JP5483824B2

JP5483824B2 - Fuel cell device

Info

Publication number: JP5483824B2
Application number: JP2008044228A
Authority: JP
Inventors: 英二谷口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009205825A

Description

本発明は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールを収納してなる燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device in which a fuel cell module in which a plurality of fuel cells are housed in a housing container is housed in an outer case.

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に複数個収納してなる燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュール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が種々提案されている。 In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell module in which a plurality of fuel cells that can obtain electric power using a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas (usually air) are housed in a housing container, Various fuel cell devices have been proposed in which auxiliary equipment for operating the fuel cell module is housed in an outer case.

図４は燃料電池モジュールに原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置の一例を示したものであり、図５は原燃料ガス供給装置を具備する従来の燃料電池装置の一例を示したものである。 FIG. 4 shows an example of a raw fuel gas supply device for supplying raw fuel gas to the fuel cell module, and FIG. 5 shows an example of a conventional fuel cell device equipped with the raw fuel gas supply device. Is.

原燃料ガスは、原燃料ガス供給手段（電磁弁）７を開くことにより原燃料ガス供給管１２を流れて脱硫器６に供給される。脱硫器６にて脱硫された原燃料ガスは、バッファ９を流通した後、ガスポンプ４により改質器３に供給される。改質器３において改質された改質ガス（水素含有ガス）が燃料電池セル１に供給され、燃料電池セル１の発電が行われる。 The raw fuel gas is supplied to the desulfurizer 6 through the raw fuel gas supply pipe 12 by opening the raw fuel gas supply means (electromagnetic valve) 7. The raw fuel gas desulfurized by the desulfurizer 6 flows through the buffer 9 and then is supplied to the reformer 3 by the gas pump 4. The reformed gas (hydrogen-containing gas) reformed in the reformer 3 is supplied to the fuel cell 1, and the fuel cell 1 is generated.

ここで、原燃料ガス供給装置を構成する各装置や、各装置を連結する原燃料ガス供給管において原燃料ガスが漏出すると安全性の問題が生じることから、燃料電池装置内に原燃料ガスのガス漏れを検知するためのガスセンサを設けることが知られており、図５においては、燃料電池モジュール２を稼動するための補機を収納する補機収納室１８のうち、原燃料ガス供給手段７の近傍にガスセンサ２９が設けられている。 Here, if the raw fuel gas leaks out from each device constituting the raw fuel gas supply device and the raw fuel gas supply pipe connecting the devices, a safety problem arises. It is known to provide a gas sensor for detecting gas leakage. In FIG. 5, the raw fuel gas supply means 7 in the auxiliary equipment storage chamber 18 for storing auxiliary equipment for operating the fuel cell module 2. A gas sensor 29 is provided in the vicinity.

また、燃料電池装置の稼動に伴って燃料電池モジュール２より排出される排ガス中に含まれる未燃焼の燃料ガス等のガス濃度を検知するために、燃料電池モジュール２から排出される排ガスの排気口近傍にガスセンサを配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２３４３７４号公報 An exhaust port for exhaust gas discharged from the fuel cell module 2 in order to detect the concentration of unburned fuel gas or the like contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module 2 as the fuel cell device is operated. It has been proposed to arrange a gas sensor in the vicinity (see, for example, Patent Document 1).
JP 2007-234374 A

しかしながら、例えばガスセンサを補機収納室内に収納する場合において、例えば図５に示したように原燃料ガス供給手段７の近傍にガスセンサ２９を配置した場合には、例えば、原燃料ガス供給管１２のうち、燃料電池モジュール２の近傍に位置する部位で破損が生じ原燃料ガスが漏出した場合に、原燃料ガスの漏出を検知することが困難な場合や、大量の原燃料ガスが漏出しなければ検知できないというおそれがあった。 However, for example, when the gas sensor is stored in the accessory storage chamber, for example, when the gas sensor 29 is disposed in the vicinity of the raw fuel gas supply means 7 as shown in FIG. Of these, if the fuel cell module 2 is damaged in the vicinity of the fuel cell module and the raw fuel gas leaks, it is difficult to detect the leakage of the raw fuel gas, or a large amount of the raw fuel gas does not leak. There was a risk that it could not be detected.

それゆえ、本発明の目的は、補機収納室内に漏出した原燃料ガスを効率よく検知することができる燃料電池装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell device that can efficiently detect raw fuel gas leaked into an auxiliary equipment storage chamber.

