JP7290543B2 - fuel cell device - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池装置に関する。 The present disclosure relates to fuel cell devices.
原燃料ガスを水蒸気改質して生成される燃料ガスと空気とを用いて発電を行なう燃料電池装置が知られている。このような燃料電池装置においては、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して生成される凝縮水を改質水として利用する、いわゆる水自立運転が行われている。このような燃料電池装置においては、改質水が不足した場合に運転の継続が難しくなることから、例えば特許文献1には、排ガス中の水蒸気の凝縮効率の低下を抑制し、改質水の不足を抑制する燃料電池装置が開示されている。また、近年では、停電などにより燃料電池装置が商用電源系統(以下、系統ともいう)から解列された場合に、燃料電池装置単独で自立運転することも知られている。 2. Description of the Related Art There is known a fuel cell device that generates electric power using air and a fuel gas produced by steam reforming raw fuel gas. In such a fuel cell device, so-called water self-sustaining operation is performed in which condensed water produced by condensing water vapor contained in exhaust gas is used as reforming water. In such a fuel cell device, it becomes difficult to continue operation when the reforming water is insufficient. A fuel cell device that reduces the shortage is disclosed. Further, in recent years, it is also known that when the fuel cell device is disconnected from the commercial power supply system (hereinafter also referred to as the system) due to a power outage or the like, the fuel cell device independently operates independently.
ところで、上記引用文献1においては、改質水の不足を抑制する運転時に、停電などにより燃料電池装置が商用電源系統から解列された場合について考慮されておらず、改善の余地があった。 By the way, in the cited document 1, there is room for improvement because it does not take into consideration the case where the fuel cell device is disconnected from the commercial power supply system due to a power failure or the like during the operation for suppressing the shortage of the reforming water.
本開示の燃料電池装置は、系統に連系する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池より排出される排ガスから回収した水を前記燃料電池へ供給するために貯留する水タンクと、
前記水タンク内の水位を検出する水位検出装置と、
前記水タンクに外部から水を補給する水補給装置と、
前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記水タンクの水位が第1水位未満を検出した場合に、前記燃料電池の発電量を定格出力未満の第1出力に抑制して、前記水タンクの水位を増加させる水回収運転制御と、
前記燃料電池が前記系統から解列した場合に、前記燃料電池単体で前記第1出力以上の発電を行う自立運転制御と、が実行可能であり、
前記水回収運転制御実行中に前記系統から解列したとき、前記水回収運転制御を停止させ、前記水補給装置の駆動と前記自立運転制御とを実行する。
A fuel cell device of the present disclosure is a fuel cell device interconnected to a system,
a fuel cell;
a water tank for storing water collected from the exhaust gas discharged from the fuel cell to be supplied to the fuel cell;
a water level detection device that detects the water level in the water tank;
a water supply device for supplying water to the water tank from the outside;
a control device that controls the operation of the fuel cell,
The control device is
water recovery operation control for increasing the water level of the water tank by suppressing the power generation amount of the fuel cell to a first output that is less than the rated output when the water level of the water tank is detected to be less than a first water level;
a self-sustaining operation control for generating power of the first output or more by the fuel cell alone when the fuel cell is disconnected from the system,
When the water recovery operation control is disconnected from the system during execution of the water recovery operation control, the water recovery operation control is stopped, and the driving of the water supply device and the independent operation control are executed.
本開示の燃料電池装置によれば、水回収運転制御実行中に燃料電池装置が系統から解列された場合であっても、継続して発電運転をすることができる。 According to the fuel cell device of the present disclosure, even when the fuel cell device is disconnected from the system while the water recovery operation control is being executed, the power generation operation can be continued.
以下、図面を用いて本開示の実施形態に係る燃料電池装置について説明する。図1は、実施形態に係る燃料電池装置の概略的構成を示す図である。 A fuel cell device according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell device according to an embodiment.
