JP2008034204A - Fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給すべく水蒸気改質を行う改質器と、改質器に供給するための水を精製する水処理装置と、水処理装置で精製された水を貯水するための水タンクと、水タンクに貯水された水を改質器に供給する水ポンプと、を備えた燃料電池装置に関する。 The present invention includes a fuel cell, a reformer that performs steam reforming to supply fuel gas to the fuel cell, a water treatment device that purifies water to be supplied to the reformer, and a water treatment device. The present invention relates to a fuel cell device including a water tank for storing fresh water, and a water pump for supplying water stored in the water tank to a reformer.
近年、次世代エネルギーとして、複数の燃料電池セルスタックを収納容器内に収納した燃料電池やその運転方法(システム)が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various fuel cells in which a plurality of fuel cell stacks are stored in a storage container and their operation methods (systems) have been proposed as next-generation energy (see, for example, Patent Document 1).
図2に、従来の燃料電池システムを示すシステム構成図を示す。 FIG. 2 is a system configuration diagram showing a conventional fuel cell system.
図2における燃料電池システムは、燃料電池21、天然ガス等の燃料ガスを供給する燃料供給装置22、酸素含有ガスを燃料電池21に供給するための酸素含有ガス供給装置23、被改質ガスと水蒸気により水蒸気改質する改質器24、給水管32より供給された水を精製する水処理装置30と、給水管32より供給される水の供給量を調節するための給水電磁弁33、水処理装置30により精製された水を貯水するための水タンク31、水タンク31に貯水された水を改質器24に供給するための水ポンプ27により構成されている。
The fuel cell system in FIG. 2 includes a
なお図2に示した燃料電池システムにおいては、さらに燃料電池21の発電により生じた排熱を湯水に熱交換する熱交換器26、熱交換により生じた湯水を貯水するための貯湯タンク34、湯水を循環するための循環配管35、および循環ポンプ28が併設されている。
In the fuel cell system shown in FIG. 2, the
なお、上記特許文献1においては、水タンク中に水位検知スイッチや導電率式水状態検知センサを設け、これらを併用することにより水タンク中の水位が設定どおりになっているか否かを簡単に検定することができるとともに、水タンクに貯水されている水が脱イオンになっているか否かが簡単に検定できる旨が記載されている。
しかしながら、上記特許文献1には、水タンク中の水位を検定することは容易であるが、水タンクに貯水された水を、改質器に水を供給する水ポンプの異常検出する異常検出手段を具備する燃料電池装置については記載されておらず、また水タンクに精製した水を供給する水処理装置の異常についても、水タンクへの供給量に関する異常を検出する検出手段を具備する燃料電池装置については記載されていない。
However, in
さらに、上述したような従来の燃料電池システムにおいては、例えば、水ポンプ27が正常に作動し、水タンク31より改質器24に水(水蒸気)が正確に供給されているか、さらには精製度の高い水(水蒸気)が供給されているかを検出する手段が設けられていない。
Furthermore, in the conventional fuel cell system as described above, for example, the
一方、水タンクに貯水された水を、改質器に供給するための水ポンプが正常に作動しているかどうかを確認するにあたって、改質器に供給される水量を測定することが考えられる。しかしながら、改質器に供給される水は、その流量がごくわずかであり、現在、そのようなごくわずかな流量を測定するための流量センサが開発されているが、未だ実用化にはいたっておらず、また高額となることが想定される。 On the other hand, when confirming whether the water pump for supplying the water stored in the water tank to the reformer is operating normally, it is conceivable to measure the amount of water supplied to the reformer. However, the amount of water supplied to the reformer is very small, and currently, a flow sensor for measuring such a very small flow rate has been developed, but it has not yet been put into practical use. In addition, it is expected to be expensive.
ここで、水ポンプに異常が生じ、改質器に水が供給されない場合には、改質器内に充填されている改質触媒に炭素が析出し、改質触媒の改質能力が著しく低下し、燃料電池の発電効率が低下するおそれがある。 Here, when an abnormality occurs in the water pump and water is not supplied to the reformer, carbon is deposited on the reforming catalyst filled in the reformer, and the reforming ability of the reforming catalyst is significantly reduced. However, the power generation efficiency of the fuel cell may be reduced.
