JP6566053B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、燃料電池モジュールの排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収ができる。このために、電気化学反応にて発電を行うとともにその発電により生じた燃焼排ガスを排出する燃料電池モジュールと、貯湯水を貯湯する貯湯槽と、貯湯水が循環する貯湯水循環ラインと、貯湯水循環ラインに設けられた貯湯水循環ポンプと、燃料電池モジュールからの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器と、が、燃料電池システムに備えられている。（例えば、特許文献１参照。） The fuel cell system can perform exhaust heat recovery by collecting and storing the exhaust heat in the hot water by exchanging heat between the exhaust heat of the fuel cell module and the hot water. To this end, a fuel cell module that generates electricity by an electrochemical reaction and discharges combustion exhaust gas generated by the power generation, a hot water storage tank for storing hot water, a hot water circulation line for circulating hot water, and a hot water circulation line The fuel cell system includes a hot water circulating pump provided in the fuel cell, and a heat exchanger that exchanges heat between the combustion exhaust gas from the fuel cell module and the hot water. (For example, refer to Patent Document 1.)

特開２００６−２４４３１号公報JP 2006-24431 A

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、例えば、燃料電池システムの停電での自立運転においては、補器のうち燃料電池モジュールの出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機が、その余剰電力分全ての負荷出力を出すと、燃料電池モジュールの作動が活発化し、燃焼排ガスの温度上昇が起こる。燃料電池モジュールの出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機が、例えば、ヒータ、特に、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱して燃焼排ガスに含まれた可燃性ガスを燃焼させる燃焼触媒ヒータである場合は、燃焼排ガスの熱交換器入口温度が上昇して、熱交換器により加熱される貯湯水の過度の温度上昇が、顕著に起こる。その結果、熱交換器内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）が析出し、その析出物（スケール）の熱交換器への付着による熱交換器の腐食が生じる。 However, in the technique described in Patent Document 1, for example, in a self-sustained operation in a power failure of the fuel cell system, an auxiliary device that absorbs surplus power in the output power of the fuel cell module among the auxiliary devices is When the load output for all surplus power is output, the operation of the fuel cell module is activated and the temperature of the combustion exhaust gas rises. An auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module is, for example, a heater, particularly a combustion catalyst heater that heats the combustion catalyst to the activation temperature of the catalyst and burns the combustible gas contained in the combustion exhaust gas. In this case, the temperature at the inlet of the heat exchanger of the combustion exhaust gas rises, and an excessive temperature rise of the hot water stored in the hot water heated by the heat exchanger occurs remarkably. As a result, components (calcium and the like) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger are precipitated, and corrosion of the heat exchanger due to adhesion of the deposit (scale) to the heat exchanger occurs.

そこで、本発明は、自立運転を行っている状態における熱交換器により加熱される貯湯水の過度の温度上昇を防止できる燃料電池システムの提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the fuel cell system which can prevent the excessive temperature rise of the stored hot water heated with the heat exchanger in the state which is performing the self-supporting operation .

上記課題を解決するために、請求項１に係る燃料電池システムは、電気化学反応にて発電を行うとともに発電により生じた燃焼排ガスを排出する燃料電池モジュールと、貯湯水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯水が循環する貯湯水循環ラインと、前記燃焼排ガスと前記貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器と、商用電力系統を切り離して発電継続に必要な燃料電池システムの補機に必要な電力を供給しつつ外部の自立用コンセントに電力を供給可能な自立運転を行っている状態では、前記燃焼排ガスの熱量と前記熱交換器の入口の前記貯湯水の温度に基づいて、前記補機のうち前記燃料電池モジュールの出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力を制限する最大負荷出力制限制御部と、を備え、前記燃焼排ガスの前記熱量は、水素と反応させるための前記燃料電池モジュールに送り込まれるカソードエアの流量と前記熱交換器の入口の温度との積であることを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a fuel cell system according to claim 1 is a fuel cell module that generates power by an electrochemical reaction and discharges combustion exhaust gas generated by power generation; a hot water storage tank that stores hot water; the hot water storage and water hot water circulation line for circulating said heat exchanger for performing heat exchange between the combustion exhaust gas and the hot water, auxiliaries of fuel cell systems necessary for power generation continue to disconnect the power network In the state of performing a self-supporting operation capable of supplying power to an external self-supporting outlet while supplying the power necessary for the above, based on the amount of heat of the combustion exhaust gas and the temperature of the hot water stored at the inlet of the heat exchanger, and a maximum load output limiting control unit for limiting the maximum load output of the auxiliary devices to absorb excess power of the output power of the fuel cell module of the auxiliary, the amount of heat of the combustion exhaust gas And summarized in that a product of the fuel cell cathode air sent into the module flow and temperature of the inlet of the heat exchanger for reacting with hydrogen.

これによれば、燃料電池モジュールの出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力は、燃焼排ガスの熱量と前記熱交換器の入口側前記貯湯水の温度に基づいて即ち熱交換器に作用している熱に基づいて、制限される。従って、その補器による燃料電池システムの作動が制限され、その結果、燃料電池システムの作動による熱の熱交換器への作用が制限されるので、熱交換器により加熱される貯湯水の過度の温度上昇が、を防止される。その結果、熱交換器内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）の析出が、防止されて、その析出物（スケール）の熱交換器への付着による熱交換器の腐食が、防止される。   According to this, the maximum load output of the auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module is based on the amount of heat of combustion exhaust gas and the temperature of the hot water stored on the inlet side of the heat exchanger, that is, heat exchange. Limited based on the heat acting on the vessel. Therefore, the operation of the fuel cell system by the auxiliary device is limited, and as a result, the effect of the heat on the heat exchanger by the operation of the fuel cell system is limited. Temperature rise is prevented. As a result, precipitation of the components (calcium, etc.) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger is prevented, and the deposit of the deposit (scale) on the heat exchanger is prevented. Corrosion is prevented.

これによれば、燃焼排ガスの熱量は、水素と反応させるための燃料電池モジュールに送り込まれるカソードエアの流量と熱交換器の入口の温度との積であるので、カソードエアの流量測定と熱交換器の内部温度測定に基づいて、燃焼排ガスの熱量を精度よく求めることができる。   According to this, the calorific value of the combustion exhaust gas is the product of the flow rate of cathode air sent to the fuel cell module for reaction with hydrogen and the temperature of the inlet of the heat exchanger, so the flow rate measurement and heat exchange of the cathode air Based on the internal temperature measurement of the vessel, the calorific value of the combustion exhaust gas can be obtained with high accuracy.

請求項２に係る燃料電池システムは、請求項１において、前記余剰電力を吸収する補機はヒータであることを要旨とする。 The gist of a fuel cell system according to claim 2 is that, in claim 1, the auxiliary machine that absorbs the surplus power is a heater.

これによれば、熱交換器に熱的影響を与える熱源となるヒータの作動を制御できる。   According to this, the action | operation of the heater used as the heat source which has a thermal influence on a heat exchanger can be controlled.

請求項３に係る燃料電池システムは、請求項２において、前記ヒータは、前記熱交換器の前記燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータであることを要旨とする。 A fuel cell system according to a third aspect is the fuel cell system according to the second aspect , wherein the heater is a combustion catalyst heater that is provided at an inlet of the combustion exhaust gas of the heat exchanger and heats the combustion catalyst to an activation temperature. The gist.

これによれば、余剰電力を吸収するヒータが、熱交換器の燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータであるので、直接に燃焼触媒ヒータよる熱交換器における貯湯水の過度の温度上昇が、防止される。   According to this, since the heater that absorbs surplus power is a combustion catalyst heater that is provided at the inlet of the combustion exhaust gas of the heat exchanger and heats the combustion catalyst to the activation temperature, heat exchange directly by the combustion catalyst heater is performed. An excessive temperature rise of the hot water in the vessel is prevented.

本発明による燃料電池システムの一実施形態（第１実施例）の概要を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an outline of an embodiment (first example) of a fuel cell system according to the present invention. 図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell system shown in FIG. 図２で示す制御装置で実行される制御プログラム（第１制御例）のフローチャートである。3 is a flowchart of a control program (first control example) executed by the control device shown in FIG. 2. 気泡検出に用いられる貯湯水の熱交換器の内部温度の閾値を示すグラフである。It is a graph which shows the threshold value of the internal temperature of the heat exchanger of the hot water used for bubble detection. 気泡検出に用いられる貯湯水循環ポンプの回転数の閾値を示すグラフである。It is a graph which shows the threshold value of the rotation speed of the hot water circulating pump used for bubble detection. 貯湯水循環ポンプと気泡の塊りとを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a hot water storage water circulation pump and a lump of bubbles. 図２で示す制御装置で実行される制御プログラム（第２制御例）のフローチャートである。It is a flowchart of the control program (2nd control example) performed with the control apparatus shown in FIG. 図２で示す制御装置で実行される制御プログラム（第３制御例）のフローチャートである。It is a flowchart of the control program (3rd control example) performed with the control apparatus shown in FIG. 燃料電池システムの自立運転時における燃焼触媒ヒータの最大負荷出力の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the maximum load output of a combustion catalyst heater at the time of the independent operation of a fuel cell system.

以下、本発明による燃料電池システムの実施形態の一つである第１実施例について説明する。図１は、この燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、箱状の筐体１１、燃料電池モジュール２０、排熱回収システム３０、インバータ装置５０および制御装置６０を備えている。   Hereinafter, a first example which is one of the embodiments of the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the fuel cell system. The fuel cell system includes a box-shaped casing 11, a fuel cell module 20, an exhaust heat recovery system 30, an inverter device 50, and a control device 60.

筐体１１は、筐体１１内を区画して第１室Ｒ１および第２室Ｒ２を形成する仕切部材１２を備えている。第１室Ｒ１は、第１空間を形成し、第２室Ｒ２は、第２空間を形成する。仕切部材１２は、筐体１１を上下に区画する部材であり、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２は連通するようになっている。   The case 11 includes a partition member 12 that partitions the inside of the case 11 and forms a first chamber R1 and a second chamber R2. The first chamber R1 forms a first space, and the second chamber R2 forms a second space. The partition member 12 is a member that divides the casing 11 in the vertical direction, and the first chamber R1 and the second chamber R2 communicate with each other.

燃料電池モジュール２０は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、燃料電池２４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施形態では、燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４を備えている。   The fuel cell module 20 is accommodated in the first chamber R1 with a space from the inner wall surface of the first chamber R1. The fuel cell module 20 includes at least a casing 21 and a fuel cell 24. In the present embodiment, the fuel cell module 20 includes a casing 21, an evaporation unit 22, a reforming unit 23, and a fuel cell 24.

