JP2021018918A - Fuel cell device - Google Patents
Fuel cell device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021018918A JP2021018918A JP2019133773A JP2019133773A JP2021018918A JP 2021018918 A JP2021018918 A JP 2021018918A JP 2019133773 A JP2019133773 A JP 2019133773A JP 2019133773 A JP2019133773 A JP 2019133773A JP 2021018918 A JP2021018918 A JP 2021018918A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- control
- temperature
- cooling fan
- heat medium
- 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 71
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 72
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 12
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
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
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本開示は、燃料電池装置に関する。 The present disclosure relates to a fuel cell device.
燃料電池は、水素を含有する原燃料ガスと酸素含有ガス（空気）とを用いて発電を行ない、電気を外部に供給する。また、燃料電池は、燃料電池のヒートモジュールより生じた排熱を回収して温水としてタンクに貯留し、この温水を直接にまたは間接に外部に供給する、コジェネレーションシステムの一部を構成する。なお、システム全体を燃料電池装置と呼ぶ。 A fuel cell uses a hydrogen-containing raw fuel gas and an oxygen-containing gas (air) to generate electricity and supply electricity to the outside. Further, the fuel cell constitutes a part of a cogeneration system in which exhaust heat generated from the heat module of the fuel cell is recovered, stored in a tank as hot water, and the hot water is directly or indirectly supplied to the outside. The entire system is called a fuel cell device.
熱の回収と温水の貯留（蓄熱ともいう）には、水を熱媒体とする熱循環系が用いられる。熱循環系は、排熱と水とを熱交換させる熱交換器と、温水を貯留する蓄熱タンクと、これらの間で水を循環させる循環流路および循環ポンプと、から構成されている。 A heat circulation system using water as a heat medium is used for heat recovery and hot water storage (also called heat storage). The heat circulation system includes a heat exchanger that exchanges heat between exhaust heat and water, a heat storage tank that stores hot water, and a circulation flow path and a circulation pump that circulate water between them.
また、熱循環系は、熱交換器に送給する水の温度を下げるためのラジエータ（冷却器）と、このラジエータに送風する冷却ファンとを備えている。このラジエータは、熱交換器に循環する熱媒体の温度を下げて、いわゆる「水自立運転」に使用される、排ガス中の水分が凝縮した凝縮水を、水蒸気改質用の改質水として効率的に回収する。 Further, the heat circulation system includes a radiator (cooler) for lowering the temperature of water supplied to the heat exchanger, and a cooling fan for blowing air to the radiator. This radiator lowers the temperature of the heat medium circulating in the heat exchanger, and efficiently uses condensed water in which the water in the exhaust gas is condensed, which is used for so-called "water self-sustaining operation", as reformed water for steam reforming. Collect.
前述の、熱循環系内に配置されたラジエータに送風する冷却ファンの制御に関し、特許文献１には、ラジエータ冷却ファンの回転を調節する、回転駆動（モータ）のオン／オフデューティ比を、所定の間隔で多段制御することにより、循環する熱媒体の温度を、よりきめ細かく制御し、一定範囲内に維持することが開示されている。 Regarding the control of the cooling fan that blows air to the radiator arranged in the heat circulation system described above, Patent Document 1 specifies an on / off duty ratio of a rotary drive (motor) that adjusts the rotation of the radiator cooling fan. It is disclosed that the temperature of the circulating heat medium is controlled more finely and maintained within a certain range by controlling the temperature of the circulating heat medium in multiple stages at intervals of.
ところで、燃料電池装置は、系統電源に連系した状態で発電を行なう通常運転と、停電時等、系統電源から解列した状態において、燃料電池装置単体で発電を行なう自立運転と呼ばれるモード（仕様）とを備えている。この自立運転の際は、外部の要求負荷の増減に直ちに追従できるよう、定格最大の発電量で運転を継続する。 By the way, the fuel cell device has a mode (specification) called normal operation in which power is generated in a state of being connected to the system power supply and independent operation in which power is generated by the fuel cell device alone in a state of being disconnected from the system power source such as during a power failure. ) And. During this self-sustaining operation, the operation is continued at the maximum rated power generation amount so that the increase and decrease of the external required load can be immediately followed.
また、燃料電池装置は、前述の自立運転（定格運転）中に、外部の要求負荷が小さいか無くなる場合に備えて、この定格最大の発電量（電流）を内部で消費するための、余剰電力ヒータ等の余剰電力消費部材を備えている。 In addition, the fuel cell device internally consumes the maximum rated power generation amount (current) in case the external required load becomes small or disappears during the above-mentioned self-sustaining operation (rated operation). It is equipped with surplus power consumption members such as heaters.
しかしながら、余剰電力消費部材は、その余剰電力で生じる熱を、前述の熱循環系内を循環する熱媒体（水）に伝えるよう配置されているため、自立運転中は、通常運転中に比べて熱循環系が高温になりやすく、水の突沸が発生するおそれがあった。 However, since the surplus power consuming member is arranged so as to transfer the heat generated by the surplus power to the heat medium (water) circulating in the heat circulation system described above, the surplus power consumption member is arranged during the self-sustaining operation as compared with the normal operation. The heat circulation system tends to become hot, and there is a risk of sudden boiling of water.
本開示の目的は、熱循環系の耐久性の低下を抑制することができる燃料電池装置を提供する。 An object of the present disclosure is to provide a fuel cell device capable of suppressing a decrease in durability of a heat circulation system.
本開示の燃料電池装置は、系統電源に連系する通常運転制御と、系統電源から解列して単体で発電を行なう自立運転制御とが実行可能な燃料電池装置である。この燃料電池装置は燃料電池と、前記燃料電池モジュールの排熱と熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換器と、前記熱媒体を前記熱交換器とタンクとの間で循環させる循環流路と、前記循環流路に配設され、自立運転制御実行時に通電される余剰電力消費部材と、前記循環流路における前記熱交換器よりも上流側に配設されたラジエータと、前記ラジエータに送風する冷却ファンと、制御装置と、を備える。
前記制御装置は、通常運転時に実行する第１ファン駆動制御と、自立運転時に実行される、前記第１ファン駆動制御とは駆動パターンの異なる第２ファン駆動制御と、を含む冷却ファン駆動制御を備える。
The fuel cell device of the present disclosure is a fuel cell device capable of executing normal operation control connected to a grid power supply and independent operation control in which power is generated independently by disconnecting from the grid power supply. This fuel cell device includes a heat exchanger that exchanges heat between the fuel cell and the exhaust heat of the fuel cell module and a heat medium, and a circulating flow that circulates the heat medium between the heat exchanger and the tank. The path, the surplus power consuming member arranged in the circulation flow path and energized when the independent operation control is executed, the radiator arranged in the circulation flow path on the upstream side of the heat exchanger, and the radiator. It is provided with a cooling fan for blowing air and a control device.
The control device performs cooling fan drive control including a first fan drive control executed during normal operation and a second fan drive control executed during independent operation, which has a drive pattern different from that of the first fan drive control. Be prepared.
