JP5562064B2 - Fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device.
近年、外装ケース内に、水素含有ガス(燃料ガス)と酸素含有ガス(空気)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルと改質器と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するためのモジュール収納室と、該燃料電池モジュールを稼動するための補機を収納するための補機収納室とを、上下に区画してなる燃料電池装置が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, a fuel cell in which a fuel cell and a reformer that can obtain electric power using a hydrogen-containing gas (fuel gas) and an oxygen-containing gas (air) are housed in a housing container in an outer case. There has been proposed a fuel cell device in which a module storage chamber for storing a module and an auxiliary device storage chamber for storing an auxiliary device for operating the fuel cell module are vertically divided. (For example, refer to Patent Document 1).
このような燃料電池装置においては、改質器にて改質効率の高い水蒸気改質を行うにあたり、水タンクやイオン交換樹脂装置等の改質用水生成手段や、該改質用水生成手段により生成された純水を改質器に供給するための水ポンプ、水ポンプと改質器とを接続する水供給管を備えている。 In such a fuel cell apparatus, when steam reforming with high reforming efficiency is performed in a reformer, it is generated by reforming water generating means such as a water tank or an ion exchange resin apparatus, or by the reforming water generating means. A water pump for supplying the purified water to the reformer, and a water supply pipe for connecting the water pump and the reformer.
ところで、このような燃料電池装置を寒冷地にて使用する場合においては、運転停止中等において、水供給管や改質用水生成手段が凍結し、効率の良い運転が困難となるおそれがある。 By the way, when such a fuel cell device is used in a cold district, the water supply pipe and the reforming water generating means may freeze during operation stop, making it difficult to perform efficient operation.
それゆえ、これら水供給管や改質用水生成手段の凍結を抑制することを目的として、燃料電池装置内や、改質用水生成手段等にヒーター等の加熱手段を設けることが提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照。)。 Therefore, for the purpose of suppressing freezing of these water supply pipes and reforming water generating means, it has been proposed to provide heating means such as a heater in the fuel cell device or the reforming water generating means ( For example, refer to Patent Document 2 and Patent Document 3.)
ところで、上述のようにモジュール収納室と補機収納室とが上下に区画されている燃料電池装置においては、水ポンプと改質器とを接続する水供給管の一部がモジュール収納室内に配置されていることから、一方の収納室内の温度にのみ基づいて加熱手段の動作を制御する場合に、水ポンプと改質器とを接続する水供給管または改質用水生成手段の凍結を抑制できないおそれがあり、効率の良い運転が困難となるおそれがあった。 By the way, in the fuel cell device in which the module storage chamber and the auxiliary device storage chamber are divided vertically as described above, a part of the water supply pipe connecting the water pump and the reformer is disposed in the module storage chamber. Therefore, when the operation of the heating unit is controlled based only on the temperature in one storage chamber, freezing of the water supply pipe connecting the water pump and the reformer or the reforming water generating unit cannot be suppressed. There is a risk that efficient operation may be difficult.
それゆえ、本発明においては、水ポンプと改質器とを接続する水供給管および改質用水生成手段の凍結を効率よく抑制することができる燃料電池装置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 efficiently suppressing freezing of the water supply pipe connecting the water pump and the reformer and the reforming water generating means.
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルおよび該燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を収納容器内に収納してなり、前記燃料電池セルの一端部側で、該燃料電池セルより排出される燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させる構成の燃料電池モジュールと、前記改質器での改質反応に利用される水を生成するための改質用水生成手段および該改質用水生成手段にて生成された水を前記改質器に供給するための水ポンプを備える補機とを有し、前記外装ケース内に設けられた仕切部材によって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補機が収納された補機収納室とが上下に区画されてなり、
前記モジュール収納室内の温度を測定するためのモジュール収納室内温度計測手段と、前記補機収納室内の温度を測定するための補機収納室内温度計測手段と、前記水ポンプと前記改質器とを接続する水供給管を加熱するためであって、前記モジュール収納室内に位置する水供給管全体を覆うように設けられた第1の加熱手段と、前記補機収納室内に配置され前記改質用水生成手段を加熱するための第2の加熱手段と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段とのそれぞれを、前記モジュール収納室内温度計測手段によって測定された温度と、前記補機収納室内温度計測手段によって測定された温度とのそれぞれに基づいて、独立して動作させる制御を行なう制御装置とを備えることを特徴とする。
The fuel cell device of the present invention, in an outer casing, Ri Na houses the reformer for generating a fuel gas supplied to the plurality of fuel cells and fuel cell to the storage container, the fuel cell A fuel cell module configured to combust a fuel gas discharged from the fuel cell and an oxygen-containing gas on one end side of the cell, and to generate water used for a reforming reaction in the reformer And a partition member provided in the outer case, the reforming water generating means and an auxiliary machine including a water pump for supplying water generated by the reforming water generating means to the reformer A module storage chamber in which the fuel cell module is stored and an auxiliary device storage chamber in which the auxiliary device is stored are partitioned vertically.
