JP6143353B2 - FUEL CELL UNIT, ITS CONTROL PROGRAM, ITS CONTROL METHOD, AND FUEL CELL COGENERATION SYSTEM - Google Patents

FUEL CELL UNIT, ITS CONTROL PROGRAM, ITS CONTROL METHOD, AND FUEL CELL COGENERATION SYSTEM Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池ユニット、燃料電池コジェネレーションシステムなどの燃料電池およびその制御技術に関する。
The present invention relates to a fuel cell such as a fuel cell unit and a fuel cell cogeneration system, and a control technique thereof.

燃料電池コジェネレーションシステム〔Fuel cell Co-generation system (以下、単に「FCシステム」と称する。)〕では、燃料電池ユニットを備え、この燃料電池ユニットの熱を回収し、給湯や暖房などに利用する。燃料電池ユニットは、燃料電池スタックや燃料改質装置の他に補機類を備える。補機類にはポンプ、ブロワ、センサなどが含まれる。この燃料電池ユニットを含むFCシステムでは燃料電池ユニットの運転状態を監視し、適正な運転が維持される。   A fuel cell cogeneration system (hereinafter simply referred to as “FC system”) includes a fuel cell unit, recovers the heat of the fuel cell unit, and uses it for hot water supply or heating. . The fuel cell unit includes auxiliary equipment in addition to the fuel cell stack and the fuel reformer. Auxiliary equipment includes pumps, blowers, sensors, and the like. In the FC system including this fuel cell unit, the operation state of the fuel cell unit is monitored and proper operation is maintained.

この燃料電池ユニットの制御に関し、燃料電池スタックで生じた改質水を燃料処理部に戻して処理する際にポンプが使用され、改質水の安定供給を図ることが知られている(たとえば、特許文献1、特許文献2)。
With regard to the control of the fuel cell unit, it is known that a pump is used when the reforming water generated in the fuel cell stack is returned to the fuel processing unit to be processed, and a stable supply of the reforming water is achieved (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2008−273822号公報JP 2008-273822 A 特開2013−75821号公報JP 2013-75821 A

ところで、燃料電池ユニットを含むFCシステムでは、燃料電池スタックの発電反応により生じた水をタンクに溜め、この水を燃料改質装置で利用している。タンクから燃料改質装置への改質水の搬送に改質水ポンプが用いられる。   By the way, in an FC system including a fuel cell unit, water generated by a power generation reaction of a fuel cell stack is stored in a tank, and this water is used in a fuel reformer. A reforming water pump is used to transport reforming water from the tank to the fuel reformer.

燃料改質装置は、燃料(たとえば、都市ガス)と改質水とを反応させ、水素リッチの改質ガスを生成する。改質ガスの生成には改質水の供給が不可欠であり、その供給量が改質ガスの生成に大きく影響する。つまり、改質水ポンプの動作異常が改質ガスの生成に影響を与え、システム上、斯かる動作異常を回避することが不可欠である。   The fuel reformer reacts fuel (for example, city gas) and reformed water to generate hydrogen-rich reformed gas. Supply of reforming water is indispensable for the generation of reformed gas, and the supply amount greatly affects the generation of reformed gas. In other words, the abnormal operation of the reforming water pump affects the generation of the reformed gas, and it is essential for the system to avoid such an abnormal operation.

この動作異常には、改質水の流量停止、流量過少または流量過多などがある。この改質水の異常は、圧力異常、温度異常、燃料電池スタックの電圧異常など、FCシステムの異常原因となり、異常停止に至る。   Examples of the abnormal operation include stoppage of reforming water flow, underflow or overflow. This reformed water abnormality causes abnormalities in the FC system, such as pressure abnormality, temperature abnormality, fuel cell stack voltage abnormality, etc., leading to an abnormal stop.

斯かる異常停止では、エラー通報、ユーザによるメンテナンス依頼の要請などを受け、ポンプ交換などの手続きを経て正常運転を再開させるなどの処理が行われる。   In such an abnormal stop, an error report, a request for a maintenance request from the user, and the like are performed, and processing such as resuming normal operation through procedures such as pump replacement is performed.

しかしながら、異常停止が生じたとしても、この停止原因には軽微なものから重度のものまで様々なものが含まれている。重度の場合にはポンプ交換などが必要である。しかし、軽微な場合では、メンテナンス担当者が点検した際には既に異常が解消したか、異常が認められないといった場合もあるし、異常が認められたとしても、適切な制御動作を行えば、改質水ポンプ異常が解消するといった場合もある。   However, even if an abnormal stop occurs, the cause of the stop includes various things from slight to severe. In severe cases, it is necessary to replace the pump. However, in minor cases, when the maintenance staff inspects, there are cases where the abnormality has already been resolved or no abnormality is recognized, and even if an abnormality is recognized, if an appropriate control action is performed, In some cases, the abnormality of the reforming water pump is resolved.

そこで、本発明は斯かる課題に鑑み、異常時、その異常を自己解消し、動作の正常化を図ることにある。
Therefore, in view of such a problem, the present invention is intended to self-resolve the abnormality and to normalize the operation at the time of abnormality.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットであって、前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、前記流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す制御手段とを備える。 In order to achieve the above object, a fuel cell unit of the present invention is a fuel cell unit including a reforming water pump that conveys reforming water, the flow rate monitoring means for monitoring the flow rate of the reforming water, and the flow rate An abnormal flow rate of the reforming water is determined from the monitoring output of the monitoring means, and when the abnormal flow rate occurs in the reforming water, the driving and stopping of the reforming water pump are repeated at predetermined timings within a unit time. intermittent operation, increases or decreases the operation of the pump output, have rows abnormal elimination control for driving the reforming water pump in normal time with different driving pattern include any or more of the inverted switching operation of the flow direction of the reforming water, And a control unit that repeats the abnormality elimination control until the flow rate when the reforming water pump is operating in the drive pattern becomes equal to or higher than a predetermined flow rate based on the monitoring result of the flow rate monitoring unit .

上記燃料電池ユニットにおいて、前記流量監視手段は、前記改質水ポンプによって管路内に流れる前記改質水の流量を検出する流量計、該管路内の圧力を検出する圧力計のいずれか一方または両方を含んでもよい。 In the fuel cell unit, the flow rate monitoring means is either a flow meter that detects the flow rate of the reformed water that flows in the pipe line by the reformed water pump, or a pressure gauge that detects the pressure in the pipe line. or both may also contains do the.

上記燃料電池ユニットにおいて、前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力してもよい。   In the fuel cell unit, the control means may count the number of times of abnormality elimination control and output abnormality information when the number reaches a predetermined number.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットの制御プログラムは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットに搭載されたコンピュータに実行させる制御プログラムであって、前記改質水の流量を監視し、流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す処理を前記コンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, a control program for a fuel cell unit according to the present invention is a control program that is executed by a computer mounted on a fuel cell unit including a reforming water pump that conveys reforming water. The flow rate of the water is monitored, an abnormality in the flow rate of the reforming water is determined from the flow rate monitoring information, and when the flow rate abnormality occurs in the reformed water, the reforming water pump Any of the intermittent operation that repeats driving and stopping, the pump output increasing / decreasing operation, the reversal switching operation of the reforming water flow direction, or the abnormality elimination for driving the reforming water pump with a driving pattern different from the normal one including two or more controls had lines, based on the monitoring result of the flow monitoring means, the flow rate at which the reforming water pump is operating in the driving pattern repeats the abnormal elimination control until a more constant flow process Causing the computer to perform.

上記燃料電池ユニットの制御プログラムにおいて、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成してもよい。   In the control program for the fuel cell unit, the number of times of abnormality elimination control may be counted, and abnormality information may be generated when the counted number reaches a predetermined number.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットの制御方法は、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットの制御方法であって、前記改質水の流量を監視し、流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す。 In order to achieve the above object, a control method for a fuel cell unit according to the present invention is a control method for a fuel cell unit including a reforming water pump that conveys reforming water, and monitors the flow rate of the reforming water, Intermittent operation that determines the flow rate abnormality of the reforming water from the flow rate monitoring information and repeats driving and stopping of the reforming water pump at predetermined timings within a unit time when the flow rate abnormality occurs in the reforming water , increase or decrease the operation of the pump output, have rows abnormal elimination control for driving the reforming water pump in normal time with different driving pattern include any or more of the inverted switching operation of the flow direction of the reforming water, flow monitoring Based on the monitoring result of the means, the abnormality elimination control is repeated until the flow rate when the reforming water pump is operating in the drive pattern becomes equal to or higher than a predetermined flow rate.

