JP2021064507A - Fuel cell device, control unit, and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料電池装置、制御装置および制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell devices, control devices and control programs.
収納容器内に、水素含有ガスである燃料ガスと、酸素含有ガスである空気とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備える燃料電池モジュールが知られている。また、該燃料電池モジュールおよびその動作に必要な補機類を外装ケース等の筐体に収容した燃料電池装置が、種々提案されている。 There is known a fuel cell module including a cell stack in which a plurality of fuel cell cells capable of obtaining electric power by using a fuel gas which is a hydrogen-containing gas and air which is an oxygen-containing gas are stacked in a storage container. Further, various fuel cell devices have been proposed in which the fuel cell module and auxiliary machinery necessary for its operation are housed in a housing such as an outer case.
このような燃料電池装置においては、発電に用いられなかった余剰の燃料ガスを燃焼させ、燃焼後の排ガスを熱交換器等に通して冷却する。この熱交換時に、前記排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して生成される凝縮水を、イオン交換樹脂(以下、凝縮水用イオン交換樹脂という)により浄化処理して改質水タンク等の水タンクに貯留する。そして、貯留された水を、天然ガス等の原燃料を水蒸気改質する改質器に改質水として供給する、いわゆる水自立運転が行われている。 In such a fuel cell device, excess fuel gas that has not been used for power generation is burned, and the exhaust gas after combustion is passed through a heat exchanger or the like to be cooled. At the time of this heat exchange, the condensed water generated by condensing the water vapor contained in the exhaust gas is purified by an ion exchange resin (hereinafter referred to as an ion exchange resin for condensed water) to form a water tank such as a reformed water tank. Store. Then, so-called water self-sustaining operation is performed in which the stored water is supplied as reformed water to a reformer that reforms raw fuel such as natural gas by steam reforming.
このような、凝縮水を改質水として利用した燃料電池の運転および制御に関し、特許文献1には、前述の凝縮水を貯留する水タンクの水位が低下し水量が不足する場合、この水タンクに、水道水等の外部の水を、外部水浄化処理用のイオン交換樹脂(以下、補水用イオン交換樹脂という)を経由して浄化してから給水(以下「補水」)する燃料電池装置が、開示されている。
Regarding the operation and control of a fuel cell using such condensed water as reforming water,
本開示の燃料電池装置は、燃料電池と、
該燃料電池より排出される排ガスから回収した水を貯留する第1タンクと、
前記第1タンクに外部から水を補給する、電磁開閉式の止水弁を含む補水装置と、
外部から補給される水を浄化する浄化装置と、
該浄化装置の破過を検知するための、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率を測定する水質測定装置を含む、破過検知装置と、
前記燃料電池の発電運転を制御する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、
前記止水弁の開閉動作により前記第1タンクに外部の水を補給する補水制御と、
前記止水弁の開閉動作の回数が予め決められた第1値を超えるか否かを検知する止水弁動作検知制御と、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率の値が、予め決められた第2値を超えるか否かを確認する導電率確認制御と、を含み、前記止水弁動作検知制御における前記止水弁の開閉動作の回数が前記第1値を超え、かつ、前記導電率確認制御における前記導電率の値が前記第2値を超える場合に、前記浄化装置が破過したと検知する、破過検知制御と、
メンテナンスが必要となる異常が発生した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御と、
前記破過検知制御により、前記補水制御の実行中に前記浄化装置の破過が検知された場合、前記浄化装置の破過の異常を原因とする前記異常停止制御を実行せずに、前記補水制御の実行を停止する、破過対処制御と、を実行可能である。
The fuel cell device of the present disclosure includes a fuel cell and
A first tank for storing water recovered from the exhaust gas discharged from the fuel cell, and
A water replenishing device including an electromagnetic opening / closing type water stop valve that replenishes the first tank with water from the outside.
A purification device that purifies water supplied from the outside,
A breakthrough detection device including a water quality measuring device for measuring the conductivity of external water via the purification device for detecting the breakage of the purification device.
A control device for controlling the power generation operation of the fuel cell is provided.
The control device is
Water replenishment control to replenish the first tank with external water by opening and closing the water stop valve, and
The water stop valve operation detection control that detects whether or not the number of times of the water stop valve opening / closing operation exceeds a predetermined first value, and the value of the conductivity of external water that has passed through the purification device are determined in advance. The number of times of opening / closing operation of the water stop valve in the water stop valve operation detection control includes the conductivity confirmation control for confirming whether or not the predetermined second value is exceeded, and the number of times of opening / closing operation of the water stop valve exceeds the first value. When the value of the conductivity in the conductivity confirmation control exceeds the second value, the purification device is detected to have failed, and the breakthrough detection control
Abnormal stop control that stops the power generation operation of the fuel cell when an abnormality that requires maintenance occurs,
When the failure of the purification device is detected during the execution of the water replenishment control by the failure detection control, the water replenishment is performed without executing the abnormality stop control caused by the abnormality of the failure of the purification device. It is possible to execute breakthrough coping control, which stops the execution of control.
また、本開示の制御装置は、燃料電池を備える燃料電池装置を制御する制御装置であって、前記燃料電池は、浄化装置と、破過検知装置と、電磁開閉式の止水弁を含む補水装置と、を備え、前記止水弁の開閉動作により前記燃料電池装置内に外部の水を補給する補水制御と、前記止水弁の開閉動作の回数が予め決められた第1値を超えるか否かを検知する止水弁動作検知制御と、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率の値が、予め決められた第2値を超えるか否かを確認する導電率確認制御と、を含み、前記止水弁動作検知制御における前記止水弁の開閉動作の回数が前記第1値を超え、かつ、前記導電率確認制御における前記導電率の値が前記第2値を超える場合に、前記破過検知装置により前記浄化装置の破過を検知する破過検知制御と、を含む。
前記制御装置は、運転の停止が必要となる事象が発生した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御と、前記浄化装置に破過が発生した場合に前記補水制御の実行を停止する破過対処制御と、を選択的に実行可能である。
該制御装置は、前記補水制御の実行中に、前記浄化装置の破過が発生した場合、前記異常停止制御の実行に代えて、前記破過対処制御を実行する。
Further, the control device of the present disclosure is a control device for controlling a fuel cell device including a fuel cell, and the fuel cell is a water replenisher including a purification device, a breakthrough detection device, and an electromagnetic opening / closing type water stop valve. A device is provided, and whether the number of times of the water replenishment control for replenishing external water in the fuel cell device by the opening / closing operation of the water stop valve and the opening / closing operation of the water stop valve exceeds a predetermined first value. Water stop valve operation detection control that detects whether or not it is present, and conductivity confirmation control that confirms whether or not the value of the conductivity of external water that has passed through the purification device exceeds a predetermined second value. When the number of times of opening / closing operation of the water stop valve in the water stop valve operation detection control exceeds the first value and the value of the conductivity in the conductivity confirmation control exceeds the second value. , The failure detection control for detecting the failure of the purification device by the failure detection device.
