JP2019009063A - Power generation device, control device, and control program - Google Patents

Abstract

To provide a power generation device, a control device and a control program that are excellent in user convenience.SOLUTION: A power generation device comprises a fuel cell and a controller. The controller can determine whether or not a combustion part in the power generation device misfires. At an interconnected operation of the power generation device, when it is determined that the combustion part misfires, the controller operates the power generation device in an idling mode. At an autonomous operation of the power generation device, when it is determined that the combustion part misfires, the controller does not operate the power generation device in the idling mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。より詳細には、本開示は、燃料電池を備える発電装置、このような発電装置の制御装置、及び、このような制御装置に実行させる制御プログラムに関する。   The present disclosure relates to a power generation device, a control device, and a control program. More specifically, the present disclosure relates to a power generation device including a fuel cell, a control device for such a power generation device, and a control program executed by such a control device.

固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、「ＳＯＦＣ」と記載する））等のような燃料電池を備える発電装置は、燃料ガス等を用いた電気化学反応によって発電する。このような発電装置は、燃料ガスの不足等に起因して、発電装置内に失火が発生してしまうことがある。燃料電池に失火が発生すると、発電装置が発電する電力は、低下してしまう。   A power generation apparatus including a fuel cell such as a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOFC”) generates power by an electrochemical reaction using a fuel gas or the like. In such a power generation device, misfire may occur in the power generation device due to a shortage of fuel gas or the like. When misfiring occurs in the fuel cell, the power generated by the power generator decreases.

そこで、燃料ガス等を効率良く流すことによって、失火の発生を低減させる発電装置が知られている（例えば、特許文献１）。   Therefore, a power generation device that reduces the occurrence of misfire by efficiently flowing fuel gas or the like is known (for example, Patent Document 1).

特開２０１５−１８５２８０号公報JP-A-2015-185280

しかしながら、従来の発電装置では、発電装置内に発生した失火によって発電装置が発電する電力が低下したときに、ユーザが感じる不便さについては、考慮されていない。   However, in the conventional power generation device, the inconvenience felt by the user when the power generated by the power generation device is reduced due to a misfire occurring in the power generation device is not considered.

本開示の目的は、ユーザの利便性に優れた、発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することにある。   An object of the present disclosure is to provide a power generation device, a control device, and a control program that are excellent in user convenience.

本開示の一実施形態に係る発電装置は、自立運転が可能な発電装置である。前記発電装置は、燃料電池と、制御部とを備える。前記制御部は、前記発電装置内の燃焼部が失火したか否か判定可能である。前記制御部は、前記発電装置の連系運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させる。前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない。   A power generation device according to an embodiment of the present disclosure is a power generation device capable of independent operation. The power generation device includes a fuel cell and a control unit. The said control part can determine whether the combustion part in the said electric power generating apparatus misfired. The control unit causes the power generation device to operate in an idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the interconnection operation of the power generation device. When the control unit determines that the combustion unit has misfired during the self-sustained operation of the power generation device, the control unit does not cause the power generation device to operate in the idling mode.

本開示の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置である。前記制御装置は、前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させる。前記制御装置は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない。   A control device according to an embodiment of the present disclosure is a control device that controls a power generation device including a fuel cell. The control device causes the power generation device to operate in an idling mode when it is determined that the combustion unit in the power generation device has misfired during the interconnected operation of the power generation device. The control device does not operate the power generation device in the idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device.

本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置の制御プログラムである。前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させるステップを実行させる。さらに、前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させないステップを実行させる。   The control program which concerns on one Embodiment of this indication is a control program of the control apparatus which controls a power generator provided with a fuel cell. The control program causes the control device to execute a step of operating the power generation device in an idling mode when it is determined that the combustion unit in the power generation device has misfired during the interconnection operation of the power generation device. Furthermore, the control program causes the control device to execute a step of not operating the power generation device in an idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device.

本開示の一実施形態によれば、ユーザの利便性に優れた、発電装置、制御装置及び制御プログラムが提供され得る。   According to an embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a power generation device, a control device, and a control program that are excellent in user convenience.

本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing roughly the composition of the power generator concerning a 1st embodiment of this indication. 本開示の第１実施形態に係る発電装置構成の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing a part of power generator composition concerning a 1st embodiment of this indication in detail. 本開示の第１実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an operation of the power generation device according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第２実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an operation of a power generation device according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の変形例に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing roughly the composition of the power generator concerning the modification of this indication.

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の１実施形態に係る発電装置について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. First, a power generation device according to an embodiment of the present disclosure will be described.

（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram schematically illustrating the configuration of the power generation device according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a part of the configuration of the power generation device according to the first embodiment of the present disclosure in more detail.

図１に示すように、本開示の第１実施形態に係る発電装置１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００とに接続される。発電装置１と商用電源２００との間にはスイッチ３００が設けられる。図１に示すように、発電装置１には、外部からガス、水及び空気が供給される。発電装置１は、供給されたガス、水及び空気によって発電する。発電装置１は、発電した電力を負荷１００等に供給する。   As shown in FIG. 1, the power generation device 1 according to the first embodiment of the present disclosure is connected to a hot water storage tank 60, a load 100, and a commercial power supply (grid) 200. A switch 300 is provided between the power generation device 1 and the commercial power source 200. As shown in FIG. 1, gas, water, and air are supplied to the power generation apparatus 1 from the outside. The power generation device 1 generates power using the supplied gas, water, and air. The power generator 1 supplies the generated power to the load 100 and the like.

発電装置１は、商用電源２００との連係運転を行うことができる。スイッチ３００は、発電装置１の連系運転時、オン状態になる。また、発電装置１は、自立運転を行うこともできる。例えば、発電装置１は、商用電源２００が停電すると、自立運転を行う。スイッチ３００は、発電装置１の自立運転時、オフ状態になる。   The power generator 1 can perform a linked operation with the commercial power source 200. The switch 300 is turned on when the power generation apparatus 1 is connected. Moreover, the electric power generating apparatus 1 can also perform an autonomous operation. For example, the power generation apparatus 1 performs a self-sustained operation when the commercial power source 200 fails. The switch 300 is turned off during the self-sustaining operation of the power generator 1.

図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、燃焼触媒７０とを備える。   As shown in FIG. 1, the power generator 1 includes a control unit 10, a storage unit 12, a fuel cell module 20, a gas supply unit 32, an air supply unit 34, a reforming water supply unit 36, and an inverter 40. An exhaust heat recovery processing unit 50, a circulating water processing unit 52, and a combustion catalyst 70.

