JP2022091965A

JP2022091965A - Power generator, controller, and control program

Info

Publication number: JP2022091965A
Application number: JP2022063159A
Authority: JP
Inventors: 亨祐山内; Kyosuke Yamauchi
Original assignee: Kyocera Corp; Dainichi Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Dainichi Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP7238190B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generator and the like that can prevent a reduction in durability of a fuel cell when stopping a power generating operation.

SOLUTION: A power generator according to the present disclosure comprises: a fuel cell; and a controller that controls a supply amount per unit time of air supplied to the fuel cell. In a stopping step for stopping the power generating operation of the fuel cell, the controller controls to increase the supply amount per unit time of the air, with the supply amount per unit time of the air at the start of the stopping step as a reference, controls to increase the supply amount per unit time of the air from the reference, and controls to perform multiple times control of increasing the supply amount per unit time of the air by a predetermined amount and subsequently maintaining the supply amount for a predetermined time.

SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a power generation device, a control device and a control program.

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガス（燃料ガス）と酸素含有ガス（通常は空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池を用いた発電装置の開発が進められている。この発電装置においては、発電に伴って発生した排熱を熱交換器で回収し、この熱交換器で得られた温水を蓄熱タンクに蓄積し、温水需要に対する供給を行っている。 In recent years, as next-generation energy, the development of a power generation device using a fuel cell capable of obtaining electric power by using a hydrogen-containing gas (fuel gas) and an oxygen-containing gas (usually air) has been promoted. In this power generation device, waste heat generated by power generation is recovered by a heat exchanger, hot water obtained by this heat exchanger is stored in a heat storage tank, and the hot water demand is supplied.

ところで、上記発電装置の運転を停止する際は、燃料電池を室温まで冷却する必要がある。燃料電池を冷却する方法としては、空気を燃料電池に供給して冷却する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。 By the way, when stopping the operation of the power generation device, it is necessary to cool the fuel cell to room temperature. As a method for cooling a fuel cell, a fuel cell system in which air is supplied to the fuel cell to cool the fuel cell has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２００５－３４００７５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-340075

しかしながら、上記特許文献１においては、空気供給に関する具体的な流量等が開示されておらず、運転停止時に、燃料電池の耐久性が低下するおそれがあった。 However, Patent Document 1 does not disclose a specific flow rate or the like related to air supply, and there is a risk that the durability of the fuel cell may decrease when the operation is stopped.

本開示の目的は、発電運転を停止する際の燃料電池の耐久性の低下を抑制することが可能な発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a power generation device, a control device, and a control program capable of suppressing a decrease in the durability of a fuel cell when the power generation operation is stopped.

本開示の発電装置は、燃料電池と、前記燃料電池に供給される空気の単位時間当たりの供給量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池の発電運転を停止するための停止工程において、前記空気の単位時間当たりの供給量を増加させるように制御し、前記停止工程の開始時における前記空気の単位時間当たりの供給量を基準として、前記空気の単位時間当たりの供給量を前記基準から増加させるように制御し、前記空気の単位時間当たりの供給量を、所定量増加させた後、所定時間維持する制御を複数回行うように制御する、発電装置である。 The power generation device of the present disclosure includes a fuel cell and a control device for controlling the supply amount of air supplied to the fuel cell per unit time, and the control device stops the power generation operation of the fuel cell. In the stop step, the supply amount of the air per unit time is controlled to be increased, and the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step is used as a reference. It is a power generation device that controls the supply amount to be increased from the reference, and controls the supply amount of the air per unit time to be increased a predetermined amount and then maintained for a predetermined time a plurality of times.

また本開示の制御装置は、燃料電池を備える上記発電装置を制御する制御装置であって、前記燃料電池の発電運転を停止するための停止工程において、前記燃料電池に供給される空気の単位時間当たりの供給量を増加させるように制御し、前記停止工程の開始時における前記空気の単位時間当たりの供給量を基準として、前記空気の単位時間当たりの供給量を前記基準から増加させるように制御し、前記空気の単位時間当たりの供給量を、所定量増加させた後、所定時間維持する制御を複数回行うように制御する、制御装置である。 Further, the control device of the present disclosure is a control device for controlling the power generation device including the fuel cell, and the unit time of the air supplied to the fuel cell in the stop process for stopping the power generation operation of the fuel cell. Control to increase the supply amount per unit time, and control to increase the supply amount of the air per unit time based on the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step. It is a control device that controls to increase the supply amount of the air per unit time by a predetermined amount and then maintain the air for a predetermined time a plurality of times.

また本開示の制御プログラムは、燃料電池を備える上記発電装置を制御する制御装置に、前記燃料電池の発電運転を停止するための停止工程において、前記燃料電池に供給される空気の単位時間当たりの供給量を増加させるように制御し、前記停止工程の開始時における前記空気の単位時間当たりの供給量を基準として、前記空気の単位時間当たりの供給量を前記基準から増加させるように制御し、前記空気の単位時間当たりの供給量を、所定量増加させた後、所定時間維持する制御を複数回行うように制御する、制御ステップを実行させる、制御プログラムである。 Further, in the control program of the present disclosure, the control device for controlling the power generation device including the fuel cell has a unit time of air supplied to the fuel cell in the stop step for stopping the power generation operation of the fuel cell. The supply amount is controlled to be increased, and the supply amount of the air per unit time is controlled to be increased from the standard based on the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step. It is a control program for executing a control step that controls to perform control to maintain the air for a predetermined time a plurality of times after increasing the supply amount of the air per unit time by a predetermined amount.

本開示に係る発電装置、制御装置又は制御プログラムによれば、発電運転を停止する際の燃料電池の耐久性の低下を抑制することが可能となる。 According to the power generation device, the control device, or the control program according to the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in the durability of the fuel cell when the power generation operation is stopped.

本開示の実施形態に係る燃料電池装置の一例の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of an example of the fuel cell apparatus which concerns on embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態に係る燃料電池装置におけるセルスタック装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the cell stack device in the fuel cell device which concerns on embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態に係る燃料電池装置のシステム遷移図の一例である。It is an example of the system transition diagram of the fuel cell apparatus which concerns on embodiment of this disclosure. 第１実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における主制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main control in the stop process of the fuel cell apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における空気流量制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the air flow rate control in the stop process of the fuel cell apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における主制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main control in the stop process of the fuel cell apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における空気流量制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the air flow rate control in the stop process of the fuel cell apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本開示に係る燃料電池装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で参照する各図には、本開示に係る燃料電池装置の構成部材のうち、本燃料電池装置の特徴を説明するための主な構成部材を示している。したがって、本燃料電池装置は、各図に示されていない周知の構成部材を備えていてもよい。 Hereinafter, embodiments of the fuel cell device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. However, each figure referred to below shows the main components for explaining the characteristics of the fuel cell device among the components of the fuel cell device according to the present disclosure. Therefore, the fuel cell device may include well-known components not shown in each figure.

