JP2019102134A - Power generation device, control device and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a power generation device, a control device, and a control program.
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックが知られている。また、セルスタックを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。 BACKGROUND In recent years, a cell stack is known in which a plurality of fuel cells capable of obtaining electric power using a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air) as next-generation energy are arranged. Also, various proposals have been made for a fuel cell module in which the cell stack is stored in a storage container, and a fuel cell device in which the fuel cell module is stored in an outer case.
燃料電池装置においては、燃料電池セルより排出される燃料ガスと酸素含有ガスとが混合した混合ガスを燃焼させるための着火装置を備えており、着火を行うことが求められていた。 The fuel cell device is provided with an ignition device for burning a mixed gas in which the fuel gas discharged from the fuel cell and the oxygen-containing gas are mixed, and it has been required to perform ignition.
特許文献１には、例えば着火性が悪くなる氷点下などの低温環境下において、燃料ガスの濃度を相対的に高くする着火方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses an ignition method for relatively increasing the concentration of the fuel gas in a low temperature environment, for example, below the freezing point where the ignitability deteriorates.
しかしながら、特許文献１に記載された燃料電池システムでは、混合ガスへの着火が失敗した後に再度着火を行う場合において、着火性を高めることについては十分に考慮されていなかった。 However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, when the ignition to the mixed gas fails and the ignition is performed again, it has not been sufficiently considered to enhance the ignitability.
それゆえ、本発明では、混合ガスを着火することができる発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power generation device, a control device and a control program capable of igniting mixed gas.
本開示の発電装置は、燃料電池と、該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う発電装置である。 The power generation device of the present disclosure controls a fuel cell, supply amounts of a fuel gas and an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and an ignition operation of igniting mixed gas in which the fuel gas and the oxygen-containing gas are mixed. A control device, the control device performing first ignition control to ignite the mixed gas and then, when the mixed gas is not ignited, a supply amount of the fuel gas per unit time is calculated by It is an electric power generating apparatus which performs 2nd ignition control which makes it increase from the supply amount per unit time of the said fuel gas in the case of performing 1st ignition control, and makes said mixed gas ignite again.
本開示の制御装置は、燃料電池を備える一乃至複数の発電装置を制御する制御装置であって、該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御し、前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より、増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う制御装置である。 The control device of the present disclosure is a control device that controls one or more power generation devices including a fuel cell, and supplies the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and the fuel gas and the oxygen-containing gas. After controlling the ignition operation to ignite the mixed gas mixed with the gas and performing the first ignition control to ignite the mixed gas, if the mixed gas is not ignited, the supply of the fuel gas per unit time is performed It is a control device that performs a second ignition control that increases the amount of the fuel gas supplied per unit time when performing the first ignition control, and causes the mixed gas to ignite again.
本開示の制御プログラムは、燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置に、該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御する制御ステップと、前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う再着火ステップと、を実行させる制御プログラムである。 The control program according to the present disclosure includes a control device for controlling a power generation device including a fuel cell, a supply amount of a fuel gas and an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and a mixture of the fuel gas and the oxygen-containing gas. After performing the control step of controlling the ignition operation to ignite the gas and the first ignition control to ignite the mixed gas, if the mixed gas is not ignited, the supply amount of the fuel gas per unit time may be The control program may execute a reignition step of performing a second ignition control in which the mixed gas is ignited again by increasing the supply amount of the fuel gas per unit time when the first ignition control is performed.
本開示に係る発電装置、制御装置又は制御プログラムによれば、混合ガスにおける着火性を高めることができる。 According to the power generation device, the control device, or the control program according to the present disclosure, the ignitability of the mixed gas can be enhanced.
以下、本開示に係る燃料電池装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で参照する各図には、本開示に係る燃料電池装置の構成部材のうち、本燃料電池装置の特徴を説明するための主な構成部材を示している。したがって、本燃料電池装置は、各図に示されていない周知の構成部材を備えていてもよい。 Hereinafter, embodiments of a fuel cell device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. However, among the constituent members of the fuel cell device according to the present disclosure, main constituent members for describing the features of the fuel cell device are shown in the drawings referred to below. Thus, the fuel cell system may comprise known components not shown in the figures.
図１は、本開示の実施形態に係る燃料電池装置の一例の構成を示す概略図である。燃料電池装置１００は、起動時の着火性を改善し得る装置であり、主にセルスタック装置１を具備する燃料電池モジュール２２、原燃料供給用ポンプ４ａ、水供給用ポンプ５ａ、空気ブロワ３２ａ、外気温センサ１２、内部温度センサ１３、着火装置１１、制御装置９及び記憶装置８を備えている。なお、燃料電池装置１００は、発電装置の一例である。 FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an example of a fuel cell device according to an embodiment of the present disclosure. The fuel cell apparatus 100 is an apparatus capable of improving the ignitability at startup, and mainly includes a fuel cell module 22 equipped with the cell stack apparatus 1, a raw fuel supply pump 4a, a water supply pump 5a, and an air blower 32a. An outside air temperature sensor 12, an internal temperature sensor 13, an ignition device 11, a control device 9, and a storage device 8 are provided. The fuel cell device 100 is an example of a power generation device.
燃料電池装置１００は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置９を備える。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、又は複数の通信可能に接続された集積回路及び／若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従って実行されることが可能である。１つの実施形態において、プロセッサは、例えば、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又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。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又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、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。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、デジタル信号処理装置、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、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス及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。 The fuel cell system 100 includes a controller 9 that includes at least one processor to provide control and processing capabilities to perform various functions, as described in further detail below. According to various embodiments, the at least one processor may be implemented as a single integrated circuit or as a plurality of communicatively coupled integrated circuits and / or discrete circuits. The at least one processor can be implemented in accordance with various known techniques. In one embodiment, a processor includes one or more circuits or units configured to perform one or more data calculation procedures or processes, for example, by executing instructions stored in an associated memory. In other embodiments, the processor may be firmware (eg, discrete logic components) configured to perform one or more data calculation procedures or processes. According to various embodiments, the processor may be one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits, digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or devices or configurations thereof. , Or any other known device and configuration combination, and may perform the functions described below.