発電装置１は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、制御部１０として少なくとも１つのプロセッサを含む。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は、複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣ及び／又はディスクリート回路として実装されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実装されてもよい。   The power generation device 1 includes at least one processor as the controller 10 to provide control and processing capabilities for performing various functions, as will be described in further detail below. According to various embodiments, the at least one processor may be implemented as a single integrated circuit (IC) or as a plurality of communicatively connected integrated circuit ICs and / or discrete circuits. The at least one processor may be implemented according to various known techniques.

ある実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続又は処理を実行するために構成された、１以上の回路又はユニットを含む。例えば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は、他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことによって、以下に説明する機能を実行してもよい。   In certain embodiments, the processor includes one or more circuits or units configured to perform one or more data computation procedures or processes. For example, a processor may be one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any combination of these devices or configurations. Alternatively, the functions described below may be performed by including other known devices or combinations of configurations.

制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒７０とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御及び管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得し、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各機能部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号又は各種の情報等が送信される場合、制御部１０と他の機能部とは、有線又は無線により接続されてもよい。制御部１０が行う本実施形態における特徴的な制御については、さらに後述する。   The control unit 10 is connected to the storage unit 12, the fuel cell module 20, the gas supply unit 32, the air supply unit 34, the reforming water supply unit 36, the inverter 40, and the combustion catalyst 70. The entire power generation apparatus 1 including each functional unit is controlled and managed. The control part 10 acquires the program memorize | stored in the memory | storage part 12, and implement | achieves the various functions which concern on each function part of the electric power generating apparatus 1 by running this program. When a control signal or various types of information is transmitted from the control unit 10 to other functional units, the control unit 10 and other functional units may be connected by wire or wirelessly. The characteristic control in the present embodiment performed by the control unit 10 will be further described later.

記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。また、記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果等の、各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成されてもよい。これらに限定されず、記憶部１２は、任意の記憶装置であってもよい。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置であってもよいし、光磁気ディスク等であってもよい。   The storage unit 12 stores information acquired from the control unit 10. The storage unit 12 stores a program executed by the control unit 10. In addition, the storage unit 12 also stores various data such as a calculation result by the control unit 10, for example. Further, the storage unit 12 will be described below as including a work memory when the control unit 10 operates. The storage unit 12 may be configured by, for example, a semiconductor memory or a magnetic disk. However, the storage unit 12 may be any storage device. For example, the storage unit 12 may be an optical storage device such as an optical disk, a magneto-optical disk, or the like.

燃料電池モジュール２０は、図２により詳細に示すように、改質器２２Ａ，２２Ｂと、セルスタック２４Ａ，２４Ｂとを備える。図２には、図１に示す発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０及びガス供給部３２のみを示す。図２に示す燃料電池モジュール２０は、２つの改質器２２Ａ及び改質器２２Ｂと、２つのセルスタック２４Ａ及びセルスタック２４Ｂとを備える。しかしながら、燃料電池モジュール２０が備える改質器及びセルスタックの数は、これに限定されない。例えば、燃料電池モジュール２０が備える改質器及びセルスタックの数は、それぞれ１つであってもよいし、それぞれ３以上であってもよい。以下、改質器２２Ａと改質器２２Ｂとを特に区別しない場合、単に「改質器２２」と記載する。同様に、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとを特に区別しない場合、単に「セルスタック２４」と記載する。   As shown in more detail in FIG. 2, the fuel cell module 20 includes reformers 22A and 22B and cell stacks 24A and 24B. 2 shows only the control unit 10, the fuel cell module 20, and the gas supply unit 32 in the power generation device 1 shown in FIG. The fuel cell module 20 shown in FIG. 2 includes two reformers 22A and 22B, and two cell stacks 24A and 24B. However, the number of reformers and cell stacks provided in the fuel cell module 20 is not limited to this. For example, the number of reformers and cell stacks included in the fuel cell module 20 may be one each, or may be three or more. Hereinafter, when the reformer 22A and the reformer 22B are not particularly distinguished, they are simply referred to as “reformer 22”. Similarly, when the cell stack 24A and the cell stack 24B are not particularly distinguished, they are simply described as “cell stack 24”.

改質器２２は、ガス供給部３２から供給されるガス及び改質水供給部３６から供給される改質水を用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。例えば、改質器２２は、改質供給部３６から供給された改質水を用いて水蒸気を生成する。さらに、改質器２２は、生成した水蒸気を用いた水蒸気改質により、ガス供給部３２から供給されるガスを用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素及び／又は一酸化炭素と、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、燃料電池であるセルスタック２４は、電気化学反応により発電する。なお、改質器としては、前述の水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、これに限定されない。他の改質器として、酸素を含む空気等を用いて水素を生成する部分酸化改質（Partial Oxidation （ＰＯＸ））と行う改質器等であってよい。燃料電池モジュール２０内で発電した直流電力は、インバータ４０に出力される。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。   The reformer 22 generates hydrogen and / or carbon monoxide using the gas supplied from the gas supply unit 32 and the reformed water supplied from the reformed water supply unit 36. For example, the reformer 22 generates steam using the reformed water supplied from the reforming supply unit 36. Further, the reformer 22 generates hydrogen and / or carbon monoxide by using the gas supplied from the gas supply unit 32 by steam reforming using the generated steam. The cell stack 24 generates power by reacting hydrogen and / or carbon monoxide generated in the reformer 22 with oxygen in the air. That is, in this embodiment, the cell stack 24 that is a fuel cell generates power by an electrochemical reaction. In addition, as a reformer, although the reformer which performs the above-mentioned steam reforming is illustrated, it is not limited to this. As another reformer, a reformer that performs partial oxidation reforming (Partial Oxidation (POX)) that generates hydrogen using air containing oxygen or the like may be used. The DC power generated in the fuel cell module 20 is output to the inverter 40. The fuel cell module 20 is also called a hot module.

