JP2015103329A - Solid oxide fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体酸化物形燃料電池システムに関し、特に水タンク内の水位の低下を抑制することができる固体酸化物形燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell system, and more particularly to a solid oxide fuel cell system capable of suppressing a decrease in the water level in a water tank.
近年、送電ロスを削減することができる等の利点を有する分散型発電装置として、発電効率が高く省エネルギーに資する燃料電池の普及が期待されている。燃料電池は、水素含有ガスと酸素含有ガスとを導入し、水素と酸素との電気化学反応によって発電し、発電の際に水が発生する。燃料電池を設置する際、水素含有ガスを入手するためのインフラ整備が十分でないことに鑑み、炭化水素系原料を改質して水素含有ガスとする改質器が併設されることが多い。炭化水素系原料を改質する方式の1つとして、炭化水素系原料に水蒸気を混合し加熱して改質する水蒸気改質がある。水蒸気改質で利用する水(水蒸気)を、燃料電池における発電に伴って生じた水や改質器から排出された水分で賄う水自立を維持することができれば、燃料電池及び改質器を含むシステム外から水を導入しなくて済む。 In recent years, the spread of fuel cells that have high power generation efficiency and contribute to energy saving is expected as a distributed power generation device having advantages such as reduction of power transmission loss. A fuel cell introduces a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas, generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and generates water during power generation. When installing a fuel cell, in view of insufficient infrastructure for obtaining a hydrogen-containing gas, a reformer that reforms a hydrocarbon-based material into a hydrogen-containing gas is often provided. One of the methods for reforming a hydrocarbon-based material is steam reforming in which steam is mixed with a hydrocarbon-based material and heated to reform. If the water (steam) used in steam reforming can be maintained by water generated by power generation in the fuel cell or water discharged from the reformer, the fuel cell and the reformer are included. There is no need to introduce water from outside the system.
システム内で回収できる水量が減少したときに、燃料電池の過昇温防止等の種々の運転条件を適正に維持したまま凝縮水の回収を促進して水自立することができるようにしたものとして、発電電力を低下させた燃料電池の過昇温を抑制したうえで、燃料電池への酸化剤ガス供給量を相対的に減少させて燃料電池からの排気中に含まれる水蒸気の割合を増加させ、燃料電池の温度が高い場合には酸化剤ガス供給量を増加させて燃料電池を冷却するものがある(例えば、特許文献1参照。)。 When the amount of water that can be recovered in the system decreases, it is possible to promote the recovery of condensed water while maintaining various operating conditions such as prevention of overheating of the fuel cell properly so that the water can become independent. In addition to suppressing the excessive temperature rise of the fuel cell that has reduced the generated power, the oxidant gas supply amount to the fuel cell is relatively decreased to increase the proportion of water vapor contained in the exhaust from the fuel cell. In some cases, when the temperature of the fuel cell is high, the fuel cell is cooled by increasing the supply amount of the oxidant gas (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、近年、燃料電池の発電効率の向上に資する断熱性能の向上により、低出力領域においては、発電電力を低下させても放熱が進まず、燃料電池の運転温度を適正な温度に保つことができない傾向にある。このとき、燃料電池を冷却するために燃料電池に供給される酸化剤ガスを増加させると、燃料電池から排出されるガスと共にシステム外に排出される水分が増加することとなり、水自立を維持できなくなる場合があった。 However, in recent years, by improving the heat insulation performance that contributes to the improvement of the power generation efficiency of the fuel cell, in the low output region, even if the generated power is reduced, heat radiation does not proceed, and the operating temperature of the fuel cell can be maintained at an appropriate temperature. It tends to be impossible. At this time, if the oxidant gas supplied to the fuel cell is increased in order to cool the fuel cell, the water discharged from the system together with the gas discharged from the fuel cell increases, and water independence can be maintained. There was a case that disappeared.
本発明は上述の課題に鑑み、水タンク内の水位の低下を抑制することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell system capable of suppressing a decrease in the water level in a water tank.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、例えば図1に示すように、系外の電力負荷95に供給する電力を発電する固体酸化物形の燃料電池20と;燃料電池20から排出された排ガスF中に含まれる水分を回収する水回収部36と;水回収部36で回収された水を貯留する水タンク12と;水タンク12内の水位を判断する水位判断部42と;燃料電池20で発生した電力を系内で消費する電力消費負荷34hと;水タンク12内の水位が第1の所定の水位Ls以下に低下する可能性があると水位判断部42が判断したときに、燃料電池20の発電電力を定格電力よりも低い所定の電力以上としつつ、燃料電池20で発生した電力を消費させるように電力消費負荷34hを作動させる制御部43とを備える。ここで、所定の電力は、典型的には、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量を燃料電池の冷却のために増加させた際に水自立が困難にならない範囲の酸化剤ガス流量の上限に対応する出力である推奨最低出力以上で、当該推奨最低出力に極力近い任意の電力である。
In order to achieve the above object, a solid oxide fuel cell system according to a first aspect of the present invention is a solid oxide that generates electric power to be supplied to an
このように構成すると、燃料電池の発電電力を所定の電力以上とするので、燃料電池の冷却のために発電に必要な流量を超える酸化剤ガスを燃料電池に供給することを回避することが可能となり、水タンク内の水位の低下を抑制することができる。また、電力消費負荷を作動させるので逆潮流を回避することができる。 With this configuration, the power generated by the fuel cell is set to a predetermined level or higher, so that it is possible to avoid supplying an oxidant gas exceeding the flow rate necessary for power generation to cool the fuel cell to the fuel cell. Thus, it is possible to suppress a decrease in the water level in the water tank. Moreover, since the power consumption load is operated, reverse power flow can be avoided.
