(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池ユニットと貯湯ユニットとを備えている燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池ユニットの第１マイコンと、その第１マイコンのデジタル信号を通信信号に変換する第１送信部と、前記貯湯ユニットからの通信信号を受信し前記第１マイコンへのデジタル信号に変換する第１受信部と、前記第１送信部の出力側に取り付けた第１信号検出手段と、前記第１受信部の入力側に取り付けた第２信号検出手段とを備え、前記第１信号検出手段および前記第２信号検出手段の出力信号を前記第１マイコンへ入力するようにした燃料電池ユニット側通信手段と、
前記貯湯ユニットの第２マイコンと、その第２マイコンのデジタル信号を通信信号に変換し前記燃料電池ユニットへ送信する第２送信部と、前記燃料電池ユニットからの通信信号を受信し前記第２マイコンへのデジタル信号に変換する第２受信部とを備えた貯湯ユニット側通信手段と、
を備え、
前記燃料電池ユニット側通信手段と前記貯湯ユニット側通信手段の間の通信でエラーが発生した際に、前記第１信号検出手段と前記第２信号検出手段からの出力信号に基づいて、エラー表示手段でエラー表示すると共に、一般通信回線を利用して異常情報をシステム外サーバへ送信する燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１信号検出手段を、第１発光手段と前記第１発光手段の発光状態を検出する第１受光手段とし、前記第２信号検出手段を、第２発光手段と前記第２発光手段の発光状態を検出する第２受光手段とした請求項１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、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとで構成される燃料電池システムに関するものであり、特に燃料電池ユニットと貯湯ユニット間の通信構成に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、燃料電池で電気を発電しつつ、その時に発生する熱を有効に利用しお湯として蓄え給湯、暖房等に利用し、システム全体としての効率アップを図る燃料電池コージェネレーションシステム（熱電併給システム）の開発が進んでいる。
【０００３】
燃料電池コージェネレーションシステムは、一般的に電気を発電する燃料電池ユニットとお湯を蓄える貯湯ユニットの両ユニットで構成されている。燃料電池ユニットは、都市ガスから水素を造る改質器、水素と酸素を化学的に反応させて電気を発生させるスタック等で構成され、複雑なシステム制御が行なわれて発電される。
【０００４】
一方、この発電時には化学的反応に伴う熱が発生し、この熱を無駄に空中に放散してしまうことなく熱交換器で熱回収し、お湯として蓄える。そしてこのお湯を効率よく蓄えるためのシステム制御装置、お湯を蓄えておく貯湯タンクに加えて、燃料電池コージェネレーションシステムが故障し、万が一お湯が供給されなくなった場合のバックアップ給湯器等で貯湯ユニットが構成されている。
【０００５】
燃料電池ユニットと貯湯ユニットはそれぞれ容積が大きく、また重量も重いので、通常、２つのユニットとして分離された状態で設置されている。しかし燃料電池コージェネレーションシステム（熱電併給システム）の発電と貯湯は上述したように相互に関連し合っており、発電ユニットの制御と貯湯ユニットの制御は総合的に制御される必要がある。
【０００６】
そこで発電ユニットと貯湯ユニットに分離された２つのユニット間の情報の授受や制御信号のやり取りは、ユニット間データ通信で行なうようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３１７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の構成では、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとで構成される燃料電池システムにおいて、ユニット間通信時にエラーが発生した場合、燃料電池ユニット側に設けられたエラー表示手段でエラー表示すると共に、遠隔地にある事務所サーバへ異常情報を伝達するようにしているが、燃料電池ユニット側に不具合があるのか、貯湯ユニット側に不具合があるのか、どちら側のユニットに不具合があるのかを判定することが困難であり、対応に不都合があった。
【０００８】
本発明は、燃料電池ユニット側の通信部に不具合があるのか、貯湯ユニット側の通信部に不具合があるのかを判定できる燃料電池システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、燃料電池ユニットの第１マイコンと、その第１マイコンのデジタル信号を通信信号に変換する第１送信部と、貯湯ユニットからの通信信
