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JP2011159585A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2011159585A JP2010022358A JP2010022358A JP2011159585A JP 2011159585 A JP2011159585 A JP 2011159585A JP 2010022358 A JP2010022358 A JP 2010022358A JP 2010022358 A JP2010022358 A JP 2010022358A JP 2011159585 A JP2011159585 A JP 2011159585A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system that can start power generation early by a solid oxide fuel cell (SOFC) when starting up. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes: a reformer 1; an SOFC 2; an engine 3 that sucks in off-gas exhausted from the SOFC 2 as part of its fuel; exhaust path control valves 4a and 4b for controlling a destination of an exhaust gas in such a manner that the exhaust gas from the engine 3 may be led to the reformer 1 and/or the SOFC 2 in order to use the exhaust gas from the engine 3 to heat the reformer 1 and/or the SOFC 2; and a control unit 5 for controlling the exhaust path control valves 4a and 4b. The control unit 5, by controlling the exhaust path control valves 4a and 4b, selectively leads the exhaust gas to the SOFC 2 during a period until the temperature of the SOFC 2 rises to a predetermined complete warm-up temperature when the fuel cell system starts up, and then leads the exhaust gas to the reformer 1 after the temperature of the SOFC 2 reaches the complete warm-up temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池システムに係り、より詳細には、固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)と内燃機関とを備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system including a solid oxide fuel cell (SOFC) and an internal combustion engine.

下記の特許文献1には、SOFCと内燃機関とを備えた従来の複合発電設備が記載されている。この複合発電設備においては、特許文献1の図14に示すように、SOFCのオフガスを内燃機関の燃料の一部として利用し、さらに、その内燃機関の排気ガスを改質器及びSOFCへ導き、改質器及びSOFCを予加熱している。   The following Patent Document 1 describes a conventional combined power generation facility including an SOFC and an internal combustion engine. In this combined power generation facility, as shown in FIG. 14 of Patent Document 1, the SOFC off-gas is used as part of the fuel of the internal combustion engine, and the exhaust gas of the internal combustion engine is led to the reformer and the SOFC. The reformer and SOFC are preheated.

特開2008−180131号公報JP 2008-180131 A

一般に、SOFCは、固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell:PEFC)の発電効率(例えば30〜40%)よりも高い発電効率(例えば45〜65%)を有する。さらに、SOFCは、PEFCよりも多様な燃料を制御することができるという利点を有する。しかし、SOFCは、PEFCの作動温度(例えば70〜90℃)よりも高い作動温度(例えば600〜1000℃)を必要とするため、起動が遅いという問題があった。   In general, the SOFC has a power generation efficiency (for example, 45 to 65%) higher than that of a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) (for example, 30 to 40%). Furthermore, SOFC has the advantage of being able to control a wider variety of fuels than PEFC. However, since SOFC requires an operating temperature (for example, 600 to 1000 ° C.) higher than that of PEFC (for example, 70 to 90 ° C.), there has been a problem that start-up is slow.

上記の特許文献1に記載の複合発電設備においては、その内燃機関の排気ガスを改質器及びSOFCへ導き、改質器及びSOFCを予加熱している。このため、複合発電設備の起動の迅速化が図れると考えられる。   In the combined power generation facility described in Patent Document 1, the exhaust gas of the internal combustion engine is guided to the reformer and the SOFC, and the reformer and the SOFC are preheated. For this reason, it is considered that the combined power generation facility can be started quickly.

ところで、SOFCと内燃機関とを備えた燃料電池システムを、例えば、電気自動車の電源として利用する場合、起動時にできるだけ早く燃料電池から電気が供給されることが望ましい。このため、燃料電池システムにおいて、起動時により早くSOFCによる発電が開始されることが望まれる。   By the way, when a fuel cell system including an SOFC and an internal combustion engine is used as a power source for an electric vehicle, for example, it is desirable that electricity is supplied from the fuel cell as soon as possible at the time of startup. For this reason, in the fuel cell system, it is desired that power generation by SOFC be started earlier at the time of startup.

そこで、本発明は、起動時に固体酸化物型燃料電池による早期の発電開始が可能な燃料電池システムを提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of starting power generation at an early stage using a solid oxide fuel cell at the time of startup.

上記の目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、炭化水素化合物を含有する燃料ガスを改質して水素ガスを生成する改質器と、改質器で生成した水素ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、内燃機関から排出された排気ガスを改質器及び固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方の加熱に利用するために、排気ガスを改質器及び固体酸化物燃料電池の少なくとも一方へ導くように排気ガスを導く先を制御する排気経路制御弁と、排気経路制御弁を制御する制御手段とを備え、制御手段は、排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に固体酸化物型燃料電池の温度が所定の設定温度まで上昇する間、排気ガスを固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、かつ、固体酸化物型燃料電池の温度が設定温度に到達した後、前記排気ガスを前記改質器へ導く、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell system of the present invention is supplied with a reformer that reforms a fuel gas containing a hydrocarbon compound to generate hydrogen gas, and a hydrogen gas generated by the reformer. Solid oxide fuel cell, an internal combustion engine that sucks off-gas discharged from the solid oxide fuel cell as part of the fuel, a reformer and a solid oxide fuel that exhaust gas discharged from the internal combustion engine An exhaust path control valve for controlling a destination of the exhaust gas so as to guide the exhaust gas to at least one of the reformer and the solid oxide fuel cell, and an exhaust path control valve for use in heating at least one of the cells; Control means for controlling, and the control means controls the exhaust path control valve to solidify the exhaust gas during the start of the fuel cell system while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to a predetermined set temperature. Type fuel Selectively leads to the pond, and, after the temperature of the solid oxide fuel cell has reached the set temperature, guiding the exhaust gas to the reformer, characterized in that.

このように構成された本発明においては、制御手段が、排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に固体酸化物型燃料電池(SOFC)の温度が所定の設定温度まで上昇する間、排気ガスがSOFCへ選択的に導かれる。その結果、起動直後に排気ガスがSOFCへ選択的に導かれて、SOFCが優先的に暖機される。これにより、起動直後にSOFCの温度が速やかに上昇する。   In the present invention configured as described above, the control means controls the exhaust path control valve while the temperature of the solid oxide fuel cell (SOFC) rises to a predetermined set temperature when the fuel cell system is started. The exhaust gas is selectively directed to the SOFC. As a result, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC immediately after startup, and the SOFC is preferentially warmed up. As a result, the temperature of the SOFC immediately rises immediately after startup.

なお、起動直後は、排気ガスはSOFCへ選択的に導かれ、改質器には導かれない。このため、起動直後は、改質器の温度が低く、改質器では燃料ガスが十分に改質されない。しかし、SOFCの温度がある程度高くなれば、SOFCにおいて、いわゆる内部改質が可能となる。内部改質とは、改質されていない燃料ガスが高温のSOFCに供給されると、その燃料ガスの一部がSOFC内で加熱されて分解し、水素ガスが発生する現象をいう。その結果、十分に改質されていない燃料ガスがSOFCへ供給されても、SOFC内で内部改質が行われることによって、SOFCで発電反応が開始する。一旦、発電反応が開始すると、発電反応は発熱反応であるため、SOFCは自立的に暖機される。   Immediately after startup, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC and not to the reformer. For this reason, immediately after startup, the temperature of the reformer is low, and the fuel gas is not sufficiently reformed in the reformer. However, if the temperature of the SOFC rises to some extent, so-called internal reforming becomes possible in the SOFC. Internal reforming refers to a phenomenon in which when unreformed fuel gas is supplied to a high-temperature SOFC, a part of the fuel gas is heated and decomposed in the SOFC to generate hydrogen gas. As a result, even if fuel gas that has not been sufficiently reformed is supplied to the SOFC, a power generation reaction starts in the SOFC by performing internal reforming in the SOFC. Once the power generation reaction is started, the power generation reaction is an exothermic reaction, so the SOFC is warmed up autonomously.

したがって、本発明によれば、起動直後のSOFCの温度が所定の設定温度まで上昇する間、内燃機関の排気ガスをSOFCに選択的に導くことにより、SOFCを優先的に暖機するとともに、SOFCで内部改質が行われることによって、SOFCによる早期の発電開始が可能となる。   Therefore, according to the present invention, the SOFC is warmed up preferentially by selectively leading the exhaust gas of the internal combustion engine to the SOFC while the temperature of the SOFC immediately after startup rises to a predetermined set temperature. Thus, the internal reforming is performed, so that it is possible to start power generation at an early stage using SOFC.

