JP2021163738A - 燃料電池装置及び燃料電池管理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池装置30の運転制御部16は、改質部7に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされると判定した場合、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部2の動作を制御し、改質部7に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
【選択図】図1
Description
また、燃料ガスが燃料電池の外部へリークする以外にも、アノード側からカソード側へリークする可能性もある。その場合、アノードでの発電反応に用いることができる燃料ガス量が減少して、燃料電池の出力電圧が低下する可能性がある。
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、
発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、
前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、
前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、
前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、
前記改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされると判定した場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
また、運転制御部は、消費状態検出部の検出結果に基づいて、改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。つまり、燃料利用率が高くなるように改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量が減少するため、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消が期待される。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池装置を提供できる。
前記運転制御部は、前記燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃焼部の温度が前記下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部の温度が下限燃焼温度以上になること、が期待される。それに対して、運転制御部は、燃焼部の温度が下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃焼部の温度が上限燃焼温度以下になること、が期待される。
前記運転制御部は、前記燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃料電池の出力電圧が前記下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧以上になること、が期待される。それに対して、運転制御部は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が上限出力電圧以下になること、が期待される。
前記消費状態検出部は、前記燃料ガス消費部としての前記燃焼触媒部の温度を検出する触媒温度検出部を有し、
前記運転制御部は、前記燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部に供給されて燃焼される燃料ガスの量の増加、が期待される。
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する、又は、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成される点にある。
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給不足条件が満たされるという結果である場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給過剰条件が満たされるという結果である場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御するように構成されていてもよい。
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を低くさせるための情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、それまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を高くさせるための情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、それまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御するように構成されていてもよい。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
更に、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされるか又は供給過剰条件が満たされるか又は供給不足条件と供給過剰条件との両方が満たされないかを決定する機能を燃料電池装置が有していなくても、サーバー装置でそのような決定を行うことができる。そして、サーバー装置がその決定内容に基づいて作成された判定結果を燃料電池装置に送信することで、燃料電池装置で設定される燃料利用率を適正な値にさせることができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池管理システムを提供できる。
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態に係る燃料電池装置30について説明する。
図1は、燃料電池装置30の構成を示す図である。燃料電池装置30は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部7と、改質部7で生成された燃料ガスが供給されるアノード9a及び酸素ガスが供給されるカソード9bを有する燃料電池10と、発電反応で用いられた後にアノード9aから排出される排出燃料ガスに含まれる燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって改質部7を加熱する燃焼部11とを備える。加えて、燃料電池装置30は、原燃料供給量調節部2と、消費状態検出部20と、運転制御部16とを備える。本実施形態では、筐体1の内部に改質部7と燃料電池10と燃焼部11とが収容される。加えて、筐体1の内部には、供給される改質用水を気化する気化部6も収容されている。燃焼部11で発生した燃焼熱は気化部6にも与えられる。発電反応によって燃料ガスを消費する燃料電池10と、燃焼によって燃料ガスを消費する燃焼部11とは、燃料ガス消費部24として用いることができる。
酸素供給量調節部15の動作は運転制御部16が制御する。
燃料電池装置30が備える原燃料供給量調節部2及び水供給量調節部4の動作は運転制御部16が制御する。
改質部7に供給される原燃料ガスの量及び水蒸気の量を調節することで改質部7での燃料ガスの生成量、即ち、改質部7からアノード9aへの燃料ガスの供給量が調節される。
