(57)【要約】【課題】複数家庭間での連携した運転制御により、商用電源での異常発生時、商用電源の異常からの悪影響を早期に回避し、安定した発電を行う燃料電池システムの制御装置を提供する。【解決手段】複数家庭において、商用電源に接続され商用電源とともに各家庭内負荷に電力を供給する燃料電池発電手段１１と、燃料電池発電手段１１の運転を制御する運転制御手段１６と、複数家庭間において運転制御手段１６を互いに連携させる相互通信手段２１と、商用電源での異常を検知する商用電源異常検知手段２２とを備え、少なくとも一戸以上の家庭において、運転制御手段１６は商用電源異常検知手段２２により商用電源での異常を検知した場合、相互通信手段２１により他戸へその異常の旨を伝達することにより、商用電源での異常からの悪影響を早期に回避することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数家庭において、商用電源に接続され商用電源とともに各家庭内負荷に電力を供給する燃料電池発電手段と、前記燃料電池発電手段の運転を制御する運転制御手段と、複数家庭間において前記運転制御手段を互いに連携させる相互通信手段と、前記商用電源での異常を検知する商用電源異常検知手段とを備え、少なくとも一戸以上の家庭において、前記運転制御手段は前記商用電源異常検知手段により商用電源での異常を検知した場合、前記相互通信手段により他戸へその異常の旨を伝達することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項２】
運転制御手段は、商用電源異常検知手段により商用電源での異常検知した家庭において、燃料電池発電手段を前記商用電源から切り離す商用電源接続切断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項３】
運転制御手段は、相互通信手段により他戸の燃料電池発電手段を商用電源から切り離すことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項４】
複数家庭間に発電電力を相互供給する電力コントロール手段を備え、運転制御手段は、商用電源異常検知手段により商用電源での異常検知し、停電および発電停止した場合、前記電力コントロール手段により停電した家庭に、発電中の他戸から相互に発電電力を供給することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項５】
運転制御手段は、商用電源が復電した場合、他戸からの電力供給を停止することを特徴とする請求項４記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項６】
さらに商用電源への逆潮流を検知する逆潮流検知手段を備え、運転制御手段は、前記逆潮流検知手段により商用電源への逆潮流を検知した場合、電力コントロール手段により他戸へ余剰電力を供給することを特徴とする請求項４記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項７】
運転制御手段は、逆潮流検知手段により商用電源への逆潮流を検知した場合、電力コントロール手段により、発電電力が家庭内消費電力よりも小さい家庭へ優先して発電電力を供給することを特徴とする請求項６記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項８】
運転制御手段は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止前である場合、電力コントロール手段により他戸へ発電電力を供給して発電を継続することを特徴とする請求項４記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項９】
運転制御手段は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止前である場合、電力コントロール手段により発電電力が家庭内消費電力よりも小さい家庭へ優先して発電電力を供給することを特徴とする請求項８記載の燃料電池システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムの制御装置としては、複数の消費先において電力、温水を効率よく利用し、経済的に運転する燃料電池システムがあった（例えば、特許文献１参照）。図５は、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの制御装置を示すものである。
【０００３】
図５において、都市ガスのようなメタン等の炭化水素を含む燃料を原料として熱電気供給手段１で発電が行われる。このとき生じる熱により温水が生じる。温水は貯湯タンク２に貯められる。ここでは３つの熱電気供給手段を用いた例を示し、各々に貯湯タンク２を併設している。負荷側へは電力量計３と湯量計４を介して電力や湯が供給される。電力量計３と湯量計４の計測値は運転モード決定手段５に送られ、ここで処理した情報をもとに各々の熱電気供給手段１に設けられた運転制御手段６により運転を制御する。ここでは各家庭８の消費電力および消費湯量が計測され、各家庭の消費量に応じて各家庭毎の最適な運転制御が行われ、各家庭毎に経済的な発電が行われることになる。
