JPWO2010029744A1 - 発電装置 - Google Patents

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Abstract

発電部（１０）の寿命である第１の寿命期限と第１寿命計測部（４２）からの第１寿命信号を比較する発電制御部（４１）と、排熱回収部（２０）の寿命である第２の寿命期限と第２寿命計測部（５２）からの第２寿命信号を比較する排熱回収制御部（５１）と、発電制御部（４１）または排熱回収制御部（５１）のいずれかが寿命到達を判定した場合、発電部（１０）の運転を停止後に、発電部（１０）または排熱回収部（２０）の残留液の排出動作を可能とする操作部（３０）とを有している。この構成により、運転停止後も機器の撤去または交換のための機器内部の残留液の排出が可能である。

Description

本発明は、電力を発生する発電部と、発電部の排熱を回収する排熱回収部とを備えた発電装置に関する。
従来、この種の発電装置に用いられる発電部は、図１０に示すように、燃料電池本体４０２の累積運転時間が所定の値に到達すれば発電装置４０１を停止し、燃料電池本体４０２の累積運転回数が所定の値に到達すれば、発電装置４０１を次回起動させないようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図１０は特許文献１に記載された従来の発電装置の構成図を示すものである。図１０において、燃料電池本体４０２は、燃料ガスとしての水素ガスｈ１をアノード極に導入するアノード導入口４２１と、酸化剤ガスとしての空気ｋ１をカソード極に導入するカソード導入口４２２とを有する。導入した水素ガスｈ１と、導入した空気ｋ１中の酸素とにより直流電力を発電する。また、燃料電池本体４０２は、アノードオフガスを排気するアノード排気口４２３と、カソードオフガスを排気するカソード排気口４２４とを有する。
水素ガスｈ１は、水素ボンベ４０３から、供給圧力を計測する圧力計４１４と、制御装置４０７により開閉が制御される開閉電磁弁４０４とを介して、アノード導入口４２１に供給される。空気ｋ１は、ブロワ装置４０５により、大気中より、供給量を測定する流量計４１５と、空気を加湿する加湿装置４０６を介して、カソード導入口４２２に供給される。
アノードオフガスｈ２は、制御装置４０７により開閉が制御される開閉電磁弁４０９の開動作により排気される。カソードオフガスｋ２は、濃度を検出するガス検出計４１０を介して排気される。
燃料電池本体４０２は、出力回路のアノード外部出力端４３１に接続されるアノード出力端４２９と、出力回路のカソード外部出力端４３２に接続されるカソード出力端４３０とを有する。カソード外部出力端４３２とカソード出力端４３０との間には、燃料電池本体４０２の出力電圧を計測する電圧計４１７と、制御装置４０７により動作が制御されるＤＣパワーリレー４０８が接続される。
制御装置４０７は、点線矢印で示すように、圧力計４１４、流量計４１５などと接続され、それぞれとの間で信号の授受を行う。
制御装置４０７には運転時間計測部４１１が接続されている。運転時間計測部４１１は、燃料電池本体４０２の運転開始とともに、運転時間の累積積算を開始し、運転時間計測部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発電装置４０１を停止させる。
また、制御装置４０７には運転回数計測部４１２が接続されている。運転回数計測部４１２は、燃料電池本体４０２の運転が開始されれば、運転回数を累積して積算し（運転回数をプラス１にする）、運転回数計測部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、発電装置４０１を起動させないようにする。
上記従来の構成では、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全ての機器停止を行う。そのため、機器の撤去または交換のために機器内部の残留液を排出することができない。
また、機器内部の残留液は、凍結を防止するため不凍液を使用する場合もあり、この場合、残留液を外部に廃棄することなく、確実に回収することが必要とされる。しかし、上記従来の発電装置では、機器の撤去または交換のために機器内部の残留液を排出することができないため、不凍液が不用意に外部に廃棄されることになる。
特開２００５−６３９０３号公報
本発明は、発電部または排熱回収部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部または排熱回収部の撤去をするために必要な残留液の排出動作のみを可能とする発電装置である。
したがって、本発明は、機器内部の残留液に不凍液を用いても、不凍液を不用意に外部に廃棄することなく、確実に回収して機器交換可能な状態にできる発電装置である。
本発明は、電力を発生する発電部と、発電部の寿命を計測する第１寿命計測部と、発電部の寿命である第１の寿命期限と第１寿命計測部からの第１寿命信号を比較する発電制御部と、発電制御部が寿命到達を判定した場合、発電部の運転を停止後に、発電部の残留液の排出動作を可能とする操作部とを有している。
かかる構成によれば、発電部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、さらに機器交換のための残留液の排出動作のみを可能にする。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
図１は、本発明の実施の形態１における発電装置の構成図である。 図２は、同発電装置の制御ブロック図である。 図３は、同発電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図４は、同発電装置の操作部の動作を説明するためのフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態２における発電装置の構成図である。 図６は、同発電装置の制御ブロック図である。 図７は、同発電装置の給電部の制御ブロック構成図である。 図８は、同発電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態３における発電装置の構成図である。 図１０は、従来の発電装置の構成図である。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。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、本発明の実施の形態１に係る発電装置の構成図である。本実施の形態の発電装置は、発電部本体１１を有する発電部１０と、発電部本体１１の発電に伴う排熱を回収する貯湯タンク２１を有する排熱回収部２０とを備えている。発電部１０には、発電部本体１１の発電に伴う排熱を回収するための冷却水を循環させる冷却水配管１２が接続されている。冷却水ポンプ１３がこの冷却水を循環し熱交換器１５により熱交換する。排熱回収部２０は、発電部１０の発電の際に発生した排熱を回収し、貯湯タンク２１に貯湯する。貯湯ポンプ１４は貯湯タンク２１の下層の水を、排熱回収配管１６を介して熱交換器１５に導き、発電に伴う排熱を回収させ貯湯タンク２１に貯湯する。
排熱回収部２０には、熱交換器１５により生成された湯の温度と、ある閾温度（お湯として貯湯タンク２１に貯湯可能な温度）とを比較し、貯湯タンク２１への湯の回収位置を変更する三方弁１９が接続されている。生成された湯の温度が閾値以上であれば、排熱回収配管１７を介して貯湯タンク２１の上層へ回収する。生成された湯の温度が閾値以下であれば、排熱回収配管１８を介して貯湯タンク２１の下層へ回収させる。
