JP3766412B2 - 電力供給システム、住宅、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、負荷に電力を供給する電力供給システム、電力供給システムを備えた住宅、及び電力供給システムを機能させるプログラムに関する。特に、本発明は燃料電池を有する電力供給システムに関する。

従来、電力系統の補助電源として各住宅における太陽光発電、燃料電池等が考られている。また、近年の電力需要の増大により、近い将来に電力系統からの電力供給が不足することが予想される。このため、各住宅の電力供給において、太陽光発電、燃料電池等の分散型電源に対する依存度が高まると考えられる。

関連する特許文献等は、現在認識していないためその記載を省略する。

しかし、各住宅に分散電源を配置する場合、系統等から電力を供給する場合に比べ、安全面について配慮する必要がある。例えば、燃料電池は水素ガスを燃料として発電するため、住宅用の電源として用いる場合は特にガス漏れ等の対策を施す必要がある。例えば地震等の非常時においては、燃料として使用する水素ガスを安全に外部に放出する必要がある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、電力を発電して負荷に供給する燃料電池と、燃料電池から、住宅の下部から離れる方向へ延伸して設けられ、燃料電池に供給される水素ガスを、非常時に住宅の外部に放出するための放出管と、非常時に燃料電池への水素ガスの供給を停止させ、燃料電池に残留した水素ガスを放出管を介して外部に放出させる制御部とを備える電力供給システムを提供する。

放出管は、住宅の窓より上部に設けられた開口部を有し、開口部から水素ガスを放出してよい。放出管は、住宅の通風口より上部に設けられた開口部を有し、開口部から水素ガスを放出してよい。

また、電力供給システムは、住宅の外部に設けられ、燃料電池を冷却するファンを更に備え、放出管は、ファンの送風口又は吸風口の近傍に設けられた開口部を有し、開口部から水素ガスを放出し、ファンの送風によって水素ガスを拡散してよい。制御部は、燃料電池を停止させてから予め定められた期間、ファンを停止させなくてよい。

本発明の第２の形態においては、電力によって駆動する負荷が設けられた住宅であって、電力を発電して負荷に供給する燃料電池と、燃料電池から、住宅の下部から離れる方向へ延伸して設けられ、燃料電池に供給される水素ガスを、非常時に住宅の外部に放出するための放出管と、非常時に燃料電池への水素ガスの供給を停止させ、燃料電池に残留した水素ガスを放出管を介して外部に放出させる制御部とを備える住宅を提供する。

本発明の第３の形態においては、住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、電力を発電して負荷に供給する燃料電池と、非常時に燃料電池への水素ガスの供給を停止する燃料供給部と、燃料供給部が燃料電池への水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池を稼働させ、燃料電池に残留する水素ガスを消費させる制御部とを備える電力供給システムを提供する。

制御部は、燃料供給部が水素ガスの供給を開始してから、水素ガスの供給を停止するまでに、燃料電池に供給した水素ガスの総量を算出するガス量算出部と、燃料供給部が水素ガスの供給を開始してから、水素ガスの供給を停止するまでに、燃料電池が発電した総発電量を算出する発電量算出部と、ガス量算出部が算出した水素ガスの総量、及び発電量算出部が算出した総発電量に基づいて、燃料供給部が水素ガスの供給を停止してから燃料電池を稼働させる期間を算出する期間算出部とを有してよい。

本発明の第４の形態においては、電力供給システムを機能させるプログラムであって、電力供給システムを、住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、電力を発電して負荷に供給する燃料電池と、非常時に燃料電池への水素ガスの供給を停止する燃料供給部と、燃料供給部が燃料電池への水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池を稼働させ、燃料電池に残留する水素ガスを消費させる制御部とを備える電力供給システムとして機能させるプログラムを提供する。

