JP2003031250A - Fuel cell power plant - Google Patents
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水を循環させ
て燃料電池本体から発生した熱を吸収する水冷式の燃料
電池発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water-cooled fuel cell power plant that circulates cooling water to absorb heat generated from a fuel cell body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、燃料電池は、水素と酸素との
電気化学反応により燃料の持つ化学エネルギーを直接、
電気エネルギーに変換する装置であり、高い発電効率を
得ることができる。この燃料電池は、内部に燃焼サイク
ルを持たないため、公害要因となるＳＯｘやＮＯｘの排
出が少なく、環境に優しいという利点もある。そのた
め、近年では、新しい発電プラントとして燃料電池を使
用したものが注目され、その開発が盛んに進められてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell directly transfers the chemical energy of a fuel by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.
It is a device that converts into electric energy and can obtain high power generation efficiency. Since this fuel cell does not have a combustion cycle inside, it has an advantage that it emits less SOx and NOx that cause pollution and is environmentally friendly. Therefore, in recent years, a new power plant using a fuel cell has been drawing attention, and its development has been actively promoted.
【０００３】このような状況の中で開発されている従来
の燃料電池発電プラントにおいて、燃料電池本体は、燃
料極、空気極、及び、これらに狭持された電解質層を主
体として構成されている。そして、燃料極に水素を含む
燃料ガスが供給され、空気極に空気が供給されること
で、電解質層を介して水素と酸素との電気化学反応が起
こり、直流電力が生成（発電）されるようになってい
る。また、この直流電力は、インバータ回路を介して交
流電力に変換され、外部負荷などに供給されるようにな
っている。In the conventional fuel cell power generation plant developed under such circumstances, the fuel cell main body is mainly composed of a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte layer sandwiched therebetween. . Then, when the fuel gas containing hydrogen is supplied to the fuel electrode and the air is supplied to the air electrode, an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs through the electrolyte layer, and direct current power is generated (power generation). It is like this. Further, this DC power is converted into AC power via an inverter circuit and supplied to an external load or the like.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】さて、このような燃料
電池発電プラントにおいて、燃料電池本体における水素
と酸素との電気化学反応は発熱反応であるため、燃料極
及び空気極には、これらを冷却するための冷却板が装着
されている。そして、この冷却板には、循環ポンプによ
って冷却水が循環するようになっている。尚、燃料極及
び空気極での発熱量は、燃料電池本体における発電量に
応じて変化するため、循環ポンプには、インバータ駆動
式のモータが備えられ、所定の回転数指令に基づいてモ
ータの回転数が制御され、冷却水の流水量が調節される
ようになっている。In such a fuel cell power generation plant, since the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the fuel cell body is an exothermic reaction, the fuel electrode and the air electrode are cooled by them. A cooling plate for cooling is installed. A cooling pump circulates cooling water through the cooling plate. Since the heat generation amount at the fuel electrode and the air electrode changes according to the power generation amount at the fuel cell main body, the circulation pump is provided with an inverter-driven motor, and the motor is driven based on a predetermined rotation speed command. The number of rotations is controlled and the amount of cooling water flowing is adjusted.
【０００５】また、空気極には、空気ブロアによって、
空気が供給されるようになっている。尚、空気極への空
気の送風量は、燃料電池本体における発電量に応じて変
化させる必要があるため、空気ブロアには、インバータ
駆動式のモータが備えられ、所定の回転数指令に基づい
てモータの回転数が制御され、空気の送風量が調節され
るようになっている。Further, an air blower is used for the air electrode.
Air is supplied. Since the amount of air blown to the air electrode needs to be changed according to the amount of power generation in the fuel cell main body, the air blower is equipped with an inverter-driven motor, and based on a predetermined rotation speed command. The number of rotations of the motor is controlled and the amount of air blown is adjusted.
【０００６】ところで、循環ポンプや空気ブロアは、冷
却水の流水量や空気の送風量が調節可能な方式であれ
ば、インバータ駆動式に限らず、例えば位相制御方式な
ども適用可能と考えられるが、このインバータ駆動方式
が適用されてきたのには理由がある。それは、燃料電池
本体にて発電された直流電力を交流電力に変換するため
のインバータ回路が、高周波でスイッチング動作を行う
ことにより、電磁波ノイズ（高周波ノイズ）を発生する
ためである。By the way, the circulation pump and the air blower are not limited to the inverter drive type as long as the flowing amount of the cooling water and the air blowing amount can be adjusted. There is a reason why this inverter drive system has been applied. This is because the inverter circuit for converting DC power generated by the fuel cell main body into AC power performs switching operation at high frequency, thereby generating electromagnetic noise (high frequency noise).
【０００７】即ち、もし、循環ポンプや空気ブロアを位
相制御方式で構成した場合には、前記インバータ回路か
ら発生した高周波ノイズが、トライアックをスイッチン
グ動作させるためのゼロクロス信号などに影響し、この
スイッチング動作が誤動作して、位相制御（冷却水の流
水量や空気の送風量の調節）が正確に行えなくなるとい
う問題があった。That is, if the circulating pump and the air blower are constructed by the phase control method, the high frequency noise generated from the inverter circuit affects the zero-cross signal for the switching operation of the triac and the switching operation is performed. However, there is a problem in that the phase control (adjustment of the flowing amount of cooling water and the blowing amount of air) cannot be performed accurately due to a malfunction.
【０００８】一方、循環ポンプや空気ブロアをインバー
タ駆動方式で構成した場合には、互いに高周波でスイッ
チング動作をさせているため、他のインバータ回路から
発生した高周波ノイズを受けても、自身のスイッチング
動作にはほとんど影響せず、モータの回転数制御（冷却
水の流水量や空気の送風量の調節）は、正確に行うこと
ができていた。On the other hand, when the circulating pump and the air blower are constructed by the inverter drive system, the switching operation is performed at a high frequency, so that even if the high frequency noise generated from other inverter circuits is received, the switching operation of the self is performed. The motor rotation speed control (adjustment of the amount of cooling water flowing and the amount of air blown) could be accurately performed.
【０００９】しかしながら、循環ポンプや空気ブロアを
インバータ駆動方式で構成することで、その分、プラン
ト全体が大型化し、製造コストが高くなるという問題は
存在していた。しかも、近年、市場からは、燃料電池発
電プラントの小型化及び低価格化が要求されるようにな
ってきており、特に、ビルの屋上や一般家庭へ据え付け
る発電容量が小さなタイプのものに対しては、その要求
が強くなってきている。そのため、早急の改善策が望ま
れている。However, by constructing the circulation pump and the air blower by the inverter drive system, there has been a problem that the entire plant becomes larger and the manufacturing cost becomes higher accordingly. Moreover, in recent years, there has been a demand from the market for downsizing and cost reduction of fuel cell power generation plants, especially for types with a small power generation capacity to be installed on the roof of a building or a general household. The demand is growing stronger. Therefore, immediate improvement measures are desired.
