JP2009252677A - 燃料電池システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者が現在必要な貯湯タンクに蓄積する湯が確保でき、しかもシステムのリプレースを促すことができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池１００からの排熱を回収し、貯湯タンク１１３に蓄積した湯を給湯する排熱回収装置１０１を備え、燃料電池１００の機器寿命を示す第１種のタイプスタンプと、燃料電池１００と排熱回収装置１０１とのシステム寿命を示す第２種のタイムスタンプとを有し、ある起点からの経過時間が第１種のタイムスタンプ、第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、燃料電池１００が運転中であれば運転を継続させ、燃料電池１００が停止後、次回起動させない。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池の機器寿命を表す第１のタイムスタンプで燃料電池が機器停止した場合は所定のメンテナンスの実施で再度運転を可能とするが、燃料電池と排熱回収装置とのシステム寿命を表す第２のタイムスタンプに到達した場合は、燃料電池及び排熱回収装置の運転を許可しない燃料電池システム、及びそのプログラムに関するものである。

従来、この種の燃料電池システムについて図４を用いて説明する。

図４に示すように、燃料電池本体４０２の運転が開始されれば、運転時間計測手段４１１が運転時間を累積して積算することを開始し、運転時間計測手段４１１によって計測された運転時間が予め設定された所定の値に到達した場合に燃料電池システム４０１を停止させる。また、燃料電池本体４０２の運転が開始されれば、運転回数計測手段４１２が運転回数を累積して積算し（運転回数をプラス１にする）、運転回数計測手段４１２によって計測された運転回数が予め設定された所定の値に到達すれば、次回起動させないようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２６３９１２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、累積発電時間と累積発電回数を所定の換算式を用いて累積発電時間相当に変換した値の合計が予め設定した所定の値に到達した時点で即座に機器停止に向かうため、燃料電池システムが目標としていた貯湯タンクへの湯の確保について十分考慮されていないという課題があった。

さらに、燃料電池システムは、耐用年数の超過を防いでシステムのメンテナンス実施後に運転を再開させるものであるが、一般の家電商品より技術蓄積が浅い本システムは、安全面から設置より所定の期間でシステム寿命を設定し、必然的にシステムのリプレースを促すしくみが必要である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者が現在必要な貯湯タンクに蓄積する湯が確保でき、しかもシステムのリプレースを促すことができる燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、燃料電池と、前記燃料電池からの排熱を回収し、貯湯タンクに蓄積した湯を給湯する排熱回収装置を備え、前記燃料電池は前記燃料電池の機器寿命を示す第１種のタイプスタンプと、前記燃料電池と排熱回収装置とのシステム寿命を示す第２種のタイムスタンプとを有し、ある起点からの経過時間が前記第１種のタイムスタンプ、前記第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、前記燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、前記燃料電池が停止後、次回前記燃料電池を起動させないものである。

これによって、機器寿命を迎えた場合でも燃料電池の運転計画に従った発電を完結させることができ、使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保が行える。更に故障停止の様な印象を与えることなく機器停止を実現させ、システムを安全に運転することができる。

また、システム寿命を迎えた場合は燃料電池と排熱回収装置とを共に動作を停止させることができ、メーカーは使用者の安全の確保、及びシステムのリプレースの促進を速やかに講じることができる。

本発明の燃料電池システム、及びそのプログラムは、発電中に機器寿命及びシステム寿命の到来を検出した場合でも機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った発電を完結させることができ、使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更に故障停止の様な印象を与えることなく機器停止を実現させ、システムを安全に運転することができる。

また、システム寿命を迎えた場合は燃料電池と排熱回収装置とを共に動作を停止させることができ、メーカーは使用者の安全の確保、及びシステムのリプレースの促進を速やかに講じることができる。

第１の発明は、燃料電池と、燃料電池からの排熱を回収し、貯湯タンクに蓄積した湯を給湯する排熱回収装置を備え、燃料電池は燃料電池の機器寿命を示す第１種のタイプスタンプと、燃料電池と排熱回収装置とのシステム寿命を示す第２種のタイムスタンプとを有し、ある起点からの経過時間が第１種のタイムスタンプ、第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、燃料電池が停止後、次回燃料電池を起動させない燃料電池システムである。

