JP2020053365A - Fuel cell system and reforming water flow control program - Google Patents

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怜 加藤
Rei Kato
怜 加藤
貴亮 染川
Takaaki Somekawa
貴亮 染川
雅史 大橋
Masafumi Ohashi
雅史 大橋
信 稲垣
Makoto Inagaki
信 稲垣
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Abstract

To prevent the occurrence of cracks in a cell stack due to thermal stress of internal temperature of the cell stack immediately after the end of a startup operation.SOLUTION: In a fuel cell system, even if temperature of a cell stack 16 exceeds a certain level (threshold value Tcs), reforming water is not immediately supplied at a predetermined flow rate, but is supplied, over a predetermined period of time, such that the flow rate is gradually increased (gradient θ). Thus, as compared with a change rate in the case where a predetermined amount of reforming water is supplied at once, a change rate can be reduced, so that such a problem that combustion in the cell stack 16 causes a rapid temperature information change rate (gradient) to generate cracks due to thermal stress can be prevented.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は燃料電池システム、改質水流量制御プログラムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a reforming water flow control program.

燃料電池システム、例えば、固体酸化物型燃料電池システム(SOFC)では、原料ガスと水とが改質器へ供給されることで水蒸気改質されて水素ガスを含む改質ガスが生成される。改質ガスがセルスタックのアノードへ供給され、酸化剤ガス(空気)が燃料電池スタックのカソードへ供給されることで、セルスタックが発電する。   In a fuel cell system, for example, a solid oxide fuel cell system (SOFC), a raw material gas and water are supplied to a reformer to be steam-reformed to generate a reformed gas containing hydrogen gas. The reformed gas is supplied to the anode of the cell stack, and the oxidizing gas (air) is supplied to the cathode of the fuel cell stack, so that the cell stack generates power.

燃料電池システムでは、発電(通常動作)する準備段階として、起動動作が必要となる。起動動作では、セルスタックの内部温度が所定温度に達した時点で、通常運転として設定された流量の原料ガスと改質水とにより改質器で改質ガスが生成され、セルスタックのアノードで供給される。   In a fuel cell system, a start-up operation is required as a preparation stage for power generation (normal operation). In the start-up operation, when the internal temperature of the cell stack reaches a predetermined temperature, a reformed gas is generated in the reformer by the flow rate of the raw material gas and the reformed water set as the normal operation, and the reformed gas is generated by the anode of the cell stack. Supplied.

すなわち、セルスタックのアノードへ供給される改質ガスは、原料ガス及び改質水の量に依存する。特に、起動動作では供給していない改質水を、セルスタックの内部温度が所定温度に達した時点で、一気に通常運転時の流量を供給すると、セルスタックにおいて、燃焼による熱応力起因のクラックが発生する場合がある。   That is, the reformed gas supplied to the anode of the cell stack depends on the amounts of the raw material gas and the reformed water. In particular, when the reforming water that is not supplied in the start-up operation is supplied at once at a time when the internal temperature of the cell stack reaches a predetermined temperature, cracks caused by thermal stress due to combustion occur in the cell stack. May occur.

なお、参考として、特許文献1には、セルスタックで発電に使用されなかった燃料オフガスを燃焼させて未使用燃料を処理する際、急激に大量の燃料オフガスを燃焼させると、熱衝撃及び局所的な熱応力により、クラックが発生することを課題として、物理的にセルスタックを構成する絶縁基体の一部に強化層を設けることが記載されている。   As a reference, Patent Document 1 discloses that when fuel offgas not used for power generation is burned in a cell stack to process unused fuel, a large amount of fuel offgas is rapidly burned, resulting in thermal shock and local impact. It is described that a crack is generated due to excessive thermal stress, and that a reinforcing layer is provided on a part of an insulating base which physically forms a cell stack.

特開2011−76809号公報JP 2011-76809 A

しかしながら、物理的な強度の向上には限界があり、特に、起動動作の終了後に、一気に供給される改質ガスに起因した熱応力の対策は実施されていない。   However, there is a limit to the improvement in physical strength, and in particular, no measures have been taken against thermal stress caused by the reformed gas supplied at once after the start-up operation.

本発明は上記事実を考慮し、起動動作終了直後のセルスタックの内部温度の熱応力に起因するセルスタック内でのクラック発生を防止することができる燃料電池システム、改質水量制御プログラムを得ることが目的である。   In consideration of the above facts, the present invention provides a fuel cell system and a reformed water amount control program which can prevent the occurrence of cracks in the cell stack due to thermal stress at the internal temperature of the cell stack immediately after the start operation. Is the purpose.

本発明は、原料ガスと水とが供給されることで改質ガスを生成する改質器と、燃料極に前記改質ガスが供給され、空気極に酸化剤ガスが供給されることで、前記燃料極と前記空気極との間で発電するセルスタックと、を備えた燃料電池システムであって、前記改質器へ改質用の水を供給する改質水供給手段と、前記セルスタックの内部温度を検出するセルスタック温度検出手段と、前記原料ガスと前記酸化剤ガスとを用いた加熱手段の燃焼を制御することによって、前記改質器及び前記セルスタックを収容する筐体内部全体を加熱して、前記セルスタックの内部温度を発電可能温度に昇温する起動動作制御手段と、前記起動動作制御手段による起動動作の進捗状況に基づいて、前記改質水供給手段を制御して、改質用の水の流量を制御する改質水流量制御手段と、を有している。   The present invention provides a reformer that generates a reformed gas by supplying a source gas and water, the reformed gas is supplied to a fuel electrode, and an oxidizing gas is supplied to an air electrode. A fuel cell system comprising: a cell stack configured to generate power between the fuel electrode and the air electrode; a reforming water supply unit configured to supply reforming water to the reformer; and the cell stack. Cell stack temperature detecting means for detecting the internal temperature of the fuel cell, and controlling the combustion of the heating means using the raw material gas and the oxidizing gas to thereby control the entirety of the inside of the housing accommodating the reformer and the cell stack. Heating the internal temperature of the cell stack to a temperature at which power can be generated, and controlling the reforming water supply means based on the progress of the starting operation by the starting operation control means. To control the flow rate of reforming water It has a water flow control means.

本発明によれば、燃料電池システムを通常動作、すなわち発電動作させるために、セルスタックの内部温度を発電可能温度に昇温する起動動作が必要となる。   According to the present invention, in order for the fuel cell system to perform a normal operation, that is, a power generation operation, a startup operation for raising the internal temperature of the cell stack to a temperature at which power can be generated is required.

起動動作制御手段では、原料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃焼による発熱で、前記改質器及び前記セルスタックを収容する筐体内部全体を加熱して、前記セルスタックの内部温度を発電可能温度に昇温する。   In the start-up operation control means, the entire inside of the housing containing the reformer and the cell stack can be heated by the heat generated by the combustion using the raw material gas and the oxidizing gas to generate the internal temperature of the cell stack. Raise the temperature.

ここで、セルスタックの内部温度が発電可能温度に達すると、改質器へ改質水を供給し、セルスタックへ改質ガスを送出するが、本発明の改質水流量制御手段では、起動動作から通常動作へ一気に転換せず、起動動作制御手段による起動動作の進捗状況に基づいて、改質水供給手段を制御して、改質用の水の流量を制御する。この改質水の流量制御により、セルスタックの内部温度の急激な変化によるクラック発生等を抑制することができる。   Here, when the internal temperature of the cell stack reaches the temperature at which power can be generated, the reforming water is supplied to the reformer and the reformed gas is sent out to the cell stack. The flow of the reforming water is controlled by controlling the reforming water supply unit based on the progress of the starting operation by the starting operation control unit without switching from the operation to the normal operation at once. By controlling the flow rate of the reforming water, it is possible to suppress the occurrence of cracks and the like due to a rapid change in the internal temperature of the cell stack.

なお、上記の「起動動作の進捗状況に基づく」とは、改質水の流量制御を、起動動作開始から終了までの期間の何れの時期から開始してもよいことを示す。例えば、起動動作終了後から徐々に改質水の流量を制御してもよいし、起動動作開始直後から徐々に改質水の流量を制御してもよい。   Note that “based on the progress of the start-up operation” indicates that the flow rate control of the reforming water may be started at any time from the start to the end of the start-up operation. For example, the flow rate of the reforming water may be gradually controlled after the start operation, or the flow rate of the reformed water may be gradually controlled immediately after the start operation.

本発明において、前記改質水流量制御手段が、前記セルスタックの内部温度が発電可能温度に達した時点から予め定めた時間後までの間に、改質用の水の流量を徐々に増加させて、通常動作時の流量とすることを特徴としている。   In the present invention, the reforming water flow rate control means gradually increases the flow rate of the reforming water between a time when the internal temperature of the cell stack reaches a temperature at which power can be generated and a time after a predetermined time. Therefore, the flow rate during normal operation is characterized.

改質水流量の制御の実施形態として、セルスタックの内部温度が発電可能温度に達した時点から予め定め時間後までの間に、改質用の水の流量を、例えば、一定の傾きで徐々に、或いは段階的に徐々に増加させて、通常動作時の流量とする。これにより、セルスタックの内部温度の急激温度上昇を抑制することができる。   As an embodiment of the control of the reforming water flow rate, the flow rate of the reforming water is gradually increased at a constant slope, for example, from a point in time when the internal temperature of the cell stack has reached the power generation enabling temperature to a time after a predetermined time. Or gradually increased stepwise to obtain a flow rate during normal operation. As a result, a rapid increase in the internal temperature of the cell stack can be suppressed.

