WO2018212214A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2018212214A1
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fuel
gas
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佑輝 向原
崇之 杉浦
康弘 長田
康俊 土肥
厚 早坂
貴洋 田村
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株式会社デンソー
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • This disclosure relates to a fuel cell system.
  • a technique for circulating fuel gas has been proposed as a technique for improving the efficiency of a fuel cell system.
  • water vapor contained in unused fuel gas discharged from the fuel cell is condensed by a condenser and stored.
  • the fuel gas for recycling from which the water vapor has been removed is sucked by the ejector and circulated to the fuel gas supply path.
  • the condensed water stored in the condenser is joined by a pump to the fuel gas supply path on the upstream side of the ejector through the circulation water path.
  • the mass flow rate of the driving flow flowing through the ejector is adjusted so that the circulation rate of the fuel gas can be brought close to the target circulation rate.
  • the condensed water is circulated through the circulation water path to the fuel gas supply path. Therefore, it is not only necessary to provide a pump for circulating condensed water to be circulated in the circulation water path, but an evaporator for re-evaporating condensed water for use in increasing the driving flow is used for circulation. It is necessary to provide it in the water path. Therefore, it can be said that there is room for improvement in terms of simplifying the system and improving the energy efficiency of the entire system.
  • This disclosure aims to provide a fuel cell system capable of simplifying the system and improving the power generation efficiency.
  • One aspect of the present disclosure includes a fuel cell having an anode channel and a cathode channel; A fuel gas supply path for supplying fuel gas to the anode flow path; An oxidant gas supply path for supplying oxidant gas to the cathode flow path; A fuel gas discharge path through which the fuel gas discharged from the anode flow path flows; A reformer provided in the fuel gas supply path to reform the fuel gas; A first circulation path for circulating the fuel gas as a first circulation gas from the fuel gas discharge path upstream of the reformer in the fuel gas supply path; A circulation device that is provided in the fuel gas supply path and sucks the first circulation gas by using the flow of the fuel gas flowing through the fuel gas supply path as a driving flow; Second fuel gas is circulated as a second circulating gas from the fuel gas supply path or the fuel gas discharge path downstream of the circulation device to the fuel gas supply channel upstream of the circulation device.
  • a fuel cell system comprising a circulation path.
  • the fuel cell system has the first circulation path and the second circulation path.
  • the said 2nd circulation path can circulate the fuel gas downstream from a circulation apparatus as a 2nd circulation gas, and can make it merge with the fuel gas supply path upstream of a circulation apparatus.
  • the mass flow rate of the fuel gas sent as a drive flow to the circulation device can be increased.
  • the second circulating gas that circulates in the second circulation path circulates in the form of gas and is joined upstream of the circulation device. For this reason, it is not particularly necessary to provide an evaporator or the like in the second circulation path, and it is not particularly necessary to require energy for evaporation. As a result, the system can be simplified and the power generation efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 1
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 2
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 3
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 4
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 5
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 6
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 7, FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 8
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 9
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a fuel cell system in Embodiment 10
  • FIG. 11 is a control flow diagram of the fuel cell system in the eleventh embodiment.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment includes a fuel cell 2, a fuel gas supply path 11, an oxidant gas supply path 12, a fuel gas discharge path 13, a reformer 3, 1 circulation path 41, the ejector 5 as a circulation apparatus, and the 2nd circulation path 42 are provided.
  • the fuel cell 2 has an anode channel 21 and a cathode channel 22.
  • the fuel gas supply path 11 supplies fuel gas to the anode flow path 21.
  • the oxidant gas supply path 12 supplies oxidant gas to the cathode flow path 22.
  • the fuel gas discharged from the anode flow path 21 flows through the fuel gas discharge path 13.
  • the reformer 3 is provided in the fuel gas supply path 11 to reform the fuel gas.
  • the first circulation path 41 circulates the fuel gas as a first circulation gas from the fuel gas discharge path 13 to the upstream side of the reformer 3 in the fuel gas supply path 11.
  • the ejector 5 is provided in the fuel gas supply path 11.
  • the ejector 5 sucks the first circulation gas by using the flow of the fuel gas flowing through the fuel gas supply path 11 as a driving flow.
  • the second circulation path 42 circulates the fuel gas as the second circulation gas from the fuel gas supply path 11 downstream of the reformer 3 to the fuel gas supply path 11 upstream of the ejector 5.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment generates power by causing hydrogen contained in the fuel gas reformed in the reformer 3 and oxygen contained in the oxidant gas to react in the fuel cell 2.
  • the fuel cell 2 has an electrolyte body disposed between the anode channel 21 and the cathode channel 22.
  • a solid oxide fuel cell that is, SOFC
  • solid oxide ceramics as an electrolyte body
  • the fuel gas supply path 11 is provided with a reformer 3 and an ejector 5 disposed upstream thereof.
  • a blower 111 for sending fuel gas to the ejector 5 is provided on the upstream side of the ejector 5 in the fuel gas supply path 11.
  • the fuel gas F before reforming is introduced from the upstream end of the fuel gas supply path 11.
  • the second circulating gas is introduced from the second circulation path 42 into the fuel gas supply path 11 on the upstream side of the blower 111.
  • the fuel gas F mixed with the second circulating gas is sent to the ejector 5 by the blower 111.
  • the fuel gas sent to the ejector 5 becomes a driving flow. Then, the fuel gas is sent to the reformer 3 together with the first circulation gas sucked as a suction flow in the ejector 5. The fuel gas is reformed in the reformer 3 to a fuel gas containing hydrogen. The reformed fuel gas is supplied to the anode flow path 21 of the fuel cell 2.
  • the fuel gas F before reforming for example, methane which is a kind of hydrocarbon can be used.
  • the ejector 5 includes a nozzle portion 51, a suction portion 52, and a discharge portion 53.
  • the nozzle part 51 injects the fuel gas introduced from the upstream side of the fuel gas supply path 11 as a driving flow.
  • the suction part 52 sucks the first circulation gas from the first circulation path 41 as a suction flow by the driving flow ejected from the nozzle part 51.
  • the discharge unit 53 discharges the mixed flow obtained by mixing the driving flow and the suction flow to the downstream side of the fuel gas supply path 11.
  • the oxidant gas supply path 12 is provided with a preheater 121 for preheating the oxidant gas introduced into the fuel cell 2.
  • a preheater 121 for preheating the oxidant gas introduced into the fuel cell 2.
  • the oxidant gas A introduced from the upstream end of the oxidant gas supply path 12 is heated by the preheater 121 to increase the temperature.
  • the oxidant gas whose temperature has been raised is supplied from the oxidant gas supply path 12 to the cathode flow path 22 of the fuel cell 2.
  • the oxidant gas for example, air can be used.
  • hydrogen in the fuel gas introduced into the anode passage 21 and oxygen in the oxidant gas introduced into the cathode passage 22 react in the fuel cell 2 to generate power.
  • the fuel gas discharged from the anode flow path 21 and the oxidant gas discharged from the cathode flow path 22 are introduced into the combustor 14 through the fuel gas discharge path 13 and the oxidant gas discharge path 120, respectively.
  • the fuel gas discharged from the fuel cell 2 includes water vapor generated by the reaction and hydrogen that has not been used for the reaction.
  • the oxidant gas discharged from the fuel cell 2 contains oxygen that has not been used for the reaction.
  • first circulation path 41 One end of a first circulation path 41 is connected to the fuel gas discharge path 13.
  • the other end of the first circulation path 41 is connected to the suction part 52 of the ejector 5.
  • a part of the fuel gas discharged from the anode flow path 21 to the fuel gas discharge path 13 is changed as a first circulation gas via the first circulation path 41 from the ejector 5 to the fuel gas supply path 11. It is circulated upstream of the mass device 3.
  • the first circulating gas that is also part of the fuel gas in the fuel gas discharge path 13 includes water vapor and hydrogen. Therefore, the first circulating gas is mixed with the fuel gas before reforming in the ejector 5, whereby hydrogen contained therein is supplied to the anode flow path 21 and used as fuel. Further, the water vapor contained in the first circulation gas is used for reforming the fuel gas in the reformer 3.
  • one end of the second circulation path 42 is connected to the downstream side of the reformer 3 in the fuel gas supply path 11.
  • the other end of the second circulation path 42 is connected to the upstream side of the blower 111 of the fuel gas supply path 11.
  • the second circulation path 42 is provided with a flow rate controller 421 that controls the flow rate of the second circulation gas.
  • the fuel gas reformed by the reformer 3 is circulated from the second circulation path 42 to the fuel gas supply path 11 upstream of the blower 111 as the second circulation gas.
  • the second circulating gas is introduced as a driving flow into the ejector 5 by the blower 111 together with the fuel gas F before reforming. Therefore, the mass flow rate of the driving flow can be increased.
  • a large amount of the first circulating gas can be sucked as the suction flow of the ejector 5. That is, the circulation rate of the first circulation gas can be increased.
  • the flow rate of the second circulating gas can be appropriately controlled by the flow rate control unit 421. Accordingly, the drive flow in the ejector 5 can be adjusted, so that the flow rate of the first circulating gas can be adjusted.
  • the opening degree of the flow rate control unit 421 is increased, the mass flow rate of the second circulating gas is increased, and the circulation rate of the first circulating gas is increased.