A module housing indoor temperature measuring means for measuring the temperature of the module housing chamber, and auxiliary storage chamber temperature measuring means for measuring the temperature of the auxiliary storage chamber, and the reformer and the water pump In order to heat the water supply pipe to be connected , the first heating means provided so as to cover the entire water supply pipe located in the module housing chamber, and the reforming water disposed in the auxiliary equipment housing chamber Each of the second heating means for heating the generating means, the first heating means and the second heating means is measured by the temperature measured by the module housing room temperature measuring means, and the auxiliary equipment is stored. And a control device that performs control to operate independently based on each of the temperatures measured by the indoor temperature measuring means.
このような燃料電池装置においては、補機収納室内に収納された補機類のうち、水ポンプと改質器とを接続する水供給管を加熱するための第1の加熱手段の動作を、モジュール収納室内の温度に基づいて制御し、改質用水生成手段を加熱するための第2の加熱手段の動作を、補機収納室内の温度に基づいて制御する制御装置を備えることから、水ポンプと改質器とを接続する水供給管および改質用水生成手段の凍結を効率よく抑制することができ、運転効率の向上した燃料電池装置とすることができる。 In such a fuel cell device, the operation of the first heating means for heating the water supply pipe that connects the water pump and the reformer among the auxiliary machines stored in the auxiliary machine storage chamber, The water pump includes a control device that controls the operation of the second heating means for heating the reforming water generating means based on the temperature in the auxiliary equipment storage room, based on the temperature in the module storage room. Freezing of the water supply pipe and the reforming water generating means connecting the reformer and the reformer can be efficiently suppressed, and a fuel cell device with improved operating efficiency can be obtained.
また、本発明の燃料電池装置は、前記制御装置は、前記モジュール収納室内温度計測手段によって測定された前記モジュール収納室内の温度が第1の所定温度以下となった場合に、前記第1の加熱手段の動作を開始させ、前記モジュール収納室内温度計測手段によって測定された前記モジュール収納室内の温度が、前記第1の所定温度よりも高く設定された第2の所定温度に達した場合に、前記第1の加熱手段の動作を停止させるように制御することが好ましい。 Further, in the fuel cell device of the present invention, the control device is configured such that the first heating is performed when the temperature in the module housing chamber measured by the module housing chamber temperature measuring means becomes equal to or lower than a first predetermined temperature. When the temperature of the module storage room measured by the module storage room temperature measuring means reaches a second predetermined temperature set higher than the first predetermined temperature, It is preferable to control to stop the operation of the first heating means.
このような燃料電池装置においては、制御装置は、モジュール収納室内の温度が第1の所定温度以下となった場合に、第1の加熱手段の動作を開始させるように制御することで、水ポンプと改質器とを接続する水供給管の凍結を効率よく抑制することができるとともに、モジュール収納室内の温度が、第1の所定温度よりも高く設定された第2の所定温度に達した場合に、第1の加熱手段の動作を停止することにより、発電効率が低下することを抑制できる。 In such a fuel cell device, the control device controls the water heating pump to start the operation of the first heating means when the temperature in the module housing chamber becomes equal to or lower than the first predetermined temperature. When the temperature of the module storage chamber reaches a second predetermined temperature set higher than the first predetermined temperature, the freezing of the water supply pipe connecting the water and the reformer can be efficiently suppressed Moreover, it can suppress that electric power generation efficiency falls by stopping operation | movement of a 1st heating means.
