JP4212266B2

JP4212266B2 - Fuel cell power generation system and control method of fuel cell power generation system

Info

Publication number: JP4212266B2
Application number: JP2001358326A
Authority: JP
Inventors: 徳寿佐薙; 裕二永田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP2003157871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスリークが発生した場合であっても、ガス検知器に頼ることなく、これを検知して安全を確保できるようにした燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように燃料電池発電システムは、原料燃料から水素リッチなガスを生成する改質器（改質装置）により原料燃料から生成した水素と、大気中の酸素とを燃料電池本体に供給し、これらを燃料電池本体において電気化学反応させることにより直流電力を発生させるシステムである。
【０００３】
具体的には、天然ガス、ＬＰＧ（液化プロパンガス）、バイオガスなどのような炭化水素を含む原燃料ガスを改質器に送り、ここで当該原燃料ガスを水蒸気で改質して水素を生成する。この改質反応は大きな吸熱反応であり、そのために必要となる熱は燃料電池本体で余剰となった水素を改質器に設けたバーナに送ってここで燃焼させることにより供給する。そして、このようにして改質器により改質されたガスを一酸化炭素変成器に送り、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変換する。改質ガス中に含まれる電池触媒の被毒成分となる一酸化炭素を除去し、より水素濃度の高いガスを得るわけである。
【０００４】
そして、このようにして得た水素と、大気中の酸素とを燃料電池本体に供給し、これらを燃料電池本体において電気化学反応させて直流電力を発生させる。
【０００５】
燃料電池本体は、燃料極と酸化剤極を備えており、ここで水素と酸素を反応させることで電気を発生させることができる。
【０００６】
燃料電池発電システムはこのような仕組みを持つものであり、従来より改質器や一酸化炭素変成器、そして、燃料電池本体はパッケージ内に格納されていて、且つパッケージは安全維持および内部の温度上昇抑制を目的に、十分な換気を行う機能（換気装置）を持たせてある。また、万が一、過剰な燃料リークが発生した場合を想定し、換気装置による換気空気の出口付近には可燃ガス検知器を設け、ここでの可燃ガス濃度がある値以上に上昇した場合には、可燃ガス検知器およびシステム制御装置にて警報信号を出力させるようにしたり、あるいは自動停止動作を行うようにしている。
【０００７】
図９に、従来の燃料電池発電システムの構成を示す。本図に示すように、従来の通常燃料電池発電システムでは燃料電池本体ＦＣや改質器ＦＰなどの主要な機器はパッケージＰの中に格納され、また、当該パッケージＰには上述の如く、換気や内部温度上昇防止を目的に、換気ファンＦを設置している。そして、水素などの可燃ガスを検知して検知量対応の検知出力を発生する可燃ガス検知器ＧＳを換気の下流に設けて、当該可燃ガス検知器ＧＳによる検知信号を制御装置ＣＮＴに与えて燃料リーク発生を監視し、万が一、システム内で燃料のリークが発生した場合には、この検知信号から制御装置ＣＮＴが警報を出力し、さらには制御装置ＣＮＴにて燃料電池発電システムの自動停止制御動作させるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、システム内の可燃ガス（燃料ガス）リークを、従来の技術では、可燃ガス検知器により監視する構成とすることを前提にしていることから、そのためのコストと設置スペースを避けて通れず、従って、燃料電池発電システム全体のコストダウンや、コンパクト化の阻害要因となっていた。
【０００９】
特に、燃料電池発電システムが小規模になればなるほど、この様な可燃ガス検知器の設置は、コストや専有面積の占める割合がばかにならず、コストダウンやコンパクト性を図る上で大きな問題となっていた。
【００１０】
従って、本発明の目的とするところは、安全性を維持しつつ小型化を図ることができるようにした燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法を提供することにある。また、本発明は、安全性を維持しつつコストダウンを図ることができるようにした燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は次のように構成する。すなわち、本発明は、（ｉ）天然ガス、ＬＰＧ、バイオガスなどの炭化水素を含む原燃料ガスから水素リッチな改質ガスを生成するための改質装置と、この改質装置で得られた前記改質ガスを燃料ガスとして用い、この燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生する燃料電池本体とから構成される燃料電池発電システムにおいて、
［１］第１には、本発明は、上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記燃料電池本体に供給される燃料の流量上限値を発生する手段と、
前記改質装置から前記燃料電池本体に供給される燃料の流量を指示する流量設定値が前記流量上限値に至ると、前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または前記燃料電池本体の電圧（電池電圧）低下があるとき、警報発報または燃料電池発電システムの停止制御のうち、少なくとも一方を実施するシステム制御手段を設けた構成とする。
【００１２】
この発明では、燃料電池に供給する燃料流量設定値に対する上限リミット値（燃料電池本体に供給される燃料の流量上限値）を発生させ、供給燃料の流量（燃料電池本体に供給される燃料の流量もしくは改質装置に供給される原燃料の流量；いずれでも結果的に燃料電池本体に供給される燃料の流量の概念となる）が本リミット値に至った場合にシステムの保護機能により燃料電池発電システムを自動停止させる。
【００１３】
燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、供給燃料が前記上限リミット値に至った段階で、システム内の燃料が不足する結果、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するので、上記リミット値に至った段階でこれら電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常の発生を検知し、これら異常が発生しているときは燃料電池発電システムの運転を自動停止させるといったシステムの保護機能を機能させることで、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００１４】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００１５】
［２］第２には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記燃料電池本体に供給される燃料の流量上限値を発生する手段と、
前記改質装置から前記燃料電池本体に供給される燃料の流量を指示する流量設定値が前記流量上限値に至ると、前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または前記燃料電池本体の電圧（電池電圧）低下があるとき、警報発報すると共に、当該警報発報の状況が所定時間にわたり続くときは燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００１６】
この発明では、燃料電池本体に供給する燃料ガスの燃料流量設定値に対する上限リミット値（燃料電池本体に供給される燃料の流量上限値）を発生させ、供給燃料の流量（燃料電池本体に供給される燃料の流量もしくは改質装置に供給される原燃料の流量）が本リミット値に至った場合にシステムの警報機能により警報信号を発報させるようにした。
【００１７】
燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、供給燃料が前記上限リミット値に至った段階で、システムの保護監視機能を稼動させる。そして、燃料リークにより、システム内の燃料が不足する結果、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するので、上記リミット値に至った段階でこれら電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常の発生を検知し、これら異常が発生しているときは警報発報させるといったシステムの保護機能を機能させることで、燃料リークという異常状態発生をいち早くオペレータや運転管理者に知らせることができるようになり、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００１８】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００１９】
［３］第３には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池本体に供給される前記燃料ガスの量を調整するための弁であって、与えられる開度指令値対応に開度調整される燃料流量調整弁と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記燃料流量弁の開度上限値を発生する手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記開度指令値を発生する手段と、
前記開度指令値が前記開度上限値に至ると、前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または前記燃料電池本体の電圧（電池電圧）低下があるとき、警報発報または燃料電池発電システムの停止制御の少なくとも一方を実施するシステム制御手段を設けた構成とする。
【００２０】
この発明では、燃料電池本体に供給する燃料ガスの供給量を調整する調整弁の開度の指令値に対する上限リミット値（開度上限値）を発生させ、また、燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記開度指令値を発生して調整弁の開度制御を実施すると共に、前記開度指令値が前記開度上限値に至ると、システム制御手段は前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または電池電圧の低下があるとき、警報発報または燃料電池発電システムの停止制御をさせる。
【００２１】
燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、不足する燃料を補うために供給燃料の調整弁は開度が大きくなる方向に制御されるが、その開度制御のための開度指令値が前記上限リミット値に至った段階で、システムの保護監視機能を稼動させる。そして、燃料リークにより、システム内の燃料が不足する結果、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するので、上記リミット値に至った段階でこれら電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常の発生を検知し、これら異常が発生しているときは警報発報させるといったシステムの保護機能を機能させることで、燃料リークという異常状態発生をいち早くオペレータや運転管理者に知らせることができるようになり、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００２２】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００２３】
［４］第４には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池本体に供給される前記燃料ガスの量を調整するための弁であって、与えられる開度指令値対応に開度調整される燃料流量調整弁と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記燃料流量弁の開度上限値を発生する手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記開度指令値を発生する手段と、
前記開度指令値が前記開度上限値に至ると、前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または前記燃料電池本体の電圧（電池電圧）低下があるとき、警報発報すると共に当該警報発報の状況が所定時間にわたり続くときは燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段と、
を設けた構成とする。
【００２４】
この発明では、燃料電池本体に供給する燃料ガスの供給量を調整する調整弁の開度の指令値に対する上限リミット値（開度上限値）を発生させ、また、燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記開度指令値を発生して調整弁の開度制御を実施すると共に、前記開度指令値が前記開度上限値に至ると、システム制御手段は前記温度検出手段による改質装置の温度低下および前記改質装置の加熱用バーナの失火または電池電圧の低下があるとき、警報発報し、この警報発報がの状況が所定時間にわたり続くときは燃料電池発電システムを停止制御させる。
【００２５】
燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、不足する燃料を補うために供給燃料の調整弁は開度が大きくなる方向に制御されるが、その開度制御のための開度指令値が前記上限リミット値に至った段階で、システムの保護監視機能を稼動させる。そして、燃料リークにより、システム内の燃料が不足する結果、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するので、上記リミット値に至った段階でこれら電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常の発生を検知し、これら異常が発生しているときは警報発報させるといったシステムの保護機能を機能させることで、燃料リークという異常状態発生をいち早くオペレータや運転管理者に知らせることができるようになり、また、警報発報段階で時限機能を用いることでリークに対する処置が十分でないときは所定時間経過時にシステムを強制的に停止させることができるので、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００２６】
しかも、この構成によれば、ガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００２７】
［５］第５には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池本体に供給される燃料ガスの流量を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に燃料流量の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記燃料ガスの検出流量を比較し、当該燃料ガスの検出流量が前記比較基準を超えると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、
この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００２８】
この発明では、電池電流や電池の負荷に応じて予め定めた燃料供給流量あるいはその設定値の許容上限値を与える手段（関数発生器）を具備し、燃料流量（あるいはその設定値）を前記許容上限値と比較し、これを超えた場合に燃料電池発電システムを自動停止させる。
【００２９】
従って、燃料電池発電システム内部で過大や燃料リークが発生し、その結果、供給燃料が増大する方向に制御されて、供給燃料が前記許容上限値を超えた場合に、運転を自動停止させることから、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００３０】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００３１】
［６］第６には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池本体に供給される燃料ガスの流量を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に燃料流量の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記燃料ガスの検出流量を比較し、当該燃料ガスの検出流量が前記比較基準を超えると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、
この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により警報信号を発報するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００３２】
この発明では、電池電流や電池の負荷に応じて予め定めた燃料供給流量あるいはその設定値の許容上限値を与える手段（関数発生器）を具備し、燃料流量（あるいはその設定値）を前記許容上限値と比較し、これを超えた場合に警報信号を発報させる。
【００３３】
従って、燃料電池発電システム内部で過大や燃料リークが発生し、その結果、供給燃料が増大する方向に制御されて、供給燃料が前記許容上限値を超えた場合に、警報信号が発せられて、いち早くオペレータや運転管理者に知らせることができることから、燃料リークに対してシステムの安全を確保することができるようになる。
【００３４】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００３５】
［７］第７には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池本体に供給される燃料ガスの流量を弁開度制御により調整する調整弁の開度もしくは燃料ガスを送り出すブロワの回転数を検出する検出手段と、前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の検出値を比較し、当該検出値が前記比較基準を超えると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、
この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００３６】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた燃料供給流量制御弁開度（あるいはその設定値）あるいはブロワの回転数（あるいはその設定値）に対する許容上限値を与える手段（関数発生器）を具備し、燃料流量制御弁開度（あるいはその設定値）あるいはブロワの回転数（あるいはその設定値）を前記許容上限値と比較し、これを超えた場合に燃料電池発電システムを自動停止させる。
【００３７】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、その結果、燃料供給弁の開度が増大したり、ブロワの回転数が増大したりして、それが前記許容上限値を超えた段階で、運転を自動停止させることで、燃料リーク発生に際してもシステムの安全を維持することが可能である。
【００３８】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００３９】
［８］第８には、本発明は上記（ｉ）の構成の燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池本体に供給される燃料ガスの流量を弁開度制御により調整する調整弁の開度もしくは燃料ガスを送り出すブロワの回転数を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の検出値を比較し、当該検出値が前記比較基準を超えると信号を発生する比較手段と、
この比較手段からの信号により警報発報するシステム制御手段と、
を設けた構成とする。
【００４０】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた燃料供給流量の調整弁開度（あるいはその設定値）あるいはブロワの回転数（あるいはその設定値）に対する許容上限値を与える手段（関数発生器）を具備し、燃料流量制御弁開度（あるいはその設定値）あるいはブロワの回転数（あるいはその設定値）を前記許容上限値と比較し、これを超えた場合に警報を発報する。
【００４１】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、その結果、燃料供給流量の調整弁の開度が増大したり、ブロワの回転数が増大したりして、それが前記許容上限値を超えた段階で、警報発報により、燃料リークという異常状態発生をいち早くオペレータや運転管理者に知らせることができるようになり、システムの安全を確保することができるようになる。
【００４２】
しかも、この構成によれば、ガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００４３】
（ii）次に本発明は、天然ガス、ＬＰＧ、バイオガスなどの炭化水素を含む原燃料ガスから水素リッチな改質ガスを生成するための改質装置と、この改質装置で得られた前記改質ガスを燃料ガスとして用い、この燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生する燃料電池本体から構成されると共に、前記改質装置の温度を検出して前記改質装置の温度が設定温度より低下すると前記改質装置の加熱用バーナへの供給酸化剤ガス量を低減すべく調整制御する調整機能を有する燃料電池発電システムを対象とするものであって、
［９］第９には、前記改質装置の加熱用バーナに供給される酸化剤ガスの流量を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記改質装置の加熱用バーナへの供給酸化剤ガス量の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記酸化剤ガスの検出流量を比較し、当該検出流量が前記比較基準に至ると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００４４】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）の許容下限値を与える手段（関数発生器）を具備し、改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）が前記許容上限値を超えた場合に燃料電池発電システムを自動停止させる。
【００４５】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生した結果、改質器の温度が低下し、それに応じて改質装置バーナへの燃焼用空気供給量が絞り込まれた場合に、その時の流量条件が下限値を下回った段階で、運転を自動停止させることで、システムの安全を確保することができるようになる。
【００４６】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００４７】
［１０］第１０には、本発明は上記（ii）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の加熱用バーナに供給される酸化剤ガスの流量を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記改質装置の加熱用バーナへの供給酸化剤ガス量の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記酸化剤ガスの検出流量を比較し、当該検出流量が前記比較基準に至ると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により警報発報するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００４８】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）の許容下限値を与える手段（関数発生器）を具備し、改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）が前記許容上限値を超えた場合に警報発報させる。
【００４９】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生した結果、改質器の温度が低下し、それに応じて改質装置バーナへの燃焼用空気供給量が絞り込まれた場合に、その時の流量条件が下限値を下回った段階で、警報発報されることにより、燃料リークという異常状態発生をいち早くオペレータや運転管理者に知らせることができるようになり、システムの安全を確保することができるようになる。
【００５０】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００５１】
［１１］第１１には、本発明は上記（ii）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の加熱用バーナへの供給酸化剤ガスの流量を弁開度制御により調整する調整弁の開度もしくは酸化剤ガスを送り出すブロワの回転数を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記酸化剤ガスの検出流量を比較し、当該検出流量が前記比較基準に至ると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により燃料電池発電システムの停止制御を実施するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００５２】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた改質装置バーナ燃焼用空気流量制御弁開度（あるいはその設定値）の許容下限値を与える手段（関数発生器）を具備し、改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）を前記許容下限値と比較し、これを下回った場合に燃料電池発電システムを自動停止させる。
【００５３】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生した結果、改質器の温度が低下し、それに応じてバーナ空気が絞り込まれた場合に、バーナ空気流量制御弁の条件が下限値を下回った段階で、運転を自動停止させることで、システムの安全を確保することができるようになる。
【００５４】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００５５】
［１２］第１２には、本発明は上記（ii）の構成の燃料電池発電システムにおいて、
前記改質装置の加熱用バーナへの供給酸化剤ガスの流量を弁開度制御により調整する調整弁の開度もしくは酸化剤ガスを送り出すブロワの回転数を検出する検出手段と、
前記燃料電池本体の発生する電気エネルギの出力電流値もしくは負荷量対応に前記調整弁の開度もしくはブロワの回転数の異常検出基準値を与える手段と、
この異常検出基準値を比較基準に前記酸化剤ガスの検出流量を比較し、当該検出流量が前記比較基準に至ると信号（燃料リーク信号）を発生する比較手段と、この比較手段からの信号（燃料リーク信号）により警報発報するシステム制御手段とを設けた構成とする。
【００５６】