【特許文献１】特開２００３−１９９２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、各家庭毎に経済的な発電が行われるが、電力の観点で見た場合、系統電源（商用電源）での異常の場合には何ら対応していないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、商用電源での異常、例えば線間過電圧や電圧の位相のずれが発生した場合、複数家庭間で相互に連携して、商用電源での異常からの悪影響を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記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の制御装置は、商用電源での異常発生時、複数家庭間において互いに連携して、その異常の旨を伝達し、燃料電池発電システムを商用電源から切り離すものである。
【０００７】
本構成によって、複数家庭において商用電源での異常からの悪影響を早期に回避することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料電池システムの制御装置によれば、商用電源での異常発生時、複数家庭間において互いに連携して、その異常の旨を伝達し、燃料電池発電システムを商用電源から切り離すことにより、商用電源での異常からの悪影響を早期に回避することができ、安定した発電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、複数家庭において、商用電源に接続され商用電源とともに各家庭内負荷に電力を供給する燃料電池発電手段と、燃料電池発電手段の運転を制御する運転制御手段と、複数家庭間において運転制御手段を互いに連携させる相互通信手段と、商用電源での異常を検知する商用電源異常検知手段とを備え、少なくとも一戸以上の家庭において、運転制御手段は商用電源異常検知手段により商用電源での異常を検知した場合、相互通信手段により他戸へその異常の旨を伝達することにより、他戸付近の商用電源で発生した異常でも早期にその情報を得ることができ、対応を迅速に行うことができる。
【００１０】
第２の発明は、特に第１の発明の運転制御手段は、商用電源異常検知手段により商用電源での異常検知した家庭において、燃料電池発電手段を商用電源から切り離す商用電源接続切断手段を設けたことにより、商用電源での異常が発生した付近での家庭から優先してまず異常からの悪影響を取り除き、危険から回避できるものである。
【００１１】
第３の発明は、特に第１の発明の運転制御手段は、相互通信手段により他戸の燃料電池発電手段を商用電源から切り離すことにより、他戸付近の商用電源で発生した異常からの悪影響を早期に回避できるものである。
【００１２】
第４の発明は、特に第１の発明の燃料電池システムの制御装置に加え、電力コントロール手段を備え、運転制御手段は、商用電源異常検知手段により商用電源での異常検知し、停電および発電停止した場合、電力コントロール手段により停電した家庭に、発電中の他戸から相互に発電電力を供給することにより、商用電源において異常が発生した場合でも、家庭での安定した電力供給を継続して受けることができる。
【００１３】
第５の発明は、特に第４の発明の運転制御手段は、商用電源が復電した場合、他戸からの電力供給を停止することにより、発電電力の無駄をなくすとともに、商用電源への悪影響を防止することができる。
【００１４】
第６の発明は、特に第４の発明の燃料電池システムの制御装置に加え、逆潮流検知手段を備え、運転制御手段は、逆潮流検知手段により商用電源への逆潮流を検知した場合、電力コントロール手段により他戸へ余剰電力を供給することにより、余剰電力を商用電源へ戻さずに、末端の消費地で電力を消費することができるので、商用電源への悪影響を防止することができる。
【００１５】
第７の発明は、特に第６の発明の運転制御手段は、逆潮流検知手段により商用電源への逆潮流を検知した場合、電力コントロール手段により、発電電力が家庭内消費電力よりも小さい家庭へ優先して発電電力を供給することにより、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができる。
【００１６】
第８の発明は、特に第４の発明の運転制御手段は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止前である場合、電力コントロール手段により他戸へ発電電力を供給して発電を継続することにより、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができ、かつ発電を停止せずに継続できることから発電開始時のエネルギー損失を防止することができる。
【００１７】
第９の発明は、特に第８の発明の運転制御手段は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止前である場合、電力コントロール手段により発電電力が家庭内消費電力よりも小さい家庭へ優先して発電電力を供給することにより、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができ、かつ発電を停止せずに継続できることから発電開始時のエネルギー損失を防止することができることになる。