さらには、燃料電池に水(水蒸気)が供給されないことにより、燃料電池セルに炭素が析出し、燃料電池セルそのものが劣化を引き起こすことにより、燃料電池の発電効率が低下するとともに、燃料電池が劣化するおそれがある。 Furthermore, when water (water vapor) is not supplied to the fuel cell, carbon is deposited on the fuel cell, causing the fuel cell itself to deteriorate, thereby reducing the power generation efficiency of the fuel cell and degrading the fuel cell. There is a risk.
一方、水処理装置に異常が生じ、水タンクに水が貯水されない場合には、改質器に十分な水が供給されず、改質器や燃料電池が劣化するおそれがある。 On the other hand, when an abnormality occurs in the water treatment apparatus and water is not stored in the water tank, sufficient water is not supplied to the reformer, and the reformer and the fuel cell may be deteriorated.
それゆえ、本発明の目的は、水ポンプの異常や水処理装置の異常を簡易にかつ安価に判別することができ、改質器や燃料電池の劣化を未然に防止することができ、安定して燃料電池の発電を行うことが可能な燃料電池装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to be able to easily and inexpensively determine an abnormality of the water pump and an abnormality of the water treatment apparatus, prevent deterioration of the reformer and the fuel cell, and stabilize the operation. Another object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of generating power from the fuel cell.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料ガスを供給すべく水蒸気改質を行う改質器と、該改質器に供給するための水を精製する水処理装置と、該水処理装置で精製された水を貯水するための水タンクと、該水タンクに貯水された水を前記改質器に供給する水ポンプとを具備する燃料電池装置において、前記水タンク中の水の導電率を測定することにより、前記水ポンプの異常を検出する異常検出手段を有することを特徴とする。 The fuel cell device of the present invention includes a fuel cell, a reformer that performs steam reforming to supply fuel gas to the fuel cell, a water treatment device that purifies water to be supplied to the reformer, A fuel cell device comprising: a water tank for storing water purified by the water treatment device; and a water pump for supplying water stored in the water tank to the reformer. It has an abnormality detection means for detecting an abnormality of the water pump by measuring the conductivity of water.
本発明においては、導電率センサを水タンクに貯水された水中に浸漬するように配置すると、水ポンプが正常に作動し改質器に水が供給されている場合において、例えば、水処理装置から水タンクに貯水される水の量より、水タンクより改質器に供給される水の量が多い場合や、水処理装置から水タンクに貯水される水の供給を一時停止した場合には、水タンク中の水位が下がることとなる。それにより、水タンク中の水の導電率も下がることとなる。 In the present invention, when the conductivity sensor is disposed so as to be immersed in the water stored in the water tank, when the water pump operates normally and water is supplied to the reformer, for example, from a water treatment device When the amount of water supplied to the reformer from the water tank is larger than the amount of water stored in the water tank, or when the supply of water stored in the water tank from the water treatment device is temporarily stopped, The water level in the water tank will drop. Thereby, the electrical conductivity of the water in the water tank is also lowered.
したがって、上述の場合において、水ポンプが作動しているにもかかわらず、水タンク中の水の導電率が変化しない場合は、改質器に水が供給されていないこととなる。 Therefore, in the above case, when the conductivity of water in the water tank does not change even though the water pump is operating, water is not supplied to the reformer.
また、水ポンプが正常に作動している場合の水タンク中の水の導電率の経時的変化を予め測定しておくことにより、水タンク中の水の導電率の経時的変化が、所定の範囲外となった場合においては、水ポンプに異常が生じていると判断できる。 In addition, by measuring in advance the change over time in the water conductivity of the water tank when the water pump is operating normally, the change over time in the conductivity of the water in the water tank is reduced to a predetermined value. When it is out of range, it can be determined that an abnormality has occurred in the water pump.
よって、水タンク中の水の導電率を測定することにより、高額な流量センサを用いることなく、水ポンプの異常を簡易にかつ安価に判別することができ、改質器や燃料電池の劣化を未然に防止することができ、安定して燃料電池の発電を行うことが可能な燃料電池装置を提供することができる。 Therefore, by measuring the conductivity of the water in the water tank, it is possible to easily and inexpensively determine the abnormality of the water pump without using an expensive flow sensor, and to prevent deterioration of the reformer and fuel cell. It is possible to provide a fuel cell device that can be prevented in advance and can stably generate power from the fuel cell.
