JP2002034161A - 燃料電池付建物 - Google Patents
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池の燃料を無駄にすることなく、燃料電
池を効率よく運転することが可能となる燃料電池付建物
の提供。 【解決手段】酸化による化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換できる燃料電池10と、太陽エネルギーを利
用する太陽エネルギー利用手段20と、建物１内でのエネ
ルギー需要に応じて、燃料電池10および太陽エネルギー
利用手段20のエネルギー出力の出力比を調整するための
エネルギー出力調整手段30とを設ける。これにより、太
陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の大小に関わ
らず、燃料電池10が所定出力量以上に運転するようにエ
ネルギー出力調整手段30が調整でき、燃料電池10の燃料
が無駄とならず、燃料電池10を効率よく運転できる。
池を効率よく運転することが可能となる燃料電池付建物
の提供。 【解決手段】酸化による化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換できる燃料電池10と、太陽エネルギーを利
用する太陽エネルギー利用手段20と、建物１内でのエネ
ルギー需要に応じて、燃料電池10および太陽エネルギー
利用手段20のエネルギー出力の出力比を調整するための
エネルギー出力調整手段30とを設ける。これにより、太
陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の大小に関わ
らず、燃料電池10が所定出力量以上に運転するようにエ
ネルギー出力調整手段30が調整でき、燃料電池10の燃料
が無駄とならず、燃料電池10を効率よく運転できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化による化学エ
ネルギーを熱に変えることなく、直接電気エネルギーに
変換できる燃料電池を備えた燃料電池付建物に関する。
ネルギーを熱に変えることなく、直接電気エネルギーに
変換できる燃料電池を備えた燃料電池付建物に関する。
【０００２】
【背景技術】従来より、環境や生態系に悪影響を与えな
いエネルギーとして太陽エネルギーが知られており、こ
の太陽エネルギーを利用して電力や温水が得られるよう
にする太陽電池や太陽熱コレクタ等の太陽エネルギー利
用手段がある（特開平７−１８０３１２号公報等参
照）。このような太陽エネルギー利用手段は、建物の屋
根に設けられるのが一般的である。
いエネルギーとして太陽エネルギーが知られており、こ
の太陽エネルギーを利用して電力や温水が得られるよう
にする太陽電池や太陽熱コレクタ等の太陽エネルギー利
用手段がある（特開平７−１８０３１２号公報等参
照）。このような太陽エネルギー利用手段は、建物の屋
根に設けられるのが一般的である。
【０００３】また、近年、エネルギー変換手段として、
水素および酸素の結合により発生する化学エネルギーを
熱に変えることなく、直接電気エネルギーに変換する燃
料電池が注目されている。この燃料電池は、化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換できることから、エネ
ルギー効率が高いうえ、可動部分がないため、騒音が少
ないという特長を有するものである。さらに、燃料電池
を運転しても、水素および酸素を利用する場合には、二
酸化酸素等の排出がなく、エタン等を利用する場合に
は、二酸化炭素等の排出量が少ないため、地球の温暖化
防止に寄与できる。このような燃料電池および太陽エネ
ルギー利用手段を設け、建物の内部で消費される電力お
よび熱を自給することを可能とするために、当該建物内
にエネルギーを供給するにあたり、太陽光が得られる昼
間は、太陽エネルギー利用手段から建物内へエネルギー
を供給し、太陽光が得られない夜間は、燃料電池から建
物内へエネルギーを供給するようにしている。また、日
出、日没および曇りの太陽光の日射量が少ない場合は、
太陽エネルギー利用手段および燃料電池の両方から建物
内へエネルギーを供給するようにしている。
水素および酸素の結合により発生する化学エネルギーを
熱に変えることなく、直接電気エネルギーに変換する燃
料電池が注目されている。この燃料電池は、化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換できることから、エネ
ルギー効率が高いうえ、可動部分がないため、騒音が少
ないという特長を有するものである。さらに、燃料電池
を運転しても、水素および酸素を利用する場合には、二
酸化酸素等の排出がなく、エタン等を利用する場合に
は、二酸化炭素等の排出量が少ないため、地球の温暖化
防止に寄与できる。このような燃料電池および太陽エネ
ルギー利用手段を設け、建物の内部で消費される電力お
よび熱を自給することを可能とするために、当該建物内
にエネルギーを供給するにあたり、太陽光が得られる昼
間は、太陽エネルギー利用手段から建物内へエネルギー
を供給し、太陽光が得られない夜間は、燃料電池から建
物内へエネルギーを供給するようにしている。また、日
出、日没および曇りの太陽光の日射量が少ない場合は、
太陽エネルギー利用手段および燃料電池の両方から建物
内へエネルギーを供給するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のような太陽エネ
ルギー利用手段と燃料電池とを設け、これらを同時に運
転すると、太陽エネルギー利用手段が出力するエネルギ
ーによっては、燃料電池が出力するエネルギーを著しく
小さくしなければならず、建物でのエネルギー需要の変
動に応じて燃料電池を運転しようとすると、当該燃料電
池の運転効率が低下し、燃料電池の燃料が無駄となると
いう問題がある。
ルギー利用手段と燃料電池とを設け、これらを同時に運
転すると、太陽エネルギー利用手段が出力するエネルギ
ーによっては、燃料電池が出力するエネルギーを著しく
小さくしなければならず、建物でのエネルギー需要の変
動に応じて燃料電池を運転しようとすると、当該燃料電
池の運転効率が低下し、燃料電池の燃料が無駄となると
いう問題がある。
【０００５】本発明の目的は、燃料電池の燃料を無駄に
することなく、燃料電池を効率よく運転することが可能
となる燃料電池付建物を提供することにある。
することなく、燃料電池を効率よく運転することが可能
となる燃料電池付建物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、図面をも参照
して説明すると、酸化による化学エネルギーを熱に変え
ることなく、直接電気エネルギーに変換できる燃料電池
10を備えた燃料電池付建物１であって、太陽エネルギー
を利用してエネルギーを発生させる太陽エネルギー利用
手段20が設けられ、当該燃料電池付建物１内でのエネル
ギー需要に応じて、前記燃料電池10のエネルギー出力お
よび前記太陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の
出力比を調整するためのエネルギー出力調整手段30を備
えていることを特徴とする。このような本発明では、太
陽エネルギー利用手段20および燃料電池10の両方を運転
する必要があっても、太陽エネルギー利用手段20のエネ
ルギー出力の大小に関わらず、燃料電池10が所定出力量
以上に運転するようにエネルギー出力調整手段30が調整
するようにできるので、燃料電池10の燃料が無駄となら
ず、燃料電池10を効率よく運転することが可能となる。
なお、太陽エネルギー利用手段20の余剰電力は、商用電
源への逆潮、バッテリー等の蓄電手段への蓄電、貯湯槽
等の蓄熱手段への電力供給に利用される。
して説明すると、酸化による化学エネルギーを熱に変え
ることなく、直接電気エネルギーに変換できる燃料電池
10を備えた燃料電池付建物１であって、太陽エネルギー
を利用してエネルギーを発生させる太陽エネルギー利用
手段20が設けられ、当該燃料電池付建物１内でのエネル
ギー需要に応じて、前記燃料電池10のエネルギー出力お
