JP2005259586A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池に供給される改質ガスを、原料ガスと改質水の供給を受けて生成する改質器を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a reformer that generates reformed gas supplied to a fuel cell by receiving supply of raw material gas and reformed water.
従来より、燃料電池に供給される改質ガスを生成するための改質器を備えた燃料電池システムがある。改質器は、炭化水素系燃料と改質水を原料として水素を主成分とする改質ガスを生成する。この燃料電池システムでは、改質器に改質水を安定供給することが重要な条件となっている。ここで、改質器に改質水を供給するための配管などに空気が混入したり、ゴミ等の異物が混入したりして改質水の供給不具合が生じると、燃料電池で発電の継続が困難になったり、改質器の各所が異常に高温となったりして燃料電池システムの運転を停止せざるを得ない状況に至ることがある。改質器に改質水が安定供給されなくなると、原料となる改質水の不足から、燃料電池での発電に必要な水素を改質器で十分に生成できなくなり、反応に用いる触媒を劣化させるおそれがある。また、改質器への改質水の供給が停止してしまうと、いずれは改質器が水素を生成できなくなる状態に至り、燃料電池での発電が継続できなくなる。更に、改質器内部での熱交換が設計通りに行われなくなり、温度バランスが保てなくなり、改質器の各所が高温になってしまう。このため、改質器が耐熱温度を越えて温度上昇した場合は、改質器が機械的ダメージを受けるおそれがある。 Conventionally, there is a fuel cell system including a reformer for generating reformed gas supplied to the fuel cell. A reformer produces | generates the reformed gas which has hydrogen as a main component by using a hydrocarbon fuel and reformed water as a raw material. In this fuel cell system, it is an important condition to stably supply reforming water to the reformer. Here, if air is mixed into the piping for supplying reforming water to the reformer, or if foreign matter such as dust is mixed in, the fuel cell will continue to generate power. May become difficult, or various parts of the reformer may become abnormally hot, leading to a situation where the operation of the fuel cell system must be stopped. If the reforming water is not stably supplied to the reformer, the reformer will not be able to generate enough hydrogen for power generation in the fuel cell due to the shortage of reforming water used as a raw material, and the catalyst used in the reaction will deteriorate. There is a risk of causing. Further, if the supply of reforming water to the reformer is stopped, eventually the reformer will not be able to generate hydrogen, and power generation in the fuel cell cannot be continued. Furthermore, heat exchange inside the reformer is not performed as designed, temperature balance cannot be maintained, and various portions of the reformer become hot. For this reason, when the reformer rises beyond the heat resistance temperature, the reformer may be mechanically damaged.
ここで、下記の特許文献1には、燃料電池発電機において燃料電池性能を十分引き出すために、改質器への改質水供給流量を安定に保つことが重要であることが記載される。この燃料電池発電機には、改質器への改質水供給流量を安定に保つために、水ポンプから吐出される改質水を改質器へ移送する配管の途中に、絞り機構が設けられる。 Here, Patent Document 1 below describes that it is important to keep the reforming water supply flow rate to the reformer stable in order to sufficiently bring out the fuel cell performance in the fuel cell generator. In order to keep the reforming water supply flow rate to the reformer stable, this fuel cell generator is provided with a throttle mechanism in the middle of a pipe for transferring the reforming water discharged from the water pump to the reformer. It is done.
ところが、上記した特許文献1に記載の燃料電池発電機では、改質器の水導入部と水ポンプの出口部との間の圧力差変動がもたらす改質水供給流量の不安定さが問題となっているだけである。このため、改質水の一時的な供給不具合、例えば、配管内に空気や異物が混入してしまい、供給が停止してしまうような場合に関する対処方法については何も記載されていない。そして、配管内に空気や異物が混入して改質水の供給が停止した場合には、一般的には、燃料電池システムの運転継続が困難となることから、一度運転を停止した上で、運転継続が困難となった原因を確認して必要な対処を施してから、システムの運転を再開させる必要があった。 However, in the fuel cell generator described in Patent Document 1 described above, there is a problem of instability of the reforming water supply flow rate caused by the pressure difference fluctuation between the water introduction part of the reformer and the outlet part of the water pump. It is only becoming. For this reason, nothing is described about a countermeasure for a temporary supply failure of the reforming water, for example, a case where the supply is stopped due to air or foreign matter mixed in the pipe. And when air and foreign matter are mixed in the piping and the supply of reforming water is stopped, it is generally difficult to continue the operation of the fuel cell system. It was necessary to restart the system after confirming the cause of the difficulty in continuing operation and taking necessary measures.
