(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内の配電系に接続され、複数の電気機器に所定の電力を供給する発電機の稼動を制御する発電機稼動制御装置において、
電気機器の負荷状態に基づいて１又は複数の気象因子を組み合わせたパラメータ毎の発電機の稼動パターンを作成する稼動パターン作成手段と、
作成した発電機の稼動パターンを前記パラメータと対応づけて記憶する稼動パターン記憶手段と、
気象情報を取得する気象情報取得手段と、
取得された気象情報から該当するパラメータを決定し、このパラメータと対応づけられている稼動パターンを選定する稼動パターン選定手段と、
選定された稼動パターンに従って発電機の稼動を制御する稼動制御手段と、
前記複数の電機機器のうち、稼働時間帯の予測が困難な所定の電気機器の稼動を検出する稼動検出手段とを備え、
前記稼動パターン作成手段は、前記所定の電気機器の負荷パターンをそれぞれ作成する負荷パターン作成手段と、前記所定の電気機器の全負荷パターン分を除いた、前記パラメータ毎の発電機の基本稼動パターンを作成する基本稼動パターン作成手段とからなり、
前記稼動パターン記憶手段は、作成した前記基本稼動パターンを前記パラメータと対応づけて記憶する基本稼動パターン記憶手段と、作成した前記所定の電気機器の各負荷パターンを記憶する負荷パターン記憶手段とからなり、
前記稼働パターン選定手段は、決定したパラメータと対応付けられている基本稼働パターンを選定し、
前記稼動制御手段は、前記稼働検出手段により稼動が検出された電気機器の負荷パターンを前記基本稼働パターン選定手段により選定された前記基本稼動パターンに加算して生成した稼動パターンに従って発電機の稼動を制御することを特徴とする発電機稼動制御装置。
【請求項２】
前記パラメータは、各気象因子内での分類内容を気象因子の種別間で組み合わせたパラメータとして設定されていることを特徴とする請求項１記載の発電機稼動制御装置。
【請求項３】
発電機の出力電力を調整する操作部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の発電機稼動制御装置。
【請求項４】
前記操作部は、通信回線を通じて発電機の出力電力の変更を指示するものであることを特徴とする請求項３記載の発電機稼動制御装置。
【請求項５】
前記気象情報は、気候、温度、湿度及び天気の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発電機稼動制御装置。
【請求項６】
前記発電機は、燃料電池であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置。
【請求項７】
前記発電機は、ガスエンジンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋、ビル等の建物内の配電系に接続され、複数の電気機器に所定の電力を供給する発電機の稼動を制御する発電機稼動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型の発電機を建物内に設置し、この発電機の出力電力により建物内の電気機器に電力を供給する小型発電システムが普及しつつある。このような小型発電システムは、学校やビルなどでは電力会社からの商用電力と発電機から出力される電力とを併用すると共に排熱を利用することによりエネルギー総合利用効率の向上を図るようにした傾向にあり、その基本的なシステムの構想は完成しており、近い将来、家庭への導入も充分予想される。特に、酸素と水素の化学反応を通じて水が生成される際に生じるエネルギーを電力と排熱の形で取り出す燃料電池を発電機として用いた小型発電システムは、価格的にも商用電力に対して充分採算が取れる程度にまで至っている。また、発電機としてガスエンジンを用いた小型発電システムも発案されており、燃料電池同様の効果が期待されている。
【０００３】
