JP4273022B2 - The method of starting the power failure in the fuel gas production power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、炭化水素又はアルコール等を含み、改質により水素含有ガスを取り出せる含水素燃料を改質して前記水素含有ガスである改質ガスを得る改質部と、前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部と、前記燃料ガスが供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に接続されて該燃料電池の始動用電力のみを供給する蓄電部とを備える燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法に関する。 The present invention is, for example, look-containing hydrocarbons or alcohol, a reforming unit to obtain the reformed gas which is the hydrogen-containing gas by reforming the hydrogen containing fuel extractable hydrogen-containing gas by the reforming, the reforming a purification unit for purifying a hydrogen-rich fuel gas to remove undesired substances from the gas, and a reservoir for storing the fuel gas, a fuel cell wherein the fuel gas to generate electric power is supplied, is connected to the fuel cell Te regarding starting method when a power failure in the fuel gas production power generation system and a power storage unit for supplying only starting power of the fuel cell.

例えば、天然ガス等の炭化水素燃料やメタノール等のアルコールを含む含水素燃料を改質して水素含有ガス(改質ガス)を得た後、この水素含有ガスを燃料ガスとして燃料電池(発電部)等に供給する水素製造装置(燃料ガス製造発電システム)が採用されている。 For example, after the hydrogen-containing fuel containing alcohol such as hydrocarbon fuels and methanol such as natural gas is reformed to obtain hydrogen-containing gas (reformed gas), fuel cell (power generation section of the hydrogen-containing gas as the fuel gas ) hydrogen production apparatus supplies the like (fuel gas production power generation system) is employed.

この種の水素製造装置では、LPG(液化石油ガス)や都市ガス等の炭化水素燃料を水蒸気改質して高濃度な水素リッチガスである水素含有ガスを製造するとともに、例えば、PSA(Pressure Swing Adsorption)装置を介して前記水素含有ガスから高純度水素を圧力吸着により分離している。 In this type of hydrogen production apparatus, the hydrocarbon fuel such as LPG (liquefied petroleum gas) and natural gas to produce a hydrogen-containing gas is steam reforming high concentration hydrogen-rich gas, e.g., PSA (Pressure Swing Adsorption ) and high purity hydrogen from the hydrogen-containing gas through the apparatus and separated by pressure adsorption.

この場合、設備全体の小型化を図るために、水素製造装置を供給場所に設置するオンサイト型水素製造設備が考えられている。 In this case, in order to reduce the overall size of the equipment, on-site hydrogen production facility to install a hydrogen production system to supply location is considered. 例えば、特許文献1に開示されている水素製造設備は、図6に示すように、炭化水素である改質原料中の硫黄分を脱硫処理する脱硫装置1を備えており、この脱硫装置1により脱硫された改質原料は、水蒸気改質装置2に送られて水蒸気改質により水素含有ガスが製造される。 For example, hydrogen production equipment that is disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 6, comprises a desulfurization apparatus 1 for desulfurization of sulfur in the reformed raw material is a hydrocarbon, this desulfurizer 1 desulfurized reforming material is fed to a steam reformer 2 hydrogen-containing gas is produced by steam reforming.

水蒸気改質装置2で製造された水素含有ガスは、シフト反応装置3に送られて、前記水素含有ガス中の一酸化炭素が二酸化炭素に転換されて除去される。 Hydrogen-containing gas produced by steam reforming apparatus 2 is sent to the shift reaction unit 3, the carbon monoxide of the hydrogen-containing gas is removed is converted into carbon dioxide. さらに、一酸化炭素が除去された水素含有ガスは、水素PSA装置4に送られて、水素以外の不純物が吸着剤により吸着されて除去され、高純度の水素が水素供給装置5に供給される。 Furthermore, the hydrogen-containing gas from which carbon monoxide has been removed is sent to a hydrogen PSA unit 4, impurities other than hydrogen is removed by adsorption by the adsorbent, the hydrogen of a high purity is supplied to the hydrogen supplying apparatus 5 . 一方、前記水素の一部は、発電用の燃料ガスとして固体高分子型燃料電池6に供給される。 On the other hand, a portion of the hydrogen is supplied to the polymer electrolyte fuel cell 6 as a fuel gas for power generation.

この固体高分子型燃料電池6は、水素製造装置の稼働用電力を発生させるとともに、前記固体高分子型燃料電池6と二次電池設備7とが電気的に接続されている。 The polymer electrolyte fuel cell 6, as well as to generate the operating power of the hydrogen generating device, and the solid polymer electrolyte fuel cell 6 and the secondary battery facility 7 are electrically connected. 水素供給装置5に供給された水素は、水素利用自動車や家庭用燃料電池等に分配供給される。 Hydrogen supplied to the hydrogen supply device 5 is distributed and supplied to the hydrogen utilization automobiles and household fuel cell or the like.

水素製造装置では、通常、固体高分子型燃料電池6の電力と外部の電力とを併用して運転が行われているが、災害時等の停電によって外部からの電力が供給されなくなった際には、前記固体高分子型燃料電池6のみにより電力の供給が行われている。 In the hydrogen production apparatus is usually in combination with driving electric power and external power of a polymer electrolyte fuel cell 6 is being performed, when the power from the outside by a power failure of a disaster or the like is not supplied the supply of electric power is performed by only the solid polymer electrolyte fuel cell 6.

