JP2017152267A - Fuel cell system, fuel cell unit, and method of controlling operation of fuel cell unit - Google Patents
Fuel cell system, fuel cell unit, and method of controlling operation of fuel cell unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017152267A JP2017152267A JP2016034770A JP2016034770A JP2017152267A JP 2017152267 A JP2017152267 A JP 2017152267A JP 2016034770 A JP2016034770 A JP 2016034770A JP 2016034770 A JP2016034770 A JP 2016034770A JP 2017152267 A JP2017152267 A JP 2017152267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- fuel cell
- water storage
- unit
- cell unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 202
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 291
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 claims description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 17
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料電池システム、燃料電池ユニット及び燃料電池ユニットの運転制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, a fuel cell unit, and a fuel cell unit operation control method.
近年、燃料電池ユニットの排熱を利用してお湯を生成し、その生成したお湯を貯湯ユニットに貯めて、お風呂や暖房機器に利用することが普及しつつある。また、電力供給を安定させるために、複数の燃料電池ユニットを需要家施設に設置させるケースも増えている。そこで、複数の燃料電池ユニットと複数の貯湯ユニットとを備えた燃料電池システムが提案されている(特許文献1及び2)。 In recent years, it has become widespread that hot water is generated using the exhaust heat of a fuel cell unit, and the generated hot water is stored in a hot water storage unit for use in a bath or a heating device. In addition, in order to stabilize power supply, a plurality of fuel cell units are increasingly installed in customer facilities. Thus, a fuel cell system including a plurality of fuel cell units and a plurality of hot water storage units has been proposed (Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の燃料電池システムでは、各燃料電池ユニットで生成されたお湯を、各燃料電池ユニットに連結された貯湯槽に貯めておき、各貯湯槽に貯めたお湯をまとめて暖房需要等に供給し、熱源として利用している。 In the fuel cell system described in Patent Document 1, hot water generated in each fuel cell unit is stored in a hot water tank connected to each fuel cell unit, and the hot water stored in each hot water tank is collectively collected as a heating demand or the like. It is used as a heat source.
また、特許文献2に記載の燃料電池システムでは、集合住宅の住戸毎に燃料電池ユニット及び住戸用貯湯槽を設置し、同一フロアの住戸に設置された住戸用貯湯槽を互いに連結させ、さらに、別フロアの住戸に設置された各住戸用貯湯槽の間をフロア貯湯槽で連結させる。そして、同一フロアの住戸間では、住戸用貯湯槽を経由してお湯を移送し、別フロアの住戸間では、フロア貯湯槽を経由してお湯を移送することで、各住戸においてお湯を利用している。 Moreover, in the fuel cell system described in Patent Document 2, a fuel cell unit and a hot water tank for a dwelling unit are installed for each dwelling unit of the apartment, and a hot water tank for a dwelling unit installed in a dwelling unit on the same floor is connected to each other. The hot water tanks for each dwelling unit installed in the dwelling unit on another floor are connected with the floor hot water tank. Hot water is transferred between the dwelling units on the same floor via a hot water tank for the dwelling unit, and hot water is transferred between dwelling units on different floors via the floor hot water tank. ing.
特許文献1に記載の燃料電池システムでは、例えば貯湯ユニットの故障によって、貯湯ユニットにエラーが生じると、その貯湯ユニットに連結された燃料電池ユニットは、発電できなくなる。また、貯湯ユニットが満水となった場合に、その貯湯ユニットに連結された燃料電池ユニットで発電を続けようとすると、その燃料電池ユニットでは、生成したお湯を捨てて発電を継続することになり、お湯が無駄になってしまう。 In the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, for example, if an error occurs in the hot water storage unit due to a failure of the hot water storage unit, the fuel cell unit connected to the hot water storage unit cannot generate power. In addition, when the hot water storage unit is full, if you try to continue power generation with the fuel cell unit connected to the hot water storage unit, the fuel cell unit will throw away the generated hot water and continue power generation. Hot water is wasted.