この種の発電機は、起動から所望する発電量に達するまでの立ち上がりに長時間を要すると共に、電気機器の負荷変動に対する追従性も高くないことから、予め準備された一般的に想定されうる負荷パターンに従って発電機の稼動を行わせることが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気機器の電力需要は、発電機が使用される場所や、発電機が使用される家庭のライフスタイルなどによって大きく異なることから、汎用的な負荷パターンに従って発電機を稼動させた場合、却って電気機器の電力需要と発電機から発生される電力量との間のバランスが取れず、大きな差が生じることが予想される。すなわち、電気機器の電力需要が多くて発電機の発電量が少ない場合、電力会社から商用電力を購入してこの差を補う必要があり、電力コストが嵩むといった問題が生じ、一方、電気機器の電力需要が少なくて発電機の発電量が多い場合、発電機は余剰電力を発電するといった問題が生じ、発電機の効率向上が果たし難い。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、気象因子をパラメータとして建物内に設置された電気機器に対する発電機の稼動パターンを生成可能にして建物毎にいわば固有の稼動パターンを作成することで発電機の稼動を電気機器の電力需要と可及的に一致させる、高効率の発電機稼動制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にかかる発電機稼働制御装置は、建物内の配電系に接続され、複数の電気機器に所定の電力を供給する発電機の稼動を制御する発電機稼動制御装置において、電気機器の負荷状態に基づいて１又は複数の気象因子を組み合わせたパラメータ毎の発電機の稼動パターンを作成する稼動パターン作成手段と、作成した発電機の稼動パターンを前記パラメータと対応づけて記憶する稼動パターン記憶手段と、気象情報を取得する気象情報取得手段と、取得された気象情報から該当するパラメータを決定し、このパラメータと対応づけられている稼動パターンを選定する稼動パターン選定手段と、選定された稼動パターンに従って発電機の稼動を制御する稼動制御手段と、前記複数の電機機器のうち、稼働時間帯の予測が困難な所定の電気機器の稼動を検出する稼動検出手段とを備え、前記稼動パターン作成手段は、前記所定の電気機器の負荷パターンをそれぞれ作成する負荷パターン作成手段と、前記所定の電気機器の全負荷パターン分を除いた、前記パラメータ毎の発電機の基本稼動パターンを作成する基本稼動パターン作成手段とからなり、前記稼動パターン記憶手段は、作成した前記基本稼動パターンを前記パラメータと対応づけて記憶する基本稼動パターン記憶手段と、作成した前記所定の電気機器の各負荷パターンを記憶する負荷パターン記憶手段とからなり、前記稼働パターン選定手段は、決定したパラメータと対応付けられている基本稼働パターンを選定し、前記稼動制御手段は、前記稼働検出手段により稼動が検出された電気機器の負荷パターンを前記基本稼働パターン選定手段により選定された前記基本稼動パターンに加算して生成した稼動パターンに従って発電機の稼動を制御することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、建物内に設置された（建物に付随して配置された物を含む）電気機器の負荷状態に基づいて気象因子を組み合わせたパラメータ毎の、例えば１日単位の発電機の稼動パターンが作成可能にされ、作成された稼動パターンは当該建物に関して固有の稼動パターンとして稼動パターン記憶手段に記憶される。この後の実働時には、先ず気象情報が取得され、この気象情報から気象因子を組み合わせてなるパラメータが決定され、決定されたパラメータに対応する稼動パターンが選定される。そして、選定された稼動パターンに従って発電機が稼動される。このように、発電機の稼動パターンとして建物（住居、ビルなど、さらにその設置場所、住居人、居住スタイル等の要素も含めて）及び気象に特有のパターンに則ったものから選定が行われることから、該建物の電気機器の負荷パターンに対応した稼動パターンにより発電機が稼動され、発電機の稼動と電気機器の電力需要とが可及的に一致する。
【０００９】
