JP2006040607A - Fuel cell system - Google Patents

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Terufumi Miyata
輝史 宮田
Hiroshi Yatabe
広志 谷田部
Satoshi Ikeda
悟志 池田
Yoshihide Kondo
由英 近藤
Yukinori Iwasaki
之紀 岩崎
Noriyuki Imada
典幸 今田
Yasuyuki Arimitsu
保幸 有光
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a fuel cell from being damaged when the generated output required for the fuel cell is increased. <P>SOLUTION: The fuel cell system, comprising a reformer (1) which makes fuel as a raw material and water vapor reacted to produce reformed gas containing hydrogen, the fuel cell 7 generating electricity by the reformed gas produced with the reformer (1), and a power converter 11 which supplies a load with the generated output of the fuel cell 7, comprises a control means (14) which increases the amount of the raw material to be supplied to the reformer (1) according to the increased amount of the generated output required for the fuel cell 7, operates a timer, and after completion of the timer, outputs a signal permitting the power converters 11 to increase the generated output. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システムに係り、特に、固体高分子型燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムの制御に関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to control of a fuel cell system that generates power using a polymer electrolyte fuel cell.

燃料電池システムは、例えば、原料となる炭化水素系燃料と水とを反応させて水素を製造する改質装置と、水素と酸素とを反応させて発電を行う燃料電池と、電力変換器(インバータ)とを備えて構成され、必要に応じて、燃料電池のアノードから排出されるアノード排ガスを燃焼する補助燃焼器を備えている。   A fuel cell system includes, for example, a reformer that produces hydrogen by reacting a hydrocarbon-based fuel that is a raw material with water, a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen, and a power converter (inverter). And, if necessary, an auxiliary combustor for burning the anode exhaust gas discharged from the anode of the fuel cell.

改質装置は、触媒存在下、例えば、炭化水素系燃料と水蒸気とを反応させて水素に改質させる改質器と、この改質器から発生する改質ガス中のCOをCOシフト反応によって酸化させるCO変成器と、さらに改質ガス中に残存するCOを選択酸化させるCO選択酸化器とを備えている。このような改質反応器により生成された改質ガスは、燃料電池のアノードに導入され、カソードに導入される酸素と反応して電気を発生する。   In the presence of a catalyst, the reformer is, for example, a reformer that reacts a hydrocarbon-based fuel with steam to reform hydrogen, and CO in the reformed gas generated from the reformer is converted by CO shift reaction. A CO converter for oxidizing and a CO selective oxidizer for selectively oxidizing CO remaining in the reformed gas are provided. The reformed gas generated by such a reforming reactor is introduced into the anode of the fuel cell and reacts with oxygen introduced into the cathode to generate electricity.

一方、燃料電池のアノード排ガス中には、発電に使用されない未反応水素が含まれている。このため、アノード排ガスは、補助燃焼器に導いて燃焼させることにより、改質反応器に供給する原料等を予熱したり、改質器の加熱等に利用されている。また、改質装置や燃料電池等の廃熱を回収して得られた湯水を貯湯槽に導いて、給湯として利用する方法が検討されている。   On the other hand, the anode exhaust gas of the fuel cell contains unreacted hydrogen that is not used for power generation. For this reason, the anode exhaust gas is used for preheating the raw material supplied to the reforming reactor, heating the reformer, or the like by introducing it into the auxiliary combustor and burning it. In addition, a method of introducing hot water obtained by recovering waste heat from a reformer or a fuel cell to a hot water storage tank and using it as hot water is being studied.

このような燃料電池システムにおいて、燃料電池に要求される発電電力の増加に伴い、改質装置に供給する原料の供給量を増加制御する燃料電池の制御方法が報告されている(特許文献1参照)。これによれば、改質装置に導入された原料が実際に燃料電池に供給されるまでの遅れ時間を考慮すると共に、燃料電池の発電効率を考慮して、燃料電池の電圧を遅れ時間よりも若干長い期間一定に保持するように、燃料電池と負荷との間に設けられたインバータの出力電流の増加制御に係る時定数を調整することが提案されている。   In such a fuel cell system, there has been reported a fuel cell control method for increasing the amount of raw material supplied to the reformer as the generated power required for the fuel cell increases (see Patent Document 1). ). According to this, in consideration of the delay time until the raw material introduced into the reformer is actually supplied to the fuel cell, and considering the power generation efficiency of the fuel cell, the voltage of the fuel cell is less than the delay time. It has been proposed to adjust the time constant related to the increase control of the output current of the inverter provided between the fuel cell and the load so as to be kept constant for a slightly longer period.

特開平3−81968号公報JP-A-3-81968

しかしながら、特許文献1に記載の発明は、インバータの出力電流の増加を抑制しているが、要求される発電電力の増加と共にインバータの出力電流を増加させているため、燃料電池の発電効率が低下したり、負荷電力の増加率または増加量が大きい場合は、改質ガス中の水素量の増加が間に合わず、燃料電池を損傷させるおそれがある。   However, although the invention described in Patent Document 1 suppresses an increase in the output current of the inverter, since the output current of the inverter is increased with an increase in the required generated power, the power generation efficiency of the fuel cell is reduced. If the rate of increase or the amount of increase in load power is large, the amount of hydrogen in the reformed gas will not increase in time, and the fuel cell may be damaged.

本発明は、燃料電池に要求される発電電力の増加時に、燃料電池に損傷を与えないようにすることを課題とする。   An object of the present invention is to prevent the fuel cell from being damaged when the generated power required for the fuel cell is increased.

本発明は、上記課題を解決するため、原料である燃料と水蒸気とを反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質装置と、この改質装置で生成された改質ガスにより発電する燃料電池と、この燃料電池の発電電力を負荷に供給する電力変換器とを備えた燃料電池システムにおいて、燃料電池に要求される発電電力の増加量に基づいて改質装置に供給する原料量を増加させると共にタイマを動作させ、タイマの動作終了後に電力変換器に発電電力の増加を許容する出力信号を出力する制御手段を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention generates a reformed gas containing hydrogen by reacting a raw material fuel and water vapor, and generates power using the reformed gas generated by the reformer. In a fuel cell system including a fuel cell and a power converter that supplies power generated by the fuel cell to a load, the amount of raw material supplied to the reformer is determined based on the amount of increase in power generated required for the fuel cell. And a control means for operating the timer and outputting an output signal allowing the increase in the generated power to the power converter after the timer operation ends.