特に、比較的少量の改質水を供給する定置型燃料電池システムでは、低圧システムであるがために、水精製機などを含む配管にエアが混入すると、供給装置を所望の出力で作動させても、改質器へ改質水を送り出せなくなることがある。一方、高圧システムであれば、改質水の配管に混入したエアを供給装置で強引に送り込むことも可能と思われる。しかし、低圧システムでは、有効な解決手段がなかった。 In particular, a stationary fuel cell system that supplies a relatively small amount of reformed water is a low-pressure system. Therefore, when air enters a pipe including a water purifier, the supply device is operated at a desired output. However, the reforming water may not be sent to the reformer. On the other hand, in the case of a high-pressure system, it may be possible to forcibly feed air mixed in the reforming water piping with a supply device. However, there was no effective solution in the low pressure system.
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、改質水の供給に不具合が生じた場合でもシステムを停止させることなく改質水の供給を安定化させることを可能とした燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to stabilize the supply of reforming water without stopping the system even when a failure occurs in the supply of reforming water. An object of the present invention is to provide a fuel cell system.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、原料ガスと改質水の供給を受けて改質ガスを生成する改質器と、改質水を配管を通じて改質器へ圧送するための圧送手段とを備えた燃料電池システムにおいて、配管における改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、供給不具合が検出されたとき、圧送手段の出力を一時的に増大させる制御手段とを備えたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is directed to a fuel cell that generates power upon receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen, and a feed of raw material gas and reformed water. In the fuel cell system including the reformer that generates the reformed gas upon receiving the pressure and the pressure feeding means for feeding the reformed water to the reformer through the pipe, the supply failure of the reformed water in the pipe is detected. It is intended to include a supply failure detection means for controlling and a control means for temporarily increasing the output of the pumping means when a supply failure is detected.
上記発明の構成によれば、改質器は、圧送手段により配管を通じて圧送される改質水と原料ガスの供給を受けて改質ガスを生成する。生成された改質ガスは、燃料電池に供給される。燃料電池は、この改質ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う。ここで、改質水が流れる配管で、改質水の供給不具合が供給不具合検出手段により検出されると、制御手段が圧送手段の出力を一時的に増大させる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増し、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が押し出される。 According to the configuration of the invention, the reformer receives the supply of the reforming water and the raw material gas that are pumped through the pipe by the pumping means, and generates the reformed gas. The generated reformed gas is supplied to the fuel cell. The fuel cell generates power upon receiving the supply of the reformed gas and the oxidant gas. Here, when the supply failure of the reforming water is detected by the supply failure detection means in the pipe through which the reforming water flows, the control means temporarily increases the output of the pressure feeding means. As a result, the pumping force of the reforming water temporarily increases, and mixed air and mixed foreign matters in the piping that cause supply failure are pushed out.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、原料ガスと改質水の供給を受けて改質ガスを生成する改質器と、改質水を配管を通じて改質器へ圧送するための圧送手段とを備えた燃料電池システムにおいて、配管における改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、配管を開閉するための開閉手段と、供給不具合が検出されたとき、圧送手段を作動させながら開閉手段を開き状態から一時的に閉じる制御手段とを備えたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is directed to a fuel cell that generates power upon receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen, and a supply of raw material gas and reformed water. In the fuel cell system including the reformer that generates the reformed gas upon receiving the pressure and the pressure feeding means for feeding the reformed water to the reformer through the pipe, the supply failure of the reformed water in the pipe is detected. Supply failure detection means for opening and closing, opening and closing means for opening and closing the piping, and control means for temporarily closing the opening and closing means from the open state while operating the pressure feeding means when a supply failure is detected The purpose.
