JPH11283653A

JPH11283653A - 燃料電池発電装置およびその劣化診断方法

Info

Publication number: JPH11283653A
Application number: JP10083671A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Babasaki; 忠利馬場崎; Tetsuo Take; 武　　哲夫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、セルスタックの発電限界まで
安定に発電を継続する燃料電池発電装置およびその劣化
診断方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、定期的に電力変換装置１０の入
力電力を変化させる入力電力制御回路２５と、セルスタ
ック５から出力される排ガス流量を検出する排ガス流量
検出回路２６と、劣化の基準となる排ガス流量を出力す
る排ガス流量基準回路２８と、定期的な測定時刻と排ガ
ス流量から排ガス基準値に達する時間を推定する残寿命
推定回路２７とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料及び空気から電
気エネルギーを出力する燃料電池発電装置およびその劣
化診断方法に関する。

【０００２】また本発明は、セルスタック出力電力と電
池冷却水セルスタック出口温度もしくは電池冷却水流量
との関係、または電池冷却水セルスタック出口温度と電
池冷却水セルスタック入口温度と電池冷却水流量から計
算したセルスタック発熱量とセルスタック出力電力との
関係を、予めセルスタック出力電力に対して設定した各
基準値と比較することによって劣化検出が可能な燃料電
池発電装置およびその劣化診断方法に関する。

【０００３】また本発明は、セルスタック出力電力と排
熱回収水流量もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収
装置入口温度と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量
から導出した排熱回収装置熱交換量とセルスタック出力
電力の関係を、予めセルスタック出力電力に対して設定
した各基準値と比較することによってセルスタックの劣
化検出が可能な燃料電池発電装置およびその劣化診断方
法に関する。

【０００４】また本発明は、電力変換装置出力電力と補
機用電力変換装置入力電力の関係を、予め電力変換装置
出力電力に対して設定した補機用電力変換装置入力電力
の各基準値と比較することによって劣化検出が可能な燃
料電池発電装置およびその劣化診断方法に関する。

【０００５】

【従来の技術】図１８に燃料電池発電装置の従来例とし
て、都市ガスを燃料としてリン酸型の燃料電池発電装置
３０の構成を示す。本装置の主な構成要素は、改質装置
２、燃料極６と電解質７と酸化剤極８よりなるセルスタ
ック５、電力変換装置１０、排熱回収装置２０である。
以下に図１８を用いて、この従来の燃料電池発電装置の
作用について説明する。

【０００６】従来の燃料電池発電装置は、都市ガス等の
燃料１を水素３に変換する改質装置２により、セルスタ
ック５に所定量の水素３を供給する。セルスタック５で
は水素３と酸素４の化学反応により発電が起こり、電気
エネルギー９が発生する。前記セルスタック５から出力
された電気エネルギー９は電力変換装置１０に入力され
る。電力変換装置１０に入力された電気エネルギー９は
適当な電圧に変換されて負荷に供給される。セルスタッ
ク５に設けられた冷却器１５には電池冷却水配管１６が
接続され、電池冷却水を冷却器５に供給することによっ
てセルスタック５の冷却を行い、発電に伴う発熱による
セルスタック５の温度上昇を抑える。電池冷却水配管１
６には気水分離器１７が接続される。気水分離器１７に
は改質用蒸気配管１９と排熱回収水配管１８も接続され
る。気水分離器１７から電池冷却水を電池冷却水配管１
６を経て冷却器１５に供給する。電池冷却水は、冷却器
１５でのセルスタック５の冷却過程で蒸気と高温水に変
わる。冷却器１５を出た高温水と蒸気は電池冷却水配管
１６を通じて気水分離器１７に戻される。気水分離器１
７に戻された蒸気は、改質用蒸気として改質用蒸気配管
１９を経て改質器２に供給される。気水分離器１７に戻
された高温水は、排熱回収水として排熱回収水配管１８
を経て排熱回収装置２０に供給され、排熱回収される。
排熱回収装置２０での排熱回収により温度が下がった排
熱回収水は、排熱回収水配管１８を経て気水分離器１７
に戻され、電池冷却水として利用される。

【０００７】ここで、セルスタック５の出力電圧はセル
スタック電圧検出回路１１により常時検出され、電圧検
出回路１１ではセルスタック５の出力電圧に相当する電
圧信号を出力する。電圧検出回路１１から出力される電
圧信号と基準電圧回路１２から出力される電圧信号とは
比較回路１３に入力され、基準電圧回路１２の出力信号
より電圧検出回路１１の出力信号が小さいときに比較回
路１３から劣化信号１４を出力する。

【０００８】図１９に燃料電池発電装置の従来の他の例
として、都市ガスを燃料としたリン酸型の燃料電池発電
装置３０の構成を示す。本装置の主な構成要素は、改質
装置２、燃料極６と電解質７と酸化剤極８よりなるセル
スタック５、電力変換装置１０、空気ブロア２３、電池
冷却水ポンプ２１、排熱回収装置２０である。以下に図
１９を用いて、この従来の燃料電池発電装置の作用につ
いて説明する。

【０００９】従来の燃料電池発電装置は、都市ガス等の
燃料１を水素３に変換する改質装置２により、セルスタ
ック５に所定量の水素３を供給する。セルスタック５で
は前記水素３と酸素４の化学反応により発電を行い、電
気エネルギー９を発生させる。前記セルスタック５から
出力された電気エネルギー９は電力変換装置１０と補機
用電力変換装置２４に入力される。電力変換装置１０に
入力された電気エネルギー９は適当な電圧に変換されて
負荷に供給される。補機用電力変換装置２４に入力され
た電気エネルギー９は電気ブロア２３及び電池冷却水ポ
ンプ２１に供給される。セルスタック５に設けられた冷
却器１５には電池冷却水配管１６が接続される。電池冷
却水配管１６には排熱を回収する排熱回収装置２０と電
池冷却水の流量を調節する電池冷却水ポンプ２１が接続
される。電池冷却水ポンプ２１には冷却水タンク２２が
接続され、電池冷却水の補給を行う。