すなわち、発電電力の要求の増加に伴い、改質装置に供給する原料量を増加させてから所定時間経過すると、燃料電池のアノードに供給される改質ガス、つまり水素の量が増加する。これにより、燃料電池の発生電圧が高くなり、電力変換器の出力電流を増加させても、燃料電池の損傷を防止できる。   That is, as the demand for generated power increases, the amount of reformed gas, that is, hydrogen supplied to the anode of the fuel cell increases when a predetermined time elapses after the amount of raw material supplied to the reformer is increased. As a result, the generated voltage of the fuel cell increases, and damage to the fuel cell can be prevented even if the output current of the power converter is increased.

この場合において、タイマは、改質装置に供給した原料が水素に改質され、燃料電池のアノード出口に達するまでの時間差以上に設定することが好ましい。この時間差を設けることにより、アノードには、負荷に応じた電力を発生させるのに必要な水素量が供給されるから、燃料電池の損傷を防止できる。   In this case, the timer is preferably set to be equal to or greater than the time difference until the raw material supplied to the reformer is reformed into hydrogen and reaches the anode outlet of the fuel cell. By providing this time difference, the anode is supplied with an amount of hydrogen necessary to generate electric power according to the load, so that damage to the fuel cell can be prevented.

上記の燃料電池システムにおいて、燃料電池のアノードから排出されるアノード排ガスを取り込んで燃焼させる補助燃焼器を備え、制御手段は、改質装置に供給する原料量と燃料電池の出力値とからアノード排ガス中の水素量を算出し、この水素量に基づいて補助燃焼器に供給する空気量を制御することにより、補助燃焼器の燃焼温度を安定化できる。   The fuel cell system includes an auxiliary combustor that captures and combusts anode exhaust gas discharged from the anode of the fuel cell, and the control means determines the anode exhaust gas from the amount of raw material supplied to the reformer and the output value of the fuel cell. By calculating the amount of hydrogen therein and controlling the amount of air supplied to the auxiliary combustor based on this amount of hydrogen, the combustion temperature of the auxiliary combustor can be stabilized.

また、補助燃焼器は、アノード排ガスを燃焼させると共に、改質装置に供給する原料を予熱させるようにし、改質装置に供給する原料量と燃料電池の出力値とから原料の予熱温度を算出し、この予熱温度に基づいて補助燃焼器に供給する助燃用の燃料量または改質装置に供給する燃焼用の空気量の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。これによれば、補助燃焼器の燃焼温度または改質装置の改質温度を所定温度に維持制御できるから、原料の改質効率が安定化され、燃料電池システム全体の効率を向上できる。   The auxiliary combustor burns the anode exhaust gas and preheats the raw material supplied to the reformer, and calculates the preheat temperature of the raw material from the amount of raw material supplied to the reformer and the output value of the fuel cell. Based on this preheating temperature, at least one of the amount of fuel for auxiliary combustion supplied to the auxiliary combustor or the amount of combustion air supplied to the reformer may be controlled. According to this, since the combustion temperature of the auxiliary combustor or the reforming temperature of the reformer can be maintained and controlled at a predetermined temperature, the reforming efficiency of the raw material is stabilized, and the efficiency of the entire fuel cell system can be improved.

本発明によれば、燃料電池に要求される発電電力の増加時に、燃料電池に損傷を与えない燃料電池システムを実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a fuel cell system that does not damage the fuel cell when the generated power required for the fuel cell is increased.

(第1の実施形態)
以下、本発明を適用してなる燃料電池システムの第1の実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明を適用してなる燃料電池システムの構成図である。図2は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図3は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力電力および発電量が時間とともに変化する様子を示す図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system to which the present invention is applied. FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 3 is a diagram showing how the output power and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied.

本実施形態の燃料電池システムは、図1に示すように、改質器1、CO変成器3、CO選択酸化器5、燃料電池7、補助燃焼器9、インバータ11、制御装置14を備えて構成される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system of the present embodiment includes a reformer 1, a CO converter 3, a CO selective oxidizer 5, a fuel cell 7, an auxiliary combustor 9, an inverter 11, and a control device 14. Composed.

改質器1は、縦型容器を有してなり、この容器の外壁には補助燃焼器9が配置されている。改質器1に供給される都市ガス等の炭化水素系燃料(以下、都市ガスと略す)と水蒸気は、補助燃焼器9により予熱されるようになっている。改質器1は、部分酸化式が採用され、都市ガスを空気で部分燃焼させる燃焼触媒層と、都市ガスに水蒸気を反応させて改質させる改質触媒層を備えている。   The reformer 1 has a vertical container, and an auxiliary combustor 9 is disposed on the outer wall of the container. A hydrocarbon-based fuel such as city gas (hereinafter abbreviated as city gas) and water vapor supplied to the reformer 1 are preheated by the auxiliary combustor 9. The reformer 1 employs a partial oxidation method, and includes a combustion catalyst layer that partially burns city gas with air, and a reforming catalyst layer that reforms city gas by reacting water vapor.

改質触媒層としては、例えば、Ni系やRu系等の改質触媒が用いられ、都市ガスと水蒸気が反応して水素リッチな改質ガスが生成する。メルカプタン系の付臭剤等を含む都市ガスの場合、硫黄による触媒被毒を防ぐため、例えば、Ni系の改質触媒が用いられる。また、カーボン析出防止のため、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属等を触媒中に添加することが好ましい。なお、本実施形態では、改質器1の炭化水素系燃料として都市ガスを用いるが、例えば、天然ガス、メタンガス、プロパンガス、メタノール、ナフサ、ガソリン、灯油、ジメチルエーテル等を用いても構わない。   As the reforming catalyst layer, for example, a Ni-based or Ru-based reforming catalyst is used, and a city gas and water vapor react to generate a hydrogen-rich reformed gas. In the case of city gas containing a mercaptan-based odorant or the like, for example, a Ni-based reforming catalyst is used to prevent catalyst poisoning by sulfur. In order to prevent carbon deposition, it is preferable to add an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth metal, or the like to the catalyst. In the present embodiment, city gas is used as the hydrocarbon-based fuel of the reformer 1. However, for example, natural gas, methane gas, propane gas, methanol, naphtha, gasoline, kerosene, dimethyl ether, or the like may be used.

