JP6125792B2 - Fuel cell cogeneration system, control program and control method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池ユニットの熱を冷却水により回収し、再利用する燃料電池コジェネレーションシステム、その制御プログラムおよび制御方法に関する。
The present invention relates to a fuel cell cogeneration system that recovers and reuses heat of a fuel cell unit with cooling water, and a control program and control method therefor.
燃料電池コジェネレーションシステム（以下、単に「システム」と称する）は、都市ガスなどの燃料ガスの燃焼により発電する燃料電池スタックの熱を回収し、燃料電池スタックを所定温度に維持するとともに、蓄積した回収熱を再利用する。このため、システムは冷却水系統を有する。この冷却水系統は燃料電池スタックに冷却水を循環させる循環路が備えられている。この循環路には冷却水循環を行うポンプが設置されている。 A fuel cell cogeneration system (hereinafter simply referred to as “system”) recovers heat of a fuel cell stack that generates power by burning fuel gas such as city gas, and maintains and accumulates the fuel cell stack at a predetermined temperature. Reuse recovered heat. For this reason, the system has a cooling water system. This cooling water system is provided with a circulation path for circulating cooling water through the fuel cell stack. A pump for circulating cooling water is installed in this circulation path.
このシステムに関し、システム停止時に冷却水系統に空気圧を導入し、システム起動時に冷却水系統からエアを排除して燃料電池への悪影響を回避することが知られている（たとえば、特許文献１）。 With regard to this system, it is known that air pressure is introduced into the cooling water system when the system is stopped, and air is excluded from the cooling water system when the system is started to avoid adverse effects on the fuel cell (for example, Patent Document 1).
燃料電池の冷却水中のエアに関し、燃料電池の暖気中に冷却液を温め、冷却水からエアを抜き取ることが知られている（たとえば、特許文献２）。
Regarding the air in the cooling water of the fuel cell, it is known to warm the coolant during warming of the fuel cell and to extract the air from the cooling water (for example, Patent Document 2).
ところで、冷却水系統に循環する冷却水の温度がシステムの起動から徐々に上昇し、冷却水中の溶存空気が気泡（エア）として現れる。システム停止から長時間が経過すると、冷却水系統にエア溜りが発生する場合がある。システム設置後、冷却水系統に水張りを行う際、冷却水系統にエアが入り込み、そのエアが抜け難い。 By the way, the temperature of the cooling water circulating in the cooling water system gradually rises from the start of the system, and the dissolved air in the cooling water appears as bubbles (air). When a long time elapses after the system is stopped, an air stagnation may occur in the cooling water system. When the cooling water system is filled with water after the system is installed, air enters the cooling water system and the air is difficult to escape.
冷却水に残留するエアがポンプに絡むと、ポンプ機能の低下を来す。いわゆるポンプのエア噛みである。また、冷却水の熱を上水などに熱交換する熱交換器にエアが滞留すると、熱交換効率を低下させる。残留するエアを放置し、その残留量が増大すると、動作エラーを引き起こす原因になる。この動作エラーはたとえば、燃料電池のオーバーヒート、セパレータ内のエア残留による出力電圧の低下、熱交換機器の熱交換異常、冷却水の圧力異常、冷却水タンクのレベル異常などである。 If the air remaining in the cooling water gets entangled with the pump, the pump function deteriorates. This is the so-called air biting of the pump. Moreover, if the air stays in a heat exchanger that exchanges heat of cooling water with clean water or the like, the heat exchange efficiency is lowered. If the remaining air is left and the residual amount increases, an operation error may be caused. This operation error includes, for example, overheating of the fuel cell, a decrease in output voltage due to remaining air in the separator, abnormal heat exchange of the heat exchange device, abnormal pressure of the cooling water, abnormal level of the cooling water tank, and the like.
冷却水系統は配管レイアウトで構成され、配管により様々な機器が連結されている。このため、冷却水系統内に生じたエアは冷却水内に溶存状態、気泡状態などの種々の状態で滞留している。このエアを冷却水系統から除去するには、冷却水系統に設置されたポンプをＯＮ／ＯＦＦさせて冷却水を動揺させて系統外に導くことが行われている。 The cooling water system has a piping layout, and various devices are connected by piping. For this reason, the air generated in the cooling water system stays in various states such as a dissolved state and a bubble state in the cooling water. In order to remove this air from the cooling water system, a pump installed in the cooling water system is turned ON / OFF to sway the cooling water and guide it outside the system.
しかしながら、冷却水の水張り時または起動時のポンプＯＮ／ＯＦＦ制御では、熱交換器内のエアや冷却水系統の各所に滞留するエアを完全に除去できない場合や、ポンプ自体にエア噛みをしているために冷却水循環が行えないなど、性能低下や既述のエラーが発生するという課題がある。発電時に生じたエアを残留させることは、同様に性能低下やエラーを生じるという課題がある。 However, the pump ON / OFF control at the time of water filling or startup of the cooling water cannot completely remove the air in the heat exchanger or the air staying in various places of the cooling water system, Therefore, there is a problem in that the cooling water circulation cannot be performed and the performance is deteriorated and the above-described error occurs. Remaining air generated at the time of power generation similarly has a problem of causing performance degradation and errors.
そこで、本発明の目的は、冷却水系統のエア抜き機能を高めることにある。
Therefore, an object of the present invention is to enhance the air bleeding function of the cooling water system.
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムは、燃料電池に冷却水を循環させる循環路と、前記循環路に前記冷却水を循環させるポンプと、前記燃料電池の発電開始前、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記ポンプを起動して前記ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中の前記ポンプの出力を変動させる制御部とを備える。 In order to achieve the above object, a fuel cell cogeneration system according to the present invention includes a circulation path for circulating cooling water through a fuel cell, a pump for circulating the cooling water through the circulation path, and before power generation of the fuel cell, An OFF period and an operation period are set at a predetermined time interval, the pump is started and the operation of the pump is interrupted at the time interval, and the output of the pump is kept constant within the operation period and the OFF period And a controller that varies the output of the pump during the intermittent operation by varying the output of the pump during the continuous operation period .
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムは、既述の循環路およびポンプを備え、制御部が、前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる構成としてもよい。 In order to achieve the above object, a fuel cell cogeneration system according to the present invention includes the above-described circulation path and pump, and the control unit vents the cooling water before or after starting the power generation of the fuel cell. determine is necessary, if necessary air vent, set the operation period and the OFF period at predetermined time intervals, to interrupt the operation of the pump at the time interval, it said within the operating period pump The output of the pump may be varied during the intermittent operation by keeping the output constant and varying the output of the pump in the continuous operation period with the OFF period interposed therebetween .
上記燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、より好ましくは、前記ポンプの出力の変動は、前記ポンプの前記動作期間の時間変動を含んでもよい。
In the fuel cell cogeneration system, more preferably, the fluctuation of the output of the pump may include time fluctuation of the operation period of the pump.
上記燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、より好ましくは、前記制御部は、前記ポンプの出力、前記燃料電池の温度、前記冷却水の温度のいずれかひとつまたは二以上から前記冷却水がエア噛み状態であるか否かを判断してもよい。 In the fuel cell cogeneration system, more preferably, the control unit is in an air-engaged state of the cooling water from any one or more of the output of the pump, the temperature of the fuel cell, and the temperature of the cooling water. It may be determined whether or not.
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムの制御プログラムは、燃料電池に冷却水を循環させる循環路にポンプを備える燃料電池コジェネレーションシステムに搭載されたコンピュータに実行させるための制御プログラムである。この制御プログラムでは、前記燃料電池の発電開始前に前記ポンプの制御情報を生成し、前記制御情報に基づき、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記燃料電池の発電開始前に前記ポンプを起動し、該ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる処理を前記コンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, a control program for a fuel cell cogeneration system according to the present invention is a control for causing a computer mounted in a fuel cell cogeneration system having a pump in a circulation path for circulating cooling water to the fuel cell to execute the control program. It is a program. In this control program, the pump control information is generated before the start of power generation of the fuel cell , the OFF period and the operation period are set at predetermined time intervals based on the control information, and before the start of power generation of the fuel cell. start the pump, Rutotomoni is interrupted the operation of the pump at the time intervals, said within the operating period maintain a constant output of the pump and the output of the pump in the operation period of continuous across the OFF period And causing the computer to execute a process of changing the output of the pump during the intermittent operation.
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムの制御プログラムは、既述の制御プログラムであって、前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる制御情報を生成する、処理を前記コンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, the control program for the fuel cell cogeneration system according to the present invention is the control program described above, and it is necessary to vent the cooling water before or after starting the power generation of the fuel cell. determine whether, if necessary air vent, set the operation period and the OFF period at predetermined time intervals, said by intermittent operation of the pump at the time interval, the output of the pump is within the operating period The control is executed by the computer to generate control information that varies the output of the pump during the intermittent operation by varying the output of the pump in the continuous operation period with the OFF period kept constant . .
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法は、燃料電池に冷却水を循環させる循環路にポンプを備える燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法である。この制御方法は、前記燃料電池の発電開始前、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記ポンプを起動して前記ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中の前記ポンプの出力を変動させる。 In order to achieve the above object, a control method for a fuel cell cogeneration system according to the present invention is a control method for a fuel cell cogeneration system including a pump in a circulation path for circulating cooling water in the fuel cell. This control method sets an OFF period and an operation period at predetermined time intervals before the start of power generation of the fuel cell, starts the pump and interrupts the operation of the pump at the time interval, and within the operation period. Then, the output of the pump is changed during the intermittent operation by keeping the output of the pump constant and varying the output of the pump in the continuous operation period across the OFF period .
