(57)【要約】【課題】可逆型燃料電池を使用した電力供給システムでは、電力会社の売買電の価格設定により、発電費用は左右されていた。【解決手段】太陽電池１と、電気水素発生手段２と、水素貯蔵手段３と、水素電気発生手段４と、住宅内電気機器５を備えることにより、太陽電池の電気で電気水素発生手段２による水素を発生させ、水素貯蔵手段３に貯蔵し、電気が必要になるとき、水素貯蔵手段３から水素を取り出し、水素電気発生手段４に供給し、電気を発生させ、住宅内電気機器５を動作させることにより、昼間に太陽電池で水を電気分解し水素を発生させ水素貯蔵手段３で貯蔵し、夜間に貯蔵された水素を水素電気発生手段４で発電させることにより、電力会社の売買電の価格設定によらず、発電費用を安くすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーから電気を発生する太陽電池と、太陽電池の電気で水素を発生する電気水素発生手段と、その水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水素貯蔵手段から発生する水素により電気を発生する水素電気発生手段と、その電気により動作する住宅内電気機器を備えてなる太陽エネルギー利用システム。
【請求項２】
水素貯蔵手段には水素を供給したり出したりする水素出入手段を有してなる請求項１に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項３】
太陽電池の発生電力を家庭内電気機器へ直接電力が供給できるインバータ手段を設けてなる請求項１に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項４】
インバータ手段は蓄電手段を設けてなる請求項３に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項５】
インバータ手段は電力会社に連系してなる請求項３に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項６】
住宅内電気機器の使用電力量をリアルタイムにモニターし、水素電気発生手段の電気発生量を調節する電気発生量最適化手段を設けてなる請求項１に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項７】
電気発生量最適化手段は、水素電気発生手段の出力をある一定期間出力を増強してなる出力増強手段を設けてなる請求項６に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項８】
電気発生量最適化手段は、住宅内電気機器の使用予測を行う機器使用予測手段を設けてなる請求項６に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項９】
電気発生量最適化手段は、熱量を電気量に変換する熱電変換手段を設けてなる請求項６に記載の太陽エネルギー利用システム。
【請求項１０】
住宅内電気機器は、電気で熱量を補うための熱交換手段を設けてなる請求項１に記載の太陽エネルギー利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽エネルギーを利用した装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシステムとしては、例えば、水素酸素発生装置としても作動可能な燃料電池を可逆型燃料電池と定義して、可逆型燃料電池が、昼間には燃料電池として作動するものがあった（特許文献１参照）。そして、商用電力の費用が安いとき、つまり商用電力に夜間電力割引が適用されている夜間に、水素酸素発生システムで水素を発生させ貯蔵し、その貯蔵された水素を、昼間に可逆型燃料電池で発電し余った電力を売ることにより、発電費用が低くできる効果があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４２３８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、電力会社の売買電力の価格設定により、発電費用は左右される。たとえば、夜間と昼間の売買電力の価格が同じであれば、発電費用は安くならないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、昼間に太陽電池で水を電気分解し、水素を発生させ水素貯蔵手段で貯蔵し、夜間に貯蔵された水素を燃料電池で発電させることにより、電力会社の売買電力の価格設定によらず、発電費用を安くすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の太陽エネルギー利用システムは、太陽エネルギーから電気を発生する太陽電池と、太陽電池の電気で水素を発生する電気水素発生手段と、その水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水素貯蔵手段から発生する水素により電気を発生する水素電気発生手段と、その電気により動作する住宅内電気機器を備えてなるものである。
【０００７】