制御装置９は、記憶装置８と、燃料電池モジュール２２と、原燃料供給用ポンプ４ａと、空気ブロワ３２ａと、水供給用ポンプ５ａと、外気温センサ１２と、内部温度センサ１３と、着火装置１１とに接続され、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９は、記憶装置８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の各部に係る種々の機能を実現する。制御装置９から他の機能部に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御装置９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９が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御装置９は、所定の時間を計測することもができため、燃料ガスの単位時間当たりの供給量等を算出することもできる。 The control device 9 includes a storage device 8, a fuel cell module 22, a raw fuel supply pump 4a, an air blower 32a, a water supply pump 5a, an outside air temperature sensor 12, an internal temperature sensor 13, and an ignition device. 11, and controls and manages the entire fuel cell apparatus 100 including these functional units. The control device 9 obtains a program stored in the storage device 8 and executes this program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100. When the control device 9 transmits a control signal or various information to another functional unit, the control device 9 and the other functional unit may be connected by wire or wirelessly. The control characteristic of the present embodiment performed by the control device 9 will be further described later. Further, in the present embodiment, since the control device 9 can also measure a predetermined time, it is possible to calculate the amount of fuel gas supplied per unit time and the like.
記憶装置８は、プログラム及びデータを記憶できる。記憶装置８は、コントローラの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８は、記録媒体を含む。記録媒体は、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）な記憶媒体を含んでよい。記憶装置８は、複数の種類の記憶媒体を含んでよい。記憶装置８は、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の可搬の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組合せを含んでよい。記憶装置８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よい。 The storage device 8 can store programs and data. The storage device 8 may also be used as a work area for temporarily storing the processing result of the controller. The storage device 8 includes a recording medium. The recording medium may include any non-transitory storage medium such as a semiconductor storage medium and a magnetic storage medium. The storage device 8 may include multiple types of storage media. The storage device 8 may include a combination of a portable storage medium such as a memory card, an optical disc, or a magneto-optical disc and a reader of the storage medium. The storage device 8 may include a storage device used as a temporary storage area such as a random access memory (RAM).
セルスタック装置１は、改質器１４において生成される燃料ガスと、空気ブロワ３２ａによって供給される酸素含有ガス（通常は、空気）とを用いて発電を行う燃料電池（セルスタック１８を構成する各燃料電池セル１７）を備える。改質器１４は、原燃料供給用ポンプ４ａから供給される原燃料ガスと、水供給用ポンプ５ａから供給される水とを用いた改質反応によって、水素を含む燃料ガスを生成する。 The cell stack device 1 forms a fuel cell (cell stack 18) that generates electric power using the fuel gas generated in the reformer 14 and the oxygen-containing gas (usually, air) supplied by the air blower 32a. Each fuel battery cell 17) is provided. The reformer 14 generates a fuel gas containing hydrogen by a reforming reaction using the raw fuel gas supplied from the raw fuel supply pump 4a and the water supplied from the water supply pump 5a.
さらに、セルスタック装置１は、燃料電池装置１００の起動時に燃焼領域１０における燃焼を開始させるための高温物または火花等を提供するための着火装置１１を備える。なお、燃焼領域１０は、セルスタック１８と改質器１４との間にある領域であって、燃料電池セル１７において燃焼に使用されなかった燃料ガス及び酸素含有ガスが混合した混合ガスを燃焼させる領域である。着火装置１１は、例えばセラミックからなる着火用ヒータであり、その発熱を燃焼の着火源とするものである。この場合、着火用ヒータは１０００℃程度の高温になり、着火源として十分機能する。さらに、着火用ヒータは、Ｗ、Ｍｏ等からなる発熱体を、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックで被覆して構成されている。なお、着火装置１１は、従来公知のものを使用することができ、上記のヒータ以外にバーナー等を用いることができる。 Furthermore, the cell stack device 1 is provided with an ignition device 11 for providing a high-temperature substance, a spark or the like for starting the combustion in the combustion region 10 when the fuel cell device 100 is started. The combustion area 10 is an area between the cell stack 18 and the reformer 14 and burns a mixed gas in which a fuel gas and an oxygen-containing gas which are not used for combustion in the fuel cell 17 are mixed. It is an area. The ignition device 11 is an ignition heater made of, for example, a ceramic, and uses the heat generation as a combustion ignition source. In this case, the ignition heater has a high temperature of about 1000 ° C., and functions sufficiently as an ignition source. Furthermore, the heater for ignition is configured by covering a heating element made of W, Mo or the like with a ceramic such as alumina, silicon carbide or silicon nitride. In addition, the conventionally well-known thing can be used for the ignition device 11, and a burner etc. can be used besides said heater.
なお、通常は、起動時以外の運転中には着火装置１１は停止することができる。運転に伴って発生する混合ガスは、燃焼領域１０における燃焼熱によって継続的に燃焼されるため、着火検出以降は着火装置１１を使用しなくてもよい。 In addition, normally, the ignition device 11 can be stopped during operation other than at the time of starting. Since the mixed gas generated along with the operation is continuously burned by the heat of combustion in the combustion region 10, the ignition device 11 may not be used after the ignition detection.
また、図１における熱交換器５０では、燃料電池モジュール２２から流過させた排ガスを熱媒体（例えば、水）と熱交換させて冷却する。温度が低下した排ガス中に含まれる水分は、配管５４を介して水タンク５５に蓄積され、制御装置９が制御する水供給用ポンプ５ａによって改質器１４に供給される。 Further, in the heat exchanger 50 in FIG. 1, the exhaust gas passed from the fuel cell module 22 is cooled by heat exchange with a heat medium (for example, water). The water contained in the exhaust gas whose temperature has dropped is accumulated in the water tank 55 through the pipe 54 and is supplied to the reformer 14 by the water supply pump 5a controlled by the controller 9.