【００１０】ここで、セルスタック５の出力電圧はセル
スタック電圧検出回路１１により常時検出され、電圧検
出回路１１ではセルスタック５の出力電圧に相当する電
圧信号を出力する。電圧検出回路１１から出力される電
圧信号と基準電圧回路１２から出力される電圧信号とは
比較回路１３に入力され、基準電圧回路１２の出力信号
より電圧検出回路１１の出力信号が小さいときに比較回
路１３から劣化信号１４を出力する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセルスタック電圧検出回路１１を用いて出力電圧に
よりセルスタック５の劣化を判定した場合、セルスタッ
ク５の発電能力を十分に使いきれずに劣化（＝発電能力
不足）と判断する恐れがある。すなわち、セルスタック
５の出力電圧はセルスタック５の劣化とともに低下する
が、燃料１を改質した水素３の供給量を増加すれば、セ
ルスタック５は定格電力の発電が可能で、セルスタック
５はまだ劣化に到っていない。

【００１２】本発明の目的は、セルスタックの物理的な
発電限界を検出することができないという問題点を解決
し、有効にセルスタックを利用できる燃料電池発電装置
およびその劣化診断方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、セルスタック
の出力電力を任意の設定出力に合せたときのセルスタッ
クの排ガス流量または燃料ガス流量を定期的に測定する
ことと、セルスタックの排ガス流量または燃料ガス流量
を所定の値と比較することによって、セルスタックの劣
化を診断することと、定期的な測定時刻と排ガス流量ま
たは燃料ガス流量との関係より、これらの流量が所定の
値に到達するまでの時間を推定することを最も主要な特
徴とする。従来の技術とは、セルスタックの出力電圧で
はなく、セルスタックの排ガス流量または燃料ガス流量
からセルスタックの劣化を診断するという点が異なる。

【００１４】すなわちこのように形成された燃料電池発
電装置は定期的にセルスタックの排ガス流量または燃料
ガス流量を計測している。セルスタックは運転時間の経
過とともに、セルの構成要素である酸化剤極及び燃料極
の触媒の劣化、酸化剤極触媒層の濡れの低下等によりセ
ルの出力電圧が低下し、運転初期と同出力を維持するに
は出力電流を増加させる必要がある。出力電流を増加さ
せるには燃料ガス流量を運転初期より増加させるため、
燃料ガス流量の増加及び反応に寄与しない排ガス流量の
増加が生じる。一方、排ガス流量基準回路及び燃料ガス
流量基準回路には、セルスタックの燃料ガス及び排ガス
流量の劣化に相当する基準流量を記憶させておく。この
結果、測定時の燃料ガス流量及び排ガス流量が基準値よ
り大きくなった時に劣化と診断する。また、劣化診断回
路は、定期的な測定時刻と燃料ガス流量または排ガス流
量を記憶しておき、現在までの運転時間と燃料ガス流量
または排ガス流量の関係から、これらの流量が劣化の基
準となる流量値に達するまでの時間を推定する。

【００１５】また本発明は、セルスタック出力電力と電
池冷却水のセルスタック出口温度もしくは電池冷却水流
量を検出、または電池冷却水のセルスタック入口温度と
電池冷却水のセルスタック出口温度と電池冷却水流量を
検出することによってセルスタックの劣化検出を行うこ
とを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、あるセル
スタック出力電力に対して、測定された電池冷却水セル
スタック出力温度もしくは電池冷却水流量、または電池
冷却水のセルスタック出口温度と電池冷却水のセルスタ
ック入口温度と電池冷却水流量から計算したセルスタッ
ク発熱量を、予めセルスタック出力電力に対して設定し
た各基準値と比較演算器で比較演算を行い、セルスタッ
クの劣化を検出する点が異なる。

【００１６】また本発明は、セルスタック出力電力と排
熱回収水流量もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収
装置入口温度と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量
を検出することによってセルスタックの劣化検出を行う
ことを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、あるセ
ルスタック出力電力に対して測定された排熱回収水流量
もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収装置入口温度
と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量から計算した
排熱回収装置熱交換量を、予めセルスタック出力電力に
対して設定した各基準値と比較演算器で比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する点が異なる。

【００１７】また本発明は、電力変換装置出力電力と補
機用電力変換装置入力電力を検出することによってセル
スタックの劣化検出を行うことを最も主要な特徴とす
る。従来の技術とは、ある電力変換装置出力電力に対し
て測定された補機用電力変換装置入力電力を、予め電力
変換装置出力電力に対して設定した補機用電力変換装置
入力電力の基準値と比較演算器で比較演算を行い、セル
スタックの劣化を検出する点が異なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明の第１の実施形態例を表す構
成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図１を用い
て本発明を説明する。本実施形態例は、従来例とは、出
力電圧検出回路が不要になった点、定期的に電力変換装
置１０の入力電力を設定電力値に変化させる入力電力制
御回路２５、セルスタック５に接続される排ガス流量検
出回路２６、定期的な測定を入力電力制御回路２５に指
示するとともに、測定時刻と排ガス流量検出回路２６の
出力とから、排ガス流量の運転時間に対する増加具合か
らセルスタックの残寿命を推定する残寿命推定回路２７
を新たに設けた点が異なる。