また、請求項１記載の発明によれば、所定の電気機器、例えば稼動時間帯の予測が困難な電気機器の負荷パターンが作成される。次いで、所定の電気機器の負荷パターンを除いた電気機器の負荷パターンである基本稼動パターンが作成され、この基本稼動パターンに従って発電機が稼動される。そして、基本稼動パターンに従って発電機を稼動させ、所定の電気機器の稼動が開始されるとこの電気機器の負荷パターンが基本稼動パターンに加え合わされ、新たな基本稼動パターンが生成され、生成された基本稼動パターンに従って発電機が稼動される。このため、例えば稼動時間帯の予測が困難な電気機器の稼動状態に応じた電力量を出力するように発電機の稼動が可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発電機稼動制御装置において、前記パラメータは、各気象因子内での分類内容を気象因子の種別間で組み合わせたパラメータとして設定されていることを特徴とする。この発明によれば、気候、温度などの気象因子を複数組み合わせたものが１のパラメータとされるため、稼動時の気象条件にふさわしい稼動パターンにより発電機が稼動される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発電機稼動制御装置において、発電機の出力電力を調整する操作部を備えたことを特徴とする。この発明によれば、操作部を操作することで発電機の出力電力が変更可能となる。例えば人数変動が大きい場合など、電力負荷を変更する必要が生じた場合に、臨機応変に対応することが可能となる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発電機稼動制御装置において、前記操作部は、通信回線を通じて発電機の出力電力の変更を指示するものであることを特徴とする。この発明によれば、遠隔的に変更指示が行えることとなり、利便性が向上する。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発電機稼動制御装置において、前記気象情報は、気候、温度、湿度及び天気の少なくとも１つを含むことを特徴とする。この発明によれば、特に稼動パターンに影響を与える要素が含まれているので、より実際に則した稼動パターンが選定される。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置において、前記発電機は、燃料電池であることを特徴とする。この構成によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置が燃料電池に適用される。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置において、前記発電機は、ガスエンジンであることを特徴とする。この構成によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置にガスエンジンが適用される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る発電機稼動制御装置が適用される燃料電池発電システムの一実施形態を示すシステム構成図である。
【００１７】
本燃料電池発電システムは、商用電源線に配電系２を介して接続された、所定の電力を発電する燃料電池１と、燃料電池１の稼動すなわち発電を制御する制御部１２と、制御部１２に接続され、例えば１日毎の電気機器群１０の各機器の電力負荷の使用状況を観察し、その測定データを取り込むためのパーソナルコンピュータ等で構成される計測部１１とを備える。
【００１８】
計測部１１は、電気機器群１０のうち使用状態に不規則性の強いテレビ、エアコン、洗濯機(以下、これらを総称して特定電気機器と称する。)と特定電気機器の各稼動状態を検知するセンサ１０ａを介して通信ケーブルにより接続されている。また、電気機器群１０のうち常時稼動されており、あるいは、使用状態に規則性がある電気機器は、以下、基本電気機器と称する。
【００１９】
燃料電池１は、その稼動時に生じた排熱を利用して所定温度の温水を生成する熱交換器４と、熱交換器４により生成された温水を循環する循環路３とを備えている。
【００２０】
燃料電池１は、水道管及び都市ガス供給管に接続され、供給された都市ガス及び水を主原料として所定の電力を発生する。本実施形態では、燃料電池１は、固体高分子型(ＰＥＦＣ(Polymer Electrolyte Fuel Cell))の小型燃料電池であって、０．５ｋＷ〜１．５ｋＷの家庭用小型燃料電池として好ましい発電能力を有するものが採用されている。
【００２１】
図２は燃料電池１の内部構成の一例を示す図である。燃料電池１は、都市ガスが供給可能に接続された脱硫器１０１と、２個の入力端を備えアノード、カソードからなる電極により所望するパワーの電力を出力する電池本体部１０６とからなり、脱硫器１０１から電池本体部１０６の一方の入力端の間には、改質器１０２、ＣＯ変成器１０３及び選択酸化器１０４が順に介設されている。また、電池本体部１０６の他方の入力端には空気圧縮機１０５が接続されている。