  • the opening degree of the flow rate control unit 421 is reduced, the mass flow rate of the second circulating gas is reduced, and the circulation rate of the first circulating gas is lowered.
  • the 1st circulation path 41 with the 1st circulation flow volume detection part 411 which detects the flow volume of 1st circulation gas.
  • the opening degree of the flow rate control unit 421 can be adjusted based on the circulating flow rate of the first circulating gas detected by the first circulating flow rate detection unit 411.
  • the flow rate control unit 421 may be configured to stop the circulation of the second circulating gas.
  • the flow rate control unit 421 may be configured to be capable of controlling only opening and closing, and capable of performing only two-stage control of whether or not the second circulating gas is circulated.
  • the fuel cell system 1 includes a first circulation path 41 and a second circulation path 42.
  • the second circulation path 42 can circulate the fuel gas downstream from the ejector 5 as the second circulation gas and join the fuel gas supply path 11 upstream of the ejector 5.
  • the mass flow rate of the fuel gas sent to the ejector 5 as a drive flow can be increased.
  • the second circulating gas circulating in the second circulation path 42 circulates in the form of gas and joins the upstream side of the ejector 5. Therefore, it is not particularly necessary to provide an evaporator or the like in the second circulation path 42, and it is not particularly necessary to require energy for evaporation. As a result, the system can be simplified and the power generation efficiency can be improved.
  • the second circulation path 42 is provided with a flow rate controller 421 that controls the flow rate of the second circulation gas. Thereby, as above-mentioned, the flow volume of 2nd circulation gas can be adjusted and a 1st circulation gas circulation rate can be adjusted.
  • the second circulation path 42 is configured to circulate the fuel gas from the fuel gas supply path 11 between the reformer 3 and the fuel cell 2. Thereby, the fuel gas immediately after reforming and containing a large amount of fuel components can be circulated as the second circulation gas.
  • a condenser 423 that condenses moisture in the second circulation gas is provided in the second circulation path 42.
  • the condenser 423 is disposed on the upstream side of the flow rate control unit 421.
  • the condenser 423 cools the second circulating gas and condenses the water vapor contained in the second circulating gas into liquid water.
  • the second circulating gas is separated into liquid water and gas.
  • This gas is a dry fuel gas with a reduced moisture content.
  • This gas is a fuel gas containing hydrogen.
  • the dry fuel gas as described above is introduced into the fuel gas supply path 11 on the upstream side of the blower 111. That is, the dry fuel gas that is the second circulating gas is mixed with the fuel gas F before reforming in the fuel gas supply path 11. The mixed fuel gas is introduced into the ejector 5 through the blower 111 as a driving flow.
  • moisture in the second circulating gas can be removed.
  • the water content in the fuel gas introduced into the ejector 5 as a driving flow can be adjusted.
  • the amount of water in the fuel gas introduced into the anode channel 21 of the fuel cell 2 can be easily adjusted.
  • the reformed fuel gas is circulated by the second circulation path 42. Therefore, compared with the case where the fuel gas before reforming is circulated or the case where it is circulated from the fuel gas discharge path 13, the amount of water in the second circulation gas can be reduced. Therefore, a decrease in the mass flow rate of the second circulating gas due to the removal of moisture by the condenser 423 can be suppressed. As a result, it is easy to ensure the mass flow rate of the fuel gas sent to the ejector 5 as a drive flow.
  • the fuel gas supply passage 11 with a moisture amount detection unit 113 for detecting the moisture amount in the fuel gas.
  • the opening degree of the flow rate control unit 421 can be adjusted based on the amount of water detected by the water content detection unit 113.
  • the moisture amount detection unit 113 can be provided in the fuel gas supply path 11 between the ejector 5 and the reformer 3.
  • the 1st circulation flow rate detection part 411 shown in FIG. 1 is not shown, also in this embodiment, the 1st circulation flow rate detection part 411 can be provided.
  • the opening degree of the flow rate control unit 421 is adjusted based on both the flow rate of the first circulating gas detected by the first circulating flow rate detection unit 411 and the moisture amount detected by the moisture amount detection unit 113. It is possible. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment is provided with an oxidant heat exchange section 122 between the condenser 423 and the oxidant gas supply path 12.
  • the oxidant heat exchanger 122 is configured to be able to move the heat of condensation generated in the condenser 423 to the oxidant gas in the oxidant gas supply path 12.
  • condensation heat is generated when the moisture in the second circulation gas is condensed.
  • This condensation heat is transferred to the oxidant gas in the oxidant gas supply path 12 through the oxidant heat exchange section 122.
  • the temperature of the oxidant gas increases.
  • the oxidant gas whose temperature has been raised travels toward the cathode flow path 22 of the fuel cell 2 through the oxidant gas supply path 12.
  • the heated oxidant gas is further heated in the preheater 121 disposed between the oxidant heat exchange section 122 and the fuel cell 2 and supplied to the cathode flow path 22.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the condensation heat generated in the condenser 423 can be used effectively to increase the temperature of the oxidant gas. Therefore, the thermal energy given to the oxidant gas in the preheater 121 can be reduced before the oxidant gas is supplied to the cathode channel 22. Thereby, system efficiency can be improved more. Alternatively, the temperature of the oxidant gas supplied to the cathode channel 22 of the fuel cell 2 can be made higher. In this case, the power generation efficiency of the fuel cell 2 can be improved. Thus, the system efficiency of the fuel cell system 1 can be improved by effectively using the condensation heat generated in the condenser 423 in the fuel cell system 1. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment is provided with a hydrodesulfurizer 6 in a fuel gas supply path 11.
  • the hydrodesulfurizer 6 removes sulfur contained in the fuel gas F using hydrogen. That is, the hydrodesulfurizer 6 is configured to remove sulfur from the fuel gas F by reacting the sulfur with hydrogen.
  • a sulfur compound is usually added as an odorant.
  • the sulfur compound is supplied to the reformer 3 and the fuel cell 2 together with the fuel gas, the catalyst of the reformer 3 and the fuel cell 2 may be poisoned. Therefore, it is desirable to remove sulfur from the fuel gas in the fuel gas supply path 11. Therefore, as a desulfurizer for removing the sulfur content, a hydrodesulfurizer 6 for removing the sulfur content using hydrogen is disposed in the fuel gas supply path 11.
  • the hydrodesulfurizer 6 is disposed on the upstream side of the ejector 5 in the fuel gas supply path 11. More specifically, the hydrodesulfurizer 6 is provided between the blower 111 and the ejector 5 in the fuel gas supply path 11. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the second circulating gas is introduced from the second circulation path 42 into the fuel gas supply path 11.
  • the second circulating gas contains hydrogen.
  • This hydrogen is introduced into the hydrodesulfurizer 6 together with the fuel gas through the fuel gas supply path 11.
  • the sulfur content in the fuel gas reacts with hydrogen. Thereby, the sulfur content can be removed from the fuel gas.
  • the second circulation path 42 extends from the fuel gas supply path 11 between the reformer 3 and the fuel cell 2 to the fuel gas supply path 11 upstream of the hydrodesulfurizer 6.
  • the fuel gas is circulated. Therefore, the second circulation gas is a fuel gas containing a large amount of hydrogen. Therefore, the amount of hydrogen introduced into the hydrodesulfurizer 6 can be increased, and effective desulfurization can be performed.
  • a condenser 423 is disposed in the second circulation path 42, and the second circulation gas becomes a dry fuel gas with a small amount of water. Therefore, the fuel gas introduced into the hydrodesulfurizer 6 can also be a gas having a small water content. Therefore, deterioration of the catalyst of the hydrodesulfurizer 6 can be suppressed and the durability of the hydrodesulfurizer 6 can be improved. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the reformer 3 can obtain hydrogen by a partial oxidation reforming reaction.
  • the fuel cell system 1 includes a reforming oxidant supply unit 112 that supplies an oxidant used for the partial oxidation reforming reaction to the fuel gas supply path 11 on the upstream side of the reformer 3.
  • the partial oxidation reforming reaction is a reaction in which an oxidant is mixed with fuel gas to reform the fuel gas to generate hydrogen and carbon monoxide. That is, methane and oxygen are reacted to produce water, and the water and methane react to produce hydrogen and carbon monoxide. At this time, the reaction proceeds without applying heat from the outside.
  • the oxidizing agent supplied from the reforming oxidizing agent supply unit 112 can be air, for example.
  • the reforming oxidant supply unit 112 is provided in the fuel gas supply path 11 between the ejector 5 and the reformer 3.
  • the reformer 3 may be configured to perform both the partial oxidation reforming reaction and the steam reforming reaction. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the reformer 3 can obtain hydrogen by a partial oxidation reforming reaction. Therefore, even when the moisture contained in the fuel gas introduced into the reformer 3 is extremely low, the fuel gas can be reformed to generate sufficient hydrogen. In particular, when the fuel cell 2 stops power generation, moisture is not generated in the fuel cell 2. As a result, the moisture in the first circulating gas and the second circulating gas is also reduced. In such a case, the moisture in the fuel gas introduced into the reformer 3 is reduced, and it becomes difficult to sufficiently generate hydrogen by steam reforming. Accordingly, the reformer 3 is configured to be able to generate hydrogen by a partial oxidation reforming reaction, whereby hydrogen can be sufficiently obtained. Accordingly, hydrogen supplied to the hydrodesulfurizer 6 can be secured.