さらに、水素の需要が少ないときには、固体高分子型燃料電池6での発電量を増加させて二次電池設備7で蓄電する一方、水素の需要が多いときには、前記固体高分子型燃料電池6での発電量を減少させて前記二次電池設備7から電気を供給することにより、水素の需要変動に対しても対応することができる、としている。 Furthermore, when the demand for hydrogen is small, while the electric storage by increasing the amount of power generated by the solid polymer electrolyte fuel cell 6 in the secondary battery equipment 7, when the demand for hydrogen is large, in the solid polymer electrolyte fuel cell 6 by supplying electricity from the power generation amount the secondary battery facility 7 reduces the, as a can corresponding, also with respect to demand fluctuations hydrogen.

特開2003−95612号公報(図1) JP 2003-95612 JP (FIG. 1)

しかしながら、上記の二次電池設備7は、水素の需要が少ないときに蓄電する一方、水素の需要が多いときには電気を供給するように構成されており、前記二次電池設備7自体が相当に大型化するという問題が指摘されている。 However, the above secondary battery equipment 7, while the power storage when the demand for hydrogen is small, when the demand for hydrogen is large is configured to supply electrical, the secondary battery facility 7 itself considerably large it has been pointed out a problem that the reduction.

しかも、比較的容量の大きな二次電池設備7に蓄電しなければならず、固体高分子型燃料電池6の電力を効率的に利用することができず、経済的ではないという問題がある。 Moreover, it is necessary to power storage in large secondary battery equipment 7 of relatively capacity, can not be utilized the power of the solid polymer electrolyte fuel cell 6 efficiently, there is a problem that economical not. さらに、二次電池設備7から電気を供給することにより、この二次電池設備7の充電量が減少している際に、停電が発生すると、固体高分子型燃料電池6を運転させるための補器に対して電力を十分に供給することができず、停電時における前記固体高分子型燃料電池6の発電が確実に行われないという問題がある。 Further, by supplying electricity from the secondary battery equipment 7, when the amount of charge of the secondary battery facility 7 is reduced, when a power failure occurs, complement for operating a polymer electrolyte fuel cell 6 can not be sufficiently supplying power to the vessel, there is a problem that power generation of the polymer electrolyte fuel cell 6 during a power failure is not performed reliably.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、システム全体のコンパクト化を図るとともに、停電時にも確実に発電を継続することが可能な燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this type of problem, with made compact overall system, a method of starting a power failure in the fuel gas production power generation system which can also be continued reliably power during power outage and an object thereof.

本発明は、 改質により水素含有ガスを取り出せる含水素燃料を改質して前記水素含有ガスである改質ガスを得る改質部と、前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部と、前記燃料ガスが供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に接続されて該燃料電池の始動用電力のみを供給する蓄電部とを備える燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法である。 The present invention includes a reforming unit for the water-containing fuel can be extracted hydrogen-containing gas by the reforming reforming obtaining a reformed gas which is the hydrogen-containing gas, a hydrogen-rich to remove unwanted material from the reformed gas supply and purification section for purifying the fuel gas, and a reservoir for storing the fuel gas, a fuel cell for generating electricity wherein the fuel gas is supplied, only the starting power of the fuel cell is connected to the fuel cell a method of starting a power failure in the fuel gas production power generation system and a power storage unit for.

そこで、先ず、停電状態であることが検出された際に、 改質部及び精製部の運転が停止された状態で、蓄電部の電力を使用して燃料電池に貯蔵部から燃料ガスが供給されるとともに、前記燃料電池に酸化剤ガスが供給される。 Therefore, first of all, when it is detected that a power failure condition, while the operation is stopped in the reforming part and purification part, the fuel gas is supplied from the reservoir to the fuel cell using the power of the power storage unit Rutotomoni, oxidant gas is supplied to the fuel cell. これにより、 燃料電池による発電が開始され、次いで、 蓄電部からの電力の供給が停止される一方、前記燃料電池から電力の供給が行われる。 Thus, the power generation by the fuel cell is started, then, while the supply of power from the power storage unit is stopped, the supply of power is performed from the fuel cell.

また、 蓄電部からの電力の供給を停止した後、貯蔵部に残存する燃料ガス残量が検出され、前記燃料ガス残量が規定量以下に至った際、 燃料電池からの電力の供給により改質部及び精製部の運転が開始されて燃料ガスの製造を行うことが好ましい。 Further, after stopping the supply of electric power from the power storage unit, it detects a fuel gas level remaining in the reservoir is, when the fuel gas level reaches below a specified amount, breaks the supply of power from the fuel cell it is preferable that the operation of the quality unit and purification unit is started to manufacture the fuel gas.

さらに、 改質部及び精製部の運転を開始した後、含水素燃料の改質部への供給量が規定量以下に至った際には、前記改質部及び前記精製部の運転が停止される一方、 燃料電池による発電が継続され、次に、 前記含水素燃料の前記改質部への供給量が規定量以下に至った状態で、貯蔵部に残存する燃料ガス残量が規定量以下に至った際には、前記燃料電池による発電が停止されることが好ましい。 Further, after starting the operation of the reforming section and the purification section, when the supply amount of the reformer of the hydrogen-containing fuel has become equal to or lower than the prescribed amount, the operation of the reforming section and the purification section is stopped that one, power generation by the fuel cell is continued, then the state in which supply to the reforming section of the hydrogen-containing fuel has become equal to or lower than the prescribed amount, the fuel gas remaining amount remaining in the reservoir is defined amount less when reached, the power generation by the fuel cell is preferable to be stopped.

