JP6938918B2 - 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.

従来、この種の燃料電池システムとしては、天然ガスやLPGなどの原料(原燃料ガス)を供給する原料供給器と、供給された原料に含まれる硫黄成分を水素含有ガスにより脱硫する水添脱硫器と、脱硫した原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、改質器から送出された水素含有ガスを水添脱硫器へ供給するリサイクル流路とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池システムでは、インフラストラクチャーの構成に起因して酸素が一時的に混入されることがあることを考慮して、原料中の酸素濃度を検出器を用いて取得し、原料中の酸素濃度が相対的に高いときには、原料供給器による原料供給動作を停止させる。これにより、水添脱硫器の酸化劣化を抑制することができる、としている。 Conventionally, as this type of fuel cell system, a raw material supply device that supplies raw materials (raw fuel gas) such as natural gas and LPG, and hydrogenated desulfurization that desulfurizes the sulfur component contained in the supplied raw materials with a hydrogen-containing gas. It has been proposed to have a vessel, a reformer that reforms the desulfurized raw material to generate hydrogen-containing gas, and a recycling flow path that supplies the hydrogen-containing gas sent from the reformer to the hydrogenated desulfurizer. (See, for example, Patent Document 1). In this fuel cell system, considering that oxygen may be temporarily mixed due to the configuration of the infrastructure, the oxygen concentration in the raw material is obtained using a detector, and the oxygen concentration in the raw material is obtained. When is relatively high, the raw material supply operation by the raw material feeder is stopped. As a result, it is possible to suppress oxidative deterioration of the hydrodesulfurizer.

また、燃料極に燃料を供給する燃料ポンプと、燃料極に供給されている燃料の流量を検出する流量センサと、を備え、流量センサに検出される燃料の流量である検出流量と燃料の目標流量との偏差に基づいて燃料ポンプに対するデューティ比を設定して燃料ポンプに出力するフィードバック制御を行なう燃料電池システムにおいて、運転の開始時に目標流量に所定流量を設定してフィードバック制御を行ない、当該フィードバック制御において設定されるデューティ比に基づいて燃料の種別を判定するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この燃料電池システムでは、異なる組成(比重)の燃料が供給されると、フィードバック制御によって設定されるデューティ比に差が生じることから、その値に基づいて燃料の種別を判定することで、燃料電池に供給する燃料の熱量を適切に制御することができると共に、燃料電池システムに使用できない燃料を判別することができる、としている。 In addition, a fuel pump that supplies fuel to the fuel electrode and a flow sensor that detects the flow rate of the fuel supplied to the fuel electrode are provided, and the detected flow rate and the fuel target, which are the flow rates of the fuel detected by the flow rate sensor. In a fuel cell system that sets the duty ratio to the fuel pump based on the deviation from the flow rate and performs feedback control to output to the fuel pump, a predetermined flow rate is set to the target flow rate at the start of operation and feedback control is performed, and the feedback is performed. It has been proposed to determine the type of fuel based on the duty ratio set in the control (see, for example, Patent Document 2). In this fuel cell system, when fuels having different compositions (specific gravity) are supplied, a difference occurs in the duty ratio set by the feedback control. Therefore, by determining the type of fuel based on the value, the fuel cell The amount of heat of the fuel supplied to the fuel can be appropriately controlled, and the fuel that cannot be used in the fuel cell system can be determined.

特開2014−125387号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-125387 特開2015−185267号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-185267

しかしながら、特許文献1の燃料電池システムでは、水添脱硫器の酸化劣化を抑制するためにその都度原料供給動作を停止すると、運転効率が悪化してしまう。また、特許文献2の燃料電池システムでは、酸素と拡散速度や分子量が近い分子を含む燃料(例えば、窒素)が供給されると、酸素と判別することができないため、この場合に酸素濃度の高い燃料が供給されると、脱硫器が酸化劣化してしまう。 However, in the fuel cell system of Patent Document 1, if the raw material supply operation is stopped each time in order to suppress the oxidative deterioration of the hydrodesulfurizer, the operating efficiency deteriorates. Further, in the fuel cell system of Patent Document 2, when a fuel containing a molecule having a diffusion rate or molecular weight close to that of oxygen (for example, nitrogen) is supplied, it cannot be discriminated as oxygen. Therefore, in this case, the oxygen concentration is high. When fuel is supplied, the desulfurizer is oxidatively deteriorated.

本発明の燃料電池システムは、脱硫器の酸化劣化を抑制すると共に燃料電池を効率よく安定して運転できるようにすることを主目的とする。 The main object of the fuel cell system of the present invention is to suppress oxidative deterioration of the desulfurizer and to enable efficient and stable operation of the fuel cell.

本発明の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The fuel cell system of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の燃料電池システムは、
水素含有ガスと酸素含有ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガス供給装置により供給された原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去する脱酸器と、
前記脱酸器を通過した原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器を通過した原燃料ガスを改質して前記水素含有ガスとして前記燃料電池に供給する改質器と、
前記酸素含有ガスを前記燃料電池に供給する酸素含有ガス供給装置と、
前記脱酸器の温度を検出する脱酸器温度検出装置と、
前記脱酸器の温度変化に基づいて増減するよう前記原燃料ガスの目標供給量を補正して前記原燃料ガス供給装置を制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention
A fuel cell that generates electricity by receiving the supply of hydrogen-containing gas and oxygen-containing gas,
A raw fuel gas supply device that supplies raw material gas and
A deoxidizer that removes oxygen contained in the raw material fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device by a chemical reaction accompanied by heat inflow and outflow.
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content in the raw fuel gas that has passed through the deoxidizer,
A reformer that reforms the raw fuel gas that has passed through the desulfurizer and supplies it to the fuel cell as the hydrogen-containing gas.
An oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas to the fuel cell,
A deoxidizer temperature detector that detects the temperature of the deoxidizer, and
A control device that controls the raw material fuel gas supply device by correcting the target supply amount of the raw material fuel gas so as to increase or decrease based on the temperature change of the deoxidizer.
The gist is to prepare.

この本発明の燃料電池システムは、原燃料ガス供給装置により供給される原燃料ガスに含まれる酸素を除去する脱酸器を、脱硫器の上流に設ける。これにより、酸素を含有する原燃料ガスが原燃料ガス供給装置によって供給されるものとしても、原燃料ガスの供給を停止させることなく、脱硫器の酸化劣化を抑制することができる。また、脱酸器の温度を脱酸器温度検出装置により検出し、脱酸器の温度変化に基づいて増減するよう原燃料ガスの目標供給量を補正する。脱酸器は、原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去するため、脱酸器の温度変化によって反応した酸素の量、即ち、原燃料ガス中の酸素の含有量を推定することができる。原燃料ガスの熱量と原燃料ガスに含まれる酸素の含有量との間に相関関係を有する場合、脱酸器の温度変化に基づいて原燃料ガスの熱量を推定することができる。したがって、脱酸器の温度変化に基づいて原燃料ガスの目標供給量を補正することにより、熱量が異なる原燃料ガスが供給されても、燃料電池システムを安定して運転させることができる。こうした本発明の燃料電池システムにおいて前記脱酸器は、前記酸素を吸熱反応によって除去する脱酸素触媒を有し、前記制御装置は、前記脱酸器の温度低下が大きいほど大きく減少するよう前記目標供給量を補正するものとしてもよい。 In the fuel cell system of the present invention, a deoxidizer for removing oxygen contained in the raw material fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device is provided upstream of the desulfurizer. As a result, even if the raw material fuel gas containing oxygen is supplied by the raw material fuel gas supply device, it is possible to suppress the oxidative deterioration of the desulfurizer without stopping the supply of the raw material fuel gas. In addition, the temperature of the deoxidizer is detected by the deoxidizer temperature detector, and the target supply amount of raw fuel gas is corrected so as to increase or decrease based on the temperature change of the deoxidizer. Since the deoxidizer removes oxygen contained in the raw material and fuel gas by a chemical reaction involving heat in and out, the amount of oxygen reacted by the temperature change of the deoxidizer, that is, the content of oxygen in the raw material and fuel gas is determined. Can be estimated. When there is a correlation between the calorific value of the raw material gas and the content of oxygen contained in the raw material gas, the calorific value of the raw material gas can be estimated based on the temperature change of the deoxidizer. Therefore, by correcting the target supply amount of the raw material fuel gas based on the temperature change of the deoxidizer, the fuel cell system can be operated stably even if the raw material fuel gas having a different calorific value is supplied. In such a fuel cell system of the present invention, the deoxidizer has a deoxidizing catalyst that removes the oxygen by an endothermic reaction, and the control device has the target that the larger the temperature drop of the deoxidizer, the greater the decrease. The supply amount may be corrected.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記脱酸器の温度変化量の増減に対してヒステリシスをもった補正値により前記目標供給量を補正するものとしてもよい。こうすれば、供給される原燃料ガスの組成(熱量)が変化する過渡時においても、燃料電池システムの運転を安定させることができる。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the control device may correct the target supply amount by a correction value having hysteresis with respect to an increase or decrease in the temperature change amount of the deoxidizer. In this way, the operation of the fuel cell system can be stabilized even during a transient period in which the composition (calorific value) of the supplied raw material fuel gas changes.