号を受信し前記第１マイコンへのデジタル信号に変換する第１受信部と、前記第１送信部の出力側に取り付けた第１信号検出手段と、前記第１受信部の入力側に取り付けた第２信号検出手段とを備え、前記第１信号検出手段および前記第２信号検出手段の出力信号を前記第１マイコンへ入力するようにした燃料電池ユニット側通信手段と、前記貯湯ユニットの第２マイコンと、その第２マイコンのデジタル信号を通信信号に変換し前記燃料電池ユニットへ送信する第２送信部と、前記燃料電池ユニットからの通信信号を受信し前記第２マイコンへのデジタル信号に変換する第２受信部とを備えた貯湯ユニット側通信手段とを備え、前記燃料電池ユニット側通信手段と前記貯湯ユニット側通信手段の間の通信でエラーが発生した際に、前記第１信号検出手段と前記第２信号検出手段からの出力信号に基づいて、エラー表示手段でエラー表示すると共に、一般通信回線を利用して異常情報をシステム外サーバへ送信する構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池システムは、このような構成とすることにより、燃料電池ユニットのエラー表示手段に通信エラーが表示され、かつ遠隔地にある事務所サーバへ異常情報が伝達された場合、事務所にいるサービスマンは、前もって燃料電池ユニットあるいは貯湯ユニットのどちら側に不具合があるかを知り得ることができ、サービスパーツ等の準備をして出動できると共に、現場においては故障ユニットが特定できているので、すぐに修理に入ることができ、修理時間の短縮等、サービス性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の本発明は、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとを備えている燃料電池システムにおいて、燃料電池ユニットの第１マイコンと、その第１マイコンのデジタル信号を通信信号に変換する第１送信部と、貯湯ユニットからの通信信号を受信し前記第１マイコンへのデジタル信号に変換する第１受信部と、第１送信部の出力側に取り付けた第１信号検出手段と、第１受信部の入力側に取り付けた第２信号検出手段とを備え、第１信号検出手段および第２信号検出手段の出力信号を第１マイコンへ入力するようにした燃料電池ユニット側通信手段と、貯湯ユニットの第２マイコンと、その第２マイコンのデジタル信号を通信信号に変換し前記燃料電池ユニットへ送信する第２送信部と、燃料電池ユニットからの通信信号を受信し第２マイコンへのデジタル信号に変換する第２受信部とを備えた貯湯ユニット側通信手段とを備え、燃料電池ユニット側通信手段と貯湯ユニット側通信手段の間の通信でエラーが発生した際に、第１信号検出手段と第２信号検出手段からの出力信号に基づいて、エラー表示手段でエラー表示すると共に、一般通信回線を利用して異常情報をシステム外サーバへ送信するものである。
【００１２】
この構成により、事務所にいるサービスマンは、前もって燃料電池ユニットあるいは貯湯ユニットのどちら側に不具合があるかを知り得ることができ、サービスパーツ等の準備をして出動できると共に、現場においては故障ユニットが特定できているので、すぐに修理に入ることができ、修理時間の短縮等、サービス性の向上を図ることができる。
【００１３】
第２の本発明は、特に第１の本発明において、第１信号検出手段を、第１発光手段と第１発光手段の発光状態を検出する第１受光手段とし、第２信号検出手段を、第２発光手段と第２発光手段の発光状態を検出する第２受光手段としたものである。
【００１４】
各ユニットを結ぶ通信線と、第１受光手段および第２受光手段が電気的に絶縁されているので、第１受光手段および第２受光手段からの出力信号に基づく、エラー表示手段によるエラー表示に、誤動作が発生するのを防止することができる。
【００１５】
以下、本発明の燃料電池システムの実施の形態について、図面を参照して説明するが、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。
（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構成を示す構成図である。
【００１６】
以下、図１を用いて本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成ついて詳細に説明する。
【００１７】
燃料電池システムは、一般に電気を発電する燃料電池ユニットと、お湯を蓄える貯湯ユニットの両ユニットで構成されている。燃料電池ユニットと貯湯ユニットはそれぞれ容積が大きく、また重量も重いので、２つのユニットに分離された状態で設置される。
【００１８】
しかし、発電ユニットの制御と貯湯ユニットの制御はそれぞれ独立したものでなく相互に関連し合っており、総合的に制御される必要がある。そのため分離された２つのユニット間の情報の授受や制御信号の授受はユニット間データ通信で行なうようにしている。
【００１９】
