JP7393141B2 - 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 a fuel cell device.

発電を行う燃料電池と、燃料電池からの排熱を熱媒に回収して蓄積する排熱回収系とを備え、燃料電池から出力される電力と系統電源から供給される電力とを組み合わせて外部負荷に供給する燃料電池装置が知られている。また、停電など系統電源からの電力供給が停止した場合、燃料電池が発電する電力のみを外部負荷に供給する自立運転を行う燃料電池装置も知られている(例えば、特許文献1参照)。 Equipped with a fuel cell that generates electricity and an exhaust heat recovery system that collects and stores waste heat from the fuel cell in a heat medium, it combines the power output from the fuel cell with the power supplied from the grid power source and generates an external power source. Fuel cell devices that supply a load are known. Furthermore, there is also known a fuel cell device that performs self-sustaining operation in which only the power generated by the fuel cell is supplied to an external load when the power supply from the grid power supply is stopped due to a power outage (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-098153号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-098153

従来の燃料電池装置では、自立運転時において、熱媒の温度が高くなり、燃料電池装置の耐久性および信頼性が低下することがあった。 In conventional fuel cell devices, the temperature of the heat medium increases during self-sustaining operation, which may reduce the durability and reliability of the fuel cell device.

本開示の燃料電池装置は、発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と熱交換した熱媒を蓄える蓄熱タンクと、
前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、
前記蓄熱タンクに蓄えられた熱を利用して出湯を行う出湯装置と、を備え、
前記制御装置は、自立運転中に発電抑制条件を満たした場合に定格よりも低い出力で発電運転を行う発電抑制運転が実行可能であり、自立運転中に前記出湯装置の動作指示があった場合、前記出湯装置の動作を実行する、出湯制御を備えている。
A fuel cell device of the present disclosure includes a fuel cell that generates electricity,
a heat storage tank that stores a heat medium that has been heat exchanged with the exhaust heat of the fuel cell;
a control device that controls the operation of the fuel cell;
A hot water tapping device that taps hot water using the heat stored in the heat storage tank,
The control device is capable of executing a power generation suppressing operation in which power generation is performed at a lower output than the rated power when a power generation suppressing condition is satisfied during the self-sustaining operation, and when an operation instruction for the hot water tapping device is given during the self-sustaining operation. , a hot water tap control that executes the operation of the hot water tap device.

本開示の燃料電池装置によれば、自立運転時において、熱媒の温度が高くなることを抑制し、燃料電池装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。 According to the fuel cell device of the present disclosure, during self-sustaining operation, the temperature of the heat medium can be suppressed from increasing, and the durability and reliability of the fuel cell device can be improved.

実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell device according to an embodiment. 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。FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the fuel cell device inside the outer case. 実施形態の制御の一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating an example of control according to the embodiment. 実施形態の制御の他の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows another example of control of an embodiment. 熱媒高温抑制制御を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows heating medium high temperature suppression control. 実施形態の制御の他の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows another example of control of an embodiment. 燃料電池高温抑制制御を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing fuel cell high temperature suppression control. 継続判定制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows continuation determination control.

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。 Hereinafter, a fuel cell device according to an embodiment of the present disclosure will be described using the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell device according to an embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the fuel cell device inside an outer case.

実施形態の燃料電池装置100は、燃料電池11と、蓄熱タンク3と、制御装置30と、出湯装置60とを備える。 The fuel cell device 100 of the embodiment includes a fuel cell 11, a heat storage tank 3, a control device 30, and a hot water tapping device 60.

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、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(モジュールともいう)1を有している。 The fuel cell 11 generates power using fuel gas and air. The fuel cell 11 may have a cell stack structure including a plurality of fuel cells. The fuel cell may be a solid oxide fuel cell. The fuel cell device 100 includes a fuel cell module (also referred to as a module) 1 that stores a fuel cell 11 and a reformer 12 in a storage container 10 .

発電に用いられる空気は、空気ブロアB2と、空気流量計AM1と、空気流路である配管Aとを含む空気供給装置14を介して燃料電池11に導入される。空気流量計AM1としては、エアフローメータなどの公知の流量計を用いることができる。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Gとを含む燃料ガス供給装置15を介して、燃料ガスを改質するための改質水とともに、改質器12に導入される。 Air used for power generation is introduced into the fuel cell 11 via an air supply device 14 that includes an air blower B2, an air flow meter AM1, and a pipe A that is an air flow path. As the air flow meter AM1, a known flow meter such as an air flow meter can be used. The fuel gas used for power generation is supplied to the reformer together with reformed water for reforming the fuel gas via a fuel gas supply device 15 that includes a fuel gas pump B1 and a pipe G that is a raw fuel gas flow path. introduced in 12.

燃料電池装置100は、燃料電池11の温度を測定する第1温度測定部TM1を有している。第1温度測定部TM1としては、熱電対など公知の温度測定装置を用いることができる。本実施形態では、燃料電池11の温度の代表値として、燃料電池11の中心位置における温度を第1温度測定部TM1で測定している。 The fuel cell device 100 includes a first temperature measuring section TM1 that measures the temperature of the fuel cell 11. As the first temperature measuring section TM1, a known temperature measuring device such as a thermocouple can be used. In this embodiment, the temperature at the center position of the fuel cell 11 is measured by the first temperature measuring section TM1 as a representative value of the temperature of the fuel cell 11.

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、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流路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。例えば図1に示すように、第1の熱循環系HC1における熱媒の循環方向において、第1熱交換器2、ヒータ4および蓄熱タンク3は、この順に設けられている。 The fuel cell device 100 includes a first heat exchanger 2, a heat storage tank 3 that stores a heat medium such as water, a heater 4, a heat medium pump P1 that circulates the heat medium from the heat storage tank 3, and flow path piping that connects these. It is equipped with a first heat circulation system HC1 which is an exhaust heat recovery system. For example, as shown in FIG. 1, the first heat exchanger 2, heater 4, and heat storage tank 3 are provided in this order in the direction of circulation of the heat medium in the first thermal circulation system HC1.

第1熱交換器2では、燃料電池11の排ガス(排熱ともいう)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、改質水タンク6に貯留される。水分が取り除かれた排ガスは、排ガス流路Eを介して、装置外部に排気される。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P3を介して、改質器12に供給され、燃料ガスの水蒸気改質に利用される。蓄熱タンク3には、燃料電池11の排熱と熱交換した熱媒が貯留される。ヒータ4は、第1の熱循環系HC1を循環する熱媒に熱を与える。ヒータ4は、例えば図1に示すように、熱媒の循環方向における第1熱交換器2の下流かつ蓄熱タンク3の上流に位置している。 In the first heat exchanger 2, the exhaust gas (also referred to as exhaust heat) of the fuel cell 11 and the heat medium exchange heat, and moisture contained in the exhaust gas condenses to produce condensed water. The generated condensed water is collected via the condensed water channel C and stored in the reformed water tank 6. The exhaust gas from which moisture has been removed is exhausted to the outside of the device via the exhaust gas flow path E. The reformed water stored in the reformed water tank 6 is supplied to the reformer 12 via the reformed water flow path R and the reformed water pump P3, and is used for steam reforming of the fuel gas. The heat storage tank 3 stores a heat medium that has undergone heat exchange with the exhaust heat of the fuel cell 11 . The heater 4 provides heat to the heating medium circulating in the first thermal circulation system HC1. For example, as shown in FIG. 1, the heater 4 is located downstream of the first heat exchanger 2 and upstream of the heat storage tank 3 in the heat medium circulation direction.