【００１０】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、従ってその目的は、位相制御方式により、循環
ポンプによる冷却水の流水量や空気ブロアによる空気の
送風量の調節が正確に実行可能で、しかも、小型で安価
な燃料電池発電プラントを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances. Therefore, the object of the present invention is to accurately adjust the flow rate of cooling water by a circulation pump or the air flow rate of an air blower by a phase control method. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation plant that is possible, small, and inexpensive.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の燃料電池
発電プラントは、燃料極、空気極及びこれらを冷却する
ための冷却媒体を備え、燃料極に供給される燃料ガスと
空気極に供給される空気との電気化学反応によって直流
電力を発電する燃料電池本体と、前記空気極への空気の
送風量を調節する空気ブロアと、前記冷却媒体へ循環さ
せる冷却水の流水量を調節する循環ポンプと、前記燃料
電池本体にて発電された直流電力を交流電力に変換する
インバータ回路と、これら空気ブロア、循環ポンプ及び
インバータ回路を駆動制御する制御手段とを備えた燃料
電池発電プラントにおいて、前記インバータ回路から出
力された交流信号に基づいてゼロクロス信号を生成する
信号生成手段と、この信号生成手段により生成された複
数のゼロクロス信号からその周波数を推定する周波数推
定手段と、前記信号生成手段から出力されたゼロクロス
信号を検出する信号検出手段とを備え、この信号検出手
段は、前記周波数推定手段により推定された周波数に基
づいて、次のゼロクロス信号の検出タイミングを推定
し、この検出タイミングを含む所定期間を検出期間とし
て設定し、この検出期間内において前記次のゼロクロス
信号の検出を行うように構成され、前記制御手段は、前
記信号検出手段により検出されたゼロクロス信号に基づ
いて、前記インバータ回路から出力される交流信号を位
相制御することによって、前記循環ポンプの流水量及び
前記空気ブロアの送風量の少なくとも一方を制御するこ
とを特徴とする。このような構成によれば、検出期間以
外ではゼロクロス信号の検出が禁止されるので、インバ
ータ回路から発生した電磁波ノイズ（高周波ノイズ）が
原因でノイズ信号（偽のゼロクロス信号）が発生して
も、その誤検出を最小限に抑えることができ、これによ
り、循環ポンプによる冷却水の流水量や空気ブロアによ
る空気の送風量の調節を正確に実行することができる。
しかも、循環ポンプや空気ブロアを位相制御方式で構成
することにより、回路構成を簡単化することができ、小
型で安価な燃料電池発電プラントを提供することができ
る。A fuel cell power plant according to claim 1 comprises a fuel electrode, an air electrode, and a cooling medium for cooling them, and supplies the fuel gas and the air electrode to be supplied to the fuel electrode. A fuel cell body that generates direct current power by an electrochemical reaction with air, an air blower that regulates the amount of air blown to the air electrode, and a circulation that regulates the amount of cooling water that circulates to the cooling medium. In a fuel cell power plant comprising a pump, an inverter circuit for converting DC power generated by the fuel cell main body into AC power, and a control means for driving and controlling the air blower, the circulation pump and the inverter circuit, Signal generating means for generating a zero-cross signal based on the AC signal output from the inverter circuit, and a plurality of zero-cross signals generated by the signal generating means. From the frequency estimating means for estimating the frequency, and a signal detecting means for detecting a zero-cross signal output from the signal generating means, the signal detecting means, based on the frequency estimated by the frequency estimating means, The detection timing of the next zero-cross signal is estimated, a predetermined period including this detection timing is set as a detection period, and the next zero-cross signal is detected within this detection period. Based on the zero-cross signal detected by the signal detection means, by controlling the phase of the AC signal output from the inverter circuit, to control at least one of the water flow rate of the circulation pump and the air flow rate of the air blower. Characterize. According to such a configuration, the detection of the zero-cross signal is prohibited except during the detection period. Therefore, even if the noise signal (false zero-cross signal) is generated due to the electromagnetic noise (high frequency noise) generated from the inverter circuit, The erroneous detection can be suppressed to a minimum, and thus the flow rate of the cooling water by the circulation pump and the air blowing rate by the air blower can be accurately adjusted.
Moreover, by configuring the circulation pump and the air blower by the phase control method, the circuit configuration can be simplified, and a small and inexpensive fuel cell power plant can be provided.
【００１２】請求項２記載の燃料電池発電プラントで
は、空気ブロアは、送風量が制御可能な交流駆動式のエ
アーポンプを備え、制御手段は、送風量指令に応じて、
インバータ回路から出力された交流信号を位相制御する
ことにより所定の交流信号を生成し、この交流信号によ
って前記エアーポンプを駆動することにより、前記空気
ブロアの送風量を制御することを特徴とする。このよう
な構成によれば、位相制御方式によってエアーポンプの
送風量を精密に制御することができるので、送風量指令
に応じた空気を的確に空気極に供給することができ、燃
料電池本体の発電効率を高めることができる。In the fuel cell power plant according to the second aspect of the present invention, the air blower is provided with an AC-driven air pump whose air flow rate can be controlled, and the control means responds to the air flow rate command.
A predetermined AC signal is generated by phase-controlling the AC signal output from the inverter circuit, and the air pump is driven by this AC signal to control the air flow rate of the air blower. According to such a configuration, the air flow rate of the air pump can be precisely controlled by the phase control method, so that the air according to the air flow rate command can be accurately supplied to the air electrode, and Power generation efficiency can be improved.
【００１３】請求項３記載の燃料電池発電プラントで
は、循環ポンプは、回転数が制御可能な直流駆動式のモ
ータを備え、制御手段は、回転数指令に応じて、インバ
ータ回路から出力された交流信号を位相制御することに
より所定の直流信号を生成し、この直流信号によって前
記モータを駆動することにより、前記循環ポンプの流水
量を制御することを特徴とする。このような構成によれ
ば、位相制御方式によってトルクの大きな直流駆動式の
モータの回転数を精密に制御することができるので、回
転数指令に応じた冷却水を的確に冷却媒体に供給するこ
とができ、燃料電池本体の発電効率を高めることができ
る。In the fuel cell power plant according to the third aspect of the present invention, the circulation pump includes a DC drive type motor whose rotation speed is controllable, and the control means outputs the AC output from the inverter circuit according to the rotation speed command. A predetermined direct current signal is generated by controlling the phase of the signal, and the motor is driven by the direct current signal to control the flow rate of the circulating pump. According to such a configuration, the rotation speed of the DC drive type motor having a large torque can be precisely controlled by the phase control method, so that the cooling water according to the rotation speed command is accurately supplied to the cooling medium. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell body can be improved.
【００１４】請求項４記載の燃料電池発電プラントは、
信号検出手段において、検出期間内に次のゼロクロス信
号が検出されない場合には、プラント全体の運転を停止
させる第１の緊急停止手段を備えていることを特徴とす
る。このような構成によれば、ゼロクロス信号が検出さ
れないことによって、循環ポンプや空気ブロアが停止し
てしまうような異常が発生した場合に、プラント全体の
運転を停止させることができるので、例えば、循環ポン
プや空気ブロアが停止した状態でプラント全体の運転を
続けることにより、燃料電池本体など他の機構部にまで
異常が波及するのを未然に防止することができる。The fuel cell power plant according to claim 4 is
The signal detecting means is provided with a first emergency stop means for stopping the operation of the entire plant when the next zero-cross signal is not detected within the detection period. According to such a configuration, when the zero cross signal is not detected, and the abnormality such as the circulation pump or the air blower is stopped, the operation of the entire plant can be stopped. By continuing the operation of the entire plant with the pump and the air blower stopped, it is possible to prevent the abnormality from spreading to other mechanism parts such as the fuel cell main body.
【００１５】請求項５記載の燃料電池発電プラントは、
循環ポンプ及び空気ブロアの少なくとも一方に流れる電
流量を検出する電流センサと、この電流センサにて検出
された電流量と予め設定された基準電流量とを比較する
ことに基づいて、プラント全体の運転を停止させる第２
の緊急停止手段とを備えていることを特徴とする。この
ような構成によれば、循環ポンプや空気ブロアに過電流
が流れてしまうような異常が発生した場合に、プラント
全体の運転を停止させることができるので、例えば、循
環ポンプ内のモータが焼きついて動作を停止させた状態
でプラント全体の運転を続けることにより、燃料電池本
体など他の機構部にまで異常が波及するのを未然に防止
することができる。The fuel cell power plant according to claim 5 is
Operation of the entire plant based on a current sensor that detects the amount of current flowing through at least one of the circulation pump and the air blower, and by comparing the amount of current detected by this current sensor with a preset reference amount of current. Second to stop
And an emergency stop means. With such a configuration, the operation of the entire plant can be stopped when an abnormality occurs such that an overcurrent flows in the circulation pump or the air blower. Therefore, by continuing the operation of the entire plant with the operation stopped, it is possible to prevent the abnormality from spreading to other mechanism parts such as the fuel cell main body.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】［第１の実施例］以下、本発明の
燃料電池発電プラントの第１の実施例について、図１乃
至図５を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] A first embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
【００１７】まず、図２は、燃料電池発電プラント（以
下、単にプラントと称す）１の構成及びプラント１内に
流れる流体のフローを概略的に示すものである。この図
２に示すように、原燃料ガス例えば都市ガス２は、改質
器３に供給される。改質器３では、都市ガス２を水蒸気
改質することにより水素リッチガスが生成され、これが
燃料極４ａに供給される。空気５は、空気ブロア６によ
り、空気極４ｂに供給される。尚、空気ブロア６は、電
磁弁、ダイヤフラム及びバネ（何れも図示せず）を主体
とした電磁式ダイヤフラム方式（交流駆動式）のエアー
ポンプ３７（図３参照）を内蔵しており、後述する制御
手段たる制御回路２７から出力される送風量指令に応じ
て、単位時間当たりの空気の送風量が調節可能に構成さ
れている。First, FIG. 2 schematically shows a structure of a fuel cell power generation plant (hereinafter, simply referred to as a plant) 1 and a flow of a fluid flowing in the plant 1. As shown in FIG. 2, the raw fuel gas, for example, the city gas 2 is supplied to the reformer 3. The reformer 3 steam-reforms the city gas 2 to generate hydrogen-rich gas, which is supplied to the fuel electrode 4a. The air 5 is supplied to the air electrode 4b by the air blower 6. The air blower 6 incorporates an electromagnetic diaphragm type (AC drive type) air pump 37 (see FIG. 3) mainly including an electromagnetic valve, a diaphragm and a spring (none of which are shown), and will be described later. The amount of air blown per unit time can be adjusted in accordance with the amount of air blow command output from the control circuit 27, which is the control means.
