JP2008310997A

JP2008310997A - Fuel cell cogeneration system, its control method, and control program

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Publication number: JP2008310997A
Application number: JP2007155628A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kaneko; 隆之金子
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell cogeneration system capable of controlling an air flow rate appropriately by estimating outside air temperature by using an existing measuring method without adding an outside air temperature measuring means, its controlling method, and a control program. <P>SOLUTION: This has a hot-water vessel 1 to supply hot water from a hot water supplying line L3 by carrying out heat exchange of an exhaust heat from a fuel cell F and tap water supplied from a tap water supplying line L2, a temperature measuring device 2 to measure temperature of water of the tap water supplying line L2, and an air supplying device 4 to supply air to the fuel cell F. Based on the tap water temperature measured by the temperature measuring device 2, and by estimating the outside air temperature, an air amount calculating part 33 is provided in which the air amount supplied from the air supplying device 4 is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池への空気の供給を適切な量に制御する燃料電池コージェネレーションシステム、その制御方法及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a fuel cell cogeneration system that controls the supply of air to a fuel cell to an appropriate amount, a control method therefor, and a control program.

燃料電池は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを、電池本体に供給することにより、電気化学的に反応させ、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して外部へ取り出す発電装置である。この燃料電池は、発電効率が高く、汚染物質の排出および騒音が少ない環境性に優れた発電装置として評価されている。 A fuel cell is a power generator that supplies a fuel gas, such as hydrogen, and an oxidant gas, such as air, to the cell body to cause an electrochemical reaction, converting the chemical energy of the fuel directly into electrical energy and taking it out. Device. This fuel cell has been evaluated as a power generation device that has high power generation efficiency and is excellent in environmental performance with less pollutant emission and noise.

例えば、家庭用の分散電源として期待されている燃料電池は、入手しやすくメタン成分の多い都市ガス若しくはＬＰＧを、燃料ガスとして使用するシステムが求められる。この場合、燃料ガスを水素に改質する必要があるが、そのためには、燃料ガスに水蒸気を混合して水素リッチガスを生成する燃料処理器を用いる方法が一般的である。 For example, a fuel cell that is expected as a home-use distributed power source is required to have a system that uses city gas or LPG that is easily available and has a high methane component as fuel gas. In this case, it is necessary to reform the fuel gas to hydrogen. For this purpose, a method using a fuel processor that generates a hydrogen-rich gas by mixing water vapor with the fuel gas is generally used.

燃料電池本体での発電は、アノード極に供給された水素リッチガス中の水素と、カソード極に供給された空気中の酸素とが反応することにより行われる。供給する水素量及び酸素量は、発電出力に対して適切な範囲の量を維持する必要があり、過大あるいは過小な供給量では、不具合が発生する可能性がある。 Power generation in the fuel cell main body is performed by a reaction between hydrogen in the hydrogen-rich gas supplied to the anode electrode and oxygen in the air supplied to the cathode electrode. The amount of hydrogen and the amount of oxygen to be supplied need to be maintained in amounts within an appropriate range with respect to the power generation output. If the amount of supply is too large or too small, problems may occur.

ところで、上記のような家庭用燃料電池システムは、その規模等から、一般的に屋外に設置されている。しかし、このような状況では、外気温度の変動とともに必要とする空気供給量が変動する現象が発生する。すなわち、外気温度が低下すると空気比重が増加するために、酸素の供給が過大となる。一方、外気温度が上昇すると、空気比重が減少するため、酸素の供給が過少となる。このため、外気温度による空気供給量の補正が必要となる。 By the way, the household fuel cell system as described above is generally installed outdoors because of its scale and the like. However, in such a situation, a phenomenon occurs in which the required air supply amount fluctuates as the outside air temperature fluctuates. That is, when the outside air temperature decreases, the specific gravity of the air increases, so that the supply of oxygen becomes excessive. On the other hand, when the outside air temperature rises, the specific gravity of the air decreases, so that the supply of oxygen becomes excessive. For this reason, it is necessary to correct the air supply amount according to the outside air temperature.