この動作は、貯湯タンク２１に生成された湯の積層（異なる温度帯による湯の層）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。
排熱回収部２０には、配管２３から導く貯湯タンク２１の湯と、配管２４から導く水（以下、市水という）とを混合する混合弁２５が配される。さらに、排熱回収部２０には、混合弁２５の下流側に混合温度検出部２６と、混合弁２５から混合水が供給される加熱部２７とが配される。
混合弁２５は、操作部３０の操作入力部３１により設定された給湯温度になるように貯湯タンク２１の湯と配管２４からの水を混合させるように接続されている。給湯カラン２８から出湯させれば、その温度は、混合温度検出部２６の検出温度が操作部３０に設定された給湯温度になるように調整されるため、混合弁２５は配管２３からの湯水と配管２４からの市水との混合比を調整する。
混合弁２５は、貯湯タンク２１からの湯と市水からの水を混合し、混合温度を調整する際に、混合温度検出部２６の検出温度が操作部３０に設定された給湯温度より熱い場合は、混合弁２５は配管２４の市水側へ、反対に冷たい場合は配管２３の湯側へ開く。
配管２３側へ一杯に開いてもまだ操作部３０に設定された給湯温度より冷たい場合は、加熱部２７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２８から出湯するように制御される。
操作部３０は、一般的にリモコンとして発電部１０と排熱回収部２０の制御を行うように接続されている。
また、操作部３０は、発電部１０の発電の開始や停止、給湯温度、風呂の沸き上げや、風呂の沸き上げ時間予約といった設定を行うための操作入力部３１を有している。さらに、エラー表示、発電電力量、貯湯タンク２１に装着された残湯量検出部２２ａ〜２２ｆが検出する温度から貯湯タンク２１の残湯量などの表示を行う表示部３２を有している。さらに、風呂の沸きあがり報知などの報知機能を有した報知部３３を有している。
排熱回収部２０には、寿命到達時に加熱部２７内部の残留水を排水するための排水管３４が接続されている。さらに、貯湯タンク２１と排熱回収配管１６、１７、１８の残留水を排水するための排水管３５が接続されている。排水管３４、３５は排水弁３６に接続され、残留水は排水弁３６により外部に排水できるように接続されている。
発電部１０には、寿命到達時に発電部本体１１と冷却水配管１２の内部の残留液を排液するための排液管３７が接続されている。排液管３７には、残留液を外部に排出できるように排液弁３８が接続されている。
図２は本実施の形態における発電装置の制御ブロック図を示すものである。図２において、発電部１０は、機器寿命は発電部１０の動作開始時からの経過時間、発電累計時間、累積通電時間、または発電累計回数のうち、それぞれに設定された寿命判定値のいずれかに到達したことをもって寿命と判定するように設定されている。なお、以下の説明において、累積通電時間とは、発電装置を設置、施工後に通電を開始してからの通電時間の累計で、通電遮断（電源供給遮断））している時間を含まない時間を言う。また、以下の説明において、発電累計時間は、発電装置を設置、施工後に発電時に発電電力を家庭内電力負荷に供給している時間の累計で、起動停止や発電を待機している時間を含まない時間を言う。
上記寿命を判定する閾値である発電部１０の寿命に相当する第１の寿命期限は、記憶部４０に設定されている。発電制御部４１は、記憶部４０より第１の寿命期限を入力し、第１寿命計測部４２からの第１寿命信号Ｌ１を比較し寿命判定する。寿命判定の結果に基づいて、発電制御部４１は、寿命到達信号出力部４３と通信部４４を介して操作部３０に第１寿命到達信号Ｓ１を出力する。
排熱回収部２０は、排熱回収部２０の動作開始時からの経過時間、排熱回収部２０の動作時間、または累積通電時間のうち、それぞれに設定された寿命判定値のいずれかに到達したことをもって寿命と判定するように設定されている。
上記寿命を判定する閾値である排熱回収部２０の寿命を示す第２の寿命期限は、記憶部５０に設定されている。排熱回収制御部５１は、記憶部５０より第２の寿命期限を入力し、第２寿命計測部５２からの第２寿命信号Ｌ２を比較し寿命判定する。判定結果に基づいて、排熱回収制御部５１は、寿命到達信号出力部５３と通信部５４を介して操作部３０に第２寿命到達信号Ｓ２を出力する。
記憶部４０、５０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、発電部１０または排熱回収部２０の電源がオフされた場合も、累積して積算した通電時間を失うことがなくなる。
なお、排熱回収制御部５１には、図１で説明したように、三方弁１９、残湯量検出部２２ａ〜２２ｆ、加熱部２７および混合弁２５が接続されている。また、操作部３０は、図１で説明したように、操作入力部３１、表示部３２および報知部３３を備えている。
以上のように構成された発電装置について、以下その動作、作用を説明する。本実施の形態では、発電部１０の寿命到達を、第１累積通電時間Ｔ１があらかじめ設定された通電時間に関する寿命判定時間に到達したことをもって第１の寿命期限に到達したとして説明する。また、排熱回収部２０の寿命到達を、動作開始時からの第２累積通電時間Ｔ２があらかじめ設定された寿命判定時間に到達したことをもって第２の寿命期限に到達したとして説明する。
図３、図４は本実施の形態の発電装置（操作部含む）の動作を説明するためのフローチャートである。図３において、発電部１０が通電されている期間、発電制御部４１が有する第１寿命計測部４２は第１の寿命期限と比較するための第１累積通電時間T１を積算する（ＳＴＥＰ１）。
次に発電制御部４１は、発電部１０が寿命到達していることを意味する第１の寿命期限に到達しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２）。
ＳＴＥＰ２で発電部１０が第１の寿命期限に到達していれば（ＳＴＥＰ２のＹ）、発電部１０および排熱回収部２０からなる機器の運転を停止し（ＳＴＥＰ３）、寿命到達信号出力部４３と通信部４４を介して、第１寿命到達信号Ｓ１を操作部３０に出力する（ＳＴＥＰ４）。
ＳＴＥＰ２で発電部１０が第１の寿命期限に到達していなければ（ＳＴＥＰ２のＮ）、排熱回収部２０が通電されている期間、排熱回収制御部５１が有する第２寿命計測部５２は第２の寿命期限と比較するための第２累積通電時間Ｔ２を積算する（ＳＴＥＰ５）。
次に排熱回収制御部５１は、排熱回収部２０が寿命到達していることを意味する第２の寿命期限に到達しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ６）。
ＳＴＥＰ６で排熱回収部２０が第２の寿命期限に到達していれば（ＳＴＥＰ６のＹ）、発電部１０および排熱回収部２０からなる機器の運転を停止し（ＳＴＥＰ７）、寿命到達信号出力部５３と通信部５４を介して、第２寿命到達信号Ｓ２を操作部３０に出力する（ＳＴＥＰ８）。
ＳＴＥＰ６で排熱回収部２０が第２の寿命期限に到達していなければ（ＳＴＥＰ６のＮ）、ＳＴＥＰ１に戻る。
図４を用いて、主に操作部３０の動作を中心に説明する。図４において、操作部３０は、発電部１０が寿命到達していることを意味する第１寿命到達信号Ｓ１を受信したか否かを判定する（ＳＴＥＰ１Ｂ）。