改質器1の出側は、熱交換器13の入側に接続されている。熱交換器13において、改質器1から排出される高温の改質ガスは、水ポンプ15から吐出された水と熱交換して冷却される。熱交換器13により冷却された改質ガスは、CO変成器3の入側に導かれる。CO変成器3には、COシフト触媒層が備えられ、改質ガス中のCOがCOシフト反応により水蒸気と反応してCOに転換される。COシフト触媒としては、例えば、Cu−Zn等の遷移金属系、Pt,Ru等の貴金属系等を用いることができるが、安全性や反応熱等の点で貴金属系を用いることが好ましい。 The outlet side of the reformer 1 is connected to the inlet side of the heat exchanger 13. In the heat exchanger 13, the high-temperature reformed gas discharged from the reformer 1 is cooled by exchanging heat with water discharged from the water pump 15. The reformed gas cooled by the heat exchanger 13 is guided to the inlet side of the CO converter 3. The CO converter 3 is provided with a CO shift catalyst layer, and CO in the reformed gas reacts with water vapor by the CO shift reaction and is converted to CO 2 . As the CO shift catalyst, for example, a transition metal system such as Cu—Zn or a noble metal system such as Pt or Ru can be used, but it is preferable to use a noble metal system in terms of safety, reaction heat, and the like.

CO変成器3の出側は、熱交換器17の入側に接続されている。熱交換器17において、CO変成器3から排出される改質ガスは、水ポンプ19から吐出された水と熱交換して冷却される。熱交換器17により冷却された改質ガスは、CO選択酸化器5の入側に導かれる。CO選択酸化器5は、CO選択酸化触媒層を備え、改質ガス中のCOは、選択的に酸化されてCOに転換される。一方、CO選択酸化触媒層には、水ポンプ21から吐出された冷却水が伝熱管を通じて供給され、所定の触媒活性温度に保持されるようになっている。このCO選択酸化触媒層には、例えば、γ−アルミナ、チタニア、コージェライトハニカム、ペーパハニカム等の触媒担体に、触媒の活性成分であるMn、Mg等の遷移金属またはPt、Ru、Pd等の貴金属を担持させたものが用いられる。 The outlet side of the CO transformer 3 is connected to the inlet side of the heat exchanger 17. In the heat exchanger 17, the reformed gas discharged from the CO converter 3 is cooled by exchanging heat with the water discharged from the water pump 19. The reformed gas cooled by the heat exchanger 17 is guided to the inlet side of the CO selective oxidizer 5. The CO selective oxidizer 5 includes a CO selective oxidation catalyst layer, and CO in the reformed gas is selectively oxidized and converted to CO 2 . On the other hand, the CO selective oxidation catalyst layer is supplied with cooling water discharged from the water pump 21 through a heat transfer tube, and is maintained at a predetermined catalyst activation temperature. In this CO selective oxidation catalyst layer, for example, a catalyst carrier such as γ-alumina, titania, cordierite honeycomb, paper honeycomb or the like, transition metal such as Mn or Mg which is an active component of the catalyst, or Pt, Ru, Pd or the like What carried the noble metal is used.

燃料電池7は、例えば、内部加湿方式の固体高分子型燃料電池が使用され、電解質と、この電解質を挟持して配置されるアノード23(燃料極)と、カソード25(酸素極)とを備えている。アノード23とカソード25の電極反応により発電された電力は、燃料電池7に接続されるインバータ11を介して、負荷となる家庭用電化機器の電力に変換される。一方、電極反応で発生した熱は、電池排熱として凝縮水の潜熱と共に電池本体を冷却する冷却水を介して回収される。この熱回収された水は、図示しない貯湯槽に貯留され、給湯として利用される。   The fuel cell 7 is, for example, an internal humidification type polymer electrolyte fuel cell, and includes an electrolyte, an anode 23 (fuel electrode) disposed with the electrolyte sandwiched therebetween, and a cathode 25 (oxygen electrode). ing. The electric power generated by the electrode reaction between the anode 23 and the cathode 25 is converted into electric power for household electric appliances serving as a load via an inverter 11 connected to the fuel cell 7. On the other hand, the heat generated by the electrode reaction is recovered as the battery exhaust heat through the cooling water that cools the battery body together with the latent heat of the condensed water. The heat-recovered water is stored in a hot water tank (not shown) and used as hot water.

また、発電に利用されなかった水素を含むガスは、アノード排ガスとしてアノード23の出側から排出された後、配管27を通じて、燃焼触媒やバーナなどを備えた補助燃焼器9の入側に供給され、燃焼用の燃料として利用される。カソード25の入側には、配管29を介して空気または酸素が供給され、出側から配管31を介してカソード排ガスが大気に排出される。   Gas containing hydrogen that has not been used for power generation is discharged from the outlet side of the anode 23 as anode exhaust gas, and then supplied to the inlet side of the auxiliary combustor 9 equipped with a combustion catalyst, a burner, and the like through the pipe 27. It is used as a fuel for combustion. Air or oxygen is supplied to the inlet side of the cathode 25 via a pipe 29, and the cathode exhaust gas is discharged to the atmosphere via a pipe 31 from the outlet side.

