JP5132143B2 - Fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池と、燃料電池の発電に必要な改質ガスを生成するための改質器とを具備する燃料電池装置およびその運転方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell device including a fuel cell and a reformer for generating a reformed gas necessary for power generation of the fuel cell, and an operation method thereof.

近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数配列してなる燃料電池セルスタックを収納容器内に収納した燃料電池と、燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。   In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell in which a fuel cell stack formed by arranging a plurality of fuel cells is stored in a storage container and auxiliary equipment for operating the fuel cell are stored in an outer case. Various fuel cell devices and their operation methods have been proposed.

この燃料電池において発電に用いる燃料ガスとしては水素が用いられ、水素ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを燃料電池セルに供給し、酸素含有ガスを燃料電池セル中の酸素極に接触させ、かつ水素を燃料電池セル中の燃料極と接触させ、所定の電極反応を生じせしめることにより、燃料電池セルの発電が行われる。   Hydrogen is used as a fuel gas used for power generation in this fuel cell. Hydrogen gas and an oxygen-containing gas (usually air) are supplied to the fuel cell, and the oxygen-containing gas is supplied to the oxygen electrode in the fuel cell. The fuel cell is generated by bringing it into contact with each other and bringing hydrogen into contact with the fuel electrode in the fuel cell to cause a predetermined electrode reaction.

ここで、燃料ガスである水素の生成方法としては、水（水蒸気）を用いて改質反応を行なう水蒸気改質法、酸素を用いて改質反応を行なう部分酸化改質法、これらを併用して改質反応を行なう併用改質（オートサーマル）法が知られている。   Here, as a method for producing hydrogen as a fuel gas, a steam reforming method in which a reforming reaction is performed using water (steam), a partial oxidation reforming method in which a reforming reaction is performed using oxygen, and a combination thereof are used. A combined reforming (autothermal) method in which a reforming reaction is performed is known.

水蒸気改質法は、被改質ガスである炭化水素を水蒸気と反応させて水素を得ることができる吸熱反応であり、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯで表すことができ、水素を得る効率のよい反応として知られている。 The steam reforming method is an endothermic reaction in which hydrocarbon to be reformed can be reacted with steam to obtain hydrogen, which can be expressed as CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO, and the efficiency of obtaining hydrogen Known as a good reaction.

一方、部分酸化改質法は、被改質ガスである炭化水素を酸素と反応させて水素を得ることができる発熱反応であり、ＣＨ４＋Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯ２で表すことができる。この部分酸化改質法は、水蒸気改質法よりも水素を得る効率は劣るものの、発熱反応であることが大きな特徴である。 On the other hand, the partial oxidation reforming method is an exothermic reaction in which hydrocarbon as a reformed gas can be reacted with oxygen to obtain hydrogen, and can be expressed as CH 4 + O 2 → 2H 2 + CO 2 . Although this partial oxidation reforming method is inferior in efficiency to obtain hydrogen than the steam reforming method, it is a major feature that it is an exothermic reaction.

それゆえ従来、燃料電池装置の運転方法において、燃料電池の起動時に部分酸化改質法を用い、燃料電池もしくは改質器が所定の温度を超えた場合に、より効率良く水素を生成できる水蒸気改質法に切り替える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Therefore, conventionally, in the operation method of the fuel cell device, the partial oxidation reforming method is used at the time of starting the fuel cell, and when the fuel cell or the reformer exceeds a predetermined temperature, the steam reforming can generate hydrogen more efficiently. A method of switching to a quality method is known (for example, see Patent Document 1).