【００２２】
脱硫器１０１は、都市ガス中に含まれる硫黄分を除去する。
【００２３】
改質器１０２は、２個の入力端を備え、一方は脱硫器１０１と接続され、他方は水道管と接続されている。改質器１０２は、脱硫器１０１により硫黄分が除去された都市ガスと水道管から供給された水とをバーナ１０２１で加熱して、反応させることにより、二酸化炭素及び水素を主成分とする改質ガスを生成する。
【００２４】
ＣＯ変成器１０３は、電極の被毒及び発電効率の低下を防止するため、改質器１０２により生成された改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変化させる。
【００２５】
選択酸化器１０４は、電極の被毒防止を行うため、ＣＯ変成器１０３から送られてきたガスに含まれるＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下にするものである。
【００２６】
電池本体部１０６は、選択酸化器１０４からの水素ガスをカソードにより酸化させ、空気圧縮機１０５から送られる圧縮空気中の酸素をアノードにより還元させアノード、カソードでの酸化と還元とが一対となって進行し、放電(発電)が行われる。
【００２７】
図１に戻り、燃料電池１にはバッテリ７が接続されている。バッテリ７は、余剰電力が生じた場合、この余剰電力を蓄える。バッテリ７に蓄えられた電力は、燃料電池１が電気機器群１０の負荷状態の変化に対して応答することができない場合に使用される。バッテリ７に蓄えられた電力は、主に、ヘヤードライヤーのような突発的に多量の電力を必要とするため燃料電池１ではその電力需要に応答することが困難であり、かつ、使用時間の短い電気機器に対して使用される。
【００２８】
配電系２は、電気機器群１０のそれぞれに電力を供給する商用電源線の途中に介設されており、この配電系２に燃料電池１が接続されている。配電系２は、電気機器群１０の電力負荷に応じて、商用電力及び燃料電池１から出力される電力(バッテリ７に蓄えられた電力を含む。)を供給する。配電系２は、電気機器群１０の電力負荷が、燃料電池１の出力電力量のみでは不足する場合、商用電力を電気機器群１０へ供給し、燃料電池１の出力する電力の不足分を補う。
【００２９】
循環路３は、熱交換器４と放熱器６との間に図略の切替弁などを介して水道管と接続され、熱媒体としての水の補給を可能にしている。循環路３の適所には図略のポンプが介設されており、循環路３内の水は、ポンプの駆動力を受けて図１において反時計回りに循環する。
【００３０】
循環路３中には、熱交換器４から下流側に向けて順に貯湯漕５、床暖房８、放熱器６が配設されている。
【００３１】
熱交換器４は、燃料電池１の稼動により生じた熱(排熱)により循環路３内を流れる水を昇温して、所定温度の温水を生成する。本実施形態では、熱交換器４として公知のプレートフィンタイプのものが使用される。また、本実施形態では、熱交換器４により循環路３内の水は約６０℃に昇温される。
【００３２】
貯湯漕５は、所定温度に昇温された水を保温して蓄える。貯湯漕５は、図略の水道管と接続されており、水道管から供給された水を所定容積、例えば２００リットル蓄えることができる。貯湯漕５に蓄えられた水は、循環路３内を循環する温水により所定の温度に昇温される。貯湯漕５は、例えば給湯設備、風呂などの温水利用機９と温水供給管９１により接続されており、温水利用機９に所定温度、例えば４０℃の温水を供給する。
【００３３】
貯湯漕５には、ヒータ５１が取り付けられており、燃料電池１による電力、バッテリ７による電力、または商用電力の供給を受けて貯湯漕５に蓄えられた水を加熱する。ヒータ５１は、貯湯漕５に蓄えられた水を循環路３内の温水では十分に昇温できない場合に、補償的に用いられる。
【００３４】
放熱器６は、循環路３の水が不必要に高くなるのを防ぐために、循環路３の水を所定の温度に降温する。降温された温水は熱交換器４に戻り、燃料電池１の稼動熱により所定温度、例えば６０℃に昇温される。
【００３５】
