JP6925151B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、脱硫部と、改質部と、燃料電池部と、燃焼部と、を備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a desulfurization unit, a reforming unit, a fuel cell unit, and a combustion unit.

炭化水素を含む原燃料に水素を添加した上で、当該原燃料に含まれる硫黄成分の脱硫処理を行うことで、脱硫触媒の長寿命化を図ることのできる脱硫器がある。特許文献１には、このような脱硫器を有する燃料電池システムが記載されている。 There is a desulfurizer that can extend the life of the desulfurization catalyst by adding hydrogen to the raw material containing hydrocarbon and then desulfurizing the sulfur component contained in the raw material. Patent Document 1 describes a fuel cell system having such a desulfurizer.

特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、脱硫部（特許文献１では「脱硫器」）で原燃料の脱硫処理が行われる。また、この燃料電池システムにおいては、脱硫処理された原燃料が、改質部（特許文献１では「改質器」）で改質される。これにより、水素を含む燃料ガス（特許文献１では「水素含有ガス」）が生成される。そして、この燃料ガスは、燃料電池部（特許文献１では「燃料電池」）におけるアノードに供給される。 In the fuel cell system described in Patent Document 1, the desulfurization treatment of the raw fuel is performed in the desulfurization section (“desulfurizer” in Patent Document 1). Further, in this fuel cell system, the desulfurized raw fuel is reformed by a reformer (“reformer” in Patent Document 1). As a result, a fuel gas containing hydrogen (“hydrogen-containing gas” in Patent Document 1) is generated. Then, this fuel gas is supplied to the anode in the fuel cell unit (“fuel cell” in Patent Document 1).

また、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、原燃料が、原燃料供給路を通して脱硫部に供給される。また、原燃料は、原燃料供給路の途中の原燃料分岐箇所から分岐した原燃料分流路を通して、燃焼部（特許文献１では「燃焼器」）にも供給される。燃焼部は、供給された原燃料を燃焼することによって、改質器を加熱するための燃焼熱を生じる。 Further, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the raw material fuel is supplied to the desulfurization section through the raw material fuel supply path. The raw material is also supplied to the combustion unit (“combustor” in Patent Document 1) through the raw material branch flow path branched from the raw material branching point in the middle of the raw material fuel supply path. The combustion unit generates combustion heat for heating the reformer by burning the supplied raw material fuel.

また、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、改質部で生成された燃料ガスが、水素含有ガス供給路を通してアノードに供給される。また、燃料ガスは、水素含有ガス供給路の途中の水素含有ガス分流箇所から分岐したリサイクルガス供給路を通して、原燃料供給路にも供給される。これにより、脱硫部には、水素が添加された原燃料が供給されることとなる。 Further, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the fuel gas generated in the reforming section is supplied to the anode through the hydrogen-containing gas supply path. The fuel gas is also supplied to the raw material fuel supply path through the recycled gas supply path branched from the hydrogen-containing gas diversion point in the middle of the hydrogen-containing gas supply path. As a result, the raw fuel to which hydrogen is added is supplied to the desulfurization section.

特開２０１１−１９５３９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-195391

上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、原燃料分流路の途中には、流路を開閉する開閉弁が設けられている。そして、この燃料電池システムにおいては、起動運転中には、この開閉弁が開弁される。これにより、脱硫部に原燃料が供給されることを抑制すると共に、燃焼部に原燃料を供給することができる。即ち、これにより、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態は回避される。 In the fuel cell system described in Patent Document 1 described above, an on-off valve for opening and closing the flow path is provided in the middle of the raw material / fuel distribution flow path. Then, in this fuel cell system, the on-off valve is opened during the start-up operation. As a result, it is possible to suppress the supply of the raw material fuel to the desulfurization part and to supply the raw material fuel to the combustion part. That is, this avoids the situation where the raw fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurized portion in the low temperature state during the start-up operation.

しかしながら、上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、上述の原燃料分流路及び開閉弁を設けるためのコストがかかる。 However, in the fuel cell system described in Patent Document 1 described above, it is costly to provide the raw material fuel branch flow path and the on-off valve described above.

ここで、上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、単に、上述の原燃料分流路及び開閉弁を備えない構成とした場合、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態が想定される。これにより、脱硫部における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう場合がある。 Here, in the fuel cell system described in Patent Document 1, when the above-mentioned raw material / fuel branch flow path and on-off valve are simply not provided, the raw material having a low hydrogen content is in a low temperature state during the start-up operation. It is assumed that the fuel will be supplied to the desulfurization section of. As a result, the deterioration of the desulfurization catalyst in the desulfurization portion may proceed relatively quickly.

本発明の目的は、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすい燃料電池システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can easily avoid a situation in which the deterioration of the desulfurization catalyst progresses relatively quickly during the start-up operation while suppressing the manufacturing cost.

