JP4891487B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば家庭用、車載用などに設置され、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池発電システムに係り、特にシステムの長期停止、機器破損および事故を防止するため、消耗品の交換を確実にユーザに実施させることのできる燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から燃料の有している化学エネルギーを直接電気に変換するシステムとしては、燃料電池が知られている。この燃料電池は、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて、直接電気を取り出すものであり、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、騒音および有害な排ガスを発生させないという環境性に優れた特徴を有するシステムである。
【０００３】
ところで、今までの燃料電池は、通常電気主任技術者クラスによる管理が前提であり、その運用に際してある程度の知識を有する者が管理することが前提とされていた。また、その規模も数十ｋＷ以上で、中規模以上の工場などに導入されることが通常であった。
【０００４】
しかしながら、最近は小型の燃料電池が開発され始めており、将来的には家庭用、車載用など、ごく一般のユーザが使用されることが確実な状況となっている。
【０００５】
燃料電池発電システムは、内部に可燃性ガスを有し、一般のガス器具に比べて構造が複雑であり、かつ化学反応による発電であるため、経時的変化に対しては、十分なメンテナンス対応が必要とされる。
【０００６】
したがって、燃料電池発電システムは、メンテナンスを定期的に実施することで、信頼性および安全性を確保することが可能であるものの、家庭用として一般に普及した場合には、一般のユーザが保守を行うことになるため、ユーザの負担を必要最小限に止めるべきである。また、一般ユーザにありがちな保守を怠った場合においても、機器の故障や事故につながることのないシステムでなければならない。
【０００７】
例えば、家庭用エアコンディショナの場合には、フィルタ清掃を定期的に行う必要があり、このフィルタ清掃をユーザが実行しなくても、効率は低下するものの、機器が故障することはない。
【０００８】
図６は従来の典型的な燃料電池発電システムの構造を示すブロック構成図である。
【０００９】
図６に示すように、原燃料である天然ガスは、燃料入口１から導入され、常温吸着式脱硫器２で硫黄分が除去された後、改質器３で水素リッチなガスに変換される。そして、この水素リッチなガスが燃料電池４に導かれ、この燃料電池４内で水素と酸素の電気化学反応で直流電流を発生し、この直流電流がインバータ５により交流電流に変換される。
【００１０】
また、制御装置６は、各機器が最適な状態となるよう制御しており、これらの各機器はパッケージ７に収納されて一体化されている。なお、常温吸着式脱硫器２には、特開平１０−２３７４７３号公報に記載されているような触媒が用いられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の燃料電池発電システムでは、常温吸着式脱硫器２が寿命を超えて使用されると、硫黄成分が下流側にスリップし、改質器３の触媒が被毒し、使用不能となってしまう。そして、この復旧のためには多大な費用がかかるため、このような事態とならないように適切な時期に常温吸着式脱硫器２を交換する必要がある。
【００１２】
しかしながら、常温吸着式脱硫器２の交換時期を一般のユーザが把握し、新品と交換することは、現実的には困難であり、一般ユーザ向け燃料電池を開発するに際し、この点が大きな障害になっている。
【００１３】
一方、産業用燃料電池プラントでは、ある消耗品の現状性能を定量的に把握する機能を制御装置６に設け、必要に応じて適切な警報表示を発する方法を採用している場合がある。この方法を家庭用燃料電池に適用することは可能であるものの、その消耗品の現状性能を定量的に検知するためには、多数の高価なセンサが必要となるなど、多大なコストがかかるため非現実的である。よって、安価な手段により警告を発するシステムが求められていた。
【００１４】
また、ユーザが消耗品交換の警報を知って実施しない場合にも、前述した家庭用エアコンディショナのように、故障しないシステムとすることも必要である。
【００１５】
さらに、制御装置６が何らかの手段で交換の時期を把握し、ユーザへ警報を発し、ユーザがその警報をリセットし、そのリセットを制御装置６により確認しないと、運転を継続することができないとした方策は有効ではあるが、一般のユーザが消耗品を交換せずに、ユーザが警報をリセットする可能性もあり、このような場合さえも機器の安全性を確保する必要がある。
【００１６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、消耗品の交換を適切な時期にユーザに確実に通知し、実施させることのできる燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、請求項１記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能な換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の使用時間を計測するタイマと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記タイマと前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、消耗品の新規使用からタイマがカウントを続けて使用時間を計測し、その使用時間に基づいて余寿命時間を演算し、この余寿命時間が一定時間になった場合、つまり予め設定されている寿命時間に近づいた場合に警報表示を発する。これにより、ユーザが適切なタイミングで消耗品を交換することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記燃料電池本体の発電電力量を計測する電力量計測手段と、この発電電力量と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、消耗品の交換時期の判定を、請求項１記載の発明のように時間管理ではなく発電電力量に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、使用時間より燃料ガス消費量に強く相関関係を有する場合が多いため、同様に燃料ガス消費量に強い相関関係を有する発電電力量に基づいて寿命を判定することで、一段と判定精度を向上させることができる。これにより、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明に比べ、より精度の高い判定が可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記燃料電池本体の燃料流量積算値を検出する燃料流量積算値検出手段と、この燃料流量積算値と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、消耗品の交換時期の判定を燃料流量積算値に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、燃料流量積算値に最も強く相関関係を有する場合が多いため、燃料流量積算値に基づいて消耗品の予寿命を演算することで、最も精度の高い判定が可能となる。