（第１実施形態）
図１は、本開示の実施形態に係る燃料電池装置の構成例の概略を示すブロック図である。燃料電池装置１００は、燃料電池の耐久性が低下することを抑制し得る装置であり、主にセルスタック装置１を具備する燃料電池モジュール２０、原燃料供給用ポンプ（以下、単に「ガスポンプ」という。）２ａ、改質水供給用ポンプ（以下、単に「改質水ポンプ」という。）３ａ、空気ブロア１１ａ、熱交換器３０、循環ポンプ３１ａ、蓄熱タンク４０、ラジエータ５０、ラジエータファン６０、内部温度センサ７１、熱媒低温度センサ７２、熱媒高温度センサ７３、制御装置８０及び記憶装置９０を備える。なお、燃料電池装置１００は、発電装置の一例である。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration example of a fuel cell device according to an embodiment of the present disclosure. The fuel cell device 100 is a device that can suppress a decrease in the durability of the fuel cell, and is mainly a fuel cell module 20 including a cell stack device 1 and a raw fuel supply pump (hereinafter, simply referred to as “gas pump”). 2a, reforming water supply pump (hereinafter, simply referred to as "reforming water pump") 3a, air blower 11a, heat exchanger 30, circulation pump 31a, heat storage tank 40, radiator 50, radiator fan 60, internal It includes a temperature sensor 71, a heat medium low temperature sensor 72, a heat medium high temperature sensor 73, a control device 80, and a storage device 90. The fuel cell device 100 is an example of a power generation device.

ここで、熱交換器３０、蓄熱タンク４０、ラジエータ５０及び循環ポンプ３１ａは、循環配管３１によって接続されており、循環配管３１の内部には熱媒体（例えば、水）が流過される。 Here, the heat exchanger 30, the heat storage tank 40, the radiator 50, and the circulation pump 31a are connected by a circulation pipe 31, and a heat medium (for example, water) is passed through the inside of the circulation pipe 31.

燃料電池装置１００は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置８０を備える。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路として、又は複数の通信可能に接続された集積回路及び／若しくはディスクリート回路として実行されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実行されることが可能である。１つの実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。種々の実施形態によれば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス及び構成の組み合わせを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。 The fuel cell device 100 includes a control device 80 that includes at least one processor to provide control and processing power to perform various functions, as described in more detail below. According to various embodiments, the at least one processor may be run as a single integrated circuit or as multiple communicable integrated and / or discrete circuits. At least one processor can be run according to various known techniques. In one embodiment, the processor comprises, for example, one or more circuits or units configured to perform one or more data calculation procedures or processes by performing instructions stored in the associated memory. In other embodiments, the processor may be firmware (eg, a discrete logic component) configured to perform one or more data calculation procedures or processes. According to various embodiments, the processor is one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application-specific integrated circuits, digital signal processing devices, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or devices or configurations thereof. Any combination of, or other known device and configuration combinations, may be included to perform the functions described below.

制御装置８０は、記憶装置９０と、燃料電池モジュール２０と、ガスポンプ２ａと、改質水ポンプ３ａと、空気ブロア１１ａと、内部温度センサ７１と、循環ポンプ３１ａと、ラジエータファン６０と、熱媒低温度センサ７２と、熱媒高温度センサ７３とに接続され、これらの各機能部をはじめとして燃料電池装置１００の全体を制御及び管理する。制御装置８０は、記憶装置９０に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置１００の各部に係る種々の機能を実現する。制御装置８０から他の機能部に制御信号又は各種の情報などを送信する場合、制御装置８０と他の機能部とは、有線又は無線により接続されていればよい。制御装置８０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御装置８０は、特に後述する空気ブロア１１ａ、ガスポンプ２ａ及び改質水ポンプ３ａの動作を制御する。なお、本実施形態において、制御装置８０は、所定の時間を計測することができるため、空気の単位時間当たりの供給量（以下、「空気流量」ともいう。）等を算出することもできる。 The control device 80 includes a storage device 90, a fuel cell module 20, a gas pump 2a, a reforming water pump 3a, an air blower 11a, an internal temperature sensor 71, a circulation pump 31a, a radiator fan 60, and a heat medium. It is connected to the low temperature sensor 72 and the heat medium high temperature sensor 73, and controls and manages the entire fuel cell device 100 including each of these functional units. The control device 80 acquires a program stored in the storage device 90 and executes this program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100. When a control signal or various information is transmitted from the control device 80 to another functional unit, the control device 80 and the other functional unit may be connected by wire or wirelessly. The control characteristic of the present embodiment performed by the control device 80 will be further described later. Further, in the present embodiment, the control device 80 controls the operation of the air blower 11a, the gas pump 2a, and the reforming water pump 3a, which will be described later. In the present embodiment, since the control device 80 can measure a predetermined time, it is also possible to calculate the supply amount of air per unit time (hereinafter, also referred to as “air flow rate”) and the like.

記憶装置９０は、プログラム及びデータを記憶できる。記憶装置９０は、処理結果を一時的に記憶する作業領域としても利用してもよい。記憶装置９０は、記録媒体を含む。記録媒体は、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）な記憶媒体を含んでよい。記憶装置９０は、複数の種類の記憶媒体を含んでよい。記憶装置９０は、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の可搬の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組合せを含んでよい。記憶装置９０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでよい。 The storage device 90 can store programs and data. The storage device 90 may also be used as a work area for temporarily storing the processing result. The storage device 90 includes a recording medium. The recording medium may include any non-transitory storage medium such as a semiconductor storage medium and a magnetic storage medium. The storage device 90 may include a plurality of types of storage media. The storage device 90 may include a combination of a portable storage medium such as a memory card, an optical disk, or a magneto-optical disk, and a reading device for the storage medium. The storage device 90 may include a storage device used as a temporary storage area such as a RAM (Random Access Memory).

セルスタック装置１は、改質器４を備えていてもよく、改質器４等から供給される改質された燃料ガスと、空気ブロア１１ａによって供給される酸素含有ガス（通常は、空気）とを用いて発電を行う燃料電池（セルスタック８を構成する各燃料電池セル７）を備える。改質器４は、ガスポンプ２ａから供給される原燃料ガスと、改質水ポンプ３ａから供給される改質水とを用いた改質反応によって、水素を含む燃料ガスを生成する。 The cell stack device 1 may include a reformer 4, a reformed fuel gas supplied from the reformer 4 and the like, and an oxygen-containing gas (usually air) supplied by the air blower 11a. A fuel cell (each fuel cell 7 constituting the cell stack 8) for generating power by using and is provided. The reformer 4 produces a fuel gas containing hydrogen by a reforming reaction using the raw fuel gas supplied from the gas pump 2a and the reforming water supplied from the reforming water pump 3a.