次に、都市ガス、水蒸気および空気の供給系統の構成について説明する。改質器1には、都市ガス供給配管33、空気供給配管35、水供給配管37がそれぞれ接続されている。都市ガス供給配管33には、ガス流れ方向に沿って、都市ガスに含まれる付臭剤(硫黄成分)を除去する脱硫器39、脱硫された都市ガスを圧縮して高圧にするガス昇圧機41が順次配設され、ガス昇圧機41から吐出された都市ガスは、補助燃焼器9を通じて予熱された後、改質器1内に供給されるようになっている。   Next, the configuration of the city gas, water vapor, and air supply system will be described. A city gas supply pipe 33, an air supply pipe 35, and a water supply pipe 37 are connected to the reformer 1, respectively. In the city gas supply pipe 33, a desulfurizer 39 that removes odorant (sulfur component) contained in the city gas along the gas flow direction, and a gas booster 41 that compresses the desulfurized city gas to a high pressure. Are sequentially arranged, and the city gas discharged from the gas booster 41 is preheated through the auxiliary combustor 9 and then supplied into the reformer 1.

水供給配管37は、水ポンプ15、19、21および43の吸込口にそれぞれ分岐して接続されている。水ポンプ15、19および21の吐出側は、それぞれ熱交換器13、17およびCO選択酸化器5を経由して改質器1と接続される一方、水ポンプ43の吐出側は、配管が分岐して、都市ガス供給配管33および空気供給配管35にそれぞれ接続された後、補助燃焼器9を経由して改質器1に接続されている。   The water supply pipe 37 is branched and connected to the suction ports of the water pumps 15, 19, 21 and 43. The discharge sides of the water pumps 15, 19 and 21 are connected to the reformer 1 via the heat exchangers 13 and 17 and the CO selective oxidizer 5, respectively, while the discharge side of the water pump 43 is branched from the piping. Then, after being connected to the city gas supply pipe 33 and the air supply pipe 35, they are connected to the reformer 1 via the auxiliary combustor 9.

空気供給配管35は、空気ブロア24、45、47の吸込口にそれぞれ分岐して接続されている。空気ブロア24の吐出側は、配管48を介してCO選択酸化器5の入側に接続され、酸化用空気を供給するようになっている。空気ブロア45の吐出側は、補助燃焼器9と接続され、燃焼用空気を供給する一方、空気ブロア47の吐出側は、補助燃焼器9内を配管経路とし、次いで都市ガス供給配管33と合流した後に改質器1と接続されており、補助燃焼器9を経由して予熱された空気が都市ガスと混合されて改質器1に供給されるようになっている。   The air supply pipe 35 is branched and connected to the suction ports of the air blowers 24, 45, and 47, respectively. The discharge side of the air blower 24 is connected to the inlet side of the CO selective oxidizer 5 through a pipe 48 so as to supply oxidization air. The discharge side of the air blower 45 is connected to the auxiliary combustor 9 and supplies combustion air, while the discharge side of the air blower 47 uses the inside of the auxiliary combustor 9 as a piping path and then joins the city gas supply pipe 33. After that, it is connected to the reformer 1, and the air preheated via the auxiliary combustor 9 is mixed with the city gas and supplied to the reformer 1.

次に、燃料電池システムの制御系統の構成について説明する。制御装置14は、インバータ11、都市ガス制御系統、空気制御系統および水制御系統と、それぞれ電気的に接続されている。制御装置14は、ユーザ側の電力使用量の増減に基づいて、インバータ11に指令を出力し、これを受けたインバータ11は、燃料電池7から取り出す電力を制御するようになっている。また、制御装置14は、都市ガス制御系統のガス昇圧機41を制御する一方、空気制御系統の空気ブロア47を制御して、都市ガスおよび空気の供給圧力をそれぞれ調整し、発生電力量に見合った発生水素量に制御するようになっている。同様に、制御装置14は、水制御系統の水ポンプ15、19、21、43を制御して、改質器1およびCO選択酸化器5に供給する水量を調整し、発生水素量を制御するようになっている。   Next, the configuration of the control system of the fuel cell system will be described. The control device 14 is electrically connected to the inverter 11, the city gas control system, the air control system, and the water control system. The control device 14 outputs a command to the inverter 11 based on the increase / decrease in the power usage amount on the user side, and the inverter 11 that receives the command controls the power taken out from the fuel cell 7. In addition, the control device 14 controls the gas booster 41 of the city gas control system, and controls the air blower 47 of the air control system to adjust the supply pressures of the city gas and air, respectively, to match the generated electric energy. The amount of generated hydrogen is controlled. Similarly, the control device 14 controls the water pumps 15, 19, 21, 43 of the water control system, adjusts the amount of water supplied to the reformer 1 and the CO selective oxidizer 5, and controls the amount of generated hydrogen. It is like that.

次に、本実施形態の動作を説明する。まず、負荷となるユーザ側の電力要求が増加する場合について説明する。負荷から要求される電力量が制御装置14に伝達されると、制御装置14から燃料電池システムの都市ガス制御系統、空気制御系統および水制御系統に、要求電力に基づいて水素量を増加させる発生水素量増加指令が出力され、次いで、インバータ11には、要求電力量に基づいて出力電力の増加指令が出力される。   Next, the operation of this embodiment will be described. First, the case where the power demand on the user side as a load increases will be described. When the amount of electric power required from the load is transmitted to the control device 14, the generation from the control device 14 to the city gas control system, air control system and water control system of the fuel cell system increases the amount of hydrogen based on the required power. A hydrogen amount increase command is output, and then an output power increase command is output to the inverter 11 based on the required power amount.

ここで、改質器1に供給される原料、つまり都市ガスと水蒸気の供給量を増加させた後に、燃料電池7の発電出力を増加させる場合、要求電力の増加率または増加量が大きいと、改質ガス中の水素量の増加が間に合わず、水素量が不足して、燃料電池7を損傷させるおそれがある。   Here, when the power generation output of the fuel cell 7 is increased after increasing the supply amount of the raw material supplied to the reformer 1, that is, the city gas and the steam, if the increase rate or increase amount of the required power is large, The increase in the amount of hydrogen in the reformed gas is not in time, the amount of hydrogen is insufficient, and the fuel cell 7 may be damaged.