また、本発明の燃料電池装置は、前記異常検出手段は、前記水タンクへの貯水を一定時間中断し、該中断時間中における前記水タンク中の水の導電率の変化を測定することにより、前記水ポンプの異常を検出することが好ましい。 Further, in the fuel cell device of the present invention, the abnormality detection means interrupts the water storage in the water tank for a certain period of time, and measures the change in the conductivity of the water in the water tank during the interruption time, It is preferable to detect an abnormality of the water pump.
水タンクへの貯水を一定時間中断することにより、水タンクの貯水量が一定となる。それゆえ、この状態で水タンク中の水の導電率を測定することにより、水タンクに貯水された水の減少量がより明確となり、水タンク中の水の導電率の変化をより測定しやすくなることから、水ポンプの異常についての判別が容易となる。 By interrupting the water storage in the water tank for a certain period of time, the amount of water stored in the water tank becomes constant. Therefore, by measuring the conductivity of the water in the water tank in this state, the amount of water stored in the water tank becomes clearer and the change in the conductivity of the water in the water tank can be measured more easily. Therefore, it becomes easy to determine the abnormality of the water pump.
また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料ガスを供給すべく水蒸気改質を行う改質器と、該改質器に供給するための水を精製する水処理装置と、該水処理装置で精製された水を貯水するための水タンクと、該水タンクに貯水された水を前記改質器に供給する水ポンプとを具備する燃料電池装置において、前記水処理装置に水が供給されている際に、前記水タンク中の水の導電率を測定することにより、前記水処理装置の異常を検出する異常検出手段を有することを特徴とする。 The fuel cell device of the present invention includes a fuel cell, a reformer that performs steam reforming to supply fuel gas to the fuel cell, and a water treatment device that purifies water to be supplied to the reformer. And a water tank for storing the water purified by the water treatment device, and a water pump for supplying the water stored in the water tank to the reformer. It has an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the water treatment device by measuring conductivity of water in the water tank when water is supplied to the device.
水処理装置は、水タンクに供給する水の精製度は正常であるものの、供給する水の量が不足するといった異常が発生する場合がある。 In the water treatment apparatus, although the degree of purification of water supplied to the water tank is normal, an abnormality such as an insufficient amount of supplied water may occur.
そして、その異常が長時間続いた場合には、水タンクに十分な水が供給されず、水タンクが枯渇し、改質器に十分な水を供給することができなくなり、改質器での燃料ガスの改質効率が悪化する、または改質器が劣化するといったおそれがある。 If the abnormality continues for a long time, sufficient water is not supplied to the water tank, the water tank is depleted, and sufficient water cannot be supplied to the reformer. There is a possibility that the reforming efficiency of the fuel gas deteriorates or the reformer deteriorates.
ここで、水処理装置に水が供給されている場合において、例えば、水タンクより改質器に供給される水の量より、水処理装置から水タンクに貯水される水の量が多く設定されている場合や、水ポンプの作動を一時停止した場合には、水処理装置にて精製された水が、水タンク中に貯水され、水タンク中の水位が上昇する。それにより、水タンク中の水の導電率が上昇することとなる。 Here, when water is supplied to the water treatment device, for example, the amount of water stored in the water tank from the water treatment device is set larger than the amount of water supplied from the water tank to the reformer. When the operation of the water pump is temporarily stopped, the water purified by the water treatment device is stored in the water tank, and the water level in the water tank rises. Thereby, the electrical conductivity of the water in a water tank will rise.
それゆえ、上述の場合において、水処理装置が正常に作動している場合の水タンク中の水の導電率の経時的変化を予め測定しておくことにより、水タンク中の水の導電率の経時的変化が、所定の範囲を下回った場合や、変化していない場合には、水処理装置に異常が生じていると判別できる。 Therefore, in the above-mentioned case, by measuring in advance the change over time of the water conductivity in the water tank when the water treatment device is operating normally, the conductivity of the water in the water tank is measured. If the change over time falls below a predetermined range or has not changed, it can be determined that an abnormality has occurred in the water treatment apparatus.
よって、水処理装置に水が供給されている際に、水タンク中の水の導電率を測定することにより、水処理装置の異常を判別することができ、改質器や燃料電池の劣化を未然に防止することができる燃料電池装置を提供することができる。 Therefore, when water is supplied to the water treatment device, it is possible to determine the abnormality of the water treatment device by measuring the conductivity of the water in the water tank, and to deteriorate the reformer and the fuel cell. A fuel cell device that can be prevented in advance can be provided.