尚、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又、発明となりうる。

本発明によれば、非常時に燃料電池等に残留する水素ガスを安全に除去することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、 図１は、本発明の実施形態に係る電力供給システム１００の構成の一例を示す。電力供給システム１００は、住宅２００に設けられた負荷５０に電力を供給する。住宅２００は、窓１２０及び通風口１１０を備える。また、住宅２００は、例えば複数の住居を含む集合住宅であってもよい。

電力供給システム１００は、燃料供給部１０、燃料電池２０、放出管３０、及び制御部４０を備える。燃料電池２０は、電力を発電して負荷５０に供給する。燃料電池２０は例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）である。

燃料供給部１０は、燃料電池２０に燃料を供給する。燃料供給部１０は、例えば都市ガス、プロパンガス等を改質し、水素ガスを生成して燃料電池２０に供給する改質器を有してよい。また、燃料供給部１０は、外部から水素ガスが供給され、供給された水素ガスを燃料電池２０に供給するものであってもよい。

放出管３０は、燃料電池２０から、住宅２００の下部から離れる方向へ延伸して設けられ、燃料電池２０に供給される水素ガスを、非常時に住宅２００の外部に放出する。ここで、住宅２００の下部とは、住宅２００のうち、人が居住する空間の最下部であってもよい。また、住宅２００の下部とは、住宅２００の最下階の床であってよい。例えば、住宅２００の下部とは住宅２００の１階の床であってよい。また住宅２００の下部とは、燃料電池２０が配置された床であってもよい。

また、住宅２００の下部から離れる方向とは、例えば住宅２００の下部から垂直方向に離れる方向であってよく、水平方向に離れる方向であってもよい。例えば、住宅２００の最下階の床から上方に離れる方向であってよく、燃料電池２０と接する床の位置から水平方向に離れる方向であってもよい。

制御部４０は、非常時に燃料電池２０への水素ガスの供給を停止させ、燃料電池２０に残留した水素ガスを放出管３０を介して住宅２００の外部に放出させる。また、燃料供給部１０が改質器を有する場合、制御部４０は、非常時に当該改質器を停止させることが好ましい。また、燃料供給部１０に外部からガス等が供給されている場合、制御部４０は、非常時に燃料供給部１０に対するガス等の供給を停止させることが好ましい。ここで、非常時とは、例えば地震等の災害時を指す。また、制御部４０は、非常時に燃料電池２０及び燃料供給部１０に残留した水素ガスを放出管３０を介して住宅２００の外部に放出させてもよい。制御部４０は、例えば燃料供給部１０、放出管３０、及び燃料電池２０に不活性ガスを供給することにより、残留した水素ガスを外部に放出する。

また、放出管３０は、住宅２００の窓１２０より上部に設けられた開口部３２を有し、開口部３２から水素ガスを放出してよい。ここで、住宅２００の窓１２０より上部とは、前述した住宅２００の下部から開口部３２までの垂直方向における距離が、住宅２００の下部から窓１２０までの垂直方向における距離が大きい状態を指す。

また、放出管３０は、住宅２００の通風口１１０より上部に設けられた開口部３２を有し、開口部３２から水素ガスを放出してもよい。これらのように放出管３０を構成することにより、放出管３０から放出した水素ガスが住宅２００の内部に進入することを防ぎ、安全に水素ガスを放出することができる。

図２は、電力供給システム１００の構成の他の例を示す。本例において、電力供給システム１００は、図１において説明した電力供給システム１００の構成に加え、住宅２００の外部に設けられ、燃料電池２０を冷却するファン５２を更に備える。

ファン５２は、例えば燃料電池２０の冷却用に循環する冷却水を冷却するためのファンであってよい。例えば、当該冷却水は冷却管６２を循環し、冷却管６２は、少なくとも一部が住宅２００の外部に表出している。ファン５２は、冷却管６２の、住宅２００の外部に表出している部位に送風することにより、冷却水の放熱を促進し、燃料電池２０を冷却する。