以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）であるものとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４は、ＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））及び溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））等のような燃料電池で構成されてもよい。なお、セルスタックが、例えばＰＥＦＣ等のような、ＳＯＦＣと異なるタイプである場合、セルスタックは、改質器と同じ筺体内に含まれなくてもよい。この場合、発電装置１は、前述したような燃料電池モジュールを備えなくてもよい。また、セルスタックが、例えばＰＥＦＣ等のような、ＳＯＦＣと異なるタイプである場合に、セルスタックと改質器が同じ筺体内に含まれる場合であっても、セルスタックと改質器とは、互いに近傍に位置しなくてもよい。また、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、例えば、単体で７００Ｗ程度の発電ができるセルスタックを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。   Hereinafter, the cell stack 24 will be described as being an SOFC (solid oxide fuel cell). However, the cell stack 24 according to the present embodiment is not limited to the SOFC. The cell stack 24 according to the present embodiment includes, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), and a molten carbonate fuel cell (PAFC). A fuel cell such as Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) may be used. In addition, when a cell stack is a type different from SOFC, for example, PEFC etc., a cell stack does not need to be contained in the same housing as a reformer. In this case, the power generator 1 may not include the fuel cell module as described above. In addition, when the cell stack is of a type different from SOFC, such as PEFC, for example, even if the cell stack and the reformer are included in the same casing, the cell stack and the reformer are It does not have to be located near each other. In the present embodiment, the fuel cell module 20 may include, for example, four cell stacks that can generate about 700 W of power alone. In this case, the fuel cell module 20 can output about 3 kW of electric power as a whole.

本実施形態に係る燃料電池モジュール２０及びセルスタック２４は、上述のような構成に限定されない。種々の構成を、燃料電池モジュール２０及びセルスタック２４に採用することができる。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記載する。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、発電装置１は、「燃料電池」として、セルスタック２４ではなく、単に、燃料電池のセル１つのみを備えてもよい。また、「燃料電池」は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールを備えないものであってよい。   The fuel cell module 20 and the cell stack 24 according to the present embodiment are not limited to the configuration described above. Various configurations can be employed for the fuel cell module 20 and the cell stack 24. In the present disclosure, the cell stack 24 that actually generates power is appropriately referred to as a “fuel cell”. In the present disclosure, any functional unit including the cell stack 24 may be collectively referred to as “fuel cell” as appropriate. For example, the power generation apparatus 1 may include only one cell of the fuel cell instead of the cell stack 24 as the “fuel cell”. Further, the “fuel cell” may be one that does not include a module, such as PEFC.

ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２にガスを供給する。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給するガスの量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えば、ガスラインによって構成されてもよい。また、ガス供給部３２は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス又はＬＰＧ等であるが、これに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガス又は石炭ガス等であってもよい。本実施形態において、ガス供給部３２は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給する。   The gas supply unit 32 supplies gas to the reformer 22 of the fuel cell module 20. At this time, the gas supply unit 32 controls the amount of gas supplied to the reformer 22 based on the control signal from the control unit 10. In this embodiment, the gas supply part 32 may be comprised by the gas line, for example. Moreover, the gas supply part 32 may perform the desulfurization process of gas, and may heat gas preliminarily. The exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for heating the gas. The gas is, for example, city gas or LPG, but is not limited thereto. For example, the gas may be natural gas or coal gas, depending on the fuel cell. In the present embodiment, the gas supply unit 32 supplies a fuel gas used for an electrochemical reaction when the cell stack 24 generates power.

ガス供給部３２は、図２により詳細に示すように、流量計９２Ａ，９２Ｂと、ガスポンプ９４Ａ，９４Ｂとを備える。以下、２つの流量計９２Ａと流量計９２Ｂとを特に区別しない場合、単に「流量計９２」と記載する。同様に、以下、ガスポンプ９４Ａとガスポンプ９４Ｂとを特に区別しない場合、単に「ガスポンプ９４」と記載する。   As shown in more detail in FIG. 2, the gas supply unit 32 includes flow meters 92A and 92B and gas pumps 94A and 94B. Hereinafter, when the two flowmeters 92A and 92B are not particularly distinguished, they are simply referred to as “flowmeter 92”. Similarly, hereinafter, when the gas pump 94A and the gas pump 94B are not particularly distinguished, they are simply referred to as “gas pump 94”.

図２に示すように、ガス供給部３２に供給されるガスは、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂに供給される。しかしながら、流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂには、それぞれ別個の供給源からガスが供給されてもよい。   As shown in FIG. 2, the gas supplied to the gas supply unit 32 is branched from one supply source into two paths and supplied to the flow meter 92A and the flow meter 92B, respectively. However, gas may be supplied to the flow meter 92A and the flow meter 92B from separate sources.

流量計９２Ａは、ガスポンプ９４Ａに接続される。流量計９２Ａは、流量計９２Ａを経て流れるガスを測定する。流量計９２Ｂは、ガスポンプ９４Ｂに接続される。流量計９２Ｂは、流量計９２Ｂを経て流れるガスを測定する。ガスの流量を計測可能なものであれば、任意のものを流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂに採用することができる。   The flow meter 92A is connected to the gas pump 94A. The flow meter 92A measures the gas flowing through the flow meter 92A. The flow meter 92B is connected to the gas pump 94B. The flow meter 92B measures the gas flowing through the flow meter 92B. Any gas flow rate can be used for the flow meter 92A and the flow meter 92B as long as the gas flow rate can be measured.

ガスポンプ９４Ａは、流量計９２Ａを経たガスを、改質器２２Ａに送出する。ガスポンプ９４Ｂは、流量計９２Ｂを経たガスを、改質器２２Ｂに送出する。改質器２２Ａ及び改質器２２Ｂにガスを送出可能なものであれば、任意のものを、ガスポンプ９４Ａ及びガスポンプ９４Ｂに採用することができる。   The gas pump 94A sends the gas that has passed through the flow meter 92A to the reformer 22A. The gas pump 94B sends the gas that has passed through the flow meter 92B to the reformer 22B. Any gas can be employed for the gas pump 94A and the gas pump 94B as long as the gas can be sent to the reformer 22A and the reformer 22B.

図１に示す空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の量を制御する。本実施形態において、空気供給部３４は、例えば、空気ラインによって構成されてもよい。また、空気供給部３４は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。本実施形態において、空気供給部３４は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。なお、空気供給部３４がセルスタック２４に供給するものは、空気に限定されない。例えば、空気供給部３４は、酸素のみをセルスタック２４に供給してもよいし、酸素を含有する空気以外の気体をセルスタック２４に供給してもよい。   The air supply unit 34 illustrated in FIG. 1 supplies air to the cell stack 24 of the fuel cell module 20. At this time, the air supply unit 34 controls the amount of air supplied to the cell stack 24 based on a control signal from the control unit 10. In this embodiment, the air supply part 34 may be comprised by the air line, for example. The air supply unit 34 may preliminarily heat the air taken from the outside and supply the air to the cell stack 24. In the present embodiment, the air supply unit 34 supplies air used for an electrochemical reaction when the cell stack 24 generates power. Note that what the air supply unit 34 supplies to the cell stack 24 is not limited to air. For example, the air supply unit 34 may supply only oxygen to the cell stack 24 or may supply gas other than air containing oxygen to the cell stack 24.