これに対処するため、特許文献１には、外気温度を計測し、空気を供給する空気ポンプの出力制御を補正する構成が開示されている。
特開２００４−２０７１３３号公報 In order to cope with this, Patent Document 1 discloses a configuration that measures the outside air temperature and corrects output control of an air pump that supplies air.
JP 2004-207133 A

上記のような従来技術においては、外気温度の補正のために、外気温度を直接計測する手段を有している。しかし、このような外気温度を計測する手段を付加すると、装置コストの上昇が発生する。特に、家庭用燃料電池システムは、通常、排熱を湯の形態で利用するコージェネレーションシステムとして構成されており、熱交換のための種々の設備が必要となる。このため、装置全体としてのコストは高くなりがちである。したがって、余分なコストの上昇は抑えたいという要請が強い。 The prior art as described above has means for directly measuring the outside air temperature in order to correct the outside air temperature. However, if such means for measuring the outside air temperature is added, the cost of the apparatus increases. In particular, a household fuel cell system is usually configured as a cogeneration system that uses exhaust heat in the form of hot water, and requires various facilities for heat exchange. For this reason, the cost of the entire apparatus tends to be high. Therefore, there is a strong demand for suppressing an increase in extra costs.

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、外気温度計測手段を追加せずに、既存の計測手段を用いて外気温度を推定することにより、空気流量を適切に制御できる燃料電池コージェネレーションシステム、その制御方法及び制御プログラムを提供することにある。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to estimate the outside air temperature using existing measuring means without adding the outside air temperature measuring means. Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell cogeneration system capable of appropriately controlling the air flow rate, a control method thereof, and a control program.

上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池からの排熱と外部から供給される水との熱交換を行うことにより、湯を供給する貯湯槽と、前記貯湯槽へ供給される水の温度を測定する温度計測装置と、前記燃料電池へ空気を供給する空気供給装置と、を有する燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記空気供給装置を制御することにより、前記燃料電池へ供給される空気量を調節する制御装置を有し、前記制御装置は、前記温度計測装置により計測された水の温度を外気温度とみなして、この外気温度に基づいて、前記空気供給装置の制御値を演算する空気量演算部を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hot water tank for supplying hot water by exchanging heat between exhaust heat from the fuel cell and water supplied from the outside, and water supplied to the hot water tank. In a fuel cell cogeneration system having a temperature measuring device for measuring the temperature of the fuel cell and an air supply device for supplying air to the fuel cell, the air supplied to the fuel cell by controlling the air supply device A control device that adjusts the amount; the control device regards the temperature of the water measured by the temperature measurement device as an outside air temperature, and calculates a control value of the air supply device based on the outside air temperature It has an air amount calculating part.

以上のような本発明では、貯湯槽へ供給される水の温度を測定する既存の温度計測装置からの測定値に基づいて、外気温度を推定することができるので、外気温度の計測のために、特別に計測手段を追加する必要がなく、装置コストを抑えることができる。 In the present invention as described above, the outside air temperature can be estimated based on the measured value from the existing temperature measuring device that measures the temperature of the water supplied to the hot water tank. Therefore, it is not necessary to add a special measuring means, and the apparatus cost can be suppressed.

以上のような本発明によれば、外気温度計測手段を追加せずに、既存の計測手段を用いて外気温度を推定することにより、空気流量を適切に制御可能な燃料電池コージェネレーションシステム、その制御方法及び制御プログラムを提供することができる。 According to the present invention as described above, the fuel cell cogeneration system capable of appropriately controlling the air flow rate by estimating the outside air temperature using the existing measuring means without adding the outside air temperature measuring means, A control method and a control program can be provided.

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態とする）を、図面を参照して、具体的に説明する。
（１）第１の実施形態
（１−１）構成
本実施形態は、図１に示すように、燃料電池Ｆ、貯湯槽１、温度計測装置２、制御装置３、空気供給装置４を有している。燃料電池Ｆは、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスの供給を受けて発電するものであり、現在又は将来において利用可能なあらゆる燃料電池を含む。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be specifically described with reference to the drawings.
(1) First Embodiment (1-1) Configuration This embodiment includes a fuel cell F, a hot water tank 1, a temperature measuring device 2, a control device 3, and an air supply device 4, as shown in FIG. ing. The fuel cell F generates power by receiving supply of a fuel gas such as hydrogen and an oxidant gas such as air, and includes any fuel cell that can be used now or in the future.