また、本発明の燃料電池装置は、前記制御装置は、前記補機収納室内温度計測手段によって測定された前記補機収納室内の温度が第3の所定温度以下となった場合に、前記第2の加熱手段の動作を開始させ、前記補機収納室内温度計測手段によって測定された前記補機収納室内の温度が、前記第3の所定温度よりも高く設定された第4の所定温度に達した場合に、前記第2の加熱手段の動作を停止させ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 control device may be configured such that when the temperature in the auxiliary equipment storage chamber measured by the auxiliary equipment storage chamber temperature measuring means becomes equal to or lower than a third predetermined temperature, The temperature of the auxiliary equipment storage chamber measured by the auxiliary equipment storage room temperature measuring means has reached a fourth predetermined temperature set higher than the third predetermined temperature. In this case, it is preferable to perform control so that the operation of the second heating unit is stopped.
このような燃料電池装置においては、制御装置は、補機収納室内の温度が第3の所定温度以下となった場合に、第2の加熱手段の動作を開始するように制御することで、改質用水生成手段の凍結を効率よく抑制することができるとともに、補機収納室内の温度が第3の設定温度よりも高く設定された第4の所定温度に達した場合に、第2の加熱手段の動作を停止することにより、発電効率が低下することを抑制できる。 In such a fuel cell device, the control device performs control so that the operation of the second heating means is started when the temperature in the auxiliary equipment storage chamber is equal to or lower than the third predetermined temperature. The freezing of the quality water generating means can be efficiently suppressed, and the second heating means when the temperature in the auxiliary equipment storage chamber reaches a fourth predetermined temperature set higher than the third set temperature. By stopping this operation, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency.
本発明の燃料電池装置は、モジュール収納室内温度計測手段によって測定された温度に基づいて第1の加熱手段の動作を制御するとともに、補機収納室内温度計測手段によって測定された温度に基づいて第2の加熱手段の動作を制御するための制御装置を備えることから、水ポンプと改質器とを接続する水供給管および改質用水生成手段の凍結を効率よく抑制することができる。 The fuel cell device according to the present invention controls the operation of the first heating unit based on the temperature measured by the module housing room temperature measuring unit, and also controls the first heating unit based on the temperature measured by the auxiliary unit housing room temperature measuring unit. Since the control device for controlling the operation of the second heating means is provided, freezing of the water supply pipe connecting the water pump and the reformer and the reforming water generating means can be efficiently suppressed.
図1は、本発明の燃料電池装置を備える燃料電池システムの一例を示した構成図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a fuel cell system including the fuel cell device of the present invention. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.
図1に示す燃料電池システムは、発電を行なう発電ユニットと、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニットと、これらのユニット間に水を循環させるための循環配管とから構成されており、発電ユニットが本発明の燃料電池装置に相当する。 The fuel cell system shown in FIG. 1 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. Corresponds to the fuel cell device of the present invention.