The control device stops the execution of the abnormal stop control for stopping the power generation operation of the fuel cell when an event requiring the stop of operation occurs, and the execution of the water replenishment control when the purification device breaks down. It is possible to selectively execute breakthrough coping control.
When a failure of the purification device occurs during the execution of the water replenishment control, the control device executes the failure coping control instead of the execution of the abnormal stop control.
また、本開示の制御プログラムは、燃料電池を備える燃料電池装置を制御する制御装置に、
燃料電池装置内に外部の水を補給する補水制御ステップと、
破過検知装置により浄化装置の破過を検知する破過検知制御ステップと、
運転の停止が必要となる事象を検知した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御ステップと、
前記浄化装置の破過を検知した場合に前記補水制御の実行を停止する破過対処制御ステップと、を実行させる制御プログラムである。
前記制御装置は、前記補水制御ステップの実行中に、前記破過検知制御ステップにおいて浄化装置の破過を検知した場合、前記異常停止制御ステップの実行に代えて、実行中の前記補水制御ステップを停止して、前記破過対処制御ステップを実行する。
Further, the control program of the present disclosure is applied to a control device for controlling a fuel cell device including a fuel cell.
A refill control step that replenishes external water inside the fuel cell device,
A breakthrough detection control step that detects the breakthrough of the purification device by the breakthrough detection device, and
An abnormal stop control step that stops the power generation operation of the fuel cell when an event that requires the stop of operation is detected, and
It is a control program for executing a breakthrough coping control step that stops execution of the water replenishment control when a breakage of the purification device is detected.
When the control device detects a failure of the purification device in the failure detection control step during the execution of the water replenishment control step, the water replenishment control step being executed is performed instead of the execution of the abnormal stop control step. Stop and execute the breakthrough coping control step.
以下、図面を用いて実施形態の燃料電池装置について説明する。
図1,図2および図3は、実施形態の燃料電池装置の概略構成を説明する図である。なお、図2は、図1のF部を拡大して示す、改質水タンク周りの概略構成である。
Hereinafter, the fuel cell device of the embodiment will be described with reference to the drawings.
1, FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for explaining a schematic configuration of the fuel cell device of the embodiment. Note that FIG. 2 is a schematic configuration around the reforming water tank, which is an enlarged view of the F portion of FIG.
実施形態の燃料電池装置100は、天然ガス,LPガス等の原燃料と空気とを使用して発電を行なう燃料電池モジュール1の稼動による電力供給と、熱交換器3、ラジエータ、熱媒循環ポンプP2および蓄熱タンク等からなる排熱回収システムを備える。なお、排熱回収システムは、図中に符号HS(ヒートサイクル)で表示されている。また、燃料電池装置100は、温水の供給を行なわない、いわゆるモノジェネレーションシステムとしてもよい。
The
また、燃料電池装置100は、前述の燃料電池モジュール1等の他、補機として、改質水タンク6、パワーコンディショナ20、制御装置30、記憶装置40、表示装置50等を備えている。さらに、燃料電池装置100は、改質水ポンプP1を含む改質水流路R、排水流路Dと、各種センサ類とを備えている。センサとしては、第2水位(下限水位)に配置された水検知器WL2(第2水位センサ)、および、水検知器WL2よりも高い第1水位に配置された水検知器WL1(第1水位センサ)と、補水の水質を測定するための水質測定装置である電気伝導率計WC1と、を少なくとも備える。
In addition to the
燃料電池モジュール1は、収納容器10に収容されている。内部に、複数の燃料電池セルが積層されたセルスタック11と、水蒸気を用いて原燃料の水蒸気改質を行う改質器12と、余剰の燃料ガスに点火するための着火ヒータ(図示省略)、および、触媒容器2に充填された排ガス触媒等を備える。そして、燃料電池モジュール1は、図3に示すように、各フレーム51と外装パネル(図示省略)とからなるケース50の中に配設されている。
The
なお、図3では図示していないが、ケース50内には、図1に例示するような、天然ガス等の原燃料を改質器に送給するガスポンプB1、外気または空気等の酸素含有ガスをセルスタックに送給する空気ブロワB2、改質水タンク6内の改質水を、水蒸気改質用の原料水として改質器12に供給する改質水ポンプP1、改質水タンク6内の余剰水を排出するための排水流路D等が、配設されている。
Although not shown in FIG. 3, the
さらに、ケース50内には、先に述べたような、系統電源と連係するパワーコンディショナ20、装置全体をコントロールする制御基板を含む制御装置30、記憶装置40等、および燃料電池の運転を制御するために用いる各種センサ類も、配置される。
Further, in the
上述のような構成の燃料電池装置100においては、燃料電池モジュール1に隣接して配置された熱交換器3で、燃料電池モジュール1より排出された排ガスと、熱交換器3内を流れる水等の熱媒または冷媒との間で熱交換が行われ、排ガスに含まれる水分が結露して凝縮水が生じる。
In the
生じた凝縮水は、気液分離器等により分離され、凝縮水流路Cを経由して回収され、改質水タンク6に貯留される。なお、改質水タンク6は、本開示における第1タンクの一例である。
The generated condensed water is separated by a gas-liquid separator or the like, collected via the condensed water flow path C, and stored in the reformed
水分が取り除かれた排ガスは、排ガス流路Eを介して、燃料電池装置の外に排気される。また、改質水タンク6に貯水された改質水は、改質水流路Rおよび改質水ポンプP1を介して、燃料電池モジュール1内の改質器12に供給され、改質水を用いた原燃料の水蒸気改質に利用される。
The exhaust gas from which the water has been removed is exhausted to the outside of the fuel cell device via the exhaust gas flow path E. Further, the reformed water stored in the reformed
図2は、燃料電池装置100の構成の中で、燃料電池の発電運転およびそれに用いられる改質水に関連する部分、すなわち図1の二点鎖線F内を拡大して示したものである。
FIG. 2 is an enlarged view of the portion related to the power generation operation of the fuel cell and the reformed water used for the fuel cell in the configuration of the
凝縮水を浄化して貯留する改質水タンク6は、浄化処理用途の第1改質水タンク61と、貯留用途の第2改質水タンク62と、で構成される。なお、これら第1改質水タンク61と第2改質水タンク62との間は、下部の通水管65で接続されて、連通している。さらに、外部から補給される水道水等を浄化したのち、第1改質水タンク61に補水するための水補給装置7を備えている。
The reformed
生成された改質水を貯留する第2改質水タンク62の下部または底部には、改質水ポンプP1の吸引口に繋がる改質水導出口62aが設けられている。また、第2改質水タンク62には、排水流路Dに繋がる余剰水導出口62bが設けられている。
A reforming
第2改質水タンク62の下部には、貯留された改質水の水位である上水面が、下限水位である渇水位に達したことを検出する水検知器WL2が配設されている。なお水検知器WL2は、第1改質水タンク61の下部に位置するように設けてもよい。
At the lower part of the second reformed water tank 62, a water detector WL 2 for detecting that the clean water level, which is the water level of the stored reformed water, has reached the drought level, which is the lower limit water level, is arranged. .. The water detector WL 2 may be provided so as to be located below the first reforming
なお、図中の各センサの先端の黒点は、センサの配設位置またはプローブ等の先端の、検出位置を示すものである。また、上記の、第2水位に位置する水検知器WL2の検出位置が示す渇水位は、本開示における後記の異常停止制御が実行される基準となる、予め決められた所定水量、すなわち実施形態における下限水位を示す指標でもある。 The black dot at the tip of each sensor in the figure indicates the position where the sensor is arranged or the detection position at the tip of the probe or the like. Further, the drought level indicated by the detection position of the water detector WL 2 located at the second water level described above is a predetermined predetermined amount of water, that is, implementation, which is a reference for executing the abnormal stop control described later in the present disclosure. It is also an index showing the lower limit water level in the form.
