TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021039878
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019159869
出願日20190902
発明の名称燃料電池装置
出願人京セラ株式会社,ダイニチ工業株式会社
代理人個人
主分類H01M 8/04302 20160101AFI20210212BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】 耐久性の低下を抑制できる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】 本開示の燃料電池装置100は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行う燃料電池11を備えるモジュール1と、原燃料を改質して燃料電池に供給する燃料ガスを生成する改質器12と、燃料電池11を動作させるための補機と、補機の動作を制御する制御装置30と、を備える。制御装置30は、発電運転を停止しており、かつモジュール1および改質器12の少なくとも一方の温度が所定温度以上の場合に、補機の少なくとも一部を動作させないよう制御する。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えるモジュールと、
原燃料を改質して前記燃料電池に供給する燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料電池を動作させるための補機と、
該補機の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、発電運転を停止しており、かつ前記モジュールおよび前記改質器の少なくとも一方の温度が所定温度以上の場合に、前記補機の少なくとも一部を動作させないよう制御する燃料電池装置。
続きを表示(約 520 文字)【請求項2】
前記補機は、前記改質器に水を供給するための水ポンプ、前記改質器に原燃料を供給する燃料ポンプ、および前記燃料電池に酸素含有ガスを供給するブロワを含む第1補機を有し、
前記制御装置は、前記モジュールの温度が第1所定温度以上であるか否か、および前記改質器の温度が前記第1所定温度以上であるか否かを判定する、請求項1に記載の燃料電池装置。
【請求項3】
前記制御装置は、前記モジュールおよび前記改質器の少なくとも一方の温度が前記第1所定温度以上の場合に、前記第1補機を動作させないよう制御する請求項2に記載の燃料電池装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記モジュールの温度が前記第1所定温度よりも低く設定された第2所定温度以上であるか否か、および前記改質器の温度が前記第2所定温度以上であるか否かを判定し、
前記制御装置は、前記モジュールおよび前記改質器の温度が前記第1所定温度未満、かつ前記モジュールおよび前記改質器の少なくとも一方の温度が、前記第2所定温度以上の場合に、前記第1補機のうち、前記燃料ポンプおよびブロワを動作させないよう制御する請求項2に記載の燃料電池装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、燃料電池装置に関する。
続きを表示(約 5,000 文字)【背景技術】
【0002】
燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池を含むモジュール、および燃料電池に供給する燃料ガスを改質によって生成する改質器を備えた燃料電池装置が種々提案されている。
【0003】
燃料電池装置のメンテナンス等を行うために、燃料電池装置の発電運転を一時的に停止することがある。燃料電池装置は、メンテナンス等が終了した後に再起動される。例えば特許文献1は、再起動時にモジュール、改質器等の温度が所定温度以上である場合、通常起動時の動作シーケンスの一部をスキップし、再起動時の起動時間を短縮する燃料電池装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2013−191585号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の燃料電池装置は、再起動時に燃料電池装置の耐久性を低下させてしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えるモジュールと、
原燃料を改質して前記燃料電池に供給する燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料電池を動作させるための補機と、
該補機の動作を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、発電運転を停止しており、かつ前記モジュールおよび前記改質器の少なくとも一方の温度が所定温度以上の場合に、前記補機の少なくとも一部を動作させないよう制御する。
【発明の効果】
【0007】
本開示の燃料電池装置によれば、再起動等による燃料電池装置の耐久性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。
外装ケース内の燃料電池装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を用いて本開示の実施形態に係る燃料電池装置について説明する。
