく。そして、マークの位置が交換時期に到達すると、交換通知ランプ４７が点灯してユーザーに交換時期を知らせる。これにより、ユーザーは故障が起こる前に、あるいは効率が悪くなる前に燃料電池スタックを交換でき、コジェネレーションシステムの効率の良い安定稼動を達成することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、コジェネレーション装置として燃料電池の例を示したが、デイーゼルエンジンやガスタービンエンジン等の原動機により発電機を駆動し、排熱を利用する形式の熱電併給装置でもよい。燃料として燃料ガスの例を示したが、液体燃料でもよい。
【００４５】
また、燃料電池はリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等、適宜のものを使用することができる。電気料金体系やガス料金体系、ＣＯ２  排出量等の数値を設定装置で入力する例について説明したが、これらの数値は予め入力されたものでもよく、インターネット等で取り込んだデータでもよい。さらに、寿命を予測するデータベースの相関グラフとして、双曲線状の例を示したが、右下がりの直線状でもよい。
【００４６】
前記した第１の実施の形態では、燃料電池スタック、脱硫フィルタ、及び水フィルタの残寿命を予測して表示する例を示したが、前記３つの内の１つ、例えば燃料電池スタックのみの残寿命を予測して表示するように構成してもよいのは勿論である。この場合は、寿命予測グラフを記憶するデータベースは１つでよい。さらに、４つ以上の構成部の寿命を予測して表示するように構成してもよい。また、寿命を予測する構成部として、熱交換器等の寿命を予測してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のコジェネレーションシステムは、コジェネレーション装置の稼働時間や起動回数等に基づいて構成部の寿命を予測して表示するので、システムが故障、停止する前に部品交換のタイミングをユーザーに知らせ、慌てることなく前もってユーザーがメンテナンスをすることができる。また、燃料電池の電圧の低下を計測して、燃料電池スタックの寿命を予測できるため、システムが故障、停止する前に燃料電池スタックを交換でき、システムの効率良い安定稼動を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコジェネレーションシステムの一実施形態の要部構成図。
【図２】（ａ）は図１の燃料電池ユニットを制御するリモコンの正面図、（ｂ）はその要部斜視図。
【図３】データベース内の寿命予測の相関グラフを示し、（ａ）は稼働時間と残寿命との相関、（ｂ）は起動回数と残寿命との相関、（ｃ）は稼働時間と起動回数との積と残寿命との相関を示すイメージ図。
【図４】構成部の予測寿命を算出して表示する動作を示すフロー図。
【図５】図１に使用する燃料電池スタックの概略構成図。
【図６】データベース内の寿命予測の相関グラフを示し、（ａ）は出力電力とセル電圧との相関、（ｂ）はセル電圧と残寿命との相関を示すイメージ図。
【図７】燃料電池スタックの予測寿命を算出して表示する動作を示すフロー図。
【符号の説明】
１…商用電源、２…燃料ガス、１０…燃料電池ユニット（コジェネレーション装置）、１２…燃料電池スタック（構成部）、１５…制御装置、１６…電気制御装置、１７Ａ…脱硫フィルタ（構成部）、１７Ｂ…水フィルタ（構成部）、３３…電気負荷、４０…燃料電池ユニット用リモコン、４２…演算装置、４３…記憶装置、４４…表示装置、４５…部品交換表示部（寿命表示部）、４６…寿命ゲージ、４７…交換通知ランプ、６２…給湯負荷、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…相関グラフ（寿命予測グラフ）
【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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