【００２３】
因みに、通常燃料電池に設けられる電池直流電流値から燃料積算値を演算することは容易であり、請求項１および２記載の発明と比較して最も実用的である。これにより、請求項１および２記載の発明に比べ、より精度の高い判定が可能となる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記警報表示手段にて警報表示を発してからある一定期間の間、対応しない場合に自動的に運転を停止する自動停止手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、警報表示を発しても一定時間ユーザが該当消耗品を交換しなかった場合には、自動的に運転が停止される。これにより、何らかの理由でユーザの対応が悪かった場合においても、機器を破損させたり、安全性を損なうことを回避し、燃料電池発電システムを維持することが可能となる。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記記憶手段は、ユーザによる前記消耗品交換実施済の操作履歴を記憶し、この操作履歴を必要に応じて再生可能としたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項５記載の発明によれば、ユーザによる消耗品交換実施済の操作履歴が記憶され、この記憶内容はメーカーの保守員などにより後に取り出すことが可能となる。これにより、ユーザが誤ってあるいは故意に消耗品を未交換で消耗品交換実施済としたことによる装置の故障や事故に対し、ＰＬ（製造物責任）問題を回避することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１は本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態を示すブロック構成図である。なお、従来の構成と同一の部分には、図６と同一の符号を付して説明する。また、本実施形態では、消耗品に常温吸着式脱硫器２を適用した場合について説明する。
【００４２】
図１に示すように、原燃料である天然ガスは、燃料入口１から導入され、常温吸着式脱硫器２で硫黄分が除去された後、改質器３で水素リッチなガスに変換される。そして、この水素リッチなガスが燃料電池４に導かれ、この燃料電池４内で水素と酸素の電気化学反応で直流電流を発生し、この直流電流がインバータ５により交流電流に変換される。これら常温吸着式脱硫器２、改質器３、燃料電池４およびインバータ５により燃料電池本体が構成される。
【００４３】
また、制御装置６は、上記燃料電池本体の各機器が最適な状態となるように制御しており、これらの各機器はパッケージ７に収納されて一体化されている。
【００４４】
さらに、本実施形態の常温吸着式脱硫器２には、図６とは異なりナフタレン、蒸散性ピレスロイドなどの蒸散性固形物８が下部に取り付けられており、この蒸散性固形物８の有無および常温吸着式脱硫器２の有無をセンサ９により検出し、この検出信号に基づいて制御装置６は蒸散性固形物８の有無および常温吸着式脱硫器２の有無を認識することができる。そして、直流電流計１０は、燃料電池４の発電電力量を計測し、その計測信号も制御装置６に送出される。
【００４５】
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施形態における消耗品のセンシングシステムを示す拡大図である。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、常温吸着式脱硫器２には、一定量の蒸散性固形物８およびセンサ９が取り付けられている。このセンサ９は、ばねなどの弾性手段により出没可能な突起部９ａを有し、この突起部９ａは一定量の蒸散性固形物８が取り付けられた状態でセンサ９内に没する一方、蒸散性固形物８の揮発に伴ってセンサ９から徐々に突出し、さらに常温吸着式脱硫器２が取り外された状態では全てが突出するように構成されている。したがって、センサ９は、蒸散性固形物８の有無を検出する固形物有無センサとしての機能を有するとともに、消耗品の有無を検出する消耗品センサとしての機能も有する。
【００４７】
図２（Ａ）は蒸散性固形物８が一定量取り付けられた状態、図２（Ｂ）は蒸散性固形物８が取り付けられていない状態、図２（Ｃ）は常温吸着式脱硫器２が取り外された状態を各々示している。以下、順に説明する。
【００４８】
図２（Ａ）では、常温吸着式脱硫器２および蒸散性固形物８の両者が存在し、センサ９の突起部９ａが完全に押されて没した状態である。また、図２（Ｂ）では、蒸散性固形物８が完全に揮発しており、常温吸着式脱硫器２のみであるため、センサ９の突起部９ａが若干突出した状態（中間位置）である。さらに、図２（Ｃ）では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられておらず、センサ９の突起部９ａが完全に突出した状態となっている。
【００４９】
したがって、本実施形態では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられているか否か、および蒸散性固形物８が存在するか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から常温吸着式脱硫器２が交換されたか否かを制御装置６により判定する。この場合、制御装置６は交換有無判定手段として機能する。
【００５０】
また、本実施形態では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられているか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から常温吸着式脱硫器２の交換時に新品と交換されたか否か制御装置６により判断する。この場合、制御装置６は判断手段として機能する。
【００５１】
さらに、本実施形態では、蒸散性固形物８が存在するか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９に基づいて常温吸着式脱硫器２の交換時期を制御装置６により判定する。この場合、制御装置６は交換時期判定手段として機能する。
【００５２】
次に、本実施形態の燃料電池発電システムの作用を図３に示す制御ロジック図に基づいて説明する。
【００５３】
燃料電池４の発電電力量は、図１に示す直流電流計１０により計測され、その計測値が計測信号として制御装置６に送出される。この制御装置６は図３に示すように関数演算器１１を有し、この関数演算器１１により直流電流計１０の計測値（電流値）が燃料流量に換算され、演算手段としての積分器１２で積算される。この積分器１２にはタイマ１３からの計測信号も入力される。
