JP2003282116A - 燃料電池の制御装置 - Google Patents
燃料電池の制御装置Info
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- JP2003282116A JP2003282116A JP2002084536A JP2002084536A JP2003282116A JP 2003282116 A JP2003282116 A JP 2003282116A JP 2002084536 A JP2002084536 A JP 2002084536A JP 2002084536 A JP2002084536 A JP 2002084536A JP 2003282116 A JP2003282116 A JP 2003282116A
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- control parameter
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池の高効率な安定運転を図る。
【解決手段】 複数の燃料電池141a毎に各エリアサ
ーバ400,500が設けられる。エリアサーバ40
0,500は、センタサーバ2に、電話回線、インタネ
ット、無線などの通信網3で接続される。センタサーバ
2で、同型種類の燃料電池毎の制御パラメータKg,K
w,Kaを設定してエリアサーバ400,500に送信
し、このエリアサーバ400,500に設定された制御
パラメータで、動作制御手段57は、燃料電池141a
の動作を制御する。制御パラメータは、たとえば原料ガ
スの組成、反応空気の気圧および累積運転時間などに依
存して、原料ガス、水蒸気、反応空気などの流量等を変
更する。
ーバ400,500が設けられる。エリアサーバ40
0,500は、センタサーバ2に、電話回線、インタネ
ット、無線などの通信網3で接続される。センタサーバ
2で、同型種類の燃料電池毎の制御パラメータKg,K
w,Kaを設定してエリアサーバ400,500に送信
し、このエリアサーバ400,500に設定された制御
パラメータで、動作制御手段57は、燃料電池141a
の動作を制御する。制御パラメータは、たとえば原料ガ
スの組成、反応空気の気圧および累積運転時間などに依
存して、原料ガス、水蒸気、反応空気などの流量等を変
更する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の制御装
置に関する。
置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、水素濃度の高い改質ガスを
使用し、この改質ガスを得るために、たとえば天然ガス
を主成分とする都市ガスなどの原料ガスと、水蒸気とが
混合されて加熱され、触媒反応作用を利用している。燃
料電池の発電電力に対応して、原料ガスおよび水蒸気の
流量が調節され、また改質ガスを得るための反応温度が
調節され、こうして目標とする発電電力に対応した水素
を高濃度で含む改質ガスの発生流量が達成される。
使用し、この改質ガスを得るために、たとえば天然ガス
を主成分とする都市ガスなどの原料ガスと、水蒸気とが
混合されて加熱され、触媒反応作用を利用している。燃
料電池の発電電力に対応して、原料ガスおよび水蒸気の
流量が調節され、また改質ガスを得るための反応温度が
調節され、こうして目標とする発電電力に対応した水素
を高濃度で含む改質ガスの発生流量が達成される。
【0003】原料ガスの流量に対する発電電力の値であ
る効率を高めて安定運転を図ることが省エネルギーおよ
び環境負荷の観点から要求される。特に、たとえば家庭
用コージェネレーションシステムのような1kW程度の
小出力の燃料電池では、原料ガスおよび水蒸気の各流量
が小さいので、高効率を維持するには、高い精度の運転
制御が必要となる。
る効率を高めて安定運転を図ることが省エネルギーおよ
び環境負荷の観点から要求される。特に、たとえば家庭
用コージェネレーションシステムのような1kW程度の
小出力の燃料電池では、原料ガスおよび水蒸気の各流量
が小さいので、高効率を維持するには、高い精度の運転
制御が必要となる。
【0004】先行技術では、水素を含む改質ガスの流量
が、目標とする発電電力に対応した値となるように原料
ガス流量、水蒸気流量を調節するとともに、改質反応温
度を調節する。したがって原料ガスの組成が変化したと
き、台風(低気圧)が通過するなどして燃料電池に供給
される反応空気の大気圧が変化したとき、および累積運
転時間が長くなって経年変化が生じたときなどにおいて
は、原料ガス、水蒸気および反応空気の各流量が、高効
率のために最適な値に調節されず、さらに燃料電池の安
定運転を図ることも困難となっている。
が、目標とする発電電力に対応した値となるように原料
ガス流量、水蒸気流量を調節するとともに、改質反応温
度を調節する。したがって原料ガスの組成が変化したと
き、台風(低気圧)が通過するなどして燃料電池に供給
される反応空気の大気圧が変化したとき、および累積運
転時間が長くなって経年変化が生じたときなどにおいて
は、原料ガス、水蒸気および反応空気の各流量が、高効
率のために最適な値に調節されず、さらに燃料電池の安
定運転を図ることも困難となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃料
電池の高効率な安定運転を図ることができるようにした
燃料電池の制御装置、および負荷の制御装置を提供する
ことである。
電池の高効率な安定運転を図ることができるようにした
燃料電池の制御装置、および負荷の制御装置を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池の動
作状態を制御する制御パラメータを変更可能に設定して
送信するサーバと、サーバからの制御パラメータを受信
する受信手段と、受信手段によって受信された制御パラ
メータに対応する燃料電池の動作を行う動作制御手段と
を含むことを特徴とする燃料電池の制御装置である。
作状態を制御する制御パラメータを変更可能に設定して
送信するサーバと、サーバからの制御パラメータを受信
する受信手段と、受信手段によって受信された制御パラ
メータに対応する燃料電池の動作を行う動作制御手段と
を含むことを特徴とする燃料電池の制御装置である。
【0007】本発明に従えば、サーバから、燃料電池の
動作状態を制御する制御パラメータを送信し、このサー
バからの制御パラメータの信号を、燃料電池の受信手段
で受信し、動作制御手段は、この受信された制御パラメ
ータに従って、燃料電池の動作制御を達成する。サーバ
では、原料ガスの組成が変化したとき、反応空気の気圧
が台風(低気圧)の通過などによって変化したとき、お
よび燃料電池の累積運転時間が長く、経年変化が生じた
ときなどでは、このサーバの制御パラメータの設定値を
変更することによって、1または複数の燃料電池の動作
の制御を変更することができる。こうして燃料電池を、
高効率な安定運転の維持が容易に可能になる。
動作状態を制御する制御パラメータを送信し、このサー
バからの制御パラメータの信号を、燃料電池の受信手段
で受信し、動作制御手段は、この受信された制御パラメ
ータに従って、燃料電池の動作制御を達成する。サーバ
では、原料ガスの組成が変化したとき、反応空気の気圧
が台風(低気圧)の通過などによって変化したとき、お
よび燃料電池の累積運転時間が長く、経年変化が生じた
ときなどでは、このサーバの制御パラメータの設定値を
変更することによって、1または複数の燃料電池の動作
の制御を変更することができる。こうして燃料電池を、
高効率な安定運転の維持が容易に可能になる。
【0008】たとえば多数の各家庭毎に燃料電池が設置
されている構成では、各燃料電池毎に動作の制御、高効
率な安定運転が行われるように制御するには、各種のセ
ンサを各燃料電池毎に備えなければならず、原価の低減
に劣る。したがって現実には、そのような各種のセンサ
が燃料電池毎には備えられておらず、その結果、高効率
な安定運転が維持されていない。本発明は、複数の各燃
料電池毎の最適な制御パラメータをサーバから送信して
各燃料電池の動作制御を行うようにしたので、全ての各
燃料電池が高効率で安定に運転されることが、常に可能
になるとともに、各燃料電池毎に前述の各種のセンサを
設ける必要がないので、コストアップになるということ
はない。
されている構成では、各燃料電池毎に動作の制御、高効
率な安定運転が行われるように制御するには、各種のセ
ンサを各燃料電池毎に備えなければならず、原価の低減
に劣る。したがって現実には、そのような各種のセンサ
が燃料電池毎には備えられておらず、その結果、高効率
な安定運転が維持されていない。本発明は、複数の各燃
料電池毎の最適な制御パラメータをサーバから送信して
各燃料電池の動作制御を行うようにしたので、全ての各
燃料電池が高効率で安定に運転されることが、常に可能
になるとともに、各燃料電池毎に前述の各種のセンサを
設ける必要がないので、コストアップになるということ
はない。
【0009】また本発明においては、サーバは、燃料電
池に供給される原料ガスの組成が変化したとき、燃料電
池の原料ガスの流量と、水素濃度の高い改質ガスを得る
ための改質用水の流量とを変更する制御パラメータを設
定することを特徴とする。
池に供給される原料ガスの組成が変化したとき、燃料電