放出管３０は、ファン５２の送風口又は吸風口の近傍に設けられた開口部３２を有し、開口部３２から水素ガスを放出する。そして、ファン５２の送風によって放出した水素ガスを拡散させる。また、制御部４０は、燃料電池２０を停止させてから予め定められた期間、ファン５２を停止させないように、ファン５２を制御する。制御部４０は、燃料電池２０、燃料供給部１０、及び放出管３０に残留した水素ガスが全て放出されるまで、ファン５２を停止させないことが好ましい。また、制御部４０は、燃料電池２０、燃料供給部１０、及び放出管３０に不活性ガスを予め定められた量だけ供給するまで、ファン５２を停止させないように制御してもよい。このように、水素ガスを住宅２００の外部において拡散させることにより、安全に水素ガスを放出することができる。

また、本例においてファン５２は燃料電池２０の冷却用であり、電力供給システム１００が備えていたが、他の例においては、例えば冷房器具等の室外機をファン５２として用いてもよい。この場合、電力供給システム１００はファン５２を備えていなくてもよい。

図３は、電力供給システム１００の更なる他の例を示す。本例において、電力供給システム１００は、燃料供給部１０、燃料電池２０、及び制御部４０を備える。電力供給システム１００は、図１及び図２において説明した電力供給システム１００と同様に、住宅２００に設けられた負荷５０に電力を供給する。また、本例において、燃料供給部１０、及び燃料電池２０は図１又は図２において説明した燃料供給部１０及び燃料電池２０と同一又は同様の機能及び構成を有する。

燃料供給部１０は、非常時に燃料電池２０への水素ガスの供給を停止する。例えば、燃料供給部１０が改質器を有する場合、非常時に当該改質器を停止し、水素ガスの生成を停止させることが好ましい。そして、制御部４０は、燃料供給部１０が燃料電池２０への水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池２０を稼働させ、燃料電池２０に残留する水素ガスを消費させる。また、燃料電池２０は、このとき余剰に生成した電力を、例えば接地電位に放電することが好ましい。また、制御部４０は、燃料電池２０に残留する水素ガスの全てを消費するまで、燃料電池２０を稼働させることが好ましい。

制御部４０は、ガス量算出部８０、発電量算出部７０、及び期間算出部６０を有する。ガス量算出部８０は、燃料供給部１０が水素ガスの供給を開始してから、水素ガスの供給を停止するまでに、燃料電池２０に供給した水素ガスの総量を算出する。また、発電量算出部７０は、燃料供給部１０が水素ガスの供給を開始してから、水素ガスの供給を停止するまでに、燃料電池２０が発電した総発電量を算出する。

そして、期間算出部６０は、ガス量算出部８０が算出した水素ガスの総量、及び発電量算出部７０が算出した総発電量に基づいて、燃料供給部１０が水素ガスの供給を停止してから燃料電池２０を稼働させる期間を算出し、算出した期間、燃料電池２０を稼働させる。つまり、期間算出部６０は、燃料電池２０に供給された水素ガスの総量、及び燃料電池２０が発電した総発電量に基づいて、燃料電池２０に残留している水素ガス量を算出し、算出した水素ガス量を消費できる期間、燃料電池２０を稼働させる。また、制御部４０は、このときに燃料電池２０に発電させる発電量を制御してもよい。燃料電池２０は、供給された水素から水を生成することにより発電するため、供給された水素ガスの総量、及び総発電量から、発電に寄与していない、すなわち残留している水素ガス量を算出することができる。

本例における電力供給システム１００によれば、燃料電池２０に残留している水素ガスを安全に除去することができる。

図４は、電力供給システムを制御するコンピュータ３００の構成の一例を示す。本例において、コンピュータ３００は、電力供給システムを図３において説明した電力供給システム１００として機能させるプログラムを格納する。また、コンピュータ３００は、電力供給システム１００の制御部４０として更に機能してもよい。