また、本発明の第2の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様に係る固体酸化物形燃料電池システム1において、燃料電池20から排出された排ガスFを水回収部36に導く前に燃焼させるオフガス燃焼部32と;オフガス燃焼部32から排出された排ガスFb中の可燃性物質を水回収部36に導く前に燃焼触媒で燃焼させる排ガス浄化部34であって、燃焼触媒を加熱する燃焼触媒ヒータ34hを有する排ガス浄化部34とを備え;電力消費負荷が燃焼触媒ヒータ34hで構成されている。
Moreover, the solid oxide fuel cell system according to the second aspect of the present invention is a fuel cell in the solid oxide
このように構成すると、燃料電池の発電電力を所定の電力以上に維持するための専用の電力消費負荷を設けなくて済み、システム構成の簡素化を図ることができる。 With this configuration, it is not necessary to provide a dedicated power consumption load for maintaining the generated power of the fuel cell at a predetermined level or more, and the system configuration can be simplified.
また、本発明の第3の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係る固体酸化物形燃料電池システム1において、燃料電池20で発生した電力の需要を検知する需要電力検知部25、98を備え;水位判断部42は、需要電力検知部25、98で検知された電力が所定の電力未満のときに、水タンク12内の水位が第1の所定の水位Ls以下に低下する可能性があると判断するように構成されている。
Moreover, the solid oxide fuel cell system according to the third aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, and the solid oxide fuel cell system according to the first aspect or the second aspect of the present invention. 1 includes power
このように構成すると、燃料電池の発電電力が所定の電力未満になることを回避することができる。 If comprised in this way, it can avoid that the electric power generated of a fuel cell becomes less than predetermined electric power.
また、本発明の第4の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係る固体酸化物形燃料電池システム1において、水回収部36で水分が回収された排ガスFの温度を直接又は間接的に検知する排ガス温度検知部45を備え;水位判断部42は、排ガス温度検知部45で検知された温度が所定の温度以上のときに、水タンク12内の水位が第1の所定の水位Ls以下に低下する可能性があると判断するように構成されている。
Moreover, the solid oxide fuel cell system according to the fourth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, and the solid oxide fuel cell system according to the first aspect or the second aspect of the present invention described above. 1 includes an exhaust gas
このように構成すると、水タンク内の水位を検知する機器を備えることなく、水タンク内の水量を推定することができる。 If comprised in this way, the water quantity in a water tank can be estimated, without providing the apparatus which detects the water level in a water tank.
また、本発明の第5の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係る固体酸化物形燃料電池システム1において、水タンク12内の水位が第1の所定の水位Lsよりも高い第2の所定の水位Lc以下であることを検知する水位検知部12gを備え;水位判断部42は、水位検知部12gが第2の所定の水位Lc以下であることを検知したときに、水タンク12内の水位が第1の所定の水位Ls以下に低下する可能性があると判断するように構成されている。
Further, the solid oxide fuel cell system according to the fifth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, and the solid oxide fuel cell system according to the first aspect or the second aspect of the present invention. 1 includes a water
このように構成すると、水タンク内の水位を直接検知することができ、水タンク内の水量が不足することを確実に回避することが可能になる。 If comprised in this way, the water level in a water tank can be detected directly, and it becomes possible to avoid reliably that the amount of water in a water tank is insufficient.
本発明によれば、燃料電池の冷却のために発電に必要な流量を超える酸化剤ガスを燃料電池に供給することを回避することが可能となり、水タンク内の水位の低下を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to avoid supplying oxidant gas exceeding the flow volume required for electric power generation to a fuel cell for cooling of a fuel cell, and can suppress the fall of the water level in a water tank. it can.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.
まず図1を参照して、本発明の実施の形態に係る固体酸化物形燃料電池システム1を説明する。図1は、固体酸化物形燃料電池システム1の模式的系統図である。固体酸化物形燃料電池システム1(以下、単に「燃料電池システム1」という。)は、原料Dを水素に富む燃料ガスEに改質する改質器11と、改質器11における原料Dの改質に用いられる改質水Wを貯留する水タンク12と、固体酸化物形燃料電池20(以下、単に「燃料電池20」という。)と、燃料電池20から排出されたオフガスの一種である燃料オフガスFeを燃焼させるオフガス燃焼部としての燃焼部32と、燃焼部32から排出された燃焼排ガスFbの可燃成分を燃焼させる排ガス浄化部としての浄化部34と、水回収部としての熱交換部36と、制御装置40とを備えている。
First, a solid oxide
原料Dは、改質することで燃料電池20における発電に利用可能となる程度に水素に富むガス(水素リッチガス)にできるものであり、典型的には炭化水素系燃料が用いられる。具体例として、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は、石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のもの等を適宜用いることができる。炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、LPG、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。