本開示の燃料電池装置によれば、熱循環系の耐久性の低下を抑制することができる。 According to the fuel cell device of the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in the durability of the heat circulation system.
以下、図面を参考にしながら、実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図１は、実施形態の燃料電池装置の構成の概略を示すブロック図である。なお、燃料電池装置において汎用的な装置や機器等については、詳しい説明を行なわず、図中への符号の付与のみに留めているものもある。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell device of the embodiment. It should be noted that some fuel cell devices, such as general-purpose devices and devices, are not described in detail and are limited to the addition of reference numerals in the drawings.
図１に示す実施形態の燃料電池装置１００は、燃料電池モジュール１と、燃料電池モジュール１に接続された熱交換器２と、燃料電池モジュール１から排出される高温度の排ガスの熱および熱エネルギーを熱交換により回収し、温水として貯留する蓄熱タンク３と、排ガス中に含まれる水分が熱交換により凝縮して生成した凝縮水を改質水として貯留する改質水タンク１０と、を備える。 The fuel cell device 100 of the embodiment shown in FIG. 1 includes a fuel cell module 1, a heat exchanger 2 connected to the fuel cell module 1, and heat and thermal energy of high-temperature exhaust gas discharged from the fuel cell module 1. It is provided with a heat storage tank 3 for recovering hot water by heat exchange and storing it as hot water, and a reformed water tank 10 for storing condensed water generated by condensing water contained in exhaust gas as reformed water.
また、燃料電池装置１００は、原燃料ポンプおよび原燃料流路等を含む原燃料供給装置１３と、空気ブロアおよび酸素含有ガス流路等を含む酸素含有ガス供給装置１４とを備える。さらに、水自立運転を継続するための、凝縮水流路Ｃと、前述の改質水タンク１０と、改質水供給ポンプＰ２および改質水流路Ｒを含む改質水供給装置を含む。 Further, the fuel cell device 100 includes a raw fuel supply device 13 including a raw fuel pump, a raw fuel flow path, and the like, and an oxygen-containing gas supply device 14 including an air blower, an oxygen-containing gas flow path, and the like. Further, it includes a condensed water flow path C for continuing the water self-sustaining operation, the above-mentioned reforming water tank 10, a reforming water supply pump P2, and a reforming water supply device including a reforming water flow path R.
そして、燃料電池装置１００は、先に述べた熱交換器２、蓄熱タンク３、ラジエータ４、ラジエータ４を冷却する冷却ファン５、熱媒循環ポンプＰ１と、これらを環状に接続する熱媒循環流路Ｑとからなる、排熱回収用の熱媒循環系（第１のヒートサイクル）を備えている。 Then, the fuel cell device 100 includes the heat exchanger 2, the heat storage tank 3, the radiator 4, the cooling fan 5 for cooling the radiator 4, the heat medium circulation pump P1, and the heat medium circulation flow connecting these in a ring shape. It is provided with a heat medium circulation system (first heat cycle) for recovering exhaust heat, which is composed of a path Q.
なお、図１の中では、蓄熱タンク３の底部出口（導出口）からラジエータ４の入口側までの熱媒体（水）流路を、ラジエータ４の上流側の流路Ｑ１として記載し、ラジエータ４の出口側から熱交換器２を経由して蓄熱タンク３上側の入口（導入口）までの熱媒体流路を、ラジエータ４の下流側の流路Ｑ２として記載している。下流側の流路Ｑ２には、燃料電池の自立運転時に余剰電力の消費に用いられる、余剰電力消費部材（余剰電力ヒータ）６が配設されている。 In FIG. 1, the heat medium (water) flow path from the bottom outlet (outlet port) of the heat storage tank 3 to the inlet side of the radiator 4 is described as the flow path Q1 on the upstream side of the radiator 4, and the radiator 4 The heat medium flow path from the outlet side of the radiator to the inlet (introduction port) on the upper side of the heat storage tank 3 via the heat exchanger 2 is described as the flow path Q2 on the downstream side of the radiator 4. A surplus power consuming member (surplus power heater) 6 used for consuming surplus power during independent operation of the fuel cell is arranged in the flow path Q2 on the downstream side.
そして、燃料電池装置１００は、図２に示すような、各フレーム４１と各外装パネル４２とからなるケース４０の中に配設されている。このケース４０の中の、燃料電池モジュール１および各補機の周りや、流路、配管等には、以下のような制御手段２０および電力調整装置（パワーコンディショナ３０）や、複数の計測機器やセンサ、または他の補機等が設けられている。 The fuel cell device 100 is arranged in a case 40 including each frame 41 and each exterior panel 42 as shown in FIG. In the case 40, around the fuel cell module 1 and each auxiliary machine, in the flow path, piping, etc., the following control means 20 and power adjusting device (power conditioner 30), and a plurality of measuring devices , Sensors, or other auxiliary equipment.
燃料電池装置１００は、前述の燃料電池モジュール１および各補機の動作を制御する手段として、外部の系統電源および外部負荷と接続あるいは連系するパワーコンディショナ３０と、このパワーコンディショナ３０と連系して、燃料電池の発電運転を補助する各補機の動作を制御する制御装置２０と、この制御装置２０に付属または内蔵される記憶装置等を備える。 The fuel cell device 100 is connected to a power conditioner 30 connected to or connected to an external system power source and an external load as a means for controlling the operation of the fuel cell module 1 and each auxiliary machine described above, and the power conditioner 30. A control device 20 for controlling the operation of each auxiliary device that assists the power generation operation of the fuel cell, a storage device attached to or built in the control device 20, and the like are provided.
制御装置２０は、記憶装置および表示装置（ともに図示省略）と、燃料電池装置１００を構成する各種構成部品および各種センサと接続され、これらの各機能部をはじめとして、燃料電池装置１００の全体を制御および管理する。制御装置２０は、それに付属する記憶装置（図示省略）に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置１００の各部にかかる、種々の機能を実現する。 The control device 20 is connected to a storage device and a display device (both not shown), various components and various sensors constituting the fuel cell device 100, and includes each of these functional units and the entire fuel cell device 100. Control and manage. The control device 20 acquires a program stored in a storage device (not shown) attached to the control device 20, and executes this program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100.
なお、燃料電池装置１００は、筐体内外の各部の温度を計測するための、温度センサ、サーミスタ等の温度計測器または温度計を、複数備える。 The fuel cell device 100 includes a plurality of temperature measuring instruments or thermometers such as a temperature sensor and a thermistor for measuring the temperature of each part inside and outside the housing.