凝縮水を回収および精製して改質水を作製する第1改質水タンク61の中には、熱交換器3から回収された凝縮水を浄化処理するための凝縮水用イオン交換樹脂が充填された第1のイオン交換樹脂容器63が配設されている。
The first reformed
第1改質水タンク61の所定位置には、貯留された改質水の水位である上水面が、予め決められた設定水位である第1水位にあることを検出するための水検知器WL1が配設されている。
A water detector WL for detecting that the water level, which is the water level of the stored reformed water, is at the first water level, which is a predetermined set water level, at a predetermined position of the first reformed
また、本実施形態の燃料電池装置100においては、第1改質水タンク61に外部から水を補給する水補給装置7として、図2に示すように、外部水補水タンク71が配設されている。外部水補水タンク71と、外部の水源である上水道(Waterworks)等との間に、電磁開閉式の止水弁V1を含む水補給流路Gが配設されている。
Further, in the
外部水補水タンク71の中には、改質水の不足時に、外部から補給される水道水等(以下、外部水)を浄化するための補水用イオン交換樹脂が充填された第2のイオン交換樹脂容器72が配設されている。
The external
第2のイオン交換樹脂容器72にて生成された改質水は、外部水補水タンク71に貯水され、必要に応じて、第1の改質水タンク61に補水される。したがって、外部水補水タンク71の底部側と、第1改質水タンク61の下部に設けられた外部水受水口61aとが接続されている。
The reformed water generated in the second ion
また、第2のイオン交換樹脂容器72の中には、外部水の浄化のために、前述の補水用イオン交換樹脂が充填されている。外部水は、この補水用イオン交換樹脂を通過する間に、水道水等に含まれる不純物が除去され、導電率1μS/cm程度の脱イオン水、すなわち浄化された水である補水が、精製される。
Further, the second ion
なお、図中の電気伝導率計WC1は、前述の補水用イオン交換樹脂が破過していないか否かを判定する、破過検知装置の一例である。電気伝導率計WC1は、浄化処理された後の脱イオン水である補水の導電率を測定できるように、補水が滞留する、第2のイオン交換樹脂容器72の下部に配設されている。なお、電気伝導率計WC1は、補水用イオン交換樹脂の破過の判定ができればよく、第1の改質水タンク61における補水が供給される位置に設けてもよい。
The electric conductivity meter WC 1 in the figure is an example of a breakthrough detection device that determines whether or not the above-mentioned ion exchange resin for water replenishment has breakage. The electric conductivity meter WC 1 is arranged in the lower part of the second ion
浄化処理された補水は、第2のイオン交換樹脂容器72の下部に設けられた浄化水流出口を介して、外部水補水タンク71に貯留され、外部水補水タンク71の下方から流出して、第1改質水タンク61内の貯水部に流下して、改質水として貯留される。
The purified water is stored in the external
本実施形態の燃料電池装置100においては、改質水タンク6内の改質水が不足する場合、上述した水道水などの外部水が、補水用イオン交換樹脂を介して浄化された後、補水として改質水タンク6内に導入される。補水が行われる条件および制御等については、後記で説明する。
In the
そして、燃料電池装置100は、以下に詳細に述べるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、少なくとも1つのプロセッサを含む制御装置30を備える。
The
種々の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサは、単一の集積回路として、または、複数の通信可能に接続された集積回路および/もしくはディスクリート回路として、実行されてもよい。少なくとも1つのプロセッサは、種々の既知の技術にしたがって実行されることが可能である。 According to various embodiments, at least one processor may be run as a single integrated circuit or as multiple communicable integrated and / or discrete circuits. At least one processor can be run according to a variety of known techniques.
1つの実施形態において、プロセッサは、たとえば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって1以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された、1以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成された、ファームウェア、たとえばディスクリートロジックコンポーネントであってもよい。 In one embodiment, the processor comprises, for example, one or more circuits or units configured to perform one or more data calculation procedures or processes by executing instructions stored in the associated memory. In other embodiments, the processor may be firmware, eg, a discrete logic component, configured to perform one or more data computation procedures or processes.
種々の実施形態によれば、プロセッサは、1以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタル信号処理部、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、または、これらのデバイスもしくは構成の任意の組み合わせ、または、他の既知のデバイスおよび構成の組み合わせ、を含み、以下に説明される機能を実行してもよい。 According to various embodiments, the processor is one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application-specific integrated circuits, digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or devices thereof or Any combination of configurations, or other known device and configuration combinations, may be included to perform the functions described below.