【００１８】
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。
【００１９】
（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制御装置の構成図である。
【００２０】
図１において、都市ガスのようなメタン等の炭化水素を含む燃料を原料として燃料電池発電手段１１で発電が行われる。ここでは３つの燃料電池発電手段を用いた例を示している。各家庭へは電力量計１３を介して電力が供給される。電力量計１３の計測値は各々の燃料電池発電手段１１に設けられた運転制御手段１６に送られ、運転制御手段１６により運転を制御する。ここでは各家庭の消費電力量が計測され、消費電力量に応じて最適な運転制御が行われる。また相互通信手段２１により各家庭における運転制御手段１６が相互に連携して最適な燃料電池発電の運転制御が行われることになる。また商用電源異常検知手段２２により、商用電源での異常、例えば線間過電圧、過電流または電圧位相のずれを検知して、運転制御手段１６へその旨を伝達する。ここで線間過電圧とは、単相３線式の商用電源において、外乱からの影響により３線の内の各２線間で発生する過電圧が一定以上のレベルに達することである。過電流とは各線において一定以上のレベルのスパイク状の電流が過渡的に流れることである。また電圧位相のずれとは、外乱の影響により各線間の電圧波形に位相のずれが生ずることである。
【００２１】
ここで少なくとも一戸以上の家庭において、商用電源異常検知手段２２により、商用電源において何らかの異常が発生したと検知した場合、運転制御手段１６は相互通信手段２１による相互連携により、他戸へその異常の旨を伝達するものである。相互通信手段２１による相互連携とは、各家庭における運転制御手段１６が相互通信手段２１を介して、通信等による相互の信号のやりとりを行なうことを表すものである。
【００２２】
かかる構成によれば、他戸付近の商用電源で発生した異常でも早期にその情報を得ることができ、対応を迅速に行うことができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図２において、図１と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００２４】
図２において、商用電源接続切断手段２３は、商用電源を家庭内負荷に供給する経路を切断するものである。
【００２５】
ここで少なくとも一戸以上の家庭において、商用電源異常検知手段２２により、商用電源において何らかの異常が発生したと検知した場合、異常を検知した家庭での運転制御手段１６は、燃料電池発電手段１１からの電力出力を商用電源接続切断手段２３により、商用電源から切り離すものである。
【００２６】
ここで商用電源接続切断手段２３により、商用電源からの電力供給を切り離して、燃料電池発電手段１１からの発電電力のみを家庭内負荷へ供給するものである。
【００２７】
かかる構成によれば、商用電源での異常が発生した付近での家庭から優先してまず異常からの悪影響を取り除き、危険から回避できるものである。
【００２８】
また、少なくとも一戸以上の家庭において、商用電源異常検知手段２２により、商用電源において何らかの異常が発生したと検知した場合、相互通信手段２１により、他戸において運転制御手段１６は、燃料電池発電手段１１からの電力出力を商用電源接続切断手段２３により、商用電源から切り離し、家庭内負荷へは燃料電池発電手段１１からの発電電力のみを供給するものである。
【００２９】
かかる構成によれば、他戸付近の商用電源で発生した異常からの悪影響を早期に回避できるものである。
【００３０】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図３において、図１および図２と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００３１】
図３において、電力コントロール手段２４は複数家庭間において燃料電池発電手段１１において発電された電力を相互供給し、供給された家庭内負荷にて消費できるものである。
【００３２】
ここで商用電源異常検知手段２２により、商用電源において何らかの異常が発生したと検知し、停電あるいは発電停止した場合、運転制御手段１６は電力コントロール手段２４により停電した家庭に、発電中の少なくとも一戸以上の他戸から相互に発電電力を供給するものである。
【００３３】
ここにおいて商用電源が何らかの異常で停電した場合も含まれるため、燃料電池発電システムが単独運転することを地域内の限定区域のみ許可することが前提条件となる。
かかる構成によれば、商用電源において異常が発生した場合でも、家庭での安定した電力供給を継続して受けることができる。
【００３４】
また、商用電源での異常が解除され、商用電源からの電力供給が復帰した場合は、運転制御手段１６は電力コントロール手段２４による、停電あるいは発電停止していた家庭への、他戸からの発電電力供給を停止するものである。
【００３５】
かかる構成によれば、発電電力の無駄をなくすとともに、商用電源への悪影響を防止することができる。