池の原料ガスの流量と、水素濃度の高い改質ガスを得る
ための改質用水の流量とを変更する制御パラメータを設
定することを特徴とする。
【0010】また本発明においては、サーバは、燃料電
池に供給される反応空気の圧力が変化したとき、その反
応空気の流量を変更する制御パラメータを設定すること
を特徴とする。
池に供給される反応空気の圧力が変化したとき、その反
応空気の流量を変更する制御パラメータを設定すること
を特徴とする。
【0011】また本発明においては、サーバは、燃料電
池の累積運転時間の経過に伴って、水素濃度の高い改質
ガスを得るため燃料電池の原料ガスの流量と、改質用水
の流量および反応空気の流量とを変更する制御パラメー
タを設定することを特徴とする。
池の累積運転時間の経過に伴って、水素濃度の高い改質
ガスを得るため燃料電池の原料ガスの流量と、改質用水
の流量および反応空気の流量とを変更する制御パラメー
タを設定することを特徴とする。
【0012】本発明に従えば、原料ガスの組成が変化し
たとき、反応空気の圧力が変化したときおよび累積運転
時間が長くなったとき、原料ガス、水蒸気などの改質用
水および反応空気の流量が変更されるように、サーバに
おける制御パラメータを設定する。また、改質器温度設
定関数を変更するようにしてもよい。したがって各燃料
電池毎に、原料ガスの組成を検出するセンサ、反応空気
の気圧を検出するセンサなどを必要とせず、また燃料電
池のメンテナンスのための点検間隔が長期になって燃料
電池が高効率のための最適条件から外れた状態で運転さ
れたままになるという恐れはない。
たとき、反応空気の圧力が変化したときおよび累積運転
時間が長くなったとき、原料ガス、水蒸気などの改質用
水および反応空気の流量が変更されるように、サーバに
おける制御パラメータを設定する。また、改質器温度設
定関数を変更するようにしてもよい。したがって各燃料
電池毎に、原料ガスの組成を検出するセンサ、反応空気
の気圧を検出するセンサなどを必要とせず、また燃料電
池のメンテナンスのための点検間隔が長期になって燃料
電池が高効率のための最適条件から外れた状態で運転さ
れたままになるという恐れはない。
【0013】また本発明においては、サーバの制御パラ
メータは、燃料電池の構成に関する複数の各種類毎に、
設定されることを特徴とする。
メータは、燃料電池の構成に関する複数の各種類毎に、
設定されることを特徴とする。
【0014】本発明に従えば、制御パラメータは、燃料
電池自体または燃料電池を含む装置などの燃料電池の構
成に関する複数の各種類毎に、設定される。したがって
サーバでは、たとえば同型種類の燃料電池毎に共通な制
御パラメータを作成して設定すればよい。これによって
サーバに備えられたメモリのファイルサイズすなわちメ
モリ容量を小さくすることができ、制御パラメータの変
更操作の効率化を図ることができる。
電池自体または燃料電池を含む装置などの燃料電池の構
成に関する複数の各種類毎に、設定される。したがって
サーバでは、たとえば同型種類の燃料電池毎に共通な制
御パラメータを作成して設定すればよい。これによって
サーバに備えられたメモリのファイルサイズすなわちメ
モリ容量を小さくすることができ、制御パラメータの変
更操作の効率化を図ることができる。
【0015】また本発明においては、サーバは、燃料電
池が設置される複数の各地域毎に、各地域の燃料電池の
制御パラメータを設定して前記受信手段に送信する複数
のエリアサーバと、エリアサーバに共通に接続され、全
ての地域の燃料電池の制御パラメータを設定して、各エ
リアサーバに送信するセンタサーバとを含むことを特徴
とする。
池が設置される複数の各地域毎に、各地域の燃料電池の
制御パラメータを設定して前記受信手段に送信する複数
のエリアサーバと、エリアサーバに共通に接続され、全
ての地域の燃料電池の制御パラメータを設定して、各エ
リアサーバに送信するセンタサーバとを含むことを特徴
とする。
【0016】本発明に従えば、1つのセンタサーバに複
数のエリアサーバが接続され、言わばピラミッド構造ま
たはツリー構造とし、したがって制御パラメータの変更
にあたっては、センタサーバの制御パラメータを先ず変
更し、これによって複数の各エリアサーバのうち、制御
パラメータの変更を必要とするエリアサーバのみが、そ
の制御パラメータの変更の必要性を認識し、各エリアサ
ーバに接続される複数の燃料電池毎の制御パラメータを
受信して運転制御されることが可能になる。このような
ピラミッド構造によって、複数の燃料電池の制御パラメ
ータの変更、設定が短時間で容易に可能になる。
数のエリアサーバが接続され、言わばピラミッド構造ま
たはツリー構造とし、したがって制御パラメータの変更
にあたっては、センタサーバの制御パラメータを先ず変
更し、これによって複数の各エリアサーバのうち、制御
パラメータの変更を必要とするエリアサーバのみが、そ
の制御パラメータの変更の必要性を認識し、各エリアサ
ーバに接続される複数の燃料電池毎の制御パラメータを
受信して運転制御されることが可能になる。このような
ピラミッド構造によって、複数の燃料電池の制御パラメ
ータの変更、設定が短時間で容易に可能になる。
【0017】また本発明においては、各燃料電池毎の前
記累積運転時間は、サーバによって計測され、予め定め
る累積運転時間W1以上になったとき、制御パラメータ
を変更することを特徴とする。
記累積運転時間は、サーバによって計測され、予め定め
る累積運転時間W1以上になったとき、制御パラメータ
を変更することを特徴とする。
【0018】また本発明においては、各燃料電池毎の前
記累積運転時間は、前記動作制御手段によって計測さ
れ、予め定める累積運転時間W1以上になったとき、前
記動作制御手段は、制御パラメータを変更するためにサ
ーバにアクセスし、サーバは、前記動作制御手段からの
アクセスによって、制御パラメータを変更することを特
徴とする。
記累積運転時間は、前記動作制御手段によって計測さ
れ、予め定める累積運転時間W1以上になったとき、前
記動作制御手段は、制御パラメータを変更するためにサ
ーバにアクセスし、サーバは、前記動作制御手段からの
アクセスによって、制御パラメータを変更することを特
徴とする。
【0019】本発明に従えば、各燃料電池毎の累積運転
時間は、サーバで計測されるように構成してもよいが、
燃料電池に個別的に設けられている動作制御手段で累積
運転時間の計測を行い、その計測した累積運転時間が予
め定める時間W1以上になったとき、動作制御手段がサ
ーバをアクセスして、サーバから、新たに設定して変更
される制御パラメータを受信するようにしてもよい。こ
うして燃料電池の経年変化にかかわらず、高効率な安定
運転を図ることができる。
時間は、サーバで計測されるように構成してもよいが、
燃料電池に個別的に設けられている動作制御手段で累積
運転時間の計測を行い、その計測した累積運転時間が予
め定める時間W1以上になったとき、動作制御手段がサ
ーバをアクセスして、サーバから、新たに設定して変更
される制御パラメータを受信するようにしてもよい。こ
うして燃料電池の経年変化にかかわらず、高効率な安定
運転を図ることができる。
【0020】また本発明は、負荷の動作状態を制御する
制御パラメータを変更可能に設定して送信するサーバ
と、サーバからの制御パラメータを受信する受信手段
と、受信手段によって受信された制御パラメータに対応
する負荷の動作を行う動作制御手段とを含むことを特徴
とする燃料電池の制御装置である。
制御パラメータを変更可能に設定して送信するサーバ
と、サーバからの制御パラメータを受信する受信手段
と、受信手段によって受信された制御パラメータに対応
する負荷の動作を行う動作制御手段とを含むことを特徴
とする燃料電池の制御装置である。
【0021】本発明に従えば、燃料電池だけでなく、燃
料ガスを用いる内燃機関であるガスエンジンなどの負荷
に関しても本発明が実施されることができ、このように
燃料の組成および大気圧の影響を受けて動作する負荷、
たとえばガス機器システムなどに関連しても、本発明が
広範囲に実施される。
料ガスを用いる内燃機関であるガスエンジンなどの負荷
に関しても本発明が実施されることができ、このように
燃料の組成および大気圧の影響を受けて動作する負荷、
たとえばガス機器システムなどに関連しても、本発明が
広範囲に実施される。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。本件制御装置1
は、1つのセンタサーバ2に通信網3を介して複数(た
とえば2)のエリアサーバ400,500が接続され
る。各エリアサーバ400,500には、1または複数
の燃料電池装置141〜143,241;151,25
1〜253が接続される。各エリアサーバ400,50
0は、これらの燃料電池装置141〜143,241;
151,251〜253が設置される各地域毎に、各地
域の前記燃料電池装置の制御パラメータを設定して送信
する働きをする。センタサーバ2は、エリアサーバ40
0,500に共通に接続され、全ての地域の燃料電池装
置141〜143,241;151,251〜253の
制御パラメータを設定して、各エリアサーバ400,5
00に送信する。こうしてセンタサーバ2とエリアサー
バ400,500と燃料電池装置141〜143,24
1;151,251〜253は、ピラミッド構造である
ツリー構造となって体系化される。エリアサーバ40
0,500に関する各燃料電池装置141との通信網