計測部１１は、パーソナルコンピュータから構成されており、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、インターネットと接続するための通信ボード、特定電気機器の稼動情報を受信する通信ボード、キーボード、マウスなどを備える。図３は、計測部１１のブロック構成図の一例を示している。計測部１１は、燃料電池の稼動日の気象情報を取得する気象情報取得部１１１と、気象因子を組み合わせたパラメータ毎の燃料電池の稼動パターンを作成する稼動パターン作成部１１２と、作成された稼動パターンを記憶する稼動パターン記憶部１１３と、燃料電池１の稼動日の基本稼動パターンを選定する稼動パターン選定部１１４と、特定電気機器の稼動状態を検出する稼動検出部１１５とからなる。
【００３６】
気象情報取得部１１１は、気候、温度、湿度、天気の気象情報を取得する。気象情報取得部１１１が取得する気象情報のうち温度、湿度、天気は、例えば、ネットワークを介して、気象情報を提供するサイトにアクセスすることにより取得する。気象情報取得部１１１が取得する気象情報のうち気候については、計測部１１が備えたカレンダー機能により例えば暦を読取り、春、夏、秋、冬の季節を判断して取得する。
【００３７】
稼動パターン作成部１１２は、電気機器群１０のうち基本電気機器の負荷状態を検出する第１負荷状態検出部１１２１と、特定電気機器の負荷状態を検出する第２負荷状態検出部１１２２と、基本電気機器の負荷パターンを作成する基本稼動パターン作成部１１２３と、特定電気機器の負荷パターンを作成する負荷パターン作成部１１２４とを含む。また、稼動パターン記憶部１１３は、基本稼動パターン作成部１１２３により作成された基本稼動パターンを記憶する基本稼動パターン記憶部１１３３と、負荷パターン作成部１１２４により作成された負荷パターンを記憶する負荷パターン記憶部１１３４と、基本電気機器の１日あたりの負荷状態である第１負荷データを記憶した第１負荷データ記憶部１１３１と、各特定電気機器の１日あたりの負荷状態である第２負荷データを記憶した第２負荷データ記憶部１１３２とを備えている。
【００３８】
第１負荷状態検出部１１２１は、経時的に変化する基本電気機器の負荷状態の測定を所定時間毎、例えば１０分毎に行い、１日当たりの負荷状態を示した第１負荷データを作成する。作成された第１負荷データは、該当する測定日の気候、温度、湿度、季節、天気と対応づけられて、第１負荷データ記憶部１１３１に記憶される。
【００３９】
図４は、作成された第１負荷データの一例をグラフ化して示したものであり、縦軸は検出した電力負荷を示しており、横軸は時間を示している。第１負荷状態検出部１１２１はこのような第１負荷データを作成し、作成した第１負荷データを第１負荷データ記憶部１１３１に記憶することで、基本電気機器の負荷状態をデータベース化する。
【００４０】
ここで、第１負荷状態検出部１１２１が特定電気機器を除いた基本電気機器のみの負荷状態の検出を行うのは、テレビやエアコンのような特定電気機器の稼動時間帯は、ユーザの気分や恣意により大きく変動する。このため、特定電気機器の負荷状態を含んだ検出負荷データに基づいて、後述する基本稼動パターン作成部１１２３により基本稼動パターンを作成し、作成した基本稼動パターンにより燃料電池１稼動させると、特定電気機器の稼動状態に応じた燃料電池１の運用が行うことができず、燃料電池１の発電量と電力需要とが一致しない可能性がある。そこで、第１負荷状態検出部１１２１は、特定電気機器の稼動状態に応じて、電気機器群１０の負荷状態に追従させるように燃料電池１を稼動させるため、基本電気機器の負荷状態である第１負荷データを作成するのである。
【００４１】
第２負荷状態検出部１１２２は、図略の電力計により特定電気機器のそれぞれの負荷状態の測定を所定時間毎、例えば１０分毎に行い、１日当たりの各電気機器の負荷状態を示した第２負荷データを作成する。作成された第２負荷データは、該当する電気機器と対応づけられて第２負荷データ記憶部１１３２に記憶される。
【００４２】
基本稼動パターン作成部１１２３は、第１負荷データ記憶部１１３１に記憶された検出負荷データを気候、温度、湿度、天気の各気象因子が属する範囲毎に分類し、各気象因子が属する範囲を組み合わせたものを１のパラメータとし、１のパラメータに属する第１負荷データを平均し、パラメータ毎の基本稼動パターンを作成する。詳細には、第１負荷データ記憶部１１３１に記憶された第１負荷データを気候ごと例えば、春、夏、秋、冬に分類し、気候ごとに分類された第１負荷データを所定の温度範囲、例えば３℃間隔ごとに分類し、温度範囲毎に分類された第１負荷データを所定の湿度範囲、例えば５％間隔ごとに分類し、湿度範囲毎に分類された第１負荷データを例えば晴れ、曇り、雨の天気毎に分類する。そして、各類に属する第１負荷データを平均し各類(パラメータ)毎の基本稼動パターンを作成する。作成された基本稼動パターンは、該当するパラメータと対応づけられて基本稼動パターン記憶部１１３３に記憶される。