この構成により、燃料電池が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないことから、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムにおいて、第２種のタイムスタンプが、第１種のタイムスタンプより後となるように設定されるものであり、これによって燃料電池単体の機器寿命と、燃料電池と排熱回収装置とを含めたシステム寿命とが設定できることから、検出寿命毎に内容の異なった対策措置を講じることができ、燃料電池システムの安全運転を確保することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池が第１種のタイムスタンプで機器停止した場合、排熱回収装置の使用は可能とするものであり、単体の機器寿命により停止してしまった燃料電池に対し、再度、燃料電池を機器寿命まで運転させるためのメンテナンスの実施日程をサービス会社と調整している最中でも、排熱による湯の蓄積は不可能でも排熱回収装置の加熱手段から湯を供給できることから、湯を要する生活に妨げとなることを防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池は入力手段を有し、燃料電池が機器停止していた場合、入力手段で所定の入力を行えばある起点からの経過時間と第２種のタイムスタンプを比較し、第２種のタイムスタンプが後である場合、第１種のタイムスタンプで機器停止した燃料電池の運転を再度可能とするものであり、一般の家電機器同様、機器寿命による破壊、故障まで使い続けることは不可能であるが、所定のメンテナンスを実施した燃料電池の場合は、システム寿命である第２種のタイムスタンプまで再び燃料電池を動作させることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池が第２種のタイムスタンプで機器停止した場合、入力手段で前記所定の入力を行っても前記燃料電池の運転を可能としないものであり、停止した燃料電池に所定のメンテナンスを施し、入力手段から所定の入力を行って燃料電池を蘇生させようとした場合も、システム寿命を迎えた場合は燃料電池と排熱回収装置とを共に動作を停止させることができ、メーカーは使用者の安全の確保、及びシステムのリプレースの促進を速やかに講じることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の燃料電池システムにおいて、排熱回収装置は貯湯タンクと、記貯湯タンクからの内部の湯水を給湯のために開閉切換えを可能にする開閉切換え手段とを有し、燃料電池が第２のタイムスタンプで機器停止した場合、排熱回収装置の加熱手段も停止させ、開閉切換え手段を全閉にして貯湯タンクから給湯カラン側への通水を遮断状態にし、貯湯タンク内の湯水の給湯使用を禁止するものであり、燃焼を伴う機器を全て寿命停止させることから、使用者とメーカーにとってシステム全体の寿命が明確になり、リプレースの促進と、システム寿命による不安全要素を取り除くことができる。また、貯湯タンクからの湯水の供給を遮断することから、燃料電池による浄化処理が不完全な湯水を使用者に供給させないことができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池はある起点からの経過時間が第１種のタイムスタンプと第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、燃料電池を次回起動させないことを報知する報知信号を出力する報知信号出力手段を備えるものである。

この構成により、次回の運転開始を許可しない報知信号を出力するため、前記報知信号を停止した機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器にメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは一度機器寿命に到達した機器であるため、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。

第８の発明は、特に、第７の発明の燃料電池システムにおいて、報知信号出力手段はある起点からの経過時間が第１種のタイムスタンプに到達した時の報知信号と、第２種のタイムスタンプに到達した時の報知信号との種類を設けるものであり、使用者は排熱回収装置の使用の可否が判断可能であることから、報知されている報知信号毎に速やかに対策措置を講じることができる。

第９の発明は、特に、第７または８の発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池は表示手段を有し、報知信号出力手段が出力する報知信号を表示手段に表示するものであり、使用者には次回起動しない理由が明確になり、サービス会社への機器のメンテナンス依頼、あるいはメーカーへの機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか１つの発明の燃料電池システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムであり、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の燃料電池システムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。

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、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は本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムのブロック図を示すものである。

図１において、排熱回収装置１０１は燃料電池１００の発電の際に発生した燃料電池本体１０２の排熱を回収し、貯湯タンク１１３に湯として蓄積し使用者に給湯を行う。燃料電池１００の発熱部位には冷却水を循環させるための配管があり、発電が開始されると冷却水ポンプ１０３が水を循環し熱交換器１０５に熱を集める。