燃料電池ユニット（主局）側には、燃料電池システムの主制御を行なう第１マイコン１があり、都市ガスから水素を造る改質器や、水素と酸素を化学的に反応させて電気を発生させるスタック、その他多くの補機等を制御している。
【００２０】
また第１マイコン１は、貯湯ユニット側との通信制御、システムエラー発生時のエラー表示制御、遠隔地サーバとの通信制御を行なっている。第１マイコン１からの送信デジタル信号は、第１送受信回路２の第１送信部３に入力され送信通信信号に変換され、第１通信線７を経由して貯湯ユニット（従局）側の第２送受信回路１０の第２受信部１１に入力される。そして第２受信部１１で受信デジタル信号に変換されて第２マイコン９への入力信号となる。
【００２１】
一方、貯湯ユニット（従局）側には、貯湯システムの主制御を行なう第２マイコン９があり、貯湯タンクの制御、出湯制御、バックアップ給湯器の制御等を行なっている。また第２マイコン９は、燃料電池ユニット側との通信制御も行なっている。
【００２２】
第２マイコン９からの送信デジタル信号は、第２送受信回路１０の第２送信部１２に入力され通信信号に変換され、第２通信線８を経由して燃料電池ユニットの第１送受信回路２の第１受信部４に入力される。そして第１受信部４でデジタル信号に変換され第１マイコン１への入力信号となる。
【００２３】
そして、燃料電池ユニット（主局）側からの送信に対して、貯湯ユニット（従局）側が受信し、主局側からの要求に対して従局側がそれに応答するという通信方法により、燃料電池ユニットと貯湯ユニットからなる燃料電池システムは、総合的に制御されるようになっている。
【００２４】
このような通信方法で燃料電池ユニット（主局）側と貯湯ユニット（従局）側とで通信を行なっている時、主局側の第１マイコン１からの送信に対して同じく主局側の第１マイコン１への受信が得られなく、ユニット間で何らかの通信エラーが発生した場合、燃料電池ユニットのエラー表示手段１３でエラー表示すると共に、第１マイコン１からの信号を受けた通信回路１４から一般通信回線１５を利用して遠隔地事務所サーバ１６へ異常情報が伝達されるようにしているが、燃料電池ユニット（主局）側の通信部に不具合があり通信エラーを起こしているのか、貯湯ユニット（従局）側の通信部に不具合があり通信エラーを起こしているのかはわからない。
【００２５】
そこで、燃料電池ユニット（主局）側の第１送受信回路２の第１送信部３の出力側および第１受信部４の入力側にそれぞれ通信状態を検出するための第１信号検出手段５、第２信号検出手段６を取り付け、第１信号検出手段５および第２信号検出手段６の出力信号を第１マイコン１へ入力する新規の手段を設ける。
【００２６】
この新規の手段を設けることにより、通信エラー発生時、燃料電池ユニット（主局）側の通信部に不具合があるのか、貯湯ユニット（従局）側の通信部に不具合があるのかを判定できるようになる。
【００２７】
以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
燃料電池ユニット（主局）側の第１マイコンから送られたデジタル送信信号は、第１送受信回路２の第１送信部３で通信信号に変換され、第１通信線７を経由して貯湯ユニット（従局）側の第２送受信回路１０の第２受信部１１に伝送され、第２受信部１１でデジタル受信信号に変換され第２マイコン９に入力される。
【００２９】
第２マイコン９は、受信信号を解釈して何らかの制御を行ない、その結果の情報を貯湯ユニット（従局）側の第２送受信回路１０の第２送信部１２に送り、第２通信線８を経由して燃料電池ユニット（主局）側の第１送受信回路２の第１受信部４に伝送され、燃料電池ユニット（主局）側の第１マイコン１にデジタル信号として入力される。
【００３０】
このように燃料電池ユニット（主局）側と貯湯ユニット（従局）側との通信が正常に行なわれている時には第１信号検出手段５、第２信号検出手段６で通信信号が検出され、デジタル信号として第１マイコン１に入力される。そして第１マイコン１は、送受信信号共に正常であり、通信は正常に行なわれたと判断し、通信エラーを表示することはない。
【００３１】
第１マイコン１が通信エラー表示するのは、第１マイコン１が送信信号を出力したのに対して第１マイコン１への受信信号が返信されてこない場合である。
【００３２】
通信エラーが表示された場合、第１信号検出手段５、第２信号検出手段６の検出信号の有り／無しに基づいて、燃料電池ユニット（主局）側、貯湯ユニット（従局）側のどちらに不具合が起こっているかの関係を明らかにすることができる。
【００３３】
不具合の判断方法をまとめると（表１）のようになる。
【００３４】
【表１】
0005136219.tif 000002
【００３５】
このように、燃料電池ユニット側（主局）に備えられたエラー表示手段１３で通信エラーが表示され、また第１マイコン１からの信号を受けた通信回路１４から一般通信回線１５を利用して遠隔地事務所サーバ１６へ異常情報が伝達された時、燃料電池ユニット（主局）側の通信部に不具合があるのか、貯湯ユニット（従局）側の通信部に不具合があるのかを判定できるようになる。