ケーシング２１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング２１は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造を介して仕切部材１２に設置されている。ケーシング２１内には、蒸発部２２、改質部２３、燃料電池２４および第１燃焼部２６である燃焼空間Ｒ３が配設されている。このとき、蒸発部２２、改質部２３が、燃料電池２４の上方に位置するように配設されている。   The casing 21 is formed in a box shape with a heat insulating material. The casing 21 is installed in the partition member 12 via a support structure (not shown) with a space from the inner wall surface of the first chamber R1 in the first chamber R1. In the casing 21, a combustion space R <b> 3 that is an evaporation unit 22, a reforming unit 23, a fuel cell 24, and a first combustion unit 26 is disposed. At this time, the evaporation unit 22 and the reforming unit 23 are disposed above the fuel cell 24.

蒸発部２２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部２２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部２３に供給するものである。改質用原料としては、天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては、天然ガスにて説明する。   The evaporation unit 22 is heated by a combustion gas, which will be described later, to evaporate the supplied reforming water to generate water vapor, and to preheat the supplied reforming raw material. The evaporation unit 22 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies it to the reforming unit 23. As reforming raw materials, there are gas fuels for reforming such as natural gas and LP gas, and liquid fuels for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In this embodiment, natural gas will be described.

この蒸発部２２には、一端（下端）が水タンク１３内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部２２に改質水を供給するとともにその改質水供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。改質水ポンプ４１ａは、水タンク１３（貯水器）に貯蔵されている凝縮水を改質水として改質部２３に供給する。   One end (lower end) of the water supply pipe 41 provided in the water tank 13 is connected to the evaporation unit 22. The water supply pipe 41 is provided with a reforming water pump 41a. The reforming water pump 41a supplies the reforming water to the evaporation unit 22 and adjusts the reforming water supply amount (supply flow rate (flow rate per unit time)). The reforming water pump 41a supplies condensed water stored in the water tank 13 (water reservoir) to the reforming unit 23 as reforming water.

また、蒸発部２２には、改質用原料の供給源（以下、供給源という。）Ｇｓからの改質用原料が改質用原料供給管４２を介して供給されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。改質用原料供給管４２には、原料ポンプ４２ａが設けられている。原料ポンプ４２ａは、筺体１１内に収納されている。原料ポンプ４２ａは、燃料電池２４に燃料（改質用原料）を供給する供給装置であり、制御装置６０からの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓからの燃料供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。この原料ポンプ４２ａは、改質用原料を吸入し改質部２３に圧送する。   Further, a reforming material from a reforming material supply source (hereinafter referred to as a supply source) Gs is supplied to the evaporation unit 22 via a reforming material supply pipe 42. The supply source Gs is, for example, a gas supply pipe for city gas or a gas cylinder for LP gas. A raw material pump 42 a is provided in the reforming raw material supply pipe 42. The raw material pump 42 a is accommodated in the housing 11. The raw material pump 42a is a supply device that supplies fuel (reforming raw material) to the fuel cell 24. According to the control command value from the control device 60, the fuel supply amount (supply flow rate (per unit time) from the supply source Gs. The flow rate)) is adjusted. The raw material pump 42 a sucks the reforming raw material and pumps it to the reforming unit 23.

改質部２３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部２２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部２３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が、生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は、燃料電池２４の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部２３は、改質用原料（原燃料）と改質水とから燃料である改質ガスを生成して燃料電池２４に供給する。なお、水蒸気改質反応は、吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は、発熱反応である。   The reforming unit 23 is heated by a combustion gas, which will be described later, and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reformed gas is generated from the mixed gas (reforming raw material, steam) supplied from the evaporation unit 22. Is generated and derived. The reforming unit 23 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to be reformed to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called so-called). Steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide generated by the steam reforming reaction reacts with steam to be converted into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led out to the fuel electrode of the fuel cell 24. The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that has not been used for reforming. As described above, the reforming unit 23 generates reformed gas that is fuel from the reforming raw material (raw fuel) and the reformed water, and supplies the reformed gas to the fuel cell 24. The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

燃料電池２４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル２４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池２４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は、４００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなどは、直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部２３は、省略することができる。
セル２４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路２４ｂが形成されている。セル２４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路２４ｃが形成されている。 The fuel cell 24 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 24a made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell of this embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, methane gas, etc. are supplied to the fuel electrode of the fuel cell 24 as fuel. The operating temperature is about 400-1000 ° C. Not only hydrogen but also natural gas and coal gas can be used directly as fuel. In this case, the reforming unit 23 can be omitted.
On the fuel electrode side of the cell 24a, a fuel flow path 24b through which a reformed gas that is a fuel flows is formed. An air flow path 24c through which air (cathode air) that is an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 24a.

燃料電池２４は、マニホールド２５上に設けられている。マニホールド２５には、改質部２３からの改質ガスが改質ガス供給管４３を介して供給される。燃料流路２４ｂは、その下端（一端）がマニホールド２５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ４４ａによって送出されたカソードエアは、カソードエア供給管４４を介して供給され、空気流路２４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。   The fuel cell 24 is provided on the manifold 25. The reformed gas from the reforming unit 23 is supplied to the manifold 25 through the reformed gas supply pipe 43. The lower end (one end) of the fuel flow path 24b is connected to the fuel outlet port of the manifold 25, and the reformed gas led out from the fuel outlet port is introduced from the lower end and led out from the upper end. . The cathode air sent out by the cathode air blower 44a is supplied through the cathode air supply pipe 44, introduced from the lower end of the air flow path 24c, and led out from the upper end.

カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池２４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。カソードエア供給管４４のカソードエアブロワ４４ａの下流側に設けられた流量センサ４４ａ１は、カソードエアブロワ４４ａが吐出するカソードエア流量を検出する。   The cathode air blower 44a is disposed in the second chamber R2. The cathode air blower 44a sucks the air in the second chamber R2 and discharges it to the air electrode of the fuel cell 24. The discharge amount is adjusted and controlled (for example, the load power amount (power consumption amount) of the fuel cell 24). Are controlled accordingly). The flow rate sensor 44a1 provided on the downstream side of the cathode air blower 44a of the cathode air supply pipe 44 detects the cathode air flow rate discharged from the cathode air blower 44a.

燃料電池２４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が、電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２− →Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２− →ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ− →Ｏ２− In the fuel cell 24, power generation is performed by the fuel supplied to the fuel electrode and the oxidant gas supplied to the air electrode. That is, the reaction shown in Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 below occurs at the fuel electrode, and the reaction shown in Chemical Formula 3 below occurs at the air electrode. That is, oxide ions (O 2− ) generated at the air electrode permeate the electrolyte and react with hydrogen at the fuel electrode to generate electrical energy. Therefore, the reformed gas and the oxidant gas (air) that have not been used for power generation are derived from the fuel flow path 24b and the air flow path 24c.
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e −
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e −
(Chemical formula 3)
1 / 2O 2 + 2e − → O 2−

そして、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）は、燃料電池２４と蒸発部２２（改質部２３）の間の燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）によって燃焼され、その燃焼ガス（火炎２７）によって蒸発部２２および改質部２３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール２０内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは、導出口２１ａから燃料電池モジュール２０の外に排気される。このように、燃焼空間Ｒ３が、燃料電池２４からのアノードオフガスと燃料電池２４からのカソードオフガスとが燃焼されて改質部２３を加熱する第１燃焼部２６である。すなわち、第１燃焼部２６は、燃料電池２４からの未使用の燃料を含む可燃性ガスを導入し酸化剤ガスで燃焼して燃焼排ガスとして導出する燃焼部である。
第１燃焼部２６（燃焼空間Ｒ３）では、アノードオフガスが燃焼されて火炎２７が発生している。第１燃焼部２６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２が設けられている。 Then, the reformed gas (anode off gas) derived from the fuel flow path 24b and the air flow path 24c and not used for power generation enters the combustion space R3 between the fuel cell 24 and the evaporation section 22 (reforming section 23). The oxidant gas (cathode off-gas) that has not been used for power generation is combusted, and the evaporation part 22 and the reforming part 23 are heated by the combustion gas (flame 27). Furthermore, the inside of the fuel cell module 20 is heated to the operating temperature. Thereafter, the combustion gas is exhausted out of the fuel cell module 20 through the outlet 21a. As described above, the combustion space R3 is the first combustion unit 26 that heats the reforming unit 23 by burning the anode off-gas from the fuel cell 24 and the cathode off-gas from the fuel cell 24. That is, the first combustion unit 26 is a combustion unit that introduces combustible gas containing unused fuel from the fuel cell 24, burns it with an oxidant gas, and derives it as combustion exhaust gas.
In the first combustion section 26 (combustion space R3), the anode off gas is burned and a flame 27 is generated. The first combustion unit 26 is provided with a pair of ignition heaters 26a1 and 26a2 for igniting the anode off gas.

排熱回収システム３０は、燃料電池２４の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱貯湯水に回収して蓄える排熱回収系である。排熱回収システム３０は、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３と、が備えられている。   The exhaust heat recovery system 30 is an exhaust heat recovery system that recovers and stores in the exhaust heat hot water by exchanging heat between the exhaust heat of the fuel cell 24 and the hot water. The exhaust heat recovery system 30 includes a hot water tank 31 for storing hot water, a hot water circulation line 32 for circulating the hot water, and heat exchange in which heat is exchanged between the combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 and the hot water. A device 33 is provided.

貯湯槽３１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽３１の柱状容器の下部には水供給源Ｗｓ（例えば水道管）が接続されており、水供給源Ｗｓからの水（低温の水。例えば水道水）が、補給されるようになっている。貯湯槽３１の水供給源Ｗｓからの水の入口に設けられた圧力センサ３２ｅは、水供給源Ｗｓから貯湯槽３１へ補給される水の圧力を検出して、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。また、圧力センサ３２ｅは、貯湯水循環ライン３２の貯湯水循環ポンプ３２ａの上流に設けて、その検出結果を制御装置６０に送信するようにしてもよい。その圧力センサ３２ｅの検出結果に基づき、貯湯水循環ライン３２の水圧並びに水供給源Ｗｓからの水の断水を検知可能である。また、貯湯槽３１に貯留された高温の温水が、貯湯槽３１の柱状容器の上部から導出されるようになっている。 The hot water storage tank 31 is provided with one columnar container, in which hot water is stored in a layered manner, that is, the temperature of the upper part is the highest and lower as it goes to the lower part, and the temperature of the lower part is the lowest. It has become so. A water supply source Ws (for example, a water pipe) is connected to the lower part of the columnar container of the hot water tank 31, and water (low temperature water, for example, tap water) from the water supply source Ws is replenished. Yes. The pressure sensor 32e provided at the water inlet from the water supply source Ws of the hot water storage tank 31 detects the pressure of the water supplied from the water supply source Ws to the hot water storage tank 31, and the detection result is sent to the control device 60. It is supposed to send. The pressure sensor 32e may be provided upstream of the hot water circulating pump 32a in the hot water circulating line 32 and the detection result may be transmitted to the control device 60. As based on the detection result of the pressure sensor 32e, it is possible to detect the suspension of water supply of the water from the water pressure and the water supply source Ws of stored hot water circulation line 3 2. Further, the hot water stored in the hot water tank 31 is led out from the upper part of the columnar container of the hot water tank 31.