上記燃料電池ユニットの制御方法において、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成してもよい。   In the fuel cell unit control method, the abnormality elimination control may be counted, and abnormality information may be generated when the count reaches a predetermined number.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットを含む燃料電池コジェネレーションシステムであって、前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、前記流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す制御手段とを備える。


In order to achieve the above object, a fuel cell cogeneration system according to the present invention is a fuel cell cogeneration system including a fuel cell unit including a reforming water pump that conveys reforming water. An abnormal flow rate of the reforming water is determined from a monitoring flow rate monitoring unit and a monitoring output of the flow rate monitoring unit, and when the abnormal flow rate occurs in the reforming water, the reforming is performed at a predetermined timing within a unit time. The reforming water pump is operated with a driving pattern different from normal operation including any one or more of an intermittent operation that repeats driving and stopping of the water pump, an increase / decrease operation of the pump output, and a reversal switching operation of the flow direction of the reforming water. There rows abnormal elimination control to be driven, on the basis of the result of monitoring the flow monitoring means, until the flow rate when the reforming water pump is operating in the driving pattern is equal to or greater than the certain flow rate And control means for repeating the normal elimination control.


上記燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力してもよい。
In the fuel cell cogeneration system, the control unit may count the number of times of abnormality elimination control and output abnormality information when the number reaches a predetermined number.

本発明によれば、次のような効果が得られる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

(1) 改質水の流量異常を生じた際に、改質水ポンプの異常であれば、その異常の自己解消が可能になるので、エラー発報の回数を低減でき、燃料電池ユニットや該燃料電池ユニットを含むシステムの信頼性を向上させることができる。   (1) If the reforming water flow rate abnormality occurs, if the reforming water pump is abnormal, the abnormality can be self-resolved, so the number of error reports can be reduced, and the fuel cell unit and the The reliability of the system including the fuel cell unit can be improved.

(2) 異常の自己解消が可能になるので、メンテナンスの作業回数を低減でき、メンテナンス作業のコストを低減できる。   (2) Since the abnormality can be resolved by itself, the number of maintenance work can be reduced and the cost of the maintenance work can be reduced.

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
Other objects, features, and advantages of the present invention will become clearer with reference to the accompanying drawings and each embodiment.

第1の実施の形態に係るFCシステムを示す図である。1 is a diagram illustrating an FC system according to a first embodiment. 燃料電池ユニットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuel cell unit. 制御部およびそのハードウェアの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a control part and its hardware. 制御部の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of a control part. 制御状態の告知の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the notification of a control state. 異常履歴記録データテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an abnormality log recording data table. FCシステムの制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of control of FC system. 異常解消制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of abnormality elimination control. 改質水ポンプの駆動パターンの処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the drive pattern of a reforming water pump. 改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of a reforming water pump. 第2の実施の形態に係る改質水ポンプの駆動パターンの処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the drive pattern of the reforming water pump which concerns on 2nd Embodiment. 改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of a reforming water pump. 他の改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of another reforming water pump. 他の改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of another reforming water pump. 他の改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of another reforming water pump. 他の改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of another reforming water pump. 他の改質水ポンプのON/OFF制御を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows ON / OFF control of another reforming water pump.

〔第1の実施の形態〕 [First Embodiment]

<システム構成> <System configuration>

図1は、第1の実施の形態に係るFCシステム(燃料電池コジェネレーションシステム)の一例を示している。   FIG. 1 shows an example of an FC system (fuel cell cogeneration system) according to the first embodiment.

このFCシステム2には燃料電池ユニット4と、一例として貯湯ユニット6が含まれている。燃料電池ユニット4には燃料電池スタック8、燃料処理装置10、水タンク12、ドレイナ14−1、14−2および熱交換器16が含まれる。貯湯ユニット6には貯湯タンク20が備えられる。これら燃料電池ユニット4および貯湯ユニット6の機能部を制御する制御部18が備えられる。   The FC system 2 includes a fuel cell unit 4 and, as an example, a hot water storage unit 6. The fuel cell unit 4 includes a fuel cell stack 8, a fuel processing device 10, a water tank 12, drainers 14-1 and 14-2, and a heat exchanger 16. The hot water storage unit 6 is provided with a hot water storage tank 20. A control unit 18 that controls the functional units of the fuel cell unit 4 and the hot water storage unit 6 is provided.

燃料電池スタック8にはたとえば、固体高分子形燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell )が備えられる。この燃料電池スタック8には燃料処理装置10から水素リッチな改質ガスG1が供給され、改質ガスG1の水素H2が水素イオンH+と電子e−に分離される。水素イオンH+は電解質を通過することにより空気極側の酸素と結びついて水(H2 O)が生成される。電子e−は導線を通して空気極側に移動し、発電エネルギとして取り出される。燃料電池ユニット4の生成水は水経路22−1により水タンク12に導かれ、溜められる。 The fuel cell stack 8 includes, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC). The fuel cell stack 8 is supplied with the hydrogen-rich reformed gas G1 from the fuel processing apparatus 10, and the hydrogen H 2 of the reformed gas G1 is separated into hydrogen ions H + and electrons e−. The hydrogen ions H + pass through the electrolyte and are combined with oxygen on the air electrode side to generate water (H 2 O). The electron e− moves to the air electrode side through the conducting wire, and is taken out as generated energy. The generated water of the fuel cell unit 4 is led to the water tank 12 through the water path 22-1 and stored.

燃料処理装置10は燃料改質手段の一例である。この燃料処理装置10には燃料処理部24および燃焼部26が備えられる。燃料処理部24は、都市ガスなどの燃料F、選択酸化空気Aiおよび水タンク12から水、この水を改質水W1として供給され、燃料Fから水素リッチな改質ガスG1を生成する。燃料処理部24には燃料Fが燃料経路28により導かれ、選択酸化空気Aiが選択酸化空気経路30により導かれる。改質水W1は改質水として水経路22−2により燃焼処理部24に導かれる。燃焼部26は、燃料電池スタック8から供給される水素リッチな改質オフガスG2を燃焼し、燃料処理装置10の改質反応に熱量を供給する。つまり、燃焼は燃料処理装置10の改質反応の熱量供給のためである。燃料処理装置10が生成した改質ガスG1はガス経路32−1から燃料電池スタック8に供給される。   The fuel processing apparatus 10 is an example of a fuel reforming unit. The fuel processing apparatus 10 includes a fuel processing unit 24 and a combustion unit 26. The fuel processing unit 24 is supplied with fuel F such as city gas, selective oxidized air Ai, and water from the water tank 12, and this water is supplied as reformed water W1, and generates hydrogen-rich reformed gas G1 from the fuel F. The fuel F is guided to the fuel processing unit 24 through the fuel path 28, and the selective oxidized air Ai is guided through the selective oxidized air path 30. The reformed water W1 is led as the reformed water to the combustion processing unit 24 through the water path 22-2. The combustion unit 26 burns the hydrogen-rich reformed offgas G2 supplied from the fuel cell stack 8 and supplies heat to the reforming reaction of the fuel processing apparatus 10. That is, the combustion is for supplying a heat amount of the reforming reaction of the fuel processing apparatus 10. The reformed gas G1 generated by the fuel processing apparatus 10 is supplied to the fuel cell stack 8 from the gas path 32-1.

ドレイナ14−1は、ドレン排水処理部の一例であり、改質オフガスG2からドレンDを凝縮させ、このドレンDを排水する。この実施の形態では、燃料電池スタック8と燃焼部26との間に設置されたガス経路32−2にドレイナ14−1が設置され、改質オフガスG2が燃料電池スタック8からドレイナ14−1を通して燃焼部26に流れる。この改質オフガスG2には多量のドレンDが含まれている。このドレンDは燃料処理部24での改質反応のために過剰に供給される改質水W1のうち未反応分として残った水や、発電反応で生成する水(H2 O)である。 The drainer 14-1 is an example of a drain wastewater treatment unit, condenses the drain D from the reformed offgas G2, and drains the drain D. In this embodiment, a drainer 14-1 is installed in a gas path 32-2 installed between the fuel cell stack 8 and the combustion unit 26, and the reformed off-gas G2 passes from the fuel cell stack 8 through the drainer 14-1. It flows to the combustion unit 26. The reformed off gas G2 contains a large amount of drain D. The drain D is water remaining as an unreacted portion of the reformed water W1 supplied excessively for the reforming reaction in the fuel processing unit 24, or water (H 2 O) generated by the power generation reaction.

