JP7675622B2 - Abnormality diagnosis device - Google Patents
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Description
本発明は、施設に設置される燃料電池装置から情報通信回線を介して受信した情報に基づいて燃料電池装置で発生する異常の内容を診断する異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device that diagnoses the contents of abnormalities occurring in a fuel cell device based on information received via an information and communication line from a fuel cell device installed in a facility.
特許文献1(特開2016-184319号公報)には、発電システムの故障部位を診断及び特定でき、故障時の誤診断を抑えられるシステムが記載されている。
具体的には、特許文献1に記載のシステムでは、発電システムが故障した場合、発電装置の各部位に設けられた複数の検出手段それぞれでの検出信号履歴を含む故障データが生成される。そして、データベースに記録された過去故障時データの中から、今回の故障時の故障データと相関関係が強い相関故障時データが選択される。更に、選択された相関故障時データに対応付けられた故障診断結果及び故障対応記録が出力される。このように、特許文献1に記載のシステムでは、今回の故障が発生した場合に検出される検出信号履歴を含む故障時データと相関関係が強い過去故障時データを特定し、今回の故障も、その相関関係が強い過去故障時データと同様の故障原因によって発生したものと見なしている。
Patent Document 1 (JP 2016-184319 A) describes a system that can diagnose and identify a faulty part of a power generation system and reduce erroneous diagnosis in the event of a fault.
Specifically, in the system described in
相関関係の強さという統計的な手法によらずに、燃料電池装置の動作状態を診断する手法も求められている。 There is also a need for a method to diagnose the operating state of a fuel cell device without relying on statistical methods such as the strength of correlation.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池装置で発生する異常の内容を適切に診断できる異常診断装置を提供する点にある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide an abnormality diagnosis device that can properly diagnose the contents of abnormalities that occur in a fuel cell device.
上記目的を達成するための本発明に係る異常診断装置の特徴構成は、施設に設置される燃料電池装置から情報通信回線を介して受信した情報に基づいて前記燃料電池装置で発生する異常の内容を診断する異常診断装置であって、
前記燃料電池装置は、
脱硫器によって脱硫処理が行われた後の原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、及び、前記改質器から燃料ガス供給路を介して供給される燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタック、及び、前記セルスタックから排出されるオフガスを燃焼する燃焼部、及び、前記改質器の温度を測定する改質器温度測定器を内側容器の内部空間に有し、前記内側容器には外部から前記内部空間への空気の供給に用いられる給気口と前記内部空間から外部への排気に用いられる排気口とが設けられているホットモジュールと、
前記内部空間の外部から前記改質器へ原燃料を供給する原燃料供給路と、
前記原燃料供給路の途中に設けられる前記脱硫器と、
前記給気口を介して前記内部空間に空気を供給する空気供給器と、
前記改質器に改質用水を供給する改質用水供給器と、
前記燃料ガス供給路の途中から分岐して、前記脱硫器よりも上流側の前記原燃料供給路の途中に合流して、前記燃料ガス供給路を流れる燃料ガスの一部を前記原燃料供給路に流入させる還流ガス供給路と、
前記還流ガス供給路を流れる燃料ガスの温度である還流ガス温度を測定する還流ガス温度測定器と、を備え、
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記改質器温度測定器で測定される前記改質器の温度の温度実測値を参照して、前記温度実測値が所定の温度目標値よりも高く且つ前記温度目標値に対する前記温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件が満たされ、且つ、前記還流ガス温度が設定温度以下の場合、前記改質器に対する前記改質用水の供給不良が発生していると判定する点にある。
A characteristic configuration of an abnormality diagnosis device according to the present invention for achieving the above object is an abnormality diagnosis device that diagnoses the contents of an abnormality occurring in a fuel cell device installed in a facility based on information received from the fuel cell device via an information communication line, comprising:
The fuel cell device includes:
a hot module including, in an internal space of an inner container, a reformer that generates fuel gas by steam reforming the raw fuel after desulfurization by the desulfurizer, a cell stack having a plurality of fuel cell units that generate electricity using the fuel gas supplied from the reformer via a fuel gas supply path, a combustion section that combusts off-gas discharged from the cell stack, and a reformer temperature measuring device that measures the temperature of the reformer, the inner container being provided with an air inlet port used to supply air from the outside to the internal space and an exhaust port used to exhaust air from the internal space to the outside;
a raw fuel supply passage for supplying raw fuel from the outside of the internal space to the reformer;
The desulfurizer is provided in the middle of the raw fuel supply path;
an air supplier that supplies air to the internal space through the air supply port;
a reforming water supply device that supplies reforming water to the reformer;
a reflux gas supply passage that branches off from the fuel gas supply passage and joins the raw fuel supply passage upstream of the desulfurizer, and causes a portion of the fuel gas flowing through the fuel gas supply passage to flow into the raw fuel supply passage;
a reflux gas temperature measuring device for measuring a reflux gas temperature, which is the temperature of the fuel gas flowing through the reflux gas supply path;
The temperature measurement value of the reformer measured by the reformer temperature measuring device, which is received from the fuel cell device via the information and communication line, is referred to, and if a first judgment condition is satisfied in which the actual temperature measurement value is higher than a predetermined temperature target value and the deviation of the actual temperature measurement value from the temperature target value is equal to or greater than a first set deviation value, and if the reflux gas temperature is equal to or lower than the set temperature, it is judged that a poor supply of the reforming water to the reformer has occurred.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、改質器温度測定器で測定される改質器の温度の温度実測値が所定の温度目標値よりも高く且つ温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件が満たされていれば、改質器に対する改質用水の供給不良が発生していると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常についての診断結果を自動で決定できる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the reflux gas temperature is equal to or lower than the set temperature, if a first judgment condition is satisfied in which the actual temperature value of the reformer measured by the reformer temperature measuring device is higher than a predetermined temperature target value and the deviation of the actual temperature value from the temperature target value is equal to or greater than a first set deviation value, the abnormality diagnosis device judges that a supply of reforming water to the reformer is poor. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically determine the diagnosis result for the abnormality that appears in the measurement result of the reflux gas temperature measuring device.
例えば、燃料電池装置が有する複数の測定器のうちの少なくとも一つの測定器の測定結果に異常が現れたという事実のみに基づいてメンテナンス担当者などが出動した場合、その場でメンテナンス担当者がその異常の診断結果を下す必要がある。ところが本特徴構成では、異常診断装置がその異常についての診断結果の特定を自動で行うため、メンテナンス担当者などはその診断結果に応じた準備を事前に行った上で出動できる。
従って、燃料電池装置で発生する異常の内容を適切に診断できる異常診断装置を提供できる。
For example, if a maintenance person is called out based only on the fact that an abnormality appears in the measurement results of at least one of the multiple measuring devices that the fuel cell device has, the maintenance person needs to diagnose the abnormality on the spot. However, in this characteristic configuration, the abnormality diagnosis device automatically identifies the diagnosis results for the abnormality, so that the maintenance person can make preparations in advance according to the diagnosis results before being called out.
