JP6618788B2 - Fuel cell device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell device and a control method thereof.
自立運転を行うことができる燃料電池装置は、商用交流電力系統が停電すると、自立運転に切り替わる。そして、燃料電池装置の発電電力は、燃料電池装置の自立運転出力端子に接続された家庭内等の負荷機器に供給される。 The fuel cell device that can perform the independent operation is switched to the independent operation when the commercial AC power system fails. The generated power of the fuel cell device is supplied to a load device such as a home connected to the self-sustained operation output terminal of the fuel cell device.
燃料電池装置は、発電電力を急に増やすことができず、負荷追従性が悪い。そのため、自立運転時に燃料電池装置の発電電力以上の電力を消費する負荷機器が燃料電池装置の自立運転出力端子に接続されると、燃料電池装置は、過負荷運転となり停止してしまう。このような事態を防ぐために、燃料電池装置では、予め燃料を多めに入れて対応している。 The fuel cell device cannot increase the generated power suddenly and has poor load followability. For this reason, when a load device that consumes more power than the power generated by the fuel cell device during the self-sustained operation is connected to the self-sustained operation output terminal of the fuel cell device, the fuel cell device is overloaded and stops. In order to prevent such a situation, in the fuel cell device, a large amount of fuel is added in advance.
その一方で、燃料電池装置の発電電力が自立運転出力端子に接続された負荷機器の消費電力より大きくなる場合、電力に変換されない燃料は熱に変換されるため、燃料電池装置内の熱バランスを維持するための制御をすることが必要となる。そのような制御方法として、例えば、燃料電池装置の発電電力が自立運転出力端子に接続された負荷機器の消費電力より大きくなる場合に、燃料電池装置の補機の回転数を上げることによって、燃料電池装置の発電電力の余剰分を自己消費する方法が提案されている(特許文献1)。 On the other hand, if the power generated by the fuel cell device is greater than the power consumption of the load equipment connected to the self-sustained operation output terminal, the fuel that is not converted into power is converted into heat, so the heat balance in the fuel cell device is reduced. It is necessary to carry out control for maintenance. As such a control method, for example, when the generated power of the fuel cell device is larger than the power consumption of the load device connected to the self-sustained operation output terminal, the fuel cell device can be operated by increasing the rotational speed of the auxiliary device of the fuel cell device. A method of self-consuming surplus power generated by a battery device has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、従来の方法では、負荷機器の消費電力が小さい場合であっても、常に、燃料電池装置に燃料を多めに入れているため、燃料が無駄になっていた。 However, in the conventional method, even when the power consumption of the load device is small, fuel is always wasted because a large amount of fuel is always put in the fuel cell device.
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、燃料の無駄遣いを低減することができる燃料電池装置及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such a point is to provide a fuel cell device and a control method thereof that can reduce waste of fuel.
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置は、自立運転が可能な燃料電池装置であって、供給される燃料により電力を発電するホットモジュールと、負荷機器を接続する自立運転出力端子と、前記燃料の流量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定の条件であると判定した場合、前記燃料の流量を増やすよう制御することを特徴とする。前記所定の条件は、計画停電開始の第1所定の時間前である。前記制御部は、前記燃料の流量を増やした後に第2所定の時間が経過した後、前記自立運転出力端子に負荷機器が接続されていないと判定した場合、前記燃料の流量を減らすよう制御する。
In order to solve the above-described problem, a fuel cell device according to an embodiment of the present invention is a fuel cell device capable of independent operation, and connects a hot module that generates power with supplied fuel and a load device. An independent operation output terminal and a control unit for controlling the flow rate of the fuel are provided, and the control unit controls to increase the flow rate of the fuel when it is determined that the predetermined condition is satisfied. The predetermined condition is a first predetermined time before the start of the planned power outage. The control unit controls to reduce the fuel flow rate when it is determined that a load device is not connected to the self-sustained operation output terminal after a second predetermined time has elapsed after increasing the fuel flow rate. .