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の固体酸化物形の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置とを有し、前記外装ケース内に設けられた仕切部材により前記燃料電池モジュールが収納されたモジュール収納室と前記原燃料ガス供給装置が収納された補機収納室とに区画されてなるとともに、前記補機収納室を構成する前記外装ケースの側壁に前記モジュール収納室の空気を排気するための排気口を有し、前記モジュール収納室と前記排気口とが排気流路により接続されている燃料電池装置であって、前記仕切部材に、前記補機収納室の空気を前記モジュール収納室に供給するための空気流通部を備えるとともに、前記排気流路にガスセンサを配置してなることを特徴とする。
A fuel cell device according to the present invention includes a fuel cell module in which a plurality of solid oxide fuel cells are housed in a housing container in an outer case, and a raw fuel gas for supplying the fuel cell module to the fuel cell module. The fuel cell module is divided into a module storage chamber in which the fuel cell module is stored and an auxiliary machine storage chamber in which the raw fuel gas supply device is stored by a partition member provided in the outer case. And having an exhaust port for exhausting air from the module storage chamber on the side wall of the exterior case constituting the auxiliary device storage chamber, and the module storage chamber and the exhaust port are connected by an exhaust passage. A fuel cell apparatus connected to the partition member, the partition member having an air circulation portion for supplying air from the auxiliary machine storage chamber to the module storage chamber, and the exhaust passage. And characterized by being arranged Susensa.

このような燃料電池装置においては、補機収納室内の空気は、空気流通部を流通してモジュール収納室に供給され、モジュール収納室内を流通したのち、排気流路を流通して排気口より排気される。ここで、排気流路にガスセンサを設けることにより、ガスセンサがガス漏れを検知した場合には、補機収納室内にて原燃料ガスが漏出していることがわかる。それゆえ、原燃料ガスの漏出を効率よく検知することができる。 In such a fuel cell device, the air in the accessory storage chamber flows through the air circulation section and is supplied to the module storage chamber. After circulating in the module storage chamber, the air is exhausted from the exhaust port through the exhaust passage. Is done. Here, by providing a gas sensor in the exhaust passage, it can be seen that the raw fuel gas leaks in the auxiliary equipment storage chamber when the gas sensor detects a gas leak. Therefore, leakage of the raw fuel gas can be detected efficiently.

また、本発明の燃料電池装置は、前記空気流通部に、前記補機収納室の空気を前記モジュール収納室に供給するための空気ブロワが接続されていることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that an air blower for supplying air in the auxiliary machine storage chamber to the module storage chamber is connected to the air circulation portion.

このような燃料電池装置においては、空気流通部に、補機収納室の空気をモジュール収納室に供給するための空気ブロワが接続されていることから、補機収納室の空気はモジュール収納室内を効率よく流通した後、排気流路を流通することができ、原燃料ガスの漏出を効率よく検知することができる。 In such a fuel cell device, since an air blower for supplying air in the accessory storage chamber to the module storage chamber is connected to the air circulation portion, the air in the accessory storage chamber flows into the module storage chamber. After being efficiently circulated, the exhaust passage can be circulated, and leakage of the raw fuel gas can be efficiently detected.

また、本発明の燃料電池装置は、前記燃料電池モジュールより排出される排ガスを排気するための排ガス流路と、前記排気流路とが接続されているとともに、前記排ガス流路と前記排気流路との接続部と前記排気口との間の流路に前記ガスセンサが配置されていることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, an exhaust gas passage for exhausting exhaust gas discharged from the fuel cell module and the exhaust passage are connected, and the exhaust gas passage and the exhaust passage. It is preferable that the gas sensor is disposed in a flow path between the connecting portion and the exhaust port.

このような燃料電池装置においては、燃料電池モジュールより排出される排ガスを排気する排ガス流路と、排気流路とが接続されていることから、補機収納室内に漏出した原燃料ガスを効率よく検知できるほか、燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスを検知することができる。それゆえ、１つのガスセンサにて、漏出した原燃料ガスと燃料電池モジュールから排出される未燃焼の燃料ガスとを効率よく検知することができる。 In such a fuel cell device, since the exhaust gas flow path for exhausting the exhaust gas discharged from the fuel cell module is connected to the exhaust flow path, the raw fuel gas leaked into the auxiliary equipment storage chamber is efficiently removed. In addition to detection, unburned fuel gas discharged from the fuel cell module can be detected. Therefore, the leaked raw fuel gas and the unburned fuel gas discharged from the fuel cell module can be efficiently detected by one gas sensor.

また、本発明の燃料電池装置は、前記ガスセンサがさらに前記燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスを検知可能であり、前記ガスセンサからの情報に基づいて燃料電池装置の動作を制御する制御装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記ガスセンサからの情報に基づき前記排気流路を流れる原燃料ガスおよび前記燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方が所定の濃度以上であることを検知したとき、燃料電池装置を停止するように制御することが好ましい。
In the fuel cell device of the present invention, the gas sensor can further detect unburned fuel gas discharged from the fuel cell module, and controls the operation of the fuel cell device based on information from the gas sensor. The control device includes at least one of a raw fuel gas flowing through the exhaust passage and an unburned fuel gas discharged from the fuel cell module based on information from the gas sensor having a predetermined concentration or more. It is preferable to control the fuel cell device to stop when it is detected.

このような燃料電池装置においては、制御装置がガスセンサより伝送される情報に基づいて排気流路を流れる原燃料ガスおよび前記燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方が所定の濃度以上であることを検知したときに、燃料電池装置を停止するように制御することから、燃料電池装置の外部に原燃料ガスや未燃焼の燃料ガスが漏出することを抑制することができる。 In such a fuel cell device, at least one of the raw fuel gas flowing through the exhaust passage and the unburned fuel gas discharged from the fuel cell module is predetermined based on information transmitted from the gas sensor by the control device. Since it is controlled to stop the fuel cell device when it is detected that the concentration is higher than the concentration, leakage of raw fuel gas and unburned fuel gas to the outside of the fuel cell device can be suppressed.