【００４３】
負荷パターン作成部１１２４は、第２負荷データ記憶部１１３２に記憶された第２負荷データに基づいて、各特定電気機器の１日あたりの負荷パターンを作成する。負荷パターンの作成は、第２負荷データを平均化することにより作成する。
【００４４】
稼動パターン選定部１１４は、気象情報取得部１１１により取得された気象情報である気候、温度、湿度の各値からこれらの気象因子が属するパラメータを決定し、決定したパラメータに対応する基本稼動パターンを選定する。稼動パターン選定部１１４は、所定期間毎、例えば１日毎に基本稼動パターンを選定する場合は日付が変更される直前の時刻に基本稼動パターンを選定する。
【００４５】
稼動検出部１１５は、各特定電気機器に接続されたセンサ１０ａにより送出されるオン信号を受信することにより、特定電気機器の稼動状態を検出する。センサ１０ａは、接続された特定電気機器の稼動が開始されるとオン信号を計測部１１に対して出力し、稼動が停止されるとオフ信号を出力する。稼動検出部１１５は、センサ１０ａからオン信号が出力されてから、オフ信号が出力されるまで、オン信号を出力したセンサ１０ａに接続された特定電気機器については、電源がオンされているものと判断する。また、稼動検出部１１５は、特定電気機器に接続されたセンサ１０ａからオフ信号が出力されてから、オン信号が出力されるまで、この特定電気機器の電源がオフされているものと判断する。
【００４６】
制御部１２は、燃料電池発電システム全体を制御する。制御部１２は、燃料電池１の稼動を制御する稼動制御部１２１、燃料電池１の稼動時間を管理するタイマ１２２、循環路３の水の流量を制御するポンプ制御部１２３、燃料電池１の出力電力量を変更させる操作部１２４を備える。
【００４７】
稼動制御部１２１は、計測部１１により作成された負荷パターンに基づいて燃料電池１からの出力電力量を変化させて、燃料電池１の稼動を行わせる。すなわち、稼動制御部１２１は、燃料電池１に接続されたガス供給路中に配設されたバルブ(図略)の開度を調節することにより燃料電池に供給されるガスの流量を変化させ、燃料電池１からの出力電力量を調節する。
【００４８】
稼動制御部１２１は、稼動検出部１１５が特定電気機器に接続されたセンサ１０ａからオン信号を検出すると、この特定電気機器の負荷パターンを負荷パターン記憶部１１３４から読み出し、読み出した負荷パターンを基本稼動パターンに加え合わせることにより基本稼動パターンを変更し、変更した基本稼動パターンに従って燃料電池１を稼動させる。また、稼動制御部１２１は、稼動検出部１１５が特定電気機器に接続されたセンサ１０ａからオフ信号を検出すると、この特定電気機器の負荷パターンを負荷パターン記憶部１１３４から読み出し、読み出した特定電気機器の負荷パターンを基本稼動パターン(この場合、基本稼動パターンは既に変更されたものである。)から差し引くことにより基本稼動パターンを変更し、変更した基本稼動パターンに従って燃料電池１を稼動させる。
【００４９】
図５は、基本稼動パターンの変更を説明する図である。(ａ)は変更された基本稼動パターンを示し、(ｂ)は変更前の基本稼動パターンを示し、(ｃ)〜(ｅ)は特定電気機器の負荷パターン、すなわち、(ｃ)はエアコンの負荷パターンを示し、(ｄ)はテレビの負荷パターンを示し、(ｅ)は洗濯機の負荷パターンを示している。
【００５０】
稼動制御部１２１は、稼動検出部１１５が特定電気機器のオン信号を検出すると、(ｂ)に示す変更前の基本稼動パターンに対して、この特定電気機器の負荷パターンを加算して基本稼動パターンを変更する。稼動検出部１１５が例えばエアコンのオン信号を検出すると、(ｂ)に示す基本稼動パターンに(ｃ)に示すエアコンの負荷パターンを加算して、基本稼動負荷パターンを変更する。稼動検出部１１５が例えば、テレビのオン信号を検出した後、洗濯機のオン信号を検出した場合、テレビのオン信号を検出した時に基本稼動パターンに対して(ｄ)に示すテレビの負荷パターンを加算して基本稼動パターンを変更し、その後、洗濯機のオン信号を受信した時、変更済みの稼動パターンに対して(ｅ)に示す洗濯機の負荷パターンを加算して、再度、基本稼動パターンを変更する。また、例えば、エアコンの稼動パターンを基本稼動パターンに加え合わせ基本稼動パターンを変更した後、エアコンの電源がオフにされた場合、変更された基本稼動パターンからエアコンの稼動パターンを差し引くことにより基本稼動パターンを戻す。