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法は、既述の制御方法であって、前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる。
In order to achieve the above object, the control method of the fuel cell cogeneration system of the present invention is the control method described above, and it is necessary to vent the cooling water before or after starting the power generation of the fuel cell. determine whether, if necessary air vent, set the operation period and the OFF period at predetermined time intervals, said by intermittent operation of the pump at the time interval, the output of the pump is within the operating period Is kept constant, and the pump output is varied during the intermittent operation by varying the pump output during the continuous operation period .
本発明によれば、次のような効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 燃料電池の発電開始前に、循環路を循環させる冷却水に含まれているエアを循環路から効率よく除去することができる。 (1) Before starting the power generation of the fuel cell, the air contained in the cooling water circulating through the circulation path can be efficiently removed from the circulation path.
(2) 燃料電池の発電開始前または発電開始後、冷却水のエア抜きが必要であるかを判断してエア抜きを行うので、循環路を循環させる冷却水に含まれているエアを循環路から効率よく除去することができる。 (2) Before or after the start of power generation by the fuel cell, it is judged whether it is necessary to vent the cooling water, so that the air contained in the cooling water circulating through the circulation path is circulated. Can be efficiently removed.
(3) 冷却水系統からエアを確実に除去でき、冷却水系統、熱交換系統、発電系統の性能低下やエラーを防止でき、燃料電池コジェネレーションシステムの信頼性を高めることができる。燃料電池のオーバーヒート、セパレータ内のエア残留による出力電圧の低下、熱交換機器の熱交換異常、冷却水の圧力異常、冷却水タンクのレベル異常などを未然に回避することができる。 (3) Air can be reliably removed from the cooling water system, performance deterioration and errors of the cooling water system, heat exchange system, and power generation system can be prevented, and the reliability of the fuel cell cogeneration system can be improved. Overheating of the fuel cell, reduction in output voltage due to air remaining in the separator, heat exchange abnormality of the heat exchange device, cooling water pressure abnormality, cooling water tank level abnormality, etc. can be avoided in advance.
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
Other objects, features, and advantages of the present invention will become clearer with reference to the accompanying drawings and each embodiment.
〔第１の実施の形態〕 [First Embodiment]
図１は、第１の実施の形態に係る燃料電池コジェネレーションシステムを示している。図１に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。 FIG. 1 shows a fuel cell cogeneration system according to the first embodiment. The configuration shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to such a configuration.
この燃料電池コジェネレーションシステム２−１には、燃料電池ユニット４と貯湯ユニット６が含まれている。燃料電池ユニット４は、燃料ガスの燃焼により発電するとともに、発電により生じる熱を回収する（排熱回収）。貯湯ユニット６は、燃料電池ユニット４から回収した熱を熱源に用いて上水２２を加熱し、貯湯する。
The fuel cell cogeneration system 2-1 includes a
燃料電池ユニット４には、燃料電池スタック８が設置されている。この燃料電池スタック８は燃料電池の一例であり、複数の燃料電池を備える。この燃料電池スタック８には、冷却水循環路（以下単に「循環路」と称する）１０が接続されており、この循環路１０には、燃料電池スタック８の起動時、発電時または水張り時に冷却水１２を循環させる。起動時は発電前の準備期間である。発電時は発電動作中である。これら起動時または発電時のいずれにも属さない時間として、たとえば、水張り時がある。この水張り時は循環路１０に冷却水１２を充填する場合である。
A
循環路１０は燃料電池ユニット４に冷却水１２を循環させる経路である。つまり、燃料電池ユニット４の出側から流出した冷却水１２を燃料電池ユニット４の入側に循環させる。冷却水１２にはたとえば、純水が用いられる。
The
この循環路１０には、エアベント１４、冷却水タンク１６、熱交換器１８および冷却水ポンプ２０−１が設置されている。エアベント１４は、循環する冷却水１２から気泡化したエアを排出させる。このエアベント１４は、冷却水タンク１６にエアベント機能つまり、エア抜き機能を備えていれば、省略してもよい。冷却水タンク１６には冷却水１２が溜められる。循環する冷却水１２は、冷却水タンク１６の上層側に戻され、冷却水タンク１６の冷却水１２は冷却水タンク１６の底側から流出させる。熱交換器１８は、冷却水１２に回収された排熱を上水２２側に熱交換する。つまり、冷却水１２を熱源とし、上水２２が加熱される。冷却水ポンプ２０−１は、燃料電池スタック８の起動時、発電時または水張り時に起動し、冷却水１２を循環路１０を通じて燃料電池スタック８に循環させる。
In the
燃料電池スタック８の入側には温度センサ２４−１、燃料電池スタック８の出側には温度センサ２４−２が設置されている。温度センサ２４−１は、循環路１０から燃料電池スタック８に流入する冷却水１２の入側温度Ｔ１を検出する。温度センサ２４−２は、燃料電池スタック８から循環路１０に流出する冷却水１２の出側温度Ｔ２を検出する。
A temperature sensor 24-1 is installed on the entrance side of the
冷却水タンク１６にはヒータ２６およびレベルセンサ２８が設置されている。ヒータ２６は、熱源の一例であり、起動時、冷却水１２を予備加熱する。レベルセンサ２８は、冷却水タンク１６の冷却水レベルを検出する。この冷却水レベルは、循環路１０内の冷却水１２が適正量であるか否か（つまり、循環路１０に循環可能か否か）の判断に用いられる。
A
貯湯ユニット６には貯湯タンク３０が設置されている。貯湯タンク３０は上水２２を溜めており、下層側を低温度、上層側を高温度とする蓄熱（階層蓄熱）を行う。この貯湯タンク３０には貯湯循環路３２が接続されている。この貯湯循環路３２は、下層側から取り出された上水２２を上層側に戻す経路である。この貯湯循環路３２には熱交換器１８および貯湯ポンプ２０−２が設置されている。
A hot
貯湯ポンプ２０−２は貯湯循環路３２を通じて貯湯タンク３０の下層側から上水２２を取り出して貯湯循環路３２に循環させ、その上水２２を貯湯タンク３０の上層側に戻す。貯湯循環路３２に循環する上水２２は熱交換器１８に循環し、冷却水１２と上水２２との間で熱交換を行う。つまり、冷却水１２の温度が上水２２より高い場合には、上水２２が冷却水１２によって加熱される。また、上水２２の温度が冷却水１２の温度より高い場合には蓄熱している上水２２の熱で冷却水１２が加熱されることになる。
The hot water storage pump 20-2 takes out the
＜燃料電池コジェネレーションシステム２−１の制御系統３−１＞ <Control system 3-1 of fuel cell cogeneration system 2-1>
図２は、燃料電池コジェネレーションシステム２−１の制御系統３−１を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。 FIG. 2 shows a control system 3-1 of the fuel cell cogeneration system 2-1. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
この制御系統３−１には制御部３６が設置されている。この制御部３６はたとえば、マイクロコンピュータ（μ−ＣＯＭ）などのコンピュータによって構成される。この制御部３６にはＣＰＵ（Central Processing Unit ）３８、ＲＯＭ（Read-Only Memory）４０、ＮＶＭ（Non Volatile Memory）４１、ＲＡＭ（Random-Access Memory）４２および入出部（Ｉ／Ｏ）４４が備えられる。これら機能部はバス４６により接続されている。
A
ＣＰＵ３８はＲＯＭ４０に格納されているＯＳ（Operating System）や制御プログラムなどの各種のプログラムを実行する。このＲＯＭ４０は、記憶媒体の一例であり、このＲＯＭ４０には不揮発性メモリが含まれる。ＮＶＭ４１は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリである。このＮＶＭ４１には設定情報などの各種の制御情報や後述の機能実現のための参照情報などの情報が格納される。この場合、ＲＯＭ４０に各種の制御情報を格納してもよい。ＲＡＭ４２は、情報処理のワークエリアを構成する。
The
Ｉ／Ｏ４４には温度センサ２４−１、２４−２、レベルセンサ２８の検出信号が取り込まれる。このＩ／Ｏ４４から発せられた制御出力は、冷却水ポンプ２０−１、貯湯ポンプ２０−２、加熱制御部４８に加えられる。
Detection signals of the temperature sensors 24-1 and 24-2 and the
ヒータ２６はたとえば、交流ヒータであり、交流電源５０の供給により発熱する。加熱制御部４８は、ヒータ２６の給電制御部の一例であり、制御部３６の制御出力を受けることによりヒータ２６を給電状態または給電解除状態に制御する。
The
＜ＣＰＵ３８の制御機能＞
<Control function of
図３は、ＣＰＵ３８によって実行される冷却水制御機能５２を示している。この冷却水制御機能５２には、起動時（または水張り時）の冷却水制御機能５２−１と、発電時の冷却水制御機能５２−２とが含まれる。
FIG. 3 shows the cooling
(1) 起動時（または水張り時）の冷却水制御機能５２−１ (1) Cooling water control function 52-1 at start-up (or water filling)
起動時（または水張り時）の冷却水制御機能５２−１には、起動機能５６、ポンプ出力断続機能５８−１および出力変動機能６０−１が含まれる。
The cooling water control function 52-1 at the time of starting (or at the time of water filling) includes a starting
起動機能５６は、発電前の起動時（または水張り時）の機能であり、発電前に冷却水ポンプ２０−１を起動させる機能である。斯かる機能の実行により、主として冷却水１２からエアを排出させる。
The starting
ポンプ出力断続機能５８−１は、起動時（または水張り時）、冷却水ポンプ２０−１を起動させ、ポンプ出力Ｐを断続させる。 The pump output intermittent function 58-1 activates the cooling water pump 20-1 and activates the pump output P when activated (or when filled with water).
