JP2013030285A - Failure determination method for pressure detection means installed in fuel cell - Google Patents

Failure determination method for pressure detection means installed in fuel cell Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure determination method for pressure detection means installed in a fuel cell capable of securely determining abnormality occurrence of pressure detection means installed in a fuel gas supply passage of a fuel cell.SOLUTION: A gas main electromagnetic valve and a booster blower are interposed on the upstream position and on the downstream position of a fuel gas supply passage for supplying fuel gas to the side of a fuel cell, respectively, and a negative pressure detection switch which is turned on when the inner pressure in the fuel gas supply passage between the gas main electromagnetic valve and the booster blower is in a prescribed negative pressure tendency is installed. The failure determination of negative pressure detection switch is performed at the time of start of fuel cell (YES at S1). The booster blower is actuated as the gas main electromagnetic valve is kept in a closed state (S2-S4). If the negative pressure detection switch is not turned on (NO at S5), it is determined that the negative pressure detection switch is in failure and is followed by notification (S9) or operation prohibition (S10).

Description

本発明は、燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法に関し、特に燃料ガス供給通路の元電磁弁と昇圧ブロアとの間に設置された圧力検出手段について故障発生か否かの診断を可能とする技術に係る。   The present invention relates to a failure determination method for pressure detection means installed in a fuel cell, and in particular, diagnoses whether or not a failure has occurred in a pressure detection means installed between an original solenoid valve and a booster blower in a fuel gas supply passage. It relates to the technology to be made possible.

従来、燃料電池の燃料ガス供給通路における開閉切換の特に閉切換の確実化を意図して、燃料ガス供給通路に対し上下流の両位置にそれぞれ電磁弁を介装する一方、これら上下流両側の電磁弁の故障診断を行う方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。このものでは、両電磁弁を共に閉止してその両電磁弁間の燃料ガス供給通路内の検出水素ガス圧に基づいて上流側の電磁弁の故障診断を行い、次に、上流側の電磁弁を一旦開いた後に再び閉じて両電磁弁間の燃料ガス供給通路内の検出水素ガス圧に基づいて下流側の電磁弁の故障診断を行うことが提案されている。   Conventionally, in order to ensure the opening / closing switching in the fuel gas supply passage of the fuel cell, in particular, the closing switching, electromagnetic valves are respectively provided at both upstream and downstream positions with respect to the fuel gas supply passage. A method for diagnosing a failure of a solenoid valve has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this case, both solenoid valves are closed together, and the failure diagnosis of the upstream solenoid valve is performed based on the detected hydrogen gas pressure in the fuel gas supply passage between the two solenoid valves. It has been proposed to open the valve once and then close it again to perform failure diagnosis of the downstream solenoid valve based on the detected hydrogen gas pressure in the fuel gas supply passage between the two solenoid valves.

又、燃料電池へ空気を供給するエア供給システムの故障判定方法として例えば検出エア流量に基づいて判定する方法も提案されている(例えば特許文献2参照)。このものでは、エア流量センサが正常であると判定されなかった場合には、エア供給システムの故障判定も行わない旨が記載されてはいるものの、エア流量センサが正常か否かの判定を如何にして行うかの具体的方法は記載されてはいない。   In addition, as a failure determination method for an air supply system that supplies air to the fuel cell, for example, a determination method based on a detected air flow rate has been proposed (see, for example, Patent Document 2). This document states that if it is not determined that the air flow sensor is normal, the air supply system failure determination is not performed, but whether or not the air flow sensor is normal is determined. No specific method of how to do this is described.

特開平9−22711号公報JP-A-9-22711 特許第4307823号公報Japanese Patent No. 4307823

ところで、燃料電池の燃料として都市ガス等を利用するものにおいては、その都市ガスの供給元側にいわゆるマイコンメーター(ガス遮断装置付きガスメーター)が介装されている場合がある。又、家庭用の燃料電池であると、発電の際に発生する排ガスから排熱回収して貯湯し、給湯に利用することも行われている。このような給湯システムでは、補充的に加熱し得るように熱源機が付設され、この熱源機に対し前記と同じ供給元から都市ガスが燃料として分岐供給されることになる。このような燃料電池システムにおいて、地震やガス工事等の原因により異常を検知すると、前記のマイコンメーターが都市ガスの供給元との間を自動遮断することになる。そして、自動遮断後も、燃料電池側で昇圧ブロワにより燃料(都市ガス)を吸引し続けると、前記熱源機側から空気が燃料電池側に逆流するおそれがあり、このような不都合を回避するために、燃料電池の燃料ガス供給通路に設置した圧力検出手段が負圧を検知することで、燃料ガス供給に異常が発生していることを検知して燃料電池側の作動を安全停止させるようにすることが考えられている。   By the way, in what uses city gas etc. as a fuel of a fuel cell, what is called a microcomputer meter (gas meter with a gas cutoff device) may be interposed in the supply side of the city gas. Further, in the case of a household fuel cell, exhaust heat is recovered from exhaust gas generated during power generation, hot water is stored, and used for hot water supply. In such a hot water supply system, a heat source device is attached so that it can be supplementarily heated, and city gas is branched and supplied to the heat source device from the same supply source as described above. In such a fuel cell system, when an abnormality is detected due to an earthquake or gas construction, the microcomputer meter automatically shuts off the city gas supply source. In order to avoid such inconvenience, if the fuel (city gas) is continuously sucked by the booster blower on the fuel cell side even after the automatic shut-off, air may flow backward from the heat source device side to the fuel cell side. In addition, the pressure detection means installed in the fuel gas supply passage of the fuel cell detects a negative pressure, so that the abnormality on the fuel gas supply is detected and the operation on the fuel cell side is safely stopped. It is considered to be.