【００３６】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図４において、図１、図２および図３と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
図４において、逆潮流検知手段２５は、燃料電池発電手段１１での発電による商用電源への逆潮流を検知するものである。
【００３８】
ここで逆潮流検知手段２５により商用電源への逆潮流を検知した場合、運転制御手段１６は電力コントロール手段２４により、その余剰電力を少なくとも一戸以上の他戸へ供給し、その家庭で消費できるようにして、商用電源へ逆潮流しないようにする。
【００３９】
かかる構成によれば、余剰電力を商用電源へ戻さずに、末端の消費地で電力を消費することができるので、商用電源への悪影響を防止することができる。
【００４０】
また、逆潮流検知手段２５により商用電源への逆潮流を検知した場合、運転制御手段１６は、相互通信手段２１によるデータのやりとりにより、電力コントロール手段２４の制御で、発電電力が家庭内電力消費量よりも比較的小さい家庭へ優先して、発電電力を供給するようにする。
【００４１】
ここで、発電電力が家庭内電力消費量よりも比較的小さい家庭とは、（表１）の５家庭における発電電力と電力消費量の比較表に示されるように、家庭内電力消費量から発電電力を引いた差分が大きい家庭であり、その家庭へ優先して発電電力を供給するものである。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
この例ではＮｏ．５の家庭へ供給することになる。そして（表１）のデータは、相互通信手段２１により各家庭の運転制御手段１６との間でデータのやりとりが行なわれる。
かかる構成によれば、発電電力が家庭内消費電力よりも比較的小さい家庭へ優先して発電電力を供給することにより、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができる。
【００４４】
また、実施の形態３において、運転制御手段１６は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止寸前である場合、相互通信手段２１によるデータのやりとりにより、電力コントロール手段２４の制御で、他戸へ発電電力を供給して発電を停止せずに継続されるものである。
【００４５】
例えば、表１のＮｏ．４家庭のように家庭内電力消費量が２００Ｗと小さく、発電電力が０Ｗと停止してしまう前に、運転制御手段１６は相互通信手段２１を介して、電力コントロール手段２４の制御で、他戸へ発電電力を供給することにより、再び発電電力量が大きくなり、発電を停止せずに継続できるものである。
【００４６】
かかる構成によれば、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができ、かつ発電を停止せずに継続できることから発電開始時のエネルギー損失を防止することができる。
【００４７】
また、運転制御手段１６は、家庭内消費電力が小さく燃料電池システムが停止寸前である場合、相互通信手段２１によるデータのやりとりにより、電力コントロール手段２４の制御で、発電電力が家庭内電力消費量よりも比較的小さい家庭へ優先して、発電電力を供給するようにする。
【００４８】
ここで、（表１）に示されるように、家庭内電力消費量から発電電力を引いた差分が大きい家庭へ優先して発電電力を供給する。すなわちこの例ではまずＮｏ．５家庭から順番に供給することになる。
【００４９】
かかる構成によれば、複数家庭間でより効率的に発電電力を相互供給することができ、かつ発電を停止せずに継続できることから発電開始時のエネルギー損失を防止することができることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の燃料電池システムの制御装置は、商用電源での異常が発生した場合でも、複数家庭間において互いに連携して、その異常の旨を伝達し、燃料電池発電システムを商用電源から切り離すことができ、商用電源での異常からの悪影響を早期に回避することができ、安定した発電が継続されることになる。これはまた他の電池や動力源を用いた発電システムにも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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制御装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図５】従来の燃料電池システムの制御装置のブロック構成図
【符号の説明】
【００５２】
１１  燃料電池発電手段
１３  電力量計
１６  運転制御手段
１７  家庭
２１  相互通信手段
２２  商用電源異常検知手段
２３  商用電源接続切断手段
２４  電力コントロール手段
２５  逆潮流検知手段
【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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