JP5268443B2 - 燃料電池発電システムとその制御方法 - Google Patents
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Description
(1−1)構成
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図1〜図6を用いて具体的に説明する。図1は本実施形態の構成図、図2は本実施形態におけるリモコンの説明図、図3〜図6は本実施形態の静粛モードを説明するためのタイミングチャートである。なお、上述した図9に示した従来例と同一の部分に関しては同一符号を付して説明は省略する。また、本発明は、燃料電池発電システム20の制御方法及び制御プログラムとしても把握可能であり、制御プログラムはシステム20に組み込まれたCPUや各種チップセットといった物理的な処理装置を活用することで作用効果を実現する。
まず、図1を参照して、本実施形態の概要について説明する。図1に示すように、燃料電池発電システム20は、燃料電池発電ユニット1、貯湯ユニット12及びリモコン17とから構成されている。燃料電池発電ユニット1及び貯湯ユニット12は屋外に配置され、リモコン17は屋内に配置されている。リモコン17は本実施形態の主要部であって、後段で詳述するように、リモコン17に設けられた静粛運転スイッチ25を操作することにより、燃料電池発電ユニット1が静粛モードを実行するときの動作設定を行うようになっている。
燃料電池発電ユニット1には、電力と熱を供給する燃料電池スタック4と、発電制御装置11が内蔵されている。燃料電池発電ユニット1における動作音の発生源としては、燃料電池発電ユニット1側に含まれる発電用の補機(改質器2、CO変成・除去器3、排ガス凝縮熱交換器5、水タンク6、電池冷却水ポンプ7、改質器ポンプ8、排熱回収ポンプ9、空気ブロア10)に加えて、貯湯ユニット12側に配置された冷却モジュール14がある。本実施形態では、レイアウトの関係上、冷却モジュール14が貯湯ユニット12側に配置されているが、燃料電池発電ユニット1側に組み込まれていても構わない。
発電制御装置11は、燃料電池発電ユニット1用に特化したプログラムを記憶させたマイコンにより実現される。この発電制御装置11には、学習制御モードを実行するためのプログラムが予め組み込まれているが、リモコン17から静粛モードを実行するための制御信号を受け取ると、学習制御モードに優先して静粛モードを実行するように構成されている。
貯湯ユニット12には、図9に示したものと同じく貯湯タンク13が設置されている。また温水が足りなくなった場合に使用するバックアップ給湯器30が、貯湯タンク13に取り付けられている。さらに、貯湯ユニット12には給湯制御装置16が配置されている。
屋内に配置されたリモコン17は、燃料電池発電ユニット1の発電制御装置11及び貯湯ユニット12の給湯制御装置16に電気的に接続されており、ユーザ操作に基づく制御信号を、各制御装置11、16に送信するように構成されている。このリモコン17が、燃料電池発電ユニット1及び貯湯ユニット12の動作設定を行うための動作設定手段となっている。
続いて、リモコン17による静粛モード時の動作設定の手順の一例について、説明する。静粛運転スイッチ25を押した場合、表示パネル19にまず「静粛運転時間」という表示がなされ、切換スイッチ21を押すと、「禁止動作」、「出力制限範囲」が順次表示される(図2参照)。
ここで、燃料電池発電ユニット1にて動作状態の禁止又は制約を実行する静止モードについて、発電制御装置11の観点から説明する。すなわち、リモコン17から燃料電池発電ユニット1の起動の禁止時間帯を設定した旨の制御信号を発電制御装置11が受け取った場合には、たとえ学習制御モードに沿って指令送出部11bが発電制御部11aに起動指令を送ったとしても、起動禁止時間帯内であれば、発電制御部11aは、燃料電池スタック4を停止状態のまま維持するようになっている。
以上の構成を有する本実施形態に係る燃料電池発電システム20では、ユーザがリモコン17を用いて、静粛モードを実施する際の燃料電池発電ユニット1の動作設定を行うと、リモコン17は制御信号を燃料電池発電ユニット1の発電制御装置11へと送る。発電制御装置11の発電制御部11aは、リモコン17から受信した制御信号に基づいて、燃料電池スタック4の出力レベルを制御し、燃料電池発電ユニット1を学習制御モードあるいは静粛モードで運用する。
まず、図3のタイムチャートでは、リモコン17によって、静粛モードとして燃料電池発電ユニット1の起動禁止が設定された場合について説明する。ここでは、0時〜8時が静粛モードを実施する燃料電池発電ユニット1の起動禁止時間帯、8時〜24時(0時)が燃料電池発電ユニット1の起動を許可する時間帯である(一点鎖線参照)。
続いて、図4のタイムチャートを用いて、リモコン17によって、静粛モードとして燃料電池発電ユニット1の停止禁止が設定された場合について説明する。ここでは、0時〜8時が静粛モードを実施する燃料電池発電ユニット1の停止禁止時間帯、8時〜24時(0時)が燃料電池発電ユニット1の停止を許可する時間帯である(一点鎖線参照)。
次に、図5のタイムチャートを用いて、リモコン17によって、静粛モードとして燃料電池発電ユニット1の起動及び停止禁止が設定された場合について説明する。ここでは、0時〜8時が静粛モードを実施する燃料電池発電ユニット1の起動及び停止禁止時間帯、8時〜15時が燃料電池発電ユニット1の停止を許可する時間帯である(一点鎖線参照)。
図6のタイムチャートは、リモコン17によって、静粛モードとして燃料電池発電ユニット1の高出力が禁止され、且つ燃料電池スタック4の出力レベル範囲が最低出力〜50%出力に制約された場合について説明する。ここでは、0時〜11時と14時〜20時が静粛モードを実施する燃料電池スタック4の出力レベルを制約する時間帯、11時〜14時と20〜24時(0時)が燃料電池スタック4の出力レベルの制約を解除する時間帯である(一点鎖線参照)。