本発明の特徴は、
供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部と、
前記脱硫部で脱硫処理された前記原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部の前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を前記改質部に提供する燃焼処理を行う燃焼部と、
前記脱硫部を経由して前記改質部に供給される前記原燃料が通る原燃料流路と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池部に至る間に通る燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路の途中の分岐部から分岐して、前記改質部で生成された前記燃料ガスの一部を前記脱硫部よりも上流側の前記原燃料流路に混入させるための燃料ガス帰還路と、
運転制御部とを備える燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、
起動運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させない状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記起動運転後の発電運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させる状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記運転制御部は、前記改質部の温度が目標改質温度以上になると、前記起動運転から前記発電運転に切り替え、
前記燃料ガス帰還路は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁が設けられる小抵抗流路とを並行に有し、
前記運転制御部は、前記起動運転中には前記開閉弁を開き、前記発電運転中には前記開閉弁を閉じ、
前記運転制御部は、前記改質部の温度が前記目標改質温度以上になると、前記開閉弁を、開いた状態から閉じた状態へと変化させることにある。 The feature of the present invention is
A desulfurization section that desulfurizes the supplied raw material and fuel,
A reforming unit that reforms the raw fuel that has been desulfurized in the desulfurization unit to generate fuel gas, and a reforming unit.
A fuel cell unit having an anode to which the fuel gas generated in the reforming unit is supplied and a cathode to which oxygen gas for power generation is supplied.
A combustion unit that burns a fuel component in the exhaust fuel gas discharged from the anode of the fuel cell unit and provides the combustion heat to the reforming unit, and a combustion unit that performs a combustion process.
A raw material / fuel flow path through which the raw material supplied to the reforming part via the desulfurization part passes,
A fuel gas flow path through which the fuel gas generated in the reforming section reaches the fuel cell section,
A fuel gas for branching from a branching portion in the middle of the fuel gas flow path and mixing a part of the fuel gas generated in the reforming section into the raw material fuel flow path on the upstream side of the desulfurization section. Return route and
A fuel cell system equipped with an operation control unit.
The operation control unit
During the start-up operation, the desulfurization treatment in the desulfurization section and the modification in the reforming section are performed while the flow resistance of the fuel gas return path is adjusted to a relatively small state and the fuel cell section does not generate electricity. Perform the quality treatment and the combustion treatment in the combustion part,
During the power generation operation after the start-up operation, the desulfurization treatment and the reforming in the desulfurization section are performed while the flow resistance of the fuel gas return path is adjusted to a relatively large state and the fuel cell section generates electricity. There the row and the combustion process of the modification process and in the combustion portion in section,
When the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the target reforming temperature, the operation control unit switches from the start-up operation to the power generation operation.
The fuel gas return path has, in the middle, a large resistance flow path having a relatively large flow resistance and a small resistance flow path having a relatively small flow resistance and provided with an on-off valve in parallel.
The operation control unit opens the on-off valve during the start-up operation and closes the on-off valve during the power generation operation.
The operation control unit is to change the on-off valve from an open state to a closed state when the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the target reforming temperature .

本発明であれば、起動運転中には、燃料ガス帰還路の流通抵抗が相対的に小さい状態となる。そのため、起動運転中には、比較的多くの燃料ガスが原燃料流路に混入される。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路に混入されることとなる。 According to the present invention, the flow resistance of the fuel gas return path is relatively small during the start-up operation. Therefore, a relatively large amount of fuel gas is mixed into the raw material / fuel flow path during the start-up operation. Since the fuel gas contains hydrogen, a relatively large amount of hydrogen is mixed into the raw material / fuel flow path during the start-up operation.

従って、本発明であれば、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、脱硫部における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすい。 Therefore, according to the present invention, it is easy to avoid a situation in which a raw material fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurized portion in a low temperature state during the start-up operation. As a result, it is easy to prevent the deterioration of the desulfurization catalyst in the desulfurization portion from progressing relatively quickly.

また、本発明であれば、原燃料を燃焼部に供給するための流路を設けずとも、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすい。これにより、製造コストを抑えることができる。 Further, according to the present invention, it is possible to avoid a situation in which the raw fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurized part in a low temperature state during the start-up operation without providing a flow path for supplying the raw fuel to the combustion part. It's easy to do. As a result, the manufacturing cost can be suppressed.

即ち、本発明であれば、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすくなる。 That is, according to the present invention, it is easy to avoid a situation in which the deterioration of the desulfurization catalyst progresses relatively quickly during the start-up operation while suppressing the manufacturing cost.

しかも、本発明であれば、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗が相対的に大きい状態となる。これにより、発電運転中に、必要以上に多くの量の燃料ガスを原燃料流路に帰還させてしまう事態を回避できる。 Moreover, according to the present invention, the distribution resistance of the fuel gas return path becomes relatively large during the power generation operation after the start-up operation. As a result, it is possible to avoid a situation in which an unnecessarily large amount of fuel gas is returned to the raw material / fuel flow path during the power generation operation.

即ち、本発明であれば、発電運転中に、燃料ガスをアノードへ効率良く供給できる。
また、脱硫部が低温状態であるときに、起動運転から発電運転に切り替えられると、発電運転の開始直後であって、脱硫部の温度が上昇して高温となるまでの期間は、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態が想定される。この場合、発電運転の開始直後に、脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう。
ここで、本発明の構成によれば、改質部の温度が目標改質温度以上になると、起動運転から発電運転に切り替えられる。改質部の温度が目標改質温度以上であれば、脱硫部の温度は比較的高い状態である。
即ち、本発明であれば、脱硫部の温度が比較的高い状態となった後で、起動運転から発電運転に切り替えられる。従って、発電運転の開始直後に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、発電運転の開始直後に、脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすくなる。
また、本発明であれば、起動運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節すると共に、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節することを、比較的簡素な構成で実現することが可能となる。 That is, according to the present invention, the fuel gas can be efficiently supplied to the anode during the power generation operation.
Further, if the desulfurization section is in a low temperature state and the start-up operation is switched to the power generation operation, the hydrogen content is immediately after the start of the power generation operation until the temperature of the desulfurization section rises to a high temperature. It is assumed that the raw fuel with a small amount of fuel will be supplied to the desulfurization section in a low temperature state. In this case, the deterioration of the desulfurization catalyst progresses relatively quickly immediately after the start of the power generation operation.
Here, according to the configuration of the present invention, when the temperature of the reforming portion becomes equal to or higher than the target reforming temperature, the start-up operation is switched to the power generation operation. If the temperature of the reformed portion is equal to or higher than the target reforming temperature, the temperature of the desulfurized portion is relatively high.
That is, according to the present invention, after the temperature of the desulfurized portion becomes relatively high, the start-up operation can be switched to the power generation operation. Therefore, it is easy to avoid a situation in which the raw material fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurized portion in a low temperature state immediately after the start of the power generation operation. This makes it easier to prevent the desulfurization catalyst from deteriorating relatively quickly immediately after the start of the power generation operation.
Further, according to the present invention, the flow resistance of the fuel gas return path is adjusted to a relatively small state during the start-up operation, and the flow resistance of the fuel gas return path is relatively adjusted during the power generation operation after the start-up operation. It is possible to adjust to a large state with a relatively simple configuration.