は、参照符6,7でそれぞれ示される。燃料電池装置の
参照符141〜143,241;151,251〜25
3を総括的に参照符141のみで表わし、説明を簡略化
することがある。各燃料電池装置141〜143,24
1;151,251〜253がそれぞれ備える燃料電池
を、同一の数字に添え字aを付して示すことがある。
全体の構成を示すブロック図である。本件制御装置1
は、1つのセンタサーバ2に通信網3を介して複数(た
とえば2)のエリアサーバ400,500が接続され
る。各エリアサーバ400,500には、1または複数
の燃料電池装置141〜143,241;151,25
1〜253が接続される。各エリアサーバ400,50
0は、これらの燃料電池装置141〜143,241;
151,251〜253が設置される各地域毎に、各地
域の前記燃料電池装置の制御パラメータを設定して送信
する働きをする。センタサーバ2は、エリアサーバ40
0,500に共通に接続され、全ての地域の燃料電池装
置141〜143,241;151,251〜253の
制御パラメータを設定して、各エリアサーバ400,5
00に送信する。こうしてセンタサーバ2とエリアサー
バ400,500と燃料電池装置141〜143,24
1;151,251〜253は、ピラミッド構造である
ツリー構造となって体系化される。エリアサーバ40
0,500に関する各燃料電池装置141との通信網
は、参照符6,7でそれぞれ示される。燃料電池装置の
参照符141〜143,241;151,251〜25
3を総括的に参照符141のみで表わし、説明を簡略化
することがある。各燃料電池装置141〜143,24
1;151,251〜253がそれぞれ備える燃料電池
を、同一の数字に添え字aを付して示すことがある。
【0023】図2は、燃料電池装置141の構成を示す
ブロック図である。天然ガスを主成分とする都市ガスな
どの原料ガスは、管路11からファン12を経て、さら
に流量制御弁13を経て脱硫器14に与えられ、付臭剤
中の有機いおう化合物が除去され、さらに管路15か
ら、改質器16に与えられる。管路15にはまた、水蒸
気発生器17から発生された水蒸気が流量制御弁18を
経て供給される。水蒸気発生器は、水道水などの補給水
が水タンク19、純水器20およびポンプ21を経て、
改質用水として与えられる。
ブロック図である。天然ガスを主成分とする都市ガスな
どの原料ガスは、管路11からファン12を経て、さら
に流量制御弁13を経て脱硫器14に与えられ、付臭剤
中の有機いおう化合物が除去され、さらに管路15か
ら、改質器16に与えられる。管路15にはまた、水蒸
気発生器17から発生された水蒸気が流量制御弁18を
経て供給される。水蒸気発生器は、水道水などの補給水
が水タンク19、純水器20およびポンプ21を経て、
改質用水として与えられる。
【0024】改質器16にはバーナ23が備えられる。
このバーナ23には、燃焼空気が、ファン24および流
量制御弁25を経て供給されるとともに、追焚ガスが、
前述のファン12から流量制御弁26を経て供給され
る。改質器16では、原料ガスと水蒸気とが、たとえば
500〜800℃に加熱され、水素濃度の高い改質ガス
に改質される。改質ガスは、CO変成器28に導かれ、
触媒の働きによって、一酸化炭素含有量が減少させら
れ、水素含有量が高められる。CO除去器29によっ
て、このCO変成器28からの改質ガス中の一酸化炭素
の含有量がさらに減少され、その結果、水素を主成分と
する改質ガスが、管路31から燃料電池141aの燃料
極に供給される。この管路31にはまた、ファン32か
ら選択酸化空気が混入される。燃料電池141aの空気
極には、反応空気がファン33から、熱交換器34によ
って加熱されて供給される。
このバーナ23には、燃焼空気が、ファン24および流
量制御弁25を経て供給されるとともに、追焚ガスが、
前述のファン12から流量制御弁26を経て供給され
る。改質器16では、原料ガスと水蒸気とが、たとえば
500〜800℃に加熱され、水素濃度の高い改質ガス
に改質される。改質ガスは、CO変成器28に導かれ、
触媒の働きによって、一酸化炭素含有量が減少させら
れ、水素含有量が高められる。CO除去器29によっ
て、このCO変成器28からの改質ガス中の一酸化炭素
の含有量がさらに減少され、その結果、水素を主成分と
する改質ガスが、管路31から燃料電池141aの燃料
極に供給される。この管路31にはまた、ファン32か
ら選択酸化空気が混入される。燃料電池141aの空気
極には、反応空気がファン33から、熱交換器34によ
って加熱されて供給される。
【0025】燃料電池141aでは、改質ガス中の水素
と反応空気中の酸素とによる電気化学的反応が生じ、発
電されて電気エネルギが得られ、水が副生する。この副
生した水は、熱交換器34に導かれて、前述の反応空気
を加熱し、もう1つの熱交換器35に導かれタンク19
に供給される。燃料電池141aの電池冷却水は、ポン
プ36から与えられ、熱交換器37に戻って循環され
る。この熱交換器37からの温水は、ポンプ39により
熱交換器35に導かれ、貯湯給湯システム38に与えら
れ、熱交換器37に循環される。
と反応空気中の酸素とによる電気化学的反応が生じ、発
電されて電気エネルギが得られ、水が副生する。この副
生した水は、熱交換器34に導かれて、前述の反応空気
を加熱し、もう1つの熱交換器35に導かれタンク19
に供給される。燃料電池141aの電池冷却水は、ポン
プ36から与えられ、熱交換器37に戻って循環され
る。この熱交換器37からの温水は、ポンプ39により
熱交換器35に導かれ、貯湯給湯システム38に与えら
れ、熱交換器37に循環される。
【0026】熱交換器35は、バーナ23からの排ガス
によって、温水を加熱し、排熱回収が行われる。燃料電
池141aの燃料極から排出された水素を主成分とする
電池オフガスは、管路41からバーナ23に供給されて
燃料の一部として用いられる。電池オフガス中の水素の
流量は、管路31から燃料電池141aに供給される改
質ガス中の水素流量から、燃料電池141aで消費され
る水素流量を差引いた流量を有する。
によって、温水を加熱し、排熱回収が行われる。燃料電
池141aの燃料極から排出された水素を主成分とする
電池オフガスは、管路41からバーナ23に供給されて
燃料の一部として用いられる。電池オフガス中の水素の
流量は、管路31から燃料電池141aに供給される改
質ガス中の水素流量から、燃料電池141aで消費され
る水素流量を差引いた流量を有する。
【0027】図3は、図2に示される燃料電池装置14
1の後述の図8に示される動作制御手段である処理回路
57によって達成される運転制御動作を簡略化して示す
フローチャートである。燃料電池141aによって発生
されるべき目標とする発電電力がステップs1で設定さ
れると、これによって直流電流がステップs2で設定さ
れ、したがって原料ガスの流量がステップs3で設定さ
れるとともに、反応空気の流量がステップs4で設定さ
れ、さらに改質器16のバーナ23による温度がステッ
プs5で設定される。原料ガスの流量の設定によって、
温度、圧力に起因した補正s6が行われ、これによって
原料ガスの流量が、流量制御弁13によってステップs
7で行われる。さらに原料ガスの流量に対応して水蒸気
が供給され、その水蒸気の改質用水の流量がステップs
8で設定され、ステップs9では、改質用水の流量が、
流量制御弁18で調節される。こうして改質器16から
は、水素を主成分とする改質ガスがステップs10で発
生される。
1の後述の図8に示される動作制御手段である処理回路
57によって達成される運転制御動作を簡略化して示す
フローチャートである。燃料電池141aによって発生
されるべき目標とする発電電力がステップs1で設定さ
れると、これによって直流電流がステップs2で設定さ
れ、したがって原料ガスの流量がステップs3で設定さ
れるとともに、反応空気の流量がステップs4で設定さ
れ、さらに改質器16のバーナ23による温度がステッ
プs5で設定される。原料ガスの流量の設定によって、
温度、圧力に起因した補正s6が行われ、これによって
原料ガスの流量が、流量制御弁13によってステップs
7で行われる。さらに原料ガスの流量に対応して水蒸気
が供給され、その水蒸気の改質用水の流量がステップs
8で設定され、ステップs9では、改質用水の流量が、
流量制御弁18で調節される。こうして改質器16から
は、水素を主成分とする改質ガスがステップs10で発
生される。
【0028】ステップs4で設定された反応空気流量
は、温度、圧力に起因した補正s11が行われ、反応空
気のファン33からの流量を制御する流量制御弁42に
よって反応空気の流量がステップs12で調節される。
こうしてステップs13では、燃料電池141aから供
給される直流電流が調節され、目標値である発電電力に
ステップs14で追従することになる。
は、温度、圧力に起因した補正s11が行われ、反応空
気のファン33からの流量を制御する流量制御弁42に
よって反応空気の流量がステップs12で調節される。
こうしてステップs13では、燃料電池141aから供
給される直流電流が調節され、目標値である発電電力に
ステップs14で追従することになる。
【0029】燃料電池141aから管路41に排出され
る電池オフガスは、ステップs15で、バーナ23に与
えられ、改質器16の温度が調節され、ステップs16
で目標値である改質器温度に追従する。
る電池オフガスは、ステップs15で、バーナ23に与