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明と異なり、改質水が流れる配管で、改質水の供給不具合が供給不具合検出手段により検出されると、制御手段が圧送手段を作動させながら開閉手段を一時的に閉じる。これにより、開閉手段が閉じ開く前後で改質水の供給圧力が一時的に上昇して、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。 According to the configuration of the above invention, unlike the invention according to claim 1, when the supply failure detection means detects the supply failure of the reforming water in the piping through which the reforming water flows, the control means activates the pressure feeding means. The opening / closing means is temporarily closed. As a result, the supply pressure of the reforming water temporarily rises before and after the opening / closing means closes and opens, and the mixed air and mixed foreign matter in the pipe causing the supply failure are pushed out at once.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、原料ガスと改質水の供給を受けて改質ガスを生成する改質器と、改質水を配管を通じて改質器へ圧送するための圧送手段とを備えた燃料電池システムにおいて、配管における改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、配管を開閉するための開閉手段と、供給不具合が検出されたとき、圧送手段の出力を一時的に増大させる第1制御手段と、圧送手段の出力を一時的に増大させた後も供給不具合が検出されたときに、圧送手段を作動させながら開閉手段を開き状態から一時的に閉じる第2制御手段とを備えたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention provides a fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen, and a supply of raw material gas and reformed water. In the fuel cell system including the reformer that generates the reformed gas upon receiving the pressure and the pressure feeding means for feeding the reformed water to the reformer through the pipe, the supply failure of the reformed water in the pipe is detected. Supply failure detecting means for opening and closing, opening and closing means for opening and closing the pipe, first control means for temporarily increasing the output of the pressure feeding means when a supply failure is detected, and output of the pressure feeding means temporarily It is intended to include a second control means for temporarily closing the opening / closing means from the open state while operating the pressure feeding means when a supply failure is detected even after the increase.
上記発明の構成によれば、請求項1又は2に記載の発明と異なり、改質水が流れる配管で、改質水の供給不具合が供給不具合検出手段により検出されると、制御手段が圧送手段の出力を一時的に増大させる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増し、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が押し出される。それでも改質水の供給不具合が検出されるときには、制御手段が圧送手段を作動させながら開閉手段を一時的に閉じる。これにより、開閉手段が閉じ開く前後で改質水の圧力が一時的に上昇して、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。
According to the configuration of the above invention, unlike the invention according to
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、原料ガスと改質水の供給を受けて改質ガスを生成する改質器と、改質水を配管を通じて改質器へ圧送するための圧送手段とを備えた燃料電池システムにおいて、配管における改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、配管を開閉するための開閉手段と、供給不具合が検出されたとき、圧送手段の出力を一時的に増大させると共に、開閉手段を開き状態から一時的に閉じる制御手段とを備えたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention provides a fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen, and a supply of raw material gas and reformed water. In the fuel cell system including the reformer that generates the reformed gas upon receiving the pressure and the pressure feeding means for feeding the reformed water to the reformer through the pipe, the supply failure of the reformed water in the pipe is detected. Supply failure detecting means for opening and closing, opening and closing means for opening and closing the piping, and control means for temporarily increasing the output of the pressure feeding means and temporarily closing the opening and closing means from the open state when a supply failure is detected This is intended to be provided.
上記発明の構成によれば、請求項1乃至3に記載の発明と異なり、改質水が流れる配管で、改質水の供給不具合が供給不具合検出手段により検出されると、制御手段が圧送手段の出力を一時的に増大させると共に、開閉手段を開き状態から一時的に閉じる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増すと共に、開閉手段が閉じ開く前後で改質水の供給圧力が一時的に上昇して、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。 According to the configuration of the above invention, unlike the inventions according to claims 1 to 3, when the supply failure detecting means detects the supply failure of the reforming water in the piping through which the reforming water flows, the control means is the pressure feeding means. Is temporarily increased and the opening / closing means is temporarily closed from the open state. As a result, the pumping force of the reforming water temporarily increases, and the supply pressure of the reforming water temporarily rises before and after the opening / closing means closes and opens, and the mixed air in the piping causing the supply failure Or foreign materials are pushed out at once.
請求項1乃至4に記載の発明によれば、改質水の供給に不具合が生じた場合でも燃料電池システムを停止させることなく不具合を解消することができ、改質水の供給を安定化させることができる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, even when a failure occurs in the reforming water supply, the failure can be solved without stopping the fuel cell system, and the reforming water supply is stabilized. be able to.