ちなみに、従来、水蒸気改質により得られた水素を用いて発電を行なう燃料電池装置としては、改質ガス（燃料ガス）と酸素含有ガスが供給され発電を行なう燃料電池セルと、燃料電池セルに供給する改質ガスを生成するための改質器と、改質器に供給する水を生成するための水処理装置や改質器に水を供給するための水ポンプ等の水供給手段とを具備することが知られている。
特開２００５−３１７４０５号公報 Incidentally, as a conventional fuel cell device that generates power using hydrogen obtained by steam reforming, a reformed gas (fuel gas) and an oxygen-containing gas are supplied to generate a fuel cell and a fuel cell. A reformer for generating reformed gas to be supplied, and a water supply means such as a water treatment device for generating water to be supplied to the reformer and a water pump for supplying water to the reformer. It is known to have.
JP 2005-317405 A

燃料電池に供給する改質ガスを生成するために水蒸気改質を行なうにあたっては、改質触媒を有する改質器に水と被改質ガス（炭化水素系燃料）が供給されて水蒸気改質が行なわれる。   In performing steam reforming to generate reformed gas to be supplied to a fuel cell, water and reformed gas (hydrocarbon fuel) are supplied to a reformer having a reforming catalyst to perform steam reforming. Done.

しかしながら、燃料電池の初期起動時や再起動時には、改質器に供給する水を水供給手段で処理するのにあたり時間がかかり、水ポンプを起動してから改質器に水が供給されるまでに時間がかかるという問題があった。   However, at the time of initial startup or restart of the fuel cell, it takes time to process the water supplied to the reformer with the water supply means, from the start of the water pump until the water is supplied to the reformer. There was a problem that it took a long time.

それにより、例えば、部分酸化改質から水蒸気改質に切り替える改質方法を採用するにあたって、改質器が所定の温度を超えた後に（場合によっては直ちに）、部分酸化改質から水蒸気改質に切り替える（徐々に移行する場合も含む）場合において、改質器（改質触媒）が所定の温度に達しているものの、改質器に水が供給されていない場合には、水蒸気改質を行うことができないという問題があった。   Thus, for example, when adopting a reforming method for switching from partial oxidation reforming to steam reforming, after the reformer exceeds a predetermined temperature (in some cases immediately), the partial oxidation reforming is changed to steam reforming. In the case of switching (including the case of gradual transition), when the reformer (reforming catalyst) reaches a predetermined temperature but water is not supplied to the reformer, steam reforming is performed. There was a problem that I could not.

またこの場合に、改質器に水が供給される時間を想定し、意図的に水蒸気改質への切り替えを遅らせることも考えられるが、その場合には、部分酸化改質を長時間行なうことにより、改質触媒の温度が上昇し、改質触媒が劣化するという問題もあった。   In this case, it is also possible to intentionally delay the switch to steam reforming assuming the time during which water is supplied to the reformer, but in that case, partial oxidation reforming should be performed for a long time. As a result, the temperature of the reforming catalyst rises and the reforming catalyst deteriorates.

また燃料電池の初期起動時や再起動時に、バーナーやヒーター等で改質器の温度を上昇させて、水蒸気改質を行なう場合にあっても、同様の問題が生じる場合があった。   In addition, similar problems may occur even when steam reforming is performed by raising the temperature of the reformer with a burner, a heater or the like at the initial startup or restart of the fuel cell.

それゆえ本発明は、燃料電池の初期起動時や再起動時において、適切な時期に水蒸気改質を開始することのできる燃料電池装置およびその運転方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of starting steam reforming at an appropriate time at the time of initial startup or restart of the fuel cell, and an operating method thereof.