Therefore, it is possible to provide an abnormality diagnostic device that can properly diagnose the contents of abnormalities occurring in a fuel cell device.
本発明に係る異常診断装置の別の特徴構成は、前記第1判定条件が満たされ、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下の場合、前記改質用水供給器の動作異常が発生していると判定する点にある。 Another characteristic feature of the abnormality diagnosis device according to the present invention is that when the first judgment condition is satisfied and the reflux gas temperature is equal to or lower than the set temperature, it is judged that an operational abnormality has occurred in the reforming water supply device.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、改質器温度測定器で測定される改質器の温度の温度実測値が所定の温度目標値よりも高く且つ温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件が満たされている場合、改質用水供給器の動作異常が発生していると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常について、改質用水供給器の動作異常が発生しているという診断を自動で行うことができる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the reflux gas temperature is equal to or lower than the set temperature, if a first judgment condition is satisfied in which the actual temperature measurement value of the reformer temperature measured by the reformer temperature measurement device is higher than a predetermined temperature target value and the deviation of the actual temperature measurement value from the temperature target value is equal to or greater than a first set deviation value, the abnormality diagnosis device judges that an operational abnormality has occurred in the reforming water supply device. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically diagnose an abnormality that appears in the measurement results of the reflux gas temperature measurement device as an operational abnormality in the reforming water supply device.
本発明に係る異常診断装置の更に別の特徴構成は、前記燃料電池装置は、前記原燃料供給路を流れる原燃料の単位時間当たりの流量を測定する原燃料流量測定器と、前記還流ガス供給路で発生した凝縮水を回収する凝縮水回収器を備え、
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記原燃料流量測定器で測定される原燃料の流量実測値を参照して、前記第1判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、所定の流量目標値に対する前記流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、前記凝縮水回収器による凝縮水の回収に異常が発生していると判定する点にある。
Another characteristic configuration of the abnormality diagnosis device according to the present invention is that the fuel cell device includes a raw fuel flow rate measuring device that measures a flow rate per unit time of the raw fuel flowing through the raw fuel supply path, and a condensed water recovery device that recovers condensed water generated in the recirculation gas supply path,
The point is that, by referring to the actual flow rate value of the raw fuel measured by the raw fuel flow rate measuring device received from the fuel cell device via the information and communication line, if the first judgment condition is not satisfied, and the second judgment condition is satisfied that the recirculation gas temperature is below the set temperature, and the deviation amount of the actual flow rate value from a predetermined flow rate target value is equal to or greater than a second set deviation value, it is judged that an abnormality has occurred in the collection of condensed water by the condensed water recovery device.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、第1判定条件が満たされず、且つ、所定の流量目標値に対する流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、凝縮水回収器による凝縮水の回収に異常が発生していると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常について、凝縮水回収器による凝縮水の回収に異常が発生しているという診断を自動で行うことができる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the recirculation gas temperature is equal to or lower than a set temperature, if the first judgment condition is not satisfied and the second judgment condition is satisfied in which the deviation of the actual flow rate value from the predetermined flow rate target value is equal to or greater than a second set deviation value, the abnormality diagnosis device judges that an abnormality has occurred in the collection of condensed water by the condensed water recovery device. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically diagnose an abnormality that appears in the measurement results of the recirculation gas temperature measuring device as an abnormality in the collection of condensed water by the condensed water recovery device.
本発明に係る異常診断装置の更に別の特徴構成は、前記燃料電池装置は、前記原燃料供給路の途中の、前記還流ガス供給路との合流部よりも上流側に、前記原燃料供給路を流れる原燃料の圧力を大気圧に調節するゼロガバナと原燃料の単位時間当たりの流量を測定する原燃料流量測定器とを備え、
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記原燃料流量測定器で測定される原燃料の流量実測値を参照して、前記第1判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、所定の流量目標値に対する前記流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、前記ゼロガバナ及び前記原燃料流量測定器の少なくとも一方を交換する必要があると判定する点にある。
Another characteristic configuration of the abnormality diagnosis device according to the present invention is that the fuel cell device includes a zero governor that adjusts the pressure of the raw fuel flowing through the raw fuel supply path to atmospheric pressure and a raw fuel flow rate measuring device that measures the flow rate of the raw fuel per unit time, the zero governor being located upstream of a junction with the reflux gas supply path in the middle of the raw fuel supply path;
The point is that, by referring to the actual flow rate of the raw fuel measured by the raw fuel flow rate measuring device received from the fuel cell device via the information and communication line, if the first judgment condition is not satisfied, and the second judgment condition is satisfied that the recirculation gas temperature is below the set temperature, and the deviation of the actual flow rate value from a predetermined flow rate target value is equal to or greater than a second set deviation value, it is judged that at least one of the zero governor and the raw fuel flow rate measuring device needs to be replaced.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、第1判定条件が満たされず、且つ、所定の流量目標値に対する流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、凝縮水回収器による凝縮水の回収に異常が発生していると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常について、ゼロガバナ及び前記原燃料流量測定器の少なくとも一方を交換する必要があるという診断を自動で行うことができる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the recirculation gas temperature is equal to or lower than the set temperature, if the first judgment condition is not satisfied and the second judgment condition is satisfied in which the deviation of the actual flow rate value from the predetermined flow rate target value is equal to or greater than the second set deviation value, the abnormality diagnosis device judges that an abnormality has occurred in the collection of condensed water by the condensed water recovery device. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically diagnose that at least one of the zero governor and the raw fuel flow rate measurement device needs to be replaced based on an abnormality that appears in the measurement results of the recirculation gas temperature measurement device.
本発明に係る異常診断装置の更に別の特徴構成は、前記燃料電池装置は、外気温を測定する外気温測定器と、前記還流ガス供給路の途中に設けられるオリフィスとを備え、
前記第1判定条件及び前記第2判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が設定温度以下であり、前記外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされる場合、前記オリフィスの異常であると判定する点にある。
Another characteristic feature of the abnormality diagnosis device according to the present invention is that the fuel cell device includes an outside air temperature measuring device for measuring an outside air temperature, and an orifice provided in the recirculation gas supply path,
If the first and second judgment conditions are not satisfied and a third judgment condition is satisfied, that is, the recirculated gas temperature is below a set temperature and the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is below a set outside air temperature, it is judged that there is an abnormality in the orifice.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、第1判定条件及び第2判定条件が満たされず、且つ、外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされる場合、オリフィスの異常であると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常について、オリフィスの異常であるという診断を自動で行うことができる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the recirculated gas temperature is equal to or lower than a set temperature, if the first and second judgment conditions are not satisfied, and the third judgment condition is satisfied that the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is equal to or lower than a set outside air temperature, the abnormality diagnosis device judges that an abnormality exists in the orifice. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically diagnose an abnormality that appears in the measurement results of the recirculated gas temperature measuring device as an abnormality in the orifice.