これによって、太陽電池から電気が発生し、その電気で電気水素発生手段による水素を発生させ、その水素を水素貯蔵手段に貯蔵する。電気が必要になるとき、水素貯蔵手段から水素を取り出し、水素電気発生手段に供給し、電気を発生させ、その電気により住宅内電気機器を動作させる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、太陽エネルギーから電気を発生する太陽電池と、太陽電池の電気で水素を発生する電気水素発生手段と、その水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水素貯蔵手段から発生する水素により電気を発生する水素電気発生手段と、その電気により動作する住宅内電気機器を備えることにより、太陽電池から電気が発生し、その電気で電気水素発生手段による水素を発生させ、その水素を水素貯蔵手段に貯蔵し、電気が必要になるとき、水素貯蔵手段から水素を取り出し、水素電気発生手段に供給し、電気を発生させ、その電気により住宅内電気機器を動作させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の水素貯蔵手段に、水素を供給したり出したりする水素出入手段を設けることにより、電気の発生により水素貯蔵手段の水素が不足すれば、外部より水素出入手段を通して水素を貯蔵手段に供給し、水素貯蔵手段の水素の減少を防ぎ、電気を供給できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１に記載の太陽電池の発生電力を、家庭内電気機器へ直接電力が供給できるインバータ手段を設け、太陽電池から発生する電気をインバータ手段を介して住宅内電気機器に供給するので、電気水素発生手段で水素から電気に変える必要がないので、電力を無駄なく住宅内電気機器に供給できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項３に記載のインバータ手段に蓄電手段を設け、水素電気発生手段で発生される電気量の不足分を蓄電手段で補充する事ができ、インバータ手段で住宅内電気機器を使用できる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項３に記載のインバータ手段を電力会社に連系し、本発明の太陽エネルギー利用システムが故障しても、インバータ手段から電力会社の電気が接続され住宅内電気機器を使用できる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１に記載の住宅内電気機器に、その使用電力量をリアルタイムにモニターし、水素電気発生手段の電気発生量を調節する電気発生量最適化手段を設けることにより、住宅内電気機器の使用電力量をリアルタイムにモニターし、電気発生量最適化手段で水素電気発生手段の電気発生量を調節するので水素を無駄無く消費できる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項６に記載の電気発生量最適化手段に、水素電気発生手段の出力をある一定期間出力を増強してなる出力増強手段を設け、住宅内電気機器の最大電力使用時には、出力増強手段により、水素電気発生手段の出力を増強できるので、一定期間最大出力を行い、住宅内電気機器を使用することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項６に記載の電気発生量最適化手段に、住宅内電気機器の使用予測を行う機器使用予測手段を設け、機器使用予測手段で住宅内電気機器の使用予測を行い、電気発生量最適化手段で水素電気発生手段で電気を発生を制御し、電気の無駄な消費をなくすことができる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項６に記載の電気発生量最適化手段に、熱量を電気量に変換する熱電変換手段を設け、熱電変換手段により住宅内の風呂や空気の熱量を電気に換算して電気量を把握できるので、家屋内の熱量も考慮して、電気発生量最適化手段で電気を発生させ、水素の無駄をなくすことができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、特に、請求項１に記載の住宅内電気機器は、電気で熱量を補うための熱交換手段を設け、熱交換手段を住宅設備機器が有しているので、従来の電気量よりも少ない電気量で済む。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における太陽エネルギー利用システムのブロック図を示すものである。図１において、１は太陽エネルギーから電気を発生する太陽電池で、２は太陽電池の電気で水素を発生する電気水素発生手段で、３はその水素を貯蔵する水素貯蔵手段で、４は水素貯蔵手段から発生する水素により電気を発生する燃料電池等の水素電気発生手段で、５はその電気により動作する住宅内電気機器である。
【００２０】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
まず、昼間に太陽電池１に太陽光が照射することにより電気が発生し、その電気で電気水素発生手段２から水素が発生し、その水素を水素貯蔵手段３に貯蔵する。夜間、居間等でテレビなどを見るときに電気が必要になると、水素貯蔵手段３から水素を取り出し、水素電気発生手段４に供給し、電気を発生させ、テレビなどの住宅内電気機器５を動作させる。
【００２２】
このように、昼間に太陽電池で水を電気分解し、水素を発生させ水素貯蔵手段で貯蔵し、夜間に貯蔵された水素を燃料電池で発電させることにより、太陽エネルギーを水素で貯蔵し電気に変えて使用するので電力会社の売買電力の価格設定によらず、発電費用を安くすることができる。
【００２３】
（実施例２）
図２は、本発明の第２の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００２４】
実施例１の構成と異なるところは水素出入手段６を設けた点である。図２において、６は水素出入手段で、入出力は水素貯蔵手段３に接続されている。他は、実施例１と同じなので省略する。
【００２５】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