しかしながら、設置した圧力検出手段が正常に作動しなければ、燃料ガス供給に異常が発生していても検知不能となるため、燃料ガス供給通路に設置した圧力検出手段の故障判定方法の開発が要請されている。   However, if the installed pressure detection means does not operate normally, it will be impossible to detect even if an abnormality occurs in the fuel gas supply. Therefore, it is required to develop a failure determination method for the pressure detection means installed in the fuel gas supply passage. Has been.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池の燃料ガス供給通路に設置した圧力検出手段の異常発生を確実に判定し得る燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to install in a fuel cell that can reliably determine the occurrence of an abnormality in the pressure detection means installed in the fuel gas supply passage of the fuel cell. Another object of the present invention is to provide a failure determination method for the pressure detecting means.

上記目的を達成するために、本発明では、燃料ガスと酸素含有ガスとの反応により発電を行う燃料電池に対し燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路の上流側位置に元ガス電磁弁を、下流側位置に昇圧ブロワをそれぞれ介装すると共に、前記元ガス電磁弁と昇圧ブロワとの間の燃料ガス供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段を設置した場合の前記圧力検出手段の故障判定方法を対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記燃料電池の発電運転の起動時に、前記元ガス電磁弁を閉弁させた状態で、前記昇圧ブロワを作動させたとき、前記圧力検出手段による検出圧力が低下しなければ、前記圧力検出手段は故障していると判定することとした(請求項1)。   In order to achieve the above object, in the present invention, the original gas solenoid valve is disposed downstream of the fuel gas supply passage for supplying the fuel gas to the fuel cell that generates power by the reaction of the fuel gas and the oxygen-containing gas. Method for determining failure of pressure detecting means when pressure detecting means for detecting the pressure in the fuel gas supply passage between the original gas solenoid valve and the pressure increasing blower is installed at each side position of the pressure increasing blower The following specific items are to be provided. That is, when the booster blower is operated with the original gas solenoid valve closed at the start of the power generation operation of the fuel cell, if the pressure detected by the pressure detection means does not decrease, the pressure detection The means is determined to have failed (claim 1).

本発明の場合、昇圧ブロアが作動されると上流側から吸引することになるものの、元ガス電磁弁が閉弁状態のままであるため、昇圧ブロアから元ガス電磁弁までの上流側の燃料ガス供給通路内は内圧が低下して負圧傾向となる。それにも拘わらず、昇圧ブロアから元ガス電磁弁までの燃料ガス供給通路に設置された圧力検出手段による検出圧力が低下しないのであれば、その圧力検出手段は故障していると判定し得ることとなる。これにより、圧力検出手段の故障発生を確実に判定し得ることとなり、この故障判定に基づき、故障発生をユーザー等に報知したり、燃料電池の以後の運転を強制停止又は運転禁止にしたり、することが可能となる。   In the case of the present invention, when the booster blower is operated, suction is performed from the upstream side, but the upstream gas gas from the booster blower to the original gas solenoid valve remains because the original gas solenoid valve remains closed. In the supply passage, the internal pressure decreases and tends to be negative. Nevertheless, if the pressure detected by the pressure detection means installed in the fuel gas supply passage from the booster blower to the original gas solenoid valve does not decrease, it can be determined that the pressure detection means has failed. Become. As a result, it is possible to reliably determine the occurrence of a failure in the pressure detection means. Based on this failure determination, the user is notified of the occurrence of the failure, or the subsequent operation of the fuel cell is forcibly stopped or prohibited. It becomes possible.

以上の圧力検出手段の故障判定方法における圧力検出手段として、その検出圧力に基づいて燃料電池の発電運転中における燃料ガス供給の有無を判定するために用いられるものを対象とすることができる(請求項2)。例えば燃料ガスの供給元の側にマイコンメーターが介装されている場合に、そのマイコンメーターによる自動遮断機能の作動に伴う燃料ガス供給の停止を確実に判定して検知するという重要な用途に用いられる圧力検出手段を対象にして、その故障判定を確実に行うことができるようになる。   The pressure detection means in the failure detection method of the pressure detection means described above can be used for determining whether or not fuel gas is supplied during the power generation operation of the fuel cell based on the detected pressure (claim) Item 2). For example, when a microcomputer meter is installed on the fuel gas supplier side, it is used for an important application to reliably detect and detect the stoppage of fuel gas supply due to the operation of the automatic shut-off function by the microcomputer meter. This makes it possible to reliably determine the failure of the pressure detection means.