たとえば、図１に示すように、蓄熱タンク３の低部（底部）の導出口とラジエータ４との間のラジエータ流路Ｑ１（以下、上流側ということがある）には、ラジエータ入口側の第１の熱媒体の温度を検出する第１温度センサとして、サーミスタＴＭ１が配置されている。なお、第１温度センサとして、蓄熱タンク３の底部近傍の低い位置（低部）に配設された、サーミスタＴＭ１１を利用する場合もある。このサーミスタＴＭ１１も、ラジエータ入口側の第１の熱媒体の温度を検出するものである。 For example, as shown in FIG. 1, the radiator flow path Q1 (hereinafter, sometimes referred to as the upstream side) between the outlet of the lower portion (bottom) of the heat storage tank 3 and the radiator 4 has a position on the radiator inlet side. The thermistor TM1 is arranged as a first temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium 1. The thermistor TM11, which is arranged at a low position (lower part) near the bottom of the heat storage tank 3, may be used as the first temperature sensor. The thermistor TM11 also detects the temperature of the first heat medium on the radiator inlet side.
また、ラジエータ４の出口側であり、かつ熱交換器２の入口側の水の温度を測定・確認するために、ラジエータ４と熱交換器との間の流路Ｑ２（以下、下流側ということがある）に、サーミスタＴＭ２が配設されている。このサーミスタＴＭ２は、本開示の、ラジエータ出口側の第２の熱媒体の温度を検出する第２温度センサの一例である。なお、第２温度センサとして、熱交換器２の入口に配設されたサーミスタＴＭ１２を利用してもよい。このサーミスタＴＭ１２も、ラジエータ出口側の第２の熱媒体の温度を検出するものである。 Further, in order to measure and confirm the temperature of water on the outlet side of the radiator 4 and the inlet side of the heat exchanger 2, the flow path Q2 between the radiator 4 and the heat exchanger (hereinafter referred to as the downstream side). There is), the thermistor TM2 is arranged. The thermistor TM2 is an example of the second temperature sensor of the present disclosure that detects the temperature of the second heat medium on the radiator outlet side. The thermistor TM12 disposed at the inlet of the heat exchanger 2 may be used as the second temperature sensor. The thermistor TM12 also detects the temperature of the second heat medium on the radiator outlet side.
さらに、装置（ケース）の周囲の気温を測定するために、外気温測定用のサーミスタＴＭ３が配設されている。 Further, a thermistor TM3 for measuring the outside air temperature is arranged in order to measure the air temperature around the device (case).
なお、後記の実施形態では、第１温度センサである、ラジエータ上流側のサーミスタＴＭ１またはＴＭ１１が測定する第１の熱媒体温度（変数）をＴＨ１と記載し、第２温度センサである、ラジエータ下流側のサーミスタＴＭ２またはＴＭ１２が測定する第２の熱媒体温度（変数）をＴＨ２と記載する。また、第３温度センサであるサーミスタＴＭ３により測定された外気温（変数）は、後記でＴＨ３と表示する。 In the embodiment described later, the first heat medium temperature (variable) measured by the thermistor TM1 or TM11 on the upstream side of the radiator, which is the first temperature sensor, is described as TH1, and the downstream of the radiator, which is the second temperature sensor. The second heat medium temperature (variable) measured by the thermistor TM2 or TM12 on the side is described as TH2. Further, the outside air temperature (variable) measured by the thermistor TM3, which is a third temperature sensor, will be displayed as TH3 later.
熱交換器２の出口側から導出された、高温の水の温度を測定・確認するために、下流側循環流路Ｑ２における熱交換器２の出口側（図示上側）に、別途、サーミスタＴＭ４を配設してもよい。 In order to measure and confirm the temperature of high-temperature water derived from the outlet side of the heat exchanger 2, a thermistor TM4 is separately installed on the outlet side (upper side of the drawing) of the heat exchanger 2 in the downstream circulation flow path Q2. It may be arranged.
前述の制御装置２０から、他の機能部または装置に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御装置２０およびパワーコンディショナ３０と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。各図では、制御装置２０と、燃料電池を構成する各装置および各センサとを結ぶ接続線の図示を、省略している場合がある。また、制御装置２０が行なう本実施形態に特徴的な制御については、後記で説明する。 When a control signal or various kinds of information is transmitted from the above-mentioned control device 20 to another function unit or device, the control device 20 and the power conditioner 30 and the other function unit must be connected by wire or wirelessly. Just do it. In each figure, the illustration of the connection line connecting the control device 20, each device constituting the fuel cell, and each sensor may be omitted. Further, the control characteristic of the present embodiment performed by the control device 20 will be described later.
なお、後記の実施形態において、熱媒循環系（ヒートサイクル）に配設された循環ポンプＰ１および冷却ファン５は、その回転駆動がともにパルス駆動方式のものであり、制御装置２０は、これらのパルス駆動のオン／オフデューティ比を増減させ、循環ポンプＰ１の回転駆動力および吐出量と、冷却ファン５の回転駆動力および送風量とを調節して、熱媒循環流路Ｑ内を流れる熱媒体（水）の温度を制御しているものとする。 In the embodiment described later, the circulation pump P1 and the cooling fan 5 arranged in the heat medium circulation system (heat cycle) are both rotationally driven by a pulse drive system, and the control device 20 uses these. The on / off duty ratio of pulse drive is increased or decreased, the rotational drive force and discharge amount of the circulation pump P1 and the rotational drive force and air flow amount of the cooling fan 5 are adjusted to heat flowing in the heat medium circulation flow path Q. It is assumed that the temperature of the medium (water) is controlled.
また、実施形態において、ラジエータ４の冷却ファン５は、ファンの時間あたり回転数を計測して出力する回転センサ部を備えており、この回転センサ部の信号出力が制御装置２０に入力されているものとする。すなわち、前述のファンの回転数（回転／分）は、流量計等を備えていない冷却ファン５の送風量を代替する。 Further, in the embodiment, the cooling fan 5 of the radiator 4 includes a rotation sensor unit that measures and outputs the rotation speed of the fan per hour, and the signal output of the rotation sensor unit is input to the control device 20. It shall be. That is, the rotation speed (rotation / minute) of the above-mentioned fan substitutes for the amount of air blown by the cooling fan 5 not provided with a flow meter or the like.
制御装置２０は、燃料電池１１の発電運転を、複数の運転モードを適宜切り替えて制御する。複数の運転モードは、通常運転（通常運転制御）および自立運転（自立運転制御）を含んでいる。 The control device 20 controls the power generation operation of the fuel cell 11 by appropriately switching a plurality of operation modes. The plurality of operation modes include normal operation (normal operation control) and independent operation (independent operation control).
通常運転は系統電源に連系した状態で燃料電池１１の発電を制御するものである。本実施形態では、通常運転時において、制御装置２０は熱交換器２に送給する熱媒体の温度を下げて凝縮水を回収できるように、冷却ファン５を第１ファン駆動制御にて制御する。なお、通常運転には、定格の発電電力で運転を行なう定格運転と、外部負荷の変動に応じて出力を変動させる部分負荷運転とを含んでもよい。 In normal operation, the power generation of the fuel cell 11 is controlled in a state of being connected to the system power supply. In the present embodiment, during normal operation, the control device 20 controls the cooling fan 5 by the first fan drive control so that the temperature of the heat medium supplied to the heat exchanger 2 can be lowered and the condensed water can be recovered. .. The normal operation may include a rated operation in which the operation is performed with the rated generated power and a partial load operation in which the output fluctuates according to the fluctuation of the external load.