内部温度センサ７１はセルスタック８の中央付近の温度（以下、「スタック温度」ともいう。）を検出するための温度センサであり、熱媒低温度センサ７２は、熱交換器３０に流入する熱媒体の温度を検出するための温度センサであり、熱媒高温度センサ７３は、熱交換器３０から流出する熱媒体の温度を検出するための温度センサである。なお、各温度センサによる温度の検出は、予め決められたタイミングで（例えば、１秒間隔毎に）実施し、後述する「降温」の判定は、複数回検出された温度に基づいて判定する。 The internal temperature sensor 71 is a temperature sensor for detecting the temperature near the center of the cell stack 8 (hereinafter, also referred to as “stack temperature”), and the heat medium low temperature sensor 72 is the heat flowing into the heat exchanger 30. It is a temperature sensor for detecting the temperature of the medium, and the heat medium high temperature sensor 73 is a temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchanger 30. The temperature is detected by each temperature sensor at a predetermined timing (for example, at 1-second intervals), and the "temperature drop" described later is determined based on the temperature detected a plurality of times.

熱交換器３０は、上記の発電時に生じる排熱を利用して熱媒体を加熱する。加熱された熱媒体は蓄熱タンク４０に供給される。 The heat exchanger 30 heats the heat medium by utilizing the waste heat generated during the above power generation. The heated heat medium is supplied to the heat storage tank 40.

より詳細には、熱交換器３０は、燃料電池モジュール２０において生じた排ガスと、この排ガスよりも低温の熱媒体との間で熱交換を行い、この熱交換によって加熱された熱媒体は、循環配管３１を介して蓄熱タンク４０の上部に供給される。さらに、熱交換器３０には、ラジエータ５０及び循環ポンプ３１ａを介して、蓄熱タンク４０の下部付近の低温の熱媒体が供給される。ここで、熱交換器３０に流入する熱媒体の温度（以下、「熱媒低温度」ともいう。）を検出するための熱媒低温度センサ７２と、熱交換器３０から流出する熱媒体の温度（以下、「熱媒高温度」ともいう。）を検出するための熱媒高温度センサ７３が、それぞれ配設されている。なお、循環配管３１は、循環流路の一例である。 More specifically, the heat exchanger 30 exchanges heat between the exhaust gas generated in the fuel cell module 20 and a heat medium having a temperature lower than that of the exhaust gas, and the heat medium heated by this heat exchange circulates. It is supplied to the upper part of the heat storage tank 40 via the pipe 31. Further, the heat exchanger 30 is supplied with a low-temperature heat medium near the lower part of the heat storage tank 40 via the radiator 50 and the circulation pump 31a. Here, the heat medium low temperature sensor 72 for detecting the temperature of the heat medium flowing into the heat exchanger 30 (hereinafter, also referred to as “heat medium low temperature”), and the heat medium flowing out of the heat exchanger 30. Heat medium high temperature sensors 73 for detecting the temperature (hereinafter, also referred to as “heat medium high temperature”) are arranged respectively. The circulation pipe 31 is an example of a circulation flow path.

蓄熱タンク４０は、熱交換器３０において加熱された熱媒体の供給を受け、これを蓄積するタンクであり、その内部に温度成層を形成することができる。 The heat storage tank 40 is a tank that receives and stores the heat medium heated in the heat exchanger 30, and can form a temperature stratification inside the tank.

ラジエータ５０は、ラジエータファン６０によって生じた送風によって熱媒体を空冷するための冷却ユニットである。循環ポンプ３１ａは、ラジエータ５０を経由して供給された熱媒体を熱交換器３０に送出するポンプであり、例えばうず巻きポンプである。 The radiator 50 is a cooling unit for air-cooling the heat medium by the air blown by the radiator fan 60. The circulation pump 31a is a pump that sends out the heat medium supplied via the radiator 50 to the heat exchanger 30, for example, a spiral pump.

ここで、ラジエータファン６０の回転数、及び循環ポンプ３１ａにおける単位時間当たりの熱媒体の送出量（以下、「熱媒流量」ともいう。）は、制御装置８０によって制御される。ラジエータファン６０の回転数及び循環ポンプ３１ａにおける熱媒流量の制御は、それぞれの制御信号のデューティ比を変えることによって行ってもよい。なお、ラジエータ５０及びラジエータファン６０は放熱器の一例であり、循環ポンプ３１ａはポンプの一例である。 Here, the rotation speed of the radiator fan 60 and the amount of heat medium delivered per unit time in the circulation pump 31a (hereinafter, also referred to as “heat medium flow rate”) are controlled by the control device 80. The rotation speed of the radiator fan 60 and the flow rate of the heat medium in the circulation pump 31a may be controlled by changing the duty ratio of each control signal. The radiator 50 and the radiator fan 60 are examples of radiators, and the circulation pump 31a is an example of a pump.

そして、熱交換器３０内で温度が低下した排ガスに含まれる水分は、配管３４を介して改質水タンク３５に蓄積され、制御装置８０が制御する改質水ポンプ３ａによって改質器４に供給される。 Moisture contained in the exhaust gas whose temperature has dropped in the heat exchanger 30 is accumulated in the reforming water tank 35 via the pipe 34, and is stored in the reformer 4 by the reforming water pump 3a controlled by the control device 80. Will be supplied.

ところで、運転停止直後の高温状態にある燃料電池に大流量で空気が供給された場合は、燃料電池セルの電極等に生じる酸化により、又は燃料電池セルが冷却されることにより、燃料電池セルが体積膨張又は収縮することとなる。これにより、燃料電池セルにクラックが発生し、燃料電池の耐久性が低下するおそれがあった。 By the way, when air is supplied to a fuel cell in a high temperature state immediately after the operation is stopped at a large flow rate, the fuel cell is caused by oxidation generated in the electrodes of the fuel cell or by cooling the fuel cell. It will expand or contract in volume. This could cause cracks in the fuel cell and reduce the durability of the fuel cell.

そこで、制御装置８０は、燃料電池装置１００の発電運転を停止するための停止工程において、空気ブロア１１ａを制御することにより、燃料電池モジュール２０内へ供給する空気の流量を徐々に増加させるように制御する。 Therefore, the control device 80 controls the air blower 11a in the stop step for stopping the power generation operation of the fuel cell device 100 so as to gradually increase the flow rate of the air supplied into the fuel cell module 20. Control.