【００５１】
ポンプ制御部１２３は、循環路３中に配設された図略のポンプに対して制御信号を出力することでポンプの駆動を制御し循環路３内の水の流量を調節する。
【００５２】
操作部１２４は、ネットワークを介して接続された例えば、携帯電話などの端末１３からの指示を受けて燃料電池１の出力電力量を変更することが可能である。燃料電池１の出力電力を変更可能としたのは、例えば、突然の来客などにより電力需要が高まり、燃料電池の出力電力量を増加させる必要が生じた場合など、突発的に変化する電力需要に柔軟に対応させるためである。
【００５３】
次に、基本稼動パターンが作成される手順について図６を用いて説明する。
【００５４】
まず、第１負荷状態検出部１１２１により基本電気機器の負荷状態が検出される(ステップＳ１)。次いで、第１負荷状態検出部１１２１により検出された負荷状態に基づき特定電気機器を除く電気機器群１０の１日あたりの負荷状態を示した第１負荷データが作成され(ステップＳ３)、作成された第１負荷データが第１負荷データ記憶部１１３１に記憶される(ステップＳ５)。次いで、記憶された第１負荷データに基づいて、基本稼動パターン作成部１１２３により基本稼動パターンが作成され、(ステップＳ７)、作成された基本稼動パターンが基本稼動パターン記憶部１１３３に記憶される(ステップＳ９)。
【００５５】
次に、基本稼動パターンが選定及び更新される手順について図７を用いて説明する。まず、気象情報取得部１１１により気候、温度、湿度、天気の気象情報が取得される(ステップＳ２１)。次いで、取得された気象情報から燃料電池の稼動日に該当する気象因子からなるパラメータが決定される(ステップＳ２２)。
【００５６】
次いで、稼動パターン選定部１１４により、基本稼動パターン記憶部１１３３に記憶された基本稼動パターンの中から決定されたパラメータに該当する基本稼動パターンが選定される(ステップＳ２３)。次いで、選定された基本稼動パターンに従って燃料電池１が稼動される(ステップＳ２４)。次いで、センサ１０ａを介しての稼動検出部１１５によりオン信号が受信されると(ステップＳ２５)、電源オンされた特定電気機器の負荷パターンが読み出され(ステップＳ２６)、読み出された負荷パターンが稼動制御部１２１により基本稼動パターンに加算され基本稼動パターンが変更される(ステップＳ２７)。次いで、変更された基本稼動パターンに従って燃料電池１が稼動される(ステップＳ２８)。
【００５７】
以上説明したように本実施形態の燃料電池稼動制御装置によれば、電気機器群１０の負荷状態を検出し、１日あたりの電気機器の稼動状態を第１負荷データとして記憶し、この第１負荷データから気象因子を組み合わせてなるパラメータ毎の基本稼動パターンを作成し、作成した基本稼動パターンに従って燃料電池１を稼動させるため、燃料電池の稼動と電気機器の電力需要とを可及的に一致させることができる。
【００５８】
また、稼動時間帯の予測が困難なテレビやエアコンなどの特定電気機器に関しては、起動されたされた時点でこの特定電気機器の負荷パターンを基本稼動パターンに加え合わせることにより基本稼動パターンを変更し、変更した基本稼動パターンに従って燃料電池１を稼動するため、特定の電気機器の稼動状態に応じた電力量により燃料電池を稼動することが可能となる。
【００５９】
なお、本発明は、以下の態様を採ることができる。
【００６０】
(１)本実施形態では、気象情報をネットワークを介して取得したが、これに限定されず、例えば、温度及び湿度に関しては、温度計及び湿度計を用いて取得してもよい。また、天気に関しては、照度計等用いて判断してもよい。
【００６１】
(２)本実施形態では、特定電気機器を、テレビ、エアコン、冷蔵庫としたが、これに限定されず、稼動時間帯の予測が困難である他の電気機器を含んでもよい。
【００６２】
(３)本実施形態では、気象情報を季節、温度、湿度、天気としたが、これに限定されず、これらのうち少なくとも１つを含むものであればよい。すなわち、温度のみ取得するものであってもよいし、季節と温度のみを取得するものであってもよい。
【００６３】