さらに、本発明において、
前記大抵抗流路にはオリフィスが設けられ、前記小抵抗流路には前記開閉弁が設けられていると好適である。 Further, in the present invention
It is preferable that the large resistance flow path is provided with an orifice and the small resistance flow path is provided with the on-off valve.

この構成によれば、大抵抗流路の流通抵抗を相対的に大きく設定することを、オリフィスによって、比較的簡素な構成で実現することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to set the flow resistance of the large resistance flow path to be relatively large by using the orifice with a relatively simple configuration.

燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system. 運転制御部に関する構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure about operation control part. 燃料電池部が接続されている電気回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric circuit to which a fuel cell part is connected.

〔燃料電池システムの全体構成〕
図１に示すように、燃料電池システム１は、原燃料流路２と、燃料改質装置Ａと、燃料ガス流路４と、燃料電池部５と、を備えている。また、燃料改質装置Ａは、脱硫部６と、改質部３と、燃焼部８と、を有している。尚、本実施形態において、燃料電池部５は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）である。ただし、本発明はこれに限定されず、燃料電池部５は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であっても良い。 [Overall configuration of fuel cell system]
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a raw material fuel flow path 2, a fuel reformer A, a fuel gas flow path 4, and a fuel cell unit 5. Further, the fuel reformer A has a desulfurization unit 6, a reforming unit 3, and a combustion unit 8. In the present embodiment, the fuel cell unit 5 is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC). However, the present invention is not limited to this, and the fuel cell unit 5 may be a solid oxide fuel cell (SOFC).

原燃料流路２の途中には、脱硫部６が設けられている。また、原燃料流路２には、原燃料が供給される。そして、原燃料は、原燃料流路２を通って、脱硫部６を経由し、改質部３に到達する。 A desulfurization section 6 is provided in the middle of the raw material / fuel flow path 2. Further, the raw material fuel is supplied to the raw material fuel flow path 2. Then, the raw material and fuel reach the reforming part 3 through the desulfurization part 6 through the raw material fuel flow path 2.

このように、燃料電池システム１は、脱硫部６を経由して改質部３に供給される原燃料が通る原燃料流路２を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 includes a raw material / fuel flow path 2 through which the raw material supplied to the reforming unit 3 via the desulfurization unit 6 passes.

改質部３に到達した原燃料は、改質部３において改質処理される。これにより、水素を主成分とする燃料ガスが生成される。そして、生成された燃料ガスは、燃料ガス流路４を通して燃料電池部５に供給される。即ち、燃料ガス流路４は、燃料ガスが燃料電池部５に至る間に通る流路である。 The raw material fuel that has reached the reforming section 3 is reformed in the reforming section 3. As a result, a fuel gas containing hydrogen as a main component is generated. Then, the generated fuel gas is supplied to the fuel cell unit 5 through the fuel gas flow path 4. That is, the fuel gas flow path 4 is a flow path through which the fuel gas reaches the fuel cell unit 5.

このように、燃料電池システム１は、改質部３で生成された燃料ガスが燃料電池部５に至る間に通る燃料ガス流路４を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 includes a fuel gas flow path 4 through which the fuel gas generated by the reforming unit 3 reaches the fuel cell unit 5.

また、図１に示すように、原燃料流路２において、脱硫部６の上流側には、流量計２ａ及び原燃料用ブロアー２ｂが設けられている。原燃料用ブロアー２ｂにより、原燃料が原燃料流路２を通って流される。また、流量計２ａにより、原燃料流路２を通る原燃料の流量が計測される。 Further, as shown in FIG. 1, in the raw material / fuel flow path 2, a flow meter 2a and a raw fuel blower 2b are provided on the upstream side of the desulfurization section 6. The raw fuel blower 2b allows the raw fuel to flow through the raw fuel flow path 2. Further, the flow meter 2a measures the flow rate of the raw material and fuel passing through the raw material and fuel flow path 2.

脱硫部６には、脱硫触媒が充填されている。そして、原燃料流路２を通して脱硫部６に供給された炭化水素やアルコール等の原燃料は、脱硫部６において脱硫処理される。本実施形態において、原燃料は、メタンやプロパンなどの炭化水素を主成分とする原燃料ガスである。これら原燃料として用いられるメタンやプロパンなどは一般に都市ガスやＬＰＧであり、例えばジメチルスルフィド（ＤＭＳ）などの硫黄化合物が付臭剤として含まれている。よって、改質部３に充填されている改質触媒や燃料電池部５のセルを構成するアノード５ａなどが硫黄化合物によって劣化することを避けるために、脱硫部６によってその硫黄化合物を除去する。 The desulfurization section 6 is filled with a desulfurization catalyst. Then, the raw fuel such as hydrocarbons and alcohol supplied to the desulfurization section 6 through the raw fuel flow path 2 is desulfurized in the desulfurization section 6. In the present embodiment, the raw material fuel is a raw material fuel gas containing hydrocarbons such as methane and propane as main components. Methane and propane used as these raw materials and fuels are generally city gas and LPG, and for example, a sulfur compound such as dimethyl sulfide (DMS) is contained as an odorant. Therefore, in order to prevent the reforming catalyst filled in the reforming unit 3 and the anode 5a constituting the cell of the fuel cell unit 5 from being deteriorated by the sulfur compound, the sulfur compound is removed by the desulfurization unit 6.