The raw material D can be made into a gas rich in hydrogen (hydrogen-rich gas) that can be used for power generation in the
改質器11は、原料Dの改質を促進させる改質触媒を内部に有している。本実施の形態では、少なくとも水蒸気改質触媒が改質器11に収容されている。水蒸気改質触媒は吸熱反応が優勢となる改質触媒であるので、本実施の形態では、水蒸気改質触媒が、吸熱反応に必要な熱を燃焼部32からも得ることができるように構成されている。改質器11には、改質水Wを水タンク12から改質器11に導く改質水ラインとしての改質水管51と、原料Dを導入する原料ラインとしての原料管56と、原料Dを改質する際の酸化反応に用いられる酸化剤ラインとしての空気管58とが接続されている。なお、「・・・ライン」とは、流体の流路であり、典型的には専ら流体を案内する管であるが、他の用途に用いられる物と物との間に形成された空間であってもよい。
The
改質水管51には、改質水Wを搬送する改質水ポンプ13と、改質水Wを気化する気化器14が配置されている。改質器11と気化器14とは、典型的には隣接して設けられているが、配管で連結されていてもよい。原料管56には、原料Dを改質器11に向けて圧送する原料供給装置としての原料ブロワ16が挿入配置されている。空気管58には、酸化剤としての空気A1を改質器11に向けて圧送する酸化剤供給装置としての空気ブロワ18が挿入配置されている。図1では、原料管56を改質器11に直接連結した例を示しているが、原料管56を気化器14に連結し、原料D及び改質水Wを同時に気化器14に導入して両者を気化及び混合させる構成としてもよい。改質器11は、原料D及び気化した改質水W並びに空気A1を導入して燃料ガスEを生成するように構成されている。改質器11には、また、生成された燃料ガスEを導出する燃料ガスラインとしての燃料ガス管61が接続されている。
In the reforming
水タンク12は、改質器11における原料Dの改質を連続して行うことができるのに足りる量の改質水Wを蓄えることができる有効容量を有している。一端が改質器11に接続された改質水管51の他端は、水タンク12の下部に接続されている。水タンク12には、内部に貯留される改質水Wが溢流するのを防止するオーバーフロー管12pが、上部側面に接続されている。オーバーフロー管12pの水タンク12に接続された部分の下端が、水タンク12の最高水位Lhとなる。また、水タンク12には、水タンク12内の水位を検知する水位検知部としての水位計12gが設けられている。水位計12gは、低水位Lsよりも高く最高水位Lhよりも低い警告水位Lcを検知することができるように構成されている。ここで、低水位Lsは、改質水Wを、燃料電池システム1内で回収した水で賄う、いわゆる水自立を維持することが困難になると予想される水位であり、第1の水位に相当する。低水位Lsは、例えば水タンク12の有効容量の半分の容量の改質水Wが貯留されているときの水位とすることができる。また、警告水位Lcは、水タンク12内の水位が低水位Lsに近づいていることを知るための水位であり、第2の水位に相当する。水位計12gは、典型的には、電極棒あるいはフロートスイッチが用いられる。
The
燃料電池20は、アノード21と、カソード22と、電解質23とを有している。アノード21は、燃料ガス管61を介して改質器11と接続されている。カソード22には、酸素を含む酸化剤ガスA2を導入する酸化剤ガスラインとしての酸化剤ガス管62が接続されている。酸化剤ガスA2は、典型的には空気である。酸化剤ガス管62には、酸化剤ガスA2をカソード22に向けて圧送する酸化剤ガス供給装置としての酸化剤ガスブロワ28が挿入配置されている。燃料電池20は、燃料ガスE及び酸化剤ガスA2を導入し、燃料ガスE中の水素等と酸化剤ガスA2中の酸素との電気化学的反応により直流の電力を発生するように構成されている。
The
燃料電池20としては、本実施の形態では円筒型(平板円筒型を含む)の固体酸化物形燃料電池(SOFC)が用いられている。燃料電池20は、発電に適した温度(概ね700〜1000℃)があり、当該適温を維持するために、シリカやアルミナ等の無機材料によって放熱率が低くなるように形成された断熱材(不図示)で覆われている。燃料電池20における発電のために燃料電池20に供給された燃料ガスE及び酸化剤ガスA2は、そのすべてが発電に利用されるのではなく、燃料電池20の発電電流に応じた分が利用される。燃料電池20における発電のために燃料電池20に供給された燃料ガスEのうち、発電に利用されなかった分は、燃料オフガスFeとして排出される。また、燃料電池20における発電のために燃料電池20に供給された酸化剤ガスA2のうち、発電に利用されなかった分は、酸化剤オフガスFaとして排出される。
As the
燃焼部32は、燃料オフガスライン63を介してアノード21と連絡している。燃焼部32は、また、酸化剤オフガスライン64を介してカソード22と連絡している。燃焼部32は、燃料オフガスライン63を介して導入した燃料オフガスFeを燃焼させるように構成されている。燃料オフガスFeの燃焼に必要な酸化剤は、酸化剤オフガスライン64を介して導入した酸化剤オフガスFaが用いられる。燃焼部32は、改質器11内の改質触媒に熱を与えることができるように、改質器11に隣接して配置されている。例えば、改質器11及び燃料電池20が収容された筐体(不図示)内において、燃料オフガスFe及び酸化剤オフガスFaが排出される部分の上部に改質器11を配置し、改質器11と燃料電池20との間の空間で燃料オフガスFeを燃焼させる構造としてもよい。この場合、改質器11と燃料電池20との間の空間が燃焼部32に相当し、燃料オフガスライン63及び酸化剤オフガスライン64と、燃焼部32とが極めて近接した構造となる。燃焼部32は、燃料オフガスFeの燃焼で生じる燃焼排ガスFbを排出するように構成されている。燃焼部32には、燃焼排ガスFbを流す燃焼排ガスラインとしての燃焼排ガス管65が接続されている。
The
浄化部34は、燃焼排ガス管65を介して燃焼部32と連絡している。浄化部34は、燃焼部32において燃料オフガスFe中の可燃成分が燃焼しきらずに燃焼排ガスFb中に可燃成分が含まれる場合に、燃焼排ガスFb中の可燃成分を燃焼させることで燃焼排ガスFbを浄化する部位である。浄化部34は、燃焼排ガスFb中の可燃成分を燃焼させたときに発生する熱を改質器11に与えることができるように配置されていてもよい。浄化部34は、燃焼排ガスFb中の可燃成分を燃焼させる燃焼触媒(不図示)と、燃焼触媒を活性温度に昇温する燃焼触媒ヒータ34hとを有している。燃焼触媒は、燃焼排ガスFb中の可燃成分の酸化を促進させる物質で構成されており、例えば、白金、パラジウム等の貴金属系触媒や、マンガン、鉄等の卑金属系触媒等を用いることができる。燃焼触媒ヒータ34hは、燃料電池システム1の起動時に燃焼触媒(不図示)を活性温度まで速やかに上昇させることができる発熱量を有するように構成されている。また、燃焼触媒ヒータ34hは、典型的には、デューティ比を変えることで、発熱量を変えることができるように構成されている。本実施の形態では、燃焼触媒ヒータ34hが電力消費負荷に相当する。浄化部34は、燃焼排ガスFbが浄化されて生じる浄化排ガスFpを排出するように構成されている。燃料電池20から排出され、熱交換部36に流入するまでに生ずる燃料オフガスFe、酸化剤オフガスFa、燃焼排ガスFb、浄化排ガスFpを、総称して単に「排ガスF」ということとする。浄化部34には、浄化排ガスFpを流す浄化排ガスラインとしての浄化排ガス管66が接続されている。
The
熱交換部36は、浄化排ガスFpが保有する水分及び熱を回収する部位である。熱交換部36は、熱回収流体Cを流す熱回収流体流路36xを有している。熱交換部36は、浄化排ガスFpを導入し、導入した浄化排ガスFpと熱回収流体流路36x内を流れる熱回収流体Cとの間で熱交換を行わせることで、熱回収流体Cのエンタルピを増加させ(熱回収)、浄化排ガスFpのエンタルピを減少させるように構成されている。また、熱交換部36は、浄化排ガスFpのエンタルピを減少させることにより、浄化排ガスFp中に含まれていた水分が凝縮した凝縮水Wcが生じるように構成されている。熱交換部36は、浄化排ガスFpから水分及び熱が回収された後の系外放出ガスGを流す系外放出ガスラインとしての系外放出ガス管67と、凝縮水Wcを排出する凝縮水ラインとしての凝縮水管69とが接続されている。系外放出ガス管67には、熱交換部36から排出された系外放出ガスGの温度を検知する排ガス温度検知部としての温度計45が設けられている。一端が熱交換部36に接続された凝縮水管69の他端は、水タンク12内で開口している。凝縮水管69は、熱交換部36で生じた凝縮水Wcを水タンク12に導くように配設されている。水タンク12に導かれた凝縮水Wcは、水処理装置(不図示)を経て、改質水Wとして利用される。
The