実施形態の燃料電池装置100は、燃料電池11、水タンク6、水位検出装置16、水補給装置17および制御装置30を備える。
A
燃料電池11は、燃料ガスと空気とを用いて発電を行なう。燃料電池11は、複数の燃料電池セルを含むセルスタック構造を有していてもよい。燃料電池セルは、固体酸化物形燃料電池セルであってもよい。燃料電池装置100は、燃料ガスを水蒸気改質する改質器12を有している。また、燃料電池装置100は、収納容器10内に燃料電池11と改質器12とを収納してなる燃料電池モジュール1を有している。
The
発電に用いられる燃料ガスは、燃料ガスポンプB1と原燃料ガス流路である配管Fとを含む燃料ガス供給装置14を介して、燃料ガスを改質するための改質水と一緒に、改質器12に導入される。発電に用いられる空気は、空気ブロワB2と空気流路である配管Gとを含む空気供給装置15を介して、燃料電池11に導入される。
The fuel gas used for power generation is reformed together with reforming water for reforming the fuel gas through a fuel
燃料電池装置100は、第1熱交換器2、水などの熱媒を蓄える蓄熱タンク3、ヒータ4、ラジエータ5、蓄熱タンク3から熱媒を循環させる熱媒ポンプP1およびこれらを繋ぐ配管などを含む排熱回収システムである第1の熱循環系HC1を備えている。
The
第1熱交換器2では、燃料電池モジュール1の排ガスと熱媒とが熱交換し、排ガスに含まれる水分が結露して凝縮水が生じる。生じた凝縮水は、凝縮水流路Cを経由して回収され、水タンク6に貯水される。水分が取り除かれた排ガスは、排ガス流路Eを介して、外部に排気される。水タンク6に貯水された凝縮水は、改質水流路Rおよび改質水ポンプP2を介して、改質器12に供給され、燃料ガスを水蒸気改質するための改質水として利用される。蓄熱タンク3には、燃料電池モジュール1の排ガスと熱交換した熱媒が貯留される。
In the
水タンク6には、水タンク6内の水量を監視するための水位検出装置16が配設されている。水位検出装置16は、水タンク6内の水位が第1水位H以上であるか否かを検出する。第1水位Hは、例えば、水タンク6における高水位である。水位検出装置16としては、フロートセンサなど公知の水位センサを用いることができる。
The
水補給装置17は、外部からの水を供給する給水元と水タンク6とを繋ぐ給水配管W、給水弁Vなどを含む。水タンク6に水を供給する必要がある場合には、給水配管Wを介して、給水元から水タンク6に水を供給することができる。給水元は、例えば、上水道であり、給水元から供給される水は、水道水である。給水配管Wには、水道水に含まれる塩素などの不純物を取り除くために、イオン交換樹脂などの浄化装置18が配設されていてもよい。
The
給水配管Wは、例えば、水タンク6の上部に接続されている。給水弁Vは、給水配管Wにおける水タンク6と給水元との間に配設されている。給水弁Vを開くと、給水配管Wを流過した水が水タンク6に供給される。給水弁Vを閉じると、給水弁Vにおける水の流過が停止する。
The water supply pipe W is connected to the top of the
給水弁Vは、例えば電磁弁などで構成されており、制御装置30から出力される電気信号に応じて開閉される。制御装置30は、水タンク6に水を供給する必要がある場合、給水弁Vを開くように制御する電気信号を出力し、水タンク6に水を供給する必要がない場合、給水弁Vを閉じるように制御する電気信号を出力する。
The water supply valve V is composed of, for example, an electromagnetic valve, and is opened and closed according to an electric signal output from the
燃料電池装置100は、第2熱交換器7、蓄熱タンク3から熱媒を循環させる与熱ポンプP3およびこれらを繋ぐ配管などを有する第2の熱循環系HC2を備えていてもよい。第2熱交換器7では、蓄熱タンク3に蓄えられた高温の熱媒と、供給流路Kinを介して上水道から供給された低温の水道水とが熱交換する。第2熱交換器7で加温された水道水(温水ともいう)は、送給流路Koutを介して出湯装置60に送給される。
The
出湯装置60は、蓄熱タンク3に蓄えられた熱を利用して出湯を行う。出湯装置60は、送給流路Koutを介して送給される温水を、例えば家庭内の風呂、台所、洗面台などに出湯する。出湯された温水は、生活用水として使用される。
The hot
燃料電池装置100は、発電および出湯などを行う場合に必要となる各種の構成をさらに備えていてもよい。上記に示した各構成は、一例であって、後述する各種制御に必要な構成以外は、任意の構成である。
The
燃料電池装置100は、燃料電池モジュール1などの他、その発電運転を補助する補機として、パワーコンディショナ20、制御装置30、表示装置や操作パネルを含む操作基板(図示せず)などを備える。パワーコンディショナ20は、燃料電池11で発生した電力を、系統電源と連系して外部負荷に供給する。パワーコンディショナ20は、系統からの電力供給が停止した場合、そのことを検知することができる。
In addition to the fuel cell module 1 and the like, the
そして、燃料電池装置100は、以下に詳細に述べるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、少なくとも1つのプロセッサおよび記憶装置などを含む制御装置30を備える。
The
種々の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサは、単一の集積回路として、または、複数の通信可能に接続された集積回路および/もしくはディスクリート回路として、実行されてもよい。少なくとも1つのプロセッサは、種々の既知の技術にしたがって実行されることが可能である。 According to various embodiments, at least one processor may be implemented as a single integrated circuit or as multiple communicatively coupled integrated and/or discrete circuits. The at least one processor can be implemented according to various known techniques.