上記起動時における着火に関する環境としては、以下に示すように３環境に分けられる。第１の環境は、外気温が氷点下などの低温の環境であり、着火が困難な環境である。第２の環境は、外気温が０℃を超える環境であって、スタック温度または改質器入口付近の温度が１００℃未満の場合の環境である。第３の環境は、スタック温度または改質器入口付近の温度が１００℃以上の場合であり、いわゆる“ホットスタート”が可能な環境である。 The environment related to ignition at the time of startup can be divided into three environments as described below. The first environment is an environment where the outside air temperature is low, such as below freezing, and is an environment where ignition is difficult. The second environment is an environment where the outside air temperature exceeds 0 ° C. and the stack temperature or the temperature near the reformer inlet is less than 100 ° C. The third environment is a case where the stack temperature or the temperature near the reformer inlet is 100 ° C. or more, and is an environment in which so-called “hot start” is possible.
制御装置９は、原燃料供給用ポンプ４ａ及び空気ブロワ３２ａの動作を制御して、燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに燃料ガスと酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御する。この場合、制御装置９は、燃焼領域１０内で、予め規定された回数の着火を試行するとともに、燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量については、着火の試行回数毎に、異なる供給量とすることが可能である。 The control device 9 controls the operation of the raw fuel supply pump 4a and the air blower 32a to supply the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and the mixed gas in which the fuel gas and the oxygen-containing gas are mixed. Control the ignition operation to ignite. In this case, the control device 9 tries a predetermined number of times of ignition within the combustion region 10, and supplies different amounts of fuel gas and oxygen-containing gas for each number of ignition trials. It is possible.
より詳細には、制御装置９は、混合ガスに着火させる制御（以下、「第一着火制御」という。）を行った後、混合ガスが着火していない場合、燃料ガスの単位時間当たりの供給量（以下、「燃料ガス流量」ともいう。）を、第一着火制御を行う場合の燃料ガスの単位時間当たりの供給量より増加させて、再度混合ガスに着火させる制御（以下、第二着火制御」という。）を行う。この制御により、第一着火制御が失敗した場合には、第二着火制御において燃料ガスの絶対的な供給量を増加させることができるため、混合ガスにおける着火性を高めることができる。 More specifically, after the control device 9 performs control to ignite the mixed gas (hereinafter referred to as "first ignition control"), if the mixed gas is not ignited, the fuel gas is supplied per unit time. Control to increase the amount (hereinafter also referred to as “fuel gas flow rate”) from the supply amount of fuel gas per unit time when performing the first ignition control and to ignite mixed gas again (hereinafter referred to as “second ignition” Control). By this control, when the first ignition control fails, the absolute supply amount of the fuel gas can be increased in the second ignition control, so that the ignitability of the mixed gas can be enhanced.
さらに、制御装置９は、上記の第一着火制御を行う場合の酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量（以下、「空気流量」または「酸素含有ガス流量」ともいう。）より、上記の第二着火制御を行う場合の酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量を変化させるように制御することができる。この制御により、第二着火制御を行う場合において、燃料ガスの供給量を増加させるだけでなく、燃料電池装置が置かれている環境に応じて、酸素含有ガスの供給量を増加または減少させることで以下に示す効果が得られる。 Furthermore, the control device 9 performs the first supply control of the oxygen-containing gas per unit time (hereinafter, also referred to as "air flow" or "oxygen-containing gas flow") when performing the first ignition control. Control can be performed to change the supply amount of oxygen-containing gas per unit time when performing dual ignition control. According to this control, when performing the second ignition control, not only the supply amount of the fuel gas is increased, but also the supply amount of the oxygen-containing gas is increased or decreased according to the environment in which the fuel cell device is placed. The following effects can be obtained.
本開示の制御装置９においては、第二着火制御を行う場合の酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量を増加させるように制御する。ところで、混合ガスにおける燃料ガスの濃度が高まると、着火性は向上するものの、燃料ガス中の有機物が不完全燃焼となるおそれがあり、煤が発生しやすくなる。そこで、燃料ガスの供給量を増加させる場合には、同時に酸素含有ガスの供給量も増加させることで、燃料ガス中の有機物が不完全燃焼状態となることを抑制できるため煤の発生を抑制できる。 In the control device 9 of the present disclosure, control is performed to increase the supply amount of the oxygen-containing gas per unit time when performing the second ignition control. When the concentration of the fuel gas in the mixed gas is increased, although the ignitability is improved, there is a possibility that the organic matter in the fuel gas may be incompletely burned, and the soot is easily generated. Therefore, in the case of increasing the supply amount of fuel gas, it is possible to suppress the occurrence of incomplete combustion of the organic substance in the fuel gas by simultaneously increasing the supply amount of oxygen-containing gas, so it is possible to suppress the generation of soot. .
制御装置９においては、上記の第一着火制御を行う場合における、燃料ガスの供給量に対する酸素含有ガスの供給量である酸素含有ガス／燃料ガス流量比（以下、単に「流量比」ともいう。）より、第二着火制御を行う場合における酸素含有ガス／燃料ガス流量比を高くするように制御することもできる。言い換えると、第一着火制御を行う場合における混合ガス中の燃料ガスの濃度より、第二着火制御を行う場合における混合ガス中の燃料ガスの濃度が低くなるように制御する。すなわち、燃料ガスの絶対的な供給量を増加させることで着火性が向上する一方、混合ガス中の燃料ガスの濃度を相対的に低くすることで煤の発生をも抑制できることとなる。 The control device 9 also refers to an oxygen-containing gas / fuel gas flow ratio (hereinafter simply referred to as “flow ratio”), which is the supply amount of the oxygen-containing gas to the supply amount of fuel gas when performing the first ignition control. It is also possible to control so as to increase the oxygen-containing gas / fuel gas flow rate ratio when performing the second ignition control. In other words, control is performed such that the concentration of the fuel gas in the mixed gas in the case of performing the second ignition control is lower than the concentration of the fuel gas in the mixed gas in the case of performing the first ignition control. That is, while the ignition performance is improved by increasing the absolute supply amount of the fuel gas, it is also possible to suppress the generation of soot by relatively lowering the concentration of the fuel gas in the mixed gas.