【００１８】燃料電池本体４は、燃料極４ａ、空気極４
ｂ、及び、これらに狭持された電解質層（図示せず）を
主体として構成されている。燃料電池本体４では、燃料
極４ａに水素リッチガスが供給され、空気極４ｂに空気
が供給されると、水素リッチガス中に含まれる水素イオ
ンと、空気中に含まれる酸素イオンとが電解質層を介し
て電気化学反応を起こし、これによって直流電力が生成
（発電）される。The fuel cell body 4 includes a fuel electrode 4a and an air electrode 4
b, and an electrolyte layer (not shown) sandwiched between them. In the fuel cell body 4, when the hydrogen-rich gas is supplied to the fuel electrode 4a and the air is supplied to the air electrode 4b, hydrogen ions contained in the hydrogen-rich gas and oxygen ions contained in the air pass through the electrolyte layer. Cause an electrochemical reaction, and DC power is generated (generated) by this.
【００１９】尚、この電気化学反応は発熱反応であるた
め、発電動作中には、燃料極４ａ及び空気極４ｂの温度
が上昇する。そのため、燃料極４ａ及び空気極４ｂに
は、これらを冷却するための冷却媒体たる冷却板７が装
着され、この冷却板７内に１次冷却水を循環させること
により、燃料極４ａ及び空気極４ｂが冷却されるように
なっている。Since this electrochemical reaction is an exothermic reaction, the temperatures of the fuel electrode 4a and the air electrode 4b rise during the power generation operation. Therefore, the fuel electrode 4a and the air electrode 4b are equipped with a cooling plate 7 as a cooling medium for cooling them, and by circulating the primary cooling water in the cooling plate 7, the fuel electrode 4a and the air electrode 4a are circulated. 4b is cooled.
【００２０】冷却板７を通過することにより吸熱して一
部が沸騰した１次冷却水は、水蒸気分離器８にて、水蒸
気と飽和水とに分離される。このうち、水蒸気は、改質
器３に供給され、都市ガスの水蒸気改質に使用される。
また、飽和水は、循環ポンプたる１次冷却水循環ポンプ
（以下、単に１次ポンプと称す）９に供給される。尚、
１次ポンプ９は、直流駆動式のモータたるブラシモータ
４２（図４参照）を内蔵しており、制御回路２７から出
力される回転数指令に応じてブラシモータ４２の回転数
が制御され、これによって、単位時間当たりの１次冷却
水の流水量が調節可能に構成されている。そして、１次
ポンプ９から吐出された１次冷却水は、二方に分岐され
て、熱交換機１０、及び、温度調節弁（三方弁）１１の
一方の注入口１１ａに供給される。The primary cooling water, which has absorbed heat by passing through the cooling plate 7 and has partly boiled, is separated into steam and saturated water by the steam separator 8. Of these, steam is supplied to the reformer 3 and used for steam reforming of city gas.
Further, the saturated water is supplied to a primary cooling water circulation pump (hereinafter, simply referred to as a primary pump) 9 which is a circulation pump. still,
The primary pump 9 has a built-in brush motor 42 (see FIG. 4) that is a DC drive type motor, and the rotation speed of the brush motor 42 is controlled according to the rotation speed command output from the control circuit 27. The flow rate of the primary cooling water per unit time is adjustable. Then, the primary cooling water discharged from the primary pump 9 is branched into two and supplied to the heat exchanger 10 and one inlet 11 a of the temperature control valve (three-way valve) 11.
【００２１】熱交換機１０では、高温の１次冷却水の熱
を、低温の２次冷却水（後述）で吸熱するような熱交換
が行われ、熱交換により冷却された１次冷却水は、三方
弁１１の他方の注入口１１ｂに供給される。In the heat exchanger 10, heat exchange is performed such that the heat of the high temperature primary cooling water is absorbed by the low temperature secondary cooling water (described later), and the primary cooling water cooled by the heat exchange is It is supplied to the other inlet 11b of the three-way valve 11.
【００２２】三方弁１１では、制御回路２７によって、
注入口１１ａ及び１１ｂの弁の開閉制御が行われ、これ
によって、冷却板７に供給される１次冷却水の温度が調
節される。即ち、制御回路２７では、冷却板７及び水蒸
気分離器８間の配管１２に設けられた温度センサ１１ｃ
を介して、冷却板７を通過して高温になった１次冷却水
の温度が検出され、この温度が常に所定温度範囲内に収
まるように、注入口１１ａ及び１１ｂの弁の開口比率の
調節が行われ、注入口１１ａに供給される低温の１次冷
却水と、注入口１１ｂに供給される高温の１次冷却水と
の混合比が調節される。そして、三方弁１１から吐出さ
れた１次冷却水は、再び、冷却板７に供給される。以上
のようにして、これら冷却板７、水蒸気分離器８、１次
ポンプ９、熱交換機１０及び三方弁１１で１次冷却水循
環系１３が構成されている。In the three-way valve 11, by the control circuit 27,
Opening / closing control of the valves of the inlets 11a and 11b is performed, whereby the temperature of the primary cooling water supplied to the cooling plate 7 is adjusted. That is, in the control circuit 27, the temperature sensor 11c provided in the pipe 12 between the cooling plate 7 and the steam separator 8
The temperature of the primary cooling water, which has passed through the cooling plate 7 and has become high temperature, is detected, and the opening ratio of the valves of the inlets 11a and 11b is adjusted so that this temperature is always within a predetermined temperature range. Then, the mixing ratio of the low temperature primary cooling water supplied to the injection port 11a and the high temperature primary cooling water supplied to the injection port 11b is adjusted. Then, the primary cooling water discharged from the three-way valve 11 is supplied to the cooling plate 7 again. As described above, the cooling plate 7, the steam separator 8, the primary pump 9, the heat exchanger 10 and the three-way valve 11 constitute the primary cooling water circulation system 13.
【００２３】次に、熱交換機１０にて、１次冷却水を冷
却することに使用された２次冷却水は、冷却装置１４に
供給される。この冷却装置１４では、冷却ファン１５に
よって、２次冷却水が所定温度を超えないように冷却さ
れる。尚、冷却ファン１５は、交流駆動式の交流モータ
３８（図３参照）を内蔵しており、制御回路２７から出
力される送風量指令に応じて、単位時間当たりの空気の
送風量が調節可能に構成されている。Next, the secondary cooling water used for cooling the primary cooling water in the heat exchanger 10 is supplied to the cooling device 14. In this cooling device 14, the secondary cooling water is cooled by the cooling fan 15 so as not to exceed the predetermined temperature. The cooling fan 15 has an AC drive type AC motor 38 (see FIG. 3) built therein, and the amount of air blown per unit time can be adjusted in accordance with the amount of air blow command output from the control circuit 27. Is configured.
【００２４】冷却装置１４にて冷却された２次冷却水
は、循環ポンプたる２次冷却水循環ポンプ（以下、単に
２次ポンプと称す）１６に供給される。この２次ポンプ
１６は、１次ポンプ９と同様にして、制御回路２７によ
り、単位時間当たりの２次冷却水の流水量が調節可能に
構成されている。そして、２次ポンプ１６から吐出され
た２次冷却水は、温度調節弁１７の注入口１７ａに供給
される。The secondary cooling water cooled by the cooling device 14 is supplied to a secondary cooling water circulation pump (hereinafter simply referred to as a secondary pump) 16 which is a circulation pump. Similar to the primary pump 9, the secondary pump 16 is configured so that the flow rate of the secondary cooling water per unit time can be adjusted by the control circuit 27. Then, the secondary cooling water discharged from the secondary pump 16 is supplied to the inlet 17 a of the temperature control valve 17.