えられ、改質器16の温度が調節され、ステップs16
で目標値である改質器温度に追従する。
【0030】ステップs5における改質器16の温度設
定後、温度を低下して冷却すべきとき、ステップs17
では、燃焼空気の流量制御弁25による流量調節が行わ
れる。また改質器16の温度を昇温すべきとき、追焚ガ
スを、流量制御弁26を経て供給してステップs18で
調節される。
定後、温度を低下して冷却すべきとき、ステップs17
では、燃焼空気の流量制御弁25による流量調節が行わ
れる。また改質器16の温度を昇温すべきとき、追焚ガ
スを、流量制御弁26を経て供給してステップs18で
調節される。
【0031】図4は、燃料電池141aの酸素利用率特
性を示す図である。たとえば大気圧が低下したとき、も
しも仮に、図3のステップs11,s12における反応
空気の流量調節機能が働かなければ、燃料電池141a
に供給される空気中の酸素流量が減少し、酸素利用率が
増加し、燃料電池141aの反応抵抗が大きくなり、電
池電圧が低下する結果になる。
性を示す図である。たとえば大気圧が低下したとき、も
しも仮に、図3のステップs11,s12における反応
空気の流量調節機能が働かなければ、燃料電池141a
に供給される空気中の酸素流量が減少し、酸素利用率が
増加し、燃料電池141aの反応抵抗が大きくなり、電
池電圧が低下する結果になる。
【0032】図5は、燃料電池141aの電圧電流特性
を示す図である。発電電力を予め定める一定の値に保つ
ために、電圧の低下によって、電流が増加し、その電流
の増加に応じて反応空気の流量を増加するように、図3
のステップs2,s4,s11,s12で調節機能が働
くが、酸素流量が減少傾向にあると、電池の出力電圧
は、さらに低下する。また燃料電池141aの反応抵抗
が、比較的高い場合には、電流が増加する際の、電圧低
下は顕著にあらわれる。この出力電流の増加によって、
反応空気の流量が変更されて調節されるだけでなく、原
料ガスの流量の変更も、図3のステップs2,s3,s
6,s7で行われるので、燃料電池装置141の制御全
般に、悪影響が波及し、燃料電池装置141の動作が不
安定になってしまう。本発明は、大気圧の変化にかかわ
らず、このような問題を解決し、高効率な安定運転を図
る。
を示す図である。発電電力を予め定める一定の値に保つ
ために、電圧の低下によって、電流が増加し、その電流
の増加に応じて反応空気の流量を増加するように、図3
のステップs2,s4,s11,s12で調節機能が働
くが、酸素流量が減少傾向にあると、電池の出力電圧
は、さらに低下する。また燃料電池141aの反応抵抗
が、比較的高い場合には、電流が増加する際の、電圧低
下は顕著にあらわれる。この出力電流の増加によって、
反応空気の流量が変更されて調節されるだけでなく、原
料ガスの流量の変更も、図3のステップs2,s3,s
6,s7で行われるので、燃料電池装置141の制御全
般に、悪影響が波及し、燃料電池装置141の動作が不
安定になってしまう。本発明は、大気圧の変化にかかわ
らず、このような問題を解決し、高効率な安定運転を図
る。
【0033】図6は、センタサーバ2の電気的構成を示
すブロック図である。入力手段46は、たとえばキーボ
ードまたはセンサなどによって実現され、その出力は、
マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路
47に与えられる。処理回路47にはメモリ48が接続
されるとともに、時計手段49が備えられる。処理回路
47の出力は、通信手段51に与えられて通信網3に送
信される。通信網3からの信号はまた、通信手段51で
受信され、処理回路47に与えられる。入力手段46に
備えられるセンサは、たとえば原料ガスの組成を検出す
るセンサであってもよく、または反応空気の大気圧を検
出するセンサであってもよく、そのほかのセンサであっ
てもよく、情報ネットワークからのデータ情報でもよ
く、また同様な情報を操作者が、入力手段46から入力
することもできる。
すブロック図である。入力手段46は、たとえばキーボ
ードまたはセンサなどによって実現され、その出力は、
マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路
47に与えられる。処理回路47にはメモリ48が接続
されるとともに、時計手段49が備えられる。処理回路
47の出力は、通信手段51に与えられて通信網3に送
信される。通信網3からの信号はまた、通信手段51で
受信され、処理回路47に与えられる。入力手段46に
備えられるセンサは、たとえば原料ガスの組成を検出す
るセンサであってもよく、または反応空気の大気圧を検
出するセンサであってもよく、そのほかのセンサであっ
てもよく、情報ネットワークからのデータ情報でもよ
く、また同様な情報を操作者が、入力手段46から入力
することもできる。
【0034】図7は、図6の処理回路47の動作を説明
するためのフローチャートである。ステップa1からス
テップa2に移り、入力手段46による入力が行われる
ことによって、ステップa3では、燃料電池装置141
〜143,241;151,251〜253のための制
御パラメータを変更する。制御パラメータは、メモリ4
8にストアされる。メモリ48のパラメータファイルの
構成は、たとえば表1のとおりである。
するためのフローチャートである。ステップa1からス
テップa2に移り、入力手段46による入力が行われる
ことによって、ステップa3では、燃料電池装置141
〜143,241;151,251〜253のための制
御パラメータを変更する。制御パラメータは、メモリ4
8にストアされる。メモリ48のパラメータファイルの
構成は、たとえば表1のとおりである。
【0035】
【表1】
【0036】表1に示される識別番号は、燃料電池装置
141を識別するコードである。更新フラグは、制御パ
ラメータが更新されたとき論理「1」となり、その更新
された制御パラメータがセンタサーバ2から送信される
ことによって、論理「0」に戻る。制御パラメータは、
各燃料電池装置141における比率たとえば後述のK
g,Kw,Kaなどの設定値、制御目標値、制御定数、
制限値、タイマによって設定される時間、関数などを含
む。アクセスパラメータは、センタサーバ2に対してエ
リアサーバ400,500からアクセスされるべきアク
セス日時、累積運転時間などである。アクセス日時は、
たとえば累積運転時間が予め定める1万時間経過する日
時を示す。これらの表1に示される識別番号毎の各燃料
電池装置141毎に、パラメータファイルが構成され
る。
141を識別するコードである。更新フラグは、制御パ
ラメータが更新されたとき論理「1」となり、その更新
された制御パラメータがセンタサーバ2から送信される
ことによって、論理「0」に戻る。制御パラメータは、
各燃料電池装置141における比率たとえば後述のK
g,Kw,Kaなどの設定値、制御目標値、制御定数、
制限値、タイマによって設定される時間、関数などを含
む。アクセスパラメータは、センタサーバ2に対してエ
リアサーバ400,500からアクセスされるべきアク
セス日時、累積運転時間などである。アクセス日時は、
たとえば累積運転時間が予め定める1万時間経過する日
時を示す。これらの表1に示される識別番号毎の各燃料
電池装置141毎に、パラメータファイルが構成され
る。
【0037】センタサーバ2に備えられるメモリ48は
また、表2に示されるように、燃料電池装置141の複
数の種類100,200に個別的に対応して、エリアサ
ーバ400,500毎の燃料電池装置141〜143,
241;151,251〜253の制御パラメータをス
トアするとともに、その更新フラグをストアする。燃料
電池装置は、同一の参照符で、識別番号を示す。
また、表2に示されるように、燃料電池装置141の複
数の種類100,200に個別的に対応して、エリアサ
ーバ400,500毎の燃料電池装置141〜143,
241;151,251〜253の制御パラメータをス
トアするとともに、その更新フラグをストアする。燃料
電池装置は、同一の参照符で、識別番号を示す。
【0038】
【表2】
【0039】たとえば同型種類の識別番号141,14
2,143;151を有する燃料電池装置では、更新フ
ラグが論理「1」であり、したがって図7のステップa
4では制御パラメータがセンタサーバ2からエリアサー
バ400,500を経て燃料電池装置141〜143,
151にステップa5で送信され、他の種類200の燃
料電池装置241,251〜253に対応する更新フラ
グは論理「0」であるので、制御パラメータが送信され
ない。このように同型種類の燃料電池装置毎に制御パラ
メータファイルが作成されるので、メモリ48のファイ
ルサイズを小さくし、制御パラメータの変更操作の簡略
化を図ることができる。
2,143;151を有する燃料電池装置では、更新フ
ラグが論理「1」であり、したがって図7のステップa
4では制御パラメータがセンタサーバ2からエリアサー
バ400,500を経て燃料電池装置141〜143,
151にステップa5で送信され、他の種類200の燃
料電池装置241,251〜253に対応する更新フラ
グは論理「0」であるので、制御パラメータが送信され
ない。このように同型種類の燃料電池装置毎に制御パラ
メータファイルが作成されるので、メモリ48のファイ
ルサイズを小さくし、制御パラメータの変更操作の簡略
化を図ることができる。