この燃料電池Ｆには、排熱との熱交換により温水が循環する温水循環ラインＬ１が設けられている。貯湯槽１は、温水循環ラインＬ１の温水との熱交換により、水道水を加熱して、蓄積、供給する槽である。この貯湯槽１には、水道水が供給される水道水供給ラインＬ２、温水を供給する温水供給ラインＬ３が接続されている。 The fuel cell F is provided with a hot water circulation line L1 through which hot water circulates through heat exchange with exhaust heat. The hot water storage tank 1 is a tank that heats, accumulates and supplies tap water by heat exchange with the hot water in the hot water circulation line L1. A tap water supply line L2 for supplying tap water and a hot water supply line L3 for supplying hot water are connected to the hot water tank 1.

温度計測装置２は、水道水の温度を測定するために、水道水供給ラインＬ２に設けられている。この温度計測装置２は、貯湯槽１からの供給熱量を計測するために、既存の貯湯槽１に設けられているものを利用することができる。 The temperature measuring device 2 is provided in the tap water supply line L2 in order to measure the temperature of tap water. This temperature measuring device 2 can use what is provided in the existing hot water storage tank 1 in order to measure the amount of heat supplied from the hot water storage tank 1.

制御装置３は、後述するように、温度計測装置２で計測した温度に基づいて、空気供給装置４の空気量を制御する手段である。空気供給装置４は、燃料電池Ｆに対して、酸化剤ガスである空気を供給するポンプ等の装置である。 The control device 3 is means for controlling the air amount of the air supply device 4 based on the temperature measured by the temperature measurement device 2 as described later. The air supply device 4 is a device such as a pump that supplies air, which is an oxidant gas, to the fuel cell F.

制御装置３は、図２に示すように、入力部３１、設定記憶部３２、空気量演算部３３、指示出力部３４を有している。入力部３１は、温度計測装置２からの計測信号を、空気量演算部３３の演算に適した形式に変換して入力する手段である。設定記憶部３２は、空気量演算部３３による演算の基準等、実施形態の処理に必要な各種の設定を記憶する手段である。 As shown in FIG. 2, the control device 3 includes an input unit 31, a setting storage unit 32, an air amount calculation unit 33, and an instruction output unit 34. The input unit 31 is a unit that converts the measurement signal from the temperature measurement device 2 into a format suitable for the calculation of the air amount calculation unit 33 and inputs the converted signal. The setting storage unit 32 is a unit that stores various settings necessary for the processing of the embodiment, such as a reference for calculation by the air amount calculation unit 33.

空気量演算部３３は、入力部３１から入力される計測温度、設定記憶部３２に設定された基準に基づいて、空気供給装置４からの空気量の制御値を算出する手段である。例えば、計測温度が低下した場合は、空気の供給量を減少させるように補正係数を算出し、計測温度が上昇した場合には、空気の供給量を増加させるように補正係数を算出する。 The air amount calculation unit 33 is a unit that calculates a control value of the air amount from the air supply device 4 based on the measured temperature input from the input unit 31 and the reference set in the setting storage unit 32. For example, when the measured temperature decreases, the correction coefficient is calculated so as to decrease the supply amount of air. When the measured temperature increases, the correction coefficient is calculated so as to increase the supply amount of air.

指示出力部３４は、算出された制御値に基づいて、空気供給装置４へ動作指示を出力する手段である。設定された基準による制御の例としては、温度若しくは温度変化に応じた空気供給装置４の出力値若しくは補正係数を設定しておいてもよいし、出力の上限と下限を設定しておいて、空気供給装置４の出力値を上昇若しくは下降させるのみとしてもよい。 The instruction output unit 34 is a means for outputting an operation instruction to the air supply device 4 based on the calculated control value. As an example of the control based on the set reference, the output value or the correction coefficient of the air supply device 4 according to the temperature or temperature change may be set, or the upper limit and the lower limit of the output are set, The output value of the air supply device 4 may be increased or decreased.