【0010】
図1は、実施形態の燃料電池装置の概略構成図であり、図2は、外装ケース内の燃料電池装置の構成を示す斜視図である。
【0011】
実施形態の燃料電池装置100は、収納容器10内に収容された燃料電池11を含むモジュール1を備える。燃料電池11は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なうものであればよい。燃料電池11は、例えば、複数の燃料電池セルが配列されてなるセルスタック構造を有していてもよい。セルスタック構造の燃料電池11は、例えば、各燃料電池セルの下端を、ガラスシール材等の絶縁性接合材を用いて、マニホールドに固定することによって構成されていてもよい。
【0012】
燃料電池装置100は、燃料電池11に供給する燃料ガスを生成する改質器12を有する。改質器12は、天然ガス、LPガス等の原燃料ガスを水蒸気改質し、燃料ガスを生成する。例えば図1に示すように、改質器12は、燃料電池11と同様に、収納容器10内に収容されている。
【0013】
燃料電池装置100は、モジュール1の温度を測定する第1温度測定部TC1を有する。第1温度測定部TC1としては、熱電対等の公知の測定装置を用いることができる。実施形態では、モジュール1の温度として、燃料電池11の中心位置における温度を熱電対で測定している。
【0014】
燃料電池装置100は、改質器12の温度を測定する第2温度測定部TC2を有する。第2温度測定部TC2としては、熱電対等の公知の測定装置を用いることができる。実施形態では、改質器12の温度として、改質器12の入口における温度を熱電対で測定している。改質器12は、水蒸気を発生させる気化部、および気化部で発生した水蒸気を原燃料ガスと反応させて改質ガスを生成する改質部を内部に有する。改質器12の入口とは、気化部における改質部に接続する部分を指す。
【0015】
燃料電池装置100は、モジュール1からの排ガス(排熱)と熱媒との熱交換を行う第1熱交換器2、および熱媒を貯留する蓄熱タンク3を備える。蓄熱タンク3には水位センサWLが設けられている。水位センサWLは、蓄熱タンク3内の水位が所定水位以上である場合に水位を検知し、蓄熱タンク3内の水位が所定水位未満である場合に水位を検知しないように構成されている。所定水位は、例えば、蓄熱タンク3の容量の60〜80%の水量に対応する水位であってもよい。水位センサWLとしては、フロートセンサ等の公知の水位センサを用いることができる。
【0016】
燃料電池装置100は、第1熱交換器2、蓄熱タンク3、熱媒ポンプP1およびこれらを繋ぐ配管を含む第1の熱循環系HC1を備える。燃料電池装置100は、第2熱交換器5、蓄熱タンク3から熱媒を循環させる与熱ポンプP2およびこれらを繋ぐ配管を含む第2の熱循環系HC2を備えていてもよい。燃料電池装置100は、蓄熱タンク3に貯留された高温の熱媒を用いて、外部から供給流路Kinを介して供給された水道水等の水を第2熱交換器5で加温し、加温された水を外部の給湯器等の再加熱装置に向けて送給流路Koutを介して送給する構成であってもよい。燃料電池装置100は、外部への温水供給を行わない、いわゆるモノジェネレーションシステムであってもよい。
【0017】
燃料電池装置100は、酸素含有ガス流路Fを有する酸素含有ガス供給装置14、燃料ガス流路Gを有する燃料ガス供給装置15および改質水流路Rを有する改質水供給装置16を備える。酸素含有ガス流路F、燃料ガス流路Gおよび改質水流路Rには、燃料電池装置100を動作させるための補機が設けられている。酸素含有ガス流路Fには、空気流量計FM2、ブロワB2等の補機が設けられている。燃料ガス流路Gには、第1電磁弁V1、圧力センサPS、燃料ポンプB1、ガス流量計FM1、第2電磁弁V2等の補機が設けられている。改質水流路Rには、水ポンプP3等の補機が設けられている。
【0018】
燃料電池11の発電に用いられる酸素含有ガスは、酸素含有ガス供給装置14によって燃料電池11に導入される。燃料電池11の発電に用いられる原燃料ガスは、燃料ガス供給装置15によって改質器12に導入される。
【0019】
モジュール1から排出される排ガスは、第1熱交換器2において、第1熱交換器2内を流れる熱媒と熱交換する。この際、排ガスに含まれる水分が結露して凝縮水が生じる。生じた凝縮水は、凝縮水流路Cを経由して回収され、改質水タンク6に貯留される。水分が取り除かれた排ガスは、排ガス流路Eを介して、燃料電池装置100の外に排気される。改質水タンク6に貯留された凝縮水は、改質水供給装置16により改質器12に供給され、改質水として用いられる。
【0020】
燃料電池装置100は、発電運転を補助する補機として、パワーコンディショナ20、制御装置30、表示装置や操作パネルを含む操作基板40等をさらに備える。燃料電池装置100は、例えば、図2に示すような、各フレーム51と各外装パネル52とからなるケース50の中に配設されている。
【0021】
制御装置30は、少なくとも1つのプロセッサおよび記憶装置等を含み、以下に詳細に述べるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供する。
【0022】
種々の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサは、単一の集積回路として、または、複数の通信可能に接続された集積回路および/もしくはディスクリート回路として、実行されてもよい。少なくとも1つのプロセッサは、種々の既知の技術にしたがって実行されることが可能である。