自立運転は、停電等により系統電源から解列した場合でも、燃料電池１１の発電を継続するように制御するものであり、定格発電量で発電を行なう。なお、自立運転時の定格発電を維持するために、熱循環系には余剰電力ヒータ６が設けられており、外部の要求負荷が小さいか無い場合に、内部負荷として、余剰電力ヒータ６に通電される。つまり、内部負荷と外部負荷の総和が定格発電量に相当するように、制御されている。 The self-sustaining operation controls the fuel cell 11 to continue power generation even when the system power source is disconnected due to a power failure or the like, and the fuel cell 11 generates power at the rated power generation amount. A surplus power heater 6 is provided in the heat circulation system in order to maintain the rated power generation during independent operation, and when the external required load is small or not, the surplus power heater 6 is energized as an internal load. Will be done. That is, the sum of the internal load and the external load is controlled so as to correspond to the rated power generation amount.
ここで、余剰電力ヒータ６は、余剰電力ヒータ６で生じた熱を、熱循環系内を循環する熱媒体に伝えるように、配設されている。そのため、熱循環系が、自立運転中は、通常運転中に比べて高温になりやすい。それゆえ、本実施形態で、制御装置２０は、熱循環系を充分に冷却できるように、冷却ファン５を、第１ファン制御とは駆動パターンの異なる第２ファン駆動制御にて制御する。 Here, the surplus power heater 6 is arranged so as to transfer the heat generated by the surplus power heater 6 to the heat medium circulating in the heat circulation system. Therefore, the heat circulation system tends to have a higher temperature during independent operation than during normal operation. Therefore, in the present embodiment, the control device 20 controls the cooling fan 5 by the second fan drive control having a drive pattern different from that of the first fan control so that the heat circulation system can be sufficiently cooled.
すなわち、熱循環系が比較的高温になりやすい自立運転時でも、通常運転時とは駆動パターンの異なる、冷却ファン５の駆動（回転数）制御を実行することで、熱媒体を効率よく冷却することができるため、熱循環系の耐久性の低下を抑制することができる。 That is, even during the self-sustaining operation in which the heat circulation system tends to be relatively hot, the heat medium is efficiently cooled by executing the drive (rotation speed) control of the cooling fan 5, which has a different drive pattern from the normal operation. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the durability of the heat circulation system.
前述の第１ファン駆動制御および第２ファン駆動制御について、フローチャートを用いて説明を行なう。 The above-mentioned first fan drive control and second fan drive control will be described with reference to a flowchart.
燃料電池が系統電源に連系した状態、すなわち制御装置２０が電力調整装置（３０）を介して系統電源に連系した状態で「通常運転」を行なっている場合、制御装置２０は、図３に示すフローチャートのように、ラジエータ４出口に配設されたサーミスタＴＭ２（第２温度センサ）、または、ラジエータ４出口下流の、熱交換器２入口に配設されたサーミスタＴＭ１２が測定する、第２の熱媒体温度ＴＨ２（℃）を基準に、この第２の熱媒体温度ＴＨ２が、制御の目標温度であるＸ２（℃）以上Ｘ１（℃）以下の範囲内になるように、冷却ファン５の送風量を制御している。これは、本開示の冷却ファン駆動制御における第１ファン駆動制御の一例である。 When the fuel cell is connected to the grid power supply, that is, the control device 20 is connected to the grid power supply via the power regulator (30) during "normal operation", the control device 20 is shown in FIG. The second temperature sensor TM2 (second temperature sensor) arranged at the radiator 4 outlet or the thermista TM12 arranged at the heat exchanger 2 inlet downstream of the radiator 4 outlet measures as shown in the flowchart shown in. The cooling fan 5 is set so that the second heat medium temperature TH2 is within the range of X2 (° C.) or more and X1 (° C.) or less, which is the control target temperature, based on the heat medium temperature TH2 (° C.). The amount of air blown is controlled. This is an example of the first fan drive control in the cooling fan drive control of the present disclosure.
燃料電池が通常運転状態の場合、図３に示すように、制御装置２０は、制御が〔スタート〕すると、〔ステップ１〕（以下、「ステップ」を「Ｓ」と略す）において、ラジエータ４出口（低温側）のサーミスタＴＭ２が測定する第２の熱媒体温度ＴＨ２が、予め定められた、目標上限温度Ｘ１を超えるか否かを確認する。なお、制御開始時の冷却ファン５の駆動デューティ比は０％である。 When the fuel cell is in the normal operating state, as shown in FIG. 3, when the control is [started], the control device 20 takes the radiator 4 outlet in [step 1] (hereinafter, “step” is abbreviated as “S”). It is confirmed whether or not the second heat medium temperature TH2 measured by the (low temperature side) thermistor TM2 exceeds the predetermined upper limit temperature X1. The drive duty ratio of the cooling fan 5 at the start of control is 0%.
〔Ｓ１〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が上限温度Ｘ１を超える［ＹＥＳ］の場合、制御装置２０は、〔Ｓ２〕〜〔Ｓ５〕において、回転駆動（モータ）のオン／オフデューティ比を、予め設定されているＲ１（％）増加させる。 In [S1], when the second heat medium temperature TH2 exceeds the upper limit temperature X1 [YES], the control device 20 sets the on / off duty ratio of the rotary drive (motor) in [S2] to [S5]. , Increase the preset R1 (%).
具体的には、〔Ｓ２〕において、サーミスタＴＭ３（第３温度センサ）が測定する外気温ＴＨ３（℃）が、前述の第２の熱媒体温度ＴＨ２より低いことを確認した後、〔Ｓ３〕の判定において、冷却ファン５の駆動デューティ比が１００％未満、すなわち全速回転状態でなければ、制御装置２０は、ファン駆動のデューティ比をＲ１増加させて、冷却ファン５の送風量を増加させる。なお、増加するファン駆動のデューティ比Ｒ１（％）は、冷却ファン５の能力等応じて適宜設定できる。Ｒ１は、たとえば１０〜２０％の範囲内の小さな値である。 Specifically, in [S2], after confirming that the outside air temperature TH3 (° C.) measured by the thermistor TM3 (third temperature sensor) is lower than the above-mentioned second heat medium temperature TH2, in [S3]. In the determination, if the drive duty ratio of the cooling fan 5 is less than 100%, that is, if it is not in the full-speed rotation state, the control device 20 increases the duty ratio of the fan drive by R1 to increase the amount of air blown by the cooling fan 5. The increasing duty ratio R1 (%) of the fan drive can be appropriately set according to the capacity of the cooling fan 5 and the like. R1 is, for example, a small value in the range of 10 to 20%.
また、制御装置２０は、第２の熱媒体温度ＴＨ２が、上限温度Ｘ１以下になるか、あるいは、冷却ファン５の駆動デューティ比が１００％（全速駆動）に達するまで、〔Ｓ１〕〜〔Ｓ５〕のループを繰り返す。 Further, the control device 20 has [S1] to [S5] until the second heat medium temperature TH2 becomes equal to or lower than the upper limit temperature X1 or the drive duty ratio of the cooling fan 5 reaches 100% (full speed drive). ] Loop is repeated.