この発明では、電池電流や負荷に応じて予め定めた改質装置バーナ燃焼用空気流量制御弁開度（あるいはその設定値）の許容上限値を与える手段（関数発生器）を具備し、改質装置バーナ燃焼用空気流量（あるいはその設定値）を前記許容下限値と比較し、これを下回った場合に警報信号を発報する。
【００５７】
従って、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生した結果、改質器の温度が低下しそれに応じてバーナ空気が絞り込まれた場合に、バーナ空気流量制御弁の条件が下限値を下回った段階で、その異常状態を警報の形で出力させ、いち早くオペレータや運転管理者に知らせることができることにより、システムの安全を維持することが可能になる。
【００５８】
しかも、この構成によれば、燃料リークの検出にガス検知器は不要であり、ガス検知器を不要とした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
本発明は、燃料電池発電システムの小型化とコストダウンを図るために、可燃ガス検知器は用いず、システム内の状態量の異常状態を知り、これより、過大な燃料リークの存在を判定して警報出力や自動停止操作を行うことができるようにする技術を提供するもので、以下、本発明による燃料電池発電システムの実施の形態例について、図面に従って詳しく説明する。
【００６０】
（第１の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［１］項および［２］項の発明に対応するものであってこの第１の実施の形態に示す例は、燃料電池に供給する燃料流量設定値に対する上限リミット値と供給燃料が本リミット値に至った場合にシステムの保護機能により燃料電池発電システムを自動停止させる手段を設けることで、また、燃料電池に供給する燃料流量設定値に対する上限リミット値と供給燃料が本リミット値に至った場合にシステムの警報機能により警報信号を発報する手段を設けることで改善するようにしたもので、その詳細を以下説明する。
【００６１】
第１の実施の形態を図１に示す。図において、１は改質器、２はバーナ、３は温度計、４は温度設定器、５は温度制御器、６はバーナ燃料調整弁、７は一酸化炭素変成器、８は燃料電池燃料調整器、９は燃料電池本体、１０は燃料電池出力電流検出器である。また、１１は関数器、１２は制御器、１３は乗算器、１４はＫ乗算器、１５は低値選択器、２０はシステム制御装置である。
【００６２】
これらのうち、改質器１は、天然ガス、ＬＰＧ、バイオガスなどのような炭化水素を含む原燃料ガスの供給を受けてこの原燃料ガスを水蒸気にて改質して水素を生成し、この生成した改質ガスを一酸化炭素変成器７に供給するものであり、バーナ２は、改質器１におけるその改質のために必要な熱を発生するためのもので、改質器１の熱源となるものである。このバーナ２は水素ガスを燃焼させて熱を発生させるようにしている。なお、バーナ２には、失火／燃焼を監視するために、光学的あるいは機械的に或いは電気的に火の状態を検知する燃焼検知器２ａを備えている。
【００６３】
また、温度計３は、この改質器１における温度を検出するためのものであり、検出した温度対応の出力（温度検出信号）を発生するものである。温度設定器４は、改質器１における温度を設定するためのものであり、温度制御器５は、この温度設定器４の設定温度値を基準に温度計３の出力する温度検出信号値を比較して改質器１の温度が設定値に保たれるような制御出力を発生するものであり、バーナ燃料調整弁６は、この温度制御器５からの制御出力対応に弁の開度を調整してバーナ２への供給水素ガス量を自動調整する流量調整弁である。
【００６４】
また、燃料電池燃料調整器８は、流量調整弁あるいは燃料流量調整ブロワなどから構成され、改質器１に供給される原燃料を、低値選択器１５からの制御出力対応に弁開度や燃料流量調整ブロワ回転数を調整することで、供給量自動調整する調整器である。
【００６５】
一酸化炭素変成器７は、改質器１により改質されて送り出されて来る改質ガスからこのガス中に含まれる一酸化炭素成分を、二酸化炭素と水素に変換し、燃料電池本体９に供給するためのものであり、改質ガス中に含まれる電池触媒の被毒成分となる一酸化炭素を除去し、より水素濃度の高いガスを得るためのものである。
【００６６】
また、燃料電池本体９は大気中の酸素と前記一酸化炭素変成器７から供給される水素とを電気化学反応させることにより直流電力を発生させるものである。なお、燃料電池本体９において余剰となる水素はバーナ燃料調整弁６を介して前記バーナ２に供給されるようになっており、バーナ２での燃料として使用される構成となっている。
【００６７】
燃料電池出力電流検出器１０は、燃料電池本体９が発生して出力する電流値を検出してその値対応の電流検出信号として出力するものである。
【００６８】
また、関数器１１は、予め設定された所定の特性の関数に従って、入力値対応の出力値を得るものであって、燃料電池出力電流検出器１０の出力する電流検出信号対応に原燃料の基準設定流量を与える関数が設定されており、電流検出信号対応の基準設定流量を発生するものである。
【００６９】
制御器１２は、関数器１１にて与えられる原燃料の基準設定流量と、温度計３から出力される改質器１の検出温度（改質器温度１８）と、改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの設定値１９との偏差から前記基準設定流量に補正を加える補正係数を得るものである。
【００７０】
乗算器１３は、前記基準設定流量に前記制御器１２からの、補正係数を乗ずるものであり、Ｋ乗算器１４は、前記関数器１１の出力する前記基準設定流量をＫ倍する乗算器であり、低値選択器１５は、Ｋ乗算器１４の出力と乗算器１３の出力のうち、低い方を選択して燃料流量設定値１７として出力し、燃料電池燃料調整器８の弁開度制御や燃料流量調整ブロワの回転数制御に供するものである。
【００７１】
燃料電池燃料調整器８は、改質器１に供給される原燃料を、この燃料流量設定値１７対応に調整してその供給量を自動調整することになり、結果として、改質器１より一酸化炭素変成器７を経て燃料電池本体９に供給される燃料の供給量に対する調整要素の一つとしての役割を担う。
【００７２】
なお、システム制御装置２０は、本燃料電池発電システムの運転から停止までの制御の中枢を司るもので、正常時の制御の他、改質器温度１８の低下、改質器バーナ２の失火、電池電圧の低下等を監視して、これらの発生に対しての保護に必要な制御を行い、また、警報を発令すると共に、燃料電池発電システムの自動停止をするといった機能を有する。
【００７３】
このような構成の本システムは、天然ガス、ＬＰＧ（液化プロパンガス）、バイオガスなどのような炭化水素を含む原燃料ガスを燃料電池燃料調整器８を介して改質器１に送り、この改質器１において当該原燃料ガスを水蒸気で改質して水素を生成する。この改質反応は大きな吸熱反応であり、そのために必要となる熱は燃料電池本体で余剰となった水素（未反応水素）を改質器１に設けたバーナ２に送ってここで燃焼させることにより供給する。そして、このようにして改質器１により改質されたガスを一酸化炭素変成器７に送り、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変換する。
【００７４】
そして、この一酸化炭素変成器７を介して得た水素と、大気中の酸素とを燃料電池本体９に供給して電気化学反応させ、直流電力を発生させる。
【００７５】
ここで、改質器１はバーナ２の燃焼による熱を用いて原燃料ガスを水蒸気で改質するが、温度制御のために、改質器１には温度検出器３があり、現在の改質器１の検出温度（改質器温度１８）を得ている。そして、温度制御器５は改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの温度設定値１９を基準に温度計３の出力する温度検出信号値を比較して改質器１の温度が設定値１９に保たれるような制御出力を発生する。そして、この制御出力はバーナ燃料調整弁６に与えられ、当該バーナ燃料調整弁６は、この温度制御器５からの制御出力対応に弁の開度を調整してバーナ２への供給水素ガス量を自動調整する結果、改質器１は設定温度に保たれる。
【００７６】
一方、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との差分が制御器１２に与えられる。そして、制御器１２は差分対応に補正係数を得、この得た補正係数を乗算器１３に与える。また、燃料電池本体９の電流値が燃料電池出力電流検出器１０により検出され、関数器１１に与えられ、関数器１１はこの検出電流値対応に原燃料の基準設定流量を発生する。そして、当該原燃料の基準設定流量を乗算器１３に与える。
【００７７】
乗算器１３は原燃料の基準設定流量に制御器１２からの補正係数を乗じて補正済みの基準設定流量を発生させる。すなわち、燃料電池本体９の出力電流値対応に関数器１１から得られた原燃料の前記基準設定流量に対し、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との偏差対応に制御器１２にて得た補正係数を用いて乗算器１３にて補正を加えて、補正済みの基準設定流量を得る。そして、これを低値選択器１５に与える。
【００７８】
また、関数器１１にて与えられる原燃料の基準設定流量に対してＫ乗算器１４にてＫ倍したものを低値選択器１５に与える。すると、低値選択器１５は、Ｋ乗算器１４の出力と乗算器１３の出力のうち、低い方を選択して燃料流量設定値１７として出力し、燃料電池燃料調整器８の制御に供する。
【００７９】
燃料電池燃料調整器８は、この燃料流量設定値１７対応に弁の開度調整あるいは燃料流量調整ブロワの回転数を制御して改質器１への原燃料の供給量を設定値１７対応に自動調整することになる。Ｋの値を適宜に大きくとっておくことで、燃料ガスリークなどがない正常状態での運転時は、低値選択器１５は、乗算器１３にて補正を加えた補正済みの基準設定流量を選択して燃料流量設定値１７として出力することから、燃料電池燃料調整器８は、改質器１への原燃料供給量を、この燃料流量設定値１７対応に自動調整する。従って、燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるので、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩のない正常状態においては正常な運転が実施されることになる。
【００８０】
これに対し、何らかの故障や障害発生により、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩（燃料ガスリーク）が発生した場合には、燃料電池本体９から弁６を介してバーナ２に流れる未反応の水素（余剰水素）が減少するため、バーナ２への水素供給量が少なくなり、燃焼温度が低下して改質器温度１８が低下する。これに対し、制御器１２は前記改質器温度１８を設定速度に保つべく、その出力する補正係数を増大させ、この補正係数を乗算器１３に与える。そして、乗算器１３は関数器１１から出力される電池電流１６対応の原燃料基準設定流量に当該補正係数分の補正をする。その結果、燃料流量設定値１７も増大していく。
【００８１】
しかしながら、低値選択器１５により乗算器１３の出力とＫ乗算器１４の出力のうちの小さい方が選択されて燃料流量設定値１７となる構成であり、燃料電池出力電流検出器１０の出力する電池電流検出値１６に応じた基準設定流量にＫ倍を乗じた上限値を有する構成であることから、過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合には、本上限値によって燃料供給の増加が抑制される。
【００８２】
そして、この状態となった場合には、安全上問題があるレベルまでの燃料の漏洩があるものと判定するトリガとして、すなわち、システム制御装置２０に判定処理を開始させるきっかけとして利用するが、その判定の基準は、一方的な改質器温度１８の低下（温度検出器３の検出出力の異常な低下）、失火検知のための燃焼検知器２ａの出力を用いての改質器バーナ２の失火、または電池電圧の低下（燃料電池出力電流検出器１０の検出値の低下）といった現象がシステム内で競合して起こることを参酌して定める。
【００８３】
すなわち、システム制御装置２０ではこれらの検出情報を元に改質器温度１８の低下、改質器バーナ２の失火、または電池電圧の低下が複合して発生したことを知った段階で、異常と判断する。これら異常に対しての必要な保護処置および警報発令を行うことで、燃料電池発電システムを緊急に自動停止させるか、または停止に至る前段で警報自動発報による運用者への緊急事態発生を知らせ、必要な処置が講じられない場合にはその後に緊急停止させるといった制御を行って安全を確保する。
【００８４】
ここで、Ｋ乗算器１４にて用いるＫの値は、例えば、以下のように定めるものである。今、１［ｍ³／ｈ］の原燃料であるメタン（ＣＨ₄）がシステムに供給されているとする。理想状態を考えると１［ｍ³／ｈ］のメタンから４［ｍ³／ｈ］の水素（Ｈ₂）が
ＣＨ₄＋２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ₂＋ＣＯ₂
の化学式に従って生成される。
【００８５】
また、今、システム内の換気が、例えば、４０［ｍ³／ｈ］であるとすると、原燃料の２割から生成される０．８［ｍ³／ｈ］の水素リークが起こった場合に、システム内の水素濃度は２［％］（水素の爆発下限界４［％］の半分である５０［％］のレベルに相当）に達することになる。故に、例えば、水素濃度２［％］を以て保護レベルに定め、運用するという想定の場合には、Ｋの値は“１．２”に定めれば良いことになる。
【００８６】
尚、上記実施の形態においては、関数器１１は燃料電池出力電流検出器１０の出力する電池電流検出値対応に原燃料の基準設定流量を発生する構成としたが、燃料電池出力電流検出器１０の代わり燃料電池発電システムの負荷を測定する測定器を用い、測定した負荷対応に原燃料の基準設定流量を発生する構成としても良い。この場合、システム制御装置２０での監視対象としての電池電流検出値の代わりに負荷とするものとする。
【００８７】
以上のように、この実施形態では燃料電池に供給する燃料流量に上限リミット値を定め、供給燃料が当該上限リミット値に至った場合にシステムの保護機能により燃料電池発電システムを自動停止させる手段を設けた構成としたものである。そのため、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、供給燃料が前記リミット値に至った段階で、システム内の燃料が不足し、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するなど保護機能の可動条件となる異常現象が複合してあらわれるので、これらの監視により異常を検知することで、保護機能による運転自動停止をさせることができ、以て、システムの安全運転を確保することが可能となる。しかも、コストアップと省スペースのネックとなっていた可燃ガス検知器を用いることなく実現できる。
【００８８】
また、燃料電池に供給する燃料流量に対する上限リミット値と供給燃料が本リミット値に至った場合に複合して生じるシステムの異常を検知し、この検知により警報発令する機能を持たせたことにより、燃料リークを可燃ガス検知器を用いることなく発報することができるようになり、システムの安全運転を確保できるようになる。
【００８９】
従って、この実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合に、これを改質器温度などで検知できるため、可燃ガス検知器を有さずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知してシステムを自動停止させるなどの対処ができることから、システムとしての安全性を維持することが可能となる。この結果、検知器削減により安価かつコンパクトなシステムを提供できる。
【００９０】
以上の実施形態は、燃料電池発電システム内部で過大な燃料リークが発生し、供給燃料が前記リミット値に至った段階で、システム内の燃料が不足し、電池電圧の低下や改質器バーナの燃焼異常が発生するなど保護機能の可動条件となる異常現象が複合してあらわれるので、これらの監視により異常を検知する方式であったが、燃料電池本体に対する燃料供給量と燃料電池の出力との関係から燃料リーク異常を検知することができる。従って、その例を次に第２の実施形態として説明する。
【００９１】
（第２の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［３］項および［４］項の発明に対応するものであって、この第２の実施の形態においては、図２に示すように燃料電池燃料調整器８と改質器１との間の燃料供給路中に、燃料流量計２５を設ける。この燃料流量計２５は燃料の流量対応に燃料流量信号２６を発生するものである。尚、図２の構成は基本的には図１で説明した第１の実施の形態の構成と同じであり、従って、図１と同一部分には同一符号同一名称を付してその説明はここでは省略する。但し、図２の構成においては、燃料流量設定値１７は、関数器１１および制御器１２および乗算器１３とから構成される要素により得る。
【００９２】
すなわち、関数器１１は、予め設定された所定の特性の関数に従って、入力値対応の出力値を得るものであって、燃料電池出力電流検出器１０の出力する電流検出信号対応に原燃料の基準設定流量を与える関数が設定されており、電流検出信号対応の基準設定流量を発生するものであり、制御器１２は、関数器１１にて与えられる原燃料の基準設定流量と、温度計３から出力される改質器１の検出温度（改質器温度１８）と、改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの設定値１９との偏差から前記基準設定流量に補正を加える補正係数を得るものであり、乗算器１３は、前記基準設定流量に前記制御器１２からの、補正係数を乗ずるものであり、この乗算器１３にて補正されたものを燃料流量設定値１７として用いるようにする。
【００９３】
また、ここでは、図２に示すように、燃料電池発電システムは、燃料流量２６と、その設定値である燃料流量設定値１７との偏差から燃料弁開度あるいは燃料流量調整ブロワ回転数などの燃料制御情報２４を与える燃料制御器２２、電流検出器１０にて検出された電池電流（あるいは負荷でも良い）１６に応じて前記燃料電池燃料調整器８における調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料制御情報２４の上限値を与える関数器２１、この関数器２１の出力する燃料制御情報２４と燃料制御器２２の出力する燃料制御情報２４のうち、低い方を選択して出力する低値選択器２３を有する。
【００９４】
このような構成の本システムは、炭化水素を含む原燃料ガスを燃料電池燃料調整器８を介して改質器１に送り、ここで当該原燃料ガスを水蒸気で改質して水素を生成する。この改質反応に必要な熱は燃料電池本体９で余剰となった水素（未反応水素）を改質器１に設けたバーナ２に送って燃焼させることにより供給する。そして、改質器１により改質されたガスを一酸化炭素変成器７に送り、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変換する。
【００９５】
この一酸化炭素変成器７を介して得た水素と、大気中の酸素とを燃料電池本体９に供給して電気化学反応させ、直流電力を発生させる。
【００９６】
ここで、改質器１はバーナ２の燃焼による熱を用いて原燃料ガスを水蒸気で改質するが、温度制御のために、改質器１には温度検出器３があり、現在の改質器１の検出温度（改質器温度１８）を得ている。そして、温度制御器５は改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの温度設定値１９を基準に温度計３の出力する温度検出信号値を比較して改質器１の温度が設定値１９に保たれるような制御出力を発生する。そして、この制御出力はバーナ燃料調整弁６に与えられ、当該バーナ燃料調整弁６は、この温度制御器５からの制御出力対応に弁の開度を調整してバーナ２への供給水素ガス量を自動調整する結果、改質器１は設定温度に保たれる。
【００９７】
一方、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との差分が制御器１２に与えられる。そして、制御器１２は差分対応に補正係数を得、この得た補正係数を乗算器１３に与える。また、燃料電池本体９の電流値が燃料電池出力電流検出器１０により検出され、関数器１１に与えられ、関数器１１はこの検出電流値対応に原燃料の基準設定流量を発生する。そして、当該原燃料の基準設定流量を乗算器１３に与える。
【００９８】
乗算器１３は原燃料の基準設定流量に制御器１２からの補正係数を乗じて補正済みの基準設定流量を発生させる。すなわち、燃料電池本体９の出力電流値対応に関数器１１から得られた原燃料の前記基準設定流量に対し、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との偏差対応に制御器１２にて得た補正係数を用いて乗算器１３にて補正を加えて、補正済みの基準設定流量を得、これを燃料流量設定値１７として出力する。
【００９９】
また、改質器１への原燃料供給路中に、燃料流量計２５があり、この燃料流量計２５は燃料の流量対応に燃料流量信号２６を発生する。これら燃料流量信号２６と燃料流量設定値１７の偏差分が燃料制御器２２に与えられ、燃料制御器２２はこの偏差から調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワ回転数などの燃料制御情報２４を求める。そして、この燃料制御情報２４を低値選択器２３に与える。
【０１００】
また、電流検出器１０にて検出された電池電流値（あるいは負荷でも良い）１６が関数器２１に与えられており、この関数器２１は当該電池電流値１６に対応した前記燃料電池燃料調整器８における燃料流量の調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料制御情報２４の上限値を発生する。そして、これを低値選択器２３に与える。
【０１０１】
低値選択器２３はこの関数器２１の出力する燃料制御情報２４と燃料制御器２２の出力する燃料制御情報２４のうち、低い方を選択してこれを燃料制御情報２４として出力し、前記燃料電池燃料調整器８に与える。燃料電池燃料調整器８はこの燃料制御情報２４対応に自己の構成要素である調整弁の開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数を燃料制御情報２４対応に自動調整する。その結果、改質器１に供給される原燃料量が調整されることから、改質器１から一酸化炭素変成器７を介して燃料電池本体９へ供給される水素量は、電池電流値（あるいは負荷）１６に対応した量に自動制御される。但し、関数器２１で与えられ電池電流値（あるいは負荷）１６対応の上限値を限度規制されることになるが、正常時にはこのような上限値に至るような事態は発生しない。
【０１０２】
従って、燃料電池本体９の出力電流値対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるので、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩のない正常状態においては正常な運転が実施されることになる。以上は正常状態での制御動作である。
【０１０３】
これに対し、何らかの故障や障害発生により、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩が生じた場合には、燃料電池本体９から弁６を介してバーナ２に流れる未反応の水素（余剰水素）が減少するため、バーナ２への水素供給量が少なくなり、燃焼温度が低下して改質器温度１８が低下する。
【０１０４】
これに対し、上述のように改質器温度を適切に保つために、燃料流量設定値１７が増大していき、これと燃料流量２６との偏差分とから燃料制御器２２は燃料流量の調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワ回転数などの燃料制御情報２４を求める。そして、この燃料制御情報２４を低値選択器２３に与える。
【０１０５】
また、電流検出器１０にて検出された電池電流値（あるいは負荷）１６が関数器２１に与えられており、この関数器２１は当該電池電流値１６に対応した前記燃料電池燃料調整器８における燃料流量の調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料制御情報２４の上限値を発生する。そして、これを低値選択器２３に与える。
【０１０６】
低値選択器２３はこの関数器２１の出力する燃料制御情報２４と燃料制御器２２の出力する燃料制御情報２４のうち、低い方を選択してこれを燃料制御情報２４として出力し、前記燃料電池燃料調整器８に与える。燃料電池燃料調整器８はこの燃料制御情報２４対応に自己の構成要素である調整弁の開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数を燃料制御情報２４対応に自動調整する結果、改質器１への原燃料流量が調整されることになり、改質器１から一酸化炭素変成器７を介して燃料電池本体９へ供給される水素量は、電池電流値（あるいは負荷）１６と改質器温度に対応した量に自動制御される。但し、燃料漏洩が大きい場合には、関数器２１で与えられ電池電流値（あるいは負荷）１６対応の上限値にやがて達するので、燃料制御情報２４は当該限度値に張り付くことになる。
【０１０７】
この上限値を水素リーク発生の場合の要注意レベルに設定しておくことで、爆発の危険が迫るようなリーク量以前に収まる上限値にて燃料供給の増加が抑制される。そして、この上限値に到達したことによってこの場合には、安全上問題があるレベルまでの燃料の漏洩があるものと判定して対処する必要が生じる。
【０１０８】
よってこの場合には、この上限値に達したことを以て、システム制御装置２０に判定処理を開始させるトリガとするが、その判定の基準は、一方的な改質器温度１８の低下（温度検出器３の検出出力の異常な低下）、失火検知のための燃焼検知器２ａの出力を用いての改質器バーナ２の失火、または電池電圧の低下（燃料電池出力電流検出器１０の検出値の低下）といった現象がシステム内で競合して起こることを参酌して定める。
【０１０９】
本システムでは、その判定は、一方的な改質器温度１８の低下、改質器バーナ２の失火検知、または電池電圧の低下が生じたことを以て異常発生と判断する。システム制御装置２０ではこれらの検出情報を元に改質器温度１８の低下、改質器バーナ２の失火、または電池電圧の低下が複合して発生したことを知るので、これら異常に対しての必要な保護処置および警報発令を行うことで、燃料電池発電システムを緊急に自動停止させるか、または停止に至る前段で警報自動発報による運用者への緊急事態発生を知らせ、必要な処置が講じられない場合にはその後に緊急停止させるといった制御を行って安全を確保する。
【０１１０】
このように、燃料が漏洩した場合には、燃料電池本体９から流出する未反応の水素が減少するため、改質器温度が低下するが、これに対し、第１の実施の形態で説明したと同様に改質器温度を適切に保つよう、燃料流量設定値１７を増大させていき、この結果、燃料弁開度あるいは燃料流量調整ブロワ回転数１１が増大していくように制御するが、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じた上限値を有するため、過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合には本上限値によって燃料供給の増加が抑制されるようにした。そして、この場合に、一方的に改質器温度の低下、改質器バーナ２の失火、または電池電圧の低下がシステム内で起こることから、第１の実施の形態と同様、これらの情報からシステム制御装置２０に安全上問題があるレベルまでの燃料の漏洩があるものと判定させるようにし、当該システム制御装置２０にこれらの保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにした。
【０１１１】
従って、本実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合、これを改質器温度などで検知して、燃料電池発電システムの自動停止などの対処をすることができるため、可燃ガス検知器を有さずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知して、安全性を維持することが可能となる。この結果、検知器削減により安価かつコンパクトなシステムを提供できる。