以上、説明したように、本発明の燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法によれば、燃料電池の燃料ガス供給通路に設置した圧力検出手段の異常発生を確実に判定することができ、その故障判定に基づき、故障発生をユーザー等に報知したり、燃料電池の以後の運転を強制停止又は運転禁止にしたり、することができるようになる。   As described above, according to the failure determination method for the pressure detection means installed in the fuel cell of the present invention, it is possible to reliably determine the occurrence of an abnormality in the pressure detection means installed in the fuel gas supply passage of the fuel cell. On the basis of the failure determination, the user can be notified of the occurrence of the failure, and the subsequent operation of the fuel cell can be forcibly stopped or prohibited.

特に請求項2によれば、燃料ガスの供給元の側にマイコンメーターが介装されている場合に、そのマイコンメーターによる自動遮断機能の作動に伴う燃料ガス供給の停止を確実に判定して検知するという重要な用途に用いられる圧力検出手段を対象にして、その故障判定を確実に行うことができるようになる。   In particular, according to claim 2, when a microcomputer meter is installed on the fuel gas supply side, the stoppage of the fuel gas supply accompanying the operation of the automatic shut-off function by the microcomputer meter is reliably determined and detected. This makes it possible to reliably determine the failure of the pressure detecting means used for an important application.

本発明の故障判定方法に係る実施形態を適用する燃料電池システムの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the fuel cell system to which embodiment which concerns on the failure determination method of this invention is applied. 図1の部分説明図である。FIG. 2 is a partial explanatory diagram of FIG. 1. 故障判定方法に係る故障診断を起動前チェック処理として行うフローチャートである。It is a flowchart which performs the failure diagnosis which concerns on a failure determination method as a check process before starting.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る故障判定方法を実施する燃料電池システムを示す。この燃料電池システムは、燃料電池ユニット2と、この燃料電池ユニット2から排熱を回収して貯湯しこれを給湯に利用する貯湯式給湯ユニット3とを組み合わせ、コントローラ1により作動制御されるようにしたものである。以下、燃料電池ユニット2が固体酸化物型燃料電池(SOFC;Solid Oxide Fuel Cells)により構成された場合を例にして説明する。   FIG. 1 shows a fuel cell system that implements a failure determination method according to an embodiment of the present invention. This fuel cell system is combined with a fuel cell unit 2 and a hot water storage hot water supply unit 3 that collects exhaust heat from the fuel cell unit 2 and stores it for hot water supply, and is controlled by a controller 1. It is a thing. Hereinafter, the case where the fuel cell unit 2 is configured by a solid oxide fuel cell (SOFC) will be described as an example.

燃料電池ユニット2は、発電部4と、予熱・蒸発器5と、燃料ガス回路6と、改質用空気供給回路7と、カソード空気供給回路8と、水供給処理回路9とを備えている。発電部4はセルスタック41と、改質器42と、空気用熱交換器43とを備えている。この発電部4に対する燃料ガス・空気・水蒸気等の供給及び排ガスの排出は、いずれも予熱・蒸発器5を通して行われるようになっている。この予熱・蒸発器5に対し燃料ガス供給通路を含む燃料ガス回路6、改質用空気供給回路7及びカソード空気供給回路8が通される一方、予熱用の熱源として発電部4の側から排ガスが導入され、その後に水供給処理回路9に導出され、排ガス中の水分回収により得た純水が予熱・蒸発器5内の燃料ガス回路6に戻されて水蒸気改質用の水蒸気に変換されるようになっている。   The fuel cell unit 2 includes a power generation unit 4, a preheating / evaporator 5, a fuel gas circuit 6, a reforming air supply circuit 7, a cathode air supply circuit 8, and a water supply processing circuit 9. . The power generation unit 4 includes a cell stack 41, a reformer 42, and an air heat exchanger 43. The supply of fuel gas, air, water vapor, etc. to the power generation unit 4 and the discharge of exhaust gas are all performed through a preheater / evaporator 5. A fuel gas circuit 6 including a fuel gas supply passage, a reforming air supply circuit 7 and a cathode air supply circuit 8 are passed through the preheating / evaporator 5, while exhaust gas from the power generation unit 4 side is used as a heat source for preheating. Is introduced to the water supply processing circuit 9 and the pure water obtained by collecting the moisture in the exhaust gas is returned to the fuel gas circuit 6 in the preheating / evaporator 5 and converted into steam for steam reforming. It has become so.