図1に示す燃料電池装置(発電ユニット)は、複数個の燃料電池セル(例えば中空平板型の燃料電池セル等)を組み合わせてなる燃料電池セルスタック1(以下、セルスタックと略す場合がある。)、天然ガス等の原燃料を供給する原燃料供給手段2、セルスタック1を構成する燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段3、原燃料と水蒸気により水蒸気改質する改質器4を具備している。なお、改質器4は、後述する水ポンプ5により供給される水(純水、以下適宜水と略す場合がある。)を気化し、原燃料供給手段2から供給された原燃料と水蒸気とを混合するための気化部と、内部に改質触媒を備え、混合された原燃料と水蒸気とを反応させて燃料ガス(水素含有ガス)を生成するための改質部とを備えている。
The fuel cell device (power generation unit) shown in FIG. 1 may be abbreviated as a fuel cell stack 1 (hereinafter, cell stack) formed by combining a plurality of fuel cells (for example, hollow plate type fuel cells). ), Raw fuel supply means 2 for supplying raw fuel such as natural gas, oxygen-containing gas supply means 3 for supplying oxygen-containing gas to the fuel cells constituting the cell stack 1, steam reforming with raw fuel and steam The
なお、図1において、セルスタック1や改質器4を収納容器内に収納することで、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールが構成される。なお図1においては、燃料電池モジュールを構成する各装置類を二点鎖線により囲って示している(図1においてMで示している)。
In FIG. 1, the cell stack 1 and the
また、図1に示す燃料電池装置(発電ユニット)においては、セルスタック1を構成する燃料電池セルの発電により生じた排ガス(排熱)と循環配管12を流れる水とで熱交換を行なう熱交換器6、熱交換器6で生成された凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理装置15、凝縮水処理装置15にて処理された水(純水)を貯水するための水タンク7とが設けられており、水タンク7と熱交換器6とが凝縮水供給管14により接続されている。なお、熱交換器6での熱交換により生成される凝縮水の水質によっては、凝縮水処理装置15を設けない構成とすることもできる。また、凝縮水処理装置15が水を貯水する機能を有する場合には、水タンク7を設けない構成とすることもできる。本発明の燃料電池装置においては、凝縮水処理装置15や水タンク7が改質用水生成手段に該当する(図1においてWで示している)。
Further, in the fuel cell device (power generation unit) shown in FIG. 1, heat exchange is performed by exchanging heat between exhaust gas (exhaust heat) generated by power generation of the fuel cells constituting the cell stack 1 and water flowing through the circulation pipe 12. 6, a condensed
水タンク7に貯水された水は、水タンク7と改質器4とを接続する水供給管16に備えられた水ポンプ5により改質器4(気化部、図示せず。)に供給される。
The water stored in the
さらに図1に示す燃料電池装置は、燃料電池セルにて発電された直流電力を交流電力に変換し、変換された電流の外部負荷への供給量を調整するための供給電力調整部(パワーコンディショナ)8、熱交換器6の出口に設けられ熱交換器6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10のほか、制御装置9が設けられており、循環配管12内で水を循環させる循環ポンプ11とあわせて発電ユニット(燃料電池装置)が構成されている。なお、制御装置9については後に詳述する。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な発電ユニットとすることができる(図示せず)。なお、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13を具備して構成されている。
Furthermore, the fuel cell device shown in FIG. 1 converts a DC power generated by the fuel cell into an AC power, and adjusts the supply amount of the converted current to an external load (power condition unit). Na) 8, In addition to the outlet water temperature sensor 10 for measuring the water temperature of the water (circulated water stream) provided at the outlet of the
また、セルスタック1と熱交換器6との間には、燃料電池セル(セルスタック1)の運転に伴い生じる排ガスを処理するための排ガス処理装置が設けられている(図示せず)。なお、排ガス処理装置は、収納容器内に排ガス処理手段を収納してなり、排ガス処理手段としては、一般的に公知の燃焼触媒を用いることができる。
Moreover, between the cell stack 1 and the