そのため、本実施形態では、発生水素量の増加指令と出力電力の増加指令を出力する時間に差を設け、この差が改質器1に供給した原料が水素に改質されて燃料電池7のアノード23出口部に達するまでの所要時間以上となるように、タイマを用いて制御するようにしている。具体的には、図2および図3に示すように、ユーザ側の電力要求が増加すると、制御装置14は、発生水素量増加指令を出力し、ガス昇圧器41、各水ポンプおよび各空気ブロアの出力を増加させると共にタイマの動作を開始し、所定時間が経過してタイマ動作が終了した時点で、出力電力の増加指令を出力し、インバータ11の出力電流を増加させることにより、燃料電池11の発電電力を増加させるように制御している。   For this reason, in this embodiment, a difference is provided in the time for outputting the generated hydrogen amount increase command and the output power increase command, and this difference is used to reform the raw material supplied to the reformer 1 into hydrogen so that the fuel cell 7 Control is performed using a timer so that the time required for reaching the outlet of the anode 23 is reached. Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, when the power demand on the user side increases, the control device 14 outputs a generated hydrogen amount increase command, and the gas booster 41, each water pump and each air blower. And the timer operation is started, and when the timer operation ends when a predetermined time elapses, an output power increase command is output and the output current of the inverter 11 is increased, whereby the fuel cell 11 It is controlled to increase the generated power.

ここで、タイマの設定時間は、例えば、発生水素量の増加指令が出力されてから、増加された水素がアノード23出口部に到達する所要時間を予め求めておき、この所要時間を基準として定めることが好ましい。すなわち、通常は、基準時間より長めの時間を設定するが、設定時間が長くなり過ぎると、要求電力に必要な水素量に対し供給過剰となり、アノード排ガス中の水素量が増加するため、不経済となる。なお、燃料電池7のアノード23から排出されたアノード排ガスは、補助燃焼器9に導かれて燃焼処理され、改質器1に供給する前の原料や水の予熱に利用される。   Here, the set time of the timer is determined, for example, by obtaining in advance the time required for the increased hydrogen to reach the outlet of the anode 23 after a command to increase the amount of generated hydrogen is output, and setting this time as a reference. It is preferable. That is, normally, a time longer than the reference time is set. However, if the set time becomes too long, the amount of hydrogen required for the required power is excessively supplied and the amount of hydrogen in the anode exhaust gas increases, which is uneconomical. It becomes. The anode exhaust gas discharged from the anode 23 of the fuel cell 7 is guided to the auxiliary combustor 9 for combustion treatment and used for preheating raw materials and water before being supplied to the reformer 1.

本実施形態の燃料電池システムは、例えば、家庭用の小出力の発電システムとして用いる場合、原料等の流量が小さいため、汎用性の補機類(空気バルブやガス昇圧機など)を定格出力で使用すると、流量を絞る際の圧力損失が大きくなるため、これら補機類による圧力調整に代えて、例えば、パルス制御により簡易的に流量調整することが好ましい。   For example, when the fuel cell system of this embodiment is used as a small power generation system for home use, since the flow rate of raw materials and the like is small, versatile auxiliary equipment (such as an air valve and a gas booster) can be used at a rated output. If used, the pressure loss at the time of restricting the flow rate becomes large. Therefore, it is preferable to simply adjust the flow rate by, for example, pulse control instead of the pressure adjustment by these auxiliary machines.

本実施形態によれば、アノード23に供給される改質ガスの水素濃度を所定量まで増加させてから、インバータ11の出力を負荷の要求電力に増加させているから、燃料電池7を損傷させることがない。   According to the present embodiment, since the hydrogen concentration of the reformed gas supplied to the anode 23 is increased to a predetermined amount and the output of the inverter 11 is increased to the required power of the load, the fuel cell 7 is damaged. There is nothing.

(第2の実施形態)
次に、本発明を適用してなる燃料電池システムの第2の実施形態について図を参照して説明する。図4は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図5は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間とともに変化する様子を示す図である。なお、本実施形態において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 5 is a diagram showing how the output and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態は、図1の空気制御系統において、制御装置14からの指令により、空気ブロア47による改質器1の部分燃焼用の空気量制御に加えて、空気ブロア45の出力を調整し、補助燃焼器9の燃焼用空気量を制御している点で、第1の実施形態と相違する。   In this embodiment, in the air control system of FIG. 1, in accordance with a command from the control device 14, in addition to controlling the amount of air for partial combustion of the reformer 1 by the air blower 47, the output of the air blower 45 is adjusted, The difference from the first embodiment is that the amount of combustion air in the auxiliary combustor 9 is controlled.

本実施形態の動作を図4および図5を用いて説明する。まず、ユーザ側の電力要求が増加すると、制御装置14は、発生水素量の増加指令を出力し、ガス昇圧器41、各水ポンプおよび各空気ブロアなどの出力を増加させると共にタイマの動作を開始する。そして、設定時間、例えば、発生水素量の増加指令が出力されてから増加された水素がアノード23出口部に到達するまでの所要時間が経過して、第1のタイマ動作が終了すると同時に、出力電力の増加指令が出力され、燃料電池11の発電電力を増加させる。続いて、第1のタイマ動作が終了してから所定時間が経過すると、第2のタイマ動作が終了する。この第2のタイマ動作終了時に、空気ブロア45の出力を増加する燃焼用空気量の増加指令が出力され、補助燃焼器9に供給される燃焼用空気量が増加する。すなわち、発生水素量の増加指令が出力されて水素量が増加すると、アノード排ガス中の水素量も増加することから、この増加水素量分だけ補助燃焼器9の燃焼用空気量を増加させるように制御する。   The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the power demand on the user side increases, the control device 14 outputs an instruction to increase the amount of generated hydrogen, increases the output of the gas booster 41, each water pump, each air blower, etc. and starts the timer operation. To do. Then, a set time, for example, a time required for the increased hydrogen to reach the outlet of the anode 23 after a command to increase the amount of generated hydrogen has passed, and at the same time the first timer operation ends, A power increase command is output, and the power generated by the fuel cell 11 is increased. Subsequently, when a predetermined time elapses after the first timer operation ends, the second timer operation ends. At the end of the second timer operation, a combustion air amount increase command for increasing the output of the air blower 45 is output, and the amount of combustion air supplied to the auxiliary combustor 9 increases. That is, when the command to increase the amount of generated hydrogen is output and the amount of hydrogen increases, the amount of hydrogen in the anode exhaust gas also increases. Therefore, the amount of combustion air in the auxiliary combustor 9 is increased by this increased amount of hydrogen. Control.