本発明では、 燃料電池の立ち上げ専用の蓄電部が設けられるため、前記蓄電部部自体が有効に小型化されるとともに、停電時に前記燃料電池による発電が確実に行われる。 In the present invention, since the electric storage unit of the start-up only the fuel cell is provided, wherein with power storage unit portion itself is effectively miniaturized, power generation by the fuel cell when the power is ensured. これにより、燃料ガス製造発電システム全体のコンパクト化が容易に図られ、しかも停電時に良好に対処することが可能になる。 Accordingly, it has been attempted to facilitate compactness of the whole fuel gas production power generation system, yet it is possible to satisfactorily deal with during a power failure.

図1は、本発明の実施形態に係る停電時の始動方法を実施するための家庭用燃料ガス精製システム(燃料ガス製造発電システム)10の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic configuration diagram of a home fuel gas purification system (fuel gas production power generation system) 10 for how to start during a power failure to implement according to the embodiment of the present invention.

家庭用燃料ガス精製システム10は、含水素燃料、例えば、メタンやプロパン等の炭化水素燃料(以下、改質用燃料という)の改質反応により水素リッチガス(以下、改質ガスという)を得る改質部12と、前記水素リッチガスから高純度の水素ガス(以下、燃料ガスという)を精製する精製部14と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部16とを備える。 Home fuel gas refining system 10, the water-containing fuel, for example, hydrocarbon fuels such as methane or propane (hereinafter, referred to as a fuel reforming) the hydrogen-rich gas (hereinafter, referred to as reformed gas) by reforming reaction of obtaining the modified comprises a quality unit 12, the high-purity hydrogen gas from the hydrogen-rich gas (hereinafter, referred to as fuel gas) and purification unit 14 for purifying, and a reservoir 16 for storing the fuel gas.

改質部12は、燃焼触媒を有して改質用燃料を蒸発させる蒸発器18を備える。 Reforming section 12 includes an evaporator 18 that the reforming fuel evaporated with a combustion catalyst. 蒸発器18には、バーナー等の燃焼器20が付設されるとともに、前記蒸発器18の下流には、改質用燃料を改質して改質ガスを得る反応器(改質器)22が配設される。 The evaporator 18, together with the combustor 20 such as a burner is attached, the downstream of the evaporator 18, reactor to obtain a reformed gas by reforming a reforming fuel (reformer) 22 It is disposed. 反応器22の下流には、改質ガスを冷却する冷却器24が配設されるとともに、この冷却器24の下流には、冷却された前記改質ガスをガス成分と水分とに分離する気液分離器26が配設される。 Feel to the downstream reactor 22, with a cooler 24 for cooling the reformed gas is disposed on the downstream of the cooler 24, for separating the cooled the reformed gas to and the water gas component liquid separator 26 is disposed.

改質部12には、空気供給機構28が設けられる。 The reforming unit 12, an air supply mechanism 28 is provided. 空気供給機構28は、空気コンプレッサ30を備えるとともに、この空気コンプレッサ30には、改質用空気供給路32及びオフガス排出用空気供給路36が接続される。 Air supply mechanism 28 is provided with a air compressor 30, to the air compressor 30, the reforming air supply flow passage 32 and the off gas discharging air supply passage 36 is connected. 改質用空気供給路32は、蒸発器18に接続され、オフガス排出用空気供給路36は、後述するPSA機構48を経由して前記燃焼器20に接続される。 Reforming air supply passage 32 is connected to the evaporator 18, the off gas discharging air supply passage 36 is connected to the combustor 20 via the PSA mechanism 48 to be described later.

改質用空気供給路32及びオフガス排出用空気供給路36は、流量制御用の弁38a及び38bを介して空気コンプレッサ30に接続可能である。 Reforming air supply passage 32 and the off gas discharging air supply passage 36 is connectable to the air compressor 30 via a valve 38a and 38b of the flow control. 改質用空気供給路32には、弁38aと蒸発器18との間に位置して改質用燃料を供給するための改質用燃料エゼクタ40が配設される。 The reforming air supply passage 32, reforming fuel ejector 40 for supplying the reforming fuel located between the valve 38a and the evaporator 18 is disposed.

反応器22には、触媒温度を検知するための温度センサ44が接続されるとともに、改質用空気供給路32には、改質用燃料エゼクタ40の上流に位置して圧力計45が配設される。 The reactor 22, the temperature sensor 44 for detecting the catalyst temperature is connected, the reforming air supply passage 32, a pressure gauge 45 is located upstream of the reforming fuel ejector 40 is provided It is.

気液分離器26の下流には、改質ガス供給路46を介して精製部14を構成するPSA機構48が接続され、前記PSA機構48には、水分が分離された改質ガスが供給される。 Downstream of the gas-liquid separator 26, PSA mechanism 48 is connected which constitutes the refining unit 14 through the reformed gas supply passage 46, the PSA mechanism 48, reformed gas moisture are separated is supplied that. 改質ガス供給路46には、PSA機構48に改質ガスを圧送するためのコンプレッサ50が接続される。 The reformed gas supply passage 46, a compressor 50 for pumping the reformed gas to the PSA system 48 is connected.