さらに、本発明の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池で利用されなかった余剰の水素含有ガスを燃焼させる燃焼部を備え、前記脱酸器は、前記燃焼部で発生する熱によって加熱され、前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池の出力状態と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出するものとしてもよい。燃料電池はその出力状態によって燃料利用率が変化することが知られている。例えば、低出力状態のときには、原燃料ガス供給装置からの原燃料ガスの供給量が減少する一方、燃料電池での燃料利用率が低下して取り出される電気エネルギの割合が減少すると共に余剰の水素含有ガスの割合が増加する。脱酸器は余剰の水素含有ガスが燃焼部にて燃焼されることによって加熱されるから、出力状態の変化は、脱酸器温度検出装置の検出値に影響を及ぼす。したがって、燃料電池の出力状態と基準温度と脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて脱酸器の温度変化量を算出することにより、出力状態に拘わらず原燃料ガスの目標供給量を適切に補正することができる。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the fuel cell system includes a combustion unit that burns excess hydrogen-containing gas that has not been used in the fuel cell, and the deoxidizer is heated by the heat generated in the combustion unit to control the control. The device sets a reference temperature based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detection device at a predetermined timing, and after setting the reference temperature, the output state of the fuel cell, the reference temperature, and the deoxidization. The amount of temperature change of the deoxidizer may be calculated based on the temperature detected by the vessel temperature detector. It is known that the fuel utilization rate of a fuel cell changes depending on its output state. For example, in a low output state, the amount of raw fuel gas supplied from the raw material fuel gas supply device decreases, while the fuel utilization rate in the fuel cell decreases, the proportion of electrical energy extracted decreases, and surplus hydrogen. The proportion of contained gas increases. Since the deoxidizer is heated by burning excess hydrogen-containing gas in the combustion section, the change in the output state affects the detection value of the deoxidizer temperature detector. Therefore, by calculating the amount of temperature change of the deoxidizer based on the output state of the fuel cell, the reference temperature, and the temperature detected by the deoxidizer temperature detector, the target supply of raw fuel gas is performed regardless of the output state. The amount can be corrected appropriately.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システム内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出装置を備え、前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池システム内の雰囲気温度と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出するものとしてもよい。脱酸器の温度は燃料電池システム内の雰囲気温度によって影響を受けるため、これを考慮することにより、原燃料ガスの目標供給量をより正確に補正することができる。 Further, the fuel cell system of the present invention includes an atmospheric temperature detecting device for detecting the atmospheric temperature in the fuel cell system, and the control device reaches a temperature detected by the deoxidizer temperature detecting device at a predetermined timing. The reference temperature is set based on the reference temperature, and after the reference temperature is set, the deoxidizer of the deoxidizer is based on the ambient temperature in the fuel cell system, the reference temperature, and the temperature detected by the deoxidizer temperature detector. The amount of temperature change may be calculated. Since the temperature of the deoxidizer is affected by the atmospheric temperature in the fuel cell system, it is possible to more accurately correct the target supply amount of the raw material fuel gas by taking this into consideration.

本発明の一実施例としての燃料電池システム10の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the structure of the fuel cell system 10 as one Example of this invention. 脱酸器32の温度低下量と原燃料ガス中の酸素濃度との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the temperature drop amount of a deoxidizer 32 and the oxygen concentration in a raw material fuel gas. 原燃料ガス供給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the raw material fuel gas supply control routine. 第1調整係数設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the 1st adjustment coefficient setting map. 第2調整係数設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for setting the 2nd adjustment coefficient. 補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the correction coefficient setting map. 脱酸器温度Tdと補正係数kの時間変化の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the time change of a deoxidizer temperature Td and a correction coefficient k.

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.

図1は本発明の一実施例としての燃料電池システム10の構成の概略を示す構成図である。実施例の燃料電池システム10は、図1に示すように、水素を含む原燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガス(エア)との供給を受けて発電する燃料電池FCを有する発電ユニット20と、発電ユニット20の発電に伴って発生する熱を回収して給湯する貯湯タンク101を有する給湯ユニット100と、システム全体を制御する制御装置80とを備える。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a fuel cell system 10 as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 of the embodiment includes a power generation unit 20 having a fuel cell FC that generates power by being supplied with a raw fuel gas containing hydrogen and an oxidizing agent gas (air) containing oxygen. It includes a hot water supply unit 100 having a hot water storage tank 101 that recovers and supplies hot water generated by the heat generated by the power generation unit 20, and a control device 80 that controls the entire system.

発電ユニット20は、原燃料ガス(例えば、天然ガスやLPガス、ピークシェービングガスなどの炭化水素系燃料)の供給を受けて原燃料ガスに含まれる酸素を除去する脱酸器32と、脱酸器32を通過した原燃料ガスに含まれる硫黄分を除去する脱硫器34と、改質水と脱硫器34を通過した原燃料ガスとの供給を受けてこれらを加熱することにより改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に原燃料ガスを予熱する気化器35と、気化器35からの原燃料ガスを水蒸気改質反応により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器36と、改質ガスとエアとの供給を受けて発電する燃料電池FCとを有する発電モジュール30を備える。また、発電ユニット20は、供給源1からの原燃料ガスを脱酸器32に供給する原燃料ガス供給装置40と、燃料電池FCにエアを供給するエア供給装置50と、気化器35に改質水を供給する改質水供給装置55と、発電モジュール30で発生した排熱を回収する排熱回収装置60とを備える。 The power generation unit 20 includes a deoxidizer 32 that receives a supply of a raw material fuel gas (for example, a hydrocarbon fuel such as a natural gas, an LP gas, or a peak shaving gas) and removes oxygen contained in the raw material fuel gas, and a deoxidizer. The reformed water is produced by heating the desulfurizing device 34 that removes the sulfur content in the raw material fuel gas that has passed through the vessel 32 and the reforming water and the raw fuel gas that has passed through the desulfurizing device 34. A vaporizer 35 that evaporates to generate steam and preheats the raw material fuel gas, and a reformer 36 that reforms the raw material fuel gas from the vaporizer 35 by a steam reforming reaction to generate a reformed gas containing hydrogen. And a power generation module 30 having a fuel cell FC that generates power by receiving the supply of reformed gas and air. Further, the power generation unit 20 has been changed to a raw fuel gas supply device 40 that supplies raw fuel gas from the supply source 1 to the deoxidizer 32, an air supply device 50 that supplies air to the fuel cell FC, and a vaporizer 35. A reformed water supply device 55 for supplying quality water and an exhaust heat recovery device 60 for recovering the exhaust heat generated by the power generation module 30 are provided.

脱酸器32と脱硫器34と気化器35と改質器36と燃料電池FCは、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース31内に収容されている。モジュールケース31内には、燃料電池FCの起動や脱酸器32における脱酸素反応、脱硫器34における脱硫反応、気化器35における水蒸気の生成、改質器36における水蒸気改質反応などに必要な熱を供給するための燃焼部37が設けられている。燃焼部37には燃料電池FCで利用されなかった余剰の水素含有ガス(アノードオフガス)と余剰の酸素含有ガス(カソードオフガス)とが供給され、これらの混合ガスが点火ヒータ38により点火されることにより燃焼して燃料電池FCや脱酸器32、脱硫器34、気化器35、改質器36を加熱する。 The deoxidizer 32, the desulfurizer 34, the vaporizer 35, the reformer 36, and the fuel cell FC are housed in a box-shaped module case 31 made of a heat insulating material. The module case 31 is required for starting the fuel cell FC, deoxygenation reaction in the deoxidizer 32, desulfurization reaction in the desulfurization device 34, generation of steam in the vaporizer 35, steam reforming reaction in the reformer 36, and the like. A combustion unit 37 for supplying heat is provided. A surplus hydrogen-containing gas (anode-off gas) and a surplus oxygen-containing gas (cathode-off gas) that were not used in the fuel cell FC are supplied to the combustion unit 37, and the mixed gas thereof is ignited by the ignition heater 38. Heats the fuel cell FC, the deoxidizer 32, the desulfurizer 34, the vaporizer 35, and the reformer 36.

