JP2002093444A

JP2002093444A - 燃料電池発電装置

Info

Publication number: JP2002093444A
Application number: JP2000279888A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tajima; 一弘田島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池の発電電力を外部負荷を運転するこ
とによる省エネ効率及び燃料電池の運転効率の向上を図
る。【解決手段】燃料電池発電装置１２のコントローラ１
００には、マイコン１０２と通信Ｉ／Ｆ１１０が設けら
れている。また、外部負荷２６のそれぞれには、マイコ
ン１１２と通信Ｉ／Ｆ１１４が設けられており、通信Ｉ
／Ｆがネットワーク配線１１６を介して接続され、ＬＡ
Ｎ１１８が形成されている。マイコン１０２は、ＬＡＮ
を介して外部負荷のそれぞれから消費電力を含む運転情
報を読込むと、この運転情報に基づいて予測した消費電
力に応じた発電電力を得るように燃料電池３６を用いた
発電を制御する。これにより、消費電力の変化に応じた
発電電力を得ることができ、省エネと共に燃料電池発電
装置の運転効率の向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改質器からの改質
ガスを燃料電池に導入して発電する燃料電池発電装置に
係り、詳細には、発電した電力を系統電源に接続されて
いる外部負荷に供給する燃料電池発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型
（固体酸化物型、固体高分子型）等の燃料電池は、天然
ガス、メタノール等を燃料ガスとして用い、この燃料ガ
スを改質して生成した水素と空気中の酸素を反応させる
ことにより発電する。このときの水素は、天然ガスやメ
タノール等の燃料から改質装置等を用いて生成される。

【０００３】このような燃料電池発電装置によって発電
された電力は、系統連系用インバータ等を介して例えば
家電機器などの商用電源（系統電源）に接続されている
負荷（外部負荷）の運転に用いることができる。このと
き、系統連系用インバータは、燃料電池発電装置によっ
て発電した直流電力を、電圧、周波数、位相等を商用電
源に整合させた交流電力に変換して外部負荷へ供給する
ようにしている。これにより、外部負荷を運転するとき
に、系統電源の電力消費を抑えて、省エネを図ることが
できる。

【０００４】ところで、外部負荷は、運転状態が時々刻
々と変動する。すなわち、外部負荷による消費電力は、
一定ではなく刻々と変化している。このために、外部負
荷の消費する電力を、燃料電池によって発電した電力で
まかなうためには、外部負荷の消費電力に応じた電力を
燃料電池によって発電する必要がある。

【０００５】燃料電池発電装置は、発電電力を制御する
ときに、燃料の供給量を制御することになる。このと
き、外部負荷による消費電力が急激に増加し、この外部
負荷の消費電力の増加に合わせて燃料電池の発電電力を
増加させようとすると、燃料ガスの供給が間に合わず、
燃料電池内で水素ガスが不足するガス欠状態となるなど
して出力電圧が低下する。

【０００６】すなわち、燃料電池発電装置では、外部負
荷の変動が緩やかであれば、この外部負荷の変動に合わ
せた発電電力の制御が可能であるが、外部負荷の変動が
大きいと、発電する電力を追従させることが困難とな
る。このために、省エネ効率が低下したり、発電電力が
余剰となる運転効率の低下が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実に鑑
みてなされたものであり、外部負荷が系統電源の電力を
消費するのを抑えて省エネを図るときの、省エネ効率や
運転効率を向上させることができる燃料電池発電装置を
提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、発電した電力を外部負荷へ供給可能とされ
る燃料電池発電装置であって、燃料ガスの供給量に応じ
た電力を発電する燃料電池発電部と、前記外部負荷のそ
れぞれと少なくとも外部負荷の消費電力を含む運転情報
を読込み可能に接続する接続手段と、前記燃料電池発電
部の作動を制御すると共に、前記接続手段を介して入力
される前記外部負荷の運転情報に基づいて燃料電池発電
部の発電電力を制御する発電制御手段と、を含むことを
特徴とする。