【０１１２】
以上は、燃料電池本体に供給する水素燃料の燃料流量と燃料電池出力の関係から燃料の供給制御を実施すると共に、運転中における一方的な改質器温度の低下やバーナの失火または電池電圧の低下が競合してシステム内で起こることを以て、燃料の異常なリークを検知し、安全を確保するようにしたものである。燃料のリーク検出だけならばもっと簡易に検知できる構成があるので、次にその実施形態を説明する。
【０１１３】
（第３の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［５］項および［６］項の発明に対応するものであって、この第３の実施の形態は、図３に示すように、燃料電池発電システムの電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて燃料流量２６の異常検出基準値を与える関数器３２と、この関数器３２からの出力を比較基準に、燃料流量計２５からの燃料流量２６の値を比較し、燃料流量２６が比較基準を超えると燃料リーク信号を発生する比較器３１により、リーク検出器を構成する。そして、このリーク検出器を図５に示す如きの燃料電池発電システムに適用する。
【０１１４】
図５の燃料電池発電システムは、基本的には図２の構成を踏襲するものであるが、乗算器１３の出力を燃料流量設定値１７として燃料電池燃料調整器８に与えて燃料供給の調整をする構成である。
【０１１５】
乗算器１３は原燃料の基準設定流量に制御器１２からの補正係数を乗じて補正済みの基準設定流量を発生させる。すなわち、燃料電池本体９の出力電流値対応に関数器１１から得られた原燃料の前記基準設定流量に対し、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との偏差対応に制御器１２にて得た補正係数を用いて乗算器１３にて補正を加え、補正済みの基準設定流量を得て、これを燃料流量設定値１７として出力する。
【０１１６】
また、システム制御装置２０Ａを設けてこのシステム制御装置２０Ａには、燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにしてある。
【０１１７】
このような構成の本システムは、炭化水素を含む原燃料ガスを改質器１に送り、ここで当該原燃料ガスを水蒸気で改質して水素を生成する。この改質反応に必要な熱は燃料電池本体９で余剰となった水素（未反応水素）を改質器１に設けたバーナ２に送って燃焼させることにより供給する。そして、改質器１により改質されたガスを一酸化炭素変成器７に送り、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変換する。
【０１１８】
この一酸化炭素変成器７を介して得た水素と、大気中の酸素とを燃料電池本体９に供給して電気化学反応させ、直流電力を発生させる。
【０１１９】
ここで、改質器１はバーナ２の燃焼による熱を用いて原燃料ガスを水蒸気で改質するが、温度制御のために、改質器１には温度検出器３があり、現在の改質器１の検出温度（改質器温度１８）を得ている。そして、温度制御器５は改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの温度設定値１９を基準に温度計３の出力する温度検出信号値を比較して改質器１の温度が設定値１９に保たれるような制御出力を発生する。そして、この制御出力はバーナ燃料調整弁６に与えられ、当該バーナ燃料調整弁６は、この温度制御器５からの制御出力対応に弁の開度を調整してバーナ２への供給水素ガス量を自動調整する結果、改質器１は設定温度に保たれる。
【０１２０】
一方、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との差分が制御器１２に与えられる。そして、制御器１２は差分対応に補正係数を得、この得た補正係数を乗算器１３に与える。また、燃料電池本体９の電流値が燃料電池出力電流検出器１０により検出され、関数器１１に与えられ、関数器１１はこの検出電流値対応に原燃料の基準設定流量を発生する。そして、当該原燃料の基準設定流量を乗算器１３に与える。
【０１２１】
乗算器１３は原燃料の基準設定流量に制御器１２からの補正係数を乗じて補正済みの基準設定流量を発生させる。すなわち、燃料電池本体９の出力電流値対応に関数器１１から得られた原燃料の前記基準設定流量に対し、改質器温度１８と改質器１の温度設定値１９との偏差対応に制御器１２にて得た補正係数を用いて乗算器１３にて補正を加えて、補正済みの基準設定流量を得、これを燃料流量設定値１７として出力する。
【０１２２】
そして、これを燃料電池燃料調整器８に与える。燃料電池燃料調整器８はこの燃料流量設定値１７対応に自己の構成要素である燃料流量の調整弁の開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数を自動調整する。その結果、改質器１へ供給される原燃料量は、電池電流値１６と改質器温度に対応した量に自動制御される。なお、電池電流値の代わりに燃料電池負荷でも良い。
【０１２３】
改質器１への原燃料量が電池電流値１６と改質器温度に対応した量に調整される結果、改質器１から一酸化炭素変成器７を経て燃料電池本体９に供給される水素量は燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に自動制御されるので、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩のない正常状態においては正常な運転が実施されることになる。
【０１２４】
また、このとき、図３に示すリーク検出器は、その構成要素である関数器３２が、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて燃料流量２６の異常検出基準値を与え、この関数器３２からの出力を比較基準に、比較器３１は燃料流量計２５からの燃料流量２６の値を比較するが、燃料電池発電システムは正常状態にあるので、燃料流量２６が比較基準を超えることはない。従って、リーク検出器からは燃料リーク信号は発生しない。
【０１２５】
一方、何らかの故障や障害発生により、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩が発生した場合には、燃料電池本体９から弁６を介してバーナ２に流れる未反応の水素（余剰水素）が減少するため、バーナ２への水素供給量が少なくなり、燃焼温度が低下して改質器温度１８が低下する。
【０１２６】
これに対し、上述のように改質器温度を適切に保つために、燃料流量設定値１７が増大していき、燃料電池燃料調整器８における調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料供給制御が成される。
【０１２７】
また、このとき、図３に示すリーク検出器は、その構成要素である関数器３２が、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて燃料流量２６の異常検出基準値を与え、この関数器３２からの出力を比較基準に、比較器３１は燃料流量計２５からの燃料流量２６の値を比較する。そして、この場合、燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあるので、燃料流量２６はやがて比較基準を超える。そして、燃料流量２６が比較基準を超えた段階で図３に示すリーク検出器は燃料リーク信号を発生することとなる。この結果、この燃料リーク信号から、運転中の燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあることがわかる。
【０１２８】
従って、システム制御装置２０Ａに燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようになる。
【０１２９】
このように、燃料が漏洩した場合には、燃料電池本体から流出する未反応の水素が減少するため、改質器温度が低下し、これに対して、第１、第２の実施の形態で説明した通り、改質器温度を適切に保つべく、燃料流量を増大させるように制御するが、電池電流あるいは負荷に応じた上限値を与える関数器を設けたため、過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合には本上限値によって燃料リーク信号が出力されることになり、この燃料リーク信号に時限要素を付加して安全管理するべく、システム制御装置に保護および警報機能を持たせたことで、異常な燃料リーク発生時には燃料電池発電システムを自動停止させることができ、また前段で警報を自動発報してユーザに知らせることができるようになる。
【０１３０】
従って、第３の実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合、これを電池電流あるいは負荷に応じた上限値を与える関数で検知して、燃料電池発電システムの自動停止などの対処をすることができるため、可燃ガス検知器を有さずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知して安全性を維持することが可能となる。この結果、検知器削減により安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【０１３１】
以上は、燃料のリークの検出を、電池電流または負荷対応に定めた燃料流量上限値を基準に、燃料電池本体に供給する水素燃料を比較し、基準値を超えるとリーク発生とするリーク検出器を用いたものであった。これを燃料弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数が上限値に達したことを検知することでも異常な燃料リークの発生を検知することができる。その例を次に第４の実施の形態として次に説明する。
【０１３２】
（第４の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［７］項および［８］項の発明に対応するものであって、この第４の実施の形態は、図４に示すように、燃料電池燃料調整器８の構成要素である調整弁の開度または燃料流量調整ブロワの回転数の基準となる上限値（異常の判定基準となる値）を電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて与える関数器３２と、この関数器３２からの出力を比較基準に、燃料電池燃料調整器８の調整弁の開度または燃料流量調整ブロワの回転数の検出値と比較し、調整弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数が比較基準を超えると燃料リーク信号を発生する比較器３１により、リーク検出器を構成する。そして、このリーク検出器を図５に示す如きの燃料電池発電システムに適用する。
【０１３３】
なお、図５の燃料電池発電システムにおいては、燃料電池燃料調整器８の調整弁はその開度が検出できる構成であり、または燃料流量調整ブロワもその回転数が検出できる構成である。そして、その検出値を図４のリーク検出器に与える構成である。
【０１３４】
また、システム制御装置２０Ａには、燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにしてある。
【０１３５】
このような構成の本システムは、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩がない正常時においては、燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるように、自動制御されるので、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩のない正常状態においては正常な運転が実施されることになる。
【０１３６】
一方、何らかの故障や障害発生により、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩が発生した場合には、燃料電池本体９から弁６を介してバーナ２に流れる未反応の水素（余剰水素）が減少するため、バーナ２への水素供給量が少なくなり、燃焼温度が低下して改質器温度１８が低下する。
【０１３７】
これに対し、上述のように改質器温度を適切に保つために、燃料流量設定値１７が増大していき、原燃料調整用に改質器１の入口側に設けてある燃料電池燃料調整器８における調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料供給制御が成される。
【０１３８】
そのため、燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるように、自動制御されるので、燃料電池本体９への燃料供給を増大するように制御が働くことになる、
また、このとき、図４に示すリーク検出器は、その構成要素である関数器３２が、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて燃料電池燃料調整器８の持つ調整弁の開度または燃料流量調整ブロワの回転数に対しての異常判定の基準となる上限値を与え、この関数器３２からの上限値出力を比較基準に、比較器３１は燃料電池燃料調整器８の持つ調整弁の開度または燃料流量調整ブロワの回転数の検出値を比較する。そして、この場合、燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあるので、当該検出値はやがて比較基準を超える。そして、当該検出値が比較基準を超えた段階で図３に示すリーク検出器は燃料リーク信号を発生することとなる。この結果、この燃料リーク信号から、運転中の燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあることがわかる。
【０１３９】
従って、システム制御装置２０Ａに燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようになる。
【０１４０】
このように、第４の実施の形態の燃料電池発電システムは、電池電流あるいは電池の負荷に応じて燃料流量の調整弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数の上限値を与える関数器と、この上限値を基準に、実際の燃料弁開度または燃料流量調整ブロワの回転数を比較し、これが上記上限値を超えるとリーク信号を発生する比較器とから検出器を構成するようにしたものである。
【０１４１】
燃料電池発電システムにおいては、供給される燃料がシステム内で漏洩した場合には、燃料電池本体から改質器バーナに送られる未反応の水素が減少するため、改質器温度が低下する。これに対し、第１乃至第３の実施の形態で説明した通り、改質器温度を適切に保つために、燃料電池燃料調整器８の持つ調整弁の開度または燃料流量調整ブロワの回転数を増大させていく。しかしながら、電池電流あるいは負荷に応じた上限値を与える関数器を設けたため、過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合にはこの上限値に到達してしまうことよって燃料リーク信号が発生される。そこで、燃料リーク信号に対して時限要素で管理するようにし、燃料リーク信号が発生した場合にはその信号が所定の時間継続する場合に、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにした。
【０１４２】
従って、この実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合でも、この異常を電池電流あるいは負荷に応じた上限値を与える関数で検知して、燃料電池発電システムの自動停止や警報発報などの対処ができるようになるため、可燃ガス検知器を有さずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知して安全性を維持することが可能となる。この結果、検知器削減により安価かつコンパクトなシステムを提供できるようになる。
【０１４３】
以上は、燃料のリークの検出を、電池電流または負荷対応に定めた燃料供給関連情報上限値を基準に、燃料電池本体に供給する水素燃料供給状態（燃料流量や燃料弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数の情報）を比較し、基準値を超えるとリーク発生とするリーク検出器を用いたものであった。これを燃料供給関連情報（燃料流量や燃料弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数の情報）ではなく、改質器のバーナ空気供給関連情報により監視し、当該改質器バーナ空気供給関連情報検出値が上限値に達したことを検知することでも異常な燃料リークの発生を検知することができる。その例を次に第５の実施の形態として次に説明する。
【０１４４】
（第５の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［９］項および［１０］項の発明に対応するものであって、この実施形態の燃料電池発電システムは、改質器バーナ空気流量を、改質器温度対応に制御する機能を有するシステムを対象としている。改質器温度が低下すればバーナ２に供給する空気量も低減させていく機能を有するシステムである。
【０１４５】
すなわち、図６に示すように、改質器１のバーナ２に対する空気供給経路に、空気の流量計２７と空気供給量調整器２８を設ける。空気流量計２７は空気流量を測定して流量対応の流量信号を出力する機能を有しており、また、空気供給量調整器２８は、調整弁や空気送風用のブロワなどから構成され、弁開度を調整したり、空気ブロワの回転数を制御することで、改質器１のバーナ２へ供給する外気量を制御できる構成である。
【０１４６】
ここで、改質器１はバーナ２の燃焼による熱を用いて原燃料ガスを水蒸気で改質するが、温度制御のために、改質器１には温度検出器３があり、現在の改質器１の検出温度（改質器温度１８）を得ている。そして、温度制御器５は改質器１の温度設定値を与える温度設定器４からの温度設定値１９を基準に温度計３の出力する温度検出信号値を比較して改質器１の温度が設定値１９に保たれるような制御出力を発生し、この制御出力をバーナ燃料調整弁６に与えて、当該バーナ燃料調整弁６を、この温度制御器５からの制御出力対応に弁開度調整してバーナ２への供給水素ガス量を自動調整する。また、温度制御器５は温度検出器３の検出温度（改質器温度１８）対応に、空気供給量調整器２８の構成要素である調整弁や空気送風用のブロワの回転数を制御する制御出力を発生し、これらを制御して改質器バーナへの空気量を調整するようにしてある。
【０１４７】
その他、図６の構成は基本的には図１や図５で説明した実施形態の構成と同じであり、従って、図１や図５と同一部分には同一符号同一名称を付してその説明はここでは省略する。
【０１４８】
第５の実施の形態における燃料電池発電システムは、この他。図７に示す如きの燃料リーク検出器を備える。図７の構成において、空気流量計２７の検出流量値の下限基準値となる下限値（異常の判定基準となる値）を電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて与える関数器３２と、この関数器３２からの出力を比較基準に、空気流量計２７の流量検出値と比較し、流量検出値が比較基準を超えると（下回る）と燃料リーク信号を発生する比較器３１により、リーク検出器を構成する。そして、このリーク検出器を図６に示す如きの燃料電池発電システムに適用する。
【０１４９】
また、システム制御装置２０Ａには、燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにしてある。
【０１５０】
このような構成の本システムは、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩がない正常時においては、燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるように、自動制御されるので、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩のない正常状態においては正常な運転が実施されることになる。
【０１５１】
一方、何らかの故障や障害発生により、燃料電池発電システムのケース内に燃料漏洩が発生した場合には、燃料電池本体９から弁６を介してバーナ２に流れる未反応の水素（余剰水素）が減少するため、バーナ２への水素供給量が少なくなり、燃焼温度が低下して改質器温度１８が低下する。
【０１５２】
これに対し、上述のように改質器温度を適切に保つために、燃料流量設定値１７が増大していき、燃料電池燃料調整器８における調整弁開度あるいは燃料流量調整ブロワの回転数などの燃料供給制御が成される。
【０１５３】
そのため、燃料電池本体９の出力電流値と改質器温度対応に燃料電池本体９への水素供給が成されるように、自動制御されるので燃料電池本体９への燃料供給を増大するように制御が働くことになる。
【０１５４】
また、本システムは、改質器温度を適切に保つために、改質器バーナ空気流量１４を低減させていく機能を有するシステムとなっていることから、このとき、温度制御器５の機能により、空気供給量調整器２８は、その調整弁の開度制御や空気送風用のブロワ回転数が制御されることで、改質器１のバーナ２へ供給する外気量が低減制御され、改質器バーナ空気流量は低減していく。
【０１５５】
ここで、改質器バーナ空気流量は空気流量計２７により検出されている。
【０１５６】
図７に示すリーク検出器は、その構成要素である関数器３２が、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じて改質器バーナ空気量の異常判定の基準となる下限値を与え、この関数器３２からの上限値出力を比較基準に、比較器３１は空気流量計２７からの空気流量検出値を比較する。
【０１５７】
そして、この場合、燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあるので、改質器バーナ空気流量は低減していく結果、当該空気量検出値はやがて比較基準を割り込む。そして、当該検出値が比較基準を割った段階で図７に示すリーク検出器は燃料リーク信号を発生することとなる。この結果、この燃料リーク信号から、運転中の燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあることがわかる。
【０１５８】
従って、システム制御装置２０Ａに燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようになる。
【０１５９】
このように、第５の実施の形態における燃料電池発電システムは、燃料電池の電池電流あるいは負荷に応じて改質器バーナ空気流量の下限値を与える関数器と、この下限値を基準に改質器バーナ空気流量を比較し、改質器バーナ空気流量が前記下限値に到達すると燃料リークを知らせる燃料リーク信号を発生する比較器とを備えたものである。
【０１６０】
燃料が漏洩した場合には、燃料電池本体から流出する未反応の水素が減少するため、改質器温度が低下する。これに対し、改質器温度を適切に保つために、燃料電池発電システムの中には、改質器バーナ空気流量を低減させていく機能を有するシステムもあり、この場合、改質器バーナ空気流量は低減していく。
【０１６１】
第５の実施形態によれば、電池電流あるいは負荷６に対応した改質器バーナ空気流量下限値を与える関数器を有し、これと実際の改質器バーナ空気流量とを比較して実際の改質器バーナ空気流量が前記下限値に到達すると燃料リーク信号を発生する比較器を設けたため、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合には本下限値によって燃料リーク信号が出力されることとなり、この信号に時限要素を付加して制御装置にて管理制御することで、燃料リーク信号の発生が所定時間継続すると、警報を発令したり、燃料電池発電システムの運転を自動停止させたりすることができるようになり、安全確保をすることができる。
【０１６２】
従って、この実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合、これを電池電流あるいは負荷に応じた改質器バーナ空気流量下限値を与える関数で実際の改質器バーナ空気流量を比較することにより検知できることから、可燃ガス検知器を用いずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知して安全を確保できるようになり、従って、可燃ガス検知器を不要にした分、安価かつコンパクトなシステムを提供できる。
【０１６３】
以上は、改質器バーナ空気流量を、改質器温度対応に制御する機能を有するシステムを対象としているもので、改質器温度が低下すれば改質器バーナに供給する空気量も低減させていく機能を有するシステムの場合、燃料や水素ガスの供給状態を改質器バーナの空気量で監視監視可能となる点に着目し、燃料のリークの検出を、電池電流または負荷対応に定めた限界量を基準に、改質器バーナ空気供給関連情報検出値としてのバーナ供給空気流量が上記限界値（下限値）に達したことを検知することで異常な燃料リークの発生を検知するようにしたものである。しかし、改質器バーナ空気供給関連情報としては空気流量の他にも、改質器バーナ空気弁の開度または空気ブロワの回転数でも可能であるから、これを用いて異常な燃料リークの発生を検知するようにした例を、次に第６の実施の形態として次に説明する。
【０１６４】
（第６の実施の形態）
この実施形態は、上記の［課題を解決するための手段］における［１１］項および［１２］項の発明に対応するものであって、この実施形態の燃料電池発電システムは、第５の実施の形態と同様に、改質器バーナ空気流量を、改質器温度対応に制御する機能を有するシステムを対象としている。改質器温度が低下すればバーナ２に供給する空気量も低減させていく機能を有する図６に示した如きのシステムである。
【０１６５】
第６の実施の形態における燃料電池発電システムは、この他、図７の構成のリーク検出器に代えて図８に示す如きの燃料リーク検出器を備える。図８の構成において、空気供給量調整器２８の構成要素である弁の開度または空気ブロワの回転数の基準となる下限値（異常の判定基準となる値）を電池電流値（あるいは負荷）１６対応に与える関数器３２と、この関数器３２からの出力を比較基準に、空気供給量調整器２８の弁の開度または燃料空気ブロワの回転数の検出値と比較し、燃料弁開度または燃料流量調整ブロワ回転数が比較基準に到達すると当該比較基準を下回る間、燃料リーク信号を発生する比較器３１により、リーク検出器を構成する。そして、このリーク検出器を図６に示す如きの燃料電池発電システムに適用する。
【０１６６】
また、システム制御装置２０Ａには、燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようにしてある。
【０１６７】
図８に示すリーク検出器は、その構成要素である関数器３２が、電池電流値（あるいは負荷）１６に応じた改質器バーナ空気弁の開度または空気ブロワの回転数に対する異常判定の基準となる下限値を与え、この関数器３２からの下限値出力を比較基準に、比較器３１は改質器用の空気供給量調整器２８の持つ空気弁の開度または空気ブロワの回転数の検出値を比較する。そして、この場合、燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあるので、当該検出値はやがて比較基準を超える。そして、当該検出値が比較基準に達した段階でリーク検出器は燃料リーク信号を発生することとなる。そして、当該検出値が比較基準を下回る間、すなわち、当該検出値が下限値から復帰するまではリーク検出器は燃料リーク信号の発生を継続することとなる。
この結果、この燃料リーク信号から、運転中の燃料電池発電システムは燃料リークの異常状態にあることがわかる。
【０１６８】
従って、システム制御装置２０Ａに燃料リーク信号の監視機能を持たせ、燃料リーク信号の発生が予め設定した所定時間以上継続するときは、燃料電池運転の保護動作あるいは警報発令させるようにすることで、燃料電池発電システムを自動停止させたり、あるいは自動停止の前段で警報の自動発報によるユーザへの燃料リーク故障発生を知らせることができるようになる。
