KR102017603B1 - 연료 전지 발전 시스템 - Google Patents

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KR102017603B1
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Abstract

본 발명의 과제는 환기 풍량이 소정의 임계치가 되는 환기 장치의 조작량을 기억함으로써 일정값 이상의 환기 풍량을 확보하는 것이 가능한 연료 전지 발전 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 실시형태의 연료 전지 발전 시스템은 케이싱 내의 환기 풍량을 가변 가능한 환기 장치와, 상기 환기 풍량이 미리 설정된 필요 풍량 이상이 되도록 하는 필요 조작량을, 상기 환기 장치에 주는 제어 장치를 구비한다.

Description

연료 전지 발전 시스템{FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명의 실시형태는 연료 전지 발전 시스템에 관한 것이다.
연료 전지 발전 시스템이란, 연료로부터 취출한 수소와 공기중의 산소를 이용한 전기 화학 반응에 의해, 연료의 화학 에너지로부터 직접, 전기 에너지를 취출하는 시스템이다. 연료 전지 발전 시스템은 전기를 사용하는 장소에서 발전하므로, 송전에서 발생하는 낭비가 없다. 또한, 연료 전지 발전 시스템에서는, 발전 시의 열을 이용해서 급탕(給湯)이 가능하므로, 시스템에 급탕용의 보일러나 저탕(貯湯)용의 탱크 등을 포함시킴으로써, 코제너레이션 시스템으로서 이용되고 있다.
이러한 연료 전지 발전 시스템은, CO2 배출도 적고, 정음성(靜音性)이나 환경성이 우수하다. 그 때문에, 연료 전지 발전 시스템은 높은 수요를 얻고 있으며, 그 중에서도, 환기 장치를 구비한 FF 타입의 연료 전지 발전 시스템은, 건물의 내부에 설치되는 시스템으로서, 널리 보급되고 있다.
FF 타입의 연료 전지 발전 시스템에서는, 연료 전지 본체를 수용하는 케이싱(이하, FC 유닛이라고도 칭함)이, 집합 주택 등의 건물 내부에 복수 설치되어 있으며, 각 FC 유닛 내에는 FC 유닛 내의 급배기를 강제적으로 행하는 환기 장치가 마련되어 있다. 환기 장치로서는, 환기 풍량을 일정 출력으로 제어하는 환기팬 등이 채용되어 있다.
구체적인 배관 구성으로서는, FC 유닛에는 급기구 혹은 급기덕트가 설치되어 있으며, 급기구 혹은 급기덕트로부터 공기가 FC 유닛 내로 취입된다. 또한, FC 유닛 내에 환기팬이 배치되어 있으며, 환기팬의 출구측에는 배기덕트가 접속되어 있다. 배기덕트의 상단부는 건물 외부에 위치되어 있다.
이러한 연료 전지 발전 시스템에서는, 환기팬이 작동하면, FC 유닛의 배(排)가스(주로 공기)는 배기덕트를 통해서 건물 외부에 배출된다. 또, 연료 전지 발전 시스템에 급탕용의 보일러가 설치되어 있을 경우에는, 보일러와 FC 유닛은 인접해서 배치된다. 그 때문에, 보일러의 배가스는 FC 유닛으로부터 연장되는 배기덕트에 합류되어서, 건물 외부에 배출되는 것이 일반적으로 되어 있다.
FF 타입의 연료 전지 발전 시스템에서는, 건물 내에 있어서의 FC 유닛의 설치 장소의 차이에 따라, 환기 장치에 접속되는 덕트의 길이에는, 상당한 차이가 난다. 그러나, 종래의 환기 장치에서는 환기 풍량을 일정 출력으로 제어하고 있기 때문에, 덕트의 길이에 의한 압손(壓損)에 따라, 실제의 환기 풍량은 변동하게 된다. 또한, 덕트의 압손은 시간 경과적으로 증가하므로, 이 압손의 증가에 의해서도 환기 장치의 환기 풍량이 저하하는 경우가 있다.