脱酸器32は、例えば、ロジウムや白金、パラジウムなどの脱酸素触媒をアルミナなどの担体に担持させたものとして構成されており、水素化処理による脱酸素反応(水素化脱酸素反応)によって原燃料ガスに含まれる酸素を除去する。水素化脱酸素反応は、吸熱反応であるため、本実施例では、脱酸器32は、脱酸素反応に適した温度(例えば、300℃〜350℃程度)となるように、モジュールケース31内に収容され、燃焼部37で発生する熱によって加熱されるものとした。また、脱酸器32には、その内部温度を検出するための温度センサ33が設けられている。図2に、脱酸器32の温度低下量と原燃料ガス中の酸素濃度との関係を示す。上述したように、水素化脱酸素反応は吸熱反応であるため、脱酸器32の温度は、図2に示すように、原燃料ガスに含まれる酸素の濃度が高いほど、大きく低下する傾向を示す。 The deoxidizer 32 is configured such that a deoxygenation catalyst such as rhodium, platinum, or palladium is supported on a carrier such as alumina, and is produced by a deoxygenation reaction (hydrogenation deoxygenation reaction) by hydrogenation treatment. Removes oxygen contained in fuel gas. Since the hydrogenation deoxygenation reaction is an endothermic reaction, in this embodiment, the deoxidizer 32 is inside the module case 31 so as to have a temperature suitable for the deoxygenation reaction (for example, about 300 ° C. to 350 ° C.). It was assumed that it was housed in the combustion unit 37 and heated by the heat generated in the combustion unit 37. Further, the deoxidizer 32 is provided with a temperature sensor 33 for detecting the internal temperature thereof. FIG. 2 shows the relationship between the amount of temperature decrease of the deoxidizer 32 and the oxygen concentration in the raw material fuel gas. As described above, since the hydrogenation deoxygenation reaction is an endothermic reaction, the temperature of the deoxidizer 32 tends to decrease significantly as the concentration of oxygen contained in the raw material fuel gas increases, as shown in FIG. show.

脱硫器34は、例えば、水添脱硫剤が充填されて構成され、硫黄化合物を水素と反応させて硫化水素に変換し、変換した硫化水素を吸着除去する水添脱硫器を用いることができる。この場合、脱硫反応に必要な水素は、改質器36に生成された改質ガスを脱硫器34へリサイクルすることによって賄うことができる。また、水添脱硫剤は、硫黄化合物を硫化水素に変換すると共に硫化水素の吸着除去も可能なCuZn系触媒により構成したり、硫黄化合物を硫化水素へ変換するCoMo系触媒とその下流に設けられて硫化水素を吸着除去するZnO系触媒またはCuZn系触媒とにより構成したりすることができる。これらの脱硫剤(触媒)は、酸素に曝されると、劣化(酸化劣化)が進行することが知られている。また、脱硫器34は、脱硫反応に適した温度(例えば、200℃〜300℃程度)となるように、モジュールケース31内に収容され、燃焼部37で発生する熱によって加熱されるものとした。 As the desulfurizer 34, for example, a hydrogenated desulfurizer which is configured by being filled with a hydrogenated desulfurizing agent, reacts a sulfur compound with hydrogen to convert it into hydrogen sulfide, and adsorbs and removes the converted hydrogen sulfide can be used. In this case, the hydrogen required for the desulfurization reaction can be supplied by recycling the reformed gas generated in the reformer 36 to the desulfurization device 34. Further, the hydrogenated desulfurizing agent is composed of a CuZn-based catalyst capable of converting a sulfur compound into hydrogen sulfide and adsorbing and removing hydrogen sulfide, or is provided in a CoMo-based catalyst that converts a sulfur compound into hydrogen sulfide and downstream thereof. It can be composed of a ZnO-based catalyst or a CuZn-based catalyst that adsorbs and removes hydrogen sulfide. It is known that these desulfurization agents (catalysts) deteriorate (oxidative deterioration) when exposed to oxygen. Further, the desulfurization device 34 is housed in the module case 31 so as to have a temperature suitable for the desulfurization reaction (for example, about 200 ° C. to 300 ° C.), and is heated by the heat generated in the combustion unit 37. ..

ここで、供給源1から供給される原燃料ガスとしては、上述したように、天然ガスやLPガス、ピークシェービングガスなどが挙げられる。ピークシェービングガスは、ピーク時期の需要に合わせて必要な量だけ天然ガスなどと混合あるいは置き換えて供給されるものであり、例えば、ブタンを主成分とし、メタンを主成分とする天然ガスに比して単位体積当たりの熱量が大きい。また、ピークシェービングガスは、酸素を含有しており、ピークシェービングガスが供給源1から脱硫器34に直接に供給されると、ピークシェービングガスに含まれる酸素により脱硫器34の酸化劣化が進行し、正常に運転することができなくなる虞がある。本実施例では、脱硫器34の上流に脱酸器34を配置して原燃料ガス(ピークシェービングガス)に含まれる酸素を除去することにより、後段の脱硫器34に酸化劣化が生じるのを抑制するものとしている。 Here, examples of the raw material fuel gas supplied from the supply source 1 include natural gas, LP gas, and peak shaving gas, as described above. The peak shaving gas is supplied by mixing or replacing the required amount with natural gas or the like according to the demand during the peak period. For example, compared with natural gas containing butane as a main component and methane as a main component. The amount of heat per unit volume is large. Further, the peak shaving gas contains oxygen, and when the peak shaving gas is directly supplied from the supply source 1 to the desulfurizer 34, the oxygen contained in the peak shaving gas promotes oxidative deterioration of the desulfurizer 34. , There is a risk that it will not be possible to operate normally. In this embodiment, the deoxidizer 34 is arranged upstream of the desulfurizer 34 to remove oxygen contained in the raw fuel gas (peak shaving gas), thereby suppressing oxidative deterioration of the desulfurizer 34 in the subsequent stage. It is supposed to be done.

また、ピークシェービングガスのように供給源1から一時的に異なる種別の原燃料ガスが供給される場合、それまでに供給されていた原燃料ガス(天然ガスなど)と組成、すなわち熱量が変化する。例えば、燃料電池に供給される燃料の熱量が不足すると、燃料電池の発電に必要な水素含有ガスが不足し、十分な出力が得られない場合が生じる。一方、燃料電池に供給される燃料の熱量が過剰となると、燃料電池で利用されない余剰の水素含有ガス(アノードオフガス)が増え、これが燃焼部37で燃焼される結果、発電モジュール30内の温度が異常上昇する場合が生じる。上述したように、脱酸器32の温度は、原燃料ガスに含まれる酸素の濃度が高いほど、大きく低下するため、温度センサ33を用いて脱酸器32の温度低下量を測定することにより、供給源1から供給されている原燃料ガスに含まれる酸素の濃度、即ち原燃料ガスに占めるピークシェービングガスの割合を推定することができ、原燃料ガスの熱量を推定することができる。したがって、原燃料ガスの熱量に応じて原燃料ガス供給装置40による原燃料ガスの供給量を制御することにより、燃料電池システム10(発電ユニット20)を安定して運転することができる。 In addition, when a different type of raw material fuel gas is temporarily supplied from the supply source 1 such as peak shaving gas, the composition, that is, the amount of heat, changes from the raw material fuel gas (natural gas, etc.) supplied up to that point. .. For example, if the amount of heat of the fuel supplied to the fuel cell is insufficient, the hydrogen-containing gas required for power generation of the fuel cell may be insufficient, and a sufficient output may not be obtained. On the other hand, when the amount of heat of the fuel supplied to the fuel cell becomes excessive, the excess hydrogen-containing gas (anode-off gas) that is not used in the fuel cell increases, and as a result of this being burned in the combustion unit 37, the temperature inside the power generation module 30 rises. It may rise abnormally. As described above, the temperature of the deoxidizer 32 decreases significantly as the concentration of oxygen contained in the raw material fuel gas increases. Therefore, by measuring the amount of temperature decrease of the deoxidizer 32 using the temperature sensor 33. , The concentration of oxygen contained in the raw material fuel gas supplied from the supply source 1, that is, the ratio of the peak shaving gas to the raw material fuel gas can be estimated, and the calorific value of the raw material fuel gas can be estimated. Therefore, by controlling the amount of raw fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device 40 according to the amount of heat of the raw material fuel gas, the fuel cell system 10 (power generation unit 20) can be operated stably.

原燃料ガス供給装置40は、供給源1と脱酸器32とが原燃料ガス供給管41により接続され、原燃料ガスポンプ44の駆動により供給源1からの原燃料ガスを原燃料ガス供給弁(電磁弁)42,43を介して脱酸器32へ供給する。脱酸器32へ供給された原燃料ガスは、脱酸器32,脱硫器34,気化器35を経て改質器36へ供給され、水素を含む改質ガスへと改質される。原燃料ガス供給弁42,43は、直列に接続された2連弁として構成される。また、原料ガス供給管41には、当該原料ガス供給管41内の原燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ47や原料ガス供給管41を流れる原燃料ガスの単位時間当たりの流量を検出する流量センサ48が設けられている。 In the raw fuel gas supply device 40, the supply source 1 and the deoxidizer 32 are connected by the raw fuel gas supply pipe 41, and the raw fuel gas from the supply source 1 is supplied by the raw fuel gas pump 44 by driving the raw fuel gas supply valve (the raw fuel gas supply valve (). It is supplied to the deoxidizer 32 via the electromagnetic valves) 42 and 43. The raw fuel gas supplied to the deoxidizer 32 is supplied to the reformer 36 via the deoxidizer 32, the desulfurizer 34, and the vaporizer 35, and is reformed into a reformed gas containing hydrogen. The raw material fuel gas supply valves 42 and 43 are configured as double valves connected in series. Further, the raw material gas supply pipe 41 has a pressure sensor 47 that detects the pressure of the raw material gas in the raw material gas supply pipe 41 and a flow rate that detects the flow rate of the raw material fuel gas flowing through the raw material gas supply pipe 41 per unit time. A sensor 48 is provided.