よび前記太陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の
出力比を調整するためのエネルギー出力調整手段30を備
えていることを特徴とする。このような本発明では、太
陽エネルギー利用手段20および燃料電池10の両方を運転
する必要があっても、太陽エネルギー利用手段20のエネ
ルギー出力の大小に関わらず、燃料電池10が所定出力量
以上に運転するようにエネルギー出力調整手段30が調整
するようにできるので、燃料電池10の燃料が無駄となら
ず、燃料電池10を効率よく運転することが可能となる。
なお、太陽エネルギー利用手段20の余剰電力は、商用電
源への逆潮、バッテリー等の蓄電手段への蓄電、貯湯槽
等の蓄熱手段への電力供給に利用される。
【０００７】以上において、前記エネルギー出力調整手
段30には、予め、前記燃料電池付建物１内でのエネルギ
ー需要量と、前記太陽エネルギー利用手段20からのエネ
ルギー出力量とを変数とし、これらの変数に対して変化
する前記燃料電池10の最適運転時エネルギー出力量の二
次元的な軌跡を二次元マップ化し、この二次元マップが
蓄積されるマップ蓄積手段38と、前記建物１内でのエネ
ルギー需要量、および、前記太陽エネルギー利用手段20
からのエネルギー出力量に対応する燃料電池10のエネル
ギー出力量を、前記マップ蓄積手段38から二次元マップ
に基づいて算出し、当該燃料電池10のエネルギー出力を
制御する制御手段39とが設けられていることが望まし
い。このようにすれば、燃料電池付建物１内におけるエ
ネルギー需要量の変動に応じて、マップ蓄積手段38か
ら、建物１内でのエネルギー需要量および太陽エネルギ
ー利用手段20のエネルギー出力量に対応して、燃料電池
10の最適運転時におけるエネルギー出力量が得られるよ
うになり、燃料電池10が常に最適な状態で運転可能とな
り、燃料電池10の運転が効率よく行えるようになる。
段30には、予め、前記燃料電池付建物１内でのエネルギ
ー需要量と、前記太陽エネルギー利用手段20からのエネ
ルギー出力量とを変数とし、これらの変数に対して変化
する前記燃料電池10の最適運転時エネルギー出力量の二
次元的な軌跡を二次元マップ化し、この二次元マップが
蓄積されるマップ蓄積手段38と、前記建物１内でのエネ
ルギー需要量、および、前記太陽エネルギー利用手段20
からのエネルギー出力量に対応する燃料電池10のエネル
ギー出力量を、前記マップ蓄積手段38から二次元マップ
に基づいて算出し、当該燃料電池10のエネルギー出力を
制御する制御手段39とが設けられていることが望まし
い。このようにすれば、燃料電池付建物１内におけるエ
ネルギー需要量の変動に応じて、マップ蓄積手段38か
ら、建物１内でのエネルギー需要量および太陽エネルギ
ー利用手段20のエネルギー出力量に対応して、燃料電池
10の最適運転時におけるエネルギー出力量が得られるよ
うになり、燃料電池10が常に最適な状態で運転可能とな
り、燃料電池10の運転が効率よく行えるようになる。
【０００８】また、前記エネルギー出力調整手段30に
は、前記燃料電池付建物１内でのエネルギー需要および
自然条件に応じて、前記燃料電池10のエネルギー出力お
よび前記太陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の
優先順位を変更する優先順位変更手段37が設けられてい
ることが望ましい。このようにすれば、昼間、太陽エネ
ルギー利用手段20から出力されるエネルギー出力量が建
物でのエネルギー需要量よりも多い場合には、太陽エネ
ルギー利用手段20を優先して利用し、燃料電池10を利用
しない。そして、太陽エネルギー利用手段20からのエネ
ルギー出力量が当該エネルギー需要量よりも少ない場合
には、所定出力量以上に運転するように燃料電池10を優
先して利用するとともに、太陽エネルギー利用手段20を
利用する。これにより、燃料電池10が常に、最適な状態
で運転可能となり、燃料電池10の運転が効率よく行える
ようになる。なお、燃料電池10の最適な状態は、当該燃
料電池10が運転していない場合を含むこととする。
は、前記燃料電池付建物１内でのエネルギー需要および
自然条件に応じて、前記燃料電池10のエネルギー出力お
よび前記太陽エネルギー利用手段20のエネルギー出力の
優先順位を変更する優先順位変更手段37が設けられてい
ることが望ましい。このようにすれば、昼間、太陽エネ
ルギー利用手段20から出力されるエネルギー出力量が建
物でのエネルギー需要量よりも多い場合には、太陽エネ
ルギー利用手段20を優先して利用し、燃料電池10を利用
しない。そして、太陽エネルギー利用手段20からのエネ
ルギー出力量が当該エネルギー需要量よりも少ない場合
には、所定出力量以上に運転するように燃料電池10を優
先して利用するとともに、太陽エネルギー利用手段20を
利用する。これにより、燃料電池10が常に、最適な状態
で運転可能となり、燃料電池10の運転が効率よく行える
ようになる。なお、燃料電池10の最適な状態は、当該燃
料電池10が運転していない場合を含むこととする。
【０００９】さらに、太陽エネルギー利用手段20とし
て、太陽光エネルギーを電力に変換する複数の太陽電池
パネル21が設けられていることが望ましい。このように
すれば、太陽電池パネル21で得られた電力が建物１の負
荷に供給可能となり、太陽電池パネル21からの余剰電力
を、例えば、商用電源に逆潮する、あるいは、バッテリ
ー等の蓄電手段に蓄電するようにすれば、太陽電池パネ
ル21から供給される電力が無駄にならず、当該電力が最
大限に利用することが可能となる。
て、太陽光エネルギーを電力に変換する複数の太陽電池
パネル21が設けられていることが望ましい。このように
すれば、太陽電池パネル21で得られた電力が建物１の負
荷に供給可能となり、太陽電池パネル21からの余剰電力
を、例えば、商用電源に逆潮する、あるいは、バッテリ
ー等の蓄電手段に蓄電するようにすれば、太陽電池パネ
ル21から供給される電力が無駄にならず、当該電力が最
大限に利用することが可能となる。
【００１０】また、太陽エネルギー利用手段20として、
太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体を加
熱する太陽熱収集器40が設けられていることが望まし
い。このようにすれば、太陽熱収集器40で得られる熱に
より、建物１の床暖房および給湯設備への温水の供給が
行えるようになり、給湯設備の温水を強制的に循環させ
るポンプ43の運転を太陽電池パネル21からの余剰電力で
行えば、太陽電池パネル21からの電力が無駄とならず、
当該電力が最大限に利用することが可能となる。
太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体を加
熱する太陽熱収集器40が設けられていることが望まし
い。このようにすれば、太陽熱収集器40で得られる熱に
より、建物１の床暖房および給湯設備への温水の供給が
行えるようになり、給湯設備の温水を強制的に循環させ
るポンプ43の運転を太陽電池パネル21からの余剰電力で
行えば、太陽電池パネル21からの電力が無駄とならず、
当該電力が最大限に利用することが可能となる。
【００１１】さらに、前記燃料電池10は、固体高分子電
解質を使用する固体高分子型燃料電池であることが望ま
しい。このようにすれば、燃料電池10の内部に電解溶液
等の液体を必要としない簡単な構造であるので、燃料電
池10自体の小型化および軽量化が図れるようになるう
え、燃料電池の燃料となる水素と酸素の供給量を調節す
ることにより、燃料電池10のエネルギー出力を自由に調
節可能となる。
解質を使用する固体高分子型燃料電池であることが望ま
しい。このようにすれば、燃料電池10の内部に電解溶液
等の液体を必要としない簡単な構造であるので、燃料電
池10自体の小型化および軽量化が図れるようになるう
え、燃料電池の燃料となる水素と酸素の供給量を調節す
ることにより、燃料電池10のエネルギー出力を自由に調
節可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態
に係る建物としての住宅１が示されている。この住宅１
は、高断熱および高気密の住宅とされ、空調エネルギー