燃料電池システム1は、パワーコンディショナ25を介して系統電源PSに連系されている。系統電源PSは、電力会社が保有する商用の配電線網から供給される電源である。パワーコンディショナ25は、燃料電池20で発電された電力を安定した出力に調整する機器である。パワーコンディショナ25は、燃料電池20で発生した直流電力を昇圧するコンバータと、コンバータで昇圧された直流の電力を交流に変換するインバータとを有している。パワーコンディショナ25を介して系統電源PSと連系した燃料電池システム1は、燃料電池システム1の外部(系外)に配置された電力負荷である系外負荷95(例えば家電機器等)に電気的に接続されており、燃料電池20で発電された電力を系外負荷95に供給することができるように構成されている。パワーコンディショナ25は、燃料電池システム1から出力する電力を調節することができるように構成されている。本実施の形態におけるパワーコンディショナ25は、瞬時に出力電力を下げることができるように構成されている。これにより、需要電力の減少に追従しきれずに余剰電力が系統電源PSに向けて出力(逆潮流)されてしまうことを防ぐことができ、このような理由による余剰電力を消費するための専用の機器(典型的には燃料電池を冷却する冷却水又は蓄熱のための回収水に放熱するヒータ)を設けなくて済む。燃料電池システム1との接続点よりも上流側の電力ケーブル99には、系統電源PSから供給される電力を検知する電力計98が配設されている。
The
制御装置40は、各計器で検知された値を受信する受信部41と、水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があるか否かを判断する水位判断部42と、燃料電池システム1を構成する機器の動作を制御する制御部43とを有している。受信部41は、水位計12g、温度計45、電力計98と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各計器12g、45、98で検知された値を信号として受信することができるように構成されている。水位判断部42は、受信部41が受信した値に基づいて、水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があるか否かを判断するように構成されている。ここで、低水位Ls以下に低下する可能性があるとは、典型的には、水タンク12内の水位が低下傾向にあることが予測できる状態である。制御部43は、改質水ポンプ13、原料ブロワ16、空気ブロワ18、酸化剤ガスブロワ28と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、これらの機器の発停及び吐出流量を制御することができるように構成されている。また、制御部43は、パワーコンディショナ25と信号ケーブルで接続されており、燃料電池システム1から系外への出力電力、及び触媒ヒータ34hへの出力電力を調節することができるように構成されている。また、制御部43は、操作盤(不図示)を介して、あるいは遠隔により、燃料電池システム1の運転に関する指令の信号を受けて、あらかじめ記憶されているシーケンスをふまえて、燃料電池システム1の運転を制御するように構成されている。
The
引き続き図1を参照して、燃料電池システム1の作用を説明する。燃料電池システム1を起動する指令を制御部43が受けると、制御部43は、燃料電池20における発電に必要な燃料ガスEの生成を開始するべく、原料ブロワ16及び空気ブロワ18を起動して原料D及び空気A1を改質器11に供給する。すると、改質器11において、所定の部分酸化反応が行われ、燃料ガスEが生成される。次に、空気ブロワ18に代えて改質水ポンプ13を起動し、改質水Wを改質器11に供給する。改質水ポンプ13が起動すると、水タンク12内に貯留されている改質水Wが改質水管51を流れ、途中、気化器14で気化されたうえで、改質器11に流入する。原料D及び気化した改質水Wが導入された改質器11では、原料Dの水蒸気改質反応が行われ、燃料ガスEの生成が継続される。なお、原料Dに加えて空気A1と改質水Wとを改質器11に供給し、自己熱改質反応が行われることで燃料ガスEが生成されることとしてもよい。
With continued reference to FIG. 1, the operation of the
改質器11で生成された燃料ガスEは燃料電池20のアノード21に供給される。また、制御部43は、酸化剤ガスブロワ28を起動させる。これにより、燃料電池20のカソード22に酸化剤ガスA2が供給される。燃料ガスE及び酸化剤ガスA2が導入された燃料電池20では、燃料ガスE中の水素等と酸化剤ガスA2中の酸素との電気化学的反応による発電が行われる。燃料電池20で発生した電力は、パワーコンディショナ25を介して系外負荷95に適宜供給される。燃料電池20では、発電のための反応に伴って、水が生成される。燃料電池20に導入された燃料ガスE及び酸化剤ガスA2は、発電に利用された後に燃料オフガスFe及び酸化剤オフガスFaとして排出され、燃焼部32に至る。燃料オフガスFeは、酸化剤オフガスFaを酸化剤として燃焼部32で燃焼され、このとき生ずる燃焼熱は、改質器11における水蒸気改質反応に利用される。
The fuel gas E generated by the
燃焼部32で燃料オフガスFeが燃焼されることによって生じた燃焼排ガスFbは、燃焼排ガス管65を流れ、浄化部34に至る。燃焼排ガスFbは、可燃成分が存在する場合に、浄化部34の燃焼触媒によって燃焼されて浄化される。浄化部34では、燃料電池システム1の起動初期は、燃焼触媒が活性温度に達していないため、制御部43が燃焼触媒ヒータ34hを作動させ、燃焼触媒を速やかに活性温度に上昇させる。制御部43は、燃焼触媒が活性温度に達したら、燃焼触媒ヒータ34hへの通電を停止する。浄化部32で燃焼排ガスFbが浄化されることによって生じた浄化排ガスFpは、浄化排ガス管66を流れ、熱交換部36に至る。燃料電池20から排出された排ガスFは、水分が含まれている。このため、浄化排ガスFpは、熱交換部36において熱回収流体流路36xを流れる熱回収流体Cに冷却されることで、浄化排ガスFp中の水分が凝縮する。熱交換部36において浄化排ガスFp中から水分が冷却除去されて生じた系外放出ガスGは、系外排ガス管67を流れて燃料電池システム1の外へ排出される。本実施の形態では、温度計45が、熱交換部36から排出された系外放出ガスGの温度を検知して、制御装置40の受信部41へ随時送信している。
The combustion exhaust gas Fb generated by burning the fuel off-gas Fe in the
他方、熱交換部36で冷却された浄化排ガスFpから凝縮した凝縮水Wcは、凝縮水管69を流れて水タンク12に流入する。このようにして、燃料ガスEの生成のために水タンク12から改質水Wが減少しても、凝縮水Wcとして水タンク12に改質水Wが流入してくるので、燃料電池システム1の外部から直接水タンク12に改質水Wを補給しなくても、水タンク12内の改質水Wが枯渇することを回避することができる。燃料電池20における発電に伴って水が生成されることとから、水タンク12に流入する凝縮水Wcは、典型的には、改質水ポンプ13の稼働によって水タンク12から出て行く改質水Wよりも多くなる。水タンク12に凝縮水Wcが流入し、最高水位Lhを超えるようになると、最高水位Lhを超える分の改質水Wは、オーバーフロー管12pを介して燃料電池システム1から排出される。
On the other hand, the condensed water Wc condensed from the purified exhaust gas Fp cooled by the
定常運転時の燃料電池20では、パワーコンディショナ25で要求された電力が発電される。ここで、定常運転とは、燃料電池20において所望の発電電力を発生させることができる状態の運転であり、典型的には燃料電池システム1の起動工程及び停止工程以外の状態にあるときの運転である。パワーコンディショナ25で要求される電力は、運転時の状況に応じて変化し得る。一般に、燃料電池には、要求された電力を燃料電池で発電する際に利用される水素及び酸素の流量よりも多い流量の水素及び酸素が供給される。制御部43は、要求された電力を燃料電池20で発電する際に利用される水素の流量に対して所定の割合だけ多い流量の水素を燃料電池20に供給可能な流量の燃料ガスEを改質器11で生成できるように、原料ブロワ16の回転速度を調節する。また、制御部43は、改質器11における燃料ガスEの生成流量に応じた改質水Wを改質器11に供給するように、改質水ポンプ13の回転速度を調節する。また、制御部43は、要求された電力を燃料電池20で発電する際に利用される酸素の流量に対して所定の割合だけ多い流量の酸素を燃料電池20に供給可能な流量の酸化剤ガスA2を燃料電池20に供給するように、酸化剤ガスブロワ28の回転速度を調節する。燃料電池20で発電された直流電力は、パワーコンディショナ25において昇圧され、交流電力に変換されて、系外負荷95に供給される。系外負荷95に供給される電力が、燃料電池20で発電された電力だけでは不足する場合、不足分の電力が系統電源PSから系外負荷95に供給される。電力計98は、系統電源PSから系外負荷95へ供給される電力を検知して、制御装置40の受信部41へ随時送信している。