改質水供給部３６は、改質水を燃料電池モジュール２０の改質器２２に供給する。このとき、改質水供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する改質水の量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３６は、例えば、改質水ラインによって構成されてもよい。改質水供給部３６は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として改質水を生成してもよい。改質水を生成する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。   The reforming water supply unit 36 supplies the reforming water to the reformer 22 of the fuel cell module 20. At this time, the reforming water supply unit 36 controls the amount of reforming water supplied to the reformer 22 based on the control signal from the control unit 10. In the present embodiment, the reforming water supply unit 36 may be configured by a reforming water line, for example. The reforming water supply unit 36 may generate reforming water using water collected from the exhaust gas from the cell stack 24 as a raw material. The exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for generating the reformed water.

インバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータを有する。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータによりセルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータだけでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを有してもよい。インバータ４０から出力される交流電力は、分電盤等を介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤等を介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。さらに、負荷１００は、スイッチ３００がオン状態であるときは、すなわち、発電装置１が連系運転を行っているときは、スイッチ３００を介して商用電源２００からの電力も受電することができる。図１には、負荷１００は、１つの部材として図示してある。しかしながら、負荷１００は、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器であってよい。   The inverter 40 is electrically connected to the cell stack 24 in the fuel cell module 20. The inverter 40 has a DC-AC converter. The inverter 40 converts the DC power generated by the cell stack 24 by the DC-AC converter into AC power. The inverter 40 may include not only a DC-AC converter but also a DC-DC converter. The AC power output from the inverter 40 is supplied to the load 100 via a distribution board or the like. The load 100 receives power output from the inverter 40 via a distribution board or the like. Furthermore, the load 100 can also receive power from the commercial power source 200 via the switch 300 when the switch 300 is in an on state, that is, when the power generation apparatus 1 is performing a grid operation. In FIG. 1, the load 100 is illustrated as one member. However, the load 100 may be any number of various electrical devices that constitute the load.

排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から、排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば、熱交換器等で構成されてもよい。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２及び貯湯タンク６０に接続される。   The exhaust heat recovery processing unit 50 recovers exhaust heat from the exhaust generated by the power generation of the cell stack 24. The exhaust heat recovery processing unit 50 may be configured with, for example, a heat exchanger or the like. The exhaust heat recovery processing unit 50 is connected to the circulating water processing unit 52 and the hot water storage tank 60.

循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された熱によって加熱された後、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部５０で回収された熱は、ガス、空気又は改質水の加熱等に用いられてもよい。   The circulating water processing unit 52 circulates water from the hot water storage tank 60 to the exhaust heat recovery processing unit 50. The water supplied to the exhaust heat recovery processing unit 50 is heated by the heat recovered by the exhaust heat recovery processing unit 50 and then returns to the hot water storage tank 60. The exhaust heat recovery processing unit 50 exhausts the exhaust from which the exhaust heat has been recovered to the outside. Further, as described above, the heat recovered by the exhaust heat recovery processing unit 50 may be used for heating gas, air, reformed water, or the like.

貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部５２に接続される。貯湯タンク６０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４等から回収された排熱を利用して生成された湯を、貯めることができる。   The hot water storage tank 60 is connected to the exhaust heat recovery processing unit 50 and the circulating water processing unit 52. The hot water storage tank 60 can store hot water generated using exhaust heat recovered from the cell stack 24 of the fuel cell module 20 or the like.

燃焼触媒７０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４の発電により生じる排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる。燃焼触媒７０は、例えば、ハニカム構造に貴金属触媒が塗布されたハニカム触媒を含んでもよい。貴金属触媒は、例えば、白金及びパラジウム等を含んでもよい。   The combustion catalyst 70 burns unburned gas contained in the exhaust gas generated by the power generation of the cell stack 24 of the fuel cell module 20. The combustion catalyst 70 may include, for example, a honeycomb catalyst in which a noble metal catalyst is applied to a honeycomb structure. The noble metal catalyst may include, for example, platinum and palladium.

図１に示すように、発電装置１は、第１温度センサ７２をさらに備える。第１温度センサ７２は、燃焼触媒７０の出口付近の温度（以下、「燃焼触媒出口の温度」と記載する）を検出する。第１温度センサ７２は、燃焼触媒７０の出口付近に設置される。ここで、燃焼触媒７０の出口付近とは、燃焼触媒７０をガスが通過し終わった部分付近であってもよいし、燃焼触媒７０をガスが通過しきる直前の部分付近であってもよい。なお、セルスタック２４の上方においてガスが燃焼する部分（以下、「燃焼部」と記載する）が失火し、不完全燃焼が増えると、排気に含まれる未燃ガスが多くなる。排気に含まれる未燃ガスが多くなると、燃焼触媒７０が燃焼させる未燃ガスが増え、燃焼触媒出口の温度が高くなる。従って、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された温度が第１所定値を上回るとき、燃焼部が失火したと判定することができる。   As shown in FIG. 1, the power generation device 1 further includes a first temperature sensor 72. The first temperature sensor 72 detects the temperature in the vicinity of the outlet of the combustion catalyst 70 (hereinafter referred to as “temperature of the combustion catalyst outlet”). The first temperature sensor 72 is installed near the outlet of the combustion catalyst 70. Here, the vicinity of the outlet of the combustion catalyst 70 may be the vicinity of the portion where the gas has passed through the combustion catalyst 70, or the vicinity of the portion immediately before the gas has completely passed through the combustion catalyst 70. Note that when a portion where the gas burns above the cell stack 24 (hereinafter referred to as “combustion portion”) is misfired and incomplete combustion increases, the amount of unburned gas contained in the exhaust increases. When the amount of unburned gas contained in the exhaust gas increases, the amount of unburned gas burned by the combustion catalyst 70 increases and the temperature of the combustion catalyst outlet increases. Therefore, the control unit 10 can determine that the combustion unit has misfired when the temperature detected by the first temperature sensor 72 exceeds the first predetermined value.