貯湯水ポンプ１０４は貯湯タンク１１３の下層の水を、配管１０６を介して熱交換器１０５に導き、熱を回収させ貯湯タンク１１３に湯水を蓄積する。また、排熱回収装置１０１には生成された湯の温度とある閾値温度とを比較し、貯湯タンク１１３への湯水の回収位置を変更する三方弁１０９が配されており、閾値以上であれば配管１０７を介して貯湯タンク１１３の上層へ回収し、閾値以下であれば配管１１０を介し貯湯タンク１１３の下層へ回収させる。

この動作は、貯湯タンク１１３に生成された湯の積層を崩しにくいため、使用者に安定した給湯が行える効果がある。

排熱回収装置１０１には、配管１１９から導く貯湯タンク１１３の湯と、配管１１８から導く市水とを混合する開閉切換え手段１１７とその下流側に混合温度検出手段１２０が配され、加熱手段１１２に混合水を供給する。

開閉切換え手段１１７の可動できる角度は配管１１９から配管１１８までの９０度である。配管１１９側へ一杯に向けば、加熱手段１１２へ供給される水は貯湯タンク１１３からの湯水のみとなり、また配管１１８側へ一杯に開けば、加熱手段１１２へ供給される水は市水からの水のみとなる。

つまり市水側へ一杯に開くことによって、貯湯タンク１１３から給湯カラン１１４側への通水を遮断状態にすることができる。給湯カラン１１４から出湯させれば、混合温度検出手段１２０の検出温度が情報端末装置１１５に設定された給湯温度に調整するため、開閉切換え手段１１７は配管１１９からの湯水と配管１１８からの市水との混合比を調整する。

貯湯タンク１１３からの湯水と市水からの水を混合し、混合温度を調整するが、混合温度検出手段１２０の検出温度が情報端末装置１１５に設定された給湯温度より熱い場合は、開閉切換え手段１１７は配管１１８の市水側へ、反対に冷たい場合は配管１１９の湯水側へ開く。

配管１１９側へ一杯に開いてもまだ情報端末装置１１５に設定された給湯温度より冷たい場合は加熱手段１１２によって混合水は加熱され、使用者が設定した湯を給湯カラン１１４から出湯する。

情報端末装置１１５は燃料電池１００と宅内通信回線１１６で接続され、燃料電池の制御を行う構成になっている。宅内通信回線１１６は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または特定小電力無線など無線を媒体として利用することも可能で、その場合、情報端末装置１１５、燃料電池１００それぞれは無線通信ユニットを装着する必要がある。

情報端末装置１１５は、燃料電池１００の発電の開始や停止、給湯温度、風呂の沸き上げや風呂の沸き上げ予約といった設定機能や、異常コードの表示、発電電力量、受電電力量、貯湯タンク１１３に配された残湯量検出手段１１１ａ〜１１１ｆが検出する温度から貯湯タンク１１３の残湯量の表示機能を備えている。

以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図２において、燃料電池１００は水素と酸素を化学反応させ、直接電気エネルギーを発生させると同時に、反応時に発生する熱も回収利用することにより高いエネルギー効果が実現できるシステムである。

また、排熱回収装置１０１は、燃料電池１００の発電の際に発生した排熱を回収し、貯湯タンクに湯水として蓄積し使用者に給湯を行うものであり、貯湯タンクへの湯水の回収位置を変更する三方弁１０９と、貯湯タンクの残湯量を検出するための残湯量検出手段１１１ａ〜１１１ｆが設けられている。

一方、近年、家電製品全般に製品機器の機器寿命を検出し、強制的に動作停止させる寿命停止仕様の搭載について各メーカー共に議論され始めている。特に、現在開発が進められている家庭用燃料電池システムの多くは、都市ガスなどの原料ガスを改質し、水素を取り出し燃料電池の燃料とする方向で進められており、原料ガスの燃焼や水素を取り扱う機器であること、かつ前記一般的な家電製品よりも技術蓄積が浅いということから、燃料電池に前記寿命停止仕様の搭載についてはその動向が注目されている。

しかしながら、現時点では技術的には寿命停止をさせることは可能であっても営業的には、困難な点が多く存在する。寿命停止の必要性は理解できても使用者の所有物に対してメーカーが停止させる意思を持つと言うことに対して使用者が納得できるか否かという大きな課題があるためである。

従って、本発明の燃料電池システムは、燃料電池１００の耐用年数、すなわち機器寿命の検出で一旦動作停止させ、基本的には使用者にリプレースを勧めるが、リプレースを拒否する使用者に対しては、条件付きで燃料電池１００の運転を再開させることを可能とするものである。