図中の矢印は、原燃料、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置9に伝送される主な信号経路、または制御装置9より伝送(発信)される主な信号経路を示している。
The arrows in the figure indicate the flow directions of raw fuel, oxygen-containing gas, and water, and the broken lines are transmitted (transmitted) from the main signal path transmitted to the
ここで、図1に示した燃料電池システムの運転方法について説明する。燃料電池セルの発電に用いられる燃料ガスを生成するために水蒸気改質を行なうにあたり、改質器4で使用される水は、熱交換器6において燃料電池セル(セルスタック1)の運転に伴って生じた排ガスと循環配管12を流れる水との熱交換により生成される凝縮水が用いられる。熱交換器6にて生成された凝縮水は、凝縮水処理装置15により処理されて(純水とされて)水タンク7に供給される。水タンク7に貯水された水は、水ポンプ5により改質器4に供給され、原燃料供給手段2より供給される原燃料とで水蒸気改質が行われ、生成された燃料ガスが燃料電池セルに供給される。燃料電池セルにおいては、燃料ガスと酸素含有ガス供給手段3より供給される酸素含有ガスとを用いて発電が行われる。このように凝縮水を有効に利用することにより、水自立運転を行なうことができる。
Here, an operation method of the fuel cell system shown in FIG. 1 will be described. When steam reforming is performed to generate fuel gas used for power generation of the fuel cell, water used in the
図2は、図1に示すモジュールMの一例を示す外観斜視図である。モジュールMは、収納容器19内に、燃料電池セル20の複数個を集電部材(図示せず)を介して電気的に直列に接続して構成されるセルスタック1の下端を、燃料電池セル20に燃料ガスを供給するためのマニホールド21に固定してなるセルスタック装置25を収納している。
FIG. 2 is an external perspective view showing an example of the module M shown in FIG. The module M has a lower end of a cell stack 1 configured by electrically connecting a plurality of
なお、燃料電池セル20にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器4をセルスタック1の上方に配置している。また改質器4は、改質器4にて水蒸気改質を行なうために、水ポンプ5より水供給管16を介して供給された水を気化するための気化部22と、気化部22にて気化された水と原燃料とで改質反応を行なうための内部に改質触媒を備える改質部23とを備えている。そして、改質部23で生成された燃料ガスは、ガス流通管24を介してマニホールド21に供給され、マニホールド21を介して燃料電池セル20に供給される。
In order to obtain the fuel gas used in the
また、図2においては、収納容器19の一部(前後壁)を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置25および改質器4を後方に取り出した状態を示している。ここで、図2に示した燃料電池モジュールMにおいては、セルスタック装置25を、収納容器19内にスライドして収納することが可能である。なお、セルスタック装置25は、改質器4を含むものとしても良い。
FIG. 2 shows a state in which a part (front and rear walls) of the
なお、特に説明していないが、収納容器19の底面には、燃料電池セル20に酸素含有
ガスを供給するための酸素含有ガス供給管(図2において左側)と、燃料電池セルの発電等により生じる排ガスを熱交換器6に向けて排気するための排気管(図2において右側)とが接続されている。
Although not specifically described, the bottom surface of the
また収納容器19の内部には、酸素含有ガス供給管より供給された酸素含有ガスを燃料電池セル20に供給するための酸素含有ガス導入部材26が配置されており、図2に示すモジュールMにおいては、酸素含有ガス導入部材26は、マニホールド21に並置されたセルスタック1の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが燃料ガスの流れに合わせて、燃料電池セル20の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、燃料電池セル20の下端部に酸素含有ガスを供給する。
Further, an oxygen-containing
そして、燃料電池セル20より排出される燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル20の上端部側で燃焼させることにより、燃料電池セル20の温度を上昇させることができ、セルスタック装置25の起動を早めることができる。また、燃料電池セル20の上端部側にて、燃料電池セル20から排出される燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることにより、燃料電池セル20(セルスタック1)の上方に配置された改質器4を温めることができる。それにより、改質器4で効率よく改質反応を行うことができる。
The fuel gas discharged from the
そして、このようなモジュールMや改質用水生成手段W等を外装ケース内に収納することにより燃料電池装置とすることができる。 A fuel cell device can be obtained by housing such a module M, reforming water generation means W, and the like in an outer case.