PSA機構48は、水素以外の成分を高圧下で選択的に吸着し、減圧下で脱着する吸着剤を充填した複数塔、例えば、3塔の吸着塔(図示せず)を備えている。 PSA mechanism 48, the components other than hydrogen are selectively adsorbed at high pressure, multiple tower filled with adsorbent to desorb under vacuum, for example, a 3 tower adsorption towers (not shown). 各吸着塔に、吸着、減圧、均圧、脱着及び洗浄工程からなるサイクリック運転を行わせることにより、高純度水素を取り出す一方、他の成分(不要物)をオフガスとしてオフガス排出路52に放出するように構成している。 Each adsorption tower, adsorption, release vacuum, pressure equalization, by causing a cyclic operation consisting of the desorption and washing step, while taking out the high-purity hydrogen, the off-gas discharge path 52 other components (unwanted matter) as a off-gas It is configured to be.

オフガス排出路52は、オフガスエゼクタ54に接続される。 Off-gas discharge path 52 is connected to the off-gas ejector 54. オフガスエゼクタ54の一端には、オフガス排出用空気供給路36が接続されるとともに、このオフガスエゼクタ54の他端には、オフガス流路56が接続される。 One end of the off-gas ejector 54, together with the off gas discharging air supply passage 36 is connected to the other end of the off-gas ejector 54, the off-gas flow path 56 is connected. オフガスエゼクタ54は、空気コンプレッサ30によりオフガス排出用空気供給路36からオフガス流路56に流れるオフガス排出用空気(圧縮空気)を介してPSA機構48からオフガスを吸引する機能を有する。 Off-gas ejector 54 has a function to suck the off gas from the PSA system 48 through the off gas discharging air flowing through the air compressor 30 from the off gas discharging air supply passage 36 to the off-gas channel 56 (compressed air).

PSA機構48には、各吸着塔から高純度水素を排出するための燃料ガス経路58が連通するとともに、燃料ガス経路58にコンプレッサ60が接続される。 The PSA mechanism 48, the fuel gas passage 58 for discharging the high-purity hydrogen from the adsorption tower is communicated with the compressor 60 to the fuel gas path 58 is connected. 燃料ガス経路58の端部は、弁64を介して貯蔵部16を構成する充填タンク66に接続される。 End of the fuel gas passage 58 is connected to the filling tank 66 which constitutes the reservoir 16 through the valve 64. 燃料ガス経路58の途上には、分岐燃料ガス経路68が設けられ、この分岐燃料ガス経路68には、弁70を介して発電用タンク72が接続される。 The middle of the fuel gas passage 58, the branch fuel gas passage 68 is provided in the branch fuel gas passage 68, the power generating tank 72 is connected via a valve 70.

充填タンク66は、図示しない燃料電池車両に燃料ガスを供給する一方、発電用タンク72は、家庭用電源を供給するための定置型燃料電池(発電部)74に燃料ガス供給路76を介して接続されるとともに、前記燃料ガス供給路76には、弁78が配設される。 Filling tank 66, while supplying the fuel gas to the fuel cell vehicle, not shown, for power generation tank 72 through the fuel gas supply passage 76 to the stationary fuel cell (power generation unit) 74 for supplying the domestic power supply is connected to the fuel gas supply passage 76, the valve 78 is arranged. この定置型燃料電池74には、酸化剤ガスとして、例えば、空気を供給するためのコンプレッサ(又はスーパーチャージャ)80が接続される。 The stationary fuel cell 74, as an oxidant gas, for example, a compressor (or supercharger) 80 for supplying air is connected.

定置型燃料電池74には、該定置型燃料電池74の始動用電力のみを供給する補助電源部(蓄電部) 82が接続される。 A stationary fuel cell 74, the auxiliary power supply unit for supplying only the starting power of the stationary fuel cell 74 (power storage unit) 82 is connected. この補助電源部82は、例えば、キャパシタを備えている。 The auxiliary power unit 82 includes, for example, a capacitor. 補助電源部82は、電源ボックス84に接続されており、この電源ボックス84は、AC/DC変換器及び主電源切換器を内蔵する。 Auxiliary power supply unit 82 is connected to the power supply box 84, the power supply box 84 has a built-in AC / DC converter and the main power switching device. 電源ボックス84は、コンプレッサ80等を含むシステム補機電源を供給する一方、外部電源に接続されている。 Power box 84, while supplying the system auxiliary power supply including a compressor 80, and is connected to an external power source.

家庭用燃料ガス精製システム10は、各補機類と通信及び制御を行うとともに、特に本実施形態では、停電状態であるか否かを検出するための制御部として、例えば、制御ECU(Electronic Control Unit)86を備える。 Home fuel gas refining system 10, as well as communication and control with the auxiliaries, in particular in the present embodiment, as a control unit for detecting whether a power failure condition, for example, the control ECU (Electronic Control provided with the Unit) 86. この制御ECU86は、ECU専用バッテリ、例えば、リチウムバッテリを内蔵しており、停電によって電源が遮断されても、駆動可能である。 The control ECU86 is, ECU dedicated battery, for example, incorporates a lithium battery, even when power supply is stopped by a power failure, can be driven.

このように構成される家庭用燃料ガス精製システム10の動作について、以下に説明する。 Next, operation of the home fuel gas refining system 10 will be described below.

家庭用燃料ガス精製システム10では、制御ECU86を介して空気コンプレッサ30が運転されており、改質用空気及びオフガス排出用空気が、それぞれ改質用空気供給路32及びオフガス排出用空気供給路36に送られる。 In home fuel gas refining system 10, air compressor 30 is operated through the control ECU 86, the reforming air and off gas discharging air, respectively reforming air supply passage 32 and the off gas discharging air supply passage 36 It is sent to.