先ず、出力電流Iが決まると、その出力電流Iを燃料電池10で発生させるのに要する燃料ガスの量が決まる。つまり、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられる燃料ガスの量が決まる。また、図2に示したように、出力電流Iが決まると、燃料利用率Ufが決まる。その結果、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられる燃料ガスの量と、燃料利用率とから、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられずに排出される排出燃料ガス中の燃料ガスの量も決まる。従って、出力電流Iに対して、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、燃料電池10のアノード9aに供給する必要がある燃料ガスの量(発電反応に用いられる燃料ガスの量、及び、発電反応に用いられずに排出される排出燃料ガス中の燃料ガスの量)が決まる。そして、その燃料電池10のアノード9aに供給する必要がある燃料ガスの量は、改質部7で生成するべき燃料ガスの量であるので、その燃料ガスを生成するために必要な、改質部7に供給する原燃料ガスの量が決まる。
例えば、燃料電池10の燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が燃料電池10毎に異なる場合、複数の燃料電池10の燃焼部11に同じ量の燃料ガスが供給されても、燃焼部11の温度が異なる可能性がある。そのため、例えば燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が相対的に悪い燃料電池10では、より多くの燃料ガスが燃焼部11に供給されること、即ち、より低い燃料利用率を設定することが好ましい。それに対して、例えば燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が相対的に良い燃料電池10では、より少ない燃料ガスが燃焼部11に供給されること、即ち、より高い燃料利用率を設定することが好ましい。
また、燃料ガスが燃料電池10の外部へリークする以外にも、アノード9a側からカソード9b側へリークする可能性もある。その場合、アノード9aでの発電反応に用いることができる燃料ガス量が減少して、燃料電池10の出力電圧が低下する可能性がある。
以下に、適正な燃料利用率を設定する場合の例について説明する。
例1では、燃焼部11が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃焼部11の温度を検出する燃焼温度検出部13を有する場合、運転制御部16は、燃焼部11の温度が下限燃焼温度(例えば550℃など)より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃焼部11の温度が下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度(例えば650℃など)より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃焼部11の温度が下限燃焼温度より低い又は上限燃焼温度より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃焼部11での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、その不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
例2では、燃料電池10が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃料電池10の出力電圧を検出する出力電圧検出部18を有する場合、運転制御部16は、燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧(例えば55Vなど)より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧よりも高い上限出力電圧(例えば65Vなど)より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧より低い又は上限出力電圧より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃料電池10での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、その不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
運転制御部16が燃料利用率を低下させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
運転制御部16が燃料利用率を上昇させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
例3では、燃焼触媒部12が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12の温度を検出する触媒温度検出部14を有する場合、運転制御部16は、燃焼触媒部12の温度が上限触媒温度(例えば220℃など)より高い場合に供給不足条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12の温度が上限触媒温度より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
運転制御部16が燃料利用率を低下させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
以下に図面を参照して本発明の第2実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
尚、図4では、3台の燃料電池装置30(30A,30B,30C)を描いているが、サーバー装置32と通信する燃料電池装置30の台数は適宜設定可能である。
燃料電池装置30の運転制御部16は、後述する検出結果送信処理及び判定結果受信処理及び供給量調節処理を行うよう構成される。
つまり、この例では、燃料電池装置30の運転制御部16は、上記実施形態と同様に、自身で適正な燃料利用率の特性曲線(例えば、図2の特性曲線A,Bなど)を決定し、その決定した燃料利用率の特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定する。
つまり、この例では、サーバー装置32が、燃料電池装置30で設定されるべき適正な燃料利用率の特性曲線(例えば、図2の特性曲線A,Bなど)を決定して燃料電池装置30に送信し、燃料電池装置30の運転制御部16は、サーバー装置32から受信した、その燃料利用率の特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定する。
サーバー装置32は、検出結果受信処理及び検出結果判定処理及び判定結果送信処理を行うように構成される。
一例を挙げると、サーバー装置32は、各燃料電池装置30で現在設定されている基準燃料利用率特性曲線に関する情報を記憶している。そして、サーバー装置32は、検出結果判定処理において、燃料電池装置30から受信した消費状態検出部20の検出結果が供給不足条件を満たす場合、燃料電池装置30で設定されている基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を低くさせるための新たな燃料利用率の特性曲線(例えば図2の特性曲線Aなど)を決定して、燃料電池装置30に送信する判定結果に含める。また、サーバー装置32は、検出結果判定処理において、燃料電池装置30から受信した消費状態検出部20の検出結果が供給過剰条件を満たす場合、燃料電池装置30で設定されている基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を高くさせるための新たな燃料利用率の特性曲線(例えば図2の特性曲線Bなど)を決定して、燃料電池装置30に送信する判定結果に含める。
<1>
上記実施形態では、燃料電池装置30及び燃料電池管理システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成については適宜変更可能である。