本発明に係る異常診断装置の更に別の特徴構成は、前記燃料電池装置は、外気温を測定する外気温測定器と、前記還流ガス供給路を流れる改質ガスの温度を保つために前記還流ガス供給路の少なくとも一部分の周囲に装着される温度調節部材とを備え、
前記第1判定条件及び前記第2判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、前記外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされない場合、前記還流ガス供給路に対する前記温度調節部材の装着が不十分であると判定する点にある。
Another characteristic feature of the abnormality diagnosis device according to the present invention is that the fuel cell device includes an outside air temperature measuring device that measures an outside air temperature, and a temperature adjusting member that is attached to the periphery of at least a portion of the recirculation gas supply passage in order to maintain the temperature of the reformed gas flowing through the recirculation gas supply passage;
If the first judgment condition and the second judgment condition are not satisfied, and the recirculated gas temperature is below the set temperature, and the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is below the set outside air temperature, a third judgment condition is not satisfied, and it is judged that the temperature control member is insufficiently attached to the recirculated gas supply path.
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、還流ガス温度が設定温度以下であるという異常が発生している場合において、第1判定条件及び第2判定条件が満たされず、且つ、外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされない場合、還流ガス供給路に対する温度調節部材の装着が不十分であると判定する。つまり、異常診断装置は、還流ガス温度測定器の測定結果に現れる異常について、還流ガス供給路に対する温度調節部材の装着が不十分であるという診断を自動で行うことができる。 According to the above characteristic configuration, when an abnormality occurs in which the recirculation gas temperature is equal to or lower than the set temperature, if the first and second judgment conditions are not satisfied and the third judgment condition is not satisfied that the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is equal to or lower than the set outside air temperature, the abnormality diagnosis device judges that the temperature adjustment member is not sufficiently attached to the recirculation gas supply path. In other words, the abnormality diagnosis device can automatically diagnose an abnormality appearing in the measurement results of the recirculation gas temperature measuring device as an abnormality in which the temperature adjustment member is not sufficiently attached to the recirculation gas supply path.
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る異常診断装置4について説明する。
図1は、異常診断装置4を備える診断システムの構成を示す図である。図示するように、住戸及び事業者などの施設1に燃料電池装置10が設けられている。また、施設1には、電力消費装置5、ガス消費装置6、HEMS(Home Energy Management System)7も設けられている。HEMS7は、電力消費装置5、燃料電池装置10、ガス消費装置6などの制御対象装置の動作を制御する装置であり、制御対象装置との間で通信線を介して情報通信を行って、各装置からの情報を受信すると共に、各装置への情報の伝達を行うことができる。また、HEMS7は、各装置から受信した情報を、情報通信回線2を介して異常診断装置4などに送信することもできる。
An abnormality diagnosis device 4 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a diagnostic system including an abnormality diagnosis device 4. As shown in the figure, a
電力消費装置5及び燃料電池装置10は、電力系統に連系される電力線8に接続されて、電力系統からの電力供給を受けることができる。また、燃料電池装置10の発電電力を、電力線8を介して電力系統に供給することもできる。ガス消費装置6及び燃料電池装置10は、ガス供給管9から供給される例えば都市ガスなどのガスの供給を受けることができる。図1では2つの施設1を描いているが、その数は適宜変更可能である。
ガス供給管9から供給される例えば都市ガスなどのガスは本発明の「原燃料」に相当し、以下の説明でも原燃料と記載することがある。
The power consuming device 5 and the
The gas, such as city gas, supplied from the
燃料電池装置10は、HEMS7を介して、或いは、HEMS7を介さずに、情報通信回線2にアクセスできる。そして、燃料電池装置10は、情報通信回線2に接続されている異常診断装置4、情報提供サーバ装置3、メンテナンス担当者端末装置60、製造関係者端末装置61、管理者端末装置62などとの間で情報通信を行うことができる。
The
図2は、燃料電池装置10の構成を示す図である。燃料電池装置10は、外側容器11の内部に各種部品を備えている。以下に、燃料電池装置10の構成を、ホットモジュール13、原燃料供給系、空気供給系、還流ガス供給系、水回収系、改質用水供給系、排熱回収系に分けて説明する。
Figure 2 shows the configuration of the
〔ホットモジュール13〕
外側容器11の内部には、高温環境下で動作するセルスタック18等などの機器を収容するホットモジュール13が設けられる。具体的には、ホットモジュール13の内部には、気化器14、改質器15、マニホールド16、セルスタック18などが設けられる。気化器14は、改質用水を気化させて改質器15に供給する。改質器15は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する。改質器15には、改質器15の例えば改質触媒(図示せず)の温度を測定する改質器温度測定器としての温度測定器T1が設けられている。
[Hot module 13]
A
セルスタック18は、燃料ガス供給路L2によって供給される、改質器15で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セル17を有する。例えば、改質器15で生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路L2を通ってマニホールド16に至り、マニホールド16で、燃料ガスは各燃料電池セル17に分配される。
The
セルスタック18の上方の空間は、セルスタック18から排出されるオフガスを燃焼する燃焼部19となる。この燃焼熱は、その上方の気化器14及び改質器15に伝達される。燃焼部19の温度は、燃焼部温度測定器としての温度測定器T2で測定される。点火器20は、オフガスに点火させる。
The space above the
ホットモジュール13の給気口21には空気供給路L10が接続され、ホットモジュール13の内部に空気が供給される。ホットモジュール13の排気口22から、ホットモジュール13の内部に存在するガスがホットモジュール13の外部に排出される。排気口22には、排出されるガスに含まれる水素、一酸化炭素などを、酸素を用いて触媒燃焼させる燃焼触媒部23が設けられている。
An air supply line L10 is connected to the
燃焼触媒部23を通過した排出ガスは、排熱回収用熱交換器34に供給される。排熱回収用熱交換器34では、排出ガスと、湯水循環路L7を流れる排熱回収用熱媒としての湯水との熱交換、即ち、排出ガスの冷却が行われ、排出ガスに含まれていた水分が凝縮する。 The exhaust gas that has passed through the combustion catalyst section 23 is supplied to the heat exchanger 34 for exhaust heat recovery. In the heat exchanger 34 for exhaust heat recovery, heat is exchanged between the exhaust gas and hot water flowing through the hot water circulation path L7 as a heat medium for exhaust heat recovery, i.e., the exhaust gas is cooled, and the moisture contained in the exhaust gas is condensed.
