JP7439622B2

JP7439622B2 - fuel cell system

Info

Publication number: JP7439622B2
Application number: JP2020066716A
Authority: JP
Inventors: 正樹市川; 彰福島
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-04-02
Also published as: JP2021163697A

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、燃料ガス（改質ガス）と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、原燃料ガス（原料）を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に生成した水蒸気を改質器へ供給する蒸発器と、改質器に原燃料ガスを供給する原料供給器と、蒸発器に改質水を供給する水供給器と、燃料電池スタックに空気を供給する空気供給器と、燃料電池から排出されたオフガスを燃焼させて蒸発器や改質器，燃料電池スタックを加熱する燃焼部と、燃焼部においてオフガスに着火する着火器と、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、システムの起動シーケンスにおいて、オフガスへの着火前に改質器に原燃料ガスを供給するよう制御すると共に燃料電池スタックに空気を供給するよう制御し、オフガスへの着火後に蒸発器に改質水の供給を開始し、改質水の供給量が段階的に増加すると共に空気の供給量が段階的に増加するよう制御する。 Conventionally, this type of fuel cell system consists of a fuel cell stack that generates electricity using fuel gas (reformed gas) and oxidizer gas, and a reformer that generates fuel gas by steam reforming raw fuel gas (raw material). an evaporator that evaporates reformed water to generate steam and supplies the generated steam to the reformer; a raw material supply device that supplies raw fuel gas to the reformer; and a raw material supply device that supplies reformed water to the evaporator. an air supply device that supplies air to the fuel cell stack; a combustion section that burns off gas discharged from the fuel cell to heat the evaporator, reformer, and fuel cell stack; It has been proposed to include a igniter that ignites off-gas in the section (for example, see Patent Document 1). In this fuel cell system, in the system startup sequence, raw fuel gas is controlled to be supplied to the reformer before ignition of off-gas, and air is controlled to be supplied to the fuel cell stack, and after ignition of off-gas, evaporation is performed. The supply of reformed water to the vessel is started, and control is performed so that the supply of reformed water increases stepwise and the amount of air supplied increases stepwise.

特開２０１９－１６９２５６号公報JP2019-169256A

例えば、燃焼部の温度を直接検出することができず、燃焼部の温度に相関する温度を検出する温度センサによって着火判定を行なう場合、着火判定に遅れが生じる。このように着火の確認を直ぐに実行できない燃料電池システムにおいては、システム起動に際して、燃焼部においてオフガスが着火され改質器において水蒸気改質行程へ移行するときに改質水に不足が生じることがないよう着火判定の前に改質水を供給する必要がある。そして、蒸発器の温度が改質水を蒸発できる温度まで達していないときに着火不良や失火が生じてシステム起動に失敗すると、蒸発器には、改質水が液水として残存する場合が多い。蒸発器に液水が残存していると、再度、原燃料ガス、エアおよび改質水を供給してシステム起動を試みようとしても、蒸発器において改質水が過多となり着火不良や失火が起こり易くなることで、システム起動の失敗が繰り返されるおそれがある。 For example, if the temperature of the combustion section cannot be directly detected and the ignition determination is made using a temperature sensor that detects a temperature correlated to the temperature of the combustion section, there will be a delay in the ignition determination. In this way, in a fuel cell system where ignition cannot be confirmed immediately, when the system is started up, off-gas is ignited in the combustion section, and when the reformer moves to the steam reforming process, there is no shortage of reformed water. Therefore, it is necessary to supply reformed water before determining ignition. If the system fails to start due to ignition failure or misfire when the evaporator temperature has not reached the temperature at which reformed water can be evaporated, reformed water often remains in the evaporator as liquid water. . If liquid water remains in the evaporator, even if you try to start the system by supplying raw fuel gas, air, and reformed water again, there will be too much reformed water in the evaporator, resulting in poor ignition or misfire. This may lead to repeated system startup failures.

本発明の燃料電池システムは、着火不良や失火によってシステム起動に失敗した場合において、システム起動の失敗が繰り返されるのを抑制することができる燃料電池システムを提供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 provide a fuel cell system that can suppress repeated system startup failures when system startup fails due to ignition failure or misfire.

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 employs the following means to achieve the above-mentioned main objective.

本発明の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
原燃料ガスを水蒸気改質して前記燃料ガスを生成する改質部と、
改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に生成した水蒸気を前記改質部へ供給する蒸発部と、
前記改質部へ前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記蒸発部へ前記改質水を供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池へ前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させて燃焼熱により前記改質部と前記蒸発部とを加熱する燃焼部と、
前記燃焼部において前記オフガスを着火させる着火器と、
システム起動に際して、前記改質部へ前記原燃料ガスを供給すると共に前記燃料電池へ前記酸化剤ガスを供給して前記燃料電池からのオフガスを着火するよう前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置と前記着火器とを制御した後、着火の成否を判定する着火判定を行なう制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、システム起動に際して、前記着火判定の前に前記蒸発部への前記改質水の供給が開始されるよう前記改質水供給装置を制御し、着火不良または失火によりシステム起動に失敗すると、次にシステム起動する際には前記蒸発部への改質水の供給量を減量する、
ことを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention includes:
A fuel cell that generates electricity using fuel gas and oxidizing gas;
a reforming unit that steam-reforms raw fuel gas to generate the fuel gas;
an evaporation section that evaporates reformed water to generate water vapor and supplies the generated water vapor to the reforming section;
a raw fuel gas supply device that supplies the raw fuel gas to the reforming section;
a reformed water supply device that supplies the reformed water to the evaporation section;
an oxidant gas supply device that supplies the oxidant gas to the fuel cell;
a combustion section that burns off-gas from the fuel cell and heats the reforming section and the evaporation section with combustion heat;
a igniter that ignites the off-gas in the combustion section;
When starting up the system, the raw fuel gas supply device and the oxidizing gas are configured to supply the raw fuel gas to the reforming section and also supply the oxidizing gas to the fuel cell to ignite the off-gas from the fuel cell. a control device that controls the supply device and the igniter and then makes an ignition determination to determine whether ignition is successful;
A fuel cell system comprising:
The control device controls the reformed water supply device to start supplying the reformed water to the evaporator before the ignition determination when starting the system, and prevents system startup from failing due to ignition failure or misfire. Then, the next time the system is started up, the amount of reformed water supplied to the evaporation section is reduced.
The gist is that.