制御装置30は、記憶装置40と、表示装置50と、パワーコンディショナ20と、燃料電池モジュール1と、ガスポンプB1等の原燃料供給装置と、空気ブロワB2等の酸素含有ガス供給装置と、改質水ポンプP1等の水供給用装置、止水弁V1を含む水補給流路G等の水補給装置、および、第1水位(高水位)の水検知器WL1,第2水位(低水位)の水検知器WL2等の水位検出装置、電気伝導率計WC1等の水質測定装置などの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。
The
制御装置30は、記憶装置40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。また、表示装置50は、制御装置30からの指示信号に基づいて、指定された必要な情報および警報または警告等を、可視化する。なお、表示装置50は、警報または警告等を音で知らせるための発音機能を備えていてもよい。
The
制御装置30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。制御装置30が行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。なお、本実施形態において、制御装置30は特に、先に述べた外部水の、改質水貯留部への補水を制御する。また、図では、制御装置30および記憶装置40、表示装置50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。
When a control signal or various kinds of information is transmitted from the
記憶装置40は、プログラムおよびデータを記憶できる。記憶装置40は、処理結果を一時的に記憶する作業領域としても利用してもよい。記憶装置40は、記録媒体を含む。記録媒体は、半導体記憶媒体、および磁気記憶媒体等の任意の非一時的(non−transitory)な記憶媒体を含んでよい。また、記憶装置40は、複数の種類の記憶媒体を含んでいてもよい。
The
記憶装置40は、メモリカード、光ディスク、または光磁気ディスク等の可搬の記憶媒体と、記憶の読み取り装置との組合せを含んでいてもよい。記憶装置40は、RAM(Random Access Memory)等の一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでいてもよい。
The
つぎに、上記構成の燃料電池装置による、改質水が不足する場合の補水制御は、以下のように行われる。なお、以下の説明は、図4A,図4Bのフローチャートにもとづいて行う。また、フローチャートにおける各ステップを「S」と省略して呼称する。たとえば、ステップ1,ステップ2・・・は、それぞれ、〔S1〕,〔S2〕・・・と称する。図中も同じである。
Next, the replenishment control when the reformed water is insufficient by the fuel cell device having the above configuration is performed as follows. The following description will be given based on the flowcharts of FIGS. 4A and 4B. Further, each step in the flowchart is abbreviated as "S" and is referred to. For example,
燃料電池装置の制御装置30は、システムに異常を感知していない通常時または正常時には、第1タンクである改質水タンク6の所定の高さ位置に配設された水検知器WL1が発信している水検出信号が途切れるまで、すなわち、第1所定水位である第1水位の水検知器WL1からの水検出信号が受信できなくなるまで、水検知信号の受信の有無を判断する〔S1〕のループ、すなわちフローチャートの〔S1〕における図示左側の「Yes」を繰り返しながら待機する。
The control device 30 of the fuel cell device has a water detector WL 1 arranged at a predetermined height position of the reforming
上記〔S1〕のループ中に、第1水位の水検知器WL1が発信する水検出信号が受信されなくなった場合、すなわち、第1改質水タンク61内に貯留された凝縮水の水位が、予め決められた第1所定水位を示す第1水位を下回り、分岐判断が「No」となった場合、制御装置30はまず、図4Bに示す補水制御〔S3〕を開始する前に、外部水が補給可能であるかどうかを判定する、破過判定制御〔S2〕を実行する。
When the water detection signal transmitted by the water detector WL 1 at the first water level is no longer received during the loop of the above [S1], that is, the water level of the condensed water stored in the first reforming
破過判定制御〔S2〕は、コントローラシステムまたはコンピュータシステム等、記憶装置40を含む制御装置30内で単独で実行されるものであり、センサおよび計測器等は使用しない。すなわち、破過判定制御〔S2〕は、制御装置30等を構成するプログラム等の中に予め設定された、補水用イオン交換樹脂の破過を示すコンピュータ・フラグ(以下、CPフラグという)の値が、現在、「0(ゼロ)」であるか「1」であるかにより、現在より以前に、補水用イオン交換樹脂の破過が発生しているか否か、または、破過が発生した記録が残されていないか否か、を判定する。このCPフラグの設定と、CPフラグが「1」の際に実行される場合のある異常停止制御〔S10〕および破過発報制御〔S12〕については、後記で説明する。
The breakthrough determination control [S2] is independently executed in the
そして、破過判定制御〔S2〕において、現在、補水用イオン交換樹脂の破過を示すCPフラグの値が「0」であれば、現在以前に破過は発生しておらず、逆にCPフラグの値が「1」であれば、補水用イオン交換樹脂が破過していると、制御装置30は判定する。
Then, in the breakthrough determination control [S2], if the value of the CP flag indicating the breakage of the ion exchange resin for water replenishment is "0", the breakage has not occurred before the present, and conversely, the CP If the value of the flag is "1", the
図4Aの破過判定制御〔S2〕において、分岐判定が「Yes」、すなわち破過を示すCPフラグの値が「0」(Flag=0)である場合、制御装置30は、図4Bに示す補水制御〔S7〕に移行する。
In the breakthrough determination control [S2] of FIG. 4A, when the branch determination is “Yes”, that is, the value of the CP flag indicating the breakthrough is “0” (Flag = 0), the
制御装置30は、補水用イオン交換樹脂が破過していないことが確認されると、〔S3〕以降において、補水制御を開始する。補水制御は、第1水位に位置する水検知器WL1が水検知信号を出力するまで、止水弁V1の開閉動作を繰り返すことで実行される。
When it is confirmed that the water replenishment ion exchange resin is not broken, the
まず、図4Bのフローチャートに示すように、〔S4〕として、外部水導入用の、水補給流路Gに配設された電磁開閉式の止水弁V1を開閉して、外部水である水道水を第2のイオン交換樹脂容器72に導入し、補水する。以降、外部水を「水道水」とする。
First, as shown in the flowchart of FIG. 4B, as [S4], the external water introduction, by opening and closing the water stop valve V 1 of the solenoid-operated disposed in the water supply passage G, is outside water Tap water is introduced into the second ion
水道水を供給する補水は、電磁開閉式の止水弁V1が、制御装置30の指示により、予め決められた第1時間継続して開いた後、予め決められた第2時間継続して閉じる開閉動作を繰り返すことで行われる。補水時に、止水弁V1を継続して開く第1時間は、止水弁V1を継続して閉じる第2時間より短く設定される。たとえば、第1時間が3秒であり、第2時間が12秒である。
The refilling water that supplies tap water is such that the electromagnetically open / close type water stop valve V1 continuously opens for a predetermined first hour and then continuously closes for a predetermined second hour according to the instruction of the
つぎに、制御装置30は、前述のように止水弁V1が一回の開閉動作を行うと、記憶装置40に記憶するとともに、既に記憶されている、これまでの止水弁V1の開閉回数と合計・積算して、累積値である開閉回数(N)を算出し、記録する〔S5〕。
Next, the
ついで、制御装置30は、〔S6〕において、補水用イオン交換樹脂が、寿命もしくは使用限度を迎えていないか否かを、判定する。判定は、先に述べた、止水弁V1の開閉回数(N)が、予め決められた第1値(N1)以下であるか否かを確認する、補水量確認制御として実行される。
Next, in [S6], the
仮に、前述の第1値(N1)が500回である場合、開閉回数(N)が、分岐判断が「Yes」となる500回以下であれば、制御装置30は、補水用イオン交換樹脂はまだ寿命を迎えていないと判定し、つぎのステップである水量回復判定〔S7〕を行う。
If the above-mentioned first value (N1) is 500 times and the number of times of opening / closing (N) is 500 times or less when the branch determination is "Yes", the
また、〔S6〕において、開閉回数(N)が、前述の第1値(N1)を超えるまたは上回る、分岐判断が「No」の場合、制御装置30は、補水用イオン交換樹脂は寿命を迎えているおそれがあると判定し、〔S14〕において、補水用イオン交換樹脂に破過が発生していないか否かを、脱イオン水の導電率を計測するように配設された第1の電気伝導率計WC1を用いて確認する、導電率確認制御を実行する。この構成により、破過判定の信頼性を向上することができる。
Further, in [S6], when the number of times of opening / closing (N) exceeds or exceeds the above-mentioned first value (N1) and the branch determination is "No", the
上述のように、本フローチャートにおいては〔S5〕で止水弁V1が開閉動作した開閉回数を累積し、その開閉回数(N)を〔S6〕において第1値(N1)と比較し、第1値(N1)を超える場合に〔S14〕を実行する。ただし、この〔S5〕と〔S6〕とからなる補水量確認制御は、省略または他の構成により代替することができる。省略した場合には、止水弁V1を閉じるたびに、脱イオン水の導電率の確認を行ってもよい。 As described above, in the present flowchart accumulates the number of times of opening and closing the water stop valve V 1 is opened and closed operate in [S5], compares the first value in its opening and closing times of the (N) (S6) and (N1), the When the value exceeds one value (N1), [S14] is executed. However, the refilling amount confirmation control including [S5] and [S6] can be omitted or replaced by another configuration. If omitted, each time you close the Tomesuiben V 1, may be performed to confirm the conductivity of the deionized water.