尚、本実施形態において、脱硫部６に充填されている脱硫触媒は、水素の添加された原燃料を脱硫処理する水添脱硫触媒である。 In the present embodiment, the desulfurization catalyst filled in the desulfurization unit 6 is a hydrogenated desulfurization catalyst that desulfurizes the raw fuel to which hydrogen is added.

このように、燃料電池システム１は、供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部６を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 includes a desulfurization unit 6 that performs a desulfurization treatment on the supplied raw material fuel.

上述の通り、改質部３には、改質触媒が充填されている。改質部３において、水蒸気の存在下で脱硫処理後の原燃料の水蒸気改質が行われる。これにより、水素を主成分とする燃料ガスが生成される。 As described above, the reforming section 3 is filled with the reforming catalyst. In the reforming section 3, steam reforming of the raw material and fuel after the desulfurization treatment is performed in the presence of steam. As a result, a fuel gas containing hydrogen as a main component is generated.

このように、燃料電池システム１は、脱硫部６で脱硫処理された原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部３を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 includes a reforming unit 3 that reforms the raw fuel desulfurized by the desulfurization unit 6 to generate fuel gas.

また、図１に示すように、燃料電池部５は、アノード５ａ、カソード５ｂ、電解質５ｃを有している。改質部３で生成された燃料ガスは、燃料ガス流路４を通して燃料電池部５におけるアノード５ａに供給される。 Further, as shown in FIG. 1, the fuel cell unit 5 has an anode 5a, a cathode 5b, and an electrolyte 5c. The fuel gas generated in the reforming section 3 is supplied to the anode 5a in the fuel cell section 5 through the fuel gas flow path 4.

また、燃料電池システム１は、酸素ガス流路９を備えている。そして、発電用酸素ガスとしての空気が、酸素ガス流路９を通してカソード５ｂに供給される。カソード５ｂを通過した空気は、排空気として燃料電池部５の外部へ排出される。 Further, the fuel cell system 1 includes an oxygen gas flow path 9. Then, air as oxygen gas for power generation is supplied to the cathode 5b through the oxygen gas flow path 9. The air that has passed through the cathode 5b is discharged to the outside of the fuel cell unit 5 as exhaust air.

このように、燃料電池システム１は、改質部３で生成された燃料ガスが供給されるアノード５ａ、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソード５ｂを有する燃料電池部５を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 includes a fuel cell unit 5 having an anode 5a to which the fuel gas generated by the reforming unit 3 is supplied and a cathode 5b to which the oxygen gas for power generation is supplied.

酸素ガス流路９の途中には、流量計９ａ及び発電酸素用ブロアー９ｂが設けられている。発電酸素用ブロアー９ｂにより、空気が酸素ガス流路９を通って流される。また、流量計９ａにより、酸素ガス流路９を通る空気の流量が計測される。 A flow meter 9a and a blower for generating oxygen 9b are provided in the middle of the oxygen gas flow path 9. Air is flowed through the oxygen gas flow path 9 by the generated oxygen blower 9b. Further, the flow rate meter 9a measures the flow rate of air passing through the oxygen gas flow path 9.

図２に示すように、燃料電池システム１は、運転制御部１０を備えている。また、図３に示すように、燃料電池部５は、電気回路１１に電気的に接続されている。電気回路１１には、インバータ１１ａ、電力負荷１１ｂ、スイッチ１２が含まれている。そして、図２に示すように、運転制御部１０は、スイッチ１２の切替制御を行う。 As shown in FIG. 2, the fuel cell system 1 includes an operation control unit 10. Further, as shown in FIG. 3, the fuel cell unit 5 is electrically connected to the electric circuit 11. The electric circuit 11 includes an inverter 11a, a power load 11b, and a switch 12. Then, as shown in FIG. 2, the operation control unit 10 controls the switching of the switch 12.

燃料電池部５で発電させない状態においては、スイッチ１２は切断状態となっている。また、燃料電池部５で発電させる状態においては、スイッチ１２は接続状態となっている。 The switch 12 is in the disconnected state when the fuel cell unit 5 does not generate electricity. Further, in the state where the fuel cell unit 5 generates electricity, the switch 12 is in the connected state.

アノード５ａに燃料ガスが供給され、且つ、カソード５ｂに空気が供給されている状態において、スイッチ１２が切断状態であれば燃料電池部５で発電は行われず、スイッチ１２が接続状態であれば燃料電池部５で発電が行われる。 In a state where fuel gas is supplied to the anode 5a and air is supplied to the cathode 5b, if the switch 12 is in the disconnected state, power generation is not performed in the fuel cell unit 5, and if the switch 12 is in the connected state, fuel is supplied. Power is generated in the battery unit 5.

また、図１に示すように、燃料電池システム１においては、燃焼部８が改質部３に併設されている。 Further, as shown in FIG. 1, in the fuel cell system 1, the combustion unit 8 is attached to the reforming unit 3.

アノード５ａからは、排出燃料ガスが排出される。この排出燃料ガスは、排ガス流路７を通って、燃焼部８に流入する。排出燃料ガスには、燃料電池部５における発電反応に用いられなかった水素などの燃料成分が含まれている。この燃料成分が、燃焼部８で燃焼に用いられる。そして、この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。 Excreted fuel gas is discharged from the anode 5a. This exhaust fuel gas flows into the combustion unit 8 through the exhaust gas flow path 7. The discharged fuel gas contains fuel components such as hydrogen that have not been used in the power generation reaction in the fuel cell unit 5. This fuel component is used for combustion in the combustion unit 8. Then, the combustion heat generated by this combustion is provided to the reforming unit 3.

このように、燃料電池システム１は、燃料電池部５のアノード５ａから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を改質部３に提供する燃焼処理を行う燃焼部８を備えている。 As described above, the fuel cell system 1 is a combustion unit that performs a combustion process in which the fuel component in the exhaust fuel gas discharged from the anode 5a of the fuel cell unit 5 is burned and the combustion heat is provided to the reforming unit 3. Equipped with 8.