より具体的には、停止工程における初期設定として、空気ブロア１１ａ、ガスポンプ２ａ及び改質水ポンプ３ａについて、予め決めた流量をそれぞれ設定し、設定した各流量でそれぞれの装置を作動させる。特に、空気ブロア１１ａについては、燃料電池モジュール２０内に供給する空気の流量を徐々に増加させるように制御する。この制御により、停止工程の開始時（すなわち、発電工程から停止工程に遷移した直後）の高温状態にある燃料電池モジュール２０に、空気を徐々に増加するように供給することができる。これにより、燃料電池セル７の急激な体積膨張又は収縮を抑制できるため、燃料電池セル７にクラックが発生し、燃料電池の耐久性が低下することを抑制できる。 More specifically, as an initial setting in the stop process, a predetermined flow rate is set for each of the air blower 11a, the gas pump 2a, and the reforming water pump 3a, and each device is operated at each set flow rate. In particular, the air blower 11a is controlled so as to gradually increase the flow rate of the air supplied into the fuel cell module 20. By this control, air can be supplied to the fuel cell module 20 which is in a high temperature state at the start of the stop process (that is, immediately after the transition from the power generation process to the stop process) so as to gradually increase. As a result, it is possible to suppress abrupt volume expansion or contraction of the fuel cell 7, so that it is possible to prevent cracks from occurring in the fuel cell 7 and deterioration of the durability of the fuel cell.

制御装置８０は、停止工程の開始時、言い換えれば発電工程の終了時における単位時間当たりの空気流量を基準として、燃料電池モジュール２０内への単位時間当たりの空気流量を、上記の基準から徐々に増加させるように制御してもよい。この制御により、停止工程の開始時における燃料電池モジュール２０内への空気流量の急増に伴って生ずる、燃料電池セル７の急激な体積膨張又は収縮を抑制できるため、燃料電池セル７にクラックが発生し、燃料電池の耐久性が低下することを抑制できる。 The control device 80 gradually adjusts the air flow rate per unit time into the fuel cell module 20 based on the air flow rate per unit time at the start of the stop process, in other words, at the end of the power generation process. It may be controlled to increase. By this control, it is possible to suppress the rapid volume expansion or contraction of the fuel cell 7 caused by the rapid increase in the air flow rate into the fuel cell module 20 at the start of the stop process, so that the fuel cell 7 is cracked. However, it is possible to prevent the durability of the fuel cell from being lowered.

制御装置８０は、燃料電池セル７に供給する空気流量を所定量増加させた後、所定時間維持する制御を複数回行うように制御してもよい。この制御により、所定時間維持する間に空気流量を安定させて、停止工程における空気ブロア１１ａの空気流量の制御の確実性を高めることが可能になる。 The control device 80 may be controlled so as to perform control for maintaining the air flow rate for a predetermined time a plurality of times after increasing the air flow rate supplied to the fuel cell 7 by a predetermined amount. This control makes it possible to stabilize the air flow rate while maintaining the air flow rate for a predetermined time, and to improve the certainty of controlling the air flow rate of the air blower 11a in the stop step.

制御装置８０は、スタック温度が予め決めた第一温度以下になった場合は、空気ブロア１１ａより先に、ガスポンプ２ａ及び改質水ポンプ３ａを停止させるように制御してもよい。この場合、制御装置８０は、スタック温度が予め決められた第一温度以下に降温したことによって原燃料ガスの供給を停止させた後であって、スタック温度が第一温度より低温の第二温度以下となり、かつ、燃料電池の温度変化に依存せずに予め決められた時間が経過した場合に、燃料電池モジュール２０内への空気の供給を停止させるように制御してもよい。この制御により、原燃料ガスの供給が停止した後であって、スタック温度が比較的早期に降温して第二温度以下となった場合であっても、燃料電池の温度変化に依存せずに予め決められた時間が経過するまでは、空気の供給を停止しないため、燃料ガスのパージが不完全な状態で空気の供給が停止してしまうことを抑制することができる。 The control device 80 may control the gas pump 2a and the reforming water pump 3a to be stopped before the air blower 11a when the stack temperature becomes equal to or lower than the predetermined first temperature. In this case, the control device 80 stops the supply of raw fuel gas by lowering the stack temperature to a predetermined first temperature or lower, and the stack temperature is lower than the first temperature. It may be controlled to stop the supply of air into the fuel cell module 20 when a predetermined time elapses without depending on the temperature change of the fuel cell. With this control, even after the supply of raw material and fuel gas is stopped and the stack temperature drops to the second temperature or lower relatively early, it does not depend on the temperature change of the fuel cell. Since the air supply is not stopped until a predetermined time elapses, it is possible to prevent the air supply from being stopped in a state where the fuel gas is completely purged.

ところで、燃料電池装置１００の停止工程の開始後に燃料電池モジュール２０内への空気の流入量を増大させることに起因して、燃料電池モジュール２０内の比較的高温の排ガスの流出量が増大する。これにより、燃料電池モジュール２０の下流に位置する熱交換器３０の温度が瞬時に上昇する場合があり、熱交換器３０内で排ガスと熱交換された熱媒体が突沸する場合がある。 By the way, the outflow amount of the relatively high temperature exhaust gas in the fuel cell module 20 increases due to the increase in the inflow amount of air into the fuel cell module 20 after the start of the stop step of the fuel cell device 100. As a result, the temperature of the heat exchanger 30 located downstream of the fuel cell module 20 may rise instantaneously, and the heat medium heat-exchanged with the exhaust gas may suddenly boil in the heat exchanger 30.

そこで、制御装置８０は、前記停止工程の開始時に、循環ポンプ３１ａ又はラジエータファン６０のうち少なくとも一方の出力を増大させるように制御してもよい。この制御により、循環ポンプ３１ａの出力を増大させて循環配管３１内を流過する熱媒体の流量を増加させることによって熱媒体の温度上昇を抑制し、又はラジエータファン６０の回転数を増大させることによって熱媒体を冷却し、その温度上昇を抑制するので、結果として、熱媒体の突沸を抑制することが可能となる。 Therefore, the control device 80 may be controlled to increase the output of at least one of the circulation pump 31a and the radiator fan 60 at the start of the stop step. By this control, the output of the circulation pump 31a is increased to increase the flow rate of the heat medium flowing through the circulation pipe 31, thereby suppressing the temperature rise of the heat medium or increasing the rotation speed of the radiator fan 60. As a result, it is possible to suppress the sudden boiling of the heat medium because the heat medium is cooled and the temperature rise thereof is suppressed.

図２は、本開示の実施形態に係る燃料電池装置におけるセルスタック装置の外観を示す斜視図である。セルスタック装置１は、原燃料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質器４と、燃料電池セル７を複数個配列して電気的に接続してなるセルスタック８と、燃料電池セル７に燃料ガスを供給するためのマニホールド６とを備える。 FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the cell stack device in the fuel cell device according to the embodiment of the present disclosure. The cell stack device 1 includes a reformer 4 that reforms raw fuel gas to generate fuel gas, a cell stack 8 in which a plurality of fuel cell 7s are arranged and electrically connected, and a fuel cell. 7 is provided with a manifold 6 for supplying fuel gas.

