JP2010176946A

JP2010176946A - 燃料電池装置

Info

Publication number: JP2010176946A
Application number: JP2009016525A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakamura; 竜一中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給ブロワに備えられたフィルターの交換時期を適切に把握することができる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】本発明の燃料電池装置は、燃料電池セル１に酸素含有ガスを供給するための、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を、酸素含有ガス供給ブロワ３より供給される酸素含有ガスの量や、酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数、酸素含有ガス供給ブロワ３より供給される酸素含有ガスの積算量、燃料電池セル１の発電量の積算量、燃料電池装置の累計運転時間に基づいて判断し、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる構成とすることにより、フィルター２３の交換時期を適切に判断でき、燃料電池装置の発電量の低下や故障を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給ブロワとを備える燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガス（燃料ガス）と酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュールを稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。

このような燃料電池装置においては、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと酸素含有ガス供給ブロワとを備え、酸素含有ガス供給ブロワにより供給される酸素含有ガスと、燃料ガス供給手段より供給される燃料ガスとを用いて燃料電池の発電が行なわれる（例えば、特許文献１参照）。

また、燃料電池セルに塵や埃等が供給されると、燃料電池セルの発電が停止するおそれがあるため、酸素含有ガス供給ブロワの吸い込み口側に不純物除去用のフィルターを設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２１０６２７号公報特開２００７−２９９５８２号公報

ところでこのようなフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワにおいて、フィルターに大きなゴミが詰まった場合や、燃料電池装置の長期間の運転に伴ってフィルターに大量のゴミが吸着した場合に、酸素含有ガス供給ブロワに所定量の酸素含有ガスを燃料電池セルに供給する信号を発信しても、酸素含有ガス供給ブロワから所定の酸素含有ガスが供給されず、発電量が低下するおそれや、燃料電池装置が故障するおそれがある。それゆえ、この場合には、フィルターの交換を行なう必要があり、フィルターの交換時期を適切に把握できることが要求される。

本発明は、フィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワを備える燃料電池装置において、フィルターの交換時期を適切に判断することができる燃料電池装置を提供することにある。

本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記ブロワ流量計で測定される酸素含有ガスの流量が、前記酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量よりも所定量以上少ない場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、ブロワ流量計で測定される酸素含有ガスの流量が、制御装置から酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量よりも所定量以上少ない場合は、酸素含有ガス供給ブロワが備えるフィルターが目詰まりしていると判断することができる。

ここで、本発明の燃料電池装置においては、このような場合に、フィルターの交換時期を示す警報装置を作動させることから、フィルターの交換時期を適切に判断することができる。それにより、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記ブロワ流量計で測定される酸素含有ガスの流量から導き出される前記酸素含有ガス供給ブロワの回転数が、前記酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号より導き出される酸素含有ガス供給ブロワの回転数よりも所定量以上少ない場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、ブロワ流量計で計測される酸素含有ガスの流量から導き出される酸素含有ガス供給ブロワの回転数が、酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号より導き出される酸素含有ガス供給ブロワの回転数よりも所定量以上少ない場合に、酸素含有ガス供給ブロワが備えるフィルターが目詰まりしていると判断することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記ブロワ流量計が計測する前記フィルターを通して前記燃料電池セルに供給された酸素含有ガスの流量の積算量が所定量以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、長期間フィルターを使用している場合に、フィルターの劣化や性能低下のおそれが生じ、それに伴い燃料電池装置における発電量の低下や故障が発生するおそれがある。それゆえ、フィルターを使用してからのブロワ流量計が計測するフィルターを通して燃料電池セルに供給された酸素含有ガスの流量の積算量が所定量以上となった場合に、フィルターの交換時期を示す警報装置を作動させることにより、フィルターの交換時期を適切に判断することができる。それにより、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記燃料電池セルの発電量の累計が所定量以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、長期間フィルターを使用している場合に、フィルターの劣化や性能低下のおそれが生じ、それに伴い燃料電池装置における発電量の低下や故障が発生するおそれがある。それゆえ、フィルターを使用してからの燃料電池セルの発電量の累計が所定量以上となった場合に、フィルターの交換時期を示す警報装置を作動させることにより、フィルターの交換時期を適切に判断することができる。それにより、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物を除去するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が所定時間以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、長期間フィルターを使用している場合に、フィルターの劣化や性能低下のおそれが生じ、それに伴い燃料電池装置における発電量の低下や故障が発生するおそれがある。それゆえ、フィルターを使用してからの燃料電池装置の運転時間の累計が所定時間以上となった場合に、フィルターの交換時期を示す警報装置を作動させることにより、フィルターの交換時期を適切に判断することができる。それにより、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記制御装置は、前記警報装置を作動させた後、前記警報装置の動作が所定時間以上停止されない場合に、前記燃料電池装置の運転を停止することが好ましい。