燃焼部26には排気経路34が備えられ、この排気経路34にはドレイナ14−2が備えられている。このドレイナ14−2では燃焼部26で生じた燃焼排ガスG3から得られる凝縮水を分離し、この凝縮水を除いた燃焼排ガスG3が外気に放出され、凝縮水が水経路22−3を通して水タンク12に導かれる。   The combustion section 26 is provided with an exhaust path 34, and the exhaust path 34 is provided with a drainer 14-2. In this drainer 14-2, the condensed water obtained from the combustion exhaust gas G3 generated in the combustion section 26 is separated, and the combustion exhaust gas G3 excluding this condensed water is released to the outside air, and the condensed water is discharged into the water tank through the water path 22-3. 12 leads to.

排気経路34には熱交換器16が設置され、燃焼排ガスG3の熱が貯湯ユニット6側の水W2に熱交換される。これにより、燃焼排ガスG3の熱が水W2に回収されて利用される。高温水として貯湯タンク20に貯湯される。   The heat exchanger 16 is installed in the exhaust path 34, and the heat of the combustion exhaust gas G3 is heat exchanged with the water W2 on the hot water storage unit 6 side. Thereby, the heat of combustion exhaust gas G3 is collect | recovered and utilized for the water W2. Hot water is stored in the hot water storage tank 20 as high-temperature water.

制御部18はFCシステム2の制御手段の一例である。この制御部18はたとえば、コンピュータで構成される。この制御部18は、燃料電池ユニット4の機能部に設置された各種センサからの情報を受け、制御出力を燃料電池スタック8、燃料処理部24、燃焼部26などの機能部に付与する。この制御には、正常時と異なる駆動パターンを含む異常解消制御が含まれる。   The control unit 18 is an example of a control unit of the FC system 2. The control unit 18 is constituted by a computer, for example. The control unit 18 receives information from various sensors installed in the functional unit of the fuel cell unit 4 and gives a control output to functional units such as the fuel cell stack 8, the fuel processing unit 24, and the combustion unit 26. This control includes abnormality elimination control including a drive pattern different from the normal time.

図2は、燃料電池ユニット4の一例を示している。図1と同一部分には同一符号を付してある。   FIG. 2 shows an example of the fuel cell unit 4. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

燃料電池スタック8にはスタック電圧計36が備えられる。スタック電圧計36は、電圧検出手段の一例であり、燃料電池スタック8の発電電圧を検出する。燃料電池スタック8に改質ガスG1を供給するガス経路32−1にはスタック入口圧力計42−1が備えられる。スタック入口圧力計42−1は、スタック入口側圧力の監視手段の一例であり、燃料電池スタック8の入口圧力を検出する。これら電圧や圧力の検出情報が制御部18に提供される。   The fuel cell stack 8 is provided with a stack voltmeter 36. The stack voltmeter 36 is an example of voltage detection means, and detects the power generation voltage of the fuel cell stack 8. A gas inlet 32-1 for supplying the reformed gas G1 to the fuel cell stack 8 is provided with a stack inlet pressure gauge 42-1. The stack inlet pressure gauge 42-1 is an example of a means for monitoring the stack inlet side pressure, and detects the inlet pressure of the fuel cell stack 8. Detection information of these voltages and pressures is provided to the control unit 18.

水経路22−2には改質水ポンプ38、改質水流量計40−1および改質水経路圧力計42−2が備えられる。改質水ポンプ38は改質水搬送手段の一例である。改質水ポンプ38にはたとえば、プランジャーポンプが用いられる。水タンク12に溜められた改質水W1は、改質水ポンプ38によって水経路22−2を搬送され、燃料処理部24に導かれる。改質水流量計40−1は、改質水流量を監視する流量監視手段の一例であり、この実施の形態では改質水W1の流量を検出する。また、改質水経路圧力計42−2は、水経路22−2の経路圧力監視手段であるとともに、流量監視手段の一例であり、この実施の形態では水経路22−2の圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が制御部18に提供される。つまり、流量監視に改質水流量計40−1および改質水経路圧力計42−2の検出出力を用いてもよい。   The water path 22-2 is provided with a reforming water pump 38, a reforming water flow meter 40-1, and a reforming water path pressure gauge 42-2. The reforming water pump 38 is an example of a reforming water transport unit. For example, a plunger pump is used as the reforming water pump 38. The reforming water W1 stored in the water tank 12 is transported through the water path 22-2 by the reforming water pump 38 and guided to the fuel processing unit 24. The reforming water flow meter 40-1 is an example of a flow rate monitoring unit that monitors the reforming water flow rate. In this embodiment, the reforming water flow meter 40-1 detects the flow rate of the reforming water W1. The reforming water path pressure gauge 42-2 is an example of a flow rate monitoring means as well as a path pressure monitoring means for the water path 22-2. In this embodiment, the pressure of the water path 22-2 is detected. . The flow rate and pressure detection information is provided to the control unit 18. That is, the detection outputs of the reforming water flow meter 40-1 and the reforming water path pressure gauge 42-2 may be used for flow rate monitoring.

燃料処理部24には、圧力計42−3および温度センサ44が備えられる。圧力計42−3は、燃料処理部24内の処理圧力の監視手段の一例であり、処理圧力を検出する。温度センサ44は、温度検出手段の一例であり、温度を検出する。この温度センサ44にはたとえば、サーミスタや熱電対が用いられる。これら圧力や温度の検出情報が制御部18に提供される。   The fuel processing unit 24 includes a pressure gauge 42-3 and a temperature sensor 44. The pressure gauge 42-3 is an example of a processing pressure monitoring unit in the fuel processing unit 24, and detects the processing pressure. The temperature sensor 44 is an example of a temperature detection unit and detects temperature. For the temperature sensor 44, for example, a thermistor or a thermocouple is used. Detection information of these pressures and temperatures is provided to the control unit 18.

燃焼部26には熱電対46およびフレームロッド48が備えられる。熱電対46は、温度検出手段の一例である。フレームロッド48は燃焼監視手段の一例である。熱電対46が異常温度を検出した場合には、システム停止を行う。   The combustion unit 26 includes a thermocouple 46 and a frame rod 48. The thermocouple 46 is an example of a temperature detection unit. The frame rod 48 is an example of combustion monitoring means. When the thermocouple 46 detects an abnormal temperature, the system is stopped.

燃料経路28には燃料ブロア50、燃料流量計40−2および燃料経路圧力計42−4が備えられている。燃料ブロア50は燃料処理部24に対する燃料Fの搬送手段の一例である。燃料流量計40−2は、燃料Fの流量監視手段の一例であり、燃料Fの流量を検出する。燃料経路圧力計42−4は、燃料経路28の経路圧力監視手段の一例であり、経路圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が制御部18に提供される。   The fuel path 28 is provided with a fuel blower 50, a fuel flow meter 40-2, and a fuel path pressure gauge 42-4. The fuel blower 50 is an example of a means for conveying the fuel F to the fuel processing unit 24. The fuel flow meter 40-2 is an example of a flow monitoring unit for the fuel F, and detects the flow rate of the fuel F. The fuel path pressure gauge 42-4 is an example of a path pressure monitoring unit for the fuel path 28, and detects the path pressure. The flow rate and pressure detection information is provided to the control unit 18.