改質器４は、例えば、炭化水素ガスである天然ガス、メタノール、灯油などの原燃料ガスと水蒸気とにより改質反応させて水素ガスを含む燃料ガスを生成する。改質反応では、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素と、残存成分であるメタン及び水蒸気とを含んだ燃料ガスが得られる。なお、改質器４における改質法は、上述する水蒸気改質法に限られず、部分酸化法や、自己熱改質法であってもよい。 The reformer 4 produces a fuel gas containing hydrogen gas by reforming the raw fuel gas such as natural gas, methanol, kerosene, etc., which is a hydrocarbon gas, with steam. In the reforming reaction, a fuel gas containing carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen, and residual components such as methane and water vapor is obtained. The reforming method in the reformer 4 is not limited to the steam reforming method described above, and may be a partial oxidation method or a self-heat reforming method.

改質反応には改質触媒が用いられ、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ－アルミナ、α－アルミナ及びコージェライトなどの多孔質担体のいずれか一種に、Ｒｕ、Ｐｔなどの貴金属やＮｉ、Ｆｅなどの卑金属を担持させた改質触媒を用いることができる。 A reforming catalyst is used in the reforming reaction, and it is preferable to use a reforming catalyst having excellent reforming efficiency and durability. For example, any of a porous carrier such as γ-alumina, α-alumina and cordierite. As one type, a reforming catalyst carrying a noble metal such as Ru and Pt and a base metal such as Ni and Fe can be used.

改質器４には、原燃料ガスを内部に供給するための原燃料ガス供給管２と、改質水を内部に供給するための改質水供給管３とが設けられ、燃料電池セル７（セルスタック８）の上方に所定の間隔をあけて配置される。改質反応によって発生した燃料ガスは、改質器４から燃料ガス供給管５を通ってマニホールド６へと供給される。 The reformer 4 is provided with a raw fuel gas supply pipe 2 for supplying the raw fuel gas to the inside and a reforming water supply pipe 3 for supplying the reforming water to the inside, and the fuel cell 7 It is arranged above (cell stack 8) at a predetermined interval. The fuel gas generated by the reforming reaction is supplied from the reformer 4 to the manifold 6 through the fuel gas supply pipe 5.

セルスタック８は、内部にガス流路を有する燃料電池セル７を複数個立設させた状態で、燃料電池セル７間に集電部材９を介して電気的に直列に接続して構成される。 The cell stack 8 is configured by electrically connecting a plurality of fuel cell 7s having a gas flow path inside in series with each other via a current collector member 9 between the fuel cell 7s. ..

マニホールド６は、セルスタック８を構成する燃料電池セル７の下端を固定するとともに、各燃料電池セル７に、改質器４で生成された燃料ガスを供給する。 The manifold 6 fixes the lower end of the fuel cell 7 constituting the cell stack 8, and supplies the fuel gas generated by the reformer 4 to each fuel cell 7.

セルスタック８の両端部側には、燃料電池セル７の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する集電部材９が配置されている。 On both ends of the cell stack 8, a current collecting member 9 having a current drawing portion for collecting the current generated by the power generation of the fuel cell 7 and drawing the current to the outside is arranged.

また、燃料電池セル７の上方で、燃料電池セル７と改質器４との間の燃焼領域１０では、燃料電池セル７で使用されなかった燃料ガス及び酸素含有ガスを含む排ガスが燃焼される。燃焼領域１０には、着火装置１１が設けられていてもよい。 Further, above the fuel cell 7, in the combustion region 10 between the fuel cell 7 and the reformer 4, exhaust gas including fuel gas and oxygen-containing gas not used in the fuel cell 7 is burned. .. The ignition device 11 may be provided in the combustion region 10.

燃料電池セル７としては、内部を燃料ガスが長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層及び酸素側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルであってもよい。 The fuel cell 7 is a hollow flat plate type having a gas flow path through which fuel gas flows in the longitudinal direction, and a fuel side electrode layer, a solid electrolyte layer, and an oxygen side electrode layer are sequentially provided on the surface of a support. It may be a solid oxide type fuel cell.

なお、燃料電池セル７は、上記以外に例えば円筒状、平板状の燃料電池セルを用いることもでき、また支持体の表面に酸素側電極層、固体電解質層及び燃料側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルとすることもできる。 In addition to the above, for the fuel cell 7, for example, a cylindrical or flat fuel cell can be used, and an oxygen side electrode layer, a solid electrolyte layer, and a fuel side electrode layer are sequentially provided on the surface of the support. It can also be a solid oxide fuel cell.

図３は、本実施形態に係る燃料電池装置のシステム遷移図の一例であり、燃料電池装置１００によって発電を行う場合の制御装置８０の制御手順を示している。 FIG. 3 is an example of a system transition diagram of the fuel cell device according to the present embodiment, and shows a control procedure of the control device 80 when power generation is performed by the fuel cell device 100.

制御装置８０は、オペレータからシステム起動の指示を受け付けると、システムチェッ
クを実行する（Ｓ１）。システムチェックとしては、漏電の有無、各種センサ、各種ポンプ及びバッテリ等について異常の有無などを確認し、この確認結果を、表示装置等を介してオペレータに通知する。その後、制御装置８０は、発電開始の指示を受け付けるまで、燃料電池装置１００を停止（待機）状態で保持する（Ｓ２）。 When the control device 80 receives an instruction to start the system from the operator, the control device 80 executes a system check (S1). As a system check, the presence or absence of electric leakage, the presence or absence of abnormalities in various sensors, various pumps, batteries, etc. are confirmed, and the confirmation result is notified to the operator via a display device or the like. After that, the control device 80 holds the fuel cell device 100 in a stopped (standby) state until it receives an instruction to start power generation (S2).

その後、発電開始の指示を受け付けると、制御装置８０は、起動工程に移行する（Ｓ３）。起動工程では、空気ブロア１１ａを起動して燃焼領域１０付近に空気を供給した後、改質水ポンプ３ａを作動させることにより、改質水が供給される改質水供給管３に改質水を充填する。その後、着火装置（図示せず）を起動し、原燃料ガスを供給する。 After that, when the instruction to start power generation is received, the control device 80 shifts to the start-up process (S3). In the starting step, the air blower 11a is started to supply air to the vicinity of the combustion region 10, and then the reforming water pump 3a is operated to supply the reforming water to the reforming water supply pipe 3. Fill. After that, the ignition device (not shown) is activated to supply raw fuel gas.