一方、〔Ｓ１〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が上限温度Ｘ１以下の［ＮＯ］の場合、制御装置２０は、〔Ｓ６〕〜〔Ｓ９〕において、回転駆動（モータ）のオン／オフデューティ比を、予め設定されているＲ２（％）減少させる。 On the other hand, in [S1], when the second heat medium temperature TH2 is [NO] of the upper limit temperature X1 or less, the control device 20 has the on / off duty of the rotary drive (motor) in [S6] to [S9]. The ratio is reduced by a preset R2 (%).
具体的には、〔Ｓ６〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が下限温度Ｘ２を下回っているか否かを確認した後、下回っていれば、〔Ｓ７〕の判定において、ファンの駆動デューティ比が０％より大きい、すなわちファンが停止状態でないことを確認する。停止状態でないことが確認できれば、ファン駆動のデューティ比をＲ２減少させて、冷却ファン５の送風量を減少させる。なお、減少させるファン駆動のデューティ比Ｒ２は、冷却ファン５の能力等応じて適宜設定できる。Ｒ２は、たとえば１０〜２０％の範囲内の小さな値である。 Specifically, in [S6], after confirming whether or not the second heat medium temperature TH2 is below the lower limit temperature X2, if it is lower, the drive duty ratio of the fan is determined in [S7]. Make sure it is greater than 0%, i.e. the fan is not stopped. If it can be confirmed that the fan drive is not in the stopped state, the duty ratio of the fan drive is reduced by R2 to reduce the amount of air blown by the cooling fan 5. The duty ratio R2 of the fan drive to be reduced can be appropriately set according to the capacity of the cooling fan 5 and the like. R2 is, for example, a small value in the range of 10 to 20%.
制御装置２０は、第２の熱媒体温度ＴＨ２が、下限温度Ｘ２以上か、あるいは、冷却ファン５の駆動デューティ比が０％（ファン停止状態）に達するまで、〔Ｓ１〕と、〔Ｓ６〕〜〔Ｓ９〕のループを繰り返す。 The control device 20 is set to [S1] and [S6] until the second heat medium temperature TH2 reaches the lower limit temperature X2 or higher or the drive duty ratio of the cooling fan 5 reaches 0% (fan stopped state). The loop of [S9] is repeated.
以上のように、本実施形態において、通常運転時は、冷却ファン５の回転駆動のオン／オフデューティ比を比較的緩やかに増減させる。つまり、冷却ファン５の回転数を増加させる際、単位時間当たりの回転数の増加量を小さくしており、同様に、冷却ファン５の回転数を減少させる際、単位時間当たりの回転数の減少量を小さくしている。 As described above, in the present embodiment, during normal operation, the on / off duty ratio of the rotary drive of the cooling fan 5 is increased or decreased relatively gently. That is, when the rotation speed of the cooling fan 5 is increased, the amount of increase in the rotation speed per unit time is reduced. Similarly, when the rotation speed of the cooling fan 5 is decreased, the rotation speed per unit time is decreased. The amount is reduced.
これにより、循環する熱媒体の温度を、よりきめ細かく、一定範囲内（Ｘ２≦ＴＨ２≦Ｘ１）に維持できることができる。なお、上限温度Ｘ１と下限温度Ｘ２とは、燃料電池モジュール１の定格発電量や熱交換器２の熱交換効率に基づいて、充分な凝縮水を回収できる温度に適宜設定すればよい。 Thereby, the temperature of the circulating heat medium can be more finely maintained within a certain range (X2 ≦ TH2 ≦ X1). The upper limit temperature X1 and the lower limit temperature X2 may be appropriately set to temperatures at which sufficient condensed water can be recovered, based on the rated power generation amount of the fuel cell module 1 and the heat exchange efficiency of the heat exchanger 2.
燃料電池が系統電源から解列して、単体で「自立運転」を行なっている場合、制御装置２０は、図４に示すフローチャートのように、ラジエータ４入口に配設されたサーミスタＴＭ１（第１温度センサ）、または、ラジエータ４入口上流側の、蓄熱タンク３内の低部に配設されたサーミスタＴＭ１１が測定する、第１の熱媒体温度ＴＨ１（℃）と、サーミスタＴＭ３（第３温度センサ）が測定する外気温ＴＨ３と、に基づいて、冷却ファン５の送風量を制御する。これは、本開示の冷却ファン駆動制御における第２ファン駆動制御の一例である。 When the fuel cell is disconnected from the grid power source and is performing "self-sustaining operation" by itself, the control device 20 uses the thermistor TM1 (first) arranged at the inlet of the radiator 4 as shown in the flowchart shown in FIG. The first heat medium temperature TH1 (° C.) and the thermistor TM3 (third temperature sensor) measured by the thermistor TM11 arranged in the lower part of the heat storage tank 3 on the upstream side of the radiator 4 inlet (temperature sensor). ) Measures the outside temperature TH3, and the amount of air blown by the cooling fan 5 is controlled. This is an example of the second fan drive control in the cooling fan drive control of the present disclosure.
制御装置２０は、制御が〔スタート〕すると、〔Ｓ１１〕において、ラジエータ４入口側の第１の熱媒体温度ＴＨ１が、〔外気温ＴＨ３＋Ｙ〕℃を上回る温度に達したか否かを確認する。なお、制御開始時の冷却ファン５の駆動デューティ比は０％である。 When the control is [started], the control device 20 confirms in [S11] whether or not the first heat medium temperature TH1 on the inlet side of the radiator 4 has reached a temperature exceeding [outside air temperature TH3 + Y] ° C. The drive duty ratio of the cooling fan 5 at the start of control is 0%.
〔Ｓ１１〕において、第１の熱媒体温度ＴＨ１が、〔外気温ＴＨ３＋Ｙ〕℃を上回る温度に達する［ＹＥＳ］の場合、制御装置２０は、続く〔Ｓ１２〕において、ファン駆動のデューティ比をＲ３（％）増加させて、冷却ファン５の送風量を増加させる。 In [S11], when the first heat medium temperature TH1 reaches a temperature exceeding [outside air temperature TH3 + Y] ° C. [YES], the control device 20 sets the duty ratio of the fan drive to R3 (in S12]. %) Increase to increase the amount of air blown by the cooling fan 5.
なお、ファン駆動のデューティ比の増加量Ｒ３（％）は、第１ファン駆動制御における冷却ファンの増加量Ｒ１（％）よりも大きければよく、冷却ファン５の能力等応じて適宜設定できる。また、外気温ＴＨ３に付加されるＹ℃は、たとえば１〜１０℃の範囲内の小さな値である。 The increase amount R3 (%) of the duty ratio of the fan drive may be larger than the increase amount R1 (%) of the cooling fan in the first fan drive control, and can be appropriately set according to the capacity of the cooling fan 5. The Y ° C. added to the outside air temperature TH3 is, for example, a small value in the range of 1 to 10 ° C.