また、特許文献2に記載の燃料電池システムでは、住戸用貯湯槽やフロア貯湯槽を経由してお湯を移送していため、移送によってお湯の温度が変化してしまうことがある。そのため、ユーザが欲する温度のお湯を得るために、住戸用貯湯槽への移送後、お湯を再度加熱したり、水を加えたりする必要がある。 Moreover, in the fuel cell system described in Patent Document 2, since the hot water is transferred through the hot water storage tank for the dwelling unit or the floor hot water storage tank, the temperature of the hot water may change due to the transfer. Therefore, in order to obtain hot water having a temperature desired by the user, it is necessary to reheat the hot water or add water after the transfer to the hot water storage tank for the dwelling unit.
以上のように、従来の燃料電池システムでは、燃料電池ユニットの排熱を利用して効率よくお湯を生成できない、という問題があった。 As described above, the conventional fuel cell system has a problem that hot water cannot be efficiently generated using the exhaust heat of the fuel cell unit.
本発明の目的は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、燃料電池ユニットの排熱を利用して効率よくお湯を生成することができる燃料電池システム、燃料電池ユニット及び複数の燃料電池ユニットの運転制御方法を提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of the above problems, and is a fuel cell system, a fuel cell unit, and a plurality of fuel cell units capable of efficiently generating hot water using exhaust heat of the fuel cell unit. An operation control method is provided.
本発明の一実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池ユニットと、複数の貯湯ユニットとを含む燃料電池システムであって、前記燃料電池ユニットの排熱を回収して生成されたお湯を前記複数の貯湯ユニットに移送可能に構成された移送手段を備え、前記複数の貯湯ユニットの内の貯湯量が最も少ない貯湯ユニットに、お湯を移送するよう前記移送手段を制御する制御部を含むことを特徴とする。 A fuel cell system according to an embodiment of the present invention is a fuel cell system including a fuel cell unit and a plurality of hot water storage units, wherein the plurality of hot water generated by collecting waste heat of the fuel cell unit is collected. And a controller for controlling the transfer means to transfer hot water to the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage among the plurality of hot water storage units. And
また、本発明の一実施形態に係る燃料電池ユニットは、燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニットには、前記燃料電池ユニットの排熱を回収して生成されたお湯を貯湯ユニットに移送可能に構成された移送手段が接続され、前記複数の貯湯ユニットの内の貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットに、お湯を移送するよう前記移送手段を制御する制御部を備える。 The fuel cell unit according to an embodiment of the present invention is a fuel cell unit, and the fuel cell unit can transfer hot water generated by recovering exhaust heat of the fuel cell unit to a hot water storage unit. And a control unit that controls the transfer means to transfer hot water to the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage in the plurality of hot water storage units.
また、本発明の一実施形態に係る燃料電池ユニットの運転制御方法は、燃料電池ユニットと、複数の貯湯ユニットとを含む燃料電池システムにおける燃料電池ユニットの運転制御方法であって、前記燃料電池システムは前記燃料電池ユニットの排熱を回収して生成されたお湯を前記複数の貯湯ユニットに移送可能に構成された移送手段を備え、貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットを検出するステップと、前記貯湯量が最も少ない貯湯ユニットに、前記燃料電池ユニットで生成したお湯を移送するよう前記移送手段を制御する第1制御ステップと、を含む。 A fuel cell unit operation control method according to an embodiment of the present invention is a fuel cell unit operation control method in a fuel cell system including a fuel cell unit and a plurality of hot water storage units. Comprises a transfer means configured to transfer hot water generated by recovering exhaust heat of the fuel cell unit to the plurality of hot water storage units, and detecting the hot water storage unit with the least amount of hot water stored; And a first control step for controlling the transfer means to transfer hot water generated by the fuel cell unit to the hot water storage unit having the smallest amount.