(４)本実施形態では、燃料電池稼動制御装置を計測部１１と制御部１２とを組み合わせて構成したが、これに限定されず、稼動制御装置に計測部１１の機能を全て含ませて、稼動制御装置を制御部１２のみで構成してもよい。また、計測部１１に制御部１２の機能を全て含ませて、稼動制御装置を計測部１１のみで構成してもよい。稼動制御装置を制御部１２のみで構成する場合、制御部１２に通信ボードを設け、この通信ボードを介して特定電気機器と接続させればよい。
【００６４】
(５)本実施形態では、特定電気機器は、オン信号を通信ケーブルを介して計測部１１に出力するものとしたが、これに限定されず、オンあるいはオフ信号を計測部１１に対して無線により送信する態様であってもよい。この場合、各特定電気機器及び計測部１１に対して無線用の通信ボードを設ければよい。オンあるいはオフ信号を無線により送信する態様を採れば、計測部１１と各特定電気機器とを接続する通信ケーブルは不要となる。
【００６５】
(６)本実施形態においては、発電機稼動制御装置を燃料電池発電システムに適用した形態を示したが、これに限定されず、ガスエンジンからなる発電システムに適用してもよい。この場合、図１において、燃料電池１の代わりにガスエンジンを備えればよい。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、建物に固有の電気機器の負荷パターンに対応した稼動パターンにより燃料電池を稼動させ得るので、燃料電池の稼動と電気機器の電力需要とを可及的に一致させることができる。
【００６７】
また、請求項１記載の発明によれば、特定の電気機器の稼動状態に応じて基本稼動パターンを更新し、更新した基本稼動パターンに従って燃料電池を稼動させるため、特定の電気機器の稼動状態に応じた電力量を出力するように燃料電池を稼動させることができる。
【００６８】
請求項２記載の発明によれば、気象因子を複数組み合わせたものが１のパラメータとされるため、気象条件にふさわしい稼動パターンにより燃料電池を稼動させることができる。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、操作部を操作することで燃料電池の出力電力を変更することができる。例えば人数変動が大きい場合など、電力負荷を変更する必要が生じた場合に、臨機応変に対応することが可能となる。
【００７０】
請求項４記載の発明によれば、遠隔的に変更指示が行えることとなり、利便性を向上させることができる。
【００７１】
請求項５記載の発明によれば、特に稼動パターンに影響を与える要素が含まれているので、より実際に則した稼動パターンが選定される。
【００７２】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置が燃料電池に適用することができる。
【００７３】
請求項７記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の発電機稼動制御装置をガスエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  燃料電池発電システムの一実施形態を示した図である。
【図２】  燃料電池の内部構成の一例を示した図である。
【図３】  計測部のＣＰＵ、及び、メモリを機能的に示した図である。
【図４】  検出負荷データの一例を示した図である。
【図５】  基本負荷パターンの作成を示した図である。
【図６】  基本負荷パターンの作成手順を示したフローチャートである。
【図７】  基本負荷パターンの選定手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１  燃料電池
２  配電系
３  循環路
４  熱交換器
５  貯湯漕
６  放熱器
７  バッテリ
８  床暖房
９  温水利用機
１０  電気機器群
１１  計測部
１１１  気象情報取得部
１１２  稼動パターン作成部
１１２１  第１負荷状態検出部
１１２２  第２負荷状態検出部
１１２３  基本稼動パターン作成部
１１２４  負荷パターン作成部
１１３１  第１負荷データ記憶部
１１３２  第２負荷データ記憶部
１１３３  基本稼動パターン記憶部
１１３４  負荷パターン記憶部
１１４  稼動パターン選定部
１１５  稼動検出部
【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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