本発明の燃料電池装置は、固体電解質形の燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するための改質器と、該改質器に被改質ガスを供給するための被改質ガス供給手段と、前記改質器に水を供給するための水供給管と、該水供給管に設けられた水ポンプと
、該水ポンプと前記改質器との間の水供給管に設けられ、前記水ポンプから前記改質器に向けて供給される水を検知するための水流れセンサと、該水流れセンサと前記改質器との間の水供給管に設けられた水流れ調整弁と、前記水ポンプおよび前記水流れ調整弁の動作を制御する制御部とを具備する燃料電池装置であって、前記制御部は、前記燃料電池装置の起動時において、前記水ポンプを作動させ、前記水流れセンサが前記改質器に向けて供給される水の流れを検知した後、前記改質器が所定の温度を超えた場合に、前記水流れ調整弁を開放して、前記改質器にて前記被改質ガス供給手段より供給される被改質ガスとで水蒸気改質を開始するように制御することを特徴とする。
A fuel cell device of the present invention includes a solid electrolyte fuel cell, a reformer for generating a reformed gas to be supplied to the fuel cell, and a gas to be reformed supplied to the reformer. A reformed gas supply means, a water supply pipe for supplying water to the reformer, a water pump provided in the water supply pipe, and a water supply between the water pump and the reformer provided in the tube, and water flow sensor for detecting the water supplied toward the reformer from the water pump, provided in the water supply pipe between the water flow sensor the reformer A fuel cell device comprising a water flow regulating valve, and a control unit for controlling the operation of the water pump and the water flow regulating valve , wherein the control unit is configured so that the water pump is activated when the fuel cell device is activated. is activated, and after the water flow sensor detects a flow of water supplied toward the reformer When the reformer exceeds a predetermined temperature, the water by opening the flow regulating valve, steam reforming in the reforming target gas supplied from the reforming target gas supply means at the reformer and wherein the benzalkonium controls to start.

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置の起動時において、水ポンプを作動させ、水流れセンサが改質器に向けて供給される水の流れを検知した後、改質器が所定の温度を超えた場合に、水流れ調整弁を開放して、改質器にて被改質ガス供給手段より供給される被改質ガスとで水蒸気改質を開始する。
In such a fuel cell apparatus, at the time of starting the fuel cell system, to operate the water pump, after the water flow sensor has examined knowledge the flow of water is supplied toward the reformer, the reformer When the temperature exceeds a predetermined temperature, the water flow control valve is opened , and steam reforming is started with the reformed gas supplied from the reformed gas supply means in the reformer .

したがって、水蒸気改質に必要な水と温度条件が整った後に水蒸気改質を開始することから、適切な時期に水蒸気改質を開始する事ができる。   Therefore, since the steam reforming is started after the water and temperature conditions necessary for the steam reforming are prepared, the steam reforming can be started at an appropriate time.

また、本発明の燃料電池装置は、前記制御部は、前記水流れセンサが前記改質器に向けて供給される水の流れを検知するまでの間、前記水ポンプを最大出力で運転するよう制御することが好ましい。
 The fuel cell equipment of the present invention, the control unit, until detecting the flow of water the water flow sensor is supplied toward the reformer, to operate the water pump at the maximum output It is preferable to control such that

それにより、燃料電池の初期起動時や再起動時に、改質器に水を供給するまでの時間を短くすることができ、水蒸気改質を開始するまでの時間を短くすることができる。   Thereby, at the time of initial startup or restart of the fuel cell, it is possible to shorten the time until water is supplied to the reformer, and it is possible to shorten the time until the steam reforming is started.

本発明は、燃料電池と、燃料電池に供給される改質ガスを生成するための水蒸気改質を行なう改質器とを具備する燃料電池装置において、適切な時期に水蒸気改質を行うことができる燃料電池装置を提供する。
The present invention includes a fuel cell, Oite the fuel cell equipment comprising a reformer which performs steam reforming to produce a reformed gas supplied to the fuel cell, the steam reforming in a timely It provides a fuel cell equipment that can be carried out.

図１は、本発明の燃料電池装置の構成の一例を示した構成図である。本発明の燃料電池装置は、発電を行なう発電ユニット、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管から構成されている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell device of the present invention. The fuel cell device of the present invention includes a power generation unit that generates power, a hot water storage unit that stores hot water after heat exchange, and a circulation pipe that circulates water between these units.