電気水素発生手段２により発生した水素は水素貯蔵手段３に貯蔵される。水素電気発生手段４により、電気が発生し、住宅内電気機器５に電力が供給される。たとえば、雨や曇りが続き太陽電池の電力が発生せず、電気水素発生手段により水素発生量が少ない場合、住宅内電気機器５の電気量が少なく動かす事ができない。そこで、水素出入手段６により外部から水素を供給することにより、水素電気発生手段により電気を発生でき、住宅内電気機器５を使用することができる。
【００２７】
（実施例３）
図３は、本発明の第３の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００２８】
実施例１の構成と異なるところはインバータ手段７を設けた点である。図３において、７はインバータ手段で、入力は太陽電池１に、出力は住宅内電気機器５に接続されている。他は、実施例１と同じなので省略する。
【００２９】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。昼間に太陽電池１で発生した電力の一部は、住宅内電気機器５の使用量に応じてインバータ手段７を経由して電力が供給される。太陽電池１で発生した電力の他の一部は、電気水素発生手段２に供給され水素を発生し、水素貯蔵手段３に貯蔵され夜間に貯蔵された水素から水素電気発生手段４により電力を発生させ住宅内電気機器５を使用する。
【００３０】
（実施例４）
図４は、本発明の第４の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００３１】
実施例３の構成と異なるところは蓄電手段８を設けた点である。蓄電手段８はインバータ手段７に接続され、他は実施例１と同じ内容なので省略する。
【００３２】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。たとえば、雨や曇りが続き太陽電池の電力が発生せず、電気水素発生手段により水素発生量が少ない場合、住宅内電気機器５の電気量が少なく動かす事ができない。そこで、蓄電手段８により外部から蓄電した電気を供給することにより、インバータ手段７を経て、住宅内電気機器５を使用することができる。
【００３３】
また、水素電気発生手段４で出力できる以上の出力を、インバータ手段７で、蓄電手段８の電力量をある一定期間大きな出力を出すことにより、住宅内電気機器５を動かすことができる。
【００３４】
（実施例５）
図５は、本発明の第５の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００３５】
実施例３の構成と異なるところは電力会社１１を設けた点である。
【００３６】
図５において、電力会社１１は、インバータ手段７に接続されている。他は実施例３と同じなので省略する。
【００３７】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
たとえば、実施例３においては太陽電池が故障すると、住宅内電気機器５は使用できない。そこで、インバータ手段７は通常は切り離されている電力会社１１を接続して、住宅内電気機器５に電力を供給する。これにより、住宅内電気機器５が使用できる。
【００３９】
（実施例６）
図６は、本発明の第６の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００４０】
実施例１の構成と異なるところは電気発生量最適化手段９を設けた点である。図６において、電気発生量最適化手段９の入力は、住宅内電気機器５に接続され、出力は水素電気発生手段４に接続されている。他は実施例１と同じなので省略する。
【００４１】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００４２】
住宅内電気機器５の使用電気量はリアルタイムに電気発生量最適化手段９で検知される。
【００４３】
電気発生量最適化手段９は、検知された住宅内電気機器５の電気量に応じた電気を水素電気発生手段４を制御して発生させる。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、電気発生量最適化手段９は、住宅内電気機器５の使用電力量をリアルタイムにモニターし、水素電気発生手段４の電気発生量を調節するので水素を無駄無く消費できる。
【００４５】
（実施例７）
図７は、本発明の第７の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００４６】
実施例６の構成と異なるところは、電気発生量最適化手段９に出力増強手段１０を設けた点である。図７において、電気発生量最適化手段９の入力は、住宅内電気機器５に接続され、出力は水素電気発生手段４に接続されている。他は実施例６と同じなので省略する。
【００４７】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。住宅内電気機器５の使用電気量はリアルタイムに電気発生量最適化手段９で検知される。電気発生量最適化手段９は、検知された住宅内電気機器５の電気量に応じた電気を水素電気発生手段４を制御して発生させる。ところが、住宅内電気機器５が通常より大きな出力を要求すると、水素電気発生手段４の通常出力しているので住宅内電気機器５は使用できなくなる。そこで、出力増強手段１０が働き、水素電気発生手段４に通常より大きな出力をある一定期間出力させる。これにより、住宅内電気機器５は使用できるようになる。
【００４８】
（実施例８）
図８は、本発明の第８の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。
【００４９】