また、本発明の燃料電池装置は、前記ガスセンサがさらに前記燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスを検知可能であり、前記ガスセンサからの情報に基づいて燃料電池装置の動作を制御する制御装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記ガスセンサからの情報に基づき前記排気流路を流れる所定の濃度以上の原燃料ガスおよび前記燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を所定時間継続して検知したとき、燃料電池装置を停止するように制御することが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, the gas sensor can further detect unburned fuel gas discharged from the fuel cell module, and controls the operation of the fuel cell device based on information from the gas sensor. The control device includes at least one of a raw fuel gas having a predetermined concentration or higher flowing through the exhaust passage and an unburned fuel gas discharged from the fuel cell module based on information from the gas sensor. It is preferable to control the fuel cell device to stop when it is detected continuously for a predetermined time.

このような燃料電池装置においては、制御装置がガスセンサにより伝送される情報に基いて、排ガス流路を流れる所定の濃度以上の原燃料ガスおよび燃料電池モジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を継続して所定時間継続して検知したときに、燃料電池装置を停止するように制御することから、燃料電池装置の起動時等において、頻繁に燃料電池装置を停止させることを避けることができる。 In such a fuel cell apparatus, based on information transmitted from the gas sensor by the control device, raw fuel gas having a predetermined concentration or more flowing through the exhaust gas flow path and unburned fuel gas discharged from the fuel cell module Since the fuel cell device is controlled to stop when at least one of them is continuously detected for a predetermined time, avoid frequently stopping the fuel cell device when starting the fuel cell device. Can do.

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の固体酸化物形の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置とを有し、前記外装ケース内に設けられた仕切部材により前記燃料電池モジュールが収納されたモジュール収納室と前記原燃料ガス供給装置が収納された補機収納室とに区画されてなるとともに、前記補機収納室を構成する前記外装ケースの側壁に前記モジュール収納室の空気を排気するための排気口を有し、前記モジュール収納室と前記排気口とが排気流路により接続されている燃料電池装置であって、前記仕切部材に、前記補機収納室の空気を前記モジュール収納室に供給するための空気流通部を備えるとともに、前記排気流路にガスセンサを配置してなることから、原燃料ガスの漏出を効率よく検知することができる。

A fuel cell device according to the present invention includes a fuel cell module in which a plurality of solid oxide fuel cells are housed in a housing container in an outer case, and a raw fuel gas for supplying the fuel cell module to the fuel cell module. The fuel cell module is divided into a module storage chamber in which the fuel cell module is stored and an auxiliary machine storage chamber in which the raw fuel gas supply device is stored by a partition member provided in the outer case. And having an exhaust port for exhausting air from the module storage chamber on the side wall of the exterior case constituting the auxiliary device storage chamber, and the module storage chamber and the exhaust port are connected by an exhaust passage. A fuel cell apparatus connected to the partition member, the partition member having an air circulation portion for supplying air from the auxiliary machine storage chamber to the module storage chamber, and the exhaust passage. Since formed by arranging the Susensa, it is possible to detect the leakage of raw fuel gas efficiently.

図１は、本発明の燃料電池装置の一例を概略的に示す側面図であり、外装ケース１５を構成する側面部を取り外して、外装ケース１５の内部が見えるようにして示している。なお、以降の図において同一の構成については、同一の番号を付与するものとする。 FIG. 1 is a side view schematically showing an example of the fuel cell device according to the present invention, in which a side part constituting the outer case 15 is removed so that the inside of the outer case 15 can be seen. In the following drawings, the same number is assigned to the same configuration.

図１において、燃料電池装置１４は、外装ケース１５内に仕切部材１６を有し、仕切部材１６の上部に、複数の燃料電池セル１を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール２（以下、モジュールという場合がある。）が配置された燃料電池モジュール収納室１７（以下、モジュール収納室という場合がある。）が形成されている。また、仕切部材１６の下部にはモジュール２を動作するにあたり必要な補機類（図１においては、図４に示した原燃料ガス供給装置１１と、モジュール２に酸素含有ガス（空気）を供給するためのブロワ１９と、モジュール２より排出される排ガスと水とで熱交換するための熱交換器２０とを示している。）を収納するための補機収納室１８が形成されている。なお、仕切部材１６はモジュール収納室１７と補機収納室１８とを区画していればよく、モジュール収納室１７と補機収納室１８とが隙間を有して区画されていてもよい。 In FIG. 1, a fuel cell device 14 has a partition member 16 in an outer case 15, and a fuel cell module 2 (hereinafter referred to as a fuel cell module 2) in which a plurality of fuel cells 1 are stored in a storage container above the partition member 16. , A fuel cell module storage chamber 17 (hereinafter also referred to as a module storage chamber) is formed. Further, auxiliary equipment necessary for operating the module 2 is provided below the partition member 16 (in FIG. 1, the raw fuel gas supply device 11 shown in FIG. 4 and the oxygen-containing gas (air) are supplied to the module 2. And a heat exchanger 20 for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the module 2 and water). The partition member 16 only needs to partition the module storage chamber 17 and the accessory storage chamber 18, and the module storage chamber 17 and the accessory storage chamber 18 may be partitioned with a gap.