【０００９】この発明によれば、外部負荷のそれぞれと
ネットワーク接続する接続手段を備え、この接続手段を
介して、少なくとも外部負荷の消費電力を含む運転情報
が入力されるようになっている。

【００１０】例えばエアコンは勿論、テレビ、冷蔵庫、
洗濯機、炊飯器等の一般的家電製品には、マイクロコン
ピュータが設けられており、ネットワーク接続が容易な
環境にある。ここで、これらの外部負荷とネットワーク
接続することにより、それぞれの外部負荷の運転情報を
容易に検出することができる。

【００１１】このようにネットワーク等の接続手段を介
して入力される運転情報に基づいて燃料電池発電部の発
電電力を制御することにより、外部負荷の消費電力に合
わせた電力の発電が可能となる。

【００１２】請求項２に係る発明は、前記発電制御手段
が、前記接続手段を介して入力される前記外部負荷のそ
れぞれの運転状態に基づいて、外部負荷の消費電力を予
測し、該予測結果に基づいて発電電力を制御することを
特徴とする。

【００１３】この発明によれば、運転情報に基づいて外
部負荷の消費電力の変化を予測する。例えば、エアコン
などのようにタイマー運転される外部負荷では、タイマ
ーの設定時間等に基づいて電力の消費量を予測すること
ができる。この予測結果に基づいて燃料電池発電部の発
電電力を制御することにより、外部負荷の消費電力に合
わせて円滑に発電電力を制御し、外部負荷の消費電力に
応じた電力の発電が可能となる。

【００１４】これにより、燃料電池発電部の発電電力が
不足したために、外部負荷が系統電源の電力を使用して
運転するのを抑えて、省エネを図ることができる。ま
た、外部負荷の消費電力に対して発電電力が大きくなっ
てしまうのを抑えて、運転効率の向上を図ることができ
る。

【００１５】請求項３前記燃料電池発電部の発電電力と
予測した前記外部負荷の消費電力から外部負荷の運転制
限が必要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が
前記外部負荷の運転制限が必要と判断したときに運転制
限が可能と外部負荷を選択して運転制限を指示する制限
手段と、を含むことを特徴とする。

【００１６】また、請求項４に係る発明は、前記運転制
限が不要と判断されたときに、前記制限手段が前記選択
した外部負荷の運転制限を解除することを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、予測した消費電力に基
づいて発電電力を増加するときに、例えば発電電力に対
して予測した消費電力が大きい時には、消費電力の抑え
ることが可能な外部負荷を選択して、選択した外部負荷
に対して消費電力を抑えるように指示する。

【００１８】これにより、消費電力と発電電力の差によ
って生じる系統電源の電力消費を抑え、省エネ効率が低
下するのを防止することができる。

【００１９】また、発電電力が予測した消費電力に達す
るなどしときは、この運転制限を解除することにより、
運転効率が低下するのを防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。図１には、本実施の形態に適
用した燃料電池発電システム１０の概略構成を示してい
る。この燃料電池発電システム１０は、燃料電池発電装
置１２と、系統連系用インバータ１４によって形成され
ている。

【００２１】系統連系用インバータ１４は、解列コンダ
クタ（図示省略）等を介して、例えば家庭用の配電盤１
６に設けている配線用遮断器等の開閉器１８に接続して
いる。この配電盤１６には、開閉器（主開閉器）２０を
介して商用電源である系統電源２２に接続している。ま
た、配電盤１６には、複数の開閉器（負荷開閉器）２４
が設けられており、それぞれに外部負荷２６が接続して
いる。これにより、外部負荷２６のそれぞれが、系統電
源２２から供給される電力によって運転可能となってい
る。