図１に示す燃料電池装置は、燃料電池１、天然ガス等の被改質ガスを供給する例えばポンプからなる被改質ガス供給手段２、酸素含有ガス（主には空気）を燃料電池１に供給するための例えばブロアからなる酸素含有ガス供給手段３、燃料電池１に供給される改質ガス（燃料ガス）を生成する改質器４を具備している。また、改質器４には、改質器４（改質触媒）の温度を測定するための温度センサ２１が設けられている。なお、後述するが、改質器４にて部分酸化改質を行なう場合、酸素含有ガス供給手段３から供給される酸素含有ガスを、燃料電池１と改質器４の両方に供給できるよう、酸素含有ガス流れ方向調整弁１９が設けられている。   The fuel cell apparatus shown in FIG. 1 includes a fuel cell 1, a reformed gas supply means 2 including a pump for supplying a gas to be reformed such as natural gas, and an oxygen-containing gas (mainly air) to the fuel cell 1. An oxygen-containing gas supply means 3 made of, for example, a blower for supply and a reformer 4 for generating a reformed gas (fuel gas) supplied to the fuel cell 1 are provided. The reformer 4 is provided with a temperature sensor 21 for measuring the temperature of the reformer 4 (reforming catalyst). As will be described later, when partial oxidation reforming is performed in the reformer 4, the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply means 3 can be supplied to both the fuel cell 1 and the reformer 4. An oxygen-containing gas flow direction adjusting valve 19 is provided.

ここで、改質器４に純水を供給する手段である水供給手段Ｘは、給水管５、給水管５に設けられ給水管５より供給される水を調整する給水弁６、活性炭フィルタ７、逆浸透膜８（以下、ＲＯ膜とする）、イオン交換樹脂９、水タンク１０、水ポンプ１１により構成されている。また水ポンプ１１から改質器４に向けて水が供給されて（流れて）いることを検知するための水流れセンサ２０が設けられている。なお、水流れセンサ２０としては、水の流れを確認できればよく、例えばフローセンサ、流量計等を用いることができる。   Here, the water supply means X which is a means for supplying pure water to the reformer 4 includes a water supply pipe 5, a water supply valve 6 provided in the water supply pipe 5 for adjusting water supplied from the water supply pipe 5, and an activated carbon filter 7. , Reverse osmosis membrane 8 (hereinafter referred to as RO membrane), ion exchange resin 9, water tank 10, and water pump 11. Further, a water flow sensor 20 for detecting that water is supplied (flowing) from the water pump 11 toward the reformer 4 is provided. In addition, as the water flow sensor 20, what is necessary is just to be able to confirm the flow of water, for example, a flow sensor, a flow meter, etc. can be used.

そして燃料電池１、被改質ガス供給手段２、酸素含有ガス供給手段３、改質器４および水供給手段Ｘにて、主たる発電部が構成される。   The fuel cell 1, the reformed gas supply means 2, the oxygen-containing gas supply means 3, the reformer 4, and the water supply means X constitute a main power generation unit.

さらに、上記した主たる発電部に加え、燃料電池１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換する熱交換器１３、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５、水を循環させるための循環ポンプ１６、循環ポンプ１６の運転を制御する制御部１４、により発電ユニットが構成されている。   Further, in addition to the main power generation unit described above, a power conditioner 12 for switching the DC power generated by the fuel cell 1 to AC power and supplying it to an external load, exhaust gas (exhaust heat) generated by the power generation of the fuel cell 1 Heat exchanger 13 for exchanging heat with water, outlet water temperature sensor 15 for measuring the temperature of water (circulated water flow) provided at the outlet of heat exchanger 13 and flowing through the outlet of heat exchanger 13, and circulating water The power generation unit is configured by the circulation pump 16 for controlling the operation and the control unit 14 for controlling the operation of the circulation pump 16.

また貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８により構成されている。   The hot water storage unit is constituted by a hot water storage tank 18 for storing hot water after heat exchange.

さらに、熱交換器１３と貯湯タンク１８との間で水を循環させるための循環配管１７が設けられており、発電ユニット、貯湯ユニット、循環配管１７をあわせて燃料電池装置が構成される。   Furthermore, a circulation pipe 17 for circulating water between the heat exchanger 13 and the hot water storage tank 18 is provided, and the fuel cell device is configured by combining the power generation unit, the hot water storage unit, and the circulation pipe 17.