【０１６９】
このように、第６の実施の形態における燃料電池発電システムは、燃料電池の電池電流あるいは負荷に応じて改質器バーナ空気弁開度または改質器バーナ空気ブロワ回転数の下限値を与える関数器と、この関数器にて得られた下限値を基準に、実際の改質器バーナ空気弁開度または改質器バーナ空気ブロワ回転数を比較器にて比較し、実際の改質器バーナ空気弁開度または改質器バーナ空気ブロワ回転数が基準値である上記下限値に到達すると当該下限値を脱するまで燃料リーク信号を発生するリーク検出器を設けたものである。
【０１７０】
燃料が漏洩した場合には、燃料電池本体から流出する未反応の水素が減少するため、改質器温度が低下する。これに対し、改質器温度を適切に保つために、燃料電池発電システムの中には、改質器バーナ空気流量を低減させていく機能を有するシステムもあり、この場合、改質器バーナ空気流量は低減していく。
【０１７１】
第６の実施の形態の対象としている燃料電池発電システムの場合、燃料や水素の漏洩が発生して改質器温度が低下してくると改質器バーナ空気弁開度または改質器バーナ空気ブロワ回転数は低減していく。
【０１７２】
しかしながら、関数器により電池電流あるいは負荷に応じた下限値を与えるため、過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合には本下限値によって燃料リーク信号が出力され、この信号に時限要素を付加して制御装置にて管理制御することで、燃料リーク信号の発生が所定時間継続すると、警報を発令したり、燃料電池発電システムの運転を自動停止させたりすることができるようになり、安全確保をすることができる。
【０１７３】
従って、この実施形態によれば、燃料電池発電システム内に過度の燃料あるいは水素リークが発生した場合、これを電池電流あるいは負荷に応じた下限値を与える関数で検知して対処することができるようになるため、可燃ガス検知器を用いずとも、燃料の漏洩を迅速かつ確実に検知して、安全性を確保することが可能となる。この結果、可燃ガス検知器を必要としない分、安価かつコンパクトなシステムを提供できる。
【０１７４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施可能である。例えば、上記実施の形態におけるリーク検出器は、ハードウエアの構成の他、ソフトウエアにより実現可能であり、ソフトウエアで実現する場合には、システム制御装置２０Ａにそのソフトウエアを実施させて機能を実現する構成とするなど、種々変形可能である。
【０１７５】
また、本発明において、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可燃ガス検知器を用いずとも、システム内の状態量の異常状態を検出して、これから過大な燃料リークの存在を迅速に判定することができ、警報出力や自動停止操作を行うことが可能となる。
【０１７７】
従って、安全性を維持しつつ安価に構成できる燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法を提供することができる。また、コンパクトなシステムとなる燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための図であって、一例としての本発明の第１の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明を説明するための図であって、一例としての本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態で用いる本発明のリーク検出器の構成例を示すブロック構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態で用いる本発明のリーク検出器の構成例を示すブロック構成図である。
【図５】本発明を説明するための図であって、本発明の第３及び第４の実施の形態のリーク検出器を適用する一例としての燃料電池発電システムの構成例を示すブロック構成図である。
【図６】本発明の第５及び第６の実施の形態のリーク検出器を適用する一例としての燃料電池発電システムの構成例を示すブロック構成図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態で用いるリーク検出器の構成例を示すブロック構成図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態で用いるリーク検出器の構成例を示すブロック構成図である。
【図９】従来の燃料電池を示す構成図。
【符号の説明】
１…改質器
２…バーナ
２ａ…燃焼検知器
３…温度計
４…温度設定器
５…温度制御器
６…バーナ燃料調整弁
７…一酸化炭素変成器
８…燃料電池燃料調整器
９…燃料電池本体
１０…燃料電池出力電流検出器
１１…関数器
１２…制御器
１３…乗算器
１４…Ｋ乗算器
１５…低値選択器
１６…電池電流検出値
１７…燃料流量設定値
１８…改質器温度
１９…温度設定値
２０，２０Ａ…システム制御装置
２１…関数器
２２…燃料制御器
２３…低値選択器
２４…燃料制御情報
２５…燃料流量計
２６…燃料流量信号２６
２７…空気流量計
２８…空気供給量調整器
３１…比較器
３２…関数器
ＦＣ…燃料電池本体
ＦＰ…改質器
Ｐ…パッケージ
ＧＳ…可燃ガス検知器
ＣＮＴ…制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell power generation system and a control method for a fuel cell power generation system that can ensure safety by detecting this without relying on a gas detector even when a fuel gas leak occurs.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a fuel cell power generation system supplies hydrogen generated from raw material fuel by a reformer (reformer) that generates hydrogen-rich gas from raw material fuel and oxygen in the atmosphere to the fuel cell body, This is a system that generates direct-current power by electrochemically reacting these in the fuel cell body.
[0003]
Specifically, a raw fuel gas containing hydrocarbons such as natural gas, LPG (liquefied propane gas), biogas, etc. is sent to a reformer, where the raw fuel gas is reformed with steam to generate hydrogen. Generate. This reforming reaction is a large endothermic reaction, and the heat required for this is supplied by sending the hydrogen surplus in the fuel cell body to a burner provided in the reformer and burning it here. Then, the gas reformed by the reformer in this way is sent to the carbon monoxide converter, and the carbon monoxide contained in the reformed gas is converted into carbon dioxide and hydrogen. Carbon monoxide, which is a poisoning component of the battery catalyst contained in the reformed gas, is removed to obtain a gas having a higher hydrogen concentration.
[0004]
Then, the hydrogen thus obtained and oxygen in the atmosphere are supplied to the fuel cell body, and they are electrochemically reacted in the fuel cell body to generate DC power.
[0005]
The fuel cell body includes a fuel electrode and an oxidant electrode, and electricity can be generated by reacting hydrogen and oxygen.
[0006]
The fuel cell power generation system has such a structure. Conventionally, the reformer, the carbon monoxide transformer, and the fuel cell main body are stored in the package, and the package maintains the safety and the internal temperature. For the purpose of restraining the rise, it has a function (ventilator) for sufficient ventilation. Also, in the unlikely event that an excessive fuel leak occurs, a combustible gas detector is installed near the ventilating air outlet by the ventilator, and if the combustible gas concentration here rises above a certain value, The combustible gas detector and the system control device output an alarm signal or perform an automatic stop operation.
[0007]
FIG. 9 shows a configuration of a conventional fuel cell power generation system. As shown in the figure, in the conventional normal fuel cell power generation system, main devices such as the fuel cell main body FC and the reformer FP are stored in the package P, and the package P has ventilation as described above. And ventilation fan F is installed for the purpose of preventing internal temperature rise. A combustible gas detector GS that detects a combustible gas such as hydrogen and generates a detection output corresponding to the detected amount is provided downstream of the ventilation, and a detection signal from the combustible gas detector GS is supplied to the control device CNT to generate fuel. In the unlikely event that a fuel leak occurs in the system, the control device CNT outputs an alarm from this detection signal, and the control device CNT also performs an automatic stop control operation of the fuel cell power generation system. I try to let them.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional technology is based on the premise that the combustible gas (fuel gas) leak in the system is monitored by the combustible gas detector, the cost and installation space for that cannot be avoided. Therefore, the fuel cell power generation system as a whole has been a factor in reducing costs and making it more compact.
[0009]
In particular, as the fuel cell power generation system becomes smaller, the installation of such a combustible gas detector does not become ridiculous in terms of cost and the proportion occupied by the exclusive area, which is a major problem in terms of cost reduction and compactness. It was.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system and a control method for the fuel cell power generation system that can be downsized while maintaining safety. It is another object of the present invention to provide a fuel cell power generation system and a control method for the fuel cell power generation system that can reduce costs while maintaining safety.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention is obtained by (i) a reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons such as natural gas, LPG, biogas, and the like. In the fuel cell power generation system comprising the reformed gas as a fuel gas and a fuel cell main body that generates electric energy by an electrochemical reaction between the fuel gas and an oxidant gas such as air,
[1] First, the present invention provides a fuel cell power generation system having the configuration (i),
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
Means for generating an upper limit value of a flow rate of fuel supplied to the fuel cell body in correspondence with an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the flow rate setting value for instructing the flow rate of the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body reaches the upper limit of the flow rate, the temperature detection means lowers the temperature of the reformer and heats the reformer When there is a misfire of the burner or when the voltage (battery voltage) of the fuel cell main body is lowered, a system control means is provided that performs at least one of alarming or stopping control of the fuel cell power generation system.
[0012]
In the present invention, an upper limit value (upper limit value of the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell main body) with respect to the fuel flow rate setting value supplied to the fuel cell is generated, and the flow rate of the supplied fuel (the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell main body) Or the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer; in any case, the result is the concept of the flow rate of fuel supplied to the fuel cell body). Stop the system automatically.
[0013]
An excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, and when the supplied fuel reaches the upper limit, the fuel in the system becomes insufficient, resulting in a decrease in battery voltage and abnormal combustion of the reformer burner. Therefore, when the above limit value is reached, the battery voltage drop and reformer burner combustion abnormality are detected, and when these abnormalities occur, the operation of the fuel cell power generation system is automatically stopped. By making the protection function of the system function, it becomes possible to ensure the safety of the system against fuel leakage.
[0014]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0015]
[2] Second, the present invention relates to a fuel cell power generation system having the configuration (i),
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
Means for generating an upper limit value of a flow rate of fuel supplied to the fuel cell body in correspondence with an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the flow rate setting value for instructing the flow rate of the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body reaches the upper limit of the flow rate, the temperature detection means lowers the temperature of the reformer and heats the reformer A system control that issues a warning when a burner misfires or a voltage (battery voltage) of the fuel cell main body is lowered, and performs a stop control of the fuel cell power generation system when the state of the warning is continued for a predetermined time. And a means provided.
[0016]
In this invention, an upper limit value (upper limit value of the flow rate of fuel supplied to the fuel cell main body) for the fuel flow rate setting value of the fuel gas supplied to the fuel cell main body is generated, and the flow rate of the supplied fuel (supplied to the fuel cell main body). The alarm signal is issued by the alarm function of the system when the flow rate of fuel or the flow rate of raw fuel supplied to the reformer reaches this limit value.
[0017]
When an excessive fuel leak occurs in the fuel cell power generation system and the supplied fuel reaches the upper limit value, the protection monitoring function of the system is activated. As a result of a fuel leak, the fuel in the system becomes insufficient, resulting in a decrease in battery voltage and abnormal combustion of the reformer burner. When the limit value is reached, the decrease in battery voltage or reformer burner occurs. By detecting the occurrence of combustion abnormalities in the system and using a system protection function that issues an alarm when these abnormalities occur, it is possible to promptly notify the operator and operation manager of the occurrence of an abnormal condition called fuel leak. It becomes possible to secure the safety of the system against fuel leakage.
[0018]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0019]
[3] Third, the present invention relates to a fuel cell power generation system having the configuration (i) described above.
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, and a fuel flow rate adjusting valve whose opening degree is adjusted in response to a given opening degree command value;
Means for generating an upper limit value of the fuel flow valve corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Means for generating the opening command value corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value, a temperature drop of the reformer by the temperature detection means, a misfire of the heating burner of the reformer, or a drop in the voltage (battery voltage) of the fuel cell body. In some cases, the system is provided with system control means for performing at least one of alarming and stopping control of the fuel cell power generation system.