上記実施形態では、燃料電池10の出力電流Iと燃料電池10での燃料利用率Ufとの関係(図2)、及び、燃料電池10の出力電流Iと改質部7での改質処理のS/Cとの関係(図3)について説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。
また、図2には、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線(特性曲線B)と、基準燃料利用率特性曲線よりも低い燃料利用率となる特性曲線(特性曲線A)とを、1種類ずつ例示したが、本発明では、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線が燃料電池装置30及びサーバー装置32などで複数個用意されていてもよく、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線が燃料電池装置30及びサーバー装置32などで複数個用意されていてもよい。
また、図2には、全ての出力電流範囲で燃料利用率が変更されるような特性曲線A,Bを例示したが、特定の出力電流範囲(例えば定格出力電流付近など)のみで燃料利用率が変更されるような特性曲線であってもよい。
燃料利用率を高く又は低くする場合に、基準燃料利用率特性曲線自体を図2に例示したような特性曲線A,Bなどへ変更する例を上述したが、燃料利用率を変更する手法はそれに限定されず適宜設定可能である。
例えば、供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の供給量の増加量とを予め記憶しておく。そして、供給不足条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される仮の燃料利用率から上記燃料利用率の減少量を減算することで、基準燃料利用率特性曲線よりも低下した燃料利用率を決定できる。同様に、供給過剰条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される仮の燃料利用率に上記燃料利用率の増加量を加算することで、基準燃料利用率特性曲線よりも増加した燃料利用率を決定できる。
例えば、供給不足条件が満たされた場合に適用される、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量の増加量と、供給過剰条件が満たされた場合に適用される、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量の減少量とを予め記憶しておく。そして、供給不足条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、改質部7に供給する原燃料ガスの量を仮決定し、その原燃料ガスの仮供給量に上記増加量を加算することで、燃料利用率を低下させるための原燃料ガス供給量を最終決定できる。或いは、供給過剰条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、改質部7に供給する原燃料ガスの量を仮決定し、その原燃料ガスの仮供給量から上記減少量を減算することで、燃料利用率を上昇させるための原燃料ガス供給量を最終決定できる。
上記実施形態では、温度や電圧などについての具体的な数値を挙げて本発明の燃料電池装置30及び燃料電池管理システムの説明を行ったが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。
尚、上記実施形態(別実施形態を含む)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
2 原燃料供給量調節部
7 改質部
9a アノード
9b カソード
10 燃料電池(セルスタック、燃料ガス消費部)
11 燃焼部
12 燃焼触媒部
13 燃焼温度検出部
14 触媒温度検出部(消費状態検出部 20)
16 運転制御部
18 出力電圧検出部(消費状態検出部 20)
20 消費状態検出部
24 燃料ガス消費部
30 燃料電池装置
32 サーバー装置
また、燃料ガスが燃料電池の外部へリークする以外にも、アノード側からカソード側へリークする可能性もある。その場合、アノードでの発電反応に用いることができる燃料ガス量が減少して、燃料電池の出力電圧が低下する可能性がある。
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、
発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、
前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、
前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、
前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている複数の燃料利用率特性曲線の内の一つの基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、
前記改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされると判定した場合、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
また、運転制御部は、消費状態検出部の検出結果に基づいて、改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。つまり、燃料利用率が高くなるように改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量が減少するため、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消が期待される。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
加えて、運転制御部は、消費状態検出部の検出結果に基づいて、改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされると判定した場合、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御し、改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池装置を提供できる。
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、
発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、
前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、
前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、
前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、前記改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しており、
前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、
前記供給不足条件が満たされると判定した場合、燃料利用率が前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記減少量だけ低下した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記供給過剰条件が満たされると判定した場合、燃料利用率が前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記増加量だけ増加した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