また、上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置の制御方法は、自立運転が可能な燃料電池装置を制御する制御方法であって、前記燃料電池装置は、負荷機器を接続する自立運転出力端子を備える。前記制御方法は、所定の条件であるか否か判定するステップと、前記所定の条件であると判定した場合に、前記燃料電池装置のホットモジュールに供給される燃料の流量を増やすよう制御するステップと、前記燃料の流量を増やした後に第2所定の時間が経過した後、前記自立運転出力端子に負荷機器が接続されていないと判定した場合、前記燃料の流量を減らすよう制御するステップとを含む。前記所定の条件は、計画停電開始の第1所定の時間前である。
In order to solve the above problem, a control method for a fuel cell device according to an embodiment of the present invention is a control method for controlling a fuel cell device capable of independent operation, and the fuel cell device is a load device. A self-sustained operation output terminal is provided. The control method includes a step of determining whether or not a predetermined condition is satisfied, and a step of controlling to increase the flow rate of the fuel supplied to the hot module of the fuel cell device when it is determined that the predetermined condition is satisfied. And, when a second predetermined time has elapsed after increasing the fuel flow rate, and determining that no load device is connected to the self-sustained operation output terminal, controlling to reduce the fuel flow rate. Including. The predetermined condition is a first predetermined time before the start of the planned power outage.
本発明の一実施形態に係る燃料電池装置及びその制御方法によれば、燃料の無駄遣いを低減することができる。 According to the fuel cell device and the control method thereof according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce waste of fuel.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
[燃料電池装置の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池装置100の構成の一例を示す図である。燃料電池装置100は、商用交流電力系統200に接続されており、商用交流電力系統200が停電すると、自立運転に切り替わる。また、燃料電池装置100での発電に伴って生じた熱によりお湯が生成され、生成されたお湯は、貯湯タンク300に貯められる。貯湯タンク300に貯められたお湯は、例えば、家庭内で給湯やお風呂に使用される。
(First embodiment)
[Configuration of fuel cell device]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
以下、本発明に係る燃料電池装置100の各機能を説明するが、燃料電池装置100が備える他の機能を排除することを意図したものではないことに留意する。
Hereinafter, each function of the
燃料電池装置100は、ガス処理部101、空気処理部102、改質水処理部103、制御部104、記憶部105、ホットモジュール106、インバータ107、排熱回収処理部108、循環水処理部109、自立運転出力端子110、通信部111を有する。
The
ガス処理部101は、制御部104の制御に基づき、外部から供給されたガスをホットモジュール106に供給する。ガスは、例えば、都市ガス、プロパンガス等である。また、ガスの代わりに灯油を用いることもできる。
The
空気処理部102は、制御部104の制御に基づき、外部から供給された空気をホットモジュール106に供給する。
The
改質水処理部103は、制御部104の制御に基づき、改質水をホットモジュール106に供給する。なお、改質水は、図示しない熱交換器等での熱交換処理によって生成され、改質水処理部103に供給される。
The reforming
ここで、燃料電池装置100では、所定の割合で配合されたガス、空気及び改質水を燃料として用いた電気化学反応の生起により、電力を発電している。そこで、以下では、所定の割合で配合されたガス、空気及び改質水を、単に「燃料」と称するものとする。
Here, in the
制御部104は、燃料電池装置100全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。制御部104は、記憶部105に記憶されているプログラムを読み出して実行し、様々な機能を実現させる。
The
制御部104は、所定の条件であると判定した場合、燃料の流量を増やすようにガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103を制御する。この機能の詳細については後述する。
When it is determined that the predetermined condition is satisfied, the
記憶部105は、燃料電池装置100の制御に用いる情報や、燃料電池装置100の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。
The
ホットモジュール106は、改質器やセルスタック等を含む。ホットモジュール106は、ガス処理部101、空気処理部102、改質水処理部103から供給される燃料によって電気化学反応を生起させ、直流電力を発電する。ホットモジュール106は、発電した直流電力を、インバータ107に供給する。また、発電に伴って生じた排気は、排熱回収処理部108に排出される。
The
インバータ107は、ホットモジュール106から供給された直流電力を交流電力に変換し、自立運転時には、変換した交流電力を自立運転出力端子110に供給する。
The
排熱回収処理部108は、ホットモジュール106での発電に伴って生じた排気の熱を回収する。回収された熱は、循環水処理部109から循環する水との間で熱交換され、その後、熱交換された水(お湯)は、貯湯タンク300に貯められる。また、排熱回収処理部108は、熱回収済みの排気を、燃料電池装置100の外部に排出する。
The exhaust heat
循環水処理部109は、貯湯タンク300の水を排熱回収処理部108に循環させる。
The circulating
自立運転出力端子110は、燃料電池装置100が自立運転に切り替わった際に、家電等の負荷機器が接続される端子である。
The autonomous
通信部111は、図示しないHEMS(Home Energy Management System)等の機器と通信する。 The communication unit 111 communicates with a device such as a HEMS (Home Energy Management System) (not shown).