1つの実施形態において、プロセッサは、たとえば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって1以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された、1以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成された、ファームウェア、たとえばディスクリートロジックコンポーネントであってもよい。 In one embodiment, a processor includes one or more circuits or units configured to perform one or more data computing procedures or processes, such as by executing instructions stored in associated memory. In other embodiments, the processor may be firmware, eg, discrete logic components, configured to perform one or more data computing procedures or processes.
種々の実施形態によれば、プロセッサは、1以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタル信号処理部、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、または、これらのデバイスもしくは構成の任意の組み合わせ、または、他の既知のデバイスおよび構成の組み合わせ、を含み、以下に説明される機能を実行してもよい。 According to various embodiments, the processor is one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits, digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any of these devices or Any combination of configurations or combinations of other known devices and configurations may be included to perform the functions described below.
制御装置30は、記憶装置および表示装置(ともに図示省略)と、燃料電池装置100を構成する各種構成部品および各種センサと接続され、これらの各機能部をはじめとして、燃料電池装置100の全体を制御および管理する。制御装置30は、それに付属する記憶装置に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置100の各部にかかる、種々の機能を実現する。
The
制御装置30から、他の機能部または装置に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御装置30と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御装置30が行う、本実施形態に特徴的な制御については、後記で説明する。なお、本実施形態において、制御装置30は特に、燃料電池装置に繋がる外部装置の指示、指令や、先に述べた各種センサの指示や計測値に基づいて、燃料ガスポンプB1などの各種補機を制御する。図では、制御装置30と、燃料電池を構成する各装置および各センサとを結ぶ接続線の図示を、省略している場合がある。
When transmitting control signals or various types of information from the
図示しない記憶装置は、プログラムおよびデータを記憶できる。記憶装置は、処理結果を一時的に記憶する作業領域としても利用してもよく、後述する熱媒高温抑制制御や燃料電池高温抑制制御で使用するフラグなどを記憶している。記憶装置は、記録媒体を含む。記録媒体は、半導体記憶媒体、および磁気記憶媒体などの任意の非一時的(non-transitory)な記憶媒体を含んでよい。また、記憶装置は、複数の種類の記憶媒体を含んでいてもよい。記憶装置は、メモリカード、光ディスク、または光磁気ディスクなどの可搬の記憶媒体と、記憶の読み取り装置との組合せを含んでいてもよい。記憶装置は、RAM(Random Access Memory)などの一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでいてもよい。 A storage device (not shown) can store programs and data. The storage device may also be used as a work area for temporarily storing processing results, and stores flags and the like used in heat medium high temperature suppression control and fuel cell high temperature suppression control, which will be described later. A storage device includes a recording medium. The recording medium may include any non-transitory storage medium such as semiconductor storage media and magnetic storage media. Also, the storage device may include multiple types of storage media. The storage device may include a combination of a portable storage medium, such as a memory card, optical disk, or magneto-optical disk, and a storage reader. The storage device may include a storage device such as RAM (Random Access Memory) that is used as a temporary storage area.