その条件とは、機器寿命（第１のタイムスタンプ）で停止した燃料電池１００に所定のメンテナンスを施すことと、第１のタイムスタンプより未来にメーカーが設定するシステム寿命（第２のタイムスタンプ）の到来時には燃料電池１００と、更に排熱回収装置１０１に配されている貯湯タンク、加熱手段１１２とを含めた動作停止とすることである。

機器寿命、システム寿命は燃料電池システムが使用者宅に施工されてからの経過時間の計測で判断することとし、その閾値は第１のタイムスタンプ、第２のタイムスタンプとして予め記憶手段２０７にそれぞれ設定されている。本実施の形態では、経過時間を燃料電池１００の通電時間で説明するが、例えば施工時のカレンダーを記憶し、そこを起点として経過時間を計測しても良い。

制御部２０１は累積通電時間１計測手段２０２と累積通電時間２計測手段２０５とを有し、燃料電池１００が通電されている間、時間を累積して積算する。

前記累積通電時間１計測手段２０２は燃料電池１００単体の機器寿命の検出を目的とし、前記累積通電時間２計測手段２０５は燃料電池１００と排熱回収装置１０１とを含めたシステム寿命の検出を目的として積算し、燃料電池１００が通電されている期間、累積通電時間１計測手段２０２と累積通電時間２計測手段２０５は通電時間を累積して積算する。

制御部２０１は累積通電時間１計測手段２０２と累積通電時間２計測手段２０５とが計測した累積通電時間を、記憶手段２０７に記憶していた累積通電時間と新しい累積通電時間を入れ替えて記憶する。

制御部２０１が記憶手段２０７に記憶する時期は、通電時間の積算中に所定の周期で記憶しても良いし、また燃料電池１００の電源がＯＦＦになった時に、制御部２０１が瞬時に記憶する様にしても良い。

記憶手段２０７は不揮発性のメモリでも良いし、またはバックアップ電池によってデータを保持するタイプのメモリであっても良い。これによって、燃料電池１００の電源がＯＦＦされた場合も、累積して積算した通電時間を失うことがなくなる。

報知信号出力手段２０６は累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１と記憶手段２０７に予め設定されている第１種のタイムスタンプとを比較し、比較した結果、累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していた場合、これは燃料電池１００単体の機器寿命を意味するわけであるが、燃料電池１００が運転中に即座に燃料電池１００を停止動作に向かわせてしまえば、使用者には故障停止で停止に向かった様な印象を与えてしまう。

そこで、累積通電時間１と第１種のタイムスタンプとの比較の結果、累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していた場合でも、燃料電池１００に異常や故障が特になければ現在動作している状態を必ずしも停止させる必要がなく、制御部２０１が有する運転計画に従って運転を継続させ、運転計画が判断している停止すべき時に燃料電池１００を停止させれば、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。

つまり、報知信号出力手段２０６は累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１と第１種のタイムスタンプとの比較処理を燃料電池１００の動作する工程が待機中の時のみとすれば次回の運転をさせないという動作にすることができ、故障停止の様な印象を与えずに機器停止させることができる。

報知信号出力手段２０６は累積通電時間２計測手段２０５が計測する累積通電時間２と第２種のタイムスタンプとの比較処理においても燃料電池１００の待機中のみとすることで、同様の効果が得られる。

尚、燃料電池１００の単体の機器寿命の検出を累積通電時間１が所定の値に到達することを例に説明しているが、累積通電時間１、累積発電時間、累積発電回数の中からいずれか１つが所定の値に到達することによって検出しても良い。ここで、累積発電時間、累積発電回数の計測方法について説明する。

初めに累積発電時間の計測であるが、制御部２０１が有する累積発電時間計測手段２０３は燃料電池１００が待機状態から離れ、起動行程を実施し、発電行程に移れば発電時間を累積して積算することを開始し、燃料電池１００が発電行程から停止行程に移れば、発電時間の積算を終了し、記憶手段２０７に記憶する。

次に累積発電回数の計測であるが、制御部２０１が有する累積発電回数計測手段２０４は、燃料電池１００が発電の開始から、停止行程に状態を移した時に１カウントし、発電回数を累積して積算し、記憶手段２０７に記憶していた発電回数と新しい発電回数とを入れ替えて記憶する。

