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公開番号2025135285
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2024033050
出願日2024-03-05
発明の名称異常診断装置
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類H01M 8/04664 20160101AFI20250910BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】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の提供。
【解決手段】異常診断装置が、熱交換温度測定器が測定する熱交換器温度が所定の高温状態にあるという第1判定条件が満たされ、且つ、熱交換温度測定器が測定する熱交換器温度が排出ガス温度測定器が測定する排出ガスの温度より高いという第2判定条件が満たされる場合、熱交換温度測定器の異常が発生していると判定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
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、外側容器、及び、当該外側容器の内部の外側容器内空間に設けられる内側容器を有するホットモジュールを備え、前記ホットモジュールは、前記内側容器の内部の内側空間に、供給される改質用水を気化させる気化器、原燃料を前記気化器から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、前記改質器で生成された前記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を有し、前記内側容器には外部から前記内側空間への空気の供給に用いられる給気口と前記内側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、
前記燃料電池装置は、前記内側空間の外部から前記改質器へ供給される前記原燃料が流れる原燃料供給路と、前記原燃料供給路を介して前記改質器に前記原燃料を供給する原燃料ブロアと、前記内側容器の外部から前記給気口へ供給される空気が流れる空気供給路と、前記空気供給路及び前記給気口を介して前記内側空間に空気を供給する空気ブロアと、前記空気ブロアによって前記内側空間に供給される空気の単位時間当たりの流量を測定する空気流量測定器と、湯水を貯える貯湯タンクと、前記内側空間から前記排気口を介して排出される、前記燃焼部での燃焼により発生したガスを含む排出ガスと前記湯水との熱交換を行う排熱回収用熱交換器と、前記排熱回収用熱交換器で前記湯水と熱交換した後の前記排出ガスが流れる排出ガス流路と、前記排熱回収用熱交換器において前記排出ガスと前記湯水とが熱交換を行っている部位の熱交換器温度を測定する熱交換温度測定器と、前記内側容器の外部に排出される前記排出ガスの温度を測定する排出ガス温度測定器と、前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記熱交換温度測定器が測定する前記熱交換器温度が所定の高温状態にあるという第１判定条件が満たされ、且つ、前記熱交換温度測定器が測定する前記熱交換器温度が前記排出ガス温度測定器が測定する前記排出ガスの温度より高いという第２判定条件が満たされる場合、前記熱交換温度測定器の異常が発生していると判定する異常診断装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記燃料電池装置は、前記貯湯タンクから前記排熱回収用熱交換器へ向けて前記湯水が流れる往路、及び、前記排熱回収用熱交換器から前記貯湯タンクへ向けて前記湯水が流れる復路を有する湯水循環路と、前記湯水循環路において前記湯水を流す循環ポンプとを備え、
前記循環ポンプは、前記復路を流れて前記貯湯タンクに流入する前記湯水の温度が所定の貯湯目標温度になるように出力を調節するように構成され、
前記第１判定条件が満たされ、且つ、前記第２判定条件が満たされず、且つ、前記循環ポンプの出力と比較して前記循環ポンプの回転速度が所定の低回転状態にあるという第３判定条件が満たされる場合、前記循環ポンプの異常が発生していると判定する請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
前記第１判定条件が満たされ、且つ、前記第２判定条件が満たされず、且つ、前記第３判定条件が満たされず、且つ、前記循環ポンプの出力と比較して前記循環ポンプの前記回転速度が所定の高回転状態にあるという第４判定条件が満たされない場合、前記排熱回収用熱交換器又は前記湯水循環路での前記湯水の通流が阻害されていると判定する請求項２に記載の異常診断装置。
【請求項４】
前記燃料電池装置は、前記外側容器の前記外側容器内空間の空気の温度を測定する空間温度測定器と、前記貯湯タンクに上水を供給するための給水路と、前記貯湯タンクで貯えている前記湯水を排出するための出湯路とを備え、
前記第１判定条件が満たされ、且つ、前記第２判定条件が満たされず、且つ、前記第３判定条件が満たされず、且つ、前記第４判定条件が満たされ、且つ、前記空間温度測定器が測定する前記外側容器内空間の温度が設定温度以下であるという第５判定条件が満たされる場合、前記湯水循環路又は前記給水路の凍結が発生している、又は、前記給水路での断水が発生している、又は、前記循環ポンプでの空気混入が発生していると判定する請求項３に記載の異常診断装置。