[0020]
In the present invention, an upper limit value (opening upper limit value) for the opening command value of the regulating valve for adjusting the supply amount of the fuel gas supplied to the fuel cell body is generated, and the electric energy generated by the fuel cell body is generated. The opening command value is generated in response to the output current value or the load amount to control the opening of the regulating valve, and when the opening command value reaches the opening upper limit value, the system control means When there is a temperature drop of the reformer by the detection means, a misfire of the heating burner of the reformer or a drop in battery voltage, an alarm is issued or the fuel cell power generation system is stopped.
[0021]
An excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, and the adjustment valve of the supplied fuel is controlled in the direction of increasing the opening to make up for the insufficient fuel, but the opening command value for the opening control When the upper limit value is reached, the system protection monitoring function is activated. As a result of a fuel leak, the fuel in the system becomes insufficient, resulting in a decrease in battery voltage and abnormal combustion of the reformer burner. When the limit value is reached, the decrease in battery voltage or reformer burner occurs. By detecting the occurrence of combustion abnormalities in the system and using a system protection function that issues an alarm when these abnormalities occur, it is possible to promptly notify the operator and operation manager of the occurrence of an abnormal condition called fuel leak. It becomes possible to secure the safety of the system against fuel leakage.
[0022]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0023]
[4] Fourth, the present invention relates to a fuel cell power generation system having the configuration (i).
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, and a fuel flow rate adjusting valve whose opening degree is adjusted in response to a given opening degree command value;
Means for generating an upper limit value of the fuel flow valve corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Means for generating the opening command value corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value, a temperature drop of the reformer by the temperature detection means, a misfire of the heating burner of the reformer, or a drop in the voltage (battery voltage) of the fuel cell body. A system control means for issuing a warning at a certain time and executing a stop control of the fuel cell power generation system when the status of the warning is continued for a predetermined time;
It is set as the structure which provided.
[0024]
In the present invention, an upper limit value (opening upper limit value) for the opening command value of the regulating valve for adjusting the supply amount of the fuel gas supplied to the fuel cell body is generated, and the electric energy generated by the fuel cell body is generated. The opening command value is generated in response to the output current value or the load amount to control the opening of the regulating valve, and when the opening command value reaches the opening upper limit value, the system control means When there is a temperature drop of the reformer by the detection means, a misfire of the heating burner of the reformer or a drop in battery voltage, an alarm is issued, and when this alarm is triggered for a predetermined time, the fuel cell Stop the power generation system.
[0025]
An excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, and the adjustment valve of the supplied fuel is controlled in the direction of increasing the opening to make up for the insufficient fuel, but the opening command value for the opening control When the upper limit value is reached, the system protection monitoring function is activated. As a result of a fuel leak, the fuel in the system becomes insufficient, resulting in a decrease in battery voltage and abnormal combustion of the reformer burner. When the limit value is reached, the decrease in battery voltage or reformer burner occurs. By detecting the occurrence of combustion abnormalities in the system and using a system protection function that issues an alarm when these abnormalities occur, it is possible to promptly notify the operator and operation manager of the occurrence of an abnormal condition called fuel leak. The system can be forcibly stopped when a predetermined time has elapsed by using the timed function at the alarm notification stage, so that the system can be forcibly stopped when a predetermined time has elapsed. Can be secured.
[0026]
In addition, according to this configuration, a gas detector is unnecessary, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is unnecessary.
[0027]
[5] Fifthly, in the fuel cell power generation system having the above-described configuration (i), the present invention includes a detecting means for detecting a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell main body,
Means for providing an abnormality detection reference value of the fuel flow rate corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparison means for comparing the detected flow rate of the fuel gas using the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate of the fuel gas exceeds the comparison reference;
System control means for performing stop control of the fuel cell power generation system based on a signal (fuel leak signal) from the comparison means is provided.
[0028]
The present invention includes means (function generator) for giving a predetermined upper limit value of the fuel supply flow rate or its set value in accordance with the battery current and the battery load, and the fuel flow rate (or its set value) Compared with the upper limit value, the fuel cell power generation system is automatically stopped when this value is exceeded.
[0029]
Therefore, excessive operation or fuel leakage occurs inside the fuel cell power generation system, and as a result, the supply fuel is controlled to increase and the operation is automatically stopped when the supply fuel exceeds the allowable upper limit value. The system can be secured against fuel leaks.
[0030]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0031]
[6] Sixth, the present invention relates to a fuel cell power generation system having the configuration (i),
Detecting means for detecting a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell body;
Means for providing an abnormality detection reference value of the fuel flow rate corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparison means for comparing the detected flow rate of the fuel gas using the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate of the fuel gas exceeds the comparison reference;
System control means for issuing an alarm signal by a signal (fuel leak signal) from the comparison means is provided.
[0032]
The present invention includes means (function generator) for giving a predetermined upper limit value of the fuel supply flow rate or its set value in accordance with the battery current and the battery load, and the fuel flow rate (or its set value) Compared with the upper limit value, an alarm signal is issued when this value is exceeded.
[0033]
Therefore, excessive fuel leakage occurs in the fuel cell power generation system, and as a result, the supply fuel is controlled to increase, and when the supply fuel exceeds the allowable upper limit value, an alarm signal is issued, Since the operator and the operation manager can be notified promptly, the safety of the system can be ensured against the fuel leak.
[0034]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0035]
[7] Seventh, the present invention provides a fuel cell power generation system having the configuration (i),
Detecting means for detecting an opening of an adjusting valve for adjusting a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell main body by valve opening control or a rotation speed of a blower for sending the fuel gas; and electric energy generated by the fuel cell main body Means for providing an abnormality detection reference value for the opening of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to the output current value or load amount of
Comparison means for comparing the detected value of the opening of the regulating valve or the rotation speed of the blower with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected value exceeds the comparison reference;
System control means for performing stop control of the fuel cell power generation system based on a signal (fuel leak signal) from the comparison means is provided.
[0036]
In the present invention, a means (function generator) for giving a permissible upper limit value for a fuel supply flow rate control valve opening degree (or a set value thereof) or a blower speed (or a set value thereof) determined in accordance with a battery current or a load The fuel flow control valve opening degree (or its set value) or the rotation speed of the blower (or its set value) is compared with the allowable upper limit value, and when this is exceeded, the fuel cell power generation system is automatically stopped. .
[0037]
Therefore, an excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system. As a result, the opening of the fuel supply valve increases or the rotation speed of the blower increases, which exceeds the allowable upper limit value. By automatically stopping the operation at the stage, it is possible to maintain the safety of the system even when a fuel leak occurs.
[0038]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0039]
[8] Eighthly, in the fuel cell power generation system configured as described in (i) above, the present invention relates to an opening of an adjustment valve that adjusts a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell body by valve opening control or Detecting means for detecting the rotational speed of the blower for sending out the fuel gas;
Means for providing an abnormality detection reference value for the opening degree of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparing means for comparing the detected value of the opening of the regulating valve or the rotational speed of the blower with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal when the detected value exceeds the comparison reference;
System control means for issuing an alarm by a signal from the comparison means;
It is set as the structure which provided.
[0040]
In the present invention, means (function generator) for giving an allowable upper limit value for an adjustment valve opening (or a set value thereof) of a predetermined fuel supply flow rate according to a battery current or a load or a rotation speed (or a set value thereof) of a blower ), And the fuel flow control valve opening (or its set value) or the rotation speed of the blower (or its set value) is compared with the allowable upper limit value, and an alarm is issued when this value is exceeded.
[0041]
Therefore, an excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system. As a result, the opening degree of the adjustment valve for the fuel supply flow rate or the rotation speed of the blower increases, which is the allowable upper limit value. When the value exceeds the value, an alarm is issued, so that it is possible to promptly notify an operator or an operation manager of the occurrence of an abnormal condition called fuel leak, and the safety of the system can be ensured.
[0042]
In addition, according to this configuration, a gas detector is unnecessary, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is unnecessary.
[0043]
(Ii) Next, the present invention provides a reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons such as natural gas, LPG, and biogas, and the reformer. The reformed gas is used as a fuel gas, and is composed of a fuel cell body that generates electric energy by an electrochemical reaction between the fuel gas and an oxidant gas such as air, and detects the temperature of the reformer. It is intended for a fuel cell power generation system having an adjustment function for adjusting and controlling to reduce the amount of oxidant gas supplied to a heating burner of the reformer when the temperature of the reformer falls below a set temperature. ,
[9] Ninth, detection means for detecting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer;
Means for providing an abnormality detection reference value for the amount of oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
A comparison means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate reaches the comparison reference, and a signal ( And a system control means for performing stop control of the fuel cell power generation system by a fuel leak signal).
[0044]
According to the present invention, there is provided means (function generator) for giving an allowable lower limit value of a reformer burner combustion air flow rate (or a set value thereof) determined in advance according to the battery current and load, and for reformer burner combustion. When the air flow rate (or its set value) exceeds the allowable upper limit value, the fuel cell power generation system is automatically stopped.
[0045]
Therefore, if an excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, the temperature of the reformer drops, and the amount of combustion air supplied to the reformer burner is reduced accordingly. System safety can be ensured by automatically stopping the operation when the condition falls below the lower limit.
[0046]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0047]
[10] Tenthly, the present invention relates to a fuel cell power generation system configured as described in (ii) above.
Detecting means for detecting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer;
Means for providing an abnormality detection reference value for the amount of oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
A comparison means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate reaches the comparison reference, and a signal ( System control means for issuing an alarm by a fuel leak signal) is provided.
[0048]
According to the present invention, there is provided means (function generator) for giving an allowable lower limit value of a reformer burner combustion air flow rate (or a set value thereof) determined in advance according to the battery current and load, and for reformer burner combustion. When the air flow rate (or its set value) exceeds the allowable upper limit value, an alarm is issued.
[0049]
Therefore, if an excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, the temperature of the reformer drops, and the amount of combustion air supplied to the reformer burner is reduced accordingly. By issuing an alarm when the condition falls below the lower limit, it will be possible to promptly notify the operator and operation manager of the occurrence of an abnormal condition called fuel leak, thus ensuring the safety of the system. become.
[0050]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0051]
[11] Eleventhly, the present invention provides a fuel cell power generation system configured as described in (ii) above,
Detecting means for detecting the opening of an adjusting valve for adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer by the valve opening degree control or the rotational speed of the blower for sending the oxidant gas;
Means for providing an abnormality detection reference value for the opening degree of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
A comparison means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate reaches the comparison reference, and a signal ( And a system control means for performing stop control of the fuel cell power generation system by a fuel leak signal).
[0052]
The present invention comprises means (function generator) for providing an allowable lower limit value of the air flow rate control valve opening for reforming device burner combustion (or its set value) that is predetermined according to the battery current and load. The apparatus burner combustion air flow rate (or its set value) is compared with the allowable lower limit value, and if it falls below this, the fuel cell power generation system is automatically stopped.
[0053]
Therefore, when the reformer temperature decreases as a result of excessive fuel leakage inside the fuel cell power generation system and the burner air is throttled accordingly, the condition of the burner air flow control valve falls below the lower limit value. At this stage, the system can be secured by automatically stopping the operation.
[0054]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0055]
[12] Twelfth, the present invention relates to a fuel cell power generation system having the configuration (ii),
Detecting means for detecting the opening of an adjusting valve for adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer by the valve opening degree control or the rotational speed of the blower for sending the oxidant gas;
Means for providing an abnormality detection reference value for the opening degree of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
A comparison means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal (fuel leak signal) when the detected flow rate reaches the comparison reference, and a signal ( System control means for issuing an alarm by a fuel leak signal) is provided.
[0056]
The present invention includes means (function generator) for providing an allowable upper limit value of a reformer burner combustion air flow control valve opening degree (or a set value thereof) that is predetermined according to battery current and load. The apparatus burner combustion air flow rate (or its set value) is compared with the allowable lower limit value, and an alarm signal is issued when the air flow rate is below the allowable lower limit value.
[0057]
Therefore, as a result of excessive fuel leak inside the fuel cell power generation system, the condition of the burner air flow control valve falls below the lower limit when the temperature of the reformer decreases and the burner air is throttled accordingly. At this stage, it is possible to output the abnormal state in the form of an alarm and promptly notify the operator or operation manager, thereby maintaining the safety of the system.
[0058]
In addition, according to this configuration, a gas detector is not required for detecting fuel leak, and an inexpensive and compact system can be provided because the gas detector is not required.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to reduce the size and cost of the fuel cell power generation system, the present invention knows the abnormal state of the state quantity in the system without using a combustible gas detector, and determines the existence of an excessive fuel leak. In the following, embodiments of a fuel cell power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0060]
(First embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [1] and [2] in the above [Means for Solving the Problems], and the example shown in the first embodiment is applied to a fuel cell. An upper limit value for the fuel flow rate setting value to be supplied and a means for automatically stopping the fuel cell power generation system by the system protection function when the supplied fuel reaches this limit value, and the fuel flow rate to be supplied to the fuel cell An improvement is made by providing means for issuing an alarm signal by an alarm function of the system when the upper limit value for the set value and the supplied fuel reach this limit value. The details will be described below.
[0061]
A first embodiment is shown in FIG. In the figure, 1 is a reformer, 2 is a burner, 3 is a thermometer, 4 is a temperature setter, 5 is a temperature controller, 6 is a burner fuel regulating valve, 7 is a carbon monoxide converter, and 8 is fuel cell fuel. An adjuster, 9 is a fuel cell main body, and 10 is a fuel cell output current detector. Further, 11 is a function unit, 12 is a controller, 13 is a multiplier, 14 is a K multiplier, 15 is a low-value selector, and 20 is a system controller.
[0062]
Among these, the reformer 1 receives supply of raw fuel gas containing hydrocarbons such as natural gas, LPG, biogas, etc., and reforms the raw fuel gas with steam to generate hydrogen, The generated reformed gas is supplied to the carbon monoxide converter 7, and the burner 2 generates heat necessary for the reforming in the reformer 1. It becomes a heat source. The burner 2 burns hydrogen gas to generate heat. The burner 2 is provided with a combustion detector 2a that detects a fire state optically, mechanically, or electrically in order to monitor misfire / combustion.
[0063]
The thermometer 3 is for detecting the temperature in the reformer 1, and generates an output (temperature detection signal) corresponding to the detected temperature. The temperature setter 4 is for setting the temperature in the reformer 1, and the temperature controller 5 sets the temperature detection signal value output from the thermometer 3 based on the set temperature value of the temperature setter 4. In comparison, a control output is generated so that the temperature of the reformer 1 is maintained at a set value, and the burner fuel adjustment valve 6 has a valve opening degree corresponding to the control output from the temperature controller 5. It is a flow rate adjustment valve that adjusts and automatically adjusts the amount of hydrogen gas supplied to the burner 2.
[0064]
The fuel cell fuel regulator 8 is constituted by a flow rate regulating valve, a fuel flow rate regulating blower, or the like, and the raw fuel supplied to the reformer 1 is converted into a valve opening degree or the like corresponding to the control output from the low value selector 15. It is an adjuster that automatically adjusts the supply amount by adjusting the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower.
[0065]
The carbon monoxide converter 7 converts the carbon monoxide component contained in the gas from the reformed gas that has been reformed and sent out by the reformer 1 into carbon dioxide and hydrogen, and supplies the fuel cell body 9 with the carbon monoxide. This is to supply carbon monoxide, which is a poisoning component of the battery catalyst contained in the reformed gas, and to obtain a gas having a higher hydrogen concentration.
[0066]
The fuel cell main body 9 generates direct-current power by causing an electrochemical reaction between oxygen in the atmosphere and hydrogen supplied from the carbon monoxide transformer 7. The surplus hydrogen in the fuel cell main body 9 is supplied to the burner 2 via the burner fuel adjustment valve 6 and is used as fuel in the burner 2.
[0067]
The fuel cell output current detector 10 detects a current value generated and output by the fuel cell main body 9 and outputs it as a current detection signal corresponding to the value.
[0068]
The function unit 11 obtains an output value corresponding to the input value in accordance with a function of a predetermined characteristic set in advance. The function unit 11 is a reference for the raw fuel corresponding to the current detection signal output from the fuel cell output current detector 10. A function for setting the set flow rate is set, and a reference set flow rate corresponding to the current detection signal is generated.
[0069]
The controller 12 is configured to set the reference flow rate of raw fuel given by the function unit 11, the detected temperature of the reformer 1 (reformer temperature 18) output from the thermometer 3, and the temperature setting of the reformer 1 A correction coefficient for correcting the reference set flow rate is obtained from the deviation from the set value 19 from the temperature setter 4 that gives the value.
[0070]
The multiplier 13 multiplies the reference set flow rate by a correction coefficient from the controller 12, and the K multiplier 14 is a multiplier that multiplies the reference set flow rate output from the function unit 11 by K. The low value selector 15 selects the lower one of the output of the K multiplier 14 and the output of the multiplier 13 and outputs it as the fuel flow rate setting value 17 to control the valve opening degree of the fuel cell fuel regulator 8. This is used for controlling the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower.
[0071]
The fuel cell fuel regulator 8 automatically adjusts the supply amount of the raw fuel supplied to the reformer 1 according to the fuel flow rate setting value 17. It plays a role as one of adjustment elements for the amount of fuel supplied to the fuel cell main body 9 via the carbon monoxide transformer 7.
[0072]
The system controller 20 controls the center of control from the operation to the stop of the fuel cell power generation system. In addition to normal control, the system controller 20 lowers the reformer temperature 18, misfires the reformer burner 2, It has a function of monitoring a decrease in battery voltage, etc., performing control necessary for protection against these occurrences, issuing an alarm, and automatically stopping the fuel cell power generation system.
[0073]
This system having such a configuration sends raw fuel gas containing hydrocarbons such as natural gas, LPG (liquefied propane gas), biogas and the like to the reformer 1 through the fuel cell fuel regulator 8, In the reformer 1, the raw fuel gas is reformed with steam to generate hydrogen. This reforming reaction is a large endothermic reaction, and the heat required for this is sent to the burner 2 provided in the reformer 1 for surplus hydrogen (unreacted hydrogen) in the fuel cell main body and burned here. Supplied by The gas reformed by the reformer 1 is sent to the carbon monoxide converter 7 to convert the carbon monoxide contained in the reformed gas into carbon dioxide and hydrogen.
[0074]
Then, hydrogen obtained through the carbon monoxide transformer 7 and oxygen in the atmosphere are supplied to the fuel cell main body 9 to cause an electrochemical reaction to generate DC power.