出力変動機能６０−１は、断続動作中の冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力Ｐを変動させる。この変動形態は、動作期間を単位として出力レベルを変更してもよいし、動作期間中であれば時間経過に応じて出力レベルを変更してもよい。いずれの形態であっても、断続するポンプ出力Ｐの出力レベルを変動させれば、循環する冷却水１２を動揺させ、冷却水１２中のエアをエアベント１４または冷却水タンク１６に導き、外気に排出させることができる。つまり、冷却水１２からエアを抜き取ることができる。
The output variation function 60-1 varies the pump output P of the cooling water pump 20-1 during the intermittent operation. In this variation, the output level may be changed in units of the operation period, or the output level may be changed with the passage of time during the operation period. In any form, if the output level of the intermittent pump output P is changed, the circulating
(2) 発電時の冷却水制御機能５２−２ (2) Cooling water control function 52-2 during power generation
発電時の冷却水制御機能５２−２には、エア抜き必要状態の判断機能６２、ポンプ出力断続機能５８−２および出力変動機能６０−２が含まれる。
The cooling water control function 52-2 at the time of power generation includes a
エア抜き必要状態の判断機能６２は、発電中に冷却水１２からエア抜きが必要であるかを判断する機能である。このエア抜き必要状態の判断（つまり、注意すべき状態）は、たとえば、
ａ）ポンプ出力Ｐの過増大（たとえば、通常の発電時ポンプ出力＋２０〔％〕）、
ｂ） 燃料電池スタック８の過昇温（たとえば、通常の燃料電池スタック温度＋１０〔℃〕）、
ｃ）冷却水１２の昇温不足（たとえば、発電移行時の通常の冷却水温度−１０〔℃〕）
ｄ）冷却水１２の過昇温（たとえば、通常の冷却水温度＋１０〔℃〕）
などである。
The air release necessity
a) Excessive increase in pump output P (for example, normal power generation pump output +20 [%]),
b) Overheating of the fuel cell stack 8 (for example, normal fuel cell stack temperature +10 [° C.]),
c) Insufficient temperature rise of the cooling water 12 (for example, normal cooling water temperature at power generation −10 [° C.])
d) Overheating of the cooling water 12 (for example, normal cooling water temperature +10 [° C.])
Etc.
ａ）のポンプ出力Ｐの過増大は、冷却水ポンプ２０−１のエア噛みが原因で、通常出力では冷却水１２の流量が確保できず、ポンプ出力Ｐを増大させて冷却水１２の循環流量を確保することが原因である。そこで、ポンプ出力Ｐを監視すれば、つまり、冷却水ポンプ２０−１に対する入力レベルを監視すれば、エア抜き必要状態であるか否かを判断することができる。この場合、所定の出力を得るための入力増や、入力に対する所定出力の到達時間を監視し、その時間増からエア抜き必要状態であるか否かを判断してもよい。
The excessive increase of the pump output P in a) is caused by the air engagement of the cooling water pump 20-1, and the flow rate of the cooling
ｂ）の燃料電池スタック８の過昇温は、ポンプ出力Ｐのエア噛みが原因で、冷却水流量が低下するために生じる。したがって、燃料電池スタック８のたとえば、出側温度Ｔ２を取り込み、その増減を監視し、判断すれば、エア抜き必要状態であるか否かを判定できる。
The excessive temperature rise of the
ｃ）の冷却水１２の昇温不足は、循環路１０側にエアが溜まることが原因で、冷却水１２の昇温に時間を要するため、発電移行時に適正な温度に到達していない場合である。したがって、燃料電池スタック８のたとえば、入側温度Ｔ１を取り込み、その値を判断すればエア抜きが必要であるか否かを判断することができる。
c) Insufficient temperature rise of the cooling
ｄ）の冷却水１２の過昇温は、熱交換器１８の循環路１０側にエアが溜ることが原因で冷却水１２からの熱の除去量（上水２２への変換量）が低下するために生じる。したがって、燃料電池スタック８のたとえば、入側温度Ｔ１を取り込み、その増減を監視し、判断すれば、エア抜き必要状態であるか否かを判定できる。
The excessive temperature rise of the cooling
そこで、エア抜き必要状態か否かの判断には、既述のａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）のいずれかまたは２以上を用いればよく、また、全部を用いてもよい。 Therefore, any of the above-described a), b), c) and d) or two or more may be used for determining whether or not the air bleeding is necessary.
発電時の冷却水制御機能５２−２におけるポンプ出力断続機能５８−２は、既述のエア抜き必要状態の判断機能６２によるエア抜き必要状態に到達した際、動作中のポンプ出力Ｐを断続させる。
The pump output intermittent function 58-2 in the cooling water control function 52-2 at the time of power generation interrupts the pump output P during operation when reaching the air bleeding necessary state by the air bleeding necessary
そして、発電中の冷却水ポンプ２０−１の出力変動機能６０−２は、断続動作中の冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力Ｐを変動させる。この発電中においても、ポンプ出力Ｐの変動形態は、動作期間を単位として出力レベルを変更してもよいし、動作期間中であれば時間経過に応じて出力レベルを変更してもよい。いずれの形態であっても、断続するポンプ出力Ｐの出力レベルを変動させれば、循環する冷却水１２を動揺させ、冷却水１２中のエアをエアベント１４または冷却水タンク１６に導き、外気に排出させ、冷却水１２からエアを抜き取ることができる。
Then, the output fluctuation function 60-2 of the cooling water pump 20-1 during power generation changes the pump output P of the cooling water pump 20-1 during intermittent operation. Even during this power generation, the pump output P may change in its output level with the operation period as a unit, or during the operation period, the output level may be changed over time. In any form, if the output level of the intermittent pump output P is changed, the circulating
＜冷却水ポンプ２０−１のポンプ制御＞ <Pump control of cooling water pump 20-1>
(1) 起動時（または水張り時）のポンプ出力制御 (1) Pump output control at start-up (or water filling)
起動時（または水張り時）、冷却水ポンプ２０−１を起動して循環路１０に冷却水１２を循環させ、冷却水ポンプ２０−１の動作を断続させる（ＯＮ／ＯＦＦ制御）。このＯＮ／ＯＦＦ制御において、図４に示すように、冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力Ｐを変動させる。
At the start (or at the time of water filling), the cooling water pump 20-1 is started to circulate the cooling
図４は、起動時（または水張り時）のＯＮ／ＯＦＦ制御における出力変動制御を示している。図４の横軸は時間ｔ、縦軸はポンプ出力Ｐの増減比率〔％〕を示している。 FIG. 4 shows the output fluctuation control in the ON / OFF control at the time of start-up (or water filling). The horizontal axis in FIG. 4 indicates time t, and the vertical axis indicates the increase / decrease ratio [%] of the pump output P.
この出力変動制御では、時点ｔ０から時点ｔ１までの時間間隔Ｉ１、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間間隔Ｉ２、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間間隔Ｉ３、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間間隔Ｉ４、時点ｔ４から時点ｔ５までの時間間隔Ｉ５、時点ｔ５から時点ｔ６までの時間間隔Ｉ６、時点ｔ６から時点ｔ７までの時間間隔Ｉ７、時点ｔ７から時点ｔ８までの時間間隔Ｉ８、時点ｔ８から時点ｔ９までの時間間隔Ｉ９、時点ｔ９から時点ｔ１０までの時間間隔Ｉ１０、時点ｔ１０から時点ｔ１１までの時間間隔Ｉ１１が設定されている。 In this output fluctuation control, a time interval I1 from time t0 to time t1, a time interval I2 from time t1 to time t2, a time interval I3 from time t2 to time t3, a time interval I4 from time t3 to time t4, Time interval I5 from time t4 to time t5, time interval I6 from time t5 to time t6, time interval I7 from time t6 to time t7, time interval I8 from time t7 to time t8, time t8 to time t9 Time interval I9, time interval I10 from time t9 to time t10, and time interval I11 from time t10 to time t11 are set.