ここで、燃焼用空気量の増加指令となる第2のタイマ動作による制御は、例えば、タイマ動作が開始する発生水素量の増加指令と同時に行ってもよいし、第1のタイマ動作終了後、発生水素量の増加指令後のガス成分がアノード23から排出されて補助燃焼器9の入口部に到達するまでの所要時間より短い時間差で制御するようにしてもよい。   Here, the control by the second timer operation that is an increase command of the combustion air amount may be performed simultaneously with the increase command of the generated hydrogen amount at which the timer operation starts, or after the first timer operation ends, Control may be performed with a time difference shorter than the required time until the gas component after the command to increase the amount of generated hydrogen is discharged from the anode 23 and reaches the inlet of the auxiliary combustor 9.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、アノード23に供給される改質ガスの水素濃度を所定量まで増加させてから、インバータ11の出力電力を負荷の要求電力に増加させているから、燃料電池7の損傷を防止できることに加え、アノード排ガス中の水素を良好に燃焼できるから、原料の予熱温度を安定化できると共に熱回収効率を向上できる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, after increasing the hydrogen concentration of the reformed gas supplied to the anode 23 to a predetermined amount, the output power of the inverter 11 is increased to the required power of the load. Therefore, in addition to preventing the fuel cell 7 from being damaged, hydrogen in the anode exhaust gas can be combusted satisfactorily, so that the preheating temperature of the raw material can be stabilized and the heat recovery efficiency can be improved.

(第3の実施形態)
次に、本発明を適用してなる燃料電池システムの第3の実施形態について図を参照して説明する。図6は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図7は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間とともに変化する様子を示す図である。なお、本実施形態において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 7 is a diagram showing how the output and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態は、図1の制御系統において、燃料電池7と制御装置14を直接電気的に接続し、燃料電池7の出力電流を制御装置14に入力し、算出されたアノード排ガス中の水素量に基づいて、空気ブロア45の出力を制御している点で、第1の実施形態と相違する。   In this embodiment, in the control system of FIG. 1, the fuel cell 7 and the control device 14 are directly electrically connected, the output current of the fuel cell 7 is input to the control device 14, and the calculated amount of hydrogen in the anode exhaust gas is calculated. Is different from the first embodiment in that the output of the air blower 45 is controlled.

本実施形態の動作を図6および図7を用いて説明する。まず、ユーザ側の電力要求が増加すると、制御装置14は、発生水素量の増加指令を出力し、ガス昇圧器41、各水ポンプおよび各空気ブロアなどの出力を増加させると共にタイマの動作を開始する。そして、設定時間が経過し、タイマ動作が終了した時点で、制御装置14は出力電力の増加指令をインバータ11に出力し、燃料電池11の発電電力を増加させる。   The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the power demand on the user side increases, the control device 14 outputs an instruction to increase the amount of generated hydrogen, increases the output of the gas booster 41, each water pump, each air blower, etc. and starts the timer operation. To do. When the set time elapses and the timer operation ends, the control device 14 outputs an output power increase command to the inverter 11 to increase the generated power of the fuel cell 11.

次に、燃料電池7の出力電流の値が制御装置14に入力されると、この値と改質器1に供給される供給原料量とから、アノード排ガス中の水素量を算出し、この水素量に基づいて、例えば、制御装置14から空気ブロア45の出力を増加する燃焼用空気量の増加指令を出力し、アノード排ガスの燃焼状態を制御する。すなわち、燃料電池7で消費された水素量は、燃料電池7の出力電流と比例するため、水素を生成する原料の供給量と燃料電池7の出力電流とから、アノード排ガス中の水素量を算出し、この値に基づいて燃焼用空気量を調整するようにする。   Next, when the value of the output current of the fuel cell 7 is input to the control device 14, the amount of hydrogen in the anode exhaust gas is calculated from this value and the amount of feedstock supplied to the reformer 1. Based on the amount, for example, the controller 14 outputs a combustion air amount increase command for increasing the output of the air blower 45, and controls the combustion state of the anode exhaust gas. That is, since the amount of hydrogen consumed in the fuel cell 7 is proportional to the output current of the fuel cell 7, the amount of hydrogen in the anode exhaust gas is calculated from the supply amount of the raw material for generating hydrogen and the output current of the fuel cell 7. The amount of combustion air is adjusted based on this value.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、燃料電池7の損傷を防止できることに加え、アノード排ガス中の水素量に基づいて補助燃焼器9に適切な空気量を供給できるから、アノード排ガスの良好な燃焼状態を得ることができ、原料の予熱温度を一層安定化できると共に、熱回収効率を向上できる。   According to this embodiment, as in the first embodiment, in addition to preventing damage to the fuel cell 7, an appropriate air amount can be supplied to the auxiliary combustor 9 based on the amount of hydrogen in the anode exhaust gas. A good combustion state of the exhaust gas can be obtained, the preheating temperature of the raw material can be further stabilized, and the heat recovery efficiency can be improved.

また、算出された水素量の値に基づいて、空気ブロア45以外の補器類として、その他の空気ブロアやガス昇圧機41および水ポンプの出力を制御することにより、改質効率を高め、燃料電池システム全体の効率を向上できる。   Further, by controlling the outputs of other air blowers, gas boosters 41 and water pumps as auxiliary devices other than the air blower 45 based on the calculated hydrogen amount value, the reforming efficiency is improved and the fuel is increased. The efficiency of the entire battery system can be improved.

(第4の実施形態)
次に、本発明を適用してなる燃料電池システムの第4の実施形態について図を参照して説明する。図8は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図9は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力電力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。なお、本実施形態において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of a fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 9 is a diagram showing how the output power and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態は、図1の制御系統において、燃料電池7の出力電流の値を制御装置14に入力すると共に、供給原料量としてガス昇圧機41による都市ガスの流量値を制御装置14に入力し、算出されたアノード排ガス中の水素量により原料予熱温度を求め、この予熱温度により空気ブロア47の出力を制御している点で、第1の実施形態と相違する。   In this embodiment, in the control system of FIG. 1, the value of the output current of the fuel cell 7 is input to the control device 14, and the flow rate value of the city gas from the gas booster 41 is input to the control device 14 as the amount of feedstock. The raw material preheating temperature is obtained from the calculated amount of hydrogen in the anode exhaust gas, and the output of the air blower 47 is controlled by this preheating temperature, which is different from the first embodiment.

本実施形態の動作を図8および図9を用いて説明する。まず、ユーザ側の電力要求の増加に基づいて、制御装置14が発生水素量の増加指令を出力し、タイマ制御により燃料電池11の発電電力を増加させるまでは、第3の実施形態と同様の制御が行われる。次に、燃料電池7の出力電流と共にガス昇圧機41の出力(流量値)が制御装置14に入力されると、これらの値からアノード排ガス中の水素量が算出される。ここで、アノード排ガスの燃焼熱は、原料の予熱に利用され、この予熱温度(発熱量)は、アノード排ガス中の水素量から算出されるため、これにより算出された予熱温度と改質器1への都市ガス供給量、つまりガス昇圧機41の流量値とから、所定の改質温度に調整するための空気比を決定する。そして、この空気比に基づいて、制御装置14から空気ブロア47に部分酸化用空気量の変更指令を出力する。   The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, based on an increase in power demand on the user side, the control device 14 outputs an instruction to increase the amount of generated hydrogen, and until the generated power of the fuel cell 11 is increased by timer control, the same as in the third embodiment. Control is performed. Next, when the output (flow rate value) of the gas booster 41 together with the output current of the fuel cell 7 is input to the control device 14, the amount of hydrogen in the anode exhaust gas is calculated from these values. Here, the combustion heat of the anode exhaust gas is used for preheating the raw material, and this preheating temperature (heat generation amount) is calculated from the amount of hydrogen in the anode exhaust gas, so the preheat temperature calculated thereby and the reformer 1 The air ratio for adjusting to a predetermined reforming temperature is determined from the amount of city gas supplied to the gas, that is, the flow rate value of the gas booster 41. Based on this air ratio, the controller 14 outputs a partial oxidation air amount change command to the air blower 47.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、燃料電池7の損傷を防止できることに加え、原料予熱温度に基づいて部分酸化用空気量を増加または減少させることにより、改質触媒層の温度を適正温度範囲に維持制御できるから、改質効率を一層安定化できる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, in addition to preventing damage to the fuel cell 7, by increasing or decreasing the amount of partial oxidation air based on the raw material preheating temperature, the reforming catalyst layer Since the temperature can be maintained and controlled within an appropriate temperature range, the reforming efficiency can be further stabilized.

(第5の実施形態)
次に、本発明を適用してなる燃料電池システムの第5の実施形態について図を参照して説明する。図10は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図11は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。なお、本実施形態において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 11 is a diagram showing how the output and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態では、まず、第4の実施形態で説明したように、燃料電池7の出力電流の値とガス昇圧機41の出力値とを制御装置14に入力し、原料予熱温度を求める。そして、図1において、例えば、ガス昇圧機41の手前側の都市ガス供給配管33を分岐させた配管に助燃用燃料ブロアを配設し、この助燃用燃料ブロアから補助燃焼器9に助燃用の都市ガスを供給するようにしている。   In the present embodiment, first, as described in the fourth embodiment, the value of the output current of the fuel cell 7 and the output value of the gas booster 41 are input to the control device 14 to obtain the raw material preheating temperature. In FIG. 1, for example, an auxiliary combustion fuel blower is disposed in a pipe branched from the city gas supply pipe 33 on the front side of the gas booster 41, and an auxiliary combustion blower is supplied from the auxiliary combustion fuel blower to the auxiliary combustor 9. City gas is supplied.

本実施形態は、図10および図11に示すように、空気ブロア47に部分酸化用空気量の変更指令を出力することに代えて、制御装置14は、原料予熱温度に基づいて、助燃用燃料ブロアに助燃用燃料の変更指令を出力している点で、第4の実施形態と相違する。   In this embodiment, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, instead of outputting a partial oxidation air amount change command to the air blower 47, the control device 14 determines the auxiliary combustion fuel based on the raw material preheating temperature. This is different from the fourth embodiment in that an auxiliary combustion fuel change command is output to the blower.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、燃料電池7の損傷を防止できることに加え、運転条件により原料予熱温度が低下する場合、助燃用燃料を供給することにより、原料予熱温度を所定温度以上に維持制御できる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, in addition to preventing damage to the fuel cell 7, when the raw material preheating temperature is lowered due to operating conditions, the auxiliary fuel is supplied to thereby reduce the raw material preheating temperature. It can be maintained and controlled above a predetermined temperature.

(第6の実施形態)
次に、本発明を適用してなる燃料電池システムの第6の実施形態について図を参照して説明する。図12は、本発明を適用してなる制御の手順を示すフロー図である。図13は、本発明を適用してなる燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。なお、本実施形態において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a flowchart showing a control procedure to which the present invention is applied. FIG. 13 is a diagram showing how the output and the power generation amount change with time in the control of the fuel cell system to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態の燃料電池システムは、例えば、ユーザ側の電力要求が増加する場合に対応させた第1の実施形態に加えて、電力要求が減少する場合の制御を含むものである。以下、電力要求が減少する場合の制御について説明する。   The fuel cell system of the present embodiment includes, for example, control when the power demand decreases in addition to the first embodiment corresponding to the case where the power demand on the user side increases. Hereinafter, control when the power demand decreases will be described.