また、運転制御部は、消費状態検出部の検出結果に基づいて、改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。つまり、燃料利用率が高くなるように改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量が減少するため、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消が期待される。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
加えて、燃料電池装置は、改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しており、運転制御部は、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされると判定した場合、燃料利用率が基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも減少量だけ低下した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御し、供給過剰条件が満たされると判定した場合、燃料利用率が基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも増加量だけ増加した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池装置を提供できる。
前記運転制御部は、前記燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃焼部の温度が前記下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部の温度が下限燃焼温度以上になること、が期待される。それに対して、運転制御部は、燃焼部の温度が下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃焼部の温度が上限燃焼温度以下になること、が期待される。
前記運転制御部は、前記燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃料電池の出力電圧が前記下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧以上になること、が期待される。それに対して、運転制御部は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が上限出力電圧以下になること、が期待される。
前記消費状態検出部は、前記燃料ガス消費部としての前記燃焼触媒部の温度を検出する触媒温度検出部を有し、
前記運転制御部は、前記燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定する点にある。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部に供給されて燃焼される燃料ガスの量の増加、が期待される。
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている複数の燃料利用率特性曲線の内の一つの基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置が前記検出結果判定処理において作成する前記判定結果は、前記供給不足条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給過剰条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないという結果を示す情報を含み、
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給不足条件が満たされるという結果である場合、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給過剰条件が満たされるという結果である場合、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
更に、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされるか又は供給過剰条件が満たされるか又は供給不足条件と供給過剰条件との両方が満たされないかを決定する機能を燃料電池装置が有していなくても、サーバー装置でそのような決定を行うことができる。そして、サーバー装置がその決定内容に基づいて作成された判定結果を燃料電池装置に送信することで、燃料電池装置で設定される燃料利用率を適正な値にさせることができる。
また更に、燃料電池装置は、供給量調節処理において、サーバー装置から受信した判定結果が、供給不足条件が満たされるという結果である場合、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御し、サーバー装置から受信した判定結果が、供給過剰条件が満たされるという結果である場合、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池管理システムを提供できる。
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている複数の燃料利用率特性曲線の内の一つの基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記検出結果判定処理において、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給不足条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を低くさせるための情報として、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を前記判定結果に含め、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給過剰条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を高くさせるための情報として、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まるよりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を前記判定結果に含め、前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて当該別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、複数の前記燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の前記基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて当該別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな前記基準燃料利用率特性曲線に従って前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
更に、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされるか又は供給過剰条件が満たされるか又は供給不足条件と供給過剰条件との両方が満たされないかを決定する機能を燃料電池装置が有していなくても、サーバー装置でそのような決定を行うことができる。そして、サーバー装置がその決定内容に基づいて作成された判定結果を燃料電池装置に送信することで、燃料電池装置で設定される燃料利用率を適正な値にさせることができる。