なお、制御装置３は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。従って、以下に説明する手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。 The control device 3 can be realized by, for example, a dedicated electronic circuit or a computer that operates with a predetermined program. Therefore, a computer program for controlling the operation of the apparatus according to the procedure described below and a recording medium recording the computer program are also one aspect of the present invention.

（１−２）作用
以上のような構成を有する本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、燃料電池Ｆでは、燃料ガス（図示を省略）と空気供給装置４からの空気（酸化剤ガス）の供給を受けて、発電が行われる。このときの排熱は、温水循環ラインＬ１により、貯湯槽１を経由する過程で、水道水供給ラインＬ２からの水道水との熱交換に用いられ、温水供給ラインＬ３から温水が供給される。 (1-2) Operation The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. That is, in the fuel cell F, power is generated by receiving supply of fuel gas (not shown) and air (oxidant gas) from the air supply device 4. The exhaust heat at this time is used for heat exchange with the tap water from the tap water supply line L2 in the process of passing through the hot water tank 1 by the hot water circulation line L1, and the hot water is supplied from the hot water supply line L3.

このとき、温度計測装置２によって、水道水温度が計測される。計測された水道水温度は、入力部３１から空気量演算部３３に入力される。空気量演算部３３では、水道水温度が外気温度であるとして、空気量の補正係数等を算出する演算を行う。指示出力部３４は、算出された補正係数等に基づいて、空気供給装置４の作動を制御する指示を出力する。これにより、燃料電池Ｆの空気供給量が適切な値に補正される。 At this time, the tap water temperature is measured by the temperature measuring device 2. The measured tap water temperature is input from the input unit 31 to the air amount calculation unit 33. The air amount calculation unit 33 performs an operation to calculate an air amount correction coefficient and the like, assuming that the tap water temperature is the outside air temperature. The instruction output unit 34 outputs an instruction for controlling the operation of the air supply device 4 based on the calculated correction coefficient and the like. Thereby, the air supply amount of the fuel cell F is corrected to an appropriate value.

（１−３）効果
以上のような本実施形態によれば、既存の温度計測装置２によって測定した温度に基づいて外気温度を推定し、これに基づいて、供給する空気量を補正し、適切な量の空気を供給することができる。したがって、特別に外気温度計測手段を設ける必要がなく、装置コストを抑えることが可能となる。 (1-3) Effect According to the present embodiment as described above, the outside air temperature is estimated based on the temperature measured by the existing temperature measuring device 2, and based on this, the amount of air to be supplied is corrected and appropriately A sufficient amount of air can be supplied. Therefore, it is not necessary to provide an outside air temperature measuring means, and the apparatus cost can be suppressed.

（２）第２の実施形態
（２−１）構成
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成を有している。但し、本実施形態では、図３に示すように、温水供給ラインＬ３に、貯湯槽１から供給する温水の供給量を計測する湯供給量計測装置５が設けられている。この湯供給量計測装置５は、既存の貯湯槽１に設けられたものを利用することができる。 (2) Second Embodiment (2-1) Configuration This embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment. However, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the hot water supply line L3 is provided with a hot water supply amount measuring device 5 that measures the supply amount of hot water supplied from the hot water tank 1. As the hot water supply amount measuring device 5, one provided in the existing hot water storage tank 1 can be used.

また、図４に示すように、本実施形態の制御装置３は、外気温推定部３５を有している。この外気温推定部３５は、湯供給量計測装置５により計測された温水の供給量と、温度計測装置２により計測された温度に基づいて、外気の温度を推定する手段である。 Further, as shown in FIG. 4, the control device 3 of the present embodiment has an outside air temperature estimation unit 35. The outside air temperature estimating unit 35 is a means for estimating the temperature of the outside air based on the hot water supply amount measured by the hot water supply amount measuring device 5 and the temperature measured by the temperature measuring device 2.

（２−２）作用
以上の様な構成を有する本実施例の形態の作用は以下の通りである。すなわち、水道水は常時貯湯槽１に流入しているわけではなく、水道水の流れが無い状態では、水道水の温度は周辺温度の影響を受けるため、必ずしも外気温度を反映しておらず、外気温度を正確に計測できない可能性がある。 (2-2) Operation The operation of the embodiment of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. That is, the tap water does not always flow into the hot water tank 1, and in the state where there is no tap water flow, the temperature of the tap water is affected by the ambient temperature, so it does not necessarily reflect the outside air temperature, There is a possibility that the outside air temperature cannot be measured accurately.

