JP4634071B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
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Description
図1は、各実施形態に関する燃料電池発電システムの構成を示すブロック図である。
図2は、本実施形態に関するシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
この操作は、システムの燃料ガスブロワ2の流量特性が初期より低下した場合等にも対応できる。要するに、燃料電池発電システムの状態変化に応じて、最適な燃料流量設定値に自動調整することができる。
次に、図3と共に、図5のフローチャートを参照して、第2の実施形態を説明する。なお、システムの構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。
次に、第1の実施形態と同様の図2のフローチャート及び図4を参照して、第3の実施形態を説明する。なお、システムの構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。図4は、燃料電池発電システムでの酸化剤ガス利用率と電池本体の電圧との関係を示す図である。
次に、図4と共に、図6のフローチャートを参照して、第4の実施形態を説明する。なお、システムの構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。
次に、第1及び第2の実施形態と同様に、図2及び図5のフローチャートを参照して、参考例を説明する。なお、システムの構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。
次に、第1及び第2の実施形態と同様に、図2及び図5のフローチャートを参照して、第6の実施形態を説明する。なお、システムの基本的構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。但し、本実施形態のシステムでは、燃料処理器3は、水蒸気改質器またはオートサーマル改質器の一方及び一酸化炭素変成器を含む構成、あるいは水蒸気改質器またはオートサーマル改質器の一方を含む構成である。
次に、第1及び第2の実施形態と同様に、図2及び図5のフローチャートを参照して、第7の実施形態を説明する。なお、システムの基本的構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。但し、本実施形態のシステムでは、燃料処理器3は、オートサーマル改質器または部分酸化改質器の一方及び一酸化炭素選択酸化器を含む構成、あるいはオートサーマル改質器または部分酸化改質器の一方を含む構成である。
次に、図7及び図8を参照して、第8の実施形態を説明する。なお、システムの基本的構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。但し、本実施形態のシステムでは、電圧検出器9は、図7に示すように、燃料電池本体4に含まれる複数のサブスタック11-1乃至11-nの各出力電圧V1〜Vnを検出する。または、当該電圧検出器9は、図8に示すように、燃料電池本体4のセルの上半分12-1と下半分12-2の各出力電圧Va,Vbを検出する。
次に、図9のフローチャートを参照して、第9の実施形態を説明する。なお、システムの構成は、図1に示すように、第1の実施形態の場合と同様である。
5…酸化剤ガスブロワ、6…ラジエータ、7…ラジエータファン、
8…冷却水循環ポンプ、9…電圧検出器、10…制御装置、
11-1〜11−n…燃料電池本体サブスタック、
12-1,12-2…燃料電池本体のセルの上下部分。
Claims (10)
- 原燃料供給源から供給された原燃料を改質して燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池本体とを有する燃料電池発電システムにおいて、
システムの運転中に、前記原燃料の流量設定値を増大させたときに、前記燃料電池本体の発電に伴なう電圧変化量を測定し、前記燃料電池本体に対して許容範囲の燃料ガスが供給されている場合での電圧変化量の最適値に相当する予め設定された基準値と前記電圧変化量の電圧上昇量とを比較判定する診断手段と、
前記診断手段の診断結果に基づいて、前記電圧上昇量が前記基準値以上の場合には前記診断手段により増大された前記流量設定値を維持し、前記電圧上昇量が前記基準値未満の場合には前記診断手段により増大された前記流量設定値を元の値に戻すように前記流量設定値を制御する操作制御手段と
を具備したことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記診断手段は、前記原燃料の流量設定値を低下させたときに、前記基準値と前記電圧変化量の電圧低下量とを比較し、
前記操作制御手段は、前記診断手段の比較結果に基づいて、前記電圧低下量が前記基準値未満の場合には前記診断手段により低下された前記流量設定値を維持し、前記電圧低下量が前記基準値以上の場合には前記診断手段により低下された前記流量設定値を元の値に戻すように前記流量設定値を制御する制御することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電システム。 - 前記原燃料の流量設定値に代えて、前記酸化剤ガスの流量設定値を使用することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記燃料処理器は、水又は水蒸気を使用して前記原燃料の改質処理を行なう改質器を有し、
前記原燃料の流量設定値に代えて、前記水又は水蒸気の流量設定値を使用することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記燃料処理器は、酸化剤ガスを使用して前記原燃料の改質処理を行なう部分酸化改質器を有し、
前記水又は水蒸気の流量設定値の代りに、前記酸化剤ガスの流量設定値を使用することを特徴とする請求項4に記載の燃料電池発電システム。 - 前記燃料電池本体を構成するセルの上半分と下半分の各電圧を検出する電圧検出手段を有し、
前記電圧上昇量の代わりに、前記電圧検出手段からの検出結果に基づいて前記各電圧差の減少量を使用することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電システム。 - 前記燃料電池本体を構成するセルの上半分と下半分の各電圧を検出する電圧検出手段を有し、
前記電圧低下量の代わりに、前記電圧検出手段からの検出結果に基づいて前記各電圧差の増加量を使用することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池発電システム。 - 前記診断手段は、システムの運転時間が一定時間を経過した場合、または、前記燃料電池本体の出力電圧が基準値より低下したことが検知された場合に診断動作を開始するように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記診断手段は、前記燃料電池本体の出力電圧が基準値より低下したことが検知された場合に、前記燃料電池本体の出力電圧を基準値まで回復させる電圧回復操作を実行し、当該電圧回復量が基準値より減少した場合に、診断動作を開始するように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記診断手段は、システムの運転時間が一定時間を経過した場合に、前記燃料電池本体の出力電圧を基準値まで回復させる電圧回復操作を実行し、当該電圧回復量が基準値より減少した場合に、診断動作を開始するように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
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