【００２５】温度調節弁１７では、制御回路２７によっ
て、注入口１７ａの弁の開閉制御が行われ、これによっ
て、２次冷却水の温度が調節される。即ち、制御回路２
７では、熱交換機１０及び冷却装置１４間の配管１８に
設けられた温度センサ１７ｃを介して、熱交換機１０を
通過して高温になった２次冷却水の温度が検出され、こ
の温度が常に所定温度範囲内に収まるように、注入口１
７ａの弁の開口率の調節が行われる。そして、温度調節
弁１７から吐出された２次冷却水は、熱交換機１９に供
給される。In the temperature control valve 17, the control circuit 27 controls the opening / closing of the valve of the inlet 17a, thereby controlling the temperature of the secondary cooling water. That is, the control circuit 2
In 7, the temperature of the secondary cooling water that has passed through the heat exchanger 10 and has become high is detected via the temperature sensor 17c provided in the pipe 18 between the heat exchanger 10 and the cooling device 14, and this temperature is always Inlet 1 so that it stays within the specified temperature range
The opening ratio of the valve 7a is adjusted. Then, the secondary cooling water discharged from the temperature control valve 17 is supplied to the heat exchanger 19.
【００２６】熱交換機１９では、改質器３から排出され
た高温の排気ガスの熱を、低温の２次冷却水で吸熱する
ような熱交換が行われ、熱交換により若干温度が上昇し
た２次冷却水は、再び、熱交換機１０に供給される。以
上のようにして、これら熱交換機１０、冷却装置１４、
２次ポンプ１６、温度調節弁１７及び熱交換機１９で２
次冷却水循環系２０が構成されている。In the heat exchanger 19, heat of the high temperature exhaust gas discharged from the reformer 3 is absorbed by the low temperature secondary cooling water, and the temperature slightly rises due to the heat exchange. The next cooling water is again supplied to the heat exchanger 10. As described above, the heat exchanger 10, the cooling device 14,
The secondary pump 16, the temperature control valve 17, and the heat exchanger 19
The secondary cooling water circulation system 20 is configured.
【００２７】尚、熱交換機１９では、排気ガス中の水蒸
気が凝縮され、これによって生成された水が給水タンク
２１に供給されるようになっている。そして、給水タン
ク２１に貯水された水は、給水ポンプ２２に供給され
る。この給水ポンプ２２は、制御回路２７により、貯水
された水の流水量が調節可能に構成されており、給水ポ
ンプ２２から吐出された水は、水蒸気分離器８から放出
された１次冷却水に混合される。これにより、１次冷却
水の水量は、一定に保たれるようになっている。In the heat exchanger 19, the water vapor in the exhaust gas is condensed and the water produced thereby is supplied to the water supply tank 21. Then, the water stored in the water supply tank 21 is supplied to the water supply pump 22. The water supply pump 22 is configured such that the flow rate of the stored water can be adjusted by the control circuit 27, and the water discharged from the water supply pump 22 becomes the primary cooling water discharged from the water vapor separator 8. Mixed. Thereby, the amount of primary cooling water is kept constant.
【００２８】次に、図１は、燃料電池本体４にて発電さ
れた直流電力を交流電力に変換し、空気ブロア６、冷却
ファン１５、１次ポンプ９、２次ポンプ１６及び給水ポ
ンプ２２からなる内部負荷２３を位相制御する回路部に
関する電気ブロック構成を示すものである。この図１に
示すように、燃料電池本体４で生成された例えば４０〜
５０Ｖの直流信号は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４にて、
例えば２００Ｖ以上の直流信号に昇圧され、平滑化コン
デンサ２５を介して、インバータ回路２６に印加され
る。Next, FIG. 1 converts DC power generated by the fuel cell main body 4 into AC power, and uses the air blower 6, the cooling fan 15, the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22. 2 shows an electric block configuration relating to a circuit section for controlling the phase of the internal load 23. As shown in this FIG.
The DC signal of 50V is converted by the DC / DC converter 24.
For example, it is boosted to a DC signal of 200 V or higher and applied to the inverter circuit 26 via the smoothing capacitor 25.
【００２９】インバータ回路２６は、４つのスイッチン
グ素子２６ａ乃至２６ｄがブリッジ接続され、各スイッ
チング素子２６ａ乃至２６ｄにフライホイールダイオー
ド２６ｅ乃至２６ｈが並列接続されて構成されており、
制御回路２７にて生成された駆動信号が、駆動回路２８
を介して、各スイッチング素子２６ａ乃至２６ｄのゲー
トに印加されるようになっている。これにより、前記２
００Ｖ以上の直流信号は、例えば１００Ｖで周波数が５
０Ｈｚ或いは６０Ｈｚの交流信号に変換され、この交流
信号が、コイル２９ａ及びコンデンサ２９ｂからなるノ
イズフィルター２９を介して、外部負荷３０、内部負荷
２３、及び、信号生成手段たる信号生成部３１に出力さ
れる。The inverter circuit 26 is constituted by connecting four switching elements 26a to 26d in a bridge connection, and connecting flywheel diodes 26e to 26h in parallel to each of the switching elements 26a to 26d.
The drive signal generated by the control circuit 27 is applied to the drive circuit 28.
The voltage is applied to the gates of the switching elements 26a to 26d via. As a result, the above 2
A DC signal of 00V or more has a frequency of 5 at 100V, for example.
The AC signal is converted into an AC signal of 0 Hz or 60 Hz, and the AC signal is output to the external load 30, the internal load 23, and the signal generating unit 31 which is a signal generating means via the noise filter 29 including the coil 29a and the capacitor 29b. It
【００３０】尚、内部負荷２３や制御回路２７などプラ
ント１内における電気系統の駆動源は、図示しない商用
電源から母線３２ａ及び３２ｂを介して供給される交流
信号と、燃料電池本体４にて発電される交流信号との系
統連携４３により構成されている。即ち、この系統連携
４３では、プラント１の運転開始時など、燃料電池本体
４による発電が通常運転に移行する迄の期間は、商用電
源から供給される交流信号を駆動源とし、通常運転への
移行後は、燃料電池本体４にて発電される交流信号を駆
動源とするように切り換えられる。従って、インバータ
回路２６では、生成される交流信号が、商用電源の交流
信号に同期するように駆動制御される。The drive sources of the electric system in the plant 1, such as the internal load 23 and the control circuit 27, generate AC power in the fuel cell main body 4 together with an AC signal supplied from a commercial power source (not shown) via the buses 32a and 32b. It is configured by the system cooperation 43 with the alternating signal. That is, in this system cooperation 43, the AC signal supplied from the commercial power source is used as a drive source during the period until the power generation by the fuel cell main body 4 shifts to the normal operation, such as at the start of the operation of the plant 1, and the normal operation is performed. After the transition, switching is performed so that the AC signal generated by the fuel cell body 4 is used as a drive source. Therefore, in the inverter circuit 26, drive control is performed so that the generated AC signal is synchronized with the AC signal of the commercial power supply.
【００３１】信号生成部３１は、図示はしないが、例え
ば、１００Ｖの交流信号を降圧する抵抗と、降圧された
交流信号を全波整流する整流回路と、この整流回路にて
全波整流された信号と所定の閾値とを比較することに基
づいてゼロクロス信号を生成するオペアンプとを主体と
して構成されている。Although not shown, the signal generator 31 is, for example, a resistor for stepping down an AC signal of 100V, a rectifying circuit for full-wave rectifying the stepped-down AC signal, and full-wave rectifying by this rectifying circuit. The main component is an operational amplifier that generates a zero-cross signal based on a comparison between a signal and a predetermined threshold value.
【００３２】制御回路２７は、マイクロコンピュータを
主体とした電子回路で構成されており、図示しないＲＯ
Ｍに記録された制御プログラムを読み出すことによっ
て、プラント１全体の電気的な制御を行うようになって
いる。この制御回路２７には、制御プログラムによっ
て、周波数推定手段たる周波数推定機能３３、信号検出
手段たる信号検出機能３４、及び、第１の緊急停止手段
たる第１緊急停止機能３５が形成されている。周波数推
定機能３３は、信号生成部３１から出力されたゼロクロ
ス信号を所定回数分（複数分）だけ検出することに基づ
いて、ゼロクロス信号の周波数を推定するように構成さ
れている。The control circuit 27 is composed of an electronic circuit mainly composed of a microcomputer, and is not shown in RO.