コンピュータ３００は、ＣＰＵ７００と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０４と、通信インターフェース７０６と、ハードディスクドライブ７１０と、フレキシブルディスクドライブ７１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４とを備える。ＣＰＵ７００は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０４、ハードディスクドライブ７１０、フレキシブルディスク７２０、及び／又はＣＤ−ＲＯＭ７２２に格納されたプログラムに基づいて動作する。

例えば、電力供給システム１００を機能させるプログラムは、コンピュータ３００を、図３に関連して説明した制御部４０として機能させ、燃料供給部１０、及び燃料電池２０を図３に関連して説明したように制御し、電力供給システムを機能させる。

通信インターフェース７０６は、例えば燃料供給部１０、及び燃料電池２０と通信し、それぞれの状態等に関する情報を受信し、またそれぞれを制御する制御信号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ７１０、ＲＯＭ７０２、又はＲＡＭ７０４は、設定情報、及びＣＰＵ７００を動作させるためのプログラム等を格納する。また、当該プログラムは、フレキシブルディスク７２０、ＣＤ−ＲＯＭ７２２等の記録媒体に格納されていてもよい。

フレキシブルディスクドライブ７１２は、フレキシブルディスク７２２がプログラムを格納している場合、フレキシブルディスク７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４は、ＣＤ−ＲＯＭ７２２がプログラムを格納している場合、ＣＤ−ＲＯＭ７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。

また、プログラムは記録媒体から直接ＲＡＭに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブ７１０にインストールされた後にＲＡＭ７０４に読み出されて実行されてもよい。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。

プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭの他にも、ＤＶＤ、ＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、ＩＣカードやミニチュアーカードなどの半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の実施形態に係る電力供給システム１００の構成の一例を示す図である。（実施例１） 電力供給システム１００の構成の他の例を示す図である。（実施例２） 電力供給システム１００の構成の更なる他の例を示す図である。（実施例３） 電力供給システムを制御するコンピュータ３００の構成の一例を示す図である。（実施例４）

符号の説明

１０・・・燃料供給部、２０・・・燃料電池、３０・・・放出管、３２・・・開口部、４０・・・制御部、５０・・・負荷、６０・・・期間算出部、７０・・・発電量算出部、８０・・・ガス量算出部、１００・・・電力供給システム、１１０・・・通風口、１２０・・・窓、２００・・・住宅、３００・・・コンピュータ、７００・・・ＣＰＵ、７０２・・・ＲＯＭ、７０４・・・ＲＡＭ、７０６・・・通信インターフェース、７１０・・・ハードディスクドライブ、７１２・・・フレキシブルディスクドライブ、７１４・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、７２０・・・フレキシブルディスク、７２２・・・ＣＤ−ＲＯＭ

Claims (18)