【００５４】
この積算値と記憶手段としての脱硫器寿命警報設定器１４で予め設定されている常温吸着式脱硫器２の寿命相当値とが比較器１５により比較され、上記積算値が寿命相当値を割った場合には、図示しない表示画面に常温吸着式脱硫器２の交換要求の警報表示を警報表示手段としての警報発生器１６から発する。
【００５５】
また、警報発生器１６から警報表示を発した後も一定時間運転を継続すると、上記積算値と脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値とが比較器１８により比較され、上記積算値が自動運転設定値を割った場合には、システム自動停止手段１９により運転を自動的に停止する。
【００５６】
そして、警報発生器１６から発した警報表示時間およびシステム自動停止手段１９により運転を自動的に停止した時間が記憶手段としてのメモリ２０に操作履歴として記憶され、この操作履歴は必要に応じて再生可能である。
【００５７】
さらに、警報発生器１６から警報表示が発せられた場合、ユーザは運転を停止し、常温吸着式脱硫器２を交換する。この際、古い常温吸着式脱硫器２が取り出され、新しい常温吸着式脱硫器２が取り付けられたことを、制御装置６がセンサ９により認識することができたときのみ、警報をリセットし運転を再開することができる。なお、センサ９の状態信号もメモリ２０に操作履歴として記憶される。
【００５８】
ここで、ユーザが古い常温吸着式脱硫器２を再度取り付けたりした場合には、蒸散性固形物８が既になくなっていることをセンサ９が認識することができるため、警報表示をリセットすることができない。この機能により、ユーザの誤操作に対し安全性が保持されることになる。
【００５９】
図４は本実施形態における制御装置６の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１では燃料電池発電システムが発電中であるか否かを判断し、発電中である場合にはステップＳ２で燃料電池４から発電された直流電流値を直流電流計１０により検出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ３では関数演算器１１により直流電流計１０の計測値（電流値）に基づいて燃料流量推定値（ＦＬ）を算出し、積分器１２で燃料流量積分値Σｆ（Ｉ）を算出する（ステップＳ４）。
【００６１】
さらに、ステップＳ５では、燃料流量積分値が脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値より小さいか否かを判断し、小さい場合には、ステップＳ６に進み、燃料流量積分値が寿命相当値より大きいか否かを判断し、大きい場合には常温吸着式脱硫器２の交換時期である旨を警報表示する（ステップＳ７）。
【００６２】
一方、ステップＳ５において燃料流量積分値が脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値より大きい場合には、ステップＳ８に進み、運転を自動的に停止するとともに、警報を発する。そして、これら警報表示時間（ステップＳ７の警報表示時間も含む）および運転を自動的に停止した時間がログ記録される（ステップＳ９）。
【００６３】
このように本実施形態によれば、消耗品である常温吸着式脱硫器２の寿命を、燃料流量積算値、発電電力量などを用いて厳密に算出し、寿命が近づくと警報表示を発し、さらには運転を自動停止し、それらの警報表示は、実際に消耗品の交換を実施したことを、センサ９を用いて確認するまでリセットされないことにより、消耗品が最適な時期に交換可能であり、また交換なしでは運転することができないため、高信頼性で安全性の高い燃料電池発電システムを実現することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、消耗品の交換時期の判定を、時間管理ではなく発電電力量に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、使用時間より燃料ガス消費量に強く相関関係を有する場合が多いため、同様に燃料ガス消費量に強い相関関係を有する発電電力量に基づいて寿命を判定することで、一段と判定精度を向上させることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、消耗品の交換時期の判定を燃料流量積算値に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、燃料流量積算値に最も強く相関関係を有する場合が多いため、燃料流量積算値に基づいて消耗品の予寿命を演算することで、最も精度の高い判定が可能となる。
【００６６】
そして、本実施形態によれば、警報表示を発しても一定時間ユーザが該当消耗品を交換しなかった場合には、自動的に運転が停止される。これにより、何らかの理由でユーザの対応が悪かった場合においても、機器を破損させたり、安全性を損なうことを回避し、燃料電池発電システムを維持することが可能となる。
【００６７】
本実施形態によれば、ユーザによる消耗品交換実施済の操作履歴が記憶され、この記憶内容はメーカーの保守員などにより後に取り出すことが可能となる。これにより、ユーザが誤ってあるいは故意に消耗品を未交換で消耗品交換実施済としたことによる装置の故障や事故に対し、ＰＬ（製造物責任）問題を回避することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、消耗品が実際に取り出され、再取り付けされたことをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から消耗品が交換されたか否か判定し、自動的に交換確認を行うことで、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、確実かつ自動的に消耗品交換の確認を実施することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、演算による寿命判断ではなく、蒸散性固形物が一定量以上揮発したか否かで寿命を判断するようにしてもよい。すなわち、開封直後の新品の消耗品には、蒸散性固形物８が一定量備え付けられており、この蒸散性固形物８が時間の経過とともに揮発して、所定量以下に達すると警報表示を発する。そして、新品の蒸散性固形物８が取り付けられることで、蒸散性固形物８が一定量以上に復帰するため、警報表示がリセットされる。
【００７０】
この場合、消耗品としては常温吸着式脱硫器２が用いられ、この常温吸着式脱硫器２は、通常温度と強い相関関係を有し、温度が高いと寿命が早まる。また、蒸散性固形物８も温度が高いほど揮発速度が上がる場合が一般的である。よって、適切な蒸散性固形物８を選択し、空気開放部を適切に調節することで、常温吸着式脱硫器２の温度依存性を加味した寿命特性を再現することが可能となる。
【００７１】
これにより、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、安価に確実かつ自動的に消耗品交換確認システムを実現することができる。