【００２２】燃料電池発電装置１２は、所定電圧の直流
電力を出力するようになっており、系統連系用インバー
タ１４は、この直流電力を系統電源２２の電圧、周波
数、位相等に整合させた交流電力に変換して出力する。
これにより、燃料電池発電装置１２が発電した電力によ
って外部負荷２６が運転可能となっている。

【００２３】図２には、一例として固体高分子型燃料電
池を用いた燃料電池発電装置１２の概略構成を示してい
る。なお、燃料電池は、固体高分子型に限らず、リン酸
塩型等の従来公知の種々の構成を用いることができる。

【００２４】燃料電池発電装置１２は、改質器３０、Ｃ
Ｏ変成器３２、ＣＯ除去器３４、燃料電池３６を備えて
いる。改質器３０には、ポンプ３８が作動することによ
り脱硫器４０を介して天然ガス、メタノール等の原燃料
（原燃ガス）が供給される。この原燃ガスは、脱硫器４
０を通過することにより、硫黄分が除去されて改質器３
０に供給される。

【００２５】改質器３０には、改質器バーナ４２が設け
られており、脱硫器４０を通過した原燃ガスの一部がこ
の改質器バーナ４２に供給可能となっている。また、改
質器バーナ４２には、ポンプ４４の作動によって原燃ガ
スの燃焼用の空気が供給される。これにより、改質器バ
ーナー４２は、原燃ガスを燃焼させて、改質器３０の触
媒容器を加熱し、触媒容器内の改質触媒の温度を反応温
度まで上昇させる。

【００２６】また、燃料電池発電装置１２には、水タン
ク４６が設けられており、ポンプ４８が作動することに
より水タンク４６内の水が熱交換器５０へ送られ、熱交
換器５０を通過するときに、改質器バーナ４２によって
加熱された排ガスの熱によって蒸発され、水蒸気として
原燃ガスと共に改質器３０に導入される。

【００２７】改質器３０内では、この原燃ガスと共に供
給される水蒸気が混合し、改質器バーナ４２によって改
質反応温度まで昇温されている改質触媒により改質反応
（吸熱反応）が生じる。これにより、原燃ガスが水素に
富んだ改質ガスが生成される。

【００２８】改質器３０を通過した原燃ガス（改質ガ
ス）は、ＣＯ変成器３２、ＣＯ除去器３４を通過して燃
料電池３６へ送られる。このＣＯ変成器３２内では、改
質反応によって水素と共にに生成される一酸化炭素と水
（水蒸気）を反応させる一酸化炭素変成反応（発熱反
応）が生じる。これにより改質ガス中で二酸化炭素と共
に水素が生成される。

【００２９】ＣＯ除去器３４は、ＣＯ変成器３２を通過
した改質ガスが供給されることにより低温での一酸化炭
素変成反応が生じる。これにより、改質ガス中の一酸化
炭素濃度をさらに低下させる。すなわち、改質ガスは、
ＣＯ変成器３２及びＣＯ除去器３４を通過することによ
り、高温・低温の２段階で一酸化炭素濃度が低減され、
水素に富むガスに改質、変成されて燃料電池３６へ送ら
れる。

【００３０】また、改質器３０とＣＯ変成器３２の間、
ＣＯ変成器３２とＣＯ除去器３４の間及びＣＯ除去器３
４と燃料電池３６の間には、熱交換器５２A、５２Ｂ、
５２Ｃが設けられている。熱交換器５２Ａ〜５２Ｃのそ
れぞれには、ポンプ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃによって水
タンク４６内の水が循環され、これにより、改質ガスが
熱交換器５２Ａ〜５２Ｃを通過するときに冷却される。