図２に示すように、燃焼部８における燃焼処理は、運転制御部１０によって制御される。また、図１に示すように、燃焼部８における燃焼で生じた排気ガスは、燃料改質装置Ａの外部へ排出される。 As shown in FIG. 2, the combustion process in the combustion unit 8 is controlled by the operation control unit 10. Further, as shown in FIG. 1, the exhaust gas generated by the combustion in the combustion unit 8 is discharged to the outside of the fuel reformer A.

〔燃料ガス帰還路に関する構成〕
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料ガス帰還路１３を備えている。燃料ガス帰還路１３は、燃料ガス流路４の途中の分岐部４ａから分岐して、脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に接続している。より具体的には、燃料ガス帰還路１３は、原燃料流路２における流量計２ａと原燃料用ブロアー２ｂとの間に接続している。尚、図１に示すように、流量計２ａは原燃料用ブロアー２ｂよりも上流側に位置している。即ち、燃料ガス帰還路１３は、原燃料用ブロアー２ｂよりも上流側の原燃料流路２に接続している。 [Structure related to fuel gas return path]
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel gas return path 13. The fuel gas return path 13 branches from the branch portion 4a in the middle of the fuel gas flow path 4 and is connected to the raw fuel flow path 2 on the upstream side of the desulfurization section 6. More specifically, the fuel gas return path 13 is connected between the flow meter 2a and the raw fuel blower 2b in the raw material / fuel flow path 2. As shown in FIG. 1, the flow meter 2a is located on the upstream side of the raw material / fuel blower 2b. That is, the fuel gas return path 13 is connected to the raw fuel flow path 2 on the upstream side of the raw fuel blower 2b.

この構成により、改質部３で生成された燃料ガスの一部は、燃料ガス帰還路１３を通り、脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に混入することとなる。より具体的には、改質部３で生成された燃料ガスの一部は、燃料ガス帰還路１３を通り、原燃料流路２における流量計２ａと原燃料用ブロアー２ｂとの間に混入することとなる。 With this configuration, a part of the fuel gas generated in the reforming section 3 passes through the fuel gas return path 13 and is mixed into the raw fuel flow path 2 on the upstream side of the desulfurization section 6. More specifically, a part of the fuel gas generated by the reforming unit 3 passes through the fuel gas return path 13 and is mixed between the flow meter 2a and the raw fuel blower 2b in the raw material fuel flow path 2. It will be.

このように、燃料電池システム１は、燃料ガス流路４の途中の分岐部４ａから分岐して、改質部３で生成された燃料ガスの一部を脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に混入させるための燃料ガス帰還路１３を備えている。 In this way, the fuel cell system 1 branches from the branch portion 4a in the middle of the fuel gas flow path 4, and a part of the fuel gas generated in the reforming portion 3 is used as the raw fuel on the upstream side of the desulfurization portion 6. A fuel gas return path 13 for mixing into the flow path 2 is provided.

燃料ガス帰還路１３は、その途中で、小抵抗流路１４と大抵抗流路１５とを並行に有している。大抵抗流路１５にはオリフィス１５ａが設けられている。これにより、大抵抗流路１５の流通抵抗は相対的に大きくなっている。また、小抵抗流路１４は、流通抵抗が相対的に小さくなるように構成されている。そして、小抵抗流路１４には、開閉弁１４ａが設けられている。図２に示すように、開閉弁１４ａは、運転制御部１０によって開閉制御される。 The fuel gas return path 13 has a small resistance flow path 14 and a large resistance flow path 15 in parallel on the way. The large resistance flow path 15 is provided with an orifice 15a. As a result, the flow resistance of the large resistance flow path 15 is relatively large. Further, the small resistance flow path 14 is configured so that the flow resistance becomes relatively small. An on-off valve 14a is provided in the small resistance flow path 14. As shown in FIG. 2, the on-off valve 14a is controlled to open and close by the operation control unit 10.

このように、燃料ガス帰還路１３は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路１５と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁１４ａが設けられる小抵抗流路１４とを並行に有している。また、大抵抗流路１５にはオリフィス１５ａが設けられ、小抵抗流路１４には開閉弁１４ａが設けられている。 As described above, the fuel gas return path 13 has a large resistance flow path 15 having a relatively large flow resistance and a small resistance flow path 14 having a relatively small flow resistance and provided with an on-off valve 14a on the way. Have in parallel. Further, the large resistance flow path 15 is provided with an orifice 15a, and the small resistance flow path 14 is provided with an on-off valve 14a.

図１及び図２に示すように、燃料電池システム１は、温度センサ１６を備えている。温度センサ１６は、改質部３に取り付けられており、改質部３の温度を測定するように構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell system 1 includes a temperature sensor 16. The temperature sensor 16 is attached to the reforming unit 3 and is configured to measure the temperature of the reforming unit 3.

図２に示すように、温度センサ１６による測定値は、運転制御部１０に入力される。運転制御部１０は、入力された測定値に基づいて、開閉弁１４ａ、スイッチ１２、燃焼部８を制御するように構成されている。これにより、運転制御部１０は、燃料電池システム１の運転状態を、起動運転と発電運転との間で切り替える。 As shown in FIG. 2, the measured value by the temperature sensor 16 is input to the operation control unit 10. The operation control unit 10 is configured to control the on-off valve 14a, the switch 12, and the combustion unit 8 based on the input measured value. As a result, the operation control unit 10 switches the operation state of the fuel cell system 1 between the start-up operation and the power generation operation.

より具体的には、運転制御部１０は、起動運転において、入力された測定値が目標改質温度以上であるか否かを判定する。そして、入力された測定値が目標改質温度以上ではないと判定した場合、起動運転を継続させる。また、入力された測定値が目標改質温度以上であると判定した場合、起動運転から発電運転に切り替える。 More specifically, the operation control unit 10 determines whether or not the input measured value is equal to or higher than the target reforming temperature in the start-up operation. Then, when it is determined that the input measured value is not equal to or higher than the target reforming temperature, the start-up operation is continued. If it is determined that the input measured value is equal to or higher than the target reforming temperature, the start-up operation is switched to the power generation operation.