【００７２】
そして、本実施形態によれば、消耗品が取り付けられているか否か、および消耗品の取り付け直後か否かを判断することができる。すなわち、蒸散性固形物８の揮発量で消耗品の寿命を計測する場合は精度に限界があるため、ユーザにより消耗品が実際に新品に交換されたか否かを判断することにより、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、確実かつ自動的に消耗品交換の確認を実施することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、消耗品を常温吸着式脱硫器２に適用した場合について説明したが、これ以外に水処理設備のイオン交換樹脂、燃料電池４，改質器３などの触媒のいずれかであってもよく、また換気フィルタなどのユーザの対応により再生可能品であってもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、発電電力量を計測する場合には、発電電力計を設け、この発電電力計の値と制御装置６のタイマ１３に基づいて発電電力量を算出するようにしてもよい。
【００７５】
さらに、本実施形態において、燃料流量積算値を算出する場合には、燃料流量積算値と制御装置６のタイマ１３に基づいて燃料流量積算値を算出するようにしてもよく、また燃料電池４の直流電流値と制御装置６のタイマ１３に基づいて燃料流量積算値を算出するようにしてもよい。
【００７６】
図５は本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態を示すブロック構成図である。
【００７７】
図５に示すように、タイマ１３は消耗品の使用時間を計測する一方、寿命時間記憶装置２１は消耗品の使用時間を記憶し、タイマ１３の計測信号および寿命時間記憶装置２１に記憶された使用時間の信号が演算手段としての余寿命時間演算器２２に送出される。この余寿命時間演算器２２では、タイマ１３と消耗品の使用時間に基づいて消耗品の余寿命時間を演算する。
【００７８】
この演算された余寿命時間は、余寿命時間設定器２３により設定された設定時間と比較器２４にて比較され、消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合には、警報表示手段としての警報発生器２５から警報表示する。
【００７９】
このように本実施形態によれば、消耗品の新規使用からタイマ１３がカウントを続けて使用時間を計測し、その使用時間に基づいて余寿命時間を演算し、この余寿命時間が一定時間になった場合、つまり予め設定されている寿命時間に近づいた場合に警報表示を発する。これにより、ユーザが適切なタイミングで消耗品を交換することが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、消耗品の交換時期に関する情報を適格に把握することができ、ユーザに消耗品の交換を適切なタイミングで確実に通達し、漏れなく実施させることができるため、高信頼性かつ安全な燃料電池発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態を示すブロック構成図。
【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施形態における消耗品のセンシングシステムを示す拡大図。
【図３】本実施形態の燃料電池発電システムの作用を示す制御ロジック図。
【図４】本実施形態における制御装置６の処理手順を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態を示すブロック構成図。
【図６】従来の燃料電池発電システムを示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ 燃料入口
２ 常温吸着式脱硫器（消耗品）
３ 改質器
４ 燃料電池
５ インバータ
６ 制御装置（交換有無判定手段、判断手段、交換時期判定手段）
７ パッケージ
８ 蒸散性固形物
９ センサ（固形物有無センサ、消耗品センサ）
１０ 直流電流計
１１ 関数演算器
１２ 積分器（演算手段）
１３ タイマ
１４ 脱硫器寿命警報設定器（記憶手段）
１５ 比較器
１６ 警報発生器（警報表示手段）
１７ 脱硫器寿命運転停止設定器
１８ 比較器
１９ システム自動停止手段
２０ メモリ（記憶手段）
２１ 寿命時間記憶装置
２２ 余寿命時間演算器（演算手段）
２３ 余寿命時間設定器
２４ 比較器
２５ 警報発生器（警報表示手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば家庭用、車載用などに設置され、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池発電システムに係り、特にシステムの長期停止、機器破損および事故を防止するため、消耗品の交換を確実にユーザに実施させることのできる燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から燃料の有している化学エネルギーを直接電気に変換するシステムとしては、燃料電池が知られている。この燃料電池は、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて、直接電気を取り出すものであり、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、騒音および有害な排ガスを発生させないという環境性に優れた特徴を有するシステムである。
【０００３】
ところで、今までの燃料電池は、通常電気主任技術者クラスによる管理が前提であり、その運用に際してある程度の知識を有する者が管理することが前提とされていた。また、その規模も数十ｋＷ以上で、中規模以上の工場などに導入されることが通常であった。
【０００４】
しかしながら、最近は小型の燃料電池が開発され始めており、将来的には家庭用、車載用など、ごく一般のユーザが使用されることが確実な状況となっている。
【０００５】
燃料電池発電システムは、内部に可燃性ガスを有し、一般のガス器具に比べて構造が複雑であり、かつ化学反応による発電であるため、経時的変化に対しては、十分なメンテナンス対応が必要とされる。
【０００６】
したがって、燃料電池発電システムは、メンテナンスを定期的に実施することで、信頼性および安全性を確保することが可能であるものの、家庭用として一般に普及した場合には、一般のユーザが保守を行うことになるため、ユーザの負担を必要最小限に止めるべきである。また、一般ユーザにありがちな保守を怠った場合においても、機器の故障や事故につながることのないシステムでなければならない。
【０００７】
例えば、家庭用エアコンディショナの場合には、フィルタ清掃を定期的に行う必要があり、このフィルタ清掃をユーザが実行しなくても、効率は低下するものの、機器が故障することはない。
【０００８】
図６は従来の典型的な燃料電池発電システムの構造を示すブロック構成図である。
【０００９】