の損失が少ないものとなっている。住宅１には、電力会
社から供給される電力とは別に電力を発生する発電設備
が設けられている。この発電設備には、水素と酸素の結
合による化学エネルギーを熱に変えることなく、直接電
気エネルギーに変換できる燃料電池10と、太陽エネルギ
ーを利用してエネルギーを発生させる太陽エネルギー利
用手段20とが設けられている。また、住宅１には、商用
電源から交流電力が供給される受電盤３と、この受電盤
３に接続される分電盤４と、この分電盤４から交流電力
が供給される負荷５と、住宅１内でのエネルギー需要に
応じて、燃料電池10のエネルギー出力および太陽エネル
ギー利用手段20のエネルギー出力の出力比を調整するた
めのエネルギー出力調整手段30とが設けられている。受
電盤３は、商用電源から供給された電力を計測する買電
積算電力計3A、および、商用電源側へ逆潮した逆潮電力
を計測する売電積算電力計3Bと、これらの積算電力計の
二次側に接続されたブレーカ3Cとを備えたものである。
分電盤４には、商用電源からの過電流を防止するブレー
カ4Aと、燃料電池10等からの過電流を防止するブレーカ
4Bとが設けられている。ブレーカ4Aは、受電盤３のブレ
ーカ3Cと接続されている。また、分電盤４には、燃料電
池10等から複数の負荷５へ流れる電流を計測する変流器
６と、電圧を計測する変圧器７とが接続されている。こ
れらの変流器６および変圧器７で計測した電流値および
電圧値は、エネルギー出力調整手段30へ送出されるよう
になっている。
面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態
に係る建物としての住宅１が示されている。この住宅１
は、高断熱および高気密の住宅とされ、空調エネルギー
の損失が少ないものとなっている。住宅１には、電力会
社から供給される電力とは別に電力を発生する発電設備
が設けられている。この発電設備には、水素と酸素の結
合による化学エネルギーを熱に変えることなく、直接電
気エネルギーに変換できる燃料電池10と、太陽エネルギ
ーを利用してエネルギーを発生させる太陽エネルギー利
用手段20とが設けられている。また、住宅１には、商用
電源から交流電力が供給される受電盤３と、この受電盤
３に接続される分電盤４と、この分電盤４から交流電力
が供給される負荷５と、住宅１内でのエネルギー需要に
応じて、燃料電池10のエネルギー出力および太陽エネル
ギー利用手段20のエネルギー出力の出力比を調整するた
めのエネルギー出力調整手段30とが設けられている。受
電盤３は、商用電源から供給された電力を計測する買電
積算電力計3A、および、商用電源側へ逆潮した逆潮電力
を計測する売電積算電力計3Bと、これらの積算電力計の
二次側に接続されたブレーカ3Cとを備えたものである。
分電盤４には、商用電源からの過電流を防止するブレー
カ4Aと、燃料電池10等からの過電流を防止するブレーカ
4Bとが設けられている。ブレーカ4Aは、受電盤３のブレ
ーカ3Cと接続されている。また、分電盤４には、燃料電
池10等から複数の負荷５へ流れる電流を計測する変流器
６と、電圧を計測する変圧器７とが接続されている。こ
れらの変流器６および変圧器７で計測した電流値および
電圧値は、エネルギー出力調整手段30へ送出されるよう
になっている。
【００１３】燃料電池10は、固体高分子電解質を使用す
る固体高分子型燃料電池である。この燃料電池10は、固
体材料のみで形成され、電解溶液等の液体を内部に充填
する必要のないものとなっている。燃料電池10には、直
流電力を交流電力に変換するインバータ11が接続されて
いる。燃料電池10で発電された電力は、インバータ11を
介して複数の負荷５に供給されるようになっている。イ
ンバータ11とブレーカ4Bとを接続する電送路12には、燃
料電池10から複数の負荷５へ流れる電流を計測する変流
器13と、当該電送路12の電圧を計測する変圧器14とが接
続されている。これらの変流器13および変圧器14で計測
した電流値および電圧値は、エネルギー出力調整手段30
へ送出されるようになっている。
る固体高分子型燃料電池である。この燃料電池10は、固
体材料のみで形成され、電解溶液等の液体を内部に充填
する必要のないものとなっている。燃料電池10には、直
流電力を交流電力に変換するインバータ11が接続されて
いる。燃料電池10で発電された電力は、インバータ11を
介して複数の負荷５に供給されるようになっている。イ
ンバータ11とブレーカ4Bとを接続する電送路12には、燃
料電池10から複数の負荷５へ流れる電流を計測する変流
器13と、当該電送路12の電圧を計測する変圧器14とが接
続されている。これらの変流器13および変圧器14で計測
した電流値および電圧値は、エネルギー出力調整手段30
へ送出されるようになっている。
【００１４】住宅１の屋根２には、太陽エネルギー利用
手段20として、太陽光エネルギーを電力に変換する複数
の太陽電池パネル21と、太陽光の放射熱を吸収して内部
に流通される熱媒体を加熱する太陽熱収集器40とが設け
られている。太陽電池パネル21には、当該太陽電池パネ
ル21で発電された電力を集めるとともに、雷等により発
生するサージを吸収する保護装置をも備えたターミナル
ボックス22が接続されている。このターミナルボックス
22には、直流電力を交流電力に変換するインバータ23が
接続されている。インバータ23とブレーカ4Bとを接続す
る電送路24には、太陽電池パネル21から複数の負荷５へ
流れる電流を計測する変流器25と、当該電送路24の電圧
を計測する変圧器26とが接続されている。これらの変流
器25および変圧器26で計測した電流値および電圧値は、
エネルギー出力調整手段30へ送出されるようになってい
る。
手段20として、太陽光エネルギーを電力に変換する複数
の太陽電池パネル21と、太陽光の放射熱を吸収して内部
に流通される熱媒体を加熱する太陽熱収集器40とが設け
られている。太陽電池パネル21には、当該太陽電池パネ
ル21で発電された電力を集めるとともに、雷等により発
生するサージを吸収する保護装置をも備えたターミナル
ボックス22が接続されている。このターミナルボックス
22には、直流電力を交流電力に変換するインバータ23が
接続されている。インバータ23とブレーカ4Bとを接続す
る電送路24には、太陽電池パネル21から複数の負荷５へ
流れる電流を計測する変流器25と、当該電送路24の電圧
を計測する変圧器26とが接続されている。これらの変流
器25および変圧器26で計測した電流値および電圧値は、
エネルギー出力調整手段30へ送出されるようになってい
る。
【００１５】太陽熱収集器40は、太陽光の放射熱を吸収
して内部に流通される熱媒体である水を加熱して住宅１
内へ温水を供給する給湯設備である。この太陽熱収集器
40には、貯湯槽41と、内部に熱媒体である水が通される
配管42と、この配管42の内部を流れる水を強制的に循環
させるポンプ43と、当該太陽熱収集器40の温度を検出す
るサーモスタット44と、貯湯槽41から住宅１内の給湯口
へ温水を導く配管45とが設けられている。この給湯設備
は、前述の燃料電池10を含んで構成されている。
して内部に流通される熱媒体である水を加熱して住宅１
内へ温水を供給する給湯設備である。この太陽熱収集器
40には、貯湯槽41と、内部に熱媒体である水が通される
配管42と、この配管42の内部を流れる水を強制的に循環
させるポンプ43と、当該太陽熱収集器40の温度を検出す
るサーモスタット44と、貯湯槽41から住宅１内の給湯口
へ温水を導く配管45とが設けられている。この給湯設備
は、前述の燃料電池10を含んで構成されている。
【００１６】貯湯槽41は、太陽熱収集器40で熱せられた
熱湯を貯める円筒状の容器であり、その受けた温水を保
温する保温機能を備えている。ポンプ43は、太陽熱収集
器40および貯湯槽41を接続する配管42の中間部分に接続
されている。このポンプ43は、サーモスタット44で、太
陽熱収集器40の温度が貯湯槽41の温水よりも高い判断さ
れると、サーモスタット44から信号が送られ、駆動する
ようになっている。また、貯湯槽41には、ボールが水位
の変動に応じて弁を開閉するボールタップ41A と、当該
貯湯槽41の温水が所定温度以下にならないように温水を