このように、運転制御部１０は、改質部３の温度が目標改質温度以上になると、起動運転から発電運転に切り替える。 In this way, when the temperature of the reforming unit 3 becomes equal to or higher than the target reforming temperature, the operation control unit 10 switches from the start-up operation to the power generation operation.

また、運転制御部１０は、起動運転中には開閉弁１４ａを開き、発電運転中には開閉弁１４ａを閉じるように構成されている。さらに、運転制御部１０は、起動運転中にはスイッチ１２を切断状態として、発電運転中にはスイッチ１２を接続状態とするように構成されている。 Further, the operation control unit 10 is configured to open the on-off valve 14a during the start-up operation and close the on-off valve 14a during the power generation operation. Further, the operation control unit 10 is configured so that the switch 12 is in the disconnected state during the start-up operation and the switch 12 is in the connected state during the power generation operation.

〔起動運転及び発電運転について〕
以下では、運転制御部１０による運転状態の切り替えについて説明するため、燃料電池システム１が起動され、起動運転が行われた後に、発電運転に切り替えられ、燃料電池部５での発電が行われるようになるまでの過程を説明する。 [About start-up operation and power generation operation]
In the following, in order to explain the switching of the operating state by the operation control unit 10, after the fuel cell system 1 is started and the start-up operation is performed, the operation is switched to the power generation operation so that the fuel cell unit 5 generates power. I will explain the process up to.

燃料電池システム１が起動されると、起動運転が開始される。起動運転中には、運転制御部１０により、開閉弁１４ａは開かれている。これにより、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に小さい状態に調節されている。 When the fuel cell system 1 is started, the start-up operation is started. During the start-up operation, the on-off valve 14a is opened by the operation control unit 10. As a result, the flow resistance of the fuel gas return path 13 is adjusted to a relatively small state.

また、起動運転中には、運転制御部１０により、スイッチ１２が切断状態とされている。これにより、起動運転中における燃料電池システム１は、燃料電池部５で発電させない状態となっている。 Further, during the start-up operation, the operation control unit 10 sets the switch 12 to the disconnected state. As a result, the fuel cell system 1 during the start-up operation is in a state in which the fuel cell unit 5 does not generate electricity.

尚、起動運転の開始直後においては、改質部３及び脱硫部６は低温状態である。 Immediately after the start operation is started, the reforming unit 3 and the desulfurization unit 6 are in a low temperature state.

また、起動運転中には、原燃料用ブロアー２ｂ及び発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されている。これにより、原燃料が原燃料流路２を通って流されると共に、空気が酸素ガス流路９を通って流される。 Further, during the start-up operation, the blower 2b for raw material and fuel and the blower 9b for generated oxygen are driven. As a result, the raw material and fuel flow through the raw material and fuel flow path 2, and the air flows through the oxygen gas flow path 9.

そして、原燃料は、脱硫部６において脱硫処理され、改質部３において改質処理される。改質処理により生成された燃料ガスのうち、一部は燃料ガス帰還路１３に流入し、残りはアノード５ａ及び排ガス流路７を通過して、燃焼部８に流入する。 Then, the raw material fuel is desulfurized in the desulfurization section 6 and reformed in the reforming section 3. Of the fuel gas generated by the reforming process, a part of the fuel gas flows into the fuel gas return path 13, and the rest passes through the anode 5a and the exhaust gas flow path 7 and flows into the combustion unit 8.

ここで、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に小さい状態になっているため、比較的多くの燃料ガスが、燃料ガス帰還路１３を通って原燃料流路２に流入する。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路２に混入され、脱硫部６に提供されることとなる。 Here, since the flow resistance of the fuel gas return path 13 is relatively small, a relatively large amount of fuel gas flows into the raw fuel flow path 2 through the fuel gas return path 13. Since the fuel gas contains hydrogen, a relatively large amount of hydrogen is mixed into the raw material / fuel flow path 2 and provided to the desulfurization unit 6 during the start-up operation.

また、燃焼部８に流入した燃料ガスは燃焼処理される。この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。これにより、改質部３の温度が上昇していく。 Further, the fuel gas flowing into the combustion unit 8 is burned. The combustion heat generated by this combustion is provided to the reforming unit 3. As a result, the temperature of the reforming unit 3 rises.

このように、運転制御部１０は、起動運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させない状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行うように構成されている。 As described above, the operation control unit 10 adjusts the flow resistance of the fuel gas return path 13 to a relatively small state during the start-up operation, and the desulfurization process in the desulfurization unit 6 is performed in a state where the fuel cell unit 5 does not generate electricity. And the reforming process in the reforming unit 3 and the combustion processing in the combustion unit 8 are configured to be performed.

また、上述の通り、運転制御部１０は、起動運転において、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上であるか否かを判定する。起動運転の開始直後においては、改質部３は低温状態であるため、目標改質温度に達するまでの期間は、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上ではないと判定される。 Further, as described above, the operation control unit 10 determines whether or not the measured value input from the temperature sensor 16 is equal to or higher than the target reforming temperature in the start-up operation. Immediately after the start of the start-up operation, since the reforming unit 3 is in a low temperature state, it is determined that the measured value input from the temperature sensor 16 is not equal to or higher than the target reforming temperature during the period until the target reforming temperature is reached. NS.

これにより、改質部３の温度が目標改質温度に達するまでの期間は、起動運転が継続することとなる。そして、起動運転の継続に伴い、改質部３及び脱硫部６の温度は上昇していく。 As a result, the start-up operation is continued until the temperature of the reforming unit 3 reaches the target reforming temperature. Then, as the start-up operation continues, the temperatures of the reforming section 3 and the desulfurizing section 6 rise.