また、本発明において、好ましくは、設定温度は、固体酸化物型燃料電池の定常運転時の作動温度である完全暖気温度である。
SOFCの温度が完全暖機温度まで早く上昇すれば、SOFCにおいて、効率良く発電反応を行うことが可能となる。
In the present invention, the set temperature is preferably a complete warm-up temperature that is an operating temperature during steady operation of the solid oxide fuel cell.
If the temperature of the SOFC quickly rises to the complete warm-up temperature, the power generation reaction can be performed efficiently in the SOFC.

また、本発明において、好ましくは、設定温度は、固体酸化物型燃料電池の定常運転時の作動温度よりも所定の温度だけ低い半暖気温度である。
SOFCの温度が半暖機温度まで早く上昇すれば、内部改質による発電反応により、SOFCはある程度自立的に暖機することができる。そのうえ、SOFCの温度が完全暖機温度まで上昇する前に、半暖機温度まで上昇した時点で、排気ガスによる改質器の暖機を早期に開始することができる。その結果、改質器における燃料ガスの改質が早期に開始される。これにより、SOFCでの効率良い発電が早期に開始される。
In the present invention, the set temperature is preferably a semi-warm temperature that is lower than the operating temperature during steady operation of the solid oxide fuel cell by a predetermined temperature.
If the temperature of the SOFC quickly rises to the half warm-up temperature, the SOFC can be warmed up to some extent by the power generation reaction by internal reforming. In addition, when the temperature of the SOFC rises to the half warm-up temperature before the temperature rises to the full warm-up temperature, the warm-up of the reformer by the exhaust gas can be started early. As a result, reforming of the fuel gas in the reformer is started early. Thereby, efficient power generation by SOFC is started at an early stage.

また、本発明において、好ましくは、制御手段は、排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に固体酸化物型燃料電池の温度が半暖気温度まで上昇する間、排気ガスを固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、固体酸化物型燃料電池の温度が半暖気温度に到達した後、更に完全暖気温度まで上昇する間、排気ガスを固体酸化物型燃料電池及び改質器の両方へ導き、かつ、固体酸化物型燃料電池の温度が完全暖気温度に到達した後、排気ガスを改質器へ選択的に導く。   In the present invention, preferably, the control means controls the exhaust path control valve so that the exhaust gas is solid-oxidized while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to a semi-warm temperature when the fuel cell system is started. After the temperature of the solid oxide fuel cell reaches a semi-warm temperature and further rises to the full warm temperature, the exhaust gas is supplied to the solid oxide fuel cell and the reformer. Both, and after the solid oxide fuel cell temperature reaches full warm-up temperature, the exhaust gas is selectively directed to the reformer.

このように、まず、SOFCの温度が半暖機温度まで上昇する間は、排気ガスがSOFCへ選択的に導かれて、SOFCが優先的に暖機される。その結果、SOFCでの内部改質を利用した発電反応が早期に開始する。次いで、SOFCの温度が半暖気温度に到達した後、更に完全暖気温度まで上昇する間、排気ガスはSOFC及び改質器の両方へ導かれる。その結果、SOFCの温度が更に上昇するとともに、改質器が暖機されて燃料ガスの改質が開始する。これにより、改質された燃料ガスがSOFCに供給されるようになり、SOFCの発電反応効率が向上する。さらに、SOFCの温度が完全暖気温度に到達した後は、SOFCは発電反応により自立的に暖機する。そこで、排気ガスを改質器へ選択に導くことにより、改質器を効率的に暖機する。このように、SOFCの温度に応じて排気ガスを導く先を制御することにより、燃料電池システム全体が早期に暖機される。   Thus, first, while the temperature of the SOFC rises to the half warm-up temperature, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC, and the SOFC is preferentially warmed up. As a result, the power generation reaction utilizing internal reforming at SOFC starts early. The exhaust gas is then directed to both the SOFC and the reformer while the SOFC temperature reaches a semi-warm temperature and then rises to a full warm temperature. As a result, the temperature of the SOFC further rises, and the reformer is warmed up to start reforming the fuel gas. As a result, the reformed fuel gas is supplied to the SOFC, and the power generation reaction efficiency of the SOFC is improved. Furthermore, after the temperature of the SOFC reaches the complete warm-up temperature, the SOFC warms up autonomously by a power generation reaction. Therefore, the reformer is efficiently warmed up by introducing the exhaust gas to the reformer. In this way, the entire fuel cell system is warmed up early by controlling the destination of the exhaust gas in accordance with the temperature of the SOFC.

また、本発明において、好ましくは、制御手段は、排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に固体酸化物型燃料電池の温度が半暖気温度まで上昇する間、排気ガスを固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、固体酸化物型燃料電池の温度が判断器温度に到達した後、改質器の温度が所定の設定温度まで上昇する間、排気ガスを改質器へ選択的に導き、かつ、改質器の温度が設定温度に到達した後、固体酸化物型燃料電池の温度が完全暖気温度に到達していない場合に、排気ガスを固体酸化物型燃料電池及び改質器の両方へ導く。   In the present invention, preferably, the control means controls the exhaust path control valve so that the exhaust gas is solid-oxidized while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to a semi-warm temperature when the fuel cell system is started. Select the exhaust gas to the reformer while the reformer temperature rises to the preset temperature after the temperature of the solid oxide fuel cell reaches the judgment device temperature. If the temperature of the solid oxide fuel cell does not reach the complete warm-up temperature after the reformer temperature reaches the set temperature, the exhaust gas is changed into the solid oxide fuel cell and the reformer. Lead to both of the genitalia.

このように、まず、SOFCの温度が半暖機温度まで上昇する間は、排気ガスがSOFCへ選択的に導かれて、SOFCが優先的に暖機される。その結果、SOFCでの内部改質を利用した発電反応が早期に開始する。次いで、SOFCの温度が半暖気温度に到達した後、排気ガスは改質器へ選択的に導かれる。その結果、改質器が効率的に暖機されて燃料ガスの改質が早期に開始する。これにより、改質された燃料ガスがSOFCに供給されるようになり、SOFCの発電反応効率が向上する。さらに、改質器の温度が所定の設定温度に到達した後、SOFCの温度が完全暖気温度に到達していない場合には、排気ガスはSOFC及び改質器の両方へ導かれる。その結果、改質器の暖機を継続しつつ、SOFCの暖機が促進される。このように、SOFC及び改質器の温度に応じて排気ガスを導く先を制御することにより、燃料電池システム全体が早期に暖機される。   Thus, first, while the temperature of the SOFC rises to the half warm-up temperature, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC, and the SOFC is preferentially warmed up. As a result, the power generation reaction utilizing internal reforming at SOFC starts early. Then, after the SOFC temperature reaches the semi-warm temperature, the exhaust gas is selectively guided to the reformer. As a result, the reformer is efficiently warmed up and fuel gas reforming starts early. As a result, the reformed fuel gas is supplied to the SOFC, and the power generation reaction efficiency of the SOFC is improved. Further, after the temperature of the reformer reaches a predetermined set temperature, if the temperature of the SOFC does not reach the complete warm-up temperature, the exhaust gas is guided to both the SOFC and the reformer. As a result, warming up of the SOFC is promoted while continuing warming up of the reformer. In this way, the entire fuel cell system is warmed up early by controlling the destination of the exhaust gas in accordance with the temperature of the SOFC and the reformer.

本発明の燃料電池システムによれば、起動時に固体酸化物型燃料電池による早期の発電開始が可能となる。   According to the fuel cell system of the present invention, it is possible to start power generation at an early stage using a solid oxide fuel cell at the time of startup.

本発明の第1実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による燃料電池システムのコントロールユニットの入出力関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the input-output relationship of the control unit of the fuel cell system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による燃料電池システムの基本制御を示すローチャートである。2 is a flowchart showing basic control of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing control of the flow of exhaust gas in the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. 固体酸化物型燃料電池の完全暖機温度及び半暖機温度を説明するグラフである。It is a graph explaining the complete warm-up temperature and semi-warm-up temperature of a solid oxide fuel cell. (A)及び(B)は、本発明の第1実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示す概略図である。(A) And (B) is the schematic which shows control of the flow of the exhaust gas in the fuel cell system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing control of an exhaust gas flow in a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention. (A)〜(C)は、本発明の第2実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示す概略図である。(A)-(C) are schematic which shows control of the flow of the exhaust gas in the fuel cell system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing control of an exhaust gas flow in a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention. (A)〜(D)は、本発明の第3実施形態による燃料電池システムにおける排気ガスの流れの制御を示す概略図である。(A)-(D) are the schematic which shows control of the flow of the exhaust gas in the fuel cell system by 3rd Embodiment of this invention.

以下、添付の図面を参照して、本発明の燃料電池システムの実施形態を説明する。
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態による燃料電池システムの構成について説明する。図1は、第1実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
Hereinafter, embodiments of a fuel cell system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.