エア供給装置50は、外気と連通するフィルタ52と燃料電池FCとがエア供給管51により接続され、エアブロワ53の駆動により外気をフィルタ52を介して燃料電池FCへ供給する。エア供給管51には、当該エア供給管51を流れるエアの単位時間当たりの流量を検出する流量センサ54が設けられている。 In the air supply device 50, the filter 52 communicating with the outside air and the fuel cell FC are connected by an air supply pipe 51, and the outside air is supplied to the fuel cell FC via the filter 52 by driving the air blower 53. The air supply pipe 51 is provided with a flow rate sensor 54 that detects the flow rate of air flowing through the air supply pipe 51 per unit time.

改質水供給装置55は、改質水を貯蔵する改質水タンク57と気化器35とが改質水供給管56により接続され、改質水供給管56に設けられた改質水ポンプ58の駆動により改質水タンク57の改質水を気化器35へ供給する。気化器35へ供給された改質水は、気化器35で水蒸気とされ、改質器36における水蒸気改質反応に利用される。改質水タンク57には、貯蔵される改質水を精製する図示しない水精製器が設けられている。 In the reforming water supply device 55, the reforming water tank 57 for storing the reforming water and the vaporizer 35 are connected by the reforming water supply pipe 56, and the reforming water pump 58 provided in the reforming water supply pipe 56 is provided. The reformed water in the reformed water tank 57 is supplied to the vaporizer 35 by the drive of. The reformed water supplied to the vaporizer 35 is converted into steam by the vaporizer 35 and used for the steam reforming reaction in the reformer 36. The reformed water tank 57 is provided with a water purifier (not shown) for purifying the reformed water to be stored.

排熱回収装置60は、燃焼部37の燃焼による燃焼排ガスが供給される熱交換器62と貯湯水を貯蔵する貯湯タンク101とが循環配管61により接続され、循環配管61に設けられた循環ポンプ63の駆動により熱交換器62にて貯湯タンク101からの貯湯水が燃焼排ガスとの熱交換により加温されて貯湯タンク101に貯湯されるようになっている。熱交換器62は凝縮水供給管66を介して改質水タンク57に接続されると共に排気ガス排出管67を介して外気と接続されており、熱交換器62に供給された燃焼排ガスは貯湯水との熱交換によって水蒸気成分が凝縮されて改質水タンク57に回収されると共に残りの排気ガスが排気ガス排出管67を介して外気へ排出されるようになっている。 In the exhaust heat recovery device 60, a heat exchanger 62 to which combustion exhaust gas from combustion of the combustion unit 37 is supplied and a hot water storage tank 101 for storing hot water are connected by a circulation pipe 61, and a circulation pump provided in the circulation pipe 61. By driving the 63, the hot water stored from the hot water storage tank 101 is heated by the heat exchanger 62 by heat exchange with the combustion exhaust gas, and is stored in the hot water storage tank 101. The heat exchanger 62 is connected to the reforming water tank 57 via the condensed water supply pipe 66 and is connected to the outside air via the exhaust gas discharge pipe 67, and the exhaust gas supplied to the heat exchanger 62 is stored in hot water. By heat exchange with water, the water vapor component is condensed and recovered in the reformed water tank 57, and the remaining exhaust gas is discharged to the outside air through the exhaust gas discharge pipe 67.

燃料電池FCは、電解質とこの電解質を挟持するアノード電極およびカソード電極とを含む単セルが複数積層された固体酸化物燃料電池として構成されており、改質ガス中の水素とエア中の酸素とによる電気化学反応によって発電する。燃料電池FCの出力端子にはインバータとDC/DCコンバータとを含むパワーコンディショナ71を介して商用電源2から負荷4への電力ライン3が接続されており、燃料電池FCからの直流電力が交流電力に変換されて商用電源2からの交流電力に付加されて負荷4に供給できるようになっている。パワーコンディショナ71から分岐した電力ラインには電源基板72が接続されている。 The fuel cell FC is configured as a solid oxide fuel cell in which a plurality of single cells including an electrolyte and an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte are laminated, and hydrogen in a reforming gas and oxygen in air are used. It generates electricity by an electrochemical reaction by. A power line 3 from the commercial power source 2 to the load 4 is connected to the output terminal of the fuel cell FC via a power conditioner 71 including an inverter and a DC / DC converter, and DC power from the fuel cell FC is exchanged. It is converted into electric power and added to the AC electric power from the commercial power source 2 so that it can be supplied to the load 4. A power supply board 72 is connected to a power line branched from the power conditioner 71.

電源基板72は、原燃料ガス供給弁42,43やエアブロワ53、原燃料ガスポンプ44、改質水ポンプ58、循環ポンプ63、温度センサ33,73、圧力センサ47、流量センサ48,54、可燃ガスセンサ91などの補機に直流電力を供給する直流電源として機能する。これらの補機は、一部または全部が図示しない補機室に収容されている。補機室の上部には、筐体22内の雰囲気温度を検出するための温度センサ73が設けられている。 The power supply board 72 includes a raw fuel gas supply valve 42, 43, an air blower 53, a raw fuel gas pump 44, a reforming water pump 58, a circulation pump 63, temperature sensors 33, 73, a pressure sensor 47, a flow rate sensor 48, 54, and a combustible gas sensor. It functions as a DC power source that supplies DC power to auxiliary equipment such as 91. Some or all of these accessories are housed in an auxiliary room (not shown). A temperature sensor 73 for detecting the atmospheric temperature inside the housing 22 is provided in the upper part of the auxiliary machine room.

制御装置80は、CPU81を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPU81の他に処理プログラムを記憶するROM82と、データを一時的に記憶するRAM83と、計時を行なうタイマ84と、図示しない入出力ポートと、を備える。制御装置80には、圧力センサ47や流量センサ48,54、温度センサ33,73、可燃ガスセンサ91などからの各種検出信号が入力ポートを介して入力されている。また、制御装置80からは、筐体22の吸気口22aに設けられた換気ファン24のファンモータへの駆動信号や原燃料ガス供給弁42,43のソレノイドへの駆動信号、原燃料ガスポンプ44のポンプモータへの駆動信号、エアブロワ53のブロワモータへの駆動信号、改質水ポンプ58のポンプモータへの駆動信号、循環ポンプ63のポンプモータへの駆動信号、パワーコンディショナ71のインバータやDC/DCコンバータへの制御信号、点火ヒータ38への駆動信号、表示パネル90への表示信号などが出力ポートを介して出力されている。 The control device 80 is configured as a microprocessor centered on a CPU 81, and in addition to the CPU 81, a ROM 82 that stores a processing program, a RAM 83 that temporarily stores data, a timer 84 that performs timekeeping, and an input (not shown). It has an output port. Various detection signals from the pressure sensor 47, the flow rate sensors 48, 54, the temperature sensors 33, 73, the combustible gas sensor 91, and the like are input to the control device 80 via the input port. Further, from the control device 80, a drive signal to the fan motor of the ventilation fan 24 provided in the intake port 22a of the housing 22, a drive signal to the inverters of the raw fuel gas supply valves 42 and 43, and a raw fuel gas pump 44. Drive signal to pump motor, drive signal to blower motor of air blower 53, drive signal to pump motor of reforming water pump 58, drive signal to pump motor of circulation pump 63, inverter of power conditioner 71 and DC / DC A control signal to the converter, a drive signal to the ignition heater 38, a display signal to the display panel 90, and the like are output via the output port.

制御装置80は、負荷4の負荷指令を入力し、入力した負荷指令に応じた流量により原燃料ガスやエア等が供給されるよう原燃料ガス供給装置40やエア供給装置50等を制御する。例えば、原燃料ガス供給装置40の制御は、入力した負荷指令に基づいて原燃料ガス供給装置40が供給すべき目標流量Q*を設定し、設定した目標流量Q*と流量センサ48により検出される流量との偏差に基づくフィードバック制御により目標デューティ比を設定すると共に設定した目標デューティ比により原燃料ガスポンプ44のポンプモータを駆動制御することにより行なわれる。また、エア供給装置50の制御は、原燃料ガスの流量に対する流量比が所定の比率となるようにエア供給装置50が供給すべき目標流量を設定し、設定した目標流量と流量センサ54により検出される流量との偏差に基づくフィードバック制御により目標デューティ比を設定すると共に設定した目標デューティ比によりエアブロワ53のブロワモータを駆動制御することにより行なわれる。 The control device 80 inputs the load command of the load 4, and controls the raw fuel gas supply device 40, the air supply device 50, and the like so that the raw fuel gas, air, and the like are supplied according to the flow rate according to the input load command. For example, the control of the raw material fuel gas supply device 40 sets a target flow rate Q * to be supplied by the raw material fuel gas supply device 40 based on the input load command, and is detected by the set target flow rate Q * and the flow rate sensor 48. The target duty ratio is set by feedback control based on the deviation from the flow rate, and the pump motor of the raw material / fuel gas pump 44 is driven and controlled according to the set target duty ratio. Further, in the control of the air supply device 50, a target flow rate to be supplied by the air supply device 50 is set so that the flow rate ratio to the flow rate of the raw material fuel gas becomes a predetermined ratio, and the set target flow rate and the flow rate sensor 54 detect it. The target duty ratio is set by feedback control based on the deviation from the flow rate to be performed, and the blower motor of the air blower 53 is driven and controlled by the set target duty ratio.