なお、燃料電池装置の制御装置30および記憶装置は、燃料電池装置100の外部に有する構成として実現することもできる。さらに、本開示に係る制御装置30における特徴的な制御工程を含む制御方法として実現したり、上記工程をコンピュータに実行させるための制御プログラムとして実現したりすることも可能である。
Note that the
制御装置30は、燃料電池11の発電運転を制御する複数の制御を適宜切り替えて実行する。複数の制御は、通常運転制御、水回収運転制御および自立運転制御を含んでいる。
The
通常運転制御は、燃料電池11が系統と連系している場合に、燃料電池11の発電運転を制御するものである。通常運転制御は、定格運転モードおよび部分負荷運転モードを含んでもよい。定格運転モードは、定格出力E0で発電運転を行う運転モードであり、定格出力E0で発電運転を行うために予め定められた供給量に基づいて、燃料電池11に燃料ガスおよび空気を供給し、定格出力E0の出力となるように動作させる。部分負荷運転モードは、外部負荷の変動に応じて出力を変動させる運転モードである。
Normal operation control is to control the power generation operation of the
水回収運転制御は、凝縮水の回収効率を優先する制御である。水回収運転制御は、例えば、水タンク6の水位が第1水位H未満であることが水位検出装置16によって検出された場合に開始される。水回収運転制御において、制御装置30は、燃料電池11の出力を定格出力E0未満である第1出力E1に抑制するとともに、他の補機類も制御して、燃料電池11の発電運転を継続する。制御装置30は、第1出力E1で発電運転を行うために予め定められた供給量に基づいて、燃料電池11に燃料ガスおよび空気を供給し、第1出力E1の出力となるように動作させる。水タンク6の水位が第1水位H以上であることが水位検出装置16によって検出された場合、水回収運転制御を停止し、燃料電池11の出力抑制を解除する。
The water recovery operation control is control that gives priority to the recovery efficiency of condensed water. The water recovery operation control is started, for example, when the water
水回収運転制御において、制御装置30は、燃料電池11の出力の抑制に加えて、例えば、熱媒ポンプP1の送出量である水流量と、ラジエータ5のファンの回転数を引き上げるなど、第1の熱循環系HC1のポンプとファンの稼動デューティ比を上げる制御を行ってもよい。さらに、制御装置30は、燃料利用率を下げて酸素利用率を上げるために、原燃料を改質器に送給する燃料ガスポンプB1の送出量であるガス流量と、空気をセルスタックに送給する空気ブロワB2の送出量である空気流量とを制御するなど、原料供給系のポンプとブロワの稼動デューティ比を上げる制御を行ってもよい。これらの制御によれば、凝縮水の回収効率を一層向上させることができる。
In water recovery operation control, in addition to suppressing the output of the
自立運転制御は、外部負荷への電力供給を優先する制御である。自立運転制御は、例えば、停電などにより燃料電池11が系統から解列した場合に開始される。自立運転制御において、制御装置30は、燃料電池11を第1出力E1以上の出力で運転し、発電した電力を外部負荷に供給する。第1出力E1以上の出力は、燃料電池11の定格出力E0であってもよい。燃料電池11が系統に再連系した場合、自立運転制御を停止する。
Self-sustained operation control is control that prioritizes power supply to an external load. Self-sustained operation control is started, for example, when the
制御装置30は、自立運転制御を開始すると、燃料電池11の出力を回復させるために、燃料電池モジュール1に供給する燃料ガスの流量を増加させ、内部負荷を用いて第1出力E1以上の出力での発電運転を行うように燃料電池11を制御する。内部負荷としては、例えば、第1の熱循環系HC1のヒータ4を用いることができる。制御装置30は、第1出力E1以上の出力での発電運転を行えることを確認した後、外部負荷への出力を再開する。外部負荷へ出力するにあたっては、出湯装置60への出力が優先されてもよい。
When the self-sustained operation control is started, the
