JP4681537B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は改質部や燃料電池の劣化損傷を抑える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that suppresses deterioration damage of a reforming section and a fuel cell.
燃料電池システムは、一般的には、燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、燃料電池を冷却すべく燃料電池の内部に冷却水を通水する冷却通路と、燃料電池の燃料極に燃料を供給する燃料供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、燃料電池の運転時に改質反応に使用される水蒸気となる水を供給する原料水供給通路とを備えている。 A fuel cell system generally includes a fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, a cooling passage for passing cooling water into the fuel cell to cool the fuel cell, and a fuel for the fuel cell. A fuel supply passage that supplies fuel to the electrode, an oxidant gas supply passage that supplies oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell, and water that serves as water vapor used for the reforming reaction during operation of the fuel cell And a raw water supply passage.
燃料電池の温度が昇温すると、燃料電池の発電性能が低下する。そこで燃料電池システムでは、前述したように、燃料電池を冷却するように燃料電池の内部に冷却水を通水させる冷却通路が設けられている。この冷却水の電気伝導度が高いときには、燃料電池の内部を流れる冷却水を介して短絡電流が流れる液短絡現象が発生し、燃料電池の発電電力の一部が無駄に消費されることになる。そこで、特開平5−315002,特開平9−231990,特開2001−176535等の公報に開示されているように、この冷却通路に通水する冷却水を精製して水の電気伝導度を低下させる水精製部が設けられている。この水精製部として、イオン交換式純水製造装置が使用されており、イオン交換樹脂で水を精製して水の電気伝導度を低下させることにしている。これにより冷却水を介して短絡電流が流れる液短絡現象が発生することを抑えることができる。 When the temperature of the fuel cell rises, the power generation performance of the fuel cell decreases. Therefore, in the fuel cell system, as described above, a cooling passage for allowing cooling water to flow inside the fuel cell is provided so as to cool the fuel cell. When the electric conductivity of the cooling water is high, a liquid short-circuit phenomenon occurs in which a short-circuit current flows through the cooling water flowing inside the fuel cell, and a part of the generated power of the fuel cell is wasted. . Therefore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-315002, 9-231990, 2001-176535, etc., the cooling water flowing through the cooling passage is purified to reduce the electrical conductivity of the water. A water purification unit is provided. As this water purification unit, an ion exchange type pure water production apparatus is used, and the electrical conductivity of water is lowered by purifying water with an ion exchange resin. Thereby, it can suppress that the liquid short circuit phenomenon into which a short circuit current flows through cooling water generate | occur | produces.
また特開2001−279256の公報に開示されているように、燃料に含まれる硫黄系物質を脱硫部で除去した後、その燃料を改質部に供給する技術が知られている。このものによれば、燃料を脱硫した後に改質部に供給するため、燃料電池の長寿命化に貢献できる。
上記した特開平5−315002,特開平9−231990,特開2001−176535等の公報に開示されている技術によれば、前述したように、燃料電池をその内部から冷却する冷却通路に通水する冷却水を精製して水の電気伝導度を低下させる水精製部が設けられている。この水精製部は、燃料電池を冷却する冷却通路に通水する冷却水を精製するものであり、改質部における改質反応で使用される水蒸気を生成するための原料水供給通路の改質反応用の水を精製するものではない。 According to the techniques disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-315002, 9-231990, 2001-176535, etc., as described above, water is passed through the cooling passage for cooling the fuel cell from the inside. A water refining unit is provided for refining the cooling water to reduce the electrical conductivity of the water. This water purification unit purifies the cooling water that passes through the cooling passage that cools the fuel cell, and reforms the raw water supply passage for generating steam used in the reforming reaction in the reforming unit. It does not purify water for reaction.
また特開200−90948に係る公報によれば、燃料電池をその内部から冷却する冷却通路に通水する冷却水と、改質部における改質反応で使用される水蒸気を生成するための原料水供給通路の改質反応用の水とを一体化する通路を設け、この通路に水精製部が配置されている。このため特開200−90948に係る技術によれば、水精製部が精製する水の量は膨大な量となるため、水精製部の劣化も速く、水精製部の浄水物質を頻繁に交換する必要がある。一般的には、単位時間当たりの水量を比較すると、燃料電池をその内部から冷却する冷却通路に通水する冷却水の量は、改質部における改質反応で使用される水蒸気を生成するための原料水供給通路の改質反応用の水の量に比較して遥かに多いからである。 According to Japanese Patent Laid-Open No. 200-90948, cooling water that passes through a cooling passage that cools the fuel cell from the inside thereof, and raw water for generating water vapor used in the reforming reaction in the reforming unit A passage for integrating the water for reforming reaction in the supply passage is provided, and a water purification unit is disposed in this passage. For this reason, according to the technology according to Japanese Patent Laid-Open No. 200-90948, the amount of water purified by the water purification unit is enormous, so the water purification unit is rapidly deteriorated and the water purification material in the water purification unit is frequently replaced. There is a need. In general, when the amount of water per unit time is compared, the amount of cooling water that passes through the cooling passage for cooling the fuel cell from the inside generates steam used in the reforming reaction in the reforming section. This is because the amount of water for the reforming reaction in the raw material water supply passage is much larger.
上記した水精製部として、一般的には、イオン交換式純水製造装置が使用されている。イオン交換樹脂で精製した水の電気伝導度が所定値以上(例えば1μS/cm以上)になると、水の電気伝導度が高いため、イオン交換樹脂による水の浄化能が低下しており、イオン交換樹脂のおおまかな交換時期が近づいている。 In general, an ion-exchange-type pure water production apparatus is used as the above-described water purification unit. When the electrical conductivity of water purified with an ion exchange resin exceeds a predetermined value (for example, 1 μS / cm or more), the electrical conductivity of the water is high. Rough replacement time for resin is approaching.
上記したイオン交換式純水製造装置からなる水精製部を原料水供給通路に適用した場合には、イオン交換樹脂の交換時期を知らずに、燃料電池システムの運転を継続すると、改質反応用の水があまり浄化されておらず、改質部や燃料電池が劣化損傷するおそれがある。最後には燃料電池システム自体が故障する可能性がある。殊に改質部や燃料電池には反応活性を高めるべく貴金属系の触媒が担持されていることが多いが、水の浄化が不充分であると、触媒が劣化し易い。この場合、改質部、燃料電池の長寿命化には好ましくない。 When the water purification unit consisting of the above-described ion-exchange-type pure water production apparatus is applied to the raw water supply passage, if the operation of the fuel cell system is continued without knowing the replacement time of the ion-exchange resin, The water is not so purified, and there is a risk that the reforming part and the fuel cell will be deteriorated and damaged. Finally, the fuel cell system itself may break down. In particular, the reforming section and the fuel cell often carry a noble metal catalyst to enhance the reaction activity. However, if the purification of water is insufficient, the catalyst tends to deteriorate. In this case, it is not preferable for extending the life of the reforming section and the fuel cell.
燃料を脱硫する脱硫部についても、燃料電池システムを長時間運転した後に、定期的に交換する必要がある。この交換時期を知らずに、燃料電池システムをそのまま運転し続けると、改質部や燃料電池が劣化損傷するおそれがある。最後には燃料電池システム自体が故障する可能性がある。殊に改質部や燃料電池には反応活性を高めるべく触媒が担持されていることが多いが、燃料の脱硫が不充分であると、触媒が劣化し易い。この場合、改質部、燃料電池の長寿命化には好ましくない。 The desulfurization section that desulfurizes the fuel also needs to be replaced periodically after the fuel cell system has been operated for a long time. If the fuel cell system is continuously operated without knowing the replacement time, the reforming part and the fuel cell may be deteriorated and damaged. Finally, the fuel cell system itself may break down. In particular, the reforming section and the fuel cell often carry a catalyst to enhance the reaction activity. However, if the fuel is not sufficiently desulfurized, the catalyst tends to deteriorate. In this case, it is not preferable for extending the life of the reforming section and the fuel cell.
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、警告に基づく脱硫物質の交換により、改質部や燃料電池の劣化損傷を回避するのに有利な燃料電池システムを提供することを共通の課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is common to provide a fuel cell system that is advantageous for avoiding deterioration damage of a reforming unit and a fuel cell by exchanging desulfurization substances based on a warning . Let it be an issue.
第1発明に係る燃料電池システムは、燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、燃料供給通路に設けられ燃料に含まれている硫黄系物質を除去する脱硫物質を有する脱硫部とを具備する燃料電池システムにおいて、
燃料供給通路を流れる燃料の積算流量を計測する燃料積算流量計測部と、
燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越えたとき、脱硫部の脱硫物質の交換を促す警告と、更なる警告として、燃料電池システムの運転を停止させる警告とを行う警告部と、
燃料電池システムの運転停止後に燃料電池システムの運転を再開させるためのリセットスイッチとを具備しており、
リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチにより運転再開可能とし、操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開を不能とさせることを特徴とするものである。
A fuel cell system according to a first invention has a fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a reforming unit that reforms the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with water vapor. A fuel supply passage for supplying the reformed gas to the fuel electrode of the fuel cell, an oxidant supply passage for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, and a sulfur-based substance provided in the fuel provided in the fuel supply passage A fuel cell system comprising a desulfurization part having a desulfurization substance for removing
A fuel integrated flow rate measuring unit for measuring an integrated flow rate of fuel flowing through the fuel supply passage;
When the integrated fuel flow measured by the integrated fuel flow measurement unit exceeds the threshold for integrated fuel flow , a warning prompting the replacement of the desulfurization material in the desulfurization unit and a further warning are provided for the operation of the fuel cell system. A warning section for performing a warning to be stopped , and
A reset switch for restarting the operation of the fuel cell system after the operation of the fuel cell system is stopped,
When the number of operations of the reset switch is within the threshold value for the number of operations, the operation can be resumed by the reset switch. It is characterized by making it impossible .