以下、第1の実施形態に係る制御部104の機能の詳細を説明する。第1の実施形態に係る上記の所定の条件(制御部104がホットモジュール106に供給する燃料の流量を増やすと判定する条件)は、過負荷異常である。過負荷異常とは、燃料電池装置100で発電している電力よりも大きい電力を消費する負荷機器が自立運転出力端子110に接続され、燃料電池装置100が過負荷運転となった状態である。この過負荷異常になると、燃料電池装置100は運転を停止するが、過負荷異常が解除された後、負荷機器を使用したいユーザが、再度、負荷機器を自立運転出力端子110に接続させることが想定される。そこで、第1の実施形態では、制御部104は、過負荷異常を検出した場合に、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やすよう制御する。
Details of the function of the
まず、制御部104は、過負荷異常を検出したか否か判定する。制御部104は、過負荷異常を検出したと判定した場合、燃料電池装置100の運転を停止させる。そしてその後、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やすよう制御する。制御部104は、例えば、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。なお、以下では、制御部104の制御によってホットモジュール106に供給される燃料の流量は、定格値まで増やされるものとして説明するが、通常値の定数倍まで増やすようにしてもよいし、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮した値まで増やすようにしてもよい。
First, the
次に、制御部104は、タイマTを設定する。そしてその後、制御部104は、タイマTが所定の時間Ta以上であるか否か判定する。所定の時間Taは、例えば、制御等によって、燃料電池装置100内の熱バランスを維持できる範囲で設定する。
Next, the
制御部104は、タイマTが所定の時間Ta以上であると判定した場合、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する。なお、この所定の時間Taが経過するまでに、制御部104によって、燃料電池装置100の過負荷異常による停止は解除される。また、燃料電池装置100の過負荷異常が解除された後は、負荷機器を自立運転出力端子110に接続させて使用することが可能になる。そのため、ユーザが負荷機器を使用したい場合、再び、ユーザによって負荷機器が自立運転出力端子110に接続される。
When the
制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合、燃料の流量を減らして、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が通常値まで徐々に減るよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、ホットモジュール106に供給される燃料は、通常値まで徐々に減らされる。なお、燃料電池装置100の運転状況の安定性を考慮し、燃料の流量を段階的に減らしてもよい。
When it is determined that the load device is not connected to the self-sustained
[燃料電池装置の動作]
以下、第1の実施形態に係る燃料電池装置100の動作について説明する。
[Operation of fuel cell device]
Hereinafter, the operation of the
図2は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the
まず、制御部104は、過負荷異常を検出したか否か判定する(ステップS101)。制御部104は、過負荷異常を検出していないと判定した場合(ステップS101:No)、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を通常値にしたままの状態で、処理を終了する。一方、制御部104は、過負荷異常を検出したと判定した場合(ステップS101:Yes)、燃料電池装置100の運転を停止させた後、ステップS102の処理に進む。
First, the
ステップS102の処理では、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。
In the process of step S102, the
図3に、過負荷異常を検出した際の燃料の流量の時間変化の一例を示す。図3において、横軸は時間を示し、縦軸はホットモジュール106に供給される燃料の流量を示す。図3の例では、時刻T1で燃料電池装置100の過負荷異常が検出されたものとする。時刻T1後、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすように制御する。その後、この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給されている。
FIG. 3 shows an example of a temporal change in the flow rate of the fuel when an overload abnormality is detected. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the flow rate of fuel supplied to the
このようにステップS101,S102の処理により、燃料電池装置100において過負荷異常が検出された場合に、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が増やされる。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄遣いを低減することができる。
As described above, the flow of the fuel supplied to the
次に、制御部104は、タイマTを設定する(ステップS103)。そしてその後、制御部104は、タイマTが所定の時間Ta以上であるか否か判定する(ステップS104)。制御部104は、タイマTが所定の時間Ta以上ではないと判定した場合(ステップS104:No)、ステップS104の処理を繰り返し行う。一方、制御部104は、タイマTが所定の時間Ta以上であると判定した場合(ステップS104:Yes)、ステップS105の処理に進む。なお、この所定の時間Taが経過するまでに、制御部104によって、燃料電池装置100の過負荷異常は解除される。図3の例では、時刻T2で燃料電池装置100の過負荷異常が解除されているものとする。また、燃料電池装置100の過負荷異常が解除された後は、負荷機器を自立運転出力端子110に接続させて使用することが可能になる。そのため、ユーザが負荷機器を使用したい場合、再び、ユーザによって負荷機器が自立運転出力端子110に接続される。
Next, the
