JP7306851B2 - 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.
水素含有ガスである燃料ガスと、酸素含有ガスである空気とを用いて発電を行なう、固体酸化物形の燃料電池(SOFC)が知られている。このような燃料電池を含む燃料電池装置では、発電で発生した排熱を利用して給湯を行うことでエネルギーを効率よく利用している。燃料電池装置は、給湯のために、水などの熱媒体が流れる配管を備えている。燃料電池装置が停止している期間に、例えば、周辺環境が低温となった場合に、配管内に残留した熱媒体が凍結するおそれがある。熱媒体の凍結は、流路の損傷を引き起こし、燃料電池装置の耐久性を低下させる。 A solid oxide fuel cell (SOFC) is known that generates power using a fuel gas that is a hydrogen-containing gas and air that is an oxygen-containing gas. In a fuel cell device including such a fuel cell, energy is efficiently used by supplying hot water using exhaust heat generated by power generation. A fuel cell device includes piping through which a heat medium such as water flows for hot water supply. For example, when the temperature of the surrounding environment becomes low while the fuel cell device is stopped, the heat medium remaining in the pipe may freeze. Freezing of the heat medium causes damage to the flow path and reduces the durability of the fuel cell device.
特許文献1記載の熱回収システムでは、凍結防止を目的として、貯湯タンクを含む熱回収経路内の水を排出するために、密閉された貯湯タンク内に水を供給して空気を圧縮した後、熱回収経路を大気開放して、経路内の水を空気圧で強制的に排出している。 In the heat recovery system described in Patent Document 1, for the purpose of preventing freezing, in order to discharge the water in the heat recovery path including the hot water storage tank, after supplying water to the sealed hot water storage tank and compressing the air, The heat recovery path is open to the atmosphere, and the water in the path is forcibly discharged by air pressure.
特許文献1の熱回収システムでは、貯湯タンク(蓄熱タンク)に水を供給する流路内の水を、凍結防止のために排出することは考慮されていない。それゆえ、残留した水の凍結により、流路が破損するおそれや、耐久性が低下するおそれがあった。 In the heat recovery system of Patent Document 1, no consideration is given to discharging the water in the flow path that supplies water to the hot water storage tank (heat storage tank) in order to prevent freezing. Therefore, there is a possibility that the remaining water freezes and the flow path is damaged or the durability is lowered.
本開示の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスを用いて発電を行うセルを含む燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールの排熱と熱交換を行う熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンクへ外部からの水を供給する給水元と前記蓄熱タンクとを繋ぐ給水流路と、
前記給水流路に設けられた熱媒体給水弁と、
前記給水流路における前記熱媒体給水弁と、前記給水元との間に接続された排水流路と、
前記蓄熱タンクの水位を検知する水位センサと、
燃料電池装置の運転を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、燃料電池装置の水抜きモードが開始された後、前記蓄熱タンクの水位に関する異常を検知した場合には異常を報知し、検知しない場合に前記熱媒体給水弁を開く。
The fuel cell device of the present disclosure includes a fuel cell module including cells that generate power using a fuel gas and an oxygen-containing gas;
a heat storage tank that stores a heat medium that exchanges heat with exhaust heat from the fuel cell module;
a water supply channel that connects a water supply source that supplies water from the outside to the heat storage tank and the heat storage tank;
a heat medium water supply valve provided in the water supply flow path;
a drainage channel connected between the heat medium water supply valve in the water supply channel and the water supply source;
a water level sensor that detects the water level of the heat storage tank;
a control device for controlling the operation of the fuel cell device,
After the water draining mode of the fuel cell device is started, the control device notifies the abnormality when an abnormality related to the water level of the heat storage tank is detected, and opens the heat medium feed valve when the abnormality is not detected.
本開示の燃料電池装置によれば、水抜きモードにおいて、給水流路内の水の残留量を減少させることができ、水の凍結による流路の損傷などを減少させて、耐久性の低下を抑制することができる。 According to the fuel cell device of the present disclosure, it is possible to reduce the residual amount of water in the water supply channel in the water draining mode, reduce damage to the channel due to water freezing, and prevent deterioration in durability. can be suppressed.