ＳＴＥＰ１Ｂで操作部３０が第１寿命到達信号Ｓ１を受信していれば（ＳＴＥＰ１ＢのＹ）、発電部１０が寿命到達していることを報知部３３へ報知する。さらに、表示部３２に発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行う（ＳＴＥＰ２Ｂ）。次に、操作入力部３１は、残留液排出（水抜き）のみの操作入力を許可する（ＳＴＥＰ３Ｂ）。
次に、操作入力部３１から残留液排出の要求入力があるか否かを判定する（ＳＴＥＰ４Ｂ）。ＳＴＥＰ４Ｂで残留液排出の要求入力を確定すれば（ＳＴＥＰ４ＢのＹ）、発電部１０の残留液の排出動作を行なう。すなわち、発電部本体１１と冷却水配管１２内部の残留液を、排液管３７を介して、排液弁３８を開弁することにより外部に排液する。この排出動作とともに、報知部３３へ残留液の排出中であることを報知し、かつ、表示部３２にその旨を表示する（ＳＴＥＰ５Ｂ）。残留液の排出動作が完了した後は、すべての入力操作を禁止する。
ＳＴＥＰ４Ｂで残留液排出の要求入力が無ければ（ＳＴＥＰ４ＢのＮ）、ＳＴＥＰ１Ｂに戻る。
ＳＴＥＰ１Ｂで操作部３０が第１寿命到達信号Ｓ１を受信していなければ（ＳＴＥＰ１ＢのＮ）、排熱回収部２０から寿命到達していることを意味する第２寿命到達信号Ｓ２を受信したか否かを判定する（ＳＴＥＰ６Ｂ）。
ＳＴＥＰ６Ｂで操作部３０が第２寿命到達信号２を受信していれば（ＳＴＥＰ６ＢのＹ）、排熱回収部２０が寿命到達していることを報知部３３へ報知する。さらに、表示部３２に発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行う（ＳＴＥＰ７Ｂ）。次に、操作入力部３１は、残留液排出（水抜き）のみの操作入力を許可する（ＳＴＥＰ８Ｂ）。
次に、操作部３０は、操作入力部３１から残留液排出の要求入力があるか否かを判定する（ＳＴＥＰ９Ｂ）。
ＳＴＥＰ９Ｂで操作部３０が残留液排出の要求入力を確定すれば（ＳＴＥＰ９ＢのＹ）、排熱回収部２０の残留液の排出動作を行なう。すなわち、排水管３４から加熱部２７内部の残留水を、排水菅３５から貯湯タンク２１と排熱回収配管１６、１７、１８との残留水を、排水弁３６の開栓により外部に排水する。また、報知部３３へ残留水の排水中であることを報知し、かつ、表示部３２にその旨を表示する（ＳＴＥＰ１０Ｂ）。残留液の排出動作が完了した後は、すべての入力操作を禁止する。
ＳＴＥＰ６Ｂで第２寿命到達信号Ｓ２を受信していない場合（ＳＴＥＰ６ＢのＮ）、およびＳＴＥＰ９Ｂで残留液排出の要求入力が無い場合（ＳＴＥＰ９ＢのＮ）、ＳＴＥＰ１Ｂに戻る。
なお、本実施の形態では、発電部１０の機器寿命の検出を、第１累積通電時間Ｔ１が第１の寿命期限に到達することを例に説明しているが、累積通電時間、累積発電時間、累積発電回数の中からいずれか１つがそれぞれの寿命判定値に到達することによって検出しても良い。
以上のように、本実施の形態においては、発電部１０が第１の寿命期限に到達した場合には、機器停止後に、次回からの起動をさせない。さらに、発電部１０の機器寿命到達に対して、リモコン等の操作部３０の表示部３２、報知部３３を用いて、発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行うことができる。
また、操作入力部３１からの操作入力は、発電部１０の残留液排出（水抜き）のみを許可するため、機器寿命に応じた措置を自動的に講じることができ、発電装置の安全性を確保することができる。
また、排熱回収部２０が第２の寿命期限に到達した場合には、機器停止後に、次回からの発電部１０の起動をさせない。さらに、排熱回収部２０の機器寿命到達に対して、リモコン等の操作部３０の表示部３２、報知部３３を用いて、発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行うことができる。
また、操作入力部３１からの操作入力は、排熱回収部２０の残留液排出（水抜き）のみを許可するため、機器寿命に応じた措置を自動的に講じることができ、発電装置の安全性を確保することができる。
また、次回の運転開始を許可しない第１、第２寿命到達信号Ｓ１、Ｓ２を出力するため、寿命到達した機器に対して速やかな対策措置を講じることができる。例えば、使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器に機器交換依頼をして再度運転を可能な状態にしてもらうための残留液の排出処理（準備作業）を簡単な操作で実施できる。
また、寿命到達信号出力部４３、５３が出力する報知信号を操作部３０の表示部３２に表示する。そのため、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る。したがって、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、本実施の形態では、発電部１０と排熱回収部２０とを個々に寿命判定し、寿命期限に到達した機器のみの残留液の排出を行うことを示した。しかし、コージェネレーション装置として発電部１０と排熱回収部２０のいずれか一方が寿命期限に到達したことをもって、コージェネレーション装置としての寿命期限が到達したと判断し、発電部１０と排熱回収部２０の両方を一緒に撤去（交換）するように運用してもよいことは言うまでも無い。
なお、本実施の形態では、排熱回収部２０には、寿命到達時に加熱部２７内部の残留水を排水するための排水管３４と、貯湯タンク２１と排熱回収配管１６、１７、１８の残留水を排水するための排水管３５とが接続され、排水弁３６により外部に排水できるように接続されている。しかし、排水管３５は、加熱部２７、貯湯タンク２１、排熱回収配管１６、１７、１８のそれぞれ単独に排水する構成や、排水弁３６が手動バルブなどの構成でも良い。
なお、本実施の形態では、発電部１０には、寿命到達時に発電部本体１１と冷却水配管１２内部の残留液を排液するための排液管３７が接続され、排液弁３８により外部に排出できるように接続されている。しかし、排液弁３８が手動バルブなどの構成でも良い。
なお、操作部３０は、発電部１０の第１寿命計測部４２の出力と記憶部４０に記憶された第１寿命期限との比較から、発電部１０の寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを表示部３２に警告表示してもよい。同様に、操作部３０は、排熱回収部２０の第２寿命計測部５２の出力と記憶部５０に記憶された第２寿命期限との比較から、排熱回収部２０の寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを表示部３２に警告表示してもよい。
これにより、使用者は、発電部１０および排熱回収部２０からなる機器寿命が近いことを知ることができ、発電部１０および排熱回収部２０の交換の準備をすることができる。