選択酸化空気経路30には選択酸化空気ブロア52、選択酸化空気流量計40−3および空気経路圧力計42−5が備えられている。選択酸化空気ブロア52は燃料処理部24に対する選択酸化空気Aiの搬送手段の一例である。選択酸化空気流量計40−3は、選択酸化空気Aiの流量監視手段の一例であり、選択酸化空気Aiの流量を検出する。空気経路圧力計42−5は、選択酸化空気経路30の経路圧力監視手段の一例であり、経路圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が同様に制御部18に提供される。   The selective oxidation air passage 30 is provided with a selective oxidation air blower 52, a selective oxidation air flow meter 40-3, and an air passage pressure gauge 42-5. The selective oxidation air blower 52 is an example of a means for conveying the selective oxidation air Ai to the fuel processing unit 24. The selective oxidation air flow meter 40-3 is an example of a flow rate monitoring unit for the selective oxidation air Ai, and detects the flow rate of the selective oxidation air Ai. The air path pressure gauge 42-5 is an example of a path pressure monitoring unit for the selective oxidation air path 30, and detects the path pressure. The flow rate and pressure detection information is similarly provided to the control unit 18.

<制御部18> <Control unit 18>

図3のAは、制御部18の一例を示している。この制御部18には表示部54およびエラー発報部56が接続されている。表示部54は視認情報を提示するたとえば、LCD(Liquid Crystal Display)表示器を用いればよい。エラー発報部56にはインジケータなどが用いられる。   FIG. 3A shows an example of the control unit 18. A display unit 54 and an error notification unit 56 are connected to the control unit 18. The display unit 54 may use, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) display that presents visual information. An indicator or the like is used for the error notification unit 56.

ポンプ駆動部58は、制御部18の制御出力を受け、改質水ポンプ38を駆動する。この改質水ポンプ38の駆動パターンには正常時の駆動パターンと、改質水W1に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンとが含まれる。正常時と異なる駆動パターンは、異常解消制御により実行される。   The pump drive unit 58 receives the control output of the control unit 18 and drives the reforming water pump 38. The drive pattern of the reforming water pump 38 includes a normal drive pattern and a drive pattern that is different from the normal drive pattern when a flow rate abnormality occurs in the reformed water W1. A drive pattern different from that in the normal state is executed by abnormality elimination control.

図3のBは、制御部18のハードウェアの一例を示している。この制御部18にはたとえば、コンピュータが用いられ、プロセッサ60、ROM(Read-Only Memory)62、NVM(Non Volatile Memory )64、RAM(Random-Access Memory)66、入力部68、出力部70および表示制御部72、ポンプ制御部74が含まれる。   FIG. 3B illustrates an example of hardware of the control unit 18. For example, a computer is used for the control unit 18, and a processor 60, a ROM (Read-Only Memory) 62, an NVM (Non Volatile Memory) 64, a RAM (Random-Access Memory) 66, an input unit 68, an output unit 70, and A display control unit 72 and a pump control unit 74 are included.

プロセッサ60は、ROM62に格納されているOS(Operating System)、ファームウェアなどの各種のプログラムを実行し、各種の情報処理を行う。この情報処理には既述の異常解消制御の処理が含まれる。ROM62は、OS、ファームウェアなどの各種のプログラムを格納している。NVM64はデータ記憶手段の一例でありたとえば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )を用いる。このNVM64には異常履歴記録データテーブル102(図6)などのデータベースが構築される。RAM66は、情報処理のワークエリアに用いられる。入力部68は、検出情報などの取込みに用いられる。出力部70は制御情報、各種機能部の駆動出力、エラー発報情報を出力する。   The processor 60 executes various programs such as an OS (Operating System) and firmware stored in the ROM 62, and performs various types of information processing. This information processing includes the above-described abnormality elimination control processing. The ROM 62 stores various programs such as an OS and firmware. The NVM 64 is an example of data storage means, and uses, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). In this NVM 64, a database such as an abnormality history recording data table 102 (FIG. 6) is constructed. The RAM 66 is used as a work area for information processing. The input unit 68 is used for capturing detection information and the like. The output unit 70 outputs control information, drive outputs of various functional units, and error notification information.

表示制御部72は、プロセッサ60の制御により、表示部54の表示制御を行う。表示制御の制御出力は表示部54に付与される。   The display control unit 72 performs display control of the display unit 54 under the control of the processor 60. The control output of the display control is given to the display unit 54.

ポンプ制御部74は、プロセッサ60の制御により、改質水ポンプ38の駆動制御を行う。この駆動制御には正常時の駆動パターン制御と、改質水W1に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターン制御とが含まれる。   The pump control unit 74 performs drive control of the reforming water pump 38 under the control of the processor 60. This drive control includes drive pattern control in a normal state and drive pattern control different from that in a normal state when a flow rate abnormality occurs in the reforming water W1.

<制御部18の機能> <Function of control unit 18>

図4は、制御部18の機能76を示している。この機能76には、異常検知機能78、システム停止機能80、流量異常判定機能82、異常解消制御機能84、異常解消制御カウント機能86、状態告知機能88および異常履歴記録機能90が含まれる。   FIG. 4 shows the function 76 of the control unit 18. This function 76 includes an abnormality detection function 78, a system stop function 80, a flow rate abnormality determination function 82, an abnormality elimination control function 84, an abnormality elimination control count function 86, a status notification function 88, and an abnormality history recording function 90.

異常検知機能78は、スタック電圧計36などの各種センサからの検出出力を受け、FCシステム2の異常を検知する。   The abnormality detection function 78 receives detection outputs from various sensors such as the stack voltmeter 36 and detects an abnormality of the FC system 2.

システム停止機能80は、異常検知機能78の異常検知により、FCシステム2の駆動を停止する。   The system stop function 80 stops the drive of the FC system 2 when the abnormality detection function 78 detects the abnormality.

流量異常判定機能82は、異常検知機能78で受けた改質水流量計40−1や改質水経路圧力計42−2の検出出力を受け、改質水W1の流量異常を判定する。   The flow rate abnormality determination function 82 receives the detection output of the reforming water flow meter 40-1 or the reforming water path pressure gauge 42-2 received by the abnormality detection function 78, and determines the flow rate abnormality of the reforming water W1.

異常解消制御機能84は、流量異常判定機能82の流量異常判定により、異常解消制御を実行する。この異常解消制御には、既述の正常時と異なる駆動パターン制御が含まれる。この駆動パターン制御では、正常時と異なる駆動パターン制御によりポンプ駆動部58を駆動し、これに基づき、改質水ポンプ38をたとえば断続的に動作または搬送方向を異ならせるなどの動作を行う。   The abnormality elimination control function 84 executes the abnormality elimination control based on the flow rate abnormality determination of the flow rate abnormality determination function 82. This abnormality elimination control includes drive pattern control different from the above-described normal time. In this drive pattern control, the pump drive unit 58 is driven by a drive pattern control different from that in the normal state, and based on this, the reforming water pump 38 operates, for example, intermittently or changes the transport direction.

異常解消制御カウント機能86は、異常解消制御機能84により実行される異常解消制御の回数や時間を計数する。異常解消制御の回数はたとえば、所定時間の異常解消制御を単位としてその回数を計数し、または異常解消制御に用いる駆動パターンパルスの回数を計数する。   The abnormality elimination control count function 86 counts the number and time of the abnormality elimination control executed by the abnormality elimination control function 84. For example, the number of times of abnormality elimination control is counted in units of abnormality elimination control for a predetermined time, or the number of drive pattern pulses used for abnormality elimination control is counted.

状態告知機能88は、FCシステム2のシステム異常を含む動作状態を告知する。この場合、異常解消制御機能84を実行している場合には、異常解消制御の実行中であることを告知する。この異常解消制御により、その異常解消制御の契機となった異常を解消した場合には、その異常解消を告知し、正常に自己解消した旨を告知する。   The state notification function 88 notifies the operation state including the system abnormality of the FC system 2. In this case, when the abnormality elimination control function 84 is being executed, it is notified that the abnormality elimination control is being executed. When the abnormality that triggered the abnormality elimination control is eliminated by the abnormality elimination control, the abnormality elimination is notified and the fact that the abnormality has been normally eliminated is notified.

異常履歴記録機能90は、NVM64に格納されている異常履歴記録データテーブル102(図6)に異常履歴を記録する。   The abnormality history recording function 90 records the abnormality history in the abnormality history recording data table 102 (FIG. 6) stored in the NVM 64.

<制御状態の告知> <Notification of control status>

図5は、異常告知を含む制御状態の告知の一例を示している。この制御状態の情報表示は、表示部54の表示画面92に表示される。   FIG. 5 shows an example of a control state notification including an abnormality notification. This control state information display is displayed on the display screen 92 of the display unit 54.