運転制御部１０において、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上であると判定されると、起動運転から発電運転に切り替わる。 When the operation control unit 10 determines that the measured value input from the temperature sensor 16 is equal to or higher than the target reforming temperature, the start-up operation is switched to the power generation operation.

発電運転中には、運転制御部１０により、開閉弁１４ａは閉じられている。これにより、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に大きい状態に調節されている。 During the power generation operation, the on-off valve 14a is closed by the operation control unit 10. As a result, the flow resistance of the fuel gas return path 13 is adjusted to a relatively large state.

また、発電運転中には、運転制御部１０により、スイッチ１２が接続状態とされている。これにより、発電運転中における燃料電池システム１は、燃料電池部５で発電させる状態となっている。 Further, during the power generation operation, the switch 12 is connected by the operation control unit 10. As a result, the fuel cell system 1 during the power generation operation is in a state where the fuel cell unit 5 generates power.

また、発電運転中には、起動運転中と同様に、原燃料用ブロアー２ｂ及び発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されている。これにより、原燃料が原燃料流路２を通って流されると共に、空気が酸素ガス流路９を通って流される。 Further, during the power generation operation, the raw material / fuel blower 2b and the generated oxygen blower 9b are driven as in the start-up operation. As a result, the raw material and fuel flow through the raw material and fuel flow path 2, and the air flows through the oxygen gas flow path 9.

そして、原燃料は、脱硫部６において脱硫処理され、改質部３において改質処理される。改質処理により生成された燃料ガスのうち、一部は燃料ガス帰還路１３に流入し、残りはアノード５ａに流入する。また、カソード５ｂには、空気が供給されている。 Then, the raw material fuel is desulfurized in the desulfurization section 6 and reformed in the reforming section 3. Of the fuel gas produced by the reforming process, a part of the fuel gas flows into the fuel gas return path 13, and the rest flows into the anode 5a. Further, air is supplied to the cathode 5b.

ここで、発電運転中には、スイッチ１２が接続状態であるため、燃料電池部５で発電が行われることとなる。 Here, since the switch 12 is in the connected state during the power generation operation, the fuel cell unit 5 generates power.

上述の通り、アノード５ａからは、排出燃料ガスが排出される。この排出燃料ガスは、排ガス流路７を通って、燃焼部８に流入する。排出燃料ガスには、燃料電池部５における発電反応に用いられなかった水素などの燃料成分が含まれている。この燃料成分が、燃焼部８で燃焼に用いられる。そして、この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。 As described above, the discharged fuel gas is discharged from the anode 5a. This exhaust fuel gas flows into the combustion unit 8 through the exhaust gas flow path 7. The discharged fuel gas contains fuel components such as hydrogen that have not been used in the power generation reaction in the fuel cell unit 5. This fuel component is used for combustion in the combustion unit 8. Then, the combustion heat generated by this combustion is provided to the reforming unit 3.

また、発電運転中には、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に大きい状態になっているため、比較的少ない量の燃料ガスが、燃料ガス帰還路１３を通って原燃料流路２に流入する。 Further, since the flow resistance of the fuel gas return path 13 is relatively large during the power generation operation, a relatively small amount of fuel gas passes through the fuel gas return path 13 and is passed through the fuel gas return path 13 to the raw material fuel flow path 2. Inflow to.

このように、運転制御部１０は、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させる状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行うように構成されている。 As described above, the operation control unit 10 adjusts the flow resistance of the fuel gas return path 13 to a relatively large state during the power generation operation after the start-up operation, and the fuel cell unit 5 generates power, and the desulfurization unit 6 It is configured to perform the desulfurization treatment in the above, the reforming treatment in the reforming unit 3, and the combustion treatment in the combustion unit 8.

以上で説明した構成であれば、起動運転中には、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗が相対的に小さい状態となる。そのため、起動運転中には、比較的多くの燃料ガスが原燃料流路２に混入される。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路２に混入されることとなる。 With the configuration described above, the flow resistance of the fuel gas return path 13 is relatively small during the start-up operation. Therefore, a relatively large amount of fuel gas is mixed into the raw material / fuel flow path 2 during the start-up operation. Since the fuel gas contains hydrogen, a relatively large amount of hydrogen is mixed into the raw material / fuel flow path 2 during the start-up operation.

従って、以上で説明した構成であれば、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部６へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、脱硫部６における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすい。 Therefore, with the configuration described above, it is easy to avoid a situation in which the raw fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurization unit 6 in the low temperature state during the start-up operation. This makes it easy to prevent the desulfurization catalyst in the desulfurization unit 6 from deteriorating relatively quickly.

また、以上で説明した構成であれば、原燃料を燃焼部８に供給するための流路を設けずとも、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部６へ供給される事態を回避しやすい。これにより、製造コストを抑えることができる。 Further, in the configuration described above, the raw fuel having a low hydrogen content is supplied to the desulfurization unit 6 in a low temperature state during the start-up operation without providing a flow path for supplying the raw fuel to the combustion unit 8. It is easy to avoid the situation. As a result, the manufacturing cost can be suppressed.

即ち、以上で説明した構成であれば、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすくなる。 That is, with the configuration described above, it is easy to avoid a situation in which the deterioration of the desulfurization catalyst progresses relatively quickly during the start-up operation while suppressing the manufacturing cost.

しかも、以上で説明した構成であれば、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗が相対的に大きい状態となる。これにより、発電運転中に、必要以上に多くの量の燃料ガスを原燃料流路２に帰還させてしまう事態を回避できる。 Moreover, with the configuration described above, the distribution resistance of the fuel gas return path 13 becomes relatively large during the power generation operation after the start-up operation. As a result, it is possible to avoid a situation in which an unnecessarily large amount of fuel gas is returned to the raw material / fuel flow path 2 during the power generation operation.