図1に示すように、第1実施形態による燃料電池システムは、電気自動車の駆動用電源であって、作動時に、炭化水素化合物を含有する燃料ガスを改質して水素ガスを生成する改質器1と、改質器で生成した水素ガスが供給される固体酸化物型燃料電池(SOFC)2と、SOFCから排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関としてのエンジン3と、内燃機関から排出された排気ガスを改質器1及びSOFC2の少なくとも一方の加熱に利用するために、排気ガスを改質器1及びSOFC2の少なくとも一方へ導くように排気ガスを導く先を制御する排気経路制御弁4a及び4bと、排気経路制御弁4a及び4bを制御する制御手段5とを備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the first embodiment is a power source for driving an electric vehicle and reforms a fuel gas containing a hydrocarbon compound to generate hydrogen gas during operation. A solid oxide fuel cell (SOFC) 2 to which hydrogen gas generated by the reformer is supplied, an engine 3 as an internal combustion engine that sucks off-gas discharged from the SOFC as part of the fuel, In order to use the exhaust gas discharged from the internal combustion engine for heating at least one of the reformer 1 and the SOFC 2, the destination of the exhaust gas is controlled so as to guide the exhaust gas to at least one of the reformer 1 and the SOFC 2. Exhaust path control valves 4a and 4b and control means 5 for controlling the exhaust path control valves 4a and 4b are provided.

改質器1としては、従来公知の任意好適なものを利用することができる。改質器1では、例えば600〜800℃の高温下で、メタン等の炭化水素化合物を含む燃料ガスに水蒸気が加えられることによって、炭化水素化合物が分解されて、水素が生成される。本実施形態では、燃料ガスとして液化天然ガス(liquefied petroleum gas:LPG)を使用する。   As the reformer 1, any conventionally known suitable one can be used. In the reformer 1, for example, by adding water vapor to a fuel gas containing a hydrocarbon compound such as methane at a high temperature of 600 to 800 ° C., the hydrocarbon compound is decomposed to generate hydrogen. In the present embodiment, liquefied petroleum gas (LPG) is used as the fuel gas.

なお、図1では、改質器1へ供給される燃料ガスの経路を実線10aで示す。また、改質器1へ供給される水の経路の図示を省略する。また、図1に経路を示す種々のガスは、それぞれ経路に従って設けられた不図示の配管によって導かれる。   In FIG. 1, the path of the fuel gas supplied to the reformer 1 is indicated by a solid line 10a. Further, the illustration of the path of water supplied to the reformer 1 is omitted. 1 are guided by pipes (not shown) provided according to the paths.

また、改質器1には、排気ガスの熱及びオフガスによって改質器1を加熱するために、不図示の熱交換機構が設けられている。熱交換機構は、任意好適な構造を採用することができる。例えば、熱交換機構として、改質器1の周囲を排気ガスとオフガスを別々に通すジャケットで覆ってもよいし、改質器1の内部に、排気ガスとオフガスを別々に通す複数の配管を設けてもよい。   The reformer 1 is provided with a heat exchange mechanism (not shown) in order to heat the reformer 1 with the heat of the exhaust gas and off-gas. Any suitable structure can be adopted as the heat exchange mechanism. For example, as a heat exchange mechanism, the periphery of the reformer 1 may be covered with a jacket that allows exhaust gas and off gas to pass separately, and a plurality of pipes that allow exhaust gas and off gas to pass separately inside the reformer 1. It may be provided.

改質器1で生成された水素ガス、及び改質器1を通過した未改質の燃料ガスは、SOFC2へ供給される。また、SOFC2へは空気(Air)も供給される。図1では、改質器1からSOFC2へ供給される水素ガス及び未改質の燃料ガスの経路を実線10bで示し、SOFC2へ供給される空気の経路を破線11aで示す。   The hydrogen gas generated in the reformer 1 and the unreformed fuel gas that has passed through the reformer 1 are supplied to the SOFC 2. Air (Air) is also supplied to the SOFC 2. In FIG. 1, the path of hydrogen gas and unreformed fuel gas supplied from the reformer 1 to the SOFC 2 is indicated by a solid line 10b, and the path of air supplied to the SOFC 2 is indicated by a broken line 11a.

SOFC2としては、従来公知の任意好適なものを利用することができる。本実施形態におけるSOFC2も、従来公知のものと同様に、燃料極(アノード)21と空気極(カソード)22を備えている。改質器1からの燃料ガス等は燃料極21へ供給される。また、空気極22には空気が供給される。   As the SOFC2, any conventionally known suitable one can be used. The SOFC 2 in this embodiment also includes a fuel electrode (anode) 21 and an air electrode (cathode) 22, as in the conventionally known one. Fuel gas or the like from the reformer 1 is supplied to the fuel electrode 21. Air is supplied to the air electrode 22.

SOFC2では、燃料極21に供給された燃料ガス中の水素と、空気極22に供給された空気中の酸素とが反応して水が生成されるとともに、電気が発生する発電反応が行われる。発電反応で発生した電気は、燃料極21及び空気極22それぞれのセラミック電極に接続された二次電池(図示せず)や駆動モータ(図示せず)に送られる。   In the SOFC 2, hydrogen in the fuel gas supplied to the fuel electrode 21 and oxygen in the air supplied to the air electrode 22 react to generate water, and a power generation reaction that generates electricity is performed. The electricity generated by the power generation reaction is sent to a secondary battery (not shown) and a drive motor (not shown) connected to the ceramic electrodes of the fuel electrode 21 and the air electrode 22, respectively.

また、SOFC2には、排気ガスの熱によってSOFC2を加熱するために、不図示の熱交換機構が設けられている。熱交換機構は、任意好適な構造を採用することができる。例えば、熱交換機構として、SOFC2の周囲を排気ガスを通すジャケットで覆ってもよいし、SOFC2の内部に、排気ガスを通す複数の配管を設けてもよい。   Further, the SOFC 2 is provided with a heat exchange mechanism (not shown) in order to heat the SOFC 2 with the heat of the exhaust gas. Any suitable structure can be adopted as the heat exchange mechanism. For example, as the heat exchange mechanism, the periphery of SOFC 2 may be covered with a jacket through which exhaust gas passes, or a plurality of pipes through which exhaust gas passes may be provided inside SOFC 2.

一般のSOFCは、従来、発電反応を行うために800〜1000℃という高い作動温度を必要としていた。しかし、近年、作動温度を例えば650℃ぐらいまで下げたSOFCも開発されている。発電反応は発熱反応であるため、発電反応が開始するとSOFCは自立的に加熱されて、SOFCの作動温度が維持される。したがって、排気ガスによるSOFC2の加熱は、SOFCの起動時の暖機に特に有用である。   Conventional SOFC has conventionally required a high operating temperature of 800 to 1000 ° C. in order to perform a power generation reaction. However, in recent years, an SOFC having an operating temperature lowered to, for example, about 650 ° C. has been developed. Since the power generation reaction is an exothermic reaction, when the power generation reaction starts, the SOFC is heated independently, and the operating temperature of the SOFC is maintained. Therefore, the heating of the SOFC 2 by the exhaust gas is particularly useful for warming up at the time of starting the SOFC.

SOFC2から排出されたオフガスは、改質器1の熱交換機構(図示せず)を経由して、エンジン3の吸入ポート31へ供給される。本実施形態では、オフガスとして、SOFC2の燃料極21から排出されたガスと、空気極22から排出されたガスとの両方がエンジン3へ供給される。図1では、燃料極21からエンジン3へ供給される未反応の燃料ガスを含むガスの経路を実線10cで示し、空気極22からエンジン3へ供給される空気の経路を破線11bで示す。   The off gas discharged from the SOFC 2 is supplied to the intake port 31 of the engine 3 via a heat exchange mechanism (not shown) of the reformer 1. In the present embodiment, both the gas discharged from the fuel electrode 21 of the SOFC 2 and the gas discharged from the air electrode 22 are supplied to the engine 3 as off-gas. In FIG. 1, the path of gas containing unreacted fuel gas supplied from the fuel electrode 21 to the engine 3 is indicated by a solid line 10 c, and the path of air supplied from the air electrode 22 to the engine 3 is indicated by a broken line 11 b.

SOFC2の作動温度が高温であるため、SOFC2から排出されたオフガスも通常、数百℃という高温である。かかる高温のオフガスは、改質器1の熱交換機構において、改質器1と熱交換される。その結果、改質器1が加熱される一方、オフガスが冷却される。そして、冷却されたオフガスがエンジン3へ供給される。これにより、オフガスの排熱の有効利用を図ることができる。   Since the operating temperature of the SOFC 2 is high, the off-gas discharged from the SOFC 2 is usually as high as several hundred degrees Celsius. Such high temperature off gas is heat exchanged with the reformer 1 in the heat exchange mechanism of the reformer 1. As a result, the reformer 1 is heated while the off-gas is cooled. Then, the cooled off gas is supplied to the engine 3. Thereby, the effective utilization of the exhaust heat of off gas can be aimed at.