排熱回収用熱交換器34の下流側には、排出ガスに含まれる凝縮水を分離する気液分離部35が設けられる。そして、排出ガス中の気相成分は排出ガス流路L4を通って外側容器11の外部に排出され、排出ガス中の液相成分は水回収路L5を通って水精製器37に供給される。また、外側容器11には、換気口55も設けられている。外側容器11の内部の、換気口55の近傍には温度測定器T3が設けられている。この温度測定器T3によって、例えば外気の温度が測定される。
A gas-
〔原燃料供給系〕
原燃料供給系は、原燃料供給路L1を介して、改質器15に原燃料を供給する系統である。具体的には、原燃料供給系は、遮断弁26、圧力測定器27、原燃料流量測定器28、ゼロガバナ29、原燃料供給器30、脱硫器31を備える。
[Raw and fuel supply system]
The raw fuel supply system is a system that supplies raw fuel to the
遮断弁26は、原燃料供給路L1への原燃料の流入を許可する状態又は遮断する状態に切り替える。圧力測定器27は、原燃料供給路L1に流入する原燃料の圧力を測定する。原燃料供給器30は、改質器15に原燃料を供給する。具体的には、原燃料供給器30は、改質器15に供給する原燃料の単位時間当たりの流量を調節する。原燃料流量測定器28は、原燃料供給器30によって改質器15に供給される原燃料の単位時間当たりの流量を測定する。例えば、原燃料供給器30は、原燃料流量測定器28で測定される原燃料の流量が目標流量になるように原燃料供給器30を動作させる。ゼロガバナ29は、原燃料供給路L1を流れる原燃料の圧力を大気圧と同じに調節する。脱硫器31は、原燃料に含まれる硫黄化合物などを除去する。
The
〔空気供給系〕
空気供給系は、空気供給路L10を介して、ホットモジュール13に空気を供給する系統である。空気供給器41は、内側容器12の内部に空気を供給する。具体的には、空気供給器41は、内側容器12の内部に供給する空気の単位時間当たりの流量を調節する。空気流量測定器42は、空気供給器41によって内側容器12の内部に供給される空気の単位時間当たりの流量を測定する。異物除去フィルタ40は、空気供給器41によって内側容器12の内部に供給される空気に含まれる異物を捕捉する。
[Air supply system]
The air supply system is a system that supplies air to the
〔還流ガス供給系〕
還流ガス供給系は、還流ガス供給路L3を介して、改質器15で生成された燃料ガスの一部を原燃料供給路L1に供給する系統である。還流ガス供給路L3は、燃料ガス供給路L2の途中の分岐部24から分岐して、脱硫器31よりも上流側の原燃料供給路L1の途中の合流部25に合流し、燃料ガス供給路L2を流れる燃料ガスの一部を原燃料供給路L1に供給する。それにより、脱硫器31に水素を供給できる。還流ガス供給路L3は、ホットモジュール13の内部から外部に引き出される。オリフィス33は、還流ガス供給路L3の途中に設けられ、還流ガス供給路L3を流れる燃料ガスの単位時間当たりの流量を調節する。温度調節部材32は、還流ガス供給路L3を流れる改質ガスの温度を保つために還流ガス供給路L3の少なくとも一部分の周囲に設けられる。この温度調節部材32により、温度測定器T4で測定される還流ガス供給路L3の温度、即ち、還流ガス温度が、好ましくは設定温度よりも高い温度に維持される。凝縮水回収器36は、還流ガス供給路L3で発生した凝縮水を回収する。温度測定器T4は、温度調節部材32が設けられている部位での還流ガス供給路L3の温度を測定する。例えば、温度測定器T4は、還流ガス供給路L3を構成する配管の外表面の温度を測定する機器、還流ガス供給路L3を構成する配管の内部の温度を測定する機器などである。
[Reflux gas supply system]
The reflux gas supply system is a system that supplies a part of the fuel gas generated in the
〔水回収系〕
水回収系は、燃料電池装置10で生成された水を回収する系統である。水回収路L5を用いて回収した凝縮水は改質用水タンク38に供給される。図示する例では、水回収路L5は、気液分離部35から水を回収する第1回収路L5aと、凝縮水回収器36から水を回収する第2回収路L5bとを有する。第1回収路L5a及び第2回収路L5bによって回収された凝縮水は、水精製器37を経由して、改質用水タンク38に供給される。水精製器37は、回収した凝縮水に含まれる不純物を除去するための機器である。例えば、水精製器37は、イオン交換樹脂等を充填しており、回収した凝縮水に含まれる電解質のイオン(例えば、イオン化して溶存している塩類やアンモニアなど)を例えばH+、OH-と交換することで、回収水した凝縮水に含まれる電解質の濃度を相対的に低くさせる(即ち、電気伝導度を低くさせる)機能を果たす。
[Water recovery system]
The water recovery system is a system that recovers water generated by the
〔改質用水供給系〕
改質用水供給系は、改質用水供給路L6を介して、改質器15に改質用水を供給する系統である。尚、本実施形態では、改質用水タンク38に貯えられている改質用水は気化器14に供給され、気化器14から改質器15に供給される。改質用水供給系は、改質用水供給路L6、改質用水タンク38、改質用水供給器39などを備える。改質用水タンク38は、改質用水を貯える。改質用水供給器39は、改質器15に向けて改質用水を供給する。具体的には、改質用水供給器39は、改質用水供給路L6の途中に設けられ、改質用水供給路L6を流れる改質用水の単位時間当たりの流量を調節する。
[Reformed water supply system]
The reforming water supply system is a system that supplies reforming water to the
〔排熱回収系〕
排熱回収系は、燃料電池装置10で発生する熱を回収する系統である。排熱回収系は、貯湯タンク45、給水路L8、出湯路L9、湯水循環路L7、循環ポンプ44などを備える。貯湯タンク45には、湯水が貯えられる。湯水循環路L7は、貯湯タンク45と排熱回収用熱交換器34との間で湯水を循環させる。貯湯タンク45には、相対的に低温の湯水がその下部に貯えられ、相対的に高温の湯水がその上部に貯えられるように、即ち、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。具体的に説明すると、湯水循環路L7は、貯湯タンク45から排熱回収用熱交換器34へ湯水を移送する往路と、排熱回収用熱交換器34から貯湯タンク45へ湯水を移送する復路とで構成され、往路の途中に設けられる循環ポンプ44とを有する。
[Waste heat recovery system]
The exhaust heat recovery system is a system that recovers heat generated by the
このような構成により、貯湯タンク45の下部から湯水循環路L7の往路を介して排熱回収用熱交換器34に供給される湯水はその排熱回収用熱交換器34で加熱され、加熱後の湯水は湯水循環路L7の復路を介して貯湯タンク45の上部に供給される。復路の途中に、排熱回収用熱交換器34から貯湯タンク45へ移送される湯水の温度を測定する温度測定器T5が設けられる。本実施形態では、燃料電池制御部49は、復路を流れて貯湯タンク45に流入する湯水の温度(温度測定器T5で測定される湯水の温度)が所定の貯湯目標温度(例えば65℃など)になるように循環ポンプ44の動作を制御する。このようにして、貯湯タンク45に温度成層を形成する状態で湯水が貯湯、即ち、蓄熱される。
With this configuration, the hot water supplied from the bottom of the hot
貯湯タンク45の下部には、貯湯タンク45に上水を供給するための給水路L8が接続され、貯湯タンク45の上部には、貯湯タンク45で貯えている湯水を排出するための出湯路L9が接続される。貯湯タンク45が貯えている湯水には、給水路L8の内部に加わっている給水圧が加わっている。このような構成により、貯湯タンク45では、例えば出湯路L9に接続される水栓(図示せず)が開かれることで出湯路L9へ貯湯タンク45から湯水が排出されるのに伴って、給水路L8から貯湯タンク45に上水が供給される。
A water supply line L8 is connected to the bottom of the hot
燃料電池装置10のセルスタック18は、電力変換回路部46を介して電力線8に接続される。図2には、電力変換回路部46が昇圧回路47とインバータ48とを備える例を記載している。
The
燃料電池装置10は、燃料電池制御部49と、燃料電池装置10で取り扱われる情報を記憶する記憶部50と、通信部51とを備える。燃料電池制御部49には、燃料電池装置10が備える測定器の測定結果が伝達され、その測定結果は記憶部50に記憶される。例えば、燃料電池制御部49には、「測定器」としての、上述した圧力測定器27、原燃料流量測定器28、空気流量測定器42、ガス測定器43、温度測定器T1,T2,T3,T4,T5の測定結果が伝達される。そして、燃料電池制御部49は、それらの測定結果を所定タイミングで通信部51から異常診断装置4に送信する。また、燃料電池制御部49は、それらの測定結果に現れる異常も、測定結果の一部として通信部51から異常診断装置4に送信する。