図６に示すように、原燃料である天然ガスは、燃料入口１から導入され、常温吸着式脱硫器２で硫黄分が除去された後、改質器３で水素リッチなガスに変換される。そして、この水素リッチなガスが燃料電池４に導かれ、この燃料電池４内で水素と酸素の電気化学反応で直流電流を発生し、この直流電流がインバータ５により交流電流に変換される。
【００１０】
また、制御装置６は、各機器が最適な状態となるよう制御しており、これらの各機器はパッケージ７に収納されて一体化されている。なお、常温吸着式脱硫器２には、特開平１０−２３７４７３号公報に記載されているような触媒が用いられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の燃料電池発電システムでは、常温吸着式脱硫器２が寿命を超えて使用されると、硫黄成分が下流側にスリップし、改質器３の触媒が被毒し、使用不能となってしまう。そして、この復旧のためには多大な費用がかかるため、このような事態とならないように適切な時期に常温吸着式脱硫器２を交換する必要がある。
【００１２】
しかしながら、常温吸着式脱硫器２の交換時期を一般のユーザが把握し、新品と交換することは、現実的には困難であり、一般ユーザ向け燃料電池を開発するに際し、この点が大きな障害になっている。
【００１３】
一方、産業用燃料電池プラントでは、ある消耗品の現状性能を定量的に把握する機能を制御装置６に設け、必要に応じて適切な警報表示を発する方法を採用している場合がある。この方法を家庭用燃料電池に適用することは可能であるものの、その消耗品の現状性能を定量的に検知するためには、多数の高価なセンサが必要となるなど、多大なコストがかかるため非現実的である。よって、安価な手段により警告を発するシステムが求められていた。
【００１４】
また、ユーザが消耗品交換の警報を知って実施しない場合にも、前述した家庭用エアコンディショナのように、故障しないシステムとすることも必要である。
【００１５】
さらに、制御装置６が何らかの手段で交換の時期を把握し、ユーザへ警報を発し、ユーザがその警報をリセットし、そのリセットを制御装置６により確認しないと、運転を継続することができないとした方策は有効ではあるが、一般のユーザが消耗品を交換せずに、ユーザが警報をリセットする可能性もあり、このような場合さえも機器の安全性を確保する必要がある。
【００１６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、消耗品の交換を適切な時期にユーザに確実に通知し、実施させることのできる燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、請求項１記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能な換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の使用時間を計測するタイマと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記タイマと前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、消耗品の新規使用からタイマがカウントを続けて使用時間を計測し、その使用時間に基づいて余寿命時間を演算し、この余寿命時間が一定時間になった場合、つまり予め設定されている寿命時間に近づいた場合に警報表示を発する。これにより、ユーザが適切なタイミングで消耗品を交換することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記燃料電池本体の発電電力量を計測する電力量計測手段と、この発電電力量と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、消耗品の交換時期の判定を、請求項１記載の発明のように時間管理ではなく発電電力量に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、使用時間より燃料ガス消費量に強く相関関係を有する場合が多いため、同様に燃料ガス消費量に強い相関関係を有する発電電力量に基づいて寿命を判定することで、一段と判定精度を向上させることができる。これにより、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明に比べ、より精度の高い判定が可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、前記燃料電池発電システムは、前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、前記燃料電池本体の燃料流量積算値を検出する燃料流量積算値検出手段と、この燃料流量積算値と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、消耗品の交換時期の判定を燃料流量積算値に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、燃料流量積算値に最も強く相関関係を有する場合が多いため、燃料流量積算値に基づいて消耗品の予寿命を演算することで、最も精度の高い判定が可能となる。
【００２３】
因みに、通常燃料電池に設けられる電池直流電流値から燃料積算値を演算することは容易であり、請求項１および２記載の発明と比較して最も実用的である。これにより、請求項１および２記載の発明に比べ、より精度の高い判定が可能となる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記警報表示手段にて警報表示を発してからある一定期間の間、対応しない場合に自動的に運転を停止する自動停止手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、警報表示を発しても一定時間ユーザが該当消耗品を交換しなかった場合には、自動的に運転が停止される。これにより、何らかの理由でユーザの対応が悪かった場合においても、機器を破損させたり、安全性を損なうことを回避し、燃料電池発電システムを維持することが可能となる。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記記憶手段は、ユーザによる前記消耗品交換実施済の操作履歴を記憶し、この操作履歴を必要に応じて再生可能としたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項５記載の発明によれば、ユーザによる消耗品交換実施済の操作履歴が記憶され、この記憶内容はメーカーの保守員などにより後に取り出すことが可能となる。これにより、ユーザが誤ってあるいは故意に消耗品を未交換で消耗品交換実施済としたことによる装置の故障や事故に対し、ＰＬ（製造物責任）問題を回避することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１は本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態を示すブロック構成図である。なお、従来の構成と同一の部分には、図６と同一の符号を付して説明する。また、本実施形態では、消耗品に常温吸着式脱硫器２を適用した場合について説明する。