加熱する補助加熱手段41B と、この補助加熱手段41B を
ＯＮ−ＯＦＦ制御するサーモスタット41C とが設けられ
ている。補助加熱手段41B は、分電盤４内に設けられた
マグネットスイッチ41D を介して電力が供給されてい
る。補助加熱手段41B は、サーモスタット41C で、貯湯
槽41の温水の温度が最低温度（例えば、６０℃）よりも
低いと判断されると、サーモスタット41C から信号がマ
グネットスイッチ41D に送られ、駆動するようになって
いる。これにより、貯湯槽41の温水の温度が所定温度以
上に維持されるようになっている。ボールタップ41A
は、貯湯槽41の温水の水位が低くなると、弁が開き、水
道本管から貯湯槽41に水を供給するためのものである。
熱湯を貯める円筒状の容器であり、その受けた温水を保
温する保温機能を備えている。ポンプ43は、太陽熱収集
器40および貯湯槽41を接続する配管42の中間部分に接続
されている。このポンプ43は、サーモスタット44で、太
陽熱収集器40の温度が貯湯槽41の温水よりも高い判断さ
れると、サーモスタット44から信号が送られ、駆動する
ようになっている。また、貯湯槽41には、ボールが水位
の変動に応じて弁を開閉するボールタップ41A と、当該
貯湯槽41の温水が所定温度以下にならないように温水を
加熱する補助加熱手段41B と、この補助加熱手段41B を
ＯＮ−ＯＦＦ制御するサーモスタット41C とが設けられ
ている。補助加熱手段41B は、分電盤４内に設けられた
マグネットスイッチ41D を介して電力が供給されてい
る。補助加熱手段41B は、サーモスタット41C で、貯湯
槽41の温水の温度が最低温度（例えば、６０℃）よりも
低いと判断されると、サーモスタット41C から信号がマ
グネットスイッチ41D に送られ、駆動するようになって
いる。これにより、貯湯槽41の温水の温度が所定温度以
上に維持されるようになっている。ボールタップ41A
は、貯湯槽41の温水の水位が低くなると、弁が開き、水
道本管から貯湯槽41に水を供給するためのものである。
【００１７】また、貯湯槽41には、燃料電池10に接続さ
れ、かつ、内部に熱媒体である水が通される配管46と、
この配管46の内部を流れる水を強制的に循環させるポン
プ47とが設けられている。ポンプ47は、燃料電池10およ
び貯湯槽41を接続する配管46の中間部分に接続されてい
る。このポンプ47は、燃料電池10の作動に連動して駆動
するようになっている。ここで、貯湯槽41に貯めている
温水は、ポンプ43，47により太陽熱収集器40および燃料
電池10へ送られる。太陽熱収集器40および燃料電池10へ
送られた温水は、太陽熱収集器40および燃料電池10で熱
せられ、再び貯湯槽41へ貯められる。これらの行程が順
次繰り返されるようになっており、貯湯槽41には、常に
所定温度に熱せられた温水が貯められている。
れ、かつ、内部に熱媒体である水が通される配管46と、
この配管46の内部を流れる水を強制的に循環させるポン
プ47とが設けられている。ポンプ47は、燃料電池10およ
び貯湯槽41を接続する配管46の中間部分に接続されてい
る。このポンプ47は、燃料電池10の作動に連動して駆動
するようになっている。ここで、貯湯槽41に貯めている
温水は、ポンプ43，47により太陽熱収集器40および燃料
電池10へ送られる。太陽熱収集器40および燃料電池10へ
送られた温水は、太陽熱収集器40および燃料電池10で熱
せられ、再び貯湯槽41へ貯められる。これらの行程が順
次繰り返されるようになっており、貯湯槽41には、常に
所定温度に熱せられた温水が貯められている。
【００１８】エネルギー出力調整手段30は、図２に示さ
れるように、複数の入力から一つの入力を選択して出力
するマルチプレクサ31と、このマルチプレクサ31から出
力された電流値および電圧値の位相差を算出する位相差
算出手段32と、電流値、電圧値および位相差から電力を
算出する電力算出手段33と、この電力算出手段33で算出
した電力量信号を保持するサンプルホールド34〜36と、
住宅１内での電力需要量および自然条件に応じて、太陽
電池パネル21の電力出力および燃料電池10の電力出力の
優先順位を変更する優先順位変更手段37と、二次元マッ
プが蓄積されたマップ蓄積手段38と、燃料電池10の出力
量を二次元マップに基づいて算出し、当該燃料電池10の
エネルギー出力量を制御する制御手段39とを備えてい
る。
れるように、複数の入力から一つの入力を選択して出力
するマルチプレクサ31と、このマルチプレクサ31から出
力された電流値および電圧値の位相差を算出する位相差
算出手段32と、電流値、電圧値および位相差から電力を
算出する電力算出手段33と、この電力算出手段33で算出
した電力量信号を保持するサンプルホールド34〜36と、
住宅１内での電力需要量および自然条件に応じて、太陽
電池パネル21の電力出力および燃料電池10の電力出力の
優先順位を変更する優先順位変更手段37と、二次元マッ
プが蓄積されたマップ蓄積手段38と、燃料電池10の出力
量を二次元マップに基づいて算出し、当該燃料電池10の
エネルギー出力量を制御する制御手段39とを備えてい
る。
【００１９】マルチプレクサ31は、一つの可動接点と三
つの固定接点とを有する三回路切換部31A〜31Cを備えて
いる。三回路切換部31A は、負荷５、太陽電池パネル21
および燃料電池10のいずれか一つの電流値を出力するた
めのものである。三回路切換部31B は、負荷５、太陽電
池パネル21および燃料電池10のいずれか一つの電圧値を
出力するためのものである。三回路切換部31C は、電力
算出手段33で算出した負荷５、太陽電池パネル21および
燃料電池10のいずれか一つの電力量を出力するためのも
のである。これらの三回路切換部31A〜31Cは、連動して
作動するようになっている。サンプルホールドは、負荷
５の電力量を記録する負荷サンプルホールド34と、太陽
電池パネル21の電力量を記録する太陽電池サンプルホー
ルド35と、燃料電池10の電力量を記録する燃料電池サン
プルホールド36とから構成されている。
つの固定接点とを有する三回路切換部31A〜31Cを備えて
いる。三回路切換部31A は、負荷５、太陽電池パネル21
および燃料電池10のいずれか一つの電流値を出力するた
めのものである。三回路切換部31B は、負荷５、太陽電
池パネル21および燃料電池10のいずれか一つの電圧値を
出力するためのものである。三回路切換部31C は、電力
算出手段33で算出した負荷５、太陽電池パネル21および
燃料電池10のいずれか一つの電力量を出力するためのも
のである。これらの三回路切換部31A〜31Cは、連動して
作動するようになっている。サンプルホールドは、負荷
５の電力量を記録する負荷サンプルホールド34と、太陽
電池パネル21の電力量を記録する太陽電池サンプルホー
ルド35と、燃料電池10の電力量を記録する燃料電池サン
プルホールド36とから構成されている。
【００２０】優先順位変更手段37は、負荷サンプルホー
ルド34および太陽電池サンプルホールド35に記録された
各電力量を比較する比較手段37A と、この比較手段37A
での比較に基づいて燃料電池10を発動および停止させる
燃料電池発停手段37B とを備えている。マップ蓄積手段
38は、住宅１の小型の模型等を利用して実験を行い、こ
の実験データを元に、住宅１内での電力需要量と太陽電
池パネル21からの電力出力量とを変数とし、これらの変
数に対して燃料電池10の定電力出力量の８０〜１００％
の間を変化する燃料電池10の電力出力量の二次元的な軌
跡を二次元マップ化し、この二次元マップが蓄積された
ものである。制御手段39は、住宅１内での電力需要量、
および、太陽電池パネル21からの電力出力量に対応する
定格電力出力量の８０〜１００％となる範囲で運転する
燃料電池10の電力出力量の設定値を、マップ蓄積手段38
から二次元マップに基づいて算出し、燃料電池サンプル
ホールド36から出力されるプロセス値を設定値と一致さ
せるように、当該燃料電池10の電力出力量を制御するも
のである。
ルド34および太陽電池サンプルホールド35に記録された
各電力量を比較する比較手段37A と、この比較手段37A