따라서, 종래의 연료 전지 발전 시스템에 있어서는, 덕트 길이의 차이나 압손 증가가 원인으로 되어, 환기 장치가 원하는 환기 풍량을 발휘하는 것이 어렵게 되고 있었다. 특히, FC 유닛에 접속된 배기덕트에, 보일러의 배가스를 합류시키는 배관 구성의 경우에는, 보일러의 연소 상태가 변동함으로써 환기 장치의 환기 풍량이 불안정해지기 쉽다. 그 때문에, 환기 풍량을 항상 일정값 이상으로 담보하는 것이 매우 곤란했다.
환기 장치를 구비한 연료 전지 발전 시스템에서, 환기 장치의 환기 풍량을 일정값 이상으로 하는 단순한 대책으로서는, 환기 장치에 주는 조작량을, 충분한 여유도를 가지고 증대시키는 제어가 고려된다. 또, 「환기 장치의 조작량을 증가시키는 제어」란, 환기 장치가 환기하는 유체의 유량 및 압력 중 적어도 한쪽을 증가시키도록 제어하는 것을 말한다.
그러나, 상기와 같은 조작량의 증가 제어에서는, 충분한 여유도를 갖게 하는 만큼, 환기 장치의 조작량이 과도하게 커지기 쉽고, 환기 장치의 환기 풍량이 지나치게 증가하게 된다. 환기 풍량이 지나치게 증가하면, 환기 장치의 동력 소비가 낭비적으로 증대할 뿐만 아니라, 보일러의 연소나, 연료 전지의 성능에까지, 악영향을 끼칠 우려가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 환기 풍량이 소정의 임계치가 되는 환기 장치의 조작량을 기억함으로써 일정값 이상의 환기 풍량을 확보하는 것이 가능한 연료 전지 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 실시형태의 연료 전지 발전 시스템은,
케이싱 내의 환기 풍량을 가변 가능한 환기 장치와,
상기 환기 풍량이 미리 설정된 필요 풍량 이상이 되도록 하는 필요 조작량을, 상기 환기 장치에 주는 제어 장치를 구비한다.
도 1은 제 1 실시형태의 블록도.
도 2는 제 1 실시형태의 전체 구성을 나타내는 이미지도.
도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 환기팬의 동작 이미지도.
도 4는 제 2 실시형태의 블록도.
[제 1 실시형태]
[구성]
이하에서는, 도 1∼도 3을 참조하여, 제 1 실시형태의 구성에 관하여 설명한다. 본 실시형태는 환기 장치를 구비한 FF 타입이나 FE 타입의 연료 전지 발전 시스템에 적용되는 것이다. 도 1은 제 1 실시형태의 블록도, 도 2는 제 1 실시형태의 전체 구성을 나타내는 이미지도, 도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 환기팬의 동작 이미지이다.
도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 건물(3) 내에는, FC 유닛(1)과 저탕(貯湯) 유닛(2)이 인접해서 설치되어 있다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, FC 유닛(1) 및 저탕 유닛(2)은, 건물(3)의 소정의 위치에 복수 배치되어 있다. FC 유닛(1) 및 저탕 유닛(2)의 상부에는 배기덕트(12)가 접속되어 있다. 배기덕트(12)로서는, 급기덕트와 배기덕트를 동심원 형상으로 만든 이중 통 구조의 덕트를 이용하도록 해도 된다. 이중 통 구조의 덕트이면 스페이스성이 양호하게 된다.
저탕 유닛(2)은 건물(3) 내의 소정의 장소에 급탕(給湯)하기 위한 유닛이며, 저탕조(13), 보조용의 보일러(14), 보일러(14)용의 연소팬(15) 등을 구비하고 있다. FC 유닛(1) 및 보일러(14)의 배가스는, 배기덕트(12)에 합류되어서 건물(3)의 지붕(3a)으로부터 외부에 배출된다. 도면 중의 부호 12a는 FC 유닛(1) 및 보일러(14)로부터 흐르는 배가스의 합류부를 나타내고 있다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배기덕트(12)의 합류부(12a)의 FC 유닛의 상류부에는, 유량 오리피스(9)가 설치되어 있다. 유량 오리피스(9)는 전후의 압력차로부터, 본 실시형태에서 있어서의 환기 장치(후술하는 환기팬(7))의 환기 풍량을 추구하는 것이다. 유량 오리피스(9)에 근접하여, 유량 오리피스(9)의 전후 즉 상류측과 하류측의 압력을 측정하는 압력계(10)가 마련되어 있다. 이들 유량 오리피스(9) 및 압력계(10)가 환기팬(7)의 풍량 계측 수단이 된다.