燃料電池装置100は、蓄熱タンク3内に貯留された熱媒の温度を測定する第2温度測定部TM2を有している。第2温度測定部TM2としては、サーミスタなどの公知の温度測定装置を用いることができる。本実施形態では、蓄熱タンク3の底部における熱媒の温度を第2温度測定部TM2で測定している。 The fuel cell device 100 includes a second temperature measurement section TM2 that measures the temperature of the heat medium stored in the heat storage tank 3. As the second temperature measuring section TM2, a known temperature measuring device such as a thermistor can be used. In this embodiment, the temperature of the heat medium at the bottom of the heat storage tank 3 is measured by the second temperature measuring section TM2.

燃料電池装置100は、第1の熱循環系HC1を循環する熱媒の温度を測定する第3温度測定部TM3および第4温度測定部TM4を有している。第3温度測定部TM3および第4温度測定部TM4としては、サーミスタなどの公知の温度測定装置を用いることができる。本実施形態では、ヒータ4の出口、すなわち熱媒の循環方向におけるヒータ4の下流かつ蓄熱タンク3の上流での熱媒の温度を第3温度測定部TM3で測定している。また、本実施形態では、熱媒の循環方向における蓄熱タンク3の下流かつ第1熱交換器2の上流での熱媒の温度を第4温度測定部TM4で測定している。 The fuel cell device 100 includes a third temperature measurement section TM3 and a fourth temperature measurement section TM4 that measure the temperature of the heat medium circulating in the first thermal circulation system HC1. As the third temperature measuring section TM3 and the fourth temperature measuring section TM4, known temperature measuring devices such as a thermistor can be used. In this embodiment, the temperature of the heating medium at the outlet of the heater 4, that is, downstream of the heater 4 and upstream of the heat storage tank 3 in the heating medium circulation direction, is measured by the third temperature measuring section TM3. Further, in this embodiment, the temperature of the heat medium downstream of the heat storage tank 3 and upstream of the first heat exchanger 2 in the circulation direction of the heat medium is measured by the fourth temperature measuring section TM4.

燃料電池装置100は、第2熱交換器5、蓄熱タンク3から熱媒を循環させる与熱ポンプP2およびこれらを繋ぐ流路配管などを有する排熱回収システムである第2の熱循環系HC2を備えている。第2熱交換器5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5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。供給流路Kinは、上水道から供給された水道水の温度を測定する第5温度測定部TM5を有している。第5温度測定部TM5としては、サーミスタなどの公知の温度測定装置を用いることができる。 The fuel cell device 100 includes a second heat circulation system HC2, which is an exhaust heat recovery system including a second heat exchanger 5, a heating pump P2 that circulates a heat medium from a heat storage tank 3, and flow pipes connecting these. We are prepared. In the second heat exchanger 5, the high temperature heat medium stored in the heat storage tank 3 and the low temperature tap water supplied from the water supply via the supply channel Kin exchange heat. The tap water (also referred to as hot water) heated by the second heat exchanger 5 is supplied to the hot water tapping device 60 via the supply channel Kout. The supply flow path Kin has a fifth temperature measurement section TM5 that measures the temperature of tap water supplied from the water supply. As the fifth temperature measuring section TM5, a known temperature measuring device such as a thermistor can be used.

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 water tapping device 60 taps hot water using the heat stored in the heat storage tank 3. The hot water dispenser 60 dispenses hot water supplied via the supply channel Kout to, for example, a bath, kitchen, washstand, etc. in the home. The hot water is used for domestic purposes.

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 fuel cell device 100 may further include various configurations necessary for generating electricity, tapping hot water, and the like. Each of the configurations shown above is an example, and any configurations other than those required for various controls described below are arbitrary.

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40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、系統電源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。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。 In addition to the fuel cell module 1, the fuel cell device 100 includes a power conditioner 20, a control device 30, an operation board 40 including a display device and an operation panel, etc. as auxiliary equipment that assists the power generation operation. The power conditioner 20 connects the power generated by the fuel cell 11 with a grid power source and supplies it to an external load. The power conditioner 20 can detect when the power supply from the grid power source has stopped. The fuel cell device 100 is disposed in a case 50 including frames 51 and exterior panels 52, as shown in FIG. 2, for example.

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 fuel cell device 100 includes a control device 30 that includes at least one processor, a storage device, and the like to provide control and processing capabilities to perform various functions, as described in detail below.

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 connected integrated and/or discrete circuits. The at least one processor can be implemented according to a variety of 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 calculation procedures or processes, for example, by executing instructions stored in an associated memory. In other embodiments, the processor may be a firmware, such as a discrete logic component, configured to perform one or more data calculation 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 includes one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits, digital signal processing units, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any of these devices or Any combination of configurations or 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 control device 30 is connected to a storage device, a display device (both not shown), various components and various sensors that constitute the fuel cell device 100, and controls the entire fuel cell device 100, including each of these functional parts. Control and manage. The control device 30 obtains a program stored in a storage device attached to the control device 30, and executes this program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100.

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 information from the control device 30 to other functional units or devices, the control device 30 and the other functional units may be connected by wire or wirelessly. The control performed by the control device 30 that is characteristic of this embodiment will be described later. In this embodiment, the control device 30 controls various auxiliary devices such as the fuel gas pump B1 based on instructions and commands from external devices connected to the fuel cell device, and instructions and measured values from the various sensors described above. Control. In the figures, illustration of connection lines connecting the control device 30 and each device and each sensor that constitute the fuel cell may be omitted.

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 used in heat medium high temperature suppression control and fuel cell high temperature suppression control, which will be described later. The 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. Further, 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, an optical disk, or a magneto-optical disk, and a storage reader. The storage device may include a storage device used as a temporary storage area, such as a RAM (Random Access Memory).

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 control device 30 and storage device of the fuel cell device can also be realized as a configuration provided outside the fuel cell device 100. Furthermore, it is also possible to realize it as a control method including characteristic control steps in the control device 30 according to the present disclosure, or to realize it as a control program for causing a computer to execute the above steps.

制御装置30は、燃料電池11の発電運転を、複数の運転モードを適宜切り替えて制御する。複数の運転モードは、通常運転モードおよび自立運転モードを含んでいる。 The control device 30 controls the power generation operation of the fuel cell 11 by appropriately switching between a plurality of operation modes. The plurality of operation modes include a normal operation mode and a self-sustaining operation mode.

通常運転モードは、系統電源からの電力供給が継続している場合に、燃料電池11の発電運転を制御するものである。通常運転モードは、定格運転モードおよび部分負荷運転モードを含んでいる。定格運転モードは、定格の発電電力(第1出力ともいう)W1で発電運転を行う運転モードであり、第1出力W1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W1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。 In the normal operation mode, the power generation operation of the fuel cell 11 is controlled when power supply from the grid power source continues. Normal operating modes include rated operating modes and part load operating modes. The rated operation mode is an operation mode in which the power generation operation is performed at the rated power generation power (also referred to as the first output) W1, and the fuel cell is 11 is supplied with fuel gas and air, and is operated to produce the first output W1. The partial load operation mode is an operation mode in which the output is varied according to changes in the external load.