[第1実施形態]
以下、本発明の燃料電池システムを具体化した第1実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に燃料電池システムの概略構成図を示す。この燃料電池システムは、燃料電池(スタック)1と、そのスタック1に改質器2から水素を含む改質ガスを供給する改質ガスライン3と、スタック1に酸素を含む酸化剤ガス(カソードエア)を供給するカソードエアライン4と、改質器2に改質水を供給する改質水ライン5と、改質器2に改質原料(原料ガス)を供給する原料ガスライン6とを備える。スタック1を通ったカソードエアは、排気として排出される。改質ガスライン3は、スタック1を経由する第1改質ガスライン3aと、スタック1を経由しない第2改質ガスライン3bとに分岐する。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a fuel cell system. This fuel cell system includes a fuel cell (stack) 1, a reformed
スタック1は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜と、その電解質膜の両面に設けられた一対の電極であるアノード及びカソードとを備える。そして、スタック1は、改質ガスとカソードエアの供給を受け、これらのガスを電気化学的に反応させることにより、発電と発熱を行うようになっている。 The stack 1 includes a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions, and an anode and a cathode that are a pair of electrodes provided on both surfaces of the electrolyte membrane. The stack 1 is supplied with the reformed gas and the cathode air, and generates and generates heat by causing these gases to react electrochemically.
改質器2は、原料ガスと改質水の供給を受けて改質ガスを生成し、そのガスを改質ガスライン3へ導出する。改質器2は暖機用の燃焼部7を備える。燃焼部7には、燃焼原料(天然ガス等)と、第1及び第2の改質ガスライン3a,3bを経由した改質ガスが燃料ガスとして供給される。また、燃焼部7には、燃焼エアが供給される。
The
本発明の配管としての改質水ライン5には、その上流側から順に、水タンク10、水ポンプ11、水精製器12、流量センサ13、シャットバルブ14及び蒸発部15が設けられる。水タンク10には、改質水が貯留される。水ポンプ11は、改質水を改質水ライン5を通じて改質器2へ圧送する。水ポンプ11は、モータを駆動源とし、そのモータの回転速度を変えることにより、改質水の圧送出力を調整するようになっている。水ポンプ11は、本発明の圧送手段に相当する。水精製器12は、改質水を濾過するものであり、フィルタと純水器により構成される。流量センサ13は、改質水ライン5における改質水流量を検出する。流量センサ13は、改質水ライン5における改質水の供給不具合を検出するための本発明の供給不具合検出手段に相当する。ここで、改質水の供給不具合とは、例えば、改質水ライン5内に空気、ゴミ等の異物が混入して改質器2に供給されるべき改質水が一時的に不足するような場合を想定する。また、改質水ライン5に空気や異物が混入して改質水の流れが阻害され、改質水の流量が低下したり、改質水の供給圧力が減少したりする状態を言う。このほか、改質水の流量や供給圧力が不安定になる場合も、改質水の供給不具合として挙げられる。この「不安定」とは、単位時間当たりの改質水の流量や改質水の供給圧力の振動が通常状態に比べて大きくなることを言う。シャットバルブ14は、電磁弁より構成され、改質水ライン5を開閉するものであり、本発明の開閉手段に相当する。蒸発部15は、改質器2に供給される改質水を蒸発させるものである。この蒸発部15は、改質器2の燃焼部7から排気ライン16を通じて排出される排気を流すことで加熱される。この蒸発部15の下流側では、改質水ライン5に原料ガスライン6が合流する。この合流により、改質水蒸気と原料ガスとが混合され、改質ガスを生成するための原料として改質器2に供給される。
A reforming
上記した水ポンプ11、流量センサ13及びシャットバルブ14は、コントローラ20に電気的に接続される。コントローラ20は、流量センサ13で検出される改質水流量に係る検出値に基づき水ポンプ11及びシャットバルブ14を制御する。この実施形態では、改質器2へ改質水を安定供給するために、コントローラ20は流量センサ13の検出値に基づき水ポンプ11を制御する。また、改質器2に供給される改質水に一時的な供給不具合が生じた場合、それに対処するために、コントローラ20は流量センサ13の検出値に基づき水ポンプ11を制御する。
The
次に、改質水の供給不具合に対処するためにコントローラ20が実行する制御プログラムを図2のフローチャートに示す。
Next, a control program executed by the
燃料電池システムが起動すると、コントローラ20は、ステップ100で、水ポンプ11を通常出力で駆動し、ステップ110で、シャットバルブ14を開く。
When the fuel cell system is activated, the
次に、コントローラ20は、ステップ120で、流量センサ13の検出値を読み込み、ステップ130で、その読み込まれた検出値に基づき改質水の供給不具合があるか否かを判断する。例えば、改質水の流量が所定値よりも少ない場合に、コントローラ20は、供給不具合ありと判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ100の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、処理をステップ140へ移行する。