時点ｔ０で起動を開始し、時間間隔Ｉ１でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。時間間隔Ｉ２でポンプ出力Ｐ＝Ｐ５（但し、Ｐ５＞Ｐ１、Ｐ５＞Ｐ２、Ｐ５＞Ｐ３、Ｐ５＞Ｐ４、Ｐ５＜Ｐ６）に設定している。時間間隔Ｉ３でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。時間間隔Ｉ４でポンプ出力Ｐ＝Ｐ２（但し、Ｐ２＞Ｐ１、Ｐ２＜Ｐ３、Ｐ２＜Ｐ４、Ｐ２＜Ｐ５）に設定している。時間間隔Ｉ５でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。時間間隔Ｉ６でポンプ出力Ｐ＝Ｐ１（Ｐ１＜Ｐ３、Ｐ１＜Ｐ４）に設定している。時間間隔Ｉ７でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。時間間隔Ｉ８でポンプ出力Ｐ＝Ｐ６（Ｐ６＞Ｐ５、Ｐ６＞Ｐ４、Ｐ６＞Ｐ３、Ｐ６＞Ｐ２、Ｐ６＞Ｐ１、たとえば、Ｐ６＝１００〔％〕）に設定している。時間間隔Ｉ９でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。時間間隔Ｉ１０でポンプ出力Ｐ＝Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１、Ｐ３＞Ｐ２）に設定している。時間間隔Ｉ１１でポンプ出力Ｐ＝０に設定している。 Start-up is started at time t0, and pump output P = 0 is set at time interval I1. Pump output P = P5 (where P5> P1, P5> P2, P5> P3, P5> P4, P5 <P6) is set at the time interval I2. Pump output P = 0 is set at time interval I3. Pump output P = P2 (where P2> P1, P2 <P3, P2 <P4, P2 <P5) is set at time interval I4. Pump output P = 0 is set at time interval I5. Pump output P = P1 (P1 <P3, P1 <P4) is set at time interval I6. Pump output P = 0 is set at time interval I7. The pump output P = P6 (P6> P5, P6> P4, P6> P3, P6> P2, P6> P1, for example, P6 = 100 [%]) is set at the time interval I8. Pump output P = 0 is set at time interval I9. The pump output P = P3 (P3> P1, P3> P2) is set at the time interval I10. Pump output P = 0 is set at time interval I11.
この場合のポンプ出力制御では、時間間隔Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３＝Ｉ４＝Ｉ５＝Ｉ６＝Ｉ７＝Ｉ８＝Ｉ９＝Ｉ１０＝Ｉ１１に設定されている。また、ポンプ出力Ｐの変動は、０→Ｐ５→０→Ｐ２→０→Ｐ１→０→Ｐ６→０→Ｐ３→０のように交互に出力０を介在させたレベル変化（つまり、前回値と異なる出力であり、出力レベルのリズム化）を設定している。また、時間間隔Ｉ２：Ｐ５＝一定、時間間隔Ｉ４：Ｐ２＝一定、時間間隔Ｉ６：Ｐ１＝一定、時間間隔Ｉ８：Ｐ６＝一定、時間間隔Ｉ１０：Ｐ３＝一定に設定されている。
In the pump output control in this case, the time interval I1 = I2 = I3 = I4 = I5 = I6 = I7 = I8 = I9 = I10 = I11 is set. Further, the fluctuation of the pump output P is a level change in which the
ポンプ出力制御の時間間隔Ｉは、Ｉ１≠Ｉ２≠Ｉ３≠Ｉ４≠Ｉ５≠Ｉ６≠Ｉ７≠Ｉ８≠Ｉ９≠Ｉ１０≠Ｉ１１でもよいし、Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３＜Ｉ４＜Ｉ５＜Ｉ６＜Ｉ７＜Ｉ８＜Ｉ９＜Ｉ１０＜Ｉ１１でもよいし、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４＞Ｉ５＞Ｉ６＞Ｉ７＞Ｉ８＞Ｉ９＞Ｉ１０＞Ｉ１１・・・でもよい。また、Ｉ１＝Ｉ３＝Ｉ５＝Ｉ７＝Ｉ９＝Ｉ１１＝Ｉｘ、Ｉ２＝Ｉ４＝Ｉ６＝Ｉ８＝Ｉ１０＝Ｉｙとし、Ｉｘ≠Ｉｙとしてもよい。 The pump output control time interval I may be I1 ≠ I2 ≠ I3 ≠ I4 ≠ I5 ≠ I6 ≠ I7 ≠ I8 ≠ I9 ≠ I10 ≠ I11, or I1 <I2 <I3 <I4 <I5 <I6 <I7 <I8 < It may be I9 <I10 <I11, or I1> I2> I3> I4> I5> I6> I7> I8> I9> I10> I11. Alternatively, I1 = I3 = I5 = I7 = I9 = I11 = Ix, I2 = I4 = I6 = I8 = I10 = Iy, and Ix ≠ Iy.
時間間隔を単位とする出力変動では、時間間隔Ｉ２：Ｐ５＝変動（増加または減少）、時間間隔Ｉ４：Ｐ２＝変動（増加または減少）、時間間隔Ｉ６：Ｐ１＝変動（増加または減少）、時間間隔Ｉ８：Ｐ６＝変動（増加または減少）、時間間隔Ｉ１０：Ｐ３＝変動（増加または減少）に設定してもよい。その出力変動も、ランプ関数などの単調変化でもよいし、アトランダムな出力変動でもよい。つまり、正弦関数などの出力変化であってもよい。 For output fluctuation in units of time interval, time interval I2: P5 = variation (increase or decrease), time interval I4: P2 = variation (increase or decrease), time interval I6: P1 = variation (increase or decrease), time Interval I8: P6 = variation (increase or decrease), time interval I10: P3 = variation (increase or decrease) may be set. The output fluctuation may be a monotonous change such as a ramp function, or may be an at random output fluctuation. That is, it may be an output change such as a sine function.
図４に示す起動時のポンプ出力の制御では、Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ８、Ｉ１０の５回の断続出力Ｐ＝Ｐ５、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ６、Ｐ３を生成し、断続運転を実行している。これに対し、図５に示すように、Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ８の４回の断続出力Ｐ＝Ｐ５、Ｐ１、Ｐ６、Ｐ２を生成し、４回の断続運転を実行してもよい。断続回数は、エア抜き必要状態により変更してもよいし、デフォルト設定で一定回数としてもよい。 In the pump output control at startup shown in FIG. 4, five intermittent outputs P2, P2, P2, P1, P6, and P3 of I2, I4, I6, I8, and I10 are generated and intermittent operation is performed. . On the other hand, as shown in FIG. 5, four intermittent outputs P2, P1, P1, P6, and P2 of I2, I4, I6, and I8 may be generated, and the intermittent operation may be executed four times. The number of intermittent times may be changed according to the air bleeding necessity state, or may be a fixed number by default setting.
(2) 発電時のポンプ出力制御 (2) Pump output control during power generation
ａ）燃料電池スタック８の発熱温度に応じた冷却水ポンプ２０−１の出力制御
a) Output control of the cooling water pump 20-1 according to the heat generation temperature of the
燃料電池スタック８の入側温度Ｔ１、出側温度Ｔ２を参照し、燃料電池スタック８の発熱温度を所定温度に維持するための冷却水ポンプ２０−１の出力制御を行う。
With reference to the inlet side temperature T1 and the outlet side temperature T2 of the
図６は、既述の起動から移行した発電動作を示している。この場合、時点ｔ１１で燃料電池スタック８が発電動作に移行している。発電が開始されると、燃料電池スタック８は、燃料の燃焼により熱を発する。つまり、冷却水１２は燃料電池スタック８の排熱を吸収し、温められる。この燃料電池スタック８の温度推移は、温度センサ２４−１に検出される入側温度Ｔ１と、温度センサ２４−２に検出される出側温度Ｔ２により、ＣＰＵ３８で監視される。この温度推移を参照し、制御部３６では燃料電池スタック８の温度が所定温度に維持されるように冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力Ｐを制御する。つまり、回転を増減することにより、冷却水１２の循環量を制御する。図６のＰは、ポンプ出力の変動を示している。このようなポンプ出力Ｐを増減することにより、燃料電池スタック８の温度が所定温度に制御される。
FIG. 6 shows the power generation operation shifted from the above-described startup. In this case, the
ｂ）発電時の冷却水ポンプ２０−１の出力制御 b) Output control of the cooling water pump 20-1 during power generation
発電時には、冷却水ポンプ２０−１を制御し、燃料電池スタック８の発熱状態に応じて燃料電池スタック８に対する冷却水１２の循環量を制御する。この冷却水１２の循環において、冷却水１２のエア抜きが必要であるか（エア抜き必要状態＝注意すべき状態）を監視する。つまり、ポンプ出力Ｐによりエア抜きが必要であるかを判断し、その判断結果に応じてエア抜き処理を実行する。このエア抜き処理は、冷却水ポンプ２０−１の断続動作により実行される。
During power generation, the cooling water pump 20-1 is controlled, and the circulation amount of the cooling
図７は、燃料電池スタック８の発熱温度に応じた冷却水ポンプ２０−１の出力制御を示している。時点ｔ１１で発電が開始され、時間間隔Ｉ１２では連続したポンプ制御に移行している。時点ｔ１２でエア抜き必要状態（注意すべき状態）となっている。つまり、時点ｔ１２がエア抜き必要状態の判断時である。斯かる判断に基づき、時点ｔ１２で断続動作に移行し、時点ｔ１６のエア抜き必要状態（注意すべき状態）の解除まで、断続動作が実行される。この場合、冷却水ポンプ２０−１の出力が時点ｔ１２ないしｔ１３（＝Ｉ１３）でポンプ出力Ｐ＝０、時点ｔ１３ないしｔ１４（＝Ｉ１４）でポンプ出力Ｐ＝Ｐ２、時点ｔ１４ないしｔ１５（＝Ｉ１５）でポンプ出力Ｐ＝０、時点ｔ１５ないしｔ１６（＝Ｉ１６）でポンプ出力Ｐ＝Ｐ５に制御されている。つまり、ポンプ出力Ｐを変動させている。
FIG. 7 shows the output control of the cooling water pump 20-1 according to the heat generation temperature of the
時点ｔ１６では、断続動作の後、エア抜き必要状態から脱したことを判断し、エア抜き必要状態の解除を行う。時点ｔ１６がエア抜き解除時点である。このエア抜き解除の判断は、既述のエア抜き必要状態の判断機能６２により実行される。このエア抜き解除により時点ｔ１６からポンプ出力Ｐを連続状態に移行させる。つまり、燃料電池スタック８の発熱温度に追従した循環流量で冷却水１２を循環させる。
At time t16, after the intermittent operation, it is determined that the air bleed required state has been released, and the air bleed required state is released. Time t16 is the time when air bleeding is released. This air release cancellation determination is executed by the air release necessary
図７に示すポンプ出力制御では、時点ｔ１２（エア抜き必要時点）でポンプ出力Ｐ＝０に設定し、断続動作を実行している。これに対し、図８に示すように、冷却水ポンプ２０−１の出力が時点ｔ１２ないしｔ１３（＝Ｉ１３）でポンプ出力Ｐ＝Ｐ７（たとえば、１００〔％〕出力）、時点ｔ１３ないしｔ１４（＝Ｉ１４）でポンプ出力Ｐ＝０、時点ｔ１４ないしｔ１５（＝Ｉ１５）でポンプ出力Ｐ＝Ｐ２、時点ｔ１５ないしｔ１６（＝Ｉ１６）でポンプ出力Ｐ＝０、時点ｔ１６ないしｔ１７（＝Ｉ１７）でポンプ出力Ｐ＝Ｐ５に制御されている。そして、時点ｔ１７のエア抜き必要状態の解除の後、連続した出力状態に移行している。 In the pump output control shown in FIG. 7, the pump output P is set to 0 at time t12 (at the time when air is necessary), and the intermittent operation is executed. On the other hand, as shown in FIG. 8, the output of the cooling water pump 20-1 is the pump output P = P7 (for example, 100 [%] output) at the time t12 to t13 (= I13), and the time t13 to t14 (= Pump output P = 0 at time I14), pump output P = P2 at time t14 to t15 (= I15), pump output P = 0 at time t15 to t16 (= I16), pump output at time t16 to t17 (= I17) P = P5 is controlled. And after cancellation | release of the air bleeding required state of the time t17, it has transfered to the continuous output state.