この本発明の燃料電池システムでは、システム起動に際して、着火判定の前に蒸発部への改質水の供給を開始し、着火不良または失火によりシステム起動に失敗すると、次にシステム起動する際には蒸発部への改質水の供給量を減量する。これにより、蒸発部の温度が改質水を蒸発できる温度に達していないときに着火不良や失火によりシステム起動に失敗して蒸発部に改質水（液水）が残存するものとしても、次にシステム起動する際に蒸発部に残存する液水により着火不良が失火が起こりやすくなるのを抑制することができる。この結果、着火不良や失火によってシステム起動に失敗した場合において、システム起動の失敗が繰り返されるのを抑制することができる燃料電池システムとすることができる。 In the fuel cell system of the present invention, when starting the system, the supply of reformed water to the evaporator section is started before the ignition judgment is made, and if the system start-up fails due to ignition failure or misfire, the next time the system is started up, Reduce the amount of reformed water supplied to the evaporator. As a result, even if the system fails to start due to ignition failure or misfire when the temperature of the evaporator has not reached the temperature at which the reformed water can be evaporated, the reformed water (liquid water) remains in the evaporator. It is possible to prevent ignition failure and misfire from occurring due to liquid water remaining in the evaporator when the system is started up. As a result, when the system startup fails due to ignition failure or misfire, it is possible to provide a fuel cell system that can suppress repeated system startup failures.

こうした本発明の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記着火不良または前記失火によりシステム起動に失敗する度に、次にシステム起動する際の前記改質水の供給量を前回よりも減量するものとしてもよい。こうすれば、着火不良が失火が繰り返されるのをより確実に抑制することができる。 In such a fuel cell system of the present invention, each time the system startup fails due to the ignition failure or the misfire, the control device reduces the amount of reformed water supplied at the next system startup compared to the previous time. You can also use it as In this way, repeated ignition failures and misfires can be more reliably suppressed.

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、前記着火不良または前記失火によりシステム起動に失敗した後、次にシステム起動する際に前記蒸発部の温度が所定温度以上のときには、前記改質水の供給量を減量しないものとしてもよい。こうすれば、次にシステム起動する際に、蒸発部の温度が改質水を気化できる温度に達しているにも拘わらず、改質水の供給量を減量することで蒸発部において改質水に不足が生じるのを回避することができる。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the control device may be configured to control the modification when the temperature of the evaporator section is equal to or higher than a predetermined temperature when the system is started next time after the system start-up has failed due to the ignition failure or the misfire. The amount of quality water supplied may not be reduced. In this way, when the system is started next time, even though the temperature of the evaporator has reached the temperature at which the reformed water can be vaporized, the amount of reformed water supplied will be reduced and the reformed water will be can avoid shortages.

さらに、本発明の燃料電池システムにおいて、前記燃焼部の温度に相関する温度を検出する温度センサを備え、前記制御装置は、前記温度センサにより検出される温度に基づいて前記着火判定を行なうものとしてもよい。燃焼部の温度を直接検出することができない燃料電池システムにおいては、着火判定に遅れが生じるため、システム起動の際に改質水に不足が生じることのないように着火判定の前に改質水に供給する必要があり、着火不良や失火によりシステム起動に失敗すると、蒸発部に改質水が液水として残存する。このため、こうした燃料電池システムにおいて本発明を適用する意義が高い。 Furthermore, the fuel cell system of the present invention includes a temperature sensor that detects a temperature correlated to the temperature of the combustion section, and the control device makes the ignition determination based on the temperature detected by the temperature sensor. Good too. In fuel cell systems where the temperature of the combustion part cannot be directly detected, there is a delay in determining ignition, so in order to avoid a shortage of reformed water when starting the system, the reformed water is If the system fails to start due to ignition failure or misfire, reformed water will remain in the evaporator as liquid water. Therefore, it is highly significant to apply the present invention to such a fuel cell system.

燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system. 起動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a startup control routine.

本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、図１に示すように、アノードガス（燃料ガス）中の水素とカソードガス（酸化剤ガス）中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池スタック２１を含む発電モジュール２０と、発電モジュール２０にアノードガスの原料となる原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を供給する原燃料ガス供給装置３０と、発電モジュール２０に原燃料ガスからアノードガスへの水蒸気改質に必要な改質水を供給する改質水供給装置４０と、発電モジュール２０（燃料電池スタック２１）にカソードガスとしてのエアを供給するエア供給装置５０と、発電モジュール２０で発生した排熱を回収するための排熱回収装置６０と、燃料電池スタック２１の出力端子に接続されると共にリレーを介して電力系統２から負荷４への電力ライン３に接続されるパワーコンディショナ７０と、を備える。これらは、筐体１２に収容されている。筐体１２には、吸気口１２ａと排気口１２ｂとが形成されており、吸気口１２ａの近傍には、外気を取り込んで筐体１２の内部を換気するための換気ファン１４が設置されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 of this embodiment includes a fuel cell stack 21 that generates electricity through an electrochemical reaction between hydrogen in an anode gas (fuel gas) and oxygen in a cathode gas (oxidant gas). a power generation module 20 including a power generation module 20; a raw fuel gas supply device 30 that supplies raw fuel gas (for example, natural gas or LP gas) that is a raw material for anode gas to the power generation module 20; The reformed water supply device 40 supplies reformed water necessary for steam reforming, the air supply device 50 supplies air as cathode gas to the power generation module 20 (fuel cell stack 21), and the power generation module 20 An exhaust heat recovery device 60 for recovering exhaust heat, and a power conditioner 70 connected to the output terminal of the fuel cell stack 21 and connected to the power line 3 from the power system 2 to the load 4 via a relay. , is provided. These are housed in a housing 12. The housing 12 is formed with an intake port 12a and an exhaust port 12b, and a ventilation fan 14 is installed near the intake port 12a to take in outside air and ventilate the inside of the housing 12. .

発電モジュール２０は、燃料電池スタック２１や、気化器２２、２つの改質器２３を含み、これらは、本実施形態の燃料電池ケースとしてのモジュールケース２９に収容されている。本実施形態では、発電モジュール２０は、２つの燃料電池スタック２１を有し、２つの燃料電池スタック２１は、間隔をおいて互いに対向するようにモジュールケース２９内に配置されたマニホールド２４上に設置される。 The power generation module 20 includes a fuel cell stack 21, a vaporizer 22, and two reformers 23, which are housed in a module case 29 that serves as the fuel cell case of this embodiment. In this embodiment, the power generation module 20 has two fuel cell stacks 21, and the two fuel cell stacks 21 are installed on a manifold 24 arranged in a module case 29 so as to face each other with a gap between them. be done.