このような燃料電池装置においては、警報装置の動作が所定時間以上停止されない場合に、制御装置が燃料電池装置の運転を停止することから、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備え、所定の条件の場合に、前記フィルターの交換時期を示す警報装置を作動させることから、フィルターの交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示す構成図である。

図１は、本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示した構成図である。

本発明の燃料電池装置は、図１においては発電を行なう発電ユニットに相当し、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管１７とあわせて、燃料電池システムが構成されている。

図１に示す燃料電池システムは、燃料電池セル１、天然ガス等の原燃料を供給する原燃料供給手段２、酸素含有ガスを燃料電池セル１に供給するための酸素含有ガス供給ブロワ３、原燃料と水蒸気により水蒸気改質する改質器４を具備している。なお、図１に示す燃料電池システムにおいては、燃料電池セル１を収納容器内に収納して燃料電池モジュール（Ｍ）を構成しており、さらには改質器４も収納容器内に収納していることを、二点鎖線にて示している。なお、改質器４は、後述する水ポンプ１１により供給される水を気化し、原燃料供給手段２から供給された原燃料と水蒸気とを混合するための気化部と、内部に改質触媒を備え、混合された原燃料と水蒸気とを反応させて燃料ガス（水素含有ガス）を生成するための改質部とを備えている（後述する図２参照）。なお、酸素含有ガス供給ブロワ３より供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計２２が、燃料電池セル１と酸素含有ガス供給ブロワ３との間に配置されている。また、酸素含有ガス供給ブロワ３には、その酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に、不純物除去用のフィルター２３が設けられている。さらに、後述するがフィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を備えている。

また、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）においては、燃料電池セル１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換を行なう熱交換器１３、熱交換により生成された凝縮水を処理するための凝縮水処理装置１９、熱交換器１３で生成された凝縮水を凝縮水処理装置１９に供給するための凝縮水供給管２１が設けられており、凝縮水処理装置１９にて純水に処理された凝縮水は、水タンク１０に貯水された後、水ポンプ１１により改質器４に供給される。なお、凝縮水を処理するための凝縮水処理手段（例えば、イオン交換樹脂等。図示せず。）は、凝縮水処理装置１９のほか、凝縮水供給管２１等にも設けることができる。

一方、凝縮水処理装置１９に供給される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理手段で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を純水に処理して改質器４に供給することもでき、図１においては外部から供給される水を純水に処理する手段として各外部水処理装置を具備している。

ここで、外部より供給される水を改質器４に供給するための各外部水処理装置としては、水を浄化するための活性炭フィルター装置７、逆浸透膜装置８および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置９の各装置のうち、少なくともイオン交換樹脂装置９（好ましくは全ての装置）を具備する。そして、イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は水タンク１０に貯水される。なお、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）おいては、外部より供給される水の量を調整するための給水弁６が設けられている。また、凝縮水処理装置１９と水タンク１０とがタンク連結管２０にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器４に供給する場合には、凝縮水処理装置１９と改質器４とを水ポンプ１１を介して接続することも可能である。また、凝縮水処理装置１９と水タンク１０とを１つで兼用することも可能である。

また、改質器４に供給する水を処理するための各外部水処理装置および凝縮水処理装置（本発明でいう水処理装置）を一点鎖線により囲って示している。なお、改質器４と各水処理装置とを接続する給水管５、タンク連結管２０、凝縮水供給管２１も含めて水供給装置Ｘとして示している。

さらに図１に示す燃料電池装置は、燃料電池セル１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５のほか、制御装置１４が設けられており、循環ポンプ１６とあわせて発電ユニットが構成されている。なお、制御装置１４については後に詳述する。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる（図示せず）。また図示していないが、原燃料供給手段２と改質器４との間に、原燃料を加湿するための原燃料加湿器を設けることも可能である。なお、貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８を具備して構成されている。

また、燃料電池セル１と熱交換器１３との間には、燃料電池セル１の稼働に伴い生じる排ガスを処理するための排ガス処理装置が設けられている（図示せず）。なお、排ガス処理装置は、収納容器内に排ガス処理手段を収納してなり、排ガス処理手段としては、一般的に公知の燃焼触媒を用いることができる。

なお、図中の矢印は、原燃料、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置１４に伝送される主な信号経路、または制御装置１４より発信される主な信号経路を示している。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。