なお、燃料電池装置の外部の外気温が非常に低い場合（例えば、外気温が−２０℃以下）などの着火困難な環境下においては、燃料ガスの供給量を増加させつつ、酸素含有ガスの供給量を減少させるようにしてもよい。これにより、混合ガスにおける燃料ガスの濃度をより高くできるため、混合ガスにおける着火性を高めることができる。 In an environment where ignition is difficult, such as when the outside air temperature outside the fuel cell device is very low (for example, the outside air temperature is -20 ° C or less), the amount of oxygen-containing gas is increased while the amount of fuel gas supplied is increased. The supply amount may be reduced. Thereby, since the concentration of the fuel gas in the mixed gas can be further increased, the ignitability in the mixed gas can be enhanced.
なお、制御装置９が制御する第二着火制御については、外気温センサ１２によって検出された燃料電池モジュール２２周囲の外気温が、制御装置９において予め設定された温度以下の場合に実行してもよいし、内部温度センサ１３によって検出された燃料電池モジュール２２内部の温度、例えばセルスタック１８の温度が、制御装置９で予め設定された温度以下の場合に実行してもよい。 The second ignition control controlled by the controller 9 is executed even if the outside air temperature around the fuel cell module 22 detected by the outside air temperature sensor 12 is equal to or lower than the temperature preset in the controller 9. Alternatively, it may be performed when the temperature inside the fuel cell module 22 detected by the internal temperature sensor 13, for example, the temperature of the cell stack 18, is lower than or equal to the temperature preset by the controller 9.
また、制御装置９は、図示しない温度センサによって検出された燃焼領域１０の温度に基づいて、着火が成功したか否か判定する。着火の成否判定の具体例としては、着火試行後に燃焼領域１０の温度を少なくとも２回計測し、その間の温度上昇が規定値を超えた場合に着火が成功したと判定する方法がある。また、上記温度センサが予め定めた温度以上を検出した場合に着火が成功したと判断する方法もある。 Further, the control device 9 determines whether or not the ignition has succeeded based on the temperature of the combustion area 10 detected by a temperature sensor (not shown). As a specific example of the ignition success / failure determination, there is a method of measuring the temperature of the combustion region 10 at least twice after the ignition trial and determining that the ignition is successful if the temperature rise during that time exceeds a specified value. There is also a method of judging that the ignition is successful when the temperature sensor detects a predetermined temperature or higher.
そして、着火が成功した場合、制御装置９は、上記の酸素含有ガス／燃料ガス流量比を、着火する前における酸素含有ガス／燃料ガス流量比より高くするように制御してもよい。この制御により、混合ガス中の燃料ガスの濃度を相対的に低くすることで煤の発生を抑制できる。 Then, when the ignition is successful, the controller 9 may control the oxygen-containing gas / fuel gas flow ratio to be higher than the oxygen-containing gas / fuel gas flow ratio before ignition. By this control, the generation of soot can be suppressed by relatively lowering the concentration of the fuel gas in the mixed gas.
また、制御装置９は、予め設定された燃料ガス流量及び酸素含有ガス流量になるように、燃料ガスの供給量及び酸素含有ガスの供給量を段階的に変化させてもよい。この制御により、安定的に燃焼継続させるために設定されたガス流量へと徐々に変化させるので、着火した混合ガスが失火することを抑制できる。 Further, the control device 9 may change the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxygen-containing gas in a stepwise manner so that the fuel gas flow rate and the oxygen-containing gas flow rate set in advance are obtained. This control gradually changes the flow rate of the gas set to stably continue the combustion, so that it is possible to suppress the misfiring of the ignited mixed gas.
なお、上記の着火制御は、起動時の着火で行うだけでなく、運転時に失火してしまった場合の着火で行うこともできる。 The above-described ignition control can be performed not only by ignition at the time of start-up, but also by ignition when misfired at the time of operation.
図２は、本実施形態に係る燃料電池装置におけるセルスタック装置の外観を示す斜視図である。セルスタック装置１は、原燃料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質器１４と、燃料電池セル１７を複数個配列して電気的に接続してなるセルスタック１８と、燃料電池セル１７に燃料ガスを供給するためのマニホールド２０とを備える。 FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the cell stack device in the fuel cell device according to the present embodiment. The cell stack device 1 includes a reformer 14 that reforms a raw fuel gas to generate a fuel gas, a cell stack 18 formed by arranging a plurality of fuel cells 17 and electrically connecting them, and a fuel cell And a manifold 20 for supplying a fuel gas.
改質器１４は、例えば、炭化水素ガスである天然ガス、メタノール、灯油などの原燃料ガスと水蒸気とにより改質反応させて水素ガスを含む燃料ガスを生成する。改質反応では、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素と、残存成分であるメタン及び水蒸気とを含んだ燃料ガスが得られる。 The reformer 14 performs a reforming reaction with, for example, a natural gas which is a hydrocarbon gas, a raw fuel gas such as methanol, kerosene and the like, and a steam to generate a fuel gas containing hydrogen gas. In the reforming reaction, a fuel gas containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, and the remaining components methane and steam is obtained.
改質反応には改質触媒が用いられ、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ−アルミナ、α−アルミナ及びコージェライトなどの多孔質担体のいずれか一種に、Ｒｕ、Ｐｔなどの貴金属やＮｉ、Ｆｅなどの卑金属を担持させた改質触媒を用いることができる。 A reforming catalyst is used for the reforming reaction, and it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability. For example, any of porous supports such as γ-alumina, α-alumina and cordierite For example, a reforming catalyst supporting a noble metal such as Ru or Pt or a base metal such as Ni or Fe can be used.
改質器１４には、燃料ガスを内部に供給するための原燃料ガス供給管４と、水を内部に供給するための水供給管５とが設けられ、燃料電池セル１７（セルスタック１８）の上方に所定の間隔をあけて配置される。改質反応によって発生した燃料ガスは、改質器１４から燃料ガス供給管７を通ってマニホールド２０へと供給される。 The reformer 14 is provided with a raw fuel gas supply pipe 4 for supplying fuel gas to the inside and a water supply pipe 5 for supplying water to the inside, and a fuel cell 17 (cell stack 18) Are arranged at predetermined intervals above the. The fuel gas generated by the reforming reaction is supplied from the reformer 14 to the manifold 20 through the fuel gas supply pipe 7.