図3は、本発明の燃料電池装置の一例を概略的に示す概略図であり、外装ケース28の一部を取り外して、外装ケース28の内部が見えるようにして示している。
FIG. 3 is a schematic view schematically showing an example of the fuel cell device of the present invention, in which a part of the
図3において燃料電池装置27は、外装ケース28内に仕切部材29を有し、仕切部材29の上方が、モジュールMが配置されたモジュール収納室30とされている。また、仕切部材29の下方が、モジュールMを動作させるための補機を収納するための補記収納室31とされている。なお、モジュールMは仕切部材29上に配置された断熱材32上に配置されている。
In FIG. 3, the
また、図3に示す燃料電池装置27においては、補機収納室31内に収納される補機類(図1参照)を一部省略して示しており、補機収納室31内に収納する補機類として、水ポンプ5、熱交換器6、パワーコンディショナ8、制御装置9、改質用水生成手段W(水タンク7、凝縮水処理装置15)、水供給管16(一部はモジュール収納室30内に位置している)の一部等を示している。
Further, in the
このように、外装ケース28を上下に区画した形状とすることにより、コンパクトな形状の燃料電池装置27とすることができる。
Thus, the
ここで、燃料電池装置27を寒冷地にて使用する場合において、特に燃料電池装置27の運転停止中に、水供給管16や改質用水生成手段Wが凍結するおそれがある。それゆえ、図3に示す燃料電池装置27においては、水供給管16に第1の加熱手段17(ヒーター等)を設けるとともに、改質用水生成手段Wに第2の加熱手段18を設けている。なお、これらの加熱手段の数や配置場所は、燃料電池装置が設置される地域の環境条件等により、適宜変更することが可能である。
Here, when the
しかしながら、上述のようにモジュール収納室30と補機収納室31とが上下に区画されている燃料電池装置27においては、水ポンプ5と改質器4とを接続する水供給管16の少なくとも一部がモジュール収納室30内に配置されていることから、一方の収納室内の温度にのみ基づいて加熱手段の動作を制御すると、水供給管16または改質用水生成手
段Wの凍結を抑制できないおそれがあり、効率の良い運転が困難となるおそれがあった。
However, in the
特に燃料電池装置27の運転停止時においては、モジュール収納室30内の温度が、補機収納室31内の温度よりも低下する場合があり、これら加熱手段の動作を補機収納室31内の温度にのみ基づいて制御している場合には、水供給管16のうち特にモジュール収納室30内に位置する部位において凍結のおそれがあった。また、水供給管16が凍結した状態で無理に水ポンプ5を動作させると、水ポンプ5に異常を生じるおそれや、燃料電池装置27が停止するおそれもあった。
In particular, when the operation of the
それゆえ、図3に示す燃料電池装置27においては、温度計測手段として、モジュール収納室30内の温度を測定するためのモジュール収納室内温度計測手段33(温度センサ等)と、補機収納室31内の温度を測定するための補機収納室内温度計測手段34とを含んでおり、制御装置9は、これらの温度計測手段によって測定された温度に基づいて、第1の加熱手段17と第2の加熱手段18の動作をそれぞれ制御する。なお、各加熱手段(ヒーター)はパワーコンディショナ8に接続され、パワーコンディショナ8より電力を供給されて作動するため、制御装置9はパワーコンディショナ8を制御して、各加熱手段の動作を制御する。
Therefore, in the
すなわち、モジュール収納室内温度計測手段33によって測定されたモジュール収納室30内の温度に基づいて水供給管16に設けられた第1の加熱手段17の動作を制御するとともに、補機収納室内温度計測手段34によって測定された補機収納室31内の温度に基づいて改質用水生成手段Wに設けられた第2の加熱手段18の動作を制御する。
That is, the operation of the first heating means 17 provided in the
それにより、水ポンプ5と改質器4とを接続する水供給管16および改質用水生成手段Wの凍結を効率よく抑制することができ、運転効率の向上した燃料電池装置とすることができる。
Thereby, freezing of the
具体的には、制御装置9は、モジュール収納室内温度計測手段33によって測定されたモジュール収納室30内の温度が第1の所定温度以下となった場合に、第1の加熱手段17の動作を開始させ、モジュール収納室内温度計測手段33によって測定されたモジュール収納室30内の温度が、第1の所定温度よりも高く設定された第2の所定温度に達した場合に、第1の加熱手段17の動作を停止させるように制御することが好ましい。
Specifically, the