ここで、図１に示した燃料電池システムの動作方法について説明する。燃料電池セル１の発電に用いられる燃料ガスを生成するために水蒸気改質を行なうにあたり、改質器４で使用される主な水（純水）は、熱交換器１３において燃料電池セル１の稼動に伴って生じた排ガスと循環配管１７を流れる水との熱交換により生成される凝縮水が用いられる。熱交換器１３にて生成された凝縮水は、凝縮水供給管２１を流れて凝縮水処理装置１９に供給される。凝縮水処理装置１９に備える凝縮水処理手段（イオン交換樹脂等）にて処理された凝縮水（純水）は、タンク連結管２０を介して水タンク１０に供給される。水タンク１０に貯水された水は、水ポンプ１１により改質器４に供給され、原燃料供給手段２より供給される原燃料とで水蒸気改質が行われ、生成された燃料ガスが燃料電池セル１に供給される。

燃料電池セル１においては、改質器４にて生成された燃料ガスと、制御装置１４からの調節により作動する、酸素含有ガス供給ブロワ３よりフィルター２３を通して異物が除去された酸素含有ガスが供給され、これらを用いて発電が行われる。

また、燃料電池セル１の発電により生じる排ガスは、熱交換器１３に供給され、循環配管１７を流れる水とで熱交換される。熱交換された排ガスは、その後大気中に排出されるとともに、熱交換により生じた凝縮水が凝縮水供給管２１を流れる。また、熱交換により高温となった循環配管１７を流れる水は、貯湯タンク１８に貯水される。以上の一連の動作により、凝縮水を有効に利用して水自立運転を行なうことができる。

一方で、凝縮水の生成量が少ない場合や、凝縮水処理装置１９にて処理された凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を用いることもできる。

この場合においては、まず制御装置１４からの調節に基づいて給水弁６（例えば、電磁弁やエア駆動バルブ等）が開放され、水道水等の外部から供給される水が、給水管５を通して活性炭フィルター装置７に供給される。活性炭フィルター装置７にて処理された水は、続いて逆浸透膜装置８に供給される。逆浸透膜装置８にて処理された水は、引き続きイオン交換樹脂装置９に供給され、イオン交換樹脂装置９で処理されることにより生成された純水が、水タンク１０に貯水される。水タンク１０に貯水された純水は、上述した動作により、燃料電池セル１の発電に利用される。

上述した動作により燃料電池装置の運転が行われるが、燃料電池装置の運転に伴って、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３に塵や埃等のゴミがつまり、十分量の酸素含有ガスを燃料電池セル１に供給できなくなり、燃料電池セル１の発電量が低下する場合や、燃料電池装置が故障するおそれがある。それゆえ、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３を適宜交換する必要があり、このフィルター２３の交換時期を適切に判断する必要がある。

そこで、本発明の燃料電池装置においては、制御装置１４により酸素含有ガス供給ブロワ３に伝送された信号に基づく燃料電池セル１に供給する酸素含有ガスの流量と、ブロワ流量計２２にて測定される酸素含有ガスの流量とを比較し、ブロワ流量計２２にて測定された酸素含有ガスの流量が、制御装置１４より酸素含有ガス供給ブロワ３に伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量よりも所定量以上少ない場合に、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３が目詰まりを起こしていると判断し、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させることを特徴とする。なお、警報装置２４としては、例えばブザーや、フィルター２３の交換時期を示すランプ等を適宜用いることができ、燃料電池装置に備え付けられた液晶表示等にフィルター２３の交換時期を示す表示を行なうようにしてもよい。

それにより、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。

なお、収納容器内に収納された燃料電池セル１に酸素含有ガスを供給するにあたり、例えば、燃料電池セル１を収納する収納容器（容積約２７Ｌ）の容器に、燃料電池セル１での空気利用率が３４％となるように酸素含有ガスを供給する場合において、酸素含有ガスの供給量は５０Ｌ／ｍｉｎとすることができる。

それゆえ、ブロワ流量計２２にて測定された酸素含有ガスの流量が、制御装置１４より酸素含有ガス供給ブロワ３に伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量よりも所定量以上少ない場合とは、上述の例の場合においては、制御装置１４より酸素含有ガス供給ブロワ３に伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量が５０Ｌ／ｍｉｎの場合に、ブロワ流量計２２の測定する酸素含有ガスの流量が４０Ｌ／ｍｉｎ以下の場合に、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる。それにより、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。なお、この所定量は、燃料電池装置内に配置される燃料電池セル１の数や大きさ、さらには、燃料電池セル１を収納するための収納容器の容積等に基づいて適宜設定することができる。