即ち、以上で説明した構成であれば、発電運転中に、燃料ガスをアノード５ａへ効率良く供給できる。 That is, with the configuration described above, the fuel gas can be efficiently supplied to the anode 5a during the power generation operation.

〔その他の実施形態〕
（１）起動運転中に、発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されない構成であっても良い。 [Other Embodiments]
(1) The blower 9b for generating oxygen may not be driven during the start-up operation.

（２）温度センサ１６は設けられていなくても良い。 (2) The temperature sensor 16 may not be provided.

（３）オリフィス１５ａは設けられていなくても良い。その場合、オリフィス１５ａが設けられる代わりに、大抵抗流路１５が比較的細いパイプ部材で構成され、且つ、小抵抗流路１４が比較的太いパイプ部材で構成されることにより、大抵抗流路１５の流通抵抗が相対的に大きくなり、小抵抗流路１４の流通抵抗が相対的に小さくなるように構成されていても良い。 (3) The orifice 15a may not be provided. In that case, instead of providing the orifice 15a, the large resistance flow path 15 is composed of a relatively thin pipe member, and the small resistance flow path 14 is composed of a relatively thick pipe member, so that the large resistance flow path is formed. The flow resistance of the small resistance flow path 14 may be relatively small while the flow resistance of the 15 is relatively large.

（４）開閉弁１４ａの代わりに、開度を多段階または無段階に調節可能なコントロール弁が小抵抗流路１４に設けられていても良い。 (4) Instead of the on-off valve 14a, a control valve capable of adjusting the opening degree in multiple steps or steplessly may be provided in the small resistance flow path 14.

本発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を備える燃料電池システムだけでなく、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を備える燃料電池システムにも利用可能である。 The present invention can be used not only for a fuel cell system including a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) but also for a fuel cell system including a solid oxide fuel cell (SOFC).

１ 燃料電池システム
２ 原燃料流路
３ 改質部
４ 燃料ガス流路
４ａ 分岐部
５ 燃料電池部
５ａ アノード
５ｂ カソード
６ 脱硫部
８ 燃焼部
１０ 運転制御部
１３ 燃料ガス帰還路
１４ 小抵抗流路
１４ａ 開閉弁
１５ 大抵抗流路
１５ａ オリフィス 1 Fuel cell system 2 Raw fuel flow path 3 Remodeling part 4 Fuel gas flow path 4a Branch part 5 Fuel cell part 5a Anode 5b Cathode 6 Desulfurization part 8 Combustion part 10 Operation control part 13 Fuel gas return path 14 Small resistance flow path 14a On-off valve 15 Large resistance flow path 15a orifice

Claims (2)

供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部と、
前記脱硫部で脱硫処理された前記原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部の前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を前記改質部に提供する燃焼処理を行う燃焼部と、
前記脱硫部を経由して前記改質部に供給される前記原燃料が通る原燃料流路と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池部に至る間に通る燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路の途中の分岐部から分岐して、前記改質部で生成された前記燃料ガスの一部を前記脱硫部よりも上流側の前記原燃料流路に混入させるための燃料ガス帰還路と、
運転制御部とを備える燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、
起動運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させない状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記起動運転後の発電運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させる状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記運転制御部は、前記改質部の温度が目標改質温度以上になると、前記起動運転から前記発電運転に切り替え、
前記燃料ガス帰還路は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁が設けられる小抵抗流路とを並行に有し、
前記運転制御部は、前記起動運転中には前記開閉弁を開き、前記発電運転中には前記開閉弁を閉じ、
前記運転制御部は、前記改質部の温度が前記目標改質温度以上になると、前記開閉弁を、開いた状態から閉じた状態へと変化させる燃料電池システム。 A desulfurization section that desulfurizes the supplied raw material and fuel,
A reforming unit that reforms the raw fuel that has been desulfurized in the desulfurization unit to generate fuel gas, and a reforming unit.
A fuel cell unit having an anode to which the fuel gas generated in the reforming unit is supplied and a cathode to which oxygen gas for power generation is supplied.
A combustion unit that burns a fuel component in the exhaust fuel gas discharged from the anode of the fuel cell unit and provides the combustion heat to the reforming unit, and a combustion unit that performs a combustion process.
A raw material / fuel flow path through which the raw material supplied to the reforming part via the desulfurization part passes,
A fuel gas flow path through which the fuel gas generated in the reforming section reaches the fuel cell section,
A fuel gas for branching from a branching portion in the middle of the fuel gas flow path and mixing a part of the fuel gas generated in the reforming section into the raw material fuel flow path on the upstream side of the desulfurization section. Return route and
A fuel cell system equipped with an operation control unit.
The operation control unit
During the start-up operation, the desulfurization treatment in the desulfurization section and the modification in the reforming section are performed while the flow resistance of the fuel gas return path is adjusted to a relatively small state and the fuel cell section does not generate electricity. Perform the quality treatment and the combustion treatment in the combustion part,
During the power generation operation after the start-up operation, the desulfurization treatment and the reforming in the desulfurization section are performed while the flow resistance of the fuel gas return path is adjusted to a relatively large state and the fuel cell section generates electricity. There the row and the combustion process of the modification process and in the combustion portion in section,
When the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the target reforming temperature, the operation control unit switches from the start-up operation to the power generation operation.
The fuel gas return path has, in the middle, a large resistance flow path having a relatively large flow resistance and a small resistance flow path having a relatively small flow resistance and provided with an on-off valve in parallel.
The operation control unit opens the on-off valve during the start-up operation and closes the on-off valve during the power generation operation.
The operation control unit is a fuel cell system that changes the on-off valve from an open state to a closed state when the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the target reforming temperature. 前記大抵抗流路にはオリフィスが設けられ、前記小抵抗流路には前記開閉弁が設けられている請求項１に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 , wherein the large resistance flow path is provided with an orifice and the small resistance flow path is provided with the on-off valve.
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