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公開番号2025062931
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2023172311
出願日2023-10-03
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 8/04303 20160101AFI20250408BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】間欠停止制御の終了の判定をより適切に行って燃料電池システムを速やかに停止させる。
【解決手段】燃料電池システムは、アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池と、原燃料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、改質部に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給部と、カソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、燃焼部の温度を検出する温度センサと、システム停止する際に、燃焼部の燃焼が停止するように原燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を間欠的に停止させる間欠停止制御を実行し、温度センサにより検出される燃焼部の温度の低下の傾きが所定値以上である場合に間欠停止制御の実行を終了する制御部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを水蒸気改質して前記燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給部と、
前記カソードに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部の温度を検出する温度センサと、
システム停止する際に、前記燃焼部の燃焼が停止するように前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとの供給を間欠的に停止させる間欠停止制御を実行し、前記温度センサにより検出される前記燃焼部の温度の低下の傾きが所定値以上である場合に前記間欠停止制御の実行を終了する制御部と、
を備える燃料電池システム。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記間欠停止制御における供給停止時間よりも長い所定時間における前記傾きを算出し、該算出した前記傾きが前記所定値以上であるか否かを判定する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度センサにより検出される前記燃焼部の温度が所定温度以下の状態で、前記傾きが前記所定値以上であるか否かを判定する、
請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定値として、前記温度センサにより検出される前記燃焼部の温度が高いほど大きな値を用いて、前記傾きが前記所定値以上であるか否かを判定する、
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 2,000 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より発電する燃料電池と、原燃料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、燃料電池での発電後のガス（オフガス）を燃焼させる燃焼部とを備える燃料電池システムが知られている。例えば特許文献１には、システム停止する際に、燃焼部の燃焼を停止させて燃料電池の冷却を進めるために、原燃料ガスや酸化剤ガスの供給を間欠的に停止させる間欠停止制御を実行し、燃料電池の温度が所定温度になった場合に間欠停止制御の実行を終了するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１８６９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、燃料電池システムの個体差や温度センサの測定精度のばらつきなどにより、実際の温度と温度センサの測定温度に乖離が生じることがある。そのため、上述の所定温度が高目に設定されていると、実際には温度が低下しておらず燃焼部の燃焼が停止していない状態で間欠停止制御を終了する場合があり、燃焼部の燃焼の継続により冷却が進まないためシステム停止が遅れてしまう。一方で、所定温度が低目に設定されていると、燃焼部の燃焼が停止していても間欠停止制御が必要以上に継続される場合があり、間欠停止中は酸化剤ガスの流通による冷却が進まないためシステム停止が遅れてしまう。
【０００５】
本開示は、間欠停止制御の終了判定をより適切に行って速やかにシステム停止することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本開示の燃料電池システムは、
アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池と、
原燃料ガスを水蒸気改質して前記燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給部と、
前記カソードに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部の温度を検出する温度センサと、
システム停止する際に、前記燃焼部の燃焼が停止するように前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとの供給を間欠的に停止させる間欠停止制御を実行し、前記温度センサにより検出される前記燃焼部の温度の低下の傾きが所定値以上である場合に前記間欠停止制御の実行を終了する制御部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
本開示の燃料電池システムでは、システム停止する際に、燃焼部の燃焼が停止するように燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を間欠的に停止させる間欠停止制御を実行し、温度センサにより検出される燃焼部の温度の低下の傾きが所定値以上である場合に間欠停止制御の実行を終了する。燃焼部の温度の低下の傾きを用いることで、燃料電池システムの個体差や温度センサの測定精度のばらつきなどの影響を抑えて、燃焼器の燃焼の停止を精度よく検出することができる。したがって、間欠停止制御の終了の判定をより適切に行って、間欠停止制御が必要以上に継続されることにより冷却が進まなくなるのを防止することができるから、速やかにシステム停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
燃料電池システム１０の概略構成図である。
システム停止処理の一例を示すフローチャートである。
システム停止時の温度の推移の一例を示す説明図である。
変形例のシステム停止処理を示すフローチャートである。
燃焼部温度Ｔ７と閾値αｒｅｆとの関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、燃料電池システム１０の概略構成図である。燃料電池システム１０は、図示するように、アノードガス中の水素とカソードガス中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池スタック２１を含む発電モジュール２０と、発電モジュール２０にアノードガスの原料となる炭化水素系の原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を供給する原燃料ガス供給装置３０と、発電モジュール２０に原燃料ガスからアノードガスへの改質（水蒸気改質）に必要な改質水を供給する改質水供給装置４０と、発電モジュール２０（燃料電池スタック２１）にカソードガスとしてのエアを供給するエア供給装置５０と、発電モジュール２０において発生した排熱を回収する排熱回収装置６０と、システム全体を制御する制御装置１００と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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