ステップS105の処理では、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する。制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていると判定した場合(ステップS105:Yes)、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やしたままの状態で、処理を終了する。一方、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合(ステップS105:No)、ステップS106の処理に進む。
In the process of step S <b> 105, the
このようにステップS105(Yes)の処理によって負荷機器が自立運転出力端子110に接続されていると判定された場合、過負荷異常が検出された時よりも多い燃料の流量で、燃料電池装置100の運転が継続される。これにより、再び、過負荷異常が検出されることなく、負荷機器を自立運転出力端子110に接続させて使用することができる。さらに、過負荷異常を再び起こすことが防止されるので、ホットモジュール106に含まれるセルスタックの過負荷異常による劣化の加速を低減することができる。
As described above, when it is determined by the process of step S105 (Yes) that the load device is connected to the self-sustained
ステップS106の処理では、制御部104は、燃料の流量を減らして、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が通常値まで徐々に減るよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、ホットモジュール106に供給される燃料は、通常値まで徐々に減らされる。図3の例では、時刻T3後、燃料の流量が通常値まで徐々に減らされている。なお、燃料電池装置100の運転状況の安定性を考慮し、燃料の流量を段階的に減らしてもよい。図4に、過負荷異常を検出した際に燃料の流量を段階的に減らした場合の燃料の流量の時間変化の一例を示す。なお、図4において、図3に示す要素と同一の要素には同一符号を付している。
In the process of step S106, the
このようにステップS105,S106の処理により、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されない場合、ステップS102の処理で定格値まで増やされた燃料の流量は、通常値まで徐々に減らされる。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置100の温度上昇を防ぐことができる。
As described above, when the load device is not connected to the self-sustained
なお、ステップS102の処理では、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が定格値になるよう制御しているが、通常値の定数倍となるように制御してもよい。また、ホットモジュール106に供給される燃料の流量は、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮して設定してもよい。
In the process of step S102, the flow rate of the fuel supplied to the
また、ステップS105の処理において、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する代わりに、HEMS(特許請求の範囲における「電力管理装置」)から、通信部111を介して負荷機器の使用状況を取得することにより、負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。このとき、HEMSと燃料電池装置100及び負荷機器との間の接続は、例えば、エコーネットライト(ECHONET Lite)(登録商標)やZigbee(登録商標)等の各種プロトコルに準拠したものとしてもよい。またこの際、負荷機器に対応するリモコンのユーザによる操作から、負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。
Moreover, in the process of step S105, instead of determining whether or not a load device is connected to the self-sustained
以上のように、第1の実施形態に係る燃料電池装置100では、過負荷異常を検出しない場合は、燃料の流量を通常値にしたままの状態で発電を行うが、過負荷異常を検出した場合には、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やす。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄使いを低減することができる。
As described above, in the
さらに、第1の実施形態に係る燃料電池装置100では、燃料の流量を増やした後に時間Taが経過した後、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合に、燃料の流量を減らしている。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置の温度上昇を防ぐことができる。
Furthermore, in the
(第2の実施形態)
[燃料電池装置の構成]
第2の実施形態に係る燃料電池装置100は、第1の実施形態に係る燃料電池装置100と同様の構成を採用できるため、以下では、図1を参照し、第1の実施形態との相違点について主に説明する。
(Second Embodiment)
[Configuration of fuel cell device]
Since the
第2の実施形態に係る所定の条件は、自立運転出力端子110への負荷機器の接続である。ここで、停電時(すなわち、燃料電池装置100の自立運転時)に、ユーザは、燃料電池装置100の自立運転出力端子110に複数の負荷機器を次々と続けて接続させて使用することが想定される。このような場合に、燃料電池装置100で発電している電力よりも、自立運転出力端子110に接続される負荷機器の消費電力が大きくなると、燃料電池装置100は過負荷運転となり停止してしまう。そこで、第2の実施形態では、自立運転出力端子110に接続される負荷機器を検出した場合に、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やすように制御する。以下、この制御について説明する。
The predetermined condition according to the second embodiment is connection of a load device to the self-sustained
