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公開番号2024177730
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-24
出願番号2023096031
出願日2023-06-12
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社ノーリツ
代理人個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241217BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】凍結予防ヒータを使用せずに凍結を防止することができる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】燃料電池システム(1)は、マイコンメータ(20)を介して供給される燃料ガスを使用して発電する発電部(3)と、発電部(3)の発電運転時の熱を利用して加熱した温水を貯湯する貯湯運転を行う貯湯ユニット(10)と、発電運転と貯湯運転を制御する制御手段(4)と、外部通信網(21)を介して気象情報を入手するための通信手段(19)を有し、制御手段(4)は、燃料ガスの連続供給が予め設定された期間を超えたときに燃料ガスの供給を遮断するマイコンメータ(20)のガス遮断機能の作動回避のために発電運転を定期的に停止させる発電停止期間を設定すると共に、通信手段(19)により入手した気象情報に基づき貯湯ユニット(10)の凍結予防運転が必要となる凍結予防期間を予測し、発電停止期間と凍結予防期間とが干渉する場合には、発電停止期間を凍結予防期間の前に変更する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
マイコンメータを介して供給される燃料ガスを使用して発電する発電部と、前記発電部の発電運転時の熱を利用して加熱した温水を貯湯する貯湯運転を行う貯湯ユニットと、前記発電運転と前記貯湯運転を制御する制御手段とを有する燃料電池システムにおいて、
外部通信網を介して気象情報を入手するための通信手段をさらに有し、
前記制御手段は、燃料ガスの連続供給が予め設定された期間を超えたときに燃料ガスの供給を遮断する前記マイコンメータのガス遮断機能の作動回避のために前記発電運転を定期的に停止させる発電停止期間を設定すると共に、前記通信手段により入手した気象情報に基づき前記貯湯ユニットの凍結予防運転が必要となる凍結予防期間を予測し、前記発電停止期間と前記凍結予防期間とが干渉する場合には、前記発電停止期間を前記凍結予防期間の前に変更することを特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 93 文字）【請求項２】
前記制御手段は、前記発電停止期間の前に前記貯湯ユニットに最大熱量の貯湯を行うように前記貯湯運転を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを使用して発電すると共に、発電時の熱を利用して加熱した温水を貯湯し、貯湯した温水を給湯に利用するように構成された燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料ガスを使用して加熱した湯水を給湯する給湯装置が広く利用されている。燃料ガスは、燃料ガス供給元からマイコンメータを介して給湯装置に供給される。マイコンメータは、例えば特許文献１のように、燃料ガスの使用量を計測すると共に燃料ガスの漏洩や圧力変動等を監視し、異常を検知した場合には燃料ガスの供給を遮断するガス遮断機能を備えている。
【０００３】
給湯装置としては、例えば燃料電池を有する発電部と、発電部の発電運転時の熱を利用して加熱した熱媒（温水）を貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行い、この貯湯タンクの温水を給湯に利用する貯湯ユニットを備えた燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、家庭で使用する電力を発電部で発電しながら給湯のための熱を貯湯ユニットが蓄えるので、エネルギー効率を高めることが可能である。尚、貯湯タンクの熱が不足する場合には、例えば燃焼式の補助熱源機で上水を加熱して給湯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７０８２９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイコンメータは、燃料ガスの長期間（例えば３０日）の連続供給が行われた場合に、ガス遮断機能により燃料ガスの供給を遮断するように構成されている。燃料ガスの長期間の連続供給は、燃料ガスの供給を受ける機器側で燃料ガスが漏洩している虞があるので、燃料ガスの供給遮断は事故を防ぐための安全動作である。
【０００６】
燃料電池システムは、発電のために発電部を例えば７００℃以上の高温にする必要があり、発電運転の開始及び停止を行うことが容易ではない。それ故、特許文献１のように、通常は連続的に発電運転を行い、マイコンメータのガス遮断機能を回避するために例えば２８日毎に発電運転を停止させるように構成されている。発電運転の停止期間は、一般的に十数時間から１日程度である。
【０００７】
冬季には外気温が下がるため、給湯装置内の湯水が凍結する虞があるが、燃料電池システムでは発電運転中にはその熱によって凍結が防止される。しかし、ガス遮断機能回避のための発電運転の停止中には発電部の温度が低下し、貯湯ユニット内の熱媒及び給湯用の湯水が凍結する虞がある。凍結は燃料電池システムの故障を誘発するので、外気温が凍結防止運転の開始温度（例えば３℃）まで下がった場合に、凍結予防ヒータを作動させて凍結を防いでいる。
【０００８】
しかし、凍結予防ヒータは、発電停止の期間と凍結の虞がある期間が重なる場合にしか作動機会がなく、燃料電池システムの構成を複雑にすると共に製造コストを上昇させるので、凍結予防ヒータを省略することが検討されている。そこで、本発明は、凍結予防ヒータを使用せずに凍結を防ぐ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している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の燃料電池システムは、マイコンメータを介して供給される燃料ガスを使用して発電する発電部と、前記発電部の発電運転時の熱を利用して加熱した温水を貯湯する貯湯運転を行う貯湯ユニットと、前記発電運転と前記貯湯運転を制御する制御手段とを有する燃料電池システムにおいて、外部通信網を介して気象情報を入手するための通信手段をさらに有し、前記制御手段は、燃料ガスの連続供給が予め設定された期間を超えたときに燃料ガスの供給を遮断する前記マイコンメータのガス遮断機能の作動回避のために前記発電運転を定期的に停止させる発電停止期間を設定すると共に、前記通信手段により入手した気象情報に基づき前記貯湯ユニットの凍結予防運転が必要となる凍結予防期間を予測し、前記発電停止期間と前記凍結予防期間とが干渉する場合には、前記発電停止期間を前記凍結予防期間の前に変更することを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、燃料電池システムは、燃料ガスを使用して発電すると共に発電時の熱を利用して加熱した湯水を貯湯する。発電に使用する燃料ガスは、連続供給が所定の期間を超えると供給遮断するマイコンメータを介して供給されるので、このガス遮断機能を作動させないように制御手段が発電停止期間を設定し、この発電停止期間での発電を停止させる。また、制御手段は、通信手段によって入手した気象情報に基づいて、貯湯ユニットの凍結の虞がある期間を、凍結を防ぐための凍結予防期間として予測する。そして、発電停止期間と凍結予防期間とが干渉する場合には、発電停止期間を凍結予防期間の前に変更する。従って、凍結予防期間の前に発電停止期間で発電運転を停止してマイコンメータのガス遮断機能の作動を回避し、その後の凍結予防期間では発電運転を再開し、その熱を利用する貯湯運転を行うので、貯湯ユニットの凍結を防ぐことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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