自立運転制御において、制御装置30は、燃料電池モジュール1に供給する燃料ガスの流量を増加させる。それゆえ、発電に用いられない余剰の燃料ガスが生じやすく、第1熱交換器2に流れる熱量が大きくなる。さらに、ヒータ4が内部負荷として用いられるため、ヒータ4から発生する熱で熱媒が加温され、熱媒の温度が高くなりやすい。また、余剰の燃料ガスは燃料電池11と改質器12との間の燃焼部において燃焼されるため、燃料電池11の温度も高くなりやすい。これらの理由により、自立運転制御の実行中は、第1熱交換器2における排ガスと熱媒との熱交換効率が低下し易い。ひいては、凝縮水の回収効率が低下し、燃料ガスを水蒸気改質するための水が不足することがある。
In self-sustained operation control, the
そこで、制御装置30は、水回収運転制御の実行中に燃料電池11が系統から解列した場合、水回収運転制御を停止させるとともに、水補給装置17の駆動および自立運転制御を実行する。これにより、継続して発電運転することができる。ひいては、使用者の利便性を向上させることが可能になる。
Therefore, when the
制御装置30は、水回収運転制御の実行中に燃料電池11が系統から解列したときに、水補給装置17を駆動させ、水タンク6の水位が第1水位H以上の水位となるまで、水タンク6への水の補給を実行してもよい。すなわち、制御装置30は、水タンク6内の水位が第1水位H以上となったことを検出するまで、水補給装置17の給水弁Vを開いてもよい。これにより、自立運転制御の実行中に改質水が不足することを抑制することが可能になる。
When the
また、制御装置30は、水回収運転制御の実行中に燃料電池11が系統から解列したときに、水回収運転制御を停止させて、自立運転制御を実行する。制御装置30は、自立運転制御の実行中に水タンク6内の水位が第1水位H未満であることを検出しても、水回収運転制御を実行せず、自立運転制御を継続してもよい。これにより、外部負荷に電力を継続して供給することが可能になる。なお、自立運転制御においては、定格運転を継続してもよい。
Further, when the
制御装置30は、燃料電池11が系統に再連系した際に水タンク6の水位が第1水量未満であった場合、水補給装置17を駆動させ、水タンク6の水位が第1水位H以上の水位となるまで、水タンク6への水の補給を実行してもよい。すなわち、制御装置30は、燃料電池11が系統に再連系した際に水タンク6の水位が第1水量未満であることを検出した場合、水タンク6内の水位が第1水位H以上となったことを検出するまで、水補給装置17の給水弁Vを開いてもよい。制御装置30は、燃料電池11が系統に再連系すると自立運転制御を停止させるが、自立運転制御の実行中に熱媒の温度が上昇しているため、水回収運転制御を実行したとしても、凝縮水が十分に回収できないことがある。系統に再連系した際に水タンク6の水位が第1水量未満であった場合、水タンク6に、水位が第1水位H以上になるまで水を補給することで、改質水が不足することを抑制することが可能になる。
If the water level in the
以下、図2~5に示すフローチャートを参照して、制御装置30が実行する燃料電池装置100の制御について説明する。フローチャートでは、「ステップ」を「S」と略称するとともに、チャート内においては、判断制御における「正」(コンピュータフラグ=1)を[Yes]で、「否」(コンピュータフラグ=0ゼロ)を[No]で表している。
The control of the
図2は、実施形態に係る燃料電池装置における水回収運転制御を説明するフローチャートである。図2のフローチャートは、燃料電池11の発電運転が開始された時点で〔スタート〕する。
FIG. 2 is a flowchart for explaining water recovery operation control in the fuel cell device according to the embodiment. The flow chart in FIG. 2 [starts] when the power generation operation of the
〔S21〕において、水位検出装置16が水位を検出していないか否か、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満であるか否かを判定する。〔S21〕において、水位検出装置16が水位を検出していない[Yes]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満である場合、〔S22〕で水回収運転制御を開始する。続いて、〔S23〕で燃料電池11の出力を定格出力E0未満である第1出力E1に抑制し、〔S24〕の判定に進む。〔S21〕において、水位検出装置16が水位を検出している[No]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上である場合、本フローチャートを終了する。