また、〔Ｓ１１〕において、ラジエータ４入口側の第１の熱媒体温度ＴＨ１が〔外気温ＴＨ３＋Ｙ〕℃を下回る［ＮＯ］の場合は、第１の熱媒体温度ＴＨ１が〔外気温ＴＨ３＋Ｙ〕℃以上となるまでループを繰り返す。 Further, in [S11], when the first heat medium temperature TH1 on the inlet side of the radiator 4 is [NO] below [outside air temperature TH3 + Y] ° C., the first heat medium temperature TH1 is [outside air temperature TH3 + Y] ° C. or higher. Repeat the loop until.
本実施形態において、自立運転時は、通常運転時に比べて、冷却ファン５の回転駆動のオン／オフデューティ比を速やかに増加させている。つまり、冷却ファン５の回転数を増加させる際、単位時間当たりの回転数の増加量（増加幅）を大きくしている。 In the present embodiment, the on / off duty ratio of the rotary drive of the cooling fan 5 is rapidly increased in the self-sustained operation as compared with the normal operation. That is, when the rotation speed of the cooling fan 5 is increased, the amount of increase (increase width) of the rotation speed per unit time is increased.
すなわち、単位時間当たりの回転数の増加量を大きくすることで、熱循環系内の熱媒体の温度を、より大きく低下させることができる。その結果、外部負荷からの要求電力が減って、熱媒循環流路Ｑ上に配設された余剰電力ヒータ６が作動した場合でも、この熱媒循環流路Ｑ内での水の突沸の発生を、抑制することができる。 That is, by increasing the amount of increase in the number of revolutions per unit time, the temperature of the heat medium in the heat circulation system can be further reduced. As a result, even when the required power from the external load is reduced and the surplus power heater 6 arranged on the heat medium circulation flow path Q is operated, water bumping occurs in the heat medium circulation flow path Q. Can be suppressed.
なお、本実施形態では、第２ファン駆動制御において冷却ファン５の回転数を増加させる際に、増加量をＲ３（％）に設定しているが、増加量Ｒ３（％）は、第１ファン駆動制御における冷却ファンの増加量Ｒ１（％）よりも大きければよい。 In the present embodiment, when the rotation speed of the cooling fan 5 is increased in the second fan drive control, the increase amount is set to R3 (%), but the increase amount R3 (%) is the first fan. It may be larger than the increase amount R1 (%) of the cooling fan in the drive control.
つぎに、〔Ｓ１３〕において、冷却ファン５のデューティ比をＲ３増加させた状態で、ラジエータ４入口側の第１の熱媒体温度ＴＨ１が、外気温ＴＨ３を下回るか否かを確認する。 Next, in [S13], it is confirmed whether or not the first heat medium temperature TH1 on the inlet side of the radiator 4 is lower than the outside air temperature TH3 in a state where the duty ratio of the cooling fan 5 is increased by R3.
〔Ｓ１３〕において、第１の熱媒体温度ＴＨ１が外気温ＴＨ３（℃）を下回る［ＹＥＳ］になったことが確認されると、〔Ｓ１４〕において、ファン駆動のデューティ比をＲ４（％）減少させて、冷却ファン５の送風量を減量した後に、〔Ｓ１１〕に戻る。 When it is confirmed in [S13] that the first heat medium temperature TH1 becomes [YES] below the outside air temperature TH3 (° C.), the duty ratio of the fan drive is reduced by R4 (%) in [S14]. After reducing the amount of air blown by the cooling fan 5, the process returns to [S11].
なお、ファン駆動のデューティ比の減少量Ｒ４（％）は、第１ファン駆動制御における冷却ファンの減少量Ｒ２（％）よりも大きければよく、冷却ファン５の能力等応じて適宜設定できる。また、減少量Ｒ４を１００％に設定して、冷却ファン５を停止させてもよい。 The reduction amount R4 (%) of the duty ratio of the fan drive may be larger than the reduction amount R2 (%) of the cooling fan in the first fan drive control, and can be appropriately set according to the capacity of the cooling fan 5. Further, the cooling fan 5 may be stopped by setting the reduction amount R4 to 100%.
一方、〔Ｓ１３〕において、蓄熱タンク３低部の第１の熱媒体温度ＴＨ１が外気温ＴＨ３以上の［ＮＯ］の場合は、第１の熱媒体温度ＴＨ１が外気温ＴＨ３を下回るまで、ループを繰り返す。 On the other hand, in [S13], when the first heat medium temperature TH1 in the lower part of the heat storage tank 3 is [NO] of the outside air temperature TH3 or higher, the loop is performed until the first heat medium temperature TH1 falls below the outside air temperature TH3. repeat.
本実施形態において、自立運転時は、通常運転時に比べて、冷却ファン５の回転駆動のオン／オフデューティ比を速やかに減少させる。つまり、冷却ファン５の回転数を減少させる際、単位時間当たりの回転数の減少量を大きくしている。 In the present embodiment, the on / off duty ratio of the rotary drive of the cooling fan 5 is quickly reduced in the self-sustained operation as compared with the normal operation. That is, when the rotation speed of the cooling fan 5 is reduced, the amount of decrease in the rotation speed per unit time is increased.
すなわち、単位時間当たりの回転数の減少量を大きくすることで、冷却ファン５の消費電力が抑制され、燃料電池装置の内部負荷を低減することができるため、より多くの電力を外部負荷に供給することができる。 That is, by increasing the amount of decrease in the number of revolutions per unit time, the power consumption of the cooling fan 5 can be suppressed and the internal load of the fuel cell device can be reduced, so that more power can be supplied to the external load. can do.
本実施形態において、通常運転時に実行する第１ファン駆動制御では、ラジエータ出口側の第２の熱媒体の温度ＴＨ２に基づいて冷却ファン５を駆動させることで、効率よく凝縮水を回収している。 In the first fan drive control executed during the normal operation in the present embodiment, the condensed water is efficiently recovered by driving the cooling fan 5 based on the temperature TH2 of the second heat medium on the radiator outlet side. ..
一方、通常運転時と比較して、熱媒体の温度が高温になりやすい自立運転時に実行する第２ファン駆動制御では、ラジエータ出口側よりも高温であるラジエータ入口側の第１の熱媒体の温度ＴＨ１に基づいて、冷却ファン５を駆動させることで、熱循環系の熱媒体の温度を効率よく低減させることができる。ひいては、余剰電力ヒータ６が稼動した場合でも、熱媒循環流路Ｑ内での水の突沸の発生を抑制することができる。 On the other hand, in the second fan drive control executed during the self-sustaining operation in which the temperature of the heat medium tends to be higher than that in the normal operation, the temperature of the first heat medium on the radiator inlet side is higher than that on the radiator outlet side. By driving the cooling fan 5 based on TH1, the temperature of the heat medium of the heat circulation system can be efficiently reduced. As a result, even when the surplus power heater 6 is operated, it is possible to suppress the occurrence of sudden boiling of water in the heat medium circulation flow path Q.