In the
固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、一般に、温度と発電効率とに相関があり、寿命等を考慮して定められる所定の温度範囲において、発電効率が高くなる適切な温度で運転することが好ましい。仮に、燃料電池20が過剰に昇温した場合、燃料電池20に供給する酸化剤ガスA2の流量を増加することで、燃料電池20を冷却することが可能である。燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量は、燃料電池20で発電に利用されること及び燃料電池20を適温に維持するために利用されることを加味すると、従来は燃料電池の発電電力が低下するほど供給流量が減少するようにしていたが、断熱が強化された燃料電池20では、低出力領域において、供給流量の減少率が小さくなる、あるいは供給流量が増加するような特性になっている。
In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) has a correlation between temperature and power generation efficiency, and can be operated at an appropriate temperature at which power generation efficiency is high in a predetermined temperature range determined in consideration of a lifetime or the like. preferable. If the temperature of the
図2に、燃料電池20を適切な運転温度に維持する際の、燃料電池20の発電電力(横軸)と、燃料電池20に供給される燃料ガスE及び酸化剤ガスA2の流量(縦軸)との関係の一例を示す。図2中、曲線Reは燃料ガスEの流量を示し、曲線Rtは燃料ガスE及び酸化剤ガスA2の合計の流量を示す。したがって、曲線Rtから曲線Reを引いた分が酸化剤ガスA2の流量に相当する。なお、曲線Rtの破線で示した部分は、燃料電池20を冷却するために供給された分を除いた場合の合計流量、換言すれば、燃料電池20の発電に必要な分の燃料ガスE及び酸化剤ガスA2の合計の流量を示す。このことから、曲線Rtの実線部分と破線部分とに挟まれた分が、燃料電池20の冷却のための酸化剤ガスA2の増量分となる。
FIG. 2 shows the power generated by the fuel cell 20 (horizontal axis) and the flow rates of the fuel gas E and oxidant gas A2 supplied to the fuel cell 20 (vertical axis) when the
図2から明らかなように、燃料電池20の出力が高出力領域においては、燃料電池20の発電電力が定格出力Prから低下するにつれて、燃料電池20に供給される燃料ガスE及び酸化剤ガスA2の流量が減少している。これは、燃料電池20の発電電力の低下に伴って、発電に必要な酸化剤ガスA2の流量が少なくなるためである。そして、燃料電池20の出力が低出力領域になると、燃料電池20の発電電力が低下しても、燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量が減少しなくなっている。これは、燃料電池20の発電電力の低下に伴って発電に必要な酸化剤ガスA2の流量が減少するものの(曲線Rtの破線部分参照)、ある出力以下では燃料電池20における余剰の熱量が増加することに伴い、燃料電池20を適切な温度まで低下させる(冷却する)のに要する酸化剤ガスA2の流量が増加するためである。図2中、曲線Rtの実線と破線とで挟まれた部分を見ると、燃料電池20の発電電力が低下するにつれて、燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量のうち燃料電池20の冷却のための分が占める割合が増加することが分かる。後述するように、低出力領域において燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量が、発電に必要な流量を超えて増加すると、燃料電池システム1の水自立が困難となる場合がある。以下、燃料電池システム1の水自立が困難にならない範囲の酸化剤ガスA2の流量に対応する出力、換言すると、燃料電池20の冷却のための酸化剤ガスA2の流量増加分を加味した酸化剤ガスA2の流量が水自立可能な範囲にあるときの出力のうちの最低点を「推奨最低出力Pm」ということとする。つまり、推奨最低出力Pmは、水自立を維持するために推奨される最低出力である。
As is apparent from FIG. 2, when the output of the
固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、その特性上、系外負荷95の電力需要がなくても運転を停止せずに継続するのが一般的である。系外負荷95の電力需要が少なくなって、燃料電池20の発電電力を、燃料電池20の冷却が不要な出力のうちの最低点(典型的には推奨最低出力Pmより大きい出力点)未満に低下させると、燃料電池20の過昇温を防ぐために、燃料電池20の発電に必要な分を超えた流量の酸化剤ガスA2の供給が必要となる。しかしながら、燃料電池20の発電電力を低下させたうえで燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量を発電に必要な分を超えて増加させると、酸化剤利用率(「燃料電池20における発電に利用される酸化剤ガスA2の流量」/「燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量」)が低下することとなる。酸化剤利用率が低下すると、燃料電池システム1外に排出される系外放出ガスGの流量が増加する。すると、熱交換部36において凝縮されずに系外放出ガスGと共に燃料電池システム1外に排出される水分が増加し、水タンク12に回収される凝縮水Wcの流量が減少してしまう。燃料電池システム1では、原則として外部から改質水Wを導入していないため、燃料電池システム1外に排出される水分が増加すると水自立を維持することができず、運転の継続が困難になる。そこで、燃料電池システム1では、水自立を維持するために以下の制御を行うこととしている。
The solid oxide fuel cell (SOFC) generally continues without stopping operation even when there is no power demand of the
図3は、燃料電池システム1における水自立を維持するための制御の第1の例を示すフローチャートである。以下の説明において、燃料電池システム1の構成あるいは特性に言及しているときは適宜図1あるいは図2を参照することとする。受信部41は、運転中、前述のように、電力計98を介して系統電源PSから系外負荷95へ供給される電力を受信していると共に、パワーコンディショナ25を介して燃料電池システム1から系外負荷95へ供給される電力を受信している。電力計98で検知した電力及びパワーコンディショナ25を介して燃料電池システム1から系外負荷95へ供給される電力を合計すると、系外負荷95の需要電力が分かる。このように、本実施の形態では、パワーコンディショナ25及び電力計98が、需要電力検知部を構成している。水位判断部42は、受信部41が受信した値に基づいて、系外負荷95の電力需要の状況を推定し、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp(図2参照)未満か否かを判断する(S11)。ここで、所定の電力Ppは、定格出力Prよりも低く、推奨最低出力Pm以上であって、推奨最低出力Pmに極力近い任意の値の電力である。
FIG. 3 is a flowchart showing a first example of control for maintaining water independence in the
燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満か否かを判断する工程(S11)において、所定の電力Pp未満の場合、水位判断部42は、水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があると判断し、制御部43が、パワーコンディショナ25を介して燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上の所定の電力Ppに極力近い電力としつつ、燃焼触媒ヒータ34hに通電させる(S12)。ここで、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満の場合に水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があると判断するのは、所定の電力Ppに近い推奨最低出力Pmを下回った場合は、燃料電池20の冷却のために使われる分の燃料電池20に供給される酸化剤ガスA2の流量が水自立困難となる程度に増加し、系外に排出される水分が増加して、水タンク12に回収される凝縮水Wcの流量が減少するためである。燃料電池システム1では、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満の場合でも、燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上とするので、水自立が困難なほど燃料電池20の冷却のために発電に必要な流量を超える流量の酸化剤ガスA2を燃料電池20に供給することを回避することができ、水タンク12内の水位の低下を抑制することができる。
In the step of determining whether or not the demand for power generated in the
燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満の場合に、燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上としつつ燃焼触媒ヒータ34hに通電させると、燃料電池20で発生した電力のうち余剰の電力(系外負荷95に供給されない電力)が燃焼触媒ヒータ34hで消費される。燃焼触媒ヒータ34hは、専ら、燃料電池システム1の起動時に燃焼触媒を昇温するために用いられるため、通常、定常運転時は非通電となっている。したがって、燃料電池20で発生した余剰電力を、燃焼触媒ヒータ34hで消費させて浄化排ガスFpに熱として放出することができる。また、燃焼触媒ヒータ34hは、デューティ比を調節することができるので、燃料電池20の余剰電力の変化に対応することができる。
When the demand for the electric power generated in the
水位判断部42は、その後、受信部41が受信した値に基づいて、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp以上になったか否かを判断する(S13)。所定の電力Pp以上になっていない場合は、再び燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp以上になったか否かを判断する工程(S13)に戻る。他方、所定の電力Pp以上になった場合は、制御部43が、燃焼触媒ヒータ34hへの通電を遮断する(S14)。以上で、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満か否かを判断する工程(S11)から、上述のフローを繰り返す。なお、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満か否かを判断する工程(S11)において、所定の電力Pp未満でない場合も、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp未満か否かを判断する工程(S11)から、上述のフローを繰り返す。
Thereafter, the water
次に図4を参照して、水自立を維持するための制御の別の例を説明する。図4は、燃料電池システム1における水自立を維持するための制御の第2の例を示すフローチャートである。受信部41は、運転中、前述のように、温度計45から系外放出ガスGの温度を受信している。燃料電池システム1が定常運転になると、水位判断部42は、燃料電池20に投入される燃料ガスEの流量及び酸化剤ガスA2の流量、並びに改質水Wの流量から、熱交換部36に流入する浄化排ガスFpの流量及び含有水分量を推定し、この推定した値に基づいて、燃料電池システム1における水自立が困難になるほどの水量しか凝縮させることができない系外放出ガスGの温度の下限値(以下、この温度を「水自立困難温度」という)を設定する(S21)。ここで、系外放出ガスGの温度と水自立との関係を補足すると、熱交換部36に導入された浄化排ガスFpが熱回収流体Cに奪われる熱量が大きいほど、凝縮水Wcの生成流量が大きくなり、系外放出ガスGの温度が低下するということができる。本実施の形態では、水自立困難温度が所定の温度に相当する。なお、燃料電池20に投入される燃料ガスEの流量は、原料ブロワ16の下流に配置された流量計(不図示)にて取得することができ、燃料電池20に投入される酸化剤ガスA2の流量は、酸化剤ガスブロワ28の下流に配置された流量計(不図示)にて取得することができる。
Next, another example of control for maintaining water independence will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a second example of control for maintaining water self-supporting in the
水位判断部42は、水自立困難温度を設定したら、温度計45で検知された温度が水自立困難温度以上か否かを判断する(S22)。温度計45で検知された温度が水自立困難温度以上の場合、水位判断部42は、水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があると判断し、制御部43が、パワーコンディショナ25を介して燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上の所定の電力Ppに極力近い電力としつつ、燃焼触媒ヒータ34hに通電させる(S23)。通常、熱交換部36で生成される凝縮水Wcの流量が少なくなる場合は、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp(図2参照)未満となっているが、燃料電池システム1では、燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上としつつ、余剰電力を燃焼触媒ヒータ34hに消費させることとしている。これにより、水自立が困難なほど燃料電池20の冷却のために発電に必要な流量を超える流量の酸化剤ガスA2を燃料電池20に供給することを回避することができ、水タンク12内の水位の低下を抑制することができる。
After setting the water independence difficult temperature, the water
水位判断部42は、その後、燃料電池20の発電電力の変動に伴い、水自立困難温度を再設定する(S24)。そして、水位判断部42は、温度計45で検知された温度が、再設定した水自立困難温度未満になったか否かを判断する(S25)。水自立困難温度未満になっていない場合は、水自立困難温度を再設定する工程(S24)に戻る。他方、水自立困難温度未満になった場合は、制御部43が、燃焼触媒ヒータ34hへの通電を遮断する(S26)。以上で、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び水自立困難温度を設定する工程(S21)から、上述のフローを繰り返す。なお、温度計45で検知された温度が水自立困難温度以上か否かを判断する工程(S22)において、水自立困難温度以上でない場合も、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び水自立困難温度を設定する工程(S21)から、上述のフローを繰り返す。
Thereafter, the water