【請求項５】
前記燃料電池装置は、前記外側容器の前記外側容器内空間の空気の温度を測定する空間温度測定器と、前記貯湯タンクに上水を供給するための給水路と、前記貯湯タンクで貯えている前記湯水を排出するための出湯路とを備え、
前記第１判定条件が満たされ、且つ、前記第２判定条件が満たされず、且つ、前記第３判定条件が満たされず、且つ、前記第４判定条件が満たされ、且つ、前記空間温度測定器が測定する前記外側容器内空間の温度が設定温度以下であるという第５判定条件が満たされない場合、前記給水路での断水が発生している、又は、前記循環ポンプでの空気混入が発生していると判定する請求項３又は４に記載の異常診断装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１８４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、外側容器、及び、当該外側容器の内部の外側容器内空間に設けられる内側容器を有するホットモジュールを備え、前記ホットモジュールは、前記内側容器の内部の内側空間に、供給される改質用水を気化させる気化器、原燃料を前記気化器から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、前記改質器で生成された前記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を有し、前記内側容器には外部から前記内側空間への空気の供給に用いられる給気口と前記内側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、
前記燃料電池装置は、前記内側空間の外部から前記改質器へ供給される前記原燃料が流れる原燃料供給路と、前記原燃料供給路を介して前記改質器に前記原燃料を供給する原燃料ブロアと、前記内側容器の外部から前記給気口へ供給される空気が流れる空気供給路と、前記空気供給路及び前記給気口を介して前記内側空間に空気を供給する空気ブロアと、前記空気ブロアによって前記内側空間に供給される空気の単位時間当たりの流量を測定する空気流量測定器と、湯水を貯える貯湯タンクと、前記内側空間から前記排気口を介して排出される、前記燃焼部での燃焼により発生したガスを含む排出ガスと前記湯水との熱交換を行う排熱回収用熱交換器と、前記排熱回収用熱交換器で前記湯水と熱交換した後の前記排出ガスが流れる排出ガス流路と、前記排熱回収用熱交換器において前記排出ガスと前記湯水とが熱交換を行っている部位の熱交換器温度を測定する熱交換温度測定器と、前記内側容器の外部に排出される前記排出ガスの温度を測定する排出ガス温度測定器と、前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記熱交換温度測定器が測定する前記熱交換器温度が所定の高温状態にあるという第１判定条件が満たされ、且つ、前記熱交換温度測定器が測定する前記熱交換器温度が前記排出ガス温度測定器が測定する前記排出ガスの温度より高いという第２判定条件が満たされる場合、前記熱交換温度測定器の異常が発生していると判定する点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、熱交換温度測定器が測定する熱交換器温度が所定の高温状態にあるという第１判定条件が満たされ、且つ、熱交換温度測定器が測定する熱交換器温度が排出ガス温度測定器が測定する排出ガスの温度より高いという第２判定条件が満たされる場合、熱交換温度測定器の異常が発生していると判定する。つまり、異常診断装置は、熱交換温度測定器が測定する熱交換器温度に現れる異常についての診断結果を自動で決定できる。
【０００８】
例えば、燃料電池装置が有する機器の動作や測定結果等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について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。
【０００９】
本発明に係る異常診断装置の別の特徴構成は、前記燃料電池装置は、前記貯湯タンクから前記排熱回収用熱交換器へ向けて前記湯水が流れる往路、及び、前記排熱回収用熱交換器から前記貯湯タンクへ向けて前記湯水が流れる復路を有する湯水循環路と、前記湯水循環路において前記湯水を流す循環ポンプとを備え、
前記循環ポンプは、前記復路を流れて前記貯湯タンクに流入する前記湯水の温度が所定の貯湯目標温度になるように出力を調節するように構成され、
前記第１判定条件が満たされ、且つ、前記第２判定条件が満たされず、且つ、前記循環ポンプの出力と比較して前記循環ポンプの回転速度が所定の低回転状態にあるという第３判定条件が満たされる場合、前記循環ポンプの異常が発生していると判定する点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、異常診断装置は、第１判定条件が満たされ、且つ、第２判定条件が満たされず、且つ、循環ポンプの出力と比較して循環ポンプの回転速度が所定の低回転状態にあるという第３判定条件が満たされる場合、循環ポンプの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。
（【００１１】以降は省略されています）

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