The
燃料電池制御部49は、上述した点火器20、遮断弁26、原燃料供給器30、改質用水供給器39、空気供給器41、循環ポンプ44、電力変換回路部46などの各種機器の動作を制御する。
The fuel
次に、異常診断装置4が、施設1に設置される燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信した情報に基づいて燃料電池装置10で発生する異常の内容を診断する手法について説明する。異常診断装置4は、記憶部4aと診断処理部4bとを備える。
Next, we will explain the method by which the abnormality diagnosis device 4 diagnoses the contents of an abnormality occurring in the
異常診断装置4の記憶部4aは、燃料電池装置10が有する複数の測定器のうちの少なくとも一つの測定器の測定結果に現れる異常と、異常の発生要因及び異常への対処法の少なくとも一方を含むその異常について考えられる複数の診断結果のうちの一つを特定するための異常診断処理とを関連付けて、複数の異常毎に記憶する。具体的には、異常診断処理は、燃料電池装置10の測定器の測定結果及び燃料電池装置10の動作環境の少なくとも一方が所定の判定条件を満たしているか否かを判定する判定処理が複数個組み合わされて構成される。判定条件を満たしているか否かに応じて定まる判定処理の判定結果は、別の判定処理への移行が指示される場合と、異常診断処理の診断結果の特定に至る場合との少なくとも一種類を含む。
The
そして、異常診断装置4の診断処理部4bは、燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信した測定結果に異常が現れる場合、記憶部4aに記憶している、当該異常に対応する異常診断処理の内容と、燃料電池装置10の測定器の測定結果及び燃料電池装置10の動作環境の少なくとも一方とに基づいて、受信した測定結果に現れる異常についての診断結果を特定する。
When an abnormality appears in the measurement results received from the
〔異常診断処理〕
図3は、還流ガス温度異常という異常が現れた場合に診断処理部4bが行う異常診断処理の内容を示すフローチャートである。
燃料電池装置10の燃料電池制御部49は、還流ガス温度測定器としての温度測定器T4の測定結果である、温度調節部材32が設けられている部位での還流ガス供給路L3の温度、即ち、還流ガス供給路L3を流れる燃料ガスの温度である還流ガス温度を監視している。そして、燃料電池制御部49は、還流ガス温度が設定温度以下の場合、還流ガス温度異常という異常が発生したと判定する。そして、燃料電池制御部49は、還流ガス温度異常という異常が発生したという測定結果を、通信部51から異常診断装置4に伝達する。
[Abnormality diagnosis process]
FIG. 3 is a flow chart showing the contents of the abnormality diagnosis process performed by the
The fuel
異常診断装置4は、燃料電池装置10から還流ガス温度異常という異常が発生したという測定結果の通知を受けた場合、記憶部4aに記憶している情報を参照して、対応する異常診断処理を読み出す。そして、診断処理部4bがその異常診断処理を実行する。
When the abnormality diagnosis device 4 receives a measurement result notification from the
図3に示すように、還流ガス温度異常という異常が現れた場合に実行される異常診断処理は、工程#10の判定処理、工程#11の判定処理、工程#12の判定処理という3個の判定処理を組み合わせて構成される。
As shown in FIG. 3, the abnormality diagnosis process executed when an abnormality such as an abnormal reflux gas temperature occurs is composed of a combination of three judgment processes:
工程#10の判定処理は、燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信した、改質器温度測定器としての温度測定器T1で測定される改質器15の温度の温度実測値を参照して、温度実測値が、記憶部4aに記憶している温度目標値よりも高く且つ所定の温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件を満たしているか否かを判定するものである。つまり、工程#10では、改質器15の温度を測定する温度測定器T1の測定結果が所定の判定条件を満たしているか否かを判定している。尚、異常診断装置4は、上記温度目標値を燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信してもよい。
The judgment process of
工程#10の判定処理において診断処理部4bは、温度測定器T1で測定される温度実測値が温度目標値よりも高く且つ温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという条件を満たすと判定した場合には、改質器15に対する改質用水の供給不良が発生している、例えば、改質用水供給器39の動作異常が発生しているという診断結果A1の特定に至る。それに対して、工程#10の判定処理において診断処理部4bは、改質器温度測定器で測定される温度実測値が温度目標値よりも高く且つ温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという条件を満たさないと判定した場合には工程#11の判定処理に移行する。つまり、工程#10の判定処理の判定結果は、別の判定処理への移行が指示される場合と、異常診断処理の診断結果の特定に至る場合との両方を含んでいる。
In the judgment process of
具体的に説明すると、改質器15に対する改質用水の供給不良が発生している場合、改質器15に対して単位時間当たりに供給される改質用水の量が少なくなるため、改質器15で単位時間当たりに生成される燃料ガスの量が少なくなる。そして、燃料ガス供給路L2から還流ガス供給路L3へ流入する燃料ガスの単位時間当たりの流量も少なくなる。つまり、還流ガス供給路L3を流れる高温の燃料ガスの流量が少なくなるため、還流ガス温度が設定温度以下になるという還流ガス温度異常の状態に至ると推測される。加えて、改質器15に対する改質用水の供給不良が発生している場合、改質器15に対して単位時間当たりに供給される改質用水の量が少なくなるため、改質器15で利用される熱量が少なくなり、改質器15の温度が高くなると推測される。従って、診断処理部4bは、改質器温度測定器で測定される温度実測値が温度目標値よりも高く且つ温度目標値に対する温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件が満たされ、且つ、還流ガス温度が設定温度以下の場合、診断結果A1の特定に至る。
To be more specific, when there is a supply problem of reforming water to the
このように、診断結果A1の例として、改質器15に対する改質用水の供給不良が発生しているという診断結果、及び、改質用水供給器39の動作異常が発生しているという診断結果を記載したが、それらは単独で用いられてもよく、或いは、併せて用いられてもよい。
As such, as examples of diagnostic result A1, the diagnostic result that there is a problem with the supply of reforming water to the
工程#11の判定処理は、原燃料流量測定器28で測定される原燃料の流量実測値を参照して、記憶部4aに記憶している流量目標値に対する流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件を満たしているか否かを判定するものである。つまり、工程#11では、原燃料流量測定器28で測定される測定結果が所定の判定条件を満たしているか否かを判定している。尚、異常診断装置4は、上記流量目標値を燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信してもよい。
The judgment process of