エンジン3としては、吸気排気サイクルを有する従来公知の任意好適な内燃機関を利用することができる。例えば、エンジン3として、レシプロエンジンを採用してもよいし、ロータリーエンジンを採用してもよい。図1では、ピストン33を備えたレシプロエンジンの例を模式的に示す。エンジン3を内燃機関として駆動する際には、エンジン3での燃焼を最適なものとするため、エンジン3の吸気ポート31にオフガスとともに、燃料(LPG)及び空気(Air)が供給される。   As the engine 3, any conventionally known internal combustion engine having an intake / exhaust cycle can be used. For example, a reciprocating engine may be employed as the engine 3 or a rotary engine may be employed. In FIG. 1, the example of the reciprocating engine provided with the piston 33 is shown typically. When driving the engine 3 as an internal combustion engine, in order to optimize the combustion in the engine 3, fuel (LPG) and air (Air) are supplied to the intake port 31 of the engine 3 together with off-gas.

このエンジン3は車両走行のための駆動源ではなく、エンジン3のピストンロッド34はモータ兼発電機6に連結されている。これにより、エンジン3は、オフガスを燃料の一部として内燃機関として駆動して、モータ兼発電機6で補助的に発電することができる。また、二次電池に充電された電気を利用してモータ兼発電機6をモータとして駆動することによって、エンジン3のピストン33を運動させることもできる。   The engine 3 is not a driving source for running the vehicle, and the piston rod 34 of the engine 3 is connected to the motor / generator 6. As a result, the engine 3 can be driven as an internal combustion engine using off-gas as part of the fuel, and can be supplementarily generated by the motor / generator 6. In addition, the piston 33 of the engine 3 can be moved by driving the motor / generator 6 as a motor by using electricity charged in the secondary battery.

エンジン3においてオフガスを燃料の一部として利用することによって、オフガスに含まれる未反応の高い水素を燃焼させることができるとともに、オフガスに含まれる未改質の炭化水素化合物も燃焼させることができる。このように、エンジン3でオフガスを燃焼させることによって、引火性の高い水素ガスを大気中に放出することを回避することができるとともに、オフガス中の炭化水素化合物を減らして、排気ガスの浄化を図ることができる。   By using the off gas as a part of the fuel in the engine 3, high unreacted hydrogen contained in the off gas can be burned, and unreformed hydrocarbon compounds contained in the off gas can also be burned. In this way, by burning off-gas in the engine 3, it is possible to avoid releasing highly flammable hydrogen gas into the atmosphere, and to reduce exhaust gas purification by reducing hydrocarbon compounds in the off-gas. Can be planned.

さらに、エンジン3は、通常のSOFC等の燃料電池ユニットにおいて必要とされるブロアーの機能を果たす。具体的には、エンジン3は、吸気サイクルにおいて、吸気ポート31からオフガスを吸引する。その結果、SOFC2の燃料極21では改質器1から燃料ガス等が吸引され、かつ、空気極22では空気が吸引される。さらに、改質器1では、燃料ガスが吸引される。したがって、本実施形態による燃料電池ユニットでは、燃料ガスを改質器及びSOFCへ送出するためのブロアーも、空気をSOFCへ送出するためのブロアーも必要としない。   Furthermore, the engine 3 fulfills the function of a blower required in a fuel cell unit such as a normal SOFC. Specifically, the engine 3 sucks off gas from the intake port 31 in the intake cycle. As a result, fuel gas or the like is sucked from the reformer 1 at the fuel electrode 21 of the SOFC 2, and air is sucked at the air electrode 22. Further, in the reformer 1, the fuel gas is sucked. Therefore, the fuel cell unit according to the present embodiment does not require a blower for sending fuel gas to the reformer and the SOFC, nor a blower for sending air to the SOFC.

そして、エンジン3は、排気ポート32から数百℃の高温の排気ガスを排気する。排気ガスは、改質器1及びSOFC2の少なくとも一方の熱交換機構へ導かれて、これらの加熱に利用される。これにより、排気ガスの排熱の有効利用を図ることができる。   The engine 3 exhausts exhaust gas having a high temperature of several hundred degrees Celsius from the exhaust port 32. The exhaust gas is guided to the heat exchange mechanism of at least one of the reformer 1 and the SOFC 2 and used for heating them. Thereby, the effective use of the exhaust heat of exhaust gas can be aimed at.

排気経路制御弁4a及び4bは、排気ガスの経路上に設けられ、排気ガスを改質器1及びSOFC2の少なくとも一方へ導くように排気ガスを導く先を制御する。具体的には、排気経路制御弁4aが開き、かつ排気経路制御弁4bが閉じている場合に、排気ガスは改質器1へ導かれる。一方、排気経路制御弁4aが閉じ、かつ排気経路制御弁4bが開いている場合に、排気ガスはSOFC2へ導かれる。さらに、排気経路制御弁4a及び4bの両方が開いている場合に、排気ガスは改質器1及びSOFC2の両方へ導かれる。改質器1及びSOFC2それぞれに導かれる排気ガスの割合は、排気経路制御弁4a及び4bの開度によって調整される。   The exhaust path control valves 4a and 4b are provided on the exhaust gas path, and control the destination of the exhaust gas so as to guide the exhaust gas to at least one of the reformer 1 and the SOFC 2. Specifically, the exhaust gas is guided to the reformer 1 when the exhaust path control valve 4a is open and the exhaust path control valve 4b is closed. On the other hand, when the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is open, the exhaust gas is guided to the SOFC 2. Further, when both the exhaust path control valves 4a and 4b are open, the exhaust gas is guided to both the reformer 1 and the SOFC 2. The ratio of the exhaust gas led to the reformer 1 and the SOFC 2 is adjusted by the opening degree of the exhaust path control valves 4a and 4b.

なお、図1では、燃料電池システムの定常運転時に、排気経路制御弁4aが開き、かつ排気経路制御弁4bが閉じて、エンジン3から改質器1へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。また、図1では、エンジン3からSOFC2へ導かれて排気されるガスの経路の一部を二点鎖線で示す。   In FIG. 1, during steady operation of the fuel cell system, the exhaust path control valve 4 a is opened and the exhaust path control valve 4 b is closed, and the exhaust gas path that is led from the engine 3 to the reformer 1 and is exhausted. Is indicated by a thick line 12. Further, in FIG. 1, a part of a path of gas exhausted from the engine 3 to the SOFC 2 is indicated by a two-dot chain line.

制御手段5は、コントロールユニット5として設けられている。ここで、図2にコントロールユニット5の入出力関係を示すブロック図を示す。図2に示すように、コントロールユニット5には、電気自動車のイグニッションスイッチ(IG SW)のオン情報51、エンジン回転数52、車速53、アクセル開度54、二次電池の充電状態(state of charge:SOC)55、SOFC温度56及び改質器温度57の情報が入力される。なお、これらの情報は、それぞれ不図示のセンサによって検出される。   The control means 5 is provided as a control unit 5. FIG. 2 is a block diagram showing the input / output relationship of the control unit 5. As shown in FIG. 2, the control unit 5 includes an ignition switch (IG SW) on information 51, an engine speed 52, a vehicle speed 53, an accelerator opening 54, and a state of charge of the secondary battery. : SOC) 55, SOFC temperature 56, and reformer temperature 57 are input. These pieces of information are detected by sensors (not shown).

コントロールユニット5は、燃料電池システムの起動時に、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御して、SOFC2の温度Tsが所定の設定温度まで上昇する間、エンジン3から排気された排気ガスをSOFC2へ選択的に導き、かつ、SOFC2の温度Tsが設定温度に到達した後、排気ガスを改質器1へ導く。なお、起動時の排気経路制御弁4a及び4bの詳細な制御内容については後述する。   The control unit 5 controls the opening and closing of the exhaust path control valves 4a and 4b when the fuel cell system is activated, and the exhaust gas exhausted from the engine 3 is supplied to the SOFC2 while the temperature Ts of the SOFC2 rises to a predetermined set temperature. Then, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the set temperature, the exhaust gas is guided to the reformer 1. The detailed control contents of the exhaust path control valves 4a and 4b at the time of activation will be described later.