着火が成功すると、昇温工程（Ｓ４）に移行する。昇温工程では、一定の温度になるまで改質器４を暖機する。 If the ignition is successful, the process proceeds to the temperature raising step (S4). In the temperature raising step, the reformer 4 is warmed up to a constant temperature.

さらに、発電工程（Ｓ５）では、燃料電池装置１００を用いた発電が実施される。その後、オペレータから「停止」の指示を受け付けると、制御装置８０は、停止工程（Ｓ６）に移行する。停止工程では、燃料電池モジュール２０内の温度が所定温度以下となった場合に、燃料電池モジュール２０への原燃料ガスの供給を停止して、燃料電池モジュール２０内の温度を徐々に下げるように制御装置８０が制御する。 Further, in the power generation step (S5), power generation using the fuel cell device 100 is carried out. After that, when the operator receives the instruction of "stop", the control device 80 shifts to the stop step (S6). In the stop process, when the temperature inside the fuel cell module 20 becomes equal to or lower than a predetermined temperature, the supply of raw fuel gas to the fuel cell module 20 is stopped so that the temperature inside the fuel cell module 20 is gradually lowered. The control device 80 controls.

次に、燃料電池装置の停止工程における制御について具体的に説明する。 Next, the control in the stop process of the fuel cell device will be specifically described.

図４は、本実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における主制御を示すフローチャートである。図４に示す主制御では、主に、スタック温度に基づいてガスポンプ２ａ、改質水ポンプ３ａ及び空気ブロア１１ａの稼働と停止とを制御する。なお、停止工程では、図４の主制御と並行して、後述の図５に示す空気ブロア１１ａについての空気流量制御も実行される。ここで、上記の主制御と空気流量制御を別々のプロセッサ等で制御してもよいし、１個のプロセッサ等によって時分割で制御してもよい。 FIG. 4 is a flowchart showing the main control in the stop process of the fuel cell device according to the present embodiment. In the main control shown in FIG. 4, the operation and stop of the gas pump 2a, the reforming water pump 3a and the air blower 11a are mainly controlled based on the stack temperature. In the stop step, in parallel with the main control of FIG. 4, the air flow rate control of the air blower 11a shown in FIG. 5 described later is also executed. Here, the above-mentioned main control and air flow rate control may be controlled by separate processors or the like, or may be controlled by a single processor or the like in a time-division manner.

制御装置８０は、発電工程から停止工程への移行時に、初期設定として、ガスポンプ２ａ、改質水ポンプ３ａ及び空気ブロア１１ａの各流量について設定を行い、設定した各流量でそれぞれを作動させる（Ｓ１０）。例えば、ガスポンプ２ａについては、０．３［ＮＬ／ｍｉｎ］を、改質水ポンプ３ａについては、Ｓ／Ｃ＝２．５を、それぞれ停止工程の開始時の流量として設定する。また、空気ブロア１１ａについては、例えば、発電工程の終了時における空気流量を、停止工程の開始時の基準流量として設定する。ここで、「Ｓ／Ｃ」とは、スチームカーボン比であり、原燃料ガスに含まれる炭素と改質反応の際に添加する水蒸気とのモル比を表わす数値である。 At the time of transition from the power generation process to the stop process, the control device 80 sets the flow rates of the gas pump 2a, the reforming water pump 3a, and the air blower 11a as initial settings, and operates each of the set flow rates (S10). ). For example, for the gas pump 2a, 0.3 [NL / min] is set, and for the reforming water pump 3a, S / C = 2.5 is set as the flow rate at the start of the stop step. For the air blower 11a, for example, the air flow rate at the end of the power generation process is set as the reference flow rate at the start of the stop process. Here, "S / C" is a steam carbon ratio, and is a numerical value representing the molar ratio of carbon contained in the raw material and fuel gas to steam added during the reforming reaction.

ガスポンプ２ａ、改質水ポンプ３ａ及び空気ブロア１１ａの各流量が設定されると、空気流量制御を起動する（Ｓ１１）。空気流量制御では、供給する空気の流量を徐々に増加させるよう空気ブロア１１ａの動作が制御される。この制御については、後で詳細に説明する。 When the flow rates of the gas pump 2a, the reforming water pump 3a, and the air blower 11a are set, the air flow rate control is activated (S11). In the air flow rate control, the operation of the air blower 11a is controlled so as to gradually increase the flow rate of the supplied air. This control will be described in detail later.

発電が停止すると、空気ブロア１１ａから供給される空気によって燃料電池セル７は冷却される。このとき、空気の流量は徐々に増加するように制御されているため、燃料電池セル７の酸化や、燃料電池セル７の急激な温度低下が抑制される。これにより、燃料電池セル７の急激な体積膨張又は収縮を抑制できるため、燃料電池セル７にクラックが発生し、燃料電池の耐久性が低下することを抑制できる。 When the power generation is stopped, the fuel cell 7 is cooled by the air supplied from the air blower 11a. At this time, since the flow rate of air is controlled so as to gradually increase, oxidation of the fuel cell 7 and a rapid temperature drop of the fuel cell 7 are suppressed. As a result, it is possible to suppress abrupt volume expansion or contraction of the fuel cell 7, so that it is possible to prevent cracks from occurring in the fuel cell 7 and deterioration of the durability of the fuel cell.

そして、制御装置８０は、内部温度センサ７１で検出されたスタック温度が、予め決められた第一温度（Ｔ１：例えば３００℃）以下に降温したかを判断する（Ｓ１２）。第一温度以下に降温した場合に（Ｓ１２でＹｅｓ）、ガスポンプ２ａを停止させると共に、この停止以降の時間の計時を開始する（Ｓ１３）。この後、制御装置８０は、改質水ポンプ３ａを停止させるように制御する。（Ｓ１４）。なお、ここではガスポンプ２ａを停止させた後で改質水ポンプ３ａを停止させているが、ガスポンプ２ａと改質水ポンプ３ａは同時に停止させてもよい。 Then, the control device 80 determines whether the stack temperature detected by the internal temperature sensor 71 has dropped to a predetermined first temperature (T1: for example, 300 ° C.) or less (S12). When the temperature drops below the first temperature (Yes in S12), the gas pump 2a is stopped and the time counting after this stop is started (S13). After that, the control device 80 controls to stop the reforming water pump 3a. (S14). Although the reforming water pump 3a is stopped here after the gas pump 2a is stopped, the gas pump 2a and the reforming water pump 3a may be stopped at the same time.