FC 유닛(1)은, 연료 전지(4), 연료 가스 공급기(5) 및 산화제 가스 공급기(6), 환기팬(7) 및 제어 장치(8)를 수용하는 케이싱이다. 연료 전지(4)에서는, 연료 가스는 연료 가스 유로를 통류하는 동안에 애노드(anode)에 공급되며, 산화제 가스는 산화제 가스 유로를 통류하는 동안에 캐소드(cathode)에 공급된다. 그리고, 애노드에 공급된 연료 가스와 캐소드에 공급된 산화제 가스가 반응함으로써 전기와 열이 발생한다. 연료 전지(4)에서 발생한 전기는 전력 조정기 등을 통해서 외부의 전력부하에 공급되며, 연료 전지(4)에서 발생한 열은 저탕 유닛(2) 측에서 이용된다.
연료 전지(4)에 있어서, 연료 가스 유로의 입구에 연료 가스 공급기(5)가 접속되며, 산화제 가스 유로의 입구에 산화제 가스 공급기(6)가 접속된다. 연료 가스 공급기(5)는 연료 전지(4)에 연료 가스의 유량을 공급하는 것이며, 예를 들면 수소 생성 장치, 수소 봄베 등을 포함하는 기기로 이루어진다. 산화제 가스 공급기(6)는 연료 전지(4)에 산화제 가스인 공기의 유량을 공급하는 것이며, 예를 들면 팬이나 블로어 등으로 이루어진다.
환기팬(7)은 FC 유닛(1) 내의 환기 풍량을 가변으로 하는 것이 가능한 환기 장치이다. 환기팬(7)이 작동하면, FC 유닛(1) 내의 가스, 주로 공기가, 배기덕트(12)를 통해서 건물(3)의 외부로 배출되어, FC 유닛(1) 내가 환기된다. 환기팬(7)의 환기 풍량은, 배기덕트(12)에 설치된 유량 오리피스(9) 및 압력계(10)에 의해 계측된다.
제어 장치(8)는 환기팬(7)에 대하여 소정의 조작량을 주는 것에 의해서 환기팬(7)을 동작시키는 장치이다. 제어 장치(8)는 CPU 등의 연산 처리부와, 각 제어 동작을 실행하기 위한 프로그램을 저장한 기억부 등으로 구성된다. 또한, 제어 장치(8)는, 연료 전지 발전 시스템의 운전중에, 풍량 계측 수단인 유량 오리피스(9) 또는 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량이 미리 설정된 필요 풍량 이상일 경우, 환기팬(7)에 주는 조작량을, 정기적 또는 임의의 타이밍에서 저감시킨다. 환기팬(7)에 주는 조작량을 저감시킬 경우의 하한치는, 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량의 압력이, 미리 설정된 필요 풍량에서의 압력을 하회하는 값이다.
또한, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 저감시켰을 경우에, 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량의 압력이, 미리 설정된 필요 풍량에서의 압력을 하회하면, 환기팬(7)에 주는 조작량을 일정값 이상 증가시킨다. 이에 따라 제어 장치(8)는, 필요 풍량 이상이 되도록 하는 환기팬(7)의 조작량을, 환기팬(7)에 주게 되어 있다.
제어 장치(8)에는, 필요 조작량을 기억하는 조작량 기억부(11)가 갖추어져 있다. 조작량 기억부(11)에 기억되는 필요 조작량이란, 환기팬(7)의 환기 풍량이 미리 설정된 필요 풍량 이상이 되도록 하는 환기팬(7)의 조작량이다.