さらに、コントロールユニット5は、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御するだけでなく、改質器1に供給される燃料ガス量を制御する燃料電池燃料制御弁4cの開閉も制御する。また、コントロールユニット5は、オフガスとは別に、エンジン3へ供給される空気及び燃料の量を制御する空気制御弁4d及び燃料制御弁4eその他の燃料電池ユニット内の各弁の開閉をも制御する。さらに、コントロールユニット5は、モータ兼発電機6の動作も制御する。   Further, the control unit 5 not only controls the opening and closing of the exhaust path control valves 4a and 4b, but also controls the opening and closing of the fuel cell fuel control valve 4c that controls the amount of fuel gas supplied to the reformer 1. In addition to the off-gas, the control unit 5 also controls the air control valve 4d and the fuel control valve 4e for controlling the amount of air and fuel supplied to the engine 3 and the opening and closing of each valve in the fuel cell unit. . Further, the control unit 5 controls the operation of the motor / generator 6.

次に、図3のフローチャートを参照して、コントロールユニット5による燃料電池システムの作動時の基本制御について説明する。
まず、車速、アクセル開度及び二次電池のSOCの情報がコントロールユニット5に読み込まれる(S31)。
Next, basic control during operation of the fuel cell system by the control unit 5 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, information on the vehicle speed, the accelerator opening, and the SOC of the secondary battery is read into the control unit 5 (S31).

次いで、車速及びアクセル開度から、走行に必要な電力を算出する(S32)。
次いで、二次電池のSOCからSOFC2で発電すべき充電電力を算出する(S33)。
Next, electric power required for traveling is calculated from the vehicle speed and the accelerator opening (S32).
Next, the charging power to be generated by the SOFC 2 is calculated from the SOC of the secondary battery (S33).

次いで、算出した充電電力に応じて、SOFC2へ供給すべき燃料量及び空気量を算出する(S34)。
次いで、算出した供給すべき燃料量に応じて、燃料電池燃料制御弁4cの開度を制御する(S35)。
Next, the amount of fuel and the amount of air to be supplied to the SOFC 2 are calculated according to the calculated charging power (S34).
Next, the opening degree of the fuel cell fuel control valve 4c is controlled according to the calculated fuel amount to be supplied (S35).

次いで、算出した供給すべき空気量に応じて、エンジンの目標回転数を設定する(S36)。エンジン3はブロアとしても機能するため、エンジンの回転数によって、空気供給量が調節される。
次いで、エンジン3が目標回転数となるように、エンジン3を制御する(S37)。エンジンの制御にあたっては、空気制御弁4d及び燃料制御弁4eの開度が調整される。
このようにして、車両の走行中、SOFC2によって適切な電力が発電される。
Next, a target engine speed is set according to the calculated air amount to be supplied (S36). Since the engine 3 also functions as a blower, the air supply amount is adjusted according to the engine speed.
Next, the engine 3 is controlled so that the engine 3 reaches the target rotational speed (S37). In controlling the engine, the opening degrees of the air control valve 4d and the fuel control valve 4e are adjusted.
In this way, appropriate electric power is generated by the SOFC 2 while the vehicle is traveling.

次に、図4のフローチャートを参照して、第1実施形態における燃料電池システムの起動時の排気ガスを導く先の制御について説明する。排気ガスを導く先は、コントロールユニット5による排気制御弁4a及び4bの開閉によって制御される。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, the control for leading the exhaust gas when starting the fuel cell system in the first embodiment will be described. The destination of the exhaust gas is controlled by opening / closing the exhaust control valves 4a and 4b by the control unit 5.

先ず、イグニッションスイッチ(IG SW)がオンされると(S41で「Yes」の場合)、コントロールユニット5は、エンジン回転数Ne、二次電池のSOC、及びSOFCの温度Tsを読み込む(S42)。
次いで、コントロールユニット5は、目標エンジン回転数を設定して、エンジンを制御する(S43)。
First, when the ignition switch (IG SW) is turned on (in the case of “Yes” in S41), the control unit 5 reads the engine speed Ne, the secondary battery SOC, and the SOFC temperature Ts (S42).
Next, the control unit 5 sets the target engine speed and controls the engine (S43).

次いで、コントロールユニット5は、SOFC2の温度Tsが、完全暖機温度T1まで上昇する間(S44で「Yes」の場合)、排気ガスをSOFC2の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S45)。具体的には、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開く。   Next, the control unit 5 controls the exhaust path so as to selectively guide the exhaust gas to the heat exchange mechanism of the SOFC 2 while the temperature Ts of the SOFC 2 rises to the complete warm-up temperature T1 (in the case of “Yes” in S44). The opening and closing of the control valves 4a and 4b is controlled (S45). Specifically, the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened.

ここで、完全暖機温度T1は、図5のグラフに示すように、SOFC2の定常運転時の作動温度である。図5は、燃料電池システムを起動させてから定常運転に至るまでのSOFC2の温度Tsの時間変化を模式的に示すグラフである。図5のグラフ中の曲線Iに示すように、起動時のSOFC2の温度Tsは、例えば電気自動車の外気温と同じ温度T0から上昇して、定常運転時の作動温度T1でほぼ一定となる。作動温度T1は、例えば、650℃である。   Here, as shown in the graph of FIG. 5, the complete warm-up temperature T1 is the operating temperature during the steady operation of the SOFC 2. FIG. 5 is a graph schematically showing a change over time in the temperature Ts of the SOFC 2 from when the fuel cell system is activated until steady operation is performed. As shown by the curve I in the graph of FIG. 5, the temperature Ts of the SOFC 2 at the time of startup rises from, for example, the same temperature T0 as the outside temperature of the electric vehicle, and becomes substantially constant at the operating temperature T1 during steady operation. The operating temperature T1 is, for example, 650 ° C.

図6(A)に、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開いた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図6(A)では、エンジン3からSOFC2へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4aから改質器1へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 6A schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened. In FIG. 6A, the path of the exhaust gas that is led from the engine 3 to the SOFC 2 and exhausted is indicated by a thick line 12. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4a to the reformer 1 as indicated by a two-dot chain line.

なお、図6、図8及び図10では、発明の理解を容易にするため、改質器1を経由する経路を省略して、オフガスが改質器1を経由せずにエンジン3へ直接送られるように排気ガスの経路を図示する。   6, 8, and 10, in order to facilitate understanding of the invention, the route through the reformer 1 is omitted, and the off-gas is sent directly to the engine 3 without going through the reformer 1. The exhaust gas path is illustrated as shown.

ところで、SOFC2が暖機温度T1まで上昇する間、排気経路弁4aが閉じられ、改質器1には排気ガスが導かれない。このため、起動直後は、改質器1の温度が低く、改質器1では燃料ガスが十分に改質されない。しかし、SOFC2の温度がある程度高くなれば、SOFC2において内部改質が行われるため、SOFCで発電反応を開始させることができる。また、発電反応が一旦開始すると、発電反応は発熱反応であるため、SOFCは自立的に暖機される。したがって、起動直後のSOFC2の温度Tsを完全暖機温度T1まで早く上昇すれば、SOFC2において、早期に効率良い発電反応を開始することができる。   By the way, while the SOFC 2 rises to the warm-up temperature T1, the exhaust passage valve 4a is closed, and no exhaust gas is led to the reformer 1. For this reason, immediately after startup, the temperature of the reformer 1 is low, and the fuel gas is not sufficiently reformed in the reformer 1. However, if the temperature of the SOFC 2 is increased to some extent, internal reforming is performed in the SOFC 2, so that the power generation reaction can be started with the SOFC. In addition, once the power generation reaction starts, the SOFC is warmed up autonomously because the power generation reaction is an exothermic reaction. Therefore, if the temperature Ts of the SOFC 2 immediately after startup is quickly raised to the complete warm-up temperature T1, an efficient power generation reaction can be started early in the SOFC 2.

そして、SOFC2の温度Tsが完全暖機温度T1に到達した後(S44で「No」の場合)、コントローラ5は、排気ガスを改質器1の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S46)。具体的には、排気経路制御弁4aを開き、かつ、排気経路制御弁4bを閉じる。   Then, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the complete warm-up temperature T1 (in the case of “No” in S44), the controller 5 exhausts the exhaust gas so as to selectively guide the exhaust gas to the heat exchange mechanism of the reformer 1. The opening and closing of the path control valves 4a and 4b is controlled (S46). Specifically, the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed.

図6(B)に、排気経路制御弁4aを開き、かつ、排気経路制御弁4bを閉じた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図6(B)では、エンジン3から改質器1へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4bからSOFC2へ導かれる経路には排気ガスは導かれない。   FIG. 6B schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed. In FIG. 6B, the path of the exhaust gas that is led from the engine 3 to the reformer 1 and exhausted is indicated by a thick line 12. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4b to the SOFC 2 as indicated by a two-dot chain line.

