JP2011008941A - 定置用燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スタック2と、スタック2の発電運転に伴う動作を行うための補機135と、スタック2の発電電力を消費可能な電力消費部25と、商用電源100の電力を補機135に給電可能な接続形態と商用電源の電力を補機135に給電させない非接続形態とに切り替え可能な連系用のスイッチング素子151と、制御部8とをもつ。商用電源100と系統連系するための電力会社との系統連系協議がされていない状態においてシステムの試運転を開始させるための第1試運転開始操作部201が設けられている。
【選択図】図2
Description
制御部は、(i)スイッチング素子を接続形態にした状態で、補機の電力を商用電源の電力で賄って補機を作動させてシステムの第1試運転を開始させる第1操作と、
(ii)第1操作後においてスタックの発電電力が所定の電力以上に上昇するとき、スイッチング素子を接続状態から非接続状態に切り替え、その状態で、スタックの発電電力で補機の電力を賄って補機を作動させてシステムの第1試運転を実行し、且つ、システムの試運転で発電した発電電力のうち補機に消費されなかった余剰の電力を電力消費部で消費させる第2操作と、
(iii)第2操作におけるシステムの第1試運転が良好に実行されたことが確認されるとき、スタックの発電電力を低下させると共に、スイッチング素子を非接続状態から接続状態に切り替え、その状態で、補機の電力を商用電源の電力で賄う第3操作を実行する。
電力会社との系統連系協議がされていない状態において第1試運転開始操作部が操作されるとき、
制御部は、(i)スイッチング素子を接続形態にした状態で、補機の電力を第3電源の電力で賄って補機を作動させてシステムの第1試運転を開始させる第1操作と、
(ii)第1操作後においてスタックの発電電力が所定の電力以上に上昇するとき、スイッチング素子を接続状態から非接続状態に切り替え、その状態で、スタックの発電電力で補機の電力を賄って補機を作動させてシステムの第1試運転を実行し、且つ、システムの試運転で発電した発電電力のうち補機で消費されなかった余剰の電力を電力消費部に給電して電力消費部で消費させる第2操作と、
(iii)第2操作におけるシステムの第1試運転が良好に実行されたことが確認されるとき、スタックの発電電力を低下させると共に、スイッチング素子を非接続状態から接続状態に切り替え、その状態で、補機の電力を第3電源の電力で賄う第3操作を実行する。
図1は実施形態1の概念を示す。燃料電池システムは家庭や業務で使用される定置用タイプである。便宜上、システムから説明するが、システムの内部構造は図1に限定されるものではない。システムは、改質器1と、固体高分子形の燃料電池のスタック2と、改質器1およびスタック2を収容する収容室30をもつ筐体3と、温水を貯留する貯湯ユニット4と、貯湯通路5と、貯湯通路5の水を貯湯槽41に搬送させるための貯湯ポンプ59(水搬送源)と、貯湯通路5の水温を検知するための水温センサ71と、外気の温度を検知するための外気温度センサ72と、水温センサ71の温度信号、外気温度センサ72の温度信号に応じて貯湯ポンプ59を制御する制御部8とを有する。筐体3は発電ユニットの外箱を形成する。
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。本実施形態によれば、実施形態1と同様に、電力会社と系統連系協議がされていない状態において、設置者等により第1試運転開始スイッチ201が操作されると、制御部8のCPUは第1試運転を実施する。この場合、制御部8のCPUは、前記した(i)の操作、(ii)の操作、(iii)の操作を実行する。このような本実施形態によれば、実施形態1と同様に、システムの第1試運転においては商用電源100に系統連系させない状態で、システムの第1試運転が可能である。このため、システムを設置する設置業者は、電力会社との系統連系の協議を実施する日時に拘わらず、システムの設置後において系統連系の協議を待つことなく、システムにおける故障、システムにおける配線接続、配管接続を再確認でき、作業効率が向上できる。