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、実施形態の燃料電池装置の概略構成を示す図であり、図2は、外装ケース内の燃料電池装置の構成を示す斜視図である。図3は、蓄熱タンクの給排水流路を示す模式図である。図4は、水抜き制御を示すフローチャートである。 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, and FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the fuel cell device within an exterior case. FIG. 3 is a schematic diagram showing a water supply/drainage channel of a heat storage tank. FIG. 4 is a flow chart showing drain control.
実施形態の燃料電池装置100は、燃料ガスと空気とで発電を行なう燃料電池モジュール1と、蓄熱タンク3と、蓄熱タンク3に水を供給する給水流路Sと、給水流路Sに設けられた熱媒体給水弁Vsと、給水流路Sから分岐する分岐排水流路Dsと、蓄熱タンク3の水位のうち低水位を検知する低水位センサLS1と、制御装置30と、を備える。燃料電池装置100は、複数種類の動作モードを適宜切り替えて動作することが可能に構成されている。本実施形態の動作モードには、少なくとも発電を行う運転モードと発電を停止する停止モードと、凍結防止を目的として、蓄熱タンク3内の熱媒体である水および蓄熱タンク3の給排水流路内の水を装置外に排出するための水抜きモードが含まれる。運転モードには、さらに定格運転モードおよび部分負荷運転モードなどが含まれていてもよい。
The
図1中に符号HC1で示すように、第1熱交換器2、蓄熱タンク3、冷却器5、熱媒ポンプP2およびこれらを繋ぐ循環流路等を有する排熱回収システムである第1の熱循環系(ヒートサイクル)を備える。図1中に符号HC2で示すように、第2熱交換器4(上水熱交換器ともいう)と、前述の蓄熱タンク3から熱媒を循環させる循環ポンプP3およびこれらを繋ぐ流路配管等を有する排熱回収システムである第2の熱循環系を備える。前述の蓄熱タンク3に貯留された高温の熱媒を用いて、外部から供給流路Kinを介して供給された水道水等の水を第2熱交換器4で加温し、加温された水を外部の給湯器等の再加熱装置に向けて送給流路Koutを介して送給する。
As indicated by symbol HC1 in FIG. 1, a first heat recovery system that is an exhaust heat recovery system having a
燃料電池モジュール1は、収納容器10に収容された燃料電池11と改質器12とを含む。燃料電池11は、燃料ガスと空気とで発電を行なうものであればよく、例えば、複数の燃料電池セルが配列されてなるセルスタック構造であってもよい。セルスタック構造の燃料電池11は、各燃料電池セルの下端を、ガラスシール材等の絶縁性接合材によってマニホールドに固定して構成されている。また燃料電池11の発電に必要な燃料ガスおよび空気は、燃料電池セルの下端側より供給される。燃料電池11は、内部をガスが長手方向に沿って流通するガス流路を有する柱状の燃料電池セルを立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル間に集電部材を介して電気的に直列に接続して構成されている。燃料電池セルとして、各種燃料電池セルが知られているが、部分負荷運転モードを運転モードとして含む場合は、固体酸化物形燃料電池セルを用いてもよい。
The fuel cell module 1 includes a
給水流路Sは、蓄熱タンク3へ外部からの水を給水する給水元と蓄熱タンク3とを繋ぐ流路配管を含む。燃料電池装置100の運転開始時には、第1の熱循環系を循環させるために、給水流路Sを用いて、給水元から熱媒体としての水を蓄熱タンク3に給水する。給水元は、例えば、上水道であってもよい。給水流路Sは、蓄熱タンク3の上部に接続されており、例えば、天板部分に接続されている。給水流路Sの給水元側端部には、上水弁V1が設けられている。この上水弁V1を開くと、給水元の上水道から給水流路Sに水道水が供給され、上水弁V1を閉じると、水道水の供給が停止される。本実施形態において、上水弁V1の開閉は手作業で行うものであり、運転中は、上水弁V1は開いている。
The water supply channel S includes a channel pipe that connects the
給水流路Sの、蓄熱タンク3と上水弁V1との間には、熱媒体給水弁Vsが設けられている。上水弁V1が開いた状態で、熱媒体給水弁Vsを開くと、給水流路Sを流過した水道水が蓄熱タンク3に供給される。熱媒体給水弁Vsを閉じると、熱媒体給水弁Vsで水道水の流過が停止する。熱媒体給水弁Vsは、例えば電磁弁などで構成されており、制御装置30から出力された電気信号に応じて開閉される。運転中、水道水を蓄熱タンク3へ供給する必要が無い場合は、熱媒体給水弁Vsは、閉じるように制御されている。熱媒体給水弁Vsは、例えば、給水流路Sの蓄熱タンク3への接続位置より下方であって、給水元(上水弁V1)より上方に位置している。