改質用空気供給路32に供給される改質用空気は、蒸発器18に供給されるとともに、この蒸発器18には、例えば、天然ガスや都市ガス等の改質用燃料と水とが供給される。 Reforming air supplied to the reforming air supply passage 32 is supplied to the evaporator 18, this evaporator 18, for example, and the reforming fuel and water, such as natural gas or city gas It is supplied. 一方、燃焼器20では、燃焼用空気、オフガス及び必要に応じて水素等が供給されて燃焼が行われ、蒸発器18では、改質用燃料及び水が蒸発する。 On the other hand, the combustor 20, the combustion air, the combustion is supplied hydrogen or the like, if the off-gas and requires performed, in the evaporator 18, the fuel and water for reforming evaporated.

蒸発した改質用燃料は、反応器22に送られる。 Fuel vaporized reforming is fed to the reactor 22. この反応器22では、改質用燃料中の、例えば、メタン、空気中の酸素及び水蒸気によって、酸化反応であるCH 4 +2O 2 →CO 2 +2H 2 O(発熱反応)と、燃料改質反応であるCH 4 +2H 2 O→CO 2 +4H 2 (吸熱反応)とが同時に行われる(オートサーマル方式)。 In the reactor 22, in the fuel reforming, for example, methane, with oxygen and water vapor in the air, and an oxidation reaction CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O ( exothermic reaction), in the fuel reforming reaction there CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2 ( endothermic reaction) and are carried out simultaneously (autothermal method).

上記のように、反応器22により改質された改質ガスは、冷却器24によって冷却された後、気液分離器26に供給される。 As described above, the reformed gas reformed by the reactor 22 is cooled by the cooler 24, it is supplied to the gas-liquid separator 26. この気液分離器26で水分が分離された改質ガスは、改質ガス供給路46に送られ、コンプレッサ50で圧縮されてPSA機構48に供給される。 Reformed gas moisture separated by the gas-liquid separator 26 is sent to the reformed gas supply passage 46, is supplied to the PSA system 48 is compressed by the compressor 50.

PSA機構48では、各吸着塔内で水素以外の成分が吸着されて高濃度の水素(水素リッチ)を含む燃料ガスが精製され、この燃料ガスが燃料ガス経路58に供給される。 In PSA mechanism 48, the components other than hydrogen in the adsorption tower is purified fuel gas containing hydrogen (hydrogen-rich) of the high concentration adsorbed, the fuel gas is supplied to the fuel gas path 58. 燃料ガスは、コンプレッサ60の作用下に充填タンク66と発電用タンク72とに選択的に貯蔵される。 The fuel gas is selectively stored in the filling tank 66 and the power generating tank 72 under the action of the compressor 60.

発電用タンク72に充填されている燃料ガスは、弁78の開放作用下に、燃料ガス供給路76から定置型燃料電池74のアノード側電極(図示せず)に供給される。 Fuel gas filled in the power generating tank 72, under the opening action of the valve 78, is supplied from the fuel gas supply passage 76 to the anode of the stationary fuel cell 74 (not shown). 一方、コンプレッサ80が駆動されて、定置型燃料電池74の図示しないカソード側電極に酸化剤ガスとして空気が供給される。 On the other hand, the compressor 80 is driven, air is supplied as oxidant gas to the cathode (not shown) of the stationary fuel cell 74. このため、定置型燃料電池74で発電が行われて電力が発生し、この電力は、家庭用電源として使用されるとともに、コンプレッサ80を含むシステム補器電源として利用される。 Thus, power generation is performed by generating electric power in stationary fuel cell 74, the power as would be used as a household power source, is used as a system accessory power supply including a compressor 80.

一方、PSA機構48では、各吸着塔からのオフガス(残留ガス)がオフガス排出路52に放出される。 On the other hand, the PSA mechanism 48, off-gas from the adsorption tower (residual gas) is discharged to the off-gas discharge path 52. オフガス排出路52は、オフガスエゼクタ54を介してオフガス流路56に接続されている。 Off-gas discharge path 52 is connected to the off gas passage 56 through the off-gas ejector 54. このため、オフガス排出路52に放出されたオフガスは、オフガスエゼクタ54に供給されるオフガス排出用空気(圧縮空気)を介して燃焼器20に送られる。 Therefore, the off-gas released in the off-gas discharge path 52 is sent to the combustor 20 through the off gas discharging air supplied to the off-gas ejector 54 (compressed air). このオフガスは、燃焼器20の燃焼用燃料として使用される。 The off-gas is used as combustion fuel in the combustor 20.

次いで、家庭用燃料ガス精製システム10における停電時の始動方法について、以下に説明する。 Next, the method of starting power failure in home fuel gas refining system 10 will be described below. 本実施形態では、家庭用燃料ガス精製システム10が停止中に停電した場合の始動方法と、前記家庭用燃料ガス精製システム10が運転中に停電した場合の始動方法とに分けて説明する。 In the present embodiment, home fuel gas refining system 10 and the method of starting when a power failure during the stop, the home fuel gas refining system 10 will be described separately and how to start when a power failure occurs during operation.

先ず、停止中の家庭用燃料ガス精製システム10において、起動スイッチがオンされると(図2中、ステップS1)、ステップS2に進んで、外部電源が遮断されているか否か、すなわち、停電状態であるか否かが判断される。 First, in home fuel gas refining system 10 suspended, the start switch is turned on (in FIG. 2, step S1), the process proceeds to step S2, whether the external power is cut off, i.e., power outage whether or not it is determined.