【0040】エリアサーバ400は、センタサーバ2に
類似する構成を有し、センタサーバ2から送信されてき
た各燃料電池装置141毎の制御パラメータなどを、エ
リアサーバ400における前述のメモリ48と同様なメ
モリ54(図1参照)にストアする。またエリアサーバ
500のメモリ55には、表4に示される各燃料電池装
置151,251〜253毎の制御パラメータおよび更
新フラグが、センタサーバ2から送信されてストアされ
る。エリアサーバ400は、前述の通信網3と同様な通
信網によって、各燃料電池装置141に接続される。エ
リアサーバ500に関しても、エリアサーバ400と同
様に構成される。エリアサーバ400のメモリ54は、
センタサーバ2から送信されてきた各燃料電池装置14
1,142,143,241毎の制御パラメータと更新
フラグとが、表3に示されるようにストアされる。エリ
アサーバ500のメモリ53は、前述のメモリ54と同
様に、表4に示されるように制御パラメータと更新フラ
グとがストアされる。
類似する構成を有し、センタサーバ2から送信されてき
た各燃料電池装置141毎の制御パラメータなどを、エ
リアサーバ400における前述のメモリ48と同様なメ
モリ54(図1参照)にストアする。またエリアサーバ
500のメモリ55には、表4に示される各燃料電池装
置151,251〜253毎の制御パラメータおよび更
新フラグが、センタサーバ2から送信されてストアされ
る。エリアサーバ400は、前述の通信網3と同様な通
信網によって、各燃料電池装置141に接続される。エ
リアサーバ500に関しても、エリアサーバ400と同
様に構成される。エリアサーバ400のメモリ54は、
センタサーバ2から送信されてきた各燃料電池装置14
1,142,143,241毎の制御パラメータと更新
フラグとが、表3に示されるようにストアされる。エリ
アサーバ500のメモリ53は、前述のメモリ54と同
様に、表4に示されるように制御パラメータと更新フラ
グとがストアされる。
【0041】
【表3】
【0042】
【表4】
【0043】図8は、燃料電池装置141の電気的構成
を示すブロック図である。通信網3,6を介するセンタ
サーバ2およびエリアサーバ400からの信号は、送受
信を行う通信手段56で受信され、マイクロコンピュー
タなどによって実現される動作制御手段としての処理回
路57に与えられる。処理回路57は、時計手段58を
備え、メモリ59が接続される。この処理回路57は、
動作制御手段を構成し、被制御手段61を動作制御す
る。被制御手段61は、図2に示される流量制御弁1
3,18,25,26,42などを含む。メモリ59に
は、1つの燃料電池装置141のための制御パラメータ
と更新フラグとが受信手段56によって受信されたとお
り、ストアされる。
を示すブロック図である。通信網3,6を介するセンタ
サーバ2およびエリアサーバ400からの信号は、送受
信を行う通信手段56で受信され、マイクロコンピュー
タなどによって実現される動作制御手段としての処理回
路57に与えられる。処理回路57は、時計手段58を
備え、メモリ59が接続される。この処理回路57は、
動作制御手段を構成し、被制御手段61を動作制御す
る。被制御手段61は、図2に示される流量制御弁1
3,18,25,26,42などを含む。メモリ59に
は、1つの燃料電池装置141のための制御パラメータ
と更新フラグとが受信手段56によって受信されたとお
り、ストアされる。
【0044】図9は、燃料電池装置141の処理回路5
7の動作を説明するためのフローチャートである。ステ
ップb1からステップb2に移り、受信手段56によっ
て受信された燃料電池装置141の制御パラメータと更
新フラグとは、メモリ59にストアされる。ステップb
3において、メモリ59にストアされた変更フラグが論
理「1」であることが判断されると、ステップb4で
は、新たな制御パラメータに変更して、ステップb5で
は、処理回路57は、被制御手段61の動作を制御す
る。変更フラグが論理「0」であれば、ステップb3か
らステップb6に移り、制御パラメータの変更を行わな
い。
7の動作を説明するためのフローチャートである。ステ
ップb1からステップb2に移り、受信手段56によっ
て受信された燃料電池装置141の制御パラメータと更
新フラグとは、メモリ59にストアされる。ステップb
3において、メモリ59にストアされた変更フラグが論
理「1」であることが判断されると、ステップb4で
は、新たな制御パラメータに変更して、ステップb5で
は、処理回路57は、被制御手段61の動作を制御す
る。変更フラグが論理「0」であれば、ステップb3か
らステップb6に移り、制御パラメータの変更を行わな
い。
【0045】全ての燃料電池装置141に共通に供給さ
れる原料ガスの組成が変化すると、入力手段46によっ
て、制御パラメータを変更すべき燃料電池装置141の
種類100または200を選択し、制御パラメータを、
変更すべき種類(たとえば前述の100)のみ、制御パ
ラメータを更新し、その更新フラグを前述のように論理
「1」とする。燃料電池装置141またはエリアサーバ
400,500からのアクセスによって、センタサーバ
2の制御パラメータの更新を行う。原料ガスの組成が変
化することによって、改質器16の改質反応が変化す
る。改質反応は、改質用水のモル数と原料ガス中の炭素
のモル数の比率Kwに依存し、通常は、この比率Kw
は、たとえば3程度の値に設定されており、この比率K
wが小さくなり過ぎると、炭素析出が生じ、大きくなり
過ぎると水蒸気過多による効率低下が生じる。
れる原料ガスの組成が変化すると、入力手段46によっ
て、制御パラメータを変更すべき燃料電池装置141の
種類100または200を選択し、制御パラメータを、
変更すべき種類(たとえば前述の100)のみ、制御パ
ラメータを更新し、その更新フラグを前述のように論理
「1」とする。燃料電池装置141またはエリアサーバ
400,500からのアクセスによって、センタサーバ
2の制御パラメータの更新を行う。原料ガスの組成が変
化することによって、改質器16の改質反応が変化す
る。改質反応は、改質用水のモル数と原料ガス中の炭素
のモル数の比率Kwに依存し、通常は、この比率Kw
は、たとえば3程度の値に設定されており、この比率K
wが小さくなり過ぎると、炭素析出が生じ、大きくなり
過ぎると水蒸気過多による効率低下が生じる。
【0046】センタサーバ2またはエリアサーバ40
0,500では、この原料ガスの組成によって、現在の
比率Kwが入力手段46によって与えられ、、予め定め
る値Kw0との差がたとえば5%程度の許容限度を超え
たとき、制御パラメータの変更が必要であると判断す
る。原料ガスの組成の変化によって、改質ガス、したが
って改質ガスに含まれる水素の流量が少なくなった場
合、電池オフガス流量が少なくなり、したがって改質器
16の温度が低下する。これと同時に燃料電池141a
の反応抵抗が大きくなり、電池電圧が低下するので、発
電電力を、予め定める目標値に一定に保つには、前述の
ように電流を増加し、また電池オフガス量が減少する。
0,500では、この原料ガスの組成によって、現在の
比率Kwが入力手段46によって与えられ、、予め定め
る値Kw0との差がたとえば5%程度の許容限度を超え
たとき、制御パラメータの変更が必要であると判断す
る。原料ガスの組成の変化によって、改質ガス、したが
って改質ガスに含まれる水素の流量が少なくなった場
合、電池オフガス流量が少なくなり、したがって改質器
16の温度が低下する。これと同時に燃料電池141a
の反応抵抗が大きくなり、電池電圧が低下するので、発
電電力を、予め定める目標値に一定に保つには、前述の
ように電流を増加し、また電池オフガス量が減少する。
【0047】この改質器の温度を制御するには、原料ガ
スの流量を流量制御弁13によって増加する必要があ
る。先行技術において、改質器16の温度が低下した
後、原料ガスの流量を増加しようとすれば、その温度の
制御の応答速度は、燃料電池141aの出力電流の増加
の応答速度よりも遅いので、一時的に改質器16の温度
が低下する結果になる。改質器16の温度が低下する
と、改質反応が充分進まず、改質ガス、したがって水素
発生量が少なくなり、電池オフガス量が減少する。改質
器16の温度制御を、追焚ガスの流量制御弁26による
流量によって行う構成でも、改質器16から発生される
改質ガス、したがって水素の量は増加しないので、改質
器16の温度が設定値になっても、発生される改質ガ
ス、したがって水素の量は、不足するため、燃料電池1
41aの反応抵抗が大きくなり電池電圧が低下する結果
になる。原料ガスの組成が変化することによって、改質
ガス、したがって水素の発生量が多くなる場合、電池オ
フガス量が多くなり、改質器16の温度が上昇する。改
質器16の温度制御を、燃焼空気の流量制御弁25によ
って行う構成である場合、原料ガスが余分に供給される
ことになり、発電効率が低下し、不経済である。
スの流量を流量制御弁13によって増加する必要があ
る。先行技術において、改質器16の温度が低下した
後、原料ガスの流量を増加しようとすれば、その温度の
制御の応答速度は、燃料電池141aの出力電流の増加
の応答速度よりも遅いので、一時的に改質器16の温度
が低下する結果になる。改質器16の温度が低下する
と、改質反応が充分進まず、改質ガス、したがって水素
発生量が少なくなり、電池オフガス量が減少する。改質
器16の温度制御を、追焚ガスの流量制御弁26による
