(57)【要約】【課題】可燃性ガスに対する安全対策が施された燃料電池発電装置の制御装置および運転方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、燃料電池発電装置の制御装置１１は、パッケージ１内に、燃料電池本体８と、前記燃料電池本体８に燃料を供給する燃料処理装置７と、前記パッケージ１内の可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサ１０とを備えている。この燃料電池発電装置の制御装置１１は、前記可燃性ガスセンサ１０の検出結果に基づいて、可燃性ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知手段３１と、前記ガス漏洩検知手段３１により可燃性ガスの漏洩が検知された場合に、当該燃料電池発電装置のシステムを停止させるとともに再起動不可の状態にする異常停止処理手段３２と、当該燃料電池発電装置のシステムが再起動不可の状態にされた後に再起動のための操作がなされた場合に、当該再起動不可の状態を解除せずに継続させる再起動抑制手段３３とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に、燃料電池本体と、前記燃料電池本体に燃料を供給する燃料処理装置と、前記パッケージ内の可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサとを備えた燃料電池発電装置の制御装置であって、
前記可燃性ガスセンサの検出結果に基づいて、可燃性ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知手段と、
前記ガス漏洩検知手段により可燃性ガスの漏洩が検知された場合に、当該燃料電池発電装置のシステムを停止させるとともに再起動不可の状態にする異常停止処理手段と、
当該燃料電池発電装置のシステムが再起動不可の状態にされた後に再起動のための操作がなされた場合に、当該再起動不可の状態を解除せずに継続させる再起動抑制手段と
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項２】
前記再起動抑制手段は、電源スイッチもしくは電源ボタンの操作がなされた場合であっても、前記再起動不可の状態を解除せずに継続させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項３】
前記ガス漏洩検知手段は、可燃性ガスが漏洩した状態にあることを示すガス漏洩情報を記憶媒体に記憶させ、
前記再起動抑制手段は、システムが再起動不可の状態になった後に再起動のための操作がなされた場合に、前記記憶媒体に記憶されているガス漏洩情報に基づき、前記再起動不可の状態を解除せずに継続させることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項４】
前記異常停止処理手段は、システムを停止させる際に、電気の供給経路を機械的に切断させることによって、システムを再起動不可の状態にすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項５】
前記異常停止処理手段は、システムを停止させる際に、前記パッケージ内にある電気回路への電力供給を停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項６】
前記異常停止処理手段は、システムを停止させる際に、可燃性ガスを外部に排出するための換気ファンを作動させるかもしくは作動中の状態を継続させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置の制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置を備えた燃料電池発電装置。
【請求項８】
パッケージ内に、燃料電池本体と、前記燃料電池本体に燃料を供給する燃料処理装置と、前記パッケージ内の可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサとを備えた燃料電池発電装置の運転方法であって、
ガス漏洩検知手段により、前記可燃性ガスセンサの検出結果に基づいて可燃性ガスの漏洩を検知し、
可燃性ガスの漏洩が検知された場合に、異常停止処理手段により、当該燃料電池発電装置のシステムを停止させるとともに再起動不可の状態にし、
システムが再起動不可の状態にされた後に再起動のための操作がなされた場合に、再起動抑制手段により、当該再起動不可の状態を解除せずに継続させる
ことを特徴とする燃料電池発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池発電装置の制御装置および運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置は、可燃性ガスを取り扱うため、安全には十分な考慮が必要である。
【０００３】