図5のAは、改質水の流量異常時の画面表示を示している。表示画面92には、改質水W1の流量異常の生起と、異常解消制御の実行とを表すメッセージ94が表示されている。このメッセージ94では一例として、「改質水の流量異常が生じたので、異常解消制御を実行します。」が表示されている。このメッセージ94によれば、ユーザが改質水の流量異常を契機に異常解消制御に移行することを即座に知ることができる。   FIG. 5A shows a screen display when the flow rate of reforming water is abnormal. On the display screen 92, a message 94 indicating the occurrence of an abnormality in the flow rate of the reforming water W1 and the execution of the abnormality elimination control is displayed. In this message 94, for example, “An abnormality in the flow rate of reforming water has occurred, and abnormality elimination control is executed.” Is displayed. According to this message 94, it is possible to immediately know that the user shifts to the abnormality elimination control when the reforming water flow rate abnormality occurs.

図5のBは、異常解消制御の実行中の画面表示を示している。表示画面92には、異常解消制御の実行中であるメッセージ96が表示されている。このメッセージ96では一例として、「異常解消制御の実行中」が表示されている。このメッセージ96によれば、ユーザが異常解消制御中であることを即座に知ることができる。   FIG. 5B shows a screen display during the execution of the abnormality elimination control. On the display screen 92, a message 96 indicating that the abnormality elimination control is being executed is displayed. In this message 96, “execution of abnormality elimination control” is displayed as an example. According to this message 96, it is possible to immediately know that the user is under the abnormality elimination control.

図5のCは、異常解消制御の制御結果の画面表示を示している。表示画面92には、異常解消制御の実行およびその結果を表すメッセージ98が表示されている。このメッセージ98では一例として、「異常解消制御の結果、正常復帰しました。」が表示されている。このメッセージ98によれば、ユーザが異常解消制御の結果、FCシステム2が正常復帰したことを即座に知ることができる。   C in FIG. 5 shows a screen display of the control result of the abnormality elimination control. The display screen 92 displays a message 98 indicating the execution of the abnormality elimination control and the result thereof. As an example, the message 98 displays “Returned to normal as a result of abnormality elimination control”. According to this message 98, the user can immediately know that the FC system 2 has returned to normal as a result of the abnormality elimination control.

図5のDは、他の異常解消制御の制御結果の画面表示を示している。表示画面92には、異常解消制御の実行およびその結果を表すメッセージ100が表示されている。このメッセージ100では一例として、「異常解消制御によっても、改質水の流量異常が解消しません。システムを停止します。」が表示されている。このメッセージ100によれば、ユーザが異常解消制御の結果、FCシステム2が正常化しないこと、システム停止に移行することを即座に知ることができる。   FIG. 5D shows a screen display of the control result of another abnormality elimination control. The display screen 92 displays a message 100 representing the execution of the abnormality elimination control and the result thereof. In this message 100, for example, “an abnormality in the flow rate of reforming water is not resolved even by the abnormality elimination control. The system is stopped.” Is displayed. According to this message 100, the user can immediately know that the FC system 2 is not normalized as a result of the abnormality elimination control, and that the system shifts to the system stop.

<異常履歴記録データテーブル102> <Abnormality history recording data table 102>

図6は、異常履歴記録データテーブル102の一例を示している。この異常履歴記録データテーブル102はひとつの記録媒体であるNVM64に格納されるデータベースの一例である。   FIG. 6 shows an example of the abnormality history record data table 102. The abnormality history record data table 102 is an example of a database stored in the NVM 64 that is one recording medium.

この異常履歴記録データテーブル102には一例として、データ番号104、日/時106、異常検知108、制御形態110、回数112、エラー発報114および現状情報116が格納されている。   As an example, the abnormality history record data table 102 stores data number 104, date / time 106, abnormality detection 108, control mode 110, number of times 112, error notification 114, and current status information 116.

データ番号104は、格納されるデータの識別番号である。日/時106は、異常が生じた暦日および時刻である。この実施の形態では、No.1のデータでは一例として、2013.09.10 0:00が格納され、No.2のデータでは一例として、2013.09.25 9:00が格納されている。異常検知108は、検知された異常の種別を示している。制御形態110は、異常に対応する制御形態を示している。この制御形態にはたとえば、改質水ポンプ38の駆動パターンが含まれる。回数112はたとえば、異常解消制御の回数である。エラー発報114は、異常告知の有無を示している。そして、現状情報116は、異常検知の結果、現状の制御状態を表している。   The data number 104 is an identification number of stored data. The date / time 106 is the calendar date and time when the abnormality occurred. In this embodiment, no. As an example, the data No. 1 stores “2013.09.10 0:00”. In the data of 2, as an example, 2013.9.2.25 9:00 is stored. The abnormality detection 108 indicates the type of abnormality detected. The control form 110 shows a control form corresponding to the abnormality. This control form includes, for example, the drive pattern of the reforming water pump 38. The number of times 112 is, for example, the number of times of abnormality elimination control. The error notification 114 indicates the presence / absence of abnormality notification. The current state information 116 represents the current control state as a result of abnormality detection.

この異常履歴記録データテーブル102は、既述の表示画面92に視認情報として表示し、告知可能な情報である。   This abnormality history record data table 102 is information that can be displayed as visual information on the above-described display screen 92 and notified.

<FCシステム2の制御> <Control of FC system 2>

図7は、FCシステム2の制御の処理手順の一例を示している。この処理手順は、本発明の制御プログラムまたは制御方法の一例である。   FIG. 7 shows an example of a processing procedure for control of the FC system 2. This processing procedure is an example of the control program or the control method of the present invention.

この処理手順では、通常運転が行われ(S11)、この通常運転において、FCシステム2の異常検知が行われる(S12)。異常がなければ(S12のNO)、通常運転を継続し、異常検知が継続して実行される。   In this processing procedure, normal operation is performed (S11), and abnormality detection of the FC system 2 is performed in this normal operation (S12). If there is no abnormality (NO in S12), normal operation is continued and abnormality detection is continued.

FCシステム2に異常があれば(S12のYES)、FCシステム2の停止か否かを判定する(S13)。FCシステム2を停止しない場合には(S13のNO)、通常運転を継続する。   If there is an abnormality in the FC system 2 (YES in S12), it is determined whether or not the FC system 2 is stopped (S13). When the FC system 2 is not stopped (NO in S13), normal operation is continued.

FCシステム2の停止であれば(S13のYES)、検知した異常が改質水W1の流量異常か否かを判定する(S14)。改質水W1の流量異常であれば(S14のYES)、改質水ポンプ38の異常解消制御を実行する(S15)。この異常解消制御では、正常時と異なる駆動パターンで改質水ポンプ38を駆動する。   If the FC system 2 is stopped (YES in S13), it is determined whether the detected abnormality is an abnormality in the flow rate of the reforming water W1 (S14). If the flow rate of the reforming water W1 is abnormal (YES in S14), the abnormality elimination control of the reforming water pump 38 is executed (S15). In this abnormality elimination control, the reforming water pump 38 is driven with a driving pattern different from that in the normal state.

この異常解消制御を実行すると、その制御のたとえば、回数をカウントする(S16)。このカウント数が所定数以上か否かを判定する(S17)。所定数未満であれば(S17のNO)、S11に戻り、S11〜S17の処理を行う。この場合、所定数未満であれば、S11に戻る制御は、所定数未満の異常解消制御、つまり、1回の異常解消制御であっても、改質水ポンプ38の動作異常が解消し、正常運転が可能になる場合を想定している。   When this abnormality elimination control is executed, for example, the number of times of the control is counted (S16). It is determined whether this count number is equal to or greater than a predetermined number (S17). If it is less than the predetermined number (NO in S17), the process returns to S11 and the processes of S11 to S17 are performed. In this case, if it is less than the predetermined number, the control that returns to S11 is less than the predetermined number of abnormality elimination control, that is, even if the abnormality elimination control is performed once, the abnormal operation of the reforming water pump 38 is eliminated and normal. It is assumed that driving is possible.