なお、図中の矢印は、被改質ガス、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御部１４に伝送される主な信号経路、または制御部１４より伝送される主な信号経路を示している。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。さらに、図示していないが、被改質ガス供給手段２と改質器４の間に、被改質ガスを加湿するための被改質ガス加湿器を設けることも可能である。   In addition, the arrow in a figure shows the flow direction of to-be-reformed gas, oxygen-containing gas, and water, and a broken line is transmitted from the main signal path | route transmitted to the control part 14, or the control part 14. Main signal paths are shown. The same components are denoted by the same reference numerals, and so on. Further, although not shown, a to-be-reformed gas humidifier for humidifying the to-be-reformed gas may be provided between the to-be-reformed gas supply means 2 and the reformer 4.

また、燃料電池１としては、各種燃料電池を用いることができるが、燃料電池１や燃料電池装置を小型化する上で、固体電解質形燃料電池を用いることが好ましい。そして、本発明の燃料電池装置は、特に燃料電池の発電にあたり、非常に高温の温度管理を行い、かつ水の管理も行なう必要がある固体電解質形燃料電池において有効となる。   In addition, various fuel cells can be used as the fuel cell 1, but it is preferable to use a solid oxide fuel cell in order to reduce the size of the fuel cell 1 or the fuel cell device. The fuel cell device of the present invention is effective particularly in a solid oxide fuel cell that needs to perform extremely high temperature management and water management when generating power from the fuel cell.

一方、水蒸気改質により燃料ガス（改質ガス）を生成するにあたっては、改質器４で使用される水（純水）は、水供給手段Ｘを構成する給水弁６が開放され、給水管５を通して活性炭フィルタ７に給水される。活性炭フィルタ７を通水した水は、続いてＲＯ膜８を通水する。ＲＯ膜８を通水した水は、続いてイオン交換樹脂９を通水して純水が生成される。イオン交換樹脂９を通水して生成された純水は水タンク１０に貯水され、水ポンプ１１により改質器４に供給される。改質器４においては、水ポンプ１１により供給された純水と、被改質ガス供給手段２より供給される被改質ガスとで水蒸気改質が行なわれ、生成された燃料ガスが燃料電池１に供給される。   On the other hand, when generating fuel gas (reformed gas) by steam reforming, water (pure water) used in the reformer 4 is opened in the water supply valve 6 constituting the water supply means X, and the water supply pipe Water is supplied to the activated carbon filter 7 through 5. The water that has passed through the activated carbon filter 7 subsequently passes through the RO membrane 8. The water that has passed through the RO membrane 8 is subsequently passed through the ion exchange resin 9 to produce pure water. Pure water generated by passing the ion exchange resin 9 is stored in the water tank 10 and supplied to the reformer 4 by the water pump 11. In the reformer 4, steam reforming is performed with the pure water supplied by the water pump 11 and the reformed gas supplied from the reformed gas supply means 2, and the generated fuel gas is used as a fuel cell. 1 is supplied.

なお、図１においては、給水弁６より水ポンプ１１にかけて、活性炭フィルタ７、ＲＯ膜８、イオン交換樹脂９、水タンク１０を順に配置したが、例えば、イオン交換樹脂９と水タンク１０の順序を逆にすることもできる。それにより、改質器４が必要とする水を迅速に供給することができ、改質器４に対して水応答性を向上することができる。なお、給水弁６としては、電磁弁のほか、エア駆動バルブ等を用いることができる。   In FIG. 1, the activated carbon filter 7, the RO membrane 8, the ion exchange resin 9, and the water tank 10 are sequentially arranged from the water supply valve 6 to the water pump 11, but for example, the order of the ion exchange resin 9 and the water tank 10. Can be reversed. Thereby, the water required for the reformer 4 can be rapidly supplied, and the water responsiveness to the reformer 4 can be improved. As the water supply valve 6, an air drive valve or the like can be used in addition to an electromagnetic valve.