第1発明に係る燃料電池システムによれば、燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越えたとき、警告部は、脱硫器の脱硫物質の交換を警告する。警告に基づいて脱硫器の脱硫物質を交換すれば、改質反応用の燃料に含まれている硫黄系物質が改質部、燃料電池に供給されることが抑えられる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチによりシステムは運転再開可能とされる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開は不能とされる。 According to the fuel cell system of the first aspect of the present invention, when the fuel integrated flow rate measured by the fuel integrated flow rate measuring unit exceeds the fuel integrated flow rate threshold value, the warning unit replaces the desulfurized substance in the desulfurizer. Warning. If replacing the desulfurization agent of the desulfurizer based on the warning, a sulfur-based material reforming unit contained in the fuel for the reforming reaction, be supplied to the fuel cell is suppressed. When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the system can be restarted by the reset switch. When the number of operations of the reset switch exceeds the threshold for the number of operations, the operation cannot be resumed unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced.
第2発明に係る燃料電池システムは、燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、燃料供給通路に設けられ燃料に含まれている硫黄系物質を除去する脱硫物質を有する脱硫部とを具備する燃料電池システムにおいて、
燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部と、
システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、脱硫部の脱硫物質の交換を促す警告と、更なる警告として、燃料電池システムの運転を停止させる警告とを行う警告部と、
燃料電池システムの運転停止後に燃料電池システムの運転を再開させるためのリセットスイッチとを具備しており、
リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチにより運転再開可能とし、操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開を不能とさせることを特徴とするものである。
A fuel cell system according to a second invention has a fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a reforming unit that reforms the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with water vapor. A fuel supply passage for supplying the reformed gas to the fuel electrode of the fuel cell, an oxidant supply passage for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, and a sulfur-based substance provided in the fuel provided in the fuel supply passage A fuel cell system comprising a desulfurization part having a desulfurization substance for removing
A system integrated operation time measuring unit for measuring the integrated operation time of the fuel cell system;
When the accumulated operation time of the fuel cell system measured by the system accumulated operation time measurement unit exceeds the threshold for accumulated operation time , a warning that prompts replacement of the desulfurization material in the desulfurization unit, and a further warning A warning section that gives a warning to stop the operation of the system ;
A reset switch for restarting the operation of the fuel cell system after the operation of the fuel cell system is stopped,
When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the operation can be resumed by the reset switch. When the threshold for the number of operations is exceeded, the operation is resumed unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced. It is characterized by making it impossible .
第2発明に係る燃料電池システムによれば、システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は脱硫部の脱硫物質の交換を警告する。警告に基づいて脱硫物質を交換すれば、燃料に含まれている硫黄系物質が改質部、燃料電池に供給されることが抑えられる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチによりシステムは運転再開可能とされる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開は不能とされる。 According to the fuel cell system of the second invention, when the accumulated operation time of the fuel cell system measured by the system accumulated operation time measuring unit exceeds the threshold for accumulated operation time, the warning unit is desulfurized by the desulfurization unit. Warn of substance exchange. If the desulfurization material is exchanged based on the warning, it is possible to suppress the sulfur-based material contained in the fuel from being supplied to the reforming unit and the fuel cell. When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the system can be restarted by the reset switch. When the number of operations of the reset switch exceeds the threshold for the number of operations, the operation cannot be resumed unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced.
第1発明に係る燃料電池システムによれば、燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越えたとき、警告部は脱硫部の脱硫物質の交換を警告する。これにより脱硫部の脱硫物質を交換すれば、燃料に含まれている硫黄系物質が改質部、燃料電池に供給されることが抑えられる。従って改質部、燃料電池の保護性が向上する。殊に改質部、燃料電池は反応活性のために触媒を担持していることが多いため、触媒劣化を抑えるのに有利である。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチによりシステムは運転再開可能とされる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開は不能とされる。 According to the fuel cell system of the first aspect of the present invention, when the integrated fuel flow measured by the integrated fuel flow measurement unit exceeds the threshold for the integrated fuel flow, the warning unit replaces the desulfurized substance in the desulfurization unit. Warning. Thus, if the desulfurization substance in the desulfurization part is replaced, it is possible to suppress the supply of the sulfur-based substance contained in the fuel to the reforming part and the fuel cell. Accordingly, the protection of the reforming section and the fuel cell is improved. In particular, the reforming section and the fuel cell often carry a catalyst for reaction activity, which is advantageous for suppressing catalyst deterioration. When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the system can be restarted by the reset switch. When the number of operations of the reset switch exceeds the threshold for the number of operations, the operation cannot be resumed unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced.
第2発明に係る燃料電池システムによれば、システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は脱硫部の脱硫物質の交換を警告する。これにより脱硫部の脱硫物質を交換すれば、燃料に含まれている硫黄系物質が改質部、燃料電池に供給されることが抑えられる。従って改質部、燃料電池の保護性が向上する。殊に改質部、燃料電池は反応活性のために触媒を担持していることが多いため、触媒劣化を抑えるのに有利である。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、リセットスイッチによりシステムは運転再開可能とされる。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を超えるとき、脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開は不能とされる。 According to the fuel cell system of the second invention, when the accumulated operation time of the fuel cell system measured by the system accumulated operation time measuring unit exceeds the threshold for accumulated operation time, the warning unit is desulfurized by the desulfurization unit. Warn of substance exchange. Thus, if the desulfurization substance in the desulfurization part is replaced, it is possible to suppress the supply of the sulfur-based substance contained in the fuel to the reforming part and the fuel cell. Accordingly, the protection of the reforming section and the fuel cell is improved. In particular, the reforming section and the fuel cell often carry a catalyst for reaction activity, which is advantageous for suppressing catalyst deterioration. When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the system can be restarted by the reset switch. When the number of operations of the reset switch exceeds the threshold for the number of operations, the operation cannot be resumed unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced.
・燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部が水精製部の浄水物質の交換処理用として設けられていることが好ましい。この場合、水精製度検出部で検出された水の精製度が精製用のしきい値を越え、且つ、燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は水精製部の浄水物質の交換を更に警告する形態を採用できる。 -It is preferable that the system integrated operation time measurement part which measures the integrated operation time of a fuel cell system is provided for the replacement | exchange process of the purified water substance of a water refinement | purification part. In this case, a warning is given when the water purity detected by the water purification level detection unit exceeds the threshold for purification and the cumulative operation time of the fuel cell system exceeds the threshold for cumulative operation time. The section can adopt a form that further warns the replacement of the water purification substance in the water purification section.
あるいは、水積算流量計測部で計測された水の積算流量が積算流量用のしきい値を越え、且つ、燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は水精製部の浄水物質の交換を更に警告する形態を採用できる。 Or, when the integrated water flow measured by the integrated water flow measurement unit exceeds the integrated flow threshold and the fuel cell system integrated operating time exceeds the integrated operating time threshold, a warning is issued. The section can adopt a form that further warns the replacement of the water purification substance in the water purification section.
あるいは、水精製度検出部で検出された水の精製度が精製用のしきい値を越え、且つ、水積算流量計測部で計測された水の積算流量が積算流量用のしきい値を越え、更に、燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は水精製部の浄水物質の交換を更に警告する形態を採用できる。 Alternatively, the purity of water detected by the water purity detection unit exceeds the threshold for purification, and the integrated flow of water measured by the integrated water flow measurement unit exceeds the threshold for integrated flow. Furthermore, when the accumulated operation time of the fuel cell system exceeds the threshold value for the accumulated operation time, the warning unit can further adopt a form for further warning the replacement of the purified water substance in the water purification unit.
・原料水供給通路に水が流れているときには、水積算流量計測部で水の積算流量が計測される。燃料電池システムの運転中であるにもかかわらず、原料水供給通路に水が流れていないときには、水積算流量計測部で水の積算流量が計測されない。 When the water is flowing in the raw water supply passage, the integrated flow rate of water is measured by the integrated water flow rate measuring unit. Even when the fuel cell system is in operation, when water is not flowing through the raw water supply passage, the integrated water flow rate measurement unit does not measure the integrated water flow rate.
しかし水精製部の浄水物質は、水精製部水に貯留されている水に接触しているため、水精製部の浄水物質の劣化は進行する。このため原料水供給通路に水が流れている時間が比較的少ないときには、水精製部の浄水物質が水に接触している時間をも考慮しないと、水精製部の劣化時期の判定は必ずしも充分ではないことがある。 However, since the water purification substance in the water purification unit is in contact with the water stored in the water purification unit water, the water purification substance in the water purification unit is deteriorated. For this reason, when the time during which water flows through the raw water supply passage is relatively short, the determination of the deterioration time of the water purification unit is not necessarily sufficient unless the time during which the water purification material in the water purification unit is in contact with water is also taken into consideration. It may not be.
そこで、燃料電池システムのシステム積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部を設けることが好ましい。 Therefore, it is preferable to provide a system integrated operation time measuring unit that measures the system integrated operation time of the fuel cell system.
この場合、燃料電池のシステム積算運転時間計測部がシステム積算運転時間を計測し、システム積算運転時間が積算運転時間用のしきい値よりも大きければ、水精製部の浄水物質を交換する警告を判定する際の要因とすることが好ましい。 In this case, the system integrated operation time measurement unit of the fuel cell measures the system integrated operation time, and if the system integrated operation time is greater than the threshold for the integrated operation time, a warning is given to replace the water purification material in the water purification unit. It is preferable to make it a factor at the time of determination.
・好ましい形態によれば、水精製部の浄水物質の交換のための警告は、燃料電池システムの運転停止を含むことができる。また燃料電池システムの運転が停止した後であっても、燃料電池システムの運転を再開させるリセットスイッチが設けられている。リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるときには、浄水物質の寿命にまだ余裕があるとみなし、燃料電池システムの運転を再開できる運転再開部が設けられていることが好ましい。 -According to a preferred embodiment, the warning for the replacement of the water purification material in the water purification section may include shutting down the fuel cell system. Also even after the operation of the fuel cell system is stopped, that has a reset switch to restart is provided the operation of the fuel cell system. When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, it is preferable that an operation resuming unit that can consider that the life of the purified water material still has a margin and resume the operation of the fuel cell system is provided.