このため、本実施形態では、入力部３１に入力された水道水温度と温水の供給量とに基づいて、外気温推定部３５が、湯の供給がある場合には、水道水にも流れがあると判断し、その際の水道水温度を外気温度として推定する。空気量演算部３３は、推定された外気温度に基づいて、供給する空気量の補正係数等を算出する。この手法は、上記の第１の実施形態と同様でよい。指示出力部３４は、この補正係数等に基づいて、空気供給装置４の作動を制御する指示を出力する。これにより、燃料電池Ｆの空気供給量が適切な値に制御される。 For this reason, in this embodiment, based on the tap water temperature input to the input unit 31 and the supply amount of hot water, when the outside air temperature estimation unit 35 supplies hot water, the tap water also flows. It is judged that there is, and the tap water temperature at that time is estimated as the outside air temperature. The air amount calculation unit 33 calculates a correction coefficient for the amount of air to be supplied based on the estimated outside air temperature. This method may be the same as in the first embodiment. The instruction output unit 34 outputs an instruction for controlling the operation of the air supply device 4 based on the correction coefficient and the like. Thereby, the air supply amount of the fuel cell F is controlled to an appropriate value.

（２−３）効果
以上のような本実施形態によれば、既存の温度計測装置２と湯供給量計測装置５によって、水道水が流れている際の水道水温度に基づいて外気温度をより正確に推定し、これに基づいて、供給する空気量を補正し、適切な量の空気を供給することができる。 (2-3) Effect According to the present embodiment as described above, the existing temperature measurement device 2 and the hot water supply amount measurement device 5 can further increase the outside air temperature based on the tap water temperature when the tap water is flowing. Accurately estimated and based on this, the amount of air to be supplied can be corrected and an appropriate amount of air can be supplied.

（３）第３の実施形態
（３−１）構成
本実施形態は、基本的には、上記の第２の実施形態と同様の構成を有している。但し、本実施形態では、図５に示すように、設定記憶部３２に、あらかじめ時刻ごとの補正係数が設定されている。そして、外気温推定部３５が、時刻ごとの補正係数を加味して、外気温度を推定する構成となっている。時刻信号は、内部クロック信号に基づいて時刻を計測するタイマ３６から得る。 (3) Third Embodiment (3-1) Configuration The present embodiment basically has the same configuration as the second embodiment. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a correction coefficient for each time is set in the setting storage unit 32 in advance. And the outside air temperature estimation part 35 becomes a structure which estimates the outside air temperature in consideration of the correction coefficient for every time. The time signal is obtained from a timer 36 that measures time based on the internal clock signal.

（３−２）作用
以上の様な構成を有する本実施例の形態の作用は、以下の通りである。すなわち、図６に示すように、統計的に、時刻ごとの外気温度と水道水温度の変動は、外気温度のほうが大きいが、その差が僅かな時刻と、差が大きな時刻とが存在する。そこで、各時刻毎における外気温度と水道水温度との差を求め、この差を補正係数として、設定記憶部３２に記憶しておく。そして、外気温推定部３５は、時刻毎に、水道水温度に対応する補正係数を加算（若しくは減算）することにより、その時刻に応じた正確な外気温度を推定する。 (3-2) Operation The operation of the embodiment of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. That is, as shown in FIG. 6, statistically, fluctuations in the outside air temperature and the tap water temperature for each time are larger in the outside air temperature, but there are a time when the difference is slight and a time when the difference is large. Therefore, a difference between the outside air temperature and the tap water temperature at each time is obtained, and this difference is stored in the setting storage unit 32 as a correction coefficient. And the outside temperature estimation part 35 estimates the exact outside temperature according to the time by adding (or subtracting) the correction coefficient corresponding to a tap water temperature for every time.

（３−３）効果
以上のような本実施形態によれば、時刻ごとに変動する外気温度と水道水温度のばらつきを考慮して、正確な外気温度を推定することができるので、より正確に適切な量の空気を供給することができる。 (3-3) Effect According to the present embodiment as described above, the accurate outside air temperature can be estimated in consideration of the variation in the outside air temperature and the tap water temperature that fluctuate from time to time. Appropriate amount of air can be supplied.