次に、こうして構成された燃料電池システム10の動作、特に、供給源1からの原燃料ガスの組成(熱量)が変化する際の原燃料ガス供給装置40(原燃料ガスポンプ44)の動作について説明する。図3は、制御装置80のCPU81により実行される原燃料ガス供給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、燃料電池FCが起動したときに実行される。 Next, the operation of the fuel cell system 10 thus configured, particularly the operation of the raw fuel gas supply device 40 (raw fuel gas pump 44) when the composition (calorific value) of the raw fuel gas from the supply source 1 changes will be described. do. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a raw fuel gas supply control routine executed by the CPU 81 of the control device 80. This routine is executed when the fuel cell FC is started.

原燃料ガス供給制御ルーチンが実行されると、制御装置80のCPU81は、まず、燃料電池FCが起動してからその運転状態が安定するまでのA期間(例えば、1時間)と脱酸器温度Tdの検出期間であるB期間(例えば、5分)が経過するまで待つ(ステップS100)。A期間とB期間とが経過すると、B期間に亘って温度センサ33により検出された温度の平均値を脱酸器温度Tdとして入力し(ステップS110)、入力した脱酸器温度Tdを脱酸器32の基準温度Tcに設定する(ステップS120)。なお、基準温度Tcの設定は、入力した脱酸器温度Tdが予め定められた適正範囲内にあるか否かを判定し、脱酸器温度Tdが適正範囲内にあるときにはその脱酸器温度Tdを基準温度Tcに設定し、脱酸器温度Tdが適正範囲外にあるときには適正範囲内となるまで所定時間の経過を待って脱酸器温度Tdを再検出するものとしてもよい。 When the raw material fuel gas supply control routine is executed, the CPU 81 of the control device 80 first receives the A period (for example, 1 hour) from the start of the fuel cell FC to the stabilization of its operating state and the deoxidizer temperature. Wait until the B period (for example, 5 minutes), which is the detection period of Td, elapses (step S100). When the A period and the B period elapse, the average value of the temperatures detected by the temperature sensor 33 over the B period is input as the deoxidizer temperature Td (step S110), and the input deoxidizer temperature Td is deoxidized. The reference temperature Tc of the vessel 32 is set (step S120). The reference temperature Tc is set to determine whether or not the input deoxidizer temperature Td is within a predetermined appropriate range, and when the deoxidizer temperature Td is within the appropriate range, the deoxidizer temperature is set. The deoxidizer temperature Td may be set to the reference temperature Tc, and when the deoxidizer temperature Td is outside the appropriate range, the deoxidizer temperature Td may be rediscovered after a predetermined time elapses until the deoxidizer temperature Td falls within the appropriate range.

次に、B期間が経過するのを待つ(ステップS130)。B期間が経過すると、B期間に亘って、温度センサ33により検出された温度の平均値である脱酸器温度Tdや温度センサ73により検出された温度の平均値である雰囲気温度Te、出力パワーPoを入力する(ステップS140)。ここで、出力パワーPoは、例えば、パワーコンディショナ71に設けられた図示しない電力センサにより検出された電力の平均値を入力するものとしてもよいし、負荷指令に基づいて演算されるパワーの平均値を入力するものとしてもよい。なお、脱酸器温度Tdや雰囲気温度Te、出力パワーPoは、リアルタイムの値を用いるものとし、平均値を用いなくてもよい。続いて、入力した雰囲気温度Teに基づいて第1調整係数c1を設定すると共に(ステップS150)、入力した出力パワーPoに基づいて第2調整係数c2を設定し(ステップS160)、ステップS120で設定した基準温度Tcに第1調整係数c1と第2調整係数c2とを乗じることにより基準温度Tcを調整する(ステップS170)。そして、調整した基準温度Tcから入力した脱酸器温度Tdを減じることにより脱酸器32の温度低下量ΔT(脱酸器温度Tdが基準温度Tcよりも低いときに正の値となる)を計算する(ステップS180)。 Next, it waits for the B period to elapse (step S130). When the B period elapses, the deoxidizer temperature Td, which is the average value of the temperature detected by the temperature sensor 33, the atmospheric temperature Te, which is the average value of the temperature detected by the temperature sensor 73, and the output power over the B period. Po is input (step S140). Here, the output power Po may be, for example, input the average value of the power detected by the power sensor (not shown) provided in the power conditioner 71, or the average of the power calculated based on the load command. You may enter a value. For the deoxidizer temperature Td, the atmospheric temperature Te, and the output power Po, real-time values are used, and the average value does not have to be used. Subsequently, the first adjustment coefficient c1 is set based on the input atmospheric temperature Te (step S150), the second adjustment coefficient c2 is set based on the input output power Po (step S160), and the setting is set in step S120. The reference temperature Tc is adjusted by multiplying the obtained reference temperature Tc by the first adjustment coefficient c1 and the second adjustment coefficient c2 (step S170). Then, by subtracting the input deoxidizer temperature Td from the adjusted reference temperature Tc, the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 (a positive value becomes a positive value when the deoxidizer temperature Td is lower than the reference temperature Tc). Calculate (step S180).

ここで、第1調整係数c1は、筐体22内の雰囲気温度が脱酸器32の温度に影響を及ぼすことを考慮したものであり、雰囲気温度Teと第1調整係数c1との関係を予め実験などにより求めて第1調整係数設定用マップとしてROM82に記憶しておき、雰囲気温度Teが与えられると、マップから対応する第1調整係数c1を導出して設定するものとした。第1調整係数設定用マップの一例を図4に示す。第1調整係数設定用マップは、図示するように、雰囲気温度Teが高いほど、第1調整係数c1が大きくなる、すなわち基準温度Tcが高くなるように作成されている。 Here, the first adjustment coefficient c1 takes into consideration that the atmospheric temperature in the housing 22 affects the temperature of the deoxidizer 32, and the relationship between the atmospheric temperature Te and the first adjustment coefficient c1 is determined in advance. It was obtained by an experiment or the like and stored in the ROM 82 as a map for setting the first adjustment coefficient, and when the atmospheric temperature Te was given, the corresponding first adjustment coefficient c1 was derived from the map and set. An example of the map for setting the first adjustment coefficient is shown in FIG. As shown in the figure, the map for setting the first adjustment coefficient is created so that the higher the atmospheric temperature Te, the larger the first adjustment coefficient c1, that is, the higher the reference temperature Tc.

第2調整係数c2は、出力パワーPoが脱酸器32の温度に影響を及ぼすことを考慮したものであり、出力パワーPoと第2調整係数c2との関係を予め実験などにより求めて第2調整係数設定用マップとしてROM82に記憶しておき、出力パワーPoが与えられると、マップから対応する第2調整係数c2を導出して設定するものとした。第2調整係数設定用マップの一例を図5に示す。第2調整係数設定用マップは、図示するように、出力パワーPoが高いほど、第2調整係数c2が小さくなる、すなわち基準温度Tcが低くなるように作成されている。ここで、燃料電池FCは、その出力状態によって燃料利用率が変化することが知られている。例えば、低出力状態のときには、原燃料ガス供給装置40からの原燃料ガスの供給量が減少する一方、燃料電池FCでの燃料利用率が低下して取り出される電気エネルギの割合が減少すると共に余剰の水素含有ガス(アノードオフガス)の割合が増加する。脱酸器32は余剰の水素含有ガスが燃焼部37にて燃焼されることによって加熱されるから、出力状態の変化は、温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdに影響を及ぼす。したがって、出力パワーPoに基づいて基準温度Tcを調整して基準温度Tcを現在の出力パワーPoに対応する温度に換算することで、出力パワーPo(燃料利用率)の変化に拘わらず、温度低下量ΔTを適切に算出することができる。 The second adjustment coefficient c2 takes into consideration that the output power Po affects the temperature of the deoxidizer 32, and the relationship between the output power Po and the second adjustment coefficient c2 is obtained in advance by an experiment or the like and is the second. It is stored in the ROM 82 as an adjustment coefficient setting map, and when the output power Po is given, the corresponding second adjustment coefficient c2 is derived from the map and set. An example of the map for setting the second adjustment coefficient is shown in FIG. As shown in the figure, the map for setting the second adjustment coefficient is created so that the higher the output power Po, the smaller the second adjustment coefficient c2, that is, the lower the reference temperature Tc. Here, it is known that the fuel utilization rate of the fuel cell FC changes depending on its output state. For example, in the low output state, the supply amount of the raw fuel gas from the raw material fuel gas supply device 40 decreases, while the fuel utilization rate in the fuel cell FC decreases, the ratio of the electric energy taken out decreases, and the surplus The proportion of hydrogen-containing gas (anode off gas) increases. Since the deoxidizer 32 is heated by burning the excess hydrogen-containing gas in the combustion unit 37, the change in the output state affects the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33. Therefore, by adjusting the reference temperature Tc based on the output power Po and converting the reference temperature Tc into the temperature corresponding to the current output power Po, the temperature drops regardless of the change in the output power Po (fuel utilization rate). The quantity ΔT can be calculated appropriately.