での比較に基づいて燃料電池10を発動および停止させる
燃料電池発停手段37B とを備えている。マップ蓄積手段
38は、住宅１の小型の模型等を利用して実験を行い、こ
の実験データを元に、住宅１内での電力需要量と太陽電
池パネル21からの電力出力量とを変数とし、これらの変
数に対して燃料電池10の定電力出力量の８０〜１００％
の間を変化する燃料電池10の電力出力量の二次元的な軌
跡を二次元マップ化し、この二次元マップが蓄積された
ものである。制御手段39は、住宅１内での電力需要量、
および、太陽電池パネル21からの電力出力量に対応する
定格電力出力量の８０〜１００％となる範囲で運転する
燃料電池10の電力出力量の設定値を、マップ蓄積手段38
から二次元マップに基づいて算出し、燃料電池サンプル
ホールド36から出力されるプロセス値を設定値と一致さ
せるように、当該燃料電池10の電力出力量を制御するも
のである。
【００２１】次に、エネルギー出力調整手段30の動作に
ついて説明する。まず、この説明に先立って、住宅１の
電力需要量について説明する。住宅１の電力需要量は、
主に、冷暖房機器等の空調負荷に応じて変動するものと
なっている。冷房シーズンである夏季では、図３に示さ
れるように、太陽電池パネル21の電力出力量は、太陽の
日射量に応じて変動する。住宅１の電力需要量は、冷房
負荷に応じて変動し、太陽の日射量の変化に対して遅れ
るので、太陽電池パネル21の電力出力量のピークが正午
であるのに対し、住宅１の電力需要量のピークが午後２
時前後となっている。このため、正午前後は、太陽電池
パネル21の電力出力量が住宅１の電力需要量よりも大き
くなる。発電設備は、燃料電池10を利用しなくとも、住
宅１への電力供給が行え、太陽電池パネル21のみを利用
するＰＶモードで運転される。この際、太陽電池パネル
21の電力が余剰となる場合には、当該余剰電力が商用電
源へ逆潮され、電力会社に電力を売る売電状態となる。
ついて説明する。まず、この説明に先立って、住宅１の
電力需要量について説明する。住宅１の電力需要量は、
主に、冷暖房機器等の空調負荷に応じて変動するものと
なっている。冷房シーズンである夏季では、図３に示さ
れるように、太陽電池パネル21の電力出力量は、太陽の
日射量に応じて変動する。住宅１の電力需要量は、冷房
負荷に応じて変動し、太陽の日射量の変化に対して遅れ
るので、太陽電池パネル21の電力出力量のピークが正午
であるのに対し、住宅１の電力需要量のピークが午後２
時前後となっている。このため、正午前後は、太陽電池
パネル21の電力出力量が住宅１の電力需要量よりも大き
くなる。発電設備は、燃料電池10を利用しなくとも、住
宅１への電力供給が行え、太陽電池パネル21のみを利用
するＰＶモードで運転される。この際、太陽電池パネル
21の電力が余剰となる場合には、当該余剰電力が商用電
源へ逆潮され、電力会社に電力を売る売電状態となる。
【００２２】太陽の日射が弱い朝方および夕方は、住宅
１の電力需要量が太陽電池パネル21の電力出力量よりも
大きくなり、太陽電池パネル21の電力出力だけでは住宅
１への電力供給が賄えない。このため、発電設備は、燃
料電池10を併せて利用するＰＶ−ＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。そして、太陽電池パネル21の電力出力量お
よび燃料電池10の電力出力量を足し合わせた発電設備全
体の電力出力量が住宅１の電力需要量よりも大きい場合
には、太陽電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮さ
れ、電力会社に電力を売る売電状態となる。
１の電力需要量が太陽電池パネル21の電力出力量よりも
大きくなり、太陽電池パネル21の電力出力だけでは住宅
１への電力供給が賄えない。このため、発電設備は、燃
料電池10を併せて利用するＰＶ−ＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。そして、太陽電池パネル21の電力出力量お
よび燃料電池10の電力出力量を足し合わせた発電設備全
体の電力出力量が住宅１の電力需要量よりも大きい場合
には、太陽電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮さ
れ、電力会社に電力を売る売電状態となる。
【００２３】太陽の日射が得られない夜間は、太陽電池
パネル21の電力出力量が得られない。このため、発電設
備は、燃料電池10のみを利用するＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。そして、燃料電池10の電力出力量が住宅１
内の電力需要量よりも大きい場合は、燃料電池10の余剰
電力が商用電源に逆調され、電力会社に電力を売る売電
状態となる。
パネル21の電力出力量が得られない。このため、発電設
備は、燃料電池10のみを利用するＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。そして、燃料電池10の電力出力量が住宅１
内の電力需要量よりも大きい場合は、燃料電池10の余剰
電力が商用電源に逆調され、電力会社に電力を売る売電
状態となる。
【００２４】暖房シーズンである冬季では、図４に示さ
れるように、住宅１の電力需要量は、暖房負荷に応じて
変動する。この暖房負荷は、夏季の冷房負荷とは異な
り、朝方および夕方に二つピークがある。一方、太陽電
池パネル21の電力出力量は、夏季と同様に、太陽の日射
量に応じて変動する。このため、太陽の日射が強い昼間
は、太陽電池パネル21の電力出力量が住宅１の電力需要
量よりも大きくなる。発電設備は、夏季と同様に、太陽
電池パネル21のみを利用するＰＶモードで運転される。
この際、太陽電池パネル21の電力が余剰となる場合に
は、当該余剰電力が商用電源へ逆潮され、電力会社に電
力を売る売電状態となる。
れるように、住宅１の電力需要量は、暖房負荷に応じて
変動する。この暖房負荷は、夏季の冷房負荷とは異な
り、朝方および夕方に二つピークがある。一方、太陽電
池パネル21の電力出力量は、夏季と同様に、太陽の日射
量に応じて変動する。このため、太陽の日射が強い昼間
は、太陽電池パネル21の電力出力量が住宅１の電力需要
量よりも大きくなる。発電設備は、夏季と同様に、太陽
電池パネル21のみを利用するＰＶモードで運転される。
この際、太陽電池パネル21の電力が余剰となる場合に
は、当該余剰電力が商用電源へ逆潮され、電力会社に電
力を売る売電状態となる。
【００２５】太陽の日射が弱い朝方および夕方は、住宅
１の電力需要量が太陽電池パネル21の電力出力量よりも
大きいので、太陽電池パネル21の電力出力だけでは住宅
１への電力供給が賄えない。このため、発電設備は、燃
料電池10を併せて利用するＰＶ−ＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。太陽電池パネル21の電力出力量および燃料
電池10の電力出力量を足し合わせた発電設備全体の電力
出力量が住宅１の電力需要量よりも大きい場合は、太陽
電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮され、電力会
社に電力を売る売電状態となる。逆に、住宅１の電力需
要量が発電設備全体の電力出力量よりも大きい場合は、
商用電源から電力が出力され、電力会社から電力を買う
買電状態となる。
１の電力需要量が太陽電池パネル21の電力出力量よりも
大きいので、太陽電池パネル21の電力出力だけでは住宅
１への電力供給が賄えない。このため、発電設備は、燃
料電池10を併せて利用するＰＶ−ＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。太陽電池パネル21の電力出力量および燃料
電池10の電力出力量を足し合わせた発電設備全体の電力
出力量が住宅１の電力需要量よりも大きい場合は、太陽
電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮され、電力会
社に電力を売る売電状態となる。逆に、住宅１の電力需
要量が発電設備全体の電力出力量よりも大きい場合は、
商用電源から電力が出力され、電力会社から電力を買う