燃料電池セル７は、高温条件の下では酸化されやすい。そのため、スタック温度が高い場合には空気とともに燃料ガスと水を供給することで、燃料電池セル７の酸化が抑制される。そして、スタック温度が降温し、燃料電池セル７が酸化されにくい温度より低くなった場合、つまり第一温度以下に降温した場合に、燃料ガスと水の供給を停止して空気のみを供給する。これにより、燃料電池セル７の冷却が継続して行われる。 The fuel cell 7 is easily oxidized under high temperature conditions. Therefore, when the stack temperature is high, the fuel cell 7 is suppressed from being oxidized by supplying the fuel gas and water together with the air. Then, when the stack temperature is lowered and the temperature of the fuel cell 7 becomes lower than the temperature at which it is difficult to be oxidized, that is, when the temperature is lowered to the first temperature or lower, the supply of the fuel gas and water is stopped and only air is supplied. As a result, the fuel cell 7 is continuously cooled.

さらに、制御装置８０は、スタック温度が予め決められた、上記第一温度より低温の第二温度（Ｔ２：例えば１００℃）以下に降温し、かつ、スタック温度の変化に依存せずに予め決められた所定時間（例えば、６０秒）が経過した場合に（Ｓ１５でＹｅｓ）、空気ブロア１１ａを制御して空気の供給を停止させる（Ｓ１６）。ここでの所定時間とは、燃料ガスの供給を停止してから、燃料ガスを完全にパージするのに必要とされる時間である。これにより、スタック温度が比較的早期に降温して第二温度以下となった場合であっても、燃料ガスのパージが不完全な状態で空気の供給が停止してしまうことを抑制することができる。この際、例えば、主制御から後述の空気流量制御に、空気ブロア１１ａについて「停止指示」を通知することとしてもよい。 Further, the control device 80 lowers the stack temperature to a temperature lower than the second temperature (T2: for example, 100 ° C.) lower than the first temperature, which is predetermined, and is predetermined without depending on the change in the stack temperature. When the predetermined time (for example, 60 seconds) has elapsed (Yes in S15), the air blower 11a is controlled to stop the supply of air (S16). The predetermined time here is the time required to completely purge the fuel gas after the supply of the fuel gas is stopped. As a result, even if the stack temperature drops relatively early and falls below the second temperature, it is possible to prevent the air supply from stopping due to incomplete purging of the fuel gas. can. At this time, for example, the main control may notify the air flow rate control described later of the "stop instruction" for the air blower 11a.

図５は、本実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における空気流量制御を示すフローチャートである。図５に示す空気流量制御では、所定の時間経過に基づいて空気ブロア１１ａの空気流量を制御する。 FIG. 5 is a flowchart showing air flow rate control in the stopping process of the fuel cell device according to the present embodiment. In the air flow rate control shown in FIG. 5, the air flow rate of the air blower 11a is controlled based on the passage of a predetermined time.

空気流量制御の開始時、空気ブロア１１ａの基準空気流量には、発電工程の終了時における空気量が設定されている。 At the start of air flow rate control, the reference air flow rate of the air blower 11a is set to the amount of air at the end of the power generation process.

そして、制御装置８０は、予め決められた所定時間（例えば３０秒）が経過したかを判断する（Ｓ２０）。所定時間が経過した場合に（Ｓ２０でＹｅｓ）、空気流量を予め決められた所定量（例えば、４［ＮＬ／ｍｉｎ］）増加させるように制御する（Ｓ２１）。この後、制御装置８０は、空気流量が上限値であるかを判断し（Ｓ２２）、空気流量が上限でない場合は、上記の制御を繰り返す（Ｓ２０～Ｓ２２）。 Then, the control device 80 determines whether or not a predetermined predetermined time (for example, 30 seconds) has elapsed (S20). When the predetermined time elapses (Yes in S20), the air flow rate is controlled to be increased by a predetermined predetermined amount (for example, 4 [NL / min]) (S21). After that, the control device 80 determines whether the air flow rate is the upper limit value (S22), and if the air flow rate is not the upper limit value, repeats the above control (S20 to S22).

さらに、制御装置８０は、空気流量が上限値になった場合は（Ｓ２２でＹｅｓ）、空気ブロア１１ａの空気流量を上限値に保持するように制御する（Ｓ２３）。なお、制御装置８０は、主制御から「停止指示」の通知等を受信した場合は、空気ブロア１１ａを停止させるように制御する。 Further, when the air flow rate reaches the upper limit value (Yes in S22), the control device 80 controls to keep the air flow rate of the air blower 11a at the upper limit value (S23). The control device 80 controls the air blower 11a to stop when the notification of the "stop instruction" or the like is received from the main control.

（第２実施形態）
本実施形態では、制御装置８０の他の制御形態について説明する。図６は、本実施形態に係る燃料電池装置の停止工程における主制御を示すフローチャートであり、図７は、空気流量制御を示すフローチャートである。本実施形態は、主制御が、空気ブロア１１ａの動作を間接的に制御している点で第１実施形態と異なる。また本実施形態では、１個のプロセッサを用いた時分割の制御によって、「主制御のタスク」と「空気流量制御のタスク」を実行することとする。なお、上述の第１実施形態の図４におけるステップＳ１２～Ｓ１５と図６におけるステップＳ３１～Ｓ３４とは同一の制御内容である。また、上述の図５におけるステップＳ２０～Ｓ２３と図７におけるステップＳ４２～Ｓ４５は、同じ目的のための制御内容である。 (Second Embodiment)
In this embodiment, other control modes of the control device 80 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the main control in the stop process of the fuel cell device according to the present embodiment, and FIG. 7 is a flowchart showing the air flow rate control. The present embodiment is different from the first embodiment in that the main control indirectly controls the operation of the air blower 11a. Further, in the present embodiment, the "main control task" and the "air flow rate control task" are executed by time division control using one processor. It should be noted that steps S12 to S15 in FIG. 4 and steps S31 to S34 in FIG. 6 of the first embodiment described above have the same control contents. Further, steps S20 to S23 in FIG. 5 and steps S42 to S45 in FIG. 7 described above are control contents for the same purpose.

図６において、制御装置８０は、発電工程から停止工程への移行時に、初期設定として、ガスポンプ２ａ及び改質水ポンプ３ａの各流量についての初期設定を行うとともに、空気流量制御を起動する（Ｓ３０）。 In FIG. 6, the control device 80 performs initial settings for each flow rate of the gas pump 2a and the reforming water pump 3a as initial settings at the time of transition from the power generation process to the stop process, and activates the air flow rate control (S30). ).

さらに、制御装置８０は、スタック温度がＴ１以下に降温して（Ｓ３１でＹｅｓ）燃料ガス等の供給を停止させた後（Ｓ３２、Ｓ３３）、スタック温度がＴ２以下に降温し、かつ、上記所定時間が経過した場合に（Ｓ３４でＹｅｓ）、空気流量制御のタスクに空気ブロア１１ａを「停止」するように指示する（Ｓ３５）。 Further, in the control device 80, after the stack temperature is lowered to T1 or less (Yes in S31) and the supply of fuel gas or the like is stopped (S32, S33), the stack temperature is lowered to T2 or less, and the above-mentioned predetermined value is obtained. When the time has elapsed (Yes in S34), the task of controlling the air flow rate is instructed to "stop" the air blower 11a (S35).