図3は実施形態3に係る制御部8のCPUが実行するフローチャートを示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用することができる。まず、システムの設置が完了すると、商用電源100とスタック2とを系統連系させるため、電力会社との系統連系協議がなされる。
図6は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1〜3と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。但し、ヒータ25は直流用とされている。ヒータ25への給電線25mは、ヒータ25に直流電力を給電できるように、DC/DCコンバータ17とDC/ACインバータ18との間の配線170,172の部位170e,172fに接続されている。ヒータ駆動回路15はPWM制御等のパルス制御により、ヒータ25への給電量を調整できる。図6に示されているように、スイッチ設定基板140には、商用電源100と系統連系するための系統連系協議においてシステムの第1試運転を実行させる第1試運転開始スイッチ201が設けられている。更に、スイッチ設定基板140には、商用電源100と系統連系するための系統連系協議においてシステムの第2試運転を実行させる第2試運転開始スイッチ202が設けられている。
本実施形態は実施形態1〜4と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1〜図6を準用できる。本実施形態によれば、商用電源以外の第3電源が補機に給電可能に設けられている。第3電源として蓄電池、キャパシタ、小型発電機等を例示できる。
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。システムは図1に示す構造に限定されるものではない。更に、燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器1が設けられているが、改質器1が設けられておらず、アノードガス貯蔵部に貯蔵されているアノードガスをスタック2のアノードに供給させる燃料電池システムに適用しても良い。スタック2のアノードに供給されるアノード流体としてはアノードガスに限定されず、メタノール、ガソリン、灯油など液体を用いても良い。
[付記項1]アノード流体とカソード流体とで発電する燃料電池のスタックと、前記スタックの発電運転に伴う動作を行うための補機と、前記スタックの発電電力を消費可能なヒータと、前記商用電源の電力を補機に給電可能な接続形態と商用電源の電力を補機に給電させない非接続形態とに切り替え可能な連系用のスイッチング素子と、前記スタックの発電運転を制御するための制御部とを具備する定置用燃料電池システム。
Claims (5)
- アノード流体とカソード流体とが供給されて発電する燃料電池のスタックと、前記スタックの発電運転に伴う動作を行うための補機と、前記スタックの発電電力を消費可能な電力消費部と、商用電源の電力を前記補機に給電可能な接続形態と商用電源の電力を前記補機に給電させない非接続形態とに切り替え可能な連系用のスイッチング素子と、前記スタックの発電運転および前記スイッチング素子を制御するための制御部とを具備する定置用燃料電池システムであって、
前記商用電源と系統連系するための電力会社との系統連系協議がされていない状態において前記システムの試運転を開始させるための第1試運転開始操作部が設けられている定置用燃料電池。 - アノード流体とカソード流体とが供給されて発電する燃料電池のスタックと、前記スタックの発電運転に伴う動作を行うための補機と、前記スタックの発電電力を消費可能な電力消費部と、商用電源の電力を前記補機に給電可能な接続形態と商用電源の電力を前記補機に給電させない非接続形態とに切り替え可能な連系用のスイッチング素子と、前記スタックの発電運転および前記スイッチング素子を制御するための制御部とを具備する定置用燃料電池システムであって、
前記商用電源と系統連系するための電力会社との系統連系協議がされていない状態において前記システムの試運転を開始させるための第1試運転開始操作部が設けられており、
電力会社との系統連系協議がされていない状態において前記第1試運転開始操作部が操作されるとき、
前記制御部は、
前記スイッチング素子を前記接続形態にした状態で、前記補機の前記電力を前記商用電源の電力で賄って前記補機を作動させて前記システムの第1試運転を開始させる第1操作と、