また、例えば外装ケース１５を仕切部材１６により左右に区画するとともに、一方がモジュール２を収納するモジュール収納室１７、他方が補機類を収納する補機収納室１８とした燃料電池装置１４とすることもできる。 Further, for example, the fuel cell device 14 is configured such that the exterior case 15 is divided into left and right by the partition member 16, and one is a module storage chamber 17 for storing the module 2 and the other is an auxiliary device storage chamber 18 for storing auxiliary machinery. You can also.

なお、図１に示したような仕切部材１６を用いて、外装ケース１５を上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置１４をコンパクトな形状とすることができる。 In addition, the fuel cell apparatus 14 can be made into a compact shape by using the partition member 16 as shown in FIG.

ここで、本発明の燃料電池装置１４において使用するモジュール２について説明する。モジュール２は、収納容器内に、例えば、内部をガスが流通するガス流路を有する柱状の燃料電池セル１を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル１間に集電部材を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル１の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材でマニホールドに固定してなるセルスタックと、燃料電池セル１の上方に配置され、燃料電池セル１に水素含有ガスを供給するための改質器３とを収納して構成される（図示せず）。 Here, the module 2 used in the fuel cell device 14 of the present invention will be described. The module 2 is arranged in a storage container in a state where, for example, columnar fuel cells 1 having gas flow paths through which gas flows are erected, and a current collecting member is disposed between adjacent fuel cells 1. And a cell stack in which the lower end of the fuel cell 1 is fixed to the manifold with an insulating bonding material such as a glass seal material, and the fuel cell 1 is disposed above the fuel cell. A reformer 3 for supplying a hydrogen-containing gas to the cell 1 is accommodated (not shown).

ここで、セルスタックを構成する燃料電池セル１としては、各種燃料電池セルが知られているが、燃料電池装置１４を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池セル１とすることができる。それにより、燃料電池セル１のほか、燃料電池セル１の動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置１４を小型化することができる。あわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。 Here, various types of fuel cells are known as the fuel cells 1 constituting the cell stack. However, the solid oxide fuel cells 1 can be used to reduce the size of the fuel cell device 14. . As a result, in addition to the fuel battery cell 1, auxiliary equipment necessary for the operation of the fuel battery cell 1 can be reduced in size, and the fuel cell device 14 can be reduced in size. In addition, it is possible to perform a load following operation that follows a fluctuating load required for a household fuel cell.

なお、燃料電池セル１の形状としては各種形状の燃料電池セルを用いることができるが、効率よく燃料電池セル１の発電を行なう上で、中空平板型の燃料電池セル１とすることができる。このような中空平板型の燃料電池セル１としては、内側に燃料極層が、外側に酸素極層が形成された燃料極支持タイプの中空平板型燃料電池セル１を用いることができる。 In addition, although the fuel battery cell 1 of various shapes can be used as the shape of the fuel battery cell 1, it can be set as the hollow plate type fuel battery cell 1 in order to generate electric power efficiently. As such a hollow plate type fuel cell 1, a fuel electrode support type hollow plate type fuel cell 1 in which a fuel electrode layer is formed on the inside and an oxygen electrode layer is formed on the outside can be used.

原燃料ガス供給装置１１より供給される原燃料ガスは、改質器３にて燃料ガス（水素含有ガス）に改質された後、燃料電池セル１に供給され、燃料電池セル１に供給される酸素含有ガスと反応することにより発電を行なうことができる。 The raw fuel gas supplied from the raw fuel gas supply device 11 is reformed into a fuel gas (hydrogen-containing gas) by the reformer 3, supplied to the fuel battery cell 1, and supplied to the fuel battery cell 1. Electricity can be generated by reacting with the oxygen-containing gas.

図１に示した燃料電池装置１４においては、モジュール２を構成する収納容器内に改質器３を燃料電池セル１の上方に位置するように配置している（図４参照）。なお、改質器３においては、水蒸気改質のほか、部分酸化改質、オートサーマル改質を適宜切り替えて行なうことができる。 In the fuel cell device 14 shown in FIG. 1, the reformer 3 is disposed in the storage container constituting the module 2 so as to be positioned above the fuel cell 1 (see FIG. 4). In the reformer 3, in addition to steam reforming, partial oxidation reforming and autothermal reforming can be switched as appropriate.

ここで、補機収納室１８に収納される原燃料ガス供給装置１１を構成する各装置や各装置を連結する原燃料ガス供給管１２に、破損、劣化、異常、故障等が生じた場合に、モジュール２に供給される原燃料ガスが漏出するおそれがある。 Here, when damage, deterioration, abnormality, failure or the like occurs in each device constituting the raw fuel gas supply device 11 stored in the auxiliary machine storage chamber 18 or in the raw fuel gas supply pipe 12 connecting the devices. The raw fuel gas supplied to the module 2 may leak out.