By reading the control program recorded in M, electrical control of the entire plant 1 is performed. In the control circuit 27, a frequency estimating function 33 as a frequency estimating means, a signal detecting function 34 as a signal detecting means, and a first emergency stop function 35 as a first emergency stopping means are formed by the control program. The frequency estimation function 33 is configured to estimate the frequency of the zero-cross signal based on detecting the zero-cross signal output from the signal generation unit 31 a predetermined number of times (a plurality of times).
【００３３】信号検出機能３４は、詳細は後述するが、
周波数推定機能３３により推定された周波数に基づい
て、次のゼロクロス信号の検出タイミングを推定し、こ
の検出タイミングを含む所定期間を検出期間として設定
し、この検出期間内において、前記次のゼロクロス信号
を検出するように構成されている。第１緊急停止機能３
５は、前記検出期間内において、前記次のゼロクロス信
号が、例えば、連続した所定の回数分だけ検出されなか
った場合には、プラント１全体の運転を停止させるよう
に構成されている。The signal detection function 34 will be described in detail later,
Based on the frequency estimated by the frequency estimation function 33, the detection timing of the next zero-cross signal is estimated, a predetermined period including this detection timing is set as the detection period, and the next zero-cross signal is set within this detection period. Is configured to detect. First emergency stop function 3
5 is configured to stop the operation of the entire plant 1 when the next zero-cross signal is not detected for a predetermined number of times consecutively within the detection period.
【００３４】制御回路２７では、温度センサ１１ｃ及び
１７ｃ（図２参照）によってプラント１の運転状態を監
視しながら、発電効率が最適な運転を維持させるため
に、空気ブロア６及び冷却ファン１５の送風量指令、及
び、１次ポンプ９、２次ポンプ１６及び給水ポンプ２２
の流水量指令が生成される。そして、信号検出機能３４
にて検出されたゼロクロス信号に基づいて、各送風量指
令に応じた送風量制御信号が生成され、空気ブロア６及
び冷却ファン１５に対して出力されると共に、各流水量
指令に応じた回転数制御信号が生成され、１次ポンプ
９、２次ポンプ１６及び給水ポンプ２２に対して出力さ
れる。The control circuit 27 monitors the operating conditions of the plant 1 by the temperature sensors 11c and 17c (see FIG. 2), and sends the air blower 6 and the cooling fan 15 in order to maintain the optimum operation of the power generation efficiency. Air volume command, primary pump 9, secondary pump 16 and water supply pump 22
The water flow rate command is generated. Then, the signal detection function 34
Based on the zero-cross signal detected at, the air flow rate control signal corresponding to each air flow rate command is generated and output to the air blower 6 and the cooling fan 15, and the rotation speed corresponding to each water flow rate command is generated. A control signal is generated and output to the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22.
【００３５】図３は、空気ブロア６及び冷却ファン１５
を駆動するための電気ブロック構成を示すものである。
この図３に示すように、１００Ｖの交流信号は、トライ
アック３６を介して、エアーポンプ３７及び交流モータ
３８に供給される。このとき、トライアック３６のゲー
トには、送風量制御信号が印加され、これによって、空
気ブロア及び冷却ファンには、位相制御された交流信号
が供給される。FIG. 3 shows the air blower 6 and the cooling fan 15.
2 shows an electric block configuration for driving the.
As shown in FIG. 3, the 100 V AC signal is supplied to the air pump 37 and the AC motor 38 via the triac 36. At this time, a blown air volume control signal is applied to the gate of the triac 36, whereby a phase-controlled AC signal is supplied to the air blower and the cooling fan.
【００３６】図４は、１次ポンプ９、２次ポンプ１６及
び給水ポンプ２２を駆動するための電気ブロック構成を
示すものである。この図４に示すように、１００Ｖの交
流信号は、トライアック３９を介して、整流ブリッジ回
路４０に供給される。このとき、トライアック３９のゲ
ートには、回転数制御信号が印加され、これによって、
整流ブリッジ回路４０からは、位相制御された交流信号
が出力される。そして、この位相制御された交流信号は
整流ブリッジ回路４０にて全波整流され、平滑化コンデ
ンサ４１にて直流信号に平滑化され、この平滑化された
直流信号がブラシモータ４２に供給される。FIG. 4 shows an electric block configuration for driving the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22. As shown in FIG. 4, the 100 V AC signal is supplied to the rectifying bridge circuit 40 via the triac 39. At this time, a rotation speed control signal is applied to the gate of the triac 39, which causes
The rectification bridge circuit 40 outputs a phase-controlled AC signal. Then, the phase-controlled AC signal is full-wave rectified by the rectifying bridge circuit 40, smoothed to a DC signal by the smoothing capacitor 41, and the smoothed DC signal is supplied to the brush motor 42.
【００３７】＜位相制御に関する作用説明＞次に、制御
回路２７により内部負荷２３を位相制御する場合の各部
の作用について説明する。まず、信号生成部３１では、
印加された交流信号（図５（ａ）波線部参照）に基づい
て、ゼロクロス信号（図５（ｂ）参照）が生成され、制
御回路２７に出力される。制御回路２７では、周波数推
定機能３３によって、ゼロクロス信号の周波数が推定さ
れ、これによって、信号検出機能３４には、ゼロクロス
信号とその周波数が入力される。<Description of Operation Regarding Phase Control> Next, the operation of each part when the control circuit 27 controls the phase of the internal load 23 will be described. First, in the signal generator 31,
A zero-cross signal (see FIG. 5B) is generated based on the applied AC signal (see the wavy line portion in FIG. 5A), and is output to the control circuit 27. In the control circuit 27, the frequency estimation function 33 estimates the frequency of the zero-cross signal, so that the zero-cross signal and its frequency are input to the signal detection function 34.
【００３８】信号検出機能３４では、入力された交流信
号の周波数に基づいて、ゼロクロス信号の周期Ｔが算出
され、所定のゼロクロス信号Ｚ１が検出された時点Ｓ１
を基準として、次のゼロクロス信号Ｚ２の検出タイミン
グＳ２が推定され、この検出タイミングＳ２を基準とし
て、例えば、その前後に周期Ｔの２０％の時間幅を持た
せた期間が検出期間Ｐとして設定される（図５（ｂ）参
照）。そして、この検出期間Ｐにおいて、次のゼロクロ
ス信号Ｚ２の検出が行われる。即ち、所定のゼロクロス
信号Ｚ１が検出されてから、検出期間Ｐに至るまでの周
期Ｔの８０％の期間においては、次のゼロクロス信号Ｚ
２の検出は行われない。In the signal detection function 34, the period T of the zero-cross signal is calculated based on the frequency of the input AC signal, and the time point S1 at which the predetermined zero-cross signal Z1 is detected.
The detection timing S2 of the next zero-cross signal Z2 is estimated on the basis of, and the detection timing S2 is set on the basis of, for example, a period having a time width of 20% of the cycle T before and after the detection timing S2 is set as the detection period P. (See FIG. 5B). Then, in the detection period P, the next zero-cross signal Z2 is detected. That is, in the period of 80% of the period T from the detection of the predetermined zero-cross signal Z1 to the detection period P, the next zero-cross signal Z
2 is not detected.
【００３９】このようにして信号検出機能３４によって
ゼロクロス信号が断続的に検出されると、制御回路２７
では、検出されたゼロクロス信号と、送風量指令及び流
水量指令とに基づいて、各指令に応じた送風量制御信号
及び回転数制御信号が生成され（図５（ｃ）参照）、各
トライアック３６及び３９のゲートに出力される。そし
て、この位相制御によって、内部負荷２３が駆動制御さ
れる。尚、検出期間Ｐにおいて、次のゼロクロス信号Ｚ
２が、予め設定された所定回数分だけ連続して検出され
なかった場合には、第１緊急停止機能３５によって、プ
ラント１全体の運転が停止される。In this way, when the signal detection function 34 intermittently detects the zero-cross signal, the control circuit 27
Then, based on the detected zero-cross signal and the air flow rate command and the water flow rate command, the air flow rate control signal and the rotation speed control signal corresponding to each command are generated (see FIG. 5C), and each triac 36 And 39 gates. The internal load 23 is drive-controlled by this phase control. In the detection period P, the next zero-cross signal Z
When 2 is not detected continuously for a predetermined number of times set in advance, the first emergency stop function 35 stops the operation of the entire plant 1.