本発明において、前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出手段と、前記セルスタック温度検出手段で検出したセルスタックの内部温度の起動開始からの変化率を計算する第1計算手段と、をさらに有し、前記起動動作制御手段が、前記改質器温度検出手段で検出した温度が、前記改質器で炭素析出が発生する臨界の温度よりも低いしきい値を超えた時点で、前記原料ガスの流量を相対的に少ない流量に切り替え、前記第1計算手段で今回計算した変化率が前回計算した変化率を下回った時点で、前記原料ガスの流量を相対的に多い流量に切り替えることを特徴としている。   In the present invention, a raw material gas supply unit for supplying the raw material gas, a reformer temperature detection unit for detecting an internal temperature of the reformer, and activation of a cell stack internal temperature detected by the cell stack temperature detection unit First calculating means for calculating a rate of change from the start, wherein the start-up operation control means determines that the temperature detected by the reformer temperature detecting means is a critical value at which carbon deposition occurs in the reformer. At a point in time when a threshold value lower than the temperature is exceeded, the flow rate of the source gas is switched to a relatively small flow rate, and when the rate of change currently calculated by the first calculating means falls below the rate of change previously calculated, The flow rate of the source gas is switched to a relatively high flow rate.

起動動作制御手段による原料ガスの切り替え制御において、改質器温度検出手段で検出した温度が、改質器で炭素析出が発生する臨界の温度よりも低い予め定めたしきい値を超えた時点で、原料ガスの流量を相対的に少ない値に切り替える。   In the switching control of the raw material gas by the starting operation control means, when the temperature detected by the reformer temperature detection means exceeds a predetermined threshold value lower than the critical temperature at which carbon deposition occurs in the reformer. Then, the flow rate of the source gas is switched to a relatively small value.

一方、第1計算手段で今回計算した変化率が、前回計算した変化率を下回った時点で、原料ガスの流量を相対的に多い値に切り替える。   On the other hand, when the change rate calculated this time by the first calculation means is lower than the change rate calculated last time, the flow rate of the source gas is switched to a relatively large value.

これにより、セルスタックの内部温度を上昇勾配のまま加熱を継続することができる。   Thereby, heating can be continued with the internal temperature of the cell stack rising.

本発明において、前記改質水流量制御手段が、前記セルスタックの内部温度が発電可能温度に達する前から、改質用の水の供給を開始することを特徴としている。   The present invention is characterized in that the reforming water flow control means starts the supply of the reforming water before the internal temperature of the cell stack reaches a temperature at which power can be generated.

セルスタックの内部温度が発電可能温度に達する前から改質用の水の供給を開始することで、例えば、改質器の内部温度を上昇を軽減でき、当該改質器での炭素析出を防止することができる。   By starting the supply of water for reforming before the internal temperature of the cell stack reaches the temperature at which power can be generated, for example, it is possible to reduce an increase in the internal temperature of the reformer and prevent carbon deposition in the reformer. can do.

本発明において、前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出手段と、前記セルスタックの内部温度、前記原料ガスの流量、及び前記改質器の内部温度に基づいて、前記セルスタックに供給される前記改質ガスの相対湿度を、一定時間毎に計算する第2計算手段と、をさらに有し、前記改質水流量制御手段が、前記第2計算手段の計算結果に基づいて、改質用の水の流量を調整することを特徴としている。   In the present invention, a raw material gas supply means for supplying the raw material gas, a reformer temperature detecting means for detecting an internal temperature of the reformer, an internal temperature of the cell stack, a flow rate of the raw material gas, and Second calculating means for calculating the relative humidity of the reformed gas supplied to the cell stack at regular intervals based on the internal temperature of the reformer, wherein the reforming water flow rate controlling means is provided. The flow rate of the reforming water is adjusted based on the calculation result of the second calculation means.

セルスタックの内部温度が発電可能温度に達する前から改質用の水の供給を開始する場合、改質ガスの湿度を考慮する必要がある。   When the supply of the reforming water is started before the internal temperature of the cell stack reaches the temperature at which power can be generated, it is necessary to consider the humidity of the reformed gas.

そこで、第2の計算手段により、セルスタックの内部温度、原料ガスの流量、及び改質器の内部温度に基づいて、セルスタックに供給される前記改質ガスの相対湿度を、一定時間毎に計算する。改質水流量制御手段では、第2の計算手段の計算結果に基づいて、改質用の水の流量を調整する。これにより、改質ガスの湿度管理ができる。   Therefore, the second calculating means changes the relative humidity of the reformed gas supplied to the cell stack at regular intervals based on the internal temperature of the cell stack, the flow rate of the raw material gas, and the internal temperature of the reformer. calculate. The reforming water flow rate controlling means adjusts the flow rate of the reforming water based on the calculation result of the second calculating means. Thereby, the humidity of the reformed gas can be controlled.

本発明は、コンピュータを、前記改質水流量制御手段として動作させる、改質水流量制御プログラムである。   The present invention is a reformed water flow control program for operating a computer as the reformed water flow control means.

以上説明した如く本発明では、起動動作終了直後のセルスタックの内部温度の熱応力に起因するセルスタック内でのクラック発生を防止することができるという効果を奏する。   As described above, the present invention has an effect that it is possible to prevent the occurrence of cracks in the cell stack due to the thermal stress at the internal temperature of the cell stack immediately after the start operation.

第1の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment. (A)は第1の実施の形態に係る燃料電池システムを起動後、一定時間毎に実行されるセルスタックの温度勾配を演算するための割込ルーチンを示すフローチャート、(B)は、第1の実施の形態に係る燃料電池システムを起動するときに実行される起動動作時制御ルーチンを示すフローチャートである。(A) is a flowchart showing an interrupt routine for calculating the temperature gradient of the cell stack, which is executed at regular intervals after the fuel cell system according to the first embodiment is started, and (B) is a flowchart showing the first routine. 7 is a flowchart showing a start-up operation control routine executed when the fuel cell system according to the embodiment is started. 第1の実施の形態に係る燃料電池システムを起動するときに実行される起動動作時制御のタイミングチャートである。5 is a timing chart of startup operation control executed when the fuel cell system according to the first embodiment is started. 第1の実施の形態の変形例1に係る燃料電池システムの概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a first modification of the first embodiment. 図2のステップ122により指示を受けた場合に起動する、改質水流量制御ルーチンを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a reforming water flow rate control routine that is started when an instruction is received in step 122 of FIG. 2. 第2の実施の形態に係る燃料電池システムを起動するときに実行される起動動作時制御のタイミングチャートである。9 is a timing chart of startup operation control executed when the fuel cell system according to the second embodiment is started.

(第1の実施の形態)   (First Embodiment)

図1には、第1の実施形態に係る燃料電池システム10の概略が示されている。第1の実施形態に係る燃料電池システム10は、制御装置26を備えている。制御装置26は、CPU27A、RAM27B、及びROM27Cを備えたマイクロコンピュータ27を主体とし、制御対象の各部から情報を得ると共に各部の動作を制御する。また、制御装置26は、しきい値記憶部26Mを備えている。   FIG. 1 schematically shows a fuel cell system 10 according to the first embodiment. The fuel cell system 10 according to the first embodiment includes a control device 26. The control device 26 mainly includes a microcomputer 27 including a CPU 27A, a RAM 27B, and a ROM 27C, and obtains information from each unit to be controlled and controls the operation of each unit. Further, the control device 26 includes a threshold storage unit 26M.

制御装置26の制御対象の主要な構成としては、気化器12、改質器14、セルスタック16、空気予熱器30、及び燃焼器40である。   The main components to be controlled by the control device 26 are the vaporizer 12, the reformer 14, the cell stack 16, the air preheater 30, and the combustor 40.

燃料電池システム10は、燃焼器40、セルスタック16、及び改質器14を内部に収容する高温部18を備えている。なお、高温部18は、ホットボックス18という場合がある。気化器12、空気予熱器30、及び高温部18は、筐体11内に収容されている。   The fuel cell system 10 includes a high temperature section 18 in which a combustor 40, a cell stack 16, and a reformer 14 are housed. The high temperature section 18 may be called a hot box 18. The vaporizer 12, the air preheater 30, and the high-temperature section 18 are housed in the housing 11.

筐体11は、断熱性及び遮熱性の少なくとも一方を有する部材で形成されており、例えば断熱材で形成されている。   The housing 11 is formed of a member having at least one of heat insulation and heat shielding, and is formed of, for example, a heat insulating material.

高温部18は、筐体11内に設けられ、断熱性及び遮熱性の少なくとも一方を有する部材、例えば金属で形成されている。燃料電池システム10が運転中は、高温部18内は、筐体11内で高温部18外よりも高温とされている。   The high temperature section 18 is provided in the housing 11 and is formed of a member having at least one of heat insulation and heat insulation, for example, a metal. During operation of the fuel cell system 10, the inside of the high-temperature section 18 has a higher temperature inside the housing 11 than the outside of the high-temperature section 18.

気化器12には、二重管20が接続されている。二重管20には、内側流路22と、外側流路24とが形成されている。   A double pipe 20 is connected to the vaporizer 12. In the double pipe 20, an inner flow path 22 and an outer flow path 24 are formed.