なお、発電部１０の発電に伴う排熱を回収するための冷却水配管１２に不凍液を使用している場合には、寿命時間に到達した場合に、有害性のある残留水経路を他の経路と分離して排液菅３７から排液弁３８を介して排出するモードを操作部３０からの残留液排出操作メニューに加える。これにより、各部に残留した残留液のうち有害性のある不凍液等を個別に確実に回収することができる。たがって、発電運転停止後に、発電部１０または排熱回収部２０を、有害性のある残留水を気にすることなく、撤去または交換することができる。すなわち、安全性を確保しつつ、保守・サービス性を向上することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発電装置は、基本的構成は、実施の形態１に係る発電装置と同じであるが、以下の点で異なる。図５は、本実施の形態に係る発電装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図５に示すように、本実施の形態に係る発電装置では、排熱回収部２０には、寿命到達時に排熱回収制御部５１（図６）により排水管３４と排水管３５から外部に排水できるように電動排水弁６１が設けられている。さらに、排熱回収制御部５１からの制御信号により市水を貯湯タンク２１と混合弁２５へ給水できるように電動給水弁６２が設けられている。発電部１０には、寿命到達時に発電制御部４１（図６）により排液管３７から外部に残留液（残留水）を排出できるように電動排液弁６３が設けられている。
この発電制御部４１と排熱回収制御部５１と電動排水弁６１と電動給水弁６２と電動排液弁６３とを総称して強制残留液排出部とする。
図６は本実施の形態における発電装置の制御ブロック図である。図６において、発電部１０については、実施の形態１と同様である。すなわち、機器寿命は、発電部１０の動作開始時からの経過時間または発電累計時間、累積通電時間、または発電累計回数のうち、それぞれに設定された寿命判定値のいずれかに到達したことをもって寿命と判定するように設定されている。
発電部１０への給電は、外部系統電源４５から給電部７０を介して発電制御部４１へ給電することにより行われる。同様に、排熱回収部２０への給電は、外部系統電源５５から給電部８０を介して排熱回収制御部５１へ給電することにより行われる。
図７は本実施の形態における給電部７０の制御ブロック図を示すものである。なお、給電部８０も給電部７０と同様の構成である。
図７において、給電部７０は、外部系統電源４５からスイッチ７１および各相の電流に応じた誘起電圧を２次巻線に発生する零相変流器７２を介して発電制御部４１へ交流電源を供給するように接続されている。零相変流器７２からの誘起電圧信号を増幅し、かつ所定の漏電検知電流値以上でトリップコイル７３を介してスイッチ７１を引き外し動作させるように検知器７４が接続されている。さらに、寿命到達時に、発電制御部４１からの給電停止信号により給電停止スイッチ７５を閉止させ、給電遮断抵抗７６により交流電源の中性線以外の２相間を零相変流器７２を経由せずに回路接続するように接続されている。そして、スイッチ７１、零相変流器７２、トリップコイル７３、検知器７４、給電停止スイッチ７５、給電遮断抵抗７６を含めた漏電引き外し動作を行う構成部材を漏電引き外し部７７としている。
以上のように構成された本実施の形態の発電装置について、以下その動作、作用を説明する。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、寿命到達動作として、発電部１０の寿命到達を累計通電時間があらかじめ設定された通電時間に関する寿命判定時間に到達したことをもって第１の寿命期限に到達したとして説明する。また、実施の形態１の図３における動作での、機器停止（ＳＴＥＰ３）および第１寿命到達信号Ｓ１出力（ＳＴＥＰ４）を行った後の説明をする。また、排熱回収部２０の寿命到達を動作開始時からの第２累積通電時間Ｔ２があらかじめ設定された寿命判定時間に到達したことをもって第２の寿命期限に到達したとして説明し、図３における動作での、機器停止（ＳＴＥＰ７）および第２寿命到達信号Ｓ２出力（ＳＴＥＰ８）を行った後の説明をする。それまでの動作は、実施の形態１と同じである。
図８は本実施の形態の発電装置（操作部含む）の動作を説明するためのフローチャートである。図８において、操作部３０は、発電部１０が寿命到達していることを意味する第１寿命到達信号Ｓ１を受信したか否かを判定する（ＳＴＥＰ１Ｃ）。
ＳＴＥＰ１Ｃで操作部３０が第１寿命到達信号１を受信していれば（ＳＴＥＰ１ＣのＹ）、発電部１０が寿命到達していることを報知部３３へ報知する。さらに、表示部３２に発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行う（ＳＴＥＰ２Ｃ）。次に、操作部３０は、残留液が排出（水抜き）可能状態かを判定する（ＳＴＥＰ３Ｃ）。すなわち、発電部１０が発電停止動作を完了し、残留液を排出（水抜き）できる状態にあるか否かを判定する。この判定は、例えば、発電停止動作が完了し、排液管３７が破損（割れなど）する恐れがない温度に残留液温度が低下したか否かによって行われる。
ＳＴＥＰ３Ｃで操作部３０は、残留液の排出が可能状態であることを確認すれば（ＳＴＥＰ３ＣのＹ）、発電部１０の残留液の排出動作を行なう。すなわち、発電部本体１１と冷却水配管１２内部の残留液を、排液管３７を介して、電動排液弁６３を開弁することにより外部に排液する。
つまり、強制残留液排出部としての発電制御部４１と電動排液弁６３とによって、自動排液動作を行う。また、報知部３３へ残留液の排出中であることを報知し、かつ、表示部３２にその旨を表示する（ＳＴＥＰ４Ｃ）。さらに、発電制御部４１から給電部７０の給電停止スイッチ７５に給電停止信号を出力する。これにより、給電部７０は、トリップコイル７３によりスイッチ７１を開状態にすることにより、残留液排出（水抜き）動作後に発電制御部４１への給電停止を自動的に行う（ＳＴＥＰ５Ｃ）。すなわち、残留液の排出動作が完了した後は、すべての入力操作を禁止する。
ＳＴＥＰ３Ｃで操作部３０は、例えば発電停止動作中などのために残留液排出の可能状態で無いと判定すれば（ＳＴＥＰ３ＣのＮ）、ＳＴＥＰ１Ｃに戻る。
ＳＴＥＰ１Ｃで操作部３０が第１寿命到達信号Ｓ１を受信していなければ（ＳＴＥＰ１ＣのＮ）、排熱回収部２０から寿命到達していることを意味する第２寿命到達信号Ｓ２を受信したか否かを判定する（ＳＴＥＰ６Ｃ）。
ＳＴＥＰ６Ｃで操作部３０が第２寿命到達信号２を受信していれば（ＳＴＥＰ６ＣのＹ）、排熱回収部２０が寿命到達していることを報知部３３へ報知する。さらに、表示部３２に発電部１０と排熱回収部２０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などの発光表示等を行う（ＳＴＥＰ７Ｃ）。
次に、操作部３０は、残留液が排出（水抜き）可能状態かを判定する（ＳＴＥＰ８Ｃ）。すなわち、排熱回収部２０が排熱回収動作を完了し、残留液を排出（水抜き）できる状態にあるか否かを判定する。
ＳＴＥＰ８Ｃで操作部３０は、残留液の排出が可能であることを確認すれば（ＳＴＥＰ８ＣのＹ）、まず、電動給水弁６２を閉止することにより、市水から貯湯タンク２１への給水を停止する。次に排熱回収部２０の残留液の排出動作、すなわち、排水管３４から加熱部２７内部の残留水を、さらに排水菅３５から貯湯タンク２１と排熱回収配管１６、１７、１８との残留水を、電動排水弁６１の開栓により外部に排水する。つまり、強制残留液排出部としての排熱回収制御部５１と電動排水弁６１と電動給水弁６２とによって、自動排水動作を行う。
また、報知部３３へ残留水の排水中であることを報知し、かつ、表示部３２にその旨を表示する（ＳＴＥＰ９Ｃ）。さらに、排熱回収制御部５１から給電部８０の給電停止スイッチ（図示せず）に給電停止信号を出力する。給電部８０は、トリップコイル（図示せず）によりスイッチ（図示せず）を開状態にすることにより、給電部７０と同様に残留液排出（水抜き）動作後に排熱回収制御部５１への給電停止を自動的に行う（ＳＴＥＰ１０Ｃ）。すなわち、残留液の排出動作が完了した後は、すべての入力操作を禁止する。