次に図5を参照して、水自立を維持するための制御のさらに別の例を説明する。図5は、燃料電池システム1における水自立を維持するための制御の第3の例を示すフローチャートである。受信部41は、運転中、水位計12gから水タンク12内の水位の情報を受信している。水位判断部42は、水位計12gが、水タンク12内の水位が警告水位Lc以下であることを検知したか否かを判断する(S31)。水タンク12内の水位が警告水位Lc以下である場合、水位判断部42は、水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があると判断し、制御部43が、パワーコンディショナ25を介して燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上の所定の電力Ppに極力近い電力としつつ、燃焼触媒ヒータ34hに通電させる(S32)。水タンク12内の水位が警告水位Lcまで低下しているということは、系外に放出される水分が多く、熱交換部36で生成される凝縮水Wcの流量が少なくなっていることを示唆している。通常、熱交換部36で生成される凝縮水Wcの流量が少なくなる場合は、燃料電池20で発生した電力の需要が所定の電力Pp(図2参照)未満となっているが、燃料電池システム1では、燃料電池20の発電電力を所定の電力Pp以上としつつ、余剰電力を燃焼触媒ヒータ34hに消費させることとしている。これにより、水自立が困難なほど燃料電池20の冷却のために発電に必要な流量を超える流量の酸化剤ガスA2を燃料電池20に供給することを回避することができ、水タンク12内の水位の低下を抑制することができる。
Next, still another example of the control for maintaining water independence will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a third example of control for maintaining water self-sustainability in the
その後、水位判断部42は、受信部41が受信した水位計12gの検知結果に基づいて、水タンク12内の水位が警告水位Lcを超えたか否かを判断する(S33)。警告水位Lcを超えていない場合は、再び水タンク12内の水位が警告水位Lcを超えたか否かを判断する工程(S33)に戻る。他方、警告水位Lcを超えた場合は、制御部43が、燃焼触媒ヒータ34hへの通電を遮断する(S34)。以上で、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び水タンク12内の水位が警告水位Lc以下であることを検知したか否かを判断する工程(S31)から、上述のフローを繰り返す。なお、水タンク12内の水位が警告水位Lc以下であることを検知したか否かを判断する工程(S31)において、警告水位Lc以下でない場合も、水タンク12内の水位の低下を抑制する制御を一旦終了し、再び水タンク12内の水位が警告水位Lc以下であることを検知したか否かを判断する工程(S31)から、上述のフローを繰り返す。
Thereafter, the water
以上、燃料電池システム1における水自立を維持するための制御の例を、第1の例から第3の例まで説明したが、これらの制御すべてをそれぞれ並行して実施し、安全側の観点から最も早く水タンク12内の水位が低水位Ls以下に低下する可能性があると判断した制御例にしたがって、その後のフローを進めることとしてもよい。あるいは、3つの例のうちの2つをそれぞれ並行して実施することとしてもよく、3つの例のうちのいずれか1つを実施することとしてもよい。3つの例のうちの2つ又は1つを選択的に実施する場合において、選択した制御例の実行に水位計12g及び/又は温度計45を用いない場合、燃料電池システム1は用いない水位計12g及び/又は温度計45を省略してもよい。
As mentioned above, although the example of the control for maintaining the water independence in the
以上の説明では、電力消費負荷が燃焼触媒ヒータ34hであるとしたが、燃焼触媒ヒータ34h以外の、燃料電池システム1内で任意に電力を消費することができる機器(例えば、燃料電池システム1の運転に影響を及ばさずに余剰電力を消費することができるポンプ等の電気機器)でもよい。
In the above description, the power consumption load is the
以上の説明では、温度計45が系外放出ガスGの温度を検知することで、熱交換部36内の排ガスの温度を直接検知することとしたが、熱交換部36に供給される熱回収流体Cの入口温度あるいは出入口温度差を検知することで熱交換部36内の排ガスの温度を間接的に検知することとしてもよい。あるいは、熱交換部36で生成される凝縮水Wcの流量を推定することができる物理量を検知することとしてもよい。
In the above description, the
1 固体酸化物形燃料電池システム
12 水タンク
12g 水位計
20 固体酸化物形燃料電池
32 燃焼部
34 浄化部
34h 燃焼触媒ヒータ
36 熱交換部
40 制御装置
41 受信部
42 水位判断部
43 制御部
45 温度計
95 系外負荷
98 電力計
F 排ガス
Fb 燃焼排ガス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料電池から排出された排ガス中に含まれる水分を回収する水回収部と;
前記水回収部で回収された水を貯留する水タンクと;
前記水タンク内の水位を判断する水位判断部と;
前記燃料電池で発生した電力を系内で消費する電力消費負荷と;
前記水タンク内の水位が第1の所定の水位以下に低下する可能性があると前記水位判断部が判断したときに、前記燃料電池の発電電力を定格電力よりも低い所定の電力以上としつつ、前記燃料電池で発生した電力を消費させるように前記電力消費負荷を作動させる制御部とを備える;
固体酸化物形燃料電池システム。 A solid oxide fuel cell for generating electric power to be supplied to a power load outside the system;
A water recovery unit for recovering moisture contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell;
A water tank for storing the water recovered by the water recovery unit;
A water level determination unit for determining the water level in the water tank;
A power consuming load that consumes power generated in the fuel cell in the system;
When the water level determination unit determines that the water level in the water tank may drop below a first predetermined water level, the generated power of the fuel cell is set to be equal to or higher than a predetermined power lower than the rated power. And a controller that operates the power consumption load so as to consume the power generated in the fuel cell;
Solid oxide fuel cell system.
前記オフガス燃焼部から排出された排ガス中の可燃性物質を前記水回収部に導く前に燃焼触媒で燃焼させる排ガス浄化部であって、前記燃焼触媒を加熱する燃焼触媒ヒータを有する排ガス浄化部とを備え;
前記電力消費負荷が前記燃焼触媒ヒータで構成された;
請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 An off-gas combustion section for burning the exhaust gas discharged from the fuel cell before introducing it to the water recovery section;
An exhaust gas purification unit for combusting a combustible substance in the exhaust gas discharged from the off-gas combustion unit with a combustion catalyst before introducing the combustible material to the water recovery unit, the exhaust gas purification unit having a combustion catalyst heater for heating the combustion catalyst; Comprising:
The power consumption load comprises the combustion catalyst heater;