外側流路24には、図示しないガス源が接続されており、ブロワB1により原料ガスとしてのメタンが流入される。内側流路22には、図示しない水源が接続されており、ポンプPにより水(液相)が流入される。二重管20へは、メタンと水が並行(同方向)に流れるように流入される。二重管20は、気化器12と接続されている。メタンと水は、気化器12へ供給される。気化器12では、水が気化される。気化には、後述する燃焼器40から排出された燃焼排ガスG1の熱が用いられる。   A gas source (not shown) is connected to the outer flow passage 24, and methane as a raw material gas flows through the blower B1. A water source (not shown) is connected to the inner flow path 22, and water (liquid phase) flows in by the pump P. Methane and water are introduced into the double pipe 20 so as to flow in parallel (in the same direction). The double pipe 20 is connected to the vaporizer 12. Methane and water are supplied to vaporizer 12. In the vaporizer 12, the water is vaporized. The heat of the combustion exhaust gas G1 discharged from the combustor 40 described later is used for vaporization.

なお、第1の実施形態では、原料ガスとしてメタンを用いるが、改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、天然ガス、LPガス(液化石油ガス)、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。低級炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン等の炭素数4以下の低級炭化水素が挙げられ、第1の実施形態で用いるメタンが好ましい。なお、炭化水素燃料としては、上述した低級炭化水素ガスを混合したものであってもよい。   In the first embodiment, methane is used as a raw material gas. However, the gas is not particularly limited as long as it can be reformed, and a hydrocarbon fuel can be used. Examples of the hydrocarbon fuel include natural gas, LP gas (liquefied petroleum gas), coal reformed gas, and lower hydrocarbon gas. Examples of the lower hydrocarbon gas include lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms, such as methane, ethane, ethylene, propane, and butane. Methane used in the first embodiment is preferable. The hydrocarbon fuel may be a mixture of the above-mentioned lower hydrocarbon gas.

メタン及び水蒸気は、気化器12から配管70を介して改質器14へ送出される。改質器14では、メタンを改質し、水素を含む600℃程度の温度の燃料ガスG2を生成する。改質器14には、燃料ガス管72の一端が接続されている。燃料ガス管72の他端は、セルスタック16のアノード(燃料極)16Aと接続されている。改質器14で生成された燃料ガスG2は、燃料ガス管72を介してアノード16Aに供給される。   Methane and steam are sent from the vaporizer 12 to the reformer 14 via the pipe 70. The reformer 14 reforms methane to generate a fuel gas G2 containing hydrogen and having a temperature of about 600 ° C. One end of a fuel gas pipe 72 is connected to the reformer 14. The other end of the fuel gas pipe 72 is connected to an anode (fuel electrode) 16A of the cell stack 16. The fuel gas G2 generated in the reformer 14 is supplied to the anode 16A via the fuel gas pipe 72.

セルスタック16は、固体酸化物型のセルスタックであり(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)、積層された複数の燃料電池セルを有している。セルスタック16は、作動温度が650℃程度に設定されている。   The cell stack 16 is a solid oxide cell stack (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), and has a plurality of stacked fuel cells. The operating temperature of the cell stack 16 is set to about 650 ° C.

セルスタック16の個々の燃料電池セル(図示省略)は、電解質膜と、当該電解質膜の表裏面にそれぞれ積層されたアノード(燃料極)16A、及びカソード(空気極)16Bと、を有している。   Each fuel cell (not shown) of the cell stack 16 has an electrolyte membrane, an anode (fuel electrode) 16A and a cathode (air electrode) 16B which are respectively laminated on the front and back surfaces of the electrolyte membrane. I have.

セルスタック16のカソード16Bには、空気管74の一端が接続され、空気管74の他端には、ブロワB2が接続されている。ブロワB2から送出された空気(酸化剤ガス)G3は、空気管74によって、空気予熱器30を経由し、カソード16Bへ供給される。   One end of an air pipe 74 is connected to the cathode 16B of the cell stack 16, and a blower B2 is connected to the other end of the air pipe 74. The air (oxidizing gas) G3 sent from the blower B2 is supplied to the cathode 16B via the air preheater 30 by the air pipe 74.

カソード16Bでは、下記(1)式に示すように、空気中の酸素と電子とが反応して酸素イオンが生成される。生成された酸素イオンは電解質膜を通ってセルスタック16のアノード16Aに到達する。   At the cathode 16B, as shown in the following equation (1), oxygen in the air reacts with the electrons to generate oxygen ions. The generated oxygen ions reach the anode 16A of the cell stack 16 through the electrolyte membrane.

(空気極反応)   (Air cathode reaction)

1/2O+2e →O2− …(1) 1 / 2O 2 + 2e → O 2 -... (1)

カソード16Bからは、カソードオフガスが排出される。 Cathode off-gas is discharged from the cathode 16B.

一方、セルスタック16のアノード16Aでは、下記(2)式及び(3)式に示すように、電解質膜を通ってきた酸素イオンが燃料ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水(水蒸気)及び二酸化炭素と電子が生成される。アノード16Aで生成された電子がアノード16Aから外部回路を通ってカソード16Bに移動することで、各セルスタックにおいて発電される。また、各セルスタックは、発電時に発熱する。   On the other hand, at the anode 16A of the cell stack 16, as shown in the following equations (2) and (3), oxygen ions that have passed through the electrolyte membrane react with hydrogen and carbon monoxide in the fuel gas to form water (steam). ) And carbon dioxide and electrons are produced. Electrons generated at the anode 16A move from the anode 16A to the cathode 16B through an external circuit, thereby generating power in each cell stack. Each cell stack generates heat during power generation.

(燃料極反応)   (Fuel electrode reaction)

+O2− →HO+2e …(2) H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (2)

CO+O2− →CO+2e …(3) CO + O 2− → CO 2 + 2e (3)

アノード16Aには、アノードオフガス管76の一端が接続されている。アノード16Aからアノードオフガス管76へ、アノードオフガスG4が排出される。アノードオフガスG4には、未反応の水素、未反応の一酸化炭素、二酸化炭素及び水蒸気等が含まれている。   One end of an anode off-gas pipe 76 is connected to the anode 16A. The anode off gas G4 is discharged from the anode 16A to the anode off gas pipe 76. The anode off-gas G4 contains unreacted hydrogen, unreacted carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, and the like.

アノードオフガス管76の他端は、燃焼器40と接続されており、アノードオフガスG4は燃焼器40へ送出される。   The other end of the anode offgas pipe 76 is connected to the combustor 40, and the anode offgas G4 is sent to the combustor 40.

カソード16Bには、カソードオフガス管78の一端が接続されている。カソードオフガス管78の他端は、燃焼器40と接続されており、カソードオフガスG5は燃焼器40へ送出される。   One end of a cathode off-gas tube 78 is connected to the cathode 16B. The other end of the cathode offgas pipe 78 is connected to the combustor 40, and the cathode offgas G5 is delivered to the combustor 40.

燃焼器40では、セルスタック16のアノード16Aから排出されたアノードオフガスG4が燃焼される。燃焼器40の出口側には、燃焼排ガス管80の一端が接続されている。燃焼排ガスG1は、空気予熱器30を経由して熱交換部としても機能する気化器12に導入され、熱交換後に外部に排出されている。   In the combustor 40, the anode off-gas G4 discharged from the anode 16A of the cell stack 16 is burned. One end of a flue gas pipe 80 is connected to the outlet side of the combustor 40. The combustion exhaust gas G1 is introduced into the vaporizer 12 which also functions as a heat exchange unit via the air preheater 30, and is discharged to the outside after the heat exchange.

燃焼排ガスG1は、空気予熱器30において、常温の空気G3と熱交換が行われる。その後、気化器12へ送出され、気化器12において、水及びメタンと熱交換が行われる。燃焼排ガスG1は、気化器12において熱交換が行われた後、外部に排出される。   The flue gas G1 exchanges heat with the normal temperature air G3 in the air preheater 30. Then, it is sent to the vaporizer 12, where heat exchange with water and methane is performed. The combustion exhaust gas G1 is discharged outside after heat exchange is performed in the vaporizer 12.

(起動動作)   (Start operation)

まず、第1の実施形態の燃料電池システム10の起動動作について説明する。   First, the starting operation of the fuel cell system 10 according to the first embodiment will be described.

燃料電池システム10を起動させる場合、原料ガスと酸化剤ガスの燃焼により高温部18を加熱し、セルスタック16を加熱する。セルスタック16の温度が一定以上(しきい値Tcs)になった状態で、改質用の水(水蒸気)を改質器14へ供給するようにしている。   When starting the fuel cell system 10, the high temperature section 18 is heated by the combustion of the raw material gas and the oxidizing gas, and the cell stack 16 is heated. Water (steam) for reforming is supplied to the reformer 14 in a state where the temperature of the cell stack 16 is equal to or higher than a certain value (threshold value Tcs).

(通常動作)   (Normal operation)

次に、第1の実施形態の燃料電池システム10の通常動作について説明する。   Next, a normal operation of the fuel cell system 10 according to the first embodiment will be described.