脱酸器32の温度低下量ΔTを計算すると、計算した脱酸器32の温度低下量ΔTに基づいて補正係数kを設定し(ステップS190)、設定した補正係数kに原燃料ガスの目標流量Q*を乗じたものを新たな目標流量Q*として設定する(ステップS200)。ここで、補正係数kは、原燃料ガスの目標流量Q*を補正するための係数であり、本実施例では、脱酸器32の温度低下量ΔTと補正係数kとの関係を予め求めて補正係数設定用マップとしてROM82に記憶しておき、温度低下量ΔTが与えられると、マップから対応する補正係数kを導出して設定するものとした。補正係数設定用マップの一例を図6に示す。 When the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 is calculated, the correction coefficient k is set based on the calculated temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 (step S190), and the target flow rate of the raw fuel gas is set to the set correction coefficient k. The product multiplied by Q * is set as a new target flow rate Q * (step S200). Here, the correction coefficient k is a coefficient for correcting the target flow rate Q * of the raw material and fuel gas, and in this embodiment, the relationship between the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 and the correction coefficient k is obtained in advance. It is stored in the ROM 82 as a map for setting the correction coefficient, and when the temperature decrease amount ΔT is given, the corresponding correction coefficient k is derived from the map and set. An example of the correction coefficient setting map is shown in FIG.

補正係数設定用マップは、図6に示すように、温度低下量ΔTが大きいほど補正係数kが小さくなる、すなわち目標流量Q*が減量するように作成されている。原燃料ガスは、脱酸器32の温度低下量ΔTが大きいほど吸熱反応である水素化脱酸素反応が多く行なわれているから、原燃料ガスに含まれる酸素の濃度が高く、単位体積当たりの熱量が大きいピークシェービングガスの原燃料ガス中に占める割合が多いと考えられる。したがって、脱酸器32の温度低下量ΔTが大きいほど、補正係数kを小さくして、原燃料ガスの目標流量Q*を減量させることで、燃料電池FCに供給される燃料の熱量(水素)に過不足が生じるのを抑制することができる。 As shown in FIG. 6, the correction coefficient setting map is created so that the larger the temperature decrease amount ΔT, the smaller the correction coefficient k, that is, the target flow rate Q * decreases. As for the raw material fuel gas, the larger the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32, the more the endothermic reaction, the hydrodeoxidation reaction, is performed. Therefore, the concentration of oxygen contained in the raw material fuel gas is high, and the concentration of oxygen contained in the raw material fuel gas is high. It is considered that the peak shaving gas, which has a large calorific value, accounts for a large proportion of the raw material fuel gas. Therefore, the larger the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32, the smaller the correction coefficient k and the target flow rate Q * of the raw fuel gas, so that the calorific value (hydrogen) of the fuel supplied to the fuel cell FC is reduced. It is possible to suppress the occurrence of excess or deficiency.

また、補正係数設定用マップは、図6に示すように、温度低下量ΔTの増減に対して補正係数kにヒステリシスが設けられている。すなわち、温度低下量ΔTが大きくなる場合(単位体積当たりの熱量が大きいピークシェービングガスの原燃料ガスに占める割合が大きくなる場合)に対しては、原燃料ガスの目標流量Q*の減量を緩やかにしつつ、温度低下量ΔTが小さくなる場合(単位体積当たりの熱量が大きいピークシェービングガスの原燃料ガスに占める割合が小さくなる場合)に対しては、原燃料ガスの目標流量Q*を速やかに増量する。これにより、燃焼部37における水素含有ガス(アノードオフガス)の不足による失火の発生を抑制することができる。なお、補正係数kにこうしたヒステリシスを設けないものとしてもよい。 Further, as shown in FIG. 6, the correction coefficient setting map is provided with a hysteresis in the correction coefficient k with respect to the increase / decrease in the temperature decrease amount ΔT. That is, when the amount of temperature decrease ΔT becomes large (when the ratio of the peak shaving gas having a large amount of heat per unit volume to the raw fuel gas becomes large), the reduction of the target flow rate Q * of the raw material fuel gas is gradually reduced. However, if the amount of temperature decrease ΔT becomes small (the ratio of the peak shaving gas with a large amount of heat per unit volume to the raw fuel gas becomes small), the target flow rate Q * of the raw material fuel gas is promptly set. Increase the amount. As a result, it is possible to suppress the occurrence of misfire due to a shortage of hydrogen-containing gas (anode off gas) in the combustion unit 37. It should be noted that the correction coefficient k may not be provided with such hysteresis.

こうして目標流量Q*を補正すると、目標流量Q*に基づいて目標デューティ比を設定すると共に設定した目標デューティ比で原燃料ガスポンプ44のポンプモータを駆動制御して(ステップS210)、ステップS130に戻り、処理を繰り返す。 When the target flow rate Q * is corrected in this way, the target duty ratio is set based on the target flow rate Q *, the pump motor of the raw fuel gas pump 44 is driven and controlled at the set target duty ratio (step S210), and the process returns to step S130. , Repeat the process.

図7は、脱酸器温度Tdと補正係数kの時間変化の様子を示す説明図である。図示するように、燃料電池FCが時刻t1に起動してからA期間が経過すると(時刻t2)、B期間に亘って温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdに基づいて基準温度Tcを設定する(時刻t3)。その後、B期間が経過する度に、基準温度Tcを基準とした脱酸器32の温度低下量ΔTが計算され、温度低下量ΔTが大きくなるにつれて、原燃料ガスの目標流量Q*が減量するように、補正係数kが設定される。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of time change of the deoxidizer temperature Td and the correction coefficient k. As shown in the figure, when the A period elapses after the fuel cell FC is started at the time t1 (time t2), the reference temperature Tc is set based on the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 over the B period. Set (time t3). After that, each time the B period elapses, the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 based on the reference temperature Tc is calculated, and as the temperature decrease amount ΔT increases, the target flow rate Q * of the raw material fuel gas decreases. As described above, the correction coefficient k is set.

以上説明した本実施例の燃料電池システム10は、脱硫器34の上流に、原燃料ガス供給装置40により供給される原燃料ガスに含まれる酸素を除去するための脱酸器32を備える。これにより、酸素を含む原燃料ガスが供給されても、原燃料ガスの供給を停止(燃料電池FCの運転を停止)させることなく、脱硫器34(脱酸素触媒)の酸化劣化を抑制することができる。脱酸器32は、原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去するため、脱酸器32の温度変化量によって反応した酸素の量、即ち、原燃料ガス中の酸素の含有量を推定することができる。そこで、天然ガスのように単位体積当たりの熱量が小さく酸素を含有しないガスと、ピークシェービングガスのように単位体積当たりの熱量が大きく酸素を含有するガスとが混在して供給源1から供給される場合に、脱酸器32の温度低下量ΔTに基づいて増減するよう原燃料ガス供給装置40の目標流量Q*を補正することにより、燃料電池FCに供給される燃料の熱量に過不足が生じないようにして、燃料電池システム10を安定して運転させることができる。 The fuel cell system 10 of the present embodiment described above includes a deoxidizer 32 for removing oxygen contained in the raw fuel gas supplied by the raw fuel gas supply device 40 upstream of the desulfurization device 34. As a result, even if the raw material fuel gas containing oxygen is supplied, the oxidative deterioration of the desulfurizer 34 (deoxidizing catalyst) is suppressed without stopping the supply of the raw material fuel gas (stopping the operation of the fuel cell FC). Can be done. Since the deoxidizer 32 removes oxygen contained in the raw material and fuel gas by a chemical reaction accompanied by heat in and out, the amount of oxygen reacted by the amount of temperature change of the deoxidizer 32, that is, the amount of oxygen in the raw material and fuel gas. The content can be estimated. Therefore, a gas having a small amount of heat per unit volume and containing no oxygen, such as natural gas, and a gas having a large amount of heat per unit volume, such as peak shaving gas, containing oxygen are mixed and supplied from the supply source 1. In this case, by correcting the target flow rate Q * of the raw fuel gas supply device 40 so as to increase or decrease based on the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32, the amount of heat of the fuel supplied to the fuel cell FC becomes excessive or insufficient. The fuel cell system 10 can be operated stably so as not to occur.

また、本実施例の燃料電池システム10は、温度低下量ΔTの増減に対して目標流量Q*を補正するための補正係数kにヒステリシスを設ける。すなわち、温度低下量ΔTが大きくなる場合に対しては、原燃料ガスの目標流量Q*の減量を緩やかにしつつ、温度低下量ΔTが小さくなる場合に対しては、原燃料ガスの目標流量Q*を速やかに増量する。これにより、燃焼部37における水素含有ガスの不足による失火の発生を抑制することができる。 Further, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, a hysteresis is provided in the correction coefficient k for correcting the target flow rate Q * with respect to the increase / decrease in the temperature decrease amount ΔT. That is, when the temperature decrease amount ΔT becomes large, the target flow rate Q * of the raw material fuel gas is gradually reduced, and when the temperature decrease amount ΔT becomes small, the target flow rate Q of the raw material fuel gas Q. * Increase the amount promptly. As a result, it is possible to suppress the occurrence of misfire due to the shortage of hydrogen-containing gas in the combustion unit 37.