  • the reformer 3 when the reformer 3 is configured to perform both the partial oxidation reforming reaction and the steam reforming reaction, the steam reforming reaction is performed when the fuel cell 2 generates power, and the partial oxidation reforming is performed when the fuel cell 2 is stopped. It is also possible to use a quality reaction.
  • a reforming oxidant supply unit 112 is provided in the fuel gas supply path 11 between the ejector 5 and the reformer 3. Thereby, while being able to supply an oxidizing agent efficiently to the reformer 3, the oxidation of the nozzle part 51 etc. of the ejector 5 can be suppressed. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment employs a blower as the flow rate control unit 422 provided in the second circulation path 42. Further, the blower 111 in the fuel gas supply path 11 is arranged on the upstream side of the connection portion with the second circulation path 42. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the circulation amount of the second circulation gas can be performed by controlling the rotational speed of the blower 422 provided in the second circulation path 42. Then, the second circulating gas and the fuel gas F in the raw fuel state are sent to the ejector 5 by the individual blowers 422 and 111, respectively. Therefore, the flow rate of the fuel gas in each of the blowers 422 and 111 can be reduced, and the size and cost of each of the blowers 422 and 111 can be reduced. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the fuel gas having a low CO concentration before reforming is circulated. Therefore, the amount of CO to be removed from the second circulating gas can be reduced. That is, actually, when the fuel gas is circulated upstream of the blower 111, CO contained in the fuel gas is removed.
  • a CO removal device (not shown) is provided in the second circulation path 42, but this CO removal device can be miniaturized. In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • this embodiment is a form of the fuel cell system 1 in which the second circulation path 42 circulates the fuel gas from the fuel gas discharge path 13. That is, in the first to seventh embodiments, the second circulation path 42 is configured to circulate the fuel gas from the fuel gas supply path 11 between the ejector 5 and the fuel cell 2. However, the present disclosure is not limited to this. In the present embodiment, the second circulation path 42 is configured to circulate the fuel gas from the fuel gas discharge path 13 on the downstream side of the fuel cell 2. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same effects are obtained.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment is provided with a fuel heat exchanging section 114 between the condenser 423 and the fuel gas supply path 11.
  • the fuel heat exchanging section 114 is configured to be able to move the condensation heat generated in the condenser 423 to the fuel gas in the fuel gas supply path 11. That is, in the third embodiment, the oxidant heat exchanging section 122 is provided between the condenser 423 and the oxidant gas supply path 12, but in this embodiment, in the present embodiment, the fuel heat exchanging section 114 is provided. Is provided.
  • the heat of condensation in the condenser 423 can be moved to the fuel gas through the fuel heat exchanging section 114.
  • the fuel gas introduced into the ejector 5 can be volume-expanded. Therefore, the volume flow rate of the fuel gas introduced as the drive flow into the ejector 5 can be improved, and the flow rate of the first circulating gas can be improved.
  • it has the same configuration and operational effects as the first embodiment. It should be noted that the third embodiment and this embodiment can be combined to provide both the oxidant heat exchange section 122 and the fuel heat exchange section 114.
  • the fuel gas supply passage 11 is connected to a steam supply passage 15 for supplying water vapor between the junction with the second circulation passage 42 and the ejector 5. It is a form of the battery system 1.
  • the water vapor supply path 15 includes a water pump 151 that pumps liquid water and an evaporator 152 that evaporates the water. Thereby, it is comprised so that water vapor
  • FIG. The fuel cell system 1 of this embodiment is obtained by adding a water vapor supply path 15 to the same basic configuration as that of the fuel cell system 1 of the fourth embodiment.
  • the downstream end of the water vapor supply path 15 is connected to the fuel gas supply path 11 between the hydrodesulfurizer 6 and the ejector 5.
  • Other configurations are the same as those of the fourth embodiment.
  • the flow rate of the driving flow introduced from the fuel gas supply path 11 to the ejector 5 by the water vapor can be easily increased. That is, in addition to the increase in driving flow due to the merging of the second circulation gas from the second circulation path 42, the driving flow can be increased due to the merging of water vapor from the water vapor supply path 15. Thereby, the suction
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment includes the condenser 423 in the second circulation path 42. Thereby, it is possible to adjust the moisture content in the fuel gas supply path 11. Therefore, it is possible to suppress the S / C (that is, the steam carbon ratio) in the fuel cell 2 from becoming excessive. In addition, the same effects as those of the fourth embodiment are obtained.
  • FIG. 11 an embodiment of a flow rate control method for the second circulating gas by the flow rate control unit 421 is shown.
  • the fuel cell system 1 of this embodiment has a first circulation flow rate detection unit and a second circulation flow rate detection unit.
  • the first circulation flow rate detection unit is a detection unit that detects the flow rate of the first circulation gas in the first circulation path 41.
  • the second circulation flow rate detection unit is a detection unit that detects the flow rate of the second circulation gas in the second circulation path 42.
  • the first circulation flow rate detection unit and the second circulation flow rate detection unit can be configured by, for example, flow meters disposed in the first circulation path 41 and the second circulation path 42, respectively.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the following configuration may be used.
  • the first circulation flow rate detection unit may be configured to detect the flow rate of the first circulation gas based on the output voltage of the fuel cell 2. In this case, for example, it can be detected that the flow rate of the first circulating gas has decreased due to a decrease in the output voltage of the fuel cell 2. That is, when the flow rate of the first circulating gas decreases, the power generation reaction in the fuel cell 2 decreases accordingly, and the output voltage decreases. Using this relationship, the flow rate of the first circulating gas can be detected based on the output voltage of the fuel cell 2.
  • a flow meter that can withstand high temperatures is not particularly necessary, and cost reduction can be achieved.
  • the first circulation flow rate detection unit may be configured to detect the flow rate of the first circulation gas based on the composition of the first circulation gas. For example, when the flow rate of the first circulating gas decreases, the proportion of H 2 (hydrogen) and CO (carbon monoxide) in the first circulating gas increases accordingly, and the proportion of CO 2 (carbon dioxide) decreases. To do. By utilizing this relationship, the flow rate of the first circulation gas can be detected by detecting the composition of the first circulation gas. When this configuration is employed as the first circulating flow rate detection unit, a flow meter that can withstand high temperatures is not necessary, and cost reduction can be achieved.
  • the first circulation flow rate detection unit may be configured to detect the flow rate of the first circulation gas based on the temperature of the burner in the combustor 14. For example, when the flow rate of the first circulating gas decreases, the combustion in the combustor 14 is suppressed accordingly, and the temperature of the burner decreases. Using this relationship, the temperature of the burner can be measured, and the flow rate of the first circulating gas can be detected based on the measured value.
  • a flow meter that can withstand high temperatures is not necessary, and cost reduction can be achieved. Then, the flow rate of the first circulating gas can be detected while detecting the temperature of the burner.
  • the second circulation flow rate detection unit may be configured to detect the flow rate of the second circulation gas based on the inlet pressure of the suction unit 52 of the circulation device (that is, the ejector 5). For example, when the flow rate of the second circulating gas decreases, the flow rate of the drive flow of the ejector 5 decreases accordingly, and the pressure of the suction unit 52 decreases. Using this relationship, the pressure of the suction part 52 of the ejector 5 can be detected, and the flow rate of the second circulating gas can be detected based on the detected value.
  • this configuration is adopted as the second circulating flow rate detection unit, there is no need to provide a flow meter that directly detects the flow rate of the second circulating gas.
  • the second circulation flow rate detection unit may be configured to detect the flow rate of the second circulation gas based on the temperature of the fuel gas at the outlet of the reformer 3. For example, when the flow rate of the second circulating gas decreases, the flow rate of the fuel gas passing through the reformer 3 decreases, and the temperature of the reformer 3 rises accordingly. By utilizing this relationship, the temperature of the reformer 3 can be measured, and the flow rate of the second circulating gas can be detected based on the measured temperature.
  • the reforming rate in the reformer 3 can also be calculated using the measured temperature of the fuel gas at the outlet of the reformer 3. There is an advantage that you can. That is, based on the detected value of the temperature sensor provided at the outlet of the reformer 3, the flow rate of the second circulating gas can be detected together with the reforming rate.
  • first circulating flow rate detection unit and the second circulating flow rate detection unit are not limited to the above, and may be based on other methods.
  • the fuel cell system 1 further includes a discharge amount detection unit that detects the flow rate of the fuel gas discharged from the anode flow path 21.
  • a discharge amount detection unit for example, the following detection unit can be used. That is, the discharge amount detection unit can be configured to detect the mass flow rate or the volume flow rate of the gas in the fuel gas discharge passage 13 by using, for example, a flow meter provided in the fuel gas discharge passage 13.
  • the discharge amount detection unit discharges the fuel gas from the anode passage 21 based on, for example, the flow rate of the fuel gas in the fuel gas supply path 11 and the amount of oxygen transfer from the cathode to the anode in the fuel cell 2 May be estimated.
  • the amount of oxygen transferred from the cathode to the anode can be calculated from the current value during power generation in the fuel cell 2.
  • the fuel cell system 1 of the present embodiment includes a first detection flow rate by the first circulation flow rate detection unit, a second detection flow rate by the second circulation flow rate detection unit, and a detection discharge amount by the discharge amount detection unit. Based on the above, the flow rate control unit 421 adjusts the flow rate of the second circulating gas.