前記第1操作後において前記スタックの発電電力が所定の電力以上に上昇するとき、前記スイッチング素子を前記接続状態から前記非接続状態に切り替え、その状態で、前記スタックの発電電力で前記補機の電力を賄って前記補機を作動させて前記システムの前記第1試運転を実行し、且つ、前記システムの試運転で発電した発電電力のうち前記補機で消費されなかった余剰の電力を前記電力消費部に給電して前記電力消費部で消費させる第2操作と、
前記第2操作における前記システムの前記第1試運転が良好に実行されたことが確認されるとき、前記スタックの発電電力を低下させると共に、前記スイッチング素子を前記非接続状態から前記接続状態に切り替え、その状態で、前記補機の電力を前記商用電源の電力で賄う第3操作を実行する定置用燃料電池システム。 - アノード流体とカソード流体とが供給されて発電する燃料電池のスタックと、前記スタックの発電運転に伴う動作を行うための補機と、前記スタックの発電電力を消費可能な電力消費部と、第3電源の電力を前記補機に給電可能な接続形態と前記第3電源の電力を前記補機に給電させない非接続形態とに切り替え可能な連系用のスイッチング素子と、前記スタックの発電運転および前記スイッチング素子を制御するための制御部とを具備する定置用燃料電池システムであって、
前記第3電源と系統連系するための電力会社との系統連系協議がされていない状態において前記システムの試運転を開始させるための第1試運転開始操作部が設けられており、
電力会社との系統連系協議がされていない状態において前記第1試運転開始操作部が操作されるとき、
前記制御部は、
前記スイッチング素子を前記接続形態にした状態で、前記補機の前記電力を前記第3電源の電力で賄って前記補機を作動させて前記システムの第1試運転を開始させる第1操作と、
前記第1操作後において前記スタックの発電電力が所定の電力以上に上昇するとき、前記スイッチング素子を前記接続状態から前記非接続状態に切り替え、その状態で、前記スタックの発電電力で前記補機の電力を賄って前記補機を作動させて前記システムの前記第1試運転を実行し、且つ、前記システムの試運転で発電した発電電力のうち前記補機で消費されなかった余剰の電力を前記電力消費部に給電して前記電力消費部で消費させる第2操作と、
前記第2操作における前記システムの前記第1試運転が良好に実行されたことが確認されるとき、前記スタックの発電電力を低下させると共に、前記スイッチング素子を前記非接続状態から前記接続状態に切り替え、その状態で、前記補機の電力を前記第3電源の電力で賄う第3操作を実行する定置用燃料電池システム。 - 請求項1〜3のうちの一項において、前記商用電源と系統連系するための系統連系協議において前記システムの第2試運転を実行させるための第2試運転開始操作部が設けられており、
系統連系協議において前記第2試運転開始操作部が操作されるとき、
前記制御部は、前記スイッチング素子を接続形態にした状態で、前記補機の電力を前記商用電源の電力で賄って前記補機を作動させて前記システムの第2試運転を開始させる第1手順と、
前記第1手順後において前記スタックの発電電力が所定の電力以上に上昇するとき、前記スイッチング素子を前記接続状態から前記非接続状態に切り替え、その状態で、前記スタックの発電電力で前記補機の電力を賄って前記補機を作動させて前記システムの前記第2試運転を実行し、且つ、前記スタックの前記第2試運転で発電した電力のうち前記補機で消費されなかった余剰の電力を通常電力負荷に給電させる第2手順と、
前記第2手順における前記システムの前記第2試運転が良好に実行されたことが確認されるとき、前記スタックの発電電力を低下させると共に、前記スイッチング素子を前記非接続状態から前記接続状態に切り替え、その状態で、前記補機の電力を前記商用電源の電力で賄う第3手順を実行する定置用燃料電池システム。 - 請求項1〜4のうちのいずれか一項において、前記システムの試運転を強制的に停止させる強制停止操作部が設けられており、前記制御部は、前記第1操作、前記第2操作および前記第3操作のいずれかを実行しているとき、前記強制停止操作部以外の操作を受け付けない定置用燃料電池システム。
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