The solid oxide fuel cell system according to claim 1.
前記水位判断部は、前記需要電力検知部で検知された電力が前記所定の電力未満のときに、前記水タンク内の水位が第1の所定の水位以下に低下する可能性があると判断するように構成された;
請求項1又は請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 A demand power detection unit for detecting a demand for power generated in the fuel cell;
The water level determination unit determines that the water level in the water tank may drop below a first predetermined water level when the power detected by the demand power detection unit is less than the predetermined power. Configured as follows;
The solid oxide fuel cell system according to claim 1 or 2.
前記水位判断部は、前記排ガス温度検知部で検知された温度が所定の温度以上のときに、前記水タンク内の水位が第1の所定の水位以下に低下する可能性があると判断するように構成された;
請求項1又は請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 An exhaust gas temperature detection unit that directly or indirectly detects the temperature of the exhaust gas from which moisture has been recovered by the water recovery unit;
The water level determination unit may determine that the water level in the water tank may drop below a first predetermined water level when the temperature detected by the exhaust gas temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined temperature. Composed of;
The solid oxide fuel cell system according to claim 1 or 2.
前記水位判断部は、前記水位検知部が前記第2の所定の水位以下であることを検知したときに、前記水タンク内の水位が第1の所定の水位以下に低下する可能性があると判断するように構成された;
請求項1又は請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 A water level detection unit for detecting that the water level in the water tank is equal to or lower than a second predetermined water level higher than the first predetermined water level;
When the water level determination unit detects that the water level detection unit is below the second predetermined water level, the water level in the water tank may drop below the first predetermined water level. Configured to judge;
The solid oxide fuel cell system according to claim 1 or 2.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017069103A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system |
WO2017104258A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system and control method for fuel cell system |
JP7422007B2 (en) | 2020-05-29 | 2024-01-25 | 大阪瓦斯株式会社 | Solid oxide fuel cell system |
JP7455710B2 (en) | 2020-09-11 | 2024-03-26 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system and fuel cell system operating method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010231921A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Kyocera Corp | Fuel cell device |
JP2011034701A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Aisin Seiki Co Ltd | Fuel cell system |
JP2011210448A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Fuel cell system |
JP2013222577A (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Osaka Gas Co Ltd | Solid oxide type fuel cell system |
-
2013
- 2013-11-22 JP JP2013241529A patent/JP6306327B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010231921A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Kyocera Corp | Fuel cell device |
JP2011034701A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Aisin Seiki Co Ltd | Fuel cell system |
JP2011210448A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Fuel cell system |
JP2013222577A (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Osaka Gas Co Ltd | Solid oxide type fuel cell system |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017069103A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system |
WO2017104258A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system and control method for fuel cell system |
JP7422007B2 (en) | 2020-05-29 | 2024-01-25 | 大阪瓦斯株式会社 | Solid oxide fuel cell system |
JP7455710B2 (en) | 2020-09-11 | 2024-03-26 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system and fuel cell system operating method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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