図２に示すように、発電装置１は、第２温度センサ８０Ａ及び第２温度センサ８０Ｂをさらに備える。第２温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａの付近、例えば、セルスタック２４Ａの上方に設置される。第２温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ｂの付近、例えば、セルスタック２４Ｂの上方に設置される。以下、第２温度センサ８０Ａと第２温度センサ８０Ｂとを特に区別しない場合、単に、「第２温度センサ８０」と記載する。   As shown in FIG. 2, the power generation device 1 further includes a second temperature sensor 80A and a second temperature sensor 80B. The second temperature sensor 80A is installed near the cell stack 24A, for example, above the cell stack 24A. The second temperature sensor 80B is installed near the cell stack 24B, for example, above the cell stack 24B. Hereinafter, when the second temperature sensor 80A and the second temperature sensor 80B are not particularly distinguished, they are simply referred to as “second temperature sensor 80”.

第２温度センサ８０は、燃焼部の温度を検出する。制御部１０は、第２温度センサ８０によって検出された温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定することができる。   The second temperature sensor 80 detects the temperature of the combustion part. When the temperature detected by the second temperature sensor 80 falls below the second predetermined value, the control unit 10 can determine that the combustion unit has misfired.

図２に示すように、発電装置１は、着火ヒータ８２Ａ，８２Ｂをさらに備える。着火ヒータ８２Ａは、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４Ａを構成する各セルの開口から漏れ出る未反応燃料に着火する。同様に、着火ヒータ８２Ｂは、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４Ｂを構成する各セルの開口から漏れ出る未反応燃料に着火する。以下、着火ヒータ８２Ａと着火ヒータ８２Ｂとを特に区別しない場合、単に「着火ヒータ８２」と記載する。   As shown in FIG. 2, the power generator 1 further includes ignition heaters 82A and 82B. The ignition heater 82 </ b> A ignites unreacted fuel leaking from the opening of each cell constituting the cell stack 24 </ b> A based on a control signal from the control unit 10. Similarly, the ignition heater 82B ignites unreacted fuel leaking from the opening of each cell constituting the cell stack 24B based on a control signal from the control unit 10. Hereinafter, when the ignition heater 82A and the ignition heater 82B are not particularly distinguished, they are simply referred to as “ignition heater 82”.

着火ヒータ８２は、例えば発電装置１を起動させるときに、すなわち、未反応燃料が燃焼していないときに、当該未反応燃料に着火する。着火ヒータ８２が一旦着火すれば、その後は、セルスタック２４から僅かずつ漏れ出る未反応燃料が燃料し続けることによって、セルスタック２４の温度が高温に維持され得る。   The ignition heater 82 ignites the unreacted fuel when the power generation device 1 is started, that is, when the unreacted fuel is not combusted, for example. Once the ignition heater 82 is ignited, the temperature of the cell stack 24 can be maintained at a high temperature by continuing to fuel unreacted fuel that leaks from the cell stack 24 little by little.

次に、本実施形態に係る発電装置１の動作を説明する。   Next, operation | movement of the electric power generating apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

制御部１０は、発電装置１が停止状態にあるときに、例えば外部から運転開始の指示を受けると、発電装置１を起動させる。発電装置１を起動させた後、制御部１０は、例えば外部からの指示に基づいて、発電装置１を通常モードで運転させる。通常モードとは、例えば、負荷１００等の消費電力に基づいて、発電装置１が電力を出力するモードである。通常モードにおいて、発電装置１は、負荷追従運転を行ってもよいし、定格出力運転を行ってもよい。   When the power generation apparatus 1 is in a stopped state, the control unit 10 activates the power generation apparatus 1 when receiving an instruction to start operation from the outside, for example. After starting the power generation device 1, the control unit 10 causes the power generation device 1 to operate in the normal mode based on, for example, an instruction from the outside. The normal mode is a mode in which the power generator 1 outputs power based on the power consumption of the load 100 or the like, for example. In the normal mode, the power generator 1 may perform a load following operation or a rated output operation.

制御部１０は、例えば発電装置１を通常モードで運転させている間、燃焼部が失火したか否か判定可能である。例えば、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るとき、燃焼部が失火したと判定してもよい。また、制御部１０は、第２温度センサ８０によって検出された燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定してもよい。なお、これらの方法に限られず、任意の方法によって、制御部１０は、燃料部が失火したか否か判定してもよい。以下では、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るか又は第２温度センサ８０によって検出された燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定するものとする。   For example, the control unit 10 can determine whether or not the combustion unit has misfired while operating the power generation device 1 in the normal mode. For example, the control unit 10 may determine that the combustion unit has misfired when the temperature of the combustion catalyst outlet detected by the first temperature sensor 72 exceeds a first predetermined value. Further, the control unit 10 may determine that the combustion unit has misfired when the temperature of the combustion unit detected by the second temperature sensor 80 is lower than the second predetermined value. In addition, it is not restricted to these methods, Control part 10 may determine whether the fuel part misfired by arbitrary methods. Hereinafter, the control unit 10 determines whether the temperature of the combustion catalyst outlet detected by the first temperature sensor 72 exceeds the first predetermined value or the temperature of the combustion unit detected by the second temperature sensor 80 becomes the second predetermined value. When below, it shall determine with the combustion part having misfired.

制御部１０は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定すると、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。アイドリングモードとは、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０への燃料ガス等の供給を続けたまま、発電装置１の電力出力を停止することでセルスタック２４の発電をほぼ停止させるモードである。アイドリングモードでは、例えば、制御部１０は、ガス供給部３２に燃料電池モジュール２０へ燃料ガスの供給を続けさせ、その一方で、インバータ４０を停止させる。ＤＣ−ＡＣコンバータとＤＣ−ＤＣコンバータを有するインバータ４０の停止は、少なくともＤＣ−ＤＣコンバータを停止すればよい。   When the control unit 10 determines that the combustion unit has misfired during the interconnection operation of the power generation device 1, the control unit 10 causes the power generation device 1 to operate in the idling mode. The idling mode is a mode in which the power generation of the cell stack 24 is substantially stopped by stopping the power output of the power generator 1 while the supply of fuel gas or the like from the gas supply unit 32 to the fuel cell module 20 is continued. In the idling mode, for example, the control unit 10 causes the gas supply unit 32 to continue to supply the fuel gas to the fuel cell module 20 while stopping the inverter 40. The inverter 40 having the DC-AC converter and the DC-DC converter may be stopped by at least stopping the DC-DC converter.