SOFC2が完全暖機温度T1まで暖機された後は、SOFC2の温度Tsは作動温度に自立的に維持される。一方、排気ガスを改質器1の熱交換機構へ選択的に導くことにより、改質器1が暖機される。改質器1の温度Trが上昇して、燃料ガスの改質が開始されることにより、SOFC2で、内部改質よる場合よりも効率よく発電反応が行われる。   After the SOFC 2 is warmed up to the complete warm-up temperature T1, the temperature Ts of the SOFC 2 is independently maintained at the operating temperature. On the other hand, the reformer 1 is warmed up by selectively introducing the exhaust gas to the heat exchange mechanism of the reformer 1. When the temperature Tr of the reformer 1 rises and reforming of the fuel gas is started, the power generation reaction is performed more efficiently in SOFC 2 than in the case of internal reforming.

また、第1実施形態では、SOFC2の温度Tsが、完全暖機温度T1ではなく、半暖機温度T2まで上昇する間、排気ガスをSOFC2の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御してもよい。半暖機温度T2とは、図5に示すように、暖機温度T1よりも所定の温度ΔTだけ低い温度である。例えば、完全暖機温度T1が650℃であり、かつΔTが150℃である場合、半暖機温度T2は、400℃である。   Further, in the first embodiment, the exhaust path is selectively guided to the heat exchange mechanism of the SOFC 2 while the temperature Ts of the SOFC 2 rises to the half warm-up temperature T2 instead of the complete warm-up temperature T1. The opening and closing of the control valves 4a and 4b may be controlled. As shown in FIG. 5, the semi-warm-up temperature T2 is a temperature lower than the warm-up temperature T1 by a predetermined temperature ΔT. For example, when the complete warm-up temperature T1 is 650 ° C. and ΔT is 150 ° C., the semi-warm-up temperature T2 is 400 ° C.

SOFC2の温度Tsが半暖機温度T2まで早く上昇すれば、内部改質による発電反応により、SOFC2はある程度自立的に暖機することができる。そのうえ、SOFC2の温度Tsが完全暖機温度T1まで上昇する前に、半暖機温度T2まで上昇した時点で、排気ガスによる改質器1の暖機を早期に開始することができる。その結果、改質器における燃料ガスの改質が早期に開始される。これにより、SOFC2での効率良い発電を早期に開始することができる。   If the temperature Ts of the SOFC2 rises quickly to the semi-warm-up temperature T2, the SOFC2 can be warmed up to some extent by the power generation reaction by internal reforming. In addition, the warm-up of the reformer 1 by the exhaust gas can be started at an early stage when the temperature Ts of the SOFC 2 rises to the half warm-up temperature T2 before the temperature Ts rises to the full warm-up temperature T1. As a result, reforming of the fuel gas in the reformer is started early. Thereby, efficient power generation with SOFC2 can be started at an early stage.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、第2実施形態による燃料電池ユニットの基本構成及び基本制御は、上述の第1実施形態と同じである。このため、第2実施形態では、図7のフローチャートを参照して、第2実施形態における燃料電池システムの起動時の排気ガスを導く先の制御について説明する。第2実施形態においても、排気ガスを導く先は、コントロールユニット5による排気制御弁4a及び4bの開閉によって制御される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The basic configuration and basic control of the fuel cell unit according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment. For this reason, in the second embodiment, with reference to the flowchart of FIG. 7, a description will be given of the control for leading the exhaust gas when starting the fuel cell system in the second embodiment. Also in the second embodiment, the destination of the exhaust gas is controlled by opening and closing the exhaust control valves 4a and 4b by the control unit 5.

先ず、イグニッションスイッチ(IG SW)がオンされると(S71で「Yes」の場合)、コントロールユニット5は、エンジン回転数Ne、二次電池のSOC、SOFCの温度Ts及び改質器温度Trを読み込む(S72)。
次いで、コントロールユニット5は、目標エンジン回転数を設定して、エンジンを制御する(S73)。
First, when the ignition switch (IG SW) is turned on (in the case of “Yes” in S71), the control unit 5 sets the engine speed Ne, the secondary battery SOC, the SOFC temperature Ts, and the reformer temperature Tr. Read (S72).
Next, the control unit 5 sets the target engine speed and controls the engine (S73).

次いで、コントロールユニット5は、SOFC2の温度Tsが、半暖機温度T2まで上昇する間(S74で「Yes」の場合)、排気ガスをSOFC2の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S75)。具体的には、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開く。   Next, while the temperature Ts of the SOFC 2 rises to the semi-warm-up temperature T2 (in the case of “Yes” in S74), the control unit 5 causes the exhaust path to selectively guide the exhaust gas to the SOFC 2 heat exchange mechanism. The opening and closing of the control valves 4a and 4b is controlled (S75). Specifically, the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened.

図8(A)に、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開いた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図8(A)では、エンジン3からSOFC2へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4aから改質器1へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 8A schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened. In FIG. 8A, the path of exhaust gas that is led from the engine 3 to the SOFC 2 and exhausted is indicated by a thick line 12. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4a to the reformer 1 as indicated by a two-dot chain line.

このように、まず、SOFC2の温度が半暖機温度T2まで上昇する間は、排気ガスがSOFC2へ選択的に導かれて、SOFC2が優先的に暖機される。その結果、SOFC2での内部改質を利用した発電反応が早期に開始する。   Thus, first, while the temperature of the SOFC 2 rises to the semi-warm-up temperature T2, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC 2 and the SOFC 2 is preferentially warmed up. As a result, the power generation reaction utilizing the internal reforming in SOFC2 starts early.

そして、SOFC2の温度Tsが半暖機温度T2に到達した後(S74で「No」の場合)、SOFC2の温度Tsが更に完全暖気温度T1まで上昇する間(S76で「No」の場合)、コントローラ5は、排気ガスをSOFC2の熱交換機及び改質器1の熱交換機構の両方へ導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S77)。具体的には、排気経路制御弁4a及び4bの両方を開く。
なお、SOFC2及び改質器1へそれぞれ導く排気ガスの流量比は、排気制御弁4a及び4bの開度によって調節される。この流量比は、任意好適な値とすることができ、例えば、1:1である。
Then, after the temperature Ts of the SOFC2 reaches the half warm-up temperature T2 (in the case of “No” in S74), the temperature Ts of the SOFC2 further rises to the complete warming temperature T1 (in the case of “No” in S76). The controller 5 controls the opening and closing of the exhaust path control valves 4a and 4b so as to guide the exhaust gas to both the heat exchanger of the SOFC 2 and the heat exchange mechanism of the reformer 1 (S77). Specifically, both the exhaust path control valves 4a and 4b are opened.
Note that the flow ratio of the exhaust gas led to the SOFC 2 and the reformer 1 is adjusted by the opening degree of the exhaust control valves 4a and 4b. This flow ratio can be any suitable value, for example 1: 1.

図8(B)に、排気経路制御弁4a及び4bを開いた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図8(B)では、エンジン3からSOFC2及び改質器1へそれぞれ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。   FIG. 8B schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valves 4a and 4b are opened. In FIG. 8B, the path of the exhaust gas that is led from the engine 3 to the SOFC 2 and the reformer 1 and exhausted is indicated by a thick line 12.

このように、第2実施形態では、SOFC2の温度Tsが半暖気温度T2に到達した後、更に完全暖気温度T1まで上昇する間、排気ガスはSOFC2及び改質器1の両方へ導かれる。その結果、SOFC2の温度Tsが更に上昇するとともに、改質器1が暖機されて燃料ガスの改質が開始する。これにより、改質された燃料ガスがSOFC2に供給されるようになり、SOFC2の発電反応効率が向上する。   As described above, in the second embodiment, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the semi-warm temperature T2, the exhaust gas is guided to both the SOFC 2 and the reformer 1 while the temperature rises to the complete warm temperature T1. As a result, the temperature Ts of the SOFC 2 further rises, the reformer 1 is warmed up, and fuel gas reforming starts. As a result, the reformed fuel gas is supplied to the SOFC 2 and the power generation reaction efficiency of the SOFC 2 is improved.

そして、SOFC2の温度Tsが完全暖気温度T1に到達した後(S76で「Yes」の場合)、コントローラ5は、排気ガスを改質器1へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S78)。具体的には、排気経路制御弁4aを開き、排気経路制御弁4bを閉じる。   Then, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the complete warm-up temperature T1 (in the case of “Yes” in S76), the controller 5 controls the exhaust path control valve 4a and the exhaust path control valve 4a so as to selectively guide the exhaust gas to the reformer 1. The opening / closing of 4b is controlled (S78). Specifically, the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed.