貯湯水循環ライン３２の一端は、貯湯槽３１の下部に、他端は、貯湯槽３１の上部に接続されている。貯湯水循環ライン３２上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ３２ａ、第１温度センサ３２ｂ、熱交換器３３、第３温度センサ３２ｄ、第２温度センサ３２ｃが配設されている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、貯湯槽３１の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン３２を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽３１の上部に吐出するものであり、その流量（送出量）が制御されるようになっている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、第２温度センサ３２ｃの検出温度（貯湯水の貯湯槽３１の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。   One end of the hot water circulation line 32 is connected to the lower part of the hot water tank 31, and the other end is connected to the upper part of the hot water tank 31. On the hot water circulation line 32, a hot water circulation pump 32a, a first temperature sensor 32b, a heat exchanger 33, a third temperature sensor 32d, and a second temperature sensor 32c are arranged in order from one end to the other end. . The hot water circulating pump 32a sucks in hot water stored in the lower part of the hot water tank 31, passes the hot water circulating line 32 in the direction of the arrow in the drawing, and discharges it to the upper part of the hot water tank 31, and its flow rate (delivery amount) is controlled. It has come to be. The hot water circulating pump 32a is controlled in its delivery amount so that the temperature detected by the second temperature sensor 32c (the inlet temperature of the hot water storage hot water tank 31) falls within a predetermined temperature or temperature range.

貯湯水循環ポンプ３２ａは、電気モータ３２ａ１にて駆動される。貯湯水循環ポンプ３２ａは、電気モータ３２ａ１の入力値即ち電源電圧の電圧値に応じて所定の回転数にて回転する。電圧センサ３２ａ２は、電気モータ３２ａ１の入力値即ち電源電圧の電圧値を検出して、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。回転数センサ３２ａ３は、貯湯水循環ポンプ３２ａの回転数を検出して、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。   The hot water circulating pump 32a is driven by an electric motor 32a1. The hot water circulating pump 32a rotates at a predetermined rotational speed in accordance with the input value of the electric motor 32a1, that is, the voltage value of the power supply voltage. The voltage sensor 32 a 2 detects the input value of the electric motor 32 a 1, that is, the voltage value of the power supply voltage, and transmits the detection result to the control device 60. The rotation speed sensor 32 a 3 detects the rotation speed of the hot water circulating pump 32 a and transmits the detection result to the control device 60.

第１温度センサ３２ｂは、熱交換器３３の貯湯水導入側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に配設されている。第１温度センサ３２ｂは、貯湯水の熱交換器３３の入口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の出口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。   The first temperature sensor 32 b is a hot water circulation line 32 on the hot water introduction side of the heat exchanger 33, and is disposed between the heat exchanger 33 and the hot water tank 31. The first temperature sensor 32 b detects the inlet temperature of the hot water storage heat exchanger 33, that is, the outlet temperature of the hot water storage hot water tank 31, and transmits the detection result to the control device 60.

第２温度センサ３２ｃは、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２に配設されている。第２温度センサ３２ｃは、貯湯水の熱交換器３３の出口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。 The second temperature sensor 32 c is disposed in the hot water circulation line 32 on the hot water discharge side of the heat exchanger 33. The second temperature sensor 32 c detects the outlet temperature of the hot water storage heat exchanger 33, that is, the inlet temperature of the hot water storage tank 31, and transmits the detection result to the control device 60. .

第３温度センサ３２ｄは、貯湯水循環ライン３２の熱交換器３３の内部に配設されている。第３温度センサ３２ｄは、貯湯水の熱交換器３３の内部温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。 The third temperature sensor 32 d is disposed inside the heat exchanger 33 of the hot water circulation line 32. The third temperature sensor 32 d detects the internal temperature of the hot water storage heat exchanger 33, and transmits the detection result to the control device 60.

熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽３１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。この熱交換器３３は、筐体１１内に配設されている。本実施形態では、熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０の下部に設けられており、少なくとも熱交換器３３の下部は仕切部材１２を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。   The heat exchanger 33 is a heat exchanger in which combustion exhaust gas exhausted from the fuel cell module 20 is supplied and hot water stored in the hot water storage tank 31 is supplied to exchange heat between the combustion exhaust gas and the hot water. The heat exchanger 33 is disposed in the housing 11. In this embodiment, the heat exchanger 33 is provided in the lower part of the fuel cell module 20, and at least the lower part of the heat exchanger 33 penetrates the partition member 12 and is disposed so as to protrude into the second chamber R2. Yes.

熱交換器３３は、ケーシング３３ａを備えている。ケーシング３３ａの上部には、燃料電池モジュール２０のケーシング２１の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される導出口２１ａに連通している。ケーシング３３ａの下部には、第１排気口１１ａに接続されている排気管４６が接続されている。ケーシング３３ａの底部には、純水器１４に接続されている凝縮水供給管４７が接続されている。ケーシング３３ａ内には、貯湯水循環ライン３２に接続されている熱交換部（凝縮部）３３ｂが配設されている。   The heat exchanger 33 includes a casing 33a. An upper part of the casing 33a communicates with a lead-out port 21a that is provided at a lower part of the casing 21 of the fuel cell module 20 and through which combustion exhaust gas is led out. An exhaust pipe 46 connected to the first exhaust port 11a is connected to the lower part of the casing 33a. A condensed water supply pipe 47 connected to the deionizer 14 is connected to the bottom of the casing 33a. A heat exchanging part (condensing part) 33 b connected to the hot water circulation line 32 is disposed in the casing 33 a.

このように構成された熱交換器３３においては、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、導出口２１ａを通ってケーシング３３ａ内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部３３ｂを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管４６を通って第１排気口１１ａから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管４７を通って純水器１４に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部３３ｂに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。   In the heat exchanger 33 configured as described above, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 is introduced into the casing 33a through the outlet 21a and passes through the heat exchange section 33b through which the hot water is circulated. Heat is exchanged with water to be condensed and cooled. The condensed combustion exhaust gas passes through the exhaust pipe 46 and is discharged from the first exhaust port 11a to the outside. Further, the condensed water condensed is supplied to the pure water device 14 through the condensed water supply pipe 47 (water falls by its own weight). On the other hand, the hot water stored in the heat exchanger 33b is heated and discharged.

このように、熱交換器３３は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器である。本実施形態では、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガスは、燃焼排ガスであり、液状の熱媒体は、貯湯水である。   As described above, the heat exchanger 33 is a condenser that condenses the water vapor in the gas containing moisture flowing in the fuel cell system by heat exchange with the liquid heat medium to generate condensed water. In the present embodiment, the gas containing moisture that circulates in the fuel cell system is combustion exhaust gas, and the liquid heat medium is hot water storage.

熱交換器３３の燃焼排ガス導入部、すなわちケーシング２１の導出口２１ａには、第２燃焼部２８が設けられている。第２燃焼部２８は、第１燃焼部２６から排気されるガスである第１燃焼部オフガス、すなわち、第１燃焼部２６から排気される未使用の可燃性ガス（例えば、水素、メタンガス、一酸化炭素など）を導入し燃焼して導出するものである。第２燃焼部２８は、可燃性ガスを燃焼する触媒である燃焼触媒（例えばプラチナやパラジウムなどの貴金属がセラミックの単体などに担持させたものである。燃焼触媒は、ペレット状のものを充填しても良いし、セラミック・メタルのハニカムや発泡金属の上に担持させたような形態のものでも良い。）で構成されている。   A second combustion section 28 is provided at the combustion exhaust gas introduction section of the heat exchanger 33, that is, at the outlet 21 a of the casing 21. The second combustion unit 28 is a first combustion unit off-gas that is a gas exhausted from the first combustion unit 26, that is, an unused combustible gas (for example, hydrogen, methane gas, one gas) exhausted from the first combustion unit 26. Carbon oxide etc.) is introduced and burned out. The second combustion section 28 is a combustion catalyst that is a catalyst for burning a combustible gas (for example, a noble metal such as platinum or palladium supported on a ceramic single body. The combustion catalyst is filled with pellets. Alternatively, it may be a ceramic metal honeycomb or foam metal supported on a foam metal).

第２燃焼部２８には、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱して可燃性ガスを燃焼させるための燃焼触媒ヒータ２８ａが設けられている。燃焼触媒ヒータ２８ａは制御装置６０の指示によって加熱されるものである。   The second combustion unit 28 is provided with a combustion catalyst heater 28a for heating the combustion catalyst to the activation temperature of the catalyst and burning the combustible gas. The combustion catalyst heater 28 a is heated by an instruction from the control device 60.

燃焼排ガスの熱交換器３３の入口即ち燃焼触媒ヒータ２８ａの下流には、第４温度センサ３３ｃが設けられている、第４温度センサ３３ｃは、燃焼排ガスの熱交換器３３の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。   A fourth temperature sensor 33c is provided at the inlet of the combustion exhaust gas heat exchanger 33, that is, downstream of the combustion catalyst heater 28a. The fourth temperature sensor 33c detects the inlet temperature of the combustion exhaust gas heat exchanger 33. The detection result is transmitted to the control device 60.

また、燃料電池システムは、水タンク１３および純水器１４を備えている。水タンク１３および純水器１４は、第２室Ｒ２内に配設されている。水タンク１３は、純水器１４から導出された純水を貯めておくものである。水タンク１３は、熱交換器３３（凝縮器）から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器である。水タンク１３を含んで構成され、熱交換器３３（凝縮器）から流出した凝縮水が流通する水路が、凝縮水系Ｌｇである。本実施形態では、凝縮水系Ｌｇは、凝縮水供給管４７、純水器１４（後述する）、配管４８および水タンク１３から構成されている。なお、凝縮水系Ｌｇは、純水器１４を除いて構成するようにしてもよい。   Further, the fuel cell system includes a water tank 13 and a deionizer 14. The water tank 13 and the deionizer 14 are disposed in the second chamber R2. The water tank 13 stores pure water derived from the pure water device 14. The water tank 13 is a water reservoir that stores the condensed water supplied from the heat exchanger 33 (condenser). A water channel including the water tank 13 and through which the condensed water flowing out from the heat exchanger 33 (condenser) flows is the condensed water system Lg. In the present embodiment, the condensed water system Lg includes a condensed water supply pipe 47, a pure water device 14 (described later), a pipe 48, and a water tank 13. The condensed water system Lg may be configured without the pure water device 14.