報知信号出力手段２０６は累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１と第１種のタイムスタンプとを比較し、比較した結果、累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していた場合、次回の運転がないことを意味する報知信号を出力する。

停止した燃料電池１００に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、機器のメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点とし、また、メーカーは機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができる。

累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していた場合、これは燃料電池１００単体の機器寿命を意味するわけであるが、システムがシステム寿命に到達していない、つまり、累積通電時間２計測手段２０５が計測する累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達していない場合は、まだシステム寿命に達していないため、累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達するまでの期間は仮に燃料電池１００が単体の機器寿命の検出により機器停止していても、排熱回収装置１０１の運転は可能とする。

この時、燃料電池１００は機器停止しており、排熱の回収ができないため図１に示す貯湯タンク１１３には湯がない。この様な場合、使用者が湯を使用する時は、貯湯タンク１１３の水を、加熱手段１１２を用いて加熱し、湯水を供給することとする。

また、累積通電時間１計測手段２０２が計測した累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していた場合、基本的には使用者にシステムのリプレースを勧めるが、リプレースを強く拒否する使用者に対しては、システム寿命に到達していない、つまり、累積通電時間２計測手段２０５が計測する累積通電時間２と第２種のタイムスタンプとの比較の結果、累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達していない場合に限り、燃料電池１００に所定のメンテナンスを施し、燃料電池１００の運転を再開させることができる。

この所定のメンテナンスとは、特に発電エネルギーを発生させるために直接寄与する燃料電池スタック、改質器といった重要部品へのメンテナンス、または交換なども含めるといった作業も想定した、通常の定期メンテナンスと内容が異なるものであっても良い。

所定のメンテナンスが終了すれば、入力手段２０８から所定の入力を行い、メンテナンスの終了を入力する。具体的には、前記入力により、累積通電時間１計測手段２０２が計測する累積通電時間１をゼロにリセットすることで、累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達していない状態に戻し、燃料電池１００の運転を可能とするものである。

すなわち、燃料電池１００の単体の機器寿命が到来した場合、システム寿命に到達するまでは、所定のメンテナンスを施すことによって、燃料電池１００は繰り返し蘇生し、運転を再開させることができる。

一方、報知信号出力手段２０６は累積通電時間２計測手段２０５が計測する累積通電時間２と第２種のタイムスタンプとの比較の結果、累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達している場合、これは燃料電池１００と排熱回収装置１０１とを含めたシステム寿命の検出を意味するわけであるが、システムの寿命であるため、燃料電池１００の運転、及び排熱回収装置１０１の運転も許可しない。

つまり、上記した所定のメンテナンスを完了し、入力手段２０８から所定の入力処理が行われた場合も燃料電池１００の蘇生はさせず、運転を許可しない。これによって、メーカーは使用者の安全の確保、及びシステムのリプレースの促進を速やかに講じることができる。

また、この時、排熱回収装置１０１の運転を許可しないため、制御部２０１は開閉切換え手段１１７を図１に示す配管１１８側へ一杯に開くことによって、貯湯タンク１１３から給湯カラン１１４側への通水を遮断状態する。これによって、燃料電池１００による浄化処理が不完全な湯水を使用者に供給させないことができる。

報知信号出力手段２０６は累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達した場合、次回の運転を許可しないことを意味する報知信号を出力する。そして制御部２０１は前記報知信号を使用者に理解できるようなメッセージや、または直接的な視認性を確保するようなＬＥＤなどの発光といった表示を情報端末装置１１５に行う。これによって、停止している燃料電池１００に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、機器のメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点とし、また、メーカーは機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができる。

報知信号出力手段２０６は累積通電時間２計測手段２０５が計測する累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達した場合も同様に報知信号を出力するが、システム寿命の検出、つまり燃料電池１００と更に排熱回収装置１０１とが運転できなくなることを意味するため、第１種のタイムスタンプの検出時と種類を設ける。

つまり、情報端末装置１１５に表示するメッセージやＬＥＤの発光パターンも種類を設ける。これによって、使用者は排熱回収装置１０１の使用の可否が判断可能であることから、報知されている報知信号毎に速やかに対策を講じることができる。