上記セルスタック41は、例えば複数のセルが所定間隔ずつ隔てた状態で立設されて構成されており、各セルは例えば小径円筒形状のアノード(燃料極)と、この外周側を覆う大径円筒形状のカソード(空気極)とが間に電解質を挟んだ状態で同心円状に一体化されたものである。アノードや、カソードはいずれもNi等の金属酸化物を含有するセラミックスにより形成されたものであり、電解質は例えばYSZ(イットリウム安定化ジルコニア)等の固体酸化物により形成されたものである。   The cell stack 41 is configured, for example, such that a plurality of cells are erected with a predetermined interval, and each cell has, for example, a small-diameter cylindrical anode (fuel electrode) and a large-diameter cylinder covering the outer peripheral side. The cathode (air electrode) having a shape is integrated concentrically with an electrolyte in between. The anode and the cathode are both made of ceramics containing a metal oxide such as Ni, and the electrolyte is made of a solid oxide such as YSZ (yttrium stabilized zirconia).

セルのアノードの内孔に対し改質器42から水蒸気改質により原燃料の燃料ガスよりも水素リッチとされた燃料ガスが下端から上端に向けて流され、又、カソードの外周面に空気用熱交換器43から酸素含有ガスとしてのカソード空気が供給されるようになっている。カソードではカソード空気の酸素が酸素イオンとなって電解質を通り、アノードでは燃料ガスの水素と反応して水(水蒸気)を生成する一方、その際に生じた電子が回路を通してカソード側に移動して酸素を再びイオン化するということを繰り返して発電される。アノードの内孔に供給された燃料ガスは上記反応に利用された後、オフガスとして改質器バーナに導かれて燃焼用の燃料として利用されるようになっている。又、カソード空気は上方に排気され、改質器バーナからの燃焼排ガスと共に、排ガスとして予熱・蒸発器5に送られるようになっている。その際、上記排ガスは空気を加熱するための熱源として空気用熱交換器43を通過するようになっている。   From the reformer 42, the fuel gas made richer in hydrogen than the raw fuel fuel gas is flowed from the lower end toward the upper end from the reformer 42 to the inner hole of the anode of the cell. Cathode air as an oxygen-containing gas is supplied from the heat exchanger 43. At the cathode, oxygen in the cathode air becomes oxygen ions and passes through the electrolyte. At the anode, it reacts with hydrogen in the fuel gas to produce water (water vapor), and the electrons generated at that time move to the cathode side through the circuit. Electricity is generated by repeatedly ionizing oxygen again. After the fuel gas supplied to the inner hole of the anode is used for the above reaction, it is led to the reformer burner as an off gas and used as a fuel for combustion. The cathode air is exhausted upward and sent to the preheater / evaporator 5 as exhaust gas together with the combustion exhaust gas from the reformer burner. At that time, the exhaust gas passes through the air heat exchanger 43 as a heat source for heating the air.

燃料ガス回路6には、元ガス電磁弁60、ガス電磁弁61、昇圧ブロワ62、バッファータンク63、ガス流量センサ64、脱硫器65及び逆止弁66等が燃料ガス供給通路67の上流側から順に介装され、予熱・蒸発器5に入る前に改質用空気供給回路7が合流するようになっている。又、元ガス電磁弁60と昇圧ブロワ62との間、正確には元ガス電磁弁60とガス電磁弁61との間には、通路内の燃料ガス(原料ガスとしての例えば都市ガス)の内圧を検出する圧力検出手段として圧力スイッチ68が配設されている。改質用空気供給回路7には、フィルタ70を通した大気を吸い込んで送給する改質用空気ブロワ71と、バッファータンク72と、改質空気用流量センサ73と、空気弁74と、逆止弁75と等が介装されている。そして、改質用空気供給回路7が合流された燃料ガス回路6には、予熱・蒸発器5内において、水供給処理回路9から純水が供給され、この純水が予熱・蒸発器5において水蒸気に蒸発した状態で改質器42に送られるようになっている。カソード空気供給回路8には、改質用空気供給回路7と同様に、フィルタ80を通した大気を吸い込んで酸素含有ガスとして送給するためのカソード空気ブロワ81と、バッファータンク82と、カソード空気用流量センサ83と等が介装されている。   The fuel gas circuit 6 includes an original gas solenoid valve 60, a gas solenoid valve 61, a booster blower 62, a buffer tank 63, a gas flow sensor 64, a desulfurizer 65, a check valve 66, and the like from the upstream side of the fuel gas supply passage 67. The reforming air supply circuit 7 is joined before the preheating / evaporator 5 is inserted. In addition, between the original gas solenoid valve 60 and the booster blower 62, more precisely, between the original gas solenoid valve 60 and the gas solenoid valve 61, the internal pressure of the fuel gas (for example, city gas as the raw material gas) in the passage. A pressure switch 68 is provided as a pressure detecting means for detecting. The reforming air supply circuit 7 includes a reforming air blower 71 that sucks and supplies the air that has passed through the filter 70, a buffer tank 72, a reforming air flow sensor 73, an air valve 74, and vice versa. A stop valve 75 and the like are interposed. The fuel gas circuit 6 joined with the reforming air supply circuit 7 is supplied with pure water from the water supply processing circuit 9 in the preheating / evaporator 5, and the pure water is supplied to the fuel gas circuit 6 in the preheating / evaporator 5. It is sent to the reformer 42 in a state of being evaporated into water vapor. Similarly to the reforming air supply circuit 7, the cathode air supply circuit 8 sucks the air that has passed through the filter 80 and supplies it as an oxygen-containing gas, a buffer tank 82, and cathode air. A flow rate sensor 83 for use and the like are interposed.