従って水精製部の浄水物質を交換する警告は出力されたものの、水精製部の浄水物質の寿命にまだ余裕があるとき等には、リセット操作回数が操作回数用のしきい値以内であるという条件のもとで、燃料電池システムの運転を再開することができる。 Therefore, although a warning to replace the water purification material in the water purification unit has been output, the remaining number of reset operations is within the threshold for the number of operations when the life of the water purification material in the water purification unit is still sufficient. Under the conditions, the operation of the fuel cell system can be resumed.
但し、リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を越えるときには、水精製部の浄水物質の寿命または寿命が近いとみなされるため、燃料電池システムの運転を再開するのは好ましくなく、従って、燃料電池システムの運転を再開を不能とする運転再開不能部が設けられていることが好ましい。このように燃料電池システムの運転を再開を不能とすることにより、燃料電池システムの保護性を高めることができる。なお、水精製部の浄水物質を交換すれば、燃料電池システムの運転を再開することができる。 However, when the number of operations of the reset switch exceeds the threshold value for the number of operations, it is considered that the life of the water purification material in the water purification unit is near or near the end of its life, so it is not preferable to restart the operation of the fuel cell system. In addition, it is preferable that an operation resumption impossible portion that makes it impossible to resume the operation of the fuel cell system is provided. Thus, by making it impossible to restart the operation of the fuel cell system, it is possible to improve the protection of the fuel cell system. In addition, if the water purification material of the water purification unit is replaced, the operation of the fuel cell system can be resumed.
・好ましい形態によれば、水精製部は、原料水供給通路に繋がると共に水が収容される容器と、容器内に交換自在に収容された浄水物質とを有している。浄水物質の量は可変とされていることが好ましい。浄水物質としてはイオン交換樹脂、活性炭等が挙げられる。浄水物質の量は可変とされていることが好ましい。水精製部及び脱硫部が併用されている場合、水精製部の浄水物質の量を適宜調整することにより、水精製部の浄水物質の交換時期と脱硫部の脱硫物質の交換時期とを対応させて同時期とすることができる。 -According to a preferable form, the water refinement | purification part has the container in which water is accommodated while connecting with a raw material water supply path, and the purified water substance accommodated in the container so that replacement | exchange was possible. It is preferable that the amount of the water purification substance is variable. Examples of water purification substances include ion exchange resins and activated carbon. It is preferable that the amount of the water purification substance is variable. When the water purification unit and the desulfurization unit are used in combination, the water purification material replacement time in the water purification unit and the desulfurization material replacement time in the water purification unit correspond to each other by appropriately adjusting the amount of the water purification material in the water purification unit. At the same time.
・燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部が脱硫部の脱硫物質の交換処理用として設けられていることが好ましい。この場合、燃料供給通路を流れた燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越え、且つ、システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、警告部は脱硫部の脱硫物質の交換を警告することが好ましい。 -It is preferable that the system integrated operation time measurement part which measures the integrated operation time of a fuel cell system is provided for the replacement | exchange process of the desulfurization substance of a desulfurization part. In this case, the accumulated flow rate of the fuel flowing through the fuel supply passage exceeds the threshold value for the accumulated fuel flow rate, and the accumulated operation time of the fuel cell system measured by the system accumulated operation time measurement unit is for the accumulated operation time. When the threshold value is exceeded, it is preferable that the warning unit warns the replacement of the desulfurization substance in the desulfurization unit.
燃料が燃料供給通路を流れているとき、燃料積算流量計測部で燃料の積算流量が計測される。燃料電池システムの運転中であるにもかかわらず、燃料が燃料供給通路を流れていないときには、燃料積算流量計測部で燃料の積算流量が計測されない。しかし燃料供給通路に燃料が流れなくても、燃料供給通路に配置されている脱硫部の脱硫物質は、燃料供給通路に残留している燃料または空気に接触しているため、脱硫部の脱硫物質の劣化は進行する。そこで、脱硫物質の交換処理のために、燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部を設けることが好ましい。この場合、燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間を計測し、燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、脱硫部の脱硫物質を交換する警告を判定する際の要因とする。 When the fuel flows through the fuel supply passage, the fuel integrated flow rate measurement unit measures the fuel integrated flow rate. When the fuel cell system is in operation but the fuel is not flowing through the fuel supply passage, the fuel integrated flow rate measuring unit does not measure the integrated fuel flow rate. However, even if no fuel flows in the fuel supply passage, the desulfurization material in the desulfurization section disposed in the fuel supply passage is in contact with the fuel or air remaining in the fuel supply passage. Degradation progresses. Therefore, it is preferable to provide a system integrated operation time measuring unit for measuring the integrated operation time of the fuel cell system for the desulfurization substance replacement process. In this case, the cumulative operation time of the fuel cell system is measured, and when the cumulative operation time of the fuel cell system exceeds the threshold value for the cumulative operation time, a warning for replacing the desulfurization material in the desulfurization section is determined. It is a factor when doing.
・好ましい形態によれば、脱硫部の脱硫物質を交換するための警告は、燃料電池システムの運転停止を含み、リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、燃料電池システムの運転を再開できる運転再開部が設けられていることが好ましい。従って脱硫部の脱硫物質を交換するための警告が出力されたものの、脱硫部の脱硫物質の寿命にまだ余裕があるとき等には、リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるという条件のもとで、燃料電池システムの運転を再開することができる。 -According to a preferred embodiment, the warning for exchanging the desulfurization material in the desulfurization section includes shutting down the fuel cell system, and when the number of operations of the reset switch is within a threshold for the number of operations, the fuel cell system It is preferable that an operation resuming unit capable of resuming the operation is provided. Therefore, when a warning is issued to replace the desulfurization material in the desulfurization section, but the life of the desulfurization material in the desulfurization section is still sufficient, etc., the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations. Under certain conditions, the operation of the fuel cell system can be resumed.
但し、リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値を越えるときには、脱硫部の脱硫物質の寿命または寿命が近いとみなされるため、燃料電池システムの運転を再開を不能とする運転再開不能部が設けられていることが好ましい。これにより燃料電池システムの保護性を高めることができる。 However, when the number of operations of the reset switch exceeds the threshold for the number of operations, the life of the desulfurization material in the desulfurization unit is considered to be near the end of its life, so the operation cannot be resumed. Is preferably provided. Thereby, the protection of the fuel cell system can be enhanced.
・好ましい形態によれば、脱硫部は、燃料供給通路に繋がる容器と、容器内に交換自在に収容された脱硫物質とを有している。脱硫物質としては、硫黄系物質を分解除去するものでも良いし、硫黄系物質を吸着除去するものでも良い。脱硫物質としては、活性炭等の炭素系、シリカゲル等のケイ素酸化物系、ゼオライト系、アルカリ金属系、白金等の貴金属系等の少なくとも1種を採用できる。脱硫物質の量は可変とされていることが好ましい。水精製部の浄水物質及び脱硫部の脱硫物質が併用されている場合、脱硫物質の量を適宜調整することにより、水精製部の交換時期と脱硫部の交換時期とを同時期とすることができ、水精製部及び脱硫部の交換回数の簡素化に有利となる。 -According to the preferable form, the desulfurization part has the container connected with a fuel supply path, and the desulfurization substance accommodated in the container so that replacement | exchange was possible. The desulfurization substance may be a substance that decomposes and removes a sulfur-based substance or a substance that adsorbs and removes a sulfur-based substance. As the desulfurization substance, at least one of carbon-based carbon such as activated carbon, silicon oxide-based silica gel, zeolite-based, alkali metal-based, noble metal-based platinum and the like can be used. The amount of the desulfurizing substance is preferably variable. When the water purification material of the water purification section and the desulfurization material of the desulfurization section are used in combination, the replacement timing of the water purification section and the replacement timing of the desulfurization section may be set at the same time by appropriately adjusting the amount of the desulfurization substance. This is advantageous in simplifying the number of exchanges of the water purification section and the desulfurization section.
・警告部としては、視覚的または聴覚的に警告できるものを例示でき、警告ランプ、警告ブザーを採用できる。 -As a warning part, what can warn visually or audibly can be illustrated, and a warning lamp and a warning buzzer can be adopted.