自立運転モードは、停電等により系統電源からの電力供給が停止している場合に、燃料電池11の自立運転を制御するものである。制御装置30は、パワーコンディショナ20により系統電源からの電力供給が停止したことが検知されると、外部負荷への出力が一時的に停止するが、燃料電池11の発電運転を通常運転モードから自立運転モードに切り替えることにより外部負荷への出力を再開することが可能である。 The self-sustaining mode controls the self-sustaining operation of the fuel cell 11 when power supply from the grid power supply is stopped due to a power outage or the like. When the power conditioner 20 detects that the power supply from the grid power supply has stopped, the control device 30 temporarily stops the output to the external load, but changes the power generation operation of the fuel cell 11 from the normal operation mode. By switching to the self-sustaining mode, it is possible to resume output to the external load.

制御装置30は、自立運転を開始すると、燃料電池装置の出力を回復させるため、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W1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、第1の熱循環系HC1のヒータ4が用いられる。制御装置30は、第1出力W1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る。 When the self-sustaining operation is started, the control device 30 increases the flow rate of the fuel gas supplied to the module 1 in order to restore the output of the fuel cell device, and performs power generation operation at the first output W1 using the internal load. The fuel cell 11 is controlled accordingly. The heater 4 of the first thermal circulation system HC1 is used as the internal load. After confirming that power generation operation can be performed at the first output W1, the control device 30 restarts output to the external load. When outputting to an external load, priority is given to outputting to the hot water tapping device 60.

このように、自立運転時において、制御装置30は、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。さらに加えて、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。 In this manner, during self-sustaining operation, the control device 30 increases the flow rate of the fuel gas supplied to the module 1. Therefore, surplus fuel gas that is not used for power generation is likely to be generated, and the amount of heat flowing into the first heat exchanger 2 increases. Furthermore, since the heater 4 is used as an internal load, the heat medium is heated by the heat generated by the heater 4, and the temperature of the heat medium tends to increase. Moreover, since excess fuel gas is burned in the combustion section between the fuel cell 11 and the reformer 12, the temperature of the fuel cell 11 also tends to increase.

そこで、制御装置30は、自立運転時に燃料電池装置の温度を低下させるために出力を抑制する発電抑制運転が実行可能である。発電抑制運転は、所定の発電抑制条件を満たした場合に実行される。 Therefore, the control device 30 can perform a power generation suppression operation that suppresses the output in order to lower the temperature of the fuel cell device during the self-sustaining operation. The power generation suppression operation is executed when a predetermined power generation suppression condition is satisfied.

また、発電抑制運転は、燃料電池11を第1出力W1よりも低い第2出力W2で運転させるものである。本実施形態では、第2出力W2は出湯装置60の消費電力よりも低く設定されている。第2出力W2が出湯装置60の消費電力よりも低いことから、発電抑制運転中は、出湯装置60を出湯動作(単に、動作ともいう)させることができない場合がある。また他の実施形態において、第2出力W2が出湯装置60の消費電力よりも高い場合にも、出湯装置60に電力を出力する分、他の外部負荷に供給できる電力量が減少することとなる。そのため、出湯装置60を動作させる場合には、発電抑制運転を解除し、燃料電池11の出力を、少なくとも出湯装置60が動作可能な出力まで、好ましくは第1出力W1に回復させる必要がある。なお、第2出力W2は、第1出力W1よりも低い出力であればよく、燃料電池装置のサイズ等に伴って適宜設定することができる。本実施形態においては、発電抑制運転が解除されると、燃料電池11の出力は第2出力W2から第1出力W1に回復するように制御される。 Moreover, the power generation suppression operation is to operate the fuel cell 11 at a second output W2 lower than the first output W1. In this embodiment, the second output W2 is set lower than the power consumption of the hot water tapping device 60. Since the second output W2 is lower than the power consumption of the hot water tapping device 60, the hot water tapping device 60 may not be able to perform the hot water tapping operation (also simply referred to as operation) during the power generation suppression operation. In other embodiments, even when the second output W2 is higher than the power consumption of the hot water tap device 60, the amount of power that can be supplied to other external loads is reduced by the amount of power output to the hot water tap device 60. . Therefore, when operating the hot water tap device 60, it is necessary to cancel the power generation suppression operation and restore the output of the fuel cell 11 to at least the output at which the hot water tap device 60 can operate, preferably to the first output W1. Note that the second output W2 only needs to be a lower output than the first output W1, and can be appropriately set depending on the size of the fuel cell device and the like. In this embodiment, when the power generation suppression operation is canceled, the output of the fuel cell 11 is controlled to recover from the second output W2 to the first output W1.

発電抑制条件は、熱媒の温度に関する第1条件を含んでおり、制御装置30は、熱媒高温判定制御を実行し、第1条件を満たすか否かの判定を行う。第1条件は、例えば、第3温度測定部TM3により測定される熱媒の温度hTM3が第3所定温度H3以上である、または、第4温度測定部TM4により測定される熱媒の温度hTM4が第3所定温度H3以上である。例えば、H3は70℃であり、H4は50℃である。 The power generation suppression conditions include a first condition regarding the temperature of the heat medium, and the control device 30 executes heat medium high temperature determination control to determine whether the first condition is satisfied. The first condition is, for example, that the temperature hTM3 of the heating medium measured by the third temperature measuring section TM3 is equal to or higher than the third predetermined temperature H3, or that the temperature hTM4 of the heating medium measured by the fourth temperature measuring section TM4 is higher than or equal to the third predetermined temperature H3. The third predetermined temperature H3 is higher than the third predetermined temperature H3. For example, H3 is at 70°C and H4 is at 50°C.

第1条件は、熱媒温度に関する条件であればよく、前述以外の温度条件を有していてもよい。例えば、燃料電池装置において熱媒の貯留量が多い蓄熱タンクの温度を、第2温度測定部TM2で測定し、第5所定温度H5として温度条件に加えても良い。または、第2熱交換器5に入水する水温を、第5温度測定部TM5で測定し、第2温度測定部TM2で測定される蓄熱タンク温度と比較する温度条件を加えても良い。例えば、第5所定温度H5は50℃である。 The first condition may be any condition related to the heat medium temperature, and may include temperature conditions other than those described above. For example, the temperature of a heat storage tank in which a large amount of heat medium is stored in the fuel cell device may be measured by the second temperature measuring section TM2, and may be added to the temperature conditions as the fifth predetermined temperature H5. Alternatively, a temperature condition may be added in which the temperature of the water entering the second heat exchanger 5 is measured by the fifth temperature measuring section TM5 and compared with the heat storage tank temperature measured by the second temperature measuring section TM2. For example, the fifth predetermined temperature H5 is 50°C.

制御装置30は、自立運転において発電抑制運転を実行中に、出湯装置60の動作指示があった場合、出湯装置60の動作指示の内容に応じて、出湯制御を実行する。 When the control device 30 receives an instruction to operate the hot water tapping device 60 while executing the power generation suppressing operation in the self-sustaining operation, the control device 30 executes hot water tapping control according to the content of the operation instruction for the hot water tapping device 60.