Next, the
ステップ140で、コントローラ20は、水ポンプ11の出力を増大させる。続いて、ステップ150で、コントローラ20は、流量センサ13の検出値を再び読み込む。
In step 140, the
そして、ステップ160で、コントローラ20は、改質水の供給不具合が解消したか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ140の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、ステップ100の処理へ戻る。
In
ここで、上記制御の実行結果の一例を、図3にタイムチャートにより示す。時刻t0で、燃料電池システムの運転が開始すると、時刻t1で、水ポンプ11が所定の通常出力で起動し、シャットバルブ14が開いて改質水の供給が始まる。
Here, an example of the execution result of the above control is shown in a time chart in FIG. When the operation of the fuel cell system is started at time t0, the
その後、しばらくは改質水の正常な供給が続き、時刻t2で、改質水の供給不具合が発生して改質水の流量が減少すると、その供給不具合が検出され、時刻t3で、水ポンプ11の出力が増大する。 Thereafter, normal supply of the reforming water continues for a while, and when the supply failure of the reforming water occurs and the flow rate of the reforming water decreases at time t2, the supply failure is detected. At time t3, the water pump is detected. 11 output increases.
そして、時刻t4で、改質水の供給不具合が解消すると、時刻t5で、水ポンプ11の出力が通常出力に戻る。
When the supply of reforming water is resolved at time t4, the output of the
以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、水ポンプ11は改質水ライン5を通じて改質器2へ改質水を圧送する。改質器2は、その改質水と原料ガスの供給を受けて改質ガスを生成する。生成された改質ガスは、改質ガスライン3を通じてスタック1に供給される。スタック1は、この改質ガスとカソードエアの供給を受けて発電を行う。
According to the fuel cell system of this embodiment described above, the
ここで、改質水ライン5で改質水の供給不具合が発生し、それが流量センサ13により検出されると、コントローラ20が水ポンプ11の出力を一時的に増大させる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増し、供給不具合の原因となっている改質水ライン5内の混入空気や混入異物が押し出される。このため、改質水の供給不具合が発生した場合でも、燃料電池システムの運転を一度も停止させることなくその不具合を解消することができ、改質水の供給を再び安定化させることができる。つまり、改質水の供給不具合が発生しても、燃料電池システムを運転させながら改質水の供給不具合を速やかに解消できるのである。上記のような燃料電池システムの構成は、特に低圧のシステムに有効となる。また、この実施形態のように、水精製器12を設けたシステムでは、水精製器12のフィルタを適宜交換する必要性があるが、フィルタ交換時に不可避的に改質水ライン5に混入する空気を除去するために、上記の燃料電池システムの構成は有効となる。
Here, when a supply failure of reforming water occurs in the reforming
[第2実施形態]
次に、本発明の燃料電池システムを具体化した第2実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment that embodies the fuel cell system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
尚、以下に説明する各実施形態において、前記第1実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。 In each embodiment described below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and different points will be mainly described below.
この実施形態では、改質水の供給不具合に対処するための制御プログラムの点で第1実施形態と構成が異なる。図4にその制御プログラムをフローチャートに示す。 This embodiment is different from the first embodiment in terms of a control program for coping with a problem of supplying reforming water. FIG. 4 is a flowchart showing the control program.