【００２０】次に本実施形態例の作用について説明す
る。

【００２１】残寿命推定回路２７は定期的に入力電力制
御回路２５に測定を行う信号を出力する。入力電力制御
回路２５は残寿命推定回路２７の信号により電力変換装
置１０の出力を変化させ、電力変換装置１０の入力電力
（＝セルスタックの出力電力）を適当な設定値（例えば
定格容量）に変化させる。排ガス流量検出回路２６はセ
ルスタック５の排出ガス流量を検出する。排ガス流量検
出回路２６の出力は、比較回路１３に入力される。比較
回路１３は排ガス流量検出回路２６の出力と排ガス流量
基準回路２８の出力とを入力し、排ガス流量検出回路２
６の出力が排ガス流量基準回路２８の出力より大きくな
った場合に劣化信号１４を出力する。残寿命推定回路２
７は運転時間と測定時刻を記憶しておくとともに排ガス
流量検出回路２６の出力を入力し、運転時間に対するセ
ルスタックの排出ガス流量との関係から、排ガス流量が
セルスタック５の劣化に相当する排ガス流量基準値に達
するまでの時間の推定を行い、残寿命信号３１を出力す
る。

【００２２】第３にこの説明図を示す。図３は運転時間
とセルスタックの排ガス流量との関係の一例を示してい
る。

【００２３】セルスタック５の排ガス流量は、出力電流
の増加に伴って増加する。燃料電池発電装置３０はセル
スタック５の劣化が進行すると、出力電圧が低下すると
ともに一定出力を取り出すために、出力電流が増加す
る。従って、図３に示すように、燃料電池発電装置３０
の運転を継続していくとセルスタック５の劣化とともに
セルスタック５から発生する排ガス流量が増加する（Ｆ
１→Ｆ２）。従って、排ガス流量が所定の基準値（＝劣
化基準値）に達するとセルスタック５が劣化していると
判断する。また、所定の基準値に達していないときは、
運転時間に対する排ガス流量の増加具合から排ガス流量
が所定の基準に達するまでの運転時間を推定し、これに
よりセルスタック５の残寿命を推定する。

【００２４】図２に本発明の第２の実施形態例を表す構
成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図２を用い
て本発明を説明する。本実施形態例は、従来例とは、出
力電圧検出回路が不要になった点、定期的に電力変換装
置１０の入力電力を設定電力値に変化させる入力電力制
御回路２５、セルスタック５に接続される燃料ガス流量
検出回路３２、定期的な測定を入力電力制御回路２５に
指示するとともに、測定時刻と燃料ガス流量検出回路３
２の出力とから、燃料ガス流量の運転時間に対する増加
具合からセルスタック５の残寿命を推定する残寿命推定
回路２７を新たに設けた点が異なる。

【００２５】次に本実施形態例の作用について説明す
る。

【００２６】残寿命推定回路２７は定期的に入力電力制
御回路２５に測定を行う信号を出力する。入力電力制御
回路２５は残寿命推定回路２７の信号により電力変換装
置１０の出力を変化させ、電力変換装置１０の入力電力
（＝セルスタックの出力電力）を設定値に変化させる。
燃料ガス流量検出回路３２はセルスタック５の燃料ガス
流量を検出する。燃料ガス流量検出回路３２の出力は、
比較回路１３に入力される。比較回路１３は燃料ガス流
量検出回路３２の出力と燃料ガス流量基準回路３３の出
力とを入力し、燃料ガス流量検出回路３２の出力が燃料
ガス流量基準回路３３の出力より大きくなった場合に劣
化信号１４を出力する。残寿命推定回路２７は運転時間
と測定時刻を記憶しておくとともに燃料ガス流量検出回
路３２の出力を入力し、運転時間に対するセルスタック
５の燃料ガス流量との関係から、燃料ガス流量がセルス
タック５の劣化に相当する燃料ガス流量基準値に達する
までの時間の推定を行い、残寿命信号３１を出力する。

【００２７】図３にこの説明図を示す。図３は運転時間
とセルスタック５の燃料ガス流量との関係の一例を示し
ている。

【００２８】セルスタック５の燃料ガス流量は、出力電
流の増加に伴って増加する。燃料電池発電装置３０はセ
ルスタック５の劣化が進行すると、出力電圧が低下する
とともに一定出力を取り出すために、出力電流が増加す
る。従って、図３に示すように、燃料電池発電装置３０
の運転を継続していくとセルスタック５の劣化とともに
セルスタック５から発生する燃料ガス流量が増加する
（Ｆ１→Ｆ２）。従って、燃料ガス流量が所定の基準値
（＝劣化基準値）に達するとセルスタック５が劣化して
いると判断する。また、所定の基準値に達していないと
きは、運転時間に対する燃料ガス流量の増加具合から燃
料ガス流量が所定の基準に達するまでの運転時間を推定
し、これによりセルスタック５の残寿命を推定する。

【００２９】なお、燃料ガス流量検出回路３２において
検出するガスは、図２の実施形態例による水素ガス３の
他、水素ガス３に比例する燃料ガス１及び、水素ガス３
に対応して供給される酸素ガス４でも代替可能であるこ
とは言うまでもない。

【００３０】本実施形態例では、セルスタック５の排ガ
ス流量または燃料ガス流量により劣化診断を行っている
ので、セルスタック５内部での反応による劣化状態を正
確に把握するとともに、その変化傾向と運転時間との関
係よりセルスタック５の残寿命を推定することが可能に
なる。

【００３１】図４に本発明の第３の実施形態例を表す構
成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図４を用い
て本発明を説明する。第３の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路３４、セルスタック出力電力検出回路３５、
比較演算回路３６、基準特性回路３７を新たに設けた点
が異なる。

【００３２】次に第３の実施形態例の作用について説明
する。

【００３３】電池冷却水のセルスタック出口温度検出回
路３４は、セルスタック５の電池冷却水出口温度を常時
測定し、電池冷却水のセルスタック出口温度に相当する
信号を比較演算回路３６に出力する。セルスタック出力
電力検出回路３５はセルスタック５の出力を検出して、
セルスタック５の出力に相当する信号を比較演算回路３
６に出力する。基準特性回路３７ではセルスタック出力
電力対するセルスタック５の電池冷却水出口温度の劣化
基準値を、比較演算回路３６に出力する。比較演算回路
３６では電池冷却水のセルスタック出口温度検出回路３
４の出力とセルスタック出力電力検出回路３５の出力を
入力し、基準特性回路３７から入力される劣化基準値と
比較演算し、電池冷却水のセルスタック出口温度が劣化
基準値を越えた場合に劣化と判断して、劣化信号１４を
出力する。