さらに、本実施例の燃料電池システム10は、起動後に温度センサ33により検出された脱酸器温度に基づいて基準温度Tcを設定し、その後、基準温度Tcと温度センサ33により検出された現在の脱酸器温度Tdとの偏差(Tc−Td)により脱酸器32の温度低下量ΔTを計算するものとし、現在の筐体22内の雰囲気温度Teに基づいて基準温度Tcを調整する。これにより、雰囲気温度Teが温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdに与える影響を相殺して、脱酸器32の温度低下量ΔTを適切に計算することができる。 Further, the fuel cell system 10 of the present embodiment sets a reference temperature Tc based on the deoxidizer temperature detected by the temperature sensor 33 after startup, and then sets the reference temperature Tc and the current temperature sensor 33 detected by the temperature sensor 33. The temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 is calculated from the deviation from the deoxidizer temperature Td (Tc−Td), and the reference temperature Tc is adjusted based on the current ambient temperature Te in the housing 22. Thereby, the influence of the atmospheric temperature Te on the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 can be offset, and the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 can be appropriately calculated.

また、本実施例の燃料電池システム10は、起動後に温度センサ33により検出された脱酸器温度に基づいて基準温度Tcを設定し、その後、基準温度Tcと温度センサ33により検出された現在の脱酸器温度Tdとの偏差(Tc−Td)により脱酸器32の温度低下量ΔTを計算するものとし、現在の出力パワーPoに基づいて基準温度Tcを調整する。これにより、出力パワーPo(燃料利用率)が温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdに与える影響を相殺して、脱酸器32の温度低下量ΔTを適切に計算することができる。 Further, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, the reference temperature Tc is set based on the deoxidizer temperature detected by the temperature sensor 33 after startup, and then the reference temperature Tc and the current temperature sensor 33 are detected. The temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 is calculated from the deviation from the deoxidizer temperature Td (Tc−Td), and the reference temperature Tc is adjusted based on the current output power Po. Thereby, the influence of the output power Po (fuel utilization rate) on the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 can be offset, and the temperature decrease amount ΔT of the deoxidizer 32 can be appropriately calculated.

実施例では、補機室の上部に設けられた温度センサ73により筐体22内の雰囲気温度を検出するものとしたが、筐体内22の雰囲気温度を検出できれば、筐体22内の他の如何なる場所に設置された温度センサにより雰囲気温度を検出するものとしてもよい。 In the embodiment, the temperature sensor 73 provided in the upper part of the auxiliary machine room detects the atmospheric temperature inside the housing 22, but if the atmospheric temperature inside the housing 22 can be detected, any other temperature inside the housing 22 can be detected. Atmospheric temperature may be detected by a temperature sensor installed in a place.

実施例では、起動後に温度センサ33により検出された脱酸器温度Tdを基準温度Tcに設定したが、これに限定されるものではなく、流量センサ48により検出される原燃料ガスの流量や流量センサ54により検出されるエアの流量などに基づいて基準温度Tcを推定するものとしてもよい。 In the embodiment, the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 after startup is set to the reference temperature Tc, but the present invention is not limited to this, and the flow rate and flow rate of the raw fuel gas detected by the flow rate sensor 48 are not limited to this. The reference temperature Tc may be estimated based on the flow rate of air detected by the sensor 54 or the like.

実施例では、雰囲気温度Teに基づいて基準温度Tcを調整するものとしたが、雰囲気温度Teに基づいて脱酸器温度Tdを調整するものとしてもよい。この場合、温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdを第1調整係数c1で除するものとすればよい。 In the embodiment, the reference temperature Tc is adjusted based on the atmospheric temperature Te, but the deoxidizer temperature Td may be adjusted based on the atmospheric temperature Te. In this case, the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 may be divided by the first adjustment coefficient c1.

実施例では、出力パワーPoに基づいて基準温度Tcを調整するものとしたが、出力パワーPoに基づいて脱酸器温度Tdを調整するものとしてもよい。この場合、温度センサ33により検出される脱酸器温度Tdを第2調整係数c2で除するものとすればよい。 In the embodiment, the reference temperature Tc is adjusted based on the output power Po, but the deoxidizer temperature Td may be adjusted based on the output power Po. In this case, the deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 may be divided by the second adjustment coefficient c2.

実施例やその変形例では、雰囲気温度Teと出力パワーPoとに基づいて基準温度Tcあるいは脱酸器温度Tdを調整するものとしたが、雰囲気温度Teのみに基づいて基準温度Tcあるいは脱酸器温度Tdを調整するものとしてもよいし、出力パワーPoのみに基づいて基準温度Tcあるいは脱酸器温度Tdを調整するものとしてもよい。また、こうした調整を行なわないものとしても構わない。 In the examples and modifications thereof, the reference temperature Tc or the deoxidizer temperature Td is adjusted based on the atmospheric temperature Te and the output power Po, but the reference temperature Tc or the deoxidizer is adjusted based only on the atmospheric temperature Te. The temperature Td may be adjusted, or the reference temperature Tc or the deoxidizer temperature Td may be adjusted based only on the output power Po. Moreover, you may not make such an adjustment.

実施例では、起動後に温度センサ33により検出された脱酸器温度に基づいて基準温度Tcを設定し、基準温度Tcと温度センサ33により検出された現在の脱酸器温度Tdとの偏差により脱酸器32の温度低下量ΔTを計算するものとした。しかしながら、所定時間前に温度センサ33により検出された脱酸器温度を基準温度として、温度センサ33により検出された現在の脱酸器温度Tdと基準温度との偏差により脱酸器32の温度低下量ΔTを計算するものとしてもよい。この場合、起動後に行なわれる基準温度Tcの設定に関するステップS110,S120の処理や、雰囲気温度Teや出力パワーPoに基づく基準温度Tcの調整に関するステップS150〜S170の処理を省略するものとしてもよい。 In the embodiment, the reference temperature Tc is set based on the deoxidizer temperature detected by the temperature sensor 33 after startup, and the reference temperature Tc is desorbed by the deviation between the current deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33. The temperature decrease amount ΔT of the acid device 32 was calculated. However, the temperature of the deoxidizer 32 drops due to the deviation between the current deoxidizer temperature Td detected by the temperature sensor 33 and the reference temperature, with the deoxidizer temperature detected by the temperature sensor 33 before a predetermined time as the reference temperature. The quantity ΔT may be calculated. In this case, the processing of steps S110 and S120 related to the setting of the reference temperature Tc and the processing of steps S150 to S170 related to the adjustment of the reference temperature Tc based on the atmospheric temperature Te and the output power Po may be omitted.

実施例では、モジュールケース31内に脱酸器32を収容し、燃焼部37からの熱によって脱酸器32(脱酸素触媒)を加熱するものとしたが、脱酸器32にヒータを内蔵し、ヒータからの熱によって脱酸素触媒を加熱するものとしてもよい。 In the embodiment, the deoxidizer 32 is housed in the module case 31, and the deoxidizer 32 (deoxidizing catalyst) is heated by the heat from the combustion unit 37. However, the deoxidizer 32 has a built-in heater. , The deoxidizing catalyst may be heated by the heat from the heater.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、燃料電池FCが「燃料電池」に相当し、原燃料ガス供給装置40が「原燃料ガス供給装置」に相当し、脱酸器32が「脱酸器」に相当し、脱硫器34が「脱硫器」に相当し、改質器36が「改質器」に相当し、エア供給装置50が「酸素含有ガス供給装置」に相当し、温度センサ33が「脱酸器温度検出装置」に相当し、制御装置80が「制御装置」に相当する。また、燃焼部37が「燃焼部」に相当する。また、温度センサ73が「雰囲気温度検出装置」に相当する。 The correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the fuel cell FC corresponds to the "fuel cell", the raw fuel gas supply device 40 corresponds to the "raw fuel gas supply device", the deoxidizer 32 corresponds to the "deoxidizer", and the desulfurizer. 34 corresponds to the "desulfurizer", the reformer 36 corresponds to the "reformer", the air supply device 50 corresponds to the "oxygen-containing gas supply device", and the temperature sensor 33 corresponds to the "deoxidizer temperature detection". It corresponds to the "device", and the control device 80 corresponds to the "control device". Further, the combustion unit 37 corresponds to the "combustion unit". Further, the temperature sensor 73 corresponds to the "atmosphere temperature detecting device".

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Regarding the correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problem in the examples is carried out. Since it is an example for specifically explaining the form for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the examples are the inventions described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.

本発明は、燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of fuel cell systems and the like.