そこで、燃料電池装置１４においては、原燃料ガスの漏出を検知するためのガスセンサ２１を備え、原燃料ガスの漏出を適切に検知するが知られている。 Therefore, it is known that the fuel cell device 14 includes a gas sensor 21 for detecting leakage of the raw fuel gas, and appropriately detects the leakage of the raw fuel gas.

しかしながら、ガスセンサ２１の配置場所によっては、原燃料ガスの漏出を検知することが困難となる場合があるほか、大量の原燃料ガスが漏出しなければ検知できない、すなわち補機収納室１８内における原燃料ガスの濃度が所定濃度よりも高い濃度とならないと検知できないといったおそれがある。 However, depending on the location of the gas sensor 21, it may be difficult to detect leakage of raw fuel gas, and it cannot be detected unless a large amount of raw fuel gas leaks, that is, the raw material in the auxiliary equipment storage chamber 18. There is a possibility that the fuel gas cannot be detected unless the concentration of the fuel gas is higher than a predetermined concentration.

それゆえ、図１に示す燃料電池装置１４においては、仕切部材１６に補機収納室１８の空気をモジュール収納室１７に供給する（すなわち、モジュール収納室１７と補機収納室１８とを連通する）ための空気流通部２２を設けるとともに、外装ケース１５の側壁に設けられたモジュール収納室１７内の空気を排気するための排気口２３とモジュール収納室１７とを接続する排気流路２４内にガスセンサ２１を配置している。なおガスセンサ２１を排気流路２４内に設けるにあたり、ガスセンサ２１の検知部のみが排気流路２４内に位置するように配置してもよい。図１においては、ガスセンサ２１の検知部が排気流路２４に位置するように配置している例を示している。 Therefore, in the fuel cell device 14 shown in FIG. 1, the air in the accessory storage chamber 18 is supplied to the partition member 16 to the module storage chamber 17 (that is, the module storage chamber 17 and the accessory storage chamber 18 are communicated with each other). ) In the exhaust passage 24 that connects the exhaust port 23 for exhausting the air in the module storage chamber 17 provided on the side wall of the exterior case 15 and the module storage chamber 17. A gas sensor 21 is arranged. When the gas sensor 21 is provided in the exhaust flow path 24, only the detection part of the gas sensor 21 may be arranged in the exhaust flow path 24. FIG. 1 shows an example in which the detection part of the gas sensor 21 is arranged so as to be positioned in the exhaust passage 24.

そして、補機収納室１８内にて原燃料ガスが漏出した場合、漏出した原燃料ガスが空気流通部２２よりモジュール収納室１７に流通した後、モジュール収納室１７より排気流路２４へと流れ、燃料電池装置１４の外部に排気される。そして、排気流路２４を流れる間に、ガスセンサ２１により原燃料ガスが検知される。 When the raw fuel gas leaks in the auxiliary machine storage chamber 18, the leaked raw fuel gas flows from the air circulation portion 22 to the module storage chamber 17 and then flows from the module storage chamber 17 to the exhaust passage 24. Then, the fuel cell device 14 is exhausted outside. The raw fuel gas is detected by the gas sensor 21 while flowing through the exhaust passage 24.

それにより、補機収納室１８内にて原燃料ガスが漏出した場合に、その漏出した原燃料ガスは、ガスセンサ２１にて容易に検知されることとなる。 Accordingly, when the raw fuel gas leaks in the auxiliary machine storage chamber 18, the leaked raw fuel gas is easily detected by the gas sensor 21.

なお、ここで漏出した原燃料ガスがモジュール収納室１７内を流通する間に希釈されることが想定されるが、あらかじめ補機収納室１８内での原燃料ガスの漏出量と排気流路２４を流れる原燃料ガス量との相関関係を調査しておくことで、原燃料ガスの漏出を効率よく検知することができる。 It is assumed that the raw fuel gas leaked here is diluted while flowing in the module storage chamber 17, but the leakage amount of the raw fuel gas in the auxiliary machine storage chamber 18 and the exhaust flow path 24 are preliminarily stored. By investigating the correlation with the amount of raw fuel gas flowing through the fuel, leakage of the raw fuel gas can be detected efficiently.

図２は、空気流通部２２に補機収納室１８内の空気をモジュール収納室１７内に供給するための空気ブロワ２６が接続されている燃料電池装置２５を示した側面図である。 FIG. 2 is a side view showing a fuel cell device 25 in which an air blower 26 for supplying air in the auxiliary equipment storage chamber 18 to the module storage chamber 17 is connected to the air circulation section 22.

補機収納室１８内の空気は、空気流通部２２を流通してモジュール収納室１７内を流通した後、排気流路２４を流通するが、補機収納室１８内にて原燃料が漏出した場合においては、迅速に原燃料の漏出を検知できることが好ましい。 The air in the auxiliary machine storage chamber 18 circulates in the module storage chamber 17 through the air circulation part 22 and then flows through the exhaust passage 24, but the raw fuel leaks in the auxiliary machine storage chamber 18. In some cases, it is preferable that leakage of raw fuel can be detected quickly.