また、上述した以外にも、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を適切に判断することができる制御を行なうことができる。例えば、ブロワ流量計２２で測定される酸素含有ガスの流量から導き出される酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数が、制御装置１４より調節された酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数よりも所定量以上少ない場合に、制御装置１４が、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３が目詰まりを起こしていると判断し、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる構成とすることができる。

この場合においても、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。

なお、ブロワ流量計２２にて測定される酸素含有ガスの流量から導き出される酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数が、制御装置１４より調節された酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数よりも所定量以上少ない場合とは、１００００回転／ｍｉｎで５０Ｌ／ｍｉｎの酸素含有量を供給できる酸素含有ガス供給ブロワ３においては、具体的には３０００回転／ｍｉｎとすることができる。それゆえ、例えば制御装置１４より伝送された信号に基づく酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数が１００００回転／ｍｉｎの場合に、ブロワ流量計２２の測定する酸素含有ガスの流量から導き出される酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数が７０００回転／ｍｉｎ以下の場合に、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の吸い込み口側に設けられたフィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させることが好ましい。それにより、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置の発電量が低下することや、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。なお、この所定量は、燃料電池装置内に配置される燃料電池セル１の数や大きさ、さらには、燃料電池セル１を収納するための収納容器の容積、酸素含有ガス供給ブロワ３の酸素含有ガス供給能力等に基づいて適宜設定することができる。

ところで、制御装置１４が上述のような制御を行なう場合、制御装置１４が酸素含有ガス供給ブロワ３の動作（回転数等）を随時監視する必要があり、制御装置１４に過大な負荷がかかるおそれがあるほか、燃料電池装置の構成が複雑になるおそれがある。また、長期間フィルターを使用している場合に、フィルターの劣化や性能低下のおそれが生じ、そのまま継続して燃料電池装置の運転を行なった場合に、燃料電池装置が故障するおそれがある。そのため、フィルター２３を定期的に交換することにより、燃料電池装置の故障を抑制することが好ましい。

それゆえ、フィルター２３の使用期間が所定の期間を超えた場合に、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させることで、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができる。

ここで、本発明の燃料電池装置においては、フィルター２３を使用してからのブロワ流量計２２が測定する酸素含有ガスの供給量の積算量が所定量以上となった場合に、制御装置１４が、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる構成とすることができる。

それにより、定期的にフィルター２３の交換を行なうことができ、燃料電池装置が故障することを抑制できる。

なお、ブロワ流量計２２にて測定される酸素含有ガスの流量の積算量が所定量以上となった場合とは、フィルター２３の性能や大きさ等に基づいて適宜設定することができるが、例えば、一般に中高性能と呼ばれるフィルター２３（例えば、風速１０ｃｍ／ｓにおける１〜２μｍの粒子捕集効率が９３％で、１５０ｍｍ×１００ｍｍのフィルター２３）の場合においては、ブロワ流量計２２にて測定される酸素含有ガスの流量の積算量を５２５６００００Ｌ（５０Ｌ／ｍｉｎで連続２年間運転した場合の積算量）とすることにより、フィルター２３を適切に交換することができ、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。

また、上述した以外にも、フィルター２３を使用してから燃料電池セル１の発電量の累計が所定量以上となった場合に、フィルター２３の交換時期を示す警報装置を作動させる構成とすることで、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができる。

ここで、本発明の燃料電池装置においては、フィルター２３を使用してからの燃料電池セル１の発電量の累計が所定量以上となった場合に、制御装置１４が、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる構成とすることができる。

なお、燃料電池セル１の発電量の累計が所定量以上となった場合とは、燃料電池セル１の定格の発電量が５ｗｈの場合に、フィルター２３を使用してからの累計発電量が８７．６ｋｗｈとなった場合とすることができる。なお、燃料電池セル１の発電量を、複数の燃料電池セル１を組み合わせてなる燃料電池セルスタックの発電量の累計とすることもでき、例えば燃料電池セルスタックの定格の発電量が７００ｗｈの場合に、フィルターを使用してからの累計量が１２２６４Ｋｗｈとなった場合（連続２年間運転した場合の累計量）とすることもできる。それにより、フィルター２３を適切に交換することができ、燃料電池装置が故障することを抑制することができる。なお、この累計の発電量は、燃料電池装置内に配置される燃料電池セル１の定格の発電量や、燃料電池セルスタックの定格の発電量等に基づいて適宜設定することができる。

また、さらには、フィルター２３を使用してからの燃料電池装置の運転時間の累計が所定時間以上となった場合に、フィルター２３の交換時期を示す警報装置を作動させることで、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができる。