各燃料電池スタック２１は、酸化ジルコニウム等の電解質と当該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それぞれ有すると共に図１中、左右方向（水平方向）に配列された複数の固体酸化物形の単セルを有する。各単セルのアノード電極内には、図示しないアノードガス通路が単セルの配列方向と直交する方向すなわち上下方向に延在するように形成されている。また、各単セルのカソード電極の周囲には、カソードガスを流通させる図示しないカソードガス通路が単セルの配列方向に直交する方向すなわち上下方向に延在するように形成されている。各単セルのアノードガス通路は、マニホールド２４に接続され、各単セルのカソードガス通路は、モジュールケース２９内のエア通路に接続される。更に、２つの燃料電池スタック２１の間（近傍）には、両者との距離が同一となるように温度センサ９４が設置されている。温度センサ９４は、各燃料電池スタック２１の温度に相関する温度Ｔ４を検出する。 Each fuel cell stack 21 includes an electrolyte such as zirconium oxide, an anode electrode and a cathode electrode that sandwich the electrolyte, and a plurality of solid oxide monomers arranged in the left-right direction (horizontal direction) in FIG. It has a cell. An anode gas passage (not shown) is formed in the anode electrode of each unit cell so as to extend in a direction perpendicular to the arrangement direction of the unit cells, that is, in a vertical direction. Further, around the cathode electrode of each unit cell, a cathode gas passage (not shown) through which cathode gas flows is formed so as to extend in a direction perpendicular to the arrangement direction of the unit cells, that is, in a vertical direction. The anode gas passage of each single cell is connected to the manifold 24, and the cathode gas passage of each single cell is connected to an air passage within the module case 29. Further, a temperature sensor 94 is installed between (near) the two fuel cell stacks 21 so that the distance therebetween is the same. Temperature sensor 94 detects temperature T4 that correlates with the temperature of each fuel cell stack 21.

発電モジュール２０の気化器２２および改質器２３は、モジュールケース２９内の２つの燃料電池スタック２１の上方に両者と間隔をおいて配設される。本実施形態では、一方の燃料電池スタック２１の上方に気化器２２および一方の改質器２３が配置され、他方の燃料電池スタック２１の上方に他方の改質器２３が配置される。更に、一方の燃料電池スタック２１と気化器２２および一方の改質器２３との間、並びに他方の燃料電池スタック２１と他方の改質器２３との間には、燃料電池スタック２１の作動や、気化器２２および改質器２３での反応に必要な熱を発生させる燃焼部２５が画成されている。各燃焼部２５には、着火ヒータ２６が設置されている。 The vaporizer 22 and reformer 23 of the power generation module 20 are arranged above the two fuel cell stacks 21 in the module case 29 with a space therebetween. In this embodiment, a vaporizer 22 and one reformer 23 are arranged above one fuel cell stack 21, and the other reformer 23 is arranged above the other fuel cell stack 21. Further, between the fuel cell stack 21 on one side and the vaporizer 22 and the reformer 23 on the other hand, and between the other fuel cell stack 21 and the other reformer 23, there are , a combustion section 25 that generates the heat necessary for the reaction in the vaporizer 22 and reformer 23 is defined. An ignition heater 26 is installed in each combustion section 25.

気化器２２は、燃焼部２５からの熱により原燃料ガス供給装置３０からの原燃料ガスと改質水供給装置４０からの改質水とを加熱し、原燃料ガスを予熱すると共に改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。気化器２２により予熱された原燃料ガスは、水蒸気と混合され、その混合ガスは、当該気化器２２から改質器２３に流入する。また、改質器２３には、当該改質器２３に流入する混合ガスの温度Ｔ１を検出する温度センサ９１が設置されている。 The vaporizer 22 heats the raw fuel gas from the raw fuel gas supply device 30 and the reformed water from the reformed water supply device 40 using heat from the combustion section 25, preheats the raw fuel gas, and converts the reformed water into evaporates to produce water vapor. The raw fuel gas preheated by the vaporizer 22 is mixed with water vapor, and the mixed gas flows from the vaporizer 22 into the reformer 23 . Furthermore, a temperature sensor 91 is installed in the reformer 23 to detect the temperature T1 of the mixed gas flowing into the reformer 23.

改質器２３は、その内部に充填された例えばＲｕ系またはＮｉ系の改質触媒を有し、燃焼部２５からの熱の存在下で、改質触媒による気化器２２からの混合ガスの反応（水蒸気改質反応）によって水素ガスと一酸化炭素とを生成する。更に、改質器２３は、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気との反応（一酸化炭素シフト反応）によって水素ガスと二酸化炭素とを生成する。これにより、改質器２３によって、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の原燃料ガス等を含むアノードガスが生成されることになる。改質器２３により生成されたアノードガスは、配管やマニホールド２４を介して各単セルのアノードガス通路へ流入し、アノード電極に供給される。 The reformer 23 has, for example, a Ru-based or Ni-based reforming catalyst filled therein, and in the presence of heat from the combustion section 25, the reforming catalyst reacts the mixed gas from the vaporizer 22. Hydrogen gas and carbon monoxide are generated by (steam reforming reaction). Furthermore, the reformer 23 generates hydrogen gas and carbon dioxide by a reaction between carbon monoxide generated in the steam reforming reaction and steam (carbon monoxide shift reaction). As a result, the reformer 23 generates an anode gas containing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, unreformed raw fuel gas, and the like. The anode gas generated by the reformer 23 flows into the anode gas passage of each unit cell via piping and the manifold 24, and is supplied to the anode electrode.

また、燃料電池スタック２１の各単セルのカソード電極には、モジュールケース２９内に形成されたエア通路を介してカソードガスとしてのエアが供給される。各単セルのカソード電極では、酸化物イオン（Ｏ₂ ^-）が生成され、当該酸化物イオンが電解質を透過してアノード電極で水素や一酸化炭素と反応することにより電気エネルギが得られる。各単セルにおいて電気化学反応（発電）に使用されなかったアノードガス（以下、「アノードオフガス」という）およびカソードガス（以下、「カソードオフガス」という）は、各単セルのアノードガス通路やカソードガス通路から上方の燃焼部２５へと流出する。 Furthermore, air as a cathode gas is supplied to the cathode electrode of each single cell of the fuel cell stack 21 through an air passage formed in the module case 29 . Oxide ions (O ₂ ⁻ ) are generated at the cathode electrode of each unit cell, and the oxide ions pass through the electrolyte and react with hydrogen and carbon monoxide at the anode electrode, thereby obtaining electrical energy. The anode gas (hereinafter referred to as "anode off gas") and cathode gas (hereinafter referred to as "cathode off gas") that are not used for electrochemical reactions (power generation) in each single cell are stored in the anode gas passage and cathode gas of each single cell. It flows out from the passage to the combustion section 25 above.