図７において、制御装置８０は、空気ブロア１１ａの基準空気流量についての初期設定（Ｓ４０）の後、主制御のタスクから空気ブロア１１ａについて「停止」する旨の指示があるかを判断する（Ｓ４１）。「停止」の指示がない場合は（Ｓ４１でＮｏ）、空気流量が上限値になるまで（Ｓ４２でＮｏ）、空気ブロア１１ａの空気流量を所定時間毎に所定量ずつ増加するように制御する（Ｓ４３、Ｓ４４）。 In FIG. 7, the control device 80 determines whether or not there is an instruction from the main control task to "stop" the air blower 11a after the initial setting (S40) for the reference air flow rate of the air blower 11a (S41). ). If there is no "stop" instruction (No in S41), the air flow rate of the air blower 11a is controlled to be increased by a predetermined amount at predetermined time intervals until the air flow rate reaches the upper limit (No in S42). S43, S44).

そして、主制御のタスクから「停止」の指示があった場合は（Ｓ４１でＹｅｓ）、空気ブロア１１ａを停止するように制御する（Ｓ４６）。 Then, when the task of the main control gives an instruction of "stop" (Yes in S41), the air blower 11a is controlled to be stopped (S46).

なお、本開示に係る燃料電池装置は、上記のように燃料電池の耐久性が低下することを抑制し得るという効果を有するが、さらに、発電運転停止後の安全性を高めることができるという効果も有している。というのは、ガスポンプ２ａ及び改質水ポンプ３ａを停止後に、スタック温度が第二温度以下に降温し、かつ、予め決められた所定時間が経過するまで空気ブロア１１ａを作動させるので、確実な掃気が可能となるからである。 The fuel cell device according to the present disclosure has the effect of suppressing the deterioration of the durability of the fuel cell as described above, and further has the effect of enhancing the safety after the power generation operation is stopped. Also has. This is because, after the gas pump 2a and the reforming water pump 3a are stopped, the stack temperature is lowered to the second temperature or lower, and the air blower 11a is operated until a predetermined predetermined time elapses, so that reliable scavenging is performed. Is possible.

また、上記実施形態に係る図１に示す燃料電池装置１００の制御装置８０及び記憶装置９０を燃料電池装置１００の外部に有する構成として実現することもできる。 Further, it can be realized as a configuration in which the control device 80 and the storage device 90 of the fuel cell device 100 shown in FIG. 1 according to the above embodiment are provided outside the fuel cell device 100.

さらにまた、本開示に係る制御装置における特徴的な制御工程を含む制御方法として実現したり、上記工程をコンピュータに実行させるための制御プログラムとして実現したりすることも可能である。 Furthermore, it can be realized as a control method including a characteristic control step in the control device according to the present disclosure, or as a control program for causing a computer to execute the above steps.

なお、セルスタック装置１は、ＳＯＦＣに限定されず、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、及び溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。また、セルスタック装置１は、改質器４と同じ筺体内に含まれなくてもよい。 The cell stack device 1 is not limited to SOFC, and is, for example, a solid polymer fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), and a molten carbonate. It may be composed of a fuel cell such as a type fuel cell (Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)). Further, the cell stack device 1 does not have to be included in the same housing as the reformer 4.

以上、実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組合せ及び改良等が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes, combinations, improvements, and the like can be made without departing from the gist of the present invention.

１セルスタック装置
２原燃料ガス供給管
２ａ原燃料供給用ポンプ（ガスポンプ）
３改質水供給管
３ａ改質水供給用ポンプ（改質水ポンプ）
７燃料電池セル
８セルスタック
１１ａ空気ブロア
２０燃料電池モジュール
３０熱交換器
３１ａ循環ポンプ
５０ラジエータ
６０ラジエータファン
７１内部温度センサ
７２熱媒低温度センサ
７３熱媒高温度センサ
８０制御装置
１００燃料電池装置 1 Cell stack device 2 Raw fuel gas supply pipe 2a Raw fuel supply pump (gas pump)
3 Remodeling water supply pipe 3a Remodeling water supply pump (reforming water pump)
7 Fuel cell Cell 8 Cell stack 11a Air blower 20 Fuel cell module 30 Heat exchanger 31a Circulation pump 50 Radiator 60 Radiator fan 71 Internal temperature sensor 72 Heat medium low temperature sensor 73 Heat medium high temperature sensor 80 Control device 100 Fuel cell device

Claims

With a fuel cell
A control device for controlling the amount of air supplied to the fuel cell per unit time is provided.
The control device is
In the stop step for stopping the power generation operation of the fuel cell, the amount of air supplied per unit time is controlled to be increased.
Based on the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step, the supply amount of the air per unit time is controlled to be increased from the reference.
A power generation device that controls to increase the supply amount of air per unit time by a predetermined amount and then maintain the air for a predetermined time a plurality of times.

The control device determines the temperature of the fuel cell in advance after the supply of the fuel gas to the fuel cell is stopped when the temperature of the fuel cell becomes equal to or lower than the predetermined first temperature. Supply of the air to the fuel cell when the temperature becomes lower than the second temperature, which is lower than the first temperature, and when a predetermined time elapses independently of the temperature change of the fuel cell. The power generation device according to claim 1.

A heat exchanger for heat exchange between the exhaust gas discharged from the fuel cell and the heat medium,
The circulation flow path that circulates the heat medium and
Further, at least one of a pump for circulating the heat medium and a radiator for cooling the heat medium in the circulation flow path is provided.
The power generation device according to claim 1 or 2, wherein the control device is controlled so as to increase the output of at least one of the radiator and the pump at the start of the stop step.

A control device that controls one or more power generation devices equipped with a fuel cell.
In the stop step for stopping the power generation operation of the fuel cell, the amount of air supplied to the fuel cell is controlled to be increased per unit time.
Based on the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step, the supply amount of the air per unit time is controlled to be increased from the reference.
A control device that controls to increase the supply amount of air per unit time by a predetermined amount and then maintain the air for a predetermined time a plurality of times.

For a control device that controls one or more power generation devices equipped with a fuel cell,
In the stop step for stopping the power generation operation of the fuel cell, the amount of air supplied to the fuel cell is controlled to be increased per unit time.
Based on the supply amount of the air per unit time at the start of the stop step, the supply amount of the air per unit time is controlled to be increased from the reference.
A control program for executing a control step that controls the supply amount of air per unit time to be increased a predetermined amount and then maintained for a predetermined time a plurality of times.