ここで、本発明の燃料電池装置においては、フィルター２３を使用してからの燃料電池装置の運転時間の累計が所定時間以上となった場合に、制御装置１４が、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４を作動させる構成とすることができる。

ところで、本発明の燃料電池装置を上述のような構成とすることにより、フィルター２３の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置が故障することを抑制できるが、警報装置２４が継続して作動している場合に、そのまま継続して燃料電池装置の運転を行なうと、燃料電池装置が故障するおそれがある。

それゆえ、本発明の燃料電池装置においては、警報装置２４を作動させた後、警報装置２４の動作が所定時間以上停止されない場合に、制御装置１４が、燃料電池装置の運転を停止するように制御する構成とすることが好ましい。それにより、燃料電池装置が故障することを効果的に抑制できる。

なお、燃料電池装置の停止は、まず制御装置１４は、改質器４に供給する原燃料の挙給料量を減らす信号を原燃料供給手段２に発信する。原燃料の供給量の減少に伴い、モジュールＭの温度が低下する。モジュールＭの温度が第１の温度まで低下すると、制御装置１４は、原燃料供給手段２の動作と水供給装置Ｘ（水ポンプ１１）の動作を停止する制御を行なう。それにより、モジュールＭの温度がさらに低下する。モジュールＭの温度が、第１の温度よりも低い第２の温度まで低下した場合に、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の動作を停止する制御を行なう。それにより、燃料電池装置を停止することができる。なお、モジュールＭの温度とは、収納容器内に複数個の燃料電池セル１からなるセルスタックが収納されている場合には、セルスタックの中心温度とすることができる。また第１の温度と第２の温度は、モジュールＭの構造や改質器４等に基づいて適宜設定することができ、例えば第１の温度を３００〜５００℃、第２の温度を５０〜１５０℃とすることができる。

なお、フィルター２３の交換時期を示す警報装置２４が所定時間以上停止されない場合とは、例えばフィルター２３の交換時期を示す警報装置２４が１週間以上継続して作動している場合とすることができる。なお、この所定時間は、適宜設定することができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

たとえば、燃料電池セル１は、内部を酸素含有ガスが長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型とすることができるほか、平板型や円筒型の燃料電池セルを用いることもできる。この場合においても上述したような制御を行なうことにより、炭素析出を抑制することができ、燃料電池セル１が劣化することを抑制できるとともに、コストを低減することができる。

また、改質器４にて部分酸化改質またはオートサーマル改質を行なう場合に、酸素含有ガス供給ブロワ３を併用して用いることもできる。この場合においては、改質器４に供給される酸素含有ガスの流量を考慮して、上述の各制御における条件を適宜変更することもでき、また改質器４と酸素含有ガス供給ブロワ３との間に、別途改質器用流量計を備え、ブロワ流量計２２と改質器用流量計の両方により測定される酸素含有ガスの流量や酸素含有ガス供給ブロワ３の回転数を用いて、フィルター２３の交換時期を判断するように構成することもできる。

１：燃料電池セル
３：酸素含有ガス供給ブロワ
２２：ブロワ流量計
２３：フィルター
２４：警報装置
Ｍ：燃料電池モジュール

Claims

燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記ブロワ流量計で測定される酸素含有ガスの流量が、前記酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号に基づく酸素含有ガスの流量よりも所定量以上少ない場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする燃料電池装置。
燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記ブロワ流量計で測定される酸素含有ガスの流量から導き出される前記酸素含有ガス供給ブロワの回転数が、前記酸素含有ガス供給ブロワに伝送された信号より導き出される酸素含有ガス供給ブロワの回転数よりも所定量以上少ない場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする燃料電池装置。
燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記酸素含有ガス供給ブロワより供給される酸素含有ガスの流量を測定するためのブロワ流量計と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記ブロワ流量計が計測する前記フィルターを通して前記燃料電池セルに供給された酸素含有ガスの流量の積算量が所定量以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする燃料電池装置。
燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物をろ過するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記燃料電池セルの発電量の累計が所定量以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする燃料電池装置。
燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するとともに、該酸素含有ガスに含まれる異物を除去するためのフィルターを備える酸素含有ガス供給ブロワと、前記フィルターの交換時期を知らせる警報装置と、前記燃料電池セルに供給する酸素含有ガスの流量を調節するための信号を前記酸素含有ガス供給ブロワに発信するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記フィルターを使用してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が所定時間以上となった場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする燃料電池装置。
前記制御装置は、前記警報装置を作動させた後、前記警報装置の動作が所定時間以上停止されない場合に、前記燃料電池装置の運転を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の燃料電池装置。