各単セルから燃焼部２５に流入したアノードオフガスは、水素や一酸化炭素等の燃料成分を含む可燃性ガスであり、各単セルから燃焼部２５に流入した酸素を含むカソードオフガスと混合される。以下、アノードオフガスとカソードオフガスとの混合ガスを「オフガス」という。そして、着火ヒータ２６により点火させられて燃焼部２５でオフガス（アノードオフガス）が着火すると、当該オフガスの燃焼により、燃料電池スタック２１の作動や、気化器２２での原燃料ガスの予熱や水蒸気の生成、改質器２３での水蒸気改質反応等に必要な熱が発生することになる。また、燃焼部２５では、未燃燃料や水蒸気を含む燃焼排ガスが生成され、当該燃焼排ガスは、燃焼触媒２７を介して熱交換器６２へ供給される。燃焼触媒２７は、燃焼排ガス中の未燃燃料を再燃焼させるための酸化触媒である。更に、燃焼触媒２７が設けられたガス通路には、燃焼触媒２７を暖機するための触媒ヒータ２８や、燃焼排ガスの温度Ｔ８を検出する温度センサ９８が設置されている。 The anode off-gas that has flowed into the combustion section 25 from each single cell is a flammable gas containing fuel components such as hydrogen and carbon monoxide, and is mixed with the cathode off-gas containing oxygen that has flowed into the combustion section 25 from each single cell. . Hereinafter, the mixed gas of anode offgas and cathode offgas will be referred to as "offgas." Then, when the off-gas (anode off-gas) is ignited by the ignition heater 26 and ignited in the combustion section 25, the combustion of the off-gas causes the operation of the fuel cell stack 21, the preheating of raw fuel gas in the vaporizer 22, and the generation of water vapor. Heat necessary for generation, steam reforming reaction in the reformer 23, etc. will be generated. Further, in the combustion section 25 , combustion exhaust gas containing unburned fuel and water vapor is generated, and the combustion exhaust gas is supplied to the heat exchanger 62 via the combustion catalyst 27 . The combustion catalyst 27 is an oxidation catalyst for reburning unburned fuel in the combustion exhaust gas. Further, in the gas passage where the combustion catalyst 27 is provided, a catalyst heater 28 for warming up the combustion catalyst 27 and a temperature sensor 98 for detecting the temperature T8 of the combustion exhaust gas are installed.

原燃料ガス供給装置３０は、原燃料ガスを供給する原燃料供給源１と気化器２２とを接続する原燃料ガス供給管３１と、当該原燃料ガス供給管３１に組み込まれた開閉弁（２連弁）３２，３３、オリフィス３４、ガスポンプ３５および脱硫器３６とを有する。原燃料ガスは、ガスポンプ３５を作動させることで、原燃料供給源１から脱硫器３６を介して気化器２２へと圧送（供給）される。脱硫器３６は、例えば常温脱硫式の脱硫器として構成される。また、原燃料ガス供給管３１の開閉弁３３とオリフィス３４との間には、原燃料ガス供給管３１内の圧力を検出する圧力センサ３７や、原燃料ガス供給管３１を流れる原燃料ガスの単位時間当りの流量（ガス流量Ｑｇ）を検出する流量センサ３８が設置されている。 The raw fuel gas supply device 30 includes a raw fuel gas supply pipe 31 that connects the raw fuel supply source 1 that supplies raw fuel gas and the vaporizer 22, and an on-off valve (2) built into the raw fuel gas supply pipe 31. (connection valves) 32, 33, an orifice 34, a gas pump 35, and a desulfurizer 36. The raw fuel gas is pumped (supplied) from the raw fuel supply source 1 to the vaporizer 22 via the desulfurizer 36 by operating the gas pump 35 . The desulfurizer 36 is configured, for example, as a desulfurizer of a room temperature desulfurization type. Further, between the on-off valve 33 and the orifice 34 of the raw fuel gas supply pipe 31, a pressure sensor 37 for detecting the pressure inside the raw fuel gas supply pipe 31 and a pressure sensor 37 for detecting the pressure inside the raw fuel gas supply pipe 31 are installed. A flow rate sensor 38 is installed to detect the flow rate per unit time (gas flow rate Qg).

改質水供給装置４０は、改質水を貯留する改質水タンク４２と、改質水タンク４２と気化器２２とを接続する改質水供給管４１と、改質水供給管４１に組み込まれた改質水ポンプ４３とを有する。改質水タンク４２内の改質水は、改質水ポンプ４３を作動させることで、当該改質水ポンプ４３により気化器２２へと圧送（供給）される。 The reformed water supply device 40 is assembled into a reformed water tank 42 that stores reformed water, a reformed water supply pipe 41 that connects the reformed water tank 42 and the vaporizer 22, and the reformed water supply pipe 41. and a reforming water pump 43. The reformed water in the reformed water tank 42 is pumped (supplied) to the vaporizer 22 by the reformed water pump 43 by operating the reformed water pump 43 .

エア供給装置５０は、モジュールケース２９内に形成されたエア通路に接続されるエア供給管５１と、エア供給管５１の入口に設けられたエアフィルタ５２と、エア供給管５１に組み込まれたエアポンプ５３とを有する。エアポンプ５３を作動させることで、カソードガスとしてのエアは、エアフィルタ５２を介してエア供給管５１に吸引され、モジュールケース２９内のエア通路を経て各燃料電池スタック２１へと圧送（供給）される。 The air supply device 50 includes an air supply pipe 51 connected to an air passage formed in the module case 29, an air filter 52 provided at the entrance of the air supply pipe 51, and an air pump incorporated in the air supply pipe 51. 53. By operating the air pump 53, air as a cathode gas is sucked into the air supply pipe 51 via the air filter 52, and is forcefully sent (supplied) to each fuel cell stack 21 through the air passage in the module case 29. Ru.

排熱回収装置６０は、湯水を貯留する貯湯タンク６３と、発電モジュール２０の燃焼部２５で生成された燃焼排ガスと湯水とを熱交換する熱交換器６２と、貯湯タンク６３と熱交換器６２とを接続する循環配管６１と、循環配管６１に組み込まれた循環ポンプ６４とを有する。貯湯タンク６３内に貯留されている湯水は、循環ポンプ６４を作動させることで、熱交換器６２へと導入され、熱交換器６２で燃焼排ガスとの熱交換によって昇温させられた後、貯湯タンク６３へと返送される。熱交換器６２で湯水との熱交換によって燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮し、これにより凝縮水が得られる。 The exhaust heat recovery device 60 includes a hot water storage tank 63 that stores hot water, a heat exchanger 62 that exchanges heat between the combustion exhaust gas generated in the combustion section 25 of the power generation module 20 and the hot water, and the hot water storage tank 63 and the heat exchanger 62. and a circulation pump 64 built into the circulation pipe 61. The hot water stored in the hot water storage tank 63 is introduced into the heat exchanger 62 by operating the circulation pump 64, and after being raised in temperature by heat exchange with combustion exhaust gas in the heat exchanger 62, the hot water is stored in the hot water storage tank 63. It is returned to tank 63. Water vapor in the combustion exhaust gas is condensed by heat exchange with hot water in the heat exchanger 62, thereby obtaining condensed water.