  • step S1 the first circulation flow rate detection unit detects the first circulation flow rate
  • the discharge amount detection unit detects the discharge amount of the fuel gas from the anode flow path 21.
  • step S2 the circulation rate Rpv of the first circulation gas is calculated based on the first detected flow rate Q1 by the first circulation flow rate detection unit and the detected discharge amount Q3 by the discharge amount detection unit.
  • the circulation rate Rpv calculated in step S2 is compared with the target circulation rate Rset in steps S3 and S4.
  • the target circulation rate Rset is a preset target circulation rate and has a predetermined width. That is, in step S3, it is determined whether or not the target circulation rate Rset is less than the lower limit value. In step S4, it is determined whether or not the upper limit value of the target circulation rate Rset is exceeded.
  • step S3 it is determined whether or not the circulation rate Rpv is less than Rset. When it is determined that Rpv ⁇ Rset is not satisfied, the process proceeds to step S4. In step S4, it is determined whether or not the circulation rate Rpv exceeds Rset.
  • step S5 When it is determined in step S3 that Rpv ⁇ Rset, the process proceeds to step S5.
  • step S4 the process proceeds to step S6.
  • step S5 a comparison is made between the second detected flow rate Q2 by the second circulating flow rate detector and the flow rate upper limit Qmax.
  • step S6 the second detected flow rate Q2 is compared with the flow rate lower limit Qmin.
  • the flow rate upper limit value Qmax and the flow rate lower limit value Qmin are preset allowable values of the flow rate of the second circulating gas, and are based on, for example, the control limit of the flow rate control unit 421, the heat exchange performance of the condenser 423, and the like. Can be set.
  • step S5 it is determined whether or not the second detected flow rate Q2 is less than Qmax.
  • step S6 it is determined whether or not the second detected flow rate Q2 exceeds Qmin. That is, in steps S3 to S8, when the circulation rate Rpv is less than the target circulation rate Rset, the second circulation flow rate is increased on condition that the second detected flow rate Q2 is less than the flow rate upper limit value Qmax. Further, when the circulation rate Rpv exceeds the target circulation rate Rset, the second circulation flow rate is reduced on condition that the second detected flow rate Q2 exceeds the flow rate lower limit Qmin.
  • the second circulation flow rate is not changed. Even if the circulation rate Rpv is not within the range of the target circulation rate Rset, the second circulation flow rate is not increased when the second detected flow rate Q2 exceeds the flow rate upper limit Qmax. Even if the circulation rate Rpv is not within the range of the target circulation rate Rset, the second circulation flow rate is not reduced when the second detected flow rate Q2 is below the flow rate lower limit Qmin.
  • the circulation rate of the first circulation gas can be appropriately controlled by controlling the second circulation flow rate. Moreover, this control flow can be repeatedly executed as appropriate at predetermined time intervals and timings. Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
  • first circulating flow rate detection unit 411 shown in the first embodiment see FIG. 1
  • the moisture amount detection unit 113 shown in the second embodiment see FIG. 2

Abstract

燃料電池システム（１）は、燃料電池（２）と、燃料ガス供給路（１１）と、酸化剤ガス供給路（１２）と、燃料ガス排出路（１３）と、燃料ガス供給路（１１）に設けられた改質器（３）と、燃料ガスを、燃料ガス排出路（１３）から、燃料ガス供給路（１１）における改質器（３）よりも上流側に、第１循環ガスとして循環させる第１循環路（４１）と、燃料ガス供給路（１１）に設けられ、燃料ガス供給路（１１）を流れる燃料ガスの流れを駆動流として利用して、第１循環ガスを吸引するエジェクタ（５）と、燃料ガスを、エジェクタ（５）よりも下流側の燃料ガス供給路（１１）又は燃料ガス排出路（１３）から、エジェクタ（５）よりも上流側の燃料ガス供給路（１１）に、第２循環ガスとして循環させる第２循環路（４２）と、を備えている。

Description

燃料電池システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年５月１８日に出願された日本出願番号２０１７－９９０７０号と、２０１８年４月６日に出願された日本出願番号２０１８－７３７５９号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、燃料電池システムに関する。
　燃料電池システムの効率を向上させる技術として、燃料ガスを循環させる技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示の燃料電池システムにおいては、燃料電池から排出された未利用の燃料ガスに含まれる水蒸気を、凝縮器にて凝縮して、蓄える。一方、水蒸気が除去されたリサイクル用の燃料ガスを、エジェクタによって吸引して燃料ガス供給路へ循環させる。また、凝縮器に蓄えられた凝縮水を、ポンプによって、循環用の水経路を通じて、エジェクタの上流側における燃料ガス供給路に合流させる。これにより、エジェクタに流れる駆動流の質量流量を調整して、燃料ガスの循環率を目標の循環率に近付けることができるようにしている。
特開２０１３－２３５７３５号公報
　上記特許文献１に開示された燃料電池システムにおいては、循環用の水経路を通じて凝縮水を燃料ガス供給路に循環させる。それゆえ、循環させる凝縮水を圧送するポンプを循環用の水経路に設けることが必要であるのみならず、駆動流の増加に用いるために凝縮水を再び気化させるための蒸発器を循環用の水経路に設けることが必要となる。それゆえ、システムの簡素化、システム全体のエネルギー効率の向上という観点で、改善の余地があると言える。
　本開示は、システムの簡素化及び発電効率の向上を図ることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
　本開示の一態様は、アノード流路とカソード流路とを有する燃料電池と、
　燃料ガスを上記アノード流路に供給する燃料ガス供給路と、
　酸化剤ガスを上記カソード流路に供給する酸化剤ガス供給路と、
　上記アノード流路から排出された上記燃料ガスが流れる燃料ガス排出路と、
　上記燃料ガス供給路に設けられて上記燃料ガスを改質する改質器と、
　上記燃料ガスを、上記燃料ガス排出路から、上記燃料ガス供給路における上記改質器よりも上流側に、第１循環ガスとして循環させる第１循環路と、
　上記燃料ガス供給路に設けられ、該燃料ガス供給路を流れる上記燃料ガスの流れを駆動流として利用して、上記第１循環ガスを吸引する循環装置と、
　上記燃料ガスを、上記循環装置よりも下流側の上記燃料ガス供給路又は上記燃料ガス排出路から、上記循環装置よりも上流側の上記燃料ガス供給路に、第２循環ガスとして循環させる第２循環路と、を備えている、燃料電池システムにある。