また更に、燃料電池装置は、供給量調節処理において、サーバー装置から受信した判定結果が、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも低くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて当該別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御し、サーバー装置から受信した判定結果が、複数の燃料利用率特性曲線の内、燃料利用率が現在の基準燃料利用率特性曲線で定まる値よりも高くなる別の一つの燃料利用率特性曲線についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて当該別の一つの燃料利用率特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定し、新たな基準燃料利用率特性曲線に従って原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池管理システムを提供できる。
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置が前記検出結果判定処理において作成する前記判定結果は、前記供給不足条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給過剰条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないという結果を示す情報を含み、
前記燃料電池装置は、前記供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、前記供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しており、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給不足条件が満たされるという結果である場合、燃料利用率が前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記減少量だけ低下した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給過剰条件が満たされるという結果である場合、燃料利用率が前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記増加量だけ増加した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
更に、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされるか又は供給過剰条件が満たされるか又は供給不足条件と供給過剰条件との両方が満たされないかを決定する機能を燃料電池装置が有していなくても、サーバー装置でそのような決定を行うことができる。そして、サーバー装置がその決定内容に基づいて作成された判定結果を燃料電池装置に送信することで、燃料電池装置で設定される燃料利用率を適正な値にさせることができる。
また更に、燃料電池装置は、供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しており、供給量調節処理において、サーバー装置から受信した判定結果が、供給不足条件が満たされるという結果である場合、燃料利用率が基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも減少量だけ低下した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御し、サーバー装置から受信した判定結果が、供給過剰条件が満たされるという結果である場合、燃料利用率が基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも増加量だけ増加した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池管理システムを提供できる。
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、燃料利用率を低下させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、燃料利用率を上昇させる場合には前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、前記供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しており、前記検出結果判定処理において、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給不足条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を低くさせるための情報として、燃料利用率の前記減少量についての情報を前記判定結果に含め、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給過剰条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を高くさせるための情報として、燃料利用率の前記増加量についての情報を前記判定結果に含め、
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を低くさせるための前記減少量についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、燃料利用率がそれまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記減少量だけ低下した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を高くさせるための前記増加量についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、燃料利用率がそれまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも前記増加量だけ増加した燃料利用率となるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する点にある。
このように、改質部に供給する原燃料ガスの量が、燃料電池装置の燃料ガス消費部での燃料ガスの実際の消費状態に基づいて調節されることで、適切な燃料利用率へと修正される。
更に、消費状態検出部の検出結果に基づいて、供給不足条件が満たされるか又は供給過剰条件が満たされるか又は供給不足条件と供給過剰条件との両方が満たされないかを決定する機能を燃料電池装置が有していなくても、サーバー装置でそのような決定を行うことができる。そして、サーバー装置がその決定内容に基づいて作成された判定結果を燃料電池装置に送信することで、燃料電池装置で設定される燃料利用率を適正な値にさせることができる。
また更に、燃料電池装置は、供給量調節処理において、サーバー装置から受信した判定結果が燃料利用率を低くさせるための減少量についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、燃料利用率がそれまで設定されていた基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも減少量だけ低下した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御し、サーバー装置から受信した判定結果が燃料利用率を高くさせるための増加量についての情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、燃料利用率がそれまで設定されていた基準燃料利用率特性曲線で決定される値よりも増加量だけ増加した燃料利用率となるように原燃料供給量調節部の動作を制御することができる。
従って、燃料電池を適正に運転できるような適正な燃料利用率が設定される燃料電池管理システムを提供できる。