また、排熱回収装置６０の熱交換器６２は、配管６６を介して改質水タンク４２と接続されており、燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮することにより得られた凝縮水は、当該配管６６を介して改質水タンク４２内へと導入される。更に、熱交換器６２の燃焼排ガスの通路は、燃焼排ガス排出管６７に接続されている。これにより、発電モジュール２０の燃焼部２５から排出されて熱交換器６２で水分が除去された排ガスは、燃焼排ガス排出管６７を介して大気中に排出される。 Further, the heat exchanger 62 of the exhaust heat recovery device 60 is connected to the reformed water tank 42 via a pipe 66, and the condensed water obtained by condensing water vapor in the combustion exhaust gas is The reformed water is introduced into the reformed water tank 42 via. Further, the combustion exhaust gas passage of the heat exchanger 62 is connected to a combustion exhaust gas exhaust pipe 67. As a result, the exhaust gas discharged from the combustion section 25 of the power generation module 20 and from which moisture has been removed by the heat exchanger 62 is discharged into the atmosphere via the combustion exhaust gas discharge pipe 67.

パワーコンディショナ７０は、燃料電池スタック２１から出力された直流電圧を所定電圧（例えば、ＤＣ２５０Ｖ～３００Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータや、変換された直流電圧を電力系統２と連系可能な交流電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）に変換するインバータを有する。燃料電池スタック２１の出力端子には、当該燃料電池スタック２１から出力される電流Ｉを検出する図示しない電流センサが設けられ、燃料電池スタック２１の出力端子間には、燃料電池スタック２１の端子間電圧を検出する図示しない電圧センサが設けられている。パワーコンディショナ７０は、システムに要求される要求発電電力に応じた電流が燃料電池スタック２１から出力されるようＤＣ／ＤＣコンバータやインバータが備えるスイッチング素子をスイッチング制御する。 The power conditioner 70 includes a DC/DC converter that converts the DC voltage output from the fuel cell stack 21 into a predetermined voltage (for example, DC 250V to 300V), and an AC converter that can connect the converted DC voltage to the power system 2. It has an inverter that converts the voltage (for example, AC 200V). The output terminal of the fuel cell stack 21 is provided with a current sensor (not shown) that detects the current I output from the fuel cell stack 21. A voltage sensor (not shown) is provided to detect voltage. The power conditioner 70 performs switching control on switching elements included in the DC/DC converter and the inverter so that the fuel cell stack 21 outputs a current corresponding to the required generated power required by the system.

パワーコンディショナ７０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。電源基板７２は、燃料電池スタック２１からの直流電圧や電力系統２からの交流電圧を補機類の作動に適した直流電圧に変換して当該補機類に供給するものである。実施形態では、補機類としては、換気ファン１４や開閉弁３２，３３、ガスポンプ３５、改質水ポンプ４３、エアポンプ５３、循環ポンプ６４などを挙げることができる。 A power supply board 72 is connected to a power line branched from the power conditioner 70. The power supply board 72 converts the DC voltage from the fuel cell stack 21 and the AC voltage from the power system 2 into a DC voltage suitable for the operation of the auxiliary equipment, and supplies the DC voltage to the auxiliary equipment. In the embodiment, examples of auxiliary equipment include the ventilation fan 14, the on-off valves 32 and 33, the gas pump 35, the reformed water pump 43, the air pump 53, and the circulation pump 64.

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、図示しない不揮発性メモリと、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３７や流量センサ３８、温度センサ９１，９４，９８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、換気ファン１４のファンモータや開閉弁３２，３３のソレノイド、ガスポンプ３５のポンプモータ、改質水ポンプ４３のポンプモータ、エアポンプ５３のポンプモータ、循環ポンプ６４のポンプモータ、パワーコンディショナ７０のＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ、電源基板７２、着火ヒータ２６、触媒ヒータ２８などへの各種制御信号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 around a CPU 81, and includes, in addition to the CPU 81, a ROM 82 for storing processing programs, a RAM 83 for temporarily storing data, a timer 84 for measuring time, and a non-volatile memory (not shown). It includes a digital memory and an input/output port (not shown). Various detection signals from the pressure sensor 37, flow rate sensor 38, temperature sensors 91, 94, 98, etc. are input to the control device 80 via input ports. The control device 80 also controls the fan motor of the ventilation fan 14, the solenoids of the on-off valves 32 and 33, the pump motor of the gas pump 35, the pump motor of the reformed water pump 43, the pump motor of the air pump 53, and the pump motor of the circulation pump 64. , various control signals to the DC/DC converter and inverter of the power conditioner 70, the power supply board 72, the ignition heater 26, the catalyst heater 28, etc. are outputted via the output port.

次に、こうして構成された本実施形態の燃料電池システム１０の動作、特にシステム起動する際の動作について説明する。図２は、制御装置８０のＣＰＵ８１により実行される起動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、システム起動が指示されたときに実行される。 Next, the operation of the fuel cell system 10 of this embodiment configured in this manner, particularly the operation when starting the system, will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a startup control routine executed by the CPU 81 of the control device 80. This routine is executed when system startup is instructed.

起動制御ルーチンでは、制御装置８０のＣＰＵ８１は、まず、燃料成分の吸着が飽和状態に達するまで脱硫器３６に原燃料ガスを供給する燃料吸着処理（ステップＳ１００）、燃焼部２５内をエアの供給によってパージするパージ処理（ステップＳ１１０）を順次実行した後、燃焼部２５に燃料（原燃料ガス）とエアとを供給して燃焼部２５においてその混合ガスに着火するステップＳ１２０～Ｓ２４０の着火処理へ移行する。 In the startup control routine, the CPU 81 of the control device 80 first performs a fuel adsorption process (step S100) in which raw fuel gas is supplied to the desulfurizer 36 until adsorption of fuel components reaches a saturated state, and air is supplied into the combustion section 25. After sequentially executing the purge process (step S110), the process proceeds to steps S120 to S240, where fuel (raw fuel gas) and air are supplied to the combustion section 25 and the mixed gas is ignited in the combustion section 25. Transition.