図12および図13に示すように、電力の減少要求が制御装置14に伝達されると、まず、要求電力に基づいて燃料電池7の発生電力を減少させる出力電力の減少指令がインバータ11に出力される、これと同時にタイマの動作が開始する。そして、第1のタイマ動作が終了すると、要求電力に基づいて、制御装置14から燃料電池システムの都市ガス制御系統、空気制御系統および水制御系統に水素量を減少させる発生水素量の減少指令が出力され、次いで、第2のタイマ動作が終了すると、空気ブロア45の出力を減少する燃焼用空気量の減少指令が出力され、補助燃焼器9に供給される燃焼用空気量が減少する。ここで、発生水素量の減少指令は、上述したように、都市ガス制御系統のガス昇圧機41、空気制御系統の各空気ブロア、水制御系統の各水ポンプにそれぞれ水素量の減少指令が出力される。   As shown in FIGS. 12 and 13, when a power reduction request is transmitted to the control device 14, first, an output power reduction command for reducing the generated power of the fuel cell 7 is output to the inverter 11 based on the required power. At the same time, the timer starts to operate. Then, when the first timer operation is completed, based on the required power, an instruction to reduce the amount of generated hydrogen is issued from the control device 14 to the city gas control system, air control system, and water control system of the fuel cell system. Then, when the second timer operation ends, a combustion air amount decrease command for decreasing the output of the air blower 45 is output, and the combustion air amount supplied to the auxiliary combustor 9 decreases. Here, as described above, the reduction command of the generated hydrogen amount is output to the gas booster 41 of the city gas control system, each air blower of the air control system, and each water pump of the water control system. Is done.

発生水素量の減少指令のタイマ制御は、タイマ動作が開始する出力電力減少指令の後でもよいが、同時であることが好ましい。また、第2のタイマ終了時点の燃焼用空気量の減少指令は、第1のタイマ終了後、発生水素量の減少指令後のガス成分がアノード23から排出されて補助燃焼器9の入口部に到達するまでの所要時間より短い時間差で設定することが好ましい。   The timer control of the generated hydrogen amount reduction command may be after the output power reduction command at which the timer operation starts, but is preferably simultaneous. Further, the command for reducing the amount of combustion air at the end of the second timer is such that the gas component after the command for reducing the amount of generated hydrogen is discharged from the anode 23 after the end of the first timer and is supplied to the inlet of the auxiliary combustor 9. It is preferable to set with a time difference shorter than the required time to reach.

本実施形態によれば、ユーザ側の電力要求の変化に応じて、改質器1と燃料電池7の連携した制御が可能になり、実運用に即した燃料電池システムの構築を図ることができる。   According to this embodiment, the control of the reformer 1 and the fuel cell 7 can be controlled in accordance with the change in the power demand on the user side, and the construction of the fuel cell system in accordance with the actual operation can be achieved. .

本発明を適用してなる燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of a fuel cell system to which the present invention is applied. 本発明の第1の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and the electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and the electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態の制御の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of control of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態の燃料電池システムの制御において、出力および発電量が時間と共に変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an output and the electric power generation amount change with time in control of the fuel cell system of the 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 改質器
7 燃料電池
9 補助燃焼器
11 インバータ
14 制御装置
15,19,43 水ポンプ
23 アノード
24,45,47 空気ブロア
33 都市ガス供給配管
35 空気供給配管
37 水供給配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reformer 7 Fuel cell 9 Auxiliary combustor 11 Inverter 14 Control device 15, 19, 43 Water pump 23 Anode 24, 45, 47 Air blower 33 City gas supply piping 35 Air supply piping 37 Water supply piping

Claims (3)

原料である燃料と水蒸気とを反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質装置と、該改質装置で生成された前記改質ガスにより発電する燃料電池と、該燃料電池の発電電力を負荷に供給する電力変換器とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池に要求される発電電力の増加量に基づいて前記改質装置に供給する原料量を増加させると共にタイマを動作させ、該タイマの動作終了後に前記電力変換器に前記発電電力の増加を許容する信号を出力する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A reformer that generates a reformed gas containing hydrogen by reacting a raw material fuel with water vapor, a fuel cell that generates electric power using the reformed gas generated by the reformer, and generated power of the fuel cell In a fuel cell system comprising a power converter that supplies a load to a load, the amount of raw material supplied to the reformer is increased based on the amount of increase in generated power required for the fuel cell, and a timer is operated, A fuel cell system comprising: control means for outputting a signal allowing the increase of the generated power to the power converter after the operation of the timer ends. 前記燃料電池のアノードから排出されるアノード排ガスを取り込んで燃焼させる補助燃焼器を備え、前記制御手段は、前記改質装置に供給する原料量と前記燃料電池の出力値とから前記アノード排ガス中の水素量を算出し、該水素量に基づいて前記補助燃焼器に供給する空気量を制御する請求項1に記載の燃料電池システム。 An auxiliary combustor that takes in and discharges the anode exhaust gas discharged from the anode of the fuel cell, and the control means includes a raw material amount supplied to the reformer and an output value of the fuel cell in the anode exhaust gas. The fuel cell system according to claim 1, wherein an amount of hydrogen is calculated, and an amount of air supplied to the auxiliary combustor is controlled based on the amount of hydrogen. 前記燃料電池のアノードから排出されるアノード排ガスを取り込んで燃焼させ、前記改質装置に供給する原料の一部を予熱する補助燃焼器を備え、前記制御手段は、前記改質装置に供給する原料量と前記燃料電池の出力値とから前記原料の予熱温度を算出し、該予熱温度に基づいて前記補助燃焼器に供給する助燃用の燃料量または前記改質装置に供給する燃焼用の空気量の少なくとも一方を制御する請求項1に記載の燃料電池システム。
An auxiliary combustor that takes in and combusts anode exhaust gas discharged from the anode of the fuel cell and preheats part of the raw material supplied to the reformer, and the control means supplies the raw material supplied to the reformer The amount of fuel to be supplied to the auxiliary combustor based on the preheating temperature or the amount of combustion air to be supplied to the reformer is calculated from the amount of fuel and the output value of the fuel cell. The fuel cell system according to claim 1, wherein at least one of the two is controlled.
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