JP2013137948A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of avoiding erroneous detection of a combustion state of a combustor as extinction.SOLUTION: When extinction estimation means 24 estimates an extinction state, a controller 23 for controlling a generation output of a fuel cell 12 increases an output command value of the fuel cell more than an output command value before an extinction state is estimated to continue power generation of the fuel cell. Otherwise, when stopping the operation of a fuel cell system and then operating the fuel cell system, the controller 23 controls so that an output command value of the fuel cell is increased more than an output command value before an extinction state is estimated.

Description

本発明は、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知しない燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system in which the combustion state of a combustor is not erroneously detected as fire extinguishing.

一般的に燃料電池システムで発電する場合、都市ガス等の原料ガスを水素生成装置にて水素リッチな燃料ガスに改質し燃料電池に供給している。水素生成装置での改質は触媒反応により行なうが、この反応は吸熱反応であり、一定量の熱エネルギーが必要なため、水素生成装置を加熱するために燃焼器を備え、そこで主にオフ燃料ガス(燃料電池から排出される反応後の燃料ガスで可燃成分を含んでいる)を燃焼させている。燃焼器には燃料電池システムの外部から新鮮な空気を燃焼用空気として取り込んで、燃焼状態を維持するようにしている。   In general, when power is generated by a fuel cell system, a source gas such as city gas is reformed into a hydrogen-rich fuel gas by a hydrogen generator and supplied to the fuel cell. The reforming in the hydrogen generator is carried out by catalytic reaction, but this reaction is endothermic and requires a certain amount of heat energy, so it is equipped with a combustor to heat the hydrogen generator, where it is mainly off-fuel. Gas (the fuel gas after reaction discharged from the fuel cell contains combustible components) is burned. The combustor takes in fresh air from the outside of the fuel cell system as combustion air to maintain the combustion state.

しかし、燃料電池の発電量は負荷に応じて変化するので、それに応じてオフ燃料ガスの量や組成も変化する。そのような状態でも安定した燃焼が出来るよう燃焼用空気の量等を調節しているが、発電量等に急激な変化があると燃焼状態も悪くなり、場合によっては燃焼器の火炎が消火する場合がある。   However, since the power generation amount of the fuel cell changes according to the load, the amount and composition of the off-fuel gas also change accordingly. The amount of combustion air is adjusted so that stable combustion is possible even in such a state, but if there is a sudden change in the amount of power generation, the combustion state also deteriorates, and in some cases the flame of the combustor is extinguished There is a case.

このような課題に対応するために、外部負荷の変化に応じて出力電流を低減させる場合には、酸化剤ガスの流量の低減率が、原料ガス流量の低減率と同じに又はそれより大きくなるように調整し、原料ガスの流量に対する酸化剤ガスの流量の割合が増加することを抑制することにより、消火(失火)を抑制することが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。   In order to cope with such a problem, when the output current is reduced according to a change in the external load, the reduction rate of the flow rate of the oxidant gas is equal to or greater than the reduction rate of the raw material gas flow rate. Thus, it is proposed to suppress fire extinguishing (misfire) by suppressing the increase in the ratio of the flow rate of the oxidant gas to the flow rate of the raw material gas. (For example, refer to Patent Document 1).

図7は、特許文献1に記載された従来の燃料電池システムを示す。図7に示すように、燃料電池システム101は、燃料電池102、原料ガスを供給する原料ガス供給装置103、燃料電池に酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給装置104、原料ガスと水蒸気との改質反応を行う改質器105とを備えている。燃料電池102は、燃料電池セルを複数個配列した燃料電池セルスタックを収納しており、前記燃料電池セルスタックに原料ガスと酸化剤ガスが発電の為に供給され、更に、発電に使用されなかった前記原料ガスと前記酸化剤ガスとを別途燃焼させ、燃料電池102と改質器105を加温する構成となっている。   FIG. 7 shows a conventional fuel cell system described in Patent Document 1. As shown in FIG. 7, the fuel cell system 101 includes a fuel cell 102, a raw material gas supply device 103 for supplying a raw material gas, an oxidant gas supply device 104 for supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell, a raw material gas and water vapor. And a reformer 105 for performing a reforming reaction. The fuel cell 102 contains a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are arranged. The fuel cell stack is supplied with raw material gas and oxidant gas for power generation and is not used for power generation. In addition, the fuel cell 102 and the reformer 105 are heated by separately combusting the source gas and the oxidant gas.

このような燃料電池システムに於いて、外部負荷の変化に応じて出力電流を低減させる場合には、酸化剤ガスの流量の低減率が、原料ガスの流量の低減率と同じに、又は、それよりも大きくなるように、酸化剤ガス供給装置及び原料ガス供給装置を制御することにより、原料ガスの流量に対する酸化剤ガスの流量の割合が増加することを抑制し、消火(失火)を抑制できることが開示されている。   In such a fuel cell system, when the output current is reduced according to a change in the external load, the reduction rate of the flow rate of the oxidant gas is the same as or lower than the reduction rate of the flow rate of the raw material gas. By controlling the oxidant gas supply device and the raw material gas supply device so as to be larger than that, the ratio of the flow rate of the oxidant gas to the flow rate of the raw material gas can be suppressed and fire extinguishing (misfire) can be suppressed. Is disclosed.

特開2010−277760号公報JP 2010-277760 A

しかしながら、図7に示す従来の構成では、燃料電池の出力電流を低下させた際、原料ガス流量に対する酸化剤ガス流量の割合が相対的に増加することを抑制しているだけなの
で、例えば、燃焼機器で広く一般的に使用される火炎検知装置である、整流式のフレームロッド(以下、単に「フレームロッド」と呼ぶ)を用いて火炎の有無を検知しようとした場合、順調に燃焼しているにも関わらず、消火状態であると誤検知する場合がある。
However, in the conventional configuration shown in FIG. 7, when the output current of the fuel cell is reduced, the ratio of the oxidant gas flow rate to the raw material gas flow rate is only restrained from relatively increasing. When using a rectifying frame rod (hereinafter simply referred to as “frame rod”), which is a flame detector widely used in equipment, it is burning smoothly. Nevertheless, it may be erroneously detected that the fire is extinguished.