着火処理では、まず、予め定められた所定量Ｑｇｓｅｔを目標ガス流量Ｑｇｔａｇに設定してガスポンプ３５を制御すると共に予め定められた所定量Ｑａｓｅｔを目標エア流量Ｑａｔａｇに設定してエアポンプ５３を制御することにより原燃料ガスとエアの供給を開始し（ステップＳ１２０）、燃焼部２５に供給された混合ガスに着火するよう着火ヒータ２６を制御する（ステップＳ１３０）。次に、フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、フラグＦは、前回のシステム起動において着火不良や失火によりそのシステム起動に失敗したか否かを示すフラグであり、値０はシステム起動に失敗していないことを示し、値１はシステム起動に失敗したことを示す。 In the ignition process, first, a predetermined amount Qgset is set as the target gas flow rate Qgtag to control the gas pump 35, and a predetermined amount Qaset is set as the target air flow rate Qatag to control the air pump 53. The supply of raw fuel gas and air is started (step S120), and the ignition heater 26 is controlled to ignite the mixed gas supplied to the combustion section 25 (step S130). Next, it is determined whether the flag F is 0 (step S140). Here, flag F is a flag indicating whether or not the system startup failed due to ignition failure or misfire in the previous system startup, and a value of 0 indicates that the system startup has not failed, and a value of 1 indicates that the system startup has failed. Indicates that startup has failed.

フラグＦが値０であると判定すると、予め定められた所定量Ｑｗｓｅｔを目標改質水流量Ｑｗ＊に設定した改質水ポンプ４３を制御することにより改質水の供給を開始する（ステップＳ１５０）。そして、予め定められた規定時間Ｔｓｅｔ１が経過するまでに温度センサ９４により検出される温度Ｔ４が着火判定閾値α１以上になったか否かを判定することにより着火の成否を判定する着火判定を行なう（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）。ここで、本実施形態では、燃焼部２５に温度センサが設置されておらず、燃焼部２５の温度を直接検出することができないため、着火判定は、燃焼部２５の温度に相関する温度を検出する温度センサ、すなわち２つの燃料電池スタック２１の間（燃料電池スタック２１の近傍）に設置された温度センサ９４からの温度Ｔ４に基づいて行なわれる。なお、後述する失火判定についても同様である。 If it is determined that the flag F is 0, the supply of reformed water is started by controlling the reforming water pump 43 which sets a predetermined amount Qwset as the target reforming water flow rate Qw* (step S150 ). Then, an ignition determination is performed to determine the success or failure of ignition by determining whether the temperature T4 detected by the temperature sensor 94 has become equal to or higher than the ignition determination threshold α1 before a predetermined specified time Tset1 has elapsed ( Steps S160, S170). Here, in this embodiment, since a temperature sensor is not installed in the combustion section 25 and the temperature of the combustion section 25 cannot be directly detected, the ignition determination is performed by detecting a temperature correlated to the temperature of the combustion section 25. This is based on the temperature T4 from the temperature sensor 94 installed between the two fuel cell stacks 21 (near the fuel cell stacks 21). The same applies to the misfire determination described below.

規定時間Ｔｓｅｔ１が経過するまで温度Ｔ４が着火判定閾値α１以上になったと判定すると、着火が成功したと判断し、続いて、温度センサ９４により検出される温度Ｔ４が失火判定閾値α２未満であるか否かの判定、すなわち失火が生じたか否かの失火判定（ステップＳ１８０）と、温度Ｔ４が発電許可温度α３以上であるか否かの判定、すなわち発電が許可されるか否かの発電許可判定（ステップＳ１９０）とをそれぞれ行なう。温度Ｔ４が失火判定閾値α２未満となることなく、温度Ｔ４が発電許可温度α３以上になったと判定すると、水蒸気改質行程が正常に行なわれて発電の準備が整ったと判断し、フラグＦに値０を設定すると共に（ステップＳ２３０）、発電処理を開始して（ステップＳ２４０）、起動制御ルーチンを終了する。 If it is determined that the temperature T4 has become equal to or higher than the ignition determination threshold α1 until the specified time Tset1 has elapsed, it is determined that ignition has been successful, and then whether the temperature T4 detected by the temperature sensor 94 is less than the misfire determination threshold α2? A determination as to whether or not a misfire has occurred (step S180); and a determination as to whether or not the temperature T4 is equal to or higher than the power generation permission temperature α3, that is, a power generation permission determination as to whether or not power generation is permitted. (Step S190). If it is determined that the temperature T4 has become equal to or higher than the power generation permission temperature α3 without falling below the misfire determination threshold α2, it is determined that the steam reforming process has been carried out normally and preparations for power generation are complete, and a value is set in flag F. 0 (step S230), starts power generation processing (step S240), and ends the startup control routine.

