JP6512735B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池(2)と、
部分酸化改質反応および水蒸気改質反応によって炭化水素を主とする燃料ガスを改質し、改質した燃料ガスを燃料電池に供給する改質器(3)と、
水を加熱して水蒸気改質反応に用いるための水蒸気を生成し、生成した水蒸気を改質器に供給する蒸発器(4)と、
燃料電池から排出された排出燃料の燃焼反応によって第1燃焼ガスを生じさせる第1燃焼器(6)と、
第1燃焼器と異なる位置に配置され、燃料電池から排出された排出燃料の燃焼反応によって第2燃焼ガスを生じさせる第2燃焼器(7)と、
第1燃焼器での燃焼反応の実施と第2燃焼器での燃焼反応の実施との切り替えを制御する制御手段(8)とを備え、
改質器は、第1燃焼ガスと第2燃焼ガスのうち第1燃焼ガスのみから熱伝達可能に構成され、
蒸発器は、第1燃焼ガスと第2燃焼ガスの両方から熱伝達可能に構成され、
制御手段は、システム起動時に、第1燃焼器で燃焼反応を実施しながら、改質器で部分酸化改質反応を実施しているときであって、改質器の温度が、改質器内部が過熱状態となる所定温度以上である場合に、第1燃焼器での燃焼反応を停止させて、第2燃焼器での燃焼反応の実施に切り替え、蒸発器の温度が、蒸発器の暖機が完了する温度以上になるように蒸発器を加熱することを特徴としている。
図1に示すように、本実施形態の燃料電池システム1は、燃料電池2と、改質器3と、蒸発器4と、空気予熱器5と、第1燃焼器6と、第2燃焼器7と、電子制御装置8とを備えている。
本実施形態は、第1実施形態に対して、第2燃焼器7の位置を変更したものであり、その他の構成は第1実施形態と同様である。
本実施形態は、第1実施形態に対して、第1燃焼器6の位置を変更したものであり、その他の構成は第1実施形態と同様である。
本実施形態は、第1実施形態に対して、燃料電池2の燃料出口および空気出口に接続された燃料排出流路21および空気排出流路22を変更するとともに、第2燃焼器7で燃焼反応を実施するための手段を変更したものである。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
3 改質器
4 蒸発器
6 第1燃焼器
7 第2燃焼器
8 電子制御装置(制御手段)
Claims (9)
- 酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池(2)と、
部分酸化改質反応および水蒸気改質反応によって炭化水素を主とする燃料ガスを改質し、改質した燃料ガスを前記燃料電池に供給する改質器(3)と、
水を加熱して前記水蒸気改質反応に用いるための水蒸気を生成し、生成した水蒸気を前記改質器に供給する蒸発器(4)と、
前記燃料電池から排出された排出燃料の燃焼反応によって第1燃焼ガスを生じさせる第1燃焼器(6)と、
前記第1燃焼器と異なる位置に配置され、前記燃料電池から排出された排出燃料の燃焼反応によって第2燃焼ガスを生じさせる第2燃焼器(7)と、
前記第1燃焼器での燃焼反応の実施と前記第2燃焼器での燃焼反応の実施との切り替えを制御する制御手段(8)とを備え、
前記改質器は、前記第1燃焼ガスと前記第2燃焼ガスのうち前記第1燃焼ガスのみから熱伝達可能に構成され、
前記蒸発器は、前記第1燃焼ガスと前記第2燃焼ガスの両方から熱伝達可能に構成され、
前記制御手段は、システム起動時に、前記第1燃焼器で燃焼反応を実施しながら、前記改質器で前記部分酸化改質反応を実施しているときであって、前記改質器の温度が、前記改質器内部が過熱状態となる所定温度以上である場合に、前記第1燃焼器での燃焼反応を停止させて、前記第2燃焼器での燃焼反応の実施に切り替え、前記蒸発器の温度が、前記蒸発器の暖機が完了する温度以上になるように前記蒸発器を加熱することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記改質器は、前記第1燃焼器の内部の燃焼ガスから前記改質器の内部へ熱伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記改質器は、前記第1燃焼器から排出の燃焼ガスから熱伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記蒸発器は、前記第1燃焼器での燃焼反応の実施の場合に、前記第1燃焼器から排出の燃焼ガスから熱伝達されるとともに、前記第2燃焼器での燃焼反応の実施の場合に、前記第2燃焼器の内部の燃焼ガスから熱伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
- 前記蒸発器は、前記第1燃焼器での燃焼反応の実施の場合に、前記第1燃焼器から排出の燃焼ガスから熱伝達されるとともに、前記第2燃焼器での燃焼反応の実施の場合に、前記第2燃焼器から排出の燃焼ガスから熱伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
- 前記第2燃焼器は、前記排出燃料が供給される容器(7a)と、前記容器に収容され、前記排出燃料を燃焼させるための燃焼用触媒(7b)とを有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池へ燃料ガスを供給する供給手段(13)と、
前記第1燃焼器内部の前記排出燃料を点火する点火装置(6b)とを備え、
前記排出燃料が前記第1燃焼器を介して前記第2燃焼器へ供給されるように、前記第1燃焼器と前記第2燃焼器とが接続されており、
前記制御手段は、前記供給手段を停止させることにより、前記第1燃焼器での燃焼反応を停止させるとともに、前記第2燃焼器での燃焼反応を実施させる際に、前記点火装置(6b)を停止させた状態で、前記供給手段を作動させることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃料電池システム。 - 前記排出燃料が前記第1燃焼器、前記第2燃焼器の順に流れる第1流路(21a、31)と、
前記排出燃料が前記第1燃焼器を迂回して前記第2燃焼器に流れる第2流路(21b)と、
前記第1流路と前記第2流路を切り替える切替手段(51、53)とを備え、
前記制御手段は、前記第1燃焼器での燃焼反応を実施させる際に、前記第1流路に前記排出燃料が流れる状態とし、前記第1燃焼器での燃焼反応を停止させて、前記第2燃焼器での燃焼反応の実施に切り替える際に、前記切替手段を作動させて前記第1流路から前記第2流路に切り替えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池へ燃料ガスを供給する供給手段(13)と、
前記第1燃焼器内部の前記排出燃料を点火する点火装置(6b)とを備え、
前記排出燃料が前記第1燃焼器を介して前記第2燃焼器へ供給されるように、前記第1燃焼器と前記第2燃焼器とが接続されており、
前記排出燃料は、前記点火装置の作動状態を維持しなければ、燃焼反応が起きないものであり、
前記制御手段は、前記供給手段を作動させた状態で、前記点火装置を停止させることにより、前記第1燃焼器での燃焼反応を停止させるとともに、前記第2燃焼器での燃焼反応を実施させる際に、前記点火装置(6b)を停止させた状態で、前記供給手段を作動させることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
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