まず、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する。制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていると判定した場合、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やすよう制御する。制御部104は、例えば、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。なお、この後、ユーザが複数の負荷機器を使用したい場合、ユーザによって他の負荷機器が自立運転出力端子110に接続させられる。また、以下では、制御部104の制御によってホットモジュール106に供給される燃料の流量は、定格値まで増やされるものとして説明するが、通常値の定数倍まで増やすようにしてもよいし、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮した値まで増やすようにしてもよい。
First, the
次に、制御部104は、タイマTを設定する。そしてその後、制御部104は、タイマTが所定の時間Tb以上であるか否か判定する。所定の時間Tbは、例えば、制御等によって、燃料電池装置100内の熱バランスを維持できる範囲で設定する。
Next, the
その後、制御部104は、タイマTが所定の時間Tb以上であると判定した場合、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されているか否か判定する。
Thereafter, when it is determined that the timer T is equal to or longer than the predetermined time Tb, the
制御部104は、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されていない判定した場合、燃料の流量を減らして、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を通常値まで徐々に減らすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、ホットモジュール106に供給される燃料の流量は、通常値まで徐々に減らされる。
When it is determined that no other load device is connected to the self-sustained
[燃料電池装置の動作]
以下、第2の実施形態に係る燃料電池装置100の動作について説明する。
[Operation of fuel cell device]
Hereinafter, the operation of the
図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the
まず、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する(ステップS201)。制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合(ステップS201:No)、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を通常値にしたままの状態で、処理を終了する。一方、制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていると判定した場合(ステップS201:Yes)、ステップS202の処理に進む。
First, the
ステップS202の処理では、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。なお、この後、ユーザが複数の負荷機器を使用したい場合、ユーザによって他の負荷機器が自立運転出力端子110に接続させられる。
In the process of step S202, the
図6に、負荷機器接続を検出した際の燃料の流量の時間変化の一例を示す。図6において、横軸は時間を示し、縦軸はホットモジュール106に供給される燃料の流量を示す。図6の例では、時刻T4において自立運転出力端子110に負荷機器が接続されたことが検出されたものとする。時刻T4後、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすように制御する。その後、この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給されている。また、ユーザが複数の負荷機器を使用したい場合、時刻T4後、ユーザによって他の負荷機器を自立運転出力端子110に接続させられる。
FIG. 6 shows an example of a change over time in the flow rate of the fuel when the load device connection is detected. In FIG. 6, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the flow rate of fuel supplied to the
このようにステップS201,S202の処理により、自立運転出力端子110に接続される負荷機器が検出された場合に、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が増やされる。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄遣いを低減することができる。
As described above, when the load device connected to the self-sustained
次に、制御部104は、図2に示すステップS103,S104の処理と同様にして、ステップS203,S204の処理を行う。
Next, the
ステップS205の処理では、制御部104は、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されているか否か判定する。制御部104は、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されていると判定した場合(ステップS205:Yes)、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やしたままの状態で、処理を終了する。一方、制御部104は、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されていないと判定した場合(ステップS205:No)、ステップS206の処理に進む。
In the process of step S <b> 205, the
このようにステップS205(Yes)の処理によって他の負荷機器が自立運転出力端子110に接続されていると判定された場合、最初に負荷機器が検出された時よりも多い燃料の流量で、燃料電池装置100の運転が継続される。これにより、他の負荷機器が自立運転出力端子110に接続されても、過負荷異常を起こすことなく、負荷機器を使用することができる。さらに、過負荷異常を防ぐことで、ホットモジュール106に含まれるセルスタックの過負荷異常による劣化の加速を低減することができる。