ブロワB2により所定の空気吐出量で送出された空気G3は、空気予熱器30を経てカソード16Bへ供給され、発電に供された後、カソードオフガス管78を経て燃焼器40へ送出される。一方、ブロワB1により所定の吐出量で送出されたメタンは、二重管20の外側流路24を経て気化器12へ供給される。また、ポンプPにより所定の吐出量で送出された水(液相)は、二重管20の内側流路22を経て気化器12へ供給される。気化器12へ供給された水及びメタンは、燃焼排ガスとの熱交換により加熱される。これにより水は気化され、加熱されたメタンと水蒸気は改質器14へ送出される。そして、改質器14で燃料ガスG2へ改質され、アノード16Aへ供給されて、発電に供される。アノード16Aからは、未反応の水素等の燃料を含むアノードオフガスG4が排出され、アノードオフガス管76を経て燃焼器40へ送出される。また、カソードオフガスG5がカソードオフガス管78を経て燃焼器40へ送出される。   The air G3 sent out by the blower B2 at a predetermined air discharge amount is supplied to the cathode 16B via the air preheater 30, is supplied to the power generation, and is then sent out to the combustor 40 via the cathode offgas pipe 78. On the other hand, the methane delivered at a predetermined discharge amount by the blower B1 is supplied to the vaporizer 12 through the outer flow path 24 of the double pipe 20. Further, the water (liquid phase) delivered at a predetermined discharge rate by the pump P is supplied to the vaporizer 12 via the inner flow path 22 of the double pipe 20. The water and methane supplied to the vaporizer 12 are heated by heat exchange with the combustion exhaust gas. Thereby, the water is vaporized, and the heated methane and steam are sent to the reformer 14. Then, the fuel gas G2 is reformed by the reformer 14 and supplied to the anode 16A for power generation. From the anode 16A, an anode off-gas G4 containing a fuel such as unreacted hydrogen is discharged and sent to the combustor 40 through an anode off-gas pipe 76. Further, the cathode offgas G5 is sent out to the combustor 40 via the cathode offgas pipe 78.

燃焼器40では、アノードオフガスG4が燃焼に供され、燃焼による熱で改質器14が加熱される。燃焼器40からは、燃焼排ガスG1が燃焼排ガス管80へ送出され、空気予熱器30において、空気G3との間で熱交換が行われる。燃焼排ガスG1は、さらに、気化器12へ送出され、メタン及び水との間で熱交換が行われ、冷却された後、外部へ排出される。気化器12は、燃焼排ガスG1が燃料電池システム10の系外へ排出される直前の熱交換部である。すなわち、気化器12が最終の熱交換部であり、燃焼排ガスG1は、気化器12よりも下流側では、積極的に熱交換が行われずに燃料電池システム10の系外へ排出される。   In the combustor 40, the anode off-gas G4 is subjected to combustion, and the reformer 14 is heated by heat from the combustion. The combustion exhaust gas G1 is sent from the combustor 40 to the combustion exhaust gas pipe 80, and the air preheater 30 exchanges heat with the air G3. The combustion exhaust gas G1 is further sent to the vaporizer 12, where heat exchange is performed between methane and water, cooled, and then discharged to the outside. The carburetor 12 is a heat exchange unit immediately before the combustion exhaust gas G1 is discharged out of the fuel cell system 10. That is, the vaporizer 12 is the final heat exchange unit, and the combustion exhaust gas G1 is discharged to the outside of the fuel cell system 10 without actively performing heat exchange downstream of the vaporizer 12.

(炭素析出温度監視)   (Carbon deposition temperature monitoring)

また、起動動作において、改質器14の内部温度は、炭素析出温度未満(しきい値Tref1)に維持する必要がある。   In the start-up operation, the internal temperature of the reformer 14 needs to be maintained below the carbon deposition temperature (threshold value Tref1).

炭素析出温度未満(しきい値Tref1)に維持する手段の比較例として、原料ガスの流量を調整して(絞って)、改質器14の内部温度の上昇勾配を抑制することがなされている。この場合、原料ガスの流量を絞らない場合に比べて、燃焼によるセルスタック16の温度上昇変化率(勾配)が低下することになる。   As a comparative example of the means for maintaining the temperature lower than the carbon deposition temperature (threshold value Tref1), the flow rate of the raw material gas is adjusted (thinned) to suppress the rising gradient of the internal temperature of the reformer 14. . In this case, the rate of change in temperature rise (gradient) of the cell stack 16 due to combustion is reduced as compared with the case where the flow rate of the raw material gas is not reduced.

そこで、第1の実施の形態では、原料ガスを最大流量で供給することで、セルスタック16の温度上昇変化率(勾配)を向上しつつ、炭素析出温度未満(しきい値Tref1)に維持する制御形態を確立した。   Therefore, in the first embodiment, by supplying the raw material gas at the maximum flow rate, the temperature rise change rate (gradient) of the cell stack 16 is improved, and the temperature is maintained below the carbon deposition temperature (threshold value Tref1). The control form was established.

図1では、燃料電池システム10全体の動作を制御する信号線を矢印Sで総合的に表現し、第1の実施の形態の起動動作に用いる制御デバイス(詳細後述)に特化して、制御信号線を個別に矢印を付与した。すなわち、個別の矢印は、矢印Sで示す信号線の一部である。   In FIG. 1, a signal line for controlling the operation of the entire fuel cell system 10 is comprehensively represented by an arrow S, and a control signal (details will be described later) used for the start-up operation of the first embodiment is specialized. Lines are individually marked with arrows. That is, each individual arrow is a part of the signal line indicated by the arrow S.

図1に示される如く、改質器14には、改質器14の内部の温度を検出する改質器温度センサ50が取り付けられている。この改質器温度センサ50で検出した温度情報は、信号線52を介して制御装置26へ送られる。   As shown in FIG. 1, a reformer temperature sensor 50 for detecting the temperature inside the reformer 14 is attached to the reformer 14. The temperature information detected by the reformer temperature sensor 50 is sent to the control device 26 via the signal line 52.

セルスタック16には、セルスタック16の内部の温度を検出するセルスタック温度センサ54が取り付けられている。このセルスタック温度センサ54で検出した温度情報は、信号線56を介して制御装置26へ送られる。   A cell stack temperature sensor 54 for detecting the temperature inside the cell stack 16 is attached to the cell stack 16. The temperature information detected by the cell stack temperature sensor 54 is sent to the control device 26 via a signal line 56.

制御装置26では、原料ガスを気化器12へ供給するブロワB1の駆動を信号線58で制御し、酸化剤ガスを気化器12へ供給するブロワB2の駆動を信号線60で制御し、及び、水を気化器へ供給するポンプPの駆動を信号線62で制御して、それぞれの流量を制御する。   In the control device 26, the driving of the blower B1 for supplying the raw material gas to the vaporizer 12 is controlled by a signal line 58, the driving of the blower B2 for supplying the oxidizing gas to the vaporizer 12 is controlled by a signal line 60, and The drive of the pump P for supplying water to the vaporizer is controlled by the signal line 62 to control the respective flow rates.

また、制御装置26には、しきい値記憶部26Mが設けられている。しきい値記憶部26Mには、少なくとも、改質器14の内部で炭素析出が発生する臨界の内部温度のしきい値Tref1と、セルスタック16の内部で水蒸気の凝縮が発生する臨界の内部温度のしきい値Tcsとが記憶されている。   Further, the control device 26 is provided with a threshold value storage unit 26M. The threshold storage unit 26M stores at least a critical internal temperature threshold Tref1 at which carbon deposition occurs inside the reformer 14 and a critical internal temperature at which water vapor condensation occurs inside the cell stack 16. And the threshold value Tcs are stored.

この改質器温度センサ50、セルスタック温度センサ54、ブロワB1、ブロワB2、及びポンプPが、前述した起動動作に用いる制御デバイスに相当する。   The reformer temperature sensor 50, the cell stack temperature sensor 54, the blower B1, the blower B2, and the pump P correspond to a control device used for the above-described starting operation.

第1の実施の形態における燃料電池システム10での起動動作では、前述した比較例のように原料ガスの流量を絞ることなく、燃焼器40での燃焼の際に、火炎が完全に失火せず、かつ燃焼を維持可能な最小流量以上の流量(例えば、ブロワB1最大出力)で供給し、セルスタック16の温度を水蒸気の凝縮が発生する温度Tcsに上昇させることが特徴である。   In the start-up operation in the fuel cell system 10 according to the first embodiment, the flame is not completely misfired during the combustion in the combustor 40 without reducing the flow rate of the raw material gas as in the comparative example described above. In addition, the fuel cell is supplied at a flow rate equal to or higher than the minimum flow rate at which combustion can be maintained (for example, the maximum output of the blower B1), and the temperature of the cell stack 16 is raised to a temperature Tcs at which condensation of steam occurs.

このとき、原料ガスの流量に依存して、改質器14の内部温度の上昇勾配が変化することに着目し、改質器14の炭素析出が発生する温度Tref1よりも若干低い温度Tref2(例えば、Tref2=Tref1−30℃前後)に到達した時点で、原料ガスの供給を停止させ(例えば、ブロワB1停止)、セルスタック16の温度上昇変化率(勾配)を監視しながら、原料ガスの供給を再開する時期を判断するようにした(原料ガスの供給をオン・オフ制御(間欠制御))。   At this time, paying attention to the fact that the rising gradient of the internal temperature of the reformer 14 changes depending on the flow rate of the raw material gas, a temperature Tref2 (for example, slightly lower than the temperature Tref1 at which carbon deposition occurs in the reformer 14). , Tref2 = Tref1−about 30 ° C.), the supply of the raw material gas is stopped (for example, the blower B1 is stopped), and the supply of the raw material gas is monitored while monitoring the rate of change in temperature rise (gradient) of the cell stack 16. Is determined (on / off control (intermittent control) of the supply of the raw material gas).