それゆえ、図２に示す燃料電池装置２５においては、空気流通部２２に空気ブロワ２６を接続することにより、補機収納室１８より供給される空気は、迅速にモジュール収納室１７内を流通して、排気流路２４を流通することができる。 Therefore, in the fuel cell device 25 shown in FIG. 2, the air supplied from the auxiliary machine storage chamber 18 quickly circulates in the module storage chamber 17 by connecting the air blower 26 to the air circulation portion 22. Thus, the exhaust passage 24 can be circulated.

それにより、補機収納室１８内にて原燃料ガスが漏出した場合に、ガスセンサ２１により迅速に原燃料ガスの漏出を検知することができる。 Thereby, when the raw fuel gas leaks in the auxiliary machine storage chamber 18, the gas sensor 21 can quickly detect the leakage of the raw fuel gas.

なお、空気ブロワ２６により補機収納室１８内の空気をモジュール収納室１７内に供給するにあたり、上述と同様に、原燃料ガスが希釈されることが想定されるが、あらかじめ補機収納室１８内での原燃料ガスの漏出量と、空気ブロワ２６による空気供給量と、排気流路２４を流れる原燃料ガス量との相関関係を調査しておくことで、原燃料ガスの漏出を効率よく検知することができる。 In addition, when supplying the air in the auxiliary machine storage chamber 18 into the module storage chamber 17 by the air blower 26, it is assumed that the raw fuel gas is diluted as described above. By investigating the correlation between the amount of leakage of raw fuel gas in the air, the amount of air supplied by the air blower 26, and the amount of raw fuel gas flowing through the exhaust passage 24, the leakage of raw fuel gas can be efficiently performed. Can be detected.

図３は、モジュール２より排出される排ガスを排気するための排ガス流路２８と、排気流路２４とが接続されており、その接続部と排気口２３との間にガスセンサ２１が配置されていることを示す燃料電池装置２７の側面図である。なお、図３においては、排ガス流路２８は、モジュール２より排気される排ガスと水とで熱交換するための熱交換器２０と排気口２３とを接続しており、熱交換器２０での熱交換後の排ガス（以下、熱交換後排ガスという場合がある。）が排ガス流路２８を流れる例を示している。 In FIG. 3, an exhaust gas passage 28 for exhausting exhaust gas discharged from the module 2 and an exhaust passage 24 are connected, and a gas sensor 21 is disposed between the connection portion and the exhaust port 23. 2 is a side view of the fuel cell device 27 showing that In FIG. 3, the exhaust gas passage 28 connects a heat exchanger 20 for exchanging heat between the exhaust gas exhausted from the module 2 and water and an exhaust port 23. An example in which exhaust gas after heat exchange (hereinafter sometimes referred to as exhaust gas after heat exchange) flows through the exhaust gas flow path 28 is shown.

例えば、モジュール２内において燃料電池セル１の発電に用いられなかった余剰の燃料ガスを燃焼させるタイプの燃料電池装置において、燃料電池装置の起動時やモジュール２内にて失火した場合などに、モジュール２より未燃焼の燃料ガスが排気されるおそれがある。 For example, in a fuel cell device of a type that burns surplus fuel gas that has not been used for power generation of the fuel cell 1 in the module 2, the module is activated when the fuel cell device is started up or when a misfire occurs in the module 2. There is a risk of unburned fuel gas being exhausted from 2.

ここで、図３に示した燃料電池装置２７においては、モジュール２より排出される排ガスを排気するための排ガス流路２８と、排気流路２４とを接続し（すなわち、排ガス流路２８を流れる排ガスと排気流路２４を流れるモジュール収納室１７の空気が、同じ排気口２３より排気される。）、その接続部と排気口２３との間にガスセンサ２１を配置することで、ガスセンサ２１は、補機収納室１８内に漏出した原燃料ガスと、モジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスの両方を検知することができる。それゆえ、１つのガスセンサ２１により、原燃料ガスの漏出と未燃焼の燃料ガスとを検知することができ、効率のよい燃料電池装置２７とすることができる。 Here, in the fuel cell device 27 shown in FIG. 3, the exhaust gas flow path 28 for exhausting the exhaust gas discharged from the module 2 and the exhaust flow path 24 are connected (that is, the exhaust gas flow path 28 flows). The exhaust gas and the air in the module storage chamber 17 flowing through the exhaust passage 24 are exhausted from the same exhaust port 23.) By disposing the gas sensor 21 between the connecting portion and the exhaust port 23, the gas sensor 21 Both the raw fuel gas leaked into the auxiliary machine storage chamber 18 and the unburned fuel gas discharged from the module 2 can be detected. Therefore, leakage of raw fuel gas and unburned fuel gas can be detected by one gas sensor 21, and an efficient fuel cell device 27 can be obtained.

ところで、ガスセンサ２１が原燃料ガスおよび未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を検知した場合、排気口２３より原燃料ガスや未燃焼の燃料ガスが、継続して燃料電池装置の外部に排気されることとなる。それゆえ、そのような場合は燃料電池装置を停止することが好ましい。 By the way, when the gas sensor 21 detects at least one of the raw fuel gas and the unburned fuel gas, the raw fuel gas and the unburned fuel gas are continuously exhausted from the fuel cell device through the exhaust port 23. It will be. Therefore, in such a case, it is preferable to stop the fuel cell device.