そこで本特徴構成では、サーバー装置は、燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃料電池装置が、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部の温度が下限燃焼温度以上になること、が期待される。それに対して、サーバー装置は、燃焼部の温度が下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、燃料電池装置が、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃焼部の温度が上限燃焼温度以下になること、が期待される。
そこで本特徴構成では、サーバー装置は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃料電池装置が、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧以上になること、が期待される。それに対して、サーバー装置は、燃料電池の出力電圧が下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定し、燃料電池装置が、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが過剰な状態の解消、即ち、燃料電池の出力電圧が上限出力電圧以下になること、が期待される。
そこで本特徴構成では、サーバー装置は、燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃料電池装置が、改質部への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように原燃料供給量調節部の動作を制御する。その結果、改質部に供給する原燃料ガスが不足する状態の解消、即ち、燃焼部に供給されて燃焼される燃料ガスの量の増加、が期待される。
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態に係る燃料電池装置30について説明する。
図1は、燃料電池装置30の構成を示す図である。燃料電池装置30は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部7と、改質部7で生成された燃料ガスが供給されるアノード9a及び酸素ガスが供給されるカソード9bを有する燃料電池10と、発電反応で用いられた後にアノード9aから排出される排出燃料ガスに含まれる燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって改質部7を加熱する燃焼部11とを備える。加えて、燃料電池装置30は、原燃料供給量調節部2と、消費状態検出部20と、運転制御部16とを備える。本実施形態では、筐体1の内部に改質部7と燃料電池10と燃焼部11とが収容される。加えて、筐体1の内部には、供給される改質用水を気化する気化部6も収容されている。燃焼部11で発生した燃焼熱は気化部6にも与えられる。発電反応によって燃料ガスを消費する燃料電池10と、燃焼によって燃料ガスを消費する燃焼部11とは、燃料ガス消費部24として用いることができる。
酸素供給量調節部15の動作は運転制御部16が制御する。
燃料電池装置30が備える原燃料供給量調節部2及び水供給量調節部4の動作は運転制御部16が制御する。
改質部7に供給される原燃料ガスの量及び水蒸気の量を調節することで改質部7での燃料ガスの生成量、即ち、改質部7からアノード9aへの燃料ガスの供給量が調節される。
先ず、出力電流Iが決まると、その出力電流Iを燃料電池10で発生させるのに要する燃料ガスの量が決まる。つまり、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられる燃料ガスの量が決まる。また、図2に示したように、出力電流Iが決まると、燃料利用率Ufが決まる。その結果、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられる燃料ガスの量と、燃料利用率とから、燃料電池10のアノード9aで発電反応に用いられずに排出される排出燃料ガス中の燃料ガスの量も決まる。従って、出力電流Iに対して、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、燃料電池10のアノード9aに供給する必要がある燃料ガスの量(発電反応に用いられる燃料ガスの量、及び、発電反応に用いられずに排出される排出燃料ガス中の燃料ガスの量)が決まる。そして、その燃料電池10のアノード9aに供給する必要がある燃料ガスの量は、改質部7で生成するべき燃料ガスの量であるので、その燃料ガスを生成するために必要な、改質部7に供給する原燃料ガスの量が決まる。
例えば、燃料電池10の燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が燃料電池10毎に異なる場合、複数の燃料電池10の燃焼部11に同じ量の燃料ガスが供給されても、燃焼部11の温度が異なる可能性がある。そのため、例えば燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が相対的に悪い燃料電池10では、より多くの燃料ガスが燃焼部11に供給されること、即ち、より低い燃料利用率を設定することが好ましい。それに対して、例えば燃焼部11での燃料ガスの燃焼性が相対的に良い燃料電池10では、より少ない燃料ガスが燃焼部11に供給されること、即ち、より高い燃料利用率を設定することが好ましい。
また、燃料ガスが燃料電池10の外部へリークする以外にも、アノード9a側からカソード9b側へリークする可能性もある。その場合、アノード9aでの発電反応に用いることができる燃料ガス量が減少して、燃料電池10の出力電圧が低下する可能性がある。
以下に、適正な燃料利用率を設定する場合の例について説明する。
例1では、燃焼部11が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃焼部11の温度を検出する燃焼温度検出部13を有する場合、運転制御部16は、燃焼部11の温度が下限燃焼温度(例えば550℃など)より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃焼部11の温度が下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度(例えば650℃など)より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃焼部11の温度が下限燃焼温度より低い又は上限燃焼温度より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃焼部11での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、その不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
例2では、燃料電池10が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃料電池10の出力電圧を検出する出力電圧検出部18を有する場合、運転制御部16は、燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧(例えば55Vなど)より低い場合に供給不足条件が満たされたと判定し、燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧よりも高い上限出力電圧(例えば65Vなど)より高い場合に供給過剰条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃料電池10の出力電圧が下限出力電圧より低い又は上限出力電圧より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃料電池10での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、その不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