制御装置30は、出湯の条件を満たした場合には、発電抑制運転を解除し、燃料電池11の出力を第1出力W1に回復させた後、出湯装置60を動作させる。それにより、熱媒を水道水と入れ替える、または熱媒を水道水と熱交換する、ことによって熱媒を冷却することができる。ひいては、燃料電池装置100の耐久性および信頼性を向上させることができる。また、出湯装置60を動作させることで、燃料電池装置100の利便性を向上させることができる。 When the hot water tapping conditions are met, the control device 30 cancels the power generation suppression operation, restores the output of the fuel cell 11 to the first output W1, and then operates the hot water tapping device 60. Thereby, the heat medium can be cooled by replacing the heat medium with tap water or by exchanging heat with the tap water. As a result, the durability and reliability of the fuel cell device 100 can be improved. Further, by operating the hot water tapping device 60, the convenience of the fuel cell device 100 can be improved.

本実施形態において、制御装置30は、第1条件が満たされている状態で発電抑制運転を実行している場合、熱媒を冷却するために、風呂へ強制的に出湯(排湯)することが可能に構成されている。以下、風呂への強制的な出湯を、強制出湯という。本実施形態においては、この強制出湯も、出湯装置60の動作を実行していることに含まれる。なお、強制出湯に関する指示は、予めリモコン等にて設定されていてもよく、その都度、使用者に選択させるようにすることもできる。例えば、その都度、使用者に選択させる場合には、操作基板40は、強制出湯するか否かを選択させる報知を実行する。使用者は、強制出湯を許可する場合、操作基板40の強制出湯許可設定をオンにし、強制出湯を許可しない場合、強制出湯許可設定をオフにする。なお、使用者が一定期間、強制出湯許可設定を操作しない場合には、強制出湯設定がオフであるとみなすこともできる。 In the present embodiment, when the control device 30 is performing the power generation suppression operation in a state where the first condition is satisfied, the control device 30 is configured to forcibly discharge (discharge) hot water into the bath in order to cool the heat medium. is configured to allow. Hereinafter, forced access to the bath will be referred to as forced access to the bath. In this embodiment, this forced hot water tapping is also included in the execution of the operation of the hot water tapping device 60. Note that instructions regarding forced hot water dispensing may be set in advance using a remote control or the like, or may be made to be selected by the user each time. For example, if the user is to make a selection each time, the operation board 40 executes a notification to make the user select whether or not to forcefully dispense hot water. When the user wants to permit forced hot water dispensing, he turns on the forced hot water dispensing permission setting on the operation board 40, and when he does not want to permit forced hot water dispensing, he turns off the forced hot water dispensing permission setting. Note that if the user does not operate the forced hot water tap permission setting for a certain period of time, the forced hot water tap setting can be considered to be off.

使用者が強制出湯を許可する場合、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、第2熱交換器5で強制的に熱交換される。よって、熱媒を冷却することができるため、燃料電池装置100の耐久性および信頼性を向上させることができる。また、熱媒高温による発電抑制運転を解除することができ、燃料電池11を第1出力W1で運転することが可能になるため、燃料電池装置100の利便性を向上させることができる。 When the user allows forced hot water supply, the high-temperature heat medium stored in the heat storage tank 3 and the low-temperature tap water supplied from the water supply via the supply flow path Kin are forced into the second heat exchanger 5. heat exchanged. Therefore, since the heat medium can be cooled, the durability and reliability of the fuel cell device 100 can be improved. Further, the power generation suppression operation due to the high temperature of the heat medium can be canceled, and the fuel cell 11 can be operated at the first output W1, so the convenience of the fuel cell device 100 can be improved.

なお、強制出湯は、予め定められた湯量が出湯することで停止することができる。また他の停止方法として、第1条件が満たされなくなったことに基づいて停止することもできる。この場合、第2温度測定部TM2、第3温度測定部TM3、第4温度測定部TM4および第5温度測定部TM5から、単一もしくは複数の温度測定部を選択し、別途温度条件を設けることで停止させても良い。なお、出湯装置60は、風呂への出湯管および該出湯管に設けられた電磁弁(ともに図示省略)を有しており、制御装置30は、この電磁弁を開閉する電気信号を出力することにより強制出湯を開始または停止する。 Note that the forced hot water dispensing can be stopped when a predetermined amount of hot water is dispensed. Further, as another method of stopping, it is also possible to stop based on the fact that the first condition is no longer satisfied. In this case, one or more temperature measuring sections may be selected from the second temperature measuring section TM2, the third temperature measuring section TM3, the fourth temperature measuring section TM4, and the fifth temperature measuring section TM5, and separate temperature conditions may be provided. You can also stop it with . The hot water supply device 60 includes a hot water supply pipe to the bath and a solenoid valve (both not shown) provided in the hot water supply pipe, and the control device 30 outputs an electric signal to open and close this solenoid valve. Starts or stops forced hot water dispensing.

制御装置30は、出湯装置60の動作を停止した後に、発電抑制条件が満たされるか否かを判定し、第1条件が満たされる場合に、発電抑制運転を実行(再開)してもよい。これにより、熱媒の温度が高くなることを抑制でき、ひいては、燃料電池装置100の耐久性および信頼性を向上させることができる。 After stopping the operation of the hot water tapping device 60, the control device 30 may determine whether or not the power generation suppression condition is satisfied, and may execute (restart) the power generation suppression operation when the first condition is satisfied. Thereby, it is possible to suppress the temperature of the heat medium from increasing, and in turn, it is possible to improve the durability and reliability of the fuel cell device 100.

また、制御装置30は、出湯装置60の動作中に発電抑制条件が解消された場合、出湯装置60の動作指示の種類に応じて、出湯装置60の動作を継続するか、停止するかを実行するための継続判定制御を実行してもよい。継続判定制御において、制御装置30は、出湯装置60の動作が強制出湯である場合、出湯装置60の動作を停止する。これにより、不要な排湯を抑制することができる。制御装置30は、出湯装置60の動作が使用者の指示によるものである場合、出湯装置60の動作を継続する。これにより、燃料電池装置100の利便性を向上させることができる。 Further, if the power generation suppression condition is canceled while the hot water tap device 60 is in operation, the control device 30 determines whether to continue or stop the operation of the hot water tap device 60, depending on the type of operation instruction for the hot water tap device 60. Continuation determination control may be executed to In the continuation determination control, the control device 30 stops the operation of the hot water tap device 60 when the operation of the hot water tap device 60 is forced hot water tap. Thereby, unnecessary discharge of hot water can be suppressed. The control device 30 continues the operation of the hot water tapping device 60 when the operation of the hot water tapping device 60 is based on an instruction from the user. Thereby, the convenience of the fuel cell device 100 can be improved.

また、発電抑制条件として、燃料電池11の温度に関する第2条件を含むこともできる。この場合、制御装置30は、燃料電池高温判定制御を実行し、第2条件を満たすか否かの判定を行う。第2条件は、例えば、第1温度測定部TM1により測定される燃料電池11の中心温度hTM1が第1所定温度H1以上である。例えば、第1所定温度H1は720℃である。 Further, the power generation suppression condition can also include a second condition regarding the temperature of the fuel cell 11. In this case, the control device 30 executes fuel cell high temperature determination control and determines whether the second condition is satisfied. The second condition is, for example, that the center temperature hTM1 of the fuel cell 11 measured by the first temperature measuring section TM1 is equal to or higher than the first predetermined temperature H1. For example, the first predetermined temperature H1 is 720°C.