・本発明に係る燃料電池は燃料及び酸化剤に基づいて発電するものであり、電池セルを積層した方式を例示できる。代表的な燃料としてはガス状、液体状の燃料を採用でき、炭化水素系等の燃料ガスが挙げられる。燃料ガスとしては、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも1種を主要成分とするガスを用いることができ、天然ガス、メタノール、ガソリン、バイオガスを例示することができる。酸化剤としては空気などの酸素含有ガスを用いることができる。燃料電池は業務用、家庭用、定置用、車載用、固定式、可動式、ポータブル式を問わない。 The fuel cell according to the present invention generates power based on the fuel and the oxidant, and can exemplify a system in which battery cells are stacked. As typical fuels, gaseous and liquid fuels can be employed, and hydrocarbon-based fuel gases can be used. As the fuel gas, a gas mainly containing at least one of methane, propane, butane and the like can be used, and natural gas, methanol, gasoline, and biogas can be exemplified. An oxygen-containing gas such as air can be used as the oxidizing agent. The fuel cell may be of any type for business use, home use, stationary use, in-vehicle use, fixed type, movable type and portable type.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
(実施例の構成)
本実施例は定置形の燃料電池システムに適用したものである。本実施例に係る燃料電池システムは、図1に示すように、燃料としての燃料ガスと水蒸気とで改質反応を生じさせて発電に適する水素含有ガスを生成する改質系1Mが設けられている。改質系1Mは、燃料ガスと水蒸気とを反応させて改質反応を生じさせて発電に適する水素含有ガスを生成する改質部1、原料水を蒸発させて改質反応で使用する水蒸気を生成する蒸発部2、改質部1を改質反応に適する温度領域に加熱するための燃焼部13、CO除去部5で構成される。燃焼部13の熱は改質部1に伝達されるため、改質部1は改質反応に適するように高温とされるものであり、改質反応を促進させために触媒を有している。CO除去部5は、改質部1で生成された水素含有ガスに含まれている一酸化炭素を除去するものであり、反応を促進させために触媒を有している。CO除去部5は、シフト反応により一酸化炭素を低減させるCOシフト部と、空気を用いて一酸化炭素を低減させるCO選択酸化部とを有するが、これらに限定されるものではない。
(Configuration of Example)
This embodiment is applied to a stationary fuel cell system. As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the present embodiment is provided with a reforming
燃料ガスを改質部1に熱交換部3を経て供給する燃料供給通路4が設けられている。燃料供給通路4の上流端は、燃料源としての燃料ガス源15(都市ガスの配管)に接続されており、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも1種を主要成分とする燃料ガスを供給する。一般的には燃料ガスは着臭剤としてのメルカプタンなどの硫黄系物質を含む。燃料供給通路4には、2個並設された弁27,28からなる二連弁29,燃料ガス搬送用のポンプ4p、脱硫部4a、弁4b、合流部4cが設けられている。合流部4cは、燃料供給通路4からの燃料ガスと蒸発部2で蒸発された水蒸気とを合流させて混合し、熱交換部3を介して改質部1に供給する。
A
燃焼用の燃料ガスを燃焼部13に供給する燃焼部連通路14が設けられている。燃焼部連通路14は、燃料供給通路4と燃焼部13とを分岐部4mを介して接続する。燃焼部連通路14には、燃焼用の燃料ガスを燃焼部13に向けて搬送するガス搬送源としてのポンプ14pが設けられている。燃料供給通路4から供給された燃料ガスは、ポンプ14pにより燃焼部連通路14を経て燃焼部13に供給され、燃焼部13で燃焼反応に使用されるため、燃焼部13が高温となる。燃焼部13により改質部1が加熱されるため、改質部1の温度を改質反応に適するように温度領域に維持することができ、ひいては改質部1において改質反応により水素含有ガスを効果的に発生させることができる。
A combustion
図1に示すように、燃料電池8が設けられている。燃料電池8は、酸素含有ガスとしての空気(酸化剤ガス)と水素含有ガス(改質ガス)とで発電するものである。燃料電池8は高分子電解質型であり、プロトン伝導度性高分子膜を電解質として用い、その電解質を燃料極と空気極(酸化剤極)とで挟持したセルを複数積層したスタックで構成されている。改質部1で生成された水素含有ガスを弁9aを経て燃料電池8の燃料極に供給する水素供給通路9(燃料供給通路)が設けられている。
As shown in FIG. 1, a fuel cell 8 is provided. The fuel cell 8 generates power using air (oxidant gas) and hydrogen-containing gas (reformed gas) as oxygen-containing gas. The fuel cell 8 is a polymer electrolyte type, and is composed of a stack in which a plurality of cells using a proton conductive polymer membrane as an electrolyte and sandwiching the electrolyte between a fuel electrode and an air electrode (oxidant electrode) are stacked. Yes. A hydrogen supply passage 9 (fuel supply passage) for supplying the hydrogen-containing gas generated in the reforming
図1に示すように、酸素含有ガスとしての発電用の空気(酸化剤ガス)を燃料電池8の空気極(酸化剤極)に供給する空気供給通路16(酸化剤供給通路)が設けられている。空気供給通路16には空気清浄化用のフィルタ16a、空気搬送用のファン16b、空気加湿用の加湿部20が設けられている。加湿部20は、燃料電池8の空気極に供給する空気を加湿する。燃料電池8の電解質膜が過剰に乾燥されると、燃料電池8の発電効率が低下するため、燃料電池8の空気極に供給する空気を加湿するものである。
As shown in FIG. 1, an air supply passage 16 (oxidant supply passage) is provided for supplying power generation air (oxidant gas) as an oxygen-containing gas to the air electrode (oxidant electrode) of the fuel cell 8. Yes. The
燃料電池8の燃料極の出口8eから排出された発電後の燃料ガスである水素含有ガスのオフガスを燃焼部13に流す燃料オフガス通路12が設けられている。燃料オフガス通路12には弁10a、燃料極側の凝縮部10、弁10cが設けられている。燃料極側につながる凝縮部10は、燃料オフガス通路12において燃焼部13と燃料電池8との間に位置するように設けられており、燃料電池8の燃料極の出口8eから排出された水素含有ガスのオフガスに含まれている水分を除去する。これにより水分が除去されたオフガスが燃料オフガス通路12を経て燃焼部13に供給され、燃焼反応として使用される。このように水分が除去されたオフガスが燃焼部13に供給され、燃焼反応として使用されるため、水素含有ガスのオフガスを再利用できる。このとき水素含有ガスのオフガスに含まれている水分が除去されているため、燃焼部13の温度低下が抑えられ、燃焼部13における燃焼反応を良好に行うことができる。
A fuel off-
燃料電池8の空気極から排出された発電後の空気のオフガスを流して大気中に排出させる空気オフガス通路(酸化剤オフガス通路)18が設けられている。空気オフガス通路18に加湿部20、凝縮部18xが設けられている。燃料電池8の空気極から排出された発電後の空気のオフガスは、加湿部20に水蒸気及び熱を与えた後、更に凝縮部18xを経て外部に排気される。凝縮部18xでは空気のオフガスは冷されて凝縮されるため、凝縮水が生成される。凝縮部18xで生成された凝縮水は高純度であり、吐出路18pを経て水タンク6(水源)に戻され、改質反応用の水蒸気を蒸発部2において生成する水として再利用される。
An air off-gas passage (oxidant off-gas passage) 18 through which the off-gas of the generated air discharged from the air electrode of the fuel cell 8 flows and is discharged into the atmosphere is provided. The air off-
給水源としての水道管と蒸発部2とを接続する原料水供給通路7が設けられている。原料水供給通路7から蒸発部2に供給された水は、蒸発部2において加熱されて水蒸気となり、改質部1における改質反応に使用される。原料水供給通路7には、原料浄水用のフィルタ7a、弁7b、弁7c、原料水の浄化度を高める水精製部7d、水タンク6、原料水搬送用のポンプ7f、開閉制御弁7hが設けられている。水タンク6は水精製部7dの下流側に配置されている。水タンク6は凝縮部10,18xよりも下方に配置されており、吐出路140、弁141を介して凝縮部10と水タンク6は接続されている。燃料電池の燃料極から吐出された水蒸気を含む燃料オフガスは、燃焼部13に供給される前に水分を除去すべく、凝縮部10を通過するため、凝縮部10で凝縮される。凝縮部10内で凝縮された水は、凝縮水であるため、純度が高い。従って凝縮部10内で凝縮された水は、吐出路140、弁141を経て水タンク6に戻され、蒸発部2に供給され、改質反応用の水蒸気を蒸発部2において生成する原料水として再利用される。
A raw material
また図1に示すように、燃料電池8の熱を奪う冷却水が流れる電池用の冷却通路22が設けられている。電池用の冷却通路22には、ポンプ22p、熱交換部23が設けられている。燃料電池8の熱を奪う冷却水が流れる冷却通路22は、改質部1に水を供給する原料水供給通路7とは別系統とされている。従って水精製部7dで精製された水は、燃料電池8の冷却通路22には流れない。単位時間当たり、改質部1に水を供給する原料水供給通路7における通水量は、燃料電池8の熱を奪う冷却通路22における通水量に比較して少ない。例えば、単位時間当たり、原料水供給通路7における通水量は、冷却通路22における通水量に対して1/10以下,1/50以下と少ないものである。上記したように原料水供給通路7と冷却通路22とは別系統とされているため、水精製部7dは大量の水を浄化せずとも良く、水精製部7dの長寿命化を図り得、水精製部7dの交換時期の長期化を図り得る。
Further, as shown in FIG. 1, a
図1に示すように、燃料電池システム全体で発生する熱を奪って湯として貯留する貯湯部26が湯温センサ26nと共に設けられている。貯湯部26の吐出口26iから延設された熱交換通路31には、冷却水搬送用のポンプ31p、燃料側の凝縮部10が設けられており、更に適宜の部位に図略の複数の熱交換部が設けられている。従って貯湯部26から熱交換通路31を流れた冷却水は、燃料極側の凝縮部10、空気極側の凝縮部18xを経て、更に適宜の部位に設けた図略の複数の熱交換部を流れ、熱交換により加熱され、熱交換部23を経て、貯湯部26の吸入口26oに帰還する。このため、貯湯部26に貯留されている冷却水は熱を帯び、湯となる。貯湯部26の冷却水である湯は、他の用途への給湯源として利用できる。貯湯部26には給水源である水道から水が補給通路26kを経て補給される。制御装置39には各種の信号(S1,S2等)が入力される。なお燃料電池8の発電はインバータ600を経て外部に取り出される。
As shown in FIG. 1, a hot
図1に示すように、原料水供給通路7には、原料水供給通路7を流れる単位時間当たりの水の流量を計測する水流量計310が設けられている。具体的には水流量計310は原料水供給通路7のうちポンプ7fの下流側となるようにポンプ7fと開閉制御弁7hとの間に設けられている。水流量計310で計測した単位時間当たりの流量は、制御装置39内の水積算流量計測部に入力されて積算される。水積算流量計測部は、水流量計310を流れた水の流量の合計を計測する。図1に示すように、燃料供給通路4には、燃料供給通路4を流れる単位時間当たりの燃料の流量を計測する燃料流量計330が設けられている。具体的には燃料流量計330は燃料供給通路4のうちポンプ4pの下流側となるようにポンプ4pと脱硫部4aとの間に設けられている。燃料流量計330で計測した単位時間当たりの燃料の流量は、制御装置39内の燃料積算流量計測部に入力されて積算される。燃料積算流量計測部は、燃料流量計330を流れた燃料の流量の合計を計測する。