排熱回収用熱交換器91においては、貯湯式給湯ユニット3から循環供給される循環水を冷却水として、予熱・蒸発器5を通過した後の排ガスと熱交換させることで、排熱回収して貯湯すると共に、排ガスに含まれる水分を凝縮させて水回収するようになっている。水供給処理回路9は、排熱回収用熱交換器91で発生した凝縮水(ドレン水)をドレン回収部92で集水し、集水された凝縮水の精製及び精製後の純水の貯留、並びに、貯留した純水を水蒸気として再利用すべく上記予熱・蒸発器5への供給をそれぞれ行う回路である。図例の水供給処理回路9には、集水された凝縮水に対し純水に精製するための精製処理を行うイオン交換樹脂セット93と、精製後の純水を貯留する純水タンク94と、純水タンク94の純水を取水して予熱・蒸発器5側に一定の小流量で供給するための純水ポンプ95と、その際の純水流量を検出する純水流量センサ96と、逆止弁97とが上流側から順に介装されている。この水供給処理回路9から予熱・蒸発器5に供給された純水は予熱・蒸発器5で蒸発されて水蒸気になって改質器42及び発電部4のアノード側に供給されることになる。   In the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, exhaust heat is recovered by exchanging heat with the exhaust gas after passing through the preheating / evaporator 5 using the circulating water circulated and supplied from the hot water storage hot water supply unit 3 as cooling water. In addition to storing hot water, the water contained in the exhaust gas is condensed to recover water. The water supply processing circuit 9 collects condensed water (drain water) generated in the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery at the drain recovery unit 92, purifies the collected condensed water, and stores purified water after purification. And a circuit for supplying the preheated / evaporator 5 to reuse the stored pure water as water vapor. The water supply processing circuit 9 shown in the figure includes an ion exchange resin set 93 that performs a purification process for purifying the collected condensed water into pure water, and a pure water tank 94 that stores purified water after purification. A pure water pump 95 for taking pure water from the pure water tank 94 and supplying it to the preheating / evaporator 5 at a constant small flow rate, a pure water flow sensor 96 for detecting the pure water flow rate at that time, A check valve 97 is interposed in order from the upstream side. The pure water supplied from the water supply processing circuit 9 to the preheater / evaporator 5 is evaporated by the preheater / evaporator 5 to become water vapor and supplied to the reformer 42 and the anode side of the power generation unit 4. .

貯湯式給湯ユニット3は、貯湯タンク11、貯湯タンク11と上記排熱回収用熱交換器91との間で湯水を循環供給させる循環回路12、貯湯タンク11に外部からの給水を入水させる入水路13、貯湯タンク8の頂部から給湯のために出湯させる出湯路14、貯湯タンク11内の湯水が給湯に必要な温度よりも低温であるときに補助加熱する補助熱源機15、及び、補助熱源機15内の燃焼バーナ151に燃料用のガス(例えば都市ガス)を供給する燃料ガス供給通路16を備えて構成されている。この貯湯式給湯ユニット3では、循環回路12に介装された循環ポンプ121を作動させて、貯湯タンク11の底部から排熱回収用熱交換器91に循環供給された湯水を排ガスとの熱交換により加熱・昇温させた上で貯湯タンク8の頂部に戻すことで、排ガスからの回収熱が貯湯タンク11に湯の状態で蓄熱されることになる。一方、この貯湯タンク11内の湯を出湯路14から取りだして、補助熱源機15で補助加熱した上で、あるいは、補助加熱することなく、給湯栓17に給湯したり、浴槽18に注湯したり、し得ることになる。   The hot water storage type hot water supply unit 3 includes a hot water storage tank 11, a circulation circuit 12 that circulates and supplies hot water between the hot water storage tank 11 and the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, and a water inlet passage that allows water supply from the outside to enter the hot water storage tank 11. 13. Hot water outlet 14 for hot water supply from the top of the hot water storage tank 8, auxiliary heat source machine 15 for auxiliary heating when the hot water in the hot water storage tank 11 is lower than the temperature required for hot water supply, and auxiliary heat source machine The fuel gas supply passage 16 is configured to supply a gas for fuel (for example, city gas) to the combustion burner 151 in the engine 15. In this hot water storage type hot water supply unit 3, the circulation pump 121 interposed in the circulation circuit 12 is operated, and the hot water circulated from the bottom of the hot water storage tank 11 to the exhaust heat recovery heat exchanger 91 is exchanged with exhaust gas. Then, the heat recovered from the exhaust gas is stored in the hot water storage tank 11 in the form of hot water. On the other hand, the hot water in the hot water storage tank 11 is taken out from the hot water outlet 14 and heated with the auxiliary heat source unit 15 or supplied to the hot water tap 17 or poured into the bathtub 18 without auxiliary heating. Or you can.

