JP2014032823A - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システム10は、燃料電池モジュール12及び制御装置20を備える。制御装置20は、燃焼装置55の温度と燃焼装置温度範囲とを比較する燃焼装置温度比較部120と、前記燃焼装置温度比較部120による比較結果に基づいて、前記燃焼装置55が失火しているか否かを判断する燃焼装置失火判断部122と、前記燃焼装置失火判断部122による判断結果に基づいて、起動用燃焼器54の起動又は停止を行う燃焼装置制御部124とを備える。
【選択図】図1
Description
12、132、142…燃料電池モジュール
14…原燃料供給装置 16…酸化剤ガス供給装置
18…水供給装置 20…制御装置
22…燃料電池 24…燃料電池スタック
26…電解質 28…カソード電極
30…アノード電極 32…電解質・電極接合体
38…酸化剤ガス流路 40…燃料ガス流路
46、146…改質器 48、148…蒸発器
50、150…熱交換器 52、152…排ガス燃焼器
54、154…起動用燃焼器 55、155…燃焼装置
56、156…FC周辺機器 57…空気供給管
58…原燃料供給管
60a〜60d、134a〜134d…仕切り板
62a〜62d…燃焼ガス連通孔 64…熱交換管路
70a、168a…酸化剤ガス供給室 70b、168b…酸化剤ガス排出室
74、110…酸化剤ガス通路 82a…混合ガス供給室
82b、158b…改質ガス排出室 84…ペレット状触媒
88…原燃料供給路 90…燃料ガス通路
92…蒸発管路 98a…水供給室
98b…水蒸気排出室 100…水通路
102…蒸発リターン管路 116a〜116d…燃焼ガス通路
120…燃焼装置温度比較部 122…燃焼装置失火判断部
124…燃焼装置制御部 126…燃料電池スタック温度比較部
128…燃料電池スタック発電判断部 129a、129b…温度検出器
136a〜136c…抽気孔部 158a…改質ガス供給室
160…改質管路 162…加熱空間
164a…排ガス配管 164b…排気配管
170…酸化剤ガス管路 172、188…燃焼室
190…冷却通路
Claims (16)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
燃焼ガスとの熱交換により前記酸化剤ガスを昇温させるとともに、前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する熱交換器と、
前記燃料電池スタックから排出される前記燃料ガスである燃料排ガスと前記酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、前記燃焼ガスを発生させる排ガス燃焼器、及び、前記燃料ガス又は該燃料ガスを生成する原燃料と前記酸化剤ガスとを燃焼させて前記燃焼ガスを発生させる起動用燃焼器を有する燃焼装置と、
前記燃料電池スタックの発電量を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、前記燃焼装置の温度と予め設定された燃焼装置温度範囲とを比較する燃焼装置温度比較部と、
前記燃焼装置温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃焼装置が失火しているか否かを判断する燃焼装置失火判断部と、
前記燃焼装置失火判断部による判断結果に基づいて、前記起動用燃焼器の起動又は停止を行う燃焼装置制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記燃焼装置制御部は、前記燃料電池スタック発電判断部による判断結果に基づいて、前記起動用燃焼器の起動又は停止を行うことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記燃焼装置制御部は、前記燃焼装置温度比較部により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTmin未満であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較部により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmax以下であることが検出された際、前記起動用燃焼器を起動させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記燃焼装置制御部は、前記燃焼装置温度比較部により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTminから設定最高温度BTmaxの間であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較部により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最低温度STmin未満であることが検出された際、前記起動用燃焼器を起動させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記制御装置は、前記燃焼装置温度比較部により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTminから設定最高温度BTmaxの間であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較部により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記酸化剤ガスを増加させ、又は前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記制御装置は、前記燃焼装置温度比較部により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最高温度BTmaxを超えることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較部により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記酸化剤ガスを増加させ、又は前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較部と、
前記燃料電池スタック温度比較部による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断部と、
を備え、
前記制御装置は、前記燃焼装置温度比較部により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最高温度BTmaxを超えることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較部により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させ、又は前記燃料電池スタックの発電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池スタックであることを特徴とする燃料電池システム。
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
燃焼ガスとの熱交換により前記酸化剤ガスを昇温させるとともに、前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する熱交換器と、
前記燃料電池スタックから排出される前記燃料ガスである燃料排ガスと前記酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、前記燃焼ガスを発生させる排ガス燃焼器、及び、前記燃料ガス又は該燃料ガスを生成する原燃料と前記酸化剤ガスとを燃焼させて前記燃焼ガスを発生させる起動用燃焼器を有する燃焼装置と、
前記燃料電池スタックの発電量を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃焼装置の温度と予め設定された燃焼装置温度範囲とを比較する燃焼装置温度比較工程と、
前記燃焼装置温度比較工程による比較結果に基づいて、前記燃焼装置が失火しているか否かを判断する燃焼装置失火判断工程と、
前記燃焼装置失火判断工程による判断結果に基づいて、前記起動用燃焼器の起動又は停止を行う起動用燃焼器制御工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 請求項9記載の制御方法において、前記燃料電池スタックの温度と予め設定された燃料電池スタック温度範囲とを比較する燃料電池スタック温度比較工程と、
前記燃料電池スタック温度比較工程による比較結果に基づいて、前記燃料電池スタックが発電可能な温度であるか否かを判断する燃料電池スタック発電判断工程と、
前記燃料電池スタック発電判断工程による判断結果に基づいて、前記起動用燃焼器の起動又は停止を行う起動用燃焼器制御工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 請求項10記載の制御方法において、前記燃焼装置温度比較工程により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTmin未満であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較工程により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmax以下であることが検出された際、前記起動用燃焼器制御工程では、前記起動用燃焼器を起動させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
- 請求項10記載の制御方法において、前記燃焼装置温度比較工程により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTminから設定最高温度BTmaxの間であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較工程により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最低温度STmin未満であることが検出された際、前記起動用燃焼器制御工程では、前記起動用燃焼器を起動させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
- 請求項10記載の制御方法において、前記燃焼装置温度比較工程により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最低温度BTminから設定最高温度BTmaxの間であることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較工程により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記酸化剤ガスを増加させ、又は前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
- 請求項10記載の制御方法において、前記燃焼装置温度比較工程により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最高温度BTmaxを超えることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較工程により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記酸化剤ガスを増加させ、又は前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
- 請求項10記載の制御方法において、前記燃焼装置温度比較工程により、前記燃焼装置の温度BTが、設定最高温度BTmaxを超えることが検出され、且つ、前記燃料電池スタック温度比較工程により、前記燃料電池スタックの温度STが、設定最高温度STmaxを超えることが検出された際、前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを減少させ、又は前記燃料電池スタックの発電量を増加させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
- 請求項9〜15のいずれか1項に記載の制御方法において、前記燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池スタックであることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
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