A heat medium water supply valve Vs is provided in the water supply flow path S between the
給水流路Sには、熱媒体給水弁Vsと上水弁V1との間に、給水流路Sから分岐する排水流路である分岐排水流路Dsが接続されている。分岐排水流路Dsには、分岐排水弁V2が設けられている。分岐排水弁V2を開くと、給水流路Sを流過する水のうち、分岐排水流路Dsに流れ込んだ水が外部に排水される。分岐排水弁V2を閉じると、分岐排水流路Ds内の水は排水されない。本実施形態において、分岐排水弁V2の開閉は手作業で行うものであり、運転中は、分岐排水弁V2は閉じている。 A branch drainage channel Ds, which is a drainage channel branching from the water supply channel S, is connected to the water supply channel S between the heat medium water supply valve Vs and the water supply valve V1. A branch drain valve V2 is provided in the branch drain flow path Ds. When the branch drain valve V2 is opened, among the water flowing through the water supply channel S, the water that has flowed into the branch drain channel Ds is drained to the outside. When the branch drain valve V2 is closed, the water in the branch drain channel Ds is not drained. In this embodiment, the opening and closing of the branch drain valve V2 is performed manually, and the branch drain valve V2 is closed during operation.
給水流路Sにおいて、熱媒体給水弁Vsと上水弁V1との間に、給水流路Sから分岐して後述する改質水タンク6とつながる分岐流路を設けてもよい。この場合、分岐流路にも弁を設けることで、改質水タンク6への水の供給を調整することができる。また改質水タンク6の位置や、改質水タンク6からの排水の位置を調整することで、分岐流路の水抜きが容易に可能となる。
In the water supply channel S, a branch channel branched from the water supply channel S and connected to the reforming
蓄熱タンク3の下部には、タンク排水流路Dが接続されている。タンク排水流路Dの、蓄熱タンク3と反対側の端部には、タンク排水弁V3が設けられている。タンク排水弁V3を開くと、蓄熱タンク3内に貯留された熱媒体(水)がタンク排水流路Dを介して外部に排水される。タンク排水弁V3を閉じると、タンク排水流路Dからの排水が停止する。本実施形態において、タンク排水弁V3の開閉は手作業で行うものであり、運転中は、タンク排水弁V3は閉じている。
A tank drainage channel D is connected to the lower portion of the
蓄熱タンク3には、タンク内の熱媒体の貯留量を監視するための水位センサが設けられている。水位センサは、燃料電池装置の運転に必要な最低限の水量を示す、比較的低い水位を検知する低水位センサLS1と、蓄熱タンク3の満水位を示す、比較的高い水位を検知する高水位センサLS2と、を含む。
The
燃料電池11で発電した結果、燃料電池モジュール1から排出される排ガスは、第1熱交換器2で、第1熱交換器2内を流れる水等の熱媒または冷媒との間で熱交換される。この際、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、改質水タンク6に貯留される
Exhaust gas discharged from the fuel cell module 1 as a result of power generation by the
水分が取り除かれた排ガスは、排ガス流路Eを介して、燃料電池装置の外に排気される。また、改質水タンク6に貯水された改質水は、改質水流路Rおよび改質水ポンプP1を介して、燃料電池モジュール1内の改質器12に供給され、原燃料ガスの水蒸気改質に利用される。
Exhaust gas from which moisture has been removed is discharged outside the fuel cell device through an exhaust gas passage E. The reforming water stored in the reforming