【0023】
1つの実施形態において、プロセッサは、たとえば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって1以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された、1以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成された、ファームウェア、たとえばディスクリートロジックコンポーネントであってもよい。
【0024】
種々の実施形態によれば、プロセッサは、1以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタル信号処理部、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、または、これらのデバイスもしくは構成の任意の組み合わせ、または、他の既知のデバイスおよび構成の組み合わせ、を含み、以下に説明される機能を実行してもよい。
【0025】
制御装置30は、記憶装置および表示装置(ともに図示省略)と、燃料電池装置100を構成する各種構成部品および各種センサと接続され、これらの各機能部をはじめとして、燃料電池装置100の全体を制御および管理する。制御装置30は、それに付属する記憶装置に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置100の各部にかかる、種々の機能を実現する。
【0026】
制御装置30から、他の機能部または装置に制御信号または各種の情報等を送信する場合、制御装置30と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御装置30が行う、実施形態に特徴的な制御については、後記で説明する。なお、実施形態において、制御装置30は特に、燃料電池装置に繋がる外部装置の指示、指令や、先に述べた各種センサの指示や計測値に基づいて、各種補機を制御する。図では、制御装置30と、燃料電池を構成する各装置および各センサとを結ぶ接続線の図示を、省略している場合がある。
【0027】
図示しない記憶装置は、プログラムおよびデータを記憶できる。記憶装置は、処理結果を一時的に記憶する作業領域としても利用してもよい。記憶装置は、記録媒体を含む。記録媒体は、半導体記憶媒体、および磁気記憶媒体等の任意の非一時的(non−transitory)な記憶媒体を含んでよい。また、記憶装置は、複数の種類の記憶媒体を含んでいてもよい。記憶装置は、メモリカード、光ディスク、または光磁気ディスク等の可搬の記憶媒体と、記憶の読み取り装置との組合せを含んでいてもよい。記憶装置は、RAM(Random Access Memory)等の一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでいてもよい。
【0028】
なお、燃料電池装置の制御装置30および記憶装置は、燃料電池装置100の外部に有する構成として実現することもできる。さらに、本開示に係る制御装置30における特徴的な制御工程を含む制御方法として実現したり、上記工程をコンピュータに実行させるための制御プログラムとして実現したりすることも可能である。
【0029】
燃料電池装置100は、補機の点検、交換等のメンテナンスを行うために、発電運転(単に、運転ともいう)停止中に補機のうちの特定の補機を動作させること(補機単独運転ともいう)が可能である。制御装置30は、運転停止中に特定の補機を動作させる旨の指示(単独運転指示ともいう)を受信した場合、その特定の補機を動作させることが可能である。特定の補機は、補機のうちの単一の補機であってもよく、複数の補機であってもよい。単独運転指示は、メンテナンス作業者が操作基板40を操作することによって、制御装置30に送信される。
【0030】
制御装置30は、燃料電池装置100の耐久性の低下を抑制するための補機動作制限制御を実行する。補機動作制限制御について以下に説明する。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

京セラ株式会社
ヒータ
京セラ株式会社
掃除機
京セラ株式会社
積層体
京セラ株式会社
変速機
京セラ株式会社
ヒータ
京セラ株式会社
送風装置
京セラ株式会社
電子機器
京セラ株式会社
電子機器
京セラ株式会社
照明装置
京セラ株式会社
照明装置
京セラ株式会社
光学部材
京セラ株式会社
通信機器
京セラ株式会社
受信装置
京セラ株式会社
配線基板
京セラ株式会社
発電装置
京セラ株式会社
配線基板
京セラ株式会社
蓄電装置
京セラ株式会社
通信機器
京セラ株式会社
電子機器
京セラ株式会社
コイル装置
京セラ株式会社
試料保持具
京セラ株式会社
センサ装置
京セラ株式会社
コンデンサ
京セラ株式会社
弾性波素子
京セラ株式会社
試料保持具
京セラ株式会社
光回路基板
京セラ株式会社
燃料電池装置
京セラ株式会社
電子デバイス
京セラ株式会社
打ち込み工具
京セラ株式会社
燃料電池装置
京セラ株式会社
液晶表示装置
京セラ株式会社
燃料電池装置
京セラ株式会社
情報処理装置
京セラ株式会社
電子デバイス
京セラ株式会社
打ち込み工具
京セラ株式会社
温度測定装置
続きを見る