【００３４】図５にこの説明図を示す。

【００３５】図５はセルスタック出力電力と電池冷却水
のセルスタック出口温度の関係を示している。セルスタ
ック５は劣化とともに、内部抵抗が増加し、発熱量が増
加する。電池冷却水はセルスタック温度を例えばリン酸
形燃料電池ならば１９０℃〜２０５℃程度に維持してい
るが、図５に示すようにセルスタック５の劣化ととも
に、電池冷却水のセルスタック出口温度が上昇する。そ
こで、電池冷却水のセルスタック出口温度を検出して、
電池冷却水のセルスタック出口温度が予め決められた劣
化基準値を越えた場合に劣化と判断する。

【００３６】図６に本発明の第４の実施形態例を表す構
成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図６を用い
て本発明を説明する。第４の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水流量検出回路３８、セ
ルスタック出力電力検出回路３５、比較演算回路３６、
基準特性回路３７を新たに設けた点が異なる。

【００３７】次に第４の実施形態例の作用について説明
する。

【００３８】電池冷却水流量検出回路３８は、セルスタ
ック５の電池冷却水流量を常時測定し、電池冷却水流量
に担当する信号を比較演算回路３６に出力する。セルス
タック出力電力検出回路３５はセルスタック５の出力を
検出して、セルスタック５の出力に相当する信号を比較
演算回路３６に出力する。基準特性回路３７ではセルス
タック出力電力対するセルスタック５の電池冷却水流量
の劣化基準値を、比較演算回路３６に出力する。比較演
算回路３６では電池冷却水流量検出回路３８の出力とセ
ルスタック出力電力検出回路３５の出力を入力し、基準
特性回路３７から入力された劣化基準値と比較演算し、
電池冷却水流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と判断
して、劣化信号１４を出力する。

【００３９】図７にこの説明図を示す。

【００４０】図７はセルスタック出力電力と電池冷却水
流量の関係を示している。セルスタック５は劣化ととも
に、内部抵抗が増加し、発熱量が増加する。電池冷却水
はセルスタック温度を例えばリン酸形燃料電池ならば１
９０℃〜２０５℃程度に維持しているが、セルスタック
５の劣化とともに、セルスタック発熱量が増加するの
で、電池冷却水流量を増加して、セルスタック温度を一
定に維持しようとする。そこで、電池冷却水流量を検出
して、電池冷却水流量が予め決められた劣化基準値を越
えた場合に劣化と判断する。

【００４１】図８に本発明の第５の実施形態例を表す構
成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図８を用い
て本発明を説明する。第５の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路３４、セルスタック出力電力検出回路３５、
比較演算回路３６、基準特性回路３７、電池冷却水流量
検出回路３８、電池冷却水のセルスタック入口温度検出
回路３９、セルスタック発熱量算出回路４０を新たに設
けた点が異なる。

【００４２】次に第５の実施形態例の作用について説明
する。

【００４３】電池冷却水のセルスタック出口温度検出回
路３４はセルスタック５の電池冷却水出口温度を、電池
冷却水のセルスタック入口温度検出回路３９はセルスタ
ック５の電池冷却水入口温度を、電池冷却水流量検出回
路３８はセルスタック５の電池冷却水流量を検出して、
セルスタック発熱量算出回路４０に出力する。セルスタ
ック発熱量算出回路４０では、電池冷却水入口温度と電
池冷却水出口温度及び電池冷却水流量とからセルスタッ
ク発熱量を算出して、算出結果を比較演算回路３６に出
力する。出力検出回路３５は、セルスタックの出力を検
出して比較演算回路３６に出力する。基準特性回路３７
では、セルスタック出力電力に対するセルスタック発熱
量の劣化基準値を比較演算回路３６に出力する。セルス
タック比較演算回路３６ではセルスタック発熱量算出回
路４０の出力とセルスタック出力電力検出回路３５を入
力し、基準特性回路３７から入力された劣化基準値と比
較し、セルスタック発熱量が劣化基準値を越えた場合に
劣化と判断して、劣化信号１４を出力する。

【００４４】図９にこの説明図を示す。

【００４５】図９はセルスタック出力電力とセルスタッ
ク発熱量の関係を示している。セルスタック５は劣化と
ともに、内部抵抗が増加し、発熱量が増加する。そこ
で、セルスタック発熱量を算出して、セルスタック発熱
量が予め決められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判
断する。

【００４６】以上説明したように、電池冷却水のセルス
タック出口温度の温度限界値または電池冷却水流量の供
給限界値、またはセルスタックの発熱量の発熱限界値に
より、セルスタックの物理的な発電限界を検出すること
ができ、セルスタックの発電限界まで安定に発電を継続
することが可能となる。

【００４７】図１０に本発明の第６の実施形態例を表す
構成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図１０を
用いて本発明を説明する。第６の実施形態例は、図１８
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路１１、
基準電圧回路１２、比較回路１３が不要になった点、排
熱回収水流量検出回路４１、セルスタック出力電力検出
回路３５、比較演算回路３６、基準特性回路３７を新た
に設けた点が異なる。