1. 住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
   電力を発電して前記負荷に供給する燃料電池と、
   前記燃料電池に供給される水素ガスを、非常時に前記住宅の外部に放出するための放出管と、
   非常時に前記燃料電池への前記水素ガスの供給を停止させ、前記燃料電池に残留した前記水素ガスを前記放出管を介して外部に放出させる制御部と、
   前記住宅の外部に設けられたファンと
   を備え、
   前記放出管は、前記ファンの送風口又は吸風口の近傍に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出し、前記ファンの送風によって前記水素ガスを拡散させる電力供給システム。
2. 前記放出管は、前記住宅の窓より上部に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出する請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記放出管は、前記住宅の通風口より上部に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出する請求項１に記載の電力供給システム。
4. 前記ファンは、前記燃料電池を冷却する請求項１に記載の電力供給システム。
5. 前記制御部は、前記燃料電池を停止させてから予め定められた期間、前記ファンを停止させない請求項４に記載の電力供給システム。
6. 前記放出管は、前記燃料電池から、前記住宅の下部から離れる方向へ延伸して設けられる請求項１に記載の電力供給システム。
7. 電力によって駆動する負荷が設けられた住宅であって、
   電力を発電して前記負荷に供給する燃料電池と、
   前記燃料電池に供給される水素ガスを、非常時に前記住宅の外部に放出するための放出管と、
   非常時に前記燃料電池への前記水素ガスの供給を停止させ、前記燃料電池に残留した前記水素ガスを前記放出管を介して外部に放出させる制御部と、
   前記住宅の外部に設けられたファンと
   を備え、
   前記放出管は、前記ファンの送風口又は吸風口の近傍に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出し、前記ファンの送風によって前記水素ガスを拡散させる住宅。
8. 前記ファンは、前記燃料電池を冷却する請求項７に記載の住宅。
9. 前記制御部は、前記燃料電池を停止させてから予め定められた期間、前記ファンを停止させない請求項８に記載の住宅。
10. 前記放出管は、前記住宅の窓より上部に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出する請求項７に記載の住宅。
11. 前記放出管は、前記住宅の通風口より上部に設けられた開口部を有し、前記開口部から前記水素ガスを放出する請求項７に記載の住宅。
12. 前記放出管は、前記燃料電池から、前記住宅の下部から離れる方向へ延伸して設けられる請求項７に記載の住宅。
13. 住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
    電力を発電して前記負荷に供給する燃料電池と、
    非常時に前記燃料電池への水素ガスの供給を停止する燃料供給部と、
    前記燃料供給部が前記燃料電池への前記水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池を稼働させ、前記燃料電池に残留する前記水素ガスを消費させる制御部と
    を備える電力供給システム。
14. 前記制御部は、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池に供給した前記水素ガスの総量を算出するガス量算出部と、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池が発電した総発電量を算出する発電量算出部と、
    前記ガス量算出部が算出した前記水素ガスの総量、及び前記発電量算出部が算出した総発電量に基づいて、前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を停止してから前記燃料電池を稼働させる期間を算出する期間算出部と
    を有する請求項１３に記載の電力供給システム。
15. 電力によって駆動する負荷が設けられた住宅であって、
    電力を発電して前記負荷に供給する燃料電池と、
    非常時に前記燃料電池への水素ガスの供給を停止する燃料供給部と、
    前記燃料供給部が前記燃料電池への前記水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池を稼働させ、前記燃料電池に残留する前記水素ガスを消費させる制御部と
    を備える住宅。
16. 前記制御部は、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池に供給した前記水素ガスの総量を算出するガス量算出部と、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池が発電した総発電量を算出する発電量算出部と、
    前記ガス量算出部が算出した前記水素ガスの総量、及び前記発電量算出部が算出した総発電量に基づいて、前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を停止してから前記燃料電池を稼働させる期間を算出する期間算出部と
    を有する請求項１５に記載の住宅。
17. 電力供給システムを機能させるプログラムであって、
    前記電力供給システムを、
    住宅に設けられた負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
    電力を発電して前記負荷に供給する燃料電池と、
    非常時に前記燃料電池への水素ガスの供給を停止する燃料供給部と、
    前記燃料供給部が前記燃料電池への前記水素ガスの供給を停止してから、予め定められた期間燃料電池を稼働させ、前記燃料電池に残留する前記水素ガスを消費させる制御部と
    を備える電力供給システムとして機能させるプログラム。
18. 前記プログラムは、前記制御部を、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池に供給した前記水素ガスの総量を算出するガス量算出部と、
    前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を開始してから、前記水素ガスの供給を停止するまでに、前記燃料電池が発電した総発電量を算出する発電量算出部と、
    前記ガス量算出部が算出した前記水素ガスの総量、及び前記発電量算出部が算出した総発電量に基づいて、前記燃料供給部が前記水素ガスの供給を停止してから前記燃料電池を稼働させる期間を算出する期間算出部と
    して機能させる請求項１７に記載のプログラム。

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