조작량 기억부(11)는, 연료 전지 발전 시스템의 출하 시험 시 또는 설치 후 또는 메인터넌스 후를 포함하는 첫 기동 시에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 서서히 증가시켜 가고, 그 과정에서, 상기의 필요 조작량을 결정하고, 이것을 기억하도록 구성되어 있다. 조작량 기억부(11)가 필요 조작량을 기억한 후에는, 제어 장치(8)는, 조작량 기억부(11)로부터 필요 조작량을 호출하고, 환기팬(7)에 필요 조작량 이상의 조작량을 주어서 환기팬(7)을 동작시킨다.
계속해서, 저탕 유닛(2) 측의 구성요소에 관하여 설명한다. 저탕조(13)는 연료 전지(4)의 발전 시의 열을 이용해서 가온(加溫)한 온수를 모으는 탱크이다. 저탕조(13)는, 저탕 유닛(2)의 대부분을 차지해서 설치된다. 보조용의 보일러(14) 및 보일러(14)용의 연소팬(15)은, 저탕조(13)의 상부에 설치되어 있다. 보조용의 보일러(14)는 저탕조(13)로부터 유출되는 온수를 소정의 온도까지 가온하는 것이다. 연료 전지(4)와 보일러(14)는 동일 종류의 연료로 동작하도록 구성되어도 된다.
보일러(14)용의 연소팬(15)은, 보일러(14)에 연소용의 공기를 보내주기 위한 송풍 수단이다. 연소팬(15)의 송풍 능력은 FC 유닛(1) 내의 환기팬(7)이 작동하고 있는 한중간에 보일러(14)를 작동시켜도, 배기덕트(12)를 흐르는 보일러(14)의 배가스가, FC 유닛(1) 측으로 역류하지 않도록 설정되어 있다. 이것은, 보일러(14)의 배가스가 FC 유닛(1) 내에 흘러들어와서 연료 전지(4) 내의 산화제 가스 농도가 저하하는 것을 회피하기 위해서이다.
[작용과 효과]
이상의 제 1 실시형태에 있어서의 작용 및 효과는 다음과 같다.
(환기 풍량의 확보)
제 1 실시형태에서는 연료 전지 발전 시스템의 출하 시험 시 또는 설치 후 또는 메인터넌스 후 등을 포함하는 첫 기동 시에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 서서히 증가시켜 가고, 조작량 기억부(11)가 필요 조작량을 결정해서 이것을 기억한다. 즉, 필요 풍량 이상의 환기 풍량을 확보하기 위한 환기팬(7)의 필요 조작량은, 배기덕트(12)의 시간 경과적인 압손 증가가 발생하지 않는 시스템의 첫 기동 상태를 기준으로 해서, 정해져 있다.
조작량 기억부(11)가 환기팬(7)의 필요 조작량을 기억한 경우, 제어 장치(8)는, 조작량 기억부(11)로부터 필요 조작량을 호출하고, 환기팬(7)에 대하여 필요 조작량 이상의 조작량을 주어서 환기팬(7)을 동작시키게 된다. 따라서, 제어 장치(8)로부터 필요 조작량 이상의 조작량이 주어지는 환기팬(7)은, 미리 설정된 필요 풍량 이상으로 동작하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 3의 그래프에 나타내는 점선을 필요 풍량이라고 한다. 또한, 도 3에 있어서, 상측의 꺾인 선이 환기팬(7)의 회전수의 변화, 하측의 꺾인 선이 환기팬(7)의 환기 풍량의 변화를 나타내고 있다. 도 3의 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 예를 들면 보일러(14)이 동작을 개시해서 배기덕트(12)를 흐르는 배가스의 유량이 증가하면, 환기팬(7)의 회전수가 저하하여, 환기팬(7)의 환기 풍량이 필요 풍량 이하로 떨어지는 경우가 있다. 이 때, 제어 장치(8)는, 환기팬(7)에 대하여 필요 조작량 이상의 조작량을 주므로, 환기팬(7)의 회전수가 올라가 환기팬(7)의 환기 풍량은 높아지고, 환기팬(7)의 환기 풍량은 필요 풍량을 초과하게 된다.