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム、燃料電池ユニット及び燃料電池ユニットの運転制御方法によれば、燃料電池ユニットの排熱を利用して効率よくお湯を生成することができる。 According to the fuel cell system, the fuel cell unit, and the operation control method for the fuel cell unit according to one embodiment of the present invention, hot water can be efficiently generated using the exhaust heat of the fuel cell unit.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[システム構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1の構成の一例を示す図である。燃料電池システム1は、燃料電池ユニット100,101,102と、貯湯ユニット200,201,202と、移送手段300と、移送手段400とを備える。図1に示す燃料電池システム1は、3つの燃料電池ユニット100〜102と、3つの貯湯ユニット200〜202とを備えているが、燃料電池システム1が備える燃料電池ユニット及び貯湯ユニットの数はこれに限定されない。なお、図1に示す燃料電池ユニット100〜102と貯湯ユニット200〜202とを結ぶ線において、実線はお湯の経路を示し、破線は水の経路を示す。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 1 includes
燃料電池ユニット100〜102は、それぞれ、ガスの電気化学反応により電力を発生させ、その発生させた電力を需要家施設500に供給する。また、燃料電池ユニット100〜102は、それぞれ、電力を発生させる際に生じた排熱を利用してお湯を生成する。生成したお湯は、移送手段300によって、貯湯ユニット200〜202に移送される。燃料電池ユニット100〜102には、例えば、固体高分子形燃料電池(PEFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)を用いることができる。
Each of the
また、燃料電池システム1では、燃料電池ユニット100〜102は親装置又は子装置に設定され、子装置は、親装置の指示等に基づき、発電等を行う。図1の例では、燃料電池ユニット100が親装置に設定され、燃料電池ユニット101,102が子装置に設定されているものとする。燃料電池ユニット100〜102の機能の詳細は後述する。
In the fuel cell system 1, the
貯湯ユニット200は、貯湯槽210及びバックアップ熱源機220を有し、貯湯ユニット201は、貯湯槽211及びバックアップ熱源機221を有し、貯湯ユニット202は、貯湯槽212及びバックアップ熱源機222を有する。
The hot
貯湯槽210〜212には、燃料電池ユニット100〜102の排熱を回収して生成されたお湯が、移送手段300によって移送されて貯められる。貯湯槽210〜212に貯められたお湯は、移送手段400によって需要家施設500に移送される。
Hot water generated by collecting exhaust heat from the
また、貯湯槽210〜212は、それぞれ、異なる温度のお湯を貯めるよう設定されていてもよい。図1の例では、貯湯槽210は75℃のお湯を貯めるように設定され、貯湯槽211は60℃のお湯を貯めるように設定され、貯湯槽212は45℃のお湯を貯めるように設定されている。貯湯槽210〜212に貯められるお湯の温度設定は、例えば、需要家施設500でのお湯の利用履歴を用いて、親装置である燃料電池ユニット100が行ってもよい。例えば、親装置である燃料電池ユニット100は、お湯の利用履歴から、需要家施設500では75℃付近、60℃付近、45℃付近のお湯の使用頻度が多いと判定した場合、貯湯槽210〜212に貯められるお湯の温度設定を、それぞれ、75℃、60℃、45℃に設定する。また、貯湯槽210〜212の温度設定は、例えば、ユーザが直接行ってもよい。
The hot
また、お湯を需要家施設500に供給する際、貯湯槽210〜212に貯められたお湯を、それぞれ、バックアップ熱源機220〜222によって加熱したり、水を加えたりして、需要家施設500の所望する温度に調整した後に、需要家施設500に供給してもよい。例えば、需要家施設500が62℃のお湯を所望する場合、貯湯槽211に貯められているお湯をバックアップ熱源機221によって加熱して62℃にした後に、需要家施設500に供給してもよい。また、例えば、需要家施設500が42℃のお湯を所望する場合、貯湯槽212に貯められているお湯に水を加えて42℃にした後に、需要家施設500に供給してもよい。
In addition, when hot water is supplied to the
移送手段300は、例えば開閉弁、配管及びポンプ等から構成され、開閉弁310,320,330を含む。開閉弁310は燃料電池ユニット100〜102の全てと貯湯槽210との間に接続され、開閉弁320は燃料電池ユニット100〜102の全てと貯湯槽211との間に接続され、開閉弁330は燃料電池ユニット100〜102の全てと貯湯槽212との間に接続される。移送手段300は、親装置である燃料電池ユニット100からの制御に基づき、開閉弁310〜330を閉状態又は開状態にして、燃料電池ユニット100〜102の排熱を回収して生成されたお湯を、貯湯槽210〜212の内の選択した貯湯槽に移送する。例えば、燃料電池ユニット100〜102で生成されたお湯を全て貯湯槽211に移送する場合、開閉弁310は閉状態、開閉弁320は開状態、開閉弁330は閉状態となる。
The transfer means 300 includes, for example, an on-off valve, a pipe, a pump, and the like, and includes on-off