工程#11の判定処理において診断処理部4bは、原燃料流量測定器28で測定される原燃料の流量実測値とその流量目標値とを参照して、流量目標値に対する流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合には、凝縮水回収器36による凝縮水の回収に異常が発生している、即ち、ドレン排水不良という診断結果A2の特定に至り、第2判定条件が満たされない場合には工程#12の判定処理に移行する。つまり、工程#11の判定処理の判定結果は、別の判定処理への移行が指示される場合と、異常診断処理の診断結果の特定に至る場合との両方を含んでいる。
In the judgment process of
具体的に説明すると、還流ガス供給路L3は燃料ガス供給路L2の分岐部24から原燃料供給路L1の合流部25に至る流路である。そして、還流ガス供給路L3を流れる燃料ガスには、水素だけでなく、水蒸気も含まれている。そのため、還流ガス供給路L3では上述したように凝縮水が発生し、その凝縮水を回収する凝縮水回収器36も設けられている。但し、凝縮水回収器36から第2回収路L5bへの凝縮水の流動が正常に行われていない場合、溢れた凝縮水が原燃料供給路L1の合流部25に流入し、場合によってはゼロガバナ29及び原燃料流量測定器28にも到達することもあり得る。
More specifically, the reflux gas supply line L3 is a flow path that extends from the
そして、溢れた凝縮水が原燃料供給路L1の合流部25に流入することで原燃料供給路L1の一部が凝縮水で閉塞された場合、原燃料供給器30が動作していても原燃料供給路L1を原燃料が流れ難くなるため、原燃料流量測定器28で測定される原燃料の流量実測値は流量目標値に対して非常に小さくなる。但し、原燃料供給器30は動作しているため、原燃料供給路L1での原燃料の圧力が高まると、ある時点で原燃料供給路L1を閉塞している凝縮水と共に原燃料は気化器14の方へと一気に流れ出す。このように、凝縮水回収器36による凝縮水の回収に異常が発生している、即ち、ドレン排水不良という異常が発生している場合には、原燃料の流量目標値に対する流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上になるという現象が現れると考えられる。
If the overflowing condensed water flows into the
尚、図3には、凝縮水回収器36による凝縮水の回収に異常が発生しているという診断結果A2を記載しているが、診断結果A2は、ゼロガバナ29及び原燃料流量測定器28の少なくとも一方を交換する必要があるというものでも良い。
このように、診断結果A2の例をいくつか記載したが、それらは単独で用いられてもよく、或いは、他の何れかと併せて用いられてもよい。
Incidentally, FIG. 3 shows a diagnosis result A2 indicating that an abnormality has occurred in the collection of condensed water by the condensed
Thus, several examples of the diagnostic result A2 have been described, which may be used alone or in combination with any of the others.
工程#12の判定処理は、外気温測定器としての温度測定器T3で測定される外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされるか否かを判定するものである。
上述したように、還流ガス供給路L3を流れる改質ガスの温度を保つための温度調節部材32が還流ガス供給路L3の少なくとも一部分の周囲に設けられる。例えば、温度測定器T4で還流ガスの温度が測定される部分に温度調節部材32が設けられている。そのため、温度測定器T4で測定される還流ガスの温度は上記設定温度よりも高くなる。ところが、還流ガス供給路L3に対する温度調節部材32の装着が不十分である場合、温度測定器T3で測定される外気温が設定外気温度以下ではない場合でも、還流ガス温度が設定温度以下になるという還流ガス温度異常という異常が発生する。つまり、診断処理部4bは、工程#12の判定処理において、温度測定器T3で測定される外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされない場合、還流ガス供給路L3に対する温度調節部材32の装着が不十分であるという診断結果A4の特定に至る。
The judgment process of
As described above, the
それに対して、診断処理部4bは、工程#12の判定処理において、温度測定器T3で測定される外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされる場合、オリフィス33の異常であるという診断結果A3の特定に至る。つまり、工程#12の判定処理の判定結果は、異常診断処理の診断結果の特定に至る場合を含んでいる。
On the other hand, in the judgment process of
以上のように、異常診断装置4は、異常の発生からその異常についての診断結果の特定までを、予め作成された異常診断処理の手順に従って自動で行うことができる。そして、特定された診断結果は、異常診断装置4の記憶部4aに記憶される。また、異常診断装置4の記憶部4aは、燃料電池装置10の管理を行っている所有者等の管理者の連絡先及び燃料電池装置10のメンテナンス担当者の連絡先及び燃料電池装置10の組み立て者や部品製造者等の製造関係者の連絡先の少なくとも一つを記憶しており、診断処理部4bは、特定した診断結果を、管理者の連絡先及びメンテナンス担当者の連絡先及び製造関係者の連絡先の少なくとも一つに出力する。例えば、診断処理部4bは、燃料電池装置10の管理者の電子メールアドレス及び燃料電池装置10のメンテナンス担当者の電子メールアドレス及び燃料電池装置10の製造関係者の電子メールアドレスなどに、診断結果を送信する。その結果、燃料電池装置10の管理者はその管理者端末装置62で診断結果を確認でき、燃料電池装置10のメンテナンス担当者はそのメンテナンス担当者端末装置60で診断結果を確認でき、燃料電池装置10の製造関係者はその製造関係者端末装置61で診断結果を確認できる。このように、異常診断装置4がその異常についての診断結果の特定を自動で行うため、メンテナンス担当者などはその診断結果に応じた準備を事前に行った上で出動できる。
As described above, the abnormality diagnosis device 4 can automatically perform the process from the occurrence of an abnormality to the identification of the diagnosis result for that abnormality according to the procedure of the abnormality diagnosis process created in advance. The identified diagnosis result is stored in the
例えば、燃料電池装置10の修理などの現場に到着する前に、燃料電池装置10のメンテナンス担当者は診断結果に応じた修理などの準備を行うことができ、燃料電池装置10の製造関係者は診断結果に応じた修理などに必要な部品の準備を行うことができる。その結果、実際に修理などを行う現場で、修理を行う技能を持つ人員がいないといった問題や、修理に必要な部品を持参していなかったという問題などが発生することを回避できる。
For example, before arriving at the site where the
上述した例では、異常診断処理の診断結果は、異常の発生要因として、「改質用水供給器39の動作異常(診断結果A1)」、「ドレン排水不良(診断結果A2)」、「オリフィス33の異常(診断結果A3)」、「還流ガス供給路L3に対する温度調節部材32の装着が不十分(診断結果A4)」など、燃料電池装置10の特定の部位で発生している不具合の内容を含む。燃料電池装置10の管理者及びメンテナンス担当者及び製造関係者などは、異常の発生要因として、燃料電池装置10の特定の部位で発生している不具合の内容が分かれば、その部位の部品修理や部品交換などの必要な作業を決定できる。
In the above example, the diagnosis results of the abnormality diagnosis process include the details of the malfunction occurring in a specific part of the
尚、診断結果は上述した例に限定されず、適宜変更可能である。
具体例を挙げると、診断結果は、異常への対処法として、燃料電池装置10の特定の構成部品の交換指示又は修理指示を含んでもよい。例えば、異常診断処理の診断結果A1は「改質用水供給器39の交換」等であってもよい。異常への対処法として、燃料電池装置10の特定の構成部品の交換指示又は修理指示が含まれていれば、交換する構成部品を事前に用意することや、交換作業又は修理作業に必要な人員を事前に決定できる。
The diagnosis results are not limited to the above-mentioned examples, but can be changed as appropriate.