燃料電池モジュール1での発電に用いられる空気は、ブロアB2と空気流路である配管Fとを含む空気供給装置13によって燃料電池11に導入される。原燃料ガスは、燃料ガスポンプB1と原燃料ガス流路である配管Gとを介して、改質水流路Rを経由した改質水とともに、改質器12に導入される。
Air used for power generation in the fuel cell module 1 is introduced into the
燃料電池装置100は、発電および給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、後述の水抜き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、前述の燃料電池モジュール1等の他、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40等を備える。そして、燃料電池装置100は、例えば、図2に示すような、各フレーム51と各外装パネル52とからなるケース50の中に配設されている。
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等を含む制御装置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もとづいて、燃料ガスポンプB1等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い。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等の任意の非一時的(non-transitory)な記憶媒体を含んでよい。また、記憶装置は、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等の可搬の記憶媒体と、記憶の読み取り装置との組合せを含んでいてもよい。記憶装置は、RAM(Random Access Memory)等の一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでいてもよい。 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. 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
燃料電池装置100は、停止モードを実行して発電を停止させた後に、水抜きモードが実行可能である。水抜きモードはメンテナンス作業員が操作基板40にて実行を指示する。なお、ユーザによる水抜きが許容される場合は、ユーザ宅に設けられており燃料電池装置と通信を行うリモコン(図示せず)にて水抜きを実行してもよい。
The
メンテナンス作業者は水抜きモードを指示後、手作業により、上水弁V1を閉じ、分岐排水弁V2を開き、タンク排水弁V3を開く。また、制御装置30は蓄熱タンク3の水位に基づいて熱媒体給水弁Vsの制御を行う。なお、本実施形態において熱媒体給水弁Vsは、給水流路Sの蓄熱タンク3への接続位置より下方であって、上水弁V1より上方に位置している。
After instructing the drain mode, the maintenance worker manually closes the water supply valve V1, opens the branch drain valve V2, and opens the tank drain valve V3. Further, the
蓄熱タンク3内の水は、タンク排水流路Dを介してタンク排水弁V3から排水される。また、給水流路Sのうち、熱媒体給水弁Vsと上水弁V1との間の水は、分岐排水流路Dsを介して分岐排水弁V2から排水されるが、蓄熱タンク3と熱媒体給水弁Vsとの間の水は、熱媒体給水弁Vsが閉じており、分岐排水弁V2から排水されない。
The water in the
そこで、制御装置30は、燃料電池装置の水抜きモードが開始された後、蓄熱タンク3の水位に関する異常を検知した場合には異常を報知し、検知しない場合に熱媒体給水弁Vsを開く。手作業による弁の開閉作業を誤った場合には、正常に水抜きが進行せずに、蓄熱タンク3において、水位に関する異常が検知されるので、これを報知する。異常が検知されなかった場合には、正常に水抜きが進行しているので、熱媒体給水弁Vsを開くことにより、給水流路Sに残留する水を分岐排水弁V2から排水することができる。これにより、水抜きモードにおいて、給水流路S内の水の残留量を減少させることができ、凍結による流路配管の損傷などを低減することができる。
Therefore, after the water draining mode of the fuel cell device is started, the
図4は、水抜き制御を示すフローチャートである。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。 FIG. 4 is a flow chart showing drain control. In the flowchart, "step" is abbreviated as "S", and in the chart, "positive" (computer flag = 1) in judgment control is [Yes], and "no" (computer flag = 0 zero) is [ No].