ここで、燃料電池システム2側の燃料ガス回路6と、貯湯式給湯システム3側の燃料ガス供給通路16との関係を図2に基づいて説明すると、供給元の側に介装されたマイコンメーター(ガス自動遮断装置付きガスメーター)19の下流側で燃料ガス供給通路が分岐され、一方が貯湯式給湯システム3の燃料ガス供給通路16となって補助熱源機15の燃焼バーナ151まで延ばされ、他方が燃料ガス回路6の燃料ガス供給通路67となって燃料電池システム2の発電部4の側に延ばされている。従って、地震発生等の異常発生によりマイコンメーター19の自動遮断機能が作動すると、双方の燃料ガス供給通路16,67への燃料ガス(都市ガス)の供給は停止されることになる。   Here, the relationship between the fuel gas circuit 6 on the fuel cell system 2 side and the fuel gas supply passage 16 on the hot water storage hot water supply system 3 side will be described with reference to FIG. (Gas meter with automatic gas shut-off device) A fuel gas supply passage is branched downstream of 19, and one of the fuel gas supply passages 16 of the hot water storage hot water supply system 3 is extended to the combustion burner 151 of the auxiliary heat source unit 15. The other is a fuel gas supply passage 67 of the fuel gas circuit 6 and extends to the power generation unit 4 side of the fuel cell system 2. Therefore, when the automatic shut-off function of the microcomputer meter 19 is activated due to the occurrence of an abnormality such as an earthquake, the supply of fuel gas (city gas) to both the fuel gas supply passages 16 and 67 is stopped.

ここで、燃料電池システム2の側が起動されて通常運転状態(発電運転状態)にあれば、コントローラ1により燃料ガス回路6の元ガス電磁弁60及びガス電磁弁61が共に開状態に作動制御され、この状態で昇圧ブロワ62が作動制御されて、正常状態(開状態)のマイコンメーター19及び燃料ガス供給通路67を通して燃料ガスが発電部4の側に供給されることになる。この通常運転状態で前記の異常発生によりマイコンメーター19が自動遮断状態に切換えられて燃料ガスの供給が停止してしまうと、燃料ガス供給通路67内はそれまでの正圧状態から負圧傾向に変化して圧力スイッチ68からコントローラ1への信号出力状態が変化することになる。圧力スイッチ68として、例えば、約2kPaの燃料ガス供給圧に対し、内圧0.23〜0.46kPaで接点ONに作動する一方、内圧0.49〜0.75kPaで接点OFFに復帰するような負圧検出スイッチにより構成されていれば、前記のマイコンメーター19の自動遮断作動により燃料ガス供給が停止すれば圧力スイッチ68がON信号を出力するように構成すればよい。その場合、コントローラ1は、圧力スイッチ68からのON信号出力を受けて、マイコンメーター19の自動遮断を検知し、燃料電池システム2の側を強制的に安全停止させることができる。   Here, if the fuel cell system 2 side is activated and is in a normal operation state (power generation operation state), the controller 1 controls both the original gas solenoid valve 60 and the gas solenoid valve 61 of the fuel gas circuit 6 to be opened. In this state, the operation of the booster blower 62 is controlled, and fuel gas is supplied to the power generation unit 4 through the microcomputer meter 19 and the fuel gas supply passage 67 in a normal state (open state). If the microcomputer meter 19 is switched to the automatic shut-off state due to the occurrence of the abnormality in the normal operation state and the supply of the fuel gas is stopped, the fuel gas supply passage 67 tends to have a negative pressure tendency from the previous positive pressure state. As a result, the signal output state from the pressure switch 68 to the controller 1 changes. As the pressure switch 68, for example, for a fuel gas supply pressure of about 2 kPa, the negative pressure is such that the contact is turned on at an internal pressure of 0.23 to 0.46 kPa and the contact is turned off at an internal pressure of 0.49 to 0.75 kPa. If the pressure detection switch is configured, the pressure switch 68 may output an ON signal when the fuel gas supply is stopped by the automatic shutoff operation of the microcomputer meter 19. In that case, the controller 1 can receive the ON signal output from the pressure switch 68, detect the automatic shut-off of the microcomputer meter 19, and forcibly stop the fuel cell system 2 side safely.

このような重要な役割を果たす圧力スイッチ68について、コントローラ1は燃料電池システム2の起動時に故障判定を実行するようになっている。つまり、燃料電池システム2の起動要求があれば、起動のための作動制御に入る前に圧力スイッチ68を対象にした故障判定を実行し、圧力スイッチ68が正常であると判定された場合に限り、燃料電池システム2の起動制御を開始するのである。   Regarding the pressure switch 68 that plays such an important role, the controller 1 performs a failure determination when the fuel cell system 2 is started. In other words, if there is a start request for the fuel cell system 2, a failure determination for the pressure switch 68 is executed before entering the operation control for the start, and only when it is determined that the pressure switch 68 is normal. Then, the start-up control of the fuel cell system 2 is started.