(改質水流量の制御)   (Control of reforming water flow rate)

ところで、第1の実施の形態では、セルスタック16の温度が一定以上(しきい値Tcs)になった状態で、改質用の水(改質水)を改質器14へ供給することで、通常動作が実行されるが、このとき、改質水を改質器14へ供給する量として、一気に予め定めた量を供給すると、セルスタック16における燃焼で、急激な温度情報変化率(勾配)となり、熱応力起因のクラックが発生する可能性がある。   By the way, in the first embodiment, the reforming water is supplied to the reformer 14 in a state where the temperature of the cell stack 16 is equal to or higher than a certain value (threshold value Tcs). The normal operation is executed. At this time, if a predetermined amount is supplied at a stretch as the amount of the reforming water to be supplied to the reformer 14, the rapid temperature information change rate (gradient ), Which may cause cracks due to thermal stress.

比較例として、物理的にセルスタックを構成する絶縁基体の一部に強化層を設けることがなされているが、通常動作初期に一時的に発生する変化率の大きい(例えば、傾き45°〜60°程度以上)温度上昇に対応していない場合がある。   As a comparative example, a reinforced layer is provided on a part of the insulating substrate that physically forms the cell stack. However, the rate of change that temporarily occurs in the early stage of normal operation is large (for example, a slope of 45 ° to 60 °). ° or more) There is a case that it does not correspond to the temperature rise.

そこで、第1の実施の形態では、セルスタック16の温度が一定以上(しきい値Tcs)になった後の改質水の供給を、一定時間をかけて、予め定めた量に徐々に増量していく改質水流量制御を確立した。言い換えれば、第1の実施の形態に係る改質水流量制御は、改質水を一気に予め定めた量を供給する場合の変化率に比べて、変化率を小さくする制御である。   Therefore, in the first embodiment, the supply of the reforming water after the temperature of the cell stack 16 becomes equal to or higher than a certain value (threshold value Tcs) is gradually increased to a predetermined amount over a certain period of time. The reforming water flow rate control was established. In other words, the reforming water flow rate control according to the first embodiment is a control that makes the changing rate smaller than the changing rate when a predetermined amount of the reforming water is supplied at once.

この改質水流量制御は、前述の炭素析出温度監視制御において、セルスタック16の内部温度Tsが、しきい値Tcsに到達したと判定された時点(Ts≧Tcs)で実行される。この場合、改質水は、予め定めた流量の供給ではない。この場合、改質水の供給を開始した時点から予め定めた流量となる時点までの過渡期を、起動動作とするか、通常動作とするかは、特に定める必要はないが、第1の実施の形態では、セルスタック16の内部温度Tsが、しきい値Tcsに到達したと判定され、改質水流量制御の実行が指示される(後述の図2のステップ122参照)までを起動動作と定義するものとする。   This reforming water flow rate control is executed when it is determined in the above-described carbon deposition temperature monitoring control that the internal temperature Ts of the cell stack 16 has reached the threshold value Tcs (Ts ≧ Tcs). In this case, the reforming water is not supplied at a predetermined flow rate. In this case, it is not particularly necessary to determine whether the transition period from the time when the supply of the reforming water is started to the time when the flow rate reaches a predetermined flow rate is the start operation or the normal operation. In the embodiment, the start operation is performed until it is determined that the internal temperature Ts of the cell stack 16 has reached the threshold value Tcs and execution of the reforming water flow rate control is instructed (see Step 122 in FIG. 2 described later). Shall be defined.

以下に、第1の実施の形態の作用を、図2のフローチャート及び図3のタイミングチャートに従い説明する。   The operation of the first embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG. 2 and the timing chart of FIG.

図2(A)は、第1の実施の形態に係る燃料電池システムを起動後、一定時間毎(1分〜5分毎)に実行されるセルスタック16の温度勾配を演算するための割込ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 2A shows an interrupt for calculating a temperature gradient of the cell stack 16 that is executed at regular intervals (every 1 to 5 minutes) after the fuel cell system according to the first embodiment is started. It is a flowchart which shows a routine.

また、図2(B)は、第1の実施の形態に係る燃料電池システムを起動するときに実行される起動動作時制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 2B is a flowchart illustrating a start-up control routine executed when the fuel cell system according to the first embodiment is started.

第1の実施の形態では、図2(A)の割込ルーチンが割り込む時間(インターバル)を1分に設定している。このインターバルの設定は、起動時動作の燃焼形態に依存する。例えば、第1の実施の形態では、セルスタック16の燃焼器40を適用しており、燃焼の有無による温度情報変化率(勾配)が、外部加熱器64(変形例1として後述する、図4参照)よりも敏感であるため、インターバルを短く設定する。一方、セルスタック16を加熱する燃焼器40とは別に、起動動作に用いる外部加熱器64(外部燃焼器)が設けられている場合(図4に示す変形例1の構成の場合)は、加熱(燃焼)の有無による温度情報変化率(勾配)が、燃焼器40を適用するよりも鈍感であるため、インターバルを長く設定する(例えば、5分)。なお、燃焼器40又は外部加熱器64の仕様によって、1分〜5分の間で設定を補正してもよい。   In the first embodiment, the interruption time (interval) of the interruption routine of FIG. 2A is set to one minute. The setting of this interval depends on the combustion mode of the startup operation. For example, in the first embodiment, the combustor 40 of the cell stack 16 is applied, and the rate of change in temperature information (gradient) depending on the presence or absence of combustion is changed by the external heater 64 (see FIG. Set the interval shorter. On the other hand, when an external heater 64 (external combustor) used for the starting operation is provided separately from the combustor 40 for heating the cell stack 16 (in the case of the configuration of the first modification shown in FIG. 4), the heating is performed. Since the temperature information change rate (gradient) due to the presence or absence of (combustion) is less sensitive than applying the combustor 40, the interval is set longer (for example, 5 minutes). The setting may be corrected between 1 minute and 5 minutes depending on the specifications of the combustor 40 or the external heater 64.

まず、図2(A)のフローチャートに従い、セルスタック16の温度勾配演算割込ルーチンの流れを説明する。   First, the flow of the temperature gradient calculation interrupt routine of the cell stack 16 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップ100では、セルスタック温度センサ54により、セルスタック16の内部温度Tsを検出する。検出したセルスタック16の内部温度Tsは、逐次記憶する。   In step 100, the internal temperature Ts of the cell stack 16 is detected by the cell stack temperature sensor 54. The detected internal temperature Ts of the cell stack 16 is sequentially stored.

次のステップ102では、セルスタック16の内部温度Tsの履歴を読み出し、次いで、ステップ104へ移行して、起動開始からのセルスタック16の内部温度Tsの変化率(正常であれば、上昇勾配)の平均値を計算し、ステップ106へ移行する。   In the next step 102, the history of the internal temperature Ts of the cell stack 16 is read, and then the process proceeds to step 104, where the rate of change of the internal temperature Ts of the cell stack 16 from the start of activation (if normal, the rising gradient). Is calculated, and the routine proceeds to step 106.

ステップ106では、前回(1つ前)の計算値(平均値)との比較結果、すなわち、前回よりも今回の方が上回ったか、下回ったかの判定を、更新記憶して、このルーチンは終了する。すなわち、更新記憶される判定は、当該セルスタック温度勾配演算割込ルーチンが実行される毎(第1の実施の形態では、1分毎)に最新情報となる。   In step 106, the result of comparison with the previous (previous) calculated value (average value), that is, the determination of whether the current value is higher or lower than the previous time is updated and stored, and this routine ends. That is, the determination to be updated and stored becomes the latest information every time the cell stack temperature gradient calculation interrupt routine is executed (in the first embodiment, every one minute).

次に、図2(B)のフローチャートに従い、燃料電池システム10の起動動作時制御ルーチンの流れを説明する。   Next, the flow of a start-up operation control routine of the fuel cell system 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップ110では、予め設定されている改質器14の内部温度Tkのしきい値Tref1から一定値Aを減算した制御温度Tref2を設定する。しきい値Tref1は、改質器14の内部に、炭素析出が発生する温度の臨界であり、起動動作中に、このしきい値Tref1以上とならないように制御することが重要である。このため、このしきい値Tref1から一定値Aを減算した制御温度Tref2を設定し、この制御温度Tref2を上限として、改質器14の内部温度Tkを監視する。   In step 110, a control temperature Tref2 is set by subtracting a constant value A from a preset threshold value Tref1 of the internal temperature Tk of the reformer 14. The threshold value Tref1 is a critical value of the temperature at which carbon deposition occurs inside the reformer 14, and it is important to control the temperature not to exceed the threshold value Tref1 during the start-up operation. Therefore, the control temperature Tref2 is set by subtracting the constant value A from the threshold value Tref1, and the internal temperature Tk of the reformer 14 is monitored using the control temperature Tref2 as an upper limit.

次のステップ112では、酸化剤ガス(空気)を一定流量で供給開始し(図3の矢印a参照)、次いで、ステップ114では、原料ガスを一定流量で供給開始する(図3の矢印b参照)。   In the next step 112, supply of the oxidizing gas (air) is started at a constant flow rate (see arrow a in FIG. 3), and then in step 114, supply of the raw material gas is started at a constant flow rate (see arrow b in FIG. 3). ).