また、水タンク１３には、水タンク１３内の凝縮水を加熱する（水タンク１３を加熱する）加熱装置である水タンク凍結防止ヒータ１３ｂが設けられている。なお、加熱装置は、凝縮水系の凝縮水を加熱する加熱装置であり、凝縮水系を加熱する。水タンク凍結防止ヒータ１３ｂは、例えば電気式ヒータや燃焼装置（例えばバーナなど）であり、制御装置６０により制御されるように構成されている。水タンク凍結防止ヒータ１３ｂは、加熱して水タンク１３が凍結するのを防止する。   Further, the water tank 13 is provided with a water tank freeze prevention heater 13b which is a heating device for heating the condensed water in the water tank 13 (heating the water tank 13). The heating device is a heating device that heats the condensed water in the condensed water system, and heats the condensed water system. The water tank anti-freezing heater 13b is, for example, an electric heater or a combustion device (for example, a burner), and is configured to be controlled by the control device 60. The water tank freeze prevention heater 13b prevents the water tank 13 from freezing by heating.

純水器１４は、熱交換器３３からの凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器１４は、配管４８を介して水タンク１３に連通しており、純水器１４内の純水は配管４８を通って水タンク１３に導出される。すなわち、純水器１４は、熱交換器３３からの凝縮水を純水化して水タンク１３に供給する。   The deionizer 14 purifies the condensed water from the heat exchanger 33 with ion exchange resin. The deionizer 14 communicates with the water tank 13 through a pipe 48, and the deionized water in the deionizer 14 is led to the water tank 13 through the pipe 48. That is, the deionizer 14 purifies the condensed water from the heat exchanger 33 and supplies it to the water tank 13.

また、純水器１４には、純水器１４内の凝縮水を加熱する（純水器１４を加熱する）加熱装置である純水器凍結防止ヒータ１４ａが設けられている。純水器凍結防止ヒータ１４ａは、水タンク凍結防止ヒータ１３ｂと同様に構成されている。純水器凍結防止ヒータ１４ａは、加熱して純水器１４が凍結するのを防止する。   Further, the deionizer 14 is provided with a deionizer freezing prevention heater 14a which is a heating device for heating the condensed water in the deionizer 14 (heating the deionizer 14). The deionizer freezing prevention heater 14a is configured similarly to the water tank freezing prevention heater 13b. The deionizer freezing prevention heater 14a is heated to prevent the deionizer 14 from freezing.

また、燃料電池システムは、排水装置７０を備えている。排水装置７０は、水受け部材７１、排水管７２を備えている。水受け部材７１は、筐体１１内に配設され水タンク１３から溢れ出た水を少なくとも受けるものである。水受け部材７１の直上には、オーバーフローライン１３ｃ、ドレン管４６ａの各下端が配設されている。これにより、水受け部材７１は、水タンク１３から溢れ出た水をオーバーフローライン１３ｃを介して確実に受けることができ、第１排気口１１ａから入った外部の水（例えば雨水）を排気管４６およびドレン管４６ａを介して確実に受けることができる。排水管７２は、水受け部材７１が受けた水を水受け部材７１から筐体１１の外部に排出するものである。   In addition, the fuel cell system includes a drainage device 70. The drainage device 70 includes a water receiving member 71 and a drain pipe 72. The water receiving member 71 is disposed in the housing 11 and receives at least water overflowing from the water tank 13. Immediately above the water receiving member 71, the lower ends of the overflow line 13c and the drain pipe 46a are disposed. Thereby, the water receiving member 71 can reliably receive the water overflowing from the water tank 13 via the overflow line 13c, and external water (for example, rainwater) that has entered from the first exhaust port 11a is exhausted to the exhaust pipe 46. And it can receive reliably via the drain pipe 46a. The drain pipe 72 discharges the water received by the water receiving member 71 from the water receiving member 71 to the outside of the casing 11.

また、ドレン管４６ａの上端は、排気管４６に接続されている。ドレン管４６ａの下端は、下方に延ばされ、排水装置７０の水受け部材７１の上方位置まで延設されている。ドレン管４６ａは、第１排気口１１ａから入った外部の水が熱交換器３３を介して純水器１４に流入するのを抑制するためのものである。 Further, the upper end of the drain pipe 46 a is connected to the exhaust pipe 46. A lower end of the drain pipe 46 a extends downward and extends to a position above the water receiving member 71 of the drainage device 70. The drain pipe 46 a is for suppressing external water that has entered from the first exhaust port 11 a from flowing into the pure water device 14 through the heat exchanger 33.

また、燃料電池システムは、第２室Ｒ２を形成する筐体１１に形成された空気導入口１１ｂと、第１室Ｒ１を形成する筐体１１に形成された空気導出口１１ｃと、空気導入口１１ｂに設けられた換気用空気ブロワ１５と、を備えている。換気用空気ブロワ１５は、筐体１１内を換気する換気装置である。この換気用空気ブロワ１５が作動すると、外気が、空気導入口１１ｂを介して換気用空気ブロワ１５に吸い込まれ、第２室Ｒ２に送出される。さらに、第２室Ｒ２内の気体（主として空気）は、仕切部材１２を通って第１室Ｒ１に流れ、第１室Ｒ１内の気体は、空気導出口１１ｃを介して外部に排出される。   Further, the fuel cell system includes an air introduction port 11b formed in the casing 11 that forms the second chamber R2, an air outlet port 11c formed in the casing 11 that forms the first chamber R1, and an air introduction port. And an air blower 15 for ventilation provided in 11b. The ventilation air blower 15 is a ventilation device that ventilates the inside of the housing 11. When the ventilation air blower 15 is activated, the outside air is sucked into the ventilation air blower 15 through the air introduction port 11b and sent to the second chamber R2. Furthermore, the gas (mainly air) in the second chamber R2 flows to the first chamber R1 through the partition member 12, and the gas in the first chamber R1 is discharged to the outside through the air outlet 11c.

さらに、燃料電池システムは、インバータ装置５０を備えている。インバータ装置５０は、燃料電池２４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源５１および外部電力負荷５３に接続されている電源ライン５２に出力する第１機能と、系統電源５１からの交流電圧を電源ライン５２を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機や制御装置６０に出力する第２機能と、を有している。また、インバータ装置５０は、系統電源５１の交流電圧の停電を検出する停電センサ５０ａの機能を備え、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。 Further, the fuel cell system includes an inverter device 50. The inverter device 50 has a first function of inputting a DC voltage output from the fuel cell 24, converting the DC voltage to a predetermined AC voltage, and outputting the AC voltage to a power line 52 connected to an AC system power supply 51 and an external power load 53. The second function is to input an AC voltage from the system power supply 51 through the power supply line 52, convert the voltage into a predetermined DC voltage, and output the converted voltage to the auxiliary device or the control device 60. The inverter device 50 is adapted to a function of the detection to that outage sensor 50a to a power failure of the AC voltage of the system power source 51, and transmits the detection result to the control unit 60.

系統電源（または商用電源）５１は、該系統電源５１に接続された電源ライン５２を介して外部電力負荷５３に電力を供給するものである。燃料電池２４は、インバータ装置５０を介して電源ライン５２に接続されている。外部電力負荷５３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどである。   The system power supply (or commercial power supply) 51 supplies power to the external power load 53 via a power supply line 52 connected to the system power supply 51. The fuel cell 24 is connected to the power supply line 52 via the inverter device 50. The external power load 53 is a load driven by an AC power supply, and is, for example, a dryer, a refrigerator, a television, or the like.

さらに、燃料電池システムには、図１に示す如く、分電盤８１、自動電源切換器８２、自立専用コンセント８３が設けられている。燃料電池モジュール２０の発電中に停電センサ５０ａにより系統電源５１の交流電圧の停電を感知すると、燃料電池システムの制御装置６０は、分電盤８１、自動電源切換器８２を作動させて、速やかに系統電源５１を燃料電池システムから切り離なす。その切り離しと同時に制御装置６０は、発電継続に必要なポンプやファンなどの補器に必要な電力を供給しつつ、自立専用コンセント８３に電力を供給する自立運転へと燃料電池システムの運転状態を切り換える。このコンセント８３に家庭用電化製品８４例えばテレビ、ノートパソコン、電気スタンド、扇風機等を接続することにより、家電製品の使用が、可能となる。   Further, as shown in FIG. 1, the fuel cell system is provided with a distribution board 81, an automatic power switch 82, and a self-supporting outlet 83. When the power failure sensor 50a detects a power failure of the AC power supply 51 during the power generation of the fuel cell module 20, the control device 60 of the fuel cell system operates the distribution board 81 and the automatic power supply switch 82 to promptly. The system power supply 51 is disconnected from the fuel cell system. Simultaneously with the disconnection, the control device 60 supplies the power necessary for auxiliary equipment such as a pump and a fan necessary for continuing the power generation, and changes the operation state of the fuel cell system to the self-sustained operation for supplying power to the self-supporting dedicated outlet 83. Switch. By connecting a household electrical appliance 84 such as a television, a notebook computer, a desk lamp, a fan, or the like to the outlet 83, it is possible to use home appliances.

補機は、燃料電池モジュール２０に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ４１ａ，４２ａ、換気用空気ブロワ１５およびカソードエアブロワ４４ａなどの他ヒータである前述の純水器凍結防止ヒータ１４ａ、水タンク凍結防止ヒータ１３ｂ、着火ヒータ２６ａ１、２６ｂ１、燃焼触媒ヒータ２８ａ、貯湯水循環ポンプ３２ａなどから構成されている。 The above-mentioned pure water, which is another heater such as motor-driven pumps 41a and 42a, a ventilation air blower 15 and a cathode air blower 44a for supplying the reforming raw material, water and air to the fuel cell module 20, vessel antifreeze heater 14a, the water tank antifreeze heater 13b, wearing fire heater 26A1,26b1, combustion catalyst heater 28a, and a like hot water circulation pump 32a.

燃料電池システムが備える制御装置６０には、上述した温度センサ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、３３ｃ、電圧センサ３２ａ２、回転数センサ３２ａ３、圧力センサ３２ｅ、停電センサ５０ａ、流量センサ４４ａ１，各ポンプ３２ａ，４１ａ，４２ａ、各ブロワ１５，４４ａ、および各ヒータ１３ｂ，１４ａ，２６ａ１，２６ａ２，２８ａ、分電盤８１、自動電源切換器８２が接続されている（図２参照）。制御装置６０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは、同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは、前記プログラムを記憶するものである。 The control device 60 provided in the fuel cell system, temperature sensor 32b as described above, 32c, 32d, 33c, a voltage sensor 32a2, the rotational speed sensor 32a3, the pressure sensor 32 e, a power outage sensor 50a, the flow sensor 44a1, the pumps 32a, 41a 42a, each blower 15, 44a, and each heater 13b, 14a, 26a1, 26a2, 28a, distribution board 81, and automatic power switch 82 are connected (see FIG. 2). The control device 60 includes a microcomputer (not shown), and the microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected via a bus. The CPU is operating the fuel cell system. The RAM temporarily stores variables necessary for executing the program, and the ROM stores the program.