買電状態となる。
【００２６】太陽の日射が得られない夜間は、太陽電池
パネル21の電力出力が得られない。このため、発電設備
は、燃料電池10のみを利用するＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。住宅１内の電力需要量が燃料電池10の定格
電力出力量の８０％よりも小さい場合は、燃料電池10の
余剰電力が商用電源に逆調され、電力会社に電力を売る
売電状態となる。一方、住宅１の電力需要量が燃料電池
10の定格電力出力量の１００％よりも大きい場合は、商
用電源から電力が出力され、電力会社から電力を買う買
電状態となる。以上のことから、年間を通して、電力会
社に売る電力量の方が電力会社から買う電力量よりも多
くなり、各火力発電所の発電量を少しでも少なくできれ
ば、二酸化炭素の排出量が少なくなり、地球の温暖化防
止に寄与できる。
パネル21の電力出力が得られない。このため、発電設備
は、燃料電池10のみを利用するＦＣモードで運転され
る。この際、燃料電池10は、住宅１の電力需要量が著し
く少なくなっても、電力出力量が最低でも定格電力出力
量の８０％以下とならないようにされ、かつ、当該定格
電力出力量の８０〜１００％間は、電力需要量に応じて
調節される。住宅１内の電力需要量が燃料電池10の定格
電力出力量の８０％よりも小さい場合は、燃料電池10の
余剰電力が商用電源に逆調され、電力会社に電力を売る
売電状態となる。一方、住宅１の電力需要量が燃料電池
10の定格電力出力量の１００％よりも大きい場合は、商
用電源から電力が出力され、電力会社から電力を買う買
電状態となる。以上のことから、年間を通して、電力会
社に売る電力量の方が電力会社から買う電力量よりも多
くなり、各火力発電所の発電量を少しでも少なくできれ
ば、二酸化炭素の排出量が少なくなり、地球の温暖化防
止に寄与できる。
【００２７】エネルギー出力調整手段30は、前述した三
つのモードで運転している。各変流器6，13，25および
各変圧器７，14，26で計測した電流値および電圧値を一
つずつ三回路切換部31A，31Bで出力し、電流値および電
圧値の位相差を位相差算出手段32で算出する。そして、
当該電流値、電圧値および位相差を基づいて電力算出手
段33で電力量を算出し、その電力量信号を各サンプルホ
ールド34〜36に保持する。そして、負荷サンプルホール
ド34に保持された電力量信号と、太陽電池サンプルホー
ルド35に保持された電力量信号とを比較手段37A で比較
する。ＰＶモードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電
池10を停止させ、太陽電池パネル21のみを利用する。Ｐ
Ｖ−ＦＣモードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電池
10を起動させ、太陽電池パネル21を利用する。この際、
燃料電池10は、電力出力量が最低でも定格電力出力量の
８０％となるように調節されながら運転される。ＦＣモ
ードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電池10を起動さ
せ、太陽電池パネル21を利用しない。この際、燃料電池
10は、ＰＶ−ＦＣモードと同様に、電力出力量が最低で
も定格電力出力量の８０％となるように調節されながら
運転される。
つのモードで運転している。各変流器6，13，25および
各変圧器７，14，26で計測した電流値および電圧値を一
つずつ三回路切換部31A，31Bで出力し、電流値および電
圧値の位相差を位相差算出手段32で算出する。そして、
当該電流値、電圧値および位相差を基づいて電力算出手
段33で電力量を算出し、その電力量信号を各サンプルホ
ールド34〜36に保持する。そして、負荷サンプルホール
ド34に保持された電力量信号と、太陽電池サンプルホー
ルド35に保持された電力量信号とを比較手段37A で比較
する。ＰＶモードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電
池10を停止させ、太陽電池パネル21のみを利用する。Ｐ
Ｖ−ＦＣモードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電池
10を起動させ、太陽電池パネル21を利用する。この際、
燃料電池10は、電力出力量が最低でも定格電力出力量の
８０％となるように調節されながら運転される。ＦＣモ
ードでは、燃料電池発停手段37B が燃料電池10を起動さ
せ、太陽電池パネル21を利用しない。この際、燃料電池
10は、ＰＶ−ＦＣモードと同様に、電力出力量が最低で
も定格電力出力量の８０％となるように調節されながら
運転される。
【００２８】また、住宅１内への電力供給を行うととも
に、太陽熱収集器40および燃料電池10から住宅１内に温
水を供給する際のポンプ43，47の起動および停止を行
う。夏季および冬季の昼間は、太陽電池パネル21の余剰
電力を利用してポンプ43を起動させ、貯湯槽41の温水が
所定温度を保持できるようにしている。この際、ポンプ
43を起動しても、太陽電池パネル21の電力が余っている
場合は、商用電源へ逆潮されるようになっている。夏季
および冬季の朝方および夕方は、ポンプ47を起動させ、
貯湯槽41の温水が所定温度を保持できるようにしてい
る。なお、ポンプ43は、太陽熱収集器40に設けられたサ
ーモスタット44により、太陽熱収集器40の温度が貯湯槽
41の温水の温度よりも高いと判断された場合のみ起動す
るようになっている。夏季および冬季の夜間は、ポンプ
47のみを起動させ、貯湯槽41の温水が所定温度を保持で
きるようにしている。
に、太陽熱収集器40および燃料電池10から住宅１内に温
水を供給する際のポンプ43，47の起動および停止を行
う。夏季および冬季の昼間は、太陽電池パネル21の余剰
電力を利用してポンプ43を起動させ、貯湯槽41の温水が
所定温度を保持できるようにしている。この際、ポンプ
43を起動しても、太陽電池パネル21の電力が余っている
場合は、商用電源へ逆潮されるようになっている。夏季
および冬季の朝方および夕方は、ポンプ47を起動させ、
貯湯槽41の温水が所定温度を保持できるようにしてい
る。なお、ポンプ43は、太陽熱収集器40に設けられたサ
ーモスタット44により、太陽熱収集器40の温度が貯湯槽
41の温水の温度よりも高いと判断された場合のみ起動す
るようになっている。夏季および冬季の夜間は、ポンプ
47のみを起動させ、貯湯槽41の温水が所定温度を保持で
きるようにしている。
【００２９】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、太陽電池パネル21の電力出力
量の大小に関わらず、燃料電池10が所定電力出力量以上
に運転するように、エネルギー出力調整手段30で調整す
るようにしたので、燃料電池10の燃料が無駄とならず、
燃料電池10を効率よく運転できる。
な効果がある。すなわち、太陽電池パネル21の電力出力
量の大小に関わらず、燃料電池10が所定電力出力量以上
に運転するように、エネルギー出力調整手段30で調整す
るようにしたので、燃料電池10の燃料が無駄とならず、
燃料電池10を効率よく運転できる。
【００３０】また、住宅１内における電力需要量の変動
に応じて、マップ蓄積手段38から住宅１内での電力需要
量および太陽電池パネル21の電力出力量に対応する燃料
電池10の最適運転時電力出力量が得られるようになり、
燃料電池10を常に最適な状態で運転でき、燃料電池10の
運転を効率よく行うことができる。
に応じて、マップ蓄積手段38から住宅１内での電力需要
量および太陽電池パネル21の電力出力量に対応する燃料
電池10の最適運転時電力出力量が得られるようになり、
燃料電池10を常に最適な状態で運転でき、燃料電池10の
運転を効率よく行うことができる。
【００３１】さらに、太陽電池パネル21の電力出力量が
住宅１内での電力需要量よりも多い場合、燃料電池10を
利用せず、太陽電池パネル21のみを利用し、太陽電池パ
ネル21の電力出力量が住宅１内での電力需要量より少な
い場合、定格出力量以上に運転するように燃料電池10を
優先して利用するとともに、太陽電池パネル21を利用し