酸化剤ガスの一定流量は、燃焼器40で燃焼する際に、火炎が完全に失火せず、かつ燃焼を維持可能な最大流量以下とする。   The constant flow rate of the oxidizing gas is set to be equal to or less than the maximum flow rate at which the flame is not completely misfired and the combustion can be maintained when the combustor 40 burns.

また、原料ガスの一定流量は、燃焼器40で燃焼する際に、火炎が完全に失火せず、かつ燃焼を維持可能な最小流量以上とする。   Further, the constant flow rate of the raw material gas is not less than the minimum flow rate at which the flame does not completely misfire and the combustion can be maintained when the combustor 40 burns.

次のステップ116では、燃焼器40での燃焼制御を開始する。燃焼器40では、供給される一定量の酸化剤ガスと一定量の原料ガスによって、一定の燃焼状態で燃焼が実行されると共に、後述する原料ガス供給停止中は、燃焼が休止される。   In the next step 116, the combustion control in the combustor 40 is started. In the combustor 40, the combustion is performed in a constant combustion state by the supplied fixed amount of the oxidizing gas and the fixed amount of the raw material gas, and the combustion is stopped while the supply of the raw material gas described later is stopped.

次のステップ118では、セルスタック16の内部温度Tsをセルスタック温度センサ54によって検出し、ステップ120へ移行する。   In the next step 118, the internal temperature Ts of the cell stack 16 is detected by the cell stack temperature sensor 54, and the process proceeds to step 120.

ステップ120では、検出したセルスタック16の内部温度Tsと、通常動作移行が可能な温度のしきい値Tcsとを比較する。   In step 120, the detected internal temperature Ts of the cell stack 16 is compared with a threshold value Tcs of a temperature at which a transition to normal operation is possible.

ステップ120において、セルスタック16の内部温度Tsがしきい値Tcsに到達(Ts≧Tcs)したと判定(肯定判定)された場合(図3の矢印c参照)は、起動動作が終了したと判断し、ステップ122へ移行して、改質水流量制御の実行を指示し(図3の矢印d参照)、ステップ124へ移行する。なお、ステップ122での改質水流量制御の実行指示により、図5に示す改質水流量制御ルーチン(詳細後述)の動作が開始される。   If it is determined in step 120 that the internal temperature Ts of the cell stack 16 has reached the threshold value Tcs (Ts ≧ Tcs) (affirmative determination) (see arrow c in FIG. 3), it is determined that the start-up operation has been completed. Then, the process proceeds to step 122 to instruct execution of the reforming water flow rate control (see arrow d in FIG. 3), and then proceeds to step 124. The operation of the reforming water flow control routine (details described later) shown in FIG. 5 is started by the execution instruction of the reforming water flow control in step 122.

ステップ124では、通常動作へ移行を指示する。これにより、改質器14で改質が実行され、セルスタック16で発電が開始される。このとき、改質器14の内部温度Tkが一定となるように、原料ガスの供給流量が制御される(図3の矢印e参照)。   In step 124, a transition to a normal operation is instructed. Thereby, reforming is performed in the reformer 14 and power generation is started in the cell stack 16. At this time, the supply flow rate of the raw material gas is controlled so that the internal temperature Tk of the reformer 14 becomes constant (see the arrow e in FIG. 3).

一方、ステップ120において、セルスタック16の内部温度Tsがしきい値Tcs未満(Ts<Tcs)と判定(否定判定)された場合は、起動動作を継続する必要があり、かつ起動動作終了時期を監視するため、ステップ126へ移行して、改質器14の内部温度Tkを検出し、ステップ128へ移行する。   On the other hand, when it is determined in step 120 that the internal temperature Ts of the cell stack 16 is lower than the threshold value Tcs (Ts <Tcs) (negative determination), the startup operation needs to be continued, and the startup operation end timing is determined. The process proceeds to step 126 for monitoring, detects the internal temperature Tk of the reformer 14, and proceeds to step 128.

ステップ128では、検出した改質器14の内部温度Tkと、制御温度Tref2とを比較する。   In step 128, the detected internal temperature Tk of the reformer 14 is compared with the control temperature Tref2.

ステップ128において、改質器14の内部温度Tkが、制御温度Tref2未満(Tk<Tref2)と判定(否定判定)された場合は、ステップ130へ移行して、原料ガス供給停止中か否かを判断する。   When it is determined in step 128 that the internal temperature Tk of the reformer 14 is lower than the control temperature Tref2 (Tk <Tref2) (negative determination), the process proceeds to step 130 to determine whether or not the supply of the source gas is stopped. to decide.

ステップ130で否定判定された場合は、燃焼器40が燃焼中、かつ改質器14の内部温度Tkが制御温度未満であり、燃焼を継続可能と判断し、ステップ118へ移行して、上記工程を繰り返す。   If a negative determination is made in step 130, it is determined that the combustor 40 is burning, the internal temperature Tk of the reformer 14 is lower than the control temperature, and that combustion can be continued. repeat.

また、ステップ130で肯定判定された場合は、現在、燃焼器40での燃焼が休止中であると判断し、ステップ134へ移行する。   If an affirmative determination is made in step 130, it is determined that the combustion in the combustor 40 is currently stopped, and the process proceeds to step 134.

一方、ステップ128において、改質器14の内部温度Tkが、制御温度Tref2に到達(Tk≧Tref2)したと判定(肯定判定)された場合(図3の矢印f参照)は、これ以上、燃焼器40での燃焼を継続すると、改質器14の内部温度が、しきい値Tref1以上になる可能性があると判断し、ステップ132へ移行して、ブロワB1の駆動を制御して原料ガスの供給を停止し(図3の矢印g参照)、ステップ134へ移行する。なお、既に、原料ガスの供給が停止中の場合は、停止状態を維持する。   On the other hand, in step 128, when it is determined that the internal temperature Tk of the reformer 14 has reached the control temperature Tref2 (Tk ≧ Tref2) (affirmative determination) (see the arrow f in FIG. 3), the combustion is further stopped. When the combustion in the reformer 40 is continued, it is determined that the internal temperature of the reformer 14 may become equal to or higher than the threshold value Tref1, and the routine proceeds to step 132, where the drive of the blower B1 is controlled to Is stopped (see arrow g in FIG. 3), and the process proceeds to step 134. If the supply of the source gas is already stopped, the stopped state is maintained.

ステップ134の処理は、必ず、原料ガスの供給が停止している状態であり、この原料ガス供給停止状態から、図2(A)の割込ルーチンのステップ106において更新記憶されている最新の平均値比較結果を読み出し、次いでステップ136へ移行する。   The processing in step 134 is a state in which the supply of the source gas is always stopped. From the state in which the source gas supply is stopped, the latest average value updated and stored in step 106 of the interrupt routine of FIG. The result of the value comparison is read, and then the process proceeds to step 136.

ステップ136では、ステップ134で読み出した最新の平均値比較結果が、「前回の計算値を下回った」という結果であるか否かを判断する。   In step 136, it is determined whether or not the latest average value comparison result read in step 134 is a result of "below the previous calculated value".

ステップ136で否定判定された場合は、前回の計算値を下回っていないと判断し、ステップ118へ戻り、上記工程を繰り返す。   If a negative determination is made in step 136, it is determined that the calculated value is not smaller than the previously calculated value, and the process returns to step 118 and repeats the above steps.

また、ステップ136で肯定判定された場合は、前回の計算値を下回ったと判断し、ステップ138へ移行して、ブロワB1の駆動を制御して、原料ガスを一定流量で供給することを再開し(図3の矢印h参照)、ステップ118へ戻り、上記工程を繰り返す。   If the result of the determination in step 136 is affirmative, it is determined that the value is lower than the previously calculated value, and the process proceeds to step 138 to control the drive of the blower B1 and restart the supply of the source gas at a constant flow rate. (Refer to the arrow h in FIG. 3).

図5は、図2のステップ122により指示を受けた場合に起動する、改質水流量制御ルーチンを示すフローチャートである。この図5のルーチンは、図2の制御と並行処理される。   FIG. 5 is a flowchart illustrating a reforming water flow control routine that is started when an instruction is received in step 122 of FIG. The routine of FIG. 5 is performed in parallel with the control of FIG.

ステップ150では、改質水の目標流量Frを読み出し、次いで、ステップ152へ移行して、目標流量Frへの到達予測時間tpを設定し、ステップ154へ移行する。   In step 150, the target flow rate Fr of the reforming water is read, and then the process proceeds to step 152, where the predicted time tp to reach the target flow rate Fr is set, and the process proceeds to step 154.

ステップ154では、時間tp後に目標流量Frとなるような流量の上昇勾配(傾きθ)を演算する(θ=tan-1(Fr/tp))。 In step 154, an ascending gradient (slope θ) of the flow rate is calculated so that the target flow rate Fr is obtained after the time tp (θ = tan −1 (Fr / tp)).

次のステップ156では、ステップ154で演算した傾きθに基づき流量を制御して、改質水の供給を開始する。   In the next step 156, the flow rate is controlled based on the gradient θ calculated in step 154, and the supply of the reforming water is started.

次のステップ158では、改質水の流量が目標流量Frに到達したか否かを判断し、否定判定された場合は、改質水流量制御を継続し、肯定判定された場合は、ステップ160へ移行して、改質水の供給を定量供給制御に切り替えて、このルーチンは終了する。   In the next step 158, it is determined whether or not the flow rate of the reforming water has reached the target flow rate Fr. If a negative determination is made, the reforming water flow rate control is continued. Then, the supply of the reforming water is switched to the quantitative supply control, and this routine ends.