【００４２】
図１に示すように、原燃料である天然ガスは、燃料入口１から導入され、常温吸着式脱硫器２で硫黄分が除去された後、改質器３で水素リッチなガスに変換される。そして、この水素リッチなガスが燃料電池４に導かれ、この燃料電池４内で水素と酸素の電気化学反応で直流電流を発生し、この直流電流がインバータ５により交流電流に変換される。これら常温吸着式脱硫器２、改質器３、燃料電池４およびインバータ５により燃料電池本体が構成される。
【００４３】
また、制御装置６は、上記燃料電池本体の各機器が最適な状態となるように制御しており、これらの各機器はパッケージ７に収納されて一体化されている。
【００４４】
さらに、本実施形態の常温吸着式脱硫器２には、図６とは異なりナフタレン、蒸散性ピレスロイドなどの蒸散性固形物８が下部に取り付けられており、この蒸散性固形物８の有無および常温吸着式脱硫器２の有無をセンサ９により検出し、この検出信号に基づいて制御装置６は蒸散性固形物８の有無および常温吸着式脱硫器２の有無を認識することができる。そして、直流電流計１０は、燃料電池４の発電電力量を計測し、その計測信号も制御装置６に送出される。
【００４５】
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施形態における消耗品のセンシングシステムを示す拡大図である。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、常温吸着式脱硫器２には、一定量の蒸散性固形物８およびセンサ９が取り付けられている。このセンサ９は、ばねなどの弾性手段により出没可能な突起部９ａを有し、この突起部９ａは一定量の蒸散性固形物８が取り付けられた状態でセンサ９内に没する一方、蒸散性固形物８の揮発に伴ってセンサ９から徐々に突出し、さらに常温吸着式脱硫器２が取り外された状態では全てが突出するように構成されている。したがって、センサ９は、蒸散性固形物８の有無を検出する固形物有無センサとしての機能を有するとともに、消耗品の有無を検出する消耗品センサとしての機能も有する。
【００４７】
図２（Ａ）は蒸散性固形物８が一定量取り付けられた状態、図２（Ｂ）は蒸散性固形物８が取り付けられていない状態、図２（Ｃ）は常温吸着式脱硫器２が取り外された状態を各々示している。以下、順に説明する。
【００４８】
図２（Ａ）では、常温吸着式脱硫器２および蒸散性固形物８の両者が存在し、センサ９の突起部９ａが完全に押されて没した状態である。また、図２（Ｂ）では、蒸散性固形物８が完全に揮発しており、常温吸着式脱硫器２のみであるため、センサ９の突起部９ａが若干突出した状態（中間位置）である。さらに、図２（Ｃ）では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられておらず、センサ９の突起部９ａが完全に突出した状態となっている。
【００４９】
したがって、本実施形態では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられているか否か、および蒸散性固形物８が存在するか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から常温吸着式脱硫器２が交換されたか否かを制御装置６により判定する。この場合、制御装置６は交換有無判定手段として機能する。
【００５０】
また、本実施形態では、常温吸着式脱硫器２が取り付けられているか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から常温吸着式脱硫器２の交換時に新品と交換されたか否か制御装置６により判断する。この場合、制御装置６は判断手段として機能する。
【００５１】
さらに、本実施形態では、蒸散性固形物８が存在するか否かをセンサ９により検出し、このセンサ９に基づいて常温吸着式脱硫器２の交換時期を制御装置６により判定する。この場合、制御装置６は交換時期判定手段として機能する。
【００５２】
次に、本実施形態の燃料電池発電システムの作用を図３に示す制御ロジック図に基づいて説明する。
【００５３】
燃料電池４の発電電力量は、図１に示す直流電流計１０により計測され、その計測値が計測信号として制御装置６に送出される。この制御装置６は図３に示すように関数演算器１１を有し、この関数演算器１１により直流電流計１０の計測値（電流値）が燃料流量に換算され、演算手段としての積分器１２で積算される。この積分器１２にはタイマ１３からの計測信号も入力される。
【００５４】
この積算値と記憶手段としての脱硫器寿命警報設定器１４で予め設定されている常温吸着式脱硫器２の寿命相当値とが比較器１５により比較され、上記積算値が寿命相当値を割った場合には、図示しない表示画面に常温吸着式脱硫器２の交換要求の警報表示を警報表示手段としての警報発生器１６から発する。
【００５５】
また、警報発生器１６から警報表示を発した後も一定時間運転を継続すると、上記積算値と脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値とが比較器１８により比較され、上記積算値が自動運転設定値を割った場合には、システム自動停止手段１９により運転を自動的に停止する。
【００５６】
そして、警報発生器１６から発した警報表示時間およびシステム自動停止手段１９により運転を自動的に停止した時間が記憶手段としてのメモリ２０に操作履歴として記憶され、この操作履歴は必要に応じて再生可能である。
【００５７】
さらに、警報発生器１６から警報表示が発せられた場合、ユーザは運転を停止し、常温吸着式脱硫器２を交換する。この際、古い常温吸着式脱硫器２が取り出され、新しい常温吸着式脱硫器２が取り付けられたことを、制御装置６がセンサ９により認識することができたときのみ、警報をリセットし運転を再開することができる。なお、センサ９の状態信号もメモリ２０に操作履歴として記憶される。
【００５８】
ここで、ユーザが古い常温吸着式脱硫器２を再度取り付けたりした場合には、蒸散性固形物８が既になくなっていることをセンサ９が認識することができるため、警報表示をリセットすることができない。この機能により、ユーザの誤操作に対し安全性が保持されることになる。
【００５９】
図４は本実施形態における制御装置６の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１では燃料電池発電システムが発電中であるか否かを判断し、発電中である場合にはステップＳ２で燃料電池４から発電された直流電流値を直流電流計１０により検出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ３では関数演算器１１により直流電流計１０の計測値（電流値）に基づいて燃料流量推定値（ＦＬ）を算出し、積分器１２で燃料流量積分値Σｆ（Ｉ）を算出する（ステップＳ４）。
【００６１】