[0075]
Here, the reformer 1 reforms the raw fuel gas with steam using the heat generated by the combustion of the burner 2, but the reformer 1 has a temperature detector 3 for temperature control. The detected temperature of the mass device 1 (reformer temperature 18) is obtained. The temperature controller 5 compares the temperature detection signal value output from the thermometer 3 with reference to the temperature setting value 19 from the temperature setting device 4 that gives the temperature setting value of the reformer 1, and the temperature of the reformer 1. A control output is generated so that is maintained at the set value 19. This control output is given to the burner fuel adjustment valve 6, and the burner fuel adjustment valve 6 adjusts the opening of the valve corresponding to the control output from the temperature controller 5 to supply the amount of hydrogen gas supplied to the burner 2. As a result of the automatic adjustment, the reformer 1 is kept at the set temperature.
[0076]
On the other hand, a difference between the reformer temperature 18 and the temperature setting value 19 of the reformer 1 is given to the controller 12. Then, the controller 12 obtains a correction coefficient corresponding to the difference, and gives the obtained correction coefficient to the multiplier 13. Further, the current value of the fuel cell main body 9 is detected by the fuel cell output current detector 10 and given to the function unit 11, and the function unit 11 generates the reference set flow rate of the raw fuel corresponding to the detected current value. Then, the reference set flow rate of the raw fuel is supplied to the multiplier 13.
[0077]
The multiplier 13 multiplies the reference set flow rate of raw fuel by the correction coefficient from the controller 12 to generate a corrected reference set flow rate. That is, the control is performed so as to correspond to the deviation between the reformer temperature 18 and the temperature set value 19 of the reformer 1 with respect to the reference set flow rate of the raw fuel obtained from the function unit 11 corresponding to the output current value of the fuel cell body 9. Correction is performed by the multiplier 13 using the correction coefficient obtained by the unit 12 to obtain a corrected reference set flow rate. Then, this is given to the low value selector 15.
[0078]
Further, a value obtained by multiplying the reference set flow rate of the raw fuel given by the function unit 11 by K by the K multiplier 14 is given to the low value selector 15. Then, the low value selector 15 selects the lower one of the output of the K multiplier 14 and the output of the multiplier 13 and outputs it as the fuel flow rate set value 17 to be used for the control of the fuel cell fuel regulator 8.
[0079]
The fuel cell fuel regulator 8 adjusts the opening degree of the valve or the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower in response to the fuel flow rate setting value 17 so that the amount of raw fuel supplied to the reformer 1 corresponds to the set value 17. It will be automatically adjusted. By setting the value of K appropriately large, the low value selector 15 selects the corrected reference set flow rate corrected by the multiplier 13 when operating in a normal state where there is no fuel gas leak or the like. Since the fuel flow rate setting value 17 is output, the fuel cell fuel regulator 8 automatically adjusts the raw fuel supply amount to the reformer 1 in correspondence with the fuel flow rate setting value 17. Accordingly, hydrogen is supplied to the fuel cell main body 9 in correspondence with the output current value of the fuel cell main body 9 and the reformer temperature, so that normal operation is performed in a normal state where there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system. Will be implemented.
[0080]
On the other hand, when a fuel leak (fuel gas leak) occurs in the case of the fuel cell power generation system due to some failure or failure, unreacted hydrogen flowing from the fuel cell body 9 to the burner 2 via the valve 6. Since (surplus hydrogen) decreases, the amount of hydrogen supplied to the burner 2 decreases, the combustion temperature decreases, and the reformer temperature 18 decreases. On the other hand, the controller 12 increases the output correction coefficient in order to keep the reformer temperature 18 at the set speed, and supplies this correction coefficient to the multiplier 13. The multiplier 13 corrects the raw fuel reference set flow rate corresponding to the battery current 16 output from the function unit 11 by the correction coefficient. As a result, the fuel flow rate set value 17 also increases.
[0081]
However, the lower value selector 15 selects the smaller one of the output of the multiplier 13 and the output of the K multiplier 14 to obtain the fuel flow rate set value 17, and the fuel cell output current detector 10 outputs the result. Since this configuration has an upper limit value obtained by multiplying the reference set flow rate according to the battery current detection value 16 by K times, an increase in fuel supply is suppressed by this upper limit value when excessive fuel or hydrogen leak occurs. Is done.
[0082]
When this state occurs, it is used as a trigger for determining that there is fuel leakage up to a level where there is a safety problem, that is, as a trigger for starting the determination processing in the system control device 20, The criterion for determination is that the reformer burner 2 using the output of the combustion detector 2a for detecting the one-sided reformer temperature 18 (abnormally lowering the detection output of the temperature detector 3) or misfire is detected. It is determined taking into consideration that a phenomenon such as a misfire or a decrease in battery voltage (a decrease in the detection value of the fuel cell output current detector 10) occurs in the system in competition.
[0083]
That is, when the system controller 20 knows that a decrease in the reformer temperature 18, a misfire of the reformer burner 2, or a decrease in the battery voltage has occurred based on these detection information, to decide. By carrying out necessary protective measures against these abnormalities and issuing warnings, the fuel cell power generation system is automatically and automatically stopped, or an emergency situation is notified to the operator by automatic warnings before the stoppage. When necessary measures are not taken, safety is ensured by performing an emergency stop after that.
[0084]
Here, the value of K used in the K multiplier 14 is determined as follows, for example. Now 1 [m^Three/ H] raw fuel methane (CH_Four) Is supplied to the system. Considering the ideal state, 1 [m^Three/ H] from methane 4 [m^Three/ H] hydrogen (H₂)But
CH_Four+ 2H₂O → 4H₂+ CO₂
It is produced according to the chemical formula of
[0085]
In addition, the ventilation in the system is, for example, 40 [m^Three/ H], 0.8 [m generated from 20% of the raw fuel^Three/ H], when the hydrogen leak occurs, the hydrogen concentration in the system reaches 2 [%] (corresponding to a level of 50 [%], which is half of the lower hydrogen explosion limit of 4 [%]) . Therefore, for example, when it is assumed that the protection level is determined with the hydrogen concentration of 2%, the value of K may be set to “1.2”.
[0086]
In the above embodiment, the function unit 11 is configured to generate the reference set flow rate of the raw fuel corresponding to the cell current detection value output from the fuel cell output current detector 10, but the fuel cell output current detector 10 Instead of this, a measuring device that measures the load of the fuel cell power generation system may be used to generate the reference set flow rate of the raw fuel corresponding to the measured load. In this case, it is assumed that the load is used instead of the detected battery current value as the monitoring target in the system control device 20.
[0087]
As described above, in this embodiment, the upper limit value is set for the flow rate of fuel supplied to the fuel cell, and the means for automatically stopping the fuel cell power generation system by the system protection function when the supplied fuel reaches the upper limit value. The configuration is provided. Therefore, an excessive fuel leak occurs inside the fuel cell power generation system, and when the supplied fuel reaches the limit value, the fuel in the system becomes insufficient, resulting in a decrease in cell voltage and abnormal combustion of the reformer burner. Since abnormal phenomena that serve as the operating conditions for the protective function appear in combination, by detecting these abnormalities through these monitoring, the automatic operation can be stopped by the protective function, thus ensuring safe operation of the system. It becomes possible to do. Moreover, it can be realized without using a combustible gas detector, which has been a bottleneck in cost and space saving.
[0088]
In addition, by providing a function to detect an abnormality in the system that occurs when the upper limit value for the fuel flow rate supplied to the fuel cell and the supplied fuel reach this limit value, and to issue an alarm by this detection, A fuel leak can be reported without using a combustible gas detector, and a safe operation of the system can be secured.
[0089]
Therefore, according to this embodiment, when excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, this can be detected by the reformer temperature or the like, so that the fuel can be detected without having a combustible gas detector. Therefore, it is possible to quickly and surely detect the leakage of the system and to automatically stop the system, so that the safety of the system can be maintained. As a result, an inexpensive and compact system can be provided by reducing the number of detectors.
[0090]
In the above embodiment, excessive fuel leakage occurs inside the fuel cell power generation system, and when the supplied fuel reaches the limit value, the fuel in the system becomes insufficient, the battery voltage decreases, the reformer burner Abnormal phenomena that serve as the operating conditions for the protective function, such as the occurrence of combustion abnormalities, appear in combination, so this was a method for detecting abnormalities by monitoring these, but the amount of fuel supplied to the fuel cell body and the output of the fuel cell A fuel leak abnormality can be detected from the relationship. Therefore, an example thereof will be described next as a second embodiment.
[0091]
(Second Embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [3] and [4] in the above [Means for Solving the Problems], and in the second embodiment, shown in FIG. As described above, the fuel flow meter 25 is provided in the fuel supply path between the fuel cell fuel regulator 8 and the reformer 1. The fuel flow meter 25 generates a fuel flow signal 26 corresponding to the fuel flow rate. 2 is basically the same as the configuration of the first embodiment described in FIG. 1. Therefore, the same parts as those in FIG. I will omit it. However, in the configuration of FIG. 2, the fuel flow rate set value 17 is obtained by an element including the function unit 11, the controller 12, and the multiplier 13.
[0092]
That is, the function unit 11 obtains an output value corresponding to the input value in accordance with a function of a predetermined characteristic set in advance, and the reference of the raw fuel corresponding to the current detection signal output from the fuel cell output current detector 10 is obtained. A function for setting the set flow rate is set, and a reference set flow rate corresponding to the current detection signal is generated. The controller 12 determines the reference set flow rate of the raw fuel given by the function unit 11 and the thermometer 3. The reference set flow rate is corrected based on the deviation between the detected temperature of the reformer 1 (reformer temperature 18) and the set value 19 from the temperature setter 4 that gives the temperature set value of the reformer 1. The multiplier 13 obtains a correction coefficient, and the multiplier 13 multiplies the reference set flow rate by the correction coefficient from the controller 12. The one corrected by the multiplier 13 is used as the fuel flow set value 17. Use it.
[0093]
In addition, as shown in FIG. 2, the fuel cell power generation system uses a difference between the fuel flow rate 26 and the fuel flow rate setting value 17 that is the set value, such as the fuel valve opening degree or the fuel flow rate adjusting blower rotational speed. A fuel controller 22 that provides fuel control information 24, a cell current (or a load) 16 detected by the current detector 10, and an adjustment valve opening or fuel flow rate adjustment blower in the fuel cell fuel regulator 8 according to A function unit 21 that gives an upper limit value of the fuel control information 24 such as the number of revolutions, the fuel control information 24 output from the function unit 21 and the fuel control information 24 output from the fuel controller 22 is selected and output. The low-value selector 23 is provided.
[0094]
In this system having such a configuration, the raw fuel gas containing hydrocarbons is sent to the reformer 1 via the fuel cell fuel regulator 8, and the raw fuel gas is reformed with steam to generate hydrogen. . The heat necessary for the reforming reaction is supplied by sending surplus hydrogen (unreacted hydrogen) in the fuel cell main body 9 to the burner 2 provided in the reformer 1 for combustion. Then, the gas reformed by the reformer 1 is sent to the carbon monoxide converter 7 to convert the carbon monoxide contained in the reformed gas into carbon dioxide and hydrogen.
[0095]
Hydrogen obtained through the carbon monoxide transformer 7 and oxygen in the atmosphere are supplied to the fuel cell main body 9 to cause an electrochemical reaction to generate DC power.
[0096]
Here, the reformer 1 reforms the raw fuel gas with steam using the heat generated by the combustion of the burner 2, but the reformer 1 has a temperature detector 3 for temperature control. The detected temperature of the mass device 1 (reformer temperature 18) is obtained. The temperature controller 5 compares the temperature detection signal value output from the thermometer 3 with reference to the temperature setting value 19 from the temperature setting device 4 that gives the temperature setting value of the reformer 1, and the temperature of the reformer 1. A control output is generated so that is maintained at the set value 19. This control output is given to the burner fuel adjustment valve 6, and the burner fuel adjustment valve 6 adjusts the opening of the valve in response to the control output from the temperature controller 5 to supply the amount of hydrogen gas supplied to the burner 2. As a result of the automatic adjustment, the reformer 1 is kept at the set temperature.
[0097]
On the other hand, a difference between the reformer temperature 18 and the temperature setting value 19 of the reformer 1 is given to the controller 12. Then, the controller 12 obtains a correction coefficient corresponding to the difference, and gives the obtained correction coefficient to the multiplier 13. Further, the current value of the fuel cell main body 9 is detected by the fuel cell output current detector 10 and given to the function unit 11, and the function unit 11 generates the reference set flow rate of the raw fuel corresponding to the detected current value. Then, the reference set flow rate of the raw fuel is supplied to the multiplier 13.
[0098]
The multiplier 13 multiplies the reference set flow rate of raw fuel by the correction coefficient from the controller 12 to generate a corrected reference set flow rate. That is, the control is performed so as to correspond to the deviation between the reformer temperature 18 and the temperature set value 19 of the reformer 1 with respect to the reference set flow rate of the raw fuel obtained from the function unit 11 corresponding to the output current value of the fuel cell body 9. The multiplier 13 performs correction using the correction coefficient obtained by the unit 12 to obtain a corrected reference set flow rate, which is output as the fuel flow rate set value 17.
[0099]
A fuel flow meter 25 is provided in the raw fuel supply path to the reformer 1, and the fuel flow meter 25 generates a fuel flow signal 26 corresponding to the flow rate of the fuel. Deviations between the fuel flow rate signal 26 and the fuel flow rate set value 17 are given to the fuel controller 22, and the fuel controller 22 obtains fuel control information 24 such as an adjustment valve opening degree or a fuel flow rate adjustment blower rotational speed from the deviation. . Then, this fuel control information 24 is given to the low value selector 23.
[0100]
Further, a battery current value (or a load) 16 detected by the current detector 10 is given to a function unit 21, and the function unit 21 corresponds to the fuel cell fuel regulator corresponding to the battery current value 16. 8 generates an upper limit value of the fuel control information 24 such as the fuel flow rate adjustment valve opening degree or the rotational speed of the fuel flow rate adjustment blower. Then, this is given to the low value selector 23.
[0101]
The low value selector 23 selects the lower one of the fuel control information 24 output from the function unit 21 and the fuel control information 24 output from the fuel controller 22 and outputs it as the fuel control information 24. This is given to the battery fuel regulator 8. The fuel cell fuel regulator 8 automatically adjusts the opening of the regulating valve or the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower corresponding to the fuel control information 24 in correspondence with the fuel control information 24. As a result, since the amount of raw fuel supplied to the reformer 1 is adjusted, the amount of hydrogen supplied from the reformer 1 to the fuel cell main body 9 via the carbon monoxide converter 7 is the cell current value. (Or load) is automatically controlled to an amount corresponding to 16. However, although the upper limit value corresponding to the battery current value (or load) 16 given by the function unit 21 is restricted, a situation that reaches such an upper limit value does not occur in the normal state.
[0102]
Accordingly, since hydrogen is supplied to the fuel cell body 9 in response to the output current value of the fuel cell body 9, normal operation is performed in a normal state where there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system. become. The above is the control operation in the normal state.
[0103]
On the other hand, when fuel leakage occurs in the case of the fuel cell power generation system due to some failure or failure, unreacted hydrogen (surplus hydrogen) that flows from the fuel cell body 9 to the burner 2 via the valve 6 Therefore, the amount of hydrogen supplied to the burner 2 is reduced, the combustion temperature is lowered, and the reformer temperature 18 is lowered.
[0104]
On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately as described above, the fuel flow rate set value 17 increases, and the fuel controller 22 adjusts the fuel flow rate based on the deviation between this value and the fuel flow rate 26. Fuel control information 24 such as the valve opening degree or the fuel flow rate adjusting blower rotation speed is obtained. Then, this fuel control information 24 is given to the low value selector 23.
[0105]
Further, the battery current value (or load) 16 detected by the current detector 10 is given to the function unit 21, and this function unit 21 corresponds to the battery current value 16 in the fuel cell fuel regulator 8. An upper limit value of the fuel control information 24 such as a fuel flow rate adjustment valve opening or a fuel flow rate adjustment blower rotation speed is generated. Then, this is given to the low value selector 23.
[0106]
The low value selector 23 selects the lower one of the fuel control information 24 output from the function unit 21 and the fuel control information 24 output from the fuel controller 22 and outputs it as the fuel control information 24. This is given to the battery fuel regulator 8. The fuel cell fuel regulator 8 automatically adjusts the opening of the regulating valve or the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower corresponding to the fuel control information 24 in response to the fuel control information 24. The amount of hydrogen supplied from the reformer 1 to the fuel cell body 9 via the carbon monoxide converter 7 is determined by the battery current value (or load) 16 and the reformer. The amount is automatically controlled according to the temperature. However, when the fuel leakage is large, the upper limit value given by the function unit 21 and corresponding to the battery current value (or load) 16 is reached, so the fuel control information 24 sticks to the limit value.
[0107]
By setting this upper limit value to a level that requires caution when hydrogen leaks occur, an increase in fuel supply is suppressed at an upper limit value that falls before the leak amount at which the risk of explosion is imminent. In this case, since the upper limit value has been reached, it is necessary to determine that there is a leakage of fuel to a level where there is a safety problem and to deal with it.
[0108]
Therefore, in this case, when the upper limit value is reached, it is used as a trigger for causing the system control device 20 to start the determination process. The criterion for the determination is a one-sided decrease in the reformer temperature 18 (temperature detector). 3 (abnormal decrease in detection output 3), misfire of the reformer burner 2 using the output of the combustion detector 2a for misfire detection, or a decrease in battery voltage (of the detection value of the fuel cell output current detector 10). This is determined taking into consideration that a phenomenon such as (decrease) occurs by competing in the system.
[0109]
In the present system, the determination is made as the occurrence of an abnormality due to the unilateral reformer temperature 18 decrease, the misfire detection of the reformer burner 2, or the battery voltage decrease. The system controller 20 knows that a reduction in the reformer temperature 18, a misfire in the reformer burner 2, or a drop in the battery voltage has occurred based on these detection information. By performing necessary protective actions and warnings, the fuel cell power generation system is automatically stopped immediately, or an emergency situation is notified to the operator by automatic warnings before the stoppage, and necessary actions are taken. If this is not possible, the safety is ensured by performing an emergency stop after that.
[0110]
As described above, when the fuel leaks, unreacted hydrogen flowing out from the fuel cell main body 9 decreases, so the reformer temperature decreases. On the other hand, as described in the first embodiment, The fuel flow rate set value 17 is increased so as to keep the reformer temperature appropriately, and as a result, the fuel valve opening degree or the fuel flow rate adjusting blower rotational speed 11 is controlled to increase. Since the battery has an upper limit value corresponding to the battery current value (or load) 16, an increase in fuel supply is suppressed by this upper limit value when excessive fuel or hydrogen leak occurs. In this case, the reformer temperature unilaterally decreases, the reformer burner 2 misfires, or the battery voltage decreases in the system. Therefore, as in the first embodiment, these information are used. By causing the system controller 20 to determine that there is a fuel leak to a level that causes a safety problem, and causing the system controller 20 to issue these protective actions or alarms, the fuel cell power generation system is It is now possible to notify the user of the occurrence of a fuel leak failure by automatically stopping or automatically issuing an alarm before the automatic stop.