　上記燃料電池システムは、上記第１循環路と上記第２循環路とを有する。そして、上記第２循環路は、循環装置よりも下流側の燃料ガスを、第２循環ガスとして循環させて、循環装置の上流側の燃料ガス供給路に合流させることができる。これにより、循環装置に駆動流として送り込まれる燃料ガスの質量流量を増加させることができる。その結果、循環装置に吸引流として吸引される第１循環ガスの量を増加させることができる。
　その一方で、第２循環路を循環する第２循環ガスは、気体のまま循環して、循環装置の上流側に合流される。そのため、第２循環路に蒸発器などを設ける必要も特になく、蒸発のためのエネルギーを要することも特にない。
　その結果、システムの簡素化を図ることができるとともに、発電効率を向上させることができる。
　以上のごとく、上記態様によれば、システムの簡素化及び発電効率の向上を図ることができる燃料電池システムを提供することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施形態１における、燃料電池システムの説明図であり、 図２は、実施形態２における、燃料電池システムの説明図であり、 図３は、実施形態３における、燃料電池システムの説明図であり、 図４は、実施形態４における、燃料電池システムの説明図であり、 図５は、実施形態５における、燃料電池システムの説明図であり、 図６は、実施形態６における、燃料電池システムの説明図であり、 図７は、実施形態７における、燃料電池システムの説明図であり、 図８は、実施形態８における、燃料電池システムの説明図であり、 図９は、実施形態９における、燃料電池システムの説明図であり、 図１０は、実施形態１０における、燃料電池システムの説明図であり、 図１１は、実施形態１１における、燃料電池システムの制御フロー図である。
（実施形態１）
　燃料電池システムに係る実施形態について、図を参照して説明する。
　本実施形態の燃料電池システム１は、図１に示すごとく、燃料電池２と、燃料ガス供給路１１と、酸化剤ガス供給路１２と、燃料ガス排出路１３と、改質器３と、第１循環路４１と、循環装置としてのエジェクタ５と、第２循環路４２と、を備えている。
　燃料電池２は、アノード流路２１とカソード流路２２とを有する。燃料ガス供給路１１は、燃料ガスをアノード流路２１に供給する。酸化剤ガス供給路１２は、酸化剤ガスをカソード流路２２に供給する。燃料ガス排出路１３は、アノード流路２１から排出された燃料ガスが流れる。改質器３は、燃料ガス供給路１１に設けられて燃料ガスを改質する。第１循環路４１は、燃料ガスを、燃料ガス排出路１３から、燃料ガス供給路１１における改質器３よりも上流側に、第１循環ガスとして循環させる。エジェクタ５は、燃料ガス供給路１１に設けられている。エジェクタ５は、燃料ガス供給路１１を流れる燃料ガスの流れを駆動流として利用して、第１循環ガスを吸引する。第２循環路４２は、燃料ガスを、改質器３よりも下流側の燃料ガス供給路１１から、エジェクタ５よりも上流側の燃料ガス供給路１１に、第２循環ガスとして循環させる。
　本実施形態の燃料電池システム１は、改質器３において改質された燃料ガスに含有される水素と、酸化剤ガスに含有される酸素とを、燃料電池２において反応させて、発電する。燃料電池２は、アノード流路２１とカソード流路２２との間に配設された電解質体を有している。本実施形態においては、電解質体として固体酸化物セラミックスを用いた、固体酸化物型燃料電池（すなわち、ＳＯＦＣ）を、燃料電池２とすることができる。
　燃料ガス供給路１１には、改質器３と、その上流側に配されたエジェクタ５とが設けてある。また、燃料ガス供給路１１におけるエジェクタ５の上流側には、燃料ガスをエジェクタ５へ送り込むブロア１１１が設けてある。燃料ガス供給路１１の上流端から、改質前の燃料ガスＦが導入される。また、ブロア１１１よりも上流側における燃料ガス供給路１１に、第２循環路４２から第２循環ガスが導入される。第２循環ガスと混合された燃料ガスＦは、ブロア１１１によってエジェクタ５へ送り込まれる。
　このエジェクタ５へ送り込まれた燃料ガスが、駆動流となる。そして、燃料ガスは、エジェクタ５において吸引流として吸引された第１循環ガスとともに、改質器３へ送り込まれる。燃料ガスは、改質器３において水素を含む燃料ガスに改質される。この改質後の燃料ガスが、燃料電池２のアノード流路２１に供給される。
　改質前の燃料ガスＦとしては、例えば、炭化水素の一種であるメタンを用いることができる。
　エジェクタ５は、ノズル部５１と、吸引部５２と、吐出部５３と、を有する。ノズル部５１は、燃料ガス供給路１１の上流側から導入された燃料ガスを、駆動流として噴射する。吸引部５２は、ノズル部５１から噴射される駆動流によって第１循環路４１から第１循環ガスを、吸引流として吸引する。吐出部５３は、駆動流と吸引流とを混合した混合流を、燃料ガス供給路１１の下流側へ吐出する。
　酸化剤ガス供給路１２には、燃料電池２に導入される酸化剤ガスを予熱する予熱器１２１が設けてある。これにより、酸化剤ガス供給路１２の上流端から導入された酸化剤ガスＡを、予熱器１２１によって加熱して、昇温する。昇温された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給路１２から燃料電池２のカソード流路２２に供給される。酸化剤ガスとしては、例えば空気を用いることができる。
　上記のように、アノード流路２１に導入された燃料ガス中の水素と、カソード流路２２に導入された酸化剤ガス中の酸素とが、燃料電池２において反応して、発電が行われる。そして、アノード流路２１から排出された燃料ガス及びカソード流路２２から排出された酸化剤ガスは、それぞれ、燃料ガス排出路１３及び酸化剤ガス排出路１２０を通り、燃焼器１４に導入される。燃料電池２から排出された燃料ガスには、反応によって生じた水蒸気と、反応に使われなかった水素とが含まれる。また、燃料電池２から排出された酸化剤ガスには、反応に使われなかった酸素が含まれる。これらの水素と酸素とが、燃焼器１４において反応して燃焼する。燃焼後の燃焼ガスは、燃焼器１４から排出される。
　燃料ガス排出路１３には、第１循環路４１の一端が接続されている。そして、第１循環路４１の他端が、エジェクタ５の吸引部５２に接続されている。これにより、アノード流路２１から燃料ガス排出路１３に排出された燃料ガスの一部が、第１循環路４１を介して、第１循環ガスとして、エジェクタ５から燃料ガス供給路１１における、改質器３の上流側に循環される。上述のように、燃料ガス排出路１３の燃料ガスの一部でもある第１循環ガスは、水蒸気及び水素を含む。それゆえ、第１循環ガスがエジェクタ５において改質前の燃料ガスと混合されることで、そこに含まれる水素がアノード流路２１に供給され、燃料として利用される。また、第１循環ガスに含まれる水蒸気は、改質器３において燃料ガスの改質に利用される。
　また、燃料ガス供給路１１における改質器３の下流側に、第２循環路４２の一端が接続されている。第２循環路４２の他端は、燃料ガス供給路１１のブロア１１１よりも上流側に接続されている。また、第２循環路４２には、第２循環ガスの流量を制御する流量制御部４２１が設けてある。
　改質器３によって改質された燃料ガスは、第２循環路４２から第２循環ガスとして、ブロア１１１よりも上流側の燃料ガス供給路１１に循環されることとなる。この第２循環ガスは、上述のように、改質前の燃料ガスＦとともに、ブロア１１１によってエジェクタ５に、駆動流として導入される。そのため、駆動流の質量流量を大きくすることができる。その結果、エジェクタ５の吸引流として、第１循環ガスを多く吸引することができる。つまり、第１循環ガスの循環率を高めることができる。
　また、流量制御部４２１によって第２循環ガスの流量を適宜制御することができる。これに伴い、エジェクタ５における駆動流を調整できることとなるため、第１循環ガスの流量を調整することができる。例えば、所望の発電量が大きいときは、流量制御部４２１の開度を大きくして、第２循環ガスの質量流量を増やし、第１循環ガスの循環率を高める。一方、所望の発電量が小さいときは、流量制御部４２１の開度を小さくして、第２循環ガスの質量流量を減らし、第１循環ガスの循環率を下げる。
　なお、図１に示すごとく、第１循環路４１に、第１循環ガスの流量を検知する第１循環流量検知部４１１を設けることが考えられる。この場合、第１循環流量検知部４１１によって検知される第１循環ガスの循環流量に基づいて、流量制御部４２１の開度を調整することができる。
　また、流量制御部４２１は、第２循環ガスの循環を停止させることができるようにしてもよい。また、流量制御部４２１は、例えば、開閉のみが制御可能で、第２循環ガスの循環を行うか行わないかの２段階のみの制御ができるような構成としてもよい。
　次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
　上記燃料電池システム１は、第１循環路４１と第２循環路４２とを有する。そして、第２循環路４２は、エジェクタ５よりも下流側の燃料ガスを、第２循環ガスとして循環させて、エジェクタ５の上流側の燃料ガス供給路１１に合流させることができる。これにより、エジェクタ５に駆動流として送り込まれる燃料ガスの質量流量を増加させることができる。その結果、エジェクタ５に吸引流として吸引される第１循環ガスの量を増加させることができる。
　その一方で、第２循環路４２を循環する第２循環ガスは、気体のまま循環して、エジェクタ５の上流側に合流される。そのため、第２循環路４２に蒸発器などを設ける必要も特になく、蒸発のためのエネルギーを要することも特にない。
　その結果、システムの簡素化を図ることができるとともに、発電効率を向上させることができる。
　また、第２循環路４２には、第２循環ガスの流量を制御する流量制御部４２１が設けてある。これにより、上述したように、第２循環ガスの流量を調整し、第１循環ガス循環率を調整することができる。
　また、第２循環路４２は、改質器３と燃料電池２との間における燃料ガス供給路１１から、燃料ガスを循環させるよう構成されている。これにより、改質直後の燃料ガスであって、燃料成分が多く含まれる燃料ガスを、第２循環ガスとして循環させることができる。
　以上のごとく、本実施形態によれば、システムの簡素化及び発電効率の向上を図ることができる燃料電池システムを提供することができる。
（実施形態２）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図２に示すごとく、第２循環路４２に、第２循環ガス中の水分を凝縮する凝縮器４２３が設けてある。
　凝縮器４２３は、流量制御部４２１の上流側に配されている。凝縮器４２３は、第２循環ガスを冷却して、第２循環ガスに含まれる水蒸気を、液体の水に凝縮する。これにより、凝縮器４２３において、第２循環ガスは、液水と、気体とに分離される。この気体は、水分量が少なくなった乾いた燃料ガスである。また、この気体は、水素を含む燃料ガスである。
　そして、上記のような乾いた燃料ガスが、ブロア１１１の上流側における燃料ガス供給路１１に導入される。つまり、第２循環ガスである乾いた燃料ガスが、改質前の燃料ガスＦと、燃料ガス供給路１１において混合される。この混合された燃料ガスがブロア１１１を通じてエジェクタ５に、駆動流として導入される。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
　本実施形態においては、第２循環ガスにおける水分を除去することができる。これにより、エジェクタ５に駆動流として導入する燃料ガス中の水分量を調整することができる。その結果、燃料電池２のアノード流路２１に導入される燃料ガス中の水分量を、容易に調整することができる。