【００３１】さらに、熱交換器５２Ｃの改質ガス排気側
には、バルブ５６Ａ、５６Ｂが設けられている。燃料電
池発電装置１２では、改質器３０、ＣＯ変成器３２、Ｃ
Ｏ除去器３４の各触媒の温度が安定するまでは、バルブ
５６Ａを閉じると共にバルブ５６Ｂを開いている。これ
により、改質ガスは、ＣＯ除去器３４からプロセスガス
バーナ（ＰＧバーナ）５８へ送られ、ポンプ６０からＰ
Ｇバーナ５８へ送り込まれる空気と共に燃焼された後、
熱交換器６２を通過して、排ガスとして排出される。

【００３２】また、燃料電池発電装置１２には、排熱利
用のための貯湯タンク６４が設けられており、ポンプ６
６によって貯湯タンク６４と熱交換器６２の間で循環さ
れる水が、ＰＧバーナ５８によって加熱される。

【００３３】燃料電池発電装置１２は、ＣＯ変成器３２
及びＣＯ除去器３４の各触媒の温度が安定した段階で、
バルブ５６Ａを開いて、改質ガスを燃料電池３６へ送り
こむ。燃料電池３６は、アノード７０とカソード７２を
備えている。また、燃料電池３６には、ポンプ６８によ
って空気が供給される。なお、改質ガスはアノード７０
に供給され、空気がカソード７２に供給される。

【００３４】燃料電池３６では、アノード７０に供給さ
れる改質ガス中の水素を燃料とし、カソード７２に供給
される空気中の酸素を酸化剤とする電極反応が起り、ア
ノード７０とカソード７２の間に起電力が生じる。燃料
電池３６は、この起電力によって電力が取出し可能とな
る。なお、燃料電池３６内には、冷却部７４が設けられ
ており、ポンプ７６によって水タンク４６内の水が循環
されて、ポンプ７６によって循環されることにより冷却
される。

【００３５】燃料電池３６のアノード７０からの排ガス
出力側には、バルブ７８Ａ、７８Ｂが設けられている。
燃料電池発電装置１２では、燃料電池３６の温度が安定
するまでバルブ７８Ａを閉じてバルブ７８Ｂを開き、未
反応水素ガスを含む排ガスをＰＧバーナ５８へ供給す
る。

【００３６】また、燃料電池発電装置１２では、燃料電
池３６が安定した定常運転可能な状態に達すると、バル
ブ７８Ｂを閉じると共にバルブ７８Ａを開く。これによ
り、アノード７０を通過した未反応ガスは、改質器バー
ナ４０へ供給される。なお、改質器バーナ４２では、燃
料電池３６が安定した運転状態に達して、アノード７０
から排出される未反応ガスが供給されることにより、主
にこの未反応ガスを燃焼させるが、これだけで改質器３
０内の触媒の温度を改質反応温度に保つことができない
ときに、脱硫器４０を通過した原燃ガスを改質器バーナ
４２に供給するようにしている。

【００３７】前記した如く、本実施の形態に適用した燃
料電池発電装置１２は、排熱利用の給湯機能を備えてお
り、熱交換器５２Ａ〜５２Ｃ及び燃料電池３６の冷却部
７４を循環されることにより加熱された水タンク４６内
の水を、ポンプ８０Ａによって熱交換器８２へ送る。こ
の熱交換器８２には、ポンプ８０Ｂによって貯湯タンク
６４内の水（お湯）が循環されるようになっており、こ
れにより、熱交換が行われて、水タンク４６内の水が冷
却されると共に、貯湯タンク６４内の水が加熱される。

【００３８】改質器３０から排出されて熱交換器５０を
通過した排気ガスは、さらに熱交換器８４を通過する。
貯湯タンク６４内の水は、ポンプ８６によってこの熱交
換器８４内を循環されることにより加熱される。また、
燃料電池３６のカソード７２から排出される排ガスは、
熱交換器８８を通過する。この熱交換器８８では、ポン
プ９０によって貯湯タンク６４内の水が循環されること
により加熱される。