【００４８】次に第６の実施形態例の作用について説明
する。

【００４９】排熱回収水流量検出回路４１は、セルスタ
ック５の排熱回収水流量を常時測定し、排熱回収水流量
に相当する信号を比較演算回路３６に出力する。セルス
タック出力電力検出回路３５はセルスタック５の出力を
検出して、セルスタック５の出力に相当する信号を比較
演算回路３６に出力する。基準特性回路３７ではセルス
タック出力電力に対するセルスタック５の排熱回収水流
量の劣化基準値を、比較演算回路３６に出力する。比較
演算回路３６では排熱回収水流量検出回路４１の出力と
セルスタック出力電力検出回路３５の出力を入力し、基
準特性回路３７から入力された劣化基準値と比較演算
し、排熱回収水流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と
判断して、劣化信号１４を出力する。

【００５０】図１１にこの説明図を示す。

【００５１】図１１はセルスタック出力電力と排熱回収
水流量の関係を示している。セルスタック５の劣化とと
もに同一出力を得るために必要な電流値が増加するの
で、セルスタック５での発熱量が増加する。そこで、セ
ルスタック５の温度を所定の温度範囲に維持するため
に、電池冷却水流量も増加する。電池冷却水流量を増加
させると、同時に排熱回収水流量も増加させる。これ
は、排熱回収水流量も増加させて放熱量を増やさない
と、電池冷却水温度が上昇し冷却効果が低下するためで
ある。その結果、セルスタック５の劣化とともに排熱回
収水流量が増加することとなる。従って、図１１に示す
ように発電時間がｔ１からｔ２に増えてセルスタック５
が劣化すると、それにともない排熱回収水流量が上昇す
る。そこで、排熱回収水流量を検出して、排熱回収水流
量が予め決められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判
断する。

【００５２】図１２に本発明の第７の実施形態例を表す
構成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図１２を
用いて本発明を説明する。第７の実施形態例は、図１８
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路１１、
基準電圧回路１２、比較回路１３が不要になった点、セ
ルスタック出力電力検出回路３５、比較演算回路３６、
基準特性回路３７、改質用蒸気流量検出回路４２を新た
に設けた点が異なる。

【００５３】次に第７の実施形態例の作用について説明
する。

【００５４】改質用蒸気流量検出回路４２は、セルスタ
ック５の改質用蒸気流量を常時測定し、改質用蒸気流量
に相当する信号を比較演算回路３６に出力する。セルス
タック出力電力検出回路３５はセルスタック５の出力を
検出して、セルスタック５の出力に相当する信号を比較
演算回路３６に出力する。基準特性回路３７ではセルス
タック出力電力に対するセルスタック５の改質用蒸気流
量の劣化基準値を、比較演算回路３６に出力する。比較
演算回路３６では改質用蒸気流量検出回路４２の出力と
セルスタック出力電力検出回路３５の出力を入力し、基
準特性回路３７から入力された劣化基準値と比較演算
し、改質用蒸気流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と
判断して、劣化信号１４を出力する。

【００５５】図１３にこの説明図を示す。

【００５６】図１３はセルスタック出力電力と改質用蒸
気流量の関係を示している。セルスタック５の劣化とと
もに、同じセルスタック出力電力を得るために必要な電
流値が増加するので、燃料流量が増加する。そのため、
セルスタック５の劣化とともに改質用水蒸気流量も増加
することとなる。従って、図１３に示すように発電時間
がｔ１からｔ２に増えてセルスタック５が劣化すると、
改質用蒸気流量が上昇する。そこで、改質用蒸気流量を
検出して、改質用蒸気流量が予め決められた劣化基準値
を越えた場合に劣化と判断する。

【００５７】図１４に本発明の第８の実施形態例を表す
構成図を示す。図１８と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図６を用
いて本発明を説明する。第８の実施形態例は、図１８に
示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路１１、基
準電圧回路１２、比較回路１３が不要になった点、排熱
回収装置入口温度検出回路４３、セルスタック出力電力
検出回路３５、比較演算回路３６、基準特性回路３７、
排熱回収水流量検出回路４１、排熱回収装置出口温度検
出回路４４、排熱回収装置熱交換量算出回路４５を新た
に設けた点が異なる。

【００５８】次に第８の実施形態例の作用について説明
する。

【００５９】排熱回収装置入口温度検出回路４３は排熱
回収水配管１８の排熱回収装置入口温度を、排熱回収装
置出口温度検出回路４４は排熱回収水配管１８の排熱回
収装置出口温度を、排熱回収水流量検出回路４１は排熱
回収水配管１８の排熱回収水流量を、検出して排熱回収
装置熱交換量算出回路４５に出力する。排熱回収装置熱
交換量算出回路４５では、排熱回収装置入口温度と排熱
回収装置出口温度と排熱回収水流量とから排熱回収装置
熱交換量を算出して、算出結果を比較演算回路３６に出
力する。セルスタック出力電力検出回路３５はセルスタ
ック５の出力を検出して、セルスタック５の出力に相当
する信号を比較演算回路３６に出力する。基準特性回路
３７ではセルスタック出力電力に対する排熱回収装置２
０の熱交換量の劣化基準値を、比較演算回路３６に出力
する。比較演算回路３６では排熱回収装置熱交換量算出
回路４５の出力とセルスタック出力電力検出回路３５の
出力を入力し、基準特性回路３７から入力される劣化基
準値と比較演算し、排熱回収装置熱交換量が劣化基準値
を越えた場合に劣化と判断して、劣化信号１４を出力す
る。

【００６０】図１５にこの説明図を示す。

【００６１】図１５はセルスタック出力電力と排熱回収
装置熱交換量の関係を示している。セルスタック５の劣
化とともに同一出力を得るために必要な電流値が増加す
るので、セルスタック５での発熱量が増加する。そこ
で、セルスタック５の温度を所定の温度範囲に維持する
ために、電池冷却水流量も増加させる。電池冷却水流量
を増加させると、同時に排熱回収水流量も増加させる。
これは排熱回収水流量も増加させて放熱量を増やさない
と、電池冷却水温度が上昇し冷却効果が低下するためで
ある。その結果、セルスタック５の劣化とともに排熱回
収装置熱交換量が増加することとなる。従って、図１５
に示すように発電時間がｔ１からｔ２に増えてセルスタ
ック５が劣化すると、排熱回収装置熱交換量が増加す
る。そこで、排熱回収装置熱交換量を算出して、排熱回
収装置熱交換量が予め決められた劣化基準値を越えた場
合に劣化と判断する。