このようにエア抜き必要時点でポンプ出力をたとえば、１００〔％〕とし、最高のパワーでエア抜きを開始させれば、よりエア抜き効果が高められる。これにより、冷却水１２の循環量を増大することができ、この循環量の増大により燃料電池スタック８の過昇温を防止でき、燃料電池スタック８の電圧低下を回避することができる。
Thus, if the pump output is set to, for example, 100% at the time when air bleeding is necessary, and the air bleeding is started at the highest power, the air bleeding effect can be further enhanced. Thereby, the circulation amount of the cooling
＜エア抜き必要状態の検出＞ <Detection of necessary air bleeding>
ａ）ポンプ出力Ｐの過増大の検出 a) Detection of excessive increase in pump output P
図９のＡは、エア抜き必要状態情報の一例であるポンプ出力Ｐの時間推移を示している。横軸に時間ｔ、縦軸にポンプ出力Ｐを示している。発電時、特定時点ｔｘにおけるポンプ出力Ｐの標準出力Ｐｓに対し、標準出力Ｐｓの＋２０〔％〕程度の増加出力Ｐｍを検出すれば、エア抜き必要状態と判断すればよい。標準出力Ｐｓおよび増加出力Ｐｍを表す情報はＲＯＭ４０に設定されたプログラム上のデータテーブルに書き込み、その書込み情報を参照すればよい。
FIG. 9A shows the time transition of the pump output P, which is an example of the air bleeding necessary state information. The horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates pump output P. During power generation, if an increased output Pm of about +20 [%] of the standard output Ps with respect to the standard output Ps of the pump output P at the specific time tx is detected, it may be determined that the air bleeding is necessary. Information indicating the standard output Ps and the increase output Pm may be written in a data table on a program set in the
ｂ）燃料電池スタック８の過昇温の検出
b) Detection of overheating of the
図９のＢは、エア抜き必要状態情報の一例である燃料電池スタック８の出側温度Ｔ２の時間推移を示している。横軸に時間ｔ、縦軸に出側温度Ｔ２を示している。発電時、特定時点ｔｘにおける出側温度Ｔ２に関し、標準温度Ｔ２ｓから＋１０〔℃〕程度の過昇温度Ｔ２ｍ〔℃〕を検出すれば、エア抜き必要状態と判断すればよい。標準温度Ｔ２ｓおよび過昇温度Ｔ２ｍを表す情報はＲＯＭ４０に設定されたプログラム上のデータテーブルに書き込み、その書込み情報を参照すればよい。
FIG. 9B shows a time transition of the outlet side temperature T2 of the
ｃ）冷却水１２の昇温不足の検出
c) Detection of insufficient heating of the cooling
図９のＣは、エア抜き必要状態情報の一例である燃料電池スタック８の入側温度Ｔ１の時間推移（起動時の推移）を示している。横軸に時間ｔ、縦軸に入側温度Ｔ１を示している。発電時、特定時点ｔｘにおける入側温度Ｔ１に関し、発電移行時の標準温度Ｔ１ｓに対し−１０〔℃〕程度の不足温度Ｔ１Ｌ〔℃〕を検出すれば、エア抜き必要状態と判断すればよい。標準温度Ｔ１ｓおよび不足温度Ｔ１Ｌを表す情報はＲＯＭ４０に設定されたプログラム上のデータテーブルに書き込み、その書込み情報を参照すればよい。
C of FIG. 9 shows the time transition (starting transition) of the inlet side temperature T1 of the
ｄ）冷却水１２の過昇温の検出
d) Detection of excessive heating of the cooling
図９のＤは、エア抜き必要状態情報の一例である燃料電池スタック８の入側温度Ｔ１の時間推移を示している。横軸に時間ｔ、縦軸に入側温度Ｔ１を示している。発電時、特定時点ｔｘにおける入側温度Ｔ１に関し、標準温度Ｔ１ｓの＋１０〔℃〕程度の過昇温度Ｔ１ｍ〔℃〕を検出すれば、エア抜き必要状態と判断すればよい。標準温度Ｔ１ｓおよび過昇温度Ｔ１ｍを表す情報はＲＯＭ４０に設定されたプログラム上のデータテーブルに書き込み、その書込み情報を参照すればよい。
FIG. 9D shows the time transition of the inlet side temperature T1 of the
＜冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力制御処理＞ <Pump output control processing of cooling water pump 20-1>
(1) 起動時（または水張り時）のポンプ出力制御の処理手順 (1) Processing procedure of pump output control at start-up (or water filling)
図１０は、起動時（または水張り時）のポンプ出力制御の処理手順を示している。この処理手順は、燃料電池コジェネレーションシステムの制御プログラムまたはその制御方法の一例である。 FIG. 10 shows a processing procedure of pump output control at the time of start-up (or water filling). This processing procedure is an example of a control program for the fuel cell cogeneration system or a control method thereof.
この処理手順では、ＣＰＵ３８が燃料電池スタック８の発電開始前に冷却水ポンプ２０−１の制御情報を生成する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ３８は、既述の制御情報に基づき、燃料電池スタック８の発電前に冷却水ポンプ２０−１を起動する（Ｓ１０２）。起動させた冷却水ポンプ２０−１のポンプ動作を断続させ（Ｓ１０３）、断続動作中に冷却水ポンプ２０−１の出力を変動させる（Ｓ１０４）。
In this processing procedure, the
起動開始から時間経過を監視し、所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０５）。所定時間が経過する前には（Ｓ１０５のＮＯ）、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理を繰り返し、時間経過を監視する（Ｓ１０５）。所定時間が経過すれば（Ｓ１０５のＹＥＳ）、起動状態から発電動作に移行する（Ｓ１０６）。 The passage of time is monitored from the start of activation, and it is determined whether or not a predetermined time has passed (S105). Before the predetermined time elapses (NO in S105), the processes of S101 to S104 are repeated to monitor the elapse of time (S105). If the predetermined time has elapsed (YES in S105), the power generation operation is shifted from the activated state (S106).
(2) 発電時のポンプ出力制御の処理手順 (2) Processing procedure for pump output control during power generation
図１１は、発電時のポンプ出力制御の処理手順を示している。この処理手順は、燃料電池コジェネレーションシステムの制御プログラムまたはその制御方法の一例である。 FIG. 11 shows a processing procedure for pump output control during power generation. This processing procedure is an example of a control program for the fuel cell cogeneration system or a control method thereof.
燃料電池スタック８の発電開始前または発電開始後、冷却水１２のエア抜きが必要であるかを判断する（Ｓ２０１）。
It is determined whether the cooling
エア抜きが必要であれば（Ｓ２０２のＹＥＳ）、冷却水ポンプ２０−１の動作を断続させ、かつ断続動作中に冷却水２０−１ポンプの出力を変動させる制御情報を生成する（Ｓ２０３）。 If air bleeding is necessary (YES in S202), control information is generated that causes the operation of the cooling water pump 20-1 to be intermittent, and changes the output of the cooling water 20-1 pump during the intermittent operation (S203).