ここで、通常モードでは、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０に供給される燃料ガスは、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスと、セルスタック２４の発電に寄与する燃料ガスとに分けられる。これに対して、アイドリングモードでは、セルスタック２４の発電がほぼ停止するため、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０に供給される燃料ガスのほぼ全てが、燃焼部の燃焼に寄与するようになる。従って、発電装置１をアイドリングモードで運転させることによって、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが、通常の発電モードで運転させるときよりも増加する。燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが増加することで、燃焼部を失火から回復させやすくなる。また、燃焼部を失火から回復させるために、発電装置１がアイドリングモードで運転しても、すなわち、発電装置１が電力出力を停止しても、負荷１００は、商用電源２００からの電力を受電することができる。従って、ユーザは、発電装置１がアイドリングモードで運転しているときも、負荷１００に含まれる電気機器等を使用し続けることができる。   Here, in the normal mode, the fuel gas supplied from the gas supply unit 32 to the fuel cell module 20 is divided into a fuel gas contributing to combustion in the combustion unit and a fuel gas contributing to power generation in the cell stack 24. On the other hand, in the idling mode, since the power generation of the cell stack 24 is substantially stopped, almost all of the fuel gas supplied from the gas supply unit 32 to the fuel cell module 20 contributes to the combustion of the combustion unit. . Therefore, by operating the power generation device 1 in the idling mode, the fuel gas that contributes to the combustion of the combustion section increases more than when operating in the normal power generation mode. By increasing the amount of fuel gas that contributes to combustion in the combustion section, the combustion section can be easily recovered from misfire. Further, in order to recover the combustion section from misfire, even if the power generation device 1 is operated in the idling mode, that is, even when the power generation device 1 stops the power output, the load 100 receives power from the commercial power source 200. can do. Therefore, the user can continue to use the electric device or the like included in the load 100 even when the power generation apparatus 1 is operating in the idling mode.

一方、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。つまり、制御部１０は、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１を通常モードで運転させる。このような制御によって、例えば、図２に示すセルスタック２４Ａ及びセルスタック２４Ｂの何れか一方に失火が発生しても、正常に高温に維持されているセルスタック２４Ｂ又はセルスタック２４Ａが発電し続けることができる。また、例えば、図２に示すセルスタック２４Ａ，２４Ｂの両方に失火が発生しても、セルスタック２４Ａ，２４Ｂは、発電量は低下するが、発電し続けることができる。これにより、ユーザは、例えば商用電源２００が停電し、発電装置１が自立運転を行っているときでも、負荷１００に含まれる電気機器を使用し続けることができる。さらに、発電装置１が通常モードで運転していても、セルスタック２４内の燃料ガスの部分的な濃度変化によって又は負荷１００の消費電力の低減によって、燃焼部が失火から回復することもあり得る。   On the other hand, the control unit 10 does not operate the power generation device 1 in the idling mode even if it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device 1. That is, even if it determines with the control part 10 having misfired the combustion part, it makes the electric power generating apparatus 1 drive in normal mode. By such control, for example, even if one of the cell stack 24A and the cell stack 24B shown in FIG. 2 misfires, the cell stack 24B or the cell stack 24A that is normally maintained at a high temperature continues to generate power. be able to. For example, even if misfire occurs in both of the cell stacks 24A and 24B shown in FIG. 2, the power generation amount of the cell stacks 24A and 24B is reduced, but the power generation can be continued. Thereby, the user can continue to use the electric device included in the load 100 even when, for example, the commercial power source 200 is cut off and the power generation apparatus 1 is operating independently. Further, even when the power generator 1 is operating in the normal mode, the combustion unit may recover from misfire due to a partial concentration change of the fuel gas in the cell stack 24 or due to a reduction in power consumption of the load 100. .

さらに、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御してもよい。ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすことで、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスの量を増加させることができる。燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが増加することによって、燃焼部を失火から回復させ得る。   Further, when the control unit 10 determines that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device 1, the gas supplied from the gas supply unit 32 to the reformer 22 while the power generation device 1 is operated in the normal mode. You may control to increase the quantity of. By increasing the amount of gas that the gas supply unit 32 supplies to the reformer 22, the amount of fuel gas that contributes to combustion in the combustion unit can be increased. By increasing the fuel gas that contributes to the combustion of the combustion part, the combustion part can be recovered from misfire.

続いて、発電装置１の動作の流れについて、図３を参照して説明する。図３は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。制御部１０は、図３に示す処理を、発電装置１の発電中に、定期的に行ってもよい。   Subsequently, the operation flow of the power generation device 1 will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the power generation device according to the first embodiment of the present disclosure. The control unit 10 may periodically perform the process illustrated in FIG. 3 during the power generation of the power generation device 1.

制御部１０は、第１温度センサ７２から燃焼触媒出口の温度を取得し、第２温度センサ８０から燃焼部の温度を取得する（ステップＳ１１）。制御部１０は、取得した温度に基づいて、燃焼部が失火したか否か判定する（ステップＳ１２）。制御部１０は、燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るか又は燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定する。制御部１０は、燃焼部が失火したと判定したとき（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３の処理に進む。一方、制御部１０は、燃焼部が失火していないと判定したとき（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理を終了する。   The control unit 10 acquires the temperature of the combustion catalyst outlet from the first temperature sensor 72, and acquires the temperature of the combustion unit from the second temperature sensor 80 (step S11). The control unit 10 determines whether or not the combustion unit has misfired based on the acquired temperature (step S12). The control unit 10 determines that the combustion unit has misfired when the temperature of the combustion catalyst outlet exceeds a first predetermined value or the temperature of the combustion unit falls below a second predetermined value. When it determines with the control part 10 having misfired the combustion part (step S12: Yes), it progresses to the process of step S13. On the other hand, the control part 10 complete | finishes a process, when it determines with the combustion part not misfiring (step S12: No).