【００６２】以上説明したように、排熱回収水流量の供
給限界値、または改質用蒸気流量の供給限界値、または
排熱回収装置の熱交換量の限界値により、セルスタック
５の物理的な発電限界を検出することができ、セルスタ
ック５の発電限界まで安定に発電を継続することが可能
となる。

【００６３】図１６に本発明の第９の実施形態例を表す
構成図を示す。図１９と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図１６を
用いて本発明を説明する。第９の実施形態例は、図１９
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路１１、
基準電圧回路１２、比較回路１３が不要になった点、補
機用電力変換装置入力電力検出回路４６、電力変換装置
出力電力検出回路４７、比較演算回路３６、基準特性回
路３７を新たに設けた点が異なる。

【００６４】次に第９の実施形態例の作用について説明
する。

【００６５】補機用電力変換装置入力電力検出回路４６
は、セルスタック５の補機用電力変換装置入力電力を常
時測定し、補機用電力変換装置入力電力に相当する信号
を比較演算回路３６に出力する。電力変換装置出力電力
検出回路４７は電力変換装置１０の出力を検出して、電
力変換装置１０の出力に相当する信号を比較演算回路３
６に出力する。基準特性回路３７では電力変換装置出力
電力に対する補機用電力変換装置入力電力の劣化基準値
を、比較演算回路３６に出力する。比較演算回路３６で
は補機用電力変換装置入力電力検出回路４６の出力と電
力変換装置出力電力検出回路４７の出力を入力し、基準
特性回路３７から入力される劣化基準値と比較演算し、
補機用電力変換装置入力電力が劣化基準値を越えた場合
に劣化と判断して、劣化信号１４を出力する。

【００６６】図１７にこの説明図を示す。

【００６７】図１７は電力変換装置出力電力と補機用電
力変換装置入力電力の関係を示している。セルスタック
５は劣化とともに、一定出力を維持するために消費する
燃料流量が増加するとともに、劣化による内部抵抗の増
加により発熱量が増加する。燃料流量が増加すると酸素
流量も増加し、酸素流量を増加させるには空気ブロア２
３の回転速度等を増加させる必要があり、空気ブロア２
３の駆動電力が増加する。このため、空気ブロア２３に
駆動電力を供給するために、補機用電力変換装置２４の
出力が増加する。また、発熱量の増加による温度の増加
を抑えるため、電池冷却水ポンプ２１は電池冷却水流量
を増加させる。このため、電池冷却水ポンプ２１の駆動
電力が増加し、電池冷却水ポンプ２１に駆動電力を供給
している補機用電力変換装置入力電力も増加する。従っ
て、図１７に示すように、発電時間がｔ１からｔ２に増
加してセルスタック５が劣化すると補機用電力変換装置
入力電力が増加する。そこで、補機用電力変換装置入力
電力を検出して、補機用電力変換装置入力電力が予め決
められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判断する。

【００６８】以上説明したように、補機用電力変換装置
入力電力の限界値により、セルスタック５の物理的な発
電限界を検出することができ、セルスタック５の発電限
界まで安定に発電を継続することが可能となる。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セル
スタックの物理的な発電限界を検出することができ、セ
ルスタックの発電限界まで安定に発電を継続することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例を示す構成説明図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施形態例を示す構成説明図で
ある。