As described above, when it is determined by the process of step S205 (Yes) that another load device is connected to the self-sustained
制御部104は、図2に示すステップS106の処理と同様にして、ステップS206の処理を行う。ここで、図6の例では、時刻T5後、燃料の流量が通常値まで徐々に減らされている。なお、燃料電池装置100の運転状況の安定性を考慮し、燃料の流量を段階的に減らしてもよい。図7に、負荷機器接続を検出した際に燃料の流量を段階的に減らした場合の燃料の流量の時間変化の一例を示す。なお、図7において、図6に示す要素と同一の要素には同一符号を付している。
The
このようにステップS205,S206の処理により、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されない場合、ステップS202の処理で定格値まで増やされた燃料の流量は、通常値まで徐々に減らされる。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置100の温度上昇を防ぐことができる。
As described above, when no other load device is connected to the self-sustained
なお、ステップS202では、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が定格値になるよう制御しているが、通常値の定数倍となるように制御してもよい。また、ホットモジュール106に供給される燃料の流量は、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮して設定してもよい。
In step S202, the flow rate of the fuel supplied to the
また、ステップS201,S205の処理において、制御部104は、ステップS105と同様の方法で負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。またこの際、負荷機器に対応するリモコンのユーザによる操作から、負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。
Further, in the processing of steps S201 and S205, the
以上のように、第2の実施形態に係る燃料電池装置100では、自立運転出力端子110へ接続される負荷機器を検出しない場合は、燃料の流量を通常値にしたままの状態で発電を行うが、自立運転出力端子110へ接続される負荷機器を検出した場合には、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やす。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄使いを低減することができる。
As described above, in the
さらに、第2の実施形態に係る燃料電池装置100では、燃料の流量を増やした後に時間Tbが経過した後、自立運転出力端子110に他の負荷機器が接続されていないと判定した場合に、燃料の流量を減らしている。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置の温度上昇を防ぐことができる。
Furthermore, in the
(第3の実施形態)
[燃料電池装置の構成]
第3の実施形態に係る燃料電池装置100は、第1の実施形態に係る燃料電池装置100と同様の構成を採用できるため、以下では、図1を参照し、第1の実施形態との相違点について主に説明する。
(Third embodiment)
[Configuration of fuel cell device]
Since the
第3の実施形態に係る所定の条件は、計画停電である。第3の実施形態では、計画停電のように事前に燃料電池装置100が自立運転を行うことが分かっている場合、ユーザにより燃料電池装置100の自立運転出力端子110に負荷機器が接続されることが想定されるため、予めホットモジュール106に供給する燃料の流量を増やす。以下、この制御について説明する。
The predetermined condition according to the third embodiment is a planned power outage. In the third embodiment, when it is known in advance that the
まず、制御部104は、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定する。所定の時間とは、例えば、数十分、数時間等である。制御部104は、計画停電の情報をHEMSとの通信から取得して、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定してもよい。又は、制御部104は、ユーザが燃料電池装置100に直接入力する計画停電の情報から、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定してもよい。
First, the
制御部104は、計画停電開始の所定の時間前であると判定した場合、計画停電が開始される前までに、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やすよう制御する。制御部104は、例えば、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。定格値の燃料がホットモジュール106に供給された後、計画停電が開始される。また、計画停電開始後、燃料電池装置100は、自立運転に切り替わる。そしてこの後、ユーザは負荷機器を使用したい場合、ユーザによって負荷機器が自立運転出力端子110に接続させられる。なお、以下では、制御部104の制御によってホットモジュール106に供給される燃料の流量は、定格値まで増やされるものとして説明するが、通常値の定数倍まで増やすようにしてもよいし、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮した値まで増やすようにしてもよい。
When it is determined that the predetermined time before the planned power failure starts, the
次に、制御部104は、タイマTを設定する。そしてその後、制御部104は、タイマTが所定の時間Tc以上であるか否か判定する。所定の時間Tcは、例えば、制御等によって、燃料電池装置100内の熱バランスを維持できる範囲で設定する。
Next, the
その後、制御部104は、タイマTが所定の時間Tc以上であると判定した場合、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されているか否か判定する。