セルスタック１８は、内部にガス流路を有する燃料電池セル１７を複数個立設させた状態で、燃料電池セル１７間に集電部材１９を介して電気的に直列に接続して構成される。 The cell stack 18 is configured to be electrically connected in series between the fuel cells 17 via the current collecting member 19 in a state where a plurality of fuel cells 17 having gas flow paths are set up. .
マニホールド２０は、セルスタック１８を構成する燃料電池セル１７の下端を固定するとともに、各燃料電池セル１７に、改質器１４で生成された燃料ガスを供給する。 The manifold 20 fixes the lower end of the fuel cells 17 constituting the cell stack 18 and supplies the fuel gas generated by the reformer 14 to each fuel cell 17.
セルスタック１８の両端部側には、燃料電池セル１７の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する集電部材１９が配置されている。 On both end sides of the cell stack 18, a current collecting member 19 having a current drawing portion for collecting and drawing out the current generated by the power generation of the fuel cell 17 is disposed.
また、燃料電池セル１７の上方で、燃料電池セル１７と改質器１４との間の燃焼領域１０では、燃料電池セル１７で使用されなかった燃料ガス及び酸素含有ガスを含むオフガスが燃焼される。燃焼領域１０には、着火装置１１が設けられている。 Further, in the combustion area 10 between the fuel cell 17 and the reformer 14 above the fuel cell 17, the off gas including the fuel gas and the oxygen-containing gas not used in the fuel cell 17 is burned. . In the combustion area 10, an ignition device 11 is provided.
燃焼領域１０で発生した燃焼熱によって改質器１４の内部温度を上昇させることができ、改質器１４にて効率よく改質反応を行うことができる。 The internal temperature of the reformer 14 can be raised by the heat of combustion generated in the combustion region 10, and the reformer 14 can perform the reforming reaction efficiently.
燃料電池セル１７としては、内部を燃料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で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層及び酸素側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルであってもよい。 The fuel battery cell 17 is a hollow flat plate type having a gas flow path through which fuel gas flows in the longitudinal direction, and a fuel side electrode layer, a solid electrolyte layer and an oxygen side electrode layer are provided in order on the surface of the support. The solid oxide fuel cell may be
なお、燃料電池セル１７は、上記以外に例えば円筒状、平板状の燃料電池セルを用いることもでき、また支持体の表面に酸素側電極層、固体電解質層及び燃料側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルとすることもできる。 In addition to the above, for example, a cylindrical or flat fuel cell may be used as the fuel cell 17. Alternatively, an oxygen-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and a fuel-side electrode layer may be sequentially provided on the surface of the support. The solid oxide fuel cell can be
次に、制御装置９における着火制御について具体的に説明する。図３は、本実施形態に係る着火制御における燃料ガス流量及び空気流量の具体例を示す図である。図３には、着火工程と、着火後に移行する昇温工程における、燃料ガス流量および空気流量の具体例を示している。ここで、昇温工程とは、着火後に燃料ガスおよび酸素含有ガスを供給して燃焼させながら、改質器における改質反応が継続する温度になるまで昇温させる工程をいう。なお、図３における「流量比」は、燃料ガス流量に対する空気流量の割合を示している。 Next, the ignition control in the control device 9 will be specifically described. FIG. 3 is a view showing a specific example of the fuel gas flow rate and the air flow rate in the ignition control according to the present embodiment. FIG. 3 shows specific examples of the fuel gas flow rate and the air flow rate in the ignition step and the temperature raising step after ignition. Here, the temperature raising step refers to a step of heating up to a temperature at which the reforming reaction in the reformer continues while supplying and burning the fuel gas and the oxygen-containing gas after ignition. The "flow rate ratio" in FIG. 3 indicates the ratio of the air flow rate to the fuel gas flow rate.
図３の具体例では、着火の試行回数は３回であり、予め着火工程における１回目〜３回目のそれぞれの試行における燃料ガス流量、空気流量（何れも単位は［Ｌ／ｍｉｎ］）及び流量比を規定している。さらに、図３では、試行回数が増えるに従って、燃料ガス流量、空気流量及び流量比のいずれも増加するように規定している。これは、燃料ガス流量と空気流量については、試行回数が増えるに従って徐々に増加させる一方、燃料ガスの濃度は逆に徐々に小さくさせている。これは、下記の（ａ）〜（ｃ）の事実に基づいている。
（ａ）燃料ガスの濃度を高くした方が着火しやすい。
（ｂ）同程度の流量比の場合は燃料ガス流量を上げた方が着火しやすい。
（ｃ）燃料ガス流量が高い場合は、流量比を上げても着火しやすい。
In the specific example of FIG. 3, the number of ignition trials is three, and the fuel gas flow rate, the air flow rate (all in units of [L / min]) and the flow rates in each of the first to third trials in the ignition step It defines the ratio. Furthermore, in FIG. 3, it is specified that the fuel gas flow rate, the air flow rate, and the flow rate ratio all increase as the number of trials increases. The fuel gas flow rate and the air flow rate are gradually increased as the number of trials increases, while the concentration of the fuel gas is gradually decreased. This is based on the following facts (a) to (c).
(A) It is easier to ignite if the concentration of fuel gas is increased.
(B) In the case of a similar flow ratio, it is easier to ignite if the fuel gas flow rate is increased.
(C) If the fuel gas flow rate is high, it is easy to ignite even if the flow rate ratio is increased.