（４）第４の実施形態
（４−１）構成
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成を有している。但し、本実施形態では、図７に示すように、制御装置３が、温度計測装置２によって計測された水道水温度について、所定の時間の計測値の平均を算出する平均値算出部３７を有している。所定の時間については、あらかじめ設定記憶部３２に記憶しておくものとし、測定された水道水温度及びこれに基づいて算出された平均値も、設定記憶部３２に記憶される。なお、時間信号は、内部クロック信号に基づいて時間を計測するタイマ３６から得る。 (4) Fourth Embodiment (4-1) Configuration This embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the control device 3 has an average value calculation unit 37 that calculates the average of the measurement values for a predetermined time for the tap water temperature measured by the temperature measurement device 2. is doing. The predetermined time is stored in advance in the setting storage unit 32, and the measured tap water temperature and the average value calculated based on the temperature are also stored in the setting storage unit 32. The time signal is obtained from a timer 36 that measures time based on the internal clock signal.

（４−２）作用
以上のような構成を有する本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、計測される水道水温度は、水道水の利用の有無により、すなわち、流れのある状態と流れが停止して配管内に水道水が滞留している場合では、温度が異なる。流れがある状態では、水道水温度は外気温度を反映した温度となるが、流れがない状態では、水道水温度は配管付近の温度となる。 (4-2) Operation The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. In other words, the measured tap water temperature varies depending on whether tap water is used, that is, when there is a flow and when the flow is stopped and the tap water is retained in the pipe. In a state where there is a flow, the tap water temperature is a temperature reflecting the outside air temperature, but in a state where there is no flow, the tap water temperature is a temperature near the pipe.

そこで、本実施形態では、設定記憶部３２に、測定された水道水温度を記録しておき、平均値算出部３７が、現時点から所定の時間前の水道水温度の平均値を求める。空気量演算部３３は、この平均値を現時点での水道水温度として、これを外気温度であると推定して、空気量の補正係数等を算出する演算を行う。指示出力部３４は、算出された補正係数等に基づいて、空気供給装置４の作動を制御する指示を出力する。 Therefore, in the present embodiment, the measured tap water temperature is recorded in the setting storage unit 32, and the average value calculation unit 37 obtains the average value of the tap water temperature a predetermined time before the present time. The air amount calculation unit 33 uses the average value as the current tap water temperature, estimates this as the outside air temperature, and performs an operation for calculating an air amount correction coefficient and the like. The instruction output unit 34 outputs an instruction for controlling the operation of the air supply device 4 based on the calculated correction coefficient and the like.

（４−３）効果
以上のような本実施形態によれば、水道水が流れている場合と水道水が停止している場合とのばらつきを考慮して、正確な外気温度を推定することができるので、より正確に適切な量の空気を供給することができる。 (4-3) Effects According to the present embodiment as described above, it is possible to estimate an accurate outside air temperature in consideration of variations between when tap water is flowing and when tap water is stopped. Therefore, an appropriate amount of air can be supplied more accurately.

（５）他の実施形態
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、第３の実施形態は、第２の実施形態を基本構成としたが、第１の実施形態を基本構成としてもよい。第４の実施形態も、第２の実施形態若しくは第３の実施形態を基本構成としてもよい。つまり、本発明における請求項のいずれを組み合わせて実施形態を構成するかは、自由である。 (5) Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the third embodiment has the basic configuration of the second embodiment, the first embodiment may have the basic configuration. The fourth embodiment may have the basic configuration of the second embodiment or the third embodiment. That is, it is free to configure the embodiment by combining any of the claims in the present invention.