そして、燃料電池１に供給された燃料ガス（改質ガス）は、酸素含有ガス供給装置３より供給される酸素含有ガスと反応して、燃料電池１の発電が行なわれ、燃料電池１の発電で生じた電力は、パワーコンディショナ１２を通じて、外部負荷に供給される。   Then, the fuel gas (reformed gas) supplied to the fuel cell 1 reacts with the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply device 3 to generate power in the fuel cell 1 and generate power in the fuel cell 1. The electric power generated in is supplied to the external load through the power conditioner 12.

一方、燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）は、主に燃料電池１の温度を高めるもしくは維持するために使用されるが、余った排ガスが燃料電池１より熱交換器１３に供給される。   On the other hand, the exhaust gas (exhaust heat) generated by the power generation of the fuel cell 1 is mainly used to increase or maintain the temperature of the fuel cell 1, but the surplus exhaust gas is supplied from the fuel cell 1 to the heat exchanger 13. Is done.

熱交換器１３に供給された排ガスは、熱交換器１３内を流通（循環）する水とで熱交換される。そして熱交換された水（湯水）は、循環配管を循環して貯湯タンク１８に貯湯される。   The exhaust gas supplied to the heat exchanger 13 is heat-exchanged with water circulating (circulating) in the heat exchanger 13. The heat-exchanged water (hot water) is circulated through the circulation pipe and stored in the hot water storage tank 18.

ここで、燃料電池１に供給する改質ガスを生成する水蒸気改質を行なうにあたって、例えば燃料電池１の初期起動時やメンテナンス等により水処理装置を交換した後などの再起動時には、改質器４に供給する水を水供給手段Ｘで処理するにあたり時間がかかり、水ポンプ１１を起動してから改質器４に水が供給されるまでに時間がかかる。   Here, when performing steam reforming to generate reformed gas to be supplied to the fuel cell 1, for example, at the time of initial startup of the fuel cell 1 or after restarting the water treatment device after maintenance or the like, the reformer It takes time to treat the water supplied to 4 with the water supply means X, and it takes time to start supplying water to the reformer 4 after starting the water pump 11.

それにより、水蒸気改質を行なうにあたって、改質器４（改質触媒）の温度が所定の温度に達していても、改質器４に水が供給されていないことで、水蒸気改質を適切に行なうことができない場合がある。   Thereby, when performing the steam reforming, even if the temperature of the reformer 4 (reforming catalyst) reaches a predetermined temperature, water is not supplied to the reformer 4, so that the steam reforming is appropriately performed. May not be possible.

それゆえ、燃料電池１の初期起動時またはメンテナンス等により水処理装置を交換した後などの再起動時に、改質器４にて部分酸化改質を行い、その後、水蒸気改質に切り替える場合に、改質器４に水が供給される時間を想定して、意図的に部分酸化改質を行なう時間を長くする場合には、部分酸化改質を長時間行なうことにより、改質器４（改質触媒）の温度が上昇するため、改質触媒が劣化するもしくは劣化が早まるという問題もある。それゆえ、本発明においては、燃料電池１の初期起動または再起動の際、まず水供給手段Ｘを起動することが好ましい。   Therefore, when performing partial oxidation reforming in the reformer 4 at the initial startup of the fuel cell 1 or at the restart such as after replacing the water treatment device due to maintenance or the like, and then switching to steam reforming, Assuming the time during which water is supplied to the reformer 4, when the time for performing partial oxidation reforming is intentionally increased, the reformer 4 (modified Therefore, there is a problem that the reforming catalyst deteriorates or accelerates. Therefore, in the present invention, when the fuel cell 1 is initially started or restarted, it is preferable to start the water supply means X first.