燃料電池システムが起動すると、コントローラ20は、ステップ200で、水ポンプ11を通常出力で駆動し、ステップ210で、シャットバルブ14を開く。
When the fuel cell system is activated, the
次に、コントローラ20は、ステップ220で、流量センサ13の検出値を読み込み、ステップ230で、その読み込まれた検出値に基づき改質水の供給不具合があるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ200の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、処理をステップ240へ移行する。
Next, the
そして、ステップ240で、コントローラ20は、水ポンプ11を通常出力で駆動させる。続いて、ステップ250で、コントローラ20は、シャットバルブ14を一定時間閉じた後、ステップ200の処理へ戻る。
In
ここで、上記制御の実行結果の一例を図5にタイムチャートにより示す。時刻t0で、燃料電池システムの運転が開始すると、時刻t1で、水ポンプ11が所定の通常出力で起動し、シャットバルブ14が開いて改質水の供給が始まる。
Here, an example of the execution result of the above control is shown in a time chart in FIG. When the operation of the fuel cell system is started at time t0, the
その後、しばらくは正常な供給が続き、時刻t2で、改質水の供給不具合が発生して改質水の流量が減少すると、その供給不具合が検出され、時刻t3で、シャットバルブ14が閉じる。このとき、水ポンプ11は通常出力で駆動したままの状態である。そして、時刻t4で、シャットバルブ14が開くと、改質水の供給不具合が解消し、時刻t5で、改質水が正常な供給に戻る。
Thereafter, normal supply continues for a while, and when a supply failure of reforming water occurs and the flow rate of reforming water decreases at time t2, the supply failure is detected, and the shut
従って、この実施形態の燃料電池システムによれば、改質水ライン5で改質水の供給不具合が発生し、それが流量センサ13により検出されると、コントローラ20が水ポンプ11を通常出力で駆動したままシャットバルブ14を一時的に閉じる。これにより、シャットバルブ14が閉じ開く前後で改質水の供給圧力が一時的に増し、供給不具合の原因となっている改質水ライン5内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。この結果、改質水の供給不具合が発生した場合でも、燃料電池システムの運転を一度も停止させることなくその不具合を解消することができ、改質水の供給を安定化させることができる。
Therefore, according to the fuel cell system of this embodiment, when a reforming water supply failure occurs in the reforming
[第3実施形態]
次に、本発明の燃料電池システムを具体化した第3実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment in which the fuel cell system of the present invention is embodied will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、改質水の供給不具合に対処するための制御プログラムの点で第1実施形態と構成が異なる。図6にその制御プログラムをフローチャートに示す。 This embodiment is different from the first embodiment in terms of a control program for coping with a problem of supplying reforming water. FIG. 6 is a flowchart showing the control program.
燃料電池システムが起動すると、コントローラ20は、ステップ300で、水ポンプ11を通常出力で駆動し、ステップ310で、シャットバルブ14を開く。
When the fuel cell system is activated, the
次に、コントローラ20は、ステップ320で、流量センサ13の検出値を読み込み、ステップ330で、その読み込まれた検出値に基づき改質水の供給不具合があるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ300の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、処理をステップ340へ移行する。そして、ステップ340で、コントローラ20は、水ポンプ11の出力を増大させる。
Next, the
続いて、コントローラ20は、ステップ350で、流量センサ13の検出値を読み込み、ステップ360で、その読み込まれた検出値に基づき改質水の供給不具合が解消したか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ300の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、処理をステップ370へ移行する。
Subsequently, the
そして、ステップ370で、コントローラ20は、水ポンプ11を通常出力で駆動させる。続いて、ステップ380で、コントローラ20は、シャットバルブ14を一定時間閉じた後、ステップ300の処理へ戻る。
In
ここで、上記制御の実行結果の一例を図7にタイムチャートにより示す。時刻t0で、燃料電池システムの運転が開始すると、時刻t1で、水ポンプ11が所定の通常出力で起動し、シャットバルブ14が開いて改質水の供給が始まる。
Here, an example of the execution result of the above control is shown in a time chart in FIG. When the operation of the fuel cell system is started at time t0, the
その後、しばらくは正常な供給が続き、時刻t2で、改質水の供給不具合が発生して改質水の流量が減少すると、その供給不具合が検出され、時刻t3で、水ポンプ11の出力が増大する。
After that, normal supply continues for a while. When a reforming water supply failure occurs and the flow rate of the reforming water decreases at time t2, the supply failure is detected. At time t3, the output of the