なお、図4Bに示すフローチャートの〔S14〕において、破過の検知の基準となる脱イオン水の導電率の判定基準である第2値(W2)は、100μS/cmに設定される。 In [S14] of the flowchart shown in FIG. 4B, the second value (W2), which is the criterion for determining the conductivity of deionized water, which is the criterion for detecting fracture, is set to 100 μS / cm.
そして、〔S14〕において、第2のイオン交換樹脂容器72下部に配設された第1の電気伝導率計WC1が計測した、脱イオン水の導電率が、判定基準である100μS/cm以下「Yes」である場合、制御装置30は、つぎのステップである水量回復判定〔S7〕に移行する。
Then, in [S14], the conductivity of the deionized water measured by the first electric
なお、前述の〔S6〕補水量確認制御と〔S14〕導電率確認制御とは、本開示における破過検知制御の2つの判断条件を示すものである。これら〔S6〕補水量確認制御と〔S14〕導電率確認制御とは、どちらの確認を先に行ってもよく、その確認順序は、入れ替えることができる。また、上述の補水量確認制御における開閉回数(N)が第1値(N1)を超え、かつ、導電率確認制御における第1の電気伝導率計WC1が計測した脱イオン水の導電率が第2値(W2)を超える場合に、補水用イオン交換樹脂が破過したとの判定が行われる。 The above-mentioned [S6] water replenishment amount confirmation control and [S14] conductivity confirmation control indicate two determination conditions of the breakthrough detection control in the present disclosure. Either of the [S6] water replenishment amount confirmation control and the [S14] conductivity confirmation control may be confirmed first, and the confirmation order can be interchanged. Further, the number of times of opening / closing (N) in the above-mentioned water replenishment confirmation control exceeds the first value (N1), and the conductivity of the deionized water measured by the first electric conductivity meter WC 1 in the conductivity confirmation control is When it exceeds the second value (W2), it is determined that the water replenishment ion exchange resin has broken.
水量回復判定〔S7〕は、図4A中の〔S1〕と同様、第1改質水タンク61の所定の高さ位置に配設された水検知器WL1を用いて、上記の外部水の補水操作により、第1改質水タンク61内の改質水の水位が、第1所定水位である第1水位まで回復したか否かを、確認するステップである。
In the water amount recovery determination [S7], as in [S1] in FIG. 4A, the above-mentioned external water is determined by using the water detector WL 1 arranged at a predetermined height position of the first reforming water tank 61. This is a step of confirming whether or not the water level of the reformed water in the first reformed
水量回復判定〔S7〕において、水検知器WL1が水検出信号を発信しており、第1改質水タンク61内の改質水の水位が、第1所定水位である第1水位まで回復したことが確認され、分岐判断が「Yes」であれば、制御装置30は、補水制御を正常に終了〔S8〕し、フローの最初であるスタート〔S0〕へ戻る。
In the water amount recovery determination [S7], the water detector WL 1 transmits a water detection signal, and the water level of the reformed water in the first reformed
なお、前記の補水制御を終了〔S8〕した後、発電運転を中止し、所定時間待機した後、再度発電運転を開始してもよい。当該制御はメンテナンスを経ずに再起動するため、本開示の異常停止制御には該当しない。 After finishing the water replenishment control [S8], the power generation operation may be stopped, and after waiting for a predetermined time, the power generation operation may be restarted. Since the control is restarted without undergoing maintenance, it does not fall under the abnormal stop control of the present disclosure.
逆に、水量回復判定〔S7〕において、水検知器WL1が水検出信号を発信しておらず、第1改質水タンク61内の改質水の水位が、第1所定水位である第1水位まで回復していない、分岐判断が「No」である場合、制御装置30は、〔S4〕に戻り、当該止水弁V1を開閉して、水道水を第2のイオン交換樹脂容器72に導入する補水操作を、再度行う。なお、以上のような補水制御は、フローチャート上でループするよう、複数回繰返してもよい。
On the contrary, in the water amount recovery determination [S7], the water detector WL 1 does not transmit a water detection signal, and the water level of the reformed water in the first reformed
また、〔S14〕において、第2のイオン交換樹脂容器72下部に配設された第1の電気伝導率計WC1が計測した、脱イオン水の導電率が、100μS/cmを超え、補水用イオン交換樹脂が破過したことが検知されたまたは破過したことが疑われる場合、すなわち〔S14〕における分岐判定が「No」の場合、制御装置30は、先述の制御装置30等を構成するプログラム等の中に予め設定された、補水用イオン交換樹脂の破過を示すCPフラグの値を、「0(ゼロ)」から「1」に書き換え〔S15〕してから、補水制御を停止〔S16〕し、フローの最初であるスタート〔S0〕へ戻る〔S17〕。
Further, in [S14], the conductivity of the deionized water measured by the first electric
このように補水用イオン交換樹脂の破過が疑われる場合でも、本実施形態の制御装置30は、上記の補水用イオン交換樹脂の破過以外の他の異常がなければ、〔S10〕に例示するような、燃料電池装置の発電運転を停止する異常停止制御は実行せずに、補水用イオン交換樹脂の破過を示すCPフラグの値の、0から1への書き換え〔S15〕を実行してから、補水制御を停止する〔S16〕。
Even when the water replenishment ion exchange resin is suspected to be broken, the
したがって、本実施形態における制御装置30は、補水制御の実行中に浄化装置の破過が検知された場合、浄化装置に破過の異常が発生したことを原因とする、すなわち浄化装置の破過に起因する異常停止制御は実行せず、代わりに、実行中の補水制御の実行を停止する〔S16〕。これは、本開示の破過対処制御の一例であると同時に、後述の「メンテナンスが必要となる異常」が発生した場合に実行される異常停止制御の、例外的な処置、または異常停止制御の例外、の一例でもある。
Therefore, when the failure of the purification device is detected during the execution of the water replenishment control, the
なお、CPフラグの値の書き換え〔S15〕は、補水制御の停止〔S16〕の後に行っても差し支えない。また、本実施形態におけるフローチャートには示していないが、浄化装置が破過したことを外部に発報する〔S12〕等の破過発報制御を、補水制御の停止〔S16〕の前または後に実行することもできる。 The CP flag value may be rewritten [S15] after the water replenishment control is stopped [S16]. Further, although not shown in the flowchart of the present embodiment, the failure alarm control such as [S12] for notifying the outside that the purification device has failed is performed before or after the stop of the water replenishment control [S16]. You can also do it.