図8(C)に、排気経路制御弁4aを開き、排気経路制御弁4bを閉じた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図8(C)では、エンジン3から改質器1へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4bからSOFC2へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 8C schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed. In FIG. 8C, a path of exhaust gas that is led from the engine 3 to the reformer 1 and exhausted is indicated by a thick line 12. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4b to the SOFC 2 indicated by a two-dot chain line.

SOFC2の温度Tsが完全暖気温度T1に到達した後は、SOFC2は発電反応により自立的に作動温度を維持する。そこで、排気ガスを改質器1へ選択に導くことにより、改質器1が効率的に暖機される。このように、第2実施形態では、SOFC2の温度Tsに応じて排気ガスを導く先を制御することにより、燃料電池システム全体が早期に暖機される。   After the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the complete warm-up temperature T1, the SOFC 2 independently maintains the operating temperature by the power generation reaction. Therefore, the reformer 1 is efficiently warmed up by introducing the exhaust gas to the reformer 1 for selection. Thus, in the second embodiment, the entire fuel cell system is warmed up early by controlling the destination of the exhaust gas in accordance with the temperature Ts of the SOFC 2.

次に、本発明の第3実施形態について説明する。
なお、第3実施形態による燃料電池ユニットの基本構成及び基本制御は、上述の第1実施形態と同じである。このため、第3実施形態では、図9のフローチャートを参照して、第3実施形態における燃料電池システムの起動時の排気ガスを導く先の制御について説明する。第3実施形態においても、排気ガスを導く先は、コントロールユニット5による排気制御弁4a及び4bの開閉によって制御される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The basic configuration and basic control of the fuel cell unit according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment described above. For this reason, in the third embodiment, with reference to the flowchart of FIG. 9, a description will be given of the control for leading the exhaust gas when starting the fuel cell system in the third embodiment. Also in the third embodiment, the destination of the exhaust gas is controlled by opening and closing the exhaust control valves 4 a and 4 b by the control unit 5.

先ず、イグニッションスイッチ(IG SW)がオンされると(S91で「Yes」の場合)、コントロールユニット5は、エンジン回転数Ne、二次電池のSOC、SOFCの温度Ts及び改質器温度Trを読み込む(S92)。
次いで、コントロールユニット5は、目標エンジン回転数を設定して、エンジンを制御する(S93)。
First, when the ignition switch (IG SW) is turned on (in the case of “Yes” in S91), the control unit 5 sets the engine speed Ne, the secondary battery SOC, the SOFC temperature Ts, and the reformer temperature Tr. Read (S92).
Next, the control unit 5 sets the target engine speed and controls the engine (S93).

次いで、コントロールユニット5は、SOFC2の温度Tsが、半暖機温度T2まで上昇する間(S94で「Yes」の場合)、排気ガスをSOFC2の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S95)。具体的には、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開く。   Next, while the temperature Ts of the SOFC 2 rises to the semi-warm-up temperature T2 (in the case of “Yes” in S94), the control unit 5 causes the exhaust path to selectively guide the exhaust gas to the SOFC 2 heat exchange mechanism. The opening and closing of the control valves 4a and 4b is controlled (S95). Specifically, the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened.

図10(A)に、排気経路制御弁4aを閉じ、かつ、排気経路制御弁4bを開いた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図10(A)では、エンジン3からSOFC2へ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4aから改質器1へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 10A schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is closed and the exhaust path control valve 4b is opened. In FIG. 10A, the path of the exhaust gas that is led from the engine 3 to the SOFC 2 and exhausted is indicated by a thick line 12. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4a to the reformer 1 as indicated by a two-dot chain line.

このように、まず、SOFC2の温度が半暖機温度T2まで上昇する間は、排気ガスがSOFC2へ選択的に導かれて、SOFC2が優先的に暖機される。その結果、SOFC2での内部改質を利用した発電反応が早期に開始する。   Thus, first, while the temperature of the SOFC 2 rises to the semi-warm-up temperature T2, the exhaust gas is selectively guided to the SOFC 2 and the SOFC 2 is preferentially warmed up. As a result, the power generation reaction utilizing the internal reforming in SOFC2 starts early.

そして、SOFC2の温度Tsが半暖機温度T2に到達した後(S94で「No」の場合)、改質器1の温度Trが所定の設定温度T3まで上昇する間(S96で「Yes」の場合)、コントローラ5は、排気ガスを改質器1の熱交換機構へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S97)。具体的には、排気経路制御弁4aを開き、かつ、排気経路制御弁4bを閉じる。
なお、改質器の所定の設定温度T3とは、例えば、改質器1において燃料ガスの改質反応が行われる際の改質器1の作動温度であるとよい。かかる作動温度は、例えば、600℃である。
Then, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the half warm-up temperature T2 (in the case of “No” in S94), the temperature Tr of the reformer 1 rises to the predetermined set temperature T3 (“Yes” in S96). ), The controller 5 controls the opening and closing of the exhaust path control valves 4a and 4b so as to selectively guide the exhaust gas to the heat exchange mechanism of the reformer 1 (S97). Specifically, the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed.
The predetermined set temperature T3 of the reformer may be, for example, the operating temperature of the reformer 1 when the reforming reaction of the fuel gas is performed in the reformer 1. Such an operating temperature is, for example, 600 ° C.

図10(B)に、排気経路制御弁4aを開き、排気経路制御弁4bを閉じた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図10(B)では、エンジン3から改質器1へ導かれて排気される排気が宇の経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4bからSOFC2へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 10B schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed. In FIG. 10B, a thick line 12 indicates the path of exhaust exhausted from the engine 3 to the reformer 1 and exhausted. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4b to the SOFC 2 indicated by a two-dot chain line.

このように、SOFC2の温度Tsが半暖気温度T2に到達した後、排気ガスは改質器1へ選択的に導かれる。その結果、改質器1が効率的に暖機されて燃料ガスの改質が早期に開始する。これにより、改質された燃料ガスがSOFCに供給されるようになり、SOFCの発電反応効率が向上する。   In this way, after the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the semi-warm temperature T2, the exhaust gas is selectively guided to the reformer 1. As a result, the reformer 1 is efficiently warmed up and fuel gas reforming starts early. As a result, the reformed fuel gas is supplied to the SOFC, and the power generation reaction efficiency of the SOFC is improved.

そして、改質器1の温度T4が設定温度T3に到達した後(S96で「No」の場合)、SOFC2の温度Tsが完全暖気温度T1に到達していない場合(S98で「No」の場合)に、コントローラ5は、排気ガスをSOFC2及び改質器1の両方へ導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S99)。具体的には、排気経路制御弁4a及び4bの両方を開く。
なお、SOFC2及び改質器1へそれぞれ導く排気ガスの流量比は、排気制御弁4a及び4bの開度によって調節される。この流量比は、任意好適な値とすることができ、例えば、1:1である。
Then, after the temperature T4 of the reformer 1 reaches the set temperature T3 (in the case of “No” in S96), the temperature Ts of the SOFC 2 does not reach the complete warm-up temperature T1 (in the case of “No” in S98). ), The controller 5 controls the opening and closing of the exhaust path control valves 4a and 4b so as to guide the exhaust gas to both the SOFC 2 and the reformer 1 (S99). Specifically, both the exhaust path control valves 4a and 4b are opened.
Note that the flow ratio of the exhaust gas led to the SOFC 2 and the reformer 1 is adjusted by the opening degree of the exhaust control valves 4a and 4b. This flow ratio can be any suitable value, for example 1: 1.

図10(C)に、排気経路制御弁4a及び4bを開いた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図10(C)では、エンジン3からSOFC2及び改質器1へそれぞれ導かれて排気される排気ガスの経路を太線12で示す。   FIG. 10C schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valves 4a and 4b are opened. In FIG. 10C, the path of the exhaust gas that is led from the engine 3 to the SOFC 2 and the reformer 1 and exhausted is indicated by a thick line 12.

このように、第3実施形態では、改質器1の温度Trが所定の設定温度T3に到達した後、SOFC2の温度Tsが完全暖気温度T1に到達していない場合に、排気ガスはSOFC2及び改質器1の両方へ導かれる。その結果、改質器1の暖機を継続しつつ、SOFC2の暖機が促進される。   Thus, in the third embodiment, after the temperature Tr of the reformer 1 has reached the predetermined set temperature T3, the exhaust gas is SOFC2 and the exhaust gas when the temperature Ts of the SOFC2 has not reached the complete warm-up temperature T1. Guided to both reformers 1. As a result, the warm-up of the SOFC 2 is promoted while the warm-up of the reformer 1 is continued.