ステップＳ１３の処理では、制御部１０は、発電装置１が自立運転しているか否か判定する。制御部１０は、発電装置１が自立運転していると判定したとき（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、発電装置１をアイドリングモードで運転させずに、すなわち、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ステップＳ１５の処理に進む。一方、制御部１０は、発電装置１が連系運転していると判定したとき（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理に進む。   In the process of step S13, the control unit 10 determines whether or not the power generation device 1 is operating independently. When it is determined that the power generation device 1 is operating independently (step S13: Yes), the control unit 10 does not operate the power generation device 1 in the idling mode, that is, the power generation device 1 is operated in the normal mode. The process proceeds to step S15. On the other hand, when the control unit 10 determines that the power generation apparatus 1 is operating in an interconnected manner (step S13: No), the control unit 10 proceeds to the process of step S14.

ステップＳ１４の処理では、制御部１０は、連系運転をしている発電装置１を、アイドリングモードで運転させる。その後、制御部１０は、燃焼部が失火から回復したときは、発電装置１を通常モードで運転させてもよい。   In the process of step S <b> 14, the control unit 10 causes the power generation apparatus 1 that is performing the grid operation to operate in the idling mode. Thereafter, the control unit 10 may cause the power generator 1 to operate in the normal mode when the combustion unit recovers from misfire.

ステップＳ１５の処理では、制御部１０は、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御する。   In the process of step S <b> 15, the control unit 10 controls the gas supply unit 32 to increase the amount of gas supplied to the reformer 22.

以上のように、第１実施形態では、制御部１０は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定すると、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。発電装置１をアイドリングモードで運転させることによって、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスを増加させることができるため、燃焼部を失火からより回復させやすくなる。一方で、本実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。このような制御によって、ユーザは、例えば商用電源２００が停電して、発電装置１が自立運転を行っているときでも、負荷１００に含まれる電気機器を使用し続けることができる。従って、本実施形態によれば、ユーザの利便性に優れた、発電装置１が提供され得る。   As described above, in the first embodiment, when the control unit 10 determines that the combustion unit has misfired during the interconnection operation of the power generation device 1, the control unit 10 causes the power generation device 1 to operate in the idling mode. By operating the power generation device 1 in the idling mode, it is possible to increase the fuel gas that contributes to the combustion of the combustion section, and thus it is easier to recover the combustion section from misfire. On the other hand, in this embodiment, even if it determines with the control part 10 having misfired the combustion part at the time of the independent operation of the electric power generating apparatus 1, it does not operate the electric power generating apparatus 1 in idling mode. By such control, the user can continue to use the electric device included in the load 100 even when, for example, the commercial power supply 200 is interrupted and the power generation apparatus 1 is operating independently. Therefore, according to this embodiment, the electric power generating apparatus 1 excellent in the convenience for the user can be provided.

さらに、本実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御することができる。ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすことで、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスの量を増加させることができ、燃焼部を失火から回復させることができる。   Furthermore, in this embodiment, when the control unit 10 determines that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device 1, the gas supply unit 32 operates the reformer with the power generation device 1 operating in the normal mode. The amount of gas supplied to 22 can be controlled to increase. By increasing the amount of gas that the gas supply unit 32 supplies to the reformer 22, the amount of fuel gas that contributes to combustion in the combustion unit can be increased, and the combustion unit can be recovered from misfire.

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る発電装置について説明する。第２実施形態に係る発電装置は、第１実施形態に係る発電装置１と同様の構成を採用することができる。従って、以下では、図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態との相違点を中心に説明する。 (Second Embodiment)
Next, the power generation device according to the second embodiment of the present disclosure will be described. The power generation device according to the second embodiment can employ the same configuration as that of the power generation device 1 according to the first embodiment. Therefore, the following description will focus on differences from the first embodiment with reference to FIGS. 1 and 2.

第１実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御した。これに対し、第２実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、着火ヒータ８２によってセルスタック２４の未反応燃料に着火する。このような制御によって、第２実施形態では、燃焼部を失火から回復させ得る。   In the first embodiment, the control unit 10 controls the gas supply unit 32 to increase the amount of gas supplied to the reformer 22 when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation apparatus 1. In contrast, in the second embodiment, the control unit 10 ignites the unreacted fuel in the cell stack 24 by the ignition heater 82 when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generator 1. By such control, in the second embodiment, the combustion unit can be recovered from misfire.

図４は、本開示の第２実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。制御部１０は、図４に示す処理を、発電装置１の発電中に、定期的に行ってもよい。また、図４に示すステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、図３に示すステップＳ１１〜Ｓ１４の処理と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the power generation device 1 according to the second embodiment of the present disclosure. The control unit 10 may periodically perform the process illustrated in FIG. 4 during the power generation of the power generation device 1. Moreover, since the process of step S21-S24 shown in FIG. 4 is the same as the process of step S11-S14 shown in FIG. 3, description is abbreviate | omitted.

制御部１０は、着火ヒータ８２によって、セルスタック２４の未反応燃料を着火する（ステップＳ２５）。このような制御によって、燃焼部を失火から回復させ得る。   The controller 10 ignites the unreacted fuel in the cell stack 24 by the ignition heater 82 (step S25). By such control, the combustion part can be recovered from misfire.

第２実施形態に係る発電装置１において、その他の効果及び制御は、第１実施形態に係る発電装置１と同様である。   In the power generator 1 according to the second embodiment, other effects and controls are the same as those of the power generator 1 according to the first embodiment.

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部及びステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。   Although the present disclosure has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible. In addition, each of the embodiments of the present invention described above is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and is implemented by appropriately combining the features or omitting some of the features. You can also.

例えば、セルスタックがＰＥＦＣ等のようなタイプであってもよい。この場合、燃焼部は、改質器内の改質触媒を加熱するバーナであってもよい。かかる場合、燃焼部すなわちバーナの位置は、発電装置内であれば、セルスタックの上方でなくてもよい。   For example, the cell stack may be of a type such as PEFC. In this case, the combustion unit may be a burner that heats the reforming catalyst in the reformer. In such a case, the position of the combustor, that is, the burner may not be above the cell stack as long as it is within the power generator.

例えば、制御部１０は、第１実施形態に係る制御と、第２実施形態に係る制御とを組み合わせて実行してもよい。この場合、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御するとともに、着火ヒータ８２によってセルスタック２４の未反応燃料に着火してもよい。   For example, the control unit 10 may execute a combination of the control according to the first embodiment and the control according to the second embodiment. In this case, the control unit 10 controls the gas supply unit 32 to increase the amount of gas supplied to the reformer 22 when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device 1, and the ignition heater. The unreacted fuel in the cell stack 24 may be ignited by 82.