そこで、一般には、燃料電池発電装置のパッケージ内には燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサが設けられており、発電中に可燃性ガスが漏洩し、基準値を超える濃度が検出されると、システムが停止し、再起動不可能の状態にされるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７９０２４号公報
【特許文献２】特開２００５−０６３９０３号公報
【特許文献３】特開２００６−１２８１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、可燃性ガスが漏洩するといった異常発生時には、燃料電池発電装置のメンテナンスを行っている会社等に連絡して、修理を依頼することが前提となっている。また、取扱説明書にもその旨が明記されている。
【０００６】
しかしながら、ユーザは、例えばこれを守らずにメインスイッチ（電源スイッチ）をオフの状態からオンの状態にする操作を行って再起動を試行する可能性がある。この場合、安全が確認されていなくても、再起動不可能の状態が解除され、再起動が可能となることから、パッケージ内に可燃性ガスが残留している場合は危険な事態が起こり得る。
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、可燃性ガスに対する安全対策が施された燃料電池発電装置の制御装置および運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、燃料電池発電装置の制御装置は、パッケージ内に、燃料電池本体と、前記燃料電池本体に燃料を供給する燃料処理装置と、前記パッケージ内の可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサとを備えている。この燃料電池発電装置の制御装置は、前記可燃性ガスセンサの検出結果に基づいて、可燃性ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知手段と、前記ガス漏洩検知手段により可燃性ガスの漏洩が検知された場合に、当該燃料電池発電装置のシステムを停止させるとともに再起動不可の状態にする異常停止処理手段と、当該燃料電池発電装置のシステムが再起動不可の状態にされた後に再起動のための操作がなされた場合に、当該再起動不可の状態を解除せずに継続させる再起動抑制手段とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る燃料電池発電装置の概略構成の一例を示す概念図。
【図２】制御装置による再起動阻止機能を実現するための機能構成の一例を示すブロック図。
【図３】制御装置による再起動阻止機能を実現するための動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、一実施形態に係る燃料電池発電装置の概略構成の一例を示す概念図である。
【００１２】
図１に示される燃料電池発電装置は、パッケージ１、燃料供給部２、換気入口３、換気出口４、メインスイッチ５、燃料遮断弁６、燃料処理装置７、燃料電池本体８、換気ファン９、可燃性ガスセンサ１０、制御装置１１等から構成される。
【００１３】
パッケージ１の外周には、燃料供給部２、換気入口３、換気出口４、メインスイッチ５等が設けられており、また、パッケージ１の内部には、燃料遮断弁６、燃料処理装置７、燃料電池本体８、換気ファン９、可燃性ガスセンサ１０、制御装置１１等が収納されている。
【００１４】
燃料供給部２は、水素を含む燃料をパッケージ１の外側から内側へ供給するものである。
【００１５】
換気入口３は、外気をパッケージ１の外側から内側へ取り込む開口部である。
【００１６】
換気出口４は、パッケージ１の内部から内気を外側へ排出する開口部である。
【００１７】
メインスイッチ５は、例えば燃料電池発電装置の電源のオン／オフ（もしくはシステムの起動／停止）を行うための電源スイッチもしくは電源ボタンである。
【００１８】
燃料遮断弁６は、システム停止等の際に燃料供給部２から燃料処理装置７へ供給される燃料の遮断やその解除を行うための弁である。この燃料遮断弁６の開閉動作は、制御装置７により制御される。
【００１９】
燃料処理装置７は、原燃料に対する改質処理等を行って水素リッチな燃料改質ガスを生成するものである。この燃料処理装置７の起動／停止は、制御装置７により制御される。
【００２０】
燃料電池本体８は、燃料処理装置７から供給される燃料改質ガスと酸素ガス等の酸化剤とを電気化学的に反応させて発電を行うものである。この燃料電池本体８の起動／停止は、制御装置７により制御される。
【００２１】
換気ファン９は、機内の換気を行い、換気出口４を通じてパッケージ１の内部から内気を外側へ排出させるものである。この換気ファン９の起動／停止は、制御装置７により制御される。
【００２２】
可燃性ガスセンサ１０は、パッケージ１内の燃料供給系などから漏洩する一定以上の濃度の可燃性ガスを検出する検出器である。この可燃性ガスセンサ１０の検出結果は、制御装置７へ伝えられる。
【００２３】
