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公開番号2025050447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159244
出願日2023-09-22
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250327BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】改質水の流量の減少を、コストを抑えつつ精度よく速やかに検出する。
【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を備える燃料電池システムは、水蒸気を用いて原燃料ガスを燃料ガスに改質する改質部と、改質水を気化して水蒸気を生成する気化部と、気化部に改質水を供給する改質水供給部と、気化部の温度を検出する気化部温度センサと、気化部温度センサにより検出された温度に基づいて気化部の温度変化の傾きを求め、気化部の温度変化の傾きが所定の閾値を超える場合に、気化部に供給される改質水の流量が減少したと判定する判定部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
水蒸気を用いて原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
改質水を気化して前記水蒸気を生成する気化部と、
前記気化部に前記改質水を供給する改質水供給部と、
前記気化部の温度を検出する気化部温度センサと、
前記気化部温度センサにより検出された温度に基づいて前記気化部の温度変化の傾きを求め、前記気化部の温度変化の傾きが所定の閾値を超える場合に、前記気化部に供給される前記改質水の流量が減少したと判定する判定部と、
を備える燃料電池システム。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記判定部は、前記所定の閾値として、温度変化前の前記気化部の温度が高いほど小さくなるように定められた閾値を用いる、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度センサを備え、
前記判定部は、前記燃料電池温度センサにより検出された温度に基づいて前記燃料電池の温度変化の傾きを求め、前記気化部の温度変化の傾きが前記所定の閾値を超えると共に前記燃料電池の温度変化の傾きが所定範囲内にある場合に、前記気化部に供給される前記改質水の流量が減少したと判定する、
請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記判定部は、前記所定の閾値として、第１閾値と、前記第１閾値より大きな第２閾値とを用い、前記気化部の温度変化の傾きが前記第１閾値を超える場合に前記改質水が減少したと判定し、
前記改質水の流量が減少したと判定された場合、前記気化部の温度変化の傾きが前記第１閾値を超えて前記第２閾値以下であれば、前記改質水供給部により供給される前記改質水を増加させる対応処理を実行し、前記気化部の温度変化の傾きが前記第２閾値を超えていれば、前記燃料電池の出力を低下させるか前記燃料電池システムを停止させる対応処理を実行する制御部を備える、
請求項１または２に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料ガスと酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池と、改質水を蒸発させて水蒸気を生成する気化部と、水蒸気を用いて原燃料を燃料ガスに改質する改質部と、改質水を蓄える水タンクと、水タンク内の改質水を気化部へ供給する水ポンプとを備えるものにおいて、改質水の流量を監視するものが提案されている。例えば、特許文献１には、改質水の流量を検出する流量センサを備え、流量センサの検出流量を、原燃料の目標流量に応じた改質水の目標流量から設定された閾値と比較することで、改質水の流量不足を検出するものが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、改質部（気化部）の温度を検出する温度センサを備え、温度センサの検出温度が所定の閾値を下回った場合に、改質部（気化部）内に水が貯まり温度が低下しているとして、改質水が過剰に供給されていると判断するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－７７５３１号公報
特開２００８－１３５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、改質水流量が減少して不足した状態で燃料ガスが供給されると、燃料電池や改質部の改質触媒に炭素が析出して劣化するおそれがあるため、改質水流量の減少を速やかに検出することが求められる。しかし、特許文献１のように流量センサを備えるものでは、コストの増加を招いてしまう。また、特許文献２のように、改質水流量に関する検出温度を所定の閾値と比較することで、改質水流量の減少を検出することも考えられるが、閾値に到達するまでに時間がかかり検出が遅れる場合がある。
【０００６】
本開示は、改質水流量の減少を、コストを抑えつつ精度よく速やかに検出することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本開示の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
水蒸気を用いて原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
改質水を気化して前記水蒸気を生成する気化部と、
前記気化部に前記改質水を供給する改質水供給部と、
前記気化部の温度を検出する気化部温度センサと、
前記気化部温度センサにより検出された温度に基づいて前記気化部の温度変化の傾きを求め、前記気化部の温度変化の傾きが所定の閾値を超える場合に、前記気化部に供給される前記改質水の流量が減少したと判定する判定部と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
本開示の燃料電池システムは、気化部温度センサにより検出された温度に基づいて気化部の温度変化の傾きを求め、その傾きが所定の閾値を超える場合に気化部に供給される改質水の流量が減少したと判定する。これにより、流量センサを備えることなく改質水流量の減少を判定することができるから、コストを抑えることができる。また、気化部の温度変化の傾きを用いて改質水流量の減少を判定するため、改質水の温度が所定温度に到達したことに基づいて判定するものに比して、改質水流量の減少を精度よく速やかに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図である。
改質水流量の減少判定処理の一例を示すフローチャートである。
気化器温度Ｔｖの変化の一例を示す説明図である。
閾値Ｓｖｒｅｆ１，Ｓｖｒｅｆ２の一例を示す説明図である。
改質水流量の増量割合ΔＱの一例を示す説明図である。
変形例の改質水流量の減少判定処理を示すフローチャートである。
改質水量減少時の温度変化の一例を示す説明図である。
出力低下時の温度変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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