したがって、上記の着火制御を行うことによって、混合ガスにおける着火性を高めることができるとともに、燃焼領域１０への過剰に高濃度な燃料ガスの供給を抑えることによって、着火時における不完全燃焼の発生を抑えて一酸化炭素または煤の発生を抑制することも可能となる。 Therefore, by performing the above-described ignition control, it is possible to enhance the ignitability of the mixed gas and to suppress the supply of the excessively high concentration fuel gas to the combustion region 10, thereby generating the incomplete combustion at the time of ignition. It is also possible to suppress the generation of carbon monoxide or soot by suppressing the
さらにまた、図３においては、着火工程から昇温工程への移行時における、燃料ガス流量および空気流量についても例示している。制御装置９は、燃料ガス流量について単位時間（１０秒）当たり「−０．１[Ｌ]」ずつ変化させ、空気流量については単位時間（１０秒）当たり「−１．０[Ｌ]」ずつ変化させ、着火が成功した試行回数における流量から予め設定された昇温工程における流量になるように、段階的に流量を変化させて制御する。このように、燃料ガス流量及び空気流量を徐々に変化させることにより、着火した混合ガスが失火してしまう、いわゆる“炎切れ”を防止することが可能となる。なお、図３に示した着火工程については、着火性が悪くなる、外気温が０℃以下の低温環境下においてのみ実施するものであってもよい。 Furthermore, FIG. 3 also illustrates the fuel gas flow rate and the air flow rate at the time of transition from the ignition step to the temperature raising step. The controller 9 changes the fuel gas flow rate by "-0.1 [L]" per unit time (10 seconds), and the air flow rate by "-1.0 [L]" per unit time (10 seconds) The flow rate is changed stepwise and controlled so that the flow rate is changed from the flow rate in the number of trials in which ignition is successful to the flow rate in the preset temperature raising step. As described above, by gradually changing the fuel gas flow rate and the air flow rate, it is possible to prevent so-called "burn out" in which the ignited mixed gas is misfired. The ignition step shown in FIG. 3 may be carried out only in a low temperature environment where the outside air temperature is 0 ° C. or less, where the ignitability deteriorates.
図４は、本実施形態に係る燃料電池装置のシステム遷移図の一例であり、燃料電池装置１００によって発電を行う場合の制御装置９の制御手順を示している。 FIG. 4 is an example of a system transition diagram of the fuel cell device according to the present embodiment, and shows a control procedure of the control device 9 in the case where the fuel cell device 100 generates power.
制御装置９は、オペレータからシステム起動の指示を受け付けると、システムチェックを実行する（Ｓ２）。システムチェックとしては、漏電の有無、各種センサ、各種ポンプ及びバッテリ等について異常の有無などを確認し、この確認結果を、表示装置（図示せず）等を介してオペレータに通知する。 When the control device 9 receives a system activation instruction from the operator, the control device 9 executes a system check (S2). As a system check, the presence or absence of a leak, various sensors, various pumps, batteries, and the like are checked for abnormalities, etc., and the confirmation result is notified to the operator via a display device (not shown) or the like.
その後、制御装置９は、発電開始の指示を受け付けるまで、燃料電池装置１００を停止（待機）状態で保持する（Ｓ４）。 Thereafter, the control device 9 holds the fuel cell apparatus 100 in a stopped (standby) state until receiving an instruction to start power generation (S4).
その後、発電開始の指示を受け付けると、制御装置９は、起動工程に移行する（Ｓ６）。起動工程では、空気ブロワ３２ａを起動して燃焼領域１０付近に空気を供給した後（Ｓ６０）、水供給用ポンプ５ａを作動させることにより、改質水が供給される配管５４に改質水を充填する改質水充填制御（Ｓ７０）を行った後で、着火工程（Ｓ８０）に移行し、着火装置１１を起動し、原燃料ガスを供給する。改質水充填制御は着火工程より前に行われていればよく、例えば、空気ブロワ３２ａを起動させる前に行ってもよい。 Thereafter, when an instruction to start power generation is received, the control device 9 shifts to the start-up step (S6). In the start-up step, the air blower 32a is started to supply air to the vicinity of the combustion region 10 (S60), and then the water supply pump 5a is operated to supply the reformed water to the pipe 54 to which the reformed water is supplied. After performing the reforming water filling control (S70) to be filled, the process proceeds to the ignition step (S80), the ignition device 11 is started, and the raw fuel gas is supplied. The reforming water filling control may be performed prior to the ignition step, and may be performed, for example, before the air blower 32a is activated.
着火が成功すると、昇温工程（Ｓ８）に移行する。制御装置９は、着火工程から昇温工程に移行する過程で、燃料ガスの流量及び空気の流量を徐々に変化するように制御する。具体的には、上記図３に示すように、制御装置９は、着火が成功した試行回数における燃料ガス流量および空気流量から、燃料ガスの流量は１０秒当たり０．１［Ｌ］ずつ減少させ、空気の流量は、１０秒当たり１［Ｌ］ずつ増加または減少させるように制御する。 If the ignition is successful, the process proceeds to the temperature raising step (S8). The control device 9 controls the flow rate of the fuel gas and the flow rate of the air to gradually change in the process of shifting from the ignition step to the temperature raising step. Specifically, as shown in FIG. 3 above, the control device 9 decreases the flow rate of the fuel gas by 0.1 [L] per 10 seconds from the flow rate of the fuel gas and the flow rate of the air in the number of trials for which ignition was successful. , The flow rate of air is controlled to increase or decrease by 1 [L] per 10 seconds.
昇温工程では、一定の温度になるまで改質器を暖機する。この暖機の間、燃料ガス及び、空気の各流量は一定とする。例えば、燃料ガスの流量を１．２［Ｌ／ｍｉｎ］、空気の流量を２４．０［Ｌ／ｍｉｎ］とする。 In the temperature raising step, the reformer is warmed up to a constant temperature. During this warm-up, the flow rates of fuel gas and air are constant. For example, the flow rate of fuel gas is 1.2 [L / min], and the flow rate of air is 24.0 [L / min].
さらに、発電工程（Ｓ１０）では、燃料電池装置１００を用いた発電が実施される。その後、オペレータから「停止」の指示を受け付けると、制御装置９は、停止工程（Ｓ１２）に移行する。停止工程では、燃料電池モジュール２２内の温度が所定温度以下となった場合に、スタック装置への燃料ガスの供給を停止して、燃料電池モジュール２２内の温度を徐々に下がるように制御装置９が制御する。 Furthermore, in the power generation step (S10), power generation using the fuel cell device 100 is performed. Thereafter, when the instruction of “stop” is received from the operator, the control device 9 shifts to the stop step (S12). In the stopping step, when the temperature in the fuel cell module 22 becomes lower than a predetermined temperature, the control device 9 is configured to stop the supply of fuel gas to the stack device and gradually lower the temperature in the fuel cell module 22. Control.