実施例６の構成と異なるところは電気発生量最適化手段９に機器使用予測手段１２を設けた点である。
【００５０】
図８において、電気発生量最適化手段９の入力は、住宅内電気機器５に接続され、出力は水素電気発生手段４に接続されている。他は実施例６と同じなので省略する。
【００５１】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００５２】
住宅内電気機器５の使用電気量はリアルタイムに電気発生量最適化手段９で検知される。電気発生量最適化手段９は、検知された住宅内電気機器５の電気量に応じた電気を水素電気発生手段４を制御している。しかし、住宅内電気機器５の電気量だけでなく、住宅内温度などの熱量も制御できれば、より快適に過ごせる。機器使用予測手段１２は、予め電気発生量最適化手段９により検知された住宅内電気機器５の電気量と住宅内温度との相関を測定しておき記憶させておく。そして、機器使用予測手段１２は、検知された住宅内電気機器５の電気量から、住宅内温度などの熱量も最適になるように水素電気発生手段４を制御し、住宅内電気機器５の電気量だけでなく、住宅内温度などの熱量も制御し、より快適に過す事ができる。
【００５３】
（実施例９）
図９は、本発明の第９の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。実施例６の構成と異なるところは電気発生量最適化手段９に熱電変換手段１３を設けた点である。図９において、電気発生量最適化手段９の入力は、住宅内電気機器５に接続され、出力は水素電気発生手段４に接続されている。他は実施例５と同じなので省略する。
【００５４】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００５５】
住宅内電気機器５の使用電気量はリアルタイムに電気発生量最適化手段９で検知される。熱量を電気量に変換する熱電変換手段１３により、住宅内の熱力を電気信号として把握する。電気発生量最適化手段９は、熱電変換手段１３から住宅内電気機器５の電気量と住宅内熱量を得て、電気水素発生手段４を制御することにより、住宅内電気機器５の電気量だけでなく、住宅内温度などの熱量も制御し、より快適に過す事ができる。
【００５６】
以上のように、熱電変換手段により住宅内の風呂や空気の熱量を電気に換算して電気量を把握できるので、家屋内の熱量も考慮して、電気発生量最適化手段で電気を発生させ、水素の無駄をなくすことができる。
【００５７】
（実施例１０）
図１０は、本発明の第１０の実施例の太陽エネルギー利用システムのブロック図である。実施例１の構成と異なるところは住宅内電気機器５に熱交換手段１４を設けた点である。
【００５８】
以上のように構成された太陽エネルギー利用システムについて、以下その動作、作用を説明する。たとえば、電気給湯器など外気の熱量を熱交換機で取り組むことにより、電気量を減らすことができる。
【００５９】
このように、請求項１０に記載の発明によれば、住宅設備機器５に熱交換手段１４を採用しているので、住宅内電気機器５は従来の電気量よりも少ない電気量で済むので水素電気発生手段４からの電気の発生量を少なくする事ができる。これはまた、太陽電池からの発生電気量が少なくて済む。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、昼間に太陽電池で水を電気分解し、水素を発生させ水素貯蔵手段で貯蔵し、夜間に貯蔵された水素を燃料電池で発電させることにより、太陽エネルギーを水素で貯蔵し電気に変えて使用するので、電力会社の売買電力の価格設定によらず、発電費用を安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図２】本発明の実施例２における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図３】本発明の実施例３における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図４】本発明の実施例４における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図５】本発明の実施例５における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図６】本発明の実施例６における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図７】本発明の実施例７における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図８】本発明の実施例８における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図９】本発明の実施例９における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【図１０】本発明の実施例１０における太陽エネルギー利用システムのブロック図
【符号の説明】
１  太陽電池
２  電気水素発生手段
３  水素貯蔵手段
４  水素電気発生手段
５  住宅内電気機器
６  水素出入手段
７  インバータ手段
８  蓄電手段
９  電気発生量最適化手段
１０  出力増強手段
１１  電力会社
１２  機器使用予測手段
１３  熱電変換手段
【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】
2004320823.tif 000010
【図９】
2004320823.tif 000011
【図１０】
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