流量によって行う構成でも、改質器16から発生される
改質ガス、したがって水素の量は増加しないので、改質
器16の温度が設定値になっても、発生される改質ガ
ス、したがって水素の量は、不足するため、燃料電池1
41aの反応抵抗が大きくなり電池電圧が低下する結果
になる。原料ガスの組成が変化することによって、改質
ガス、したがって水素の発生量が多くなる場合、電池オ
フガス量が多くなり、改質器16の温度が上昇する。改
質器16の温度制御を、燃焼空気の流量制御弁25によ
って行う構成である場合、原料ガスが余分に供給される
ことになり、発電効率が低下し、不経済である。
【0048】本発明は、このような前述の各問題を解決
し、センタサーバ2、したがってエリアサーバ400,
500において、原料ガスの組成の変化に依存して即座
に制御パラメータである比率Ka,Kwを変化するの
で、高効率な安定運転を図ることができる。本発明で
は、燃料ガスの組成が変化した場合、前述の比率Kwを
変化するとともに、燃料電池141aからの発電電力に
対する原料ガス流量の比率Kgもまた変化して設定す
る。これらの比率Kw,Kgを、制御パラメータとし
て、燃料電池装置141のメモリ59に送信してストア
し、燃料電池141aの運転制御を行う。
し、センタサーバ2、したがってエリアサーバ400,
500において、原料ガスの組成の変化に依存して即座
に制御パラメータである比率Ka,Kwを変化するの
で、高効率な安定運転を図ることができる。本発明で
は、燃料ガスの組成が変化した場合、前述の比率Kwを
変化するとともに、燃料電池141aからの発電電力に
対する原料ガス流量の比率Kgもまた変化して設定す
る。これらの比率Kw,Kgを、制御パラメータとし
て、燃料電池装置141のメモリ59に送信してストア
し、燃料電池141aの運転制御を行う。
【0049】大気圧、したがって反応空気の気圧が変化
した場合、反応空気の流量を、流量制御弁42によって
変化する。このためにセンタサーバ2では、その反応空
気流量の比率Kaが入力手段46によって入力されて設
定される。比率Kaは、予め定める大気圧における反応
空気流量に対する気圧の変化後の必要な反応空気流量の
比率である。
した場合、反応空気の流量を、流量制御弁42によって
変化する。このためにセンタサーバ2では、その反応空
気流量の比率Kaが入力手段46によって入力されて設
定される。比率Kaは、予め定める大気圧における反応
空気流量に対する気圧の変化後の必要な反応空気流量の
比率である。
【0050】本発明の実施の他の形態では、各地域毎の
エリアサーバ400,500における台風(低気圧)の
通過に従う気圧の変化に応じて、各地域毎の燃料電池装
置141からエリアサーバ400または500、さらに
はセンタサーバ2にアクセスして、制御パラメータを変
更するように、センタサーバ2の処理回路47を動作さ
せるようにしてもよい。さらに本発明の実施の他の形態
では、台風(低気圧)の通過に従い、各燃料電池装置1
41からエリアサーバ400または500にアクセスす
べき次回アクセス日時を時計手段49によって処理回路
47で設定し、制御パラメータの変更を行うようにして
もよい。こうして台風(低気圧)の通過時間、大気圧の
変化量および変化速度を考慮して、時間経過に伴い、制
御パラメータを、設定してもよい。
エリアサーバ400,500における台風(低気圧)の
通過に従う気圧の変化に応じて、各地域毎の燃料電池装
置141からエリアサーバ400または500、さらに
はセンタサーバ2にアクセスして、制御パラメータを変
更するように、センタサーバ2の処理回路47を動作さ
せるようにしてもよい。さらに本発明の実施の他の形態
では、台風(低気圧)の通過に従い、各燃料電池装置1
41からエリアサーバ400または500にアクセスす
べき次回アクセス日時を時計手段49によって処理回路
47で設定し、制御パラメータの変更を行うようにして
もよい。こうして台風(低気圧)の通過時間、大気圧の
変化量および変化速度を考慮して、時間経過に伴い、制
御パラメータを、設定してもよい。
【0051】図10は、燃料電池装置141の処理回路
57の他の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ステップc1からステップc2に移り、燃料電池装
置141に備えられている時計手段58によってその燃
料電池141aの運転時間Wを計測する。この累積運転
時間Wが、予め定める運転累積時間W1以上であること
が、ステップc3で判断されると(W1≦W)、処理回
路57は、通信手段56によってエリアサーバ400を
アクセスし、これによってエリアサーバ400は、セン
タサーバ2をアクセスして燃料電池装置141のための
制御パラメータを変更する。こうして燃料電池141a
の運転時間が経過するに従って、電池性能および改質器
16の原料ガスの改質性能が時間経過に伴って変化し、
このような経年変化に対応して、制御パラメータが変化
されるので、長期間にわたって燃料電池装置141が最
適条件から外れたままになる恐れがない。累積運転時間
が前述の予め定める時間W1経過するたびに、前述の比
率Kg,Kw,Kaなどたとえば改質器温度設定関数F
1が変更されてセンタサーバ2で設定されて更新される
ことになる。
57の他の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ステップc1からステップc2に移り、燃料電池装
置141に備えられている時計手段58によってその燃
料電池141aの運転時間Wを計測する。この累積運転
時間Wが、予め定める運転累積時間W1以上であること
が、ステップc3で判断されると(W1≦W)、処理回
路57は、通信手段56によってエリアサーバ400を
アクセスし、これによってエリアサーバ400は、セン
タサーバ2をアクセスして燃料電池装置141のための
制御パラメータを変更する。こうして燃料電池141a
の運転時間が経過するに従って、電池性能および改質器
16の原料ガスの改質性能が時間経過に伴って変化し、
このような経年変化に対応して、制御パラメータが変化
されるので、長期間にわたって燃料電池装置141が最
適条件から外れたままになる恐れがない。累積運転時間
が前述の予め定める時間W1経過するたびに、前述の比
率Kg,Kw,Kaなどたとえば改質器温度設定関数F
1が変更されてセンタサーバ2で設定されて更新される
ことになる。
【0052】本発明の実施の他の形態では、センタサー
バ2に備えられる処理回路47の時計手段49によっ
て、前述の累積運転時間を計測するようにし、この累積
運転時間Wが予め定める累積運転時間W1以上になった
とき、制御パラメータを自動的に更新するようにしても
よい。このことはエリアサーバ400,500に関して
も同様である。
バ2に備えられる処理回路47の時計手段49によっ
て、前述の累積運転時間を計測するようにし、この累積
運転時間Wが予め定める累積運転時間W1以上になった
とき、制御パラメータを自動的に更新するようにしても
よい。このことはエリアサーバ400,500に関して
も同様である。
【0053】本発明の実施の他の形態では、センタサー
バ2が省略されてもよく、さらに他の実施の形態では、
エリアサーバ400または500の下層に、さらに追加
的にエリアサーバが備えられてピラミッド構造を多層化
して構成してもよい。
バ2が省略されてもよく、さらに他の実施の形態では、
エリアサーバ400または500の下層に、さらに追加
的にエリアサーバが備えられてピラミッド構造を多層化
して構成してもよい。
【0054】本発明は、燃料電池装置に関連して実施さ
れるだけでなく、そのほか、都市ガスなどの燃料ガスを
用いるガスエンジンのように、燃料ガスの組成および大
気圧の影響を受けるガス機器システムに関連して実施さ
れてもよい。ガスエンジンは、たとえば発電のために用
いられ、またガス機器システムに関連して実施される。
ガスエンジンは、発電のために用いられ、あるいはまた
ガスエンジンによって駆動される圧縮機を含む空気調和
装置であるガスヒートポンプ(略称GHP)に関連して
実施される構成を有してもよい。さらに本発明は、ガス
機器システムだけでなく、そのほかの広範囲の負荷に関
連して実施することができる。
れるだけでなく、そのほか、都市ガスなどの燃料ガスを
用いるガスエンジンのように、燃料ガスの組成および大
気圧の影響を受けるガス機器システムに関連して実施さ
れてもよい。ガスエンジンは、たとえば発電のために用
いられ、またガス機器システムに関連して実施される。
ガスエンジンは、発電のために用いられ、あるいはまた
ガスエンジンによって駆動される圧縮機を含む空気調和
装置であるガスヒートポンプ(略称GHP)に関連して
実施される構成を有してもよい。さらに本発明は、ガス
機器システムだけでなく、そのほかの広範囲の負荷に関
連して実施することができる。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、サーバから、燃料電池
の動作状態を制御する制御パラメータを送信し、このサ
ーバからの制御パラメータの信号を、燃料電池の受信手
段で受信し、動作制御手段は、この受信された制御パラ
メータに従って、燃料電池の動作制御を達成する。サー
バでは、原料ガスの組成が変化したとき、反応空気の気
圧が台風あるいは低気圧の通過などによって変化したと
きおよび燃料電池の累積運転時間が長く、経年変化が生
じたとき、このサーバの制御パラメータの設定値を変更
することによって、1または複数の燃料電池の動作の制
御を変更することができる。こうして燃料電池を、高効
率な安定運転の維持が容易に可能になる。たとえば多数
の各家庭毎に燃料電池が設置されているとき、各燃料電
池毎に動作の制御、高効率な安定運転が行われるよう
に、制御することは、各種のセンサを各燃料電池毎に備
えなければならず、原価の低減に劣り、したがって現実
には、そのような各種のセンサが燃料電池毎には備えら
れておらず、その結果、高効率かつ安定運転が維持され
ていない。本発明は、複数の各燃料電池毎の最適な制御
パラメータをサーバから送信して各燃料電池の動作制御
を行うようにしたので、全ての各燃料電池が高効率で安
定に運転されることが、常に可能になるとともに、各燃
料電池毎に前述の各種のセンサを設ける必要がないの
で、コストアップになるということはない。
の動作状態を制御する制御パラメータを送信し、このサ
ーバからの制御パラメータの信号を、燃料電池の受信手
段で受信し、動作制御手段は、この受信された制御パラ
メータに従って、燃料電池の動作制御を達成する。サー
バでは、原料ガスの組成が変化したとき、反応空気の気
圧が台風あるいは低気圧の通過などによって変化したと
きおよび燃料電池の累積運転時間が長く、経年変化が生
じたとき、このサーバの制御パラメータの設定値を変更
することによって、1または複数の燃料電池の動作の制
御を変更することができる。こうして燃料電池を、高効
率な安定運転の維持が容易に可能になる。たとえば多数
の各家庭毎に燃料電池が設置されているとき、各燃料電
池毎に動作の制御、高効率な安定運転が行われるよう
に、制御することは、各種のセンサを各燃料電池毎に備
えなければならず、原価の低減に劣り、したがって現実
には、そのような各種のセンサが燃料電池毎には備えら
れておらず、その結果、高効率かつ安定運転が維持され
ていない。本発明は、複数の各燃料電池毎の最適な制御
パラメータをサーバから送信して各燃料電池の動作制御
を行うようにしたので、全ての各燃料電池が高効率で安
定に運転されることが、常に可能になるとともに、各燃
料電池毎に前述の各種のセンサを設ける必要がないの
で、コストアップになるということはない。
【0056】本発明によれば、原料ガスの組成が変化し
たとき、反応空気の圧力が変化したときおよび累積運転
時間が長くなったとき、原料ガス、水蒸気などの改質用
水および反応空気の流量が変更されるように、サーバに
おける制御パラメータを設定する。したがって各燃料電
池毎に、原料ガスの組成を検出するセンサ、反応空気の
気圧を検出するセンサなどを必要とせず、また燃料電池
のメンテナンスのための点検間隔が長期になって燃料電
池が高効率のための最適条件から外れた状態で運転され
たままになるという恐れはない。
たとき、反応空気の圧力が変化したときおよび累積運転
時間が長くなったとき、原料ガス、水蒸気などの改質用
水および反応空気の流量が変更されるように、サーバに
おける制御パラメータを設定する。したがって各燃料電
池毎に、原料ガスの組成を検出するセンサ、反応空気の
気圧を検出するセンサなどを必要とせず、また燃料電池
のメンテナンスのための点検間隔が長期になって燃料電
池が高効率のための最適条件から外れた状態で運転され
たままになるという恐れはない。
【0057】本発明によれば、制御パラメータは、燃料
電池の構成に関する複数の各種類毎に設定される。した
がってサーバでは、たとえば同型種類の燃料電池毎に共
通な制御パラメータを作成して設定すればよく、これに
よってサーバに備えられたメモリのファイルサイズを小
さくすることができ、制御パラメータの変更操作の効率
化を図ることができる。
電池の構成に関する複数の各種類毎に設定される。した
がってサーバでは、たとえば同型種類の燃料電池毎に共
通な制御パラメータを作成して設定すればよく、これに
よってサーバに備えられたメモリのファイルサイズを小
さくすることができ、制御パラメータの変更操作の効率
化を図ることができる。
【0058】本発明によれば、1つのセンタサーバに複
数のエリアサーバが接続され、言わばピラミッド構造と
し、したがって制御パラメータの変更にあたっては、セ
ンタサーバの制御パラメータを先ず変更し、これによっ
て複数の各エリアサーバのうち、制御パラメータの変更
を必要とするエリアサーバのみが、その制御パラメータ
の変更の必要性を認識して、各エリアサーバに接続され
る複数の燃料電池毎の制御パラメータを受信して運転制
御されることが可能になる。このようなピラミッド構造
によって、複数の燃料電池の制御パラメータの変更、設
定が短時間で容易に可能になる。
数のエリアサーバが接続され、言わばピラミッド構造と
し、したがって制御パラメータの変更にあたっては、セ
ンタサーバの制御パラメータを先ず変更し、これによっ
て複数の各エリアサーバのうち、制御パラメータの変更
を必要とするエリアサーバのみが、その制御パラメータ
の変更の必要性を認識して、各エリアサーバに接続され
る複数の燃料電池毎の制御パラメータを受信して運転制
御されることが可能になる。このようなピラミッド構造
によって、複数の燃料電池の制御パラメータの変更、設
定が短時間で容易に可能になる。
【0059】本発明によれば、各燃料電池毎の累積運転
時間は、サーバで計測されるように構成してもよいが、
燃料電池に個別的に設けられている動作制御手段で累積
運転時間の計測を行い、その計測した累積運転時間が予
め定める時間W1以上になったとき、動作制御手段がサ
ーバをアクセスして、サーバから、新たに設定して変更
される制御パラメータを受信するようにしてもよい。こ
うして燃料電池の経年変化にかかわらず、高効率な安定
運転を図ることができる。
時間は、サーバで計測されるように構成してもよいが、
燃料電池に個別的に設けられている動作制御手段で累積
運転時間の計測を行い、その計測した累積運転時間が予
め定める時間W1以上になったとき、動作制御手段がサ
ーバをアクセスして、サーバから、新たに設定して変更
される制御パラメータを受信するようにしてもよい。こ
うして燃料電池の経年変化にかかわらず、高効率な安定
運転を図ることができる。
【0060】本発明によれば、燃料電池だけでなく、燃
料ガスを用いる内燃機関であるガスエンジンなどの負荷
に関しても本発明が実施されることができ、このように
燃料の組成および大気圧の影響を受けて動作する負荷、
たとえばガス機器システムなどに関連しても、本発明が
実施される。
料ガスを用いる内燃機関であるガスエンジンなどの負荷
に関しても本発明が実施されることができ、このように
燃料の組成および大気圧の影響を受けて動作する負荷、
たとえばガス機器システムなどに関連しても、本発明が
実施される。
【図1】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図2】燃料電池装置141の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図3】図2に示される燃料電池装置141の運転制御
動作を簡略化して示すフローチャートである。
動作を簡略化して示すフローチャートである。
【図4】燃料電池141aの酸素利用率特性を示す図で
ある。
ある。
【図5】燃料電池141aの電圧電流特性を示す図であ
る。
る。
【図6】センタサーバ2の電気的構成を示すブロック図
である。
である。
【図7】図6の処理回路47の動作を説明するためのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図8】燃料電池装置141の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図9】燃料電池装置141の処理回路57の動作を説
明するためのフローチャートである。
明するためのフローチャートである。
【図10】燃料電池装置141の処理回路57の他の動
作を説明するためのフローチャートである。
作を説明するためのフローチャートである。
1 制御装置
2 センタサーバ
3,6,7 通信網
16 改質器
17 水蒸気発生器
28 CO変成器
46 入力手段
47 処理回路
48 メモリ
49 時計手段
56 通信手段
57 処理回路
58 時計手段
59 メモリ
61 被制御手段
400,500 エリアサーバ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 井出 康弘
大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号
大阪瓦斯株式会社内
Fターム(参考) 5H027 AA02 BA01 BA16 BA17 CC06
DD06 KK01 KK31 MM01
Claims (9)
- 【請求項1】 燃料電池の動作状態を制御する制御パラ
メータを変更可能に設定して送信するサーバと、 サーバからの制御パラメータを受信する受信手段と、 受信手段によって受信された制御パラメータに対応する
燃料電池の動作を行う動作制御手段とを含むことを特徴
とする燃料電池の制御装置。 - 【請求項2】 サーバは、 燃料電池に供給される原料ガスの組成が変化したとき、 燃料電池の原料ガスの流量と、水素濃度の高い改質ガス
を得るための改質用水の流量とを変更する制御パラメー
タを設定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池