図５は、本実施形態に係る燃料電池装置における着火工程の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、着火性が悪くなる、外気温が０℃以下の低温環境（上記第１の環境）下においてのみ本開示の着火工程が行われるものとする。まず、制御装置９は、外気温センサ１２によって検出された外気温が０℃以下の場合は（Ｓ８２でＹｅｓ）、低温フラグを“ＯＮ”に設定する（Ｓ８４）。 FIG. 5 is a flowchart showing the details of the ignition process in the fuel cell device according to the present embodiment. In the present embodiment, it is assumed that the ignition process of the present disclosure is performed only in a low temperature environment (the first environment described above) in which the outside air temperature is 0 ° C. or less where the ignitability deteriorates. First, when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 12 is 0 ° C. or less (Yes in S82), the control device 9 sets the low temperature flag to “ON” (S84).
さらに、制御装置９は、内部温度センサ１３によって検出されたセルスタック１８の温度が１００℃未満の場合は、いわゆるホットスタートが可能でないと判断して（Ｓ８６でＮｏ）、かつ上記低温フラグが“ＯＮ”の場合は（Ｓ８８でＹｅｓ）、低温環境（上記第１の環境）下での着火のため、図３に示した着火工程の各試行回数に対応した燃料ガス流量および空気流量の値を設定する（Ｓ９０）。一方、上記低温フラグが“ＯＮ”でない場合は（Ｓ８８でＮｏ）、外気温が０℃を超える環境（上記第２の環境下）での着火のための燃料ガス流量および空気流量の値を設定する（Ｓ９２）。この場合、例えば、上記昇温工程と同様、燃料ガスの流量を１．２［Ｌ／ｍｉｎ］、空気の流量を２４．０［Ｌ／ｍｉｎ］に設定する。 Furthermore, when the temperature of the cell stack 18 detected by the internal temperature sensor 13 is less than 100 ° C., the control device 9 determines that so-called hot start is not possible (S86: No) and the low temperature flag is “ In the case of “ON” (Yes in S88), the value of the fuel gas flow rate and the air flow rate corresponding to the number of trials of the ignition process shown in FIG. 3 is set for ignition under a low temperature environment (the first environment above). It sets (S90). On the other hand, when the low temperature flag is not "ON" (No in S88), the values of the fuel gas flow rate and the air flow rate for ignition in the environment where the outside air temperature exceeds 0 ° C (under the second environment) are set (S92). In this case, for example, the flow rate of the fuel gas is set to 1.2 [L / min] and the flow rate of the air to 24.0 [L / min], as in the temperature raising step.
その後、制御装置９は、ヒータの予熱を行うための指示を行い（Ｓ９４）、第１回目の着火を試行する。具体的には、燃焼領域１０が所定の温度となった場合に予め設定された流量の燃料ガス及び空気を供給する（Ｓ９６）。制御装置９は、着火が成功した場合は（Ｓ９８でＹｅｓ）、本処理を終了し、次の昇温工程（Ｓ８）に移行する。着火の試行は、規定した回数（例えば、３回）実行する（Ｓ９６〜Ｓ１１０）。 Thereafter, the control device 9 instructs the heater to be preheated (S94), and tries the first ignition. Specifically, when the combustion area 10 reaches a predetermined temperature, fuel gas and air having a flow rate set in advance are supplied (S96). When the ignition succeeds (Yes in S98), the control device 9 ends the present process and shifts to the next temperature raising step (S8). The trial of the ignition is performed a prescribed number of times (for example, three times) (S96 to S110).
着火の際、制御装置９は、予め規定されている試行回数に応じた燃料ガス流量及び空気流量の各値になるように、原燃料供給用ポンプ４ａ及び空気ブロワ３２ａを制御する。 At the time of ignition, the control device 9 controls the raw fuel supply pump 4a and the air blower 32a so that the values of the fuel gas flow rate and the air flow rate correspond to the predetermined number of trials.
制御装置９は、規定回数の試行で着火できなかった場合は（Ｓ１１２でＮｏ）、成功フラグを“ＯＦＦ”に設定して（Ｓ１１４）、本処理を終了する。 When the control device 9 can not be ignited after the specified number of trials (No in S112), the success flag is set to "OFF" (S114), and the present process ends.
図６は、ホットスタート時（上記第３の環境）の着火工程の詳細を示すフローチャートである。まず、制御装置９は、ヒータの予熱を行い（Ｓ１８２）、改質水ポンプを駆動後（Ｓ１８４）、第１回目の着火を試行する（Ｓ１８６）。制御装置９は、着火が成功した場合は（Ｓ１８８でＹｅｓ）、成功フラグを“ＯＮ”に設定して（Ｓ１９０）本処理を終了し、次の昇温工程（Ｓ８）に移行する。着火の試行は、規定した回数（例えば、３回）実行する（Ｓ１８２〜Ｓ１９２）。 FIG. 6 is a flowchart showing details of the ignition process at the time of hot start (the third environment). First, the control device 9 preheats the heater (S182), drives the reforming water pump (S184), and tries a first ignition (S186). When the ignition succeeds (Yes in S188), the control device 9 sets the success flag to "ON" (S190), ends the present processing, and shifts to the next temperature raising step (S8). The ignition trial is performed a prescribed number of times (for example, three times) (S182 to S192).
着火の試行に際して、制御装置９は、予め規定されている燃料ガス流量及び空気流量に基づいて、原燃料供給用ポンプ４ａ及び空気ブロワ３２ａを制御する。これによって、空気ブロワ３２ａが駆動され、空気供給管３２を介して燃焼領域１０に空気が供給される。 At the time of the ignition trial, the control device 9 controls the raw fuel supply pump 4a and the air blower 32a based on the fuel gas flow rate and the air flow rate defined in advance. As a result, the air blower 32 a is driven to supply air to the combustion area 10 via the air supply pipe 32.