In [S21], it is determined whether or not the water
〔S24〕において、水位検出装置16が水位を検出しているか否か、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上であるか否かを判定する。〔S24〕において、水位検出装置16が水位を検出している[Yes]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上である場合、〔S25〕で水回収運転制御を停止させる。続いて、〔S26〕で燃料電池11の出力抑制を解除し、本フローチャートを終了する。〔S24〕において、水位検出装置が水位を検出していない[No]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満である場合、水回収運転制御を実行した状態で待機する。
In [S24], it is determined whether or not the water
図3は、実施形態に係る燃料電池装置における自立運転制御を説明するフローチャートである。図3のフローチャートは、燃料電池11の発電運転が開始された時点で〔スタート〕する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining self-sustained operation control in the fuel cell device according to the embodiment. The flow chart of FIG. 3 [starts] when the power generation operation of the
〔S31〕において、燃料電池11が系統から解列しているか否かを判定する。〔S31〕において、燃料電池11が系統から解列している[Yes]場合、〔S32〕で自立運転制御を開始する。続いて、〔S33〕で燃料電池11の出力を定格出力E0に回復させ、〔S34〕の判定に進む。〔S31〕において、燃料電池11が解列していない[No]場合、本フローチャートを終了する。
In [S31], it is determined whether or not the
〔S34〕において、燃料電池11が系統に再連系したか否かを判定する。〔S34〕において、燃料電池11が系統に再連系した[Yes]場合、〔S35〕で自立運転制御を停止させ、本フローチャートを終了する。〔S34〕において、燃料電池11が系統に再連系していない[No]場合、自立運転制御を実行した状態で待機する。
In [S34], it is determined whether or not the
図4は、実施形態に係る燃料電池装置における水回収運転制御から自立運転制御への遷移を説明するフローチャートである。図4のフローチャートは、燃料電池11の発電運転が開始された時点で〔スタート〕する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the transition from water recovery operation control to self-supporting operation control in the fuel cell device according to the embodiment. The flow chart of FIG. 4 [starts] when the power generation operation of the
〔S41〕において、水回収運転制御を実行中であるか否かを判定する。〔S41〕において、水回収運転制御を実行中である[Yes]場合、〔S42〕の判定に進む。〔S41〕において、水回収運転制御の実行中でない[No]場合、本フローチャートを終了する。 In [S41], it is determined whether or not water recovery operation control is being executed. In [S41], if the water recovery operation control is being executed [Yes], the process proceeds to the determination of [S42]. In [S41], if the water recovery operation control is not being executed [No], this flow chart ends.