移送手段400は、例えば開閉弁、配管及びポンプ等から構成され、開閉弁410,420,430を含む。開閉弁410は貯湯槽210と需要家施設500との間に接続され、開閉弁420は貯湯槽211と需要家施設500との間に接続され、開閉弁430は貯湯槽212と需要家施設500との間に接続される。移送手段400は、親装置である燃料電池ユニット100からの制御に基づき、開閉弁410〜430を閉状態又は開状態にして、貯湯槽210〜212に貯められたお湯を需要家施設500に移送する。例えば、需要家施設500に60℃のお湯を移送する場合、開閉弁410は閉状態、開閉弁420は開状態、開閉弁430は閉状態となる。また、需要家施設500が貯湯槽210〜212で設定されている温度の中間の温度のお湯を要求する場合、開閉弁410〜430の二以上を開状態にして、需要家施設500にお湯を供給してもよい。例えば、需要家施設500が52℃のお湯を要求する場合、開閉弁410を閉状態、開閉弁420,430を開状態にして、52℃のお湯を需要家施設500に移送するようにしてもよい。
The
需要家施設500は、貯湯槽210〜212から供給されたお湯をお風呂や暖房機器等に利用する。また、需要家施設500は、燃料電池ユニット100〜102から供給された電力を消費する。
The
続いて、燃料電池ユニット100〜102の機能の詳細について説明する。なお、親装置である燃料電池ユニット100と子装置である燃料電池ユニット101,102は、同様の構成を採用することができるため、以下では、燃料電池ユニット100を例に機能の詳細を説明する。
Next, details of the functions of the
燃料電池ユニット100は、燃料改質部110、燃料電池スタック120、インバータ130、排熱回収部140、制御部150、記憶部160、通信部170を有する。
The
燃料改質部110は、外部から供給されるガスを水蒸気改質し、水素ガスを生成する。そして、燃料改質部110は、生成した水素ガスを燃料電池スタック120に供給する。外部から供給されるガスは、例えば、都市ガス、プロパンガスである。また、ガスの代わりに灯油を用いることもできる。
The
燃料電池スタック120は、燃料改質部110から供給される水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて直流電力を発生させる。燃料電池スタック120は、発生させた直流電力をインバータ130に供給する。また、燃料電池スタック120は、直流電力の発生に伴い生じた排熱を排熱回収部140に排出する。
The
インバータ130は、燃料電池スタック120から供給された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を需要家施設500に供給する。
The
排熱回収部140は、燃料電池スタックでの直流電力の発生に伴って生じた排熱を回収する。排熱回収部140は、回収した排熱を、外部からの循環する水との間で熱交換させてお湯を生成する。排熱回収部140は、制御部150の制御によって循環する水の水量を変化させることにより、所望の温度のお湯を生成することができる。
The exhaust
制御部150は、燃料電池ユニット100全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。制御部150は、記憶部160に記憶されているプログラムを読み出して実行し、様々な機能を実現させる。制御部150の処理の詳細は後述する。
The control unit 150 controls and manages the entire
記憶部160は、燃料電池ユニット100の処理に必要な情報や、燃料電池ユニット100の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。
The storage unit 160 stores information necessary for processing of the
通信部170は、子装置である燃料電池ユニット101,102や開閉弁310〜330及び開閉弁410〜430等と通信を行う。
The communication unit 170 communicates with the
以下、親装置である燃料電池ユニット100の制御部150の処理の詳細について説明する。なお、貯湯槽210〜212において、貯湯槽211の貯湯量が最も少ないものとして説明する。
Hereinafter, details of the processing of the control unit 150 of the
まず、制御部150は、需要家施設500の消費電力が増加して燃料電池ユニット100〜102の発電が必要になると、貯湯量が最も少ない貯湯槽211を検出する。貯湯槽210〜212の貯湯量は、例えば、貯湯槽210〜212にそれぞれ設けられたフロート式の水量センサによって検出することができる。
First, when the power consumption of the
次に、制御部150は、燃料電池ユニット100〜102において、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度60℃のお湯を生成するように設定する。例えば、制御部150は、自装置(燃料電池ユニット100)で生成されるお湯の温度を、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度である60℃に設定する。また、制御部150は、子装置である燃料電池ユニット101,102に、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度である60℃のお湯を生成して発電するよう通信部170を介して指示する。この後、親装置である燃料電池ユニット100は発電を開始し、子装置である燃料電池ユニット101,102も、この指示を受信すると、発電を開始する。これにより、燃料電池ユニット100〜102では、それぞれ、発電が行われ、また、発電に伴って生じた排熱を回収して60℃のお湯が生成される。
Next, in the
その後、制御部150は、貯湯量が最も少ない貯湯槽211に、燃料電池ユニット100〜102で生成したお湯を移送するよう移送手段300を制御する。この制御に基づき、移送手段300において、開閉弁310は閉状態、開閉弁320は開状態、開閉弁330は閉状態となる。そして、貯湯量が最も少ない貯湯槽211に、燃料電池ユニット100〜102で生成された60℃のお湯が移送される。