この理由は次のように説明できる。燃料電池の出力電流を低下させる場合は、その低下度合いに応じて、原料ガス流量及び改質器温度の設定も低下させる。しかし、改質器の熱容量等の関係から、改質器の温度は直ぐには低下しない。結果的に原料ガス流量に対する改質器の温度が適正値よりもしばらく高い状態になり、その間の改質効率が高く、すなわち水素の比率が高くなる。それに伴いオフ燃料ガス中の水素ガスの比率も高くなる。水素ガスの比率が高くなると、その分フレームロッドの出力電流が低下するので、燃焼器内の燃焼が順調に継続されているにも関わらず、消火と判断してしまうという課題を有していた。   The reason for this can be explained as follows. When the output current of the fuel cell is reduced, the setting of the raw material gas flow rate and the reformer temperature is also reduced according to the degree of reduction. However, the temperature of the reformer does not decrease immediately due to the heat capacity of the reformer. As a result, the temperature of the reformer with respect to the raw material gas flow rate becomes higher than an appropriate value for a while, and the reforming efficiency during that period is high, that is, the ratio of hydrogen is high. Accordingly, the ratio of hydrogen gas in off-fuel gas also increases. When the ratio of hydrogen gas increases, the output current of the flame rod decreases correspondingly, so that there is a problem that it is determined that the fire is extinguished even though combustion in the combustor is continuing smoothly. .

ここで、オフ燃料ガス中の水素ガスの比率が高くなるとフレームロッドの出力電流が低下する理由を以下に説明する。フレームロッドは火炎の状況に応じて発生するイオン性物質による導電性の強度を電流値として出力する。燃料電池システムの消火推定手段は、フレームロッドの出力電流が所定の閾値以下になった場合、消火状態と推定する。メタンやプロパンなどの燃料電池システムの原料ガスとして用いられる炭化水素系ガスによる燃焼では、そのガス成分の分子構造上、火炎中にイオン性物質が多く存在しているため、フレームロッドの出力電流が小さくなった場合は、燃焼状態が不安定である、或いは消火状態であると判断しても問題はない。一方、水素ガスによる燃焼では、炭化水素系ガスによる燃焼と比較して、火炎中に存在するイオン性物質の量が少なくなる。それに伴い、フレームロッドの出力電流も小さくなるので、炭化水素系ガスと同じ基準で判定すると、良好に燃焼しているにも関わらず、消火状態であると誤検知してしまう。   Here, the reason why the output current of the flame rod decreases as the ratio of hydrogen gas in the off-fuel gas increases will be described below. The flame rod outputs the strength of conductivity by the ionic substance generated according to the flame condition as a current value. The fire extinguishing estimation means of the fuel cell system estimates that the fire extinguishing state is obtained when the output current of the frame rod becomes a predetermined threshold value or less. In combustion with hydrocarbon gas used as a raw material gas for fuel cell systems such as methane and propane, there are many ionic substances in the flame due to the molecular structure of the gas components. When it becomes smaller, there is no problem even if it is determined that the combustion state is unstable or the fire is extinguished. On the other hand, combustion with hydrogen gas reduces the amount of ionic substances present in the flame as compared with combustion with hydrocarbon gas. Along with this, the output current of the frame rod is also reduced, and if it is determined based on the same standard as that of the hydrocarbon-based gas, it is erroneously detected that the fire is extinguished despite good combustion.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知しない燃料電池システムを提供することを目的としている。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which the combustion state of the combustor is not erroneously detected as extinguishing.

上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、消火推定手段が消火状態と推定した場合、燃料電池の出力指令値を上昇させて、燃料電池の発電を継続させる、又は、燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行う場合、前記燃料電池の出力指令値を上昇させるように制御するようにしたものである。   In order to solve the above-described conventional problem, the fuel cell system of the present invention increases the output command value of the fuel cell and continues the power generation of the fuel cell when the fire extinguishing estimation means estimates that the fire is extinguished, or When the operation of the fuel cell system is stopped and thereafter the operation of the fuel cell system is performed, the output command value of the fuel cell is controlled to be increased.

これによって、燃料電池システムの負荷が低下した場合でも、原料ガスの流量を一定レベル以上に確保できるので、燃料電池の出力を低下させた際の、改質器の温度が所定温度まで低下しない間も、改質効率が上がりすぎることなく、オフ燃料ガス中のメタンガスの比率も一定以上確保されるので、消火推定手段が最終的に消火と誤判断することを防ぐことができる。   As a result, even when the load of the fuel cell system is reduced, the flow rate of the raw material gas can be secured at a certain level or higher, so that the reformer temperature does not decrease to a predetermined temperature when the output of the fuel cell is reduced. However, since the reforming efficiency is not excessively increased and the ratio of the methane gas in the off-fuel gas is ensured to be a certain level or more, it is possible to prevent the fire extinguishing estimation unit from finally making a false judgment that the fire is extinguished.

本発明の燃料電池システムは、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知しない燃料電池システムを提供することができる。   The fuel cell system of the present invention can provide a fuel cell system in which the combustion state of the combustor is not erroneously detected as fire extinguishing.

本発明の実施形態1及び2に係る燃料電池システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on Embodiment 1 and 2 of this invention. 本発明の実施形態1及び2に係る燃料電池システムの出力変化を示す図The figure which shows the output change of the fuel cell system which concerns on Embodiment 1 and 2 of this invention 本発明の実施形態1に係る燃料電池システムの運転動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the driving | operation operation | movement of the fuel cell system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る燃料電池システムの運転動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the driving | operation operation | movement of the fuel cell system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る燃料電池システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る燃料電池システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 従来の燃料電池システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional fuel cell system