一方、制御部１４は、改質器４にて水蒸気改質を行なうため、給水弁６を開いて水を供給する信号を伝送する。あわせて制御部１４は、水ポンプ１１に対して、改質器４に向けて水を供給するため、水ポンプ１１を起動するための信号を水ポンプ１１に伝送する。水流れセンサ２０は、水ポンプ１１から改質器４に向けて水が供給されて（流れて）いることを監視し、その情報を制御部１４に伝送する。制御部１４は、温度センサ２１から伝送される改質器４（改質触媒）の温度が所定温度を超え、かつ水流れセンサ２０が水の流れを検知した場合に、水蒸気改質を開始する制御を行なう。   On the other hand, the control unit 14 transmits a signal for supplying water by opening the water supply valve 6 in order to perform steam reforming in the reformer 4. In addition, the control unit 14 transmits a signal for starting the water pump 11 to the water pump 11 in order to supply the water pump 11 with water toward the reformer 4. The water flow sensor 20 monitors that water is being supplied (flowed) from the water pump 11 toward the reformer 4 and transmits the information to the control unit 14. The controller 14 starts steam reforming when the temperature of the reformer 4 (reforming catalyst) transmitted from the temperature sensor 21 exceeds a predetermined temperature and the water flow sensor 20 detects the flow of water. Take control.

一方、例えば改質器４の温度をバーナーやヒーター等で上昇させる場合や、改質器４の温度が高い状態での燃料電池１の再起動時等においては、部分酸化改質を行なわずに、適切に水蒸気改質を開始することもできる。   On the other hand, for example, when the temperature of the reformer 4 is increased by a burner or a heater, or when the fuel cell 1 is restarted while the temperature of the reformer 4 is high, partial oxidation reforming is not performed. The steam reforming can be appropriately started.

この場合においては、上述したのと同様に、水流れセンサ２０が改質器４に向けて供給される水の流れを検知し、かつ改質器４が所定の温度を越えた後、改質器４に被改質ガス供給手段２より供給される被改質ガスとで水蒸気改質を開始する。
In this case, as described above, the water flow sensor 20 detects the flow of water supplied toward the reformer 4, and after the reformer 4 exceeds a predetermined temperature, the reforming is performed. vessel 4 to that is fed by reformed gas supply means 2 Rikyo and the reformed gas in starting the steam reforming.

ちなみに、例えば改質器４の温度をバーナーやヒーター等で改質器４の温度を上昇させる場合は、バーナーやヒーターに着火する信号を伝送するとともに、温度センサ２１から伝送される改質器４（改質触媒）の温度情報と、水流れセンサ２０から伝送される水ポンプ１１から改質器４に向けて供給される水の流れ情報とにより、適切に水蒸気改質を開始するよう制御することができる。   Incidentally, for example, when the temperature of the reformer 4 is increased by a burner or a heater, a signal for igniting the burner or heater is transmitted, and the reformer 4 transmitted from the temperature sensor 21 is transmitted. Control is performed to appropriately start steam reforming based on temperature information of (reforming catalyst) and flow information of water supplied from the water pump 11 transmitted from the water flow sensor 20 toward the reformer 4. be able to.

また、この場合において、制御部１４は、燃料電池１の起動または再起動後、水ポンプ１１に対して、水流れセンサ２０が改質器４に向けて供給される水の流れを検知するまでの間、水ポンプ１１が最大出力で運転するよう制御することが好ましい。   Further, in this case, after the fuel cell 1 is started or restarted, the control unit 14 until the water flow sensor 20 detects the flow of water supplied toward the reformer 4 to the water pump 11. During this period, it is preferable to control the water pump 11 to operate at the maximum output.

それにより、燃料電池１の起動時や再起動時に、改質器４に水を供給するまでの時間を短くすることができ、水蒸気改質を開始するまでの時間を短くすることができる。   As a result, when the fuel cell 1 is started or restarted, the time until water is supplied to the reformer 4 can be shortened, and the time until the steam reforming is started can be shortened.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の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、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