As shown in FIG. 1, the raw
更に説明を加える。本実施例では図2に示すように、水精製部7dは、原料水供給通路7に繋がると共に水が収容される容器100と、容器100内に交換自在に収容され浄水物質102を有する浄水部として機能できる浄水カートリッジ104とを有する。浄水物質102は粒子状のイオン交換樹脂、活性炭などで形成されている。浄水カートリッジ104は多数の透孔を有するカートリッジ本体104aと脱着可能な蓋104bとを有する。蓋104bを脱着すれば、浄水カートリッジ104において浄水物質102の量は可変とされている。浄水カートリッジ104が交換されると、交換スイッチ106がこれを検知し、その検知信号は制御装置39に入力される。
Further explanation will be added. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
電気伝導度センサ300が設けられている。電気伝導度センサ300は、水精製部7dの下流側に配置されており、水精製部7dで精製された水の精製度を検出する水精製度検出部として機能する。電気伝導度センサ300は、水精製部7dで精製された水の電気伝導度を計測することにより水の精製度を検出する。
An
図3に示すように、脱硫部4aは、燃料供給通路4に繋がる容器200と、容器200内に交換自在に収容され脱硫物質202を有する脱硫カートリッジ204とを有する。脱硫物質202としては活性炭等の炭素系、シリカゲル等のケイ素酸化物系、ゼオライト系、アルカリ金属系、白金等の貴金属系等を例示できる。脱硫カートリッジ204は、多数の透孔を有するカートリッジ本体204aと、着脱可能な蓋204bとを有する。蓋204bを脱着すれば、脱硫カートリッジ204において脱硫物質202の量は可変とされている。脱硫カートリッジ204が交換されると、交換スイッチ206がこれを検知し、その検知信号は制御装置39に入力される。
As shown in FIG. 3, the
なお燃料供給通路4には、パージガス通路500、弁501を経てパージガス源502が繋がれている。パージガス源502はパージガス(一般的には窒素ガス等の不活性ガス)が封入されているボンベである。
The
図4は制御装置39に関係するブロック図を示す。制御装置39は入力処理回路39c、制御回路39d、出力処理回路39e、計測データを格納する記憶素子としてのRAM39f、制御プログラムを格納する記憶素子としてのROM39gを有する。水流量計310からの信号、電気伝導度センサ300からの信号、燃料流量計330からの信号、リセットスイッチ350,351からの信号、システムタイマ340,341からの信号、交換スイッチ106,206からの信号が制御装置39に入力される。システムタイマ340は、水精製部7dの浄水カートリッジ104の交換処理用として使用するために、燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部として機能することができる。システムタイマ341は、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の交換処理用として使用するために、燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部として機能することができる。リセットスイッチ350は、水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換したときに信号を出力し、停止中の燃料電池システムの運転を再開させるものである。リセットスイッチ351は、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換したときに信号を出力し、停止中の燃料電池システムの運転を再開させるものである。
FIG. 4 shows a block diagram related to the
制御装置39からの出力信号に基づいて、第1警告部361、第2警告部361、第3警告部363、第4警告部364、第5警告部365が制御される。第1警告部361〜第5警告部365は警告ランプでも良いし、警告ブザーでも良い。更に図4ではブロック図では省略されているものの、制御装置39は、ポンプ4p,ポンプ14p,ポンプ31p,ポンプ7f,弁27,弁28,弁4b、弁9a,弁7b,弁7c,弁7h,弁10a,弁10c等を制御する。
Based on the output signal from the
さて原料水搬送用のポンプ7fの駆動により、給水源(水道源)の水は、原料水供給通路7において、浄水用のフィルタ7a、弁7b、弁7c、原料水の浄化度を高める水精製部7d、水タンク6、水流量計310、開閉制御弁7hを経て蒸発部2に供給される。殊に水精製部7dで水は浄化されて精製される。蒸発部2に供給された水は、蒸発部2において加熱されて水蒸気となり、合流部4cに供給される。また燃料ガス搬送用のポンプ4pの駆動により、燃料ガス源15(都市ガスの配管)の燃料ガスは、燃料供給通路4において2個並設された弁27,28からなる二連弁29,脱硫部4a、弁4b、合流部4cに至る。そして燃料ガスは、蒸発部2から供給された水蒸気と合流部4cで合流し、熱交換部3を経て改質部1に供給される。燃料ガスは水蒸気との改質反応により、燃料電池8での発電反応に適する改質ガスである水素含有ガスとなる。
The feed water source (water supply source) water is purified in the feed
本実施例によれば、水流量計310で計測された水の積算流量Vtが積算流量用のしきい値Vcを越え、且つ、燃料電池システムの積算運転時間Ttが積算運転時間用のしきい値Tcを越えたとき、制御装置39は、水精製部7dの浄水カートリッジ104の交換時期が近いことを警告する第1警告を第1警告部361に出力する。従って警告に基づいて、燃料電池の管理者は水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換することができる。
According to this embodiment, the integrated flow rate Vt of water measured by the
また本実施例に係る別の形態によれば、水流量計310で計測された水の積算流量Vtが積算流量用のしきい値Vcを越え、且つ、燃料電池システムの積算運転時間Ttが積算運転時間用のしきい値Tcを越え、更に、電気伝導度センサ300で検出された水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A3を越えたとき、制御装置39は、水精製部7dの浄水カートリッジ104の交換時期が更に近いことを警告する第2警告信号を第2警告部362に出力すると共に、燃料電池システムの運転を強制的に停止させる。従って警告に基づいて、燃料電池の管理者は水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換することができる。なお水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換すれば、交換スイッチ106がこれを検知し、その検知信号は制御装置39に入力され、水の積算流量Vt、燃料電池システムの積算運転時間Ttがクリアされて0にされると共に、停止した燃料電池システムの運転は再開可能となる。
Further, according to another embodiment of the present embodiment, the integrated flow rate Vt of water measured by the
上記したような本実施例によれば、改質ガスを形成するための水蒸気となる水に含まれている不純物による汚染が防止される。よって、水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換時期を知らずに燃料電池システムの運転を継続してしまい、改質部1、CO除去部5、燃料電池8を劣化させるおそれが解消され、燃料電池システムの故障を未然に防止できる。従って、改質部1、CO除去部5、燃料電池8の保護性が向上する。殊に改質部1、CO除去部5、燃料電池8は反応活性のために白金系またはロジウム系等の貴金属系の触媒を担持していることが多いため、触媒の劣化を抑えるのに有利であり、改質部1、CO除去部5、燃料電池8の長寿命化に貢献できる。
According to the present embodiment as described above, contamination by impurities contained in water that becomes water vapor for forming the reformed gas is prevented. Therefore, the operation of the fuel cell system is continued without knowing the replacement timing of the
本実施例によれば、上記した第2警告が出力されたとしても、水精製部7dの浄水カートリッジ104の寿命にはまだ余裕があるように予め設定されている。このため管理者はリセットスイッチ350(運転再開部)を操作すれば、リセットスイッチ350の操作回数がしきい値以内であれば、制御装置39はリセットスイッチ350の操作を優先し、緊急的に燃料電池システムの運転を再開する。
According to the present embodiment, even if the above-described second warning is output, the lifetime of the
但し、リセットスイッチ350の操作回数が操作回数用のしきい値(例えば3回にできるが、これに限定されるものではない)を越えるときには、浄水カートリッジ104の寿命とみなされるため、制御装置39はリセットスイッチ350の操作よりも警告を優先し、リセットスイッチ350をいくら操作しても、燃料電池システムの運転を強制的に停止させ。これにより燃料電池システムの保護性を確保することができる。
However, when the number of operations of the reset switch 350 exceeds a threshold value for the number of operations (for example, it can be set to three times, but is not limited to this), it is regarded as the life of the
なお水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換すれば、交換スイッチ106がこれを検知し、その検知信号は制御装置39に入力され、水の積算流量Vt、燃料電池システムの積算運転時間Ttがクリアされて0にされると共に、停止した燃料電池システムの運転は再開可能となる。
If the
また本実施例では、脱硫処理については、燃料供給通路4を流れた燃料の積算流量Ftが燃料積算流量用のしきい値Fcを越えたとき、制御装置39は、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の交換時期が近いことを警告する警告信号を出力する。警告に基づいて、管理者は脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換することができる。
In the present embodiment, for the desulfurization process, when the integrated flow rate Ft of the fuel flowing through the
本実施例の好ましい形態によれば、燃料流量計330で計測された燃料の積算流量Ftが燃料積算流量用のしきい値Fcを越え、且つ、システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間Ktが積算運転時間用のしきい値Kcを越えたとき、制御装置39は、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の交換を強く警告する第4警告信号を第4警告部364に出力すると共に、燃料電池システムの運転を停止させる。従って警告に基づいて、燃料電池システムの管理者は脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換することができる。
According to a preferred embodiment of the present embodiment, the fuel flow rate Ft measured by the
上記したように脱硫部4aの脱硫カートリッジ204が交換されると、交換スイッチ206がこれを検知し、その検知信号は制御装置39に入力され、燃料の積算流量Ft、燃料電池システムの積算運転時間Ktがクリアされて0にされると共に、燃料電池システムの運転は再開可能となる。なお、燃料電池システムの運転が停止されるときには、パージガス通路500の弁501を所定時間開放することにより、パージガス源502からパージガスを燃料供給通路4に供給する。これにより改質部1、CO除去部5、燃料電池8にパージガスを封入し、これらに担持されている触媒の劣化を抑える。
As described above, when the
上記したように本実施例によれば、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の交換時期が警告されるため、脱硫部4aの交換時期を知らずに燃料電池システムの運転を継続してしまい、燃料ガスに含まれている硫黄系物質により改質部1、CO除去部5、燃料電池8が劣化してしまうおそれが解消され、燃料電池システムの故障を未然に防止できる。従って本実施例によれば、燃料ガスに含まれている硫黄系物質による汚染が防止され、改質部1、CO除去部5、燃料電池8の保護性が向上する。殊に前述したように改質部1、CO除去部5、燃料電池8は反応活性のために白金系またはロジウム系等の貴金属系の触媒を担持していることが多いが、硫黄系物質による触媒の劣化を抑えるのに貢献できる。なお、水精製部7d及び脱硫部4aが併用されている本実施例によれば、燃料電池システムの運転条件に合うように、浄水カートリッジ104の浄水物質102の量を適宜調整したり、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の脱硫物質202の量を適宜調整したりすれば、水精製部7dの浄水カートリッジ104の交換時期と脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の交換時期とを対応させて同時期とすることも期待できる。