なお、第2条件を満たした後で、第2条件を満たさなくなったことを判定するための温度条件として第2所定温度H2を設けてもよい。例えば、第2所定温度H2は700℃である。 Note that a second predetermined temperature H2 may be provided as a temperature condition for determining that the second condition is no longer satisfied after the second condition is satisfied. For example, the second predetermined temperature H2 is 700°C.

第2条件は、燃料電池11の温度に関する条件であればよく、条件を複数有していてもよい。例えば、制御装置30が空気増量制御を実行中であり、かつ空気利用率Uaがその下限値Uaminに達しているとの条件をさらに含んでいてもよい。空気増量制御は、燃料電池11に供給する空気量を増量し、燃料電池11の空気利用率Uaを低下させることにより、燃料電池11の温度を低下させるものである。空気利用率Uaの下限値Uaminは、例えば、空気ブロアB2の仕様上の最大流量によって決定される。空気利用率Uaが下限値Uaminに達していない場合には、空気利用率Uaを低下させることにより、燃料電池11の温度を低下させることができる。 The second condition may be any condition related to the temperature of the fuel cell 11, and may include a plurality of conditions. For example, the condition may further include that the control device 30 is executing the air increase control and the air utilization rate Ua has reached its lower limit value Uamin. The air increase control is to increase the amount of air supplied to the fuel cell 11 and reduce the air utilization rate Ua of the fuel cell 11, thereby decreasing the temperature of the fuel cell 11. The lower limit value Uamin of the air utilization rate Ua is determined, for example, by the maximum flow rate according to the specifications of the air blower B2. If the air utilization rate Ua has not reached the lower limit value Uamin, the temperature of the fuel cell 11 can be lowered by lowering the air utilization rate Ua.

本実施形態では、制御装置30は、第2条件が満たされない場合、発電抑制運転を実行し、出湯装置60の動作指示の受付を行わない。第2条件が満たされない場合に、出湯装置60の動作指示の受付を行なわず、発電抑制運転を実行することで、燃料電池11が高温になることを抑制でき、燃料電池装置100の耐久性および信頼性を向上させることができる。 In the present embodiment, if the second condition is not satisfied, the control device 30 executes the power generation suppression operation and does not accept an operation instruction for the hot water tapping device 60. If the second condition is not met, by executing the power generation suppression operation without accepting an operation instruction for the hot water tapping device 60, it is possible to suppress the fuel cell 11 from becoming high temperature, thereby improving the durability of the fuel cell device 100. Reliability can be improved.

従って、この第2条件を満たすか否かの判定は、第1条件を満たすか否かの判定よりも前に実行することもできる。例えば、第2条件を満たすか否かの判定を、第1条件を満たすか否かの判定よりも前に実行する場合、制御装置30は、第2条件を満たし、かつ第1条件が満たされる場合に、出湯装置60の動作指示の受付を行うことができる。なお出湯装置60の動作については、上述の説明と同様である。 Therefore, the determination as to whether the second condition is satisfied can be performed before the determination as to whether the first condition is satisfied. For example, when determining whether the second condition is satisfied before determining whether the first condition is satisfied, the control device 30 determines whether the second condition is satisfied and the first condition is satisfied. In this case, an operation instruction for the hot water tapping device 60 can be accepted. Note that the operation of the hot water tapping device 60 is the same as that described above.

以下、図3~7を参照して、本実施形態の発電抑制運転制御、出湯制御について説明する。 The power generation suppression operation control and hot water tapping control of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 to 7.

図3は、本実施形態の一例を示すフローチャートであり、図4は、本実施形態の他の一例を示すフローチャートである。なお、図3と図4に示すフローチャートにおいて、同一の制御については図3を用いて説明する。本フローチャートは、自立運転モードにおいて一旦停止した外部負荷への電力供給が再開された時点で〔スタート〕し、自立運転中は継続(ループ)して実行される。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of this embodiment, and FIG. 4 is a flowchart showing another example of this embodiment. Note that in the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4, the same control will be explained using FIG. 3. This flowchart starts when the power supply to the external load that was once stopped in the self-sustaining mode is restarted, and is continuously executed (loop) during the self-sustaining operation.

〔S1〕において、熱媒高温抑制制御に基づいて判定される第1条件を満たすか否かを判定する。 In [S1], it is determined whether the first condition determined based on the heat medium high temperature suppression control is satisfied.

〔S1〕において、第1条件を満たさない[No]場合、本フローチャートを終了する。一方、〔S1〕において、第1条件を満たす[Yes]場合、〔S2〕で発電抑制運転を実行し、燃料電池11を第1出力W1よりも低い第2出力W2にて運転する。続いて〔S3〕に進み、再度第1条件を満たすか否かを判定する。第1条件を満たさない場合は、言い換えれば、熱媒高温が解消されたことを意味するため、〔S4〕に進み発電抑制運転を解除して、燃料電池11の出力を第1出力W1に戻した上で、本フローチャートを終了する。一方、〔S3〕において、第1条件を再度満たす場合には、続いて〔S5〕に進む。なお〔S5〕以降のフローが出湯制御にかかる部分である。 In [S1], if the first condition is not satisfied (No), this flowchart ends. On the other hand, in [S1], if the first condition is satisfied [Yes], power generation suppression operation is executed in [S2], and the fuel cell 11 is operated at a second output W2 lower than the first output W1. Next, the process advances to [S3], and it is determined again whether the first condition is satisfied. If the first condition is not met, in other words, it means that the high temperature of the heat medium has been resolved, so the process proceeds to [S4], where the power generation suppression operation is canceled and the output of the fuel cell 11 is returned to the first output W1. After that, this flowchart ends. On the other hand, in [S3], if the first condition is satisfied again, the process then proceeds to [S5]. Note that the flow after [S5] is the part related to hot water tap control.

〔S5〕においては、制御装置30は、強制出湯の許可があるか否かを判定する。強制出湯が予め設定されており、〔S3〕で条件を満たす場合に強制出湯が許可されている[Yes]場合には、〔S6〕に進み、発電抑制運転を解除した上で、強制出湯(浴室排水)を実行する。所定の強制出湯が完了すれば、本フローチャートを終了する。なお、本実施形態において、強制出湯完了後に、改めて〔S1〕に戻り、第1条件を満たすか否かの判定を行なってもよい。 In [S5], the control device 30 determines whether or not forced hot water taping is permitted. If the forced hot water tap is set in advance and the conditions are met in [S3] and the forced hot water tap is permitted [Yes], proceed to [S6], cancel the power generation suppression operation, and then set the forced hot water tap ( (bathroom drain). When the predetermined forced hot water tapping is completed, this flowchart ends. In this embodiment, after the forced hot water tap is completed, the process may be returned to [S1] to determine whether the first condition is satisfied.

〔S5〕において、強制出湯の許可がない[No]場合には、〔S7〕に進み、使用者からの給湯要求があるか否かを確認する。使用者からの給湯要求がない[No]場合には、引き続き発電抑制運転を継続しつつ、〔S3〕に戻り、再度第1条件を満たすようになったか否かを判定する。 In [S5], if there is no permission for forced hot water supply [No], the process proceeds to [S7], and it is confirmed whether there is a hot water supply request from the user. If there is no hot water supply request from the user [No], the process returns to [S3] while continuing the power generation suppression operation, and it is again determined whether the first condition is satisfied.