이러한 제 1 실시형태에 의하면, 건물(3) 내에 있어서의 FC 유닛(1)의 설치 장소의 차이에 의해, 환기팬(7)에 접속되는 배기덕트(12)의 길이에 차이가 났다고 하더라도, 환기팬(7)의 환기 풍량은 필요 풍량을 초과해서 동작하기 때문에, 환기팬(7)의 환기 풍량의 저하를 막을 수 있다. 또한, 덕트의 압손이 시간 경과적으로 증가했다고 하더라도, 환기팬(7)의 환기 풍량은 필요 풍량을 초과해서 동작하므로, 환기팬(7)의 환기 풍량 이하로 떨어지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에서는, FC 유닛(1)에 접속되는 배기덕트(12)에, 보일러(13)의 배가스를 합류시키는 구성이다. 이러한 구성에서는, 보일러(13)의 연소 상태에 따라서는 환기팬(7)의 환기 풍량이 저하하기 쉽다. 그러나, 본 실시형태에서는 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 대하여 항상 필요 조작량을 주므로, 환기팬(7)은 항상, 필요 풍량 이상으로 동작하는 것이 가능해 진다. 그 때문에, 환기팬(7)의 환기 풍량을 일정값 이상으로 담보할 수 있어서, 시스템의 신뢰성이 향상된다.
(과잉한 환기 풍량 증대의 억제)
상기한 바와 같이, 환기팬(7)의 환기 풍량을 지나치게 증가시키면, 동력 소비의 증대를 초래할 뿐만 아니라, 보일러(14)의 연소나 연료 전지(4)의 성능에 악영향을 끼칠 우려가 있다. 그래서, 본 실시형태의 제어 장치(8)에서는, 연료 전지 발전 시스템의 운전중에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을, 정기적 혹은 임의의 타이밍에서 저감시킨다. 즉, 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량의 압력을 강제적으로 저하시키고 있다.
그리고, 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량에서의 압력이, 필요 풍량에 있어서의 압력을 하회했을 경우에만, 제어 장치(8)는, 환기팬(7)에 주는 조작량을, 일정값 이상 증가시켜서, 필요 풍량 이상이 되는 환기팬(7)의 필요 조작량을 환기팬(7)에 준다. 그 때문에, 환기팬(7)은 필요 풍량을 초과한 환기 풍량에서 동작할 수 있다(도 3 참조).
제 1 실시형태에서는 연료 전지 발전 시스템의 운전중에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을, 정기적 혹은 임의의 타이밍에서, 억지로 저감시키는 것에 의해서 과잉한 환기 풍량의 유무를 확인하고 있다. 즉, 제 1 실시형태에 있어서는, 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량의 압력이, 미리 설정된 필요 풍량의 압력을 하회하지 않는 것이라면, 환기팬(7)에 주는 조작량의 저감 제어를 계속하게 된다.
이러한 제 1 실시형태에 의하면, 과잉한 환기 풍량을 확실하게 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 환기팬(7)에 의한 환기 풍량이 지나치게 증가할 경우가 없으며, 과잉한 환기 풍량의 증대를 억제할 수 있다. 이에 따라, 환기팬(7)에 있어서의 동력 소비 증대를 회피할 수 있다. 또한, 환기팬(7)에 의한 과잉한 환기 풍량이, 보일러(14)의 연소나 연료 전지(4)의 성능에 악영향을 줄 염려도 없다.
[제 2 실시형태]
[구성]
제 2 실시형태의 구성은 기본적으로 제 1 실시형태와 마찬가지이며, 동일 부재에 관해서는 동일 부호를 첨부하고 설명은 생략한다. 제 2 실시형태에서는 도 4에 나타나 있는 바와 같이 압력계(10)의 진단부(16)를 구비하고 있다.
연료 전지 발전 시스템의 기동 시 혹은 일정시간 운전을 계속했을 경우에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 증감시킨다. 이 때, 진단부(16)는, 제어 장치(8)가 증감시킨 조작량에 대응해서 압력계(10)의 계측 결과가 증감할 것인지의 여부를 확인하도록 되어 있다.