【００４０】このように本第１の実施例では、検出され
た所定のゼロクロス信号Ｚ１と、推定されたその周波数
とに基づいて、次のゼロクロス信号Ｚ２の検出期間Ｐを
設定し、この検出期間Ｐ内において前記次のゼロクロス
信号Ｚ２の検出を行うようにして、断続的に検出された
ゼロクロス信号に基づいて、インバータ回路２６から出
力される交流信号を位相制御することによって、空気ブ
ロア６及び冷却ファン１５の送風量、及び、１次ポンプ
９、２次ポンプ１６及び給水ポンプ２２の流水量を制御
するようにした。As described above, in the first embodiment, the detection period P of the next zero-cross signal Z2 is set on the basis of the detected predetermined zero-cross signal Z1 and its estimated frequency, and this detection period is set. The next zero-cross signal Z2 is detected in P, and the phase of the AC signal output from the inverter circuit 26 is phase-controlled based on the intermittently detected zero-cross signal. The amount of air blown by the fan 15 and the amount of flowing water of the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22 are controlled.
【００４１】このような構成によれば、検出期間Ｐ以外
ではゼロクロス信号の検出が禁止されるので、インバー
タ回路２６から発生した電磁波ノイズ（高周波ノイズ）
の影響で、信号生成部３１から出力されるゼロクロス信
号の信号線にノイズ信号（偽のゼロクロス信号）が混入
したり、信号生成部３１の誤動作によりノイズ信号（偽
のゼロクロス信号）が発生しても、その誤検出を最小限
に抑えることができ、これにより、空気ブロア６及び冷
却ファン１５による空気の送風量や、１次ポンプ９、２
次ポンプ１６及び給水ポンプ２２による冷却水の流水量
の調節を正確に実行することができる。しかも、これら
の内部負荷２３を位相制御方式で構成することにより、
回路構成を簡単化することができるので、小型で安価な
プラント１を提供することができる。According to such a configuration, the detection of the zero-cross signal is prohibited except in the detection period P, so that electromagnetic wave noise (high frequency noise) generated from the inverter circuit 26 is generated.
Under the influence of, the noise signal (false zero-cross signal) is mixed in the signal line of the zero-cross signal output from the signal generator 31, or the noise signal (false zero-cross signal) is generated due to the malfunction of the signal generator 31. However, the false detection can be suppressed to a minimum, which allows the amount of air blown by the air blower 6 and the cooling fan 15 and the primary pumps 9 and 2.
The flow rate of the cooling water can be accurately adjusted by the next pump 16 and the water supply pump 22. Moreover, by configuring these internal loads 23 by the phase control method,
Since the circuit configuration can be simplified, it is possible to provide a small-sized and inexpensive plant 1.
【００４２】また、空気ブロア６として、送風量が制御
可能な交流駆動式のエアーポンプ３７を備えたものを適
用し、制御回路２７にて生成された送風量制御信号をエ
アーポンプ３７に出力することにより、空気ブロア６の
送風量を制御するようにしたので、位相制御方式によっ
て空気ブロア６の送風量を精密に制御することができ
る。これにより、送風量指令に応じた空気を的確に空気
極４ｂに供給することができ、燃料電池本体４の発電効
率を高めることができる。Further, as the air blower 6, one having an AC drive type air pump 37 capable of controlling the air flow rate is applied, and the air flow rate control signal generated by the control circuit 27 is output to the air pump 37. As a result, since the air blow rate of the air blower 6 is controlled, the air blow rate of the air blower 6 can be precisely controlled by the phase control method. As a result, the air according to the air flow rate command can be accurately supplied to the air electrode 4b, and the power generation efficiency of the fuel cell main body 4 can be improved.
【００４３】また、循環ポンプ（１次ポンプ９、２次ポ
ンプ１６及び給水ポンプ２５）として、回転数が制御可
能な直流駆動式のブラシモータ４２を備えたものを適用
し、制御回路２７にて生成された回転数制御信号をブラ
シモータ４２に出力することにより、循環ポンプの流水
量を制御するようにしたので、位相制御方式によって、
トルクの大きなブラシモータ４２の回転数を精密に制御
することができる。これにより、回転数指令に応じた冷
却水を的確に冷却板７に供給することができ、燃料電池
本体４の発電効率を高めることができる。As the circulation pump (the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 25), a DC drive type brush motor 42 whose rotation speed is controllable is applied, and the control circuit 27 is used. By outputting the generated rotation speed control signal to the brush motor 42, the flow rate of the circulation pump is controlled.
The rotation speed of the brush motor 42 having a large torque can be precisely controlled. Thereby, the cooling water according to the rotation speed command can be accurately supplied to the cooling plate 7, and the power generation efficiency of the fuel cell main body 4 can be improved.
【００４４】また、検出期間Ｐ内に次のゼロクロス信号
Ｚ２が、予め設定された所定回数分だけ連続して検出さ
れなかった場合には、第１緊急停止機能３５によって、
プラント１全体の運転を停止させるようにしたので、ゼ
ロクロス信号が検出されないことによって、内部負荷２
３が停止してしまうような異常が発生した場合に、プラ
ント１全体の運転を停止させることができる。これによ
り、例えば、内部負荷２３が停止した状態でプラント１
全体の運転を続けることにより、燃料電池本体４など他
の機構部にまで異常が波及するのを未然に防止すること
ができる。When the next zero-cross signal Z2 is not continuously detected for the preset number of times within the detection period P, the first emergency stop function 35
Since the operation of the entire plant 1 is stopped, the internal load 2
The operation of the entire plant 1 can be stopped when an abnormality occurs such that the plant 3 stops. Thereby, for example, the plant 1 with the internal load 23 stopped
By continuing the entire operation, it is possible to prevent the abnormality from spreading to other mechanism parts such as the fuel cell body 4.
【００４５】［第２の実施例］次に、本発明の第２の実
施例について、図６を参照しながら説明する。尚、第１
の実施例と同一部分については同一符号を付して説明を
省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The first
The same parts as those of the embodiment are given the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts will be described below.
【００４６】図６は、１次ポンプ９、２次ポンプ１６及
び給水ポンプ２２を駆動するための電気ブロック構成を
示すものである。この図６に示すように、ブラシモータ
４２に接続された一方の母線５０には、そこに流れる電
流量を常に検出するための電流センサ５１が設けられて
いる。この電流センサ５１にて検出された電流量は、電
流信号として、制御回路２７内に形成された第２の緊急
停止手段たる第２緊急停止機能５２に出力される。第２
緊急停止機能５２では、検出された電流量と予め設定さ
れた基準電流量との比較が行われ、検出された電流量が
基準電流量よりも大きくなった場合に、ブラシモータ４
２に過電流が流れたとの判定がなされ、プラント１全体
の運転を停止させるような制御が行われる。FIG. 6 shows an electric block configuration for driving the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22. As shown in FIG. 6, one bus bar 50 connected to the brush motor 42 is provided with a current sensor 51 for constantly detecting the amount of current flowing therethrough. The amount of current detected by the current sensor 51 is output as a current signal to a second emergency stop function 52 which is a second emergency stop means formed in the control circuit 27. Second
The emergency stop function 52 compares the detected current amount with a preset reference current amount, and when the detected current amount becomes larger than the reference current amount, the brush motor 4
It is determined that an overcurrent has flowed to No. 2, and control is performed to stop the operation of the entire plant 1.
【００４７】このように本第２の実施例では、１次ポン
プ９、２次ポンプ１６及び給水ポンプ２２（ブラシモー
タ４２）に流れる電流量を常に検出し、この検出された
電流量と、予め設定された基準電流量とを比較し、検出
された電流量が基準電流量よりも大きくなった場合に、
プラント１全体の運転を停止するようにしたので、ブラ
シモータ４２に過電流が流れてしまうような異常が発生
した場合に、プラント１全体の運転を停止させることが
できる。これにより、例えば、ブラシモータ４２が焼き
ついて動作を停止させた状態でプラント１全体の運転を
続けることにより、燃料電池本体４など他の機構部にま
で異常が波及するのを未然に防止することができる。As described above, in the second embodiment, the amount of current flowing through the primary pump 9, the secondary pump 16 and the water supply pump 22 (brush motor 42) is always detected, and the detected amount of current Compared with the set reference current amount, if the detected current amount is larger than the reference current amount,
Since the operation of the entire plant 1 is stopped, the operation of the entire plant 1 can be stopped when an abnormality such as an overcurrent flows in the brush motor 42. Thereby, for example, by continuing the operation of the entire plant 1 in a state where the brush motor 42 burns and stops its operation, it is possible to prevent the abnormality from spreading to other mechanism parts such as the fuel cell body 4. You can
【００４８】尚、本発明は、上記し、且つ図面に示す実
施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、
拡張が可能である。本発明の実施例では、燃料電池発電
プラント内に、冷却ファンを設けたが、この冷却ファン
は、必要に応じて設ければよい。The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but the following modifications are possible.