次に、上述した燃料電池システムの作動に係る第１制御例として貯湯水循環ライン３２の気泡の検出とその押し出しについて説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、貯湯水循環ポンプ３２ａが作動を開始し、図３に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。   Next, detection of air bubbles in the hot water circulation line 32 and its extrusion will be described as a first control example related to the operation of the fuel cell system described above. In the control device 60, when a start switch (not shown) is turned on (or when the start is automatically started due to the start start time set in advance by the user), the hot water circulating pump 32a starts operating. Then, execution of the program corresponding to the flowchart shown in FIG. 3 is started.

制御装置６０は、ステップＳ１０２において、貯湯水循環ライン３２に気泡が発生したか否かを判定する。例えば、温度センサ３２ｄが検出する貯湯水循環ライン３２での熱交換器３３の内部温度Ｔ３２ｄが閾値Ａを越えたか否かに基づいて、気泡が、貯湯水循環ライン３２に発生したか否かを判定する。具体的には、その閾値Ａは、図４に示す如く、貯湯水循環ライン３２での熱交換器３３の内部温度Ｔ３２ｄに対するその継続時間ｔに基づいて設定されるもので、例えば、熱交換器３３の内部温度Ｔ３２ｄが、６５℃の場合はｔは１５秒間継続、また７５℃の場合はｔは１秒間継続である。   In step S <b> 102, the control device 60 determines whether or not bubbles have occurred in the hot water circulation line 32. For example, based on whether or not the internal temperature T32d of the heat exchanger 33 in the hot water circulation line 32 detected by the temperature sensor 32d exceeds the threshold A, it is determined whether or not bubbles have occurred in the hot water circulation line 32. . Specifically, the threshold A is set based on the duration t of the internal temperature T32d of the heat exchanger 33 in the hot water circulation line 32 as shown in FIG. When the internal temperature T32d is 65 ° C., t continues for 15 seconds, and when it is 75 ° C., t continues for 1 second.

なお、貯湯水循環ライン３２に気泡が発生したか否かの判定は、これに代えて、温度センサ３２ｃが検出する貯湯水循環ライン３２での熱交換器３３の出口温度Ｔ３２ｃがその閾値を越えたか否かに基づいて、行うようにしてもよい。   Instead of determining whether or not bubbles have occurred in the hot water circulation line 32, whether or not the outlet temperature T32c of the heat exchanger 33 in the hot water circulation line 32 detected by the temperature sensor 32c has exceeded its threshold. You may make it perform based on.

また、貯湯水循環ライン３２に気泡が発生したか否かを判定は、電圧センサ３２ａ２及び回転数センサ３２ａ３の検出結果により、貯湯水循環ポンプ３２ａを駆動する電気モータ３２ａ１への入力値に対する貯湯水循環ポンプ３２ａの回転数が閾値Ｂを越えた否かに基づいて、行うことができる。具体的には、その閾値Ｂは、図５に示す如く、電気モータ３２ａ１への入力値である入力電圧Ｖａに対する貯湯水循環ポンプ３２ａ回転数Ｎに基づいて設定されるもので、例えば、入力電圧Ｖａが、２１．６ボルトの場合は、回転数Ｎが４０００回転、また、入力電圧Ｖａ２６．４ボルトの場合は、回転数Ｎが、５０００回転に設定されている。なお、入力電圧Ｖａは、電圧センサ３２ａ２にて検出され、通常は電気モータ３２ａ１には、所定の２４ボルトの入力電圧Ｖａが印加されるものであるが、入力電圧に変動が生じる場合がある。   Whether or not bubbles are generated in the hot water circulation line 32 is determined based on the detection results of the voltage sensor 32a2 and the rotation speed sensor 32a3, with respect to the input value to the electric motor 32a1 that drives the hot water circulation pump 32a. Can be performed based on whether or not the number of rotations exceeds a threshold value B. Specifically, as shown in FIG. 5, the threshold value B is set based on the rotational speed N of the hot water circulating pump 32a with respect to the input voltage Va that is an input value to the electric motor 32a1, and for example, the input voltage Va However, in the case of 21.6 volts, the rotation speed N is set to 4000 rotations, and in the case of the input voltage Va26.4 volts, the rotation speed N is set to 5000 rotations. Note that the input voltage Va is detected by the voltage sensor 32a2, and a predetermined input voltage Va of 24 volts is normally applied to the electric motor 32a1, but the input voltage may vary.

制御装置６０は、気泡を検出した場合には、ステップＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、プログラムをステップＳ１０４に進める。一方、気泡を検出していない場合には、制御装置６０は、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０２の処理を繰り返す。   If the control device 60 detects a bubble, it determines “Yes” in step S102 and advances the program to step S104. On the other hand, when the bubble is not detected, the control device 60 determines “No” in Step S102 and repeats the process of Step S102.

制御装置６０は、ステップＳ１０４において、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動を停止する。貯湯水循環ポンプ３２ａの作動が停止即ち貯湯水循環ポンプ３２ａの回転が低下又は止められることに伴い、貯湯水循環ライン３２の貯湯水の循環が、止められる。   In step S104, the control device 60 stops the operation of the hot water circulating pump 32a. As the operation of the hot water circulating pump 32a is stopped, that is, the rotation of the hot water circulating pump 32a is reduced or stopped, the circulating hot water in the hot water circulating line 32 is stopped.

ステップＳ１０４と同時Ｓ１０６に進み、タイマＴＭのカウントを開始する。この間、貯湯水循環ライン３２の貯湯水の循環が止められるので、貯湯水循環ポンプ３２ａのインペラ３２ｆの回転により攪拌されていたそれぞれの気泡は、浮力により上昇して、貯湯水循環ポンプ３２ａの内部上方に集まることにより、図６に示す如く、塊り３２ｇとなり大型化する。気泡は、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動により、水圧が下がる貯湯水循環ポンプ３２ａの入口部３２ｉならびにインペラ３２ｆの回転方向裏側に発生し易い。符号３２ｏは、貯湯水循環ポンプ３２ａの出口を示す。図６の矢印Ｒの向きは、インペラ３２ｆの回転方向を示す。   Proceeding to S106 at the same time as step S104, the timer TM starts counting. During this time, since the circulation of the hot water in the hot water circulation line 32 is stopped, the bubbles that have been stirred by the rotation of the impeller 32f of the hot water circulation pump 32a rise by buoyancy and gather inside the hot water circulation pump 32a. As a result, as shown in FIG. Bubbles are likely to be generated on the back side in the rotational direction of the hot water circulating pump 32a and the impeller 32f of the hot water circulating pump 32a where the water pressure decreases due to the operation of the hot water circulating pump 32a. Reference numeral 32o denotes an outlet of the hot water circulating pump 32a. The direction of the arrow R in FIG. 6 indicates the rotation direction of the impeller 32f.

さらに、制御装置６０は、ステップＳ１０８において、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動の停止が、所定時間継続しているか否かを判定する。具体的には、制御装置６０は、上記気泡の検出時点からカウントを開始されたタイマＴＭが所定値ＴＭ１以上となった場合には、気泡は、貯湯水循環ポンプ３２ａの内部上方に集まり、図６に示す如く、大きな塊り３２ｇになっていると判定する。所定値ＴＭ１は、気泡が、浮力により、上昇して大きな塊り３２ｇになるのに必要な所定時間に相当する時間であり、例えば１．５秒時間に設定されている。   Furthermore, in step S108, the control device 60 determines whether or not the operation of the hot water circulating pump 32a has been stopped for a predetermined time. Specifically, when the timer TM started counting from the time point when the bubble is detected becomes equal to or greater than the predetermined value TM1, the bubble gathers inside the hot water circulating pump 32a, and FIG. It is determined that it is a large lump 32g as shown in FIG. The predetermined value TM1 is a time corresponding to a predetermined time required for bubbles to rise to a large lump 32g due to buoyancy, and is set to 1.5 seconds, for example.

タイマＴＭが、所定値ＴＭ１以上となった場合には、制御装置６０は、ステップＳ１０８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１１０に進み、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動を復帰させる。貯湯水循環ポンプ３２ａの内部上方に集まった気泡の大きな塊り３２ｇは、貯湯水循環ポンプ３２ａの回転により、貯湯水循環ポンプ３２ａから押し出すことができる。 When the timer TM becomes equal to or greater than the predetermined value TM1, the control device 60 determines “Yes” in step S108, proceeds to step 110, and returns the operation of the hot water circulating pump 32a. Large lumps 32g of bubbles gathered inside the hot water circulating pump 32a can be pushed out of the hot water circulating pump 32a by the rotation of the hot water circulating pump 32a.

この気泡は、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動により、最終的には、貯湯槽３１の上部へ移動させて滞留させることにより、貯湯水の循環流量が、確保できる。その結果、貯湯水の循環流量の確保により、熱交換器内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）の析出が、防止されて、その析出物（スケール）の熱交換器への付着による熱交換器の腐食が、防止される。   The bubbles are finally moved to the upper part of the hot water storage tank 31 and retained by the operation of the hot water circulating pump 32a, thereby ensuring the circulating flow rate of the hot water. As a result, by ensuring the circulating flow rate of the hot water, the precipitation of the components (calcium, etc.) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger is prevented, and the precipitate (scale) is heat exchanged. Corrosion of the heat exchanger due to adhesion to the vessel is prevented.

次に、上述した燃料電池システムの作動に係る第２制御例として貯湯水循環ライン３２の水圧の低下の検出とその制御について説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、貯湯水循環ポンプ３２ａが作動を開始し、図７に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。   Next, detection and control of a decrease in water pressure in the hot water circulation line 32 will be described as a second control example related to the operation of the fuel cell system described above. In the control device 60, when a start switch (not shown) is turned on (or when the start is automatically started due to the start start time set in advance by the user), the hot water circulating pump 32a starts operating. Then, the execution of the program corresponding to the flowchart shown in FIG. 7 is started.

制御装置６０は、圧力センサ３２ｅの検出結果に基づき、ステップＳ２０２において、貯湯水循環ライン３２の水圧が、閾値Ｃ以下か否かを判定する。例えば、閾値Ｃは、断水時の水圧に相当する水圧又は貯湯水循環ライン３２における貯湯水の流量を確保する水圧とすることができる。 The controller 60 determines, based on the detection result of the pressure sensor 32 e, in step S202, the water pressure of the hot water circulation line 32, whether the threshold value C or less. For example, the threshold value C can be a water pressure that corresponds to the water pressure at the time of water interruption or a water pressure that secures the flow rate of hot water in the hot water circulation line 32.