　また、本実施形態においては、第２循環路４２によって改質後の燃料ガスを循環させる。そのため、改質前の燃料ガスを循環させる場合や、燃料ガス排出路１３から循環させる場合に比べ、第２循環ガス中の水分量を少なくすることができる。それゆえ、凝縮器４２３によって水分が除去されることによる第２循環ガスの質量流量の低下を抑制することができる。その結果、エジェクタ５に駆動流として送り込まれる燃料ガスの質量流量を確保しやすい。
　また、図２に示すごとく、燃料ガス供給路１１に、燃料ガス中の水分量を検知する水分量検知部１１３を設けることも考えられる。この場合、水分量検知部１１３によって検知される水分量に基づいて、流量制御部４２１の開度の調整を行うことができる。水分量検知部１１３は、エジェクタ５と改質器３との間の燃料ガス供給路１１に設けることができる。
　なお、図２においては、図１に示した第１循環流量検知部４１１を示していないが、本実施形態においても、第１循環流量検知部４１１を設けることができる。この場合、第１循環流量検知部４１１によって検知された第１循環ガスの流量と、水分量検知部１１３によって検知された水分量との双方に基づいて、流量制御部４２１の開度を調整することが考えられる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態３）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図３に示すごとく、凝縮器４２３と酸化剤ガス供給路１２との間に、酸化剤用熱交換部１２２を設けてなる。
　酸化剤用熱交換部１２２は、凝縮器４２３において生じる凝縮熱を、酸化剤ガス供給路１２における酸化剤ガスへ移動させることができるよう構成されている。
　すなわち、凝縮器４２３においては、第２循環ガス中の水分が凝縮する際に、凝縮熱が発生する。この凝縮熱を、酸化剤用熱交換部１２２を通じて、酸化剤ガス供給路１２における酸化剤ガスへ移動させる。これにより、酸化剤ガスの温度は上昇する。昇温された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給路１２を通じて燃料電池２のカソード流路２２へ向かう。そして、昇温された酸化剤ガスは、酸化剤用熱交換部１２２と燃料電池２との間に配された予熱器１２１において、さらに昇温されて、カソード流路２２に供給される。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　本実施形態においては、凝縮器４２３において発生した凝縮熱を有効利用して、酸化剤ガスの昇温に用いることができる。それゆえ、酸化剤ガスをカソード流路２２に供給する前に、予熱器１２１において酸化剤ガスに与える熱エネルギーを小さくすることができる。これにより、システム効率をより向上させることができる。
　あるいは、燃料電池２のカソード流路２２に供給される酸化剤ガスの温度をより高くすることができる。この場合、燃料電池２の発電効率を向上させることができる。
　このように、凝縮器４２３において発生する凝縮熱を、燃料電池システム１内において有効利用することで、燃料電池システム１のシステム効率を向上させることができる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態４）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図４に示すごとく、燃料ガス供給路１１に水添脱硫器６が設けられている。
　水添脱硫器６は、水素を利用して燃料ガスＦに含まれる硫黄分を除去する。すなわち、水添脱硫器６は、硫黄分を水素と反応させて、燃料ガスＦから硫黄分を除去するよう構成されている。
　燃料ガス供給路１１に導入される原料の燃料ガスＦとして用いられる都市ガスなどには、通常、付臭剤として、硫黄化合物が添加されている。しかし、硫黄化合物が改質器３、燃料電池２に、燃料ガスと共に供給されると、改質器３や燃料電池２の触媒が被毒するおそれがある。それゆえ、燃料ガス供給路１１において、燃料ガスから硫黄分を除去することが望ましい。そこで、硫黄分を除去するための脱硫器として、水素を用いて硫黄分を除去する水添脱硫器６を、燃料ガス供給路１１に配設している。
　水添脱硫器６は、燃料ガス供給路１１におけるエジェクタ５の上流側に配設されている。より具体的には、水添脱硫器６は、燃料ガス供給路１１におけるブロア１１１とエジェクタ５との間に、設けてある。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　燃料ガス供給路１１には、第２循環路４２から第２循環ガスが導入される。上述のように、第２循環ガスには、水素が含まれている。この水素が、燃料ガス供給路１１を通じて、燃料ガスとともに、水添脱硫器６に導入される。そして、水添脱硫器６において、燃料ガス中の硫黄分と、水素とが反応する。これにより、燃料ガスから硫黄分を除去することができる。
　本実施形態においては、特に、第２循環路４２は、改質器３と燃料電池２との間の燃料ガス供給路１１から、水添脱硫器６よりも上流側の燃料ガス供給路１１に、燃料ガスを循環させるよう構成されている。それゆえ、第２循環ガスは、特に水素を多く含んだ燃料ガスとなる。それゆえ、水添脱硫器６に導入される水素の量を多くすることができ、効果的な脱硫を行うことができる。
　また、第２循環路４２には、凝縮器４２３が配設され、第２循環ガスは、水分量の少ない、乾いた燃料ガスとなる。それゆえ、水添脱硫器６に導入される燃料ガスも、水分量の少ないガスとすることができる。したがって、水添脱硫器６の触媒の劣化を抑制し、水添脱硫器６の耐久性を向上させることができる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態５）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図５に示すごとく、改質器３を、部分酸化改質反応によって水素を得ることができるものとしている。
　そして、燃料電池システム１は、改質器３の上流側の燃料ガス供給路１１に、部分酸化改質反応に用いる酸化剤を供給する改質用酸化剤供給部１１２を備えている。
　部分酸化改質反応は、燃料ガスに酸化剤を混合して、燃料ガスを改質し、水素と一酸化炭素を生成する反応である。すなわち、メタンと酸素とを反応させて、水を生成し、その水とメタンとが反応して、水素と一酸化炭素とが生成される。このとき、外部から熱を加えることなく、反応が進む。
　改質用酸化剤供給部１１２から供給される酸化剤は、例えば、空気とすることができる。
　改質用酸化剤供給部１１２は、エジェクタ５と改質器３との間における燃料ガス供給路１１に設けてある。また、改質器３は、部分酸化改質反応と、水蒸気改質反応との双方を行うことができるよう構成されていてもよい。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　本実施形態においては、改質器３が、部分酸化改質反応によって水素を得ることができる。そのため、改質器３に導入される燃料ガスに含まれる水分が極めて少ない場合などにおいても、燃料ガスを改質して、充分な水素を生成することができる。特に、燃料電池２が発電を停止している場合などにおいては、燃料電池２において水分が生成されない。その結果、第１循環ガス及び第２循環ガスにおける水分も少なくなる。かかる場合、改質器３に導入される燃料ガス中の水分が少なくなり、水蒸気改質にて水素を充分に生成することが困難となる。そこで、改質器３が部分酸化改質反応にて水素を生成することができるよう構成されていることにより、水素を充分に得ることができる。これに伴い、水添脱硫器６に供給する水素も確保することができる。
　また、改質器３が、部分酸化改質反応と水蒸気改質反応との双方を行うことができるよう構成されている場合、燃料電池２の発電時には水蒸気改質反応、停止時は部分酸化改質反応、をそれぞれ用いるようにすることもできる。
　また、改質用酸化剤供給部１１２が、エジェクタ５と改質器３との間における燃料ガス供給路１１に設けてある。これにより、改質器３に効率的に酸化剤を供給することができると共に、エジェクタ５のノズル部５１等の酸化を抑制することができる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態６）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図６に示すごとく、第２循環路４２に設ける流量制御部４２２として、ブロアを採用している。
　また、燃料ガス供給路１１におけるブロア１１１は、第２循環路４２との接続部よりも上流側に配置してある。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　本実施形態においては、第２循環ガスの循環量を、第２循環路４２に設けたブロア４２２の回転数の制御によって行うことができる。そして、第２循環ガスと、原燃料の状態の燃料ガスＦとを、それぞれ個別のブロア４２２、１１１によって、エジェクタ５へ送ることとなる。それゆえ、各ブロア４２２、１１１における燃料ガスの流量を小さくすることができ、各ブロア４２２、１１１の小型化、低コスト化を図ることができる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態７）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図７に示すごとく、第２循環路４２が、エジェクタ５と改質器３との間の燃料ガス供給路１１から、燃料ガスを循環させるようにしたものである。
　その他の構成は、実施形態１と同様である。
　本実施形態においては、改質前のＣＯ濃度の低い燃料ガスを循環させることとなる。そのため、第２循環ガス中から除去すべきＣＯの量を少なくすることができる。つまり、実際には、ブロア１１１の上流側に燃料ガスを循環させる際、燃料ガスに含まれるＣＯを除去する。そのために、ＣＯ除去装置（図示略）を第２循環路４２に設けるが、このＣＯ除去装置を小型化することができる。
　その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
（実施形態８）
　本形態は、図８に示すごとく、第２循環路４２が、燃料ガス排出路１３から、燃料ガスを循環させるようにした、燃料電池システム１の形態である。
　すなわち、上記実施形態１～７においては、第２循環路４２が、エジェクタ５と燃料電池２との間における燃料ガス供給路１１から、燃料ガスを循環させるよう構成されているものを示したが、本開示は、これに限られない。そして、本形態においては、第２循環路４２が、燃料電池２の下流側における燃料ガス排出路１３から、燃料ガスを循環させるよう構成されている。
　その他の構成は、実施形態１と同様であり、同様の作用効果を奏する。
（実施形態９）
　本実施形態の燃料電池システム１は、図９に示すごとく、凝縮器４２３と燃料ガス供給路１１との間に、燃料用熱交換部１１４を設けてなる。
　燃料用熱交換部１１４は、凝縮器４２３において生じる凝縮熱を、燃料ガス供給路１１における燃料ガスへ移動させることができるよう構成されている。すなわち、実施形態３においては、凝縮器４２３と酸化剤ガス供給路１２との間に酸化剤用熱交換部１２２を設けたが、これに替えて、本形態においては、燃料用熱交換部１１４を設けている。