It can be expanded. In the embodiment of the present invention, the cooling fan is provided in the fuel cell power plant, but this cooling fan may be provided if necessary.
【００４９】本発明の実施例では、空気ブロア、冷却フ
ァン、１次ポンプ、２次ポンプ及び給水ポンプを位相制
御によって駆動するように構成したが、これに限定され
るものではなく、これらのうちの少なくとも１つを位相
制御によって駆動するように構成すればよい。本発明の
実施例では、空気ブロアとして、電磁式ダイヤフラム方
式のエアーポンプを内蔵したものに適用したが、これに
限定されるものではなく、例えば、交流モータ駆動方式
のエアーポンプを内蔵したものに適用してもよい。In the embodiment of the present invention, the air blower, the cooling fan, the primary pump, the secondary pump, and the feed water pump are configured to be driven by phase control, but the present invention is not limited to this. It suffices that at least one of the above is driven by phase control. In the embodiment of the present invention, the air blower is applied to the one in which the electromagnetic diaphragm type air pump is incorporated, but it is not limited to this, and for example, to the one in which the AC motor drive type air pump is incorporated. You may apply.
【００５０】本発明の実施例では、検出期間を設定する
場合に、次のゼロクロス信号の検出タイミングを中心と
して、その前後に周期の２０％の時間幅を持たせた期間
を検出期間として設定するようにしたが、これに限定さ
れるものではなく、任意の時間幅の検出期間を設定すれ
ばよい。本発明の実施例で示した燃料電池発電プラント
の構成は一例であり、これに限定されるものではなく、
要は、空気ブロア及び循環ポンプを備えた水冷式のもの
であればよい。また、例えば、燃料電池本体で発生した
熱を冷却水に吸熱させ、高温化した冷却水を温水として
他のものに２次的に利用するような燃料電池発電プラン
トであってもよい。In the embodiment of the present invention, when the detection period is set, a period having a time width of 20% of the cycle before and after the detection timing of the next zero-cross signal is set as the detection period. However, the detection period is not limited to this, and a detection period having an arbitrary time width may be set. The configuration of the fuel cell power plant shown in the embodiment of the present invention is an example, and the present invention is not limited to this.
In short, a water-cooled type equipped with an air blower and a circulation pump may be used. Further, for example, it may be a fuel cell power generation plant in which the heat generated in the fuel cell main body is absorbed by the cooling water and the high-temperature cooling water is secondarily used as hot water for other things.
【００５１】本発明の実施例では、燃料ガスを都市ガス
に適用したが、これに限定されるものではなく、例え
ば、ＬＰＧ、メタノール、ナフサ、軽質油など、改質器
によって水素ガスが生成できるものであればよい。本発
明の実施例では、周波数推定機能や信号検出機能などを
制御回路内にソフトウェアで形成するようにしたが、こ
れに限定されるものではなく、周波数推定機能や信号検
出機能などは、制御回路と独立に形成するようにしても
よい。また、ソフトウェアでの形成に限定されるもので
はなく、ハードウェアによって形成するようにしてもよ
い。In the embodiment of the present invention, the fuel gas is applied to the city gas, but the present invention is not limited to this. For example, hydrogen gas can be generated by a reformer such as LPG, methanol, naphtha, light oil and the like. Anything will do. In the embodiment of the present invention, the frequency estimating function and the signal detecting function are formed by software in the control circuit. However, the present invention is not limited to this, and the frequency estimating function and the signal detecting function are not limited to the control circuit. It may be formed independently. Further, the formation is not limited to software, and may be formed by hardware.
【００５２】本発明の実施例では、モータをブラシモー
タに適用したが、これに限定されるものではなく、位相
制御によって回転数が制御可能なものであればよい。本
発明の実施例では、第１の緊急停止手段において、プラ
ント全体の運転を停止させる条件として、次のゼロクロ
ス信号が、予め設定された所定回数分だけ連続して検出
されなかった場合としたが、この回数は、１以上であれ
ばよい。本発明の第２の実施例では、電流センサにて循
環ポンプの過電流を検出するようにしたが、これに限定
されるものではなく、電流センサにて空気ブロアの過電
流を検出するようにしてもよい。In the embodiment of the present invention, the motor is applied to the brush motor, but the present invention is not limited to this and it is sufficient that the number of revolutions can be controlled by phase control. In the embodiment of the present invention, in the first emergency stop means, as a condition to stop the operation of the entire plant, the following zero-cross signal was not detected continuously for a predetermined number of times set in advance, The number of times may be 1 or more. In the second embodiment of the present invention, the current sensor detects the overcurrent of the circulation pump. However, the present invention is not limited to this, and the current sensor detects the overcurrent of the air blower. May be.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上の記述で明らかなように、本発明の
燃料電池発電プラントは、検出された所定のゼロクロス
信号と、推定されたその周波数とに基づいて、次のゼロ
クロス信号の検出期間を設定し、この検出期間内におい
て前記次のゼロクロス信号の検出を行うようにしたの
で、検出期間以外ではゼロクロス信号の検出を禁止する
ことができ、即ち、インバータ回路から発生した電磁波
ノイズ（高周波ノイズ）が原因でノイズ信号（偽のゼロ
クロス信号）が発生しても、その誤検出を最小限に抑え
ることができ、位相制御によって、循環ポンプによる冷
却水の流水量や空気ブロアによる空気の送風量の調節を
正確に行うことができる。しかも、循環ポンプや空気ブ
ロアを位相制御方式で構成することにより、回路構成を
簡単化することができ、小型で安価な燃料電池発電プラ
ントを提供することができる。As is apparent from the above description, the fuel cell power plant of the present invention determines the detection period of the next zero-cross signal based on the detected predetermined zero-cross signal and its estimated frequency. Since it is set and the detection of the next zero-cross signal is performed within this detection period, the detection of the zero-cross signal can be prohibited outside the detection period, that is, electromagnetic wave noise (high frequency noise) generated from the inverter circuit. Even if a noise signal (false zero-cross signal) is generated due to, the false detection can be minimized, and the phase control can control the flow rate of cooling water by the circulation pump and the air flow rate by the air blower. The adjustment can be done accurately. Moreover, by configuring the circulation pump and the air blower by the phase control method, the circuit configuration can be simplified, and a small and inexpensive fuel cell power plant can be provided.
【図１】本発明の第１の実施例を示す内部負荷の位相制
御に関する電気ブロック図FIG. 1 is an electrical block diagram relating to phase control of an internal load showing a first embodiment of the present invention.
【図２】燃料電池発電プラントの構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a fuel cell power plant.
【図３】空気ブロア及び冷却ファンの駆動方式を示す電
気回路図FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a drive system of an air blower and a cooling fan.
【図４】循環ポンプの駆動方式を示す電気回路図FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a drive system of a circulation pump.
【図５】位相制御に関する各信号の波形図FIG. 5 is a waveform diagram of each signal related to phase control.
【図６】本発明の第２の実施例を示す図４相当図FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 showing a second embodiment of the present invention.