As a specific example, the diagnosis result may include, as a measure to deal with the abnormality, an instruction to replace or repair a specific component part of the
他にも、燃料電池装置10の特定の構成部品の交換指示又は修理指示を行う場合、その難易度が分かれば好ましい。そのため、記憶部4aが、燃料電池装置10の構成部品の修理作業又は交換作業の難易度を示す情報を複数の構成部品毎に記憶しており、診断結果は、異常への対処法として、その難易度を示す情報を含んでもよい。異常への対処法として、構成部品の修理作業又は交換作業の難易度を示す情報が含まれていれば、その難易度に応じた技能を持つ人員を派遣する準備を事前に行うことができる。
In addition, when issuing an instruction to replace or repair a specific component of the
加えて、燃料電池装置10の特定の構成部品の交換指示又は修理指示を行う場合、その交換又は修理を実際に行うメンテナンス担当者にとっては、修理作業又は交換作業を説明する動画データを事前に又は現場で見ることができれば好ましい。そのため、記憶部4aが、燃料電池装置10の構成部品の修理作業又は交換作業を説明する動画データを複数の構成部品毎に記憶しており、診断結果は、異常への対処法として、動画データを含んでもよい。異常への対処法として、燃料電池装置10の構成部品の修理作業又は交換作業を説明する動画データが含まれていれば、構成部品の修理作業又は交換作業の担当者はその動画データを確認して、修理作業又は交換作業を確実に実施できる。
In addition, when issuing an instruction to replace or repair a specific component of the
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、燃料電池装置10の構成について具体的に説明したが、その構成は適宜変更可能である。
また、診断結果の内容も適宜変更可能である。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the configuration of the
Furthermore, the contents of the diagnosis results can also be changed as appropriate.
<2>
上記実施形態では、還流ガス温度異常という異常が発生したことを燃料電池制御部49が判定し、燃料電池制御部49が、還流ガス温度異常という異常が発生したという測定結果を、通信部51から異常診断装置4に伝達する例を説明したが、他の形態でもよい。例えば、異常診断装置4の診断処理部4bが、燃料電池装置10から情報通信回線2を介して受信した還流ガス温度を参照して、還流ガス温度異常という異常が発生したと判定してもよい。
<2>
In the above embodiment, an example has been described in which the fuel
<3>
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
<3>
In addition, the configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments, the same applies below) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments, as long as no contradiction occurs. Furthermore, the embodiments disclosed in this specification are illustrative, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified within the scope that does not deviate from the purpose of the present invention.
本発明は、燃料電池装置で発生する異常の内容を適切に診断できる異常診断装置に利用できる。 The present invention can be used in an abnormality diagnosis device that can properly diagnose the contents of abnormalities occurring in a fuel cell device.
1 :施設
2 :情報通信回線
4 :異常診断装置
10 :燃料電池装置
12 :内側容器
13 :ホットモジュール
15 :改質器
17 :燃料電池セル
18 :セルスタック
19 :燃焼部
20 :点火器
21 :給気口
22 :排気口
25 :合流部
27 :圧力測定器(測定器)
28 :原燃料流量測定器(測定器)
29 :ゼロガバナ
31 :脱硫器
32 :温度調節部材
33 :オリフィス
36 :凝縮水回収器
39 :改質用水供給器
41 :空気供給器
42 :空気流量測定器(測定器)
43 :ガス測定器(測定器)
L1 :原燃料供給路
L2 :燃料ガス供給路
L3 :還流ガス供給路
T1 :温度測定器(測定器、改質器温度測定器)
T2 :温度測定器(測定器、燃焼部温度測定器)
T3 :温度測定器(測定器、外気温測定器)
T4 :温度測定器(測定器、還流ガス温度測定器)
T5 :温度測定器(測定器)
1: Facility 2: Information and communication line 4: Abnormality diagnosis device 10: Fuel cell device 12: Inner vessel 13: Hot module 15: Reformer 17: Fuel cell 18: Cell stack 19: Combustion section 20: Igniter 21: Air supply port 22: Exhaust port 25: Junction section 27: Pressure measuring device (measuring device)
28: Raw fuel flow rate measuring device (measuring device)
29: Zero governor 31: Desulfurizer 32: Temperature control member 33: Orifice 36: Condensed water recovery device 39: Reforming water supply device 41: Air supply device 42: Air flow rate measurement device (measurement device)
43: Gas measuring instrument (measuring instrument)
L1: raw fuel supply line L2: fuel gas supply line L3: reflux gas supply line T1: temperature measuring device (measuring device, reformer temperature measuring device)
T2: Temperature measuring instrument (measuring instrument, combustion part temperature measuring instrument)
T3: Temperature measuring device (measuring device, outside air temperature measuring device)
T4: Temperature measuring instrument (measuring instrument, reflux gas temperature measuring instrument)
T5: Temperature measuring device (measuring device)
Claims (6)
前記燃料電池装置は、
脱硫器によって脱硫処理が行われた後の原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、及び、前記改質器から燃料ガス供給路を介して供給される燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタック、及び、前記セルスタックから排出されるオフガスを燃焼する燃焼部、及び、前記改質器の温度を測定する改質器温度測定器を内側容器の内部空間に有し、前記内側容器には外部から前記内部空間への空気の供給に用いられる給気口と前記内部空間から外部への排気に用いられる排気口とが設けられているホットモジュールと、
前記内部空間の外部から前記改質器へ原燃料を供給する原燃料供給路と、
前記原燃料供給路の途中に設けられる前記脱硫器と、
前記給気口を介して前記内部空間に空気を供給する空気供給器と、
前記改質器に改質用水を供給する改質用水供給器と、
前記燃料ガス供給路の途中から分岐して、前記脱硫器よりも上流側の前記原燃料供給路の途中に合流して、前記燃料ガス供給路を流れる燃料ガスの一部を前記原燃料供給路に流入させる還流ガス供給路と、
前記還流ガス供給路を流れる燃料ガスの温度である還流ガス温度を測定する還流ガス温度測定器と、を備え、
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記改質器温度測定器で測定される前記改質器の温度の温度実測値を参照して、前記温度実測値が所定の温度目標値よりも高く且つ前記温度目標値に対する前記温度実測値の乖離量が第1設定乖離値以上であるという第1判定条件が満たされ、且つ、前記還流ガス温度が設定温度以下の場合、前記改質器に対する前記改質用水の供給不良が発生していると判定する異常診断装置。 1. An abnormality diagnosis device for diagnosing the contents of an abnormality occurring in a fuel cell device installed in a facility based on information received from the fuel cell device via an information communication line, comprising:
The fuel cell device includes:
a hot module including, in an internal space of an inner container, a reformer that generates fuel gas by steam reforming the raw fuel after desulfurization by the desulfurizer, a cell stack having a plurality of fuel cell units that generate electricity using the fuel gas supplied from the reformer via a fuel gas supply path, a combustion section that combusts off-gas discharged from the cell stack, and a reformer temperature measuring device that measures the temperature of the reformer, the inner container being provided with an air inlet port used to supply air from the outside to the internal space and an exhaust port used to exhaust air from the internal space to the outside;
a raw fuel supply passage for supplying raw fuel from the outside of the internal space to the reformer;
The desulfurizer is provided in the middle of the raw fuel supply path;