たとえば、改質器４において、水流れセンサ２０が水ポンプ１１から改質器４に向けて供給される水の流れを検知した際、改質器４の温度が所定の温度に達していない場合には、水蒸気改質を行なうことができないため、改質器４に水が溜まる場合が想定される。したがって、例えば、水流れセンサ２０と改質器４との間に、例えば電磁弁等の水流れ調整弁を設けることができる。この場合、制御部１４は、改質器４の温度が、所定の温度に達するまでは改質器４に水が流れないよう弁を制御し、改質器４の温度が所定の温度に達した後は、水が改質器４に向けて水が供給されるように弁を制御することが好ましい。   For example, in the reformer 4, when the water flow sensor 20 detects the flow of water supplied from the water pump 11 toward the reformer 4, the temperature of the reformer 4 does not reach a predetermined temperature. In this case, it is assumed that water is accumulated in the reformer 4 because steam reforming cannot be performed. Therefore, for example, a water flow adjusting valve such as an electromagnetic valve can be provided between the water flow sensor 20 and the reformer 4. In this case, the control unit 14 controls the valve so that water does not flow to the reformer 4 until the temperature of the reformer 4 reaches a predetermined temperature, and the temperature of the reformer 4 reaches the predetermined temperature. After that, it is preferable to control the valve so that water is supplied to the reformer 4.

本発明の燃料電池装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：燃料電池
２：燃料供給装置
３：酸素含有ガス供給装置
４：改質器
５：水供給管
６：給水弁
７：活性炭フィルタ
８：ＲＯ膜
９：イオン交換樹脂
１０：水タンク
１１：水ポンプ
１４：制御部
１９：酸素含有ガス流れ方向調整弁
２０：水流れセンサ
２１：温度センサ 1: Fuel cell 2: Fuel supply device 3: Oxygen-containing gas supply device 4: Reformer 5: Water supply pipe 6: Water supply valve 7: Activated carbon filter 8: RO membrane 9: Ion exchange resin 10: Water tank 11: Water Pump 14: Control unit 19: Oxygen-containing gas flow direction adjusting valve 20: Water flow sensor 21: Temperature sensor

Claims (2)

固体電解質形の燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するための改質器と、該改質器に被改質ガスを供給するための被改質ガス供給手段と、前記改質器に水を供給するための水供給管と、該水供給管に設けられた水ポンプと、該水ポンプと前記改質器との間の水供給管に設けられ、前記水ポンプから前記改質器に向けて供給される水を検知するための水流れセンサと、該水流れセンサと前記改質器との間の水供給管に設けられた水流れ調整弁と、前記水ポンプおよび前記水流れ調整弁の動作を制御する制御部とを具備する燃料電池装置であって、
前記制御部は、前記燃料電池装置の起動時において、前記水ポンプを作動させ、前記水流れセンサが前記改質器に向けて供給される水の流れを検知した後、前記改質器が所定の温度を超えた場合に、前記水流れ調整弁を開放して、前記改質器にて前記被改質ガス供給手段より供給される被改質ガスとで水蒸気改質を開始するように制御することを特徴とする燃料電池装置。 A solid electrolyte fuel cell; a reformer for generating a reformed gas to be supplied to the fuel cell; and a reformed gas supply means for supplying a reformed gas to the reformer; A water supply pipe for supplying water to the reformer; a water pump provided in the water supply pipe; and a water supply pipe provided between the water pump and the reformer. A water flow sensor for detecting water supplied from the water flow toward the reformer, a water flow control valve provided in a water supply pipe between the water flow sensor and the reformer, and the water A fuel cell device comprising a pump and a controller for controlling the operation of the water flow regulating valve ,
The controller activates the water pump when the fuel cell device is started up, and the water flow sensor detects the flow of water supplied toward the reformer , and then the reformer When the temperature exceeds a predetermined temperature, the water flow control valve is opened , and steam reforming is started with the reformed gas supplied from the reformed gas supply means in the reformer. fuel cell device comprising a control to Turkey. 前記制御部は、前記水流れセンサが前記改質器に向けて供給される水の流れを検知するまでの間、前記水ポンプを最大出力で運転するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。 Wherein, until detecting the flow of water the water flow sensor is supplied toward the reformer, claim 1, wherein the controller controls so as to operate the water pump at the maximum output the fuel cell equipment according to.
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