外部電源が遮断されていないと判断されると(ステップS2中、NO)、ステップS3に進んで、家庭用燃料ガス精製システム10は、上述したように通常の起動が開始される。 When the external power source is determined not to be cut off (in step S2, NO), the routine proceeds to step S3, home fuel gas refining system 10 is normal startup is initiated as described above.

一方、外部電源が遮断されていると判断されると(ステップS2中、YES)、ステップS4に進んで、補助電源部82が電源ボックス84の作用下に接続される。 On the other hand, if it is determined that the external power is cut off (in step S2, YES), the routine proceeds to step S4, the auxiliary power supply 82 is connected under the action of the power supply box 84. この補助電源部82は、コンプレッサ80及び発電に必要最小限な電磁弁を数分間だけ駆動させる容量に設定されている。 The auxiliary power unit 82 is set to the capacity to drive the minimal electromagnetic valve necessary for the compressor 80 and the generator only a few minutes.

そこで、補助電源部82からの電力により、カソード用のコンプレッサ80が駆動され、定置型燃料電池74の図示しないカソード側電極に酸化剤ガスとして空気が供給される。 Therefore, the electric power from the auxiliary power unit 82, the compressor 80 for the cathode is driven, air is supplied as oxidant gas to the cathode (not shown) of the stationary fuel cell 74. 定置型燃料電池74では、空気の吐出圧が所定圧力P1kPaに至るか否かが判断され(ステップS6)、所定時間T1が経過しても該所定圧力P1kPaに至らなければ(ステップS7中、YES)、故障警報がなされる。 In stationary fuel cell 74, the discharge pressure of the air is determined whether reaches a predetermined pressure P1kPa (step S6), and if reach even predetermined time T1 has elapsed the predetermined pressure P1kPa (in step S7, YES ), fault alarm is made.

空気吐出圧が、所定時間T1内に所定圧力P1kPaに至ると(ステップS6中、YES)、ステップS8に進んで、弁78がオン(開放)される。 Air discharge pressure, and reaches a predetermined pressure P1kPa within the predetermined time T1 (in step S6, YES), the process proceeds to step S8, the valve 78 is turned on (opened). このため、発電用タンク72に貯蔵されている燃料ガスは、燃料ガス供給路76を介して定置型燃料電池74の図示しないアノード側電極に供給される。 Therefore, the fuel gas stored in the power generating tank 72 is supplied to the anode (not shown) of the stationary fuel cell 74 via the fuel gas supply passage 76.

定置型燃料電池74に供給される燃料ガスの突出圧(水素吐出圧)が、所定圧力P2kPaに至るか否かが判断される(ステップS9)。 Projecting pressure of the fuel gas supplied to the stationary fuel cell 74 (the hydrogen discharge pressure), whether reaches a predetermined pressure P2kPa is determined (step S9). そして、水素吐出圧が所定時間T2内に所定圧力P2kPaに至らなければ(ステップS10中、YES)、故障警報がなされる。 Then, hydrogen discharge pressure unless reach the predetermined pressure P2kPa within the predetermined time T2 (in step S10, YES), the fault alarm is made. 一方、水素吐出圧が所定時間T2内に所定圧力P2kPaに至ると(ステップS9中、YES)、ステップS11に進んで、定置型燃料電池(FC)74の発電が開始される。 On the other hand, the hydrogen discharge pressure reaches the predetermined pressure P2kPa within the predetermined time T2 (in step S9, YES), the process proceeds to step S11, the power generation of stationary fuel cell (FC) 74 is started.

次に、定置型燃料電池74の発電が正常に行われているか否かが判断される(ステップS12、ステップS13)。 Next, whether or not power generation stationary fuel cell 74 is performed normally or not (step S12, step S13). 所定時間T3が経過した後にも、正常発電が行われていなければ(ステップS13中、YES)、故障警報がなされる一方、該所定時間T3以内に正常発電が開始されれば(ステップS12中、YES)、ステップS14に進む。 Even after the predetermined time T3 has elapsed, if not performed correctly generator (in step S13, YES), whereas fault alarm is issued, if the normal power generation is started within the predetermined time T3 (in step S12, YES), the process proceeds to step S14. ステップS14では、補助電源部82が遮断されて、この補助電源部82からの電力の供給が停止される。 In step S14, the auxiliary power supply 82 is cut off, the supply of power from the auxiliary power unit 82 is stopped.

定置型燃料電池74の発電が開始されると、発電用タンク72のタンク圧の監視が開始される。 When the power generation of stationary fuel cell 74 is started, monitoring the tank pressure of the power generation tank 72 is started. このタンク圧が設定圧力P3kPa以下となると(ステップS15中、YES)、ステップS16に進んで、家庭用燃料ガス精製システム10の運転が開始される。 When this tank pressure is below the set pressure P3kPa (in step S15, YES), the process proceeds to step S16, the operation of the home fuel gas refining system 10 is started. なお、定置型燃料電池74の発電により発生する電力の一部は、補助電源部82に送られて、この補助電源部82に充電される。 A part of the power generated by the power generation of stationary fuel cell 74 is sent to the auxiliary power supply 82 is charged to the auxiliary power supply 82.