즉, 진단부(16)는, 제어 장치(8)가 증감시킨 조작량에 대응해서 압력계(10)의 계측 결과가 증감했을 경우에는, 압력계(10)가 정상이라는 진단을 내리게 된다. 또한 진단부(16)는, 제어 장치(8)가 증감시킨 조작량에 대응해서 압력계(10)의 계측 결과가 증감하지 않았을 경우에는, 압력계(10)에 이상이 있다는 진단을 내리게 된다.
[작용과 효과]
(풍량 계측 수단의 자기진단)
이상의 제 2 실시형태에서는 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 증감시키고, 증감시킨 조작량에 대응해서 압력계(10)에 의해 계측되는 환기 풍량의 압력이 증감할 것인지의 여부를 진단부(16)가 확인한다. 이러한 진단부(16)를 구비한 제 2 실시형태에 의하면, 압력계(10)의 이상을 자기진단할 수 있어서, 시스템의 신뢰성을 더욱 높이는 것이 가능하다.
[다른 실시형태]
본 명세서에 있어서는, 본 발명에 따른 복수의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 이상과 같은 실시형태는, 그 밖의 여러가지 형태에서 실시되는 것이 가능하며, 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위에서, 각종의 생략이나 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.
예를 들면, FC 유닛(1)이나 저탕 유닛(2)의 구성, 연료 전지(4)의 종류나 설치 수 등은 적절하게 선택가능하다. 예를 들면, 연료 전지(4)에 있어서, 애노드 및 캐소드의 배가스가 배기되는 구성으로 해도 되고, 애노드 배가스는 일단 개질 장치의 버너에 되돌아오고, 개질 장치의 버너 연소가스와 캐소드 배가스가 환기와 합류해서 배기되는 구성으로 해도 된다. 또한, FC 유닛(1) 및 저탕 유닛(2)의 건물(3) 내에서의 배치 장소 등도 적절하게 변경 가능하다. 배기덕트(12)는 이중 통 구조의 덕트에 한하지 않고, 급기덕트와 배기덕트를 각각 설치해도 된다.
환기 장치로서는 FC 유닛(1) 내를 환기할 수 있으면 되고, 환기 풍량이 가변 가능이면, 환기팬(7)에 한하지 않고, 블로어 등을 채용하도록 해도 된다. 또한, 환기 장치의 배치 위치로서는, FC 유닛(1) 내가 아니라, 배기덕트(12) 내에 배치해도 된다. 보다 구체적으로는, FC 유닛(1) 및 저탕 유닛(2)으로부터 연장되는 배기덕트(12)의 합류부(12a)의 상류측 혹은 하류측에 배치해도 된다.
제 1 실시형태에서는, FC 유닛(1) 내에 제어 장치(8)를 배치했지만, 저탕 유닛(2) 내에 제어 장치(8)를 배치해도 되고, FC 유닛(1)이나 저탕 유닛(2)과는 별도로, 독립하여 제어 장치(8)를 배치하도록 해도 된다. 제어 장치(8)는 환기팬(7)의 동작을 제어할 뿐만 아니라, FC 유닛(1)이나 저탕 유닛(2)에 포함되는 각 기기를 제어하도록 해도 된다.
제 1 실시형태에서는, 연료 전지 발전 시스템의 운전중에, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 억지로 저감시켜서 풍량 계측 수단에 의해 계측되는 환기 풍량의 저하라고 하는 사태를 강제적으로 발생시켰지만, 풍량 계측 수단에 의해 계측되는 환기 풍량이 자연히 저하했을 경우에도 적응 가능하다.
예를 들면, 고장 등에 의해 환기팬(7)의 환기 풍량이 저하했을 경우에, 제어 장치(8)는, 이 환기 풍량의 저하를 검지하고, 환기팬(7)에 주는 조작량을 증가시키도록 해도 된다. 이 실시형태에 의하면, 환기팬(7)의 환기 풍량이 갑자기 저하해도, 이것을 확실하게 검지하여, 환기 풍량의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에 있어서, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 일정값 이상 증가시키는 타이밍은, 환기팬(7)의 환기 풍량이 도 3의 점선에서 나타낸 필요 풍량에 도달한 시점이 아니여도 된다. 예를 들면, 필요 풍량의 값에 어느 정도 가까이 간 시점에서, 제어 장치(8)가 환기팬(7)에 주는 조작량을 일정값 이상 증가시키도록 설정하고, 필요 풍량 이상이 되는 환기팬(7)의 조작량을, 환기팬(7)에 주도록 해도 된다. 이러한 실시형태에 의하면, 환기팬(7)에 의한 환기 풍량의 확보라고 하는 효과를 확실하게 발휘할 수 있다.
