特許ウォッチ

公開番号2024137235
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2023048679
出願日2023-03-24
発明の名称燃料電池装置
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類H01M 8/04 20160101AFI20240927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管内の狭窄を防止できる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置が、改質用水を気化させる気化部2と、原燃料を気化部2から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部3と、燃料ガス及び空気供給器13から供給される空気を用いて発電するセルスタック4と、セルスタック4から排出されるオフガスを燃焼する燃焼部5と、セルスタック4から燃焼部5へ供給されるオフガスが流れるオフガス配管15と、オフガス配管15の狭窄度合いを検出する狭窄検出部16とを備え、制御部21は、狭窄検出部16が検出した狭窄度合いが高いと判定した場合、原燃料供給器8及び空気供給器13の少なくとも一方を動作させて、オフガス配管15に流れる単位時間当たりのガスの流量を所定の目標流量以上にさせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原燃料を供給する原燃料供給器と、空気を供給する空気供給器と、改質用水を供給する改質用水供給器と、前記改質用水供給器から供給される前記改質用水を気化させる気化部と、前記原燃料供給器から供給される前記原燃料を前記気化部から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガス及び前記空気供給器から供給される前記空気を用いて発電するセルスタックと、前記セルスタックから排出されるオフガスを燃焼する燃焼部と、前記セルスタックから前記燃焼部へ供給される前記オフガスが流れるオフガス配管と、制御部とを備える燃料電池装置であって、
前記オフガス配管の狭窄度合いを検出する狭窄検出部を備え、
前記制御部は、前記狭窄検出部が検出した前記狭窄度合いが高いと判定した場合、前記原燃料供給器及び前記空気供給器の少なくとも一方を動作させて、前記オフガス配管に流れる単位時間当たりのガスの流量を所定の目標流量以上にさせるための狭窄解消処理を行う燃料電池装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記目標流量は、定格運転を行っている場合に前記オフガス配管を単位時間当たりに流れるガスの流量より多い値に設定される請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記狭窄検出部が検出した前記狭窄度合いが高いと判定した場合、前記セルスタックの温度が設定セルスタック温度以下である間に前記狭窄解消処理を行う請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記改質部で生成された前記燃料ガスが前記セルスタックに向けて流れる燃料ガス流路と、
前記セルスタックに供給される前記空気が流れる空気供給路とを備え、
前記燃料ガス流路の途中の分岐部から分岐して前記オフガス配管の途中に合流する第１バイパス配管、及び、前記空気供給路の途中の分岐部から分岐して前記オフガス配管の途中に合流する第２バイパス配管の少なくとも一方を備え、
前記制御部は、前記狭窄解消処理を行う場合、前記第１バイパス配管にガスを流すこと及び前記第２バイパス配管に前記空気を流すことの少なくとも一方を行う請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記狭窄検出部は、前記オフガス配管の内部の圧力を検出する圧力センサを有し、
前記制御部は、前記狭窄検出部が検出した圧力が所定の基準圧力以上になっている場合に前記狭窄度合いが高いと判定する請求項１又は２に記載の燃料電池装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、供給される改質用水を気化させる気化部、原燃料を気化部から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部、改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタック、及び、セルスタックから排出されるオフガスを燃焼する燃焼部などが設けられている。
【０００３】
特許文献１（特開２００６－３５１２９３号公報）には、気化部と改質部とを連通させる流路内で閉塞が発生するといったコーキングトラブルを防止することを目的として、液体燃料を所定の温度範囲に制御する液体燃料温度制御手段と、改質用燃料を所定の温度範囲に制御する改質用燃料温度制御手段とを設ける構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－３５１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には記載されていないが、セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管でも炭素の析出が問題になる場合がある。特に、高燃料利用率で運転されている場合、及び、気化部での水の突沸が発生した場合などには、セルスタックから燃焼部へ流れるガスに含まれる一酸化炭素の濃度が高くなるため、一酸化炭素の不均化反応が発生して、セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管内に炭素が析出する可能性が高まる。
【０００６】
そして、セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管内に炭素が析出した場合、配管内の流路が狭くなるため、燃焼部に十分なガスが供給されずに失火してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管内の狭窄を改善できる燃料電池装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池装置の特徴構成は、原燃料を供給する原燃料供給器と、空気を供給する空気供給器と、改質用水を供給する改質用水供給器と、前記改質用水供給器から供給される前記改質用水を気化させる気化部と、前記原燃料供給器から供給される前記原燃料を前記気化部から供給される水蒸気を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガス及び前記空気供給器から供給される前記空気を用いて発電するセルスタックと、前記セルスタックから排出されるオフガスを燃焼する燃焼部と、前記セルスタックから前記燃焼部へ供給される前記オフガスが流れるオフガス配管と、制御部とを備える燃料電池装置であって、
前記オフガス配管の狭窄度合いを検出する狭窄検出部を備え、
前記制御部は、前記狭窄検出部が検出した前記狭窄度合いが高いと判定した場合、前記原燃料供給器及び前記空気供給器の少なくとも一方を動作させて、前記オフガス配管に流れる単位時間当たりのガスの流量を所定の目標流量以上にさせるための狭窄解消処理を行う点にある。
ここで、前記狭窄検出部は、前記オフガス配管の内部の圧力を検出する圧力センサを有し、前記制御部は、前記狭窄検出部が検出した圧力が所定の基準圧力以上になっている場合に前記狭窄度合いが高いと判定してもよい。
【０００９】
上記特徴構成によれば、オフガス配管の狭窄度合いが高い場合、狭窄解消処理が行われることで、オフガス配管には所定の目標流量以上のガスが流される。そして、そのガス流により、オフガス配管を狭窄させている例えば炭素などが除去されることが期待される。
従って、セルスタックから燃焼部へガスが流れる配管内の狭窄を改善できる燃料電池装置を提供できる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池装置の別の特徴構成は、前記目標流量は、定格運転を行っている場合に前記オフガス配管を単位時間当たりに流れるガスの流量より多い値に設定される点にある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許