制御装置１１は、燃料電池発電装置全体の動作を司るものであり、例えば、ユーザの操作によりメインスイッチ５がオンにされた場合には、システムを起動し、電力をパッケージ１内の各部に供給して、各部を動作させ、発電のための制御を行う。その際、燃料遮断弁６を開にし、燃料処理装置７、燃料電池本体８、換気ファン９、可燃性ガスセンサ１０などの機器を動作させる。一方、メインスイッチ５がオフにされた場合には、パッケージ１内の各部への電力供給を停止し、システムを停止させる。その際、燃料遮断弁６を閉にし、燃料処理装置７、燃料電池本体８、換気ファン９、可燃性ガスセンサ１０などの機器の動作を停止させる。但し、制御装置１１は、システム停止状態であっても、制御に必要な最小限の電力を自身が消費しており、必要な要素に電力を供給することができる。
【００２４】
そのほか、制御装置１１は、安全対策の観点から、パッケージ１内で可燃性ガスが漏洩している状態でメインスイッチ５をオフの状態からオンの状態にする操作がなされた場合に、当該操作の効力を無効にし、システムの再起動を阻止する機能を備えている。その機能の構成の一例を、図２に示す。
【００２５】
図２に示される制御装置１１は、記憶部（記憶媒体）２０および制御部（制御機能）３０を有する。
【００２６】
記憶部２０は、例えばＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリに相当するものであり、濃度基準値２１やガス漏洩情報２２など、制御部３０により使用される各種の情報を記憶する。
【００２７】
濃度基準値２１は、パッケージ１内において可燃性ガスが漏洩しているか否かを判定するための判断基準となる値であり、例えば可燃性ガスの燃焼下限界の２５％のレベルに設定される。可燃性ガスセンサ１０により検出される可燃性ガスの濃度が、この濃度基準値２１を超えた場合には、可燃性ガスが漏洩しているものと判断される。
【００２８】
ガス漏洩情報２２は、パッケージ１内において可燃性ガスが漏洩している状態にあるか否かを示す情報である。この情報は１ビットのデータで実現できる。例えば、可燃性ガスが漏洩している場合は、ガス漏洩情報２２の値が「１」に設定され、可燃性ガスが漏洩していない場合は、ガス漏洩情報２２の値が「０」に設定される。
【００２９】
一方、制御部３０は、例えばマイクロコンピュータで実現され、ガス漏洩検知部３１、異常停止処理部３２、再起動抑制部３３などの各種の機能を備え、記憶部２０に記憶される情報を用いて各種の制御を行う。
【００３０】
ガス漏洩検知部３１は、可燃性ガスセンサ１０の検出結果に基づいて、可燃性ガスの漏洩を検知する。このガス漏洩検知部３１は、例えば、可燃性ガスセンサ１０の検出結果からパッケージ１内の現在の可燃性ガス濃度を求め、現在の可燃性ガス濃度と記憶部２０内の濃度基準値２１とを比較して、現在の可燃性ガス濃度が濃度基準値２１を超えている場合に、パッケージ１内において可燃性ガスが漏洩しているものと判定し、記憶部２０内のガス漏洩情報２２の値を「１」に設定する。その際に、音声・光・表示等によりスピーカ・ランプ・表示器等を通じて可燃性ガスの漏洩を示す情報を発報してユーザに知らせる。なお、現在の可燃性ガス濃度が濃度基準値以下である場合は、パッケージ１内において可燃性ガスが漏洩していないものと判定し、記憶部２０内のガス漏洩情報２２の値を「０」に設定する。
【００３１】
異常停止処理部３２は、ガス漏洩検知部３１により可燃性ガスの漏洩が検知された場合に、燃料電池発電装置のシステムを停止し、クールダウン状態に移行させるとともに、再起動不可の状態にする。その際に、例えば外部からの操作が不可能な場所に設置されるリレーやブレーカーのような接点式部品を用いて電気の供給経路を機械的に切断させることによって、システムを再起動不可の状態にするようにしてもよい。このようにすると、ユーザは容易にシステムを再起動可能状態に戻すことができない。また、パッケージ１内の電気回路への電力供給を停止させることにより、引火原因を無くすようにしてもよい。
【００３２】
また、異常停止処理部３２は、換気ファン９が停止していればこれを作動させ、一方、換気ファン９が作動中であればそのまま作動中の状態を維持し、一定時間以上その状態を継続することにより、可燃性ガスをパッケージ１の内側から外側へ排出させるようにすることが望ましい。これにより、パッケージ１内部の可燃性ガス濃度を爆発下限界以下に低下させることができ、危険な状態を回避することができる。
【００３３】
再起動抑制部３３は、システムが再起動不可の状態にされた後にメインスイッチ５等により再起動を試みる操作がなされても、当該操作の効力を無効にし、再起動不可の状態を解除せずに継続させる。すなわち、再起動抑制部３３は、システムが再起動不可の状態にされた後にメインスイッチ５等により再起動のための操作がなされた場合、記憶部２０内のガス漏洩情報２２を参照し、ガス漏洩情報２２が示している値「１」に基づき、可燃性ガスが漏洩してシステムが異常停止した状態にあることを認識する。これにより、再起動抑制部３３は、再起動不可の状態を解除せず、再起動不可の状態をそのまま継続させる。その際、可燃性ガスが漏洩しており再起動が不可である旨や、修理が必要である旨など、注意を喚起するメッセージを発報してユーザに知らせるようにすることが望ましい。