また、第３の実施形態において用いるデータは、一年中同じとすることもできるが、季節、月、週等、一定の期間毎に変えることにより、より適切な補正係数を得ることができる。時刻毎の補正係数に加えて、季節等、一定の期間毎に異なる補正係数を用意し、演算に加味することも可能である。空気量に対する補正係数の演算、外気温度（水道水温度）に対する補正係数の演算等は、特定の式やパラメータに限定されるものではない。したがって、上記の実施形態で示した演算は、例示にすぎない。 The data used in the third embodiment can be the same throughout the year, but a more appropriate correction coefficient can be obtained by changing the data every certain period such as season, month, week, and the like. In addition to the correction coefficient for each time, it is possible to prepare a different correction coefficient for each fixed period such as the season and add it to the calculation. The calculation of the correction coefficient for the air amount, the calculation of the correction coefficient for the outside air temperature (tap water temperature), and the like are not limited to specific formulas and parameters. Therefore, the calculation shown in the above embodiment is merely an example.

また、本発明を適用するコージェネレーションシステムの構成は、上記の実施形態で例示したものには限定されず、個々の構成要素として何を採用するか若しくはしないかは自由である。 In addition, the configuration of the cogeneration system to which the present invention is applied is not limited to that exemplified in the above-described embodiment, and what is adopted as each component or not is free.

本発明の燃料電池コージェネレーションシステムの第１の実施形態を示す構成図The block diagram which shows 1st Embodiment of the fuel cell cogeneration system of this invention 図１の実施形態の制御装置を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the control device of the embodiment of FIG. 本発明の燃料電池コージェネレーションシステムの第２の実施形態を示す構成図The block diagram which shows 2nd Embodiment of the fuel cell cogeneration system of this invention. 図３の実施形態の制御装置を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the control device of the embodiment of FIG. 本発明の燃料電池コージェネレーションシステムの第３の実施形態における制御装置を示す機能ブロック図The functional block diagram which shows the control apparatus in 3rd Embodiment of the fuel cell cogeneration system of this invention 図５の実施形態に用いられる計測データの一例を示す説明図Explanatory drawing which shows an example of the measurement data used for embodiment of FIG. 本発明の燃料電池コージェネレーションシステムの第４の実施形態における制御装置を示す機能ブロック図The functional block diagram which shows the control apparatus in 4th Embodiment of the fuel cell cogeneration system of this invention

符号の説明Explanation of symbols

１…貯湯槽
２…温度計測装置
３…制御装置
４…空気供給装置
５…湯供給量計測装置
３１…入力部
３２…設定記憶部
３３…空気量演算部
３４…指示出力部
３５…外気温推定部
３６…タイマ
３７…平均値算出部
Ｆ…燃料電池
Ｌ１…温水循環ライン
Ｌ２…水道水供給ライン
Ｌ３…温水供給ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hot water storage tank 2 ... Temperature measuring device 3 ... Control apparatus 4 ... Air supply device 5 ... Hot water supply amount measuring device 31 ... Input part 32 ... Setting memory | storage part 33 ... Air amount calculating part 34 ... Instruction output part 35 ... Outside temperature estimation Unit 36 Timer 37 Average value calculation unit F Fuel cell L1 Hot water circulation line L2 Tap water supply line L3 Hot water supply line

Claims

燃料電池からの排熱と外部から供給される水との熱交換を行うことにより、湯を供給する貯湯槽と、前記貯湯槽へ供給される水の温度を測定する温度計測装置と、前記燃料電池へ空気を供給する空気供給装置と、を有する燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、
前記空気供給装置を制御することにより、前記燃料電池へ供給される空気量を調節する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記温度計測装置により計測された水の温度を外気温度とみなして、この外気温度に基づいて、前記空気供給装置の制御値を演算する空気量演算部を有することを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。 A heat storage tank for supplying hot water by exchanging heat between exhaust heat from the fuel cell and water supplied from outside, a temperature measuring device for measuring the temperature of water supplied to the hot water storage tank, and the fuel In a fuel cell cogeneration system having an air supply device for supplying air to a battery,
A control device for adjusting the amount of air supplied to the fuel cell by controlling the air supply device;
The control device includes an air amount calculation unit that regards the temperature of water measured by the temperature measurement device as an outside air temperature and calculates a control value of the air supply device based on the outside air temperature. Fuel cell cogeneration system.