さらに、SOFC2の温度Tsが完全暖気温度T1に到達した場合(S98で「Yes」の場合)に、コントローラ5は、排気ガスを再び改質器1へ選択的に導くように、排気経路制御弁4a及び4bの開閉を制御する(S100)。具体的には、排気経路制御弁4aを開き、かつ、排気経路制御弁4bを閉じる。   Further, when the temperature Ts of the SOFC 2 reaches the complete warm-up temperature T1 (in the case of “Yes” in S98), the controller 5 controls the exhaust path control valve so as to selectively guide the exhaust gas to the reformer 1 again. The opening / closing of 4a and 4b is controlled (S100). Specifically, the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed.

図10(D)に、排気経路制御弁4aを開き、排気経路制御弁4bを閉じた場合の排気ガスの経路を模式的に示す。図10(D)では、エンジン3から改質器1へ導かれて排気される排気が宇の経路を太線12で示す。なお、二点鎖線で示した、排気経路制御弁4bからSOFC2へ導かれる経路へは排気ガスは導かれない。   FIG. 10D schematically shows an exhaust gas path when the exhaust path control valve 4a is opened and the exhaust path control valve 4b is closed. In FIG. 10 (D), a thick line 12 indicates the route of exhaust exhausted from the engine 3 to the reformer 1 and exhausted. Note that the exhaust gas is not guided to the path guided from the exhaust path control valve 4b to the SOFC 2 indicated by a two-dot chain line.

このように、第3実施形態では、SOFC2及び改質器1の温度に応じて排気ガスを導く先を制御することにより、燃料電池システム全体が早期に暖機される。   Thus, in the third embodiment, the whole fuel cell system is warmed up early by controlling the destination of the exhaust gas in accordance with the temperatures of the SOFC 2 and the reformer 1.

上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、オフガスを改質器1の熱交換機構を経由させてから内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、オフガスを改質器1を経由させずに直接内燃機関へ供給するようにしてもよい。   In each embodiment mentioned above, although the example which constituted the present invention on specific conditions was explained, the present invention can perform various change and combination, and is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the example in which the off gas is supplied to the internal combustion engine after passing through the heat exchange mechanism of the reformer 1 has been described, but in the present invention, the off gas is directly passed without passing through the reformer 1. You may make it supply to an internal combustion engine.

また、上述の実施形態では、本発明の燃料電池ユニットを電気自動車の駆動用の燃料電池ユニットとした例について説明したが、本発明の燃料電池ユニットの用途は電気自動車に限定されない。   In the above-described embodiment, the example in which the fuel cell unit of the present invention is a fuel cell unit for driving an electric vehicle has been described. However, the use of the fuel cell unit of the present invention is not limited to an electric vehicle.

また、上述の実施形態では、SOFCの燃料極及び空気極の両方から排出されるガスをオフガスとして内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、SOFCの燃料極及から排出されるガスのみをオフガスとして内燃機関へ供給するようにしてもよい。すなわち、本発明では、SOFCのオフガスには、少なくとも燃料極からの排出ガスが含まれ、空気極からの排出ガスを含めても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the gas discharged from both the fuel electrode and the air electrode of the SOFC is supplied to the internal combustion engine as an off-gas has been described. However, in the present invention, the gas discharged from the fuel electrode of the SOFC Only off-gas may be supplied to the internal combustion engine. In other words, in the present invention, the SOFC off-gas includes at least exhaust gas from the fuel electrode and may include exhaust gas from the air electrode.

また、上述の実施形態では、使用燃料としてLPGを用いる例について説明したが、本発明では、これに限定されず例えばエタノール等他の燃料を用いてもよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which uses LPG as a use fuel, in this invention, it is not limited to this, For example, you may use other fuels, such as ethanol.

本発明の燃料電池システムは、例えば、電気自動車に搭載される電源として利用可能である。   The fuel cell system of the present invention can be used, for example, as a power source mounted on an electric vehicle.

1 改質器
2 SOFC
3 エンジン
4a、4b 排気経路制御弁
4c 燃料電池燃料制御弁
4d 空気制御弁
4e 燃料制御弁
5 コントロールユニット
6 モータ兼発電機
21 燃料極(アノード)
22 空気極(カソード)
31 吸気ポート
32 排気ポート
33 シリンダ
34 ピストンロッド
1 Reformer 2 SOFC
3 Engine 4a, 4b Exhaust path control valve 4c Fuel cell fuel control valve 4d Air control valve 4e Fuel control valve 5 Control unit 6 Motor / generator 21 Fuel electrode (anode)
22 Air electrode (cathode)
31 Intake port 32 Exhaust port 33 Cylinder 34 Piston rod

Claims (5)

炭化水素化合物を含有する燃料ガスを改質して水素ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成した水素ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、
前記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、
前記内燃機関から排出された排気ガスを前記改質器及び固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方の加熱に利用するために、前記排気ガスを前記改質器及び前記固体酸化物燃料電池の少なくとも一方へ導くように前記排気ガスを導く先を制御する排気経路制御弁と、
前記排気経路制御弁を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に前記固体酸化物型燃料電池の温度が所定の設定温度まで上昇する間、前記排気ガスを前記固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、かつ、前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記設定温度に到達した後、前記排気ガスを前記改質器へ導く、ことを特徴とする燃料電池システム。
A reformer that generates hydrogen gas by reforming a fuel gas containing a hydrocarbon compound;
A solid oxide fuel cell to which hydrogen gas generated by the reformer is supplied;
An internal combustion engine that sucks off-gas discharged from the solid oxide fuel cell as part of the fuel;
In order to use the exhaust gas discharged from the internal combustion engine for heating at least one of the reformer and the solid oxide fuel cell, the exhaust gas is used at least one of the reformer and the solid oxide fuel cell. An exhaust path control valve for controlling the destination of the exhaust gas so as to lead to
Control means for controlling the exhaust path control valve,
The control means controls the exhaust path control valve to allow the exhaust gas to flow into the solid oxide fuel while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to a predetermined set temperature when starting the fuel cell system. A fuel cell system, wherein the exhaust gas is selectively led to a battery and the exhaust gas is led to the reformer after the temperature of the solid oxide fuel cell reaches the set temperature.
前記設定温度は、前記固体酸化物型燃料電池の定常運転時の作動温度である完全暖気温度である、ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the set temperature is a complete warm-up temperature that is an operating temperature during steady operation of the solid oxide fuel cell. 前記設定温度は、前記固体酸化物型燃料電池の定常運転時の作動温度よりも所定の温度だけ低い半暖気温度である、ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the set temperature is a semi-warm temperature that is lower by a predetermined temperature than an operating temperature during steady operation of the solid oxide fuel cell. 前記制御手段は、前記排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記半暖気温度まで上昇する間、前記排気ガスを前記固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記半暖気温度に到達した後、更に前記完全暖気温度まで上昇する間、前記排気ガスを前記固体酸化物型燃料電池及び前記改質器の両方へ導き、かつ、前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記完全暖気温度に到達した後、前記排気ガスを前記改質器へ選択的に導く、ことを特徴とする請求項3記載の燃料電池システム。   The control means controls the exhaust path control valve to allow the exhaust gas to flow into the solid oxide fuel while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to the semi-warm temperature when the fuel cell system is started. After the temperature of the solid oxide fuel cell reaches the semi-warm temperature, and further rises to the full warm temperature, the exhaust gas is led to the solid oxide fuel cell and the modified gas. The exhaust gas is selectively guided to the reformer after the temperature of the solid oxide fuel cell reaches the complete warm air temperature. The fuel cell system described. 前記制御手段は、前記排気経路制御弁を制御して、燃料電池システムの起動時に前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記半暖気温度まで上昇する間、前記排気ガスを前記固体酸化物型燃料電池へ選択的に導き、前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記判断器温度に到達した後、前記改質器の温度が所定の設定温度まで上昇する間、前記排気ガスを前記改質器へ選択的に導き、かつ、前記改質器の温度が前記設定温度に到達した後、前記固体酸化物型燃料電池の温度が前記完全暖気温度に到達していない場合に、前記排気ガスを前記固体酸化物型燃料電池及び前記改質器の両方へ導く、ことを特徴とする請求項3記載の燃料電池システム。   The control means controls the exhaust path control valve to allow the exhaust gas to flow into the solid oxide fuel while the temperature of the solid oxide fuel cell rises to the semi-warm temperature when the fuel cell system is started. After selectively leading to a battery and the temperature of the solid oxide fuel cell reaches the judgment device temperature, the exhaust gas is passed through the reformer while the temperature of the reformer rises to a predetermined set temperature. And when the temperature of the solid oxide fuel cell has not reached the complete warm-up temperature after the reformer temperature has reached the set temperature, the exhaust gas is The fuel cell system according to claim 3, wherein the fuel cell system leads to both a solid oxide fuel cell and the reformer.
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