なお、ＳＴＥＰ６Ｃで操作部３０が第２寿命到達信号２を受信していない場合、およびＳＴＥＰ７Ｃで操作部３０が、例えば排熱回収動作中などのために残留液排出の可能状態で無いと判断した場合（ＳＴＥＰ７ＣのＮ）、ＳＴＥＰ１Ｃに戻る。
なお、本実施の形態では、発電部１０の機器寿命の検出を第１累積通電時間Ｔ１が第１の寿命期限に到達することを例に説明している。しかし、累積通電時間、累積発電時間、累積発電回数の中からいずれか１つがそれぞれの寿命判定値に到達することによって検出しても良い。
以上のように、本実施の形態においては、操作部３０は、発電部１０の残留液排出（水抜き）が可能であるかを判定した上で、残留液排出（水抜き）動作と、残留液排出（水抜き）動作後の給電部７０から発電制御部４１への給電停止と、給電部８０から排熱回収制御部５１への給電停止とを自動的に講じることができる。すなわち、水抜きを完了した機器の機器内部への給電を停止しているため、機器の内部配管等の残留水が残っていた場合の凍結による水漏れなどの不安全事象を防止でき、発電装置の寿命到達後の安全性を確保することができる。
また、次回の運転開始を許可しない第１、第２寿命到達信号Ｓ１、Ｓ２を出力するため、寿命到達した機器に対して速やかな対策措置を講じることができる。そのため、例えば使用者はサービス会社と連絡し、停止した機器に機器交換依頼をするだけで、残留液の排出処理（準備作業）は自動で実施できる。
また、寿命到達信号出力部４３、５３が出力する報知信号を操作部３０の表示部３２に表示している。そのため、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交換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る。したがって、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、本実施の形態では、発電部１０と排熱回収部２０とを個々に寿命判定し、寿命期限に到達した機器のみの残留液の排出を行うことを示した。しかし、コージェネレーション装置として発電部１０と排熱回収部２０のいずれか一方が寿命期限に到達したことをもって、コージェネレーション装置としての寿命期限が到達したと判断し、発電部１０と排熱回収部２０の両方を一緒に撤去（交換）するように運用してもよい。
なお、各実施の形態で説明した構成要素は、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。
（実施の形態３）
実施の形態１、２の発電部１０は、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池であってもよい。この場合、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。本実施の形態では、実施の形態２において、発電部１０に、例えば、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池を用いた場合の発電装置について説明する。なお、本実施の形態では、発電装置のことを燃料電池システムと言う。
図９は、本発明の実施の形態３における発電装置（以下、燃料電池システムと言う）の機能ブロックを示す構成図である。図９に示すように、本実施の形態に係る燃料電池システムは、実施の形態１、２の発電部本体１１に燃料電池１１ａ等が配置された発電部１０と操作部３０とを備えている。操作部３０を操作することにより、燃料電池システムの運転開始及び運転停止を行うことができる。
まず、発電部１０内部の構成について説明する。発電部１０の内部には、燃料電池１１ａ、原料ガス供給器７９、水素生成器８１、酸化剤ガス供給器８２、アノード凝縮器８３、カソード凝縮器８４、熱交換器１５、回収水タンク８５、及び発電制御部４１が配設されている。本実施の形態に係る燃料電池システムにおける燃料電池１１ａは、高分子電解質形燃料電池で構成されている。燃料電池１１ａは、板状の全体形状を有するセル（図示せず）が、その厚み方向に積層されてなるセルスタックで構成されている。
次に、水素生成器８１は、燃焼器としてのバーナ加熱部８６と改質器８７を有している。バーナ加熱部８６は、点火器８８を有している。バーナ加熱部８６の燃焼用ガス供給口（図示せず）は、後述する燃料オフガス供給経路（以下、アノードオフガス供給路８９とする）を介して、燃料電池１１ａの燃料側（以下、アノード９０とする）で使用されなかった余剰の燃料ガスが、オフガス（燃焼オフガス）として供給されるように構成されている。また、バーナ加熱部８６には、燃焼用ガス供給路９１を介して原料ガス供給器７９が接続されており、燃料電池システム起動時等に、原料ガスがバーナ加熱部８６に供給されるように構成されている。さらに、バーナ加熱部８６には、図示されない燃料用空気供給路を介して、燃焼用空気供給器（図示せず）が接続されており、バーナ加熱部８６に燃焼用空気が供給されるように構成されている。
これにより、バーナ加熱部８６では、燃料電池１１ａのアノード９０からアノードオフガス供給路８９を介して供給されたアノードオフガス（または、燃焼用ガス供給路９１を介して供給された原料ガス）と、燃焼用空気供給路を介して供給された燃焼用空気と、を点火器８８により点火することで燃焼させて、燃焼ガスが生成される。本実施の形態では、バーナ加熱部８６、改質器８７、点火器８８、および水素生成器８１で、燃料処理部が構成されている。
また、水素生成器８１の原料ガス供給口（図示せず）には、発電部１０の外部から原料ガス（例えば、都市ガス等）を供給するための原料ガス供給路９２が接続されている。原料ガス供給路９２の途中には、原料ガス供給器７９が設けられており、水素生成器８１に供給する原料ガスの流量を調整している。
さらに、水素生成器８１の改質用水供給口（図示せず）には、後述する改質用水供給路９３を介して回収水タンク８５が接続されている。改質用水供給路９３の途中には、イオン交換樹脂を有する浄化器９４と流量調整可能な第１ポンプ９５が設けられている。これにより、回収水タンク８５に回収された水（回収水）が、第１ポンプ９５によって浄化器９４に通流され、回収水に溶解している導電性イオンが浄化器９４のイオン交換樹脂に吸着され、浄化器９４を通流した水が、水素生成器８１の改質器８７に供給される。本実施の形態では、改質用水供給路９３、浄化器９４、および第１ポンプ９５で、燃料ガス供給水経路が構成されている。
水素生成器８１では、バーナ加熱部８６で生成された燃焼ガスからの伝熱を利用して、原料ガス供給路９２を介して供給された原料ガスと、改質用水供給路９３を通じて供給された水とを、改質器８７で改質反応させることにより、水素リッチな改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、図示されない変成器及びＣＯ除去器で、シフト反応及び酸化反応させることにより、一酸化炭素が１０ｐｐｍ程度まで低減された水素リッチな燃料ガスが生成され、燃料電池１１ａに供給される。
燃料電池１１ａには、燃料ガス供給路９６を介して、水素生成器８１の燃料ガス排出口（図示せず）と接続されている。また、燃料電池１１ａには、酸化剤ガス供給路９７を介して、酸化剤ガス供給器８２の酸化剤ガス供給口（図示せず）と接続されている。酸化剤ガス供給器８２は、ここでは、吸入口が大気に開放されているブロワ（図示せず）と、吸入された空気を一定量の水蒸気で加湿する加湿器（図示せず）で構成されていて、燃料電池１１ａに酸化剤ガスを供給する。なお、酸化剤ガス供給器８２は、シロッコファンなどのファン類を用いる構成としてもよい。これにより、燃料電池１１ａでは、水素生成器８１から供給された燃料ガスと、酸化剤ガス供給器８２から供給された酸化剤ガスとが電気化学的に反応して、水が生成し、熱と電気が発生する。