つぎに、〔S15〕にてCPフラグの値を「1」に書き換えたのち、補水制御を停止し、図4Aのフローチャートのスタート〔S0〕に復帰した場合、再度のタンク内凝縮水の水位低下〔S1〕を経て、破過判定制御〔S2〕までフローが進行した時、先に述べたものと異なり、今回は、破過判定制御〔S2〕において、分岐判定は「No」(Flag=1)となる。 Next, when the CP flag value is rewritten to "1" in [S15], the water replenishment control is stopped, and the start [S0] of the flowchart of FIG. 4A is restored, the water level of the condensed water in the tank drops again. When the flow progresses to the breakthrough determination control [S2] via [S1], unlike the one described above, this time, in the breakthrough determination control [S2], the branch determination is "No" (Flag = 1). ).
そのため、制御装置30は、新たに〔S9〕において、改質水タンク6の渇水位置である第2水位位置の水検知器WL2が、水検出信号を発信しているか否か、すなわちタンク内の貯留凝縮水の上水面が、危険レベルにまで低下していないかどうか、を確認する。
Therefore, in [S9], the control device 30 newly determines whether or not the water detector WL 2 at the second water level position, which is the drought position of the reforming
この〔S9〕において、第2水位位置の水検知器WL2からの水検出信号が検出され続けている「Yes」であれば、改質水タンク6内の改質水の貯水量は、まだ危険レベルにまで低下していないと判断して、制御装置30は、先に述べた〔S1〕のループに戻る。
In this [S9], if the water detection signal from the water detector WL 2 at the second water level position is continuously detected as "Yes", the amount of reformed water stored in the reformed
つまり、補水用イオン交換樹脂に破過が発生していて、〔S3〕以降の補水制御を実行することができなくても、改質水の貯水量が危険レベル以下になるまでは、燃料電池装置の発電運転が継続される。ただし、このように補水がされずに発電運転が継続される場合、回収される凝縮水の量が増えなければ、改質水タンク6の水位は徐々に低下していくことになる。
That is, even if the ion exchange resin for water replenishment has broken down and the water replenishment control after [S3] cannot be executed, the fuel cell until the amount of reformed water stored falls below the dangerous level. The power generation operation of the device is continued. However, when the power generation operation is continued without replenishing water in this way, the water level of the reforming
そして、〔S9〕において、第2水位位置の水検知器WL2からの水検出信号が途絶えた「No」であれば、制御装置30は、改質水タンク6内の改質水の貯水量が危険レベルにまで低下していると判断する。改質水タンク6内の水位が第2水位以下となった場合には、一度発電運転を停止〔S10〕させてメンテナンスを施す必要がある。
Then, in [S9], if the water detection signal from the water detector WL 2 at the second water level position is interrupted, the
すなわち、手動でのメンテナンスが完了するまでは、発電運転を再開することができない。このように、メンテナンスが必要となる異常な事象が発生した場合に燃料電池装置の発電運転を停止する制御は、異常停止制御の一例であり、上記の例は、タンクに貯留された水の量が予め決められた所定水量未満となったことを原因とする異常停止制御、である。 That is, the power generation operation cannot be restarted until the manual maintenance is completed. As described above, the control for stopping the power generation operation of the fuel cell device when an abnormal event requiring maintenance occurs is an example of the abnormal stop control, and the above example is the amount of water stored in the tank. Is an abnormal stop control caused by the fact that the amount of water is less than a predetermined amount.
なお、上述の異常停止制御は、図4Aのフローチャートに示すように、発電運転の停止〔S10〕に伴って、異常停止制御実行の原因となった異常の情報(原因情報)を、たとえば表示装置50等を通じて、外部へ発報〔S11〕してもよい。 As shown in the flowchart of FIG. 4A, the above-mentioned abnormal stop control displays, for example, information on the abnormality (cause information) that caused the execution of the abnormal stop control in association with the stop [S10] of the power generation operation. It may be notified to the outside [S11] through 50 or the like.
また、本実施形態の燃料電池装置は、前述の原因情報を外部へ発報〔S11〕した後に、「補水用イオン交換樹脂が破過している」という情報を外部に向けて発報する破過発報制御〔S12〕を実行可能である。破過発報制御における異常情報(破過情報)の発報方法は、上述する異常停止制御における異常情報の発報方法と同様であっても、異なっていてもよい。 Further, in the fuel cell device of the present embodiment, after the above-mentioned cause information is reported to the outside [S11], the information that "the ion exchange resin for water replenishment is broken" is reported to the outside. The over-report control [S12] can be executed. The method of issuing the abnormality information (breakage information) in the failure report control may be the same as or different from the method of issuing the abnormality information in the above-mentioned abnormal stop control.
以上、詳述したように、本実施形態の燃料電池装置、制御装置および制御プログラムは、イオン交換樹脂が破過した場合でも、直ちに運転を停止しないため、効率よく発電運転を行うことができる。 As described in detail above, the fuel cell device, the control device, and the control program of the present embodiment do not immediately stop the operation even if the ion exchange resin breaks, so that the power generation operation can be efficiently performed.
また、この構成によって、本実施形態の燃料電池装置、制御装置および制御プログラムは、その補水用イオン交換樹脂のメンテナンスを、先に述べた、改質水の貯水量が危険レベル未満となった渇水異常が発生した場合に、当該異常を解消するためのメンテナンスと同じタイミングで行うことが可能になる。したがって、本実施形態の燃料電池装置は、メンテナンスの回数を低減することができる。 Further, with this configuration, the fuel cell device, the control device, and the control program of the present embodiment perform maintenance of the ion exchange resin for replenishment, and the drought in which the amount of reformed water stored becomes less than the dangerous level as described above. When an abnormality occurs, it can be performed at the same timing as the maintenance for resolving the abnormality. Therefore, the fuel cell device of the present embodiment can reduce the number of maintenances.
また、本実施形態の燃料電池装置は、前述の、補水用イオン交換樹脂の破過を示すCPフラグの値の「0」から「1」への書き換え〔S15〕後は、そのCPフラグ「1」は、ユーザ等を含む管理者の命令指示なしに、リセットされない。すなわち、言い換えれば、制御装置30は、補水用イオン交換樹脂の破過を検知した場合、補水用イオン交換樹脂の破過を示すCPフラグを「1」に書き換える破過記録制御を実行するとともに、外部からの記録消去命令等を受信するまで、前記CPフラグを「1」のまま維持する記録保持制御を実行する。
Further, in the fuel cell device of the present embodiment, after rewriting the value of the CP flag indicating the failure of the water replenishment ion exchange resin from "0" to "1" [S15], the CP flag "1" is used. Is not reset without instructions from the administrator including the user and the like. That is, in other words, when the
この構成により、本実施形態の燃料電池装置、制御装置および制御プログラムは、補水用イオン交換樹脂が破過した、または破過が疑われた際に、それを記憶して、前述のような改質水の貯水量が危険レベル未満となった渇水異常が発生した場合に、この渇水異常について外部に発せられる情報である信号,報告等に加えて、補水用イオン交換樹脂に異常が生じているという情報を、管理者等に確実に伝達することができる。 With this configuration, the fuel cell device, the control device, and the control program of the present embodiment store the rupture or suspected rupture of the water replenishment ion exchange resin, and modify as described above. When a drought abnormality occurs in which the amount of quality water stored is less than the dangerous level, in addition to signals, reports, etc. that are information issued to the outside about this drought abnormality, an abnormality has occurred in the ion exchange resin for refilling water. Information can be reliably transmitted to the administrator and the like.