[0111]
Therefore, according to this embodiment, when excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, this is detected by the reformer temperature or the like, and measures such as automatic stop of the fuel cell power generation system are taken. Therefore, even without a combustible gas detector, it is possible to quickly and reliably detect fuel leakage and maintain safety. As a result, an inexpensive and compact system can be provided by reducing the number of detectors.
[0112]
As described above, the fuel supply control is performed based on the relationship between the fuel flow rate of the hydrogen fuel supplied to the fuel cell body and the fuel cell output, and the unilateral reformer temperature drop, burner misfire or battery voltage Since the decrease occurs in the system in competition, an abnormal fuel leak is detected to ensure safety. Since there is a configuration that can be detected more simply if only fuel leak detection is performed, an embodiment thereof will be described next.
[0113]
(Third embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [5] and [6] in the above [Means for Solving the Problems], and this third embodiment is shown in FIG. Further, a function unit 32 that gives an abnormality detection reference value of the fuel flow rate 26 according to the battery current value (or load) 16 of the fuel cell power generation system, and a fuel flow meter 25 based on the output from the function unit 32 as a comparison reference. A leak detector is configured by a comparator 31 that compares the values of the fuel flow rates 26 and generates a fuel leak signal when the fuel flow rate 26 exceeds the comparison reference. The leak detector is applied to a fuel cell power generation system as shown in FIG.
[0114]
The fuel cell power generation system of FIG. 5 basically follows the configuration of FIG. 2, but the output of the multiplier 13 is given to the fuel cell fuel regulator 8 as a fuel flow rate setting value 17 to adjust the fuel supply. It is the composition which does.
[0115]
The multiplier 13 multiplies the reference set flow rate of raw fuel by the correction coefficient from the controller 12 to generate a corrected reference set flow rate. That is, the control is performed so as to correspond to the deviation between the reformer temperature 18 and the temperature set value 19 of the reformer 1 with respect to the reference set flow rate of the raw fuel obtained from the function unit 11 corresponding to the output current value of the fuel cell body 9. Correction is performed by the multiplier 13 using the correction coefficient obtained by the unit 12 to obtain a corrected reference set flow rate, which is output as the fuel flow rate set value 17.
[0116]
Further, a system control device 20A is provided, and this system control device 20A has a fuel leak signal monitoring function. When the generation of the fuel leak signal continues for a predetermined time or more, the protection operation of the fuel cell operation is performed. Alternatively, by issuing an alarm, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, or a user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to the automatic alarm issuing before the automatic stop.
[0117]
This system having such a configuration sends raw fuel gas containing hydrocarbons to the reformer 1, where the raw fuel gas is reformed with steam to generate hydrogen. The heat necessary for the reforming reaction is supplied by sending surplus hydrogen (unreacted hydrogen) in the fuel cell main body 9 to the burner 2 provided in the reformer 1 for combustion. Then, the gas reformed by the reformer 1 is sent to the carbon monoxide converter 7 to convert the carbon monoxide contained in the reformed gas into carbon dioxide and hydrogen.
[0118]
Hydrogen obtained through the carbon monoxide transformer 7 and oxygen in the atmosphere are supplied to the fuel cell main body 9 to cause an electrochemical reaction to generate DC power.
[0119]
Here, the reformer 1 reforms the raw fuel gas with steam using the heat generated by the combustion of the burner 2, but the reformer 1 has a temperature detector 3 for temperature control. The detected temperature of the mass device 1 (reformer temperature 18) is obtained. The temperature controller 5 compares the temperature detection signal value output from the thermometer 3 with reference to the temperature setting value 19 from the temperature setting device 4 that gives the temperature setting value of the reformer 1, and the temperature of the reformer 1. A control output is generated so that is maintained at the set value 19. This control output is given to the burner fuel adjustment valve 6, and the burner fuel adjustment valve 6 adjusts the opening of the valve corresponding to the control output from the temperature controller 5 to supply the amount of hydrogen gas supplied to the burner 2. As a result of the automatic adjustment, the reformer 1 is kept at the set temperature.
[0120]
On the other hand, a difference between the reformer temperature 18 and the temperature setting value 19 of the reformer 1 is given to the controller 12. Then, the controller 12 obtains a correction coefficient corresponding to the difference, and gives the obtained correction coefficient to the multiplier 13. Further, the current value of the fuel cell main body 9 is detected by the fuel cell output current detector 10 and given to the function unit 11, and the function unit 11 generates the reference set flow rate of the raw fuel corresponding to the detected current value. Then, the reference set flow rate of the raw fuel is supplied to the multiplier 13.
[0121]
The multiplier 13 multiplies the reference set flow rate of raw fuel by the correction coefficient from the controller 12 to generate a corrected reference set flow rate. That is, the control is performed so as to correspond to the deviation between the reformer temperature 18 and the temperature set value 19 of the reformer 1 with respect to the reference set flow rate of the raw fuel obtained from the function unit 11 corresponding to the output current value of the fuel cell body 9. The multiplier 13 performs correction using the correction coefficient obtained by the unit 12 to obtain a corrected reference set flow rate, which is output as the fuel flow rate set value 17.
[0122]
Then, this is supplied to the fuel cell fuel regulator 8. The fuel cell fuel regulator 8 automatically adjusts the opening degree of the fuel flow rate adjustment valve or the rotational speed of the fuel flow rate adjustment blower, which is a component of the fuel cell fuel regulator 8 corresponding to the fuel flow rate set value 17. As a result, the amount of raw fuel supplied to the reformer 1 is automatically controlled to an amount corresponding to the battery current value 16 and the reformer temperature. A fuel cell load may be used instead of the battery current value.
[0123]
As a result of adjusting the amount of raw fuel to the reformer 1 to an amount corresponding to the cell current value 16 and the reformer temperature, the reformer 1 is supplied from the reformer 1 to the fuel cell body 9 via the carbon monoxide converter 7. Since the amount of hydrogen is automatically controlled according to the output current value of the fuel cell main body 9 and the reformer temperature, normal operation is performed in a normal state where there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system. .
[0124]
Further, at this time, in the leak detector shown in FIG. 3, the function unit 32 which is a component of the leak detector gives an abnormality detection reference value of the fuel flow rate 26 according to the battery current value (or load) 16. The comparator 31 compares the value of the fuel flow rate 26 from the fuel flow meter 25 with the output from the fuel flow meter 25 as a comparison criterion. However, since the fuel cell power generation system is in a normal state, the fuel flow rate 26 does not exceed the comparison criterion. . Therefore, no fuel leak signal is generated from the leak detector.
[0125]
On the other hand, when fuel leakage occurs in the case of the fuel cell power generation system due to some failure or failure, unreacted hydrogen (surplus hydrogen) flowing from the fuel cell main body 9 to the burner 2 via the valve 6 decreases. Therefore, the amount of hydrogen supplied to the burner 2 is reduced, the combustion temperature is lowered, and the reformer temperature 18 is lowered.
[0126]
On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately as described above, the fuel flow rate set value 17 increases, the adjustment valve opening in the fuel cell fuel regulator 8 or the rotation speed of the fuel flow rate adjustment blower, etc. The fuel supply control is performed.
[0127]
Further, at this time, in the leak detector shown in FIG. 3, the function unit 32 which is a component of the leak detector gives an abnormality detection reference value of the fuel flow rate 26 according to the battery current value (or load) 16. The comparator 31 compares the value of the fuel flow rate 26 from the fuel flow meter 25 with the output from. In this case, since the fuel cell power generation system is in an abnormal fuel leak state, the fuel flow rate 26 eventually exceeds the comparison standard. Then, when the fuel flow rate 26 exceeds the comparison reference, the leak detector shown in FIG. 3 generates a fuel leak signal. As a result, the fuel leak signal indicates that the fuel cell power generation system in operation is in an abnormal state of fuel leak.
[0128]
Therefore, by providing the system control device 20A with a fuel leak signal monitoring function and when the generation of the fuel leak signal continues for a predetermined time or more, a fuel cell operation protection operation or an alarm is issued. The fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to an automatic warning before the automatic stop.
[0129]
As described above, when the fuel leaks, unreacted hydrogen flowing out from the fuel cell main body decreases, so that the reformer temperature decreases. In contrast, in the first and second embodiments, As explained, in order to keep the reformer temperature properly, control is made to increase the fuel flow rate, but since a function unit that provides an upper limit value according to the battery current or load is provided, excessive fuel or hydrogen leak occurs In this case, a fuel leak signal will be output according to this upper limit value, and in order to add a time limit element to this fuel leak signal for safety management, the system control device has a protection and alarm function, When an abnormal fuel leak occurs, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, and an alarm can be automatically issued at the preceding stage to notify the user.
[0130]
Therefore, according to the third embodiment, when an excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, this is detected by a function that gives an upper limit value corresponding to the cell current or the load, and the fuel cell power generation Since it is possible to take measures such as automatically stopping the system, it is possible to quickly and reliably detect fuel leakage and maintain safety without having a combustible gas detector. As a result, an inexpensive and compact system can be provided by reducing the number of detectors.
[0131]
The above is a leak detector that detects the leakage of fuel by comparing the hydrogen fuel supplied to the fuel cell body based on the upper limit of the fuel flow rate determined for battery current or load, and generating a leak if the reference value is exceeded Was used. The occurrence of an abnormal fuel leak can also be detected by detecting that the fuel valve opening degree or the fuel flow rate adjusting blower rotational speed has reached the upper limit value. An example thereof will now be described as a fourth embodiment.
[0132]
(Fourth embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [7] and [8] in the above [Means for Solving the Problems], and the fourth embodiment is shown in FIG. In addition, an upper limit value (a value serving as a criterion for abnormality) serving as a reference for the opening degree of the regulating valve or the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower, which is a constituent element of the fuel cell fuel regulator 8, is set as the battery current value (or load) 16 A function unit 32 given in accordance with the output of the function unit 32, and the output from the function unit 32 is compared with a detected value of the opening of the adjustment valve of the fuel cell fuel regulator 8 or the rotational speed of the fuel flow rate adjustment blower. When the opening degree or the fuel flow rate adjusting blower rotational speed exceeds the comparison reference, a comparator 31 that generates a fuel leak signal constitutes a leak detector. The leak detector is applied to a fuel cell power generation system as shown in FIG.
[0133]
In the fuel cell power generation system of FIG. 5, the adjustment valve of the fuel cell fuel regulator 8 can detect the opening degree, or the fuel flow rate adjustment blower can also detect the rotation speed. And it is the structure which gives the detected value to the leak detector of FIG.
[0134]
Further, the system control device 20A is provided with a fuel leak signal monitoring function, and when the generation of the fuel leak signal continues for a preset predetermined time or more, a protection operation of the fuel cell operation or an alarm is issued. Thus, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to the automatic alarm generation before the automatic stop.
[0135]
In this system having such a configuration, when there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system, hydrogen supply to the fuel cell body 9 is performed in accordance with the output current value of the fuel cell body 9 and the reformer temperature. Since the automatic control is performed as described above, normal operation is performed in a normal state where there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system.
[0136]
On the other hand, when fuel leakage occurs in the case of the fuel cell power generation system due to some failure or failure, unreacted hydrogen (surplus hydrogen) flowing from the fuel cell main body 9 to the burner 2 via the valve 6 decreases. Therefore, the amount of hydrogen supplied to the burner 2 is reduced, the combustion temperature is lowered, and the reformer temperature 18 is lowered.
[0137]
On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately as described above, the fuel flow rate set value 17 increases, and the fuel cell fuel adjustment provided on the inlet side of the reformer 1 for raw fuel adjustment. The fuel supply control such as the adjustment valve opening degree or the rotational speed of the fuel flow rate adjusting blower in the vessel 8 is performed.
[0138]
Therefore, the fuel cell body 9 is automatically controlled so as to supply hydrogen to the fuel cell body 9 according to the output current value of the fuel cell body 9 and the reformer temperature, so that the fuel supply to the fuel cell body 9 is increased. Control will work on the
In addition, at this time, the leak detector shown in FIG. 4 is configured such that the function unit 32 which is a component of the leak detector according to the battery current value (or load) 16 has the opening degree of the adjustment valve or the fuel of the fuel cell fuel regulator 8. An upper limit value serving as a criterion for abnormality determination with respect to the rotational speed of the flow rate adjusting blower is given, and the upper limit value output from the function unit 32 is used as a comparison reference, and the comparator 31 is used for the adjustment valve of the fuel cell fuel regulator 8. The detected value of the opening degree or the rotation speed of the fuel flow rate adjusting blower is compared. In this case, since the fuel cell power generation system is in an abnormal state of fuel leak, the detected value eventually exceeds the comparison standard. Then, when the detected value exceeds the comparison reference, the leak detector shown in FIG. 3 generates a fuel leak signal. As a result, the fuel leak signal indicates that the fuel cell power generation system in operation is in an abnormal state of fuel leak.
[0139]
Therefore, when the fuel leakage signal generation function is provided to the system controller 20A and the generation of the fuel leakage signal continues for a predetermined time or more, the fuel cell power generation is performed by causing the protection operation of the fuel cell operation or issuing an alarm. The system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure by the automatic alarming before the automatic stop.
[0140]
As described above, the fuel cell power generation system according to the fourth embodiment includes a function unit that gives an upper limit value of the fuel flow rate adjustment valve opening or the fuel flow rate adjustment blower speed according to the battery current or the battery load. Compared to the upper limit value, the actual fuel valve opening or the rotation speed of the fuel flow rate adjustment blower is compared, and if this exceeds the upper limit value, the detector is composed of a comparator that generates a leak signal. is there.
[0141]
In the fuel cell power generation system, when the supplied fuel leaks in the system, unreacted hydrogen sent from the fuel cell main body to the reformer burner decreases, so that the reformer temperature decreases. On the other hand, as described in the first to third embodiments, in order to keep the reformer temperature appropriately, the opening degree of the adjustment valve of the fuel cell fuel regulator 8 or the rotational speed of the fuel flow rate adjustment blower. Will increase. However, since a function unit that provides an upper limit value according to the battery current or the load is provided, when an excessive fuel or hydrogen leak occurs, the upper limit value is reached and a fuel leak signal is generated. Therefore, the fuel leak signal is managed by a timed element, and when the fuel leak signal is generated, if the signal continues for a predetermined time, the fuel cell operation protection operation or alarm is issued. Therefore, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be notified of the occurrence of a fuel leak failure due to the automatic warning before the automatic stop.
[0142]
Therefore, according to this embodiment, even when excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, this abnormality is detected by a function that gives an upper limit value according to the cell current or the load, and the fuel cell power generation Since it is possible to cope with automatic stop of the system, alarm warning, etc., it becomes possible to quickly and surely detect fuel leakage and maintain safety without having a combustible gas detector. As a result, an inexpensive and compact system can be provided by reducing the number of detectors.
[0143]
The above is the hydrogen fuel supply state (fuel flow rate, fuel valve opening or fuel flow rate adjustment) that is supplied to the fuel cell body based on the upper limit value of fuel supply related information determined for battery current or load. The information on the number of rotations of the blower was compared, and a leak detector was used to generate a leak when the reference value was exceeded. This is monitored not by the fuel supply related information (information on the fuel flow rate, fuel valve opening or fuel flow adjustment blower rotation speed), but by the reformer burner air supply related information, and the reformer burner air supply related information is detected. The occurrence of an abnormal fuel leak can also be detected by detecting that the value has reached the upper limit value. An example thereof will be described next as a fifth embodiment.
[0144]
(Fifth embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [9] and [10] in the above [Means for Solving the Problems], and the fuel cell power generation system of this embodiment includes a reformer burner. It is intended for a system having a function of controlling the air flow rate corresponding to the reformer temperature. This is a system having a function of reducing the amount of air supplied to the burner 2 when the reformer temperature decreases.
[0145]
That is, as shown in FIG. 6, an air flow meter 27 and an air supply amount regulator 28 are provided in the air supply path to the burner 2 of the reformer 1. The air flow meter 27 has a function of measuring an air flow rate and outputting a flow rate-corresponding flow rate signal. The air supply amount regulator 28 includes an adjustment valve, a blower for air blowing, and the like. In this configuration, the amount of outside air supplied to the burner 2 of the reformer 1 can be controlled by adjusting the opening degree or controlling the rotational speed of the air blower.
[0146]
Here, the reformer 1 reforms the raw fuel gas with steam using the heat generated by the combustion of the burner 2, but the reformer 1 has a temperature detector 3 for temperature control. The detected temperature of the mass device 1 (reformer temperature 18) is obtained. The temperature controller 5 compares the temperature detection signal value output from the thermometer 3 with reference to the temperature setting value 19 from the temperature setting device 4 that gives the temperature setting value of the reformer 1, and the temperature of the reformer 1. Is generated at a set value 19, and this control output is applied to the burner fuel adjustment valve 6 so that the burner fuel adjustment valve 6 is opened in response to the control output from the temperature controller 5. The amount of hydrogen gas supplied to the burner 2 is automatically adjusted. Further, the temperature controller 5 controls the number of revolutions of a regulating valve and a blower for air blowing, which are components of the air supply amount regulator 28, corresponding to the temperature detected by the temperature detector 3 (reformer temperature 18). Outputs are generated and controlled to adjust the amount of air to the reformer burner.
[0147]
The configuration of FIG. 6 is basically the same as the configuration of the embodiment described with reference to FIG. 1 and FIG. 5, and therefore, the same parts as those in FIG. 1 and FIG. Are omitted here.
[0148]
The fuel cell power generation system according to the fifth embodiment is the other. A fuel leak detector as shown in FIG. 7 is provided. In the configuration of FIG. 7, a function unit 32 that gives a lower limit value (a value that becomes an abnormality determination criterion) that is a lower limit reference value of the detected flow rate value of the air flow meter 27 according to the battery current value (or load) 16, and The output from the function unit 32 is compared with the detected flow rate value of the air flow meter 27 based on the comparison reference. When the detected flow rate exceeds (below) the comparison reference, the comparator 31 generates a fuel leak signal. Configure. The leak detector is applied to a fuel cell power generation system as shown in FIG.
[0149]
Further, the system control device 20A is provided with a fuel leak signal monitoring function, and when the generation of the fuel leak signal continues for a preset predetermined time or more, a protection operation of the fuel cell operation or an alarm is issued. Thus, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to the automatic alarm generation before the automatic stop.