また、燃料電池１１ａには、冷却水配管１２が接続されており、冷却水配管１２の途中には、流量調整可能な冷却水ポンプ１３が設けられている。冷却水配管１２の一端は、熱交換器１５と接続され、冷却水配管１２の他端は、燃料電池１１ａの冷却水供給口（図示せず）に接続されている。これにより、燃料電池１１ａに供給された冷却水が、反応ガスを反応させたときに発生する熱を回収し、燃料電池１１ａ内を適切な温度に維持することができる。また、燃料電池１１ａで発生した熱を回収した冷却水は、熱交換器１５で、後述する熱交換器１５の二次流路を通流する熱媒体（貯湯水）と熱交換することで冷却される。本実施の形態では、燃料電池１１ａ、冷却水配管１２、冷却水ポンプ１３、および熱交換器１５で、冷却水経路が構成されている。
また、上述したように燃料電池１１ａにアノードオフガス供給路８９の上流端が接続され、アノードオフガス供給路８９の下流端は、バーナ加熱部８６のオフガス供給口と接続されている。アノードオフガス供給路８９の途中には、アノード凝縮器８３が設けられている。すなわち、アノード凝縮器８３の一次流路と、アノードオフガス供給路８９を構成する配管とが接続されている。また、アノードオフガス供給路８９におけるアノード凝縮器８３の下流側には、アノード回収水流路９８の上流端が接続されている。アノード回収水流路９８の下流端は、回収水タンク８５に接続されている。
これにより、燃料電池１１ａのアノード９０で使用されなかった余剰の燃料ガス（アノードオフガス）が、アノード凝縮器８３で、後述するアノード凝縮器８３の二次流路を通流する熱媒体（貯湯水）と熱交換し、燃料ガス中に含まれる水蒸気が凝縮される。凝縮された水は、適宜な手段により、ガスと分離されて、アノード回収水流路９８を通流して、回収水として回収水タンク８５に貯えられる。一方、水蒸気が凝縮により低減されたアノードオフガスは、バーナ加熱部８６に供給される。
さらに、燃料電池１１ａには、酸化剤ガス排出路９９が接続されている。酸化剤ガス排出路９９の途中には、カソード凝縮器８４が設けられている。すなわち、カソード凝縮器８４の二次流路と、酸化剤ガス排出路９９を構成する配管とが接続されている。また、酸化剤ガス排出路９９におけるカソード凝縮器８４の下流側には、カソード回収水流路１００の上流端が接続されている。カソード回収水流路１００の下流端は、アノード回収水流路９８の途中に接続されている。
これにより、燃料電池１１ａのカソード１０１で使用されなかった余剰の酸化剤ガスが、カソード凝縮器８４で、後述するカソード凝縮器８４の二次流路を通流する熱媒体（貯湯水）と熱交換し、酸化剤ガス中に含まれる水蒸気が凝縮される。凝縮された水は、適宜な手段により、ガスと分離されて、カソード回収水流路１００及びアノード回収水流路９８を通流して、回収水として回収水タンク８５に貯えられる。一方、水蒸気が凝縮により低減された酸化剤ガスは、燃料電池システムの外部に排出される。本実施の形態では、アノード凝縮器８３、カソード凝縮器８４、回収水タンク８５、アノードオフガス供給路８９、酸化剤ガス排出路９９、およびカソード回収水流路１００で、凝縮水経路が構成されている。さらに本実施の形態では、熱交換器１５、排熱回収配管１６、１７、１８、三方弁１９、アノード凝縮器８３、およびカソード凝縮器８４で、排熱回収経路が構成されている。
なお、ここでは、カソード回収水流路１００の下流端をアノード回収水流路９８の途中に接続する構成としたが、これに限定されず、カソード回収水流路１００の下流端を直接回収水タンク８５に接続する構成としてもよい。
さらに、発電部１０の寿命到達時に燃料電池１１ａに燃料ガスを供給する改質器８７の燃料ガス生成に必要な改質水を供給する改質用水供給路９３と、燃料電池１１ａからの燃料オフガスまたは酸化剤オフガスの凝縮水を貯留するためのアノード回収水流路９８と、カソード回収水流路１００及び回収水タンク８５の内部の残留液を排液するための排液管１０２とが接続されている。排液管１０２には、残留液を外部に排出できるように電動排液弁１０３が接続されている。
本実施の形態においても、実施の形態２の動作と同様に、図８の動作フローに従って寿命到達時に残留液の排出動作を行なう。すなわち、燃料電池１１ａと冷却水配管１２の内部の残留液を、排液管３７を介して、電動排液弁６３を開弁することにより外部に排液する。アノード回収水流路９８とカソード回収水流路１００及び回収水タンク８５の内部の残留液を排液管１０２を介して、電動排液弁１０３を開弁することにより外部に排液する。
上記の実施の形態では、発電部と排熱回収部とを有する発電装置について述べてきたが、少なくとも発電部を有する発電装置についても適用できる。
以上説明してきたように、本発明は、電力を発生する発電部と、発電部の寿命を計測する第１寿命計測部と、発電部の寿命である第１の寿命期限と第１寿命計測部からの第１寿命信号を比較する発電制御部と、発電制御部が寿命到達を判定した場合、発電部の運転を停止後に、発電部の残留液の排出動作を可能とする操作部とを有している。
この構成により、発電部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、さらに機器交換のための残留液の排出動作を可能にできる。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部の運転を停止後に、発電部の残留液の排出動作のみを可能とする。
この構成により、発電部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、さらに機器交換のための残留液の排出動作のみを可能にできる。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部の運転を操作し、寿命到達の後には、残留液の排出動作を可能とし、残留液の排出動作終了後、すべての入力操作を禁止する構成を有する。
この構成により、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、かつ機器交換のための残留液の排出動作という準備作業が操作部のワンタッチ動作で行える。そのため、安全でかつ利便性の良い発電装置を提供できる。
また、本発明は、操作部は、発電部の残留液の排出動作を実施中は、残留液の排出動作を実施中であることを報知または表示する構成を有する。
この構成により、残留液の排出動作を実施していることを使用者に明示することが可能となり、機器交換のための残留液の排出動作を誤操作なく確実に実施できる。そのため、保守・サービス性の良い発電装置を提供できる。
また、本発明は、発電部の排熱を回収する排熱回収部と、排熱回収部の寿命を計測する第２寿命計測部と、排熱回収部の寿命である第２の寿命期限と第２寿命計測部からの第２寿命信号を比較する排熱回収制御部とをさらに有し、操作部は、発電制御部または排熱回収制御部の少なくともいずれかが寿命到達を判定した場合、発電部の運転を停止後に、発電部または排熱回収部の少なくともいずれかの残留液の排出動作を可能とする構成を有する。