一方、ステップＳ１６０，Ｓ１７０（着火判定）において温度Ｔ４が着火判定閾値α１以上にならないまま規定時間Ｔｓｅｔ１が経過したと判定すると、着火不良が生じたと判定し、ステップＳ１８０（失火判定）において温度Ｔ４が失火判定閾値α２未満になったと判定すると、失火が発生したと判定して、それぞれフラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、ステップＳ１１０のパージ処理に戻り、パージ処理からシステム起動を再実行する。システム起動を再実行すると、着火処理のステップＳ１４０においてフラグＦが値１であると判定されるため、次に、温度センサ９１により検出される温度Ｔ１（気化器２２の温度）が気化可能温度β未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、気化可能温度βは、気化器２２の温度が改質水を十分に気化させることができる温度にあるか否かを判定するための閾値である。温度Ｔ１が気化可能温度β未満であると判定すると、前回に設定した目標改質水流量よりも減量した流量を新たな目標改質水流量Ｑｗｔａｇに設定して改質水ポンプ４３を制御し（ステップＳ２２０）、ステップＳ１６０，Ｓ１７０の着火判定へ進む。目標改質水流量Ｑｗｔａｇの減量は、例えば前回に設定した目標改質水流量の５０％程度の流量を新たな目標改質水流量Ｑｗｔａｇに設定することにより行なう。すなわち、着火不良や失火によりシステム起動に失敗する度に、次にシステム起動するときには、気化器２２への改質水の供給量を段階的に減らしていくのである。一方、温度Ｔ１が気化可能温度β未満でないと判定したときには、気化器２２の温度は改質水を気化することができる温度に達しており、気化器２２には改質水が液水として残存していないと判断し、所定量Ｑｗｓｅｔを目標改質水流量Ｑｗｔａｇに設定して改質水ポンプ４３を制御し（ステップＳ１５０）、ステップＳ１６０，Ｓ１７０の着火判定へ進む。そして、着火判定において着火が成功したと判定され、続く、失火判定において失火が発生したと判定されることなく、発電許可判定において発電許可がなされると、フラグＦを値０に設定すると共に発電処理を開始して（ステップＳ２３０，Ｓ２４０）、起動制御ルーチンを終了する。 On the other hand, if it is determined in steps S160 and S170 (ignition determination) that the specified time Tset1 has elapsed without the temperature T4 becoming equal to or higher than the ignition determination threshold α1, it is determined that an ignition failure has occurred, and in step S180 (misfire determination), the temperature T4 is If it is determined that the misfire has become less than the misfire determination threshold α2, it is determined that a misfire has occurred, and each flag F is set to a value of 1 (step S200), and the process returns to the purge process in step S110 and restarts the system startup from the purge process. Execute. When the system is restarted, the flag F is determined to have a value of 1 in step S140 of the ignition process. It is determined whether or not it is less than (step S210). Here, the vaporizable temperature β is a threshold value for determining whether the temperature of the vaporizer 22 is at a temperature at which the reformed water can be sufficiently vaporized. When it is determined that the temperature T1 is less than the vaporizable temperature β, the reforming water pump 43 is controlled by setting a new target reforming water flow rate Qwtag to a flow rate that is smaller than the target reforming water flow rate set last time. Step S220), the process proceeds to ignition determination in steps S160 and S170. The target reforming water flow rate Qwtag is reduced, for example, by setting a new target reforming water flow rate Qwtag to about 50% of the previously set target reforming water flow rate. That is, each time the system fails to start due to ignition failure or misfire, the amount of reformed water supplied to the carburetor 22 is gradually reduced the next time the system is started. On the other hand, when it is determined that the temperature T1 is not lower than the vaporizable temperature β, the temperature of the vaporizer 22 has reached a temperature at which the reformed water can be vaporized, and the reformed water remains in the vaporizer 22 as liquid water. It is determined that the target reforming water flow rate Qwtag is not the same, and the reforming water pump 43 is controlled by setting the predetermined amount Qwset to the target reforming water flow rate Qwtag (step S150), and the process proceeds to ignition determination in steps S160 and S170. Then, if it is determined that the ignition was successful in the ignition determination, and the generation permission is granted in the power generation permission determination without determining that a misfire has occurred in the subsequent misfire determination, the flag F is set to the value 0 and the generation of power is The process is started (steps S230, S240), and the startup control routine is ended.

上述したように、本実施形態では、燃焼部２５の温度を直接検出することはできず、着火判定は、燃焼部２５の温度に相関する温度、すなわち温度センサ９４により検出されるＴ４に基づいて行なわれる。このため、着火の成否の検出には遅れが生じる。そこで、本実施形態では、燃焼部２５においてオフガスが着火された後、改質器２３における水蒸気改質行程への移行の際に改質水に不足が生じることがないように、気化器２２への改質水の供給を、着火判定の前に開始することとしている。このため、着火不良や失火によりシステム起動が失敗すると、気化器２２の温度は改質水を気化できる温度に達しておらず、気化器２２には、改質水が液水として残存していることが多い。この場合、次にシステム起動を再実行するときに改質水の供給量を通常通りの所定量Ｑｗｓｅｔに設定すると、気化器２２において改質水の水量が過多となり、改質水の気化に必要なエネルギ消費が増加する結果、着火不良や失火が起こり易くなり、システム起動の失敗が繰り返されるおそれが生じる。本実施形態では、着火不良が失火によりシステム起動に失敗すると、次にシステム起動を再実行するときには、改質水の供給量を前回よりも減量するから、気化器２２における改質水の水量を適正な水量とすることができ、着火不良や失火が繰り返されるのを抑制することができる。 As described above, in this embodiment, the temperature of the combustion section 25 cannot be directly detected, and the ignition determination is based on the temperature correlated to the temperature of the combustion section 25, that is, T4 detected by the temperature sensor 94. It is done. Therefore, there is a delay in detecting the success or failure of ignition. Therefore, in the present embodiment, after the off-gas is ignited in the combustion section 25, it is transferred to the vaporizer 22 so that there is no shortage of reformed water when transitioning to the steam reforming process in the reformer 23. The supply of reformed water is started before the ignition judgment. Therefore, if the system startup fails due to ignition failure or misfire, the temperature of the vaporizer 22 does not reach the temperature at which the reformed water can be vaporized, and the reformed water remains in the vaporizer 22 as liquid water. There are many things. In this case, if the reformed water supply amount is set to the usual predetermined amount Qwset when the system is restarted next time, the amount of reformed water in the vaporizer 22 will be excessive, and the amount of reformed water required for vaporizing the reformed water will be too large. As a result of this increase in energy consumption, ignition failure and misfire are more likely to occur, leading to the risk of repeated system start-up failures. In this embodiment, if the system startup fails due to a misfire due to ignition failure, the amount of reformed water supplied in the carburetor 22 is reduced the next time the system is restarted. The amount of water can be set appropriately, and repeated ignition failures and misfires can be suppressed.

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１０では、システム起動に際して、着火判定の前に蒸発部への改質水の供給を開始し、着火不良または失火によりシステム起動に失敗すると、次にシステム起動する際には蒸発部への改質水の供給量を減量する。これにより、蒸発部の温度が改質水を蒸発できる温度に達していないときに着火不良や失火によりシステム起動に失敗して蒸発部に改質水（液水）が残存するものとしても、次にシステム起動する際に蒸発部に残存する液水により着火不良が失火が起こりやすくなるのを抑制することができる。この結果、着火不良や失火によってシステム起動に失敗した場合において、システム起動の失敗が繰り返されるのを抑制することができる燃料電池システムとすることができる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment described above, when starting the system, the supply of reformed water to the evaporator is started before the ignition determination, and if the system start-up fails due to ignition failure or misfire, then the system starts up. When doing so, reduce the amount of reformed water supplied to the evaporator. As a result, even if the system fails to start due to ignition failure or misfire when the temperature of the evaporator has not reached the temperature at which the reformed water can be evaporated, the reformed water (liquid water) remains in the evaporator. It is possible to prevent ignition failure and misfire from occurring due to liquid water remaining in the evaporator when the system is started up. As a result, when the system startup fails due to ignition failure or misfire, it is possible to provide a fuel cell system that can suppress repeated system startup failures.