さらに、ステップＳ５では、燃料流量積分値が脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値より小さいか否かを判断し、小さい場合には、ステップＳ６に進み、燃料流量積分値が寿命相当値より大きいか否かを判断し、大きい場合には常温吸着式脱硫器２の交換時期である旨を警報表示する（ステップＳ７）。
【００６２】
一方、ステップＳ５において燃料流量積分値が脱硫器寿命運転停止設定器１７で予め設定されている自動運転設定値より大きい場合には、ステップＳ８に進み、運転を自動的に停止するとともに、警報を発する。そして、これら警報表示時間（ステップＳ７の警報表示時間も含む）および運転を自動的に停止した時間がログ記録される（ステップＳ９）。
【００６３】
このように本実施形態によれば、消耗品である常温吸着式脱硫器２の寿命を、燃料流量積算値、発電電力量などを用いて厳密に算出し、寿命が近づくと警報表示を発し、さらには運転を自動停止し、それらの警報表示は、実際に消耗品の交換を実施したことを、センサ９を用いて確認するまでリセットされないことにより、消耗品が最適な時期に交換可能であり、また交換なしでは運転することができないため、高信頼性で安全性の高い燃料電池発電システムを実現することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、消耗品の交換時期の判定を、時間管理ではなく発電電力量に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、使用時間より燃料ガス消費量に強く相関関係を有する場合が多いため、同様に燃料ガス消費量に強い相関関係を有する発電電力量に基づいて寿命を判定することで、一段と判定精度を向上させることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、消耗品の交換時期の判定を燃料流量積算値に基づいて実施している。すなわち、消耗品の寿命は、燃料流量積算値に最も強く相関関係を有する場合が多いため、燃料流量積算値に基づいて消耗品の予寿命を演算することで、最も精度の高い判定が可能となる。
【００６６】
そして、本実施形態によれば、警報表示を発しても一定時間ユーザが該当消耗品を交換しなかった場合には、自動的に運転が停止される。これにより、何らかの理由でユーザの対応が悪かった場合においても、機器を破損させたり、安全性を損なうことを回避し、燃料電池発電システムを維持することが可能となる。
【００６７】
本実施形態によれば、ユーザによる消耗品交換実施済の操作履歴が記憶され、この記憶内容はメーカーの保守員などにより後に取り出すことが可能となる。これにより、ユーザが誤ってあるいは故意に消耗品を未交換で消耗品交換実施済としたことによる装置の故障や事故に対し、ＰＬ（製造物責任）問題を回避することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、消耗品が実際に取り出され、再取り付けされたことをセンサ９により検出し、このセンサ９の状態から消耗品が交換されたか否か判定し、自動的に交換確認を行うことで、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、確実かつ自動的に消耗品交換の確認を実施することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、演算による寿命判断ではなく、蒸散性固形物が一定量以上揮発したか否かで寿命を判断するようにしてもよい。すなわち、開封直後の新品の消耗品には、蒸散性固形物８が一定量備え付けられており、この蒸散性固形物８が時間の経過とともに揮発して、所定量以下に達すると警報表示を発する。そして、新品の蒸散性固形物８が取り付けられることで、蒸散性固形物８が一定量以上に復帰するため、警報表示がリセットされる。
【００７０】
この場合、消耗品としては常温吸着式脱硫器２が用いられ、この常温吸着式脱硫器２は、通常温度と強い相関関係を有し、温度が高いと寿命が早まる。また、蒸散性固形物８も温度が高いほど揮発速度が上がる場合が一般的である。よって、適切な蒸散性固形物８を選択し、空気開放部を適切に調節することで、常温吸着式脱硫器２の温度依存性を加味した寿命特性を再現することが可能となる。
【００７１】
これにより、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、安価に確実かつ自動的に消耗品交換確認システムを実現することができる。
【００７２】
そして、本実施形態によれば、消耗品が取り付けられているか否か、および消耗品の取り付け直後か否かを判断することができる。すなわち、蒸散性固形物８の揮発量で消耗品の寿命を計測する場合は精度に限界があるため、ユーザにより消耗品が実際に新品に交換されたか否かを判断することにより、ユーザによる誤操作や不当操作（未交換で交換確認操作をすること）を防止し、確実かつ自動的に消耗品交換の確認を実施することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、消耗品を常温吸着式脱硫器２に適用した場合について説明したが、これ以外に水処理設備のイオン交換樹脂、燃料電池４，改質器３などの触媒のいずれかであってもよく、また換気フィルタなどのユーザの対応により再生可能品であってもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、発電電力量を計測する場合には、発電電力計を設け、この発電電力計の値と制御装置６のタイマ１３に基づいて発電電力量を算出するようにしてもよい。
【００７５】
さらに、本実施形態において、燃料流量積算値を算出する場合には、燃料流量積算値と制御装置６のタイマ１３に基づいて燃料流量積算値を算出するようにしてもよく、また燃料電池４の直流電流値と制御装置６のタイマ１３に基づいて燃料流量積算値を算出するようにしてもよい。
【００７６】
図５は本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態を示すブロック構成図である。
【００７７】
図５に示すように、タイマ１３は消耗品の使用時間を計測する一方、寿命時間記憶装置２１は消耗品の使用時間を記憶し、タイマ１３の計測信号および寿命時間記憶装置２１に記憶された使用時間の信号が演算手段としての余寿命時間演算器２２に送出される。この余寿命時間演算器２２では、タイマ１３と消耗品の使用時間に基づいて消耗品の余寿命時間を演算する。
【００７８】
この演算された余寿命時間は、余寿命時間設定器２３により設定された設定時間と比較器２４にて比較され、消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合には、警報表示手段としての警報発生器２５から警報表示する。
【００７９】
このように本実施形態によれば、消耗品の新規使用からタイマ１３がカウントを続けて使用時間を計測し、その使用時間に基づいて余寿命時間を演算し、この余寿命時間が一定時間になった場合、つまり予め設定されている寿命時間に近づいた場合に警報表示を発する。これにより、ユーザが適切なタイミングで消耗品を交換することが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、消耗品の交換時期に関する情報を適格に把握することができ、ユーザに消耗品の交換を適切なタイミングで確実に通達し、漏れなく実施させることができるため、高信頼性かつ安全な燃料電池発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態を示すブロック構成図。