そして、改質水の供給不具合が解消しないと、時刻t4で、水ポンプ11の出力が通常出力に戻り、シャットバルブ14が閉じる。そして、時刻t5で、シャットバルブ14が開くと、改質水の供給不具合が解消し、時刻t6で、改質水が正常な供給に戻る。
If the supply failure of the reforming water is not resolved, at time t4, the output of the
従って、この実施形態の燃料電池システムによれば、改質水ライン5で改質水の供給不具合が発生し、それが流量センサ13により検出されると、コントローラ20が水ポンプ11の出力を一時的に増大させる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増し、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が押される。それでもなお改質水の供給不具合が解消しない場合は、コントローラ20が水ポンプ11を通常出力で駆動させながらシャットバルブ14を一時的に閉じる。これにより、シャットバルブ14が閉じ開く前後で改質水の供給圧力が一時的に上昇し、供給不具合の原因となっている改質水ライン5内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。この結果、改質水の供給不具合が発生した場合でも、燃料電池システムの運転を一度も停止させることなくその不具合を解消することができ、改質水の供給を安定化させることができる。
上記の制御の代わりに、シャットバルブ14を閉じる制御を先に行い、それでも供給不具合が解消しない場合に、水ポンプ11の出力を上げるという順序で制御を行ってもよい。
Therefore, according to the fuel cell system of this embodiment, when a supply failure of reforming water occurs in the reforming
Instead of the control described above, the control for closing the
[第4実施形態]
次に、本発明の燃料電池システムを具体化した第4実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment that embodies the fuel cell system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、改質水の供給不具合に対処するための制御プログラムの点で第1実施形態と構成が異なる。図8にその制御プログラムをフローチャートに示す。 This embodiment is different from the first embodiment in terms of a control program for coping with a problem of supplying reforming water. FIG. 8 is a flowchart showing the control program.
燃料電池システムが起動すると、コントローラ20は、ステップ400で、水ポンプ11を通常出力で駆動し、ステップ410で、シャットバルブ14を開く。
When the fuel cell system is activated, the
次に、コントローラ20は、ステップ420で、流量センサ13の検出値を読み込み、ステップ430で、その読み込まれた検出値に基づき改質水の供給不具合があるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ20は、ステップ400の処理へ戻る。一方、上記判断結果が肯定である場合、コントローラ20は、処理をステップ440へ移行する。
Next, the
そして、コントローラ20は、ステップ440で、水ポンプ11の出力を一定時間増大させ、ステップ450で、シャットバルブ14を一定時間閉じた後、ステップ400の処理へ戻る。
In
ここで、上記制御の実行結果の一例を図9にタイムチャートにより示す。時刻t0で、燃料電池システムの運転が開始すると、時刻t1で、水ポンプ11が所定の通常出力で起動し、シャットバルブ14が開いて改質水の供給が始まる。
Here, an example of the execution result of the above control is shown in a time chart in FIG. When the operation of the fuel cell system is started at time t0, the
その後、しばらくは正常な供給が続き、時刻t2で、改質水の供給不具合が発生して改質水の流量が減少すると、その供給不具合が検出され、時刻t3で、水ポンプ11の出力が増大し、シャットバルブ14が閉じる。
After that, normal supply continues for a while. When a reforming water supply failure occurs and the flow rate of the reforming water decreases at time t2, the supply failure is detected. At time t3, the output of the
その後、時刻t4で、水ポンプ11が通常出力に戻り、シャットバルブ14が開くと、改質水の供給不具合が解消し、時刻t5で、改質水が正常な供給に戻る。
Thereafter, when the
従って、この実施形態の燃料電池システムによれば、改質水ライン5で改質水の供給不具合が発生し、それが流量センサ13により検出されると、コントローラ20が水ポンプ11の出力を一時的に増大させると共に、シャットバルブ14を開き状態から一時的に閉じる。これにより、改質水の圧送力が一時的に増すと共に、シャットバルブ14が閉じ開く前後で改質水の供給圧力が一時的に増大し、供給不具合の原因となっている配管内の混入空気や混入異物が一気に押し出される。この結果、改質水の供給不具合が発生した場合でも、燃料電池システムの運転を一度も停止させることなくその不具合を解消することができ、改質水の供給を安定化させることができる。
Therefore, according to the fuel cell system of this embodiment, when a supply failure of reforming water occurs in the reforming
尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be carried out as follows without departing from the spirit of the invention.