ている。これにより、燃料電池10を常に最適な状態で運
転でき、燃料電池10の運転を効率よく行うことができ
る。
住宅１内での電力需要量よりも多い場合、燃料電池10を
利用せず、太陽電池パネル21のみを利用し、太陽電池パ
ネル21の電力出力量が住宅１内での電力需要量より少な
い場合、定格出力量以上に運転するように燃料電池10を
優先して利用するとともに、太陽電池パネル21を利用し
ている。これにより、燃料電池10を常に最適な状態で運
転でき、燃料電池10の運転を効率よく行うことができ
る。
【００３２】また、太陽エネルギー利用手段20として、
複数の太陽電池パネル21を設けたので、太陽電池パネル
21で得られた電力が住宅１内の負荷５に供給できるよう
になり、太陽電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮
されるようになり、太陽電池パネル21から供給される電
力が無駄とならず、当該電力を最大限に利用できる。
複数の太陽電池パネル21を設けたので、太陽電池パネル
21で得られた電力が住宅１内の負荷５に供給できるよう
になり、太陽電池パネル21の余剰電力が商用電源へ逆潮
されるようになり、太陽電池パネル21から供給される電
力が無駄とならず、当該電力を最大限に利用できる。
【００３３】さらに、太陽エネルギー利用手段20とし
て、太陽熱収集器40を設けたので、太陽熱収集器40で得
られる熱により、住宅１内への温水の供給が行えるよう
になり、太陽熱収集器40のポンプ43の運転を太陽電池パ
ネル21からの余剰電力で行うようにしたので、太陽電池
パネル21からの電力が無駄とならず、当該電力を最大限
に利用できる。
て、太陽熱収集器40を設けたので、太陽熱収集器40で得
られる熱により、住宅１内への温水の供給が行えるよう
になり、太陽熱収集器40のポンプ43の運転を太陽電池パ
ネル21からの余剰電力で行うようにしたので、太陽電池
パネル21からの電力が無駄とならず、当該電力を最大限
に利用できる。
【００３４】また、燃料電池10の内部に液体を必要とし
ない簡単な構造であるので、燃料電池10自体を小型化お
よび軽量化でき、燃料電池10の燃料となる水素および酸
素の供給量を調節することにより、燃料電池10のエネル
ギー出力を自由に調節できる。
ない簡単な構造であるので、燃料電池10自体を小型化お
よび軽量化でき、燃料電池10の燃料となる水素および酸
素の供給量を調節することにより、燃料電池10のエネル
ギー出力を自由に調節できる。
【００３５】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を
含み、以下に示すような変形などを含むものである。す
なわち、前記実施形態では、太陽電池パネル21の余剰電
力を商用電源へ逆潮していたが、これに限らず、図５に
示されるように、商用電源の代わりに、バッテリー28を
設け、太陽電池パネル21の余剰電力をバッテリー28に蓄
電してもよく、また、太陽電池パネル21の余剰電力を貯
湯槽41の温水を熱するための加熱手段に供給してもよ
い。また、前記実施形態では、太陽エネルギー利用手段
20として、太陽電池パネル21および太陽熱収集器40の両
方を設けたが、これに限らず、太陽電池パネル21および
太陽熱収集器40のいずれか一方を設けてもよく、太陽電
池パネル21のみを設けてもよい。さらに、燃料電池とし
ては、水素をそのまま燃料とするものに限らず、天然ガ
スから水素を改質する改質器を備え、エタン等の天然ガ
スを燃料とするものでもよい。
ものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を
含み、以下に示すような変形などを含むものである。す
なわち、前記実施形態では、太陽電池パネル21の余剰電
力を商用電源へ逆潮していたが、これに限らず、図５に
示されるように、商用電源の代わりに、バッテリー28を
設け、太陽電池パネル21の余剰電力をバッテリー28に蓄
電してもよく、また、太陽電池パネル21の余剰電力を貯
湯槽41の温水を熱するための加熱手段に供給してもよ
い。また、前記実施形態では、太陽エネルギー利用手段
20として、太陽電池パネル21および太陽熱収集器40の両
方を設けたが、これに限らず、太陽電池パネル21および
太陽熱収集器40のいずれか一方を設けてもよく、太陽電
池パネル21のみを設けてもよい。さらに、燃料電池とし
ては、水素をそのまま燃料とするものに限らず、天然ガ
スから水素を改質する改質器を備え、エタン等の天然ガ
スを燃料とするものでもよい。
【００３６】
【発明の効果】本発明の燃料電池付建物によれば、次の
ような効果が得られる。すなわち、請求項１に記載の燃
料電池付建物によれば、太陽エネルギー利用手段および
燃料電池の両方を運転する必要があっても、太陽エネル
ギー利用手段のエネルギー出力の大小に関わらず、燃料
電池が所定出力量以上に運転するようにエネルギー出力
調整手段が調整するようにできるので、燃料電池の燃料
が無駄とならず、燃料電池を効率よく運転することがで
きる。なお、太陽エネルギー利用手段の余剰電力は、商
用電源への逆潮、バッテリー等の蓄電手段への蓄電、貯
湯槽等の蓄熱手段への電力供給に利用される。
ような効果が得られる。すなわち、請求項１に記載の燃
料電池付建物によれば、太陽エネルギー利用手段および
燃料電池の両方を運転する必要があっても、太陽エネル
ギー利用手段のエネルギー出力の大小に関わらず、燃料
電池が所定出力量以上に運転するようにエネルギー出力
調整手段が調整するようにできるので、燃料電池の燃料
が無駄とならず、燃料電池を効率よく運転することがで
きる。なお、太陽エネルギー利用手段の余剰電力は、商
用電源への逆潮、バッテリー等の蓄電手段への蓄電、貯
湯槽等の蓄熱手段への電力供給に利用される。
【００３７】また、請求項２に記載の燃料電池付建物に
よれば、燃料電池付建物内におけるエネルギー需要量の
変動に応じて、マップ蓄積手段から、建物内でのエネル
ギー需要量および太陽エネルギー利用手段のエネルギー
出力に対応する燃料電池の最適運転時エネルギー出力量
が得られるようになり、燃料電池が常に最適な状態で運
転可能となり、燃料電池の運転を効率よく行うことがで
きる。
よれば、燃料電池付建物内におけるエネルギー需要量の
変動に応じて、マップ蓄積手段から、建物内でのエネル
ギー需要量および太陽エネルギー利用手段のエネルギー
出力に対応する燃料電池の最適運転時エネルギー出力量
が得られるようになり、燃料電池が常に最適な状態で運
転可能となり、燃料電池の運転を効率よく行うことがで
きる。
【００３８】さらに、請求項３に記載の燃料電池付建物
によれば、昼間、太陽エネルギー利用手段から供給され
るエネルギー供給量が建物でのエネルギー需要量よりも
多い場合には、太陽エネルギー利用手段を優先して利用
し、燃料電池を利用しない。そして、太陽エネルギー利
用手段からのエネルギー出力が当該エネルギー需要量よ
りも少ない場合には、所定出力量以上に運転するように
燃料電池を優先して利用するとともに、太陽エネルギー
利用手段を利用する。これにより、燃料電池が常に、最
適な状態で運転可能となり、燃料電池の運転を効率よく
行うことができる。なお、燃料電池の最適な状態は、当
該燃料電池が運転していない場合を含むこととする。
によれば、昼間、太陽エネルギー利用手段から供給され
るエネルギー供給量が建物でのエネルギー需要量よりも
多い場合には、太陽エネルギー利用手段を優先して利用
し、燃料電池を利用しない。そして、太陽エネルギー利
用手段からのエネルギー出力が当該エネルギー需要量よ
りも少ない場合には、所定出力量以上に運転するように
燃料電池を優先して利用するとともに、太陽エネルギー
利用手段を利用する。これにより、燃料電池が常に、最
適な状態で運転可能となり、燃料電池の運転を効率よく
行うことができる。なお、燃料電池の最適な状態は、当
該燃料電池が運転していない場合を含むこととする。
【００３９】また、請求項４に記載の燃料電池付建物に
よれば、太陽電池パネルで得られた電力が建物の負荷に
供給可能となり、太陽電池パネルからの余剰電力を、例
えば、商用電源に逆潮する、あるいは、バッテリー等の
蓄電手段に蓄電するようにすれば、太陽電池パネルから