　本形態においては、凝縮器４２３における凝縮熱を、燃料用熱交換部１１４を通じて、燃料ガスへ移動させることができる。これにより、エジェクタ５に導入される燃料ガスを体積膨張させることができる。それゆえ、エジェクタ５に駆動流として導入される燃料ガスの体積流量を向上させ、第１循環ガスの流量を向上させることができる。
　その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を有する。
　なお、実施形態３と本形態とを組み合わせ、酸化剤用熱交換部１２２と燃料用熱交換部１１４との双方を設けることもできる。
（実施形態１０）
　本実施形態は、図１０に示すごとく、燃料ガス供給路１１における、第２循環路４２との合流部とエジェクタ５との間に、水蒸気を供給する水蒸気供給路１５が接続されている、燃料電池システム１の形態である。
　水蒸気供給路１５は、液体の水を圧送する水ポンプ１５１と、水を蒸発させる蒸発器１５２とを備えている。これにより、水蒸気を、エジェクタ５の上流側における燃料ガス供給路１１に合流させることができるよう構成されている。
　本形態の燃料電池システム１は、実施形態４の燃料電池システム１と同様の基本構成に、水蒸気供給路１５を追加したものである。そして、水添脱硫器６とエジェクタ５との間における燃料ガス供給路１１に、水蒸気供給路１５の下流端が接続されている。
　その他の構成は、実施形態４と同様である。
　本形態においては、水蒸気によって燃料ガス供給路１１からエジェクタ５に導入される駆動流の流量を、容易に増加させることができる。すなわち、第２循環路４２からの第２循環ガスの合流による駆動流の増量に加え、水蒸気供給路１５からの水蒸気の合流による駆動流の増量を可能とする。これにより、エジェクタ５における吸引流を増やすことができ、第１循環ガスの循環率を高めることができる。
　なお、本形態においては、燃料ガス供給路１１における燃料ガス中の水分量が増えることとなる。ただし、本形態の燃料電池システム１は、第２循環路４２に凝縮器４２３を備えている。これにより、燃料ガス供給路１１における水分量を調整することが可能である。それゆえ、燃料電池２におけるＳ／Ｃ（すなわち、スチームカーボン比）が過大となることを抑制することができる。
　その他、実施形態４と同様の作用効果を有する。
（実施形態１１）
　本実施形態においては、図１１に示すごとく、流量制御部４２１による第２循環ガスの流量制御方法の一形態を示す。
　本形態の燃料電池システム１は、第１循環流量検知部と第２循環流量検知部とを有する。
　第１循環流量検知部は、第１循環路４１における第１循環ガスの流量を検知する検知部である。
　第２循環流量検知部は、第２循環路４２における第２循環ガスの流量を検知する検知部である。
　第１循環流量検知部及び第２循環流量検知部は、例えば、第１循環路４１及び第２循環路４２にそれぞれ配設された流量計によって構成することができる。ただし、これに限らず、例えば、以下のような構成とすることもできる。
　すなわち、第１循環流量検知部は、燃料電池２の出力電圧を基に、第１循環ガスの流量を検知するよう構成されたものとすることもできる。この場合には、例えば、燃料電池２の出力電圧が減少したことにより、第１循環ガスの流量が減少したことを検知することができる。つまり、第１循環ガスの流量が減少すると、それに応じて燃料電池２における発電反応が低減し、出力電圧が下がる。この関係を利用して、燃料電池２の出力電圧を基に、第１循環ガスの流量を検知することができる。
　第１循環流量検知部として、この構成を採用した場合には、高温に耐える流量計が特に不要となり、低コスト化を図ることができる。つまり、燃料電池２から排出された高温の第１循環ガスの流量を直接計測する必要がなくなり、特に高温に耐える高価な流量計を設置する必要がなくなるという利点がある。そして、燃料電池２の出力電圧を検出しつつ、第１循環ガスの流量を検知することができる。
　また、第１循環流量検知部は、第１循環ガスの組成を基に、第１循環ガスの流量を検知するよう構成されたものとしてもよい。例えば、第１循環ガスの流量が減少すると、それに応じて、第１循環ガス中のＨ2（水素）、ＣＯ（一酸化炭素）の割合が増加し、ＣＯ2（二酸化炭素）の割合が減少する。この関係を利用して、第１循環ガスの組成を検知することで、第１循環ガスの流量を検知することができる。
　第１循環流量検知部として、この構成を採用した場合には、高温に耐える流量計が不要となり、低コスト化を図ることができる。
　また、第１循環流量検知部は、燃焼器１４におけるバーナーの温度を基に、第１循環ガスの流量を検知するよう構成されているものとすることもできる。
　例えば、第１循環ガスの流量が減少すると、それに応じて、燃焼器１４における燃焼が抑制され、バーナーの温度が低下する。この関係を利用して、バーナーの温度を測定して、その測定値に基づいて、第１循環ガスの流量を検知することができる。
　第１循環流量検知部として、この構成を採用した場合には、高温に耐える流量計が不要となり、低コスト化を図ることができる。そして、バーナーの温度を検出しつつ、第１循環ガスの流量を検知することができる。
　また、第２循環流量検知部は、循環装置（すなわち、エジェクタ５）の吸引部５２の入口圧力を基に、第２循環ガスの流量を検知するよう構成されているものとすることもできる。例えば、第２循環ガスの流量が減少すると、それに応じて、エジェクタ５の駆動流の流量が減少し、吸引部５２の圧力が低下する。この関係を利用して、エジェクタ５の吸引部５２の圧力を検出し、その検出値に基づいて、第２循環ガスの流量を検知することができる。
　第２循環流量検知部として、この構成を採用した場合には、第２循環ガスの流量を直接検出する流量計を設ける必要がなくなる。
　また、第２循環流量検知部は、改質器３の出口における燃料ガスの温度を基に、第２循環ガスの流量を検知するよう構成されているものとすることもできる。例えば、第２循環ガスの流量が減少すると、改質器３を通過する燃料ガスの流量が減少し、これに応じて、改質器３の温度が上昇する。この関係を利用して、改質器３の温度を計測し、その測定温度に基づいて、第２循環ガスの流量を検知することができる。
　第２循環流量検知部として、この構成を採用した場合には、測定された改質器３の出口における燃料ガスの温度を用いて、改質器３における改質率の算出をも行うことができる、という利点がある。つまり、改質器３の出口に設けた温度センサの検出値に基づき、改質率と共に第２循環ガスの流量の検知を行うことができる。
　なお、第１循環流量検知部や第２循環流量検知部は、上記に限られず、他の方式によるものとすることもできる。例えば、第１循環ガスの流量が減少すると、第１循環路４１の温度が低下するという関係を利用して、第１循環流路の温度から、第１循環ガスの流量を検知することも可能である。
　また、本形態の燃料電池システム１は、アノード流路２１から排出される燃料ガスの流量を検知する排出量検知部をさらに備えている。
　この排出量検知部としては、例えば、以下のような検知部とすることができる。
　すなわち、排出量検知部は、例えば、燃料ガス排出路１３に設けた流量計によって、燃料ガス排出路１３におけるガスの質量流量又は体積流量を検出するよう構成されたものとすることができる。
　また、排出量検知部は、例えば、燃料ガス供給路１１における燃料ガスの流量と、燃料電池２におけるカソードからアノードへの酸素移動量とに基づいて、アノード流路２１からの燃料ガスの排出量を推定するものであってもよい。なお、カソードからアノードへの酸素移動量は、燃料電池２における発電時の電流値から算出することができる。
　本形態の燃料電池システム１は、図１１に示すごとく、第１循環流量検知部による第１検知流量と、第２循環流量検知部による第２検知流量と、排出量検知部による検知排出量と、に基づいて、流量制御部４２１にて第２循環ガスの流量を調整する。
　以下において、図１１のフローを用いて、この制御方法を説明する。
　まず、ステップＳ１において、第１循環流量検知部によって第１循環流量を検出すると共に、排出量検知部によってアノード流路２１からの燃料ガスの排出量を検出する。
　次いで、ステップＳ２において、第１循環流量検知部による第１検知流量Ｑ１と、排出量検知部による検知排出量Ｑ３とに基づいて、第１循環ガスの循環率Ｒｐｖを算出する。ここで、循環率Ｒｐｖは、Ｒｐｖ＝Ｑ１／Ｑ３にて算出される。
　ステップＳ２において算出された循環率Ｒｐｖを、ステップＳ３、Ｓ４において、目標循環率Ｒｓｅｔと比較する。ここで、目標循環率Ｒｓｅｔは、予め設定された目標の循環率であって、所定の幅を有する。すなわち、ステップＳ３においては、目標循環率Ｒｓｅｔの下限値未満か否かの判断を行う。ステップＳ４においては、目標循環率Ｒｓｅｔの上限値を超えているか否かの判断を行う。
　ステップＳ３においては、循環率ＲｐｖがＲｓｅｔ未満か否かの判断を行い、Ｒｐｖ＜Ｒｓｅｔではない、と判断されたとき、ステップＳ４に進む。ステップＳ４においては、循環率ＲｐｖがＲｓｅｔを超えているか否かの判断を行う。
　ステップＳ３において、Ｒｐｖ＜Ｒｓｅｔであると判断されたとき、ステップＳ５に進む。ステップＳ４において、Ｒｐｖ＞Ｒｓｅｔであると判断されたとき、ステップＳ６に進む。ステップＳ５においては、第２循環流量検知部による第２検知流量Ｑ２と、流量上限値Ｑｍａｘとの比較を行う。また、ステップＳ６においては、第２検知流量Ｑ２と、流量下限値Ｑｍｉｎとの比較を行う。ここで、流量上限値Ｑｍａｘ及び流量下限値Ｑｍｉｎは、予め設定された第２循環ガスの流量の許容値であり、例えば、流量制御部４２１の制御限界、凝縮器４２３の熱交換性能等に基づいて、設定することができる。
　ステップＳ５においては、第２検知流量Ｑ２がＱｍａｘ未満か否かの判断を行い、ステップＳ６においては、第２検知流量Ｑ２がＱｍｉｎを超えているか否かの判断を行う。
　すなわち、ステップＳ３～Ｓ８においては、循環率Ｒｐｖが目標循環率Ｒｓｅｔ未満であるとき、第２検知流量Ｑ２が流量上限値Ｑｍａｘ未満であることを条件に、第２循環流量を増やす。また、循環率Ｒｐｖが目標循環率Ｒｓｅｔを超えているとき、第２検知流量Ｑ２が流量下限値Ｑｍｉｎを超えていることを条件に、第２循環流量を減らす。
　そして、循環率Ｒｐｖが、目標循環率Ｒｓｅｔの範囲内にあれば、第２循環流量を変化させない。また、循環率Ｒｐｖが、目標循環率Ｒｓｅｔの範囲にない場合であっても、第２検知流量Ｑ２が流量上限値Ｑｍａｘを超えているときに、第２循環流量を増やすことはしない。循環率Ｒｐｖが、目標循環率Ｒｓｅｔの範囲にない場合であっても、第２検知流量Ｑ２が流量下限値Ｑｍｉｎを下回っているときに、第２循環流量を減らすことはしない。
　以上のようにして、第２循環流量の制御を行うことで、適切に、第１循環ガスの循環率を制御することができる。また、この制御フローは、所定の時間間隔、タイミングにて、適宜、繰り返し実行することができる。
　その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
　本開示は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
　また、実施形態１（図１参照）に示した第１循環流量検知部４１１や、実施形態２（図２参照）に示した水分量検知部１１３は、他の実施形態においても適宜採用することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (21)

  1. 　アノード流路（２１）とカソード流路（２２）とを有する燃料電池（２）と、
    　燃料ガスを上記アノード流路に供給する燃料ガス供給路（１１）と、
    　酸化剤ガスを上記カソード流路に供給する酸化剤ガス供給路（１２）と、