制御装置６０は、水圧が閾値Ｃ以下と判定した場合には、ステップＳ２０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、プログラムをステップＳ２０４に進める。一方、水圧が閾値Ｃ以上である場合は、ステップＳ２０２にて「Ｎｏ」と判定し、プログラムをステップＳ２０６に進め、貯湯水循環ポンプ３２ａは通常運転が行われる。   When it is determined that the water pressure is equal to or lower than the threshold value C, the control device 60 determines “Yes” in step S202, and advances the program to step S204. On the other hand, if the water pressure is greater than or equal to the threshold C, it is determined as “No” in step S202, the program proceeds to step S206, and the hot water circulating pump 32a is operated normally.

ステップＳ２０４では、貯湯水循環ポンプ３２ａの出力アップを行い、具体的には、電気モータ３２ａ１の回転数を上昇させて、貯湯水循環ライン３２の貯湯水の循環流量を増大させ、貯湯水循環ライン３２の貯湯水の水圧を上げるようにして、ステップＳ２０２での水圧が閾値Ｃ以下でなくなるまで、この処理を繰り返す。   In step S204, the output of the hot water circulating pump 32a is increased, specifically, the rotational speed of the electric motor 32a1 is increased to increase the circulating flow rate of the hot water in the hot water circulating line 32, and the hot water stored in the hot water circulating line 32 is increased. This process is repeated until the water pressure in step S202 is not less than or equal to the threshold value C by increasing the water pressure.

次に、上述した燃料電池システムの作動に係る第３制御例として燃料電池システムの停電での自立運転における制御について説明する。この第３制御例は、停電等により、燃料電池システムが、交流の系統電源５１および外部電力負荷５３に接続されている電源ライン５２なる商用電力系統と切り離して発電継続に必要な燃料電池システムの補器に必要な電力を供給しつつ外部の自立用コンセント８３に電力を供給可能な自立運転を行っている状態における制御に関する。自立運転においては、補器のうち燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機が、その余剰電力分全ての負荷出力を出すと、燃料電池モジュール２０の作動が活発化し、燃焼排ガスの温度上昇が起こる。燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機が、例えば、ヒータ、特に、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱して燃焼排ガスに含まれた可燃性ガスを燃焼させる燃焼触媒ヒータ２８ａである場合は、燃焼排ガスの熱交換器入口温度が上昇して、熱交換器３３により加熱される貯湯水の過度の温度上昇が、顕著に起こる。その結果、熱交換器３３内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）が析出し、その析出物（スケール）の熱交換器３３への付着による熱交換器の腐食が生じる。第３制御例は、自立運転を行っている状態における熱交換器３３により加熱される貯湯水の過度の温度上昇を防止できる燃料電池システムの提供を目的とする。 Next, as a third control example relating to the operation of the above-described fuel cell system, control in a self-sustaining operation at a power failure of the fuel cell system will be described. In this third control example, the fuel cell system is separated from the commercial power system consisting of the power line 52 connected to the AC system power source 51 and the external power load 53 due to a power failure or the like, and the fuel cell system required for continuing power generation while supplying the necessary power to the auxiliary equipment related to the control in a state where the outside of the self outlet 8 3 doing supply capable autonomous operation power. In the self-sustained operation, when the auxiliary device that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module 20 among the auxiliary devices outputs the load output of all the surplus power, the operation of the fuel cell module 20 is activated, The temperature of the combustion exhaust gas rises. An auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module 20 is, for example, a heater, particularly a combustion catalyst that heats the combustion catalyst to the activation temperature of the catalyst and burns the combustible gas contained in the combustion exhaust gas. In the case of the heater 28a, the heat exchanger inlet temperature of the combustion exhaust gas rises, and an excessive temperature rise of the hot water stored in the hot water heated by the heat exchanger 33 occurs remarkably. As a result, components (calcium and the like) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger 33 are deposited, and corrosion of the heat exchanger due to adhesion of the deposit (scale) to the heat exchanger 33 is caused. Arise. The third control example is intended to provide a fuel cell system that can prevent an excessive temperature rise in hot water heated by the heat exchanger 33 in a state where the autonomous operation is performed.

第３制御例は、燃料電池システムの自立運転状態では、燃焼排ガスの熱量と熱交換器３３の入口の前記貯湯水の温度に基づいて、燃料電池システムの補機のうち燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力を制限する最大負荷出力制限制御部と、を備える。これによれば、燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力は、燃焼排ガスの熱量と熱交換器の入口側前記貯湯水の温度に基づいて即ち熱交換器３３に作用している熱に基づいて、制限される。従って、その補器による燃料電池システムの作動が制限され、その結果、燃料電池システムの作動による熱の熱交換器３３への作用が制限されるので、熱交換器３３により加熱される貯湯水の過度の温度上昇が、防止される。その結果、熱交換器３３内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）の析出が、防止されて、その析出物（スケール）の熱交換器への付着による熱交換器の腐食が、防止される。 In the third control example, in the self-sustaining operation state of the fuel cell system, the output of the fuel cell module 20 among the auxiliary devices of the fuel cell system is based on the heat amount of the combustion exhaust gas and the temperature of the hot water stored at the inlet of the heat exchanger 33. A maximum load output limit control unit that limits the maximum load output of the auxiliary machine that absorbs surplus power in the power. According to this, the maximum load output of the auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module 20 is based on the heat quantity of the combustion exhaust gas and the temperature of the hot water stored on the inlet side of the heat exchanger, that is, heat exchange. Limited based on the heat acting on the vessel 33. Thus, operation of the fuel cell system is limited by the auxiliary device, as a result, since the effect of the heat exchanger 3 3 of heat by operation of the fuel cell system is limited, hot water heated by the heat exchanger 33 Excessive temperature rise is prevented. As a result, precipitation of components (calcium, etc.) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger 33 is prevented, and the heat exchanger due to the deposit (scale) adhering to the heat exchanger is prevented. Corrosion of is prevented.

第３制御例では、燃焼排ガスの熱量は、具体的には、水素と反応させるための燃料電池モジュール２０に送り込まれるカソードエアの流量と熱交換器３３の入口の温度との積としている。これによれば、燃焼排ガスの熱量は、カソードエアの流量の測定と熱交換器３３の内部温度の測定に基づいて、燃焼排ガスの熱量を精度よく求めることができる。 In the third control example, the amount of heat of flue gas, specifically, are the product of the cathode air flow rate and the heat exchanger 3 3 inlet temperature fed to the fuel cell module 20 for reacting with hydrogen. According to this, heat of the combustion exhaust gas, based on the measurement of the cathode air flow rate measurement and the internal temperature of the heat exchanger 3 3, it is possible to obtain good heat of the combustion exhaust gas accuracy.

第３制御例では、余剰電力を吸収する補機は、具体的には、ヒータである。これによれば、熱交換器３３に熱的影響を与える熱源となるヒータの作動を制御できる。なお、このヒータには、燃焼触媒ヒータ２８ａ、着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２などが相当する。 In the third control example, the auxiliary machine that absorbs surplus power is specifically a heater. According to this, it controls the operation of the heater as a heat source for the thermal effect on the heat exchanger 3 3. The heater corresponds to the combustion catalyst heater 28a, the ignition heaters 26a1, 26a2, and the like.

第３制御例では、余剰電力を吸収する補機であるヒータは、具体的には、熱交換器の前記燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータ２８ａである。これによれば、余剰電力を吸収するヒータが、熱交換器３３の燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータ２８ａであるので、直接に燃焼触媒ヒータ２８ａよる熱交換器３３における貯湯水の過度の温度上昇が、防止される。 In the third control example, specifically, a heater that is an auxiliary machine that absorbs surplus power is provided at the inlet of the combustion exhaust gas of the heat exchanger, and the combustion catalyst heater 28a that heats the combustion catalyst to the activation temperature. It is. According to this, the heater to absorb the excess power is provided to the inlet of the flue gas heat exchanger 3 3, since the combustion catalyst heater 28a for heating the combustion catalyst to the activation temperature, directly to the combustion catalyst heater excessive temperature rise of the hot water in the heat exchanger 3 3 by 28a is prevented.

制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、燃料電池システムは通常運転による発電を開始し、図８に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。   When the start switch (not shown) is turned on (or when the start is automatically started due to the start start time set in advance by the user), the control device 60 causes the fuel cell system to generate power during normal operation. The program corresponding to the flowchart shown in FIG. 8 is started.

制御装置６０は、停電センサ５０ａの作動に基づき、ステップＳ３０２において、系統電源５１の交流電圧の停電が発生したか否かを判定する。制御装置６０は、停電を検出した場合には、ステップＳ３０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、プログラムをステップＳ３０４に進める。一方、停電を検出していない場合には、制御装置６０は、ステップＳ３０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３１０に進み、燃料電池システムは、通常運転を継続する。   Based on the operation of the power failure sensor 50a, the control device 60 determines whether or not a power failure of the AC voltage of the system power supply 51 has occurred in step S302. When the power failure is detected, the control device 60 determines “Yes” in step S302 and advances the program to step S304. On the other hand, if no power failure is detected, the control device 60 determines “No” in step S302, proceeds to step S310, and the fuel cell system continues normal operation.

制御装置６０は、ステップＳ３０４において、燃料電池システムを自立運転に切り換える。この自立運転は、分電盤８１、自動電源切換器８２を作動させて、速やかに系統電源５１を燃料電池システムから切り離なす。その切り離しと同時に制御装置６０は、発電継続に必要なポンプやファンなどの補器に必要な電力を供給しつつ、自立専用コンセント８３に電力を供給する。このコンセント８３に家庭用電化製品８４例えばテレビ、ノートパソコン、電気スタンド、扇風機等を接続することにより、家電製品の使用が可能となる停電自立運転が、行える。   In step S304, the control device 60 switches the fuel cell system to the independent operation. In this self-sustained operation, the distribution board 81 and the automatic power switch 82 are operated to quickly disconnect the system power supply 51 from the fuel cell system. Simultaneously with the disconnection, the control device 60 supplies electric power to the self-supporting dedicated outlet 83 while supplying electric power necessary for auxiliary equipment such as a pump and a fan necessary for continuing power generation. By connecting a household electrical appliance 84 such as a television, a notebook computer, a desk lamp, a fan, or the like to the outlet 83, a power failure self-sustained operation that enables the use of home appliances can be performed.