以下、図3を参照しつつ圧力スイッチ68の起動前チェック(故障判定)のための処理を説明する。まず、起動要求が有るか否かを確認し(ステップS1)、起動要求があれば(ステップS1でYES)、以後の起動前チェックを実行する。起動要求が有るか否かは、例えば運転スイッチがONされることで出力される燃料ガスの供給要求信号の有無により確認すればよい。起動要求が有ればガス元電磁弁60をそれまでの停止状態のまま、つまり閉弁状態に維持する一方、ガス電磁弁61を閉から開状態に切換える(ステップS2)。状態が安定するまで所定時間α秒(例えば連続0.1秒)の経過を待った上で(ステップS3でYES)、昇圧ブロワ62の作動を開始させる(ステップS4)。   Hereinafter, the processing for the pre-startup check (failure determination) of the pressure switch 68 will be described with reference to FIG. First, it is confirmed whether or not there is an activation request (step S1). If there is an activation request (YES in step S1), the subsequent pre-activation check is executed. Whether or not there is an activation request may be confirmed by, for example, the presence or absence of a fuel gas supply request signal output when the operation switch is turned on. If there is an activation request, the gas source electromagnetic valve 60 remains in the stopped state, that is, is maintained in the closed state, while the gas electromagnetic valve 61 is switched from the closed state to the open state (step S2). After waiting for elapse of a predetermined time α seconds (for example, continuous 0.1 seconds) until the state becomes stable (YES in step S3), the operation of the booster blower 62 is started (step S4).

圧力スイッチ68がON状態に変化して(ステップS5でYES)、それが所定時間β秒(例えば連続0.5秒)経過するようであれば(ステップS6でYES)、元ガス電磁弁60が閉弁状態であるにも拘わらず昇圧ブロア62が作動されて吸引されたため、元ガス電磁弁60から昇圧ブロア62までの燃料ガス供給通路67の内圧が低下して負圧傾向となって圧力スイッチ68がON状態に変化してしまった、つまり、圧力スイッチ68は正常に機能しているものと判定して次のステップS7の通常運転制御への移行を行う。この通常運転制御への移行は、単に元ガス電磁弁60を開弁切換するだけでもよいが、例えば、次のような処理を実行させることで、圧力変動負荷を抑制してスムーズな移行を実現させることができる。すなわち、昇圧ブロワ62を一旦停止した上で元ガス電磁弁60を開弁し、その後に昇圧ブロワ62を作動させて燃料ガスを供給するようにする。   If the pressure switch 68 changes to the ON state (YES in step S5) and it is determined that β seconds (for example, continuous 0.5 seconds) have elapsed (YES in step S6), the original gas solenoid valve 60 is turned on. Since the booster blower 62 is actuated and sucked in spite of the closed state, the internal pressure of the fuel gas supply passage 67 from the original gas solenoid valve 60 to the booster blower 62 decreases, and the negative pressure tends to become a pressure switch. 68 has changed to the ON state, that is, it is determined that the pressure switch 68 is functioning normally, and the process proceeds to the normal operation control in the next step S7. The transition to the normal operation control may be performed by simply switching the opening of the original gas solenoid valve 60. For example, by executing the following process, the pressure fluctuation load is suppressed and a smooth transition is realized. Can be made. That is, the booster blower 62 is temporarily stopped, the original gas solenoid valve 60 is opened, and then the booster blower 62 is operated to supply the fuel gas.

一方、ステップS5で圧力スイッチ68がOFF状態のままで(ステップS5でNO)、それが所定時間γ秒(例えば連続10秒)経過するようであれば(ステップS8でYES)、元ガス電磁弁60が閉弁状態のままで昇圧ブロア62が作動されて吸引されている、つまり内圧が低下している筈であるにも拘わらず、接点ONとはならずにOFF状態のままに維持されているのであるから、圧力スイッチ68は故障していると判定し、圧力スイッチ68は異常である旨の報知を行い(ステップS9)、燃料電池システム2の起動を禁止する異常停止処理(強制停止処理)を行う(ステップS10)。前記の異常である旨の報知は、コントローラ1に接続されたリモコンの表示部に対する表示、警告ランプの点灯・点滅、警報ブザーの吹鳴、あるいは、音声回路を用いた音声警告等を実行すればよい。   On the other hand, if the pressure switch 68 remains in the OFF state in step S5 (NO in step S5) and a predetermined time γ seconds (for example, continuous 10 seconds) have elapsed (YES in step S8), the original gas solenoid valve Although the pressure increasing blower 62 is operated and sucked while the valve 60 is in the closed state, that is, the internal pressure should be reduced, the contact is not turned ON but is maintained in the OFF state. Therefore, it is determined that the pressure switch 68 has failed, a notification is given that the pressure switch 68 is abnormal (step S9), and an abnormal stop process (forced stop process) for prohibiting activation of the fuel cell system 2 is performed. (Step S10). The notification of the abnormality may be performed by displaying on the display unit of the remote controller connected to the controller 1, lighting / flashing of a warning lamp, sounding an alarm buzzer, or sound warning using a sound circuit. .