運転制御部16が燃料利用率を低下させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
運転制御部16が燃料利用率を上昇させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
例3では、燃焼触媒部12が燃料ガス消費部24となる。そして、消費状態検出部20が、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12の温度を検出する触媒温度検出部14を有する場合、運転制御部16は、燃焼触媒部12の温度が上限触媒温度(例えば220℃など)より高い場合に供給不足条件が満たされたと判定する。つまり、運転制御部16は、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12の温度が上限触媒温度より高い場合、燃料ガス消費部24としての燃焼触媒部12での燃料ガスの消費状態が不適正状態であると判定して、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで不適正状態が解消されるように原燃料供給量調節部2の動作を制御する。
運転制御部16が燃料利用率を低下させる場合の具体例は、上記例1で説明したのと同様である。
以下に図面を参照して本発明の第2実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
尚、図4では、3台の燃料電池装置30(30A,30B,30C)を描いているが、サーバー装置32と通信する燃料電池装置30の台数は適宜設定可能である。
燃料電池装置30の運転制御部16は、後述する検出結果送信処理及び判定結果受信処理及び供給量調節処理を行うよう構成される。
つまり、この例では、燃料電池装置30の運転制御部16は、上記実施形態と同様に、自身で適正な燃料利用率の特性曲線(例えば、図2の特性曲線A,Bなど)を決定し、その決定した燃料利用率の特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定する。
つまり、この例では、サーバー装置32が、燃料電池装置30で設定されるべき適正な燃料利用率の特性曲線(例えば、図2の特性曲線A,Bなど)を決定して燃料電池装置30に送信し、燃料電池装置30の運転制御部16は、サーバー装置32から受信した、その燃料利用率の特性曲線を新たな基準燃料利用率特性曲線に設定する。
サーバー装置32は、検出結果受信処理及び検出結果判定処理及び判定結果送信処理を行うように構成される。
一例を挙げると、サーバー装置32は、各燃料電池装置30で現在設定されている基準燃料利用率特性曲線に関する情報を記憶している。そして、サーバー装置32は、検出結果判定処理において、燃料電池装置30から受信した消費状態検出部20の検出結果が供給不足条件を満たす場合、燃料電池装置30で設定されている基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を低くさせるための新たな燃料利用率の特性曲線(例えば図2の特性曲線Aなど)を決定して、燃料電池装置30に送信する判定結果に含める。また、サーバー装置32は、検出結果判定処理において、燃料電池装置30から受信した消費状態検出部20の検出結果が供給過剰条件を満たす場合、燃料電池装置30で設定されている基準燃料利用率特性曲線で定まる燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を高くさせるための新たな燃料利用率の特性曲線(例えば図2の特性曲線Bなど)を決定して、燃料電池装置30に送信する判定結果に含める。
<1>
上記実施形態では、燃料電池装置30及び燃料電池管理システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成については適宜変更可能である。
上記実施形態では、燃料電池10の出力電流Iと燃料電池10での燃料利用率Ufとの関係(図2)、及び、燃料電池10の出力電流Iと改質部7での改質処理のS/Cとの関係(図3)について説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。
また、図2には、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線(特性曲線B)と、基準燃料利用率特性曲線よりも低い燃料利用率となる特性曲線(特性曲線A)とを、1種類ずつ例示したが、本発明では、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線が燃料電池装置30及びサーバー装置32などで複数個用意されていてもよく、基準燃料利用率特性曲線よりも高い燃料利用率となる特性曲線が燃料電池装置30及びサーバー装置32などで複数個用意されていてもよい。
また、図2には、全ての出力電流範囲で燃料利用率が変更されるような特性曲線A,Bを例示したが、特定の出力電流範囲(例えば定格出力電流付近など)のみで燃料利用率が変更されるような特性曲線であってもよい。
燃料利用率を高く又は低くする場合に、基準燃料利用率特性曲線自体を図2に例示したような特性曲線A,Bなどへ変更する例を上述したが、燃料利用率を変更する手法はそれに限定されず適宜設定可能である。
例えば、供給不足条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の減少量と、供給過剰条件が満たされた場合に適用される燃料利用率の増加量とを予め記憶しておく。そして、供給不足条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される仮の燃料利用率から上記燃料利用率の減少量を減算することで、基準燃料利用率特性曲線よりも低下した燃料利用率を決定できる。同様に、供給過剰条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される仮の燃料利用率に上記燃料利用率の増加量を加算することで、基準燃料利用率特性曲線よりも増加した燃料利用率を決定できる。
例えば、供給不足条件が満たされた場合に適用される、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量の増加量と、供給過剰条件が満たされた場合に適用される、改質部7への原燃料ガスの単位時間当たりの供給量の減少量とを予め記憶しておく。そして、供給不足条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、改質部7に供給する原燃料ガスの量を仮決定し、その原燃料ガスの仮供給量に上記増加量を加算することで、燃料利用率を低下させるための原燃料ガス供給量を最終決定できる。或いは、供給過剰条件が満たされた場合には、図2の基準燃料利用率特性で決定される燃料利用率を満たすための、改質部7に供給する原燃料ガスの量を仮決定し、その原燃料ガスの仮供給量から上記減少量を減算することで、燃料利用率を上昇させるための原燃料ガス供給量を最終決定できる。
上記実施形態では、温度や電圧などについての具体的な数値を挙げて本発明の燃料電池装置30及び燃料電池管理システムの説明を行ったが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。
尚、上記実施形態(別実施形態を含む)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
2 原燃料供給量調節部
7 改質部
9a アノード
9b カソード
10 燃料電池(セルスタック、燃料ガス消費部)
11 燃焼部
12 燃焼触媒部
13 燃焼温度検出部
14 触媒温度検出部(消費状態検出部 20)
16 運転制御部
18 出力電圧検出部(消費状態検出部 20)
20 消費状態検出部
24 燃料ガス消費部
30 燃料電池装置
32 サーバー装置
Claims (7)