As described above, according to this embodiment, since the replacement timing of the
本実施例によれば、燃料ガスのオフガスに含まれている水分を凝縮させる凝縮部10内で凝縮された水は、吐出路140を経て水タンク6に戻され、改質反応用の水蒸気を蒸発部2において生成する水として再利用される。同様に空気のオフガスに含まれている水分を凝縮させる凝縮部18x内で凝縮された水は、吐出路18pを経て水タンク6に戻され、改質反応用の水蒸気を蒸発部2において生成する水として再利用される。このように本実施例に係る燃料電池システムは、水を再利用する度合が高いため、改質部1で改質反応に使用する蒸気となる水の割合を相対表示で100としたとき、水精製部7dで精製する水の量は一般的には100のうち0.1〜40程度であり、従って水精製部7dの浄水カートリッジ104の交換時期の頻度は本来的に少なくなるようにされている。
According to this embodiment, the water condensed in the condensing
(代表的な制御)
図5は本実施例において水精製部7dの交換処理についての代表的なフローチャートを示す。システム運転フラグが立っているとき、または、システム運転再開フラグが立っているときには、燃料電池システムは運転されるように、本実施例に係る制御則が設定されている。またシステム運転停止フラグが立っているときには、燃料電池システムの運転は停止されるように、本実施例に係る制御則が設定されている。図5に示すように、水精製部7d用の交換スイッチ106がオンされたか否か判定する(ステップS102)。オンされていれば、水精製部7dの浄水カートリッジ104は新しく交換されているため、水の積算流量Vtをクリアにして0にすると共に、システムタイマ340の積算運転時間Ttをクリアにして0にする(ステップS104)。
(Typical control)
FIG. 5 shows a typical flowchart for the exchange process of the
燃料電池システムは運転されているため、燃料電池システムの運転を許容するシステム運転フラグを立てる(ステップS106)。水流量計310で計測された水の流量、電気伝導度センサ300で計測された精製後の水の電気伝導度、システムタイマ340の経過時間を読み込む(ステップS108)。そして原料水供給通路7を流れる水の積算流量Vtを求める(ステップS110)と共に、燃料電池システムの積算運転時間Ttを求める(ステップS112)。なおステップS108,ステップS110は水積算流量計測部として機能することができる。またステップS108,ステップS112はシステム積算運転時間計測部として機能することができる。
Since the fuel cell system is in operation, a system operation flag that allows operation of the fuel cell system is set (step S106). The flow rate of water measured by the
次に水の電気伝導度、水の積算流量Vt、システムの積算運転時間Ttに関するデータをRAM39fに記憶する(ステップS114)。そして水の積算流量Vtと水の積算流量用のしきい値Vcとを比較する(ステップS116)。燃料電池システムの運転時において水流量計310で計測される水量は、燃料電池8の種類によっても相違するものの、1分間当たり例えば5〜20ccとすることができるが、これに限定されるものではない。積算流量用のしきい値Vcは例えば200リットルとすることができるが、これに限定されるものではない。
Next, data on the electrical conductivity of water, the integrated flow rate Vt of water, and the integrated operation time Tt of the system are stored in the
積算流量Vtが積算流量用のしきい値Vcを越えていなければ(Vt=Vc,Vt<Vc)であれば、浄水カートリッジ104の寿命には余裕があり、燃料電池システムの運転を継続すべく、ステップS106に戻る。これに対して積算流量Vtが積算流量用のしきい値Vcを越えていれば(Vt>Vc)であれば、浄水カートリッジ104の劣化がやや進行しているとみなすことができ、ステップS118に進み、燃料電池システムの積算運転時間Ttと積算運転時間用のしきい値Tcとを比較する。しきい値Tcは例えば4000時間とすることができるが、これに限定されるものではない。積算運転時間Ttが積算運転時間用のしきい値Tcを越えていなければ(Tt=Tc,Tt<Tc)、浄水カートリッジ104の寿命に余裕があるため、燃料電池システムの運転を継続すべく、ステップS106に戻る。燃料電池システムの積算運転時間Ttが積算運転時間用のしきい値Tcを越えていれば(Tt>Tc)、浄水カートリッジ104の劣化がかなり進行しているため、浄水カートリッジ104の交換時期が近いことを警告する第1警告信号を第1警告部361に出力する。
If the integrated flow rate Vt does not exceed the integrated flow rate threshold value Vc (Vt = Vc, Vt <Vc), there is a margin in the life of the
本実施例では、水精製用の電気伝導度のしきい値はA1<A2<A3とされている。一般的には水の電気伝導度が高いほど、水に含まれている不純物は多い。例えば、A1として1μS/cm、A2として50μS/cm、A3として100μS/cmとすることができるが、これらに限定されるものではない。 In this embodiment, the threshold value of the electrical conductivity for water purification is A1 <A2 <A3. In general, the higher the electrical conductivity of water, the more impurities are contained in the water. For example, A1 may be 1 μS / cm, A2 may be 50 μS / cm, and A3 may be 100 μS / cm, but is not limited thereto.
本実施例では上記したように第1警告信号が出力されたら、電気伝導度センサ300で検出された水の電気伝導度Aと精製用のしきい値A1とを比較する(ステップS130)。水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A1以内であれば(A<A1,A=A1)、浄水カートリッジ104の寿命に余裕があるため、燃料電池システムの運転を継続すべく、ステップS106に戻る。水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A1よりも大きければ(A>A1)であれば、電気伝導度センサ300で検出された水の電気伝導度Aと精製用のしきい値A2とを比較する(ステップS132)。
In the present embodiment, when the first warning signal is output as described above, the electrical conductivity A of water detected by the
水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A2以内であれば(A<A2,A=A2)であれば、浄水カートリッジ104の寿命に余裕があるため、燃料電池システムの運転を継続すべく、ステップS106に戻る。水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A2よりも大きければ(A>A2)、電気伝導度センサ300で検出された水の電気伝導度Aと精製用のしきい値A3とを比較する(ステップS134)。
If the electrical conductivity A of water is within the purifying threshold A2 (A <A2, A = A2), the life of the
水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A3以内であれば(A<A3,A=A3)であれば、浄水カートリッジ104の寿命に余裕があるため、燃料電池システムの運転を継続すべく、ステップS106に戻る。水の電気伝導度Aが精製用のしきい値A3よりも大きければ(A>A3)、浄水カートリッジ104の寿命が近いとみなされるため、システム運転フラグを立て、燃料電池システムを停止させると共に(ステップS136)、第2警告部362に第2警告信号を出力する(ステップS138)。これにより管理者は水精製部7dの浄水カートリッジ104を交換することができる。
If the electrical conductivity A of water is within the purification threshold A3 (A <A3, A = A3), the life of the
しかし上記した警告が出力されても、水精製部7dの浄水カートリッジ104は、少ない時間であれば、まだ水を精製できるように水精製部7dは設定されている。このため、水精製部7dの浄水カートリッジ104が交換されないときであっても、水精製部7dの浄水カートリッジ104の寿命にまだ余裕があり、燃料電池システムの運転を緊急的に再開する必要があるときには、管理者は水精製部7d用のリセットスイッチ350を操作してオンとすることができる。
However, even if the above warning is output, the
このためリセットスイッチ350が操作されているか否か判定する(ステップS140)。リセットスイッチ350が操作されていないときには、待機する。リセットスイッチ350が操作されているときには、リセットスイッチ350の操作回数が操作回数用のしきい値W1(例えば3回にできるが、これに限定されるものではない)以内であるか否か判定する(ステップS142)。リセットスイッチ350の操作回数が操作回数用のしきい値W1以内であるときには、水精製部7dの浄水カートリッジ104の寿命にはまだ若干余裕があるため、警告よりもリセットスイッチ350の操作を優先し、システム運転再開フラグを立て、燃料電池システムの運転を再開する(ステップS144)。なおステップS144は、停止中の燃料電池システムの運転を再開させる運転再開部としても機能することができる。
Therefore, it is determined whether or not the reset switch 350 is operated (step S140). When the reset switch 350 is not operated, it waits. When the reset switch 350 is being operated, it is determined whether or not the number of operations of the reset switch 350 is within a threshold W1 for the number of operations (for example, it can be set to 3 times, but is not limited to this). (Step S142). When the number of operations of the reset switch 350 is within the threshold value W1 for the number of operations, the life of the
これに対してリセットスイッチ350の操作回数が操作回数用のしきい値W1を越えているときには、浄水カートリッジ104は寿命とみなされるため、制御装置39は、第3警告部363に第3警告信号を出力し(ステップS144)、更にリセットスイッチ340の操作よりも警告を優先し、システム運転停止フラグを立て、燃料電池システムの運転を不能とし(ステップS146)、メインルーチンにリターンする。この場合、リセットスイッチ340が操作されても、浄水カートリッジ104を交換しない限り、燃料電池システムの運転は再開されない。なおステップS146は運転再開不能部として機能することができる。リセットスイッチ350が操作されないときには、燃料電池システムの運転停止を継続する。
On the other hand, when the number of operations of the reset switch 350 exceeds the threshold value W1 for the number of operations, the
一般的には、水の電気伝導度を電気伝導度センサ300によりセンシングするときには、誤差が往々にして伴うことがある。この点本実施例ではステップS130,132,134に先立ってステップS116,118を実施し、水の積算流量Vt,積算運転時間Ttを判断基準として判断することにしている。このため電気伝導度センサ300により検出された水の電気伝導度Aとしきい値A1,A2,A3とを比較する頻度をできるだけ少なくでき、判定誤差を無くすのに有利であり、システムの信頼性を向上させ得る。なお、浄水カートリッジ104の交換の際に、RAM39fに記憶されている電気伝導度、水の積算流量Vt、システムの積算運転時間Ttに関するデータを調査すれば、浄水カートリッジ104の汚染進行状況を把握することができる。