それゆえ、本発明の燃料電池装置においては、ガスセンサからの情報に基づき排気流路を流れる原燃料ガスおよびモジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方が所定の濃度以上を検知したときには、燃料電池装置を停止することができる。なお、以降の説明においては、図３で示した燃料電池装置２７を用いて説明する。 Therefore, in the fuel cell device of the present invention, when at least one of the raw fuel gas flowing through the exhaust passage and the unburned fuel gas discharged from the module is detected to have a predetermined concentration or more based on information from the gas sensor. The fuel cell device can be stopped. In the following description, the fuel cell device 27 shown in FIG. 3 is used.

ガスセンサ２１が、原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を検知すると、その検知情報が制御装置１０に伝送される。制御装置１０は、ガスセンサ２１より伝送される情報に基づいて、ガスセンサ２１が検知した原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方の量を検知する。そして、原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方の量が所定の濃度以上であることを検知した場合には、燃料電池装置２７を停止するように制御する。 When the gas sensor 21 detects at least one of the raw fuel gas and the unburned fuel gas discharged from the module 2, the detection information is transmitted to the control device 10. The control device 10 detects the amount of at least one of the raw fuel gas detected by the gas sensor 21 and the unburned fuel gas discharged from the module 2 based on the information transmitted from the gas sensor 21. When it is detected that at least one of the raw fuel gas and the unburned fuel gas discharged from the module 2 is equal to or higher than a predetermined concentration, the fuel cell device 27 is controlled to stop.

それにより、燃料電池装置２７の外部に原燃料ガスや未燃焼の燃料ガスが漏出することを抑制できる。なお、所定濃度とは、例えば１０，０００ｐｐｍとすることができる。 Thereby, leakage of raw fuel gas and unburned fuel gas to the outside of the fuel cell device 27 can be suppressed. The predetermined concentration can be set to 10,000 ppm, for example.

なお、ガスセンサ２１より伝送される検知情報は、ガスセンサ２１の種類により異なることとなるが、検知情報としてはガスセンサ２１のＤＣ５Ｖ程度の電圧情報であることが好ましい。 The detection information transmitted from the gas sensor 21 varies depending on the type of the gas sensor 21, but the detection information is preferably voltage information of about DC 5 V of the gas sensor 21.

例えば制御装置１０に伝送される検知情報が電流情報の場合には、電流−電圧変換等の手段が必要となり、ｍＶ単位の微小電圧情報の場合は増幅手段が必要でありノイズの影響を受けるおそれがある。 For example, when the detection information transmitted to the control device 10 is current information, means such as current-voltage conversion is required, and in the case of minute voltage information in units of mV, amplification means is required and may be affected by noise. There is.

ここで、ガスセンサ２１より伝送される情報が、電圧情報の場合においては、ガスセンサ２１の電圧情報が制御装置１０に伝送されると、制御装置１０は、ガスセンサ２１より伝送される電圧情報に基づいて、原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方の濃度を検知する。そして、ガスセンサ２１より伝送される電圧情報が所定の電圧以上となった場合には、制御装置１０は燃料電池装置２７を停止するように制御する。 Here, in the case where the information transmitted from the gas sensor 21 is voltage information, when the voltage information of the gas sensor 21 is transmitted to the control device 10, the control device 10 is based on the voltage information transmitted from the gas sensor 21. The concentration of at least one of the raw fuel gas and the unburned fuel gas discharged from the module 2 is detected. And when the voltage information transmitted from the gas sensor 21 becomes more than a predetermined voltage, the control device 10 controls the fuel cell device 27 to stop.

それにより、燃料電池装置２７の外部に原燃料ガスや未燃焼の燃料ガスが漏出することを抑制できる。なお、所定の電圧とは、例えば原燃料ガスおよびモジュールより排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方の濃度に換算して、例えば１０，０００ｐｐｍの濃度に相当する電圧以上とすることができる。 Thereby, leakage of raw fuel gas and unburned fuel gas to the outside of the fuel cell device 27 can be suppressed. The predetermined voltage can be equal to or higher than a voltage corresponding to a concentration of, for example, 10,000 ppm when converted to the concentration of at least one of the raw fuel gas and the unburned fuel gas discharged from the module. .

ところで、ガスセンサ２１が検知する情報に基づいて燃料電池装置２７を停止する制御を行なう場合において、燃料電池装置２７の起動時等において、頻繁に燃料電池装置２７を停止する制御を行なうおそれがある。 By the way, in the case of performing control for stopping the fuel cell device 27 based on information detected by the gas sensor 21, there is a risk that control for frequently stopping the fuel cell device 27 may be performed when the fuel cell device 27 is activated.

それゆえ、制御装置１０は、ガスセンサ２１により伝送される情報に基いて、所定の濃度以上の原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を所定時間継続して検知したときに、燃料電池装置２７を停止するように制御することが好ましい。それにより、燃料電池装置２７の起動時等において、頻繁に燃料電池装置２７が停止することを避けることができる。 Therefore, the control device 10 continuously detects at least one of the raw fuel gas having a predetermined concentration or more and the unburned fuel gas discharged from the module 2 based on the information transmitted by the gas sensor 21 for a predetermined time. Then, it is preferable to control the fuel cell device 27 to stop. Thereby, it is possible to avoid the fuel cell device 27 from frequently stopping when the fuel cell device 27 is started.