一方で、〔S7〕において、使用者からの給湯要求がある[Yes]場合には、〔S8〕に進み、発電抑制運転を解除し、燃料電池11の出力を第1出力W1に戻した上で、〔S9〕に進み、出湯を実行する。給湯要求に基づく出湯が完了した場合には、再度〔S1〕に戻り、熱媒が第1条件を満たすか否かを判定する。これは、使用者からの給湯要求に基づく出湯は、その要求量にばらつきがあり、熱媒高温を解消できているか判別できないため、再度第1条件を判定するものである。 On the other hand, in [S7], if there is a hot water supply request from the user [Yes], the process proceeds to [S8], cancels the power generation suppression operation, returns the output of the fuel cell 11 to the first output W1, and then Then, the process advances to [S9] and hot water is tapped. When the hot water supply based on the hot water supply request is completed, the process returns to [S1] again and it is determined whether the heat medium satisfies the first condition. This is because there are variations in the amount of hot water dispensed based on hot water supply requests from users, and it is not possible to determine whether the high temperature of the heating medium has been resolved, so the first condition is determined again.

なお、図3に示すフローチャートでは、予め強制出湯が設定されている場合のフローを説明したが、強制出湯を都度使用者に確認することもできる。図4に示すフローチャートでは、〔S3〕と〔S5〕との間に、〔S10〕として、強制出湯の使用者報知が設けられている。〔S10〕の報知の後、使用者の選択結果に基づいて、〔S5〕のフローに進む。以降は、図3で示したフローチャートと同じである。 Although the flowchart shown in FIG. 3 describes the flow when forced hot water is set in advance, it is also possible to confirm the forced hot water with the user each time. In the flowchart shown in FIG. 4, a user notification of forced hot water dispensing is provided as [S10] between [S3] and [S5]. After the notification in [S10], the flow proceeds to [S5] based on the user's selection result. The subsequent steps are the same as the flowchart shown in FIG.

図5は、発電抑制の条件である、第1条件を満たすか否かを判定する熱媒高温判定制御のフローチャートである。本フローチャートは、自立運転モードにおいて一旦停止した外部負荷への電力供給が再開された時点で〔スタート〕し、自立運転中は継続(ループ)して実行される。 FIG. 5 is a flowchart of heat medium high temperature determination control for determining whether the first condition, which is a condition for suppressing power generation, is satisfied. This flowchart starts when the power supply to the external load that was once stopped in the self-sustaining mode is restarted, and is continuously executed (loop) during the self-sustaining operation.

制御が開始されると、まず〔S21〕において、フラグF1が0(オフ)であるか否かを判定する。フラグF1は、第1条件を満たすか否かを表すフラグであり、フラグF1が0(オフ)である場合は第1条件を満たさないことを表し、フラグF1が1(オン)である場合は第1条件を満たすことを表す。また、制御開始時はフラグF1が0(オフ)である。 When the control is started, first in [S21], it is determined whether the flag F1 is 0 (off). The flag F1 is a flag indicating whether or not the first condition is satisfied. When the flag F1 is 0 (off), it indicates that the first condition is not satisfied. When the flag F1 is 1 (on), it indicates that the first condition is not satisfied. Indicates that the first condition is satisfied. Further, at the start of control, the flag F1 is 0 (off).

〔S21〕で、フラグF1が0(オフ)である[Yes]の場合、〔S22〕~〔S23〕において、フラグF1を1(オン)に切り替える判定を行う。また、〔S21〕で、フラグF1が1(オン)である[No]の場合、〔S25〕~〔S27〕において、フラグF1を0(オフ)に切り替える判定を行う。 If the flag F1 is 0 (off) (Yes) in [S21], a determination is made to switch the flag F1 to 1 (on) in [S22] to [S23]. Further, if the flag F1 is 1 (on) or [No] in [S21], a determination is made in [S25] to [S27] to switch the flag F1 to 0 (off).

〔S21〕で、フラグF1が0(オフ)である[Yes]の場合、〔S22〕において、第3温度測定部TM3により測定される熱媒の温度hTM3が第3所定温度H3以上であるか否かを判定する。〔S22〕において、hTM3がH3以上である[Yes]の場合、〔S24〕に進み、フラグF1を1(オン)に切り替えて熱媒高温抑制制御を終了する。 In [S21], if the flag F1 is 0 (off) [Yes], in [S22] it is determined whether the temperature hTM3 of the heat medium measured by the third temperature measurement unit TM3 is equal to or higher than the third predetermined temperature H3. Determine whether or not. In [S22], if hTM3 is equal to or higher than H3 (Yes), the process proceeds to [S24], switches the flag F1 to 1 (on), and ends the heat medium high temperature suppression control.

〔S22〕において、hTM3がH3未満である[No]の場合、〔S23〕に進み、第4温度測定部TM4により測定される熱媒の温度hTM4が第4所定温度H4以上であるか否かを判定する。〔S23〕において、hTM4がH4以上である[Yes]の場合、〔S24〕に進み、フラグF1を1(オン)に切り替えて熱媒高温抑制制御を終了する。hTM4がH4未満である[No]の場合、フラグF1が0(オフ)の状態で熱媒高温判定制御を終了する。 In [S22], if hTM3 is less than H3 (No), the process proceeds to [S23] and determines whether the temperature hTM4 of the heat medium measured by the fourth temperature measurement unit TM4 is equal to or higher than the fourth predetermined temperature H4. Determine. If hTM4 is equal to or higher than H4 (Yes) in [S23], the process proceeds to [S24], switches the flag F1 to 1 (on), and ends the heat medium high temperature suppression control. If hTM4 is less than H4 (No), the heating medium high temperature determination control is ended with the flag F1 being 0 (off).

また、〔S21〕で、フラグF1が1(オン)である[No]の場合、〔S25〕において、第3温度測定部TM3により測定される熱媒の温度hTM3が第3所定温度H3未満であるか否かを判定する。hTM3がH3未満である[Yes]場合、〔S26〕へ進む。hTM3がH3以上である[No]の場合、フラグF1が1(オン)の状態で熱媒高温判定制御を終了する。 Further, if the flag F1 is 1 (ON) in [S21] (No), the temperature hTM3 of the heating medium measured by the third temperature measuring section TM3 is lower than the third predetermined temperature H3 in [S25]. Determine whether it exists or not. If hTM3 is less than H3 [Yes], proceed to [S26]. If hTM3 is H3 or higher (No), the heating medium high temperature determination control is ended with the flag F1 being 1 (on).

続いて、〔S26〕において、第4温度測定部TM4により測定される熱媒の温度hTM4が第4所定温度H4未満であるか否かを判定する。hTM4がH4未満である[Yes]場合、〔S27〕へ進む。hTM4がH4以上である[No]の場合、フラグF1が1(オン)の状態で熱媒高温判定制御を終了する。 Subsequently, in [S26], it is determined whether the temperature hTM4 of the heat medium measured by the fourth temperature measuring section TM4 is lower than the fourth predetermined temperature H4. If hTM4 is less than H4 [Yes], proceed to [S27]. If hTM4 is H4 or higher (No), the heating medium high temperature determination control is ended with the flag F1 being 1 (on).