既述の制御情報により冷却水ポンプ２０−１の動作を断続させ、かつ断続動作中に冷却水ポンプ２０−１の出力を変動させる（Ｓ２０４）。 The operation of the cooling water pump 20-1 is intermittently performed according to the control information described above, and the output of the cooling water pump 20-1 is varied during the intermittent operation (S204).
エア抜きが必要でなければ（Ｓ２０２のＮＯ）、冷却水ポンプ２０−１の動作を連続動作とする制御情報を生成する（Ｓ２０５）。この場合、制御情報により冷却水ポンプ２０−１の動作を連続動作とし、冷却水ポンプ２０−１の出力を燃料電池スタック８の発熱温度に追従させ、所定温度に維持させる（Ｓ２０６）。
If air bleeding is not necessary (NO in S202), control information for generating continuous operation of the cooling water pump 20-1 is generated (S205). In this case, the operation of the cooling water pump 20-1 is set to a continuous operation according to the control information, and the output of the cooling water pump 20-1 is made to follow the heat generation temperature of the
＜第１の実施の形態の効果＞ <Effect of the first embodiment>
(1) 燃料電池コジェネレーションシステム２−１において、水張り時や起動時に冷却水系統のエア抜きを適切に行うことができ、エア噛みに付随したエラー発生を抑制することができる。 (1) In the fuel cell cogeneration system 2-1, when the water is filled or activated, the cooling water system can be appropriately vented, and an error associated with the air biting can be suppressed.
(2) 燃料電池スタック８の起動時に冷却水ポンプ２０−１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、冷却水ポンプ２０−１のＯＮ／ＯＦＦ制御のポンプ出力Ｐを様々に変化させることができる。たとえば、冷却水ポンプ２０−１のＯＮ／ＯＦＦ制御では、ポンプ出力Ｐを変動させるので、冷却水１２中のエアを外気に押し流すことができる。
(2) The ON / OFF control of the cooling water pump 20-1 can be performed when the
(3) 冷却水１２からエア抜き必要時を判断し、ポンプ出力Ｐを出力変動を伴うＯＮ／ＯＦＦ制御により、燃料電池スタック８が異常高温に至る前にエアを燃料電池スタック８の外部に押し流すことができる。その結果、起動中や発電中のエアによる性能低下やエラー発生を防止できる。
(3) Judging when it is necessary to bleed air from the cooling
(4) 既述したとおり、起動時、水張り時または発電時の冷却水系統のエアによる性能低下やエラーを確実に防止でき、信頼性の高い燃料電池コジェネレーションシステムを実現することができる。 (4) As described above, it is possible to reliably prevent performance degradation and errors due to air in the cooling water system during start-up, water filling or power generation, and a highly reliable fuel cell cogeneration system can be realized.
〔第２の実施の形態〕 [Second Embodiment]
図１２は、第２の実施の形態に係る燃料電池コジェネレーションシステムを示している。図１２において、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を割愛する。 FIG. 12 shows a fuel cell cogeneration system according to the second embodiment. In FIG. 12, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
循環路１０には流量センサ３４が設置されている。この流量センサ３４は、循環路１０を循環する冷却水１２の循環流量を検出する。この場合、冷却水ポンプ２０−１の特定出力に対する検出流量Ｆは、冷却水１２に含まれるエア量に依存した値を呈する。
A
＜燃料電池コジェネレーションシステム２−２の制御系統３−２＞ <Control system 3-2 of fuel cell cogeneration system 2-2>
図１３は、燃料電池コジェネレーションシステム２−２の制御系統３−２の一例を示している。この実施の形態では、既述の流量センサ３４がＩ／Ｏ４４に接続され、冷却水１２の検出流量ＦがＣＰＵ３８の演算情報として取り込まれる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので同一符号を付し、その説明を割愛する。
FIG. 13 shows an example of the control system 3-2 of the fuel cell cogeneration system 2-2. In this embodiment, the above-described
＜エア抜き必要状態の検出：冷却水１２中のエア検出＞
<Detection of necessary air bleeding state: Air detection in cooling
図１４は、エア抜き必要状態情報の一例である冷却水１２の検出流量の時間推移を示している。横軸に時間ｔ、縦軸に検出流量Ｆ〔Ｌ／ｍｉｎ〕を示している。
FIG. 14 shows a time transition of the detected flow rate of the cooling
特定時点ｔｘのポンプ出力Ｐにおける標準流量Ｆｓに対し、検出流量Ｆｎは小さく、その減少量からエアが混入していることを推定できる。この多寡により、エア抜き必要状態であるか否かを判断すればよい。 The detected flow rate Fn is smaller than the standard flow rate Fs at the pump output P at the specific time tx, and it can be estimated that air is mixed from the reduced amount. It is sufficient to determine whether or not it is necessary to bleed air based on this amount.
＜冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力制御処理＞ <Pump output control processing of cooling water pump 20-1>
図１５は、冷却水ポンプ２０−１のポンプ出力制御処理の処理手順を示している。この処理手順では、燃料電池スタック８の発電開始前または発電開始後、冷却水１２のエア抜きが必要であるかを検出流量Ｆｎにより判断する（Ｓ３０１）。
FIG. 15 shows the processing procedure of the pump output control processing of the cooling water pump 20-1. In this processing procedure, it is determined from the detected flow rate Fn whether the cooling
エア抜きが必要であれば（Ｓ３０２のＹＥＳ）、冷却水ポンプ２０−１の動作を断続させ、かつ断続動作中に冷却水ポンプ２０−１の出力を変動させる制御情報を生成する（Ｓ３０３）。 If air venting is required (YES in S302), control information is generated that causes the operation of the cooling water pump 20-1 to be intermittent and changes the output of the cooling water pump 20-1 during the intermittent operation (S303).
既述の制御情報により冷却水ポンプ２０−１の動作を断続させ、かつ断続動作中に冷却水ポンプ２０−１の出力を変動させる（Ｓ３０４）。 The operation of the cooling water pump 20-1 is intermittently performed according to the control information described above, and the output of the cooling water pump 20-1 is changed during the intermittent operation (S304).
エア抜きが必要でなければ（Ｓ３０２のＮＯ）、冷却水ポンプ２０−１の動作を連続動作とする制御情報を生成する（Ｓ３０５）。発電中であれば、制御情報により冷却水ポンプ２０−１の動作を連続動作とし、冷却水ポンプ２０−１の出力を燃料電池スタック８の発熱温度に追従させ、所定温度に維持させる（Ｓ３０６）。燃料電池スタック８の発電開始前であれば、発電に移行させればよい。
If air bleeding is not necessary (NO in S302), control information for generating continuous operation of the cooling water pump 20-1 is generated (S305). If power generation is in progress, the operation of the cooling water pump 20-1 is set to a continuous operation according to the control information, and the output of the cooling water pump 20-1 is made to follow the heat generation temperature of the
＜ポンプ入力電圧に対する冷却水流量Ｆ〔Ｌ／ｍｉｎ〕の検出＞ <Detection of coolant flow rate F [L / min] with respect to pump input voltage>
循環路１０に通流する冷却水１２にエアが混入している場合には、そのエアが冷却水１２の通流を妨げる。冷却水ポンプ２０−１の入力電圧Ｖが同一であっても、エアが冷却水流量に影響を与えるため、冷却水流量Ｆ〔Ｌ／ｍｉｎ〕が低下する。そこで、冷却水ポンプ２０−１の入力電圧Ｖに対する冷却水流量Ｆを監視すれば、冷却水１２からエアの排出が必要であるか否かを判断することができる。
When air is mixed in the cooling
図１６は、冷却水ポンプ２０−１の入力電圧Ｖ〔Ｖ〕に対する冷却水流量Ｆ〔Ｌ／ｍｉｎ〕を示している。図１６において、入力電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４〔Ｖ〕は定格電圧Ｖｒ〔Ｖ〕に到達するまでの入力電圧である。Ｆ１は通常時の冷却水量であり、Ｆ２は異常時の冷却水量である。ΔＦ１は、入力電圧Ｖ１に対する通常時と異常時との流量差である。ΔＦ２は、入力電圧Ｖ２に対する通常時と異常時との流量差である。ΔＦ３は、入力電圧Ｖ３に対する通常時と異常時との流量差である。ΔＦ４は、入力電圧Ｖ４に対する通常時と異常時との流量差である。つまり、流量差ΔＦは、ΔＦ＝通常流量−（ａＸ＋ｂ）＠Ｖで与えられ、入力電圧Ｖに比例した値である。 FIG. 16 shows the coolant flow rate F [L / min] with respect to the input voltage V [V] of the coolant pump 20-1. In FIG. 16, input voltages V1, V2, V3, and V4 [V] are input voltages until the rated voltage Vr [V] is reached. F1 is a normal amount of cooling water, and F2 is an abnormal amount of cooling water. ΔF1 is a flow rate difference between the normal time and the abnormal time with respect to the input voltage V1. ΔF2 is a flow rate difference between the normal time and the abnormal time with respect to the input voltage V2. ΔF3 is a flow rate difference between the normal time and the abnormal time with respect to the input voltage V3. ΔF4 is a flow rate difference between the normal time and the abnormal time with respect to the input voltage V4. That is, the flow rate difference ΔF is given by ΔF = normal flow rate− (aX + b) @V, and is a value proportional to the input voltage V.