Thereafter, when it is determined that the timer T is equal to or longer than the predetermined time Tc, the
制御部104は、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合、燃料の流量を減らして、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が通常値まで徐々に減るよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、ホットモジュール106に供給される燃料は、通常値まで徐々に減らされる。
When it is determined that the load device is not connected to the self-sustained
[燃料電池装置の動作]
以下、第3の実施形態に係る燃料電池装置100の動作について説明する。
[Operation of fuel cell device]
Hereinafter, the operation of the
図8は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the
まず、制御部104は、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定する(ステップS301)。制御部104は、計画停電の情報をHEMSとの通信から取得して、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定してもよい。又は、制御部104は、ユーザが燃料電池装置100に直接入力する計画停電の情報から、計画停電開始の所定の時間前であるか否か判定してもよい。制御部104は、計画停電開始の所定の時間前ではない判定した場合(ステップS301:No)、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を通常値にしたままの状態で、処理を終了する。一方、制御部104は計画停電開始の所定の時間前であると判定した場合(ステップS301:Yes)、ステップS302の処理に進む。
First, the
ステップS302の処理では、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすよう制御する。この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給される。
In the process of step S302, the
図9に、計画停電時の燃料の流量の時間変化の一例を示す。図9において、横軸は時間を示し、縦軸はホットモジュール106に供給される燃料の流量を示す。図9の例では、時刻T6で制御部104によって計画停電開始の所定の時間前であると判定されている。時刻T6後、制御部104は、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を定格値まで増やすように制御する。その後、この制御部104の制御に基づき、ガス処理部101、空気処理部102及び改質水処理部103によって、定格値の燃料がホットモジュール106に供給されている。また、時刻T7から計画停電が開始され、燃料電池装置100は自立運転に切り替わるものとする。そしてこの後、ユーザは負荷機器を使用したい場合、ユーザによって負荷機器が自立運転出力端子110に接続させられる。
In FIG. 9, an example of the time change of the flow volume of the fuel at the time of a planned power failure is shown. In FIG. 9, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the flow rate of fuel supplied to the
このようにステップS301,S302の処理により、計画停電開始の所定の時間前であると判定された場合に、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が増やされる。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄遣いを低減することができる。
As described above, the flow of the fuel supplied to the
次に、制御部104は、図1に示すステップS103〜S106の処理と同様にして、ステップS303〜S306の処理を行う。
Next, the
図9の例では、時刻T8後、燃料の流量が通常値まで徐々に減らされている。なお、燃料電池装置100の運転状況の安定性を考慮し、燃料の流量を段階的に減らしてもよい。図10に、計画停電において燃料の流量を段階的に減らした場合の燃料の流量の時間変化の一例を示す。なお、図10において、図9に示す要素と同一の要素には同一符号を付している。
In the example of FIG. 9, after the time T8, the fuel flow rate is gradually reduced to the normal value. Note that the flow rate of the fuel may be reduced stepwise in consideration of the stability of the operating state of the
このようにステップS305,S306の処理により、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されない場合、ステップS302の処理で定格値まで増やされた燃料の流量は、通常値まで徐々に減らされる。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置100の温度上昇を防ぐことができる。
As described above, when no load device is connected to the self-sustained
なお、ステップS302の処理では、ホットモジュール106に供給される燃料の流量が定格値になるよう制御しているが、通常値の定数倍となるように制御してもよい。また、ホットモジュール106に供給される燃料の流量は、自立運転出力端子110に接続される家電等の負荷機器の消費電力を考慮して設定してもよい。
In the process of step S302, the flow rate of the fuel supplied to the
また、ステップS305の処理において、制御部104は、ステップS105と同様の方法で負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。またこの際、負荷機器に対応するリモコンのユーザによる操作から、負荷機器が使用されているか否かを判定してもよい。
In the process of step S305, the