制御装置９は、規定回数の試行で着火できなかった場合は（Ｓ１９２でＮｏ）、成功フラグを“ＯＦＦ”に設定して（Ｓ１９４）、本処理を終了する。 When the control device 9 can not be ignited after the specified number of trials (S192: No), the success flag is set to "OFF" (S194), and the process ends.
なお、上記の実施形態においては、外気温が０℃以下の場合に本開示の着火工程を実行することとしたが、これに限定するものではなく、その他の外気温の場合に本開示の着火工程を実行してもよい。これにより、第一着火制御で着火が失敗した場合には、第二着火制御を実施して混合ガスにおける着火性を高めることができる。 In the above embodiment, although the ignition step of the present disclosure is performed when the outside temperature is 0 ° C. or less, the present invention is not limited to this, and the ignition of the present disclosure may be performed in other outside temperatures. A process may be performed. As a result, when the ignition fails in the first ignition control, the second ignition control can be performed to enhance the ignition performance of the mixed gas.
また、図１に示す燃料電池装置１００の制御装置９および記憶装置８を燃料電池装置１００の外部に有する構成として実現することもできる。 Further, the control device 9 and the storage device 8 of the fuel cell device 100 shown in FIG. 1 can be realized as a configuration having the fuel cell device 100 outside.
さらに、本開示に係る制御装置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。 Furthermore, the present invention can be realized as a control method including a characteristic control step in the control device according to the present disclosure, or as a control program for causing a computer to execute the above step.
なお、セルスタック装置１は、ＳＯＦＣに限定されず、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、および溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。また、セルスタック装置１は、改質器１４と同じ筺体内に含まれなくてもよい。 In addition, the cell stack apparatus 1 is not limited to SOFC, For example, a polymer electrolyte fuel cell (Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC)), a phosphoric acid fuel cell (Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)), and a molten carbonate The fuel cell may be a fuel cell such as a fuel cell (Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)). Further, the cell stack device 1 may not be included in the same casing as the reformer 14.
以上、実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態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、組合せ及び改良等が可能である。 As mentioned above, although embodiment was described in detail, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, a combination, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１ セルスタック装置
４ 原燃料ガス供給管
４ａ 原燃料供給用ポンプ
９ 制御装置
１０ 燃焼領域
１１ 着火装置
１２ 外気温センサ
１３ 内部温度センサ
１７ 燃料電池セル
１８ セルスタック
２２ 燃料電池モジュール
３２ 空気供給管
３２ａ 空気ブロワ
１００ 燃料電池装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 cell stack apparatus 4 raw fuel gas supply pipe 4a pump for raw fuel supply 9 control apparatus 10 combustion area 11 ignition apparatus 12 outside air temperature sensor 13 internal temperature sensor 17 fuel cell 18 cell stack 22 fuel cell module 32 air supply pipe 32a air Blower 100 fuel cell device
Claims (10)
該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う発電装置。 With fuel cells,
A control device for controlling an amount of supplied fuel gas and oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and an ignition operation for igniting a mixed gas of the fuel gas and the oxygen-containing gas;
When the control device performs the first ignition control to ignite the mixed gas and then performs the first ignition control when the mixed gas is not ignited, the amount of supply of the fuel gas per unit time is performed The power generation device which performs 2nd ignition control which makes it increase from the supply amount per unit time of the said fuel gas, and makes said mixed gas ignite again.
前記第一着火制御を行う場合の前記酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量より、前記第二着火制御を行う場合の前記酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量を変化させる請求項１に記載の発電装置。 The controller is
The supply amount per unit time of the oxygen-containing gas when performing the second ignition control is changed based on the supply amount per unit time of the oxygen-containing gas when performing the first ignition control. Power generator.
前記第一着火制御を行う場合の前記酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量より、前記第二着火制御を行う場合の前記酸素含有ガスの単位時間当たりの供給量を増加させる請求項２に記載の発電装置。 The controller is
The supply amount per unit time of the oxygen-containing gas in the case of performing the second ignition control is increased from the supply amount per unit time of the oxygen-containing gas in the case of performing the first ignition control. Power generator.
前記第一着火制御を行う場合における、前記燃料ガスの供給量に対する前記酸素含有ガスの供給量である酸素含有ガス／燃料ガス流量比より、前記第二着火制御を行う場合における前記酸素含有ガス／燃料ガス流量比を高くする請求項３に記載の発電装置。 The controller is
In the case where the second ignition control is performed based on the oxygen-containing gas / fuel gas flow ratio, which is the supply amount of the oxygen-containing gas with respect to the supply amount of the fuel gas, in the case where the first ignition control is performed The power generator according to claim 3, wherein the fuel gas flow ratio is increased.
該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御し、
前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より、増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う制御装置。 A control device for controlling one or more power generation devices provided with a fuel cell, comprising:
Controlling supply amounts of a fuel gas and an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and an ignition operation of igniting a mixed gas of the fuel gas and the oxygen-containing gas;
After performing the first ignition control to ignite the mixed gas, if the mixed gas is not ignited, the amount of the fuel gas supplied per unit time is the fuel gas in the case where the first ignition control is performed A control device that performs a second ignition control that causes the mixed gas to ignite again by increasing the supply amount per unit time.
該燃料電池に供給される燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量並びに前記燃料ガスと前記酸素含有ガスとが混合した混合ガスに着火させる着火動作を制御する制御ステップと、
前記混合ガスに着火させる第一着火制御を行った後、前記混合ガスが着火していない場合、前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量を、前記第一着火制御を行う場合の前記燃料ガスの単位時間当たりの供給量より増加させて再度前記混合ガスに着火させる第二着火制御を行う再着火ステップと、を実行させる制御プログラム。 A control device for controlling a power generation device including a fuel cell;
A control step of controlling supply amounts of fuel gas and oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and an ignition operation of igniting mixed gas of the fuel gas and the oxygen-containing gas;
After performing the first ignition control to ignite the mixed gas, if the mixed gas is not ignited, the amount of the fuel gas supplied per unit time is the fuel gas in the case where the first ignition control is performed A control program for executing a reignition step of performing a second ignition control of causing the mixed gas to ignite again by increasing the supply amount per unit time.
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