また、本実施形態の燃料電池システム１０では、着火不良または失火によりシステム起動に失敗した後、次にシステム起動する際に気化器２２の温度Ｔ１が気化可能温度β以上のときには、改質水の供給量を減量しない。これにより、次にシステム起動する際に、気化器２２の温度が改質水を気化できる温度に達しているにも拘わらず、改質水の供給量を減量することで気化器２２において改質水に不足が生じるのを回避することができる。 In addition, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, after the system startup fails due to ignition failure or misfire, when the temperature T1 of the vaporizer 22 is equal to or higher than the vaporization temperature β when the system is started next time, the reformed water is Do not reduce supply. As a result, when the system is started up next time, even though the temperature of the vaporizer 22 has reached the temperature at which the reformed water can be vaporized, the amount of reformed water supplied is reduced and the reformed water is reformed in the vaporizer 22. Water shortages can be avoided.

実施形態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。実施形態では、燃料電池スタック２１が「燃料電池」に相当し、改質器２３が「改質部」に相当し、気化器２２が「蒸発部」に相当し、原燃料ガス供給装置３０が「原燃料ガス供給装置」に相当し、改質水供給装置４０が「改質水供給装置」に相当し、エア供給装置５０が「酸化剤ガス供給装置」に相当し、燃焼部２５が「燃焼部」に相当し、着火ヒータ２６が「着火器」に相当し、制御装置８０が「制御装置」に相当する。また、温度センサ９４が「温度センサ」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the section of means for solving the problems will be explained. In the embodiment, the fuel cell stack 21 corresponds to a "fuel cell", the reformer 23 corresponds to a "reforming section", the vaporizer 22 corresponds to an "evaporation section", and the raw fuel gas supply device 30 corresponds to a "reforming section". The reformed water supply device 40 corresponds to a "raw fuel gas supply device," the air supply device 50 corresponds to an "oxidant gas supply device," and the combustion section 25 corresponds to a "reformed water supply device." The ignition heater 26 corresponds to a "combustor", the ignition heater 26 corresponds to a "lighter", and the control device 80 corresponds to a "control device". Further, the temperature sensor 94 corresponds to a "temperature sensor".

なお、実施形態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、実施形態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、実施形態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。 The correspondence relationship between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is that the embodiment implements the invention described in the column of means for solving the problem. Since this is an example for specifically explaining a form for solving the problem, it is not intended to limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problems. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description in that column, and the embodiments should be based on the description of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just one specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態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 mode for implementing the present invention has been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and may be modified in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.

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。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing industry of a fuel cell system, etc.

１原燃料供給源、２電力系統、３電力ライン、４負荷、１０燃料電池システム、１２筐体、１２ａ吸気口、１２ｂ排気口、１４換気ファン、２０発電モジュール、２１燃料電池スタック、２２気化器、２３改質器、２４マニホールド、２５燃焼部、２６着火ヒータ、２７燃焼触媒、２８触媒ヒータ、２９モジュールケース、３０原燃料ガス供給装置、３１原燃料ガス供給管、３２，３３開閉弁、３４オリフィス、３５ガスポンプ、３６脱硫器、３７圧力センサ、３８流量センサ、４０改質水供給装置、４１改質水供給管、４２改質水タンク、４３改質水ポンプ、５０エア供給装置、５１エア供給管、５２エアフィルタ、５３エアポンプ、６０排熱回収装置、６１循環配管、６２熱交換器、６３貯湯タンク、６４循環ポンプ、６６配管、６７燃焼排ガス排出管、７０パワーコンディショナ、７２電源基板、８０制御装置、８１ＣＰＵ、８２ＲＯＭ、８３ＲＡＭ、８４タイマ、９１，９４，９８温度センサ。 1 raw fuel supply source, 2 power system, 3 power line, 4 load, 10 fuel cell system, 12 housing, 12a intake port, 12b exhaust port, 14 ventilation fan, 20 power generation module, 21 fuel cell stack, 22 vaporizer , 23 reformer, 24 manifold, 25 combustion section, 26 ignition heater, 27 combustion catalyst, 28 catalyst heater, 29 module case, 30 raw fuel gas supply device, 31 raw fuel gas supply pipe, 32, 33 on-off valve, 34 Orifice, 35 gas pump, 36 desulfurizer, 37 pressure sensor, 38 flow rate sensor, 40 reformed water supply device, 41 reformed water supply pipe, 42 reformed water tank, 43 reformed water pump, 50 air supply device, 51 air Supply pipe, 52 Air filter, 53 Air pump, 60 Exhaust heat recovery device, 61 Circulation piping, 62 Heat exchanger, 63 Hot water storage tank, 64 Circulation pump, 66 Piping, 67 Combustion exhaust gas discharge pipe, 70 Power conditioner, 72 Power supply board , 80 control device, 81 CPU, 82 ROM, 83 RAM, 84 timer, 91, 94, 98 temperature sensor.

Claims

A fuel cell that generates electricity using fuel gas and oxidizing gas;
a reforming unit that steam-reforms raw fuel gas to generate the fuel gas;
an evaporation section that evaporates reformed water to generate water vapor and supplies the generated water vapor to the reforming section;
a raw fuel gas supply device that supplies the raw fuel gas to the reforming section;
a reformed water supply device that supplies the reformed water to the evaporation section;
an oxidant gas supply device that supplies the oxidant gas to the fuel cell;
a combustion section that burns off-gas from the fuel cell and heats the reforming section and the evaporation section with combustion heat;
a igniter that ignites the off-gas in the combustion section;
When starting up the system, the raw fuel gas supply device and the oxidizing gas are configured to supply the raw fuel gas to the reforming section and also supply the oxidizing gas to the fuel cell to ignite the off-gas from the fuel cell. a control device that controls the supply device and the igniter and then makes an ignition determination to determine whether ignition is successful;
A fuel cell system comprising:
The control device controls the reformed water supply device to start supplying the reformed water to the evaporator before the ignition determination when starting the system, and prevents system startup from failing due to ignition failure or misfire. Then, the next time the system is started up, the amount of reformed water supplied to the evaporation section is reduced.
fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 1,
Each time the system startup fails due to the ignition failure or the misfire, the control device reduces the amount of reformed water supplied at the next system startup compared to the previous time.
fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The control device does not reduce the supply amount of the reforming water when the temperature of the evaporator section is equal to or higher than a predetermined temperature when the system is started next time after the system startup fails due to the ignition failure or the misfire.
fuel cell system.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
comprising a temperature sensor that detects a temperature correlated to the temperature of the combustion section,
The control device makes the ignition determination based on the temperature detected by the temperature sensor.
fuel cell system.