In general, when the electrical conductivity of water is sensed by the
図7は本実施例において脱硫部4aの交換処理についての代表的なフローチャートを示す。図7に示すように、脱硫部4a用の交換スイッチ206がオンされているか否か判定する(ステップS202)。オンされていれば、脱硫部4aの浄水カートリッジ104は新しく交換されているため、燃料の積算流量Ftをクリアにして0にすると共に、脱硫部4a用のシステムタイマ341で計測している燃料電池システムの積算運転時間Ktをクリアにして0にする(ステップS204)。燃料電池システムの運転を許容すべく、システム運転フラグを立てる(ステップS206)。更に、そして燃料流量計330で計測された燃料の流量、脱硫部4a用のシステムタイマ341の経過時間を読み込む(ステップS208)。そして燃料供給通路4を流れた燃料の積算流量Ftを求める(ステップS210)と共に、脱硫部4a交換処理用の積算運転時間Ktを求める(ステップS212)。積算流量Ft、積算運転時間Ktに関するデータをRAM39fに記憶する(ステップS214)。そして、燃料流量計330で計測された燃料の積算流量Ftと積算流量用のしきい値Fcとを比較する(ステップS216)。しきい値Fcは硫黄系物質を吸着できる全吸着量の1/5程度とすることができるが、これに限定されるものではない。
FIG. 7 shows a typical flowchart for the replacement process of the
燃料の積算流量Ftが積算流量用のしきい値Fcを越えていなければ(Ft<Fc,Ft=Fc)、脱硫部4aの寿命に余裕があるため、燃料電池システムの運転を継続すべくステップS206に戻る。これに対して燃料の積算流量Ftが積算流量用のしきい値Fcを越えていれば(Ft>Fc)、脱硫カートリッジ204の劣化がやや進行しているため、ステップS218に進み、燃料電池システムの積算運転時間Ktと積算運転時間用のしきい値Kcとを比較する。しきい値Kcは例えば3000時間とすることができるが、これに限定されるものではない。燃料電池システムの積算運転時間Ktが積算運転時間用のしきい値Kcを越えていなければ(Kt<Kc,Kt=Kc)、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の寿命に余裕があるとみなされるため、燃料電池システムの運転を継続すべくステップS206に戻る。
If the integrated flow rate Ft of the fuel does not exceed the threshold value Fc for the integrated flow rate (Ft <Fc, Ft = Fc), the
積算運転時間Ktが積算運転時間用のしきい値Kcを越えていれば(Kt>Kc)、脱硫部4aの寿命が近いとみなされるため、システム運転停止フラグを立て、燃料電池システムの運転を停止させると共に(ステップS220)、脱硫カートリッジ204の交換時期が近いことを警告する第4警告信号を第4警告部364に出力する(ステップS222)。これにより管理者は脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換することができる。
If the cumulative operation time Kt exceeds the threshold value Kc for the cumulative operation time (Kt> Kc), the life of the
本実施例では、第4警告信号が出力されたとしても、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の寿命にまだ余裕があるように設定されている。このため燃料電池システムの運転を緊急的に再開する必要があるときには、管理者は脱硫部4a用のリセットスイッチ351を操作することができる。そこで脱硫部4a用のリセットスイッチ350が操作されていれば、リセットスイッチ351の操作回数が操作回数用のしきい値W2(例えば3回にできるが、これに限定されるものではない))以内であるか否か判定する(ステップS224)。リセットスイッチ351の操作回数が操作回数用のしきい値W2以内であるときには、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の寿命にまだ余裕があるとみなされるため、リセットスイッチ351の操作に基づいてシステム運転再開フラグを立て、燃料電池システムの運転を再開する(ステップS232)。これに対してリセットスイッチ351の操作回数が操作回数用のしきい値W2を越えているときには、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204の寿命とみなされるため、制御装置39は、脱硫カートリッジ204の交換時期を強く警告する第5警告信号を第5警告部に365に出力し(ステップS228)する。更に、リセットスイッチ340の操作の有無にかかわらず、システム運転停止フラグをたて、燃料電池システムを停止させ(ステップS230)、メインルーチンにリターンする。警告により管理者は脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換することができる。ステップS232は燃料電池システムの運転を再開する運転再開部として機能できる。ステップS230は、脱硫部4aの脱硫カートリッジ204が交換されない限り燃料電池システムの運転の再開を不能とする運転再開不能部として機能できる。なおリセットスイッチ351が操作されないときには、燃料電池システムの運転停止を継続する。
In this embodiment, even if the fourth warning signal is output, the
上記したように脱硫部4aの脱硫カートリッジ204を交換すれば、燃料に含まれている硫黄系物質が改質部1、CO除去部5、燃料電池8に供給されることが抑えられる。従って改質部1、CO除去部5、燃料電池8の保護性が向上する。殊に改質部1、CO除去部5、燃料電池8は反応活性のために触媒を担持していることが多いため、触媒劣化を抑えるのに有利である。脱硫カートリッジ204の交換の際に、RAM39fに記積されている燃料の積算流量Ft、積算運転時間Ktに関するデータを調査すれば、脱硫カートリッジ204の汚染進行状況を把握することができる。
If the
(その他)
その他本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
(Other)
In addition, the present invention is not limited only to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. The following technical idea can also be grasped from the above description.
(付記項1)燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、前記改質部に繋がり前記改質部における改質反応に使用される水蒸気となる水を精製する浄水物質を有する水精製部を有する原料水供給通路とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記水精製部で精製された水の精製度を検出する水精製度検出部と、前記原料水供給通路を流れる水の積算流量を計測する水積算流量計測部と、燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部とを有しており、
(a)(b)のうちの少なくとも一方の条件が満たされたとき、前記水精製度検出部により前記水精製部で精製された水の精製度と精製用のしきい値とを比較し、前記水精製度検出部で計測された水の精製度が精製用のしきい値を越えたとき、前記水精製部の浄水物質の交換を警告する警告部とを有することを特徴とする燃料電池システム。
(a)前記水積算流量計測部で計測された水の積算流量が積算流量用のしきい値を越えたとき。
(b)燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき。
(Additional Item 1) A fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a reforming unit that reforms the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with water vapor. A fuel supply passage that supplies fuel to the fuel electrode of the fuel cell, an oxidant supply passage that supplies oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, and is connected to the reforming section and used for the reforming reaction in the reforming section. In a fuel cell system comprising a raw water supply passage having a water purification section having a water purification material for purifying water that becomes steam,
A water purification degree detection unit that detects the degree of purification of water purified by the water purification unit, a water integrated flow rate measurement unit that measures an integrated flow rate of water flowing through the raw material water supply passage, and an integrated operation time of the fuel cell system A system integrated operation time measuring unit that measures
(A) When at least one of the conditions of (b) is satisfied, the water purification degree detection unit compares the degree of purification of water purified by the water purification unit with a threshold for purification, A fuel cell comprising: a warning unit that warns the replacement of the water purification substance in the water purification unit when the water purification level measured by the water purification level detection unit exceeds a purification threshold value. system.
(A) When the integrated flow rate of water measured by the integrated water flow rate measurement unit exceeds a threshold value for integrated flow rate.
(B) When the accumulated operation time of the fuel cell system exceeds the threshold value for the accumulated operation time.
一般的には、水の精製度(一般的には電気伝導度)を水精製度検出部(一般的には電気伝導度センサ)によりセンシングするときには、誤差が伴い易い。しかし上記したようにすれば、水精製度検出部により検出された水の精製度と精製用のしきい値とを比較する操作を少なくでき、判定誤差を無くすのに有利である。 Generally, when sensing the degree of purification of water (generally, electrical conductivity) by a water purity degree detection unit (generally, an electrical conductivity sensor), errors are likely to occur. However, as described above, it is possible to reduce the number of operations for comparing the degree of purification of water detected by the water purification degree detection unit and the threshold value for purification, which is advantageous in eliminating determination errors.