【図３】本発明の第１、２の実施形態例の効果を説明す
る特性図である。

【図４】本発明の第３の実施形態例を示す構成説明図で
ある。

【図５】本発明の第３の実施形態例の効果を説明する特
性図である。

【図６】本発明の第４の実施形態例を示す構成説明図で
ある。

【図７】本発明の第４の実施形態例の効果を説明する特
性図である。

【図８】本発明の第５の実施形態例を示す構成説明図で
ある。

【図９】本発明の第５の実施形態例の効果を説明する特
性図である。

【図１０】本発明の第６の実施形態例を示す構成説明図
である。

【図１１】本発明の第６の実施形態例の効果を説明する
特性図である。

【図１２】本発明の第７の実施形態例を示す構成説明図
である。

【図１３】本発明の第７の実施形態例の効果を説明する
特性図である。

【図１４】本発明の第８の実施形態例を示す構成説明図
である。

【図１５】本発明の第８の実施形態例の効果を説明する
特性図である。

【図１６】本発明の第９の実施形態例を示す構成説明図
である。

【図１７】本発明の第９の実施形態例の効果を説明する
特性図である。

【図１８】従来の燃料電池発電装置の一例を示す構成説
明図である。

【図１９】従来の燃料電池発電装置の他の例を示す構成
説明図である。

【符号の説明】

１…燃料、２…改質装置、３…水素、４…酸素、５…セ
ルスタック、６…燃料極、７…電解質、８…酸化剤極、
９…電気エネルギー、１０…電力変換装置、１１…電圧
検出回路、１２…基準電圧回路、１３…比較器、１４…
劣化信号、１５…冷却器、１６…冷却水配管、１７…気
水分離器、１８…排熱回収水配管、１９…改質用蒸気配
管、２０…排熱回収装置、２１…電池冷却水ポンプ、２
２…冷却水タンク、２３…空気ブロア、２４…補機用電
力変換装置、２５…入力電力制御回路、２６…排ガス流
量検出回路、２７…残寿命推定回路、２８…排ガス流量
基準回路、２９…排ガス、３０…燃料電池発電装置、３
１…残寿命信号、３２…燃料ガス流量検出回路、３３…
燃料ガス流量基準回路、３４…電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度検出回路、３５…セルスタック出力電力検出
回路、３６…比較演算回路、３７…基準特性回路、３８
…電池冷却水流量検出回路、３９…電池冷却水のセルス
タック入口温度検出回路、４０…セルスタック発熱量算
出回路、４１…排熱回収水流量検出回路、４２…改質用
蒸気流量検出回路、４３…排熱回収装置入口温度検出回
路、４４…排熱回収装置出口温度検出回路、４５…排熱
回収装置熱交換量算出回路、４６…補機用電力変換装置
入力電力検出回路、４７…電力変換装置出力電力検出回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料から水素をつくるための改質装置、
電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤極からなるセ
ルを積層したセルスタックおよびセルスタック出力電圧
を所要の交流又は直流電圧に変換して出力する電力変換
装置を有する燃料電池発電装置において、定期的に前記電力変換装置の入力電力を変化させる入力
電力制御回路と、前記セルスタックから出力される排ガス流量を検出する
排ガス流量検出回路と、劣化の基準となる排ガス流量を出力する排ガス流量基準
回路と、定期的な測定時刻と排ガス流量から排ガス基準値に達す
る時間を推定する残寿命推定回路とを具備することを特
徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】燃料から水素をつくるための改質装置、
電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤極からなるセ
ルを積層したセルスタックおよびセルスタック出力電圧
を所要の交流又は直流電圧に変換して出力する電力変換
装置を有する燃料電池発電装置において、定期的に前記電力変換装置の入力電力を変化させる入力
電力制御回路と、前記セルスタックに入力される燃料ガス流量を検出する
燃料ガス流量検出回路と、劣化の基準となる燃料ガス流量を出力する燃料ガス流量
基準回路と、定期的な測定時刻と燃料ガス流量から燃料ガス基準値に
達する時間を推定する残寿命推定回路とを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項３】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度を検出する電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路と、セルスタック出力電力と電池冷却水温度の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記電池冷却水のセルスタック出口温度
検出回路で検出した電池冷却水のセルスタック出口温度
を、前記基準特性回路に予め設定記憶されたセルスタッ
ク出力電力と電池冷却水温度の関係と比較演算する比較
演算回路とを具備することを特徴とする燃料電池発電装
置。
【請求項４】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水の流量を検出
する電池冷却水流量検出回路と、セルスタック出力電力と電池冷却水流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記電池冷却水流量検出回路で検出した
電池冷却水流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と電池冷却水流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
【請求項５】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度を検出する電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路と、前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク入口温度を検出する電池冷却水のセルスタック入口温
度検出回路と、前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水の流量を検出
する電池冷却水流量検出回路と、前記電池冷却水のセルスタック出口温度検出回路で検出
した電池冷却水のセルスタック出口温度と前記電池冷却
水のセルスタック入口温度検出回路で検出した電池冷却
水のセルスタック入口温度と前記電池冷却水流量検出回
路で検出した電池冷却水流量からセルスタック発熱量を
算出するセルスタック発熱量算出回路と、セルスタック出力電力とセルスタック発熱量の関係を予
め設定した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記セルスタック発熱量算出回路で算出
したセルスタック発熱量を、前記基準特性回路に予め設
定記憶されたセルスタック出力電力とセルスタック発熱
量の関係と比較演算する比較演算回路とを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項６】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の流量を検出
する排熱回収水流量検出回路と、セルスタック出力電力と排熱回収水流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記排熱回収水流量検出回路で検出した
排熱回収水流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と排熱回収水流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
【請求項７】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記改質用蒸気配管に設置され改質用蒸気の流量を検出
する改質用蒸気流量検出回路と、セルスタック出力電力と改質用蒸気流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記改質用蒸気流量検出回路で検出した
改質用蒸気流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と改質用蒸気流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
【請求項８】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の排熱回収装
置入口温度を検出する排熱回収水の排熱回収装置入口温
度検出回路と、前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の排熱回収装
置出口温度を検出する排熱回収水の排熱回収装置出口温
度検出回路と、前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の流量を検出
する排熱回収水の流量検出回路と、前記排熱回収水配管の排熱回収水の前記排熱回収装置入
口温度検出回路で検出した排熱回収装置入口温度と前記
排熱回収水配管の排熱回収水の前記排熱回収装置出口温
度検出回路で検出した排熱回収装置出口温度と前記排熱
回収水配管の前記排熱回収水の流量検出回路で検出した
排熱回収水流量から排熱回収装置熱交換量を算出する排
熱回収装置熱交換量算出回路と、セルスタック出力電力と排熱回収装置熱交換量の関係を
予め設定記憶した基準特性回路と、前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記排熱回収装置熱交換量算出回路で算