- 原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、
発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、
前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、
前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、
前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、
前記改質部に供給する原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされると判定した場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、
前記改質部に供給する原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされると判定した場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する燃料電池装置。 - 前記消費状態検出部は、前記燃焼部の温度を検出する燃焼温度検出部を有し、
前記運転制御部は、前記燃焼部の温度が下限燃焼温度より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃焼部の温度が前記下限燃焼温度よりも高い上限燃焼温度より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記消費状態検出部は、前記燃料ガス消費部としての前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出部を有し、
前記運転制御部は、前記燃料電池の出力電圧が下限出力電圧より低い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定し、前記燃料電池の出力電圧が前記下限出力電圧よりも高い上限出力電圧より高い場合に前記供給過剰条件が満たされたと判定する請求項1又は2に記載の燃料電池装置。 - 前記改質部と前記燃料電池と前記燃焼部とを収容する筐体の内部から排気される排気ガスに含まれる前記燃料ガスを触媒燃焼する前記燃料ガス消費部としての燃焼触媒部を備え、
前記消費状態検出部は、前記燃料ガス消費部としての前記燃焼触媒部の温度を検出する触媒温度検出部を有し、
前記運転制御部は、前記燃焼触媒部の温度が上限触媒温度より高い場合に前記供給不足条件が満たされたと判定する請求項1〜3の何れか一項に記載の燃料電池装置。 - 互いに情報通信可能な燃料電池装置とサーバー装置とを備え、
前記燃料電池装置は、原燃料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料ガス消費部としての燃料電池と、発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガスに含まれる前記燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって前記改質部を加熱する前記燃料ガス消費部としての燃焼部と、前記改質部への前記原燃料ガスの供給量を調節する原燃料供給量調節部と、前記燃料ガス消費部での前記燃料ガスの消費状態を検出する消費状態検出部と、前記アノードに供給される前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量に対する、前記アノードで発電反応に用いられる前記燃料ガスの量に対応する前記原燃料ガスの量の比率である燃料利用率の目標値を燃料電池の出力電流の関数として定めている基準燃料利用率特性曲線に従って、前記原燃料供給量調節部の動作を制御して前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を調節する運転制御部とを備え、
前記燃料電池装置の前記運転制御部は、前記消費状態検出部の検出結果を前記サーバー装置に送信する検出結果送信処理と、前記サーバー装置で行われる検出結果判定処理の判定結果を受信する判定結果受信処理と、前記サーバー装置から受信した前記判定結果に基づいて、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する、又は、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御する供給量調節処理とを行うように構成され、
前記サーバー装置は、前記燃料電池装置から前記消費状態検出部の検出結果を受信する検出結果受信処理と、当該検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果に基づいて、前記改質部に供給する前記原燃料ガスが不足している供給不足条件が満たされるか又は前記改質部に供給する前記原燃料ガスが過剰である供給過剰条件が満たされるか又は前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないかを決定して、前記燃料電池装置に送信する判定結果をその決定内容に基づいて作成する前記検出結果判定処理と、当該検出結果判定処理の前記判定結果を前記燃料電池装置に送信する判定結果送信処理とを行うように構成される燃料電池管理システム。 - 前記サーバー装置が前記検出結果判定処理において作成する前記判定結果は、前記供給不足条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給過剰条件が満たされるという結果を示す情報、又は、前記供給不足条件と前記供給過剰条件との両方が満たされないという結果を示す情報を含み、
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給不足条件が満たされるという結果である場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が、前記供給過剰条件が満たされるという結果である場合、前記改質部への前記原燃料ガスの単位時間当たりの供給量を減少させることで、前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御するように構成される請求項5に記載の燃料電池管理システム。 - 前記サーバー装置は、前記検出結果判定処理において、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給不足条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を低くさせるための情報を前記判定結果に含め、前記検出結果受信処理で前記燃料電池装置から受信した前記消費状態検出部の検出結果が前記供給過剰条件を満たす場合、前記燃料電池装置で設定されている前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率を高くさせるための情報を前記判定結果に含め、
前記燃料電池装置は、前記供給量調節処理において、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を低くさせるための情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、それまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が低くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御し、前記サーバー装置から受信した前記判定結果が前記燃料利用率を高くさせるための情報を含んでいる場合、当該情報に基づいて、それまで設定されていた前記基準燃料利用率特性曲線で定まる前記燃料利用率の目標値よりも燃料利用率が高くなるように前記原燃料供給量調節部の動作を制御するように構成される請求項5に記載の燃料電池管理システム。
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