以上のように、第3の実施形態に係る燃料電池装置100では、計画停電開始の所定の時間前ではないと判定した場合は、燃料の流量を通常値にしたままの状態で発電を行うが、計画停電開始の所定の時間前であると判定した場合には、ホットモジュール106に供給される燃料の流量を増やす。これにより、ホットモジュール106に、常に、多くの燃料を供給しておくことがないので、燃料の無駄使いを低減することができる。
As described above, in the
さらに、第3の実施形態に係る燃料電池装置100では、燃料の流量を増やした後に時間Tcが経過した後、自立運転出力端子110に負荷機器が接続されていないと判定した場合に、燃料の流量を減らしている。これにより、燃料の無駄遣いを低減することができ、さらに、燃料電池装置の温度上昇を防ぐことができる。
Furthermore, in the
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each component, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and it is possible to combine or divide a plurality of components, steps, etc. into one It is. Further, although the present invention has been described mainly with respect to the apparatus, the present invention can be realized as a method, a program, or a storage medium recording the program, which is executed by a processor included in the apparatus, and falls within the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
100 燃料電池装置
101 ガス処理部
102 空気処理部
103 改質水処理部
104 制御部
105 記憶部
106 ホットモジュール
107 インバータ
108 排熱回収処理部
109 循環水処理部
110 自立運転出力端子
111 通信部
200 商用交流電力系統
300 貯湯タンク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
供給される燃料により電力を発電するホットモジュールと、
負荷機器を接続する自立運転出力端子と、
前記燃料の流量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定の条件であると判定した場合、前記燃料の流量を増やすよう制御し、
前記所定の条件は、計画停電開始の第1所定の時間前であり、
前記制御部は、前記燃料の流量を増やした後に第2所定の時間が経過した後、前記自立運転出力端子に負荷機器が接続されていないと判定した場合、前記燃料の流量を減らすよう制御する
ことを特徴とする燃料電池装置。 A fuel cell device capable of independent operation,
A hot module that generates electricity from the supplied fuel;
Self-sustained operation output terminal for connecting load equipment,
A control unit for controlling the flow rate of the fuel,
When the control unit determines that the predetermined condition is satisfied, the control unit controls to increase the flow rate of the fuel,
Wherein the predetermined condition is Ri first predetermined time before der rolling blackouts start,
The control unit performs control to reduce the fuel flow rate when it is determined that a load device is not connected to the self-sustained operation output terminal after a second predetermined time has elapsed after increasing the fuel flow rate. <br/> A fuel cell device characterized by the above.
所定の条件であるか否か判定するステップと、
前記所定の条件であると判定した場合に、前記燃料電池装置のホットモジュールに供給される燃料の流量を増やすよう制御するステップと、
前記燃料の流量を増やした後に第2所定の時間が経過した後、前記自立運転出力端子に負荷機器が接続されていないと判定した場合、前記燃料の流量を減らすよう制御するステップと、
を含み、
前記所定の条件は、計画停電開始の第1所定の時間前である、制御方法。 A fuel cell device control method capable of self-sustained operation, wherein the fuel cell device includes a self-sustained operation output terminal for connecting a load device, and the control method includes:
Determining whether a predetermined condition is satisfied;
Controlling to increase the flow rate of the fuel supplied to the hot module of the fuel cell device when it is determined that the predetermined condition is satisfied;
When it is determined that a load device is not connected to the self-sustained operation output terminal after a second predetermined time has elapsed after increasing the fuel flow rate, controlling to reduce the fuel flow rate; and
Including
The control method, wherein the predetermined condition is a first predetermined time before the start of a planned power outage.
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