【００３９】このように、燃料電池発電装置１２では、
排ガス等の熱を用いて貯湯タンク６４の水を加熱するこ
とにより排熱回収を行い、回収した熱によって加熱した
お湯を、給湯用として貯湯タンク６４に貯えるようにし
ている。

【００４０】一方、図１に示すように、燃料電池発電装
置１２には、コントローラ１００が設けられている。こ
のコントローラ１００には、マイクロコンピュータ（マ
イコン１０２）と共に、入出力インターフェイス、各種
ドライバ回路（図示省略）が設けられており、前記した
燃料電池発電装置１２に設けられている各種ポンプ、バ
ルブと共に、温度センサや圧力センサ等の各種センサが
接続されている。

【００４１】これにより、コントローラ１００は、改質
器３０、ＣＯ変成器３２、ＣＯ除去器３４及び燃料電池
３６等の各部の温度、圧力を検出し、この検出結果に基
づいて各種ポンプの作動、バルブの開閉等の制御を行う
ことにより、燃料電池発電装置３６を用いた発電を制御
している。

【００４２】例えば、コントローラ１００は、燃料電池
３６の発電電力を増加するときには、改質器３０へ供給
する原燃ガスの量を徐々に増加させる。これにより、燃
料電池３６へ供給される改質ガスの量が増加し、この改
質ガスの増加に合わせて空気の供給量を増加することに
より、燃料電池３６内の発電反応が促進され、発電電力
が徐々に大きくなる。また、改質器３０へ供給する原燃
ガスの量を徐々に減少させることにより、燃料電池３６
へ供給される改質ガスの量が減少し、燃料電池３６での
発電電力が抑えられる。

【００４３】燃料電池発電装置１２には、操作スイッチ
１０４が設けられており、この操作スイッチ１０４がコ
ントローラ１００に接続している。コントローラ１００
は、操作スイッチ１０４によって運転／停止の操作がな
され運転開始が指示されると、燃料電池発電装置１２の
運転を開始し、停止操作がなされることにより燃料電池
発電装置１２の運転を停止する。また、燃料電池発電装
置１２では、操作スイッチ１０４の操作によって発電電
力の設定がなされると、設定された電力を発電するよう
に、燃料電池発電装置１２の運転を制御する。

【００４４】ところで、燃料電池発電装置１２のコント
ローラ１００には、ネットワーク通信を可能とする通信
インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ１１０）が設けられてい
る。コントローラ１００に設けられているマイコン１０
２は、この通信Ｉ／Ｆ１１０を介して接続される機器と
通信が可能となっている。

【００４５】一方、本実施の形態では、外部負荷２６と
して一般家庭に用いられるテレビ（外部負荷２６Ａ）、
冷蔵庫（外部負荷２６Ｂ）、エアコン（外部負荷２６
Ｃ）等の家電製品が接続されている。これらの外部負荷
２６のそれぞれには、マイコン１１２（マイコン１１２
Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ）が設けられており、これらの
マイコン１１２によってそれぞれの運転が制御されてい
る。

【００４６】一方、外部負荷２６のそれぞれには、ネッ
トワーク通信を可能とする通信インターフェイス（通信
Ｉ／Ｆ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ、以下総称すると
きは通信Ｉ／Ｆ１１４とする）が設けられている。これ
により、外部負荷２６のそれぞれでは、この通信Ｉ／Ｆ
１１４を介して種々の情報の授受が可能となっている。

【００４７】燃料電池発電システム１０では、燃料電池
発電装置１２に設けている通信Ｉ／Ｆ１１０と、外部負
荷２６のそれぞれに設けている通信Ｉ／Ｆ１１４の間が
ネットワーク配線１１６によって接続している。これに
より、燃料電池発電装置１２と外部負荷２６の間に家庭
内ＬＡＮ（ＬＡＮ１１８）が形成されている。

【００４８】燃料電池発電装置１２のマイコン１０２
は、このＬＡＮ１１８を用いて外部負荷２６のそれぞれ
に設けているマイコン１１２から、それぞれから消費電
力や運転状態等の運転情報を読込むことができるように
なっている。