以上の実施形態による故障判定方法の場合、燃料ガス供給通路67に設置された圧力スイッチ68の故障(異常発生)を確実に検知することができ、これに基づき燃料電池システム2を強制停止させることで、マイコンメーター19の自動遮断機能が作動した場合の燃料電池システム2の側の損傷等の不都合発生のおそれを確実に回避することができるようになる。しかも、その圧力スイッチ68の故障(異常発生)を燃料電子システム2の起動前に検知することができ、これにより、前記の不都合発生のおそれをより一層確実に回避することができるようになる。   In the case of the failure determination method according to the above embodiment, a failure (occurrence of abnormality) of the pressure switch 68 installed in the fuel gas supply passage 67 can be reliably detected, and the fuel cell system 2 is forcibly stopped based on this. Thus, it is possible to reliably avoid the possibility of inconvenience such as damage on the fuel cell system 2 side when the automatic shut-off function of the microcomputer meter 19 is activated. In addition, the failure (occurrence of an abnormality) of the pressure switch 68 can be detected before the fuel electronic system 2 is activated, and thus the possibility of the occurrence of the inconvenience can be more reliably avoided.

<他の実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、供給元に介装されたマイコンメーター19の下流側が燃料供給通路67の他に補助熱源機15の側に延びる燃料供給通路16が分岐している場合について説明したが、これに限らず、例えば補助熱源機15に代えて又は併せてガスコンロやガスファンヒーター等に分岐されているシステムに対し、本発明の故障判定方法を適用してもよい。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Other various embodiment is included. That is, in the said embodiment, although the downstream of the microcomputer meter 19 interposed by the supply source demonstrated the case where the fuel supply path 16 extended to the auxiliary heat source machine 15 side other than the fuel supply path 67 branched, For example, the failure determination method of the present invention may be applied to a system branched to a gas stove, a gas fan heater, or the like instead of or in addition to the auxiliary heat source unit 15.

又、前記実施形態では、圧力検出手段として圧力スイッチ68を示したが、これに限らず、圧力検出手段として圧力センサや、あるいは、燃料ガス供給圧に対応して正圧検出スイッチなどを用いてもよい。   In the above embodiment, the pressure switch 68 is shown as the pressure detection means. However, the pressure detection means is not limited to this, and a pressure sensor or a positive pressure detection switch corresponding to the fuel gas supply pressure is used as the pressure detection means. Also good.

1 コントローラ
2 燃料電池システム
4 発電部
6 燃料ガス回路
60 元ガス電磁弁
62 昇圧ブロワ
67 燃料ガス供給通路
68 圧力スイッチ(圧力検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Fuel cell system 4 Electric power generation part 6 Fuel gas circuit 60 Original gas solenoid valve 62 Booster blower 67 Fuel gas supply path 68 Pressure switch (pressure detection means)

Claims (2)

燃料ガスと酸素含有ガスとの反応により発電を行う燃料電池に対し燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路の上流側位置に元ガス電磁弁を、下流側位置に昇圧ブロワをそれぞれ介装すると共に、前記元ガス電磁弁と昇圧ブロワとの間の燃料ガス供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段を設置した場合の前記圧力検出手段の故障判定方法であって、
前記燃料電池の発電運転の起動時に、前記元ガス電磁弁を閉弁させた状態で、前記昇圧ブロワを作動させたとき、前記圧力検出手段による検出圧力が低下しなければ、前記圧力検出手段は故障していると判定する、
ことを特徴とする燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法。
An original gas solenoid valve is interposed in the upstream position of the fuel gas supply passage for supplying the fuel gas to the fuel cell that generates power by reaction of the fuel gas and the oxygen-containing gas, and a booster blower is interposed in the downstream position, A failure determination method for the pressure detection means when a pressure detection means for detecting the pressure in the fuel gas supply passage between the original gas solenoid valve and the booster blower is installed,
When the booster blower is operated with the original gas solenoid valve closed at the start of power generation operation of the fuel cell, if the pressure detected by the pressure detector does not decrease, the pressure detector Judge that it is malfunctioning,
A failure determination method for pressure detection means installed in a fuel cell.
請求項1に記載の燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法であって、
前記圧力検出手段は、その検出圧力に基づいて燃料電池の発電運転中における燃料ガス供給の有無を判定するために用いられるものである、燃料電池に設置された圧力検出手段の故障判定方法。
A failure determination method for pressure detection means installed in the fuel cell according to claim 1,
The pressure detection means is used for determining whether or not fuel gas is supplied during the power generation operation of the fuel cell based on the detected pressure, and a failure determination method for the pressure detection means installed in the fuel cell.
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