JP2006164541A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料電池システムは、ステップ104にて、第4温度センサ72aによって検出された貯湯槽出口温度T4と、この貯湯槽出口温度T4と燃料電池の発電出力制限値ELとの相関関係を示す第1マップまたは演算式とに基づいて発電出力制限値ELを導出し(第1発電出力制限値導出手段)、ステップ106〜114にて、この第1発電出力制限値導出手段によって導出された発電出力制限値ELに基づいて燃料電池の発電出力を制御する(第1発電制御手段)。
【選択図】 図5
Description
以下、本発明による燃料電池システムの第1の実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは燃料電池10とこの燃料電池10に必要な水素ガスを含む改質ガス(燃料ガス)を生成する改質器20を備えている。
また、凝縮冷媒循環回路75には、インバータ45が配置されており、インバータ45が凝縮冷媒によって冷却されている。
以下、上述した燃料電池システムの第1制御例について図5および図6を参照して説明する。制御装置90は、図示しない起動スイッチがオンされて燃料電池システムを起動して起動運転が完了し発電可能な定常運転となると、図5に示すプログラムを所定の短時間毎に実行する。制御装置90は、ステップ102において、第4温度センサ72aによって貯湯水貯湯槽出口温度(貯湯槽出口温度)T4を検出する。そして、ステップ104において、ステップ102にて検出された貯湯槽出口温度T4と、この貯湯槽出口温度T4と燃料電池10の発電出力制限値ELとの相関関係を示す第1マップまたは演算式とに基づいて発電出力制限値ELを導出する(第1発電出力制限値導出手段)。
以下、上述した燃料電池システムの第2制御例について図7〜図9を参照して説明する。制御装置90は、図示しない起動スイッチがオンされて燃料電池システムを起動して起動運転が完了し発電可能な定常運転となり、燃料ガスFC入口温度T7が所定温度Taを超えると、図7に示すプログラムを所定時間TMa毎に実行する。制御装置90は、ステップ202において、第7温度センサ64aによって燃料電池10の燃料極入口に流入する燃料ガスの温度(燃料ガスFC入口温度)T7を検出する。なお、燃料ガスFC入口温度T7の代わりにこの燃料ガスの温度T7に相関するものの温度例えば凝縮冷媒の改質ガス用凝縮器31の出口温度(凝縮冷媒改質ガス用凝縮器出口温度)T3を第3温度センサ75aによって検出するようにしてもよい。そして、その検出値を使用して以降の処理を実行するようにしてもよい。
次に、本発明による燃料電池システムの第2の実施の形態について説明する。図10は第2の実施の形態にかかる燃料電池システムのうち貯湯水循環回路72、FC冷却水循環回路73および凝縮冷媒循環回路75の周辺の概要を示す概要図である。上述した第1の実施の形態においては、一本の貯湯水循環回路72に第1および第2熱交換器74,76を直列に配置するようにしたが、図10に示すように本第2実施の形態においては、貯湯水循環回路72に分岐管78を設け、第1および第2熱交換器74,76のうちいずれか一方(本実施の形態においては第1熱交換器74)を分岐管78に配置するとともに他方を貯湯水循環回路72に配置するようにしたものである。すなわち、貯湯水循環回路72およびFC冷却水循環回路73がパラレルに配置されている。なお、第1の実施の形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。分岐管78にはポンプP8が設けられており、貯湯水循環ポンプP5とポンプP8を協働させて第1および第2熱交換器74,76に供給する流量を制御している。また、この第2の実施の形態においても、上述した第1および第2制御例の制御が実施されている。
Claims (7)
- 燃料電池と、該燃料電池へ供給する燃料ガスを生成する改質器と、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯水が循環する貯湯水循環回路と、を備え、
前記貯湯水循環回路上において前記燃料電池および改質器にて発生する排熱を回収して前記貯湯水を加熱する燃料電池システムにおいて、
前記貯湯水循環回路上に設けられ前記貯湯槽の出口から流出する貯湯水の温度を検出する貯湯槽出口温度検出手段と、
該貯湯槽出口温度検出手段によって検出された貯湯槽出口温度と、該貯湯槽出口温度と前記燃料電池の発電出力制限値との相関関係を示す第1マップまたは演算式とに基づいて前記発電出力制限値を導出する第1発電出力制限値導出手段と、