【００４９】燃料電池発電装置１２に設けられているマ
イコン１０２は、ＬＡＮ１１８を介して、外部負荷２６
のマイコン１１２から入力される外部負荷２６毎の消費
電力や、タイマー運転が設定されているか否か、タイマ
ー運転が設定されているときの運転開始ないし運転停止
時刻等の種々の運転情報から、外部負荷２６の運転に必
要な電力を予測し、この予測結果に基づいて発電電力を
制御するようになっている。

【００５０】このように構成されている燃料電池発電シ
ステム１０では、燃料電池発電装置１２が運転される
と、この燃料電池発電装置１２によって発電した電力を
系統連系用インバータ１４へ供給する。系統連系用イン
バータ１４は、燃料電池発電装置１２が運転を開始して
直流電力が出力されると、この直流電力を系統電源２２
に整合させた交流電力に変換して出力する。

【００５１】これにより、燃料電池発電装置１２で発電
された電力は、系統連系用インバータ１４を介して配電
盤１６から外部負荷２６へ供給される。このとき、外部
負荷２６が、この燃料電池発電装置１２によって発電し
た電力を用いて運転することにより、外部負荷２６によ
る系統電源２２の電力消費を抑えて省エネが図られる。

【００５２】ここで、図３を参照しながら、ＬＡＮ１１
８を用いた発電電力の制御の概略を説明する。このフロ
ーチャートは、操作スイッチ１０４のスイッチ操作によ
って、外部負荷２６の消費電力に合わせた電力を発電し
て、系統電源２２の消費電力の削減（省エネ）を図る自
動運転モードが設定されると実行され、最初のステップ
２００では、ＬＡＮ１１８を介して各外部負荷２６から
入力される運転情報を読込む。

【００５３】次のステップ２０２では、読込んだ運転情
報に基づいて外部負荷２６の運転に必要な電力、すなわ
ち、外部負荷２６の消費電力を予測する。この消費電力
の予測は、例えば、タイマーによる運転開始が設定され
ているときには、運転開始時刻に外部負荷２６が消費す
る電力から、該当時刻で必要な発電電力を予測する。

【００５４】また、タイマーによる運転停止が設定され
ているときには、運転停止時刻に減少するる消費電力か
ら該当時刻での発電電力を予測する。さらに、冷蔵庫
（外部負荷２６Ｂ）などでは、夜間の消費電力が減少す
ることから、この時刻に必要とする発電電力を予測す
る。

【００５５】このようにして外部負荷の消費電力を予測
すると、次のステップ２０４では、予測した消費電力と
発電電力が略等しいか否か、すなわち、発電電力を増減
させる必要があるか否かを判断し、発電電力の変更が必
要とないと判断されるときには（ステップ２０４で否定
判定）、ステップ２０６へ移行して発電電力の現状維持
を行う。また、ステップ２０８では、自動モードでの運
転を終了するか否かを確認し、継続するときには、所定
のタイミング（例えば一定時間毎）で最初のステップ２
００へ移行する。

【００５６】これに対して、発電電力の変更が必要とな
ると、ステップ２０４で肯定判定されてステップ２１０
へ移行する。このステップ２１０では、発電電力と予測
した消費電力から発電電力を増加するか減少させるかを
判定する。

【００５７】ここで、発電電力が消費電力の予測よりも
高い時には、ステップ２１２へ移行して発電電力を減少
させるように、燃料電池３６の発電制御を開始する。ま
た、発電電力が予測した消費電力よりも低い時には、ス
テップ２１４へ移行して、発電電力を増加させるよう
に、燃料電池３６の発電制御を開始する。