【００３４】
次に、図３のフローチャートを参照して、制御装置１１による再起動阻止機能を実現するための動作の一例を説明する。
【００３５】
制御装置１１は、燃料電池発電装置のシステムを制御して稼働状態を維持しており（ステップＳ１１）、可燃性ガスセンサ１０を通じて可燃性ガスの漏洩の有無を監視している（ステップＳ１２）。
【００３６】
制御装置１１は、定期的に、可燃性ガスセンサ１０の検出結果からパッケージ１内の現在の可燃性ガス濃度を求め、現在の可燃性ガス濃度と記憶部２０内の濃度基準値２１とを比較して、現在の可燃性ガス濃度が濃度基準値２１を超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００３７】
制御装置１１は、現在の可燃性ガス濃度が濃度基準値２１を超えていなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、システムの稼働状態をそのまま継続し、一方、現在の可燃性ガス濃度が濃度基準値２１を超えた場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、パッケージ１内において可燃性ガスが漏洩しているものと判定し、所定の異常停止処理を実行する。
【００３８】
すなわち、制御装置１１は、音声・光・表示等によりスピーカ・ランプ・表示器等を通じて可燃性ガスの漏洩を示す情報を発報してユーザに知らせるとともに、記憶部２０内のガス漏洩情報２２の値を「１」に設定し、パッケージ１内の各部への電力供給を停止して、システムを停止させる（ステップＳ１４）。その際、燃料遮断弁６を閉にし、燃料処理装置７、燃料電池本体８、換気ファン９、可燃性ガスセンサ１０などの機器の動作を停止させる。但し、制御装置１１は、換気ファン９が停止していればこれを作動させ、一方、作動中であればそのまま作動中の状態を維持し、一定時間以上その状態を継続することにより、可燃性ガスをパッケージ１の内側から外側へ排出させるようにすることが望ましい。また、パッケージ１内の電気回路への電力供給を停止し、引火原因を無くすようにすることが望ましい。更に、制御装置１１は、例えばリレーやブレーカーのような接点式部品で電気の供給経路を機械的に切断し、システムを再起動不可の状態にする（ステップＳ１５）。
【００３９】
そして、制御装置１１は、システムが再起動不可の状態にされた後にメインスイッチ５等により再起動のための操作がなされるか否かを監視する（ステップＳ１６）。
【００４０】
制御装置１１は、メインスイッチ５等により再起動のための操作がなされなければ（ステップＳ１７のＮＯ）、そのまま監視を続け、一方、メインスイッチ５等により再起動のための操作がなされた場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）、記憶部２０内のガス漏洩情報２２を参照し（ステップＳ１８）、ガス漏洩情報２２が示している値「１」に基づき、可燃性ガスが漏洩してシステムが異常停止した状態にあることを認識する。
【００４１】
これにより、制御装置１１は、可燃性ガスが漏洩しており再起動が不可である旨や、修理が必要である旨など、注意を喚起するメッセージを発報してユーザに知らせ（ステップＳ１９）、上記メインスイッチ５等による起動のための操作の効力を無効にし、再起動不可の状態を解除せず、再起動不可の状態をそのまま継続させる（ステップＳ２０）。
【００４２】
以上詳述したように、実施形態によれば、可燃性ガス濃度が基準値を超えて、システムが停止し、再起動不可能状態となった後に、ユーザによりメインスイッチ５等を通じて再起動のための操作がなされても、再起動不可能状態が解除されず、再起動不可能状態が継続するため、パッケージ内に可燃性ガスが残留していても、危険な事態を回避することができ、安全性を高めることが可能となる。
【００４３】
また、システム停止の際に、外部からの操作が不可能な場所に設置されるリレーやブレーカーのような接点式部品を用いて電気の供給経路を機械的に切断する機構や、記憶部２０に記憶されるガス漏洩情報２２を用いて再起動不可能状態の解除を阻止する機構を設けることにより、ユーザによる再起動の試行をより確実に阻止することができ、安全性を更に高めることが可能となる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１…パッケージ、２…燃料供給部、３…換気入口、４…換気出口、５…メインスイッチ、６…燃料遮断弁、７…燃料処理装置、８…燃料電池本体、９…換気ファン、１０…可燃性ガスセンサ、１１…制御装置、２０…記憶部、２１…濃度基準値、２２…ガス漏洩情報、３０…制御部、３１…ガス漏洩検知部、３２…異常停止処理部、３３…再起動抑制部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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