それにより、制御装置9が、モジュール収納室30内の温度が第1の所定温度以下となった場合に、第1の加熱手段17の動作を開始するように制御することで、水ポンプ5と改質器4とを接続する水供給管16の凍結を効率よく抑制することができるとともに、モジュール収納室30内の温度が、第1の所定温度よりも高く設定された第2の所定温度に達した場合に、第1の加熱手段17の動作を停止することにより、発電効率が低下することを抑制できる。
Thereby, when the temperature in the
ここで、第1の所定温度とは、水供給管16の凍結を効率よく抑制できる温度であり、かつ第1の加熱手段17を効率よく作動させることができる温度とすることが好ましく、例えば0℃〜5℃の間で適宜設定することが好ましい。
Here, the first predetermined temperature is preferably a temperature at which freezing of the
一方、第2の所定温度とは、第1の所定温度よりも高く設定され、水供給管16が凍結するおそれの低い温度とすることが好ましく、例えば7〜10℃の間で適宜設定することが好ましい。
On the other hand, the second predetermined temperature is preferably set higher than the first predetermined temperature, and is preferably set to a temperature at which the
なお、この場合においてモジュール収納室内温度計測手段33は、水供給管16の凍結を効率よく抑制するにあたり、水供給管16の近傍に配置することが好ましい(図3にお
いては、モジュール収納室内温度計測手段33を水供給管16に隣接して配置した例を示している。)。
In this case, the module storage room temperature measuring means 33 is preferably arranged in the vicinity of the
また、特に運転停止中においては、補機収納室31内よりもモジュール収納室30内の温度が低下することから、第1の加熱手段17は、少なくとも一部がモジュール収納室30内に位置するように配置することが好ましく、特には図3に示したように、水供給管16のうちモジュール収納室30内に位置する部位の全体を覆うように配置することが好ましい。
In particular, when the operation is stopped, the temperature in the
第1の加熱手段17を少なくともその一部がモジュール収納室30内に位置するように配置するとともに、第1の加熱手段17の動作を、モジュール収納室内温度計測手段33によって測定されたモジュール収納室30内の温度に基づいて制御することで、水供給管16の凍結を効率よく抑制することができる。
The first heating means 17 is arranged so that at least a part of the first heating means 17 is located in the
また、制御装置9は、補機収納室内温度計測手段34によって測定された補機収納室31内の温度が第3の所定温度以下となった場合に、第2の加熱手段18の動作を開始させ、補機収納室内温度計測手段34によって測定された補機収納室31内の温度が、第3の所定温度よりも高く設定された第4の所定温度に達した場合に、第2の加熱手段18の動作を停止させるように制御することが好ましい。
Further, the
それにより、制御装置9が、補機収納室31内の温度が第3の所定温度以下となった場合に、第2の加熱手段18の動作を開始させるように制御することで、改質用水生成手段Wの凍結を効率よく抑制することができるとともに、補機収納室31内の温度が、第3の所定温度よりも高く設定された第4の所定温度に達した場合に、第2の加熱手段18の動作を停止させることにより、発電効率が低下することを抑制できる。
As a result, the
ここで、第3の所定温度とは、改質用水生成手段Wの凍結を効率よく抑制できる温度であり、かつ第2の加熱手段18を効率よく作動させることができる温度とすることが好ましく、例えば、第1の加熱手段17を効率よく作動させるための第1の所定温度と同一の温度(0℃〜5℃の間で適宜設定する)とすることができる。 Here, the third predetermined temperature is preferably a temperature at which freezing of the reforming water generating means W can be efficiently suppressed, and a temperature at which the second heating means 18 can be operated efficiently, For example, it can be set to the same temperature as the first predetermined temperature for efficiently operating the first heating means 17 (set appropriately between 0 ° C. and 5 ° C.).