燃料電池からの排熱と外部から供給される水との熱交換を行うことにより、湯を供給する貯湯槽と、前記貯湯槽へ供給される水の温度を測定する温度計測装置と、前記燃料電池へ空気を供給する空気供給装置と、前記貯湯槽からの湯の供給量を計測する湯供給量計測装置と、を有する燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、
前記空気供給装置を制御することにより、前記燃料電池へ供給される空気量を調節する制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記温度計測装置により計測された水の温度と、前記湯供給量計測装置により計測された湯の供給量に基づいて、外気温度を推定する外気温推定部と、
前記外気温推定部によって推定された外気温度に基づいて、前記空気供給装置の制御値を演算する空気量演算部と、
を有することを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。 A heat storage tank for supplying hot water by exchanging heat between exhaust heat from the fuel cell and water supplied from outside, a temperature measuring device for measuring the temperature of water supplied to the hot water storage tank, and the fuel In a fuel cell cogeneration system comprising: an air supply device that supplies air to the battery; and a hot water supply amount measurement device that measures the supply amount of hot water from the hot water storage tank,
A control device for adjusting the amount of air supplied to the fuel cell by controlling the air supply device;
The controller is
Based on the temperature of water measured by the temperature measurement device and the supply amount of hot water measured by the hot water supply amount measurement device, an outside air temperature estimation unit that estimates the outside air temperature,
An air amount calculation unit that calculates a control value of the air supply device based on the outside air temperature estimated by the outside air temperature estimation unit;
A fuel cell cogeneration system comprising:

前記空気量演算部による演算を補正するために、実測された外気温度と水の温度との差を記憶する設定記憶部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池コージェネレーションシステム。 3. The fuel cell code according to claim 1, further comprising a setting storage unit for storing a difference between the actually measured outside air temperature and the water temperature in order to correct the calculation by the air amount calculation unit. Generation system.

前記空気量演算部による演算を補正するために、前記温度計測装置により計測された水の温度について、所定の期間の平均値を求める平均値算出部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池コージェネレーションシステム。 2. An average value calculation unit that obtains an average value of a predetermined period for the temperature of water measured by the temperature measurement device in order to correct the calculation by the air amount calculation unit. Item 3. A fuel cell cogeneration system according to Item 2.

燃料電池からの排熱と外部から供給される水との熱交換を行うことにより、湯を供給する貯湯槽と、前記貯湯槽へ供給される水の温度を測定する温度計測装置と、前記燃料電池へ空気を供給する空気供給装置と、を有する燃料電池コージェネレーションシステムを制御する制御方法において、
コンピュータ又は電子回路が有する空気量演算部が、前記温度計測装置により計測された水の温度を外気温度とみなして、この外気温度に基づいて、前記空気供給装置の制御値を演算することを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステムの制御方法。 A heat storage tank for supplying hot water by exchanging heat between exhaust heat from the fuel cell and water supplied from outside, a temperature measuring device for measuring the temperature of water supplied to the hot water storage tank, and the fuel In a control method for controlling a fuel cell cogeneration system having an air supply device for supplying air to a battery,
An air amount calculation unit included in a computer or an electronic circuit regards the temperature of water measured by the temperature measurement device as an outside air temperature, and calculates a control value of the air supply device based on the outside air temperature. A control method for a fuel cell cogeneration system.

燃料電池からの排熱と外部から供給される水との熱交換を行うことにより、湯を供給する貯湯槽と、前記貯湯槽へ供給される水の温度を測定する温度計測装置と、前記燃料電池へ空気を供給する空気供給装置と、を有する燃料電池コージェネレーションシステムを、コンピュータにより制御する制御プログラムにおいて、
前記プログラムは前記コンピュータに、
前記温度計測装置により計測された水の温度を外気温度とみなして、この外気温度に基づいて、前記空気供給装置の制御値を演算させることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステムの制御プログラム。 A heat storage tank for supplying hot water by exchanging heat between exhaust heat from the fuel cell and water supplied from outside, a temperature measuring device for measuring the temperature of water supplied to the hot water storage tank, and the fuel In a control program for controlling a fuel cell cogeneration system having an air supply device for supplying air to a battery by a computer,
The program is stored in the computer.
A control program for a fuel cell cogeneration system, wherein the temperature of water measured by the temperature measuring device is regarded as an outside air temperature, and a control value of the air supply device is calculated based on the outside air temperature.