この構成により、発電部または排熱回収部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部または排熱回収部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、さらに機器交換のための残留液の排出動作のみを可能にできる。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部の運転を停止後に、発電部または排熱回収部の少なくともいずれかの残留液の排出動作のみを可能とする構成を有する。
この構成により、発電部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部または寿命に到達した排熱回収部を撤去するために必要な発電部または排熱回収部の少なくともいずれかの残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、さらに機器交換のための残留液の排出動作のみを可能にできる。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部と排熱回収部の運転を操作し、寿命到達の後には、残留液の排出動作を可能とし、残留液の排出動作終了後、すべての入力操作を禁止する構成を有する。
この構成により、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、かつ機器交換のための残留液の排出動作という準備作業が操作部のワンタッチ動作で行える。そのため、安全でかつ利便性の良い発電装置を提供できる。
また、本発明は、操作部は、発電部または排熱回収部の残留液の排出動作を実施中は、残留液の排出動作を実施中であることを報知または表示する。
この構成により、残留液の排出動作を実施していることを使用者に明示することが可能となり、機器交換のための残留液の排出動作を誤操作なく確実に実施できる。そのため、保守・サービス性の良い発電装置を提供できる。
また、本発明は、発電部は、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池である構成を有する。この構成により、残留液の排出動作を、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料処理部の燃料ガス生成に必要な燃料ガス供給水経路や、燃料電池からの燃料オフガスまたは酸化剤オフガスの凝縮水経路を含んでいる場合には、燃料電池の発電運転停止後に、発電部または排熱回収部を撤去または交換するために必要な残留液の排出動作のみを受付可能とする。そのため、燃料ガス供給経路や凝縮水経路などの機器内各部に分散した残留水を確実に排出することを可能にする。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、残留液の排出動作は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料処理部の燃料ガス生成に必要な燃料ガス供給水経路、燃料電池からの燃料オフガスまたは酸化剤オフガスの凝縮水経路、燃料電池の発電に伴う排熱を回収するための冷却水経路、冷却水経路から熱交換器を介して排熱回収部に排熱回収するための排熱回収経路、および排熱回収部のうち少なくとも１つの残留液を排出する構成を有する。
この構成により、発電部が寿命に到達した場合に、燃料電池の発電運転停止後に、寿命に到達した発電部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを可能とする。そのため、燃料ガス供給経路や凝縮水経路などの機器内各部に分散した残留水を確実に排出することを可能にする。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができる。
また、本発明は、残留液の排出動作は、発電部の発電に伴う排熱を回収するための冷却水経路に残留した不凍液を回収するための不凍液回収動作を有する。
この構成により、発電部を撤去または交換するために、各部に残留した残留液のうち有害性のある不凍液等を個別に回収することが可能となり、有害性のある残留水を確実に回収できる。したがって、安全性を確保しつつ、保守・サービス性を向上することができる。
また、本発明は、発電部への不凍液の供給停止と残留液の排出とを行う強制残留液排出部と、発電部および発電制御部のうち少なくとも１つの給電を停止する給電部とをさらに備え、強制残留液排出部は、発電制御部の寿命到達後に、発電部への不凍液の供給停止と残留液の排出とを行い、給電部は、強制残留液排出部により不凍液の供給停止と残留液の排出とを行なった後に、発電部への給電を停止する構成を有する。
この構成により、発電部を撤去または交換するために、給水停止と各部に残留した残留液を寿命到達時に自動的に排出することが可能となり、残留水を確実に排出できる。さらに、給電部により、発電部および発電制御部のうち少なくとも１つへの給電を停止することにより、寿命到達後速やかに撤去可能な状態にでき機器内部へ不要な給電を排除できる。そのため、安全性を確保でき、機器交換の利便性と機器の安全確保を両立することができる。
また、本発明は、発電部への不凍液の供給停止または排熱回収部への水の供給停止と残留液の排出とを行う強制残留液排出部と、発電部、排熱回収部、発電制御部、および排熱回収制御部のうち少なくとも１つの給電を停止する給電部とをさらに備え、強制残留液排出部は、発電制御部または排熱回収制御部のいずれかの寿命到達後に、発電部への不凍液の供給停止または排熱回収部の水の供給停止と残留液の排出とを行い、給電部は、強制残留液排出部により水または不凍液の供給停止と残留液の排出とを行なった後に、発電部または排熱回収部への給電を停止する構成を有する。
この構成により、発電部または排熱回収部を撤去または交換するために、給水停止と各部に残留した残留液を寿命到達時に自動的に排出することが可能となり、残留水を確実に排出できる。さらに、給電部により、発電部、排熱回収部、発電制御部、および排熱回収制御部のうち少なくとも１つへの給電を停止することにより、寿命到達後速やかに撤去可能な状態にでき機器内部へ不要な給電を排除できる。そのため、安全性を確保でき、機器交換の利便性と機器の安全確保を両立することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部の運転を操作し、寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを警告する構成を有する。
この構成により、発電部により寿命期限が到達することを事前に余裕を持って認知することができる。したがって、撤去または交換するための準備期間を持つことができるため、使い勝手の良い発電装置を提供することができる。
また、本発明は、操作部は、発電部と排熱回収部の運転を操作し、寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを警告する構成を有する。
この構成により、発電部または排熱回収部により寿命期限が到達することを事前に余裕を持って認知することができる。したがって、撤去または交換するための準備期間を持つことができるため、使い勝手の良い発電装置を提供することができる。
また、本発明は、給電部は、発電部への給電を漏電引き外し部を動作させることにより行う構成を有する。
この構成により、発電部への給電停止動作を、いわゆる漏電ブレーカという漏電引き外し部で実現することが可能となる。そのため、機器寿命到達後の残留液の排出動作後の給電停止動作を、特別な装置を用いることなく機器自身の漏電引き外し装置と兼用することにより安価な構成で実現することができる。