Then, the control part 150 controls the transfer means 300 so that the hot water produced | generated by the fuel cell units 100-102 may be transferred to the hot
なお、制御部150は、最も少ない貯湯量の貯湯ユニットが複数あった場合、相対的に温度が高く設定された貯湯ユニットのお湯を生成するように、燃料電池ユニット100〜102を制御してもよい。例えば、図1に示す燃料電池システム1において、貯湯槽210,211の貯湯量が最も少ないものとする。この場合、制御部150は、最も少ない貯湯量の貯湯槽210,211をそれぞれ有する貯湯ユニット200,201において、相対的に温度が高く設定された貯湯ユニット200(設定温度75℃)のお湯を生成するように、燃料電池ユニット100〜102を制御してもよい。最も少ない貯湯量の貯湯ユニットが複数あった場合に、相対的に温度が高く設定された貯湯ユニットのお湯を生成することで、ユーザの利便性を高めることができる。
Note that the control unit 150 may control the
また、制御部150は、最も少ない貯湯量の貯湯ユニットが複数あった場合、相対的に使用頻度が高い貯湯ユニットのお湯を生成するように、燃料電池ユニット100〜102を制御してもよい。例えば、図1に示す燃料電池システム1において、貯湯槽210,211の貯湯量が最も少なく、さらに貯湯槽210のお湯の使用頻度が相対的に高いものとする。この場合、制御部150は、最も少ない貯湯量の貯湯槽210,211をそれぞれ有する貯湯ユニット200,201において、相対的に使用頻度が高い貯湯ユニット200のお湯を生成するように、燃料電池ユニット100〜102を制御してもよい。最も少ない貯湯量の貯湯ユニットが複数あった場合に、相対的に使用頻度の高い貯湯ユニットのお湯を生成することで、ユーザの利便性を高めることができる。
In addition, when there are a plurality of hot water storage units having the smallest amount of hot water storage, the control unit 150 may control the
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1の動作の一例を説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention will be described.
[システム動作]
図2は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1の動作の一例を示すフローチャートである。以下では、需要家施設500が60℃のお湯を使用したことにより、貯湯槽211の貯湯量が最も少ないものとする。
[System operation]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the fuel cell system 1 according to one embodiment of the present invention. In the following, it is assumed that the amount of hot water stored in the hot
まず、親装置である燃料電池ユニット100の制御部150は、需要家施設500の消費電力が増加して燃料電池ユニット100〜102の発電が必要になると、貯湯量が最も少ない貯湯槽211を検出する(ステップS101)。次に、制御部150は、燃料電池ユニット100〜102において、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度60℃のお湯を生成するように設定する(ステップS102)。例えば、制御部150は、自装置(燃料電池ユニット100)で生成されるお湯の温度を、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度である60℃に設定する。また、制御部150は、子装置である燃料電池ユニット101,102に、貯湯量が最も少ない貯湯槽211の設定温度60℃のお湯を生成して発電するよう通信部170を介して指示する。
First, the control unit 150 of the
この後、親装置である燃料電池ユニット100は、発電を開始し、子装置である燃料電池ユニット101,102も、ステップS102の処理による指示を受信すると、発電を開始する(ステップS103)。これにより、燃料電池ユニット100〜102では、それぞれ、発電が行われ、また、発電に伴って生じた排熱を回収して60℃のお湯が生成される。
Thereafter, the
その後、制御部150は、貯湯量が最も少ない貯湯槽211に、燃料電池ユニット100〜102で生成したお湯を移送するよう移送手段300を制御する(ステップS104)。この制御に基づき、移送手段300によって、貯湯量が最も少ない貯湯槽211に、お湯が移送される。
Then, the control part 150 controls the transfer means 300 so that the hot water produced | generated by the fuel cell units 100-102 may be transferred to the hot
なお、ステップS102の処理において、制御部150は、全ての燃料電池ユニット100〜102を一緒に発電させるよう制御しているが、燃料電池ユニット100〜102の発電時間が同等となるように、燃料電池ユニット100〜102を順番に発電させてもよい。
In the process of step S102, the control unit 150 controls all the
また、ステップS101〜S104の処理において、ステップS101の処理で検出された貯湯量が最も少ない貯湯槽211が満水になるまで、燃料電池ユニット100〜102で生成された60℃のお湯を移送するようにしてもよい。又は、燃料電池ユニット100〜102が発電を行っている間、制御部150が定期的に貯湯量の最も少ない貯湯槽を検出し、その検出した貯湯槽で設定されている温度のお湯を、燃料電池ユニット100〜102で生成するようにして発電してもよい。このとき、生成されたお湯は、移送手段300によって定期的に検出された貯湯量の最も少ない貯湯槽に移送するように制御される。