前述の実施形態は、本開示の燃料電池装置における補水用イオン交換樹脂の破過制御の一例である。また、上記例では、制御装置30における破過検知制御に含まれる補水量確認制御に用いられる補水量積算装置の一例として、補水用イオン交換樹脂を流過した水量の積算・累積項目である、電磁開閉式止水弁V1の開閉回数(N)を用いたが、たとえば、電磁開閉式の止水弁V1の開時間(第1時間)を累積した累積開弁時間を用いてもよく、外部水である水道水の、第2のイオン交換樹脂容器72への時間あたり流入量を計測するフローメーター、あるいは、量水計等を備える場合、それらのセンサから得られる値、すなわち水量を積算して、累積水量の値を、補水用イオン交換樹脂の破過判定の指標または基準としてもよい。これらフローメーターおよび量水計等も、補水量積算装置の一例である。
The above-described embodiment is an example of breakthrough control of the ion exchange resin for water replenishment in the fuel cell device of the present disclosure. Further, in the above example, as an example of the water replenishment amount integrating device used for the refilling amount confirmation control included in the breakthrough detection control in the
また、たとえば、前記の外部水である水道水の、第2のイオン交換樹脂容器72への流入量を、水補給流路Gに配設された止水弁V1が開弁された時間と、水補給流路G中を流れる外部水の水圧または流量等にもとづいて、演算で算出可能であれば、開弁された時間を積算した累積値を、第2のイオン交換樹脂容器72へ流入した累積水量として、補水用イオン交換樹脂の破過判定に利用してもよい。
Further, for example, tap water is the external water, the inflow into the second ion-
実施形態では、燃料電池装置において異常停止制御が実行される「補水用イオン交換樹脂の破過以外の他の異常」の一例として、改質水タンク6内の水位が第2水位以下の渇水位となる場合を例示したが、本開示におけるメンテナンスが必要となる異常な事象・現象は、これに限られるものでない。
In the embodiment, as an example of "an abnormality other than the breakage of the ion exchange resin for water replenishment" in which the abnormal stop control is executed in the fuel cell device, the water level in the reformed
また、前述の補水用イオン交換樹脂の破過の異常も、最終的にはメンテナンスが必要となるため、上記メンテナンスが必要となる異常に含まれるものである。しかしながら、本実施形態における燃料電池装置は、この「補水用イオン交換樹脂の破過の異常」の処理を、「メンテナンスが必要となる他の異常」と分けて、特例として例外的に処理するものである。 In addition, the above-mentioned abnormality of the breakthrough of the ion exchange resin for water replenishment is also included in the above-mentioned abnormality that requires maintenance because maintenance is finally required. However, in the fuel cell device of the present embodiment, the treatment of this "abnormality of breakage of the ion exchange resin for water replenishment" is separated from "other abnormalities requiring maintenance" and treated exceptionally as a special case. Is.
また、本実施形態におけるフローチャートには示していないが、補水用イオン交換樹脂が充填された第2のイオン交換樹脂容器72に溜まる脱イオン水の導電率が第3値を超える場合も、本開示におけるメンテナンスが必要となる異常な事象に該当する。
Further, although not shown in the flowchart of the present embodiment, the present disclosure also shows a case where the conductivity of the deionized water collected in the second ion
その場合、制御装置30は、電気伝導率計の異常または補水電磁弁の異常が発生したと判断して、異常停止制御を実行する。第3値は、上述する第2値より大きい値であり、たとえば、150μS/cm程度である。第2のイオン交換樹脂容器72の上部に溜まる脱イオン水の導電率が第3値を超えるか否かは、発電運転を実行している間、常時、判定していてもよい。
In that case, the
なお、燃料電池装置の制御装置30および記憶装置40は、燃料電池装置100の外部に有する構成として実現することもできる。さらに、本開示に係る制御装置30における特徴的な制御工程を含む制御方法として実現したり、上記工程をコンピュータに実行させるための制御プログラムとして実現したりすることも可能である。
The
また、セルスタック装置および燃料電池モジュールは、SOFCに限定されず、たとえば固体高分子形燃料電池〔Polymer Electrolyte Fuel Cell(PEFC)〕、リン酸形燃料電池〔Phosphoric Acid Fuel Cell(PAFC)〕、および、溶融炭酸塩形燃料電池〔Molten Carbonate Fuel Cell(MCFC)〕などのような燃料電池で構成してもよい。 Further, the cell stack device and the fuel cell module are not limited to SOFC, for example, a solid polymer fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell [Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)], and a fuel cell. , Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) and the like.
1 燃料電池モジュール
6 改質水タンク(第1タンク)
61 第1改質水タンク
62 第2改質水タンク
63 第1イオン交換樹脂容器
64 第2イオン交換樹脂容器
30 制御装置
40 記憶装置
50 表示装置
100 燃料電池装置
1
61 1st reformed
V1 止水弁
G 水補給流路
WC1 電気伝導率計
WL1 水検知器(第1水位センサ)
WL2 水検知器(第2水位センサ)
V 1 Water stop valve G Water supply flow path WC 1 Electrical conductivity meter WL 1 Water detector (1st water level sensor)
WL 2 water detector (second water level sensor)
Claims (7)
該燃料電池より排出される排ガスから回収した水を貯留する第1タンクと、
前記第1タンクに外部から水を補給する、電磁開閉式の止水弁を含む補水装置と、
外部から補給される水を浄化する浄化装置と、
該浄化装置の破過を検知するための、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率を測定する水質測定装置を含む、破過検知装置と、
前記燃料電池の発電運転を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記止水弁の開閉動作により前記第1タンクに外部の水を補給する補水制御と、
前記止水弁の開閉動作の回数が予め決められた第1値を超えるか否かを検知する止水弁動作検知制御と、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率の値が、予め決められた第2値を超えるか否かを確認する導電率確認制御と、を含み、前記止水弁動作検知制御における前記止水弁の開閉動作の回数が前記第1値を超え、かつ、前記導電率確認制御における前記導電率の値が前記第2値を超える場合に、前記浄化装置が破過したと検知する、破過検知制御と、
メンテナンスが必要となる異常が発生した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御と、
前記破過検知制御により、前記補水制御の実行中に前記浄化装置の破過が検知された場合、前記浄化装置の破過の異常を原因とする前記異常停止制御を実行せずに、前記補水制御の実行を停止する、破過対処制御と、を実行可能である、燃料電池装置。 With a fuel cell
A first tank for storing water recovered from the exhaust gas discharged from the fuel cell, and
A water replenishing device including an electromagnetic opening / closing type water stop valve that replenishes the first tank with water from the outside.