また、本発明は、給電部は、発電部または排熱回収部への給電を漏電引き外し部を動作させることにより行う構成を有する。
この構成により、発電部または排熱回収部への給電停止動作を、いわゆる漏電ブレーカという漏電引き外し部で実現することが可能となる。そのため、機器寿命到達後の残留液の排出動作後の給電停止動作を、特別な装置を用いることなく機器自身の漏電引き外し装置と兼用することにより安価な構成で実現することができる。
以上のように、本発明にかかる、本発明の発電装置は、発電部または排熱回収部が寿命に到達した場合に、発電部の運転を停止後に、寿命に到達した発電部または排熱回収部を撤去するために必要な残留液の排出動作のみを受付可能とする。そのため、機器寿命を超えて機器を運転するような不安全動作を防止でき、かつ機器交換のための残留液の排出動作のみを可能にする。したがって、保守・サービス性と利便性を向上することができるので、家庭用燃料電池などの発電装置に適している。
１０ 発電部
１１ 発電部本体
１１ａ 燃料電池
１２ 冷却水配管
１３ 冷却水ポンプ
１４ 貯湯ポンプ
１５ 熱交換器
１６，１７，１８ 排熱回収配管
１９ 三方弁
２０ 排熱回収部
２１ 貯湯タンク
２２ａ〜２２ｆ 残湯量検出部
２３，２４ 配管
２５ 混合弁
２６ 混合温度検出部
２７ 加熱部
２８ 給湯カラン
３０ 操作部
３１ 操作入力部
３２ 表示部
３３ 報知部
３４，３５ 排水管
３６ 排水弁
３７，１０２ 排液管
３８ 排液弁
４０，５０ 記憶部
４１ 発電制御部
４２ 第１寿命計測部
４３，５３ 寿命到達信号出力部
４４，５４ 通信部
４５ 外部系統電源
５１ 排熱回収制御部
５２ 第２寿命計測部
５５ 外部系統電源
６１ 電動排水弁
６２ 電動給水弁
６３ 電動排液弁
７０，８０ 給電部
７１ スイッチ
７２ 零相変流器
７３ トリップコイル
７４ 検知器
７５ 給電停止スイッチ
７６ 給電遮断抵抗
７７ 漏電引き外し部
７９ 原料ガス供給器
８１ 水素生成器
８２ 酸化剤ガス供給器
８３ アノード凝縮器
８４ カソード凝縮器
８５ 回収水タンク
８６ バーナ加熱部
８７ 改質器
８８ 点火器
８９ アノードオフガス供給路
９０ アノード
９１ 燃焼用ガス供給路
９２ 原料ガス供給路
９３ 改質用水供給路
９４ 浄化器
９５ 第１ポンプ
９６ 燃料ガス供給路
９７ 酸化剤ガス供給路
９８ アノード回収水流路
９９ 酸化剤ガス排出路
１００ カソード回収水流路
１０１ カソード
１０３ 電動排液弁

Claims (17)

  1. 電力を発生する発電部と、前記発電部の寿命を計測する第１寿命計測部と、前記発電部の寿命である第１の寿命期限と前記第１寿命計測部からの第１寿命信号を比較する発電制御部と、前記発電制御部が寿命到達を判定した場合、前記発電部の運転を停止後に、前記発電部の残留液の排出動作を可能とする操作部とを有する発電装置。
  2. 前記操作部は、前記発電部の運転を停止後に、前記発電部の残留液の排出動作のみを可能とする請求項１に記載の発電装置。
  3. 前記操作部は、前記発電部の運転を操作し、前記寿命到達の後には、前記残留液の排出動作を可能とし、前記残留液の排出動作終了後、すべての入力操作を禁止する請求項１に記載の発電装置。
  4. 前記操作部は、前記発電部の前記残留液の排出動作を実施中は、前記残留液の排出動作を実施中であることを報知または表示する請求項１に記載の発電装置。
  5. 前記発電部の排熱を回収する排熱回収部と、前記排熱回収部の寿命を計測する第２寿命計測部と、前記排熱回収部の寿命である第２の寿命期限と前記第２寿命計測部からの第２寿命信号を比較する排熱回収制御部とをさらに有し、前記操作部は、前記発電制御部または前記排熱回収制御部の少なくともいずれかが寿命到達を判定した場合、前記発電部の運転を停止後に、前記発電部または前記排熱回収部の少なくともいずれかの残留液の排出動作を可能とする請求項１に記載の発電装置。
  6. 前記操作部は、前記発電部の運転を停止後に、前記発電部または前記排熱回収部の少なくともいずれかの残留液の排出動作のみを可能とする請求項５に記載の発電装置。
  7. 前記操作部は、前記発電部と前記排熱回収部の運転を操作し、前記寿命到達の後には、前記残留液の排出動作を可能とし、前記残留液の排出動作終了後、すべての入力操作を禁止する請求項５に記載の発電装置。
  8. 前記操作部は、前記発電部または前記排熱回収部の前記残留液の排出動作を実施中は、前記残留液の排出動作を実施中であることを報知または表示する請求項５に記載の発電装置。
  9. 前記発電部は、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池を有する請求項１に記載の発電装置。
  10. 前記残留液の排出動作は、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料処理部の前記燃料ガス生成に必要な燃料ガス供給水経路、前記燃料電池からの燃料オフガスまたは酸化剤オフガスの凝縮水経路、前記燃料電池の発電に伴う排熱を回収するための冷却水経路、前記冷却水経路から熱交換器を介して前記排熱回収部に排熱回収するための排熱回収経路、および前記排熱回収部の少なくとも１つの残留液を排出する請求項９に記載の発電装置。
  11. 前記残留液の排出動作は、前記発電部の発電に伴う排熱を回収するための冷却水経路に残留した不凍液を回収するための不凍液回収動作を有する請求項１に記載の発電装置。
  12. 前記発電部への前記不凍液の供給停止と前記残留液の排出とを行う強制残留液排出部と、前記発電部または前記発電制御部のうち少なくとも１つの給電を停止する給電部とをさらに備え、前記強制残留液排出部は、前記発電制御部の寿命到達後に、前記発電部への前記不凍液の供給停止と前記残留液の排出とを行い、前記給電部は、前記強制残留液排出部により前記不凍液の供給停止と残留液の排出とを行なった後に、前記発電部への給電を停止する請求項１に記載の発電装置。
  13. 前記発電部への前記不凍液の供給停止または前記排熱回収部への水の供給停止と前記残留液の排出とを行う強制残留液排出部と、前記発電部、前記排熱回収部、前記発電制御部、および前記排熱回収制御部のうち少なくとも１つの給電を停止する給電部とをさらに備え、前記強制残留液排出部は、前記発電制御部または前記排熱回収制御部のいずれかの寿命到達後に、前記発電部への前記不凍液の供給停止または前記排熱回収部の前記水の供給停止と前記残留液の排出とを行い、前記給電部は、前記強制残留液排出部により前記水または前記不凍液の供給停止と残留液の排出とを行なった後に、前記発電部または前記排熱回収部への給電を停止する請求項５に記載の発電装置。
  14. 前記操作部は、前記発電部の運転を操作し、前記寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを警告する請求項１に記載の発電装置。
  15. 前記操作部は、前記発電部と前記排熱回収部の運転を操作し、前記寿命期限到達より所定期間前から、寿命期限が到達することを警告する請求項５に記載の発電装置。
  16. 前記給電部は、前記発電部への給電を漏電引き外し部を動作させることにより行う請求項１２に記載の発電装置。
  17. 前記給電部は、前記発電部または前記排熱回収部への給電を漏電引き外し部を動作させることにより行う請求項１３に記載の発電装置。
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