풍량 계측 수단의 배치 위치로서는 배기덕트(12) 내에 한하지 않고, FC 유닛(1) 내에 배치해도 좋다. 또한, 풍량 계측 수단의 구성으로서는, 제 1 실시형태에서 나타낸 유량 오리피스(9)와 압력계(10)와의 조합뿐만 아니라, 예를 들면 유량 오리피스(9) 대신에, 환기 장치의 출구에 체크 밸브를 설치하고, 이 체크 밸브의 전후에 압력계(10)를 배치해도 되고, 유량 오리피스(9) 혹은 체크 밸브와 압력계(10)와의 조합 대신에, 유량계를 이용하도록 해도 된다.
체크 밸브 및 압력계(10)를 풍량 계측 수단으로 한 실시형태에서는 설치가 번거로운 유량 오리피스(9)를 삭감할 수 있으므로, 설치 작업의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 배기덕트(12)에 흐르는 가스 중에 포함되는 수분이 많았다고 하더라도, 체크 밸브이면, 수분에 의한 계측 정밀도가 저하할 경우가 없어, 풍량 계측의 정밀도가 향상된다. 또한, 체크 밸브를 채용함으로써 보일러(14)의 배가스가 배기덕트(12)를 역류해서 FC 유닛(1) 측으로 흘러들 수 없다. 따라서, 보일러(14)의 배가스에 의한 FC 유닛(1) 내의 연료 전지(4)의 성능 저하를 확실하게 방지하는 것이 가능하다.
1…FC 유닛 2…저탕 유닛
3…건물 3a…지붕
4…연료 전지 5…연료 가스 공급기
6…산화제 가스 공급기 7…환기팬
8…제어 장치 9…유량 오리피스
10…압력계 11…조작량 기억부
12…배기덕트 13…저탕조
14…보일러 15…연소팬
16…진단부

Claims (7)

  1. 케이싱 내의 환기 풍량을 가변 가능한 환기 장치와,
    상기 환기 풍량이 미리 설정된 필요 풍량 이상이 되도록 하는 필요 조작량을, 상기 환기 장치에 주는 제어 장치와,
    상기 환기 풍량을 계측하는 풍량 계측 수단과,
    연료 전지 발전 시스템의 기동 시 혹은 일정시간 운전을 계속했을 경우에, 상기 제어 장치가 상기 환기 장치에 주는 조작량을 증감시키고, 증감시킨 조작량에 대응해서 상기 풍량 계측 수단의 계측 결과가 증감할 것인지의 여부를 확인하는 상기 풍량 계측 수단의 진단부와,
    상기 환기 장치의 출구에 접속하고, 상기 케이싱의 배가스를 외부에 배출하는 배기덕트와,
    상기 배기덕트에 접속하고, 배가스를 상기 배기덕트에 합류시키는 급탕용의 보일러를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 연료 전지 발전 시스템의 운전중에, 상기 풍량 계측 수단에 의해 계측되는 상기 환기 풍량이 상기 필요 풍량을 하회(下回)했을 경우, 상기 필요 풍량 이상이 되는 상기 환기 장치의 조작량을 상기 환기 장치에 주고, 상기 풍량 계측 수단에 의해 계측되는 상기 환기 풍량이 상기 필요 풍량 이상일 경우, 상기 환기 장치에 주는 조작량을 임의의 타이밍에서 저감시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    출하 시험 시 또는 설치 후 또는 메인터넌스 후를 포함하는 첫 기동 시에, 상기 제어 장치가 상기 환기 장치에 주는 조작량을 서서히 증가시키는 것으로 상기 필요 조작량을 기억하는 조작량 기억부를 구비한 것을 특징으로 하는 연료 전지 발전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트 내에 상기 풍량 계측 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 연료 전지 발전 시스템.
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