(1) 流量差によるエアの検出方法 (1) Air detection method based on flow rate difference
そこで、定格電圧Ｖｒに到達する前の入力電圧Ｖに対する冷却水流量Ｆを計測する。この入力電圧Ｖに対する通常時の流量Ｆとの流量差ΔＦを求め、この流量差ΔＦが異常時の流量差ΔＦに該当すれば、異常と判断し、エア抜き処理を実施すればよい。この場合、参照情報としての通常時の流量Ｆや流量差ΔＦは予めシステムごとに計測し、ＮＶＭ４１にテーブル化して格納し、異常か否かの判断に用いればよい。
Therefore, the coolant flow rate F with respect to the input voltage V before reaching the rated voltage Vr is measured. A flow rate difference ΔF from the normal flow rate F with respect to the input voltage V is obtained. If the flow rate difference ΔF corresponds to the abnormal flow rate difference ΔF, it is determined that there is an abnormality, and the air bleeding process may be performed. In this case, the normal flow rate F and the flow rate difference ΔF as reference information may be measured in advance for each system, stored in a table in the
(2) 電圧差によるエアの検出方法 (2) Air detection method based on voltage difference
図１６に示すように、流量Ｆ１（通常時）の入力電圧Ｖの開始電圧Ｖｓ１に対し、流量Ｆ２（異常時）では、開始電圧Ｖｓ２が生じている。つまり、開始電圧Ｖｓ１とＶｓ２との間には電圧差ΔＶが発生している。この電圧差ΔＶの値は、冷却水１２中のエアの多寡に依存している。通常の流量開始電圧差ΔＶはたとえば、＋１〔Ｖ〕程度である。
As shown in FIG. 16, the start voltage Vs2 is generated at the flow rate F2 (at the time of abnormality) with respect to the start voltage Vs1 of the input voltage V at the flow rate F1 (at the normal time). That is, a voltage difference ΔV is generated between the start voltages Vs1 and Vs2. The value of the voltage difference ΔV depends on the amount of air in the cooling
そこで、電圧差ΔＶを計測し、その値が所定値ΔＶｒｅｆを超えていれば、異常と判断し、エア抜き処理を実施すればよい。この場合、参照情報としての開始電圧Ｖｓ（Ｖｓ１やＶｓ２）や電圧差ΔＶは予めシステムごとに計測し、ＮＶＭ４１にテーブル化して格納し、異常か否かの判断に用いればよい。
Therefore, the voltage difference ΔV is measured, and if the value exceeds the predetermined value ΔVref, it is determined that there is an abnormality and the air bleeding process may be performed. In this case, the start voltage Vs (Vs1 and Vs2) and the voltage difference ΔV as reference information are measured in advance for each system, stored in a table in the
＜第２の実施の形態の効果＞ <Effects of Second Embodiment>
第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、冷却水１２の流量検知に基づいてエア抜きの必要状態を判断でき、発電前または発電中に冷却水１２のエアを除くことができる。発電前であれば、エア抜き後、速やかに発電動作に移行でき、発電中であれば、発電動作における機能低下やエラー発生を確実に防止でき、信頼性の高い動作を確保することができる。
The same effects as those of the first embodiment can be obtained, the necessity of air bleeding can be determined based on the flow rate detection of the cooling
〔第３の実施の形態〕 [Third Embodiment]
図１７は、第３の実施の形態に係る燃料電池コジェネレーションシステム２−３を示している。第１の実施の形態（図１）では、冷却水１２のエア抜き必要状態の検出および判定に、起動時に循環する冷却水１２の温度を温度センサ２４−１、２４−２の双方で検出し、その検出温度を用いている。この実施の形態（図１７）に示すように、燃料電池スタック８の入側にある温度センサ２４−１の検出温度（入側温度Ｔ１）のみを用いることにより、冷却水１２のエア抜き必要状態の検出および判定を行ってもよい。
FIG. 17 shows a fuel cell cogeneration system 2-3 according to the third embodiment. In the first embodiment (FIG. 1), the temperature of the cooling
＜冷却水１２の温度検出および判定＞
<Temperature detection and determination of cooling
図１８は、ポンプ駆動時間に関する冷却水温度の推移およびポンプ出力を示している。断続するポンプ出力Ｐの出力変動が冷却水温度を変化させている。 FIG. 18 shows the transition of the coolant temperature and the pump output with respect to the pump driving time. Intermittent output fluctuation of the pump output P changes the coolant temperature.
図１８において、時点ｔ０で起動指令を受けると、その後の時点ｔ１でヒータ２６が給電され、発熱状態（ＯＮ状態）となる。起動時の時点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１までの間、ポンプ出力Ｐの断続と増減するポンプ出力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６が付与されている。発電時には時点ｔ１１からポンプ出力Ｐ４で発電動作に移行している。これらは第１の実施の形態（図４）で記述したとおりである。
In FIG. 18, when an activation command is received at time t0, the
このポンプ出力Ｐによって循環する冷却水１２の温度は、ポンプ出力Ｐとヒータ２６による加熱とによって上昇方向に推移している。起動前、冷却水１２の温度をＴ０とする。この冷却水１２の目標温度をＴｒｅｆとする。この場合、冷却水１２の通常時の温度推移をＴＵ、異常時の温度推移をＴｉ−１、Ｔｉ−２とする。これらの温度推移は循環する冷却水１２に含まれるエアの多寡に影響を受ける。したがって、異常温度を検出すればエア抜きが必要であるか否かを判定することができる。
The temperature of the cooling
(1)通常時の温度推移ＴＵ (1) Normal temperature change TU
起動前、冷却水１２の温度は、時点ｔ１で温度Ｔ０から時点ｔ２で温度Ｔ１−１に到達する。時点ｔ２ないしｔ３で温度Ｔ１−１が維持され、時点ｔ３ないしｔ４で温度Ｔ１−２に到達する。時点ｔ４ないしｔ５で温度Ｔ１−２が維持され、時点ｔ５ないしｔ６で温度Ｔ１−３に到達する。時点ｔ６ないしｔ７で温度Ｔ１−３が維持され、時点ｔ７ないしｔ８で目標温度Ｔｒｅｆに到達させている。時点ｔ８以降は目標温度Ｔｒｅｆが維持されている。
Before the start-up, the temperature of the cooling
(2)異常時の温度推移Ｔｉ−１ (2) Temperature transition at abnormal time Ti-1
起動前、冷却水１２の温度は、時点ｔ１でＴ０から時点ｔ２で温度Ｔ１−４（＜温度Ｔ１−１）に到達する。時点ｔ２ないしｔ３でＴ１−４が維持され、時点ｔ３ないしｔ４で温度Ｔ１−５（＜温度Ｔ１−２）に到達する。時点ｔ４ないしｔ５で温度Ｔ１−５が維持され、時点ｔ５ないしｔ６で温度Ｔ１−６（＜温度Ｔ１−３）に到達する。時点ｔ６ないしｔ７でＴ１−６が維持され、時点ｔ７ないしｔ８で温度Ｔ１−７（＜Ｔｒｅｆ）に到達する。時点ｔ８ないしｔ９で温度Ｔ１−７が維持され、時点ｔ９ないしｔ１０で温度Ｔ１−８（＞温度Ｔ１−１０）に到達し、時点ｔ１０ないしｔ１１で温度Ｔ１−８が維持され、時点ｔ１１以降は温度Ｔ１−８からなだらかに上昇している。しかしながら、冷却水１２の温度は目標温度Ｔｒｅｆに到達することはなく、異常状態となっている。
Before startup, the temperature of the cooling
(3)異常時の温度推移Ｔｉ−２ (3) Temperature transition at the time of abnormality Ti-2
起動前、冷却水１２の温度は、時点ｔ１ないしｔ７で温度Ｔ０が維持された後、時点ｔ７ないしｔ８の間で目標温度Ｔｒｅｆを遥かに超える温度Ｔ１−９｛＝Ｔｒｅｆ＋ΔＴ２（たとえば、１５〔℃〕）＞Ｔｒｅｆ｝に急激に上昇した後、Ｔ１−１０（＜Ｔｒｅｆ）に急降下している。時点ｔ８ないしｔ９で温度Ｔ１−１０が維持され、時点ｔ９ないしｔ１０で温度Ｔ１−１１（＞温度Ｔ１−１０）に到達し、時点ｔ１０ないし時点ｔ１１で温度Ｔ１−１１が維持され、時点ｔ１１以降は温度Ｔ１−１１からなだらかに上昇している。しかしながら、冷却水１２の温度は、急激な温度変化の後、目標温度Ｔｒｅｆに到達することはなく（つまり、昇温不足）、異常状態となっている。これは冷却水ポンプ２０−１にエア噛みが生じ、冷却水１２の流量が確保できず、冷却水１２の温度上昇が鈍化するためである。
Before the start-up, the temperature of the cooling
＜発電開始直前の冷却水の温度検出およびエア抜き必要状態の判定＞ <Temperature detection of cooling water just before the start of power generation and determination of necessary condition of air bleeding>
異常時の温度推移Ｔｉ−１では、通常時では時点ｔ８で目標温度Ｔｒｅｆに到達しているのに対し、時点ｔ１１で設定された起動時間の終了時点（ｔ１１）になっても目標温度Ｔｒｅｆに到達していない。この場合、発電開始直前の冷却水１２の検出温度Ｔ１−８と目標温度Ｔｒｅｆとの温度差ΔＴ１は所定値以上たとえば、−１０〔℃〕である。この温度差ΔＴ１を検出すれば、エア抜きが必要であるか否かを判定することができる。
In the temperature transition Ti-1 at the time of abnormality, the target temperature Tref is reached at the time t8 in the normal time, but the target temperature Tref is reached even at the end time (t11) of the starting time set at the time t11. Not reached. In this case, the temperature difference ΔT1 between the detected temperature T1-8 of the cooling
＜起動中の冷却水温度の過昇温の検出およびエア抜き必要状態の判定＞ <Detection of excessive temperature rise of cooling water temperature during startup and determination of necessary state of air bleeding>
異常時の温度推移Ｔｉ−２では、起動中に過昇温（急激な温度上昇つまり、目標温度Ｔｒｅｆを急激に超える温度上昇）が生じている。これは既述の冷却水ポンプ２０−１のエア噛みが突然解消され、冷却水タンク１６内で過昇温となった冷却水１２が一気に流れるため、検出温度にピークが発生し、その後は徐々に入側温度Ｔ１が上昇する。この検出温度Ｔ１−９は目標温度Ｔｒｅｆに対し、温度差ΔＴ２である。この温度差ΔＴ２は所定値以上たとえば、＋１５〔℃〕である。この温度差ΔＴ２を検出すれば、エア抜きが必要であるか否かを判定することができる。
In the temperature transition Ti-2 at the time of abnormality, an excessive temperature rise (abrupt temperature rise, that is, a temperature rise that rapidly exceeds the target temperature Tref) occurs during startup. This is because the air biting of the cooling water pump 20-1 described above is suddenly eliminated, and the cooling
〔他の実施の形態〕 [Other Embodiments]
(1) 第１の実施の形態では、エア抜き必要状態の判断を冷却水ポンプ２０−１の出力、燃料電池スタック８の温度、冷却水１２の温度のいずれかまたは２つ以上または全部を用いて判断し、第２の実施の形態では、冷却水の流量を判断情報に用いている。そこで、エア抜き必要状態の判断では、第１の実施の形態の参照情報に第２の実施の形態の参照情報を加え、これらいずれかまたは２つ以上または全部を用いてエア抜き必要状態であるか否かを判断する構成としてもよい。
(1) In the first embodiment, the determination of the air bleed necessity state is performed using any one, two or more or all of the output of the cooling water pump 20-1, the temperature of the
(2) 第３の実施の形態では、温度センサ２４−１を備える燃料電池コジェネレーションシステム２−３を例示し、エア抜き必要状態の判定を行っている。これに対し、第１の実施の形態と同様に、二つの温度センサ２４−１、２４−２を設置し、これらの検出温度のいずれかまたはこれら検出温度の平均値を検出温度として用いてもよい。 (2) In the third embodiment, a fuel cell cogeneration system 2-3 provided with a temperature sensor 24-1 is illustrated as an example, and the determination of the air bleed required state is performed. On the other hand, similarly to the first embodiment, two temperature sensors 24-1 and 24-2 may be installed, and one of these detected temperatures or an average value of these detected temperatures may be used as the detected temperature. Good.