また、本発明の燃料電池は、前記水ポンプまたは前記水処理装置が異常を生じた場合に、燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることが好ましい。 In the fuel cell of the present invention, it is preferable to switch the fuel gas reforming method from the steam reforming method to the partial oxidation reforming method when an abnormality occurs in the water pump or the water treatment device.
水ポンプまたは水処理装置が異常を示した際に、燃料電池の発電を継続して行った場合は、改質器や燃料電池が劣化するおそれがある。 If the power generation of the fuel cell is continued when the water pump or the water treatment apparatus shows an abnormality, the reformer and the fuel cell may be deteriorated.
本発明においては、水ポンプまたは水処理装置が異常を生じた場合に、燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることにより、燃料電池に安定して改質ガスを提供することが容易となることから、改質器や燃料電池の劣化を有効に防止することが容易となる。それにより、安定して燃料電池の発電を行うことが可能な燃料電池装置を提供することが容易となる。 In the present invention, when an abnormality occurs in the water pump or the water treatment apparatus, the reformed gas is stably supplied to the fuel cell by switching the reforming method of the fuel gas from the steam reforming method to the partial oxidation reforming method. Therefore, it is easy to effectively prevent deterioration of the reformer and the fuel cell. Accordingly, it becomes easy to provide a fuel cell device that can stably generate power from the fuel cell.
本発明の燃料電池装置は、水ポンプの異常や水処理装置の異常を容易にかつ安価に検出することができることから、改質器や燃料電池の劣化を未然に防止することができ、安定して燃料電池の発電を行うことが可能な燃料電池装置を提供できる。 Since the fuel cell device of the present invention can easily and inexpensively detect an abnormality of the water pump and an abnormality of the water treatment device, it is possible to prevent the reformer and the fuel cell from deteriorating in a stable manner. Thus, a fuel cell device capable of generating power from the fuel cell can be provided.
図1は、本発明の燃料電池装置の構成の一例を示した構成図である。本発明の燃料電池装置は、燃料電池1、燃料供給装置2、酸素含有ガスを燃料電池1に供給するための酸素含有ガス供給装置3、被改質ガスを改質する改質器4、給水管9より供給された水を精製する水処理装置7と、給水管9より供給される水の供給量を調節するための給水電磁弁8、水処理装置7により精製された水を貯水するための水タンク5、水タンク5に貯水された水(本発明においては水蒸気も含み、以下同意である)を改質器4に供給するための水ポンプ6により構成されている。なお、図示していないが、水処理装置7には、不要となった水を排出する排水管を設けることもできる。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell device of the present invention. The fuel cell device of the present invention includes a
また、水タンク5には、水タンク5の水位を検知する水位検知装置11、水タンク5中の水の導電率を計測する導電率センサ10が設けられている。また、水位検知装置11により検知された水タンク5の水位情報に基づき、給水管9より供給される水の供給量を調節するための給水電磁弁8を制御する制御装置12が設けられている。
The water tank 5 is provided with a water level detection device 11 that detects the water level of the water tank 5 and a conductivity sensor 10 that measures the conductivity of water in the water tank 5. Moreover, based on the water level information of the water tank 5 detected by the water level detection device 11, there is provided a control device 12 that controls the water supply
燃料電池装置の発電に用いられる水は、制御装置12の指令により、給水電磁弁8が開放され、給水管9を通して水処理装置7に給水される。給水された水は水処理装置7により精製度の高い水(好ましくは純水)に精製され、水タンク5に貯水される。水タンク5に貯水された精製度の高い水は、水ポンプ6により改質器4に供給され、燃料供給装置2より供給された被改質ガスと反応し、被改質ガスを改質して燃料ガスを生成する。そして、改質された燃料ガスが燃料電池1に送られて、燃料電池1の発電が行われる。
Water used for power generation of the fuel cell device is supplied to the water treatment device 7 through the
ここで、導電率センサ10が、水タンク5に貯水された水中に浸漬するように配置する。それゆえ、水タンク5中の水の水位は、導電率センサ10が浸漬するよう、所定の水位に設定される。ここで導電率センサ10を、水タンク5に貯水された水中に完全に浸漬するように配置すると、水タンク5の水位の変化をより感知しやすいため好ましく、その場合は、例えば水タンク5の所定の水位を満水とすることが好ましい。 Here, the conductivity sensor 10 is disposed so as to be immersed in the water stored in the water tank 5. Therefore, the water level in the water tank 5 is set to a predetermined water level so that the conductivity sensor 10 is immersed. Here, it is preferable to arrange the conductivity sensor 10 so as to be completely immersed in the water stored in the water tank 5 because the change in the water level of the water tank 5 is more easily sensed. The predetermined water level is preferably full.
水ポンプ6は、改質器4に供給する燃料ガスの量に応じて、水タンク5より改質器4に供給される水の量を設定するが、例えば0.5mL/min〜10mL/minという少量に設定される。
The
ここで、例えば、水処理装置7から水タンク5に貯水される水の量より、水タンク5より改質器4に供給される水の量が多く設定されている場合や、水処理装置7から水タンク5に貯水される水の供給を一時停止した場合において、水ポンプ6が正常に作動し改質器4に水が供給されている場合には、水タンク5の水位が下がるとともに、導電率センサ10にて計測される水タンク5中の水の導電率も下がることとなる。
Here, for example, when the amount of water supplied from the water tank 5 to the
言い換えると、水ポンプ6が作動しているにもかかわらず、水タンク5中の水の導電率が変化しない場合は、改質器4に水が供給されていないこととなり、水ポンプ6がエアロック等の異常を生じていることが判別できる。
In other words, if the conductivity of the water in the water tank 5 does not change even though the
また、水ポンプ6が正常に作動している場合の水タンク5中の水の導電率の経時的変化を予め測定しておくことにより、水タンク5中の水の導電率が、所定の範囲外の値を示した場合に、改質器4に過剰な水量もしくは不足する水量が供給されていることとなり、水ポンプ6に異常が生じていることが判断できる。
Further, by measuring in advance the change over time in the conductivity of water in the water tank 5 when the
一方、本発明においては、水タンク5への貯水を一定時間中断して、中断時間中の水タンク5中の水の導電率を計測することが好ましい。 On the other hand, in the present invention, it is preferable to interrupt the water storage in the water tank 5 for a certain period of time and measure the conductivity of the water in the water tank 5 during the interruption time.
そのような方法としては、例えば、水タンク5に設けた水位検出装置11により、水タンクの水位を検出する。ここで、水位検出装置11が、水タンク5の予め設定した水位(例えば、満水)を検出した場合に、その水位情報が制御装置12に伝送され、制御装置12より給水電磁弁8を閉じる指令が伝送される。それにより、給水電磁弁8が閉じられ、水タンク5への貯水が一定時間中断する。すなわち、この一定時間中断している間は、水タンク5の貯水量が一定となる。なお、水位検出装置11としては、例えば水量計、水量センサ、フロートスイッチ等があり、適宜選択して使用することができる。
As such a method, for example, the water level of the water tank is detected by the water level detection device 11 provided in the water tank 5. Here, when the water level detection device 11 detects a preset water level (for example, full water) in the water tank 5, the water level information is transmitted to the control device 12, and a command to close the water supply
そして、この状態で水ポンプ6を作動し、水タンク5中の水の導電率を測定することにより、水タンク5に貯水された水の減少量がより明確となり、水の導電率の変化をより測定しやすくなることから、水ポンプ6の異常について、容易に判別することができる。
Then, by operating the
また、水ポンプ6が正常に作動している場合の水タンク5中の水の導電率の経時的変化を予め規定することにより、水タンク5中の水の導電率の経時的変化が、所定の範囲を下回った場合には、水ポンプ6による水の供給が少なくなっていると判別できる。また、所定の範囲を上回った場合には、水ポンプによる水の供給が過剰となっていると判別できる。それゆえ、水タンク中の水の導電率が、所定の範囲外となった場合においては、水ポンプに異常が生じていると判断できる。
Further, by preliminarily defining the temporal change in the electrical conductivity of the water in the water tank 5 when the
その際、例えば水ポンプ6に異常が生じている場合に、異常を知らせる警告信号を発信する警告信号発信手段を具備することもできる。水ポンプ6の異常を知らせる警告信号を発信することにより、水ポンプ6が異常となっていることを認識させることができ、水ポンプ6の交換を適切に行うことが容易となる。
At that time, for example, when an abnormality has occurred in the
それにより、水ポンプが異常のまま継続して燃料電池の発電を行うことを防止することができ、改質器4や燃料電池1の劣化等を未然に防止することが容易となり、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。
As a result, it is possible to prevent the water pump from continuously generating power while the water pump is abnormal, and it is easy to prevent the
そのような警告信号としては、例えば、水ポンプ6が異常となった場合に音を鳴らすブザーや、水ポンプ6の異常を示す表示機器、さらには水ポンプ6が異常となっていることを携帯電話やパソコンなどのメールに送信する機器等を、適宜選択して使用することができる。
Such warning signals include, for example, a buzzer that sounds when the
また、本実施形態においては、水ポンプ6より改質器4に水を供給する場合について説明したが、例えば、水ポンプ6より供給される水を、燃料加湿器に供給し、加湿した燃料を改質器4に供給するようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the case where water was supplied to the
また、本発明においては、水処理装置7に水が供給されている際、水タンク5中の水の導電率を測定することにより、水処理装置7の異常を検出することができる。 Moreover, in this invention, when water is supplied to the water treatment apparatus 7, the abnormality of the water treatment apparatus 7 can be detected by measuring the conductivity of the water in the water tank 5.
水処理装置7は、水タンク5に供給する水の精製度は正常であるものの、供給する水の量が不足するといった異常が発生する場合がある。 Although the water treatment device 7 has a normal purity of the water supplied to the water tank 5, an abnormality such as a shortage of the supplied water may occur.
この場合において、水処理装置7に何らかの異常が発生した場合には、水タンクに十分な貯水を行うことができないこととなり、その異常が長時間続いた場合には、水タンクに十分な水が供給されず、水タンク5が枯渇し、改質器4に十分な水を供給することができなくなり、改質器4での燃料ガスの改質効率が悪化する、または改質器4が劣化するといったおそれがある。
In this case, if any abnormality occurs in the water treatment device 7, sufficient water cannot be stored in the water tank. If the abnormality continues for a long time, sufficient water is stored in the water tank. Not supplied, the water tank 5 is depleted and sufficient water cannot be supplied to the
水タンク5に貯水される水は、制御装置12の指令により、給水電磁弁8が開放され、給水管9より水処理装置7に水が供給され、水処理装置7により精製された後、水タンク5に貯水される。
The water stored in the water tank 5 is purified by the water treatment device 7 after the water supply
ここで、水処理装置7に水が供給されている場合において、例えば、水タンク5より改質器4に供給される水の量より、水処理装置7から水タンク5に貯水される水の量が多く設定されている場合や、水ポンプ6の作動を一時停止した場合には、水処理装置7にて精製された水が、水タンク5中に貯水され、水タンク5中の水位が上昇する。それにより、水タンク5中の水の導電率が上昇することとなる。
Here, in the case where water is supplied to the water treatment device 7, for example, water stored in the water tank 5 from the water treatment device 7 based on the amount of water supplied from the water tank 5 to the
したがって、水処理装置7が正常に作動している場合の水タンク5中の水の導電率の経時的変化を予め測定しておくことにより、水タンク5中の水の導電率の経時的変化が、所定の範囲外の値を示した場合や、変化していない場合には、水処理装置7に異常が生じていると判別できる。そなわち、水処理装置7の交換時期が分かる。 Therefore, the change with time of the conductivity of water in the water tank 5 is measured in advance by measuring the change with time of the conductivity of the water in the water tank 5 when the water treatment device 7 is operating normally. However, when a value outside the predetermined range is indicated or when the value does not change, it can be determined that an abnormality has occurred in the water treatment device 7. In other words, the replacement time of the water treatment device 7 is known.
したがって、水処理装置7に水が供給されている際、水タンク5中の水の導電率を測定することにより、水処理装置7の異常を簡易にかつ安価に判別することができ、改質器4や燃料電池1の劣化等を未然に防止することができ、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。る。
Therefore, when water is supplied to the water treatment device 7, by measuring the conductivity of the water in the water tank 5, the abnormality of the water treatment device 7 can be easily and inexpensively determined. It is possible to prevent deterioration of the
また、本発明においては、水タンク5中の水の導電率を測定することにより、水処理装置7より供給される水の精製度が低くなるといった異常を検出することも可能である。 In the present invention, by measuring the conductivity of water in the water tank 5, it is also possible to detect an abnormality such as a reduction in the purity of the water supplied from the water treatment device 7.
燃料電池装置の外部より供給される水は、水処理装置7により精製された後、水タンク5に貯水される。しかしながら、水処理装置7を長期間使用すると、水処理装置7の精製能力が低下し、水タンクに供給される水が、精製度の低い水、すなわち純度の低い純水となるおそれがある。 The water supplied from the outside of the fuel cell device is purified by the water treatment device 7 and then stored in the water tank 5. However, if the water treatment device 7 is used for a long period of time, the purification capacity of the water treatment device 7 is reduced, and the water supplied to the water tank may be water with a low purity, that is, pure water with low purity.
ここで、導電率センサ10を、水タンク5に貯水された水中に浸漬するように配置し、水タンク5中の水の水位は、導電率センサ10が浸漬するよう所定の水位に設定される。その際、導電率センサ10を、水タンク5に貯水された水中に完全に浸漬するように配置すると、水タンク5の水位の変化をより感知しやすく、例えば水タンク5の水位を満水とすることが好ましい。 Here, the conductivity sensor 10 is disposed so as to be immersed in the water stored in the water tank 5, and the water level in the water tank 5 is set to a predetermined water level so that the conductivity sensor 10 is immersed. . At this time, if the conductivity sensor 10 is disposed so as to be completely immersed in the water stored in the water tank 5, it is easier to detect a change in the water level of the water tank 5, for example, the water level of the water tank 5 is filled. It is preferable.
水の精製度が低い場合、すなわち純水の純度が低い(不純物が多い)場合には、導電率センサ10にて計測した導電率が高い値、場合によっては非常に高い値となる。 When the purity of water is low, that is, when the purity of pure water is low (there are many impurities), the conductivity measured by the conductivity sensor 10 is a high value, and in some cases, a very high value.
それゆえ、例えば、水タンク5が所定の水位(好ましくは満水時)となった場合の、改質器4に供給できる水として許容できる導電率の範囲を予め設定することにより、水タンク5中の水の導電率を測定した場合に、その許容できる範囲外となった場合には、水処理装置7によって精製された水の精製度が低くなっていることを判断することが容易となる。すなわち、水処理装置7の交換時期を判別することが容易となる。
Therefore, for example, when the water tank 5 reaches a predetermined water level (preferably when it is full), by setting a range of conductivity that is acceptable as water that can be supplied to the
したがって、水タンク5中の水の導電率を測定することにより、水処理装置7の異常を簡易にかつ安価に判別することができ、改質器4や燃料電池1の劣化等を未然に防止することが容易となり、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。
Therefore, by measuring the conductivity of the water in the water tank 5, it is possible to easily and inexpensively determine the abnormality of the water treatment device 7, and to prevent deterioration of the
また、水処理装置7に異常が生じている場合に、異常を知らせる警告信号を発信する警告信号発信手段を具備することもできる。水処理装置7の異常を知らせる警告信号を発信することにより、水処理装置7が異常となっていることを認識させることができ、水処理装置7の交換を適切に行うことが容易となる。 Moreover, when abnormality has arisen in the water treatment apparatus 7, the warning signal transmission means which transmits the warning signal which notifies abnormality can also be comprised. By transmitting a warning signal notifying the abnormality of the water treatment apparatus 7, it is possible to recognize that the water treatment apparatus 7 is abnormal, and it becomes easy to appropriately replace the water treatment apparatus 7.
それにより、水処理装置7が異常のまま継続して燃料電池の発電を行うことを防止することができ、改質器4や燃料電池1の劣化等を未然に防止することが容易となり、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。
As a result, it is possible to prevent the water treatment device 7 from continuing to generate power in the fuel cell while it is abnormal, and it is easy to prevent deterioration of the
そのような警告信号としては、例えば、水処理装置7が異常となった場合に音を鳴らすブザーや、水処理装置7の異常を示す表示機器、さらには水処理装置7が異常となっていることを携帯電話やパソコンなどのメールに送信する機器等を、適宜選択して使用することができる。 As such a warning signal, for example, a buzzer that makes a sound when the water treatment apparatus 7 becomes abnormal, a display device that indicates an abnormality of the water treatment apparatus 7, and the water treatment apparatus 7 are abnormal. It is possible to appropriately select and use a device or the like that transmits the information to a mail such as a mobile phone or a personal computer.
なお、本発明において、水ポンプ6の異常を検出する異常検出手段(水ポンプ異常検出手段)と水処理装置7の異常を検出する異常検出手段(水処理装置異常検出手段)とを、同一の手段で行うことも可能である。
In the present invention, the abnormality detection means (water pump abnormality detection means) for detecting an abnormality of the
また、水ポンプ6または水処理装置7が異常を示している場合に、燃料電池の発電を継続して行った場合、改質器4や燃料電池1の劣化等を引き起こすおそれがある。それゆえ、本発明の燃料電池は、水ポンプ6または水処理装置7が異常を生じた場合に、燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることができる。
Further, when the
そして、改質器4における燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることにより、燃料電池1に安定して改質ガスを提供することができることから、改質器4や燃料電池1の劣化等を有効に防止することが容易となり、安定して燃料電池の発電を行うことが容易となる。
Since the reforming method of the fuel gas in the
なおその際、水ポンプ6または水処理装置7が異常を生じた場合に、直ちに燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えるほか、一定時間経過した後に部分酸化改質法に切り替えることも可能である。
In this case, if the
すなわち、水ポンプ6または水処理装置7が異常を生じた後、一定時間以内に水ポンプ6または水処理装置7が取り替えられない場合に、改質器4における燃料ガスの改質穂法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることにより、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。
That is, when the
また、水ポンプ6または水処理装置7が異常を生じた場合に、警告信号を発信する警告信号発信手段を具備している場合には、例えば、水ポンプ6または水処理装置7の異常を示す警告信号を一定時間発信した後、一定時間以内に水ポンプまたは水処理装置が取り替えられない場合に、改質器における燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えるよう設定することも可能である。
In addition, when the
その場合においては、警告信号を一定時間発信した後、一定時間以内に水ポンプ6または水処理装置7が取り替えられない場合に、改質器4における燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることにより、燃料電池に安定して改質ガスを提供することができることから、改質器4や燃料電池1の劣化等を有効に防止することが容易となり、安定して燃料電池1の発電を行うことが容易となる。
In that case, when the
このような燃料ガスの改質方法を切り替える方法としては、例えば、制御装置12より水ポンプ6に停止命令を伝送し、酸素含有ガス供給装置3に酸素含有ガスを改質器4に供給するように命令を伝送する事により、部分酸化改質反応による燃料ガスの改質を継続して行い、燃料電池1を継続して運転することが容易となる。
As a method for switching the fuel gas reforming method, for example, a stop command is transmitted from the control device 12 to the
なお、本発明の燃料電池装置は、水ポンプ6や水処理装置7が異常を示した後に、または異常を示してから一定時間経過した後に、さらには、燃料電池装置が警告信号発信手段を具備している場合には、警告信号を発信した後(好ましくは一定時間発信した後)に、燃料電池1の発電を停止することもできる。
In the fuel cell device of the present invention, the fuel cell device further includes warning signal transmission means after the
すなわち、水ポンプ6または水処理装置7が異常を示した場合に、燃料電池1の発電を継続して行った場合、改質器4や燃料電池1の劣化等を引き起こすおそれがある。
That is, when the
本発明においては、水ポンプ6または水処理装置7が異常を示した場合に、燃料電池1の発電を停止することから、改質器4や燃料電池1の劣化等を有効に防止することが容易となる。
In the present invention, when the
また、水ポンプ6または水処理装置7の異常に気づかない場合であっても、燃料電池1の発電が停止し、電力の供給が停止することから、水ポンプ6または水処理装置7に異常が生じていること、すなわち燃料電池装置に異常が生じていることを認識させることが容易となる。
Even when the
1:燃料電池
2:燃料供給装置
3:酸素含有ガス供給装置
4:改質器
5:水タンク
6:水ポンプ
7:水処理装置
8:給水電磁弁
9:給水管
10:導電率センサ
11:水位検知装置
12:制御装置
1: Fuel cell 2: Fuel supply device 3: Oxygen-containing gas supply device 4: Reformer 5: Water tank 6: Water pump 7: Water treatment device 8: Water supply solenoid valve 9: Water supply pipe 10: Conductivity sensor 11: Water level detection device 12: Control device
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