なお、所定の濃度以上の原燃料ガスおよびモジュール２より排出される未燃焼の燃料ガスのうち少なくとも一方を所定時間継続して検知したとは、例えば、ガスセンサ２１が１０，０００ｐｐｍの濃度を継続して３分以上検知した場合とすることができる。 Note that the fact that at least one of the raw fuel gas having a predetermined concentration or more and the unburned fuel gas discharged from the module 2 is continuously detected for a predetermined time is, for example, that the gas sensor 21 continues to have a concentration of 10,000 ppm. It can be a case where 3 minutes or more is detected.

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.

例えば、図３において、排ガス流路２８に排気流路２４が接続されている状態の図を示したが、排気流路２４に排ガス流路２８が接続される形態であってもかまわない。 For example, FIG. 3 shows a state in which the exhaust passage 24 is connected to the exhaust passage 28, but the exhaust passage 24 may be connected to the exhaust passage 24.

また、空気流通部２２を複数個とすることもでき、さらに空気流通部２２に、補機収納室１８の空気をモジュール収納室１７に強制的に流通させるべく、ファン等を設けることもできる。 In addition, a plurality of air circulation portions 22 may be provided, and a fan or the like may be provided in the air circulation portion 22 in order to forcibly circulate the air in the accessory storage chamber 18 to the module storage chamber 17.

本発明の燃料電池装置の一例を概略的に示した概略図（側面図）である。It is the schematic (side view) which showed roughly an example of the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置の他の一例を概略的に示した概略図（側面図）である。It is the schematic (side view) which showed schematically another example of the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置のさらに他の一例を概略的に示した概略図（側面図）である。It is the schematic (side view) which showed schematically another example of the fuel cell apparatus of this invention. 原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置の一例を示した構成図である。It is the block diagram which showed an example of the raw fuel gas supply apparatus for supplying raw fuel gas. 従来の燃料電池装置の一例を概略的に示した概略図（側面図）である。It is the schematic (side view) which showed schematically an example of the conventional fuel cell apparatus.

Explanation of symbols

２：燃料電池モジュール
１０：制御装置
１１：原燃料ガス供給装置
１４、２５、２７：燃料電池装置
１５：外装ケース
１６：仕切部材
１７：モジュール収納室
１８：補機収納室
２２：空気流通部
２４：排気流路
２６：空気ブロワ
２８：排ガス流路 2: Fuel cell module 10: Control device 11: Raw fuel gas supply devices 14, 25, 27: Fuel cell device 15: Exterior case 16: Partition member 17: Module storage chamber 18: Auxiliary storage chamber 22: Air circulation section 24 : Exhaust passage 26: air blower 28: exhaust gas passage

Claims

The outer case has a fuel cell module in which a plurality of solid oxide fuel cells are stored in a storage container, and a raw fuel gas supply device for supplying raw fuel gas to the fuel cell module. And a partition member provided in the exterior case is partitioned into a module storage chamber in which the fuel cell module is stored and an auxiliary device storage chamber in which the raw fuel gas supply device is stored. A fuel cell device having an exhaust port for exhausting air from the module storage chamber on a side wall of the exterior case constituting the storage chamber, wherein the module storage chamber and the exhaust port are connected by an exhaust passage. The partition member is provided with an air circulation portion for supplying air from the auxiliary machine storage chamber to the module storage chamber, and leakage of the raw fuel gas is detected in the exhaust passage. Fuel cell system, characterized by comprising placing a gas sensor for.

2. The fuel cell device according to claim 1, wherein an air blower for supplying air in the auxiliary machine storage chamber to the module storage chamber is connected to the air circulation portion.

An exhaust gas flow path for exhausting exhaust gas discharged from the fuel cell module and the exhaust flow path are connected, and a connection between the exhaust gas flow path and the exhaust flow path and the exhaust port The fuel cell device according to claim 1 or 2, wherein the gas sensor is disposed in a flow path between the gas sensors.

The gas sensor can further detect unburned fuel gas discharged from the fuel cell module, and includes a control device that controls the operation of the fuel cell device based on information from the gas sensor. When it is detected that at least one of the raw fuel gas flowing through the exhaust passage and the unburned fuel gas discharged from the fuel cell module based on information from the gas sensor has a predetermined concentration or more, the fuel cell device The fuel cell device according to claim 3, wherein the fuel cell device is controlled to stop.

The gas sensor can further detect unburned fuel gas discharged from the fuel cell module, and includes a control device that controls the operation of the fuel cell device based on information from the gas sensor. When at least one of a raw fuel gas having a predetermined concentration or more flowing through the exhaust passage and an unburned fuel gas discharged from the fuel cell module is continuously detected for a predetermined time based on information from the gas sensor, The fuel cell device according to claim 3, wherein the fuel cell device is controlled to stop.