(炭素析出温度監視による作用効果)   (Function and effect by monitoring carbon deposition temperature)

第1の実施の形態では、起動動作中、原料ガスを、改質器14の炭素析出を考慮することなく、燃焼器40での燃焼時に一定流量を供給できるため、セルスタック16の内部温度Tsを、比較例(原料ガスを改質器14の炭素析出を考慮した流量制御)に比べて迅速に、通常動作可能な温度に上昇させることができる。   In the first embodiment, during the start-up operation, the raw material gas can be supplied at a constant flow rate during the combustion in the combustor 40 without considering the carbon deposition of the reformer 14, so that the internal temperature Ts of the cell stack 16 can be increased. Can be quickly raised to a temperature at which normal operation is possible as compared with the comparative example (flow rate control of the raw material gas in consideration of carbon deposition in the reformer 14).

また、改質器14の内部温度Tkにおいて、改質器14の炭素析出が発生するしきい値Tref1よりも、所定温度低い制御温度Tref2を設定し、当該制御温度Tref2に到達した時点で、原料ガスの供給を停止して、改質器14の内部温度Tkのしきい値Tref1への到達を回避するようにした。すなわち、原料ガスの供給制御が、オン(ブロワB1最大出力)/オフ(ブロワB1停止)制御でよいため、制御が容易となる。   Further, at the internal temperature Tk of the reformer 14, a control temperature Tref2 which is lower by a predetermined temperature than a threshold value Tref1 at which carbon deposition occurs in the reformer 14 is set, and when the temperature reaches the control temperature Tref2, The supply of gas was stopped to prevent the internal temperature Tk of the reformer 14 from reaching the threshold value Tref1. That is, since the supply control of the source gas may be an ON (blower B1 maximum output) / OFF (blower B1 stop) control, the control is facilitated.

(改質水流量の制御による作用効果)   (Function and effect by controlling the flow rate of reforming water)

第1の実施の形態では、セルスタック16の温度が一定以上(しきい値Tcs)になっても、直ぐに、予め定めた流量で改質水を供給せず、予め定めた時間をかけて、徐々に増量しながら供給するようにした(傾きθ、図5のステップ154参照)。   In the first embodiment, even if the temperature of the cell stack 16 becomes equal to or higher than a certain value (threshold value Tcs), the reforming water is not immediately supplied at a predetermined flow rate, and a predetermined time is required. The supply was performed while gradually increasing the amount (inclination θ, see step 154 in FIG. 5).

このため、改質水を一気に予め定めた量を供給する場合の変化率に比べて、変化率を小さくすることができ、セルスタック16における燃焼で、急激な温度情報変化率(勾配)となり、熱応力起因のクラックが発生することを防止することができる。   For this reason, the rate of change can be made smaller than the rate of change when a predetermined amount of the reforming water is supplied at once, and the temperature information change rate (gradient) becomes sharp by the combustion in the cell stack 16, The generation of cracks due to thermal stress can be prevented.

(第2の実施の形態)   (Second embodiment)

以下に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。   Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the components will be omitted.

第2の実施の形態の特徴は、図6に示される如く、改質水の流量を予め定めた流量とするまでの時間tpをn分割(nは正の整数)し、分割された時間毎に、流量を上げていくものである(以下、段階制御という)。   The feature of the second embodiment is that, as shown in FIG. 6, the time tp until the flow rate of the reforming water reaches a predetermined flow rate is divided by n (n is a positive integer), and Then, the flow rate is increased (hereinafter, referred to as step control).

第2の実施の形態に係る改質水流量の段階制御によれば、一定の勾配(傾きθ)で徐々に流量を増加していく場合のマクロ的な制御と同等であるが、n段階で流量を変更する場合に、1段階で上げる流量を変更したり、一時的に流量を下げたりする制御が容易となり、現場の環境(温度及び湿度等)に応じて、制御パターンの変更が容易となる。なお、分割する時間を一定にせず、流量供給初期は定量供給時間を長くし、流量供給終期は定量供給時間を短くする等の時間変更制御を行ってもよい。   The stepwise control of the reforming water flow rate according to the second embodiment is equivalent to macro control in which the flow rate is gradually increased at a constant gradient (slope θ). When changing the flow rate, it is easy to change the flow rate to increase in one step or to temporarily lower the flow rate, and it is easy to change the control pattern according to the environment (temperature, humidity, etc.) of the site. Become. It is to be noted that the time for the division may not be constant, and a time change control may be performed such as increasing the fixed amount supply time at the beginning of the flow rate supply and shortening the fixed amount supply time at the end of the flow supply.

なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の炭素析出温度監視制御において、一定時間(1分〜5分)毎に、セルスタック16の内部温度Tsを検出し、起動時からの変化率の平均値の状態(前回よりも上回った又は下回った)によって、原料ガスのオン(ブロワB1最大出力)又はオフ(ブロワB1停止)に制御するようにしたが、燃料電池システム10の特性により、セルスタック16の内部温度の変化率(温度上昇勾配)が評価試験等によって既に把握できている場合は、予め、原料ガスのオン・オフ制御の時期をシーケンスプログラムにより設定するようにしてもよい。   In the carbon deposition temperature monitoring control according to the first embodiment and the second embodiment, the internal temperature Ts of the cell stack 16 is detected at regular intervals (1 minute to 5 minutes), and the temperature from the start is determined. Depending on the state of the average value of the change rate (above or below the previous time), the source gas is controlled to be turned on (blower B1 maximum output) or turned off (blower B1 stopped). Accordingly, when the rate of change of the internal temperature of the cell stack 16 (temperature rise gradient) has already been grasped by an evaluation test or the like, the timing of the on / off control of the source gas may be set in advance by a sequence program. Good.

(変形例1)   (Modification 1)

なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の起動動作時制御は、燃料電池システム10の筐体11の内部に位置する燃焼器40の燃焼によって、起動動作を行ったが、図4に示される如く、外部加熱器64(外部燃焼器)を持つ燃料電池システム10Aにも適用可能である。   In the control at the time of the start-up operation in the first embodiment and the second embodiment, the start-up operation is performed by the combustion of the combustor 40 located inside the housing 11 of the fuel cell system 10. As shown in FIG. 4, the present invention is also applicable to a fuel cell system 10A having an external heater 64 (external combustor).

この場合、前述したように、燃焼の有無による温度情報変化率(勾配)の敏感さが異なるため、燃焼状態に併せて、図2(A)の割込ルーチンを実行するインターバル(1分〜5分)を設定すればよい。参考として、燃焼器40を用いた場合のインターバルと、外部加熱器64を用いた場合のインターバルとの相関は、特に制限はなく、同じインターバルでもよいし、異なるインターバルでもよい。   In this case, as described above, since the sensitivity of the temperature information change rate (gradient) differs depending on the presence or absence of combustion, the interval (1 minute to 5 minutes) for executing the interrupt routine of FIG. Minutes). For reference, the correlation between the interval when the combustor 40 is used and the interval when the external heater 64 is used is not particularly limited, and may be the same interval or different intervals.

(変形例2)   (Modification 2)

なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態(変形例1を含む)では、セルスタック16の温度が一定以上(しきい値Tcs)になった時点で、改質水の供給を開始する制御を実行したが、改質水を起動初期、例えば、最初に原料ガスを供給し始めた時点から徐々に供給(以下、改質水早期供給という)するようにしてもよい。   In the first embodiment and the second embodiment (including the first modification), when the temperature of the cell stack 16 becomes equal to or higher than a certain value (threshold value Tcs), the supply of the reforming water is performed. Although the control to start is performed, the reforming water may be gradually supplied (hereinafter, referred to as early reforming water supply) from the initial stage of the startup, for example, from the time when the supply of the raw material gas is first started.

これにより、炭素析出が発生するしきい値Tref1を、改質水を供給しない場合よりも高く設定できるため、原料ガスの流量の制御幅を拡大することができる。言い換えれば、変形例2では、原料ガスのオン・オフ運転供給(炭素析出温度監視制御)は必須ではない。すなわち、改質器14の内部温度Tsが、しきい値Tref1に到達しないように、原料ガスの流量を微調整しながら、セルスタック16の内部温度Tsを上昇させる従来の制御であってもよい。   Thereby, the threshold value Tref1 at which carbon deposition occurs can be set higher than when the reforming water is not supplied, so that the control range of the flow rate of the raw material gas can be expanded. In other words, in the second modification, the on / off operation supply of the raw material gas (carbon deposition temperature monitoring control) is not essential. That is, conventional control may be used in which the internal temperature Ts of the cell stack 16 is increased while finely adjusting the flow rate of the raw material gas so that the internal temperature Ts of the reformer 14 does not reach the threshold value Tref1. .

ところで、変形例2のように、改質水早期供給を実行する場合、改質ガス中に含まれる水分の結露によるセルスタック16の劣化や破損が課題となる。   By the way, when the early supply of the reformed water is performed as in the second modification, the deterioration and breakage of the cell stack 16 due to the dew condensation of the moisture contained in the reformed gas becomes a problem.