供給される電力が無駄にならず、当該電力を最大限に利
用することができる。
よれば、太陽電池パネルで得られた電力が建物の負荷に
供給可能となり、太陽電池パネルからの余剰電力を、例
えば、商用電源に逆潮する、あるいは、バッテリー等の
蓄電手段に蓄電するようにすれば、太陽電池パネルから
供給される電力が無駄にならず、当該電力を最大限に利
用することができる。
【００４０】さらに、請求項５に記載の燃料電池付建物
によれば、太陽熱収集器で得られる熱により、建物の床
暖房および給湯設備への温水の供給が行えるようにな
り、給湯設備に温水を供給するためのポンプの運転を太
陽電池パネルからの余剰電力で行えば、太陽電池パネル
からの電力が無駄とならず、当該電力を最大限に利用す
ることができる。
によれば、太陽熱収集器で得られる熱により、建物の床
暖房および給湯設備への温水の供給が行えるようにな
り、給湯設備に温水を供給するためのポンプの運転を太
陽電池パネルからの余剰電力で行えば、太陽電池パネル
からの電力が無駄とならず、当該電力を最大限に利用す
ることができる。
【００４１】また、請求項６に記載の燃料電池付建物に
よれば、燃料電池の内部に電解溶液等の液体を必要とし
ない簡単な構造であるので、燃料電池自体の小型化およ
び軽量化が図れるようになるうえ、燃料電池の燃料とな
る水素と酸素の供給量を調節することにより、燃料電池
のエネルギー出力を自由に調節できる。
よれば、燃料電池の内部に電解溶液等の液体を必要とし
ない簡単な構造であるので、燃料電池自体の小型化およ
び軽量化が図れるようになるうえ、燃料電池の燃料とな
る水素と酸素の供給量を調節することにより、燃料電池
のエネルギー出力を自由に調節できる。
【図１】本発明の一実施形態に係る建物を示す概略図で
ある。
ある。
【図２】前記実施形態に係るエネルギー出力調整手段を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】前記実施形態に係る夏における電力需要量およ
び電力出力量を示すグラフである。
び電力出力量を示すグラフである。
【図４】前記実施形態に係る冬における電力需要量およ
び電力出力量を示すグラフである。
び電力出力量を示すグラフである。
【図５】本発明の変形例を示す概略図である。
１ 燃料電池付建物 10 燃料電池 20 太陽エネルギー利用手段 21 太陽電池パネル 30 エネルギー出力調整手段 37 優先順位変更手段 38 マップ蓄積手段 39 制御手段 40 太陽熱収集器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｒ
Claims (6)
- 【請求項１】酸化による化学エネルギーを熱に変えるこ
となく、直接電気エネルギーに変換できる燃料電池を備
えた燃料電池付建物であって、 太陽エネルギーを利用してエネルギーを発生させる太陽
エネルギー利用手段が設けられ、当該燃料電池付建物内
でのエネルギー需要に応じて、前記燃料電池のエネルギ
ー出力および前記太陽エネルギー利用手段のエネルギー
出力の出力比を調整するためのエネルギー出力調整手段
を備えていることを特徴とする燃料電池付建物。 - 【請求項２】請求項１に記載の燃料電池付建物におい
て、前記エネルギー出力調整手段には、予め、前記燃料
電池付建物内でのエネルギー需要量と、前記太陽エネル
ギー利用手段からのエネルギー出力量とを変数とし、こ
れらの変数に対して変化する前記燃料電池の最適運転時
エネルギー出力量の二次元的な軌跡を二次元マップ化
し、この二次元マップが蓄積されるマップ蓄積手段と、
前記建物内でのエネルギー需要量、および、前記太陽エ
ネルギー利用手段からのエネルギー出力量に対応する燃
料電池のエネルギー出力量を、前記マップ蓄積手段から
二次元マップに基づいて算出し、当該燃料電池のエネル
ギー出力量を制御する制御手段とが設けられていること
を特徴とする燃料電池付建物。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の燃料電池
付建物において、前記エネルギー出力調整手段には、前
記燃料電池付建物内でのエネルギー需要および自然条件
に応じて、前記燃料電池のエネルギー出力および前記太
陽エネルギー利用手段のエネルギー出力の優先順位を変
更する優先順位変更手段が設けられていることを特徴と
する燃料電池付建物。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の燃料電池付建物において、太陽エネルギー利用手段と
して、太陽光エネルギーを電力に変換する複数の太陽電
池パネルが設けられていることを特徴とする燃料電池付
建物。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の燃料電池付建物において、太陽エネルギー利用手段と
して、太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒
体を加熱する太陽熱収集器が設けられていることを特徴
とする燃料電池付建物。 - 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
の燃料電池付建物において、前記燃料電池は、固体高分
子電解質を使用する固体高分子型燃料電池であることを
特徴とする燃料電池付建物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000214436A JP4630429B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 燃料電池付建物 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000214436A JP4630429B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 燃料電池付建物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002034161A true JP2002034161A (ja) | 2002-01-31 |
| JP4630429B2 JP4630429B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000214436A Expired - Fee Related JP4630429B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 燃料電池付建物 |
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003282110A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-10-03 | Sulzer Hexis Ag | 一体の熱交換器を備えた燃料電池からなる蓄電池 |
| NL1029758C2 (nl) * | 2005-08-17 | 2007-02-20 | Univ Delft Tech | Systeem en werkwijze voor integratie van duurzame energie en brandstofcel voor het produceren van elektriciteit en waterstof. |
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| JP2022126031A (ja) * | 2021-02-18 | 2022-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 燃料電池システム、自家発電システム及び自家発電システムの運転方法 |
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-
2000
- 2000-07-14 JP JP2000214436A patent/JP4630429B2/ja not_active Expired - Fee Related
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