次いで、改質用燃料の供給量が設定量a以下であるか否かが判断される(図3中、ステップS17)。 Then, whether the supply amount of the fuel reforming is equal to or less than the set amount a it is determined (in FIG. 3, step S17). 例えば、災害等によって停電状態に至ると、都市ガス等の改質用燃料の供給が停止されるため、この改質用燃料の供給量が設定量aよりも低下する(ステップS17中、YES)。 For example, reaches the power failure condition due to a disaster or the like, since the supply of the reforming fuel such as city gas is stopped, the supply amount of the reforming fuel is lower than the set amount a (in step S17, YES) .

このため、ステップS18に進んで、家庭用燃料ガス精製システム10による燃料ガスの製造が停止される一方、定置型燃料電池74による発電が継続される。 Therefore, the process proceeds to step S18, while the production of fuel gas by the home fuel gas refining system 10 is stopped, the power generation is continued by the stationary fuel cell 74. 定置型燃料電池74で発生する電力は、家庭用電源として使用される。 Power generated by stationary fuel cell 74 is used as a household power supply.

そして、発電用タンク72に貯蔵されている燃料ガスが減少して、この発電用タンク72のタンク圧が設定圧力P3kPa以下となると(ステップS19中、YES)、ステップS20に進んで、定置型燃料電池74による発電が停止される。 Then, the fuel gas is reduced, which is stored in the power generating tank 72, the tank pressure of the generator tank 72 becomes less than the set pressure P3kPa (in step S19, YES), the process proceeds to step S20, stationary fuel power by the battery 74 is stopped. なお、制御ECU86では、常に、外部電源の供給を監視しており、この外部電源の供給が再開した際には、定置型燃料電池74から該外部電源に家庭用電源を切り換える。 In the control ECU 86, constantly monitors the supply of the external power supply, when the supply of the external power supply is resumed, switch the household power supply from stationary fuel cell 74 to the external power supply.

次に、家庭用燃料ガス精製システム10の運転中に停電が発生した場合について、図4及び図5のフローチャートに沿って説明する。 Next, a case where a power failure during operation of the home fuel gas refining system 10 occurs, will be described with reference to flowcharts of FIGS.

先ず、家庭用燃料ガス精製システム10の運転中に、外部電源が遮断されたか否かが判断される(ステップS31、ステップS32)。 First, during operation of the home fuel gas refining system 10, whether the external power is interrupted it is determined (step S31, step S32). そして、外部電源が遮断されていなければ、家庭用燃料ガス精製システム10の運転が継続される一方(ステップS33)、外部電源が遮断されたと判断されると(ステップS32中、YES)、ステップS34に進んで、補助電源部82が接続される。 Then, if it is not cut off the external power supply, while the operation of the home fuel gas refining system 10 is continued (step S33), it is determined that the external power is interrupted (in Step S32, YES), Step S34 proceed to the auxiliary power supply unit 82 is connected.

さらに、家庭用燃料ガス精製システム10による改質及び精製(改質システム)が停止され(ステップS35)、補助電源部82からコンプレッサ80に電力が供給されて、このコンプレッサ80の運転が開始される(ステップS36)。 Furthermore, reforming and purification by home fuel gas refining system 10 (reforming system) is stopped (step S35), power is supplied from the auxiliary power unit 82 to the compressor 80, the operation of the compressor 80 is started (step S36).

以下、ステップS37〜ステップS44は、上述したステップS6〜ステップS13と同様に行われ、定置型燃料電池74の発電が行われて電力の発生が開始されると、補助電源部82が遮断される(ステップS45)。 Hereinafter, steps S37~ step S44 is performed similarly to Step S6~ step S13 described above, when the generation of the power generation is performed power stationary fuel cell 74 is started, the auxiliary power unit 82 is interrupted (step S45). そこで、発電用タンク72のタンク圧が設定圧力P3kPa以下となる際に(ステップS46中、YES)、家庭用燃料ガス精製システム10の運転が開始される(ステップS47)。 Therefore, when the tank pressure of the generator tank 72 becomes less than the set pressure P3kPa (in step S46, YES), the operation of the home fuel gas refining system 10 is started (step S47).

以下、ステップS48〜ステップS51は、上述したステップS17〜ステップS20と同様に行われる。 Hereinafter, steps S48~ step S51 is performed similarly to Step S17~ step S20 described above.

この場合、本実施形態では、停電によって定置型燃料電池74の始動が行われない際に、この定置型燃料電池74の立ち上げ専用の補助電源部82から始動用電力が供給されている。 In this case, in the present embodiment, when the is not performed starting of stationary fuel cell 74 by a power failure, the starting power is supplied from the start-up dedicated auxiliary power supply 82 of the stationary fuel cell 74. この補助電源部82は、コンプレッサ80及び定置型燃料電池74の始動に必要最低限の電磁弁を数分間だけ動かせる容量に設定された、例えば、キャパシタが使用されている。 The auxiliary power unit 82 was set to capacity move only a few minutes minimum solenoid valves required to start the compressor 80 and stationary fuel cell 74, for example, capacitors are used.

このため、補助電源部82自体が大幅に小型化且つ簡素化されるとともに、停電時に定置型燃料電池74の立ち上げが確実に行われるという効果が得られる。 Therefore, the auxiliary power unit 82 itself can be greatly miniaturized and simplified, the effect of raising the stationary fuel cell 74 when the power is reliably performed is obtained. これにより、家庭用燃料ガス精製システム10全体のコンパクト化が容易に図られ、しかも、停電時に定置型燃料電池74を良好且つ確実に発電させることが可能なる。 Thus, home fuel gas refining system 10 as a whole compact is achieved easily, moreover, becomes possible to satisfactorily and reliably generating a stationary fuel cell 74 in the event of a power failure.