A purification device that purifies water supplied from the outside,
A breakthrough detection device including a water quality measuring device for measuring the conductivity of external water via the purification device for detecting the breakage of the purification device.
A control device for controlling the power generation operation of the fuel cell is provided.
The control device is
Water replenishment control to replenish the first tank with external water by opening and closing the water stop valve, and
The water stop valve operation detection control that detects whether or not the number of times of the water stop valve opening / closing operation exceeds a predetermined first value, and the value of the conductivity of external water that has passed through the purification device are determined in advance. The number of times of opening / closing operation of the water stop valve in the water stop valve operation detection control includes the conductivity confirmation control for confirming whether or not the predetermined second value is exceeded, and the number of times of opening / closing operation of the water stop valve exceeds the first value. When the value of the conductivity in the conductivity confirmation control exceeds the second value, the purification device is detected to have failed, and the breakthrough detection control
Abnormal stop control that stops the power generation operation of the fuel cell when an abnormality that requires maintenance occurs,
When the failure of the purification device is detected during the execution of the water replenishment control by the failure detection control, the water replenishment is performed without executing the abnormality stop control caused by the abnormality of the failure of the purification device. A fuel cell device that is capable of executing breakthrough coping control, which stops the execution of control.
前記制御装置は、
前記破過検知装置による前記浄化装置の破過の検知を前記記憶装置に記録する破過記録制御と、
前記浄化装置の破過の記録を前記記憶装置内に保持する記録保持制御と、を実行可能であり、
前記制御装置は、前記破過検知制御により前記浄化装置の破過が検知された場合、前記破過記録制御を実行するとともに、外部からの記録消去命令を受信するまで、前記記録保持制御を実行する、請求項1または2に記載の燃料電池装置。 A storage device for storing a program executed by the control device and information necessary for executing the program is further provided.
The control device is
A breakthrough record control that records the breakage detection of the purification device by the breakthrough detection device in the storage device, and
It is possible to execute a record holding control for holding a record of the failure of the purification device in the storage device.
When the failure of the purification device is detected by the failure detection control, the control device executes the failure recording control and executes the record holding control until a record erasing command from the outside is received. The fuel cell device according to claim 1 or 2.
前記燃料電池は、浄化装置と、破過検知装置と、電磁開閉式の止水弁を含む補水装置と、を備え、
前記止水弁の開閉動作により前記燃料電池装置内に外部の水を補給する補水制御と、
前記止水弁の開閉動作の回数が予め決められた第1値を超えるか否かを検知する止水弁動作検知制御と、前記浄化装置を経由した外部の水の導電率の値が、予め決められた第2値を超えるか否かを確認する導電率確認制御と、を含み、前記止水弁動作検知制御における前記止水弁の開閉動作の回数が前記第1値を超え、かつ、前記導電率確認制御における前記導電率の値が前記第2値を超える場合に、前記破過検知装置により前記浄化装置が破過したと検知する、破過検知制御と、を含み、
運転の停止が必要となる事象が発生した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御と、
前記浄化装置に破過が発生した場合に前記補水制御の実行を停止する破過対処制御と、を選択的に実行可能であり、
前記補水制御の実行中に、前記浄化装置の破過が発生した場合、前記異常停止制御に代えて、前記破過対処制御を実行する、制御装置。 A control device that controls a fuel cell device including a fuel cell.
The fuel cell includes a purification device, a breakthrough detection device, and a water replenishment device including an electromagnetically open / close type water stop valve.
Water replenishment control that replenishes external water inside the fuel cell device by opening and closing the water stop valve, and
The water stop valve operation detection control that detects whether or not the number of times of the water stop valve opening / closing operation exceeds a predetermined first value, and the value of the conductivity of external water that has passed through the purification device are determined in advance. The number of times of opening / closing operation of the water stop valve in the water stop valve operation detection control includes the conductivity confirmation control for confirming whether or not the predetermined second value is exceeded, and the number of times of opening / closing operation of the water stop valve exceeds the first value. Includes a breakthrough detection control that detects that the purification device has broken through by the breakthrough detection device when the value of the conductivity in the conductivity confirmation control exceeds the second value.
Abnormal stop control to stop the power generation operation of the fuel cell when an event that requires the stop of operation occurs,
It is possible to selectively execute the breakthrough coping control that stops the execution of the water replenishment control when the breakage occurs in the purification device.
A control device that executes the failure coping control instead of the abnormal stop control when a failure of the purification device occurs during the execution of the water replenishment control.
電磁開閉式の止水弁の開閉動作により燃料電池装置内に外部の水を補給する補水制御ステップと、
前記止水弁の開閉動作の回数が予め決められた第1値を超えるか否かを検知する止水弁動作検知制御と、外部から補給される水を浄化する浄化装置を経由した外部の水の導電率の値が、予め決められた第2値を超えるか否かを確認する導電率確認制御と、を含み、前記止水弁動作検知制御における前記止水弁の開閉動作の回数が前記第1値を超え、かつ、前記導電率確認制御における前記導電率の値が前記第2値を超える場合に、破過検知装置により浄化装置の破過を検知する破過検知制御ステップと、
運転の停止が必要となる事象を検知した場合に燃料電池の発電運転を停止する異常停止制御ステップと、
前記浄化装置の破過を検知した場合に前記補水制御の実行を停止する破過対処制御ステップと、を実行させる制御プログラムであって、
前記補水制御ステップの実行中に、前記破過検知制御ステップにおいて浄化装置の破過を検知した場合、前記異常停止制御ステップの実行に代えて、実行中の前記補水制御ステップを停止して、前記破過対処制御ステップを実行する、制御プログラム。 For a control device that controls a fuel cell device equipped with a fuel cell,
A refill control step that replenishes external water inside the fuel cell device by opening and closing the electromagnetically open / close type water stop valve, and
External water via a water stop valve operation detection control that detects whether or not the number of times of opening / closing operation of the water stop valve exceeds a predetermined first value and a purification device that purifies water supplied from the outside. The number of times of opening / closing operation of the water stop valve in the water stop valve operation detection control includes the conductivity confirmation control for confirming whether or not the value of the conductivity of the water exceeds a predetermined second value. A breakthrough detection control step for detecting the breakage of the purification device by the breakthrough detection device when the first value is exceeded and the conductivity value in the conductivity confirmation control exceeds the second value.
An abnormal stop control step that stops the power generation operation of the fuel cell when an event that requires the stop of operation is detected, and
A control program for executing a failure coping control step that stops execution of the water replenishment control when a failure of the purification device is detected.
When a failure of the purification device is detected in the failure detection control step during the execution of the water replenishment control step, the execution of the abnormal stop control step is stopped, and the execution of the water replenishment control step is stopped. A control program that executes a breakthrough control step.
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