なお、燃料電池１００では、報知信号または予告信号の内容などを表示する表示手段２０９と、宅内通信回線１１６を介して情報端末装置１１５と通信を行う通信手段２１０とを制御する。

図３は本実施の形態の燃料電池システムの動作を説明するためのフローチャートである。燃料電池１００が通電されている期間、制御部２０１が有する累積通電時間１計測手段２０２は第１種のタイムスタンプと比較するための累積通電時間１を、また累積通電時間２計測手段２０５は第２種のタイムスタンプと比較するための累積通電時間２を積算する（ＳＴＥＰ１）。

次に制御部２０１は、報知信号出力手段２０６が燃料電池１００と排熱回収装置１０１が運転できないことを意味するシステム寿命に到達したことを示す第２種の報知信号を出力しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２）。

第２種の報知信号を出力していれば（ＳＴＥＰ２、Ｙｅｓ）、燃料電池１００及び排熱回収装置１０１の運転の停止（ＳＴＥＰ３）と、第２種の報知信号の出力を継続し（ＳＴＥＰ４）、情報端末装置１１５には燃料電池１００と排熱回収装置１０１とが次回の運転ができないことを意味するメッセージやＬＥＤなどの発光を行う。

第２種の報知信号を出力していなければ（ＳＴＥＰ２、Ｎｏ）、積算した累積通電時間１または累積通電時間２を第１種のタイムスタンプまたは第２種のタイムスタンプと比較するために、燃料電池１００の運転状態が待機中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ５）。

待機中でなければ（ＳＴＥＰ５、Ｎｏ）、再び累積通電時間１計測手段２０２は累積通電時間１を、また累積通電時間２計測手段２０５は累積通電時間２を積算する（ＳＴＥＰ１）。

燃料電池１００が待機中であった場合（ＳＴＥＰ５、Ｙｅｓ）、累積して積算した通電時間が第１種のタイムスタンプ、第２種のタイムスタンプに到達しているか否かを判定するわけであるが、先に、システム寿命を検出するための累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ６）。

これは、燃料電池システムの施工からの経過時間がシステム寿命内であれば所定のメンテナンスを実施した燃料電池１００は、単体での機器寿命で停止していた場合でも蘇生させることが可能であり、運転を再開し、次の周期でやってくる燃料電池１００の単体の機器寿命に到達するよりも前にシステム寿命に到達した場合は、たとえ燃料電池１００が次の単体の機器寿命に到達していなくとも、燃料電池１００及び排熱回収装置１０１を停止させなければならないためである。

累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達していた場合（ＳＴＥＰ６、Ｙｅｓ）、燃料電池１００及び排熱回収装置１０１の機器停止を行う（ＳＴＥＰ７）。待機中に前記比較を行っているため、実際には運転している燃料電池１００の停止を行うわけではなく、次回の運転を許可しないということになる。

更に、排熱回収装置１０１の運転を許可しないため、制御部２０１は開閉切換え手段１１７を配管１１８側へ一杯に開き、貯湯タンク１１３から給湯カラン１１４側への通水を遮断状態する（ＳＴＥＰ７）。そして、第２種の報知信号を出力する（ＳＴＥＰ８）。

累積通電時間２が第２種のタイムスタンプに到達していない場合（ＳＴＥＰ６、Ｎｏ）、燃料電池１００の単体の累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１４）。

累積通電時間１が第１種のタイムスタンプに到達している場合（ＳＴＥＰ１４、Ｙｅｓ）、これは燃料電池１００の単体の機器寿命を意味し、燃料電池１００を機器停止させる（ＳＴＥＰ１５）。この場合も燃料電池１００の待機中に判定しているため、次回の起動をさせないという動作になる。

燃料電池１００の単体の機器寿命であるため、排熱回収装置１０１の運転は可能である。そして、第１種の報知信号を出力し（ＳＴＥＰ１６）、情報端末装置１１５には燃料電池１００が次回の運転ができないことを意味するメッセージやＬＥＤなどの発光を行う（ＳＴＥＰ１６）。

次に、制御部２０１は、燃料電池１００が有する入力手段２０８から、機器停止した燃料電池１００の所定のメンテナンスが終了したことを意味する入力操作があるか否かを判定する（ＳＴＥＰ９）。入力操作があった場合（ＳＴＥＰ９、Ｙｅｓ）、制御部２０１は報知信号出力手段２０６が報知している信号が第１種の報知信号か否かを判定する（ＳＴＥＰ１０）。