本発明の実施形態に係る停電時の始動方法を実施するための家庭用燃料ガス精製システムの概略構成図である。 It is a schematic diagram of a home fuel gas purification system for carrying out the method of starting power failure according to an embodiment of the present invention. 停止中の前記家庭用燃料ガス精製システムにおいて、停電時の始動方法を説明するフローチャートの前段部である。 In the home fuel gas refining system stopped, a front portion of a flow chart illustrating a method of starting a power failure. 前記フローチャートの後段部である。 A second part of the flowchart. 運転中の前記家庭用燃料ガス精製システムにおいて、停電時の始動方法を説明するフローチャートの前段部である。 In the home fuel gas refining system in operation, a front portion of a flow chart illustrating a method of starting a power failure. 前記フローチャートの後段部である。 A second part of the flowchart. 特許文献1の概略構成説明図である。 It is a schematic illustration of a patent document 1.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10…家庭用燃料ガス精製システム 12…改質部14…精製部 16…貯蔵部18…蒸発器 22…反応器38a、38b、64、70、78…弁48…PSA機構 60、80…コンプレッサ66…充填タンク 72…発電用タンク74…定置型燃料電池 76…燃料ガス供給路82…補助電源部 84…電源ボックス86…制御ECU 10 ... home fuel gas refining system 12 ... reforming unit 14 ... purification unit 16 ... storage part 18 ... evaporator 22 ... reactor 38a, 38b, 64,70,78 ... valve 48 ... PSA mechanism 60, 80 ... compressor 66 ... filling tank 72 ... power generation tank 74 ... stationary fuel cell 76 ... fuel gas supply passage 82 ... auxiliary power unit 84 ... power supply box 86 ... control ECU

Claims (3)

  1. 改質により水素含有ガスを取り出せる含水素燃料を改質して前記水素含有ガスである改質ガスを得る改質部と、前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部と、前記燃料ガスが供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に接続されて該燃料電池の始動用電力のみを供給する蓄電部とを備える燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法であって、 A reforming unit, the removed hydrogen-rich fuel gas undesired substances from the reformed gas purification of hydrogen-containing fuel that can be extracted hydrogen-containing gas by the reforming reforming obtaining a reformed gas which is the hydrogen-containing gas a purification unit for a reservoir for storing the fuel gas, a fuel cell for generating electricity wherein the fuel gas is supplied, and a power storage unit for supplying only the starting power of the connected the fuel cell to the fuel cell a method of starting a power failure in the fuel gas production power generation system comprising,
    停電状態であるか否かを検出する工程と、 A step of detecting whether a power failure condition,
    前記停電状態が検出された際に、 前記改質部及び前記精製部の運転が停止された状態で、前記蓄電部の電力を使用して前記燃料電池に前記貯蔵部から前記燃料ガスを供給するとともに、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給することにより、前記燃料電池の発電を開始する工程と、 When the power failure condition is detected, supplying the fuel gas from the state in which operation of the reformer and the purification unit is stopped, the reservoir in the fuel cell using the power of the power storage unit together, by supplying the oxidant gas to the fuel cell, a step of starting the power generation of the fuel cell,
    前記燃料電池による発電が開始された後、前記蓄電部からの電力の供給を停止する一方、該燃料電池から電力の供給を行う工程と、 After power generation by the fuel cell is started, while stopping the supply of power from the power storage unit, and performing the supply of electric power from said fuel cell,
    を有することを特徴とする燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法。 The method of starting the power failure in the fuel gas production power generation system characterized by having a.
  2. 請求項1記載の始動方法において、 前記蓄電部からの電力の供給を停止した後、前記貯蔵部に残存する燃料ガス残量を検出する工程と、 In the method of starting according to claim 1, wherein, after stopping the supply of power from the power storage unit, and detecting a fuel gas level remaining in the reservoir,
    前記燃料ガス残量が規定量以下に至った際、 前記燃料電池からの電力の供給により前記改質部及び前記精製部の運転を開始する工程と、 When the fuel gas level reaches below a specified amount, a step of initiating operation of the reforming section and the purification section by the supply of electric power from the fuel cell,
    を有することを特徴とする燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法。 The method of starting the power failure in the fuel gas production power generation system characterized by having a.
  3. 請求項2記載の始動方法において、 前記改質部及び前記精製部の運転を開始した後、前記含水素燃料の前記改質部への供給量が規定量以下に至った際、前記改質部及び前記精製部の運転を停止する一方、前記燃料電池による発電を継続する工程と、 In the method of starting according to claim 2, wherein after starting the operation of the reformer and the purification unit, when the supply amount to the reforming section of the hydrogen-containing fuel has become equal to or lower than the specified amount, the reforming section and while stopping the operation of the purification unit, the steps of continuing the power generation by the fuel cell,
    前記含水素燃料の前記改質部への供給量が規定量以下に至った状態で、前記貯蔵部に残存する燃料ガス残量が規定量以下に至った際、前記燃料電池による発電を停止する工程と、 In a state where the supply to the reformer of the hydrogen-containing fuel has become equal to or lower than the specified amount, when the fuel gas level remaining in the reservoir has become equal to or lower than the specified amount, stopping the power generation by the fuel cell and a step,
    を有することを特徴とする燃料ガス製造発電システムにおける停電時の始動方法。 The method of starting the power failure in the fuel gas production power generation system characterized by having a.
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