（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構成を示す構成図である。
【００３６】
以下、図２を用いて本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成ついて説明する。
【００３７】
実施の形態２における燃料電池システムは、実施の形態１の第１信号検出手段５の替わりに、第１発光手段１７（ＬＥＤ）と第１発光手段１７の発光状態を検出する第１受光手段１８（ＰＴ）とに置き換え、また第２信号検出手段６の替わりに、第２発光手段１９（ＬＥＤ）と第２発光手段１９の発光状態を検出する第２受光手段２０（ＰＴ）とに置き換えたものである。
【００３８】
すなわち、燃料電池ユニット（主局）側の第１送受信回路２の第１送信部３の出力側および第１受信部４の入力側にそれぞれ取り付けた通信状態を表示するための第１発光手段１７、第２発光手段１９と、第１発光手段１７および第２発光手段１９それぞれの発光状態を検出するための第１受光手段１８、第２受光手段２０を取り付け、第１受光手段１８および第２受光手段２０の出力信号を第１マイコン１へ入力するような新規の手段を設けたものである。
【００３９】
以下その動作、作用について説明する。
【００４０】
燃料電池ユニット（主局）側と貯湯ユニット（従局）側との通信が正常に行われている時には第１発光手段１７、第２発光手段１９共にデジタル通信信号が送られている期間、デジタル通信信号のＯＮ、ＯＦＦに伴って高周波点滅を繰り返し、ある明るさで点灯する状態を確認することができる。
【００４１】
またこの高周波点滅は第１受光手段１８、第２受光手段２０で検出され、デジタル信号として第１マイコンに入力される。そして第１マイコンは、送受信信号共に正常であり、通信は正常に行なわれていると判断し、通信エラーを表示することはない。
【００４２】
第１マイコン１が通信エラー表示するのは、第１マイコン１が送信信号を出力したのに対して第１マイコン１への受信信号が返されてこない場合である。
【００４３】
通信エラー表示された場合、第１発光手段１７、第２発光手段１９の状態の組み合わせと燃料電池ユニット（主局）側、貯湯ユニット（従局）側のどちらに不具合が起こっているかの関係を明らかにすることができる。
【００４４】
不具合の判断方法をまとめると（表２）のようになる。
【００４５】
【表２】
0005136219.tif 000003
【００４６】
このように、燃料電池ユニット側（主局）に備えられたエラー表示手段１３で通信エラーが表示され、また第１マイコン１からの信号を受けた通信回路１４から一般通信回線１５を利用して遠隔地事務所サーバ１６へ異常情報が伝達された時、燃料電池ユニット（主局）側の通信部に不具合があるのか、貯湯ユニット（従局）側の通信部に不具合があるのかを判定できるようになる。
【００４７】
なお、図２に示す実施の形態２の場合、第１受光手段１８および第２受光手段２０が、それぞれ第１通信線７および第２通信線８と電気的に絶縁されていることにより、第１受光手段１８および第２受光手段２０からの出力信号に基づく、エラー表示手段１３によるエラー表示に、誤動作が発生するのを防止することができる。
【００４８】
実施の形態１、実施の形態２で説明したように、新規手段を備えることにより、燃料電池ユニットのエラー表示手段に通信エラーが表示され、遠隔地にある事務所サーバへ異常情報が伝達された場合に、事務所にいるサービスマンは、前もって燃料電池ユニットあるいは貯湯ユニットのどちら側に不具合があるかを知り得ることができ、サービスパーツ等の準備をして出動できると共に、現場においては故障ユニットが特定できているので、すぐ修理に入ることができ修理時間の短縮等、サービス性の向上を図ることができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとで構成される燃料電池システムに利用できるものであり、特に燃料電池ユニットと貯湯ユニット間の通信エラーが発生した際の対応を容易にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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構成図
【符号の説明】
【００５１】
１    第１マイコン
２    第１送受信回路
３    第１送信部
４    第１受信部
５    第１信号検出手段
６    第２信号検出手段
７    第１通信線
８    第２通信線
９    第２マイコン
１０  第２送受信回路
１１  第２受信部
１２  第２送信部
１３  エラー表示手段
１４  通信回路
１５  一般通信回線
１６  遠隔地事務所サーバ
１７  第１発光手段
１８  第１受光手段
１９  第２発光手段
２０  第２受光手段
【図１】
0005136219.tif 000004
【図２】
0005136219.tif 000005