また、第２ファン駆動制御実行中は、ラジエータ４入口側のサーミスタＴＭ１もしくは蓄熱タンク３に配置されたＴＭ１１が測定する第１の熱媒体温度ＴＨ１と、サーミスタＴＭ３が測定する外気温ＴＨ３と、を比較する熱媒温度比較制御に基づいて、冷却ファン５を制御することで、熱循環系の熱媒体を適切に冷却することができる。 Further, during the execution of the second fan drive control, the first heat medium temperature TH1 measured by the thermista TM1 on the inlet side of the radiator 4 or the TM11 arranged in the heat storage tank 3 and the outside temperature TH3 measured by the thermista TM3 are measured. By controlling the cooling fan 5 based on the heat medium temperature comparison control to be compared, the heat medium of the heat circulation system can be appropriately cooled.
さらに、熱媒温度比較制御実行中は、冷却ファン５をオンオフ制御させることにより、熱循環系内の熱媒体の温度を素早く低下できるとともに、燃料電池装置１００の内部負荷を低減することができるため、より多くの電力を外部負荷に供給することができる。 Further, during the execution of the heat medium temperature comparison control, the temperature of the heat medium in the heat circulation system can be quickly lowered and the internal load of the fuel cell device 100 can be reduced by controlling the cooling fan 5 on and off. , More power can be supplied to the external load.
ところで、熱媒温度比較制御は、熱循環系の熱媒体温度と、外気温の温度を比較した結果に基づいて冷却ファン５の回転数を制御しているため、冬季など外気温が低い場合は、熱媒体が過度に冷却されてしまう可能性がある。 By the way, in the heat medium temperature comparison control, the rotation speed of the cooling fan 5 is controlled based on the result of comparing the heat medium temperature of the heat circulation system and the outside air temperature, so that when the outside air temperature is low such as in winter, , The heat medium may be overcooled.
そこで、制御装置２０は、ラジエータ４出口（熱交換器２入口）に配設されたサーミスタＴＭ２（第２温度センサ）が測定する、第２の熱媒体温度ＴＨ２を基準に、この第２の熱媒体温度ＴＨ２が、冷却ファン５を強制的に停止させる温度を満たしているかを判定するとともに、この判定に基づいて、冷却ファン５を強制停止する制御（凍結抑制制御）を実行する。以下は、本開示の凍結抑制制御の一例である。 Therefore, the control device 20 refers to the second heat based on the second heat medium temperature TH2 measured by the thermistor TM2 (second temperature sensor) arranged at the radiator 4 outlet (heat exchanger 2 inlet). It is determined whether the medium temperature TH2 satisfies the temperature at which the cooling fan 5 is forcibly stopped, and based on this determination, the control for forcibly stopping the cooling fan 5 (freezing suppression control) is executed. The following is an example of freeze suppression control of the present disclosure.
図５に示すフローチャートにおいて、制御装置２０は、制御が〔スタート〕すると、〔Ｓ２１〕において、前述の通常運転時の第１ファン駆動制御でも用いられた、ラジエータ４出口に配設されたサーミスタＴＭ２（第２温度センサ）が測定する第２の熱媒体温度ＴＨ２が、冷却ファン５を強制的に停止する「凍結抑制モード」を開始する基準である、第１設定温度Ｚ１未満であるか否か、を確認する。 In the flowchart shown in FIG. 5, when the control is [started], the control device 20 is the thermistor TM2 arranged at the radiator 4 outlet, which was also used in the above-mentioned first fan drive control during normal operation in [S21]. Whether or not the second heat medium temperature TH2 measured by the (second temperature sensor) is lower than the first set temperature Z1, which is a reference for starting the "freezing suppression mode" for forcibly stopping the cooling fan 5. , Check.
〔Ｓ２１〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第１設定温度Ｚ１未満［ＹＥＳ］であれば、前述の第１の熱媒体温度ＴＨ１や外気温ＴＨ３によらず、つまりは、第２ファン駆動制御における冷却ファン５の駆動状態に関わらず、〔Ｓ２２〕において、冷却ファン５の強制停止を実行する。 In [S21], if the second heat medium temperature TH2 is less than the first set temperature Z1 [YES], it does not depend on the above-mentioned first heat medium temperature TH1 or the outside air temperature TH3, that is, the second fan is driven. Regardless of the driving state of the cooling fan 5 in the control, the cooling fan 5 is forcibly stopped in [S22].
また、〔Ｓ２１〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第１設定温度Ｚ１以上の［ＮＯ］の場合は、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第１設定温度Ｚ１未満になるまで、ループを繰り返す。 Further, in [S21], when the second heat medium temperature TH2 is [NO] equal to or higher than the first set temperature Z1, the loop is repeated until the second heat medium temperature TH2 becomes lower than the first set temperature Z1. ..
これにより、燃料電池装置１００内の熱循環系を構成する水配管の凍結破損が抑制されるため、熱循環系の耐久性の低下を抑制することができる。 As a result, freezing damage to the water pipes constituting the heat circulatory system in the fuel cell device 100 is suppressed, so that deterioration of the durability of the heat circulatory system can be suppressed.
つぎに、〔Ｓ２３〕において、冷却ファン５を強制停止させている状態で、第２の熱媒体温度ＴＨ２が、第２設定温度Ｚ２を上回るか否かを、確認する。 Next, in [S23], it is confirmed whether or not the second heat medium temperature TH2 exceeds the second set temperature Z2 in a state where the cooling fan 5 is forcibly stopped.
〔Ｓ２３〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第２設定温度Ｚ２より高い［ＹＥＳ］の場合、〔Ｓ２４〕において、冷却ファン５の強制停止を解除する。強制停止が解除された場合における冷却ファン５の駆動デューティ比は、前述の第２ファン駆動制御に基づいて決定される。 In [S23], when the second heat medium temperature TH2 is higher than the second set temperature Z2 [YES], the forced stop of the cooling fan 5 is released in [S24]. The drive duty ratio of the cooling fan 5 when the forced stop is released is determined based on the above-mentioned second fan drive control.
また、〔Ｓ２３〕において、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第２設定温度Ｚ２以下の［ＮＯ］の場合は、第２の熱媒体温度ＴＨ２が第２設定温度Ｚ２より高くなるまで、ループを繰り返す。なお、第２設定温度Ｚ２は第１設定温度Ｚ１よりも高い温度である。 Further, in [S23], when the second heat medium temperature TH2 is [NO] equal to or lower than the second set temperature Z2, the loop is repeated until the second heat medium temperature TH2 becomes higher than the second set temperature Z2. .. The second set temperature Z2 is higher than the first set temperature Z1.
これにより、燃料電池装置１００内の熱循環系を構成する水配管に、凍結が発生することを抑制しつつ、効率良く熱媒体を冷却することができる。 As a result, the heat medium can be efficiently cooled while suppressing the occurrence of freezing in the water pipes constituting the heat circulation system in the fuel cell device 100.