第１種の報知信号であった場合（ＳＴＥＰ１０、Ｙｅｓ）、制御部２０１は累積通電時間１計測手段２０２が積算した累積通電時間１をクリアする（ＳＴＥＰ１１）。これによって、燃料電池１００の機器停止が解除され（ＳＴＥＰ１２）、第１種の報知信号の報知も解除され（ＳＴＥＰ１３）、燃料電池１００は運転を再開することができる。再び、累積通電時間１、累積通電時間２を積算する（ＳＴＥＰ１）。

一方、第２種の報知信号を出力している時（ＳＴＥＰ８）、かつ入力手段２０８からの入力操作があった場合（ＳＴＥＰ９、Ｙｅｓ）は、なにも実行せずに（ＳＴＥＰ１０、Ｎｏ）燃料電池１００を蘇生させない。

また、燃料電池１００が待機中でない場合（ＳＴＥＰ５、Ｎｏ）や待機中であっても入力手段２０８から入力操作が行われない場合（ＳＴＥＰ９、Ｎｏ）は再び、累積通電時間１、累積通電時間２を積算する（ＳＴＥＰ１）。

以上のように、本実施の形態においては、燃料電池１００が発電中に構成部品の劣化を予知した場合も機器に危険な状態がない場合は、燃料電池１００の運転計画に従った運転を完結させた後に停止し、停止後次回からの起動をさせないことから、使用者が現在必要な発電電力量、及び貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更にシステムの安全を確保するための機器停止であっても、故障停止の様な印象を与えずに機器停止を実現させることができる。

また、燃料電池１００単体の機器寿命と、燃料電池１００と排熱回収装置１０１とを含めたシステム寿命とが設定できることから、検出寿命毎に内容の異なった対策措置を講じることができ、燃料電池システムの安全運転を確保することができる。

また、単体の機器寿命により停止してしまった燃料電池１００に対し、再度、燃料電池１００を機器寿命まで運転させるためのメンテナンスの実施日程をサービス会社と調整している最中でも、排熱による湯の蓄積は不可能でも排熱回収装置の加熱手段から湯を供給できることから、湯を要する生活にさまたげとなることを防ぐことができる。

また、一般の家電機器同様、機器寿命による破壊、故障まで使い続けることは不可能であるが、所定のメンテナンスを実施した燃料電池１００の場合は、システム寿命である第２種のタイムスタンプまで再び燃料電池１００を動作させることができる
また、停止した燃料電池１００に所定のメンテナンスを施し、入力手段２０８から所定の入力を行い、燃料電池１００を蘇生させようとした場合も、システム寿命を迎えた場合は燃料電池１００と排熱回収装置１０１とを共に動作を停止させることができ、メーカーは使用者の安全の確保、及びシステムのリプレースの促進を速やかに講じることができる。

また、燃焼を伴う機器を全て寿命停止させることから、使用者とメーカーにとってシステム全体の寿命が明確になり、リプレースの促進と、システム寿命による不安全要素を取り除くことができる。また、貯湯タンク１１３からの湯水の供給を遮断することから、燃料電池１００による浄化処理が不完全な湯水を使用者に供給させないことができる。

また、次回の運転開始を許可しない報知信号を出力するため、前記報知信号を停止した機器に対して速やかな対策措置を講じるための起点、例えば使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器にメンテナンス依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための起点、またメーカーは一度機器寿命に到達した機器であるため、機器のリプレース商談へ持ち込むための起点として用いることができ、発電装置としての本来の運転稼働率が向上し、省エネ性を確保することができる。

また、第１種のタイムスタンプに到達した時の報知信号と第２種のタイムスタンプに到達した時の報知信号とをそれぞれ種類を設けることから、使用者は排熱回収装置の使用の可否が判断可能となり、報知されている報知信号毎に速やかに対策措置を講じることができる。

また、報知信号出力手段２０６が出力する報知信号を表示手段２０９に表示することから、使用者は次回起動しない理由が明確になり、サービス会社への機器のメンテナンス依頼、またメーカーへは機器のリプレース依頼をするといった対策措置を速やかに講じることができ、発電装置としての本来の運転稼働率を確保することができる。

なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。

プログラムであれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することでプログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。

なお、本発明の燃料電池は家庭用に限らずオフィスや工場などの業務用であっても良い。

以上のように、本発明にかかる、本発明の燃料電池システム、及びそのプログラムは、発電中に機器寿命及びシステム寿命の到来を検出した場合でも機器に危険な状態がない場合は、燃料電池の運転計画に従った発電を完結させることができ、使用者が現在必要な発電電力量と貯湯タンクに蓄積する湯の確保と、更に故障停止の様な印象を与えることなく機器停止を実現させ、システムを安全に運転することができる。

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 同燃料電池システムのブロック図 同燃料電池システムの動作を説明するためのフローチャート 従来の燃料電池システムの構成図

符号の説明

１００ 燃料電池
１０１ 排熱回収装置
１０２ 燃料電池本体
１０３ 冷却水ポンプ
１０４ 貯湯水ポンプ
１０５ 熱交換器
１０６、１０７、１１０、１１８、１１９ 配管
１０９ 三方弁
１１１ａ〜１１１ｆ 残湯量検出手段
１１２ 加熱手段
１１３ 貯湯タンク
１１４ 給湯カラン
１１５ 情報端末装置
１１６ 宅内通信回線
１１７ 開閉切換え手段
１２０ 混合温度検出手段
２０１ 制御部
２０２ 累積通電時間１計測手段
２０３ 累積発電時間計測手段
２０４ 累積発電回数計測手段
２０５ 累積通電時間２計測手段
２０６ 報知信号出力手段
２０７ 記憶手段
２０８ 入力手段
２０９ 表示手段
２１０ 通信手段

Claims (10)

1. 燃料電池と、前記燃料電池からの排熱を回収し、貯湯タンクに蓄積した湯を給湯する排熱回収装置を備え、前記燃料電池は前記燃料電池の機器寿命を示す第１種のタイプスタンプと、前記燃料電池と排熱回収装置とのシステム寿命を示す第２種のタイムスタンプとを有し、ある起点からの経過時間が前記第１種のタイムスタンプ、前記第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、前記燃料電池が運転中であれば運転を継続させ、前記燃料電池が停止後、次回前記燃料電池を起動させない燃料電池システム。
2. 前記第２種のタイムスタンプが、前記第１種のタイムスタンプより後となるように設定されている請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記燃料電池が前記第１種のタイムスタンプで機器停止した場合、前記排熱回収装置の使用は可能とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記燃料電池は入力手段を有し、前記燃料電池が機器停止していた場合、前記入力手段で所定の入力を行えばある起点からの経過時間と前記第２種のタイムスタンプを比較し、前記第２種のタイムスタンプが後である場合、前記第１種のタイムスタンプで機器停止した前記燃料電池の運転を再度可能とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. 前記燃料電池が前記第２種のタイムスタンプで機器停止した場合、前記入力手段で前記所定の入力を行っても前記燃料電池の運転を可能としない請求項４に記載の燃料電池システム。
6. 前記排熱回収装置は前記貯湯タンクと、前記貯湯タンクからの内部の湯水を給湯のために開閉切換えを可能にする開閉切換え手段とを有し、前記燃料電池が前記第２のタイムスタンプで機器停止した場合、前記排熱回収装置の加熱手段も停止させ、前記開閉切換え手段を全閉にして前記貯湯タンクから給湯カラン側への通水を遮断状態にし、前記貯湯タンク内の湯水の給湯使用を禁止する請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
7. 前記燃料電池はある起点からの経過時間が前記第１種のタイムスタンプと前記第２種のタイムスタンプの内、少なくともいずれか１つに到達した場合、前記燃料電池を次回起動させないことを報知する報知信号を出力する報知信号出力手段を備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
8. 前記報知信号出力手段はある起点からの経過時間が前記第１種のタイムスタンプに到達した時の報知信号と、前記第２種のタイムスタンプに到達した時の報知信号との種類を設けた請求項７に記載の燃料電池システム。
9. 前記燃料電池は表示手段を有し、前記報知信号出力手段が出力する前記報知信号を前記表示手段に表示する請求項７または８に記載の燃料電池システム。
10. 請求項第１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池システムの少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。

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