図面中、１は燃料電池発電プラント、２は都市ガス（燃
料ガス）、３は改質器、４は燃料電池本体、４ａは燃料
極、４ｂは空気極、６は空気ブロア、７は冷却板（冷却
媒体）、９は１次冷却水循環ポンプ（循環ポンプ）、１
３は１次冷却水循環系、１５は冷却ファン、１６は２次
冷却水循環ポンプ（循環ポンプ）、２０は２次冷却水循
環系、２２は給水ポンプ（循環ポンプ）、２３は内部負
荷、２６はインバータ回路、２７は制御回路（制御手
段）、３１は信号生成部（信号生成手段）、３３は周波
数推定機能（周波数推定手段）、３４は信号検出機能
（信号検出手段）、３５は第１緊急停止機能（第１の緊
急停止手段）、３６，３９はトライアック、３７はエア
ーポンプ、４２はブラシモータ（モータ）、４３は系統
連携、５１は電流センサ、５２は第２緊急停止機能（第
２の緊急停止手段）を示す。In the drawings, 1 is a fuel cell power plant, 2 is city gas (fuel gas), 3 is a reformer, 4 is a fuel cell main body, 4a is a fuel electrode, 4b is an air electrode, 6 is an air blower, and 7 is a cooling plate. (Cooling medium), 9 is a primary cooling water circulation pump (circulation pump), 1
3 is a primary cooling water circulation system, 15 is a cooling fan, 16 is a secondary cooling water circulation pump (circulation pump), 20 is a secondary cooling water circulation system, 22 is a water supply pump (circulation pump), 23 is an internal load, and 26 is an inverter. Circuit, 27 is a control circuit (control means), 31 is a signal generation unit (signal generation means), 33 is a frequency estimation function (frequency estimation means), 34 is a signal detection function (signal detection means), and 35 is a first emergency stop. Function (first emergency stop means), 36 and 39 are triacs, 37 is an air pump, 42 is a brush motor (motor), 43 is system cooperation, 51 is a current sensor, 52 is a second emergency stop function (second Emergency stop means) is shown.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細糸 強志 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社オーイーシー内 (72)発明者 野口 義之 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社オーイーシー内 (72)発明者 小川 雅弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町２番４号 東 芝インターナショナルフュエルセルズ株式 会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA01 KK21 KK22 KK51 KK56 MM01 MM04 MM27 5H571 AA07 BB03 CC05 HA14 HA16 HD04 HD06 JJ02 KK05 LL22 MM02 5H575 AA04 BB03 DD01 DD05 HA14 HB02 JJ02 KK05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tsuyoshi Suito No. 6 Ota-Toshiba-cho, Ibaraki City, Osaka Prefecture Stock Association Company OEC (72) Inventor Yoshiyuki Noguchi No. 6 Ota-Toshiba-cho, Ibaraki City, Osaka Prefecture Stock Association Company OEC (72) Inventor Masahiro Ogawa 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa East Shiba International Fuel Cells Co., Ltd. In the company F term (reference) 5H027 AA02 BA01 KK21 KK22 KK51 KK56 MM01 MM04 MM27 5H571 AA07 BB03 CC05 HA14 HA16 HD04 HD06 JJ02 KK05 LL22 MM02 5H575 AA04 BB03 DD01 DD05 HA14 HB02 JJ02 KK05
Claims (5)
めの冷却媒体を備え、燃料極に供給される燃料ガスと空
気極に供給される空気との電気化学反応によって直流電
力を発電する燃料電池本体と、前記空気極への空気の送
風量を調節する空気ブロアと、前記冷却媒体へ循環させ
る冷却水の流水量を調節する循環ポンプと、前記燃料電
池本体にて発電された直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータ回路と、これら空気ブロア、循環ポンプ及びイ
ンバータ回路を駆動制御する制御手段とを備えた燃料電
池発電プラントにおいて、 前記インバータ回路から出力された交流信号に基づいて
ゼロクロス信号を生成する信号生成手段と、この信号生
成手段により生成された複数のゼロクロス信号からその
周波数を推定する周波数推定手段と、前記信号生成手段
から出力されたゼロクロス信号を検出する信号検出手段
とを備え、 この信号検出手段は、前記周波数推定手段により推定さ
れた周波数に基づいて、次のゼロクロス信号の検出タイ
ミングを推定し、この検出タイミングを含む所定期間を
検出期間として設定し、この検出期間内において前記次
のゼロクロス信号の検出を行うように構成され、 前記制御手段は、前記信号検出手段により検出されたゼ
ロクロス信号に基づいて、前記インバータ回路から出力
される交流信号を位相制御することによって、前記循環
ポンプの流水量及び前記空気ブロアの送風量の少なくと
も一方を制御することを特徴とする燃料電池発電プラン
ト。1. A fuel which comprises a fuel electrode, an air electrode, and a cooling medium for cooling them, and which generates direct-current power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied to the fuel electrode and air supplied to the air electrode. A battery body, an air blower that adjusts the amount of air blown to the air electrode, a circulation pump that adjusts the amount of cooling water that circulates to the cooling medium, and a DC power generated by the fuel cell body. In a fuel cell power plant comprising an inverter circuit for converting to AC power and a control means for driving and controlling the air blower, the circulation pump and the inverter circuit, a zero-cross signal is generated based on the AC signal output from the inverter circuit. Signal generating means, frequency estimating means for estimating the frequency from a plurality of zero-cross signals generated by the signal generating means, and the signal Signal detecting means for detecting the zero-cross signal output from the generating means, the signal detecting means estimates the detection timing of the next zero-cross signal based on the frequency estimated by the frequency estimating means, and detects this. A predetermined period including timing is set as a detection period, and is configured to detect the next zero-cross signal in the detection period, the control means, based on the zero-cross signal detected by the signal detection means, A fuel cell power plant, wherein at least one of a flowing water amount of the circulation pump and an air blowing amount of the air blower is controlled by controlling a phase of an AC signal output from the inverter circuit.
駆動式のエアーポンプを備え、 制御手段は、送風量指令に応じて、インバータ回路から
出力された交流信号を位相制御することにより所定の交
流信号を生成し、この交流信号によって前記エアーポン
プを駆動することにより、前記空気ブロアの送風量を制
御することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電プ
ラント。2. The air blower is provided with an AC drive type air pump capable of controlling the air flow rate, and the control means performs predetermined phase control by phase-controlling the AC signal output from the inverter circuit according to the air flow rate command. 2. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the air flow rate of the air blower is controlled by generating the AC signal of (1) and driving the air pump by the AC signal.
駆動式のモータを備え、 制御手段は、回転数指令に応じて、インバータ回路から
出力された交流信号を位相制御することにより所定の直
流信号を生成し、この直流信号によって前記モータを駆
動することにより、前記循環ポンプの流水量を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池発電プ
ラント。3. The circulation pump comprises a DC drive type motor whose rotation speed is controllable, and the control means controls the phase of the AC signal output from the inverter circuit in accordance with the rotation speed command, thereby controlling the rotation speed. The fuel cell power plant according to claim 1 or 2, wherein a direct current signal is generated, and the motor is driven by the direct current signal to control the amount of flowing water of the circulation pump.
のゼロクロス信号が検出されない場合には、プラント全
体の運転を停止させる第１の緊急停止手段を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料
電池発電プラント。4. The signal detecting means comprises a first emergency stop means for stopping the operation of the entire plant when the next zero-cross signal is not detected within the detection period. 4. The fuel cell power plant according to any one of 3 to 3.
一方に流れる電流量を検出する電流センサと、 この電流センサにて検出された電流量と予め設定された
基準電流量とを比較することに基づいて、プラント全体
の運転を停止させる第２の緊急停止手段とを備えている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料
電池発電プラント。5. A current sensor for detecting the amount of current flowing through at least one of a circulation pump and an air blower, and based on comparing the amount of current detected by this current sensor with a preset reference amount of current. The fuel cell power plant according to any one of claims 1 to 4, further comprising: second emergency stop means for stopping the operation of the entire plant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001218083A JP2003031250A (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Fuel cell power plant |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001218083A JP2003031250A (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Fuel cell power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2001218083A Pending JP2003031250A (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Fuel cell power plant |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003031250A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006185705A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Equos Research Co Ltd | Fuel cell system, and failure determination method of opening valve in fuel cell system |
| KR100805590B1 (en) | 2006-11-03 | 2008-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method and apparatus for detecting and controlling a malfunction in balance of plants of fuel cell |
| JP2009234440A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Ts Tech Co Ltd | Air cell drive and seat device for vehicle |
| KR101073332B1 (en) | 2008-01-08 | 2011-10-12 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus for detecting and setting optimal driving condition of fuel cell and Method of controlling the same |
| JP2015155656A (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 株式会社テクノ高槻 | electromagnetic vibration type diaphragm pump and its driving method |
| JP2018093571A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 日立工機株式会社 | Electrically-driven work machine |
-
2001
- 2001-07-18 JP JP2001218083A patent/JP2003031250A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006185705A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Equos Research Co Ltd | Fuel cell system, and failure determination method of opening valve in fuel cell system |
| KR100805590B1 (en) | 2006-11-03 | 2008-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method and apparatus for detecting and controlling a malfunction in balance of plants of fuel cell |
| KR101073332B1 (en) | 2008-01-08 | 2011-10-12 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus for detecting and setting optimal driving condition of fuel cell and Method of controlling the same |
| JP2009234440A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Ts Tech Co Ltd | Air cell drive and seat device for vehicle |
| JP2015155656A (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 株式会社テクノ高槻 | electromagnetic vibration type diaphragm pump and its driving method |
| JP2018093571A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 日立工機株式会社 | Electrically-driven work machine |
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