【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施形態における消耗品のセンシングシステムを示す拡大図。
【図３】本実施形態の燃料電池発電システムの作用を示す制御ロジック図。
【図４】本実施形態における制御装置６の処理手順を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態を示すブロック構成図。
【図６】従来の燃料電池発電システムを示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ 燃料入口
２ 常温吸着式脱硫器（消耗品）
３ 改質器
４ 燃料電池
５ インバータ
６ 制御装置（交換有無判定手段、判断手段、交換時期判定手段）
７ パッケージ
８ 蒸散性固形物
９ センサ（固形物有無センサ、消耗品センサ）
１０ 直流電流計
１１ 関数演算器
１２ 積分器（演算手段）
１３ タイマ
１４ 脱硫器寿命警報設定器（記憶手段）
１５ 比較器
１６ 警報発生器（警報表示手段）
１７ 脱硫器寿命運転停止設定器
１８ 比較器
１９ システム自動停止手段
２０ メモリ（記憶手段）
２１ 寿命時間記憶装置
２２ 余寿命時間演算器（演算手段）
２３ 余寿命時間設定器
２４ 比較器
２５ 警報発生器（警報表示手段）
Claims (5)
- 燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能な換気フィルタであり、
前記燃料電池発電システムは、
前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、
前記消耗品の使用時間を計測するタイマと、
前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、
前記タイマと前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、
前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、
前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、
前記燃料電池発電システムは、
前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、
前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、
前記燃料電池本体の発電電力量を計測する電力量計測手段と、
この発電電力量と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、
前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、
前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 燃料ガスと酸化剤を電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、この燃料電池本体を収納するパッケージ内において適宜交換可能な消耗品とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記消耗品は、脱硫器，燃料電池，および水処理設備のイオン交換樹脂のいずれか、または再生可能品の換気フィルタであり、
前記燃料電池発電システムは、
前記消耗品の有無を検出する消耗品センサと、
前記消耗品の寿命時間を記憶する記憶装置と、
前記燃料電池本体の燃料流量積算値を検出する燃料流量積算値検出手段と、
この燃料流量積算値と前記消耗品の寿命時間に基づいて前記消耗品の余寿命時間を演算する演算手段と、
前記消耗品の余寿命時間が一定時間になった場合に警報表示する警報表示手段と、
前記消耗品センサの状態から前記消耗品が交換されたか否か判定する交換有無判定手段とを有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記警報表示手段にて警報表示を発してからある一定期間の間、対応しない場合に自動的に運転を停止する自動停止手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムにおいて、前記記憶装置は、ユーザによる前記消耗品交換実施済の操作履歴を記憶し、この操作履歴を必要に応じて再生可能としたことを特徴とする燃料電池発電システム。
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| JP2008171716A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP5050662B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2012-10-17 | パナソニック株式会社 | 燃料改質装置および燃料電池システム |
| US8389166B2 (en) | 2007-12-07 | 2013-03-05 | Panasonic Corporation | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system |
| JP2010092810A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | パッケージ形燃料電池発電装置 |
| JP2010153062A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2010231921A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2012251726A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Yazaki Energy System Corp | 削減量算出装置及びそのセンサ異常検出方法 |
| JP2017154094A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 脱硫システムと、それを備えた水素生成装置と、それを備えた燃料電池システムと、それらの運転方法 |
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| JPH11283653A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池発電装置およびその劣化診断方法 |
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