以上述べたように、本実施形態の静粛モードでは、「禁止動作」の選択に際して、燃料電池発電ユニット1の「起動」又は「停止」を禁止することを選択した場合、発電中の燃料電池発電ユニット1は発電状態のままで停止動作に移行することがない。反対に、停止中の燃料電池発電ユニット1は停止状態のままで起動動作に移行することがない。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、燃料電池発電ユニット1や貯湯ユニット12の構成要素は適宜変更可能であり、リモコン17の形状や設置場所等は適宜選択可能である。また、静粛モードにて燃料電池スタック4を制御する時間帯や学習制御モードにて制御する時間帯の設定や、燃料電池スタック4の出力レベル範囲や上限等も、適宜変更自由である。
2…改質器
3…CO変成・除去器
4…燃料電池スタック
5…排ガス凝縮熱交換器
6…水タンク
7…電池冷却水ポンプ
8…改質水ポンプ
9…排熱回収ポンプ
10…空気ブロワ
11…発電制御装置
11a…発電制御部
11b…指令送出部
12…貯湯ユニット
13…貯湯タンク
14…冷却モジュール
15…温度センサ
16…給湯制御装置
17…リモコン
18…外気温度センサ
19…表示パネル
20…燃料電池発電システム
25…静粛運転スイッチ
26…FC停止スイッチ
27…給湯入/切スイッチ
28…ふろ自動スイッチ
29…騒音センサ
30…バックアップ給湯器
Claims (6)
- 電気及び熱を発生させる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの出力制御を行う発電制御手段と、前記発電制御手段に対し起動指令及び停止指令を送る指令送出手段とを有する燃料電池発電ユニットと、
前記燃料電池スタックで発生した熱を利用して作った温水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの給湯制御を行う給湯制御手段とを有する貯湯ユニット、が設けられた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池発電ユニットの起動禁止時間帯を設定する起動禁止時間帯設定手段が具備され、
前記発電制御手段は、前記指令送出手段から前記起動指令を受け取った場合でも、前記起動禁止時間帯設定手段が設定した前記起動禁止時間帯内であれば、前記燃料電池スタックを停止状態のまま維持する静粛モードで前記燃料電池スタックを制御するように構成され、
前記燃料電池発電システムの周囲の気温を検知する温度検知手段と、
基準となる気温を設定する基準気温設定手段と、
前記基準気温設定手段にて設定した基準気温に基づいて前記温度検知手段の検知した気温を判定する気温判定手段が設けられ、
前記気温判定手段が前記温度検知手段の検知した気温が前記基準気温を超えたと判定した場合、前記発電制御手段は前記静粛モードで前記燃料電池スタックを制御するように構成されたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記燃料電池発電ユニットの停止禁止時間帯を設定する停止禁止時間帯設定手段が具備され、
前記発電制御手段は、前記指令送出手段から前記停止指令を受け取った場合でも、前記停止禁止時間帯設定手段が設定した前記停止禁止時間帯内であれば、前記静粛モードにおいて前記燃料電池スタックを最低出力レベルで出力制御するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電システム。 - 前記起動禁止時間帯設定手段及び前記停止禁止時間帯設定手段の少なくとも一つが家屋内に設置されるリモコンに組み込まれたことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池発電システム。
- 前記燃料電池発電システムが設置されている周辺の騒音を検知する周辺騒音検知手段と、
基準となる騒音を設定する基準騒音設定手段と、
前記基準騒音設定手段にて設定した基準騒音に基づいて前記周辺騒音検知手段の検知した周辺騒音を判定する付近騒音判定手段、が設けられ、
前記周辺騒音判定手段が前記周辺騒音検知手段の検知した周辺騒音が前記基準騒音よりも小さいと判定した場合、前記発電制御手段は、前記静粛モードにて前記燃料電池スタックを制御するように構成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記発電制御手段は、過去のデータから最も経済的な運用を選択する学習制御モードにより前記燃料電池スタックを制御するように構成され、且つ前記静粛モードの方が前記学習制御モードよりも優先するように構成されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
- 電気及び熱を発生させる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの出力制御を行う発電制御手段と、前記発電制御手段に対し起動指令及び停止指令を送る指令送出手段とを有する燃料電池発電ユニットと、
前記燃料電池スタックで発生した熱を利用して作った温水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの給湯制御を行う給湯制御手段とを有する貯湯ユニット、が設けられた燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料電池発電ユニットの起動禁止時間帯を設定する起動禁止時間帯設定ステップと、
前記指令送出手段が前記発電制御手段に対し前記起動指令を送る起動指令送出ステップと、
前記起動指令送出ステップにて前記発電制御手段に対し前記起動指令を送出した場合でも、前記起動禁止時間帯設定ステップにて設定した前記起動禁止時間帯内であれば、前記燃料電池スタックを停止状態のまま維持する静粛モードステップと、
前記燃料電池発電システムの周囲の気温を検知する温度検知ステップと、
基準となる気温を設定する基準気温設定ステップと、
前記基準気温設定手段にて設定した基準気温に基づいて前記温度検知手段の検知した気温を判定する気温判定ステップ、を含み、
前記気温判定ステップにて前記温度検知ステップにて検知した気温が前記基準気温を超えたと判定した場合、前記静粛モードステップに移行することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
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