一方、第4の所定温度とは、第3の所定温度よりも高く設定され、改質用水生成手段Wが凍結するおそれの低い温度とすることが好ましく、第1の加熱手段17を効率よく作動させるための第2の所定温度と同一の温度(7℃〜10℃の間で適宜設定する)とすることができる。
On the other hand, the fourth predetermined temperature is preferably set higher than the third predetermined temperature, and is preferably set to a temperature at which the reforming water generating unit W is unlikely to freeze, and the
なお、この場合において補機収納室内温度計測手段34は、改質用水生成手段Wの凍結を効率よく抑制するにあたり、補機収納室34内においてもより温度が低い部位(例えば、補機収納室34内における底面側(地面側)や、外気の取込口側)に配置することが好ましい(図3においては、補機収納室内温度計測手段34を、底面側の凝縮水供給管14に隣接して配置した例を示している。)。
In this case, the auxiliary equipment storage room temperature measuring means 34 is a part of the auxiliary
制御装置9が、上述のように、モジュール収納室内温度計測手段33によって測定されたモジュール収納室30内の温度に基づいて、第1の加熱手段17の動作を制御するとともに、補機収納室内温度計測手段34によって測定された補機収納室31内の温度に基づいて、第2の加熱手段18の動作を制御することにより、水ポンプ4と改質器5とを接続する水供給管16および改質用水生成手段Wの凍結を効率よく抑制することができ、運転効率の向上した燃料電池装置27とすることができる。
As described above, the
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に示した燃料電池装置27において、水供給管16に設ける第1の加熱手段17を1つとし、その一部がモジュール収納室30内に位置するように配置した例を示したが、例えば第1の加熱手段17を複数個設け、その1つがモジュール収納室30内に位置するように配置しても良い。なお、いずれの場合においても、水供給管16においてモジュール収納室30内に位置する部位の全体を覆うように第1の加熱手段17を配置することが好ましい。また、燃料電池装置27を寒冷地に配置する場合においては、第1の加熱手段17を水供給管16全体に設けるようにしてもよい。
For example, in the
また、図1および図3に示した燃料電池装置27において、改質用水生成手段Wを構成する水タンク7および凝縮水処理装置15の両方に第2の加熱手段18を設けた例を示したが、たとえば改質用水生成手段Wを構成する各装置のうち1つのみに第2の加熱手段18を設けても良く、また改質用水生成手段Wを構成する全ての装置に第2の加熱手段18を設けても良い。なお第2の加熱手段18を1つだけ設ける場合には、水ポンプ5側に位置する装置に第2の加熱手段18を設けることが好ましい。
Further, in the
1:セルスタック
4:改質器
5:水ポンプ
9:制御装置
16:水供給管
17:第1の加熱手段
18:第2の加熱手段
27:燃料電池装置
28:外装ケース
29:仕切部材
30:モジュール収納室
31:補機収納室
33:モジュール収納室内温度計測手段
34:補機収納室内温度計測手段
M:燃料電池モジュール
W:改質用水生成手段
1: cell stack 4: reformer 5: water pump 9: control device 16: water supply pipe 17: first heating means 18: second heating means 27: fuel cell device 28: exterior case 29: partition member 30 : Module storage room 31: Auxiliary machine storage room 33: Module storage room temperature measurement means 34: Auxiliary machine storage room temperature measurement means M: Fuel cell module W: Reforming water generation means
Claims (3)
前記モジュール収納室内の温度を測定するためのモジュール収納室内温度計測手段と、前記補機収納室内の温度を測定するための補機収納室内温度計測手段と、前記水ポンプと前記改質器とを接続する水供給管を加熱するためであって、前記モジュール収納室内に位置する水供給管全体を覆うように設けられた第1の加熱手段と、前記補機収納室内に配置され前記改質用水生成手段を加熱するための第2の加熱手段と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段とのそれぞれを、前記モジュール収納室内温度計測手段によって測定された温度と、前記補機収納室内温度計測手段によって測定された温度とのそれぞれに基づいて、独立して動作させる制御を行なう制御装置とを備えることを特徴とする燃料電池装置。 In the exterior case, Ri Na houses the reformer for generating a fuel gas supplied to the plurality of fuel cells and fuel cell to the storage container, at one end side of the fuel cell, the A fuel cell module configured to burn a fuel gas discharged from a fuel cell and an oxygen-containing gas; a reforming water generating means for generating water used for a reforming reaction in the reformer; and An auxiliary machine having a water pump for supplying water generated by the reforming water generating means to the reformer, and the fuel cell module is accommodated by a partition member provided in the outer case. A module storage room and an auxiliary machine storage room in which the auxiliary machine is stored are vertically divided,
A module housing indoor temperature measuring means for measuring the temperature of the module housing chamber, and auxiliary storage chamber temperature measuring means for measuring the temperature of the auxiliary storage chamber, and the reformer and the water pump In order to heat the water supply pipe to be connected , the first heating means provided so as to cover the entire water supply pipe located in the module housing chamber, and the reforming water disposed in the auxiliary equipment housing chamber Each of the second heating means for heating the generating means, the first heating means and the second heating means is measured by the temperature measured by the module housing room temperature measuring means, and the auxiliary equipment is stored. A fuel cell device comprising: a control device that performs control to operate independently based on each of the temperatures measured by the indoor temperature measuring means.
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