燃料電池装置100は、停止モードを実行して発電を停止させた後、さらにメンテナンス作業員が水抜きモードの実行を指示することで水抜き制御がスタートする。ユーザによる水抜きが許容される場合は、ユーザのリモコン操作に応じて水抜きモードを実行してもよい。水抜きモードを指示後、メンテナンス作業者は手作業により、上水弁V1を閉じ、分岐排水弁V2を開き、タンク排水弁V3を開く。本実施形態の水抜き制御がスタートすると、制御装置30は、蓄熱タンク3内の水位の監視を開始する。なお、以降の説明において、異常判定の時間や使用する水位センサ、弁の種類や動作時間は蓄熱タンク3の大きさに応じて適宜設定することができる。
After the
〔S1〕において、蓄熱タンク3の低水位センサLS1が水位を検知したかどうかを判断する。低水位センサLS1が水位を検知した[Yes]場合、〔S2〕において、水抜き指示から第一所定時間T1が経過していたかどうかを判断する。T1が経過していた[Yes]場合、制御装置30は、〔S2〕において、エラーを報知して、制御を終了する。ここで、第一所定時間T1が経過しても低水位センサLS1が水位を検知する場合、タンク排水弁V3を開く作業が行われず、タンク排水弁V3が閉じたままで、蓄熱タンク3から排水されていないことが想定される。この場合、エラー報知によってメンテナンス作業者が、タンク排水弁V3を開いて、再び操作基板40より水抜き制御を実行すればよい。水抜き指示から第一所定時間T1が経過していない[No]場合、〔S1〕に戻って水位の監視を行う。第一所定時間T1は、任意の時間を設定できるが、例えば、15分間である。
At [S1], it is determined whether or not the low water level sensor LS1 of the
低水位センサLS1が水位を検知しない[No]場合、〔S4〕において、低水位センサLS1が連続して水位を検知しない継続時間が第二所定時間T2以上であるかどうかを判断する。継続時間がT2以上である[Yes]場合、制御装置30は、〔S5〕において、弁を開くように指示する電気信号を熱媒体給水弁Vsに送信し、〔S6〕において、熱媒体給水弁Vsを開いてから第三所定時間T3が経過したかどうかを判断する。ここで、熱媒体給水弁Vsを開くことにより、蓄熱タンク3と熱媒体給水弁Vsとの間の水は分岐排水弁V2から排水される。
If the low water level sensor LS1 does not detect the water level [No], in [S4], it is determined whether or not the duration of the low water level sensor LS1 continuously not detecting the water level is equal to or longer than the second predetermined time T2. If the duration time is T2 or longer [Yes], the
〔S4〕において、継続時間がT2未満である[No]場合、〔S1〕に戻って水位の監視を行う。第二所定時間T2は、第一所定時間T1以下の長さである任意の時間を設定できるが、例えば、15分間である。第三所定時間T3も、任意の時間を設定できるが、例えば、30秒間である。 In [S4], if the duration time is less than T2 [No], return to [S1] to monitor the water level. The second predetermined time T2 can be set to any time that is shorter than or equal to the first predetermined time T1, and is, for example, 15 minutes. Although the third predetermined time T3 can also be set to any time, it is, for example, 30 seconds.
熱媒体給水弁Vsを開いてからT3が経過していない[No]場合、〔S7〕において、蓄熱タンク3の低水位センサLS1が水位を検知したかどうかを判断する。低水位センサLS1が水位を検知した[Yes]場合、〔S8〕において、制御装置30は、弁を閉じるように指示する電気信号を熱媒体給水弁Vsに送信し、〔S9〕において、エラーを報知して、制御を終了する。ここで、熱媒体給水弁Vsを開いてから第三所定時間T3が経過する前に低水位センサLS1が水位を検知する場合、上水弁V1を閉じる作業が行われずに、熱媒体給水弁Vsが開いたために、給水流路Sから蓄熱タンク3に水道水が供給されたことが想定される。この場合、エラー報知によってメンテナンス作業者が、上水弁V1を閉じて、再び操作基板40より水抜き制御を実行すればよい。低水位センサLS1が水位を検知していない[No]場合、〔S6〕に戻って水位の監視を行う。
If [No] that T3 has not passed since the heat medium feed valve Vs was opened, in [S7], it is determined whether or not the low water level sensor LS1 of the
なお、第二所定時間T2を第一所定時間T1よりも短い時間に設定することで、水抜きに要する時間を短縮することができる。ただし、本実施形態のように手作業で弁の操作を行う場合は、第二所定時間T2に弁の操作時間を考慮する必要がある。メンテナンス作業員は水抜きモードを指示後に弁の操作を行うため、第二所定時間T2に弁の操作時間が考慮されていない場合、上水弁V1を閉じる前に熱媒体給水弁Vsが開いてしまい、蓄熱タンク3に水が流入してしまうからである。
By setting the second predetermined time T2 to be shorter than the first predetermined time T1, it is possible to shorten the time required for draining water. However, when the valve is manually operated as in the present embodiment, it is necessary to consider the valve operation time as the second predetermined time T2. Since the maintenance worker operates the valve after instructing the drain mode, if the valve operation time is not considered in the second predetermined time T2, the heat medium feed valve Vs is opened before the water supply valve V1 is closed. This is because the water will flow into the
熱媒体給水弁Vsを開いてから第三所定時間T3が経過した[Yes]場合、水抜き制御を終了する。これにより、給水流路Sに残留する水を分岐排水弁V2から排水することができる。 If [Yes] after the third predetermined time T3 has elapsed since the heat medium feed valve Vs was opened, the drain control is terminated. As a result, water remaining in the water supply channel S can be drained from the branch drain valve V2.