Further, in the process of steps S101 to S104, the 60 ° C. hot water generated in the
なお、本実施形態では、親装置である燃料電池ユニット100の制御部150が、本発明の一実施形態に係る制御を実行する例を説明したが、これに限定されない。例えば、親装置である燃料電池ユニット100の制御部150の代わりに、EMS(Energy Management System)や遠隔サーバの制御部等が、本発明の一実施形態に係る制御を実行してもよい。
In the present embodiment, the example in which the control unit 150 of the
以上のように、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1では、貯湯量の最も少ない貯湯槽211で設定されている温度のお湯を生成し、生成したお湯を貯湯量の最も少ない貯湯槽211に移送する。これにより、例えば貯湯槽210,212が満水であっても、燃料電池ユニット100,102は、お湯を捨てることなく発電を行うことができる。そのため、燃料電池ユニット100〜102の排熱を利用して効率よくお湯を生成することができる。
As described above, in the fuel cell system 1 according to one embodiment of the present invention, hot water having a temperature set in the hot
さらに、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1では、全ての燃料電池ユニット100〜102を一緒に発電させるよう制御して(又は燃料電池ユニット100〜102の発電時間が同等となるように順番に発電させて)、全ての燃料電池ユニット100〜102での発電時間を同等にしている。これにより、燃料電池ユニット100〜102の発電時間を平均化することができるため、燃料電池ユニット100〜102の劣化の進行度を均一にすることができる。
Furthermore, in the fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention, all the
また、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1では、貯湯槽210〜212を異なる温度に設定することができる。そのため、ユーザが欲するお湯を速やかに提供することができる。 Moreover, in the fuel cell system 1 which concerns on one Embodiment of this invention, the hot water storage tanks 210-212 can be set to a different temperature. Therefore, the hot water which a user desires can be provided promptly.
なお、本発明に係る燃料電池システムは、上記の燃料電池システム1に限定されない。以下、本発明に係る燃料電池システムに採用することができる変形例を示す。 The fuel cell system according to the present invention is not limited to the fuel cell system 1 described above. Hereinafter, modifications that can be employed in the fuel cell system according to the present invention will be described.
(変形例1)
図3は、本発明の変形例に係る燃料電池システム1aの構成の一例を示す図である。なお、図3に示す構成要素で図1に示す構成要素と同一のものは、同一符号を付しその説明を省略する。
(Modification 1)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a
燃料電池システム1aは、燃料電池ユニット100,101と、貯湯ユニット200,201,202と、移送手段301と、移送手段400とを備える。つまり、燃料電池システム1aは、2つの燃料電池ユニット100,101と、3つの貯湯ユニット200〜202(3つの貯湯槽210〜212)とを備える。
The
移送手段301は、例えば開閉弁、配管及びポンプ等から構成され、開閉弁311,321,331を含む。開閉弁311は燃料電池ユニット100,101の全てと貯湯槽210との間に接続され、開閉弁321は燃料電池ユニット100,101の全てと貯湯槽211との間に接続され、開閉弁331は燃料電池ユニット100,101の全てと貯湯槽212との間に接続される。移送手段301は、親装置である燃料電池ユニット100からの制御に基づき、開閉弁311〜331を閉状態又は開状態にして、燃料電池ユニット100,101の排熱を回収して生成されたお湯を貯湯槽210〜212に移送する。
The
このような、燃料電池ユニット100,101の数が貯湯槽210〜212の数より小さくなる燃料電池システム1aであっても、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1と同様の制御及び効果を実現することができる。
Even in such a
(変形例2)
図4は、本発明の変形例に係る燃料電池システム1bの構成の一例を示す図である。なお、図4に示す構成要素で図1に示す構成要素と同一のものは、同一符号を付しその説明を省略する。
(Modification 2)
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell system 1b according to a modification of the present invention. 4 that are the same as those shown in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted.