第1の発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電をする燃料電池と、少なくとも炭化水素ガスを含む原料ガスと水蒸気とを改質させ、水素を含む前記燃料ガスを生成する水素生成装置と、少なくとも前記燃料電池から排出されるオフ燃料ガスを燃焼するように構成されており、前記水素生成装置を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給装置と、前記燃焼器の火炎が燃焼状態か消火状態かを推定する消火推定手段と、前記燃料電池の発電出力を制御する制御器とを備えている。そして、前記制御器は、前記消火推定手段が消火状態と推定した場合、前記燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させて前記燃料電池の発電を継続させる、又は、燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行う場合、前記燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させるよう制御する。これにより、燃料電池の出力値を低下させた場合でも原料ガス流量を一定レベル以上に保つことができるので、オフ燃料ガス中のメタンガスの比率の低下を抑制でき、それによって消火推定手段が消火の誤検知をすることなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a fuel cell that generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas; and reforming a raw material gas containing at least a hydrocarbon gas and water vapor; A hydrogen generating device that generates at least an off-fuel gas discharged from the fuel cell, and a combustor that heats the hydrogen generating device, and supplies combustion air to the combustor A combustion air supply device, a fire extinguishing estimation means for estimating whether the flame of the combustor is in a combustion state or a fire extinguishing state, and a controller for controlling the power generation output of the fuel cell. And when the said fire extinguishing estimation means estimates that the fire extinguishing state, the controller raises the output command value of the fuel cell from the output command value before estimating the fire extinguishing state, and continues the power generation of the fuel cell. Alternatively, when the operation of the fuel cell system is stopped and then the operation of the fuel cell system is performed, control is performed so that the output command value of the fuel cell is increased from the output command value before estimating the fire extinguishing state. As a result, even when the output value of the fuel cell is lowered, the flow rate of the raw material gas can be maintained at a certain level or more, so that a decrease in the ratio of methane gas in the off-fuel gas can be suppressed, and thereby the fire extinguishing estimation means can The operation of the fuel cell system can be continued without erroneous detection.

第2の発明の燃料電池システムは、特に第1の発明において、前記制御器は、前記消火推定手段が消火状態と推定した場合、前記水素生成装置に供給する原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させて前記燃料電池の発電を継続させる、又は、燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行う場合、前記水素生成装置に供給する原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させるよう制御するものである。これにより、燃料電池の出力値を低下させた場合でも原料ガス流量を一定レベル以上に保つことができるので、オフ燃料ガス中のメタンガスの比率の低下を抑制でき、それによって消火推定手段が消火の誤検知をすることなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   In the fuel cell system according to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the controller sets the supply command value of the raw material gas supplied to the hydrogen generator when the fire extinguishing estimating means estimates that the fire extinguishing state is in the fire extinguishing state. When the fuel cell system continues to generate power by increasing the supply command value before the estimation, or the operation of the fuel cell system is stopped and then the fuel cell system is operated, the fuel cell system is supplied to the hydrogen generator. The supply command value of the raw material gas to be controlled is controlled to be higher than the supply command value before the fire extinguishing state is estimated. As a result, even when the output value of the fuel cell is lowered, the flow rate of the raw material gas can be maintained at a certain level or more, so that a decrease in the ratio of methane gas in the off-fuel gas can be suppressed, and thereby the fire extinguishing estimation means can The operation of the fuel cell system can be continued without erroneous detection.

第3の発明の燃料電池システムは、特に第1または第2の発明において、前記燃焼器の火炎を受けて発生する電流値によって前記燃焼器の燃焼状態を検知する火炎検知装置を備え、前記消火推定手段は、火炎検知装置で計測された電流値が予め定められている第1電流値以下に低下した場合、消火状態と推定する構成にするものである。これにより、燃焼器の火炎の状態により、例えばフレームロッドからなる火炎検知装置の出力電流が変化するので、その電流値と、燃焼状態が安定しているかどうかを判断する閾値に設定された第1電流値とを比較することにより、燃焼器の燃焼状態を適切に検知することができる。   A fuel cell system according to a third aspect of the present invention includes the flame detection device for detecting the combustion state of the combustor based on the current value generated by receiving the flame of the combustor, particularly in the first or second aspect of the invention. An estimation means makes it the structure which estimates that it is a fire extinguishing state, when the electric current value measured with the flame detection apparatus falls below the predetermined 1st electric current value. As a result, the output current of the flame detection device made of, for example, a flame rod changes depending on the state of the flame of the combustor. Therefore, the current value and the first threshold set to determine whether the combustion state is stable are set. By comparing the current value, the combustion state of the combustor can be detected appropriately.

第4の発明の燃料電池システムは、特に第3の発明において、前記制御器は、前記火炎検知装置で計測された電流値が予め定められる第1運転時間又は第1回数、前記第1電流値より大きい第2電流値以上になった場合、前記燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の出力指令値に戻すものである。これにより、オフ燃料ガスの水素の比率が正常な範囲に戻ってから出力指令を当初の値に戻すことができるので、燃料電池の出力を低下させた状態でも、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知することなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   In a fuel cell system according to a fourth aspect of the invention, particularly in the third aspect of the invention, the controller is configured such that the current value measured by the flame detector is a first operation time or a first number of times, and the first current value. When the current value is larger than the second current value, the output command value of the fuel cell is returned to the output command value before the increase. As a result, the output command can be returned to the original value after the hydrogen ratio of the off-fuel gas returns to the normal range, so that the combustion state of the combustor can be extinguished even when the output of the fuel cell is reduced. The operation of the fuel cell system can be continued without erroneous detection.

第5の発明の燃料電池システムは、特に第1または第2の発明において、前記水素生成装置は、原料ガスと水蒸気との改質反応を行う改質器と、前記改質器の温度を検出する温度検出器とを備え、前記消火推定手段は、前記制御器が前記燃料電池の発電出力を低下さ
せるよう制御しており、かつ、前記改質器の温度が予め定められている第1温度以上である場合、消火状態と推定するものである。これにより、火炎検知装置の出力値を確認することなく、燃焼器の燃焼状態が不安定になっていると判断できるので、あらかじめ燃料電池の出力指令値を上昇させる消火検知回避運転に移行させることができ、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知することなく、燃料電池システムの発電運転を継続させることができる。
In the fuel cell system according to a fifth aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, the hydrogen generator detects a reformer that performs a reforming reaction between a raw material gas and water vapor, and a temperature of the reformer. A first temperature at which the controller is controlled so that the controller reduces the power generation output of the fuel cell, and the temperature of the reformer is predetermined. When it is above, it is estimated that the fire is extinguished. As a result, it can be determined that the combustion state of the combustor is unstable without checking the output value of the flame detection device, so that it is necessary to shift to the fire detection detection avoidance operation in which the output command value of the fuel cell is increased in advance. The power generation operation of the fuel cell system can be continued without erroneously detecting the combustion state of the combustor as extinguishing.

第6の発明の燃料電池システムは、特に第5の発明において、前記制御器は、前記温度検知器で検出される温度が予め定められる第2運転時間又は第2回数、前記第1温度より低い第2温度以下になった場合、前記燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の出力指令値に戻すものである。これにより、火炎検知装置の出力値を確認することなく、燃焼器の燃焼状態が安定してきたと判断できるので、燃料電池の出力を低下させた状態でも、燃焼器7を消火と誤検知することなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   In the fuel cell system according to a sixth aspect of the invention, in particular, in the fifth aspect of the invention, the controller has a temperature detected by the temperature detector lower than the first temperature for a second operation time or a second number of times that is predetermined. When the temperature falls below the second temperature, the output command value of the fuel cell is returned to the output command value before the increase. This makes it possible to determine that the combustion state of the combustor has stabilized without checking the output value of the flame detection device, so that the combustor 7 is not erroneously detected as extinguished even when the output of the fuel cell is reduced. The operation of the fuel cell system can be continued.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、この実施形態によって限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システム1の構成を示し、燃料電池システム1の構成要素は、筺体2に収納されている。図1において、水素生成装置3は、原料ガスを水素リッチなガスに改質する改質器4、改質器4で発生したCOを変成させるCO変成器5、さらに含有するCOを除去するCO除去機6から構成されている。改質器4を始めとする水素生成装置3を適切な温度に加熱するために燃焼器7が設けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a fuel cell system 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The components of the fuel cell system 1 are housed in a housing 2. In FIG. 1, a hydrogen generator 3 includes a reformer 4 that reforms a raw material gas into a hydrogen-rich gas, a CO converter 5 that transforms CO generated in the reformer 4, and a CO that removes the contained CO. It consists of a remover 6. A combustor 7 is provided to heat the hydrogen generator 3 including the reformer 4 to an appropriate temperature.

原料ガスはシステムの外部から供給され、原料ガス供給装置8、原料ガス流量計9にて適切な流量で水素生成装置3に導入されている。又、燃焼器7での燃焼が最適状態になるように、燃焼用空気が燃焼空気供給装置10、燃焼空気流量計11にて適切な流量で燃焼器7に供給されている。   The source gas is supplied from the outside of the system and introduced into the hydrogen generator 3 at an appropriate flow rate by the source gas supply device 8 and the source gas flow meter 9. In addition, combustion air is supplied to the combustor 7 at an appropriate flow rate by the combustion air supply device 10 and the combustion air flow meter 11 so that the combustion in the combustor 7 becomes an optimum state.

水素生成装置3にて生成された燃料ガスは、燃料電池12のアノード極に供給される。一方、酸素を含む酸化剤ガスとして、加湿器14によって適切な露点に加湿された筐体2の外部の空気が、酸化剤ガス供給装置13により燃料電池12のカソード極に供給される。   The fuel gas generated by the hydrogen generator 3 is supplied to the anode electrode of the fuel cell 12. On the other hand, air outside the casing 2 humidified to an appropriate dew point by the humidifier 14 as an oxidant gas containing oxygen is supplied to the cathode electrode of the fuel cell 12 by the oxidant gas supply device 13.

燃料電池12のアノード極から排出されたオフ燃料ガスは、凝縮器15にて熱分を回収し凝縮水を分離した後、燃焼器7に供給される。凝縮器15から分離された凝縮水は、凝縮水タンク17に回収される。一方、燃料電池12のカソード極から排出されたオフ酸化剤ガスは、凝縮器16にて熱分を回収し凝縮水を分離した後、システム外部へ放出される。凝縮器16から分離された凝縮水は、凝縮水タンク17に回収される。又、水素生成装置3から排出される燃焼排ガスは、凝縮器18にて熱分を回収し凝縮水を分離した後、筐体2の外部に放出される。凝縮器18から分離された凝縮水は、凝縮水タンク17に回収される。   The off-fuel gas discharged from the anode electrode of the fuel cell 12 is supplied to the combustor 7 after recovering heat in the condenser 15 and separating condensed water. The condensed water separated from the condenser 15 is collected in the condensed water tank 17. On the other hand, the off-oxidant gas discharged from the cathode electrode of the fuel cell 12 recovers the heat in the condenser 16 and separates the condensed water, and is then released to the outside of the system. The condensed water separated from the condenser 16 is collected in the condensed water tank 17. Further, the combustion exhaust gas discharged from the hydrogen generator 3 is discharged to the outside of the housing 2 after recovering heat in the condenser 18 and separating condensed water. The condensed water separated from the condenser 18 is collected in the condensed water tank 17.

凝縮水タンク17に回収された水は、水供給ポンプ19により水タンク20に貯留される。水タンク20に貯留された水は、冷却水循環ポンプ21により燃料電池12に冷却水として供給され、燃料電池12での発電時に発生する熱を循環水中に回収している。循環水中に回収した熱は熱交換器22により外部の貯湯タンク(図示せず)内に貯留された湯に蓄熱されている。又、前述の凝縮器15、16と18から回収された熱も、外部の貯湯タンク内に貯留された湯に蓄熱されている。   The water collected in the condensed water tank 17 is stored in the water tank 20 by the water supply pump 19. The water stored in the water tank 20 is supplied as cooling water to the fuel cell 12 by the cooling water circulation pump 21, and heat generated during power generation in the fuel cell 12 is recovered in the circulating water. The heat recovered in the circulating water is stored in hot water stored in an external hot water storage tank (not shown) by the heat exchanger 22. The heat recovered from the condensers 15, 16 and 18 is also stored in the hot water stored in the external hot water storage tank.

又、筐体2の内部には制御器23が配置されている。制御器23は燃料電池12にて生成される直流電流を交流電流に変換している。又、燃料電池システム1に使用されている各種アクチュエーターとも接続され、これらの制御を司っている。制御器内部には消火推定手段24が形成されている。   A controller 23 is disposed inside the housing 2. The controller 23 converts the direct current generated by the fuel cell 12 into an alternating current. Further, it is also connected to various actuators used in the fuel cell system 1 to control these. Fire extinguishing estimation means 24 is formed inside the controller.

以上のように構成された燃料電池システム1の動作と作用を、以下に説明する。燃料電池システムの起動時には、水素生成装置3に装着されたヒーター(図示せず)にて水素生成装置3の温度を上昇させる。水素生成装置3が原料ガスの改質に必要な温度まで上昇すると、原料ガスが水素生成装置3に供給され、水素リッチな燃料ガスが生成される。水素生成装置3によって燃料ガスを生成させる際は、改質反応に必要な水分として、改質水供給ポンプ27を駆動させることにより水タンク20内の水を水素生成装置3に供給している。   The operation and action of the fuel cell system 1 configured as described above will be described below. At the start of the fuel cell system, the temperature of the hydrogen generator 3 is raised by a heater (not shown) attached to the hydrogen generator 3. When the hydrogen generator 3 rises to a temperature necessary for reforming the raw material gas, the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 3 and a hydrogen-rich fuel gas is generated. When the fuel gas is generated by the hydrogen generator 3, the water in the water tank 20 is supplied to the hydrogen generator 3 by driving the reforming water supply pump 27 as water necessary for the reforming reaction.

水素生成装置3で生成した燃料ガスは燃料電池12に供給され、空気ポンプ13で供給され加湿器14で加湿された空気との反応により発電される。燃料電池12での発電に供された燃料ガスは、電池反応に使用されなかった残留の可燃成分を含んだオフ燃料ガスとして燃料電池12から排出され、凝縮器15にて熱回収及び凝縮水を分離した後、燃焼器7に供給される。燃焼器7に供給されたオフ燃料ガスは水素生成装置3の温度を維持するための燃焼ガスとして使用される。燃焼器7での燃焼により発生する燃焼排ガスは、途中に配置した凝縮器18にて熱回収及び凝縮水を分離した後、筐体2の外部に放出している。   The fuel gas generated by the hydrogen generator 3 is supplied to the fuel cell 12 and is generated by a reaction with the air supplied by the air pump 13 and humidified by the humidifier 14. The fuel gas used for power generation in the fuel cell 12 is discharged from the fuel cell 12 as an off-fuel gas containing residual combustible components that have not been used for the cell reaction, and heat recovery and condensed water are collected by the condenser 15. After separation, it is supplied to the combustor 7. The off-fuel gas supplied to the combustor 7 is used as a combustion gas for maintaining the temperature of the hydrogen generator 3. Combustion exhaust gas generated by combustion in the combustor 7 is discharged to the outside of the housing 2 after heat recovery and condensed water are separated by a condenser 18 disposed in the middle.

次に、燃料電池システム1の電力負荷が低下した時の動作を図2及び図3を参照しながら説明する。燃料電池システムの電力負荷が低下した場合(S11)は、燃料電池システムの電力負荷に応じた出力目標値を設定し(S12)、その出力目標値に向けて所定の低下速度で燃料電池システムの出力指令値を低下させる(S13)。その低下度合いに合わせて、原料ガスの供給量や改質器4の温度の設定目標値も定められる所定の値に低下させる。   Next, the operation when the power load of the fuel cell system 1 is reduced will be described with reference to FIGS. When the power load of the fuel cell system decreases (S11), an output target value corresponding to the power load of the fuel cell system is set (S12), and the fuel cell system is set at a predetermined decrease rate toward the output target value. The output command value is decreased (S13). In accordance with the degree of reduction, the supply target amount of the raw material gas and the set target value of the temperature of the reformer 4 are also reduced to predetermined values.

しかし、改質器4を含む水素生成装置3は構成材料や断熱材等の熱容量の関係から、所定の速度で温度が低下せずに、消火推定手段が消火状態と推定する場合がある(S14)。その場合、燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させる(S15)ことにより、改質器4の温度が再設定した燃料電池の出力指令値に対応した温度に近づく為、前記消火推定手段が消火状態と推定しなくなり、燃料電池システムの運転を継続させることができる(S17)。消火推定手段が消火状態と推定しない場合は、燃料電池の出力指令値を引き続き低下させ、出力目標値と同じ値になった時点で出力指令値の低下を終了し(S16)、そのまま運転を継続させる(S17)。   However, the hydrogen generation apparatus 3 including the reformer 4 may estimate that the fire extinguishing estimation means is in a fire extinguishing state without the temperature decreasing at a predetermined speed due to the heat capacity of the constituent material, the heat insulating material, and the like (S14). ). In that case, by raising the output command value of the fuel cell from the output command value before estimating the fire extinguishing state (S15), the temperature of the reformer 4 becomes a temperature corresponding to the reset output command value of the fuel cell. Since it approaches, the fire extinguishing estimation means does not estimate the fire extinguishing state, and the operation of the fuel cell system can be continued (S17). If the fire extinguishing estimation means does not estimate that the fire is extinguished, the output command value of the fuel cell is continuously reduced, and when it reaches the same value as the output target value, the reduction of the output command value is finished (S16) and the operation is continued as it is. (S17).

又、一度燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行なう際、燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させることにより、改質器4の温度が再設定した燃料電池の出力指令値に対応した温度に近づく為、前記消火推定手段が消火状態と推定しなくなり、燃焼器7の燃焼状態を消火と誤検知することなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   Also, once the operation of the fuel cell system is stopped and then the fuel cell system is operated, the output command value of the fuel cell is increased from the output command value before estimating the fire extinguishing state, thereby the reformer Since the temperature of 4 approaches the temperature corresponding to the output command value of the reset fuel cell, the fire extinguishing estimation means does not estimate the fire extinguishing state, and the fuel cell is not erroneously detected as a fire extinguishing state. System operation can be continued.

尚、本実施の形態では、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知する可能性がある条件として、燃料電池システムの電力負荷が低下した場合について説明したが、もちろんこれに限ることはなく、昇温操作時の過昇温や負荷変動等により改質器の温度が所定値よりも高くなった場合や、原料ガスの供給量が何らかの要因により低下した場合などにも同様に適用できることは言うまでもない。   In the present embodiment, the case where the power load of the fuel cell system is reduced is described as a condition in which the combustion state of the combustor may be erroneously detected as fire extinguishing. Needless to say, the present invention can be similarly applied when the temperature of the reformer becomes higher than a predetermined value due to excessive temperature rise or load fluctuation during the temperature operation, or when the supply amount of the raw material gas decreases due to some factor. .

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る燃料電池システム1の構成は、実施の形態1と同様に図1で説明することができる。基本的な構成及び動作は実施の形態1と同じであるので、重複する内容の説明は割愛する。
(Embodiment 2)
The configuration of the fuel cell system 1 according to Embodiment 2 of the present invention can be described with reference to FIG. Since the basic configuration and operation are the same as those in the first embodiment, the description of overlapping contents is omitted.

次に、燃料電池システム1の電力負荷が低下した時の動作を図2及び図4を参照しながら説明する。燃料電池システムの電力負荷が低下した場合(S21)は、燃料電池システムの電力負荷に応じた出力目標値を設定し(S22)、その出力目標値に向けて所定の低下速度で燃料電池システムの出力指令値を低下させる(S23)。その低下度合いに合わせて、原料ガスの供給量や改質器4の温度の設定目標値も定められる所定の値に低下させる。   Next, the operation when the power load of the fuel cell system 1 is reduced will be described with reference to FIGS. When the power load of the fuel cell system is reduced (S21), an output target value corresponding to the power load of the fuel cell system is set (S22), and the fuel cell system is set at a predetermined rate of reduction toward the output target value. The output command value is decreased (S23). In accordance with the degree of reduction, the supply target amount of the raw material gas and the set target value of the temperature of the reformer 4 are also reduced to predetermined values.

しかし、改質器4を含む水素生成装置3は構成材料や断熱材等の熱容量の関係から、所定の速度で温度が低下せずに、消火推定手段が消火状態と推定する場合がある(S24)。その場合、原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させる(S25)ことにより、改質器4の温度が再設定した原料ガスの供給指令値に対応した温度に近づく為、前記消火推定手段が消火状態と推定しなくなり、燃料電池システムの運転を継続させることができる(S27)。消火推定手段が消火状態と推定しない場合は、燃料電池の出力指令値を引き続き低下させ、出力目標値と同じ値になった時点で出力指令値の低下を終了し(S26)、そのまま運転を継続させる(S27)。   However, the hydrogen generator 3 including the reformer 4 may estimate that the fire extinguishing estimation means is in a fire extinguishing state without the temperature decreasing at a predetermined speed due to the heat capacity of the constituent material, the heat insulating material, etc. (S24). ). In that case, the temperature of the reformer 4 is set to a temperature corresponding to the reset supply gas supply command value by raising the supply gas supply command value from the supply command value before the fire extinguishing state is estimated (S25). Therefore, the fire extinguishing estimation means does not estimate the fire extinguishing state, and the operation of the fuel cell system can be continued (S27). When the fire extinguishing estimation means does not estimate that the fire is extinguished, the output command value of the fuel cell is continuously decreased, and when the output target value becomes the same value as the output target value, the decrease of the output command value is finished (S26) and the operation is continued as it is. (S27).

又、一度燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行なう際、原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させることにより、改質器4の温度が再設定した原料ガスの供給指令値に対応した温度に近づく為、前記消火推定手段が消火状態と推定しなくなり、燃焼器7の燃焼状態を消火と誤検知することなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。   Also, once the operation of the fuel cell system is stopped and then the fuel cell system is operated, the supply command value of the raw material gas is increased from the supply command value before estimating the fire extinguishing state, thereby the reformer Since the temperature of 4 approaches the temperature corresponding to the reset supply gas gas supply command value, the fire extinguishing estimation means does not estimate the fire extinguishing state, and the fuel cell does not erroneously detect the combustion state of the combustor 7. System operation can be continued.

尚、本実施の形態では、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知する可能性がある条件として、燃料電池システムの電力負荷が低下した場合について説明したが、もちろんこれに限ることはなく、昇温操作時の過昇温や負荷変動等により改質器の温度が所定値よりも高くなった場合や、原料ガスの供給量が何らかの要因により低下した場合なども、オフ燃料ガス中の水素比率が上昇する場合があるが、これらの場合にも同様に適用できることは言うまでもない。   In the present embodiment, the case where the power load of the fuel cell system is reduced is described as a condition in which the combustion state of the combustor may be erroneously detected as fire extinguishing. Hydrogen ratio in off-fuel gas even when the temperature of the reformer becomes higher than the specified value due to excessive temperature rise or load fluctuation during temperature operation, or when the supply amount of raw material gas decreases due to some factor It goes without saying that the same applies to these cases.

(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3に係る燃料電池システム1の構成を示している。基本的な構成及び動作は実施の形態1と同じであるので、重複する内容の説明は割愛し、異なる点のみ説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows the configuration of the fuel cell system 1 according to Embodiment 3 of the present invention. Since the basic configuration and operation are the same as those in the first embodiment, description of overlapping contents is omitted, and only different points will be described.

図5に於いて、燃焼器7の燃焼状態を検知する為に、火炎検知装置25が装着されている。この火炎検知装置25は消火推定手段24と接続されている。   In FIG. 5, in order to detect the combustion state of the combustor 7, a flame detector 25 is attached. This flame detection device 25 is connected to the fire extinguishing estimation means 24.

次に、燃料電池システム1の負荷が低下した時の動作であるが、実施の形態1、2で説明した通り、改質器4の温度が所定の速度で低下しない場合、このような状態が継続されると、前述の通り、オフ燃料ガス中の水素ガス比率が高くなるので、その分、火炎検知装置25の出力値が小さくなる。したがって、火炎検知装置25で計測された電流値を、予め定められる第1の電流値と比較することにより、燃焼器7の燃焼状態を推定することができる。さらに、前記消火推定手段24の推定内容にしたがって、燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させる、又は、原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させる対策を実施し、燃焼器7の燃焼状態を消
火と誤検知をすることなく、燃料電池システムの運転を継続させることができる。
Next, the operation when the load of the fuel cell system 1 is reduced. As described in the first and second embodiments, when the temperature of the reformer 4 does not decrease at a predetermined speed, such a state is obtained. If the operation is continued, as described above, the hydrogen gas ratio in the off-fuel gas increases, and accordingly, the output value of the flame detection device 25 decreases. Therefore, the combustion state of the combustor 7 can be estimated by comparing the current value measured by the flame detector 25 with a predetermined first current value. Further, according to the estimation contents of the fire extinguishing estimation means 24, the output command value of the fuel cell is increased from the output command value before estimating the fire extinguishing state, or the supply command value of the raw material gas is estimated before the extinguishing state By taking measures to raise the supply command value, it is possible to continue the operation of the fuel cell system without erroneously detecting that the combustion state of the combustor 7 is extinguished.

又、火炎検知装置25で計測された電流値が、予め定められる第1運転時間、又は第1回数、前記第1電流値より大きい状態になった場合、改質器4の温度が当初に設定した低下速度に応じた温度に近づいたことが分かるので、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻す。このような制御を行なうことにより、燃焼器7の燃焼状態を消火と誤検知することによる不具合発生を回避しながら、燃料電池の出力値を当初目標の出力値まで低下させることができる。   Further, when the current value measured by the flame detection device 25 becomes larger than the first current value, the temperature of the reformer 4 is initially set when the current value is greater than the first operation time or the first number of times determined in advance. Since it is found that the temperature has approached the temperature corresponding to the reduced rate, the output command value of the fuel cell is returned to the initial target value before the increase. By performing such control, it is possible to reduce the output value of the fuel cell to the initial target output value while avoiding the occurrence of problems due to erroneous detection of the combustion state of the combustor 7 as extinguishing.

尚、本実施の形態では、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻すタイミングを決める条件として、火炎検知装置25で計測された電流値が前記第1電流値より大きい状態になった場合としたが、もちろんこれに限ることはない。例えば、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻すタイミングを決める条件として、火炎検知装置25で計測された電流値が、予め定められる第1運転時間、又は第1回数、前記第1電流値より大きい第2電流値以上になった場合とすることにより、より安定性に余裕を持った燃料電池システムを提供することができる。   In the present embodiment, the current value measured by the flame detector 25 is larger than the first current value as a condition for determining the timing for returning the output command value of the fuel cell to the initial target value before the increase. Of course, this is not the case. For example, as a condition for determining the timing for returning the output command value of the fuel cell to the initial target value before the increase, the current value measured by the flame detection device 25 is a predetermined first operating time or the first number of times. By setting the current value to be greater than or equal to the second current value greater than the first current value, it is possible to provide a fuel cell system with more stability.

(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4に係る燃料電池システム1の構成を示している。基本的な構成及び動作は実施の形態1と同じであるので、重複する内容の説明は割愛し、異なる点のみ説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows the configuration of the fuel cell system 1 according to Embodiment 4 of the present invention. Since the basic configuration and operation are the same as those in the first embodiment, description of overlapping contents is omitted, and only different points will be described.

図6に於いて、改質器4の温度を検出する為に、温度検出器26が装着されている。この温度検出器26は消火推定手段24と接続されている。実施の形態3と同様の事例で、燃料電池の発電出力を低下させるように制御している状態で、前記温度検出器26により検出される改質器4の温度が、予め定められる第1温度以上になった場合、実施の形態3で説明した内容から明らかなように、消火状態と推定することができる。そこで燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させる、又は、原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させる対策を実施することにより、実施の形態3と同様、燃焼器7の燃焼状態を消火と誤検知することなく、発電を継続させることができる。   In FIG. 6, a temperature detector 26 is attached to detect the temperature of the reformer 4. This temperature detector 26 is connected to the fire extinguishing estimation means 24. In the same case as in the third embodiment, the temperature of the reformer 4 detected by the temperature detector 26 is controlled to be a first temperature that is determined in advance in a state where the power generation output of the fuel cell is controlled to be reduced. When it becomes above, as it is clear from the contents described in the third embodiment, it can be estimated that the fire is extinguished. Therefore, by implementing measures to increase the output command value of the fuel cell from the output command value before estimating the extinguishing state, or to increase the supply command value of the raw material gas from the supply command value before estimating the extinguishing state As in the third embodiment, power generation can be continued without erroneously detecting the combustion state of the combustor 7 as extinguishing.

又、温度検出器26で検出される温度が、予め定められる第2運転時間、又は第2回数、前記第1温度よりも低い状態になった場合、改質器4の温度が当初設定した低下速度に応じた温度に近づいたことが直接わかるので、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻す。このような制御を行うことにより、燃焼器7の燃焼状態を消火と誤検知することによる不具合発生を回避しながら、燃料電池の出力値を当初目標の出力値まで低下させることができる。   In addition, when the temperature detected by the temperature detector 26 is lower than the first temperature for a predetermined second operation time or a second number of times, the temperature of the reformer 4 is initially reduced. Since it is directly known that the temperature has approached the temperature according to the speed, the output command value of the fuel cell is returned to the initial target value before the increase. By performing such control, it is possible to reduce the output value of the fuel cell to the initial target output value while avoiding the occurrence of problems due to erroneous detection of the combustion state of the combustor 7 as extinguishing.

尚、本実施の形態では、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻すタイミングを決める条件として、温度検出器26で計測された改質器4の温度が前記第1温度よりも低い状態になった場合としたが、もちろんこれに限ることはない。例えば、燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の当初の目標値に戻すタイミングを決める条件として、温度検出器26で計測された改質器4の温度が、予め定められる第2運転時間、又は第2回数、前記第1温度より低い第2温度以下になった場合とすることにより、より安定性に余裕を持った燃料電池システムを提供させることができる。   In the present embodiment, the temperature of the reformer 4 measured by the temperature detector 26 is used as a condition for determining the timing for returning the fuel cell output command value to the initial target value before the increase. Although it is assumed that the temperature is lower than the temperature, it is not limited to this. For example, as a condition for determining the timing for returning the output command value of the fuel cell to the original target value before the increase, the temperature of the reformer 4 measured by the temperature detector 26 is determined as a second operation time that is determined in advance. Alternatively, a fuel cell system with more stability can be provided by setting the second number of times to be equal to or lower than the second temperature lower than the first temperature.

特に、燃料電池システムに対する負荷が定格又は最大値まで上昇した直後に急激に低下した場合、負荷上昇時に設定した出力上昇目標に合わせて改質器の温度を上昇させた直後に低下させないといけないが、上昇時のオーバーシュートも発生するので、改質器の目標
温度と実際の温度との乖離がより大きくなり、燃焼器の燃焼状態を消火と判断する可能性が高くなる。このような変化が頻繁に発生すると考えられる家庭用の燃料電池システムに対して、本発明の燃料電池システムに用いた制御方法を導入することは非常に有効である。
In particular, if the load on the fuel cell system suddenly decreases immediately after it has increased to the rated or maximum value, it must be decreased immediately after the temperature of the reformer is increased in accordance with the output increase target set when the load increases. Since the overshoot at the time of rising also occurs, the difference between the target temperature of the reformer and the actual temperature becomes larger, and the possibility that the combustion state of the combustor is determined to be extinguished is increased. It is very effective to introduce the control method used in the fuel cell system of the present invention to a household fuel cell system in which such changes are considered to occur frequently.

以上のように、本発明の燃料電池システムは、燃焼器にフレームロッド等の火炎検知装置を設置したり、改質器に温度検出器を設置したりすることにより、燃焼器の燃焼状態を消火と誤検知することを回避しながら運転を継続することができる。これにより、例えば、燃料電池以外の水素ガスを用いた燃焼器や、水素と同様にフレームロッドでの出力値が低下しやすいガス(例えばコークス炉ガス等)を用いた工業用燃焼器等の用途にも適用することができる。   As described above, the fuel cell system of the present invention extinguishes the combustion state of the combustor by installing a flame detector such as a flame rod in the combustor or installing a temperature detector in the reformer. The operation can be continued while avoiding erroneous detection. Thereby, for example, a combustor using hydrogen gas other than a fuel cell, or an industrial combustor using a gas (for example, coke oven gas) whose output value at the flame rod is likely to decrease similarly to hydrogen. It can also be applied to.

1 燃料電池システム
3 水素生成装置
4 改質器
7 燃焼器
10 燃焼空気供給装置
12 燃料電池
23 制御器
24 消火推定手段
25 火炎検知装置
26 温度検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 3 Hydrogen generator 4 Reformer 7 Combustor 10 Combustion air supply device 12 Fuel cell 23 Controller 24 Fire extinguishing estimation means 25 Flame detection device 26 Temperature detector

Claims (6)

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電をする燃料電池と、
少なくとも炭化水素ガスを含む原料ガスと水蒸気とを改質させ、水素を含む前記燃料ガスを生成する水素生成装置と、
少なくとも前記燃料電池から排出されるオフ燃料ガスを燃焼するように構成されており、前記水素生成装置を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給装置と、
前記燃焼器の火炎が燃焼状態か消火状態かを推定する消火推定手段と、
前記燃料電池の発電出力を制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、前記消火推定手段が消火状態と推定した場合、前記燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させて前記燃料電池の発電を継続させる、又は、燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行う場合、前記燃料電池の出力指令値を消火状態と推定する前の出力指令値より上昇させるよう制御する、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A hydrogen generator that reforms at least a raw material gas containing a hydrocarbon gas and water vapor to generate the fuel gas containing hydrogen; and
A combustor configured to combust at least off-fuel gas discharged from the fuel cell and heating the hydrogen generator;
A combustion air supply device for supplying combustion air to the combustor;
Fire extinguishing estimation means for estimating whether the flame of the combustor is in a combustion state or a fire extinguishing state;
A controller for controlling the power generation output of the fuel cell;
With
When the controller estimates that the fire extinguishing state is a fire extinguishing state, the controller increases the output command value of the fuel cell from the output command value before estimating the fire extinguishing state, and continues the power generation of the fuel cell, or When stopping the operation of the fuel cell system and then operating the fuel cell system, control to increase the output command value of the fuel cell from the output command value before estimating the fire extinguishing state,
Fuel cell system.
前記制御器は、前記消火推定手段が消火状態と推定した場合、前記水素生成装置に供給する原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させて前記燃料電池の発電を継続させる、又は、燃料電池システムの運転を停止させ、その後、前記燃料電池システムの運転を行う場合、前記水素生成装置に供給する原料ガスの供給指令値を消火状態と推定する前の供給指令値より上昇させるよう制御する、請求項1に記載の燃料電池システム。   When the fire extinguishing estimation means estimates that the fire extinguishing state, the controller raises the supply command value of the raw material gas supplied to the hydrogen generator above the supply command value before estimating the fire extinguishing state to generate power from the fuel cell. Or when the operation of the fuel cell system is stopped and then the fuel cell system is operated, the supply command before the supply command value of the raw material gas supplied to the hydrogen generator is estimated to be in the fire extinguishing state The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is controlled so as to be higher than a value. 前記燃焼器の火炎を受けて発生する電流値によって前記燃焼器の燃焼状態を検知する火炎検知装置を備え、
前記消火推定手段は、火炎検知装置で計測された電流値が予め定められる第1電流値以下に低下した場合、消火状態と推定する、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
A flame detection device that detects a combustion state of the combustor according to a current value generated by receiving the flame of the combustor;
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fire extinguishing estimation unit estimates a fire extinguishing state when the current value measured by the flame detection device falls below a predetermined first current value.
前記制御器は、前記火炎検知装置で計測された電流値が、予め定められる第1運転時間又は第1回数、前記第1電流値より大きい状態になった場合、前記燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の出力指令値に戻す、
請求項3に記載の燃料電池システム。
When the current value measured by the flame detection device is greater than the first current value, the first operation time or the first number of times determined in advance, the controller outputs an output command value of the fuel cell. Return to the output command value before increasing.
The fuel cell system according to claim 3.
前記水素生成装置は、原料ガスと水蒸気との改質反応を行う改質器と、前記改質器の温度を検出する温度検出器と、を備え、
前記消火推定手段は、前記制御器が前記燃料電池の発電出力を低下させるよう制御しており、かつ、前記改質器の温度が予め定められている第1温度以上である場合、消火状態と推定する、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
The hydrogen generator includes a reformer that performs a reforming reaction between a raw material gas and water vapor, and a temperature detector that detects a temperature of the reformer,
The fire extinguishing estimation means controls the controller to reduce the power generation output of the fuel cell, and when the temperature of the reformer is equal to or higher than a predetermined first temperature, The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is estimated.
前記制御器は、前記温度検出器で検出される温度が、予め定められる第2運転時間又は第2回数、前記第1温度より低い状態になった場合、前記燃料電池の出力指令値を、上昇させる前の出力指令値に戻す、
請求項5に記載の燃料電池システム。
The controller increases the output command value of the fuel cell when the temperature detected by the temperature detector becomes lower than the first temperature for a predetermined second operation time or second number of times. Return to the output command value before
The fuel cell system according to claim 5.
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