また、熱媒体給水弁Vsは開いている状態を維持しているため、たとえば、水抜きモード指示時に止水弁V1が完全に閉じておらず、わずかに水が蓄熱タンク3へ流過している場合は、経時とともに蓄熱タンク3の水位が上昇する。よって、水抜き制御終了後でも蓄熱タンク3に水位上昇がみられた場合にはエラーを報知して再度水抜きモードの実行を促すことにより、水抜きを確実に完了することができる。
In addition, since the heat medium feed valve Vs is kept open, for example, when the drain mode is instructed, the water stop valve V1 is not completely closed, and a small amount of water flows into the
なお、本実施形態では分岐排水弁V2、タンク排水弁V3が手動で開閉される弁である場合を説明したが、制御装置30から出力された電気信号に応じて開閉される電磁弁であっても同様の効果を得ることができる。この場合は〔S1〕の前に、分岐排水弁V2およびタンク排水弁V3を開く〔S0〕が追加される。 In this embodiment, the branch drain valve V2 and the tank drain valve V3 are valves that are manually opened and closed. can also obtain the same effect. In this case, [S0] for opening the branch drain valve V2 and the tank drain valve V3 is added before [S1].
1 燃料電池モジュール
3 蓄熱タンク
30 制御装置
Ds 分岐排水流路
LS1 低水位センサ
S 給水流路
Vs 熱媒体給水弁
1
Claims (4)
前記燃料電池モジュールの排熱と熱交換を行う熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンクへ外部からの水を供給する給水元と前記蓄熱タンクとを繋ぐ給水流路と、
前記給水流路に設けられた熱媒体給水弁と、
前記給水流路における前記熱媒体給水弁と、前記給水元との間に接続された排水流路と、
前記蓄熱タンクの水位を検知する水位センサと、
燃料電池装置の運転を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、燃料電池装置の前記蓄熱タンク内の熱媒体である水および前記給水流路内の水を装置外に排出するための水抜きモードにおいて、前記蓄熱タンクの水位に関する異常を検知した場合には異常を報知し、検知しない場合に前記給水流路に残留する水を排水するために前記熱媒体給水弁を開く燃料電池装置。 a fuel cell module including cells that generate electricity using a fuel gas and an oxygen-containing gas;
a heat storage tank that stores a heat medium that exchanges heat with exhaust heat from the fuel cell module;
a water supply channel that connects a water supply source that supplies water from the outside to the heat storage tank and the heat storage tank;
a heat medium water supply valve provided in the water supply flow path;
a drainage channel connected between the heat medium water supply valve in the water supply channel and the water supply source;
a water level sensor that detects the water level of the heat storage tank;
a controller for controlling the operation of the fuel cell device,
The control device detects an abnormality related to the water level of the heat storage tank in a draining mode for discharging water as a heat medium in the heat storage tank of the fuel cell device and water in the water supply channel to the outside of the device. A fuel cell device that notifies an abnormality in case of an abnormality and opens the heat medium water supply valve in order to drain water remaining in the water supply flow path if no abnormality is detected.
前記蓄熱タンクの水位に関する異常を第一所定時間継続して検知した場合に異常を報知し、前記蓄熱タンクの水位に関する異常を第二所定時間継続して検知しない場合に前記熱媒体給水弁を開くとともに、
前記第二所定時間が前記第一所定時間以下の長さである、請求項1に記載の燃料電池装置。 The control device is
When an abnormality related to the water level of the heat storage tank is continuously detected for a first predetermined time period, the abnormality is reported, and when the abnormality related to the water level of the heat storage tank is not continuously detected for a second predetermined time period, the heat medium feed valve is opened. with
2. The fuel cell apparatus according to claim 1, wherein said second predetermined time period is less than or equal to said first predetermined time period.
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