前記各実施形態では、供給不具合検出手段として、改質水の流量変化を検出する流量センサ13を使用したが、改質水の圧力変化を検出する圧力センサを使用したり、改質ライン内における改質水の有無を検出する光ファイバセンサを使用したりしてもよい。上記した圧力センサは、改質器の入口付近の圧力変化を検出するように設けてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
1 スタック(燃料電池)
2 改質器
5 改質水ライン(配管)
11 水ポンプ (圧送手段)
13 流量センサ(供給不具合検出手段)
14 シャットバルブ(開閉手段)
20 コントローラ(制御手段、第1制御手段、第2制御手段)
1 stack (fuel cell)
2
11 Water pump (pressure feeding means)
13 Flow rate sensor (supply failure detection means)
14 Shut valve (open / close means)
20 controller (control means, first control means, second control means)
Claims (4)
原料ガスと改質水の供給を受けて前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を配管を通じて前記改質器へ圧送するための圧送手段と
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記配管における前記改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、
前記供給不具合が検出されたとき、前記圧送手段の出力を一時的に増大させる制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen;
A reformer that receives the supply of raw material gas and reforming water and generates the reformed gas;
In a fuel cell system comprising a pumping means for pumping the reformed water to the reformer through a pipe,
Supply failure detection means for detecting supply failure of the reforming water in the piping;
A fuel cell system comprising: control means for temporarily increasing the output of the pressure feeding means when the supply failure is detected.
原料ガスと改質水の供給を受けて前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を配管を通じて前記改質器へ圧送するための圧送手段と
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記配管における前記改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、
前記配管を開閉するための開閉手段と、
前記供給不具合が検出されたとき、前記圧送手段を作動させながら前記開閉手段を開き状態から一時的に閉じる制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen;
A reformer that receives the supply of raw material gas and reforming water and generates the reformed gas;
In a fuel cell system comprising a pumping means for pumping the reformed water to the reformer through a pipe,
Supply failure detection means for detecting supply failure of the reforming water in the piping;
Opening and closing means for opening and closing the pipe;
A fuel cell system comprising: control means for temporarily closing the opening / closing means from an open state while operating the pressure feeding means when the supply failure is detected.
原料ガスと改質水の供給を受けて前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を配管を通じて前記改質器へ圧送するための圧送手段と
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記配管における前記改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、
前記配管を開閉するための開閉手段と、
前記供給不具合が検出されたとき、前記圧送手段の出力を一時的に増大させる第1制御手段と、
前記圧送手段の出力を一時的に増大させた後も前記供給不具合が検出されたときに、前記圧送手段を作動させながら前記開閉手段を開き状態から一時的に閉じる第2制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen;
A reformer that receives the supply of raw material gas and reforming water and generates the reformed gas;
In a fuel cell system comprising a pumping means for pumping the reformed water to the reformer through a pipe,
Supply failure detection means for detecting supply failure of the reforming water in the piping;
Opening and closing means for opening and closing the pipe;
First control means for temporarily increasing the output of the pressure feeding means when the supply failure is detected;
A second control means for temporarily closing the opening / closing means from an open state while operating the pressure feeding means when the supply failure is detected even after the output of the pressure feeding means is temporarily increased. A fuel cell system.
原料ガスと改質水の供給を受けて前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を配管を通じて前記改質器へ圧送するための圧送手段と
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記配管における前記改質水の供給不具合を検出するための供給不具合検出手段と、
前記配管を開閉するための開閉手段と、
前記供給不具合が検出されたとき、前記圧送手段の出力を一時的に増大させると共に、前記開閉手段を開き状態から一時的に閉じる制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power by receiving a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen;
A reformer that receives the supply of raw material gas and reforming water and generates the reformed gas;
In a fuel cell system comprising a pumping means for pumping the reformed water to the reformer through a pipe,
Supply failure detection means for detecting supply failure of the reforming water in the piping;
Opening and closing means for opening and closing the pipe;
A fuel cell system comprising: control means for temporarily increasing the output of the pressure feeding means and temporarily closing the opening / closing means from an open state when the supply failure is detected.
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