〔S42〕において、燃料電池11が系統から解列しているか否かを判定する。〔S42〕において、燃料電池11が系統から解列している[Yes]場合、〔S43〕で水回収運転制御を停止させ、〔S44〕で燃料電池11の出力抑制を解除する(すなわち、自立運転制御を実行する)。続いて、〔S45〕で水補給装置17を駆動させ、水タンク6への水の補給を開始し、〔S46〕の判定に進む。〔S42〕において、燃料電池11が系統から解列していない[No]場合、〔S42〕の判定に戻る。
In [S42], it is determined whether or not the
〔S46〕において、水位検出装置16が水位を検出しているか否か、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上であるか否かを判定する。〔S46〕において、水位検出装置16が水位を検出している[Yes]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上である場合、〔S47〕の判定に進む。〔S46〕において、水位検出装置16が水位を検出していない[No]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満である場合、水補給装置17を駆動させた状態で待機する。
In [S46], it is determined whether or not the water
〔S47〕において、水位検出装置16が第1時間T1連続して水位を検出したか否かを判定する。〔S47〕において、水位検出装置16が第1時間T1連続して水位を検出した[Yes]場合、水補給装置17の駆動を停止させ、本フローチャートを終了する。〔S47〕において、水位検出装置16が第1時間T1連続して水位を検出しなかった[No]場合、〔S46〕の判定に戻る。第1時間T1は、水タンク6の容量に応じて適宜設定できるが、例えば、30秒~120秒である。
In [S47], it is determined whether or not the water
図5は、実施形態に係る燃料電池装置における自立運転制御から通常運転制御への遷移を説明するフローチャートである。図5のフローチャートは、燃料電池11が系統に再連系した時点で〔スタート〕する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the transition from self-sustained operation control to normal operation control in the fuel cell device according to the embodiment. The flowchart in FIG. 5 [starts] when the
〔S51〕において、水位検出装置16が水位を検出していないか否か、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満であるか否かを判定する。〔S51〕において、水位検出装置16が水位を検出していない[Yes]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H未満である場合、〔S52〕で水補給装置17を駆動させ、水タンク6への水の補給を開始し、〔S53〕の判定に進む。〔S51〕において、水位検出装置16が水位を検出している[No]場合、すなわち水タンク6の水位が第1水位H以上である場合、本フローチャートを終了する。
In [S51], it is determined whether or not the water
〔S53〕において、水位検出装置16が水位を検出しているか否かを判定する。〔S53〕において、水位検出装置16が水位を検出している[Yes]場合、〔S54〕の判定に進む。〔S53〕において、水位検出装置16が水位を検出していない[No]場合、水補給装置17を駆動させた状態で待機する。
In [S53], it is determined whether or not the water
〔S54〕において、水位検出装置16が第2時間T2連続して水位を検出したか否かを判定する。〔S54〕において、水位検出装置16が第2時間T2連続して水位を検出した[Yes]場合、水補給装置17の駆動を停止させ、本フローチャートを終了する。〔S54〕において、水位検出装置16が第2時間T2連続して水位を検出しなかった[No]場合、〔S53〕の判定に戻る。第2時間T2は、水タンク6の容量に応じて適宜設定できるが、例えば、30秒~120秒である。
In [S54], it is determined whether or not the water
6 水タンク
11 燃料電池
16 水位検出装置
17 水補給装置
30 制御装置
100 燃料電池装置
6
Claims (3)
燃料電池と、
前記燃料電池より排出される排ガスから回収した水を前記燃料電池へ供給するために貯留する水タンクと、
前記水タンク内の水位を検出する水位検出装置と、
前記水タンクに外部から水を補給する水補給装置と、
前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記水タンクの水位が第1水位未満を検出した場合に、前記燃料電池の発電量を定格出力未満の第1出力に抑制して、前記水タンクの水位を増加させる水回収運転制御と、
前記燃料電池が前記系統から解列した場合に、前記燃料電池単体で前記第1出力以上の発電を行う自立運転制御と、が実行可能であり、
前記水回収運転制御実行中に前記系統から解列したときに、前記水回収運転制御を停止させ、前記水補給装置の駆動と前記自立運転制御とを実行する燃料電池装置。 A fuel cell device connected to a system,
a fuel cell;
a water tank for storing water collected from the exhaust gas discharged from the fuel cell to be supplied to the fuel cell;
a water level detection device that detects the water level in the water tank;
a water supply device for supplying water to the water tank from the outside;
a control device that controls the operation of the fuel cell,
The control device is
water recovery operation control for increasing the water level of the water tank by suppressing the power generation amount of the fuel cell to a first output that is less than the rated output when the water level of the water tank is detected to be less than a first water level;
a self-sustaining operation control for generating power of the first output or more by the fuel cell alone when the fuel cell is disconnected from the system,
A fuel cell device that, when disconnected from the system during execution of the water recovery operation control, stops the water recovery operation control, and executes the driving of the water supply device and the independent operation control.
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