１ 燃料電池モジュール
２ 熱交換器
３ 蓄熱タンク
４ ラジエータ
５ 冷却ファン
２０ 制御装置
１００ 燃料電池装置
Ｐ１ 循環ポンプ
Ｑ 熱媒循環流路
ＴＭ サーミスタ
1 Fuel cell module 2 Heat exchanger 3 Heat storage tank 4 Radiator 5 Cooling fan 20 Control device 100 Fuel cell device P1 Circulation pump Q Heat medium circulation flow path TM Thermistor
Claims (8)
燃料電池と、
前記燃料電池モジュールの排熱と熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換器と、
前記熱媒体を前記熱交換器とタンクとの間で循環させる循環流路と、
前記循環流路に配設され、自立運転制御実行時に通電される余剰電力消費部材と、
前記循環流路における前記熱交換器よりも上流側に配設されたラジエータと、
前記ラジエータに送風する冷却ファンと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
通常運転時に実行する第１ファン駆動制御と、
自立運転時に実行し、前記第１ファン駆動制御とは駆動パターンの異なる第２ファン駆動制御と、
を含む冷却ファン駆動制御を備える燃料電池装置。 It is a fuel cell device that can execute normal operation control connected to the grid power supply and independent operation control that disconnects from the grid power supply and generates electricity independently.
With a fuel cell
A heat exchanger that exchanges heat between the exhaust heat of the fuel cell module and the heat medium,
A circulation flow path that circulates the heat medium between the heat exchanger and the tank,
The surplus power consumption member arranged in the circulation flow path and energized when the independent operation control is executed, and
A radiator disposed upstream of the heat exchanger in the circulation flow path,
A cooling fan that blows air to the radiator,
Equipped with a control device,
The control device is
The first fan drive control that is executed during normal operation,
The second fan drive control, which is executed during self-sustaining operation and has a different drive pattern from the first fan drive control,
A fuel cell device with cooling fan drive control, including.
前記ラジエータ出口側の熱媒体の温度を検出する第２温度センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記第１ファン駆動制御における前記冷却ファンの回転数を制御し、
前記第１温度センサの検出温度に基づいて、前記第２ファン駆動制御における前記冷却ファンの回転数を制御する、請求項１から３のいずれか１つに記載の燃料電池装置。 A first temperature sensor that detects the temperature of the heat medium on the inlet side of the radiator, and
A second temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium on the outlet side of the radiator is provided.
The control device is
Based on the temperature detected by the second temperature sensor, the rotation speed of the cooling fan in the first fan drive control is controlled.
The fuel cell device according to any one of claims 1 to 3, which controls the rotation speed of the cooling fan in the second fan drive control based on the detection temperature of the first temperature sensor.
前記制御装置は、
前記第１温度センサで測定された第１の熱媒体温度と前記第３温度センサで測定された外気温とを比較する熱媒温度比較制御を含み、
前記第２ファン駆動制御実行中は、前記熱媒温度比較制御に基づいて、前記冷却ファンの回転数を増減させる、請求項４に記載の燃料電池装置。 Further equipped with a third temperature sensor that detects the air temperature outside the device,
The control device is
Includes a heat medium temperature comparison control that compares the first heat medium temperature measured by the first temperature sensor with the outside air temperature measured by the third temperature sensor.
The fuel cell device according to claim 4, wherein the rotation speed of the cooling fan is increased or decreased based on the heat medium temperature comparison control during the execution of the second fan drive control.
前記制御装置は、前記凍結抑制制御の実行を停止して、前記第２ファン駆動制御に復帰する、請求項７に記載の燃料電池装置。 When the second heat medium temperature measured by the second temperature sensor exceeds a predetermined second set temperature during the execution of the freeze suppression control.
The fuel cell device according to claim 7, wherein the control device stops execution of the freeze suppression control and returns to the second fan drive control.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019133773A JP7347981B2 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | fuel cell device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019133773A JP7347981B2 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | fuel cell device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021018918A true JP2021018918A (en) | 2021-02-15 |
| JP7347981B2 JP7347981B2 (en) | 2023-09-20 |
Family
ID=74566115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019133773A Active JP7347981B2 (en) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | fuel cell device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7347981B2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012209173A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Power generation system |
| JP2014191949A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Noritz Corp | Cogeneration apparatus |
| JP2015022864A (en) * | 2013-07-18 | 2015-02-02 | パナソニック株式会社 | Fuel cell system |
| JP2017150738A (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | アイシン精機株式会社 | Cogeneration system |
| JP2018044715A (en) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 大阪瓦斯株式会社 | Hot water storage type heat source cooling device |
| JP2019096484A (en) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | ダイニチ工業株式会社 | Power generator, controller and control program |
-
2019
- 2019-07-19 JP JP2019133773A patent/JP7347981B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012209173A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Power generation system |
| JP2014191949A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Noritz Corp | Cogeneration apparatus |
| JP2015022864A (en) * | 2013-07-18 | 2015-02-02 | パナソニック株式会社 | Fuel cell system |
| JP2017150738A (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | アイシン精機株式会社 | Cogeneration system |
| JP2018044715A (en) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 大阪瓦斯株式会社 | Hot water storage type heat source cooling device |
| JP2019096484A (en) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | ダイニチ工業株式会社 | Power generator, controller and control program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7347981B2 (en) | 2023-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5644746B2 (en) | Fuel cell vehicle air conditioner | |
| US8286423B2 (en) | Cogeneration system | |
| JP5173111B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2007170690A (en) | Heat pump water heater and its control method | |
| JP3893929B2 (en) | Fuel cell cooling device and control method of fuel cell cooling device | |
| JP4535933B2 (en) | Air conditioner | |
| KR101575356B1 (en) | System and method for preventing heater of fuel cell vehicle from overheating | |
| WO2013129493A1 (en) | Method for controlling and device for controlling cogeneration system | |
| JP4208792B2 (en) | Cogeneration system | |
| JP7347981B2 (en) | fuel cell device | |
| JP4101144B2 (en) | Hot water storage water heater | |
| US20150053150A1 (en) | Device and method for controlling cogeneration system | |
| KR101518381B1 (en) | Co-generation and Control method of the same | |
| JP2005285502A (en) | Fuel cell system | |
| JP4833707B2 (en) | Waste heat recovery device | |
| JP5045090B2 (en) | Cogeneration generator | |
| JP2007187027A (en) | Cogeneration system | |
| JP7325248B2 (en) | fuel cell device | |
| JP7345338B2 (en) | Combined heat and power system | |
| JP2011257130A (en) | Apparatus for recovering exhaust heat | |
| JP3976692B2 (en) | Cogeneration system | |
| JP4382004B2 (en) | Air conditioning and power generation system | |
| JP2006280075A (en) | Air-conditioning/generation system | |
| JP6826155B2 (en) | Exhaust heat recovery system | |
| JP7050132B2 (en) | Waste heat recovery system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220607 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230502 |
|
| 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: 20230822 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230907 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7347981 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |