JP2013165042A - Fuel cell device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell device 1 which prevents oxidation of electrodes 4, 5 in a fuel cell main body 2, and does not cause damage to the electrodes 3, 4 or an electrolyte 3 as a result of change in pressure in the fuel cell main body 2.SOLUTION: An electrolyte 3, an anode 5, and a cathode 4 are provided in a fuel cell main body 2. Power is generated by supplying fuel and air to the fuel cell main body 2. A pair of sealing valves 51, 52 provided in an anode line 50 as a tube in which the fuel flows, and configured to seal the fuel by interrupting a flow of the fuel via an inlet side via which the fuel flows into the fuel cell main body 2 and a flow of the fuel via an outlet side via which the fuel flows out of the fuel cell main body 2 is provided. A pressure accumulator/discharger 7 configured to adjust a fuel pressure of the fuel sealed by the sealing valves 51, 52 is provided. When power generation is stopped, fuel formed of a reducing gas is sealed so as to prevent oxidation of the anode 5. Decrease in fuel pressure of the sealed fuel due to decrease in temperature is adjusted by the accumulator/pressure discharger 7, and thereby damage to the electrodes 4, 5 or the electrolyte 3 is suppressed.

Description

本発明は、内部圧力による電極または電解質の破損を防止する燃料電池装置に関する。特には、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）からなる燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell device that prevents damage to an electrode or an electrolyte due to internal pressure. In particular, the present invention relates to a fuel cell device made of SOFC (solid oxide fuel cell).

ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）は、イオン導電性酸化物をなすセラミックスを電解質とする燃料電池である。この燃料電池の燃料電池本体は、内部に電極として、正極（アノードまたは燃料極）と負極（カソードまたは空気極）を有している。これらの電極は、導電性セラミックスで形成されている。また、アノードとカソードに挟まれて固体電解質が設けられている。カソードには空気が供給される。アノードには、水素もしくは一酸化炭素ＣＯが供給される。これらの水素やＣＯは、炭化水素系の燃料（都市ガスのメタン等）から作られる。   An SOFC (solid oxide fuel cell) is a fuel cell that uses ceramics that form an ion conductive oxide as an electrolyte. The fuel cell main body of this fuel cell has a positive electrode (anode or fuel electrode) and a negative electrode (cathode or air electrode) as electrodes inside. These electrodes are made of conductive ceramics. A solid electrolyte is provided between the anode and the cathode. Air is supplied to the cathode. Hydrogen or carbon monoxide CO is supplied to the anode. These hydrogen and CO are made from hydrocarbon fuel (such as city gas methane).

燃料はポンプによって供給される。改質反応には主に水蒸気改質、部分酸化改質が挙げられる。水蒸気改質を例にとると、燃料は、水蒸気と混入されて蒸気として改質器に送り込まれる。改質前の燃料を改質前原料と呼び、改質後の燃料を改質燃料と呼ぶことにする。改質器における改質反応（水蒸気改質の場合は吸熱反応）でもって改質前原料を改質して、水素とＣＯに分解している。勿論、ほかにも生成物が形成される。改質時の吸熱反応のために、熱を供給する必要がある。   Fuel is supplied by a pump. The reforming reaction mainly includes steam reforming and partial oxidation reforming. Taking steam reforming as an example, the fuel is mixed with steam and sent to the reformer as steam. The fuel before reforming is called a raw material before reforming, and the fuel after reforming is called a reformed fuel. The raw material before reforming is reformed by a reforming reaction in the reformer (endothermic reaction in the case of steam reforming) and decomposed into hydrogen and CO. Of course, other products are formed. It is necessary to supply heat for the endothermic reaction during the reforming.

改質器に熱を供給する手段は、一般的に燃焼器によって熱が供給される。改質器内の熱交換器によって、燃焼器からの燃焼ガスから熱が取出される。燃料電池本体で全ての燃料を消費するのでなく、一部未反応の水素とＣＯとを燃料電池本体から放出している。放出された水素とＣＯとを、残った空気とともに燃焼器で燃焼させる。こうして燃焼器内で熱をつくりだし、改質器に供給して改質反応をおこなわせる。その他、熱の供給にはＳＯＦＣ本体の発熱を利用し供給することもできる。   The means for supplying heat to the reformer is generally supplied by a combustor. Heat is extracted from the combustion gas from the combustor by a heat exchanger in the reformer. Instead of consuming all the fuel in the fuel cell body, some unreacted hydrogen and CO are released from the fuel cell body. The released hydrogen and CO are burned together with the remaining air in a combustor. In this way, heat is generated in the combustor and supplied to the reformer to cause a reforming reaction. In addition, the heat can be supplied using the heat generated by the SOFC main body.

燃焼器から出た燃焼ガスを使用して、空気予熱器と称する熱交換器で空気が予熱される。空気予熱器内で空気温度が上昇する。予熱された空気は、燃料電池本体に供給される。予熱する目的は、ＳＯＦＣが、比較的高温（７００℃から８００℃）で作動するためである。供給される空気温度がSOFCの作動温度より低すぎるとＳＯＦＣ内に温度分布が生じ発電効率が悪化する。   Air is preheated in a heat exchanger called an air preheater using the combustion gas emitted from the combustor. The air temperature rises in the air preheater. The preheated air is supplied to the fuel cell body. The purpose of preheating is because the SOFC operates at a relatively high temperature (700 ° C. to 800 ° C.). If the supplied air temperature is too lower than the operating temperature of the SOFC, a temperature distribution is generated in the SOFC and the power generation efficiency deteriorates.

また、燃料電池本体は、セラミックが一般的な材質である。７００℃ないし８００℃のセラミックの中に常温の空気が入ってしまうと、サーマルショックで割れることが危惧される。従って、ある程度予熱された空気を燃料電池本体に供給している。予熱された空気は、燃料電池本体から燃焼器を通過し、更に改質器と空気予熱器を通過して排気される。   The fuel cell body is generally made of ceramic. If air at room temperature enters a ceramic at 700 ° C. to 800 ° C., there is a risk of cracking due to thermal shock. Therefore, air preheated to some extent is supplied to the fuel cell body. The preheated air passes from the fuel cell main body through the combustor, and further passes through the reformer and the air preheater to be exhausted.

燃料電池本体内の電極は、主にニッケルを含む電極を使用している。ニッケルは酸化され易い。燃料電池本体が作動している間は、供給される改質燃料となる水素やＣＯが、還元ガスであるため問題はない。しかし、燃料電池を停止させると、燃料ライン（配管）内の燃料の移動が停止する。そのため、排気側からの空気が、空気予熱器、改質器、燃焼器と逆流してきて、燃料電池本体内のニッケルの電極が酸化される。   As the electrode in the fuel cell main body, an electrode mainly containing nickel is used. Nickel is easily oxidized. While the fuel cell main body is operating, there is no problem because hydrogen or CO that is supplied reformed fuel is a reducing gas. However, when the fuel cell is stopped, the movement of the fuel in the fuel line (pipe) is stopped. Therefore, the air from the exhaust side flows backward to the air preheater, reformer, and combustor, and the nickel electrode in the fuel cell body is oxidized.

これを防止するために、空気の逆流を防止する燃料封止手段を設けるのが一般的である。この燃料封止手段は、燃料電池本体への燃料の入り口側と出口側との両方に設けられるのが一般的である。このような燃料封止手段は、以下に述べる特許文献にも開示されている。以上は一般的な燃料電池装置に関する説明である。   In order to prevent this, it is common to provide a fuel sealing means for preventing the backflow of air. This fuel sealing means is generally provided on both the inlet side and the outlet side of the fuel to the fuel cell body. Such fuel sealing means is also disclosed in the following patent documents. The above is a description of a general fuel cell device.

次に、特許文献に記載の燃料電池装置について説明する。従来、特許文献１に記載の燃料電池発電システム及びその運転方法が知られている。この特許文献１の技術は、燃料ガスとして未改質燃料を用いている。そして、パージガス用の不活性ガスタンクを設置せずに、燃料極上への炭素析出を抑制し得る燃料電池発電システム及びその運転方法を提供する。   Next, the fuel cell device described in the patent document will be described. Conventionally, a fuel cell power generation system and an operation method thereof described in Patent Document 1 are known. The technique of Patent Document 1 uses unreformed fuel as fuel gas. And the fuel cell power generation system which can suppress carbon deposition on a fuel electrode, and its operating method are provided, without installing the inert gas tank for purge gas.

そのために、未改質燃料と空気とを用いて燃料電池スタックで発電を行うに当たり、燃料電池スタックは、電池要素を１組以上有している。その上で、燃料供給手段で未改質燃料量を調節している。また、空気供給手段で空気量を調節している。かつ、供給流路を切換えることにより、パージガス生成器を介して燃料極へパージガスを供給する。   Therefore, when generating power with a fuel cell stack using unreformed fuel and air, the fuel cell stack has one or more sets of cell elements. In addition, the amount of unreformed fuel is adjusted by the fuel supply means. Further, the amount of air is adjusted by the air supply means. Further, the purge gas is supplied to the fuel electrode via the purge gas generator by switching the supply flow path.

更に、この特許文献１に記載の燃料電池発電システムは、発電継続時に燃料極側に直接未改質燃料を供給している。一方、発電停止時又は燃料電池スタック温度低下時には、供給流路を切換え、未改質燃料及び空気をパージガスとして燃料極側に供給している。   Furthermore, the fuel cell power generation system described in Patent Document 1 supplies unreformed fuel directly to the fuel electrode side when power generation is continued. On the other hand, when power generation is stopped or when the fuel cell stack temperature is lowered, the supply flow path is switched to supply unreformed fuel and air as purge gas to the fuel electrode side.

特開２００４−３９５５２号公報JP 2004-39552 A

上記特許文献１の技術によると、燃料を供給した状態で出口側と入口側の両方を閉じている。燃料を供給した状態で、出口側と入口側の両方を閉じて燃料封止しているので電極が酸化されない。ここで、温度が高い状態で弁を閉じて燃料封止した場合に、温度が低下すると、燃料電池本体内の圧力が低下する。この場合、空気側の圧力は大気圧である。電極は、電解質をなすセラミックでセパレートされているが、圧力差で破壊されることが危惧される。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, both the outlet side and the inlet side are closed while fuel is supplied. With the fuel supplied, both the outlet side and the inlet side are closed and sealed with fuel, so the electrode is not oxidized. Here, when the valve is closed and the fuel is sealed while the temperature is high, the pressure in the fuel cell main body decreases when the temperature decreases. In this case, the pressure on the air side is atmospheric pressure. The electrode is separated from the ceramic that forms the electrolyte, but is feared to be destroyed by the pressure difference.

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、燃料電池本体内の電極の酸化を防止でき、かつ燃料電池本体内の圧力変化により電極または電解質が破損する危惧のない燃料電池装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to prevent the oxidation of the electrode in the fuel cell body and to change the pressure in the fuel cell body. It is an object of the present invention to provide a fuel cell device that is free from the risk of electrode or electrolyte damage.

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。   Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、燃料電池本体（２）に、電解質（３）、アノード（５）、およびカソード（４）を有し、燃料と空気とを燃料電池本体（２）に供給することにより発電する燃料電池装置（１）において、燃料電池本体（２）に供給される燃料が流れる配管となるアノードライン（５０）と、アノードライン（５０）に設けられ、燃料電池本体（２）に燃料が流入する入口側と、燃料電池本体（２）から燃料が流出する出口側の流れを夫々遮断し、燃料を封止する一対の燃料封止手段（５１、５２）と、燃料封止手段（５１、５２）により封止された燃料の燃料圧力を調整する圧力制御手段（７）と、燃料封止手段（５１、５２）を制御する制御手段（３０）とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention described in claim 1, the fuel cell main body (2) has the electrolyte (3), the anode (5), and the cathode (4), and the fuel and air are supplied to the fuel cell main body (2). In the fuel cell device (1) that generates electric power by supplying, an anode line (50) serving as a pipe through which fuel supplied to the fuel cell body (2) flows, and an anode line (50) are provided on the fuel cell body ( 2) a pair of fuel sealing means (51, 52) for shutting off the flow on the inlet side where the fuel flows into and the outlet side where the fuel flows out from the fuel cell body (2), respectively, and sealing the fuel; Pressure control means (7) for adjusting the fuel pressure of the fuel sealed by the sealing means (51, 52), and control means (30) for controlling the fuel sealing means (51, 52) It is characterized by.

この発明によれば、燃料が流入する入口側と、燃料が流出する出口側の流れを夫々遮断し、燃料を封止する一対の燃料封止手段を有する。そして、燃料封止手段により封止された燃料の燃料圧力を調整する圧力制御手段を備える。故に、封止後の燃料圧力の変動により燃料電池本体内の電極または電解質の破損を、圧力制御手段により抑止することができる。   According to this invention, it has a pair of fuel sealing means which interrupts | blocks the flow of the inlet side into which a fuel flows in, and the exit side where a fuel flows out, respectively, and seals a fuel. And the pressure control means which adjusts the fuel pressure of the fuel sealed with the fuel sealing means is provided. Therefore, damage to the electrode or electrolyte in the fuel cell main body due to fluctuations in the fuel pressure after sealing can be suppressed by the pressure control means.

請求項２に記載の発明では、圧力制御手段（７）は、燃料を容器（２０）内部に蓄え、燃料封止手段（５１、５２）により燃料が封止されたときに、封止された燃料の圧力低下に応じて燃料圧力を放出し、燃料の圧力上昇に応じて燃料圧力を蓄圧する蓄圧放圧手段（７）からなることを特徴としている。   In the invention according to claim 2, the pressure control means (7) is sealed when the fuel is stored in the container (20) and the fuel is sealed by the fuel sealing means (51, 52). It is characterized by comprising an accumulator pressure release means (7) for releasing the fuel pressure in response to the fuel pressure drop and accumulating the fuel pressure in response to the fuel pressure rise.

この発明によれば、封止された燃料の圧力低下に応じて燃料圧力を放出し、燃料の圧力上昇に応じて燃料圧力を蓄圧する蓄圧放圧手段によって、封止後の燃料圧力の変動が抑制され、燃料電池本体内の電極または電解質の破損を抑止することができる。   According to the present invention, the fuel pressure after the sealing is changed by the pressure-accumulating pressure releasing means for releasing the fuel pressure according to the pressure drop of the sealed fuel and accumulating the fuel pressure according to the fuel pressure rise. It is suppressed and damage to the electrode or electrolyte in the fuel cell main body can be suppressed.

請求項３に記載の発明では、圧力制御手段（７）は、容器（２０）内に供給したり流出させたりする可逆回転型ポンプ（７０）を有することを特徴としている。   The invention according to claim 3 is characterized in that the pressure control means (7) has a reversible rotary pump (70) that feeds into and out of the container (20).

この発明によれば、圧力制御手段は、可逆回転型ポンプによって燃料を燃料電池本体内に供給したり流出させたりするから、可逆回転型ポンプの制御によって封止後の燃料圧力の変動を抑制するにより、燃料電池本体内の電極または電解質の破損を抑止することができる。   According to the present invention, since the pressure control means supplies or discharges the fuel into the fuel cell body by the reversible rotary pump, the fuel pressure after sealing is suppressed by controlling the reversible rotary pump. As a result, damage to the electrode or electrolyte in the fuel cell body can be suppressed.

請求項４に記載の発明では、更に、アノード（５）の温度を検知するアノード温度検出手段（１３）を有し、燃料封止手段（５１、５２）により燃料が封止された後に、アノード温度検出手段（１３）により検出されたアノード（５）の温度が、アノード（５）の酸化が進行しない所定温度まで低下したのを検出したときに、燃料封止手段（５１、５２）による燃料の封止を解除する解除手段を制御手段（３０）に備えることを特徴としている。   In the invention according to claim 4, there is further provided an anode temperature detecting means (13) for detecting the temperature of the anode (5), and after the fuel is sealed by the fuel sealing means (51, 52), the anode Fuel detected by the fuel sealing means (51, 52) when it is detected that the temperature of the anode (5) detected by the temperature detecting means (13) has dropped to a predetermined temperature at which the oxidation of the anode (5) does not proceed. The control means (30) is provided with a release means for releasing the sealing.

この発明によれば、アノードの酸化が進行しない所定温度まで低下したのを検出したときに、燃料封止手段による燃料の封止を解除するから、燃料の封止に伴う封止後の燃料圧力の変動により燃料電池本体内の電極または電解質の破損を防止することができる。   According to the present invention, when it is detected that the anode has been lowered to a predetermined temperature at which the oxidation does not proceed, the fuel sealing by the fuel sealing means is released. This can prevent the electrode or electrolyte in the fuel cell body from being damaged.

請求項５に記載の発明では、更に、入口側に、燃料を改質する改質器（１１）が設けられ、一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち入口側に設けられた燃料封止手段（５１）は、改質器（１１）とアノード（５）との間に設けられていることを特徴としている。   In the invention described in claim 5, a reformer (11) for reforming the fuel is further provided on the inlet side, and the fuel provided on the inlet side of the pair of fuel sealing means (51, 52). The sealing means (51) is provided between the reformer (11) and the anode (5).

この発明によれば、改質器を挟むように燃料封止手段を設ける場合に比し、燃料電池装置停止後の圧力変動が燃料封止手段により封止される燃料の体積を小さくすることができ、圧力制御手段による燃料圧力の調整が容易になる。   According to this invention, compared with the case where the fuel sealing means is provided so as to sandwich the reformer, the pressure fluctuation after the stop of the fuel cell device can reduce the volume of the fuel sealed by the fuel sealing means. This makes it easy to adjust the fuel pressure by the pressure control means.

請求項６に記載の発明では、一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち入口側に設けられた燃料封止手段は、燃料を圧送する封止用ポンプ（１０、１２）からなり、燃料を封止するときに封止用ポンプ（１０、１２）の回転を停止させる封止用ポンプ停止手段を制御手段（３０）内に備えることを特徴としている。   In the invention according to claim 6, the fuel sealing means provided on the inlet side of the pair of fuel sealing means (51, 52) comprises a sealing pump (10, 12) for pumping fuel, The control means (30) is provided with sealing pump stop means for stopping rotation of the sealing pumps (10, 12) when the fuel is sealed.

この発明によれば、通常は弁にて形成される燃料封止手段を封止用ポンプにて形成することができ、ポンプを燃料封止用に用いたり圧送用に用いたりすることができる。   According to this invention, the fuel sealing means usually formed by a valve can be formed by a sealing pump, and the pump can be used for fuel sealing or for pressure feeding.

請求項７に記載の発明では、更に、アノード（５）とカソード（４）との間の差圧を検出する差圧検出手段（２６０）を有し、この差圧検出手段（２６０）が所定以上の差圧を検出したときに、燃料封止手段（５１、５２）による燃料の封止を解除する差圧解除手段を制御手段（３０）に備えることを特徴としている。   According to the seventh aspect of the invention, there is further provided a differential pressure detecting means (260) for detecting a differential pressure between the anode (5) and the cathode (4), and the differential pressure detecting means (260) is a predetermined pressure detector. When the above differential pressure is detected, the control means (30) is provided with differential pressure release means for releasing the sealing of the fuel by the fuel sealing means (51, 52).

この発明によれば、差圧検出手段が所定以上の差圧を検出したときに、燃料封止手段による燃料の封止を解除するから、燃料電池本体内の電極または電解質の破損を抑止することができる。   According to the present invention, when the differential pressure detecting means detects a differential pressure greater than or equal to a predetermined value, the fuel sealing means releases the fuel sealing, so that damage to the electrode or electrolyte in the fuel cell body is suppressed. Can do.

請求項８に記載の発明では、更に、燃料電池本体（２）に燃料を流入させるポンプ（１０、１２）を備え、一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち、燃料電池本体（２）から燃料が流出する出口側の流れを遮断する燃料封止手段（５２）を閉じた状態で、ポンプ（１０、１２）で燃料を圧送することで圧力制御手段（７）の機能を兼ねることを特徴としている。   The invention according to claim 8 further includes a pump (10, 12) for flowing fuel into the fuel cell body (2), and the fuel cell body (2) of the pair of fuel sealing means (51, 52). The fuel sealing means (52) for shutting off the flow on the outlet side from which the fuel flows out from the fuel is closed, and the fuel is pumped by the pumps (10, 12) to serve as the pressure control means (7). It is characterized by.

この発明によれば、ポンプ（１０、１２）が圧力制御手段（７）の機能を兼ねるから、特別な圧力制御手段を設けずに済むか、または負担を軽減することで小型化ができる。   According to this invention, since the pumps (10, 12) also function as the pressure control means (7), it is not necessary to provide special pressure control means, or the size can be reduced by reducing the burden.

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in parentheses described in a claim and each said means is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later easily, and limits the content of invention is not.

本発明の第１実施形態における燃料電池装置の概要図である。1 is a schematic diagram of a fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 上記実施形態で使用する改質前原料（素ガス）のモル分率表である。It is a molar fraction table | surface of the raw material before modification | reformation (elementary gas) used by the said embodiment. 図１に示した圧力制御手段の作動原理を説明し、燃料圧力が低いときの説明図である。It is explanatory drawing when the fuel pressure is low explaining the principle of operation of the pressure control means shown in FIG. 上記圧力制御手段の作動原理を説明し、燃料圧力が高くなったときの説明図である。It is explanatory drawing when the operating principle of the said pressure control means is demonstrated and fuel pressure becomes high. 上記圧力制御手段の作動原理を説明し、燃料圧力が低下したときの説明図である。It is explanatory drawing when the operating principle of the said pressure control means is demonstrated and a fuel pressure falls. 上記実施形態における運転時（停止直前）の燃料電池装置の状態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the state of the fuel cell apparatus at the time of the driving | operation in the said embodiment (just before a stop). 上記実施形態における停止時の燃料電池装置の状態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the state of the fuel cell apparatus at the time of a stop in the said embodiment. 上記実施形態における燃料電池装置の停止時の作動を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the action | operation at the time of the stop of the fuel cell apparatus in the said embodiment. 本発明の第２実施形態における燃料電池装置の停止時の作動を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the action | operation at the time of the stop of the fuel cell apparatus in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における燃料電池装置の概要図である。It is a schematic diagram of the fuel cell apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態を示す燃料電池装置の概要図である。It is a schematic diagram of the fuel cell apparatus which shows 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に使用する蓄圧放圧器を示す一部破砕斜視図である。It is a partially fractured perspective view which shows the pressure accumulation pressure releasing device used for 5th Embodiment of this invention. 図１２の蓄圧放圧器のベローズ収縮状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the bellows contraction state of the pressure accumulator pressure releaser of FIG. 図１２の蓄圧放圧器のベローズ伸長状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the bellows expansion | extension state of the pressure accumulation pressure releasing device of FIG. 本発明の第６実施形態を示す燃料電池装置の概要図である。It is a schematic diagram of the fuel cell apparatus which shows 6th Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration.

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。   Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments are partially combined even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図８を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す燃料電池装置の概要図である。燃料電池装置１は、燃料と空気の供給により発電する固体電解質型の燃料電池本体２を有している。燃料電池本体２にはアノード５とカソード４からなる電極４、５が設けられている。これらの電極４、５および電解質３は、いずれもセラミックまたはセラミックとメタルの複合材からなる。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view of a fuel cell device showing a first embodiment of the present invention. The fuel cell device 1 includes a solid electrolyte fuel cell main body 2 that generates electric power by supplying fuel and air. The fuel cell main body 2 is provided with electrodes 4 and 5 including an anode 5 and a cathode 4. These electrodes 4 and 5 and electrolyte 3 are all made of ceramic or a composite material of ceramic and metal.

燃料電池本体２に供給される燃料が流れる配管となるアノードライン５０を介して、燃料がアノード５に供給される。アノードライン５０には、燃料電池本体２に燃料が流入する入口側と、燃料電池本体２に燃料が流出する出口側とを有している。この入口側と出口側の流れを夫々遮断し、燃料を封止する一対の封止弁からなる燃料封止手段５１、５２がアノードライン５０に設けられている。燃料封止手段５１、５２は制御手段となる電子ユニット（ＥＣＵとも言う）３０により制御される。   The fuel is supplied to the anode 5 through an anode line 50 serving as a pipe through which the fuel supplied to the fuel cell body 2 flows. The anode line 50 has an inlet side through which fuel flows into the fuel cell body 2 and an outlet side through which fuel flows out to the fuel cell body 2. Fuel sealing means 51 and 52 comprising a pair of sealing valves for blocking the flow on the inlet side and the outlet side and sealing the fuel are provided in the anode line 50. The fuel sealing means 51 and 52 are controlled by an electronic unit (also referred to as ECU) 30 serving as a control means.

また、燃料封止手段５１、５２により封止された燃料の燃料圧力を調整する圧力制御手段７が設けられている。更にカソード４には、空気ポンプ８と空気予熱器９を介して空気が供給される。更に、アノード５には、燃料ポンプ１０と、入口側の燃料封止手段５１と改質器１１とを介して燃料が供給される。   Further, a pressure control means 7 for adjusting the fuel pressure of the fuel sealed by the fuel sealing means 51 and 52 is provided. Further, air is supplied to the cathode 4 via an air pump 8 and an air preheater 9. Further, fuel is supplied to the anode 5 via the fuel pump 10, the fuel sealing means 51 on the inlet side, and the reformer 11.

改質器１１は、天然ガス、メタノール、ガソリンなどの燃料から水素を取り出す反応装置であり、燃焼器２５からの燃焼ガスの熱によって改質前原料を改質燃料に改質している。この実施形態では、改質前原料として水蒸気と都市ガスを使用している。改質反応では、例えば水３に対してカーボン１の割合（Ｓ／Ｃ＝３／１）になるように改質前原料（素ガス）を供給している。図２は、上記実施形態で使用する改質前原料（素ガス）のモル分率を示している。   The reformer 11 is a reaction device that extracts hydrogen from fuel such as natural gas, methanol, gasoline, etc., and reforms the raw material before reforming into reformed fuel by the heat of the combustion gas from the combustor 25. In this embodiment, steam and city gas are used as raw materials before reforming. In the reforming reaction, the raw material before reforming (raw gas) is supplied so that the ratio of carbon 1 to water 3 (S / C = 3/1), for example. FIG. 2 shows the molar fraction of the raw material (raw gas) before reforming used in the above embodiment.

また、アノード５には、水蒸気ポンプ１２と、入口側の燃料封止手段５１と改質器１１とを介して水蒸気が供給される。燃料電池本体２には、アノード５の温度を検知するアノード温度検出手段を成す温度センサ１３を有する。   Further, steam is supplied to the anode 5 via the steam pump 12, the fuel sealing means 51 on the inlet side, and the reformer 11. The fuel cell main body 2 has a temperature sensor 13 constituting anode temperature detecting means for detecting the temperature of the anode 5.

カソード２を通過した空気とアノード５を通過した燃料とは、燃焼器２５に送られ、燃焼器２５内で燃料が燃焼される。高温の燃焼ガスは改質器１１と空気予熱器９を経由して大気中に排気される。アノード５に連通する燃料配管には、燃料封止手段５１、５２が閉じられることによって封止された燃料の圧力を検出する圧力検出手段をなす圧力センサ２６が設けられている
圧力制御手段７は、燃料ポンプ１０の燃料の供給圧力により燃料を内部に蓄え、燃料封止手段５１、５２により燃料が封止されたときに、封止された燃料の圧力低下に応じて、燃料圧力を放出し燃料の圧力上昇に応じて燃料圧力を蓄圧する蓄圧放圧手段からなる。 The air that has passed through the cathode 2 and the fuel that has passed through the anode 5 are sent to the combustor 25, and the fuel is combusted in the combustor 25. The high-temperature combustion gas is exhausted to the atmosphere via the reformer 11 and the air preheater 9. The fuel pipe communicating with the anode 5 is provided with a pressure sensor 26 that constitutes a pressure detecting means for detecting the pressure of the sealed fuel by closing the fuel sealing means 51 and 52. The fuel is stored inside by the fuel supply pressure of the fuel pump 10, and when the fuel is sealed by the fuel sealing means 51, 52, the fuel pressure is released according to the pressure drop of the sealed fuel. It comprises pressure accumulation and release means for accumulating fuel pressure in response to an increase in fuel pressure.

図３は、図１に示した圧力制御手段７の作動原理を説明し、燃料圧力が低いときの説明図である。図４は、図１に示した圧力制御手段７の作動原理を説明し、燃料圧力が高くなったときの説明図である。図５は、図１に示した圧力制御手段７の作動原理を説明し、燃料圧力が低下したときの説明図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operating principle of the pressure control means 7 shown in FIG. 1, and is an explanatory diagram when the fuel pressure is low. FIG. 4 is a diagram illustrating the operating principle of the pressure control means 7 shown in FIG. FIG. 5 explains the operating principle of the pressure control means 7 shown in FIG. 1, and is an explanatory diagram when the fuel pressure is lowered.

図３に示すように、圧力制御手段は蓄圧放圧器７（アキュムレータまたはダンパとも呼ばれる）からなり、容器２０内に弾力性のある機構を有する袋部材２１が内蔵されている。袋部材２１の内部にはアノードライン５０と圧力を均衡させるガス、例えば比較的不活性な窒素ガス２２が封入されている。アノードライン５０の燃料圧力が窒素ガス２２の封入圧力よりも高くなると、図４のように、窒素ガスが圧縮され燃料圧力を低下させる。アノードライン５０の燃料圧力が低下すると、図５のように、窒素ガス２２が膨張し、燃料圧力を上昇させる。この図３から図５の作動を蓄圧放圧器７は繰り返す。なお、袋部材２１の内部ガスは、窒素を封入する以外にカソードの空気を用いたり、大気開放（大気圧）にしてもよい。
（第１実施形態の作動）
次にフローチャートも加えて第１実施形態の作動について説明する。図６は上記実施形態の運転時（停止直前）の燃料電池装置の状態を示す概要図である。図７は上記実施形態の停止時の燃料電池装置の状態を示す概要図である。図８は上記実施形態の燃料電池装置の停止時の作動を示すフローチャートである。 As shown in FIG. 3, the pressure control means is composed of a pressure accumulator 7 (also called an accumulator or a damper), and a bag member 21 having an elastic mechanism is built in the container 20. Inside the bag member 21, a gas that balances the pressure with the anode line 50, for example, a relatively inert nitrogen gas 22, is sealed. When the fuel pressure in the anode line 50 becomes higher than the charging pressure of the nitrogen gas 22, the nitrogen gas is compressed and the fuel pressure is lowered as shown in FIG. When the fuel pressure in the anode line 50 decreases, as shown in FIG. 5, the nitrogen gas 22 expands to increase the fuel pressure. The accumulator / pressure release unit 7 repeats the operations shown in FIGS. The internal gas of the bag member 21 may be cathode air, or may be open to the atmosphere (atmospheric pressure) in addition to enclosing nitrogen.
(Operation of the first embodiment)
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 6 is a schematic diagram showing the state of the fuel cell device during operation (immediately before stopping) of the above embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram showing the state of the fuel cell device when the above embodiment is stopped. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the fuel cell device of the above embodiment when stopped.

図６、図７において、アノードライン５０は、燃料が流入する入口側と、燃料が流出する出口側を有している。入口側の燃料封止手段５１と出口側の燃料封止手段５２によってアノードライン５０内の燃料の流れを夫々遮断している。図６において、アノード５の出口側の配管内の燃料圧力が高くなったときは、蓄圧放圧器７に燃料が流れこむ。一方、図７において、アノード５の出口側の配管内の燃料圧力が低くなったときは、蓄圧放圧器７から燃料が流出する。   6 and 7, the anode line 50 has an inlet side through which fuel flows and an outlet side through which fuel flows out. The fuel flow in the anode line 50 is blocked by the fuel sealing means 51 on the inlet side and the fuel sealing means 52 on the outlet side. In FIG. 6, when the fuel pressure in the piping on the outlet side of the anode 5 becomes high, the fuel flows into the pressure accumulator / pressure release unit 7. On the other hand, in FIG. 7, when the fuel pressure in the piping on the outlet side of the anode 5 becomes low, the fuel flows out from the pressure accumulator pressure releaser 7.

この燃料封止手段５１、５２によりアノードライン５０内に封止された燃料の燃料圧力を調整する圧力制御手段をなす蓄圧放圧器７を備えたから、封止後の燃料圧力の変動により燃料電池本体２内の電極となる夫々セラミックからなるアノード５、カソード４または電解質３の破損を抑止することができる。   Since the pressure accumulator 7 serving as a pressure control means for adjusting the fuel pressure of the fuel sealed in the anode line 50 by the fuel sealing means 51 and 52 is provided, the fuel cell main body is caused by the fluctuation of the fuel pressure after sealing. It is possible to suppress damage to the anode 5, the cathode 4, or the electrolyte 3 made of ceramic, which are the electrodes in 2.

圧力制御手段をなす蓄圧放圧器７は、燃料の供給圧力により燃料を内部に蓄え、燃料封止手段５１、５２により燃料が封止されたときに、封止された燃料の圧力低下に応じて、燃料圧力を放出し燃料の圧力上昇に応じて燃料圧力を蓄圧する。これにより、封止後の燃料圧力の変動が抑制され、燃料電池本体２内のアノード５、カソード４または電解質３の破損を抑止することができる。また、図６のように運転時においては、蓄圧放圧器７は、燃焼器２５に供給される燃料圧力を安定させるダンパ作用を発揮する。   The pressure accumulator / pressure release unit 7 constituting the pressure control means stores the fuel therein by the supply pressure of the fuel, and when the fuel is sealed by the fuel sealing means 51, 52, according to the pressure drop of the sealed fuel. The fuel pressure is released, and the fuel pressure is accumulated according to the increase in the fuel pressure. Thereby, the fluctuation | variation of the fuel pressure after sealing is suppressed, and the failure | damage of the anode 5, the cathode 4, or the electrolyte 3 in the fuel cell main body 2 can be suppressed. In addition, during operation as shown in FIG. 6, the pressure accumulator 7 exhibits a damper action that stabilizes the fuel pressure supplied to the combustor 25.

アノード５の温度を検知するアノード温度検出手段をなす温度センサ１３を有し、燃料封止手段５１、５２により燃料が封止された後に、アノード温度検出手段１３により検出されたアノード５の温度が、アノード５の酸化が進行しない所定温度（例えば３００℃）まで低下したのを検出したときに、燃料封止手段５１、５２による燃料の封止を解除する解除手段を、ＥＣＵ３０に備える。   A temperature sensor 13 serving as an anode temperature detecting means for detecting the temperature of the anode 5 is provided. After the fuel is sealed by the fuel sealing means 51 and 52, the temperature of the anode 5 detected by the anode temperature detecting means 13 is The ECU 30 includes release means for releasing the sealing of the fuel by the fuel sealing means 51 and 52 when it is detected that the anode 5 has been lowered to a predetermined temperature (for example, 300 ° C.) at which oxidation does not proceed.

これによれば、アノード５の酸化が進行しない３００℃程度まで温度が低下したのを検出したときに、燃料封止手段５１、５２による燃料の封止を解除するから、燃料の封止に伴う封止後の燃料圧力の変動により燃料電池本体２内のアノード５、カソード４または電解質３の破損を確実に防止することができる。なお、燃料封止手段５１、５２を開放することによる燃料封止を解除は圧力が開放されるのであれば、燃料封止手段５１、５２のいずれか一方の弁を開放するだけでも良い。その際、急に圧を開放するのではなく、時間をかけて徐々に圧力を開放することが望ましい。   According to this, when it is detected that the temperature has dropped to about 300 ° C. at which the oxidation of the anode 5 does not proceed, the fuel sealing by the fuel sealing means 51 and 52 is released. It is possible to reliably prevent the anode 5, the cathode 4 or the electrolyte 3 in the fuel cell main body 2 from being damaged by the fluctuation of the fuel pressure after sealing. Note that the release of the fuel sealing by opening the fuel sealing means 51, 52 may only open one of the valves of the fuel sealing means 51, 52 as long as the pressure is released. At that time, it is desirable not to release the pressure suddenly but to release the pressure gradually over time.

燃料電池装置１の運転停止とともに燃料電池本体２の前後に設置された２つの燃料封止手段（封止弁５１、５２）が閉じられるが、その前に、パージ工程を行っても良い（必須ではない）。２つの燃料封止手段５１、５２が閉じられることにより、燃料封止手段５１、５２に挟まれた部分に、改質前原料（燃料＋水蒸気Ｈ2Ｏ）および改質燃料（Ｈ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）からなる還元性ガスが封止される。燃料電池装置１の停止時に、燃料電池本体２が降温する間、封止された還元性ガスにより燃料電池本体２内のアノード５の酸化が抑止されることで、耐久性および信頼性の向上が図れる。   The two fuel sealing means (sealing valves 51 and 52) installed before and after the fuel cell main body 2 are closed along with the stop of the operation of the fuel cell device 1, but a purge step may be performed before that (essential) is not). When the two fuel sealing means 51 and 52 are closed, the raw material before reforming (fuel + steam H2O) and the reformed fuel (H2, CO, CO2,. A reducing gas comprising H2O) is sealed. When the fuel cell device 1 is stopped, while the temperature of the fuel cell main body 2 is lowered, the oxidation of the anode 5 in the fuel cell main body 2 is suppressed by the sealed reducing gas, thereby improving durability and reliability. I can plan.

また、８００℃以上のアノード温度で運転されている燃料電池本体２内のアノードライン５０の水蒸気と燃料から成る混合ガスの密度は、運転停止直前で約０．２ｋｇ／ｍ３も有るが、燃料電池本体２の運転が停止され、２５０℃までアノード温度が低下すると、アノードライン５０の水蒸気と燃料から成る混合ガスの密度は、約０．４ｋｇ／ｍ３に増加する。つまり、密度が約２倍になり、圧力が半分に低下する。この圧力低下に応じて、燃料電池本体２内の電極４、５や電解質３が破損しないようにしなければならない。 Further, the density of the mixed gas composed of water vapor and fuel in the anode line 50 in the fuel cell main body 2 operated at an anode temperature of 800 ° C. or higher is about 0.2 kg / m 3 immediately before the operation is stopped. When the operation of the battery body 2 is stopped and the anode temperature is reduced to 250 ° C., the density of the mixed gas composed of water vapor and fuel in the anode line 50 increases to about 0.4 kg / m 3 . That is, the density is doubled and the pressure is reduced to half. In response to this pressure drop, the electrodes 4 and 5 and the electrolyte 3 in the fuel cell body 2 must be prevented from being damaged.

図８のフローチャートにおいて、停止工程の制御がスタートすると、ステップＳ７０１でパージ工程が開始される。このパージ工程は、アノード５に水が残留するのを防止する。パージ工程では、運転が停止した後に、水蒸気ポンプ１２を止めて燃料だけを燃料ポンプ１０で流し、燃料で水蒸気を追い出す。残った燃料は、燃焼器で燃焼させる。これによって、燃料電池本体２内を水が無い空気と燃料だけの状態にする。ステップＳ７０２では、パージ時間Ｔｐｇを計測し設定時間ＴｓｅｔになるとステップＳ７０３で空気ポンプ８を停止し、空気供給を停止する。 次に、ステップＳ７０４で封止工程を開始する。このステップＳ７０４において外部に封止工程の開始を表示しても良い。封止工程の開始のために先ず、ステップＳ７０５で出口側の封止弁５２を閉じる。これにより、燃料ポンプ１０で加圧された燃料が蓄圧放圧器７内に図４のように流れこみ蓄圧される。   In the flowchart of FIG. 8, when the control of the stop process is started, the purge process is started in step S701. This purging step prevents water from remaining on the anode 5. In the purge process, after the operation is stopped, the water vapor pump 12 is stopped and only the fuel is caused to flow by the fuel pump 10 to expel the water vapor with the fuel. The remaining fuel is burned in a combustor. As a result, the fuel cell main body 2 is brought into a state of only air and fuel without water. In step S702, the purge time Tpg is measured, and when the set time Tset is reached, the air pump 8 is stopped in step S703, and the air supply is stopped. Next, a sealing process is started at step S704. In step S704, the start of the sealing process may be displayed outside. First, in order to start the sealing process, the sealing valve 52 on the outlet side is closed in step S705. As a result, the fuel pressurized by the fuel pump 10 flows into the pressure accumulator 7 as shown in FIG.

次に、ステップＳ７０６で、圧力検出手段をなす圧力センサ２６（図１）で封止燃料圧力の検出を開始する。蓄圧放圧器７内の圧力を上げるため出口側の燃料封止手段５２を閉じて燃料ポンプ１０の吐出圧力で蓄圧放圧器７内に蓄圧する。蓄圧放圧器７内の弾性隔壁からなる袋部材２１が膨らむ圧力が、かかり過ぎないように、封止燃料圧力Ｐａｎを検出する。   Next, in step S706, detection of the sealing fuel pressure is started by the pressure sensor 26 (FIG. 1) serving as pressure detection means. In order to increase the pressure in the pressure accumulator 7, the fuel sealing means 52 on the outlet side is closed and pressure is accumulated in the pressure accumulator 7 with the discharge pressure of the fuel pump 10. The sealing fuel pressure Pan is detected so that the pressure at which the bag member 21 formed of the elastic partition in the pressure accumulator 7 is inflated is not excessively applied.

ステップＳ７０７で、封止燃料圧力Ｐａｎが設定圧力Ｐｓｅｔ以上になると、所定の圧力まで蓄圧放圧器７内の弾性隔壁を膨らませ終えたと判断し、燃料ポンプ１０による燃料のア供給を停止する。このために、ステップＳ７０８に進み、燃料ポンプ１０を停止し、入口側の燃料封止手段５１を閉じる。これによって燃料封止手段５１、５２の両方が閉じられていることになり、燃料がアノードライン５０内に封止される。そして、アノード温度検出手段をなす温度センサ２６でアノード温度の検出を開始する。   In step S707, when the sealed fuel pressure Pan becomes equal to or higher than the set pressure Pset, it is determined that the elastic partition in the pressure accumulator 7 has been expanded to a predetermined pressure, and the fuel supply by the fuel pump 10 is stopped. For this purpose, the process proceeds to step S708, where the fuel pump 10 is stopped and the fuel sealing means 51 on the inlet side is closed. As a result, both the fuel sealing means 51 and 52 are closed, and the fuel is sealed in the anode line 50. Then, detection of the anode temperature is started by the temperature sensor 26 serving as the anode temperature detection means.

このように、燃料電池装置１の運転停止とともに燃料電池本体２の前後に設置された２つの燃料封止手段５１、５２が閉じられ、当該封止手段５１、５２に挟まれた部分に、改質前原料および改質燃料の還元性ガスが封止される。燃料電池装置１停止時に燃料電池本体２が降温する間、封止された還元性ガスにより燃料電池本体２の電極であるアノード５の酸化が抑止されることで耐久性および信頼性の向上が図れる。   As described above, when the operation of the fuel cell device 1 is stopped, the two fuel sealing means 51 and 52 installed before and after the fuel cell main body 2 are closed, and a portion sandwiched between the sealing means 51 and 52 is modified. The raw material and the reducing gas of the reformed fuel are sealed. While the temperature of the fuel cell body 2 is lowered when the fuel cell device 1 is stopped, the oxidation and the oxidation of the anode 5 that is the electrode of the fuel cell body 2 are suppressed by the sealed reducing gas, thereby improving durability and reliability. .

ここで、封止されたアノードライン５０の圧力は燃料電池本体２の降温とともに降下するが、封止されるアノードライン５０に設けられた蓄圧放圧器７に蓄えられた還元ガスが図７のように逆流し、負圧になるのを回避し圧力を維持することができる。このため、負圧でアノード５およびカソード４からなる電極または電解質３の破損が防止できる。   Here, the pressure of the sealed anode line 50 decreases as the temperature of the fuel cell main body 2 decreases, but the reducing gas stored in the pressure accumulator 7 provided in the sealed anode line 50 is as shown in FIG. Therefore, the pressure can be maintained by avoiding a negative pressure and a negative pressure. For this reason, it is possible to prevent the electrode 3 made of the anode 5 and the cathode 4 or the electrolyte 3 from being damaged by a negative pressure.

次に、ステップＳ７０９で放圧（封止解除）工程を開始する。先ず、ステップＳ７１０でアノード温度Ｔｃを検知する。ステップＳ７１１で、アノード温度Ｔｃが所定アノード温度Ｔｃｓｅｔ以下に低下した場合に、ステップＳ７１２に進む。ステップＳ７１２では、封止燃料開放工程を開始し、封止解除を行う。このために、ステップＳ７１３において出口側の燃料封止手段５２を開く。   Next, in step S709, a pressure release (sealing release) process is started. First, the anode temperature Tc is detected in step S710. In step S711, when the anode temperature Tc has decreased below the predetermined anode temperature Tcset, the process proceeds to step S712. In step S712, the sealed fuel releasing step is started to release the sealing. For this purpose, the fuel sealing means 52 on the outlet side is opened in step S713.

以上のように、燃料電池本体２の温度、具体的にはアノード５の温度が、電極４、５の酸化が進行しない温度（例えば３００℃）まで温度が低下した後に、燃料封止手段５２を開放して封止解除を行うことで、更に温度が低下しても燃料電池本体２内部の水分の凝縮による負圧化が促進されることが防止できる。つまり負圧化が促進される前に、アノードライン５０を大気に開放する。これにより燃料電池本体２のアノード５とカソード４との間に差圧が生じることがなく、ひいては破壊に繋がる虞がなくなる。   As described above, after the temperature of the fuel cell body 2, specifically, the temperature of the anode 5 is lowered to a temperature at which the oxidation of the electrodes 4 and 5 does not proceed (for example, 300 ° C.), the fuel sealing means 52 is changed. By releasing and releasing the sealing, it is possible to prevent the negative pressure due to the condensation of moisture inside the fuel cell main body 2 from being promoted even if the temperature further decreases. That is, before the negative pressure is promoted, the anode line 50 is opened to the atmosphere. As a result, no differential pressure is generated between the anode 5 and the cathode 4 of the fuel cell body 2, and there is no risk of destruction.

水蒸気がアノードライン５０内に入っているため、温度が１００℃を切ると水蒸気が凝縮を始める。凝縮し始めると蓄圧放圧器７で対応できないくらい圧力が下がることがある。一方、酸化が進行しない温度である１００℃まで燃料封止する必要は無い。よって３００℃くらいで燃料封止手段５２を開放しているのである。   Since the water vapor is in the anode line 50, the water vapor begins to condense when the temperature falls below 100 ° C. When it starts to condense, the pressure may drop so that the pressure accumulator 7 cannot handle it. On the other hand, it is not necessary to seal the fuel up to 100 ° C., which is the temperature at which oxidation does not proceed. Therefore, the fuel sealing means 52 is opened at about 300 ° C.

このようにアノード５の温度を検知するアノード温度検出手段１３を有し、燃料封止手段５１、５２により燃料が封止された後に、アノード温度検出手段１３により検出されたアノード５の温度が、アノード５の酸化が進行しない所定温度まで低下したのを検出したときに、燃料封止手段５１、５２による燃料の封止を解除する解除手段（図８のステップＳ７１０〜ステップＳ７１３）を電子制御ユニット３０内に備える。   Thus, the anode temperature detecting means 13 for detecting the temperature of the anode 5 is provided. After the fuel is sealed by the fuel sealing means 51 and 52, the temperature of the anode 5 detected by the anode temperature detecting means 13 is Release means (steps S710 to S713 in FIG. 8) for releasing the sealing of the fuel by the fuel sealing means 51, 52 when it is detected that the anode 5 has been lowered to a predetermined temperature at which the oxidation does not proceed is changed to an electronic control unit. 30.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。第２実施形態における燃料電池装置の作動を示す概要図は図６および図７を援用する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different configurations and features will be described. The schematic diagram showing the operation of the fuel cell device according to the second embodiment uses FIGS. 6 and 7.

上述の第１実施形態では、図８のステップＳ７１０からステップＳ７１３のように、温度だけを検知し、ある温度になった場合に燃料封止手段５２を開放するものであった。しかし、この第２実施形態では、ある温度以上でも、あまりにも圧力が下がりすぎたとき、例えば、何らかの原因で燃料が蓄圧されずに蓄圧放圧器７（圧力制御手段）がうまく作動しない場合、圧力が制御できず、このときに燃料封止手段５１、５２にて燃料が封止されたままであると温度の低下につれて圧力が急激に下がっていく。   In the first embodiment described above, as in steps S710 to S713 in FIG. 8, only the temperature is detected, and the fuel sealing means 52 is opened when a certain temperature is reached. However, in this second embodiment, when the pressure drops too much even at a certain temperature or higher, for example, if the pressure accumulation pressure release device 7 (pressure control means) does not operate well without accumulating fuel for some reason, the pressure In this case, if the fuel is still sealed by the fuel sealing means 51 and 52, the pressure rapidly decreases as the temperature decreases.

これを考慮して、第２実施形態においては、アノード５の温度が３００℃以上であっても、燃料圧力が所定圧力以下のときには、封止された燃料を開放する封止解除工程を実行するものである。換言すれば、第２実施形態は、温度は３００℃以上かもしれないが圧力が下がりすぎて破壊圧力に近づくと、温度は無視しても圧力を開放するというフェイルセーフの考え方を採用している。   Considering this, in the second embodiment, even if the temperature of the anode 5 is 300 ° C. or higher, if the fuel pressure is equal to or lower than the predetermined pressure, the sealing release process for releasing the sealed fuel is executed. Is. In other words, the second embodiment employs a fail-safe concept that the temperature may be 300 ° C. or higher, but if the pressure drops too low and approaches the destruction pressure, the pressure is released even if the temperature is ignored. .

図９は、本発明の第２実施形態における燃料電池装置の停止作動を示すフローチャートである。この図９において、ステップＳ８０１、Ｓ８０２、Ｓ８０３、Ｓ８０４、Ｓ８０５、Ｓ８０６、Ｓ８０７、Ｓ８０８、Ｓ８０９、Ｓ８１０までは、図８の対応する各工程と同じである。   FIG. 9 is a flowchart showing a stop operation of the fuel cell device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, steps S801, S802, S803, S804, S805, S806, S807, S808, S809, and S810 are the same as the corresponding steps in FIG.

図９のステップＳ８１１でアノード温度Ｔｃが、所定アノード温度Ｔｃｓｅｔ以下に低下した場合に、ステップＳ８１３に進む。ステップＳ８１１でアノード温度Ｔｃが、所定アノード温度Ｔｃｓｅｔ以下に低下しなくても、圧力センサ２６で計測した封止燃料圧力Ｐａｎが所定圧力（−Ｐｓｅｔ）まで低下した場合は、ステップＳ８１３に進む。   If the anode temperature Tc has dropped below the predetermined anode temperature Tcset in step S811 of FIG. 9, the process proceeds to step S813. Even if the anode temperature Tc does not decrease below the predetermined anode temperature Tcset in step S811, if the sealing fuel pressure Pan measured by the pressure sensor 26 decreases to the predetermined pressure (−Pset), the process proceeds to step S813.

ステップＳ８１３では、封止燃料開放工程を開始し、封止解除に入る。このために、ステップＳ８１４で出口側の燃料封止手段５２を開く。以上のように、燃料電池本体２の温度、具体的にはアノード５の温度が、酸化が進行しない温度（例えば３００℃）まで低下した後に、燃料封止手段５２を開放して封止解除を行う。これにより、更に温度が低下しても燃料電池本体２内部の水分が凝縮しても負圧化が促進されることが防止できる。つまり負圧化が促進される前に、アノードライン５０を大気に開放する。従って、燃料電池本体２のアノード５とカソード４との間に大きな差圧が生じることが無く、ひいては電極４、５等の破壊に繋がる虞がなくなる。   In step S813, the sealed fuel releasing step is started and the sealing is released. For this purpose, the fuel sealing means 52 on the outlet side is opened in step S814. As described above, after the temperature of the fuel cell main body 2, specifically, the temperature of the anode 5 is lowered to a temperature at which oxidation does not proceed (for example, 300 ° C.), the fuel sealing means 52 is opened to release the seal. Do. Thereby, even if the temperature is further lowered, it is possible to prevent the negative pressure from being promoted even if moisture inside the fuel cell main body 2 is condensed. That is, before the negative pressure is promoted, the anode line 50 is opened to the atmosphere. Therefore, a large differential pressure does not occur between the anode 5 and the cathode 4 of the fuel cell main body 2, and there is no possibility that the electrodes 4, 5 and the like will be destroyed.

このように、例えば、何らかの原因で燃料が蓄圧されずに蓄圧放圧器（圧力制御手段）７がうまく作動しない場合、圧力が制御できない。このときに、燃料封止手段５１、５２にて燃料が封止されると温度の低下につれて圧力が急激に下がっていくことを考慮して、ステップＳ８１２ないしステップＳ８１４の制御を実行している。   Thus, for example, when the pressure accumulation pressure release device (pressure control means) 7 does not operate well without accumulating fuel for some reason, the pressure cannot be controlled. At this time, the control in steps S812 to S814 is executed in consideration of the fact that when the fuel is sealed by the fuel sealing means 51, 52, the pressure rapidly decreases as the temperature decreases.

これによって、アノード温度Ｔｃが所定アノード温度Ｔｃｓｅｔ（３００℃）を超えていても、封止燃料圧力Ｐａｎが所定圧力（−Ｐｓｅｔ）以下のときには、封止された燃料を開放する封止解除工程を実行するものである。これにより、圧力が下がりすぎて破壊圧力に近づくと温度は無視しても圧力を開放するというフェイルセーフ制御が実行できる。   As a result, even if the anode temperature Tc exceeds the predetermined anode temperature Tcset (300 ° C.), when the sealed fuel pressure Pan is equal to or lower than the predetermined pressure (−Pset), the sealing release process for releasing the sealed fuel is performed. It is something to execute. As a result, when the pressure is too low and approaches the breaking pressure, fail-safe control can be performed in which the pressure is released even if the temperature is ignored.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１０は、本発明の第３実施形態における燃料電池装置の概要図である。図１０において、蓄圧放圧器７が放圧しきってもまだ温度がさがっていく状態で、アノード５側とカソード４側の差圧が大きくなり破壊するのを防止する。アノード５側とカソード４側の差圧が、例えば３０ｋパスカル（ゲージ圧）になると電極４、５等が破壊する。従って、燃料の封止も約３０ｋパスカル以下で封止する。蓄圧放圧器７の故障等で蓄圧放圧器７内に蓄積される燃料のボリュームが不充分であると、燃料電池装置２の運転停止に伴う温度低下でアノード側の圧力が下がる。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. FIG. 10 is a schematic diagram of a fuel cell device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10, even if the pressure accumulator 7 releases the pressure, the pressure is still lowered, so that the differential pressure between the anode 5 side and the cathode 4 side is prevented from being increased and destroyed. When the differential pressure between the anode 5 side and the cathode 4 side becomes, for example, 30 k Pascal (gauge pressure), the electrodes 4, 5, etc. are destroyed. Therefore, the fuel is sealed at about 30 kpa or less. If the volume of fuel accumulated in the pressure accumulator 7 is insufficient due to a failure of the pressure accumulator 7 or the like, the pressure on the anode side decreases due to a temperature drop caused by the operation stop of the fuel cell device 2.

また、アノード温度が３００℃以上なのに、差圧が３０ｋパスカルだと破壊することが危惧される。アノードが３００℃以上の燃料に晒されて酸化しても、すぐに壊れないが圧力が高いとすぐに壊れる可能性がある。従って、第３実施形態では、このための保護手段を構築するために、差圧計２６０でアノード５とカソード４間の差圧を計測している。アノードカソード間の差圧を計測する差圧計２６０を図１０のように取り付けて、差圧が所定圧力以上になったと判断されたときは燃料封止手段５２を開放して燃料封止を解除する。   Moreover, there is a concern that the anode may be destroyed if the differential pressure is 30 kPascals even though the anode temperature is 300 ° C. or higher. Even if the anode is exposed to a fuel of 300 ° C. or higher and oxidized, it does not break immediately, but it may break immediately if the pressure is high. Therefore, in the third embodiment, the differential pressure between the anode 5 and the cathode 4 is measured by the differential pressure gauge 260 in order to construct a protection means for this purpose. A differential pressure gauge 260 for measuring the differential pressure between the anode and the cathode is attached as shown in FIG. 10, and when it is determined that the differential pressure exceeds a predetermined pressure, the fuel sealing means 52 is opened to release the fuel sealing. .

図１０においては、差圧計２６０が、アノードとカソードとの間の差圧を検出する差圧検出手段２６０を構成する。この差圧検出手段２６０が所定以上の差圧を検出したときに、燃料封止手段５１、５２による燃料の封止を解除する差圧解除手段をＥＣＵ３０内の制御手段として備える。なお、図１０のように、蓄圧放圧器７の図１２のような伸縮ベローズ、あるいは図４の弾性隔壁からなる袋部材２１を電動アクチュエータ７ｍ等で強制的に伸縮あるいは伸長させるようにしても良い。   In FIG. 10, a differential pressure gauge 260 constitutes a differential pressure detecting means 260 that detects a differential pressure between the anode and the cathode. When the differential pressure detecting means 260 detects a differential pressure of a predetermined value or more, a differential pressure releasing means for releasing the fuel sealing by the fuel sealing means 51, 52 is provided as a control means in the ECU 30. As shown in FIG. 10, the expansion bellows as shown in FIG. 12 of the accumulator 7 or the bag member 21 formed of the elastic partition wall shown in FIG. 4 may be forcibly expanded or contracted by the electric actuator 7m or the like. .

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１１は、本発明の第４実施形態を示す燃料電池装置の概要図である。図１１において、アノード５の入口側に、燃料を改質する改質器１１が設けられている。一対の燃料封止手段５１、５２のうち入口側に設けられた燃料封止手段５１は、改質器１１とアノード５との間に設けられている。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic view of a fuel cell device showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 11, a reformer 11 for reforming fuel is provided on the inlet side of the anode 5. The fuel sealing means 51 provided on the inlet side of the pair of fuel sealing means 51 and 52 is provided between the reformer 11 and the anode 5.

このように、燃料封止手段５１を、改質器１１とアノード５との間に設けることにより、図１のように改質器１１を挟むように燃料封止手段５１、５２を設ける場合に比し、燃料封止手段５１、５２により封止される燃料の体積を小さくすることができ、圧力制御手段７による燃料圧力の調整が容易になる。   As described above, when the fuel sealing means 51 is provided between the reformer 11 and the anode 5, the fuel sealing means 51 and 52 are provided so as to sandwich the reformer 11 as shown in FIG. In comparison, the volume of fuel sealed by the fuel sealing means 51 and 52 can be reduced, and the fuel pressure can be easily adjusted by the pressure control means 7.

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１２ないし図１４は、本発明の第５実施形態に使用する圧力制御手段をなす蓄圧放圧器７を示す一部破砕斜視図ないしその拡大図である。図１２において、金属のベローズ７１を持つ蓄圧放圧器７は、燃料を放圧するときに、図１３のようにベローズ７１が収縮し、燃料を蓄圧するときは、図１４のようにベローズ７１が伸長する。 (Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. FIGS. 12 to 14 are partially broken perspective views or enlarged views showing the pressure accumulator 7 constituting the pressure control means used in the fifth embodiment of the present invention. 12, the pressure accumulator 7 having the metal bellows 71 contracts the bellows 71 as shown in FIG. 13 when releasing the fuel, and expands the bellows 71 as shown in FIG. 14 when accumulating the fuel. To do.

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１５は、本発明の第６実施形態を示す燃料電池装置の概要図である。この図１５においては圧力制御手段をなす可逆回転型ポンプ７０を使用している。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. FIG. 15 is a schematic view of a fuel cell device showing a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 15, a reversible rotary pump 70 serving as a pressure control means is used.

図１５において、可逆回転型ポンプ７０は、正転逆転が可能なモータによって駆動される容積型ポンプからなる。この可逆回転型ポンプ７０で強制的にアノードライン５０に、容器２０内から燃料供給して加圧し、また強制的にアノードライン５０の燃料を容器２０に排出して減圧している。   In FIG. 15, the reversible rotary pump 70 is a positive displacement pump driven by a motor capable of forward and reverse rotation. The reversible rotary pump 70 forcibly supplies fuel to the anode line 50 from within the container 20 and pressurizes it, and forcibly discharges the fuel in the anode line 50 to the container 20 and decompresses it.

図１５における容器２０の構造は、図３ないし図５、または、図１２ないし図１４と同様の構造とすることができる。圧力センサ２６の圧力に応じてＥＣＵ３０からの指令でモータ７ｍにより可逆回転型ポンプ７０を回転させ、結果的に、封止された燃料の圧力低下に応じて燃料圧力を放出し、封止された燃料の圧力上昇に応じて燃料圧力を容器２０内に蓄圧するようにＥＣＵ３０はモータ７ｍを制御する。   The structure of the container 20 in FIG. 15 can be the same as that in FIGS. 3 to 5 or 12 to 14. The reversible rotary pump 70 is rotated by the motor 7m according to a command from the ECU 30 according to the pressure of the pressure sensor 26. As a result, the fuel pressure is released according to the pressure drop of the sealed fuel, and the sealed The ECU 30 controls the motor 7m so as to accumulate the fuel pressure in the container 20 in accordance with the increase in fuel pressure.

この場合、可逆回転型ポンプは、容器２０内に出入りする燃料の動きをアシストするように作用してもよいし、強制的に燃料の動きを制御しても良い。また、容器２０を単なる耐圧容器としても良い。この実施形態では、モータ７ｍ、容器２０、可逆回転型ポンプ７０により、ＥＣＵ３０から制御される圧力制御手段（蓄圧放圧手段）７が形成される。   In this case, the reversible rotary pump may act to assist the movement of the fuel entering and exiting the container 20 or may forcibly control the movement of the fuel. The container 20 may be a simple pressure vessel. In this embodiment, the motor 7m, the container 20, and the reversible rotary pump 70 form a pressure control means (accumulated pressure release means) 7 controlled from the ECU 30.

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。燃料封止手段は弁を用いるほかに、ポンプの回転を止めてポンプ入口側とポンプ出口側の燃料の流通を遮断しても良い。例えば、図１において、燃料封止手段５１を設けずに燃料を封止するときは、容積型の燃料ポンプ１０および水蒸気ポンプ１２の回転を停止させて燃料を封止しても良い。この場合、容積型の燃料ポンプ１０および水蒸気ポンプ１２は封止用ポンプとして機能する。これによれば、燃料封止手段５１は、改質前原料（燃料）を圧送するポンプ１０、１２から構成できる。また、ＥＣＵ３０内に、燃料封止時にポンプ１０、１２の回転を停止させる制御手段である封止用ポンプ停止手段を備える。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. In addition to using a valve as the fuel sealing means, rotation of the pump may be stopped to interrupt the flow of fuel on the pump inlet side and the pump outlet side. For example, in FIG. 1, when the fuel is sealed without providing the fuel sealing means 51, the rotation of the positive displacement fuel pump 10 and the water vapor pump 12 may be stopped to seal the fuel. In this case, the positive displacement fuel pump 10 and the water vapor pump 12 function as a sealing pump. According to this, the fuel sealing means 51 can be comprised from the pumps 10 and 12 which pump the raw material (fuel) before reforming. In addition, the ECU 30 includes a sealing pump stop unit that is a control unit that stops the rotation of the pumps 10 and 12 when the fuel is sealed.

更に、燃料が天然ガス、石炭ガス等でなく水素でも直接発電できる。水素を使用する場合のように燃料の改質が不要な場合は、改質器は無くてもよい。   Furthermore, it is possible to directly generate power using hydrogen instead of natural gas or coal gas. If reforming of fuel is not required, such as when hydrogen is used, the reformer may be omitted.

次に、図１において、燃料封止手段５２が閉じた状態でポンプ１０、１２により燃料を圧送することで圧力制御手段７の機能を兼ねることができる。すなわち、燃料電池本体２から燃料が流出する出口側の流れを遮断する燃料封止手段５２を閉じた状態で、ポンプ１０、１２で燃料を圧送することで圧力制御手段７の機能を兼ねることができる。これによれば、ポンプ１０、１２が圧力制御手段７の機能を兼ねるから、圧力制御手段７の負担を軽減することができる。   Next, in FIG. 1, when the fuel sealing means 52 is closed, the fuel is pumped by the pumps 10 and 12 so that the function of the pressure control means 7 can be achieved. That is, the fuel sealing means 52 that shuts off the flow on the outlet side from which the fuel flows out of the fuel cell main body 2 is closed, and the fuel is pumped by the pumps 10 and 12 so that it also functions as the pressure control means 7. it can. According to this, since the pumps 10 and 12 also function as the pressure control means 7, the burden on the pressure control means 7 can be reduced.