【００５８】このように、外部負荷２６のそれぞれから
入力される運転情報から消費電力の変化を予測し、この
予測結果に基づいて発電電力を制御することにより、外
部負荷２６の運転に応じた電力の発電が可能となり、外
部負荷２６が系統電源２２の電力を使用することにより
省エネ効果が低下してしまうのを防止できる。また、発
電電力が余剰となることにより燃料電池発電装置１２の
運転効率が低下してしまうのを防止することができる。
すなわち、省エネ効率と運転効率の向上を図ることがで
きる。

【００５９】一方、発電電力を増加させるように制御を
開始したにもかかわらず、消費電力の急激な増加等のた
めに、発電電電力の増加が消費電力の増加に追いつかな
い場合が考えられる。このために、ステップ２１６で
は、外部負荷２６の運転制限が必要か否かを判断し、外
部負荷２６の運転制限が必要と判断したとき（ステップ
２１６で肯定判定）には、ステップ２１８へ移行して、
外部負荷２６の運転制御（運転制限）を行う。

【００６０】図４には、外部負荷２６の運転制御の設定
の概略を示している。このフローチャートは、外部負荷
２６の運転制御が必要と判断すると実行され、最初のス
テップ２３０では、運転制限を行う外部負荷２６の選択
を行う。この外部負荷２６の選択は、例えば、エアコン
（外部負荷２６Ｃ）などのように運転能力が制御可能な
ものを選択する。

【００６１】次のステップ２３２では、選択した外部負
荷２６に対して消費電力を減少させるように指示する。
すなわち、ＬＡＮ１１８を介して選択した外部負荷２６
に、消費電力の削減を指示する指示信号を出力する。こ
れにより、例えば、エアコン（外部負荷２６Ｃ）が選択
されたときには、この外部負荷２６Ｃに設けているマイ
コン１１２Ｃが、消費電力を抑えるように運転能力を制
限する。

【００６２】このようにして、外部負荷２６の運転能力
を制限することにより、発電電力と消費電力の差から外
部負荷２６が系統電源２２の電力を消費するのを抑える
ことができる。

【００６３】一方、ステップ２３４では、運転制限の解
除が可能か否かを判断する。すなわち、増加するように
制御されている発電電力が消費電力に達したか否かか
ら、外部負荷２６の運転制限の解除が可能となったか否
かを確認する。

【００６４】ここで、外部負荷２６の消費電力を制限し
ながら発電電力を増加することにより、発電電力が消費
電力に達すると、ステップ２３４で肯定判定されて、ス
テップ２３６へ移行する。このステップ２３６では、運
転を制限している外部負荷２６に対して、運転制限の解
除を行う。すなわち、運転制限を指示した外部負荷２６
に対して、運転制限を解除する指示信号を送出する。こ
れにより、例えば、エアコン（外部負荷２６Ｃ）が運転
制限を行ったいるときには、運転制限を解除し、通常の
空調能力での運転を開始する。

【００６５】このように、必要に応じて外部負荷２６の
運転制限を行うことにより、消費電力が発電電力を上回
るのを抑えることができる。

【００６６】このように燃料電池発電装置１２と外部負
荷２６をネットワーク接続して、外部負荷２６の運転情
報から予測した消費電力に基づいて発電電力を制御する
と共に、必要に応じて外部負荷２６の運転制限を行うこ
とにより、省エネ効率の一層の向上を図ることができ
る。

【００６７】なお、外部負荷２６には、時刻によって消
費電力が変化するものがある。このために、本実施の形
態では、外部負荷２６から入力される運転情報に基づい
て消費電力及び消費電力の変化を予測したが、外部負荷
２６の運転状態から消費電力を予測するときに、時刻に
応じた消費電力の変化を予め予測値として求め、この予
測値を加味して消費電力を予測しても良く、好ましい。

【００６８】すなわち、コントローラ１００には、ＥＥ
ＰＲＯＭ等の不揮発性メモリや、バックアップ電源によ
ってデータが保護されたメモリと、時刻を計測するタイ
マーを設け、ネットワーク通信によって外部負荷２６の
マイコン１１２から入力される運転情報から時刻毎の消
費電力を読込んで、時刻毎の消費電力の平均をメモリに
記憶する。