    　上記アノード流路から排出された上記燃料ガスが流れる燃料ガス排出路（１３）と、
    　上記燃料ガス供給路に設けられて上記燃料ガスを改質する改質器（３）と、
    　上記燃料ガスを、上記燃料ガス排出路から、上記燃料ガス供給路における上記改質器よりも上流側に、第１循環ガスとして循環させる第１循環路（４１）と、
    　上記燃料ガス供給路に設けられ、該燃料ガス供給路を流れる上記燃料ガスの流れを駆動流として利用して、上記第１循環ガスを吸引する循環装置（５）と、
    　上記燃料ガスを、上記循環装置よりも下流側の上記燃料ガス供給路又は上記燃料ガス排出路から、上記循環装置よりも上流側の上記燃料ガス供給路に、第２循環ガスとして循環させる第２循環路（４２）と、を備えている、燃料電池システム（１）。
  2. 　上記第２循環路には、上記第２循環ガスの流量を制御する流量制御部（４２１、４２２）が設けてある、請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　上記第２循環路には、上記第２循環ガス中の水分を凝縮する凝縮器（４２３）が設けてある、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
  4. 　上記凝縮器において生じる凝縮熱を、上記酸化剤ガス供給路における上記酸化剤ガスへ移動させることができる酸化剤用熱交換部（１２２）を有する、請求項３に記載の燃料電池システム。
  5. 　上記凝縮器において生じる凝縮熱を、上記燃料ガス供給路における上記燃料ガスへ移動させることができる燃料用熱交換部（１１４）を有する、請求項３又は４に記載の燃料電池システム。
  6. 　上記燃料ガス供給路には、上記燃料ガス中の水分量を検知する水分量検知部（１１３）が設けてある、請求項３～５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  7. 　上記燃料ガス供給路における、上記第２循環路との合流部と上記循環装置との間に、水蒸気を供給する水蒸気供給路が接続されている、請求項３～６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  8. 　上記燃料ガス供給路には、水素を利用して上記燃料ガスに含まれる硫黄分を除去する、水添脱硫器（６）が設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  9. 　上記改質器は、部分酸化改質反応によって水素を得ることができるものであって、上記改質器の上流側の上記燃料ガス供給路に、上記部分酸化改質反応に用いる酸化剤を供給する改質用酸化剤供給部（１１２）を備えている、請求項１～８のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  10. 　上記改質用酸化剤供給部は、上記循環装置と上記改質器との間における上記燃料ガス供給路に設けてある、請求項９に記載の燃料電池システム。
  11. 　上記第２循環路は、上記改質器よりも下流側の上記燃料ガス供給路又は上記燃料ガス排出路から、上記循環装置よりも上流側の上記燃料ガス供給路に、上記燃料ガスを循環させるよう構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  12. 　上記第２循環路は、上記改質器と上記燃料電池との間における上記燃料ガス供給路から、上記循環装置よりも上流側の上記燃料ガス供給路に、上記燃料ガスを循環させるよう構成されている、請求項１１に記載の燃料電池システム。
  13. 　上記第２循環路は、上記循環装置と上記改質器との間における上記燃料ガス供給路から、上記循環装置よりも上流側の上記燃料ガス供給路に、上記燃料ガスを循環させるよう構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  14. 　上記第１循環路における上記第１循環ガスの流量を検知する第１循環流量検知部（４１１）が設けてある、請求項１～１３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  15. 　上記第１循環流量検知部は、上記燃料電池の出力電圧を基に、上記第１循環ガスの流量を検知するよう構成されている、請求項１４に記載の燃料電池システム。
  16. 　上記第１循環流量検知部は、上記第１循環ガスの組成を基に、上記第１循環ガスの流量を検知するよう構成されている、請求項１４に記載の燃料電池システム。
  17. 　上記アノード流路から排出された上記燃料ガス及び上記カソード流路から排出された上記酸化剤ガスを燃焼させる燃焼器をさらに有し、上記第１循環流量検知部は、上記燃焼器におけるバーナーの温度を基に、上記第１循環ガスの流量を検知するよう構成されている、請求項１４に記載の燃料電池システム。
  18. 　上記第２循環路における上記第２循環ガスの流量を検知する第２循環流量検知部が設けてある、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
  19. 　上記第２循環流量検知部は、上記循環装置の吸引部の入口圧力を基に、上記第２循環ガスの流量を検知するよう構成されている、請求項１８に記載の燃料電池システム。
  20. 　上記第２循環流量検知部は、上記改質器の出口における上記燃料ガスの温度を基に、上記第２循環ガスの流量を検知するよう構成されている、請求項１８に記載の燃料電池システム。
  21. 　上記第２循環ガスの流量を制御する流量制御部と、上記アノード流路から排出される上記燃料ガスの流量を検知する排出量検知部とをさらに備え、上記第１循環流量検知部による第１検知流量と、上記第２循環流量検知部による第２検知流量と、上記排出量検知部による検知排出量と、に基づいて、上記流量制御部にて上記第２循環ガスの流量を調整するよう構成されている、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023102006A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Versa Power Systems Ltd Fuel cell system including ejector

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007128680A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃料電池システム
JP2013235735A (ja) 2012-05-09 2013-11-21 Denso Corp 燃料電池システム
WO2014179046A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 United Technologies Corporation Fuel cell system
JP2015179582A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 パナソニック株式会社 燃料電池システム
JP2016104686A (ja) * 2014-11-25 2016-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
JP2016192334A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社デンソー 燃料電池システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003109628A (ja) 2001-09-27 2003-04-11 Toto Ltd 燃料電池システム
JP2003288920A (ja) 2002-03-27 2003-10-10 Toto Ltd 燃料電池システム
EP2453508A1 (en) * 2005-06-13 2012-05-16 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and start-up method thereof
FI121864B (fi) * 2008-07-10 2011-05-13 Waertsilae Finland Oy Menetelmä ja säätöjärjestely polttokennolaitteeseen
US9090464B2 (en) * 2011-04-26 2015-07-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen generation apparatus and fuel cell system
JP2015043263A (ja) 2013-08-26 2015-03-05 日立造船株式会社 固体酸化物型燃料電池における燃料極排ガスの循環再利用方法
EP3050148B1 (en) 2013-09-23 2017-08-02 Convion Oy A recirculation arrangement and method for a high temperature cell system
US20150280265A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Dustin Fogle McLarty Poly-generating fuel cell with thermally balancing fuel processing
JP2016130191A (ja) 2015-01-14 2016-07-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置及び燃料電池システム
AT517685B1 (de) * 2015-11-17 2017-04-15 Avl List Gmbh Messverfahren und Messvorrichtung zur Ermittlung der Rezirkulationsrate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007128680A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃料電池システム
JP2013235735A (ja) 2012-05-09 2013-11-21 Denso Corp 燃料電池システム
WO2014179046A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 United Technologies Corporation Fuel cell system
JP2015179582A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 パナソニック株式会社 燃料電池システム
JP2016104686A (ja) * 2014-11-25 2016-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
JP2016192334A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社デンソー 燃料電池システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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