１ 燃料電池装置
２ 燃料電池本体
３ 電解質
４ カソード
５ アノード
７ 圧力制御手段（蓄圧放圧手段）
１０、１２ ポンプ
１１ 改質器
１３ アノード温度検出手段
３０ 制御手段（ＥＣＵ）
５０ アノードライン
５１、５２ 燃料封止手段（封止弁）
７０ 可逆回転型ポンプ
２６０ 差圧検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell apparatus 2 Fuel cell main body 3 Electrolyte 4 Cathode 5 Anode 7 Pressure control means (accumulation pressure release means)
10, 12 Pump 11 Reformer 13 Anode temperature detection means 30 Control means (ECU)
50 Anode line 51, 52 Fuel sealing means (sealing valve)
70 reversible rotary pump 260 differential pressure detection means

Claims (8)

燃料電池本体（２）に、電解質（３）、アノード（５）、およびカソード（４）を有し、燃料と空気とを前記燃料電池本体（２）に供給することにより発電する燃料電池装置（１）において、
前記燃料電池本体（２）に供給される燃料が流れる配管となるアノードライン（５０）と、
前記アノードライン（５０）に設けられ、前記燃料電池本体（２）に前記燃料が流入する入口側と、前記燃料電池本体（２）から前記燃料が流出する出口側の流れを夫々遮断し、前記燃料を封止する一対の燃料封止手段（５１、５２）と、
前記燃料封止手段（５１、５２）により封止された前記燃料の燃料圧力を調整する圧力制御手段（７）と、
前記燃料封止手段（５１、５２）を制御する制御手段（３０）と、を備えたことを特徴とする燃料電池装置。 A fuel cell device (2) having an electrolyte (3), an anode (5), and a cathode (4) in the fuel cell main body (2), and generating power by supplying fuel and air to the fuel cell main body (2) ( In 1)
An anode line (50) serving as a pipe through which fuel supplied to the fuel cell body (2) flows;
Provided in the anode line (50), the flow on the inlet side where the fuel flows into the fuel cell main body (2) and the flow on the outlet side where the fuel flows out from the fuel cell main body (2) are blocked, respectively. A pair of fuel sealing means (51, 52) for sealing the fuel;
Pressure control means (7) for adjusting the fuel pressure of the fuel sealed by the fuel sealing means (51, 52);
A fuel cell device comprising: control means (30) for controlling the fuel sealing means (51, 52). 前記圧力制御手段（７）は、燃料を容器（２０）内部に蓄え、前記燃料封止手段（５１、５２）により燃料が封止されたときに、封止された燃料の圧力低下に応じて燃料圧力を放出し、前記燃料の圧力上昇に応じて前記燃料圧力を蓄圧する蓄圧放圧手段（７）からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。   The pressure control means (7) stores fuel in the container (20), and when the fuel is sealed by the fuel sealing means (51, 52), according to the pressure drop of the sealed fuel. 2. The fuel cell device according to claim 1, comprising pressure accumulation and release means (7) for releasing fuel pressure and accumulating the fuel pressure in response to an increase in pressure of the fuel. 3. 前記圧力制御手段（７）は、前記容器（２０）内に供給したり流出させたりする可逆回転型ポンプ（７０）を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 2, wherein the pressure control means (7) has a reversible rotary pump (70) for supplying and discharging the container (20). 更に、前記アノード（５）の温度を検知するアノード温度検出手段（１３）を有し、
前記燃料封止手段（５１、５２）により前記燃料が封止された後に、前記アノード温度検出手段（１３）により検出された前記アノード（５）の温度が、前記アノード（５）の酸化が進行しない所定温度まで低下したのを検出したときに、前記燃料封止手段（５１、５２）による前記燃料の封止を解除する解除手段を前記制御手段（３０）に備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。 Furthermore, it has anode temperature detection means (13) for detecting the temperature of the anode (5),
After the fuel is sealed by the fuel sealing means (51, 52), the temperature of the anode (5) detected by the anode temperature detecting means (13) is set to oxidize the anode (5). The control means (30) is provided with a release means for releasing the sealing of the fuel by the fuel sealing means (51, 52) when it is detected that the temperature has dropped to a predetermined temperature. The apparatus according to any one of claims 1 to 3. 更に、前記入口側に、前記燃料を改質する改質器（１１）が設けられ、前記一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち前記入口側に設けられた前記燃料封止手段（５１）は、前記改質器（１１）と前記アノード（５）との間に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４に記載の燃料電池装置。   Further, a reformer (11) for reforming the fuel is provided on the inlet side, and the fuel sealing means (51, 52) provided on the inlet side of the pair of fuel sealing means (51, 52). 5. The fuel cell device according to claim 1, wherein 51) is provided between the reformer (11) and the anode (5). 前記一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち前記入口側に設けられた前記燃料封止手段（５１）は、前記燃料を圧送する封止用ポンプ（１０、１２）からなり、前記燃料を封止するときに前記封止用ポンプ（１０、１２）の回転を停止させる封止用ポンプ停止手段を前記制御手段（３０）内に備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の燃料電池装置。   Of the pair of fuel sealing means (51, 52), the fuel sealing means (51) provided on the inlet side includes a sealing pump (10, 12) for pumping the fuel, and the fuel 5. A sealing pump stop means for stopping the rotation of the sealing pump (10, 12) when sealing is provided in the control means (30). The fuel cell device according to one item. 更に、前記アノード（５）と前記カソード（４）との間の差圧を検出する差圧検出手段（２６０）を有し、この差圧検出手段（２６０）が所定以上の差圧を検出したときに、前記燃料封止手段（５１、５２）による燃料の封止を解除する差圧解除手段を前記制御手段（３０）に備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料電池装置。   Furthermore, it has a differential pressure detecting means (260) for detecting a differential pressure between the anode (5) and the cathode (4), and the differential pressure detecting means (260) detects a differential pressure of a predetermined level or more. 7. The control means (30) according to any one of claims 1 to 6, further comprising a differential pressure release means for releasing the fuel sealing by the fuel sealing means (51, 52). The fuel cell device according to the description. 更に、前記燃料電池本体（２）に前記燃料を流入させるポンプ（１０、１２）を備え、
前記一対の燃料封止手段（５１、５２）のうち、前記燃料電池本体（２）から前記燃料が流出する出口側の流れを遮断する前記燃料封止手段（５２）を閉じた状態で、前記ポンプ（１０、１２）で燃料を圧送することで前記圧力制御手段（７）の機能を兼ねることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。 Furthermore, a pump (10, 12) for allowing the fuel to flow into the fuel cell body (2) is provided,
Of the pair of fuel sealing means (51, 52), the fuel sealing means (52) for shutting off the flow on the outlet side where the fuel flows out from the fuel cell body (2) is closed, The fuel cell device according to claim 1 or 2, wherein the fuel cell device also functions as the pressure control means (7) by pumping fuel with a pump (10, 12).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5886483B1 (en) * 2014-05-21 2016-03-16 パナソニック株式会社 Solid oxide fuel cell system and method for stopping the same
JP5926866B2 (en) * 2014-05-28 2016-05-25 パナソニック株式会社 Solid oxide fuel cell system and method for stopping the same
JP2018147818A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 株式会社デンソー Fuel cell system
JP2019523539A (en) * 2016-08-02 2019-08-22 アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー Method for shutting down a power generation unit having a fuel cell device
US20220223892A1 (en) * 2019-12-25 2022-07-14 Fuji Electric Co., Ltd. Fuel cell system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03297064A (en) * 1990-04-16 1991-12-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method for balancing pressure difference in fuel cell
JPH06304503A (en) * 1993-04-27 1994-11-01 Toyota Motor Corp Color changing device for paint and color changing method
JP2004185969A (en) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006185904A (en) * 2004-11-30 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006210019A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2007063826A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
JP2007194157A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell system
JP2008153067A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Toyota Motor Corp Fuel cell system and protection method thereof
JP2008186791A (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Fuji Electric Holdings Co Ltd Fuel cell power generation system
JP2009023869A (en) * 2007-07-19 2009-02-05 Aisin Seiki Co Ltd Desulfurizer and system for supplying raw material to be reformed
JP2010067539A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Casio Comput Co Ltd Power generation system, and control device of power generation system

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03297064A (en) * 1990-04-16 1991-12-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method for balancing pressure difference in fuel cell
JPH06304503A (en) * 1993-04-27 1994-11-01 Toyota Motor Corp Color changing device for paint and color changing method
JP2004185969A (en) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006185904A (en) * 2004-11-30 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006210019A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2007063826A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
JP2007194157A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell system
JP2008153067A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Toyota Motor Corp Fuel cell system and protection method thereof
JP2008186791A (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Fuji Electric Holdings Co Ltd Fuel cell power generation system
JP2009023869A (en) * 2007-07-19 2009-02-05 Aisin Seiki Co Ltd Desulfurizer and system for supplying raw material to be reformed
JP2010067539A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Casio Comput Co Ltd Power generation system, and control device of power generation system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5886483B1 (en) * 2014-05-21 2016-03-16 パナソニック株式会社 Solid oxide fuel cell system and method for stopping the same
US10096851B2 (en) 2014-05-21 2018-10-09 Panasonic Corporation Solid oxide fuel cell system and method of stopping the same
JP5926866B2 (en) * 2014-05-28 2016-05-25 パナソニック株式会社 Solid oxide fuel cell system and method for stopping the same
US10079396B2 (en) 2014-05-28 2018-09-18 Panasonic Corporation Solid-oxide fuel cell system and method of stopping same
JP2019523539A (en) * 2016-08-02 2019-08-22 アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー Method for shutting down a power generation unit having a fuel cell device
JP7026101B2 (en) 2016-08-02 2022-02-25 アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー Shutdown method of power generation unit equipped with fuel cell device, power generation unit, vehicle equipped with power generation unit and application of power generation unit
US11302940B2 (en) 2016-08-02 2022-04-12 Avl List Gmbh Method for shutting down a generator unit having a fuel cell device
JP2018147818A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 株式会社デンソー Fuel cell system
US20220223892A1 (en) * 2019-12-25 2022-07-14 Fuji Electric Co., Ltd. Fuel cell system

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