(付記項2)燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、前記改質部に繋がり前記改質部における改質反応に使用される水蒸気となる水を精製する浄水物質を有する水精製部を有する原料水供給通路とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記水精製部で精製された水の精製度を検出する水精製度検出部と、前記原料水供給通路を流れる水の積算流量を計測する水積算流量計測部と、燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部と、停止中の燃料電池システムの運転を再開させるリセットスイッチとを有しており、
(a)(b)(c)(e)の条件が全てみたされたとき、リセットスイッチが操作されても、水精製部の浄水物質が交換されない限り、燃料電池システムの運転を停止させる運転再開不能部が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
(a)前記水積算流量計測部で計測された水の積算流量が積算流量用のしきい値を越えたとき。
(b)燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき。
(c)水精製度検出部で計測された水の精製度が精製用のしきい値を越えたとき。
(e)リセットスイッチの操作回数がしきい値を越えたとき。
この場合、リセットスイッチの操作回数がしきい値以内であれば、緊急的に燃料電池システムを運転できる。
(Additional Item 2) A fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a reforming unit that reforms the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with water vapor. A fuel supply passage that supplies fuel to the fuel electrode of the fuel cell, an oxidant supply passage that supplies oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, and is connected to the reforming section and used for the reforming reaction in the reforming section. In a fuel cell system comprising a raw water supply passage having a water purification section having a water purification material for purifying water that becomes steam,
A water purification degree detection unit that detects the degree of purification of water purified by the water purification unit, a water integrated flow rate measurement unit that measures an integrated flow rate of water flowing through the raw material water supply passage, and an integrated operation time of the fuel cell system A system integrated operation time measuring unit that measures the fuel consumption, and a reset switch that restarts the operation of the fuel cell system that is stopped,
When all the conditions of (a), (b), (c), and (e) are satisfied, even if the reset switch is operated, the operation of the fuel cell system is stopped unless the water purification material in the water purification unit is replaced. A fuel cell system comprising an impossible portion.
(A) When the integrated flow rate of water measured by the integrated water flow rate measurement unit exceeds a threshold value for integrated flow rate.
(B) When the accumulated operation time of the fuel cell system exceeds the threshold value for the accumulated operation time.
(C) When the water purification degree measured by the water purification degree detection unit exceeds a purification threshold.
(E) When the number of reset switch operations exceeds a threshold value.
In this case, the fuel cell system can be operated urgently if the number of operations of the reset switch is within the threshold value.
(付記項3)燃料極及び酸化剤極で電解質を挟持した燃料電池と、供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、前記燃料供給通路に設けられ燃料に含まれている硫黄系物質を除去する脱硫物質を有する脱硫部とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給通路を流れる燃料の積算流量を計測する燃料積算流量計測部と、
燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部と、停止中の燃料電池システムの運転を再開させるリセットスイッチとを有しており、
(a)(b)(c)の条件が全てみたされたとき、リセットスイッチが操作されても、脱硫部の脱硫物質が交換されない限り、燃料電池システムの運転を停止させる運転再開不能部が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
(a)前記燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が積算流量用のしきい値を越えたとき。
(b)燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき。
(c)リセットスイッチの操作回数がしきい値を越えたとき。
この場合、リセットスイッチの操作回数がしきい値以内であれば、緊急的に燃料電池システムを運転できる。
(Additional Item 3) A fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a reforming unit that reforms the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with water vapor. A fuel supply passage for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell, an oxidant supply passage for supplying oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, and a sulfur-based substance contained in the fuel provided in the fuel supply passage are removed. A fuel cell system comprising a desulfurization part having a desulfurization substance to be
A fuel integrated flow rate measuring unit for measuring an integrated flow rate of fuel flowing through the fuel supply passage;
A system integrated operation time measurement unit that measures the integrated operation time of the fuel cell system, and a reset switch that restarts the operation of the stopped fuel cell system,
(A) When the conditions of (b) and (c) are all satisfied, even if the reset switch is operated, unless the desulfurization material in the desulfurization section is replaced, there is provided an operation non-resumable portion that stops the operation of the fuel cell system. A fuel cell system.
(A) When the integrated flow rate of the fuel measured by the fuel integrated flow rate measurement unit exceeds the threshold value for the integrated flow rate.
(B) When the accumulated operation time of the fuel cell system exceeds the threshold value for the accumulated operation time.
(C) When the number of reset switch operations exceeds a threshold value.
In this case, the fuel cell system can be operated urgently if the number of operations of the reset switch is within the threshold value.
図中、1は改質部、8は燃料電池、4は燃料供給通路、4aは脱硫部、7は原料水供給通路、7dは水精製部、16は空気供給通路(酸化剤供給通路)、100は容器、102は浄水物質、104は浄水カートリッジ、106は交換スイッチ、200は容器、202は脱硫物質、204は脱硫カートリッジ、300は電気伝導度センサ(水精製度検出部)、310は水流量計、330は燃料流量計、340はシステムタイマ(システム積算運転時間計測部)、341はシステムタイマ(システム積算運転時間計測部)、350はリセットスイッチ、351はリセットスイッチ、361〜365は警告部、39は制御装置を示す。
In the figure, 1 is a reforming section, 8 is a fuel cell, 4 is a fuel supply passage, 4a is a desulfurization section, 7 is a raw water supply passage, 7d is a water purification section, 16 is an air supply passage (oxidant supply passage), 100 is a container, 102 is a water purification substance, 104 is a water purification cartridge, 106 is an exchange switch, 200 is a container, 202 is a desulfurization substance, 204 is a desulfurization cartridge, 300 is an electrical conductivity sensor (water purification degree detection unit), 310 is water Flow meter, 330 is a fuel flow meter, 340 is a system timer (system integrated operation time measuring unit), 341 is a system timer (system integrated operation time measuring unit), 350 is a reset switch, 351 is a reset switch, and 361 to 365 are
Claims (5)
供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、
前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、
前記燃料供給通路に設けられ燃料に含まれている硫黄系物質を除去する脱硫物質を有する脱硫部とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給通路を流れる燃料の積算流量を計測する燃料積算流量計測部と、
前記燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越えたとき、前記脱硫部の脱硫物質の交換を促す警告と、更なる警告として、前記燃料電池システムの運転を停止させる警告とを行う警告部と、
前記燃料電池システムの運転停止後に前記燃料電池システムの運転を再開させるためのリセットスイッチとを具備しており、
前記リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、前記リセットスイッチにより運転再開可能とし、前記操作回数用のしきい値を超えるとき、前記脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開を不能とさせることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode;
A fuel supply passage having a reforming section for reforming the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with steam, and supplying the reformed gas to the fuel electrode of the fuel cell;
An oxidant supply passage for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell;
A fuel cell system including a desulfurization unit having a desulfurization substance that is provided in the fuel supply passage and removes a sulfur-based substance contained in the fuel;
A fuel integrated flow rate measuring unit for measuring an integrated flow rate of fuel flowing through the fuel supply passage;
When the fuel integrated flow rate measured by the fuel integrated flow rate measurement unit exceeds a threshold value for fuel integrated flow rate , a warning for prompting replacement of the desulfurization substance in the desulfurization unit, and a further warning are provided as the fuel cell system. A warning unit for performing a warning to stop the operation of the vehicle ,
A reset switch for restarting the operation of the fuel cell system after the operation of the fuel cell system is stopped,
When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the operation can be resumed by the reset switch, and when the number of operations exceeds the threshold for the number of operations, unless the desulfurization material in the desulfurization unit is replaced A fuel cell system that disables resumption of operation .
供給された燃料を水蒸気との改質反応により改質ガスに改質する改質部を有し改質ガスを前記燃料電池の燃料極に供給する燃料供給通路と、
前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、
前記燃料供給通路に設けられ燃料に含まれている硫黄系物質を除去する脱硫物質を有する脱硫部とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムの積算運転時間を計測するシステム積算運転時間計測部と、
前記システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、前記脱硫部の脱硫物質の交換を促す警告と、更なる警告として、前記燃料電池システムの運転を停止させる警告とを行う警告部と、
前記燃料電池システムの運転停止後に前記燃料電池システムの運転を再開させるためのリセットスイッチとを具備しており、
前記リセットスイッチの操作回数が操作回数用のしきい値以内であるとき、前記リセットスイッチにより運転再開可能とし、前記操作回数用のしきい値を超えるとき、前記脱硫部の脱硫物質を交換しない限り、運転の再開を不能とさせることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode;
A fuel supply passage having a reforming section for reforming the supplied fuel into a reformed gas by a reforming reaction with steam, and supplying the reformed gas to the fuel electrode of the fuel cell;
An oxidant supply passage for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell;
A fuel cell system including a desulfurization unit having a desulfurization substance that is provided in the fuel supply passage and removes a sulfur-based substance contained in the fuel;
A system integrated operation time measuring unit for measuring an integrated operation time of the fuel cell system;
When the accumulated operation time of the fuel cell system measured by the system accumulated operation time measurement unit exceeds a threshold for accumulated operation time , a warning prompting the replacement of the desulfurization substance of the desulfurization unit, and a further warning, A warning unit for performing a warning to stop the operation of the fuel cell system ;
A reset switch for restarting the operation of the fuel cell system after the operation of the fuel cell system is stopped,
When the number of operations of the reset switch is within the threshold for the number of operations, the operation can be resumed by the reset switch. A fuel cell system that disables resumption of operation .
前記燃料積算流量計測部で計測された燃料の積算流量が燃料積算流量用のしきい値を越え、且つ、前記システム積算運転時間計測部で計測された燃料電池システムの積算運転時間が積算運転時間用のしきい値を越えたとき、前記警告部は前記脱硫部の交換を促す警告を行うことを特徴とする燃料電池システム。 In Claim 1, the system integrated operation time measurement part which measures the integrated operation time of the fuel cell system is provided,
The fuel integrated flow measured by the fuel integrated flow measuring unit exceeds a fuel integrated flow rate threshold, and the fuel cell system integrated operating time measured by the system integrated operating time measuring unit is integrated operating time. when exceeding the threshold of use, the warning unit is a fuel cell system, characterized in that a warning to prompt the replacement of the desulfurization unit.
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---|---|---|---|---|
JPH05114415A (en) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Fuel cell power generation system |
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JP2002358992A (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-13 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05114415A (en) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Fuel cell power generation system |
JPH0649469A (en) * | 1992-08-04 | 1994-02-22 | Mitsubishi Electric Corp | Desulfurizing apparatus and exchange of catalyst |
JP2002298892A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Toshiba Corp | Fuel cell generation system |
JP2002358992A (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-13 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell power generation system |
JP2003010624A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-14 | Fuji Electric Co Ltd | Method and device for breakthrough detection of desulfurizing agent at ordinary temperature desulfurizer |
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