制御装置６０は、ステップＳ３０４と同時に、ステップＳ３０６に進み、燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐを演算する。燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐの演算は、具体的には、流量センサ４４ａ１により検出されたカソードエアブロア４４ａの吐出量Ｑと、温度センサ３３ｃにより検出された燃焼排ガスの熱交換器入口温度Ｔ３３ｃと、温度センサ３２ｂにより検出された貯湯水の熱交換器入口温度Ｔ３２ｂに基づいて、図９に示す制御マップを用いて行われる。例えば、カソードエアブロアの吐出量Ｑが１９．１［ＮＬＭ］の場合、図９の実線Ｄに示される如く、燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃと貯湯水熱交換器入口温度Ｔ３２ｂに基づいて算出された補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍにより、燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐは、１００［％］から３０［％］の範囲に設定される。なお、補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃに、貯湯水熱交換器入口温度Ｔ３２ｂの基準温度と貯湯水熱交換器入口温度Ｔ３２ｂの運転時の温度との差に基づく補正係数Ｍを乗じたものである。この様に、補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、貯湯水熱交換器入口温度Ｔ３２ｂの基準温度と貯湯水熱交換器入口温度Ｔ３２ｂの運転時の温度との差を燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃに換算する補正係数Ｍを用いて、燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃを補正したものである。 The control device 60 proceeds to step S306 simultaneously with step S304, and calculates the maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a. Specifically, the calculation of the maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a includes the discharge amount Q of the cathode air blower 44a detected by the flow sensor 44a1 and the heat exchanger inlet temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature sensor 33c. Based on T33c and the hot water inlet heat exchanger temperature T32b detected by the temperature sensor 32b, the control map shown in FIG. 9 is used. For example, when the discharge amount Q of the cathode air blower is 19.1 [NLM], as shown by a solid line D in FIG. The maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a is set in a range of 100 [%] to 30 [%] by the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33 cm. The corrected flue gas heat exchanger inlet temperature T33cm is equal to the flue gas heat exchanger inlet temperature T33c, the reference temperature of the hot water storage heat exchanger inlet temperature T32b, and the operating temperature of the hot water storage heat exchanger inlet temperature T32b. It is a product of a correction coefficient M based on the difference. In this way, the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm is the difference between the reference temperature of the hot water storage heat exchanger inlet temperature T32b and the operating temperature of the hot water storage heat exchanger inlet temperature T32b. The correction temperature M converted to the temperature T33c is used to correct the combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33c.

燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐは、補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍの温度上昇に伴い、カソードエアブロアの吐出量Ｑが１９．１［ＮＬＭ］の場合は、図９の実線Ｄの点Ｄｙに示す如く、１００［％］から制限が開始されて低減され、そして、点Ｄｚに示す如く、制限上限の３０［％］に制御され、点Ｄｙと点Ｄｚ間では、最大負荷出力Ｐは、比例的に変化する。なお、具体的には、前述の点Ｄｙに相当する補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、例えば、３６０×Ｍ［℃］である。また、前述の点Ｄｚに相当する補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、例えば、４００×Ｍ［℃］である。 The maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a is such that the discharge amount Q of the cathode air blower is 19. with the temperature increase of the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm. In the case of 1 [ NLM], the limit is started and reduced from 100 [%] as indicated by a point Dy of the solid line D in FIG. 9, and the limit is controlled to 30 [%] as indicated by a point Dz. The maximum load output P changes proportionally between the point Dy and the point Dz. Specifically, the corrected flue gas heat exchanger inlet temperature T33cm corresponding to the aforementioned point Dy is, for example, 360 × M [° C.]. Further, the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm corresponding to the above point Dz is, for example, 400 × M [° C.].

また、燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐは、カソードエアブロアの吐出量Ｑが ６４．５［ＮＬＭ］の場合は、補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍの温度上昇に伴い、図９の二点鎖線Ｅの点Ｅｙに示す如く、１００［％］から制限が開始されて低減され、そして、点Ｅｚに示す如く、制限上限の３０［％］に制御され、点Ｅｙと点Ｅｚ間では、最大負荷出力Ｐは、比例的に変化する。なお、具体的には、前述の点Ｅｙに相当する補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、例えば、３００×Ｍ［℃］である。また、前述の点Ｅｚに相当する補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、例えば、３２０×Ｍ［℃］である。この様に、燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐを制限開始及び制限上限とする補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍは、カソードエアブロアの吐出量Ｑが１９．１［ＮＬＭ］の場合に比較して、カソードエアブロアの吐出量Ｑが６４．５［ＮＬＭ］と増えた場合は、温度が下げて設定してある。燃焼触媒ヒータ２８ａの最大負荷出力Ｐは、前述のカソードエアブロアの吐出量Ｑが１９．１［ＮＬＭ］及び６４．５［ＮＬＭ］の他、カソードエアブロアの吐出量Ｑと補正燃焼排ガス熱交換器入口温度Ｔ３３ｃｍに基づいて、その制限を設定することが可能であることは明らかである。   Further, the maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a is shown in FIG. 9 as the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm rises when the discharge amount Q of the cathode air blower is 64.5 [NLM]. As shown by the point Ey of the dotted line E, the restriction is started and reduced from 100 [%] and is controlled to 30 [%] of the upper limit of restriction as shown by the point Ez, and between the point Ey and the point Ez, The maximum load output P changes proportionally. Specifically, the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33 cm corresponding to the above-described point Ey is, for example, 300 × M [° C.]. Further, the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm corresponding to the point Ez described above is, for example, 320 × M [° C.]. As described above, the corrected combustion exhaust gas heat exchanger inlet temperature T33cm having the maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a as the restriction start and the restriction upper limit is compared with the case where the discharge amount Q of the cathode air blower is 19.1 [NLM]. When the discharge amount Q of the cathode air blower increases to 64.5 [NLM], the temperature is set to be lowered. The maximum load output P of the combustion catalyst heater 28a is such that the cathode air blower discharge amount Q is 19.1 [NLM] and 64.5 [NLM], as well as the cathode air blower discharge amount Q and corrected combustion exhaust gas heat exchange. It is clear that the limit can be set based on the vessel inlet temperature T33 cm.