燃料電池システム1bは、燃料電池ユニット100,101,102と、貯湯ユニット200,201と、移送手段302と、移送手段401とを備える。つまり、燃料電池システム1bは、3つの燃料電池ユニット100〜102と、2つの貯湯ユニット200,201(2つの貯湯槽210,211)とを備える。
The fuel cell system 1 b includes
移送手段302は、例えば開閉弁、配管及びポンプ等から構成され、開閉弁312,322を含む。開閉弁312は燃料電池ユニット100〜102の全てと貯湯槽210との間に接続され、開閉弁322は燃料電池ユニット100〜102の全てと貯湯槽211との間に接続される。移送手段302は、親装置である燃料電池ユニット100からの制御に基づき、開閉弁312,322を閉状態又は開状態にして、燃料電池ユニット100〜102の排熱を回収して生成されたお湯を貯湯槽210,211に移送する。
The
移送手段401は、例えば開閉弁、配管及びポンプ等から構成され、開閉弁411,421を含む。開閉弁411は貯湯槽210と需要家施設500との間に接続され、開閉弁421は貯湯槽211と需要家施設500との間に接続される。移送手段401は、親装置である燃料電池ユニット100からの制御に基づき、開閉弁411,421を閉状態又は開状態にして、貯湯槽210,211に貯められたお湯を需要家施設500に移送する。
The
このような、燃料電池ユニット100〜102の数が貯湯槽210,211の数より大きくなる燃料電池システム1bであっても、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1と同様の制御及び効果を実現することができる。
Even in the fuel cell system 1b in which the number of the
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each component, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and multiple components, steps, etc. can be combined or divided into one It is. Further, although the present invention has been described mainly with respect to the apparatus, the present invention can also be realized as a method, a program executed by a processor included in the apparatus, or a storage medium storing the program, and is within the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
1,1a,1b 燃料電池システム
100,101,102 燃料電池ユニット
110 燃料改質部
120 燃料電池スタック
130 インバータ
140 排熱回収部
150 制御部
160 記憶部
170 通信部
200,201,202 貯湯ユニット
210,211,212 貯湯槽
220,221,222 バックアップ熱源機
300,301,302,400,401 移送手段
310,311,312,320,321,322,330,331,410,411,420,421,430 開閉弁
500 需要家施設
1, 1a, 1b
Claims (7)
前記燃料電池ユニットの排熱を回収して生成されたお湯を前記複数の貯湯ユニットに移送可能に構成された移送手段を備え、
前記複数の貯湯ユニットの内の貯湯量が最も少ない貯湯ユニットに、お湯を移送するよう前記移送手段を制御する
制御部を含むことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system including a fuel cell unit and a plurality of hot water storage units,
A transfer means configured to transfer hot water generated by recovering exhaust heat of the fuel cell unit to the plurality of hot water storage units;
A fuel cell system comprising: a controller for controlling the transfer means to transfer hot water to a hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage among the plurality of hot water storage units.
前記制御部は、前記貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットで設定されている温度のお湯を生成するよう各前記燃料電池ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 Each of the plurality of hot water storage units is configured to store hot water having different temperatures,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit controls each of the fuel cell units to generate hot water having a temperature set by the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage.
前記燃料電池ユニットには、前記燃料電池ユニットの排熱を回収して生成されたお湯を貯湯ユニットに移送可能に構成された移送手段が接続され、
前記複数の貯湯ユニットの内の貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットに、お湯を移送するよう前記移送手段を制御する制御部を備える
燃料電池ユニット。 A fuel cell unit,
The fuel cell unit is connected to transfer means configured to be able to transfer hot water generated by recovering the exhaust heat of the fuel cell unit to the hot water storage unit,
A fuel cell unit comprising a controller that controls the transfer means to transfer hot water to the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage among the plurality of hot water storage units.
貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットを検出するステップと、
前記貯湯量が最も少ない貯湯ユニットに、前記燃料電池ユニットで生成したお湯を移送するよう前記移送手段を制御する第1制御ステップと、
を含む前記燃料電池ユニットの運転制御方法。 A fuel cell unit operation control method in a fuel cell system including a fuel cell unit and a plurality of hot water storage units, wherein the fuel cell system collects hot water generated by recovering exhaust heat of the fuel cell unit. A transfer means configured to be transferable to the hot water storage unit of
Detecting the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage;
A first control step for controlling the transfer means to transfer the hot water generated by the fuel cell unit to the hot water storage unit having the least amount of hot water;
An operation control method for the fuel cell unit, comprising:
前記第1制御ステップは、
前記貯湯量が最も少ない前記貯湯ユニットで設定されている温度のお湯を生成するよう前記燃料電池ユニットを制御する第2制御ステップを含む
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池ユニットの運転制御方法。 Each of the plurality of hot water storage units is configured to store hot water having different temperatures,
The first control step includes
5. The operation of the fuel cell unit according to claim 4, further comprising a second control step of controlling the fuel cell unit to generate hot water having a temperature set in the hot water storage unit having the smallest amount of hot water storage. Control method.
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池ユニットの運転制御方法。 And a third control step of controlling the fuel cell unit so as to generate hot water of the hot water storage unit having a relatively high temperature when there are a plurality of the hot water storage units having the smallest hot water storage amount. The operation control method of the fuel cell unit according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池ユニットの運転制御方法。 4. The fourth control step of controlling the fuel cell unit so as to generate hot water of a hot water storage unit that is relatively frequently used when there are a plurality of hot water storage units having the smallest hot water storage amount. 5. An operation control method for a fuel cell unit according to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034770A JP6629630B2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Fuel cell system, fuel cell unit, and operation control method for fuel cell unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034770A JP6629630B2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Fuel cell system, fuel cell unit, and operation control method for fuel cell unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017152267A true JP2017152267A (en) | 2017-08-31 |
JP6629630B2 JP6629630B2 (en) | 2020-01-15 |
Family
ID=59742163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016034770A Active JP6629630B2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Fuel cell system, fuel cell unit, and operation control method for fuel cell unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6629630B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001065984A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Osaka Gas Co Ltd | Hot water storage type water heating facility |
JP2004342440A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Small fuel cell system |
-
2016
- 2016-02-25 JP JP2016034770A patent/JP6629630B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001065984A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Osaka Gas Co Ltd | Hot water storage type water heating facility |
JP2004342440A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Small fuel cell system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6629630B2 (en) | 2020-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5681948B2 (en) | Hydrogen generator and fuel cell system including the same | |
JP4414474B2 (en) | Cogeneration system | |
KR101897500B1 (en) | Fuel cell system with heat exchager using reformed gas or anode off gas | |
JP7076730B2 (en) | Power supply system | |
WO2016189875A1 (en) | Power generation device, power generation system, and method for controlling power generation system | |
JP2016100189A (en) | Fuel battery system | |
JP6629630B2 (en) | Fuel cell system, fuel cell unit, and operation control method for fuel cell unit | |
JP7461977B2 (en) | Fuel cell system and facility management method | |
KR101817276B1 (en) | Heat recovery apparatus and method of furl cell | |
JP5652749B2 (en) | Power generation system | |
JP2012221723A (en) | Fuel cell system | |
JP7086652B2 (en) | Power generation system | |
US20150268682A1 (en) | Systems and methods for managing power supply systems | |
JP2004039430A (en) | Fuel cell generator and its operation method | |
JP5145313B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009151978A (en) | Fuel cell system and program thereof | |
KR100788195B1 (en) | Fuel cell system | |
JP2015018729A (en) | Fuel cell cogeneration system | |
JP2014056429A (en) | Energy management system, energy management device and method and program for energy management | |
JP2006294399A (en) | Fuel cell power generation system and its program | |
JP7290543B2 (en) | fuel cell device | |
JP6618788B2 (en) | Fuel cell device and control method thereof | |
KR20080023499A (en) | Fuel sell system of apartment house and control method thereof | |
JP2017175768A (en) | Thermoelectric cogeneration system | |
JP2008041601A (en) | Fuel cell power generation system and its program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190808 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190820 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191001 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6629630 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |