JP2006196264A - Fuel cell power generation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell power generation system enhancing economical efficiency and security safety by judging absence of a consumer from the variation of electric power consuming amount or heat consuming amount of the consumer, and quickly stopping the operation of a fuel cell when the consumer is absent, and starting again the operation of the fuel cell when the consumer returns home. <P>SOLUTION: The fuel cell power generation system comprises a fuel cell power generation facility 1 equipped with the fuel cell converting the chemical energy of fuel into electric energy and a control device 2 controlling the fuel cell 1a; and a hot-water supply device 4 equipped with a hot-water storage tank 5 storing hot water obtained by heat generated in the fuel cell 1a and a water heater 6 supplying hot water stored in the hot-water storage tank to the consumer, and the control device 2 is equipped with an operation part fetching power demanded data of the consumer who installs and operates the fuel cell 1a and operating the variation in every period of time of the data, and a determination part stopping the operation of the fuel cell 1a on the condition that the variation obtained with the operation part is lower than the prescribed variation and continued for the prescribed time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば家庭用として設置された燃料電池発電設備より出力される電力を負荷に与えると共に、燃料電池で発生した熱エネルギーを利用し、温水として給湯装置に貯え、その温水を家庭内で給湯や暖房として利用可能な燃料電池発電装置に関する。   The present invention, for example, applies power output from a fuel cell power generation facility installed for home use to a load, uses heat energy generated in the fuel cell, stores the hot water in a hot water supply device, and stores the hot water in the home. The present invention relates to a fuel cell power generator that can be used for hot water supply or heating.

従来、ＬＰガスや、都市ガス等の燃料の持つ化学エネルギーを直接電気に変換する発電設備として、燃料電池発電設備が知られている。   Conventionally, a fuel cell power generation facility is known as a power generation facility that directly converts chemical energy of a fuel such as LP gas or city gas into electricity.

この燃料電池発電設備は、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて直接電気を取り出すものであり、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができるものである。   In this fuel cell power generation facility, hydrogen, which is a fuel, and oxygen, which is an oxidant, are reacted electrochemically to directly extract electricity, and electric energy can be extracted with high efficiency.

さらに、この燃料電池発電設備は、大気汚染汚染物質の排気がないばかりでなく、騒音も小さいことから環境性に極めて優れた特徴を有している。   Furthermore, this fuel cell power generation facility has not only exhaust of air pollutants but also low noise, and thus has extremely excellent environmental characteristics.

最近では家庭用コージェネレーションシステムとして燃料電池より得られる熱エネルギーを利用し、温水として貯える給湯装置を備えた燃料電池発電設備の普及が期待され、各所で実際の家庭に設置して試験運転が行われている。   Recently, it is expected that fuel cell power generation equipment equipped with a hot water supply device that uses thermal energy obtained from fuel cells as a household cogeneration system and stores it as hot water will be installed. It has been broken.

この場合、家庭用コージェネレーションシステムは、工場などに設置されるコージェネレーションシステムとは規模が異なることから、特に燃料電池発電設備から得られる電気と熱を如何に家庭の電力需要や熱需要と一致させるかが家庭への導入を促進するために重要となる。   In this case, the scale of the cogeneration system for home use is different from that of cogeneration systems installed in factories, etc., and in particular how the electricity and heat obtained from the fuel cell power generation equipment match the household power demand and heat demand. It is important to promote the introduction to the home.

しかし、家庭の電力需要や熱需要は家庭ごとに異なり、また季節や気温等の環境条件の変化によっても異なるため、一様な運転パターンを決められず、さらには精度良く予測することも難しい。   However, since the electric power demand and heat demand at home vary from household to household, and also vary depending on changes in environmental conditions such as season and temperature, it is difficult to determine a uniform operation pattern and it is difficult to predict with high accuracy.

そこで、多くの計測機器や制御装置を新たに設置し、需要家の電力需要や熱需要を収集し、これらを使って需要予測を作り、この予測に基づいて運用する方法が多々提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）が、これら何れの提案も経済性及び省エネ性を向上できる燃料電池の自動起動や自動停止方法については考慮されていない。
特開２００２−１３８９０２号公報 特開２００２−２１３３０３号公報 特開２００１−２４８９１０号公報 特開２００１−２４８９０９号公報 特開２００１−２４８９０７号公報 特開２００３−０８７９７０号公報 Therefore, many methods have been proposed in which many measuring devices and control devices are newly installed to collect power demand and heat demand from consumers, make demand forecasts using these, and operate based on these forecasts. (For example, refer to Patent Documents 1 to 6) However, none of these proposals considers an automatic start and stop method of a fuel cell that can improve economy and energy saving.
JP 2002-138902 A JP 2002-213303 A JP 2001-248910 A JP 2001-248909 A JP 2001-248907 A JP 2003-087970 A

上述のように、これまでの提案は、如何にして高精度に需要家の電力需要、熱需要を予測するかに主眼が置かれているが、需要家の急な電力及び熱需要変化に対応した燃料電池発電装置の運用に対する提案はなされていない。具体的には、現状の提案では、以下の問題点がある。   As mentioned above, the proposals so far focus on how to accurately predict power demand and heat demand of consumers, but respond to sudden power and heat demand changes of consumers. No proposal has been made for the operation of the fuel cell power generator. Specifically, the current proposal has the following problems.

（ａ）想定外の需要低下時には、燃料電池発電装置より余剰な電力と熱を発生させてしまうため、経済性や省エネ性を低下させている。 (A) When demand is unexpectedly reduced, surplus electric power and heat are generated from the fuel cell power generation device, thus reducing economic efficiency and energy saving.

過去の電力需要や熱需要に基づいた需要予測から得られた運転パターンでの燃料電池発電装置の運用では、急な外出等により電気及び熱需要が低下するとそれに見合った運転ができないため、余剰な電力と熱を発生させてしまう。短時間の想定外の変化であれば、その後の需要予測には特に影響しないが、１日単位での変化になると、その後の需要予測にも影響する。つまり、急な需要変化時には、余剰な電力と熱を発生させてしまい、経済性や省エネ性を低下させている。   In the operation of fuel cell power generation equipment with the operation pattern obtained from the demand forecast based on the past power demand and heat demand, if the electricity and heat demand decreases due to sudden outing, etc., it will not be able to operate accordingly, so surplus It generates electricity and heat. If the change is unexpected for a short period of time, it will not affect the subsequent demand forecast, but if it changes in units of one day, it will affect the subsequent demand forecast. In other words, excessive power and heat are generated during a sudden change in demand, thereby reducing economic efficiency and energy saving performance.

（ｂ）不在時にも、燃料電池発電装置の運転が行われている。 (B) The fuel cell power generator is still operating even when it is absent.

過去の電力需要や熱需要に基づいた需要予測から得られた運転パターンで燃料電池発電装置が運用されている限り、上述の通り急な外出時にも家庭用コージェネレーションは運転されたままとなる。ＬＰガスや都市ガスを燃料とする燃料電池発電装置であるため、保安上は停止させることが臨まれるが、これに対する対応ができていない。   As long as the fuel cell power generation apparatus is operated in an operation pattern obtained from a demand prediction based on past power demand and heat demand, the home cogeneration system remains operated even when suddenly going out as described above. Since it is a fuel cell power generation device that uses LP gas or city gas as fuel, it is expected to be stopped for security reasons, but it cannot cope with this.

（ｃ）家庭用コージェネレーションは、連続運転が基本運用である。 (C) As for home cogeneration, continuous operation is the basic operation.

上記した特許文献６では、熱需要予測のみに基づいた運用を行う場合のみ、コージェネレーションの停止タイミングが明確に定義されているが、その他の特許文献１〜５では電気需要と熱需要の両者を使って、１日の終りに丁度お湯を使い切るような運転パターンが組まれている。つまり、２４時間連続運転が基本となっている。そのため、夜間や需要家が外出したときでも家庭用コージェネレーションを停止することはない。   In the above-mentioned Patent Document 6, the cogeneration stop timing is clearly defined only when the operation based only on the heat demand prediction is performed. In other Patent Documents 1 to 5, both the electric demand and the heat demand are defined. The driving pattern is designed to use up hot water at the end of the day. That is, 24 hours continuous operation is the basis. Therefore, home cogeneration will not be stopped at night or when a customer goes out.

本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので、その目的は需要家の電力需要や熱需要量の変化量から需要家が不在か否かを判定し、不在の場合には速やかに燃料電池を停止させ、在宅となった場合には再び燃料電池を起動させることにより、経済性や保安上の安全性を向上させることができる燃料電池発電装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the situation as described above, and its purpose is to determine whether or not a customer is absent from the amount of change in power demand or heat demand of the customer. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generator capable of improving economic efficiency and safety safety by stopping the fuel cell and starting the fuel cell again when it is at home.

本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により燃料電池発電装置を構成する。   In order to achieve the above object, the present invention constitutes a fuel cell power generator by the following means.

（１）本発明は、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、前記制御装置は、前記燃料電池を設置及び運用している需要家の電力需要データを取込み、このデータの一定時間毎の変化量を演算する演算手段と、この演算手段により得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備える。 (1) The present invention relates to a fuel cell that converts a chemical energy of fuel into electric energy, a fuel cell power generation facility that includes a control device that controls the fuel cell, and hot water obtained by heat generated in the fuel cell. In a fuel cell power generation device comprising a hot water storage tank that stores water and a hot water supply device that includes a hot water supply that supplies hot water stored in the hot water storage tank to consumers, the control device installs and operates the fuel cell. The calculation means for taking in the electricity demand data of the consumers and calculating the amount of change of this data per fixed time, and the amount of change obtained by this calculation means continues for a preset period of time below the preset change amount And determining means for stopping the operation of the fuel cell on the condition.

（２）本発明は、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、前記制御装置は、前記燃料電池発電設備自身又は燃料電池発電設備と前記給湯装置の両者が消費する燃料ガス流量を取込み、この流量の一定時間ごとの変化量を演算する演算手段と、この演算手段より得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備える。 (2) The present invention relates to a fuel cell that converts a chemical energy of fuel into electric energy, a fuel cell power generation facility that includes a control device that controls the fuel cell, and hot water that is obtained by heat generated in the fuel cell. A fuel cell power generator comprising a hot water storage tank that stores water and a hot water supply device that includes a hot water supply that supplies hot water stored in the hot water storage tank to consumers, wherein the control device is the fuel cell power generation facility itself or a fuel cell Taking in the flow rate of fuel gas consumed by both the power generation equipment and the hot water supply device, calculating means for calculating the amount of change of this flow rate per fixed time, and the amount of change obtained by this calculating means is less than or equal to a preset amount of change And determining means for stopping the operation of the fuel cell on the condition that the operation has continued for a preset time.

（３）本発明は、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、前記制御装置は、前記燃料電池の発電出力を取込み、この発電出力の一定時間ごとの変化量を演算する演算手段と、この演算手段より得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備える。 (3) The present invention relates to a fuel cell that converts chemical energy of fuel into electrical energy, a fuel cell power generation facility that includes a control device that controls the fuel cell, and hot water obtained by heat generated in the fuel cell. In a fuel cell power generation device comprising a hot water storage tank to be stored and a hot water supply device having a hot water supply for supplying consumers with hot water stored in the hot water storage tank, the control device takes in the power generation output of the fuel cell, Computation means for computing the amount of change of this power generation output per fixed time, and on the condition that the amount of change obtained by this computation means continues for a preset time less than or equal to a preset change amount Determination means for stopping the operation.

（４）本発明は、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、前記制御装置は、外部から需要者の在宅・不在情報が取込まれ、需要者の不在を検知するとこの不在情報が一定時間継続していることを条件に前記燃料電池の運転を停止させる演算手段を備える。 (4) The present invention relates to a fuel cell that converts a chemical energy of a fuel into electric energy, a fuel cell power generation facility that includes a control device that controls the fuel cell, and hot water obtained by heat generated in the fuel cell. In a fuel cell power generation apparatus comprising a hot water storage tank that stores water and a hot water supply device that includes a hot water supply that supplies hot water stored in the hot water storage tank to a consumer, the control device is configured to provide information on whether the consumer is at home or not When the absence of the consumer is detected, a calculation means for stopping the operation of the fuel cell is provided on the condition that the absence information continues for a predetermined time.

本発明によれば、需要家の電力需要や熱需要を制御装置に取込み、その需要量の変化量から需要家が不在か否かを判定し、不在の場合には速やかに燃料電池を停止させ、在宅となった場合には再び燃料電池を起動させるようにしたので、経済性や保安上の安全性を向上させることができる。   According to the present invention, the power demand or heat demand of the consumer is taken into the control device, and it is determined whether or not the consumer is absent from the amount of change in the demand, and in the absence, the fuel cell is promptly stopped. Since the fuel cell is started again when the user is at home, the economy and safety can be improved.

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明が適用される燃料電池発電装置の全体構成を示す系統図である。   FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of a fuel cell power generator to which the present invention is applied.

図１において、１は例えば家庭用として設置された燃料電池発電設備で、この燃料電池発電設備１は例えば都市ガスから生成される燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて直接電気を取り出す燃料電池１ａとこの燃料電池１ａを制御する制御装置２と、燃料電池１ａから発生する熱を回収して二次側を流れる水と熱交換する熱回収変換器３とを備えている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fuel cell power generation facility installed for home use, for example. This fuel cell power generation facility 1 electrochemically reacts, for example, hydrogen, which is fuel generated from city gas, and oxygen, which is an oxidant. A fuel cell 1a that directly takes out electricity, a control device 2 that controls the fuel cell 1a, and a heat recovery converter 3 that recovers heat generated from the fuel cell 1a and exchanges heat with water flowing on the secondary side. I have.

また、４は給湯装置で、この給湯装置４は燃料電池設備１内の熱回収変換器３との間で水を循環させて温水として貯える貯湯タンク５と、この貯湯タンク５に貯留する温水を家庭用熱負荷へ供給する給湯器６とから構成されている。この場合、上記貯湯タンク５は給湯器６への温水の供給量に応じて上水が補給されるようになっている。   Reference numeral 4 denotes a hot water supply device. The hot water supply device 4 circulates water between the heat recovery converter 3 in the fuel cell facility 1 and stores it as hot water, and hot water stored in the hot water storage tank 5. It is comprised from the hot water heater 6 supplied to a household heat load. In this case, the hot water storage tank 5 is supplied with clean water according to the amount of hot water supplied to the hot water heater 6.

一方、上記燃料電池１ａと給湯装置４の給湯器６に燃料ガス流量計７を介してガス供給ライン８が接続される。   On the other hand, a gas supply line 8 is connected to the fuel cell 1 a and the water heater 6 of the water heater 4 through a fuel gas flow meter 7.

また、燃料電池１ａの発電出力は、燃料電池発電設備１内の図示しない補機に供給されると共に、電力系統９に繋がる配電線１０に開閉器１１を介して給電される。この場合、電力系統９から配電線１０に給電される電力は電力量計１２により計測される。   In addition, the power generation output of the fuel cell 1 a is supplied to an auxiliary machine (not shown) in the fuel cell power generation facility 1, and is fed via a switch 11 to a distribution line 10 connected to the power system 9. In this case, the power supplied from the power system 9 to the distribution line 10 is measured by the watt hour meter 12.

さらに、燃料電池１ａの発電出力及び系統電力は配電線１０を通して給湯装置４並びに家庭用負荷に供給されるようになっている。   Further, the power generation output and system power of the fuel cell 1 a are supplied to the hot water supply device 4 and the household load through the distribution line 10.

このような構成の燃料電池発電装置において、本発明では燃料電池１ａを起動、運転及び停止制御する制御装置２に、次のような制御機能を持たせるものである。   In the fuel cell power generation device having such a configuration, in the present invention, the control device 2 for starting, operating and stopping the fuel cell 1a has the following control functions.

（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態における制御装置を示すブロック図である。 (First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the control device according to the first embodiment of the present invention.

図２において、制御装置２は燃料電池発電設備１内の各機器及び給湯装置４内の各機器の監視、制御及び運転を行う機能に加えて、貯湯タンク５内の温水温度から求められる熱量とするための電力や燃料電池発電設備１内の補機に要する電力及び需要家の消費電力と電力系統からの供給電力を監視することで、燃料電池１ａに予め設定された発電量に対する現在の燃料電池１ａの発電出力データを得る機能２ａを有し、この燃料電池１ａの発電出力データはリモコン１３に伝達され、表示画面に表示されるようになっている。   In FIG. 2, the control device 2 has a function of monitoring, controlling and operating each device in the fuel cell power generation facility 1 and each device in the hot water supply device 4, and the amount of heat obtained from the hot water temperature in the hot water storage tank 5. The current fuel for the power generation amount set in advance in the fuel cell 1a is monitored by monitoring the power required for power generation, the power required for the auxiliary equipment in the fuel cell power generation facility 1, the power consumption of the consumer, and the power supplied from the power system. A function 2a for obtaining power generation output data of the battery 1a is provided. The power generation output data of the fuel cell 1a is transmitted to the remote controller 13 and displayed on the display screen.

本実施形態では、このような制御装置２において、電力量計１２により計測された需要家の電力需要データ１２ａを取込んで、このデータの一定時間毎の変化量を演算する演算部２ｂと、この演算部２ｂにより得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続しているか否かを判定する判定部２ｃと、この判定部２ｃにより変化量がこれらの条件が満たされていることが判定されると燃料電池１ａに停止指令を与える燃料電池制御指令部２ｄとを備えるものである。   In the present embodiment, in such a control device 2, the calculation unit 2 b that takes in the customer power demand data 12 a measured by the watt hour meter 12 and calculates the amount of change of this data per fixed time; A determination unit 2c that determines whether or not the amount of change obtained by the calculation unit 2b is less than or equal to a predetermined amount of change and continues for a preset time, and the amount of change by the determination unit 2c is determined by these conditions. A fuel cell control command unit 2d that gives a stop command to the fuel cell 1a when it is determined that it is satisfied.

このような構成の制御装置において、演算部２ｂに電力量計１２により計測された電力需要データ１２ａが取込まれると、演算部２ｂでは一定時間毎の変化量を演算し、その変化量を判定部２ｃに与える。判定部２ｃではこの変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   In the control device having such a configuration, when the power demand data 12a measured by the watt hour meter 12 is taken into the calculation unit 2b, the calculation unit 2b calculates a change amount per fixed time and determines the change amount. To part 2c. The determination unit 2c determines whether or not the change amount is equal to or less than a predetermined change amount and continues for a predetermined time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d instructs the fuel cell 1a to stop. give.

その結果、燃料電池１ａは停止操作に入り、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給は停止される。   As a result, the fuel cell 1a enters a stop operation, and the power supply to the consumer and the heat supply to the hot water storage tank 5 are stopped.

一方、需要家が不在中は、前述したような制御により燃料電池１ａは停止状態にあるが、需要者が帰宅後、需要電力が増加すると、演算部２ｂではそのときの電力需要データ１２を取込んで一定時間毎の変化量を演算し、その変化量を判定部２ｃに与える。判定部２ｃではこの変化量が予め設定された変化量以上で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに起動指令を与える。   On the other hand, when the consumer is absent, the fuel cell 1a is stopped by the control as described above. However, when the demand increases after the consumer returns, the computing unit 2b collects the power demand data 12 at that time. The amount of change is calculated every fixed time, and the amount of change is given to the determination unit 2c. The determination unit 2c determines whether or not this change amount is equal to or greater than a preset change amount and continues for a certain period of time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d instructs the fuel cell 1a to start. give.

その結果、燃料電池１ａは起動操作に入り、発電開始後、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給が開始される。   As a result, the fuel cell 1a enters a start-up operation, and after power generation starts, power supply to the consumer and heat supply to the hot water storage tank 5 are started.

このように第１の実施形態によれば、需要家が不在のときは燃料電池発電設備１を停止させ、帰宅時には燃料電池１ａが停止していても、電力及び熱供給を開始することができるので、燃料ガスの消費量を必要最小限に抑えることが可能となり、経済性や省エネ性、さらには保安上の安全性に優れたものとなる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to stop the fuel cell power generation facility 1 when there are no consumers, and to start supplying power and heat even when the fuel cell 1a is stopped when returning home. Therefore, the consumption of fuel gas can be suppressed to the minimum necessary, and the economy, energy saving, and safety are excellent.

（第２の実施形態）
上記実施形態では、燃料電池１ａの運転状態については言及しなかったが、需要家が在宅しているときの燃料電池１ａの発電出力が最低出力でない状態で運転されている場合がある。 (Second Embodiment)
In the above embodiment, the operation state of the fuel cell 1a is not mentioned, but the operation may be performed in a state where the power generation output of the fuel cell 1a when the consumer is at home is not the minimum output.

第２の実施形態では、図２に示すように演算部２ｂに燃料電池１ａの発電出力を確認する機能を持たせ、燃料電池１ａが最低出力でない場合には判定部２ｃにて演算部２ｂより得られる電力需要の変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに最低出力運転指令を与える。   In the second embodiment, as shown in FIG. 2, the calculation unit 2b has a function of confirming the power generation output of the fuel cell 1a. When the fuel cell 1a is not at the minimum output, the determination unit 2c uses the calculation unit 2b. It is determined whether or not the obtained amount of change in power demand is below a preset amount of change and continues for a certain period of time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d outputs the minimum output to the fuel cell 1a. Give an operation command.

その結果、燃料電池１ａは最低出力運転に入り、さらにこのときの電力需要データを演算部２ｂに取込んで、前述同様に一定時間毎の変化量を演算し、判定部２ｃにてその変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   As a result, the fuel cell 1a enters the minimum output operation. Further, the power demand data at this time is taken into the calculation unit 2b, and the amount of change per fixed time is calculated as described above, and the amount of change is determined by the determination unit 2c. Is determined for a predetermined time or less, and if these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d gives a stop command to the fuel cell 1a.

また、需要家の帰宅後に停止している燃料電池１ａが起動制御されることについては、第１の実施形態と同様である。   Moreover, it is the same as that of 1st Embodiment about the start control of the fuel cell 1a stopped after a consumer's return home.

このようにしても第１の実施形態と同様の効果が得られる。   Even if it does in this way, the same effect as a 1st embodiment is acquired.

（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態における制御装置を示すブロック図で、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。 (Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a control device according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and different parts will be described here.

本実施形態では、図３に示すように燃料ガス流量計７により計量された燃料ガス消費量データ７ａを演算部２ｂに取込むようにしたもので、他の構成については図２と同様である。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the fuel gas consumption data 7a measured by the fuel gas flow meter 7 is taken into the calculation unit 2b, and the other configurations are the same as those in FIG. .

このような構成の制御装置において、演算部２ｂに燃料ガス流量計７により計量された燃料ガス消費量データ７ａが取込まれると、演算部２ｂでは一定時間毎の変化量を演算し、その変化量を判定部２ｃに与える。判定部２ｃではこの変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   In the control device having such a configuration, when the fuel gas consumption data 7a measured by the fuel gas flow meter 7 is taken into the calculation unit 2b, the calculation unit 2b calculates the amount of change every fixed time, and the change The amount is given to the determination unit 2c. The determination unit 2c determines whether or not the change amount is equal to or less than a predetermined change amount and continues for a predetermined time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d instructs the fuel cell 1a to stop. give.

その結果、燃料電池１ａは停止操作に入り、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給は停止される。   As a result, the fuel cell 1a enters a stop operation, and the power supply to the consumer and the heat supply to the hot water storage tank 5 are stopped.

一方、需要家が不在中は、前述したような制御により燃料電池１ａは停止状態にあるが、需要者が帰宅後、燃料ガス消費量が増加すると、演算部２ｂではそのときの燃料ガス消費量データ７ａを取込んで一定時間毎の変化量を演算し、その変化量を判定部２ｃに与える。判定部２ｃではこの変化量が予め設定された変化量以上で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに起動指令を与える。   On the other hand, when the consumer is absent, the fuel cell 1a is in a stopped state by the control as described above. However, when the fuel gas consumption increases after the consumer returns home, the calculation unit 2b causes the fuel gas consumption at that time to increase. The data 7a is taken in, the amount of change for every fixed time is calculated, and the amount of change is given to the determination unit 2c. The determination unit 2c determines whether or not this change amount is equal to or greater than a preset change amount and continues for a certain period of time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d instructs the fuel cell 1a to start up. give.

その結果、燃料電池１ａは起動操作に入り、発電開始後、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給が開始される。   As a result, the fuel cell 1a enters a start-up operation, and after power generation starts, power supply to the consumer and heat supply to the hot water storage tank 5 are started.

このようにしても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、図３に示すように演算部２ｂに燃料電池１ａの発電出力を確認する機能を持たせ、燃料電池１ａが最低出力でない場合には判定部２ｃにて演算部２ｂより得られる燃料ガス消費量データ７ａの変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに最低出力運転指令を与える。 (Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 3, the calculation unit 2b has a function of confirming the power generation output of the fuel cell 1a. When the fuel cell 1a is not at the minimum output, the determination unit 2c uses the calculation unit 2b. It is determined whether the change amount of the obtained fuel gas consumption data 7a is equal to or less than a preset change amount and continues for a certain period of time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d determines the fuel cell. A minimum output operation command is given to 1a.

その結果、燃料電池１ａは最低出力運転に入り、さらにこのときの燃料消費量データ７ａを演算部２ｂに取込んで、前述同様に一定時間毎の変化量を演算し、判定部２ｃにてその変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   As a result, the fuel cell 1a enters the minimum output operation, and further, the fuel consumption amount data 7a at this time is taken into the calculation unit 2b, and the amount of change per fixed time is calculated in the same manner as described above, and the determination unit 2c It is determined whether or not the change amount is not more than a preset change amount and continues for a certain period of time. If these conditions are satisfied, a stop command is given to the fuel cell 1a from the fuel cell control command unit 2d.

また、需要家の帰宅後に停止している燃料電池１ａが起動制御されることについては、第１の実施形態と同様である。   Moreover, it is the same as that of 1st Embodiment about the start control of the fuel cell 1a stopped after a consumer's return home.

このような構成としても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（第５の実施形態）
図４は本発明の第５の実施形態における制御装置を示すブロック図で、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。 (Fifth embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a control device according to the fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and different parts will be described here.

本実施形態では、図４に示すように制御装置２内に有する燃料電池の発電出力監視機能２ａより発電出力データを燃料電池１ａが最低出力でない状態で発電運転していることを条件に演算部２ｂに取込むようにしたもので、他の構成については図２と同様である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the calculation unit is configured on the condition that the power generation output data is generated from the power generation output monitoring function 2 a of the fuel cell in the control device 2 in a state where the fuel cell 1 a is not at the minimum output. The other configuration is the same as that of FIG. 2.

このような構成の制御装置において、演算部２ｂに燃料電池１ａの発電出力が取込まれると、演算部２ｂでは一定時間毎の変化量を演算し、その変化量を判定部２ｃに与える。判定部２ｃではこの変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続しているか否かを判定し、これらの条件が満たされていれば燃料電池制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   In the control device having such a configuration, when the power generation output of the fuel cell 1a is taken into the calculation unit 2b, the calculation unit 2b calculates the amount of change every fixed time and gives the amount of change to the determination unit 2c. The determination unit 2c determines whether or not the change amount is equal to or less than a predetermined change amount and continues for a predetermined time. If these conditions are satisfied, the fuel cell control command unit 2d instructs the fuel cell 1a to stop. give.

その結果、燃料電池１ａは停止操作に入り、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給は停止される。   As a result, the fuel cell 1a enters a stop operation, and the power supply to the consumer and the heat supply to the hot water storage tank 5 are stopped.

一方、需要者が帰宅後、停止状態にある燃料電池１ａを起動するには、リモコン１３より演算部２ｂ及び判定部２ｃをバイパスして制御指令部２ｄに起動指示を与えることにより発電運転が開始される。   On the other hand, after the consumer returns home, to start the fuel cell 1a in a stopped state, the remote controller 13 bypasses the calculation unit 2b and the determination unit 2c and gives a start instruction to the control command unit 2d to start power generation operation. Is done.

このような構成としても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（第６の実施形態）
図５は本発明の第６の実施形態における制御装置を示すブロック図で、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。 (Sixth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a control device according to the sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and different parts will be described here.

本実施形態では、図５に示すように家屋への人の出入りを例えば玄関ドアのキーロック又は解除に連動して出力する図示しないセンサより得られる在宅又は不在情報１４ａを演算部２ｅに取込み、この不在情報が一定時間継続しているかどうかを監視し、不在情報が一定時間継続していれば制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与え、また在宅情報が検知されると制御指令部２ｄより燃料電池１ａに起動指令を与えるようにしたものである。   In this embodiment, as shown in FIG. 5, the home or absence information 14a obtained from a sensor (not shown) that outputs the entrance and exit of a person in conjunction with the key lock or release of the front door, for example, is taken into the calculation unit 2e, Whether or not this absence information continues for a certain period of time is monitored, and if the absence information continues for a certain period of time, a stop command is given to the fuel cell 1a from the control command unit 2d, and if the home information is detected, the control command unit The start command is given to the fuel cell 1a from 2d.

このような構成の制御装置において、演算部２ｂに不在情報１４ａが取込まれ、この不在情報が一定時間継続していれば制御指令部２ｄより燃料電池１ａに停止指令を与える。   In the control device having such a configuration, the absence information 14a is taken into the calculation unit 2b, and if the absence information continues for a certain period of time, a stop command is given to the fuel cell 1a from the control command unit 2d.

その結果、燃料電池１ａは停止操作に入り、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給は停止される。   As a result, the fuel cell 1a enters a stop operation, and the power supply to the consumer and the heat supply to the hot water storage tank 5 are stopped.

また、演算部２ｅで在宅情報を検知すると燃料電池１ａが起動操作され、需要家への電力供給及び貯湯タンク５への熱供給が開始される。   When the home information is detected by the calculation unit 2e, the fuel cell 1a is activated to start supplying power to consumers and supplying heat to the hot water storage tank 5.

このような構成としても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（第７の実施形態）
第７の実施形態では、前述した図２、図３及び図５に示す実施形態において、停止中の燃料電池１ａの起動に備えて、演算部２ｂに需要家の電力需要データを取込んで、該電力需要データが予め設定された値以上になった場合には、燃料電池の起動を不可とする保護機能を持たせるようにしたものである。 (Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, in the embodiment shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 5 described above, in preparation for the start of the stopped fuel cell 1a, the power demand data of the consumer is taken into the calculation unit 2b. When the power demand data exceeds a preset value, a protection function is provided so that the fuel cell cannot be activated.

このような構成とすれば、電力需要が過剰な状態にあるときは、燃料電池１ａの起動が不可となるので、過電流が流れることによる保護遮断を防止することが可能となり、保安上の安全性に優れた燃料電池発電設備となし得る。   With such a configuration, when the power demand is in an excessive state, the fuel cell 1a cannot be started, so that it is possible to prevent protection from being interrupted due to an overcurrent flow, and safety is ensured. It can be a fuel cell power generation facility with excellent performance.

本発明が適用される燃料電池発電装置の全体構成を示す系統図。1 is a system diagram showing the overall configuration of a fuel cell power generator to which the present invention is applied. 本発明の第１及び第２の実施形態における制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus in the 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第３及び第４の実施形態における制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus in the 3rd and 4th embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態における制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態における制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus in the 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池発電設備、１ａ…燃料電池、２…制御装置、２ａ…燃料電池の発電出力データを得る機能、２ｂ，２ｅ…演算部、２ｃ…判定部、２ｄ…制御指令部、３…熱回収変換器、４…給湯装置、５…貯湯タンク、６…給湯器、７…燃料ガス流量計、７ａ…燃料ガス消費量データ、８…ガス供給ライン、９…電力系統、１０…配電線、１１…開閉器、１２…電力量計、１２ａ…電力需要データ、１３…リモコン、１４ａ…在宅・不在宅情報   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell power generation equipment, 1a ... Fuel cell, 2 ... Control apparatus, 2a ... Function which obtains power generation output data of fuel cell, 2b, 2e ... Calculation part, 2c ... Determination part, 2d ... Control command part, 3 ... Heat Recovery converter, 4 ... Hot water supply device, 5 ... Hot water storage tank, 6 ... Hot water heater, 7 ... Fuel gas flow meter, 7a ... Fuel gas consumption data, 8 ... Gas supply line, 9 ... Power system, 10 ... Distribution line, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Switch, 12 ... Electricity meter, 12a ... Electric power demand data, 13 ... Remote control, 14a ... Home / non-home information

Claims (11)

燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、
前記制御装置は、前記燃料電池を設置及び運用している需要家の電力需要データを取込み、このデータの一定時間毎の変化量を演算する演算手段と、この演算手段により得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。 A fuel cell that converts chemical energy of fuel into electrical energy, a fuel cell power generation facility including a control device that controls the fuel cell, a hot water storage tank that stores hot water obtained by heat generated in the fuel cell, and the hot water storage tank In a fuel cell power generation device comprising a hot water supply device equipped with a hot water supply for supplying hot water stored in
The control device takes in power demand data of a consumer who installs and operates the fuel cell, calculates a change amount of the data per fixed time, and a change amount obtained by the calculation means A fuel cell power generator comprising: a determination unit that stops the operation of the fuel cell on condition that a predetermined amount of time or less has continued for a preset time. 請求項１記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は燃料電池の発電出力を確認する機能を有し、前記判定手段は前記演算手段に有する機能により燃料電池の発電出力が最低出力でないことが確認されると前記演算手段により得られる変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続していることを条件に前記燃料電池の発電出力を最低出力に低下させる機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 1, wherein
The calculation means has a function of confirming the power generation output of the fuel cell, and the determination means is a change obtained by the calculation means when the power generation output of the fuel cell is confirmed to be not the minimum output by the function of the calculation means. A fuel cell power generation device having a function of reducing the power generation output of the fuel cell to a minimum output on condition that the amount continues for a certain period of time below a preset change amount. 請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は前記燃料電池が停止しているときの電力需要データを取込んで、その電力需要データの一定時間ごとの変化量を演算する機能を有し、前記判定手段は前記演算手段に有する機能により得られた変化量が予め設定された変化量以上で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を開始させる機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 1 or 2,
The calculation means has a function of taking in power demand data when the fuel cell is stopped, and calculating a change amount of the power demand data per fixed time, and the determination means is included in the calculation means. A fuel cell power generator having a function of starting operation of the fuel cell on the condition that a change amount obtained by the function is equal to or greater than a preset change amount and continued for a preset time. 請求項３記載の燃料電池発電装置において、
前記判定手段は、前記演算手段に取込まれた電力需要データが予め設定された値以上になったとき前記燃料電池の起動を不可とする保護機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 3,
The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the determination means has a protection function for disabling the start of the fuel cell when the power demand data taken in by the calculation means is equal to or greater than a preset value. 燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、
前記制御装置は、前記燃料電池発電設備自身又は燃料電池発電設備と前記給湯装置の両者が消費する燃料ガス流量を取込み、この流量の一定時間ごとの変化量を演算する演算手段と、この演算手段より得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。 A fuel cell that converts chemical energy of fuel into electrical energy, a fuel cell power generation facility including a control device that controls the fuel cell, a hot water storage tank that stores hot water obtained by heat generated in the fuel cell, and the hot water storage tank In a fuel cell power generation device comprising a hot water supply device equipped with a hot water supply for supplying hot water stored in
The control device takes in a fuel gas flow rate consumed by the fuel cell power generation facility itself or both the fuel cell power generation facility and the hot water supply device, and calculates a change amount of the flow rate per fixed time, and the calculation unit A fuel cell power generator comprising: determination means for stopping the operation of the fuel cell on condition that the obtained change amount is equal to or less than a preset change amount and has continued for a preset time. 請求項５記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は燃料電池の発電出力を確認する機能を有し、前記判定手段は前記演算手段に有する機能により燃料電池の発電出力が最低出力でないことが確認されると前記演算手段により得られる燃料ガス流量の変化量が予め設定された変化量以下で一定時間継続していることを条件に前記燃料電池の発電出力を最低出力に低下させる機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 5,
The calculation means has a function of confirming the power generation output of the fuel cell, and the determination means is a fuel obtained by the calculation means when the power generation output of the fuel cell is confirmed to be not the minimum output by the function of the calculation means. A fuel cell power generation device having a function of reducing the power generation output of the fuel cell to a minimum output on condition that the change amount of the gas flow rate is not more than a preset change amount and continues for a certain period of time. 請求項５又は請求項６記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は前記燃料電池が停止しているときの燃料電池発電設備又は燃料電池発電設備と給湯装置の両者が消費する燃料ガス流量を取込んで、そのデータの一定時間ごとの変化量を演算する機能を有し、前記判定手段は前記演算手段に有する機能により得られた変化量が予め設定された変化量以上で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池発電設備の運転を開始させる機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 5 or 6,
The calculation means takes in the fuel gas flow rate consumed by the fuel cell power generation facility or both of the fuel cell power generation facility and the hot water supply device when the fuel cell is stopped, and calculates the amount of change of the data per fixed time And the determination means operates the fuel cell power generation equipment on the condition that the amount of change obtained by the function of the arithmetic means is greater than or equal to a preset change amount and continues for a preset time. A fuel cell power generator having a function of starting. 燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、
前記制御装置は、前記燃料電池の発電出力を取込み、この発電出力の一定時間ごとの変化量を演算する演算手段と、この演算手段より得られた変化量が予め設定された変化量以下で予め設定された時間継続したことを条件に前記燃料電池の運転を停止させる判定手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。 A fuel cell that converts chemical energy of fuel into electrical energy, a fuel cell power generation facility including a control device that controls the fuel cell, a hot water storage tank that stores hot water obtained by heat generated in the fuel cell, and the hot water storage tank In a fuel cell power generation device comprising a hot water supply device equipped with a hot water supply for supplying hot water stored in
The control device takes in the power generation output of the fuel cell and calculates a change amount of the power generation output per fixed time, and a change amount obtained from the calculation means is less than a preset change amount in advance. A fuel cell power generator comprising: determination means for stopping the operation of the fuel cell on condition that the set time has been continued. 燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池及びこの燃料電池を制御する制御装置を備えた燃料電池発電設備と、前記燃料電池で発生した熱によって得られる温水を蓄える貯湯タンク及びこの貯湯タンクに貯えられた温水を需要家に供給する給湯器を備えた給湯装置とから構成される燃料電池発電装置において、
前記制御装置は、外部から需要者の在宅・不在情報が取込まれ、需要者の不在を検知するとこの不在情報が一定時間継続していることを条件に前記燃料電池の運転を停止させる演算手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。 A fuel cell that converts chemical energy of fuel into electrical energy, a fuel cell power generation facility including a control device that controls the fuel cell, a hot water storage tank that stores hot water obtained by heat generated in the fuel cell, and the hot water storage tank In a fuel cell power generation device comprising a hot water supply device equipped with a hot water supply for supplying hot water stored in
The control device takes in the home / absence information of the consumer from the outside, and when detecting the absence of the consumer, a calculation means for stopping the operation of the fuel cell on the condition that the absence information continues for a certain period of time A fuel cell power generator comprising: 請求項９記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は、前記燃料電池の停止しているとき需要者の帰宅を検知すると、前記燃料電池の運転を開始させる機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 9, wherein
The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the calculating means has a function of starting the operation of the fuel cell when the return of the consumer is detected when the fuel cell is stopped. 請求項７又は請求項１０記載の燃料電池発電装置において、
前記演算手段は、前記燃料電池発電設備を設置及び運用している需要家の電力需要データを取込み、このデータが予め設定された値以上になったとき前記燃料電池の起動を不可とする保護機能を有することを特徴とする燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 7 or 10,
The calculation means captures power demand data of a consumer who installs and operates the fuel cell power generation facility, and a protection function for disabling activation of the fuel cell when the data exceeds a preset value. A fuel cell power generator comprising:
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