例えば、本開示の実施形態は、燃料電池を備えずに、燃料電池を外部から制御する、制御装置として実現することもできる。このような実施形態の一例を、図５に示す。図５に示すように、本実施形態に係る制御装置２は、例えば、制御部１０と、記憶部１２とを含んで構成される。制御装置２は、外部の燃料電池を備える発電装置１を制御する。すなわち、本実施形態に係る制御装置２は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。さらに、本実施形態に係る制御装置２は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。   For example, the embodiment of the present disclosure can be realized as a control device that controls a fuel cell from the outside without including the fuel cell. An example of such an embodiment is shown in FIG. As illustrated in FIG. 5, the control device 2 according to the present embodiment includes, for example, a control unit 10 and a storage unit 12. The control device 2 controls the power generation device 1 including an external fuel cell. That is, the control device 2 according to the present embodiment causes the power generation device 1 to operate in the idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the grid operation of the power generation device 1. Furthermore, the control apparatus 2 which concerns on this embodiment does not operate the electric power generating apparatus 1 in idling mode, when it determines with the combustion part having misfired at the time of the independent operation of the electric power generating apparatus 1. FIG.

さらに、本開示の実施形態は、例えば、上述したような制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。すなわち、本実施形態に係る制御プログラムは、制御装置２に、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させるステップを実行させる。さらに、当該制御プログラムは、制御装置２に、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させないステップを実行させる。   Furthermore, the embodiment of the present disclosure can also be realized as a control program executed by the control device 2 as described above, for example. That is, the control program according to the present embodiment causes the control device 2 to execute a step of causing the power generation device 1 to operate in the idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the interconnection operation of the power generation device 1. Further, the control program causes the control device 2 to execute a step of not operating the power generation device 1 in the idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device 1.

１ 発電装置
２ 制御装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
２０ 燃料電池モジュール
２２，２２Ａ，２２Ｂ 改質器
２４，２４Ａ，２４Ｂ セルスタック
３２ ガス供給部
３４ 空気供給部
３６ 改質水供給部
４０ インバータ
５０ 排熱回収処理部
５２ 循環水処理部
６０ 貯湯タンク
７０ 燃焼触媒
７２ 第１温度センサ
８０，８０Ａ，８０Ｂ 第２温度センサ
８２，８２Ａ，８２Ｂ 着火ヒータ
９２，９２Ａ，９２Ｂ 流量計
９４，９４Ａ，９４Ｂ ガスポンプ
１００ 負荷
２００ 商用電源
３００ スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 2 Control apparatus 10 Control part 12 Memory | storage part 20 Fuel cell module 22,22A, 22B Reformer 24, 24A, 24B Cell stack 32 Gas supply part 34 Air supply part 36 Reformed water supply part 40 Inverter 50 Waste heat Recovery processing unit 52 Circulating water processing unit 60 Hot water storage tank 70 Combustion catalyst 72 First temperature sensor 80, 80A, 80B Second temperature sensor 82, 82A, 82B Ignition heater 92, 92A, 92B Flow meter 94, 94A, 94B Gas pump 100 Load 200 Commercial power supply 300 Switch

Claims (8)

自立運転が可能な発電装置であって、
燃料電池と、
前記発電装置内の燃焼部が失火したか否か判定可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、前記発電装置の連系運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させ、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない、発電装置。 A power generator capable of independent operation,
A fuel cell;
A control unit capable of determining whether or not the combustion unit in the power generation device has misfired,
When the control unit determines that the combustion unit has misfired during the interconnection operation of the power generation device, the control unit is operated in the idling mode,
The said control part is an electric power generating apparatus which does not operate the said electric power generating apparatus in idling mode, when it determines with the said combustion part having misfired at the time of the independent operation of the said electric power generating apparatus. 請求項１に記載の発電装置であって、
改質器をさらに備え、
前記改質器にガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記ガス供給部が前記改質器に供給するガスの量を増やすように制御する、発電装置。 The power generation device according to claim 1,
A reformer,
A gas supply unit for supplying gas to the reformer;
The control unit controls the gas supply unit to increase the amount of gas supplied to the reformer when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustained operation of the power generation device. 請求項１又は２の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃料電池の未反応燃料に着火する着火ヒータをさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記着火ヒータによって前記未反応燃料に着火する、発電装置。 The power generation device according to any one of claims 1 and 2,
An ignition heater that ignites unreacted fuel of the fuel cell;
The control unit ignites the unreacted fuel by the ignition heater when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustained operation of the power generation device. 請求項１から３の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させず、通常モードで運転させる、発電装置。 The power generation device according to any one of claims 1 to 3,
When the control unit determines that the combustion unit has misfired during the self-sustaining operation of the power generation device, the control unit causes the power generation device to operate in the normal mode without operating in the idling mode. 請求項１から４の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃料電池の排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる燃焼触媒と、
前記燃焼触媒の付近の温度を検出する第１温度センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１温度センサによって検出された温度が第１所定値を上回るとき、前記燃焼部が失火したと判定する、発電装置。 The power generation device according to any one of claims 1 to 4,
A combustion catalyst for burning unburned gas contained in the exhaust of the fuel cell;
A first temperature sensor for detecting a temperature in the vicinity of the combustion catalyst,
The control unit determines that the combustion unit has misfired when a temperature detected by the first temperature sensor exceeds a first predetermined value. 請求項１から５の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃焼部の温度を検出する第２温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第２温度センサによって検出された温度が第２所定値を下回るとき、前記燃焼部が失火したと判定する、発電装置。 The power generator according to any one of claims 1 to 5,
A second temperature sensor for detecting the temperature of the combustion section;
The control unit determines that the combustion unit has misfired when a temperature detected by the second temperature sensor is lower than a second predetermined value. 燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置であって、
前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させ、
前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない、制御装置。 A control device for controlling a power generation device including a fuel cell,
During the interconnected operation of the power generator, when it is determined that the combustion section in the power generator has misfired, the power generator is operated in an idling mode,
A control device that does not operate the power generation device in an idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustained operation of the power generation device. 燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置に、
前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させるステップと、
前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させないステップと
を実行させる、制御プログラム。 In a control device for controlling a power generator equipped with a fuel cell,
When it is determined that the combustion section in the power generation device has misfired during the interconnection operation of the power generation device, the step of operating the power generation device in an idling mode;
A control program for executing a step of not operating the power generation device in an idling mode when it is determined that the combustion unit has misfired during the self-sustained operation of the power generation device.

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