カウント数が所定数以上に到達すれば(S17のYES)、エラー発報(S18)を行う。つまり、異常解消制御を繰り返しても異常が解消されず、所定数以上の異常解消制御の継続が無意味と判断し、エラー発報を行う。このエラー発報は既述の制御状態の告知(図5)によって行われる。このエラー発報により、ユーザは異常を認識することができる。   If the count number reaches a predetermined number or more (YES in S17), an error is issued (S18). That is, even if the error elimination control is repeated, the abnormality is not eliminated, and it is determined that continuation of the abnormality elimination control over a predetermined number is meaningless, and an error is issued. This error notification is performed by the aforementioned notification of the control state (FIG. 5). By this error notification, the user can recognize the abnormality.

S14において、改質水W1の流量異常でなければ(S14のNO)、異常解消制御を行うことなく、つまり、S15、S16、S17をジャンプし、エラー発報を行う。異常解消制御では解消し得ない異常の場合に無駄な異常解消制御を回避することができ、処理の迅速化を図ることができる。   If the flow rate of the reforming water W1 is not abnormal in S14 (NO in S14), an error is issued without performing abnormality elimination control, that is, jumping through S15, S16, and S17. In the case of an abnormality that cannot be solved by the abnormality elimination control, it is possible to avoid useless abnormality elimination control and to speed up the processing.

<改質水ポンプ38の異常解消制御> <Abnormality elimination control of reforming water pump 38>

図8は、改質水ポンプ38の異常解消制御の処理手順を示している。この処理手順は、図7に示す処理手順のサブルーチンである。   FIG. 8 shows a processing procedure for abnormality elimination control of the reforming water pump 38. This processing procedure is a subroutine of the processing procedure shown in FIG.

この処理手順では、改質水ポンプ38のON/OFF制御を行う(S21)。このON/OFF制御は、正常時の駆動パターンと異なった駆動パターンを実行する。   In this processing procedure, ON / OFF control of the reforming water pump 38 is performed (S21). This ON / OFF control executes a drive pattern different from the normal drive pattern.

このON/OFF制御では、改質水ポンプ38の動作中の改質水W1の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上かを監視する(S22)。一定流量として1分当たりの流量がたとえば、2〔cc/min〕以上であるか、または一定圧力として経路内圧力がたとえば、4〔kPa〕以上であるかを判断する。   In this ON / OFF control, it is monitored whether the flow rate of the reforming water W1 during the operation of the reforming water pump 38 is a predetermined flow rate or higher or a predetermined pressure or higher (S22). It is determined whether the flow rate per minute is a constant flow rate, for example, 2 [cc / min] or more, or the constant pressure is, for example, a pressure in the path, for example, 4 [kPa] or more.

改質水ポンプ38の動作中の改質水W1の流量が一定流量未満かまたは一定圧力未満であれば(S22のNO)、ON/OFF制御を継続する。   If the flow rate of the reforming water W1 during the operation of the reforming water pump 38 is less than a certain flow rate or less than a certain pressure (NO in S22), the ON / OFF control is continued.

また、改質水ポンプ38の動作中の改質水W1の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上であれば(S22のYES)、改質水ポンプ38の異常解消制御を完了する(S23)。そして、異常履歴の記録を行い(S24)、S15(図7)にリターンする。   If the flow rate of the reforming water W1 during the operation of the reforming water pump 38 is equal to or higher than a predetermined flow rate or higher than a predetermined pressure (YES in S22), the abnormality elimination control of the reforming water pump 38 is completed (S23). . Then, the abnormality history is recorded (S24), and the process returns to S15 (FIG. 7).

<改質水ポンプ38の駆動パターン> <Driving pattern of reforming water pump 38>

図9は、改質水ポンプ38の駆動パターンの処理手順を示している。   FIG. 9 shows a procedure for processing the drive pattern of the reforming water pump 38.

改質水ポンプ38のON/OFF制御がスタート時刻tsから終了時刻teを単位とする。この処理手順では、時間ts<t<t1:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S31)。この時間t1の経過後、時間t1≦t<t2:ポンプ出力P=30〔%〕に設定される(S32)。この時間t2の経過後、時間t2≦t<t3:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S33)。この時間t3の経過後、時間t3≦t<t4:ポンプ出力P=70〔%〕に設定される(S34)。この時間t4の経過後、時間t4≦t<t5:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S35)。この時間t5の経過後、時間t5≦t<t6:ポンプ出力P=50〔%〕に設定される(S36)。この時間t6の経過後、時間t6≦t<t7:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S37)。この時間t7の経過後、時間t7≦t<t8:ポンプ出力P=100〔%〕に設定される(S38)。この時間t8の経過後、時間t8≦t<te:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S39)。   The ON / OFF control of the reforming water pump 38 is based on the end time te from the start time ts. In this processing procedure, time ts <t <t1: pump output P = 0 [%] is set (S31). After the elapse of time t1, time t1 ≦ t <t2: pump output P = 30 [%] is set (S32). After the elapse of time t2, time t2 ≦ t <t3: pump output P = 0 [%] is set (S33). After the elapse of time t3, time t3 ≦ t <t4: pump output P = 70 [%] is set (S34). After the elapse of time t4, time t4 ≦ t <t5: pump output P = 0 [%] is set (S35). After the elapse of time t5, time t5 ≦ t <t6: pump output P = 50 [%] is set (S36). After the elapse of time t6, time t6 ≦ t <t7: pump output P = 0 [%] is set (S37). After the elapse of time t7, time t7 ≦ t <t8: pump output P = 100 [%] is set (S38). After the elapse of time t8, time t8 ≦ t <te: pump output P = 0 [%] is set (S39).

このようなポンプ出力P=0〔%〕、30〔%〕、0〔%〕、70〔%〕、0〔%〕、50〔%〕0〔%〕、100〔%〕、0〔%〕を単位とするON/OFF制御により、異常解消制御が行われる。   Such pump output P = 0 [%], 30 [%], 0 [%], 70 [%], 0 [%], 50 [%] 0 [%], 100 [%], 0 [%] Abnormality elimination control is performed by ON / OFF control in units of.

この駆動パターンにより、改質水ポンプ38には図10に示すように、出力パターンが得られる。図10は、その出力パターンを横軸に時間、縦軸にポンプ出力を取り示している。   With this drive pattern, an output pattern is obtained in the reforming water pump 38 as shown in FIG. FIG. 10 shows the output pattern with time on the horizontal axis and pump output on the vertical axis.

この場合、改質水ポンプ38を断続的にON/OFF制御し、ON/OFF毎にポンプ出力を変える。このON/OFF制御において、ON時間またはOFF時間は一定で無くてもよく、異なってもよい。   In this case, the reforming water pump 38 is intermittently turned ON / OFF, and the pump output is changed every ON / OFF. In this ON / OFF control, the ON time or OFF time may not be constant, and may be different.

<第1の実施の形態の効果> <Effect of the first embodiment>

第1の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。   According to the first embodiment, the following effects can be obtained.

(1) FCシステム2において、たとえば、プランジャーポンプが用いられる改質水ポンプ38の動作不良に起因してFCシステム2が異常となった場合に、改質水ポンプ38の異常解消制御により、システム異常を解消することができる。   (1) In the FC system 2, for example, when the FC system 2 becomes abnormal due to a malfunction of the reforming water pump 38 using the plunger pump, the abnormality eliminating control of the reforming water pump 38 System abnormalities can be resolved.

(2) この場合、改質水ポンプ38の異常に起因したFCシステム2の異常を解消するためのポンプ交換などのメンテナンス作業を軽減できる。つまり、改質水ポンプ38の異常が異常解消制御によって正常動作に復帰でき、エラー発報や軽微な動作不良に要するメンテナンス作業を不要化できる。   (2) In this case, maintenance work such as pump replacement for eliminating the abnormality of the FC system 2 due to the abnormality of the reforming water pump 38 can be reduced. That is, the abnormality of the reforming water pump 38 can be restored to the normal operation by the abnormality elimination control, and the maintenance work required for error notification and minor malfunction can be eliminated.

(3) この実施の形態では、改質水ポンプ38の動作を監視し、その異常を検知している。つまり、FCシステム2の異常を検知すれば、改質水ポンプ38の出力を変化させる異常解消制御を行う。   (3) In this embodiment, the operation of the reforming water pump 38 is monitored and an abnormality is detected. That is, if an abnormality of the FC system 2 is detected, abnormality elimination control for changing the output of the reforming water pump 38 is performed.