次いで、ステップＳ３０８に進み、燃焼触媒ヒータ２８ａは、ステップＳ３０６にて演算された最大負荷出力Ｐの値（１００［％］〜３０［％］）での作動即ち出力を制限される制御がされることにより、燃焼排ガスの加熱に基づく熱交換器３３の内部温度の過熱化が防止され、この処理は、ステップＳ３０２における停電を検出しなくなるまで、即ち停電が復旧するまで繰り返される。   Next, the process proceeds to step S308, and the combustion catalyst heater 28a is controlled to operate at the maximum load output P value (100 [%] to 30 [%]) calculated in step S306, that is, the output is limited. Thus, the internal temperature of the heat exchanger 33 based on the heating of the combustion exhaust gas is prevented from being overheated, and this process is repeated until no power failure is detected in step S302, that is, until the power failure is restored.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムは、電気化学反応にて発電を行うとともに発電により生じた燃焼排ガスを排出する燃料電池モジュール２０と、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、貯湯水循環ラインに設けられ電気モータ３２ａ１によって駆動される貯湯水循環ポンプ３２ａと、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３と、貯湯水循環ラインに気泡が生じたことを検出する気泡検出部Ｓ１０２と、気泡検出部Ｓ１０２による気泡検出信号にて貯湯水循環ポンプ３２ａの作動を所定時間停止させた後、復帰させる制御装置６０と、を備えるので、貯湯水循環ライン３２に気泡が生じたことを検出した場合、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動を所定時間停止させることにより、攪拌されていたそれぞれの気泡は、浮力により上昇して、貯湯水循環ポンプ３２ａの内部上方に集まることにより、塊りとなり大型化する。この大型化した気泡の塊りは、貯湯水循環ポンプ３２ａの作動を復帰させることにより、押し出すことができ、この気泡は最終的には、貯湯槽３１の上部へ移動させて滞留させることにより、貯湯水の循環流量を確保できる。その結果、貯湯水の循環流量の確保により、熱交換器３３内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）の析出が、防止されて、その析出物（スケール）の熱交換器３３への付着による熱交換器３３の腐食が、防止される。   As described above, the fuel cell system according to the present embodiment includes the fuel cell module 20 that generates power through an electrochemical reaction and discharges combustion exhaust gas generated by the power generation, the hot water storage tank 31 that stores hot water, and hot water storage. A hot water circulation line 32 through which water circulates, a hot water circulation pump 32a provided in the hot water circulation line and driven by an electric motor 32a1, a heat exchanger 33 in which heat is exchanged between combustion exhaust gas and hot water, and hot water storage A bubble detection unit S102 that detects the occurrence of bubbles in the water circulation line, and a controller 60 that stops the operation of the hot-water storage water circulation pump 32a by a bubble detection signal from the bubble detection unit S102 for a predetermined time and then returns it. Therefore, when it is detected that bubbles are generated in the hot water circulation line 32, the operation of the hot water circulation pump 32a is stopped for a predetermined time. More, each bubble had been stirred is raised by the buoyancy, by gathering the upper portion inside the hot water circulation pump 32a, the size of become lump. The large-sized lump of bubbles can be pushed out by returning the operation of the hot water circulating pump 32a, and finally, the bubbles are moved to the upper part of the hot water tank 31 so as to be retained. The water circulation flow rate can be secured. As a result, by ensuring the circulating flow rate of the hot water, precipitation of components (calcium and the like) contained in the hot water due to evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger 33 is prevented, and the heat of the deposit (scale) is prevented. Corrosion of the heat exchanger 33 due to adhesion to the exchanger 33 is prevented.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、気泡検出部Ｓ１０２は、熱交換器３３の内部温度Ｔ３２ｄ又は熱交換器３３の出口温度Ｔ３２ｃが閾値を超えた時に、気泡検出信号を発生させるので、気泡が発生すると、その気泡により貯湯水の流量が減少して貯湯水による冷却が低下するため、気泡は、熱交換器３３の内部温度Ｔ３２ｄ又は熱交換器３３の出口温度Ｔ３２ｃが上昇することの温度測定に基づいて、検出できる。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the bubble detection unit S102 generates a bubble detection signal when the internal temperature T32d of the heat exchanger 33 or the outlet temperature T32c of the heat exchanger 33 exceeds a threshold value. Therefore, when bubbles are generated, the flow rate of the hot water is reduced by the bubbles and cooling by the hot water is reduced, so that the bubbles have the internal temperature T32d of the heat exchanger 33 or the outlet temperature T32c of the heat exchanger 33. Detection can be based on the temperature measurement of the rising.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、気泡検出部Ｓ１０２は、電気モータ３２ａ１への入力値Ｖａに対する貯湯水循環ポンプ３２ａの回転数Ｎが閾値Ｂを越えた場合に気泡検出信号を発生させるので、気泡が発生すると、その気泡は貯湯水よりも軽いことから、貯湯水循環ポンプ３２ａに対する負荷の軽減により貯湯水循環ポンプ３２ａの回転数Ｎが上昇するので、貯湯水循環ポンプ３２ａの回転数測定に基づいて、気泡が、検出できる。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the bubble detection unit S102 detects the bubble detection signal when the rotational speed N of the hot water circulating pump 32a with respect to the input value Va to the electric motor 32a1 exceeds the threshold value B. Therefore, when bubbles are generated, the bubbles are lighter than the stored hot water. Therefore, the rotational speed N of the stored hot water circulation pump 32a is increased by reducing the load on the stored hot water circulation pump 32a. Therefore, the rotational speed of the stored hot water circulation pump 32a is increased. Based on the measurement, bubbles can be detected.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、貯湯水循環ライン３２の水圧が閾値よりも低くなったことを検出する水圧低下検出部Ｓ２０２と、水圧低下検出部Ｓ２０２による水圧低下検出信号にて貯湯水循環ライン３２を流れる貯湯水の流量を増大させるように貯湯水循環ポンプ３２の動作を制御する制御部６０とを、を備えたので、貯湯水循環ライン３２の水圧が閾値よりも低くなった場合には、貯湯水循環ライン３２を流れる貯湯水の流量を増大させるように貯湯水循環ポンプ３２ａが作動するので、貯湯水の流量を確保できる。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the water pressure decrease detection unit S202 that detects that the water pressure in the hot water circulation line 32 has become lower than the threshold value, and the water pressure decrease detection signal by the water pressure decrease detection unit S202. And the controller 60 for controlling the operation of the hot water circulation pump 32 so as to increase the flow rate of the hot water flowing through the hot water circulation line 32, the water pressure in the hot water circulation line 32 has become lower than the threshold value. In this case, since the hot water circulation pump 32a operates so as to increase the flow rate of the hot water flowing through the hot water circulation line 32, the flow rate of the hot water can be secured.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、水圧低下検出部Ｓ２０２は、貯湯水循環ライン３２の熱交換器３３よりも上流側の設けられた圧力スイッチ３２ｅを有するので、貯湯水循環ライン３２の水圧低下は、圧力スイッチ３２ｅにて直接的に検出できる。   As described above, according to the fuel cell system according to the present embodiment, the water pressure decrease detection unit S202 includes the pressure switch 32e provided on the upstream side of the heat exchanger 33 of the hot water circulation line 32. The decrease in the water pressure 32 can be directly detected by the pressure switch 32e.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、電気化学反応にて発電を行うとともに発電により生じた燃焼排ガスを排出する燃料電池モジュール２０と、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３と、商用電力系統を切り離して発電継続に必要な燃料電池システムの補機に必要な電力を供給しつつ外部の自立用コンセント８３に電力を供給可能な自立運転を行っている状態では、燃焼排ガスの熱量と熱交換器３３の入口の貯湯水の温度Ｔ３２ｂに基づいて、補機のうち燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力Ｐを制限する最大負荷出力制限制御部Ｓ３０６、Ｓ３０８と、を備えたので、燃料電池モジュール２０の出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力Ｐは、燃焼排ガスの熱量と熱交換器３３の入口の貯湯水の温度Ｔ３２ｂに基づいて即ち熱交換器３３に作用している熱に基づいて、制限される。従って、その補器による燃料電池システムの作動が制限され、その結果、燃料電池システムの作動による熱の熱交換器３３への作用が制限される。従って、熱交換器３３により加熱される貯湯水の過度の温度上昇が、を防止される。その結果、熱交換器３３内を流れる貯湯水の蒸発による貯湯水に含まれる成分（カルシウム等）の析出が、防止されて、その析出物（スケール）の熱交換器への付着による熱交換器の腐食が、防止される。   As described above, according to the fuel cell system according to the present embodiment, the fuel cell module 20 that generates power by electrochemical reaction and discharges combustion exhaust gas generated by power generation, the hot water storage tank 31 that stores hot water, Necessary for hot water circulation line 32 through which hot water circulates, heat exchanger 33 in which heat is exchanged between combustion exhaust gas and hot water, and auxiliary equipment for a fuel cell system that is required to continue power generation by separating the commercial power system In a state where a self-sustained operation in which power can be supplied to the external self-supporting outlet 83 while supplying a sufficient amount of power is performed, the auxiliary machine is based on the heat amount of the combustion exhaust gas and the temperature T32b of the hot water stored at the inlet of the heat exchanger 33. Are provided with maximum load output limit control units S306 and S308 for limiting the maximum load output P of the auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module 20. The maximum load output P of the auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the battery module 20 acts on the heat exchanger 33 based on the heat amount of the combustion exhaust gas and the temperature T32b of the hot water stored at the inlet of the heat exchanger 33. Limited based on the heat you are doing. Therefore, the operation of the fuel cell system by the auxiliary device is limited, and as a result, the effect of heat on the heat exchanger 33 due to the operation of the fuel cell system is limited. Accordingly, an excessive temperature rise of the hot water heated by the heat exchanger 33 is prevented. As a result, precipitation of components (calcium, etc.) contained in the hot water by evaporation of the hot water flowing in the heat exchanger 33 is prevented, and the heat exchanger due to the deposit (scale) adhering to the heat exchanger is prevented. Corrosion of is prevented.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、燃焼排ガスの熱量は、水素と反応させるための燃料電池モジュール２０に送り込まれるカソードエアの流量と熱交換器の入口の温度Ｔ３３ｃとの積であるので、カソードエアの流量測定と熱交換器の内部温度測定に基づいて、燃焼排ガスの熱量を精度よく求めることができる。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the amount of heat of the combustion exhaust gas is determined by the flow rate of cathode air sent to the fuel cell module 20 for reaction with hydrogen and the temperature T33c at the inlet of the heat exchanger. Since this is a product, the amount of heat of the combustion exhaust gas can be accurately obtained based on the flow rate measurement of the cathode air and the internal temperature measurement of the heat exchanger.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば、余剰電力を吸収する補機は、ヒータ２８ａ，２６ａ１，２６ａ２であるので、熱交換器に熱的影響を与える熱源となるヒータの作動を制御できる。   As described above, according to the fuel cell system according to the present embodiment, the auxiliary machines that absorb the surplus power are the heaters 28a, 26a1, and 26a2, and therefore, the operation of the heater serving as a heat source that thermally affects the heat exchanger. Can be controlled.

上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムよれば，余剰電力を吸収するヒータが、熱交換器３３の燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータ２８ａであるので、直接に燃焼触媒ヒータよる熱交換器における貯湯水の過度の温度上昇が、防止される。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the heater that absorbs surplus power is provided at the inlet of the combustion exhaust gas of the heat exchanger 33, and the combustion catalyst heater that heats the combustion catalyst to the activation temperature. Since it is 28a, the excessive temperature rise of the stored hot water in the heat exchanger by a combustion catalyst heater is prevented directly.

なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。   In addition, when there are a plurality of embodiments, it is obvious that the characteristic portions of each embodiment can be appropriately combined unless otherwise specified.

２０…燃料電池モジュール、２４…燃料電池、２８ａ…燃焼触媒ヒータ、３０…排熱回収システム、３１…貯湯槽、３２…貯湯水循環ライン、３２ａ…貯湯水循環ポンプ、３２ａ１…電気モータ、３２ａ２…電圧センサ、３２ａ３…回転数センサ、３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…温度センサ、３２ｅ…圧力センサ、３３…熱交換器（凝縮器）、３３ｃ…温度センサ、４４ａ…カソードエアブロワ、４４ａ１…流量センサ、５０…インバータ装置、５１…系統電源、５２…電源ライン、５３…外部電力負荷、６０…制御装置、８３…自立用コンセント DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Fuel cell module, 24 ... Fuel cell, 28a ... Combustion catalyst heater, 30 ... Waste heat recovery system, 31 ... Hot water storage tank, 32 ... Hot water circulation line, 32a ... Hot water circulation pump, 32a1 ... Electric motor, 32a2 ... Voltage sensor 32a3 ... rotational speed sensor, 32b, 32c, 32d ... temperature sensor, 32e ... pressure sensor, 33 ... heat exchanger (condenser), 33c ... temperature sensor, 44a ... cathode air blower, 44a1 ... flow rate sensor, 50 ... inverter Equipment 51 ... System power supply 52 ... Power supply line 53 ... External power load 60 ... Control device 83 ... Independent outlet

Claims (3)

電気化学反応にて発電を行うとともに発電により生じた燃焼排ガスを排出する燃料電池モジュールと、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯水が循環する貯湯水循環ラインと、
前記燃焼排ガスと前記貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器と、
商用電力系統を切り離して発電継続に必要な燃料電池システムの補機に必要な電力を供給しつつ外部の自立用コンセントに電力を供給可能な停電自立運転を行っている状態では、前記燃焼排ガスの熱量と前記熱交換器の入口の前記貯湯水の温度に基づいて、前記補機のうち前記燃料電池モジュールの出力電力のうちの余剰電力を吸収する補機の最大負荷出力を制限する最大負荷出力制限制御部と、を備え、
前記燃焼排ガスの前記熱量は、水素と反応させるための前記燃料電池モジュールに送り込まれるカソードエアの流量と前記熱交換器の入口の温度との積である燃料電池システム。 A fuel cell module that generates electricity by an electrochemical reaction and exhausts combustion exhaust gas generated by the electricity generation; and
A hot water storage tank for storing hot water,
A hot water circulation line through which the hot water is circulated;
A heat exchanger in which heat is exchanged between the combustion exhaust gas and the hot water,
In the state where the power supply for the fuel cell system auxiliary equipment necessary for continuation of power generation is disconnected and the power supply is supplied to the external power outlet while performing the power outage self-sustained operation, the combustion exhaust gas The maximum load output that limits the maximum load output of the auxiliary machine that absorbs surplus power out of the output power of the fuel cell module among the auxiliary machines based on the amount of heat and the temperature of the hot water stored at the inlet of the heat exchanger A limit control unit ,
The fuel cell system , wherein the amount of heat of the combustion exhaust gas is a product of a flow rate of cathode air sent to the fuel cell module for reacting with hydrogen and a temperature of an inlet of the heat exchanger . 前記余剰電力を吸収する補機はヒータである請求項１に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the auxiliary machine that absorbs the surplus power is a heater. 前記ヒータは、前記熱交換器の前記燃焼排ガスの入口に設けられて、燃焼触媒を活性温度までに加熱する燃焼触媒ヒータである請求項２に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2 , wherein the heater is a combustion catalyst heater that is provided at an inlet of the combustion exhaust gas of the heat exchanger and heats the combustion catalyst to an activation temperature.
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