1 供給源、2 商用電源、3 電力ライン、4 負荷、10 燃料電池システム、20 発電ユニット、22 筐体、22a 吸気口、22b 排気口、24 換気ファン、30 発電モジュール、31 モジュールケース、32 脱酸器、33 温度センサ、34 脱硫器、35 気化器、36 改質器、37 燃焼部、38 点火ヒータ、40 原燃料ガス供給装置、41 原燃料ガス供給管、42,43 原燃料ガス供給弁、44 原燃料ガスポンプ、47 圧力センサ、48 流量センサ、50 エア供給装置、51 エア供給管、52 フィルタ、53 エアブロワ、54 流量センサ、55 改質水供給装置、56 改質水供給管、57 改質水タンク、58 改質水ポンプ、60 排熱回収装置、61 循環配管、62 熱交換器、63 循環ポンプ、66 凝縮水供給管、67 排気ガス排出管、71 パワーコンディショナ、72 電源基板、73 温度センサ、80 制御装置、81 CPU、82 ROM、83 RAM、84 タイマ、90 表示パネル、91 可燃ガスセンサ、100 給湯ユニット、101 貯湯タンク、FC 燃料電池。 1 Source, 2 Commercial power supply, 3 Power line, 4 Load, 10 Fuel cell system, 20 Power generation unit, 22 Housing, 22a Intake port, 22b Exhaust port, 24 Ventilation fan, 30 Power generation module, 31 Module case, 32 Desorption Acidizer, 33 temperature sensor, 34 desulfurizer, 35 vaporizer, 36 reformer, 37 combustion unit, 38 ignition heater, 40 raw fuel gas supply device, 41 raw fuel gas supply pipe, 42, 43 raw fuel gas supply valve , 44 Raw fuel gas pump, 47 pressure sensor, 48 flow sensor, 50 air supply device, 51 air supply pipe, 52 filter, 53 air blower, 54 flow sensor, 55 reformed water supply device, 56 reformed water supply pipe, 57 modified Quality water tank, 58 reformed water pump, 60 exhaust heat recovery device, 61 circulation pipe, 62 heat exchanger, 63 circulation pump, 66 condensed water supply pipe, 67 exhaust gas discharge pipe, 71 power conditioner, 72 power supply board, 73 Temperature sensor, 80 Control device, 81 CPU, 82 ROM, 83 RAM, 84 Timer, 90 Display panel, 91 Combustible gas sensor, 100 Hot water supply unit, 101 Hot water storage tank, FC fuel cell.

Claims (6)

水素含有ガスと酸素含有ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガス供給装置により供給された原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去する脱酸器と、
前記脱酸器を通過した原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器を通過した原燃料ガスを改質して前記水素含有ガスとして前記燃料電池に供給する改質器と、
前記酸素含有ガスを前記燃料電池に供給する酸素含有ガス供給装置と、
前記脱酸器の温度を検出する脱酸器温度検出装置と、
前記脱酸器の温度変化に基づいて増減するよう前記原燃料ガスの目標供給量を補正して前記原燃料ガス供給装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記脱酸器は、前記酸素を吸熱反応によって除去する脱酸素触媒を有し、
前記制御装置は、前記脱酸器の温度低下が大きいほど大きく減少するよう前記目標供給量を補正する、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by receiving the supply of hydrogen-containing gas and oxygen-containing gas,
A raw fuel gas supply device that supplies raw material gas and
A deoxidizer that removes oxygen contained in the raw material fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device by a chemical reaction accompanied by heat inflow and outflow.
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content in the raw fuel gas that has passed through the deoxidizer,
A reformer that reforms the raw fuel gas that has passed through the desulfurizer and supplies it to the fuel cell as the hydrogen-containing gas.
An oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas to the fuel cell,
A deoxidizer temperature detector that detects the temperature of the deoxidizer, and
A control device that controls the raw material fuel gas supply device by correcting the target supply amount of the raw material fuel gas so as to increase or decrease based on the temperature change of the deoxidizer.
With
The deoxidizer has a deoxidizing catalyst that removes the oxygen by an endothermic reaction.
The control device corrects the target supply amount so that the larger the temperature drop of the deoxidizer, the larger the decrease.
Fuel cell system.
請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記制御装置は、前記脱酸器の温度変化量の増減に対してヒステリシスをもった補正値により前記目標供給量を補正する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1.
The control device corrects the target supply amount by a correction value having hysteresis with respect to an increase or decrease in the temperature change amount of the deoxidizer.
Fuel cell system.
請求項1または2記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池で利用されなかった余剰の水素含有ガスを燃焼させる燃焼部を備え、
前記脱酸器は、前記燃焼部で発生する熱によって加熱され、
前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池の出力状態と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2.
It is equipped with a combustion unit that burns excess hydrogen-containing gas that was not used in the fuel cell.
The deoxidizer is heated by the heat generated in the combustion part and is heated.
The control device sets a reference temperature based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detection device at a predetermined timing, and after setting the reference temperature, the output state of the fuel cell, the reference temperature, and the reference temperature are described. The amount of temperature change of the deoxidizer is calculated based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detector.
Fuel cell system.
請求項1ないし3いずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システム内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出装置を備え、
前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池システム内の雰囲気温度と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
A device for detecting the atmospheric temperature in the fuel cell system is provided.
The control device sets a reference temperature based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detection device at a predetermined timing, sets the reference temperature, and then sets the atmospheric temperature in the fuel cell system and the reference temperature. And the temperature detected by the deoxidizer temperature detector, the temperature change amount of the deoxidizer is calculated.
Fuel cell system.
水素含有ガスと酸素含有ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガス供給装置により供給された原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去する脱酸器と、
前記脱酸器を通過した原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器を通過した原燃料ガスを改質して前記水素含有ガスとして前記燃料電池に供給する改質器と、
前記酸素含有ガスを前記燃料電池に供給する酸素含有ガス供給装置と、
前記脱酸器の温度を検出する脱酸器温度検出装置と、
前記脱酸器の温度変化に基づいて増減するよう前記原燃料ガスの目標供給量を補正して前記原燃料ガス供給装置を制御する制御装置と、
前記燃料電池で利用されなかった余剰の水素含有ガスを燃焼させる燃焼部と、
を備え、
前記脱酸器は、前記燃焼部で発生する熱によって加熱され、
前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池の出力状態と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出する、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by receiving the supply of hydrogen-containing gas and oxygen-containing gas,
A raw fuel gas supply device that supplies raw material gas and
A deoxidizer that removes oxygen contained in the raw material fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device by a chemical reaction accompanied by heat inflow and outflow.
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content in the raw fuel gas that has passed through the deoxidizer,
A reformer that reforms the raw fuel gas that has passed through the desulfurizer and supplies it to the fuel cell as the hydrogen-containing gas.
An oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas to the fuel cell,
A deoxidizer temperature detector that detects the temperature of the deoxidizer, and
A control device that controls the raw material fuel gas supply device by correcting the target supply amount of the raw material fuel gas so as to increase or decrease based on the temperature change of the deoxidizer.
A combustion unit that burns excess hydrogen-containing gas that was not used in the fuel cell,
With
The deoxidizer is heated by the heat generated in the combustion part and is heated.
The control device sets a reference temperature based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detection device at a predetermined timing, and after setting the reference temperature, the output state of the fuel cell, the reference temperature, and the reference temperature are described. The amount of temperature change of the deoxidizer is calculated based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detector.
Fuel cell system.
水素含有ガスと酸素含有ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガス供給装置により供給された原燃料ガスに含まれる酸素を熱の出入りを伴う化学反応により除去する脱酸器と、
前記脱酸器を通過した原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器を通過した原燃料ガスを改質して前記水素含有ガスとして前記燃料電池に供給する改質器と、
前記酸素含有ガスを前記燃料電池に供給する酸素含有ガス供給装置と、
前記脱酸器の温度を検出する脱酸器温度検出装置と、
前記脱酸器の温度変化に基づいて増減するよう前記原燃料ガスの目標供給量を補正して前記原燃料ガス供給装置を制御する制御装置と、
料電池システム内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出装置と、
を備え、
前記制御装置は、所定のタイミングで前記脱酸器温度検出装置により検出される温度に基づいて基準温度を設定し、前記基準温度を設定した後、前記燃料電池システム内の雰囲気温度と前記基準温度と前記脱酸器温度検出装置により検出される温度とに基づいて前記脱酸器の温度変化量を算出する、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by receiving the supply of hydrogen-containing gas and oxygen-containing gas,
A raw fuel gas supply device that supplies raw fuel gas and
A deoxidizer that removes oxygen contained in the raw material fuel gas supplied by the raw material fuel gas supply device by a chemical reaction accompanied by heat inflow and outflow.
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content in the raw fuel gas that has passed through the deoxidizer,
A reformer that reforms the raw fuel gas that has passed through the desulfurizer and supplies it to the fuel cell as the hydrogen-containing gas.
An oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas to the fuel cell,
A deoxidizer temperature detector that detects the temperature of the deoxidizer, and
A control device that controls the raw material fuel gas supply device by correcting the target supply amount of the raw material fuel gas so as to increase or decrease based on the temperature change of the deoxidizer.
And the ambient temperature detecting device for detecting the ambient temperature of the fuel cell system,
With
The control device sets a reference temperature based on the temperature detected by the deoxidizer temperature detection device at a predetermined timing, sets the reference temperature, and then sets the atmospheric temperature in the fuel cell system and the reference temperature. And the temperature detected by the deoxidizer temperature detector, the temperature change amount of the deoxidizer is calculated.
Fuel cell system.
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