続いて、〔S27〕において、第2温度測定部TM2により測定される熱媒の温度hTMが第5所定温度H5未満であるか否かを判定する。hTM2がH5未満である[Yes]場合、〔S28〕へ進み、フラグF1を0(オフ)に切り替えて熱媒高温抑制制御を終了する。hTM2がH5以上である[No]の場合、フラグF1が1(オン)の状態で熱媒高温判定制御を終了する。 Subsequently, in [S27], it is determined whether the temperature hTM of the heating medium measured by the second temperature measuring section TM2 is less than the fifth predetermined temperature H5. If hTM2 is less than H5 (Yes), the process proceeds to [S28], the flag F1 is switched to 0 (off), and the heating medium high temperature suppression control is ended. If hTM2 is H5 or higher (No), the heating medium high temperature determination control is ended with the flag F1 being 1 (on).

図6は、本実施形態の他の一例を示すフローチャートである。第1条件を満たすか否かの判定の前に、第2条件を満たすか否かの判定が追加されている点以外は、図3に示すフローチャートと同じであり、説明は割愛する。本フローチャートは、自立運転の開始後に〔スタート〕する。 FIG. 6 is a flowchart showing another example of this embodiment. The flowchart is the same as the flowchart shown in FIG. 3, except that a determination as to whether the second condition is satisfied is added before determining whether the first condition is satisfied, and a description thereof will be omitted. This flowchart [starts] after the start of self-sustaining operation.

〔S11〕において、燃料電池高温抑制制御に基づいて判定される第2条件を満たすか否かを判定する。 In [S11], it is determined whether a second condition determined based on fuel cell high temperature suppression control is satisfied.

〔S11〕において、第2条件を満たさない[No]場合、〔S1〕へ進み、前述した熱媒高温抑制制御に基づいて判定される第1条件の判定を行う。 In [S11], if the second condition is not satisfied [No], the process proceeds to [S1] and the first condition determined based on the heat medium high temperature suppression control described above is determined.

〔S11〕において、第2条件を満たす[Yes]場合、〔S12〕において、燃料電池の温度を低下させることを優先させるべく、発電抑制運転を実行する。あわせて、出湯を不許可とする。なお不許可については、出湯受付を行なっても出湯を実行しない、もしくは出湯受付自体を受け付けない、のいずれかであればよい。〔S12〕において、発電抑制運転を実行し、かつ出湯不許可とした後は、再度〔S11〕に戻り、第2条件を満たすか否かの判定を繰り返す。以降のフローチャートは図3と同じである。なお、「発電抑制運転を実行」とあるのは、適宜「発電抑制運転を継続」と読み替えることもできる。また、〔S9〕において出湯実行後は、〔S11〕に戻って、第2条件を満たすか否かの判定を行なう。なお、〔S9〕において出湯実行後は、〔S1〕に戻るようにしてもよい。 In [S11], if the second condition is satisfied [Yes], in [S12], a power generation suppression operation is executed in order to give priority to lowering the temperature of the fuel cell. In addition, access to hot springs will not be permitted. Note that the denial of permission may be either not executing the hot water tap even if the hot water tap request is accepted, or not accepting the hot water tap request itself. In [S12], after executing the power generation suppression operation and disabling hot water output, the process returns to [S11] again and the determination as to whether or not the second condition is satisfied is repeated. The subsequent flowchart is the same as FIG. 3. Note that "performing power generation suppressing operation" can also be read as "continuing power generation suppressing operation" as appropriate. Further, after hot water is tapped in [S9], the process returns to [S11] to determine whether or not the second condition is satisfied. Note that after the hot water is tapped in [S9], the process may return to [S1].

なお、〔S7〕において[No]の場合に、〔S3〕に戻ることとなるが、〔S3〕に戻る前に、再度第2条件を満たすか否かを判定しても良い。すなわち、〔S3〕に戻るまでの間に〔S11〕と同じ判定を追加しても良い。なお、この〔S11〕と同じ判定を追加した場合、この判定で[Yes]のときは、発電抑制運転は既に実行しているため、出湯を不許可とするのみとして、再びこの判定に戻るようにループし、一方[No]のとき、〔S3〕へ進むこととなる。 Note that if [S7] is [No], the process returns to [S3], but before returning to [S3], it may be determined again whether or not the second condition is satisfied. That is, the same determination as in [S11] may be added before returning to [S3]. Note that if the same judgment as this [S11] is added, if this judgment is [Yes], the power generation suppression operation has already been executed, so hot water is only disallowed, and the process returns to this judgment again. On the other hand, if the answer is [No], the process proceeds to [S3].

図7は、発電抑制の条件である、第2条件を満たすか否かを判定する燃料電池高温抑制判定制御のフローチャートである。本フローチャートは、自立運転モードにおいて一旦停止した外部負荷への電力供給が再開された時点で〔スタート〕し、自立運転中は継続(ループ)して実行される。 FIG. 7 is a flowchart of fuel cell high temperature suppression determination control for determining whether the second condition, which is a condition for suppressing power generation, is satisfied. This flowchart starts when the power supply to the external load that was once stopped in the self-sustaining mode is restarted, and is continuously executed (loop) during the self-sustaining operation.

制御が開始されると、まず〔S31〕において、フラグF2が0(オフ)であるか否かを判定する。フラグF2は、第2条件を満たすか否かを表すフラグであり、フラグF2が0(オフ)である場合は第2条件を満たさないことを表し、フラグF2が1(オン)である場合は第2条件を満たすことを表す。また、制御開始時はフラグF2が0(オフ)である。 When the control is started, first in [S31] it is determined whether the flag F2 is 0 (off). Flag F2 is a flag indicating whether or not the second condition is satisfied. When flag F2 is 0 (off), it indicates that the second condition is not satisfied, and when flag F2 is 1 (on), it indicates that the second condition is not satisfied. Indicates that the second condition is satisfied. Further, at the start of control, the flag F2 is 0 (off).

〔S31〕で、フラグF2が0(オフ)である[Yes]場合、〔S32〕~〔S33〕において、フラグF2を1(オン)に切り替える判定を行う。また、〔S31〕で、フラグF2が1(オン)である[No]場合、〔S35〕において、フラグF2を0(オフ)に切り替える判定を行う。 If the flag F2 is 0 (off) (Yes) in [S31], a determination is made to switch the flag F2 to 1 (on) in [S32] to [S33]. Further, if the flag F2 is 1 (on) [No] in [S31], a determination is made to switch the flag F2 to 0 (off) in [S35].

〔S31〕で、フラグF2が0(オフ)である[Yes]場合、〔S32〕において、第1温度測定部TM1により測定される燃料電池11の中心温度hTM1が第1所定温度H1以上であるか否かを判定する。hTM1がH1以上である[Yes]場合、〔S33〕へ進む。hTM1がH1未満である[No]場合、フラグF2が0(オフ)の状態で燃料電池高温判定制御を終了する。 In [S31], if the flag F2 is 0 (off) [Yes], in [S32], the center temperature hTM1 of the fuel cell 11 measured by the first temperature measurement unit TM1 is equal to or higher than the first predetermined temperature H1. Determine whether or not. If hTM1 is greater than or equal to H1 [Yes], proceed to [S33]. If hTM1 is less than H1 (No), the fuel cell high temperature determination control ends with flag F2 being 0 (off).