an air supplier that supplies air to the internal space through the air supply port;
a reforming water supply device that supplies reforming water to the reformer;
a reflux gas supply passage that branches off from the fuel gas supply passage and joins the raw fuel supply passage upstream of the desulfurizer, and causes a portion of the fuel gas flowing through the fuel gas supply passage to flow into the raw fuel supply passage;
a reflux gas temperature measuring device for measuring a reflux gas temperature, which is the temperature of the fuel gas flowing through the reflux gas supply path;
an abnormality diagnosis device that, by referring to an actual temperature measurement value of the temperature of the reformer measured by the reformer temperature measuring device received from the fuel cell device via the information and communication line, determines that a poor supply of the reforming water to the reformer has occurred if a first judgment condition is satisfied in which the actual temperature measurement value is higher than a predetermined temperature target value and the deviation of the actual temperature measurement value from the temperature target value is equal to or greater than a first set deviation value, and the return gas temperature is equal to or lower than a set temperature.
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記原燃料流量測定器で測定される原燃料の流量実測値を参照して、前記第1判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、所定の流量目標値に対する前記流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、前記凝縮水回収器による凝縮水の回収に異常が発生していると判定する請求項1又は2に記載の異常診断装置。 the fuel cell device includes a raw fuel flow rate measuring device that measures a flow rate per unit time of the raw fuel flowing through the raw fuel supply path, and a condensed water recovery device that recovers condensed water generated in the recirculation gas supply path,
3. The abnormality diagnosis device according to claim 1 or 2, which refers to the actual measured flow rate of the raw fuel measured by the raw fuel flow rate measuring device received from the fuel cell device via the information and communication line, and judges that an abnormality has occurred in the collection of condensed water by the condensed water recovery device if the first judgment condition is not satisfied, and the recirculation gas temperature is below the set temperature, and a second judgment condition is satisfied in which the deviation of the actual measured flow rate value from a predetermined flow rate target value is equal to or greater than a second set deviation value.
前記燃料電池装置から前記情報通信回線を介して受信した、前記原燃料流量測定器で測定される原燃料の流量実測値を参照して、前記第1判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、所定の流量目標値に対する前記流量実測値の乖離量が第2設定乖離値以上であるという第2判定条件が満たされる場合、前記ゼロガバナ及び前記原燃料流量測定器の少なくとも一方を交換する必要があると判定する請求項1~3の何れか一項に記載の異常診断装置。 the fuel cell device includes a zero governor that adjusts the pressure of the raw fuel flowing through the raw fuel supply path to atmospheric pressure, and a raw fuel flow rate measuring device that measures the flow rate of the raw fuel per unit time, the zero governor being located in the raw fuel supply path upstream of a junction with the reflux gas supply path;
An abnormality diagnosis device as described in any one of claims 1 to 3, which refers to the actual flow rate of the raw fuel measured by the raw fuel flow rate measuring device received from the fuel cell device via the information and communication line, and determines that at least one of the zero governor and the raw fuel flow rate measuring device needs to be replaced if the first judgment condition is not satisfied, and the recirculation gas temperature is below the set temperature, and a second judgment condition is satisfied in which the deviation of the actual flow rate value from a predetermined flow rate target value is equal to or greater than a second set deviation value.
前記第1判定条件及び前記第2判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、前記外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされる場合、前記オリフィスの異常であると判定する請求項3又は4に記載の異常診断装置。 the fuel cell device includes an outside air temperature measuring device for measuring an outside air temperature, and an orifice provided in the middle of the recirculation gas supply passage;
5. An abnormality diagnosis device as described in claim 3 or 4, which judges that there is an abnormality in the orifice when the first judgment condition and the second judgment condition are not satisfied and a third judgment condition is satisfied in which the recirculated gas temperature is below the set temperature and the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is below the set outside air temperature.
前記第1判定条件及び前記第2判定条件が満たされず、且つ、前記還流ガス温度が前記設定温度以下であり、且つ、前記外気温測定器で測定される前記外気温が設定外気温度以下であるという第3判定条件が満たされない場合、前記還流ガス供給路に対する前記温度調節部材の装着が不十分であると判定する請求項3~5の何れか一項に記載の異常診断装置。 the fuel cell device includes an outside air temperature measuring device for measuring an outside air temperature, and a temperature adjusting member attached to the periphery of at least a portion of the reflux gas supply passage in order to maintain a temperature of the reformed gas flowing through the reflux gas supply passage;
An abnormality diagnosis device as described in any one of claims 3 to 5, which determines that the temperature control member is insufficiently attached to the recirculation gas supply path when the first judgment condition and the second judgment condition are not satisfied, and when the third judgment condition is not satisfied, that is, the recirculation gas temperature is below the set temperature, and the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring device is below the set outside air temperature.
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