出した排熱回収装置熱交換量を、前記基準特性回路に予
め設定記憶されたセルスタック出力電力と排熱回収装置
熱交換量の関係と比較演算する比較演算回路とを具備す
ることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項９】電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された電池冷却水配管、前記電池冷却水配管に接続され
た電池冷却水ポンプ、前記酸化剤極に空気を供給する空
気ブロア、セルスタック出力電圧を所要の交流または直
流電圧に変換して出力する電力変換装置、及び前記電池
冷却水ポンプ、前記空気ブロアに駆動電力を供給する補
機用電力変換装置を有する燃料電池発電装置において、前記電力変換装置の出力電力を検出する電力変換装置出
力電力検出回路と、前記補機用電力変換装置の入力電力を検出する補機用電
力変換装置入力電力検出回路と、電力変換装置出力電力と補機用電力変換装置入力電力の
関係を予め設定記憶した基準特性回路と、前記電力変換装置出力電力検出回路で検出した電力変換
装置出力電力と前記補機用電力変換装置入力電力検出回
路で検出した補機用電力変換装置入力電力を、前記基準
特性回路に予め設定記憶された電力変換装置出力電力と
補機用電力変換装置入力電力の関係と比較演算する比較
演算回路とを具備することを特徴とする燃料電池発電装
置。
【請求項１０】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極よ
りなるセルスタックに供給して電気エネルギーを出力
し、前記電気エネルギーを電力変換装置により所定の電
圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法に
おいて、前記セルスタックの出力電力を任意の設定出力に合わせ
たときのセルスタックの排ガス流量を定期的に検出する
排ガス流量検出ステップと、前記排ガス流量検出ステップで検出したセルスタックの
排ガス流量を排ガス流量基準値と比較することによっ
て、セルスタックの劣化を診断するセルスタック劣化診
断ステップと、前記排ガス流量検出ステップでの定期的な検出時刻と排
ガス流量との関係より、排ガス流量が排ガス流量基準値
に到達するまでの時間を推定する残寿命推定ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
【請求項１１】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極よ
りなるセルスタックに供給して電気エネルギーを出力
し、前記電気エネルギーを電力変換装置により所定の電
圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法に
おいて、前記セルスタックの出力電力を任意の設定出力に合わせ
たときのセルスタックの燃料ガス流量を定期的に検出す
る燃料ガス流量検出ステップと、前記燃料ガス流量検出ステップで検出したセルスタック
の燃料ガス流量を燃料ガス流量基準値と比較することに
よって、セルスタックの劣化を診断するセルスタック劣
化診断ステップと、前記燃料ガス流量検出ステップでの定期的な検出時刻と
燃料ガス流量との関係より、燃料ガス流量が燃料ガス流
量基準値に到達するまでの時間を推定する残寿命推定ス
テップとを具備することを特徴とする燃料電池発電装置
の劣化診断方法。
【請求項１２】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック出口温度
を検出する電池冷却水セルスタック出口温度検出ステッ
プと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記電池冷却水セルスタック出口温
度検出ステップで検出した電池冷却水のセルスタック出
口温度を、予め設定記憶されたセルスタック出力電力と
電池冷却水温度の関係と比較演算を行い、セルスタック
の劣化を検出する比較演算ステップとを具備することを
特徴とする燃料電池発電装置の劣化診断方法。
【請求項１３】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記冷却器を流れる電池冷却水の流量を検出する電池冷
却水流量検出ステップと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記電池冷却水流量検出ステップで
検出した電池冷却水流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と電池冷却水流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
【請求項１４】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック入口温度
を検出する電池冷却水セルスタック入口温度検出ステッ
プと、前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック出口温度
を検出する電池冷却水セルスタック出口温度検出ステッ
プと、前記冷却器を流れる電池冷却水の流量を検出する電池冷
却水流量検出ステップと、前記電池冷却水セルスタック入口温度検出ステップで検
出した電池冷却水のセルスタック入口温度と、前記電池
冷却水セルスタック出口温度検出ステップで検出した電
池冷却水のセルスタック出口温度と、前記電池冷却水流
量検出ステップで検出した電池冷却水流量とからセルス
タックの発熱量を算出するセルスタック発熱量算出ステ
ップと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記セルスタック発熱量算出ステッ
プで算出したセルスタック発熱量を、予め設定記憶され
たセルスタック出力電力とセルスタック発熱量の関係と
比較演算を行い、セルスタックの劣化を検出する比較演
算ステップとを具備することを特徴とする燃料電池発電
装置の劣化診断方法。
【請求項１５】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水流量を検出する
排熱回収水流量検出ステップと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記排熱回収水流量検出ステップで
検出した排熱回収水流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と排熱回収水流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
【請求項１６】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記改質用蒸気配管に流れる改質用蒸気流量を検出する
改質用蒸気流量検出ステップと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記改質用蒸気流量検出ステップで
検出した改質用蒸気流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と改質用蒸気流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
【請求項１７】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水の排熱回収装置
入口温度を検出する排熱回収水排熱回収装置入口温度検
出ステップと、前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水の排熱回収装置
出口温度を検出する排熱回収水排熱回収装置出口温度検
出ステップと、前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水流量を検出する
排熱回収水流量検出ステップと、前記排熱回収水排熱回収装置入口温度検出ステップで検
出した排熱回収水の排熱回収装置入口温度と、前記排熱
回収水排熱回収装置出口温度検出ステップで検出した排
熱回収水の排熱回収装置出口温度と、前記排熱回収水流
量検出ステップで検出した排熱回収水流量とから排熱回
収装置熱交換量を算出する排熱回収装置熱交換量算出ス
テップと、前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記排熱回収装置熱交換量算出ステ
ップで検出した排熱回収装置熱交換量を、予め設定記憶
されたセルスタック出力電力と排熱回収装置熱交換量の
関係と比較演算を行い、セルスタックの劣化を検出する
比較演算ステップとを具備することを特徴とする燃料電
池発電装置の劣化診断方法。
【請求項１８】燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記冷却器に電池冷却水配管に
より接続された電池冷却水ポンプで電池冷却水の流量を
調整し、前記酸化剤極への酸素流量を空気ブロアにより
調整し、前記セルスタックの出力電力を供給した補機用
電力変換装置で前記電池冷却水ポンプおよび前記空気ブ
ロアに駆動電力を供給する燃料電池発電装置の劣化を診
断する方法において、前記電力変換装置の出力電力を検出する電力変換装置出
力電力検出ステップと、前記補機用電力変換装置の入力電力を検出する補機用電
力変換装置入力電力検出ステップと、前記電力変換装置出力電力検出ステップで検出した電力
変換装置出力電力と前記補機用電力変換装置入力電力検
出ステップで検出した補機用電力変換装置入力電力を、
予め設定記憶された電力変換装置出力電力と補機用電力
変換装置入力電力の関係と比較演算を行い、セルスタッ
クの劣化を検出する比較演算ステップとを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置の劣化診断方法。