の制御装置。 - 【請求項3】 サーバは、 燃料電池に供給される反応空気の圧力が変化したとき、 その反応空気の流量を変更する制御パラメータを設定す
ることを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池の
制御装置。 - 【請求項4】 サーバは、 燃料電池の累積運転時間の経過に伴って、水素濃度の高
い改質ガスを得るため燃料電池の原料ガスの流量と、改
質用水の流量および反応空気の流量とを変更する制御パ
ラメータを設定することを特徴とする請求項1〜3のう
ちの1つに記載の燃料電池の制御装置。 - 【請求項5】 サーバの制御パラメータは、 燃料電池の構成に関する複数の各種類毎に、設定される
ことを特徴とする請求項1〜4のうちの1つに記載の燃
料電池の制御装置。 - 【請求項6】 サーバは、 燃料電池が設置される複数の各地域毎に、各地域の燃料
電池の制御パラメータを設定して前記受信手段に送信す
る複数のエリアサーバと、 エリアサーバに共通に接続され、全ての地域の燃料電池
の制御パラメータを設定して、各エリアサーバに送信す
るセンタサーバとを含むことを特徴とする請求項1〜5
のうちの1つに記載の燃料電池の制御装置。 - 【請求項7】 各燃料電池毎の前記累積運転時間は、サ
ーバによって計測され、予め定める累積運転時間W1以
上になったとき、制御パラメータを変更することを特徴
とする請求項1〜6のうちの1つに記載の燃料電池の制
御装置。 - 【請求項8】 各燃料電池毎の前記累積運転時間は、前
記動作制御手段によって計測され、予め定める累積運転
時間W1以上になったとき、 前記動作制御手段は、制御パラメータを変更するために
サーバにアクセスし、 サーバは、前記動作制御手段からのアクセスによって、
制御パラメータを変更することを特徴とする請求項4記
載の燃料電池の制御装置。 - 【請求項9】 負荷の動作状態を制御する制御パラメー
タを変更可能に設定して送信するサーバと、 サーバからの制御パラメータを受信する受信手段と、 受信手段によって受信された制御パラメータに対応する
負荷の動作を行う動作制御手段とを含むことを特徴とす
る燃料電池の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002084536A JP2003282116A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 燃料電池の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002084536A JP2003282116A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 燃料電池の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003282116A true JP2003282116A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29231830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002084536A Pending JP2003282116A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 燃料電池の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003282116A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006006226A1 (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd. | 電力要求に高速に応答する燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物 |
WO2006046621A1 (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池発電装置 |
JP2008103278A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2010114000A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Osaka Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
JP2011015486A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Sanyo Electric Co Ltd | ガスヒートポンプ式空気調和機を用いた系統連系システム |
WO2012090871A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
WO2012153483A1 (ja) * | 2011-05-06 | 2012-11-15 | パナソニック株式会社 | 発電装置及びその運転方法 |
WO2016027459A1 (ja) | 2014-08-21 | 2016-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システム |
JP2017117631A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システム |
JP2018185085A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 大阪瓦斯株式会社 | エネルギ供給システム |
JP2019071173A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-05-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料電池制御システム及び燃料電池制御方法 |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002084536A patent/JP2003282116A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006006226A1 (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd. | 電力要求に高速に応答する燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物 |
WO2006046621A1 (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池発電装置 |
US8158295B2 (en) | 2004-10-26 | 2012-04-17 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
JP2008103278A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2010114000A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Osaka Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
JP2011015486A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Sanyo Electric Co Ltd | ガスヒートポンプ式空気調和機を用いた系統連系システム |
WO2012090871A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
WO2012153483A1 (ja) * | 2011-05-06 | 2012-11-15 | パナソニック株式会社 | 発電装置及びその運転方法 |
JP5253692B2 (ja) * | 2011-05-06 | 2013-07-31 | パナソニック株式会社 | 発電装置及びその運転方法 |
WO2016027459A1 (ja) | 2014-08-21 | 2016-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システム |
JP2017117631A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システム |
JP2018185085A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 大阪瓦斯株式会社 | エネルギ供給システム |
JP2019071173A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-05-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料電池制御システム及び燃料電池制御方法 |
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