(4) この異常解消制御後、通常運転を行う。この通常運転への移行により、異常が検知されなければ、正常運転として運転を継続する。これに対し、異常検知状態を特定回数だけ繰り返す場合にはエラー発報を行い、システム点検を行う。これにより、点検回数を削減できる。   (4) After this error elimination control, normal operation is performed. If no abnormality is detected by the transition to the normal operation, the operation is continued as a normal operation. On the other hand, when the abnormality detection state is repeated a specific number of times, an error is issued and the system is checked. As a result, the number of inspections can be reduced.

(5) 異常解消制御と通常運転制御とを繰り返すことにより、軽微な異常を除くことができ、判断結果に従った適切な対応を取ることができる。   (5) By repeating the error elimination control and the normal operation control, minor anomalies can be removed, and an appropriate response according to the judgment result can be taken.

(6) エラー発生や発報の回数を低減でき、システムの信頼性の向上とともに、メンテナンス作業を軽減してコストダウンを図ることができる。   (6) The number of errors and notifications can be reduced, system reliability can be improved, maintenance work can be reduced, and costs can be reduced.

〔第2の実施の形態〕 [Second Embodiment]

図11は、第2の実施の形態に係る改質水ポンプ38の異常解消制御を示している。   FIG. 11 shows the abnormality elimination control of the reforming water pump 38 according to the second embodiment.

上記実施の形態の異常解消制御では、改質水ポンプ38による改質水W1の搬送方向を一方向に設定しているのに対し、この実施の形態では、改質水W1の搬送について、一方向とその反対方向を交互に繰り返している。   In the abnormality elimination control of the above-described embodiment, the direction in which the reforming water W1 is conveyed by the reforming water pump 38 is set to one direction. The direction and the opposite direction are repeated alternately.

この処理手順では、時間ts<t<t11:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S41)。この時間t11の経過後、時間t11≦t<t12:ポンプ出力P=−30〔%〕に設定される(S42)。この場合、通常の搬送方向と逆方向にP=−30〔%〕のポンプ出力が与えられる。   In this processing procedure, time ts <t <t11: pump output P = 0 [%] is set (S41). After the elapse of time t11, time t11 ≦ t <t12: pump output P = −30 [%] is set (S42). In this case, a pump output of P = −30 [%] is given in the direction opposite to the normal conveyance direction.

この時間t12の経過後、時間t12≦t<t13:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S43)。この時間t13の経過後、時間t13≦t<t14:ポンプ出力P=70〔%〕に設定される(S44)。つまり、逆方向から通常の搬送方向に切り替えられ、ポンプ出力P=70〔%〕が設定される。   After the elapse of time t12, time t12 ≦ t <t13: pump output P = 0 [%] is set (S43). After the elapse of time t13, time t13 ≦ t <t14: Pump output P = 70 [%] is set (S44). That is, switching from the reverse direction to the normal conveyance direction is performed, and the pump output P = 70 [%] is set.

この時間t14の経過後、時間t14≦t<t15:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S45)。この時間t15の経過後、時間t15≦t<t16:ポンプ出力P=−60〔%〕に設定される(S46)。ここで、搬送方向が反転する。   After the elapse of time t14, time t14 ≦ t <t15: pump output P = 0 [%] is set (S45). After the elapse of time t15, time t15 ≦ t <t16: pump output P = −60 [%] is set (S46). Here, the conveyance direction is reversed.

そして、この時間t16の経過後、時間t16≦t<t17:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S47)。この時間t17の経過後、時間t17≦t<t18:ポンプ出力P=100〔%〕に設定される(S48)。この時間t18の経過後、時間t18≦t<te:ポンプ出力P=0〔%〕に設定される(S49)。   Then, after the elapse of time t16, time t16 ≦ t <t17: pump output P = 0 [%] is set (S47). After the elapse of time t17, time t17 ≦ t <t18: pump output P = 100 [%] is set (S48). After the elapse of time t18, time t18 ≦ t <te: pump output P = 0 [%] is set (S49).

このようなポンプ出力P=0〔%〕、−30〔%〕、0〔%〕、+70〔%〕、0〔%〕、−60〔%〕、0〔%〕、100〔%〕、0〔%〕を単位とするON/OFF制御により、異常解消制御が行われる。   Such pump output P = 0 [%], -30 [%], 0 [%], +70 [%], 0 [%], -60 [%], 0 [%], 100 [%], 0 Abnormality elimination control is performed by ON / OFF control in units of [%].

この駆動パターンにより、改質水ポンプ38には図12に示すように、出力パターンが得られる。図12は、その出力パターンを横軸に時間、縦軸にポンプ出力を取り示している。   With this drive pattern, an output pattern is obtained in the reforming water pump 38 as shown in FIG. FIG. 12 shows the output pattern with time on the horizontal axis and pump output on the vertical axis.

この実施の形態においても、改質水ポンプ38を断続的にON/OFF制御し、ON/OFF毎にポンプ出力を変える。このON/OFF制御において、ON時間またはOFF時間は一定で無くてもよく、異なってもよい。   Also in this embodiment, the reforming water pump 38 is intermittently turned ON / OFF, and the pump output is changed every ON / OFF. In this ON / OFF control, the ON time or OFF time may not be constant, and may be different.

〔他の実施の形態〕 [Other Embodiments]

(1) 上記実施の形態の異常解消制御では、改質水ポンプ38のON/OFF制御について、設定された圧力値を一定時間だけ同一値に設定しているが、図13に示すように、ON/OFF制御の周期より短い周期で断続させてもよい。   (1) In the abnormality elimination control of the above embodiment, the set pressure value is set to the same value for a certain period of time for the ON / OFF control of the reforming water pump 38. As shown in FIG. You may make it intermittent with a period shorter than the period of ON / OFF control.

(2) 改質水ポンプ38のON/OFF制御について、図14に示すように、ポンプ出力を正弦波の半波波形で変化させてもよく、図15に示すように、ポンプ出力を鋸歯状波形で変化させてもよい。また、このような半波波形や鋸歯状波形の駆動パターンで、図16または図17に示すように、改質水の搬送方向を交互に変化させてもよい。   (2) For ON / OFF control of the reforming water pump 38, the pump output may be changed in a half-wave waveform of a sine wave as shown in FIG. 14, and the pump output is sawtooth-shaped as shown in FIG. You may change with a waveform. Moreover, as shown in FIG. 16 or FIG. 17, the conveyance direction of the reforming water may be alternately changed with such a drive pattern having a half-wave waveform or a sawtooth waveform.

(3) 上記実施の形態では、改質水ポンプ38にプランジャーポンプを使用することを例示したが、プランジャーポンプ以外で改質水ポンプ38を構成してもよい。   (3) In the above embodiment, the use of the plunger pump as the reforming water pump 38 has been exemplified. However, the reforming water pump 38 may be configured other than the plunger pump.

(4) 上記実施の形態のON/OFF制御では、改質水ポンプ38の動作中の改質水の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上かを監視しているが、両情報の成立を判定基準に設定してもよい。   (4) In the ON / OFF control of the above embodiment, whether the flow rate of reforming water during operation of the reforming water pump 38 is higher than a certain flow rate or higher than a certain pressure is monitored. It may be set as a criterion.

(5) 上記実施の形態では、燃料電池ユニット4を含むFCシステム2を例示したが、本発明は、燃料電池ユニットのみを備える構成であってもよい。   (5) In the above embodiment, the FC system 2 including the fuel cell unit 4 is exemplified, but the present invention may be configured to include only the fuel cell unit.

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。   As described above, the most preferable embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above description. Various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the embodiments for carrying out the invention. It goes without saying that such modifications and changes are included in the scope of the present invention.

本発明は、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットまたは該燃料電池ユニットを含むFCシステムにおいて、改質水の流量異常を生じた際に、改質水ポンプを正常時と異なる駆動パターンで駆動する異常解消制御を行うので、異常時、その異常を自己解消し、動作の正常化を図ることができ、軽微な異常に対するメンテナンスを軽減できるなど、有益である。
The present invention relates to a fuel cell unit equipped with a reforming water pump for transporting reforming water or an FC system including the fuel cell unit. Since abnormality elimination control for driving with different driving patterns is performed, it is beneficial that, when an abnormality occurs, the abnormality can be resolved by itself, the operation can be normalized, and maintenance for a minor abnormality can be reduced.