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
As described above, the most preferable embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above description. It goes without saying that various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the embodiments for carrying out the invention. It goes without saying that such modifications and changes are included in the scope of the present invention.
起動時（水張り時）または発電時に冷却水からエアを除去でき、エア抜き後の冷却水を用いて冷却を行うことができ、発電機能の低下やエラー発生を防止することができ、信頼の高い燃料電池コジェネレーションシステムを構築できる。
Air can be removed from the cooling water during startup (water filling) or during power generation, and cooling can be performed using the cooling water after bleeding, which can prevent power generation function deterioration and error occurrence, and is highly reliable A fuel cell cogeneration system can be constructed.
２−１、２−２ 燃料電池コジェネレーションシステム
３−１、３−２ 制御系統
４ 燃料電池ユニット
６ 貯湯ユニット
８ 燃料電池スタック
１０ 冷却水循環路
１２ 冷却水
１４ エアベント
１６ 冷却水タンク
１８ 熱交換器
２０−１ 冷却水ポンプ
２０−２ 貯湯ポンプ
２２ 上水
２４−１、２４−２ 温度センサ
２６ ヒータ
２８ レベルセンサ
３０ 貯湯タンク
３２ 貯湯循環路
３４ 流量センサ
３６ 制御部
３８ ＣＰＵ
４０ ＲＯＭ
４２ ＲＡＭ
４４ 入出部（Ｉ／Ｏ）
４６ バス
４８ 加熱制御部
５０ 交流電源
５２ 冷却水制御機能
５２−１ 起動時（または水張り時）の冷却水制御機能
５２−２ 発電時の冷却水制御機能
５６ 起動機能
５８−１、５８−２ ポンプ出力断続機能
６０−１、６０−２ 出力変動機能
６２ エア抜き必要状態の判断機能
2-1, 2-2 Fuel cell cogeneration system 3-1, 3-2
40 ROM
42 RAM
44 I / O section (I / O)
46
Claims (8)
前記循環路に前記冷却水を循環させるポンプと、
前記燃料電池の発電開始前、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記ポンプを起動して前記ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中の前記ポンプの出力を変動させる制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。 A circulation path for circulating cooling water to the fuel cell;
A pump for circulating the cooling water through the circulation path;
Before starting the power generation of the fuel cell, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, the pump is started and the operation of the pump is interrupted at the time intervals, and the output of the pump is within the operation period. A controller that varies the output of the pump during intermittent operation by varying the output of the pump in the operation period that is kept constant with the OFF period interposed therebetween,
A fuel cell cogeneration system comprising:
前記循環路に前記冷却水を循環させるポンプと、
前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。 A circulation path for circulating cooling water to the fuel cell;
A pump for circulating the cooling water through the circulation path;
Before starting the power generation of the fuel cell or after starting the power generation, it is determined whether the cooling water needs to be vented, and if air venting is necessary, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, The operation of the pump is intermittently performed at time intervals, the output of the pump is kept constant within the operation period, and the output of the pump is varied in the operation period continuous across the OFF period. A control unit for varying the output of the pump;
A fuel cell cogeneration system comprising:
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。 The fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein the fluctuation of the output of the pump includes a temporal fluctuation of the operation period of the pump.
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。 The control unit determines whether or not the air bleeding is necessary based on one or more of the output of the pump, the temperature of the fuel cell, the temperature of the cooling water, and the flow rate of the cooling water. The fuel cell cogeneration system according to claim 2 .
前記燃料電池の発電開始前に前記ポンプの制御情報を生成し、
前記制御情報に基づき、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記燃料電池の発電開始前に前記ポンプを起動し、該ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる、
処理を前記コンピュータに実行させるための制御プログラム。 A control program for causing a computer mounted in a fuel cell cogeneration system having a pump in a circulation path for circulating cooling water to the fuel cell,
Generate control information of the pump before the start of power generation of the fuel cell,
Based on the control information, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, the pump is started before power generation of the fuel cell is started, and the operation of the pump is intermittently performed at the time intervals. The pump output is varied during the intermittent operation by keeping the pump output constant and varying the pump output in the continuous operation period across the OFF period.
A control program for causing the computer to execute processing.
前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、
エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる制御情報を生成する、
処理を前記コンピュータに実行させるための制御プログラム。 A control program for causing a computer mounted in a fuel cell cogeneration system having a pump in a circulation path for circulating cooling water to the fuel cell,
Determining whether the cooling water needs to be vented before or after the start of power generation of the fuel cell;
If air bleeding is necessary, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, the operation of the pump is interrupted at the time intervals, and the output of the pump is kept constant during the operation period and Generating control information that varies the output of the pump during intermittent operation by varying the output of the pump in the operation period continuous across the OFF period;
A control program for causing the computer to execute processing.
前記燃料電池の発電開始前、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記ポンプを起動して前記ポンプの動作を前記時間間隔で断続させるとともに、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中の前記ポンプの出力を変動させる
ことを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。 A control method of a fuel cell cogeneration system including a pump in a circulation path for circulating cooling water to the fuel cell,
Before starting the power generation of the fuel cell, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, the pump is started and the operation of the pump is interrupted at the time intervals, and the output of the pump is within the operation period. The pump output during the intermittent operation is varied by varying the output of the pump in the operation period that is kept constant with the OFF period interposed therebetween, and the control method of the fuel cell cogeneration system .
前記燃料電池の発電開始前または発電開始後、前記冷却水のエア抜きが必要であるかを判断し、
エア抜きが必要であれば、所定の時間間隔でＯＦＦ期間と動作期間を設定し、前記時間間隔にて前記ポンプの動作を断続させ、前記動作期間内では前記ポンプの出力を一定に保ちかつ前記ＯＦＦ期間を挟んで連続する前記動作期間において前記ポンプの出力を異ならせて、断続動作中に前記ポンプの出力を変動させる
ことを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。 A control method of a fuel cell cogeneration system including a pump in a circulation path for circulating cooling water to the fuel cell,
Determining whether the cooling water needs to be vented before or after the start of power generation of the fuel cell;
If air bleeding is necessary, an OFF period and an operation period are set at predetermined time intervals, the operation of the pump is interrupted at the time intervals, and the output of the pump is kept constant during the operation period and A control method for a fuel cell cogeneration system, wherein the output of the pump is varied during the operation period continuous across the OFF period, and the output of the pump is varied during the intermittent operation.
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