この課題を防止するために、セルスタック16の内部温度Tsと、原料ガスの流量Fg、及び改質器14の内部温度Tkに基づいて、セルスタック16に燃料を供給する経路、或いはセルスタック16の内部において、改質ガスの相対湿度Rkを一定時間毎(例えば、30秒毎)に計算し、改質水流量を調整する制御が必要となる。   In order to prevent this problem, a path for supplying fuel to the cell stack 16 based on the internal temperature Ts of the cell stack 16, the flow rate Fg of the raw material gas, and the internal temperature Tk of the reformer 14, or the cell stack 16 , It is necessary to calculate the relative humidity Rk of the reformed gas at regular intervals (for example, every 30 seconds) and to control the flow rate of the reformed water.

一例として、相対湿度Rkが100%未満の70%に達したら改質水流量を抑制する。   As an example, when the relative humidity Rk reaches 70%, which is less than 100%, the flow rate of the reforming water is suppressed.

以上のことから、第1の実施の形態及び第2の実施の形態で実行した原料ガスのオン・オフ運転供給(炭素析出温度監視制御)と、傾きを持った改質水の供給(改質水流量の制御)とを組み合わせることが最適であるが、原料ガスの流量制御は従来通りとし、傾きを持った改質水の供給のみを行う構成を否定するものではない(以下の表1の「2」)。   From the above, the on / off operation supply of the raw material gas (carbon deposition temperature monitoring control) and the supply of the reforming water having a gradient (reforming) performed in the first and second embodiments are described. The control of the flow rate of the raw material gas is the same as the conventional one, and the configuration in which only the supply of the reforming water having a slope is not denied (Table 1 below). "2").

以下の表1は、起動動作時制御の、改質水の供給時期と、原料ガスの供給パターンとの組み合わせ毎のそれぞれの評価を示したものである。何れの組み合わせにおいても、本願発明の課題(セルスタック16の熱応力の影響回避)は解決可能である。   Table 1 below shows the respective evaluations of the starting operation control for each combination of the supply timing of the reforming water and the supply pattern of the raw material gas. In any combination, the problem of the present invention (the avoidance of the influence of the thermal stress of the cell stack 16) can be solved.

なお、表1の「1」の組み合わせが、第1の実施の形態(一定傾き増加制御)及び第2の実施の形態(段階制御)に相当する。   Note that the combination of “1” in Table 1 corresponds to the first embodiment (constant slope increase control) and the second embodiment (stage control).

また、表1の「2」の組み合わせは、炭素析出温度監視制御は実行せず、セルスタック16のクラック発生防止に特化したものである。   Further, the combination of “2” in Table 1 does not execute the carbon deposition temperature monitoring control, and is specialized for preventing the cell stack 16 from cracking.

さらに、表1の「3」及び「4」の組み合わせは、変形例2に相当する。   Further, the combination of “3” and “4” in Table 1 corresponds to the second modification.

10 燃料電池システム
12 気化器
14 改質器
16 セルスタック
16A アノード(燃料極)
16B カソード(空気極)
18 高温部(ホットボックス)
20 二重管
22 内側流路
24 外側流路
26 制御装置(起動動作制御手段、改質水流量制御手段)
26M しきい値記憶部
27 マイクロコンピュータ
27A CPU
27B RAM
27C ROM
30 空気予熱器
40 燃焼器
50 改質器温度センサ
52 信号線
54 セルスタック温度センサ(セルスタック温度検出手段)
56 信号線
58 信号線
60 信号線
62 信号線
70 配管
72 燃料ガス管
74 空気管
76 アノードオフガス管
78 カソードオフガス管
80 燃焼排ガス管
S 信号線
B1 ブロワ(原料ガス供給手段)
B2 ブロワ
P ポンプ(改質水供給手段)
G1 燃焼排ガス
G2 燃料ガス
G3 空気
G4 アノードオフガス
G5 カソードオフガス
Reference Signs List 10 fuel cell system 12 vaporizer 14 reformer 16 cell stack 16A anode (fuel electrode)
16B cathode (air electrode)
18 High temperature part (hot box)
Reference Signs List 20 double pipe 22 inner flow path 24 outer flow path 26 controller (start-up operation control means, reforming water flow rate control means)
26M threshold storage unit 27 microcomputer 27A CPU
27B RAM
27C ROM
Reference Signs List 30 air preheater 40 combustor 50 reformer temperature sensor 52 signal line 54 cell stack temperature sensor (cell stack temperature detecting means)
56 signal line 58 signal line 60 signal line 62 signal line 70 pipe 72 fuel gas pipe 74 air pipe 76 anode off gas pipe 78 cathode off gas pipe 80 combustion exhaust gas pipe S signal line B1 blower (source gas supply means)
B2 blower P pump (reforming water supply means)
G1 Combustion exhaust gas G2 Fuel gas G3 Air G4 Anode off gas G5 Cathode off gas

Claims (6)

原料ガスと水とが供給されることで改質ガスを生成する改質器と、燃料極に前記改質ガスが供給され、空気極に酸化剤ガスが供給されることで、前記燃料極と前記空気極との間で発電するセルスタックと、を備えた燃料電池システムであって、
前記改質器へ改質用の水を供給する改質水供給手段と、
前記セルスタックの内部温度を検出するセルスタック温度検出手段と、
前記原料ガスと前記酸化剤ガスとを用いた加熱手段の燃焼を制御することによって、前記改質器及び前記セルスタックを収容する筐体内部全体を加熱して、前記セルスタックの内部温度を発電可能温度に昇温する起動動作制御手段と、
前記起動動作制御手段による起動動作の進捗状況に基づいて、前記改質水供給手段を制御して、改質用の水の流量を制御する改質水流量制御手段と、
を有する燃料電池システム。
A reformer that generates a reformed gas by supplying a raw material gas and water, the reformed gas is supplied to a fuel electrode, and an oxidant gas is supplied to an air electrode, A cell stack that generates electric power between the air electrode and the air electrode,
Reforming water supply means for supplying reforming water to the reformer,
Cell stack temperature detection means for detecting the internal temperature of the cell stack,
By controlling the combustion of the heating means using the raw material gas and the oxidizing gas, the entire inside of the housing accommodating the reformer and the cell stack is heated to generate the internal temperature of the cell stack. Starting operation control means for increasing the temperature to a possible temperature;
Based on the progress of the start-up operation by the start-up operation control unit, the reforming water supply unit is controlled to control the flow rate of the reforming water,
A fuel cell system having:
前記改質水流量制御手段が、
前記セルスタックの内部温度が発電可能温度に達した時点から予め定めた時間後までの間に、改質用の水の流量を徐々に増加させて、通常動作時の流量とする、請求項1記載の燃料電池システム。
The reforming water flow control means,
The flow rate of the reforming water is gradually increased to a flow rate during normal operation between a time when the internal temperature of the cell stack reaches a temperature at which power can be generated and a time after a predetermined time. The fuel cell system as described.
前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出手段と、
前記セルスタック温度検出手段で検出したセルスタックの内部温度の起動開始からの変化率を計算する第1計算手段と、をさらに有し、
前記起動動作制御手段が、
前記改質器温度検出手段で検出した温度が、前記改質器で炭素析出が発生する臨界の温度よりも低いしきい値を超えた時点で、前記原料ガスの流量を相対的に少ない流量に切り替え、前記第1計算手段で今回計算した変化率が前回計算した変化率を下回った時点で、前記原料ガスの流量を相対的に多い流量に切り替える、請求項1又は請求項2記載の燃料電池システム。
Source gas supply means for supplying the source gas,
Reformer temperature detection means for detecting the internal temperature of the reformer,
First calculating means for calculating a rate of change of the internal temperature of the cell stack detected by the cell stack temperature detecting means from the start of activation, and
The activation operation control means,
When the temperature detected by the reformer temperature detecting means exceeds a threshold lower than a critical temperature at which carbon deposition occurs in the reformer, the flow rate of the raw material gas is reduced to a relatively small flow rate. 3. The fuel cell according to claim 1, wherein the flow rate of the source gas is switched to a relatively high flow rate when the rate of change currently calculated by the first calculation means is lower than the rate of change calculated last time. system.
前記改質水流量制御手段が、
前記セルスタックの内部温度が発電可能温度に達する前から、改質用の水の供給を開始する、請求項1記載の燃料電池システム。
The reforming water flow control means,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the supply of the reforming water is started before the internal temperature of the cell stack reaches a temperature at which power can be generated. 3.
前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出手段と、
前記セルスタックの内部温度、前記原料ガスの流量、及び前記改質器の内部温度に基づいて、前記セルスタックに供給される前記改質ガスの相対湿度を、一定時間毎に計算する第2計算手段と、をさらに有し、
前記改質水流量制御手段が、前記第2計算手段の計算結果に基づいて、改質用の水の流量を調整する、請求項4記載の燃料電池システム。
Source gas supply means for supplying the source gas,
Reformer temperature detection means for detecting the internal temperature of the reformer,
A second calculation for calculating the relative humidity of the reformed gas supplied to the cell stack at regular intervals based on the internal temperature of the cell stack, the flow rate of the raw material gas, and the internal temperature of the reformer. Means, and
The fuel cell system according to claim 4, wherein the reforming water flow rate control means adjusts the flow rate of the reforming water based on the calculation result of the second calculation means.
コンピュータを、
請求項1〜請求項5の何れか1項記載の改質水流量制御手段として動作させる、
改質水流量制御プログラム。
Computer
Operate as reforming water flow rate control means according to any one of claims 1 to 5,
Reforming water flow control program.
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