【００６９】ここから、外部負荷２６の消費電力及び消
費電力の変化を予測するときに、メモリに記憶している
時刻変化に応じた消費電力の変化を用いる。これによ
り、外部負荷２６の消費電力及び消費電力の変化をより
適切に予測することが可能となる。このとき、季節に応
じて外部負荷２６の運転状態が変化するときには、季節
毎の消費電力の変化を記憶し、季節に応じて消費電力を
予測するようにしても良く、また、温度センサによって
外気温度を検出し、この外気温度から消費電力を予測す
るようにしても良い。

【００７０】また、以上説明した本実施の形態は、本発
明の一例を示すものであり、本発明の構成を限定するも
のではない。例えば、本発明は、図２に示す燃料電池発
電装置１２に限らず、原燃ガスの供給量に応じた電力を
発電する任意の構成の燃料電池発電装置に適用すること
ができる。

【００７１】さらに、本実施の形態では、系統電源２２
を配電盤１６に接続し、系統電源２２から供給される電
力によって外部負荷２６が運転可能となっている例を用
いて説明したが、系統電源を用いずに電力電池発電装置
によって発電した電力によって外部負荷が運転される構
成であっても良い。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
続手段を用いて外部負荷とネットワーク接続することに
より、このネットワークを介して外部負荷の運転情報か
ら消費電力を予測し、この予測に基づいて発電電力を制
御することができる。これにより、省エネ効率の向上を
図ると共に、運転効率の向上を図ることができるという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に適用した燃料電池発電シ
ステムの概略構成図である。

【図２】本発明が適用される燃料電池発電装置の一例を
示す概略構成図である。

【図３】自動運転モードの一例を示す流れ図である。

【図４】外部負荷の運転制御の一例を示す流れ図であ
る。

【符号の説明】

１０燃料電池発電システム１２燃料電池発電装置１４系統連系用インバータ２２系統電源２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）外部負荷３０改質器（燃料電池発電部）３２ＣＯ変成器（燃料電池発電部）３４ＣＯ除去器（燃料電池発電部）３６燃料電池（燃料電池発電部）１００コントローラ（発電制御手段、判断手段、制
限手段）１０２マイコン（発電制御手段、判断手段、制限手
段）１０４操作スイッチ（入力手段）１１０通信Ｉ／Ｆ（接続手段）１１２（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ）マイコン１１４（１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ）通信Ｉ／
Ｆ（接続手段）１１６ネットワーク配線（接続手段）１１８ＬＡＮ（接続手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電した電力を外部負荷へ供給可能とさ
れる燃料電池発電装置であって、燃料ガスの供給量に応じた電力を発電する燃料電池発電
部と、前記外部負荷のそれぞれと少なくとも外部負荷の消費電
力を含む運転情報を読込み可能に接続する接続手段と、前記燃料電池発電部の作動を制御すると共に、前記接続
手段を介して入力される前記外部負荷の運転情報に基づ
いて燃料電池発電部の発電電力を制御する発電制御手段
と、を含むことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】前記発電制御手段が、前記接続手段を介
して入力される前記外部負荷のそれぞれの運転状態に基
づいて、外部負荷の消費電力を予測し、該予測結果に基
づいて発電電力を制御することを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】前記燃料電池発電部の発電電力と予測し
た前記外部負荷の消費電力から外部負荷の運転制限が必
要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が前記外部負荷の運転制限が必要と判断し
たときに運転制限が可能と外部負荷を選択して運転制限
を指示する制限手段と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
燃料電池発電装置。
【請求項４】前記運転制限が不要と判断されたとき
に、前記制限手段が前記選択した外部負荷の運転制限を
解除することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池発
電装置。