該第1発電出力制限値導出手段によって導出された発電出力制限値に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御する第1発電制御手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、前記第1発電制御手段は、
ユーザ負荷電力を検出するユーザ負荷電力検出手段と、
該ユーザ負荷電力検出手段によって検出されたユーザ負荷電力に応じた前記燃料電池の発電出力を導出する発電出力導出手段と、
前記第1発電出力制限値導出手段によって導出された発電出力制限値が、前記発電出力導出手段によって導出された発電出力以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記発電出力制限値が前記発電出力未満であると判定された場合には、前記燃料電池の発電出力を前記発電出力制限値に制限するように制御する制限制御手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2において、
前記燃料電池の排熱を回収した第1熱媒体が循環する第1熱媒体循環回路と、
前記改質器の排熱を回収した第2熱媒体が循環する第2熱媒体循環回路と、
前記貯湯水と前記第1熱媒体との間で熱交換が行われる第1熱交換器と、
前記貯湯水と前記第2熱媒体との間で熱交換が行われる第2熱交換器と、
前記第2熱媒体循環回路に設けられて前記第2熱媒体を冷却する冷却手段と、をさらに備え、
前記第1マップまたは演算式は、貯湯水の温度毎の燃料電池の発電出力に対する当該燃料電池システムの必要冷却能力の相関関係を示す第2マップまたは演算式と、前記冷却手段の冷却能力と、に基づいて、前記貯湯水の各温度における前記冷却手段の冷却能力に相当する前記燃料電池の発電出力を導出することにより作成されることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3において、前記冷却手段の冷却能力は、前記第2マップまたは演算式による前記貯湯水の最高温度における前記燃料電池の発電出力に対する当該燃料電池システムの必要冷却能力の相関関係に基づいて、前記貯湯槽の湯満水時の前記燃料電池の最低発電出力に相当する当該燃料電池システムの必要冷却能力であることを特徴とする燃料電池システム。
- 燃料電池と、該燃料電池の燃料極へ供給する燃料ガスを生成する改質器と、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯水が循環する貯湯水循環回路と、を備え、
前記貯湯水循環回路上において前記燃料電池および改質器にて発生する排熱を回収して前記貯湯水を加熱する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の入口に流入する燃料ガスの温度または該燃料ガスの温度に相関するものの温度を検出する燃料ガス燃料電池入口温度検出手段と、
該燃料ガス燃料電池入口温度検出手段によって検出された温度と所定温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記燃料電池の発電出力制限値を導出する第2発電出力制限値導出手段と、
該第2発電出力制限値導出手段によって導出された発電出力制限値に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御する第2発電制御手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5において、前記第2発電出力制限値導出手段は、前記温度が前記所定温度より大きい場合には、前回の発電出力制限値から所定量だけ減算して今回の発電出力制限値を算出し、前記温度が前記所定温度より小さい場合には、前回の発電出力制限値から所定量だけ加算して今回の発電出力制限値を算出することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5または請求項6において、前記第2発電制御手段は、
ユーザ負荷電力を検出するユーザ負荷電力検出手段と、
該ユーザ負荷電力検出手段によって検出されたユーザ負荷電力に応じた前記燃料電池の発電出力を導出する発電出力導出手段と、
前記第2発電出力制限値導出手段によって導出された発電出力制限値が、前記発電出力導出手段によって導出された発電出力以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記発電出力制限値が前記発電出力未満であると判定された場合には、前記燃料電池の発電出力を前記発電出力制限値に制限するように制御する制限制御手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
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