続いて、〔S33〕において、空気利用率Uaが空気利用率の下限値Uaminに等しいか否かを判定する。空気利用率Uaが下限値Uaminに等しい[Yes]場合、〔S34〕に進み、フラグF2を1(オン)に切り替えて燃料電池高温抑制制御を終了する。空気利用率Uaが下限値Uaminに等しくない[No]場合、フラグF2が0(オフ)の状態で燃料電池高温判定制御を終了する。 Subsequently, in [S33], it is determined whether the air utilization rate Ua is equal to the lower limit value Uamin of the air utilization rate. If the air utilization rate Ua is equal to the lower limit value Uamin [Yes], the process proceeds to [S34], the flag F2 is switched to 1 (on), and the fuel cell high temperature suppression control is ended. If the air utilization rate Ua is not equal to the lower limit value Uamin [No], the fuel cell high temperature determination control is ended with the flag F2 being 0 (off).

また、〔S31〕で、フラグF2が1(オン)である[No]場合、〔S35〕において、フラグF2を0(オフ)に切り替える判定を行う。燃料電池11の中心温度hTM1が第2所定温度H2未満である[Yes]場合、〔S36〕に進み、フラグF2を0(オフ)に切り替えて燃料電池高温抑制制御を終了する。燃料電池11の中心温度hTM1が第2所定温度H2以上である[No]場合、フラグF2が1(オン)の状態で燃料電池高温判定制御を終了する。 Further, if the flag F2 is 1 (on) [No] in [S31], a determination is made to switch the flag F2 to 0 (off) in [S35]. If the center temperature hTM1 of the fuel cell 11 is less than the second predetermined temperature H2 (Yes), the process proceeds to [S36], the flag F2 is switched to 0 (off), and the fuel cell high temperature suppression control is ended. If the center temperature hTM1 of the fuel cell 11 is equal to or higher than the second predetermined temperature H2 [No], the fuel cell high temperature determination control ends with the flag F2 being 1 (on).

図8は、出湯動作の継続を判定する継続判定制御を示すフローチャートであり、出湯動作が開始した時点で〔スタート〕し、出湯動作中は継続(ループ)して実行される。 FIG. 8 is a flowchart showing a continuation determination control for determining whether to continue the hot water tapping operation, which starts when the hot water tapping operation starts and is continuously executed (in a loop) during the hot water tapping operation.

〔S41〕において、出湯動作中に発電抑制(熱媒高温)が解消されたか否かを判定する。発電抑制が解消された[Yes]場合、〔S42〕に進んで、出湯要求の種類の判定を行う。発電抑制が解消されていない[No]場合、継続判定制御を終了する。 In [S41], it is determined whether power generation suppression (heat medium high temperature) has been resolved during hot water tapping operation. If the power generation suppression is resolved [Yes], the process advances to [S42] and the type of hot water tap request is determined. If the power generation suppression has not been resolved [No], the continuation determination control is ended.

〔S42〕において、実行している出湯動作が、使用者の出湯要求に基づく出湯動作か、または強制出湯かを判定する。出湯動作が強制出湯である[Yes]場合、〔S43〕において、出湯を停止して継続判定制御を終了する。出湯動作が強制出湯ではなく、使用者の出湯要求に基づく出湯動作である[No]場合、〔S44〕において、出湯を停止せず継続判定制御を終了する。 In [S42], it is determined whether the hot water dispensing operation being executed is a hot water dispensing operation based on a user's hot water dispensing request or a forced hot water dispensing operation. If the hot water tapping operation is forced hot water taping [Yes], hot water taping is stopped in [S43] and the continuation determination control is ended. If the hot water dispensing operation is not a forced hot water dispensing operation but a hot water dispensing operation based on a user's hot water dispensing request [No], the hot water dispensing is not stopped and the continuation determination control is ended in [S44].

100 燃料電池装置
3 蓄熱タンク
11 燃料電池
30 制御装置
60 出湯装置
100 Fuel cell device 3 Heat storage tank 11 Fuel cell 30 Control device 60 Hot water tapping device

Claims (6)

発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と熱交換した熱媒を蓄える蓄熱タンクと、
前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、
前記蓄熱タンクに蓄えられた熱を利用して出湯を行う出湯装置と、を備え、
前記制御装置は、自立運転中に発電抑制条件を満たした場合に定格よりも低い出力で発電運転を行う発電抑制運転が実行可能であり、自立運転中に前記出湯装置の動作指示があった場合、前記出湯装置の動作を実行する、出湯制御を備え、
前記発電抑制条件は、前記燃料電池の温度に関する第2条件を含み、
前記制御装置は、該第2条件を満たす場合は、前記出湯制御を実行せず、
前記出湯制御の実行中に、前記第2条件を満たした場合は、前記出湯制御を停止し、前記発電抑制運転を実行する、燃料電池装置。
A fuel cell that generates electricity,
a heat storage tank that stores a heat medium that has been heat exchanged with the exhaust heat of the fuel cell;
a control device that controls the operation of the fuel cell;
A hot water tapping device that taps hot water using the heat stored in the heat storage tank,
The control device is capable of executing a power generation suppressing operation in which power generation is performed at a lower output than the rated power when a power generation suppressing condition is satisfied during the self-sustaining operation, and when an operation instruction for the hot water tapping device is given during the self-sustaining operation. , comprising a hot water tap control that executes the operation of the hot water tap device,
The power generation suppression condition includes a second condition regarding the temperature of the fuel cell,
When the second condition is satisfied, the control device does not execute the hot water tapping control;
If the second condition is satisfied during execution of the hot water tapping control , the fuel cell device stops the hot water tapping control and executes the power generation suppression operation.
前記発電抑制条件は、前記蓄熱タンクに貯水された前記熱媒の温度に関する第1条件を含む、請求項1記載の燃料電池装置。 2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the power generation suppression condition includes a first condition regarding the temperature of the heat medium stored in the heat storage tank. 前記制御装置は、前記第1条件を満たして、前記発電抑制運転を実行中である場合は、前記発電抑制運転を解除するとともに、前記出湯制御を実行する、請求項2記載の燃料電池装置。 3. The fuel cell device according to claim 2, wherein when the first condition is satisfied and the power generation suppressed operation is being executed, the control device cancels the power generation suppressed operation and executes the hot water output control. 前記制御装置は、前記出湯装置の動作を停止した後に、前記発電抑制条件を満たしているかを判定し、前記第1条件を満たしているときには前記発電抑制運転を実行する請求項3記載の燃料電池装置。 The fuel cell according to claim 3, wherein the control device determines whether the power generation suppression condition is satisfied after stopping the operation of the hot water tapping device, and executes the power generation suppression operation when the first condition is satisfied. Device. 前記制御装置は、前記出湯装置の動作中に前記発電抑制条件が解消された場合に、前記出湯装置の動作指示の種類に応じて、前記出湯装置の動作を継続するか、停止するかを判定する継続判定制御を実行する請求項3記載の燃料電池装置。 The control device determines whether to continue or stop the operation of the hot water tap device, depending on the type of operation instruction for the hot water tap device, when the power generation suppression condition is canceled during the operation of the hot water tap device. 4. The fuel cell device according to claim 3, wherein the fuel cell device executes continuation determination control. 前記制御装置は、前記第1条件が満たされて、前記出湯制御を実行するにあたり、予め定められた特定の出湯装置を動作させるか使用者に選択させる報知を行う請求項2~5のいずれかに記載の燃料電池装置。 Any one of claims 2 to 5, wherein the control device notifies the user to select whether to operate a specific predetermined hot water tap device when the first condition is satisfied and to execute the hot water tap control. The fuel cell device described in .
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