2 FCシステム
4 燃料電池ユニット
6 貯湯ユニット
8 燃料電池スタック
10 燃料処理装置
12 水タンク
14−1、14−2 ドレイナ
16 熱交換器
18 制御部
20 貯湯タンク
22−1、22−2、22−3 水経路
24 燃料処理部
26 燃焼部
28 燃料経路
30 選択酸化空気経路
32−1、32−2 ガス経路
34 排気経路
36 スタック電圧計
38 改質水ポンプ
40−1 改質水流量計
40−2 燃料流量計
40−3 選択酸化空気流量計
42−1 スタック入口圧力計
42−2 改質水経路圧力計
42−3 圧力計
42−4 燃料経路圧力計
42−5 空気経路圧力計
44 温度センサ
46 熱電対
48 フレームロッド
50 燃料ブロア
52 選択酸化空気ブロア
54 表示部
56 エラー発報部
58 ポンプ駆動部
60 プロセッサ
62 ROM
64 NVM
66 RAM
68 入力部
70 出力部
72 表示制御部
74 ポンプ制御部
76 機能
78 異常検知機能
80 システム停止機能
82 流量異常判定機能
84 異常解消制御機能
86 異常解消制御カウント機能
88 状態告知機能
90 異常履歴記録機能
92 表示画面
94、96、98、100 メッセージ
102 異常履歴記録データテーブル
104 データ番号
106 日/時
108 異常検知
110 制御形態
112 回数
114 エラー発報
116 現状情報
2 FC system 4 Fuel cell unit 6 Hot water storage unit 8 Fuel cell stack 10 Fuel treatment device 12 Water tank 14-1, 14-2 Drainer 16 Heat exchanger 18 Control unit 20 Hot water storage tank 22-1, 22-2, 22-3 Water path 24 Fuel treatment section 26 Combustion section 28 Fuel path 30 Selective oxidized air path 32-1, 32-2 Gas path 34 Exhaust path 36 Stack voltmeter 38 Reformed water pump 40-1 Reformed water flow meter 40-2 Fuel Flow meter 40-3 Selective oxidized air flow meter 42-1 Stack inlet pressure gauge 42-2 Reformed water path pressure gauge 42-3 Pressure gauge 42-4 Fuel path pressure gauge 42-5 Air path pressure gauge 44 Temperature sensor 46 Thermoelectric 48 Frame rod 50 Fuel blower 52 Selective oxidation air blower 54 Display unit 56 Error reporting unit 58 Pump drive unit 60 Process Sa 62 ROM
64 NVM
66 RAM
68 Input unit 70 Output unit 72 Display control unit 74 Pump control unit 76 Function 78 Abnormality detection function 80 System stop function 82 Flow rate abnormality determination function 84 Abnormality elimination control function 86 Abnormality elimination control count function 88 Status notification function 90 Abnormality history recording function 92 Display screen 94, 96, 98, 100 Message 102 Abnormal history record data table 104 Data number 106 Day / hour 108 Abnormality detection 110 Control form 112 Number of times 114 Error notification 116 Current status information

Claims (9)

改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットであって、
前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、
前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、前記流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
A fuel cell unit comprising a reforming water pump for transporting reforming water,
Flow rate monitoring means for monitoring the flow rate of the reforming water;
The abnormal flow rate of the reforming water is judged from the monitoring output of the flow rate monitoring means, and when the abnormal flow rate occurs in the reforming water, the reforming water pump is driven and stopped at predetermined timings within a unit time. An abnormality elimination control for driving the reforming water pump with a driving pattern different from the normal operation including any one of an intermittent operation, a pump output increasing / decreasing operation, an inversion switching operation of the reforming water flow direction, or two or more is performed. Control means for repeating the abnormality elimination control until the flow rate when the reforming water pump is operating in the drive pattern is equal to or higher than a predetermined flow rate based on the monitoring result of the flow rate monitoring unit ;
A fuel cell unit comprising:
前記流量監視手段は、前記改質水ポンプによって管路内に流れる前記改質水の流量を検出する流量計、該管路内の圧力を検出する圧力計のいずれか一方または両方を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池ユニット。The flow rate monitoring means includes one or both of a flow meter for detecting the flow rate of the reformed water flowing in the pipe line by the reformed water pump and a pressure gauge for detecting the pressure in the pipe line. The fuel cell unit according to claim 1, wherein: 前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池ユニット。   3. The fuel cell unit according to claim 1, wherein the control unit counts the number of times of abnormality elimination control and outputs abnormality information when the count reaches a predetermined number. 4. 改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットに搭載されたコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記改質水の流量を監視し、
流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、
前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、
流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す、
処理を前記コンピュータに実行させるための燃料電池ユニットの制御プログラム。
A control program to be executed by a computer mounted on a fuel cell unit including a reforming water pump for transporting reforming water,
Monitoring the flow rate of the reformed water;
Determine the flow rate abnormality of the reforming water from the flow rate monitoring information,
When a flow rate abnormality occurs in the reformed water, the intermittent operation of repeating the drive and stop of the reformed water pump at every predetermined timing within a unit time, the pump output increasing / decreasing operation, the flow rate direction of the reformed water There rows abnormal elimination control for driving the reforming water pump in normal time with different driving pattern include any or more operations reversing switch,
Based on the monitoring result of the flow rate monitoring means, the abnormality elimination control is repeated until the flow rate when the reforming water pump is operating in the drive pattern is equal to or higher than a certain flow rate.
A fuel cell unit control program for causing the computer to execute processing.
前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成する
請求項4に記載の燃料電池ユニットの制御プログラム。
The control program for a fuel cell unit according to claim 4, wherein the number of times of the abnormality elimination control is counted, and abnormality information is generated when the number of counts reaches a predetermined number.
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットの制御方法であって、
前記改質水の流量を監視し、
流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、
前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す
工程を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
A method for controlling a fuel cell unit including a reforming water pump for transporting reforming water,
Monitoring the flow rate of the reformed water;
Determine the flow rate abnormality of the reforming water from the flow rate monitoring information,
When a flow rate abnormality occurs in the reformed water, the intermittent operation of repeating the drive and stop of the reformed water pump at every predetermined timing within a unit time, the pump output increasing / decreasing operation, the flow rate direction of the reformed water There rows abnormal elimination control for driving the reforming water pump in normal time with different driving pattern include any or more operations inversion switching on the basis of the monitoring result of the flow monitoring means, the reforming water pump wherein A control method for a fuel cell unit, comprising a step of repeating the abnormality elimination control until a flow rate when operating in a drive pattern becomes a predetermined flow rate or more .
前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成する
請求項6に記載の燃料電池ユニットの制御方法。
The method for controlling a fuel cell unit according to claim 6, wherein the abnormality information is generated when the abnormality elimination control is counted and the count reaches a predetermined number.
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットを含む燃料電池コジェネレーションシステムであって、
前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、
前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、単位時間内で所定タイミング毎に、前記改質水ポンプの駆動と停止を繰返す断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは2以上を含む正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行い、前記流量監視手段の監視結果に基づいて、前記改質水ポンプが前記駆動パターンで動作している時の流量が一定流量以上になるまで前記異常解消制御を繰り返す制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。
A fuel cell cogeneration system including a fuel cell unit including a reforming water pump for conveying reforming water,
Flow rate monitoring means for monitoring the flow rate of the reforming water;
The abnormal flow rate of the reforming water is judged from the monitoring output of the flow rate monitoring means, and when the abnormal flow rate occurs in the reforming water, the reforming water pump is driven and stopped at predetermined timings within a unit time. An abnormality elimination control for driving the reforming water pump with a driving pattern different from the normal operation including any one of an intermittent operation, a pump output increasing / decreasing operation, an inversion switching operation of the reforming water flow direction, or two or more is performed. Control means for repeating the abnormality elimination control until the flow rate when the reforming water pump is operating in the drive pattern is equal to or higher than a predetermined flow rate based on the monitoring result of the flow rate monitoring unit ;
A fuel cell cogeneration system comprising:
前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力することを特徴とする請求項8に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。   9. The fuel cell cogeneration system according to claim 8, wherein the control means counts the number of times of abnormality elimination control and outputs abnormality information when the count reaches a predetermined number.
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