[0150]
In this system having such a configuration, when there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system, hydrogen supply to the fuel cell body 9 is performed in accordance with the output current value of the fuel cell body 9 and the reformer temperature. Since the automatic control is performed as described above, normal operation is performed in a normal state where there is no fuel leakage in the case of the fuel cell power generation system.
[0151]
On the other hand, when fuel leakage occurs in the case of the fuel cell power generation system due to some failure or failure, unreacted hydrogen (surplus hydrogen) flowing from the fuel cell main body 9 to the burner 2 via the valve 6 decreases. Therefore, the amount of hydrogen supplied to the burner 2 is reduced, the combustion temperature is lowered, and the reformer temperature 18 is lowered.
[0152]
On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately as described above, the fuel flow rate set value 17 increases, the adjustment valve opening in the fuel cell fuel regulator 8 or the rotation speed of the fuel flow rate adjustment blower, etc. The fuel supply control is performed.
[0153]
Therefore, the fuel cell body 9 is automatically controlled so as to supply hydrogen to the fuel cell body 9 according to the output current value of the fuel cell body 9 and the reformer temperature, so that the fuel supply to the fuel cell body 9 is increased. Control will work.
[0154]
In addition, since the present system is a system having a function of reducing the reformer burner air flow rate 14 in order to keep the reformer temperature appropriately, the function of the temperature controller 5 is used at this time. The air supply amount adjuster 28 is controlled to reduce the amount of outside air supplied to the burner 2 of the reformer 1 by controlling the opening degree of the adjusting valve and the blower rotation speed for air blowing. The burner air flow rate will decrease.
[0155]
Here, the reformer burner air flow rate is detected by the air flow meter 27.
[0156]
In the leak detector shown in FIG. 7, the function unit 32 which is a component of the leak detector gives a lower limit value serving as a criterion for abnormality determination of the reformer burner air amount according to the battery current value (or load) 16. The comparator 31 compares the air flow rate detection value from the air flow meter 27 with the upper limit value output from the device 32 as a reference for comparison.
[0157]
In this case, since the fuel cell power generation system is in an abnormal fuel leak state, the air flow rate of the reformer burner is reduced, and as a result, the air amount detection value eventually breaks the comparison standard. The leak detector shown in FIG. 7 generates a fuel leak signal when the detected value divides the comparison reference. As a result, the fuel leak signal indicates that the fuel cell power generation system in operation is in an abnormal state of fuel leak.
[0158]
Therefore, by providing the system control device 20A with a fuel leak signal monitoring function and when the generation of the fuel leak signal continues for a predetermined time or more, a fuel cell operation protection operation or an alarm is issued. The fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to an automatic warning before the automatic stop.
[0159]
As described above, the fuel cell power generation system according to the fifth embodiment includes a function unit that gives a lower limit value of the reformer burner air flow rate according to the battery current or load of the fuel cell, and reforming based on this lower limit value. And a comparator for generating a fuel leak signal for notifying the fuel leak when the reformer burner air flow rate reaches the lower limit value.
[0160]
When the fuel leaks, unreacted hydrogen flowing out from the fuel cell main body decreases, so that the reformer temperature decreases. On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately, some fuel cell power generation systems have a function of reducing the reformer burner air flow rate. The flow rate decreases.
[0161]
According to the fifth embodiment, there is provided a function unit that gives a lower limit value of the reformer burner air flow rate corresponding to the battery current or the load 6, and this is compared with the actual reformer burner air flow rate to actually A comparator that generates a fuel leak signal when the air flow rate of the reformer burner reaches the lower limit value is provided. Therefore, if excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, the fuel leak signal is determined by the lower limit value. By adding a time limit element to this signal and managing and controlling it with the control device, if the generation of the fuel leak signal continues for a predetermined time, an alarm is issued or the fuel cell power generation system is operated. It is possible to automatically stop the system and to ensure safety.
[0162]
Therefore, according to this embodiment, when excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, this is actually changed by a function that gives a lower limit value of the reformer burner air flow rate according to the cell current or load. Since it can be detected by comparing the flow rate of the gasifier burner, it is possible to quickly and surely detect fuel leaks without using a combustible gas detector, thus ensuring safety, thus eliminating the need for a combustible gas detector. As a result, an inexpensive and compact system can be provided.
[0163]
The above is intended for a system having a function of controlling the reformer burner air flow rate according to the reformer temperature. If the reformer temperature decreases, the amount of air supplied to the reformer burner is also reduced. Focusing on the fact that the supply status of fuel and hydrogen gas can be monitored and monitored by the amount of air in the reformer burner, the detection of fuel leaks is defined as battery current or load correspondence. Based on the limit amount, the occurrence of abnormal fuel leak is detected by detecting that the flow rate of the burner supply air as the reformer burner air supply related information detection value has reached the above limit value (lower limit value). It is a thing. However, as information related to the reformer burner air supply, in addition to the air flow rate, the degree of reformer burner air valve opening or the number of revolutions of the air blower can be used. Next, an example in which this is detected will be described next as a sixth embodiment.
[0164]
(Sixth embodiment)
This embodiment corresponds to the inventions of the items [11] and [12] in the above [Means for Solving the Problems], and the fuel cell power generation system of this embodiment is the fifth embodiment. Similarly to the embodiment, the system is intended for a system having a function of controlling the reformer burner air flow rate in accordance with the reformer temperature. 6 is a system as shown in FIG. 6 having a function of reducing the amount of air supplied to the burner 2 when the reformer temperature decreases.
[0165]
In addition, the fuel cell power generation system according to the sixth embodiment includes a fuel leak detector as shown in FIG. 8 instead of the leak detector having the configuration shown in FIG. In the configuration of FIG. 8, a lower limit value (a value serving as a criterion for abnormality) serving as a reference for the opening degree of a valve or the rotational speed of the air blower that is a component of the air supply amount regulator 28 is a battery current value (or load). 16 is compared with the detected value of the valve opening of the air supply amount regulator 28 or the rotational speed of the fuel air blower, using the output from the function unit 32 as a reference for comparison. Alternatively, when the fuel flow rate adjusting blower rotational speed reaches the comparison reference, the leak detector is configured by the comparator 31 that generates a fuel leak signal while the fuel flow adjustment blower rotational speed falls below the comparison reference. The leak detector is applied to a fuel cell power generation system as shown in FIG.
[0166]
Further, the system control device 20A is provided with a fuel leak signal monitoring function, and when the generation of the fuel leak signal continues for a preset predetermined time or more, a protection operation of the fuel cell operation or an alarm is issued. Thus, the fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to the automatic alarm generation before the automatic stop.
[0167]
In the leak detector shown in FIG. 8, the function unit 32 which is a component of the leak detector has a criterion for determining an abnormality with respect to the opening degree of the reformer burner air valve or the rotation speed of the air blower according to the battery current value (or load) 16. Based on the lower limit value output from the function unit 32 as a comparison reference, the comparator 31 detects the opening degree of the air valve or the rotation speed of the air blower of the air supply amount regulator 28 for the reformer. Compare values. In this case, since the fuel cell power generation system is in an abnormal state of fuel leak, the detected value eventually exceeds the comparison standard. Then, when the detected value reaches the comparison reference, the leak detector generates a fuel leak signal. Then, while the detected value falls below the comparison reference, that is, until the detected value returns from the lower limit value, the leak detector continues to generate the fuel leak signal.
As a result, the fuel leak signal indicates that the fuel cell power generation system in operation is in an abnormal state of fuel leak.
[0168]
Therefore, by providing the system control device 20A with a fuel leak signal monitoring function and when the generation of the fuel leak signal continues for a predetermined time or more, a fuel cell operation protection operation or an alarm is issued. The fuel cell power generation system can be automatically stopped, or the user can be informed of the occurrence of a fuel leak failure due to an automatic warning before the automatic stop.
[0169]
As described above, the fuel cell power generation system according to the sixth embodiment provides a function that gives the lower limit value of the reformer burner air valve opening or the reformer burner air blower speed according to the battery current or load of the fuel cell. Compare the actual reformer burner air valve opening or reformer burner air blower rotation speed with a comparator based on the lower limit value obtained by this function unit and the actual reformer burner. When the air valve opening degree or the reformer burner air blower rotational speed reaches the lower limit value which is a reference value, a leak detector is provided that generates a fuel leak signal until the lower limit value is removed.
[0170]
When the fuel leaks, unreacted hydrogen flowing out from the fuel cell main body decreases, so that the reformer temperature decreases. On the other hand, in order to keep the reformer temperature appropriately, some fuel cell power generation systems have a function of reducing the reformer burner air flow rate. The flow rate decreases.
[0171]
In the case of the fuel cell power generation system that is the subject of the sixth embodiment, when the fuel or hydrogen leaks and the reformer temperature decreases, the reformer burner air valve opening or the reformer burner air The blower speed will be reduced.
[0172]
However, since a lower limit value according to the battery current or load is given by the function unit, if excessive fuel or hydrogen leak occurs, a fuel leak signal is output by this lower limit value, and a time limit element is added to this signal. Management control by the control device will ensure that safety will be issued when a fuel leak signal continues for a specified time, and an alarm can be issued or the operation of the fuel cell power generation system can be automatically stopped. be able to.
[0173]
Therefore, according to this embodiment, when an excessive fuel or hydrogen leak occurs in the fuel cell power generation system, it can be detected and dealt with by a function that gives a lower limit value corresponding to the battery current or the load. Therefore, without using a combustible gas detector, it is possible to quickly and reliably detect fuel leakage and ensure safety. As a result, an inexpensive and compact system can be provided because no combustible gas detector is required.
[0174]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. For example, the leak detector in the above embodiment can be realized by software in addition to the hardware configuration, and when realized by software, the function is executed by causing the system control device 20A to execute the software. Various modifications are possible, such as a configuration to be realized.
[0175]
In the present invention, the above embodiment includes inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. When at least one of the effects is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0176]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, without using a combustible gas detector, it is possible to detect an abnormal state of the state quantity in the system and quickly determine the presence of an excessive fuel leak. Alarm output and automatic stop operation can be performed.
[0177]
Accordingly, it is possible to provide a fuel cell power generation system and a control method for the fuel cell power generation system that can be configured at low cost while maintaining safety. Further, it is possible to provide a fuel cell power generation system that is a compact system and a control method for the fuel cell power generation system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention, and is a block diagram showing a first embodiment of the present invention as an example;
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention as an example for explaining the present invention;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a leak detector of the present invention used in the third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block configuration diagram showing a configuration example of a leak detector of the present invention used in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the present invention, and is a block configuration diagram showing a configuration example of a fuel cell power generation system as an example to which the leak detector according to the third and fourth embodiments of the present invention is applied; It is.
FIG. 6 is a block configuration diagram showing a configuration example of a fuel cell power generation system as an example to which the leak detector according to the fifth and sixth embodiments of the present invention is applied.
FIG. 7 is a block configuration diagram showing a configuration example of a leak detector used in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a leak detector used in the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional fuel cell.
[Explanation of symbols]
1 ... reformer
2 ... Burner
2a ... Combustion detector
3 ... Thermometer
4 ... Temperature setter
5 ... Temperature controller
6 ... Burner fuel adjustment valve
7 ... Carbon monoxide transformer
8. Fuel cell fuel regulator
9. Fuel cell body
10 ... Fuel cell output current detector
11 ... Function unit
12 ... Controller
13 ... Multiplier
14 ... K multiplier
15 ... Low value selector
16 ... Battery current detection value
17 ... Fuel flow rate setting value
18 ... reformer temperature
19 ... Temperature set value
20, 20A ... System control device
21 ... Functional unit
22 ... Fuel controller
23 ... Low value selector
24 ... Fuel control information
25 ... Fuel flow meter
26: Fuel flow signal 26
27 ... Air flow meter
28 ... Air supply regulator
31 ... Comparator
32 ... Functional unit
FC ... Fuel cell body
FP ... reformer
P ... Package
GS ... Combustible gas detector
CNT: Control device.

Claims

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
Means for generating an upper limit value of the flow rate of fuel supplied to the fuel cell main body corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell main body;
When the flow rate setting value for instructing the flow rate of the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body reaches the upper limit value of the flow rate, the temperature detection means lowers the temperature of the reformer and the heating of the reformer And a fuel cell power generation system comprising: system control means for performing at least one of alarming and stop control of the fuel cell power generation system when there is a burner misfire or a voltage drop of the fuel cell main body. system.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
Means for generating an upper limit value of the flow rate of fuel supplied to the fuel cell main body corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell main body;
When the flow rate setting value for instructing the flow rate of the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body reaches the upper limit of the flow rate, the temperature detection means lowers the temperature of the reformer and heats the reformer System control means for performing stop control of the fuel cell power generation system when there is a burner misfire or a voltage drop of the fuel cell main body, and the alarm issuance status continues for a predetermined time;
A fuel cell power generation system comprising:

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, and a fuel flow rate adjustment valve whose opening degree is adjusted in response to a given opening degree command value;
Means for generating an opening upper limit value of the fuel flow valve corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Means for generating the opening command value corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value , a warning is given when there is a temperature drop of the reformer by the temperature detection means, a misfire of the heating burner of the reformer or a voltage drop of the fuel cell body System control means for performing at least one of alarming or stopping control of the fuel cell power generation system;
A fuel cell power generation system comprising:

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reformer;
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, and a fuel flow rate adjusting valve whose opening degree is adjusted in response to a given opening degree command value;
Means for generating an upper limit value of the fuel flow valve corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Means for generating the opening command value corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value , an alarm is given when there is a temperature drop of the reformer by the temperature detecting means, a misfire of a heating burner of the reformer or a voltage drop of the fuel cell body System control means for performing a stop control of the fuel cell power generation system when a warning is issued and the alarm is being issued for a predetermined time; and
A fuel cell power generation system comprising:

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Detecting means for detecting a flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell body;
A means for giving an abnormality detection reference value of a fuel flow rate corresponding to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparing means for comparing the detected flow rate of the fuel gas using the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal when the detected flow rate of the fuel gas exceeds the comparison reference;
System control means for performing at least one of alarming or stopping control of the fuel cell power generation system based on a signal from the comparison means;
A fuel cell power generation system comprising:

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction with the agent gas,
Detecting means for detecting an opening of an adjusting valve for adjusting a flow rate of fuel gas supplied to the fuel cell main body by valve opening control or a rotation speed of a blower for sending out fuel gas;
Means for providing an abnormality detection reference value for the opening degree of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparing means for comparing the detected value of the opening of the regulating valve or the rotational speed of the blower with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal when the detected value exceeds the comparison reference;
A fuel cell power generation system, comprising: system control means for performing at least one of alarm generation and stop control of the fuel cell power generation system by a signal from the comparison means.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. A fuel cell main body that generates electric energy by an electrochemical reaction with the agent gas, and when the temperature of the reforming device is detected and the temperature of the reforming device falls below a set temperature, In a fuel cell power generation system having an adjustment function of adjusting and controlling to reduce the amount of oxidant gas supplied to a heating burner,
Detecting means for detecting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer;
Means for providing an abnormality detection reference value for the amount of oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer in response to an output current value or load amount of electrical energy generated by the fuel cell body;
Comparing means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormal value detection reference value as a comparison reference, and generating a signal when the detected flow rate reaches the comparison reference;
Fuel cell power generation system characterized by comprising a system control means for performing at least one of the stop control alarm onset report or fuel cell power generation system by a signal from the comparison means.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. A fuel cell main body that generates electric energy by an electrochemical reaction with the agent gas, and when the temperature of the reforming device is detected and the temperature of the reforming device falls below a set temperature, In a fuel cell power generation system having an adjustment function of adjusting and controlling to reduce the amount of oxidant gas supplied to a heating burner,
Detecting means for detecting the opening of an adjusting valve for adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer by the valve opening degree control or the rotational speed of the blower for sending the oxidant gas;
Means for providing an abnormality detection reference value of the opening of the regulating valve or the rotational speed of the blower in response to an output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell body;
Comparing means for comparing the detected flow rate of the oxidant gas with the abnormality detection reference value as a comparison reference, and generating a signal when the detected flow rate reaches the comparison reference;
A fuel cell power generation system, comprising: system control means for performing at least one of alarm generation and stop control of the fuel cell power generation system by a signal from the comparison means.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a control method of a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electric energy by an electrochemical reaction with an agent gas ,
Detecting the temperature of the reformer,
In addition, the fuel cell main body generates an upper limit value of the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell main body corresponding to the output current value or load amount of the electric energy generated by the fuel cell main body,
When the flow rate setting value indicating the flow rate of the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body reaches the flow rate upper limit value, the temperature of the reformer decreases and the burner for heating of the reformer misfires or A control method for a fuel cell power generation system, wherein the fuel cell power generation system is controlled to stop when there is a voltage drop in the fuel cell main body in the fuel cell main body.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. In a control method of a fuel cell power generation system composed of a fuel cell main body that generates electric energy by an electrochemical reaction with an agent gas ,
Detecting the temperature of the reformer,
The fuel cell main body generates an upper limit value of the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell main body corresponding to the output current value or load amount of electric energy generated by the fuel cell main body, and the fuel supplied from the reformer to the fuel cell main body When the flow rate setting value for instructing the flow rate reaches the upper limit value of the flow rate, there is a temperature drop of the reformer, a misfire of the heating burner of the reformer, or a battery voltage drop from the detected value of the reformer A control method for a fuel cell power generation system, characterized in that an alarm is issued or the fuel cell power generation system is stopped.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and an electrochemical reaction between the reformed gas obtained by the reformer and an oxidant gas such as air. In a control method of a fuel cell power generation system comprising a fuel cell main body that generates energy ,
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, wherein a fuel flow rate adjustment valve is provided that adjusts the opening in response to a given opening command value, and the fuel cell main body An opening upper limit value of the fuel flow valve is generated corresponding to the output current value or load amount of the electric energy generated, and the opening command value corresponding to the output current value or load amount of the electric energy generated by the fuel cell body Is generated,
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value, an alarm is generated when there is a temperature drop of the reformer by the temperature detecting means, a misfire of the heating burner of the reformer or a drop in the battery voltage. Or a control method of a fuel cell power generation system, wherein at least one of stop control of the fuel cell power generation system is performed.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and an electrochemical reaction between the reformed gas obtained by the reformer and an oxidant gas such as air. In a control method of a fuel cell power generation system comprising a fuel cell main body that generates energy ,
A valve for adjusting the amount of the fuel gas supplied to the fuel cell main body, wherein a fuel flow rate adjustment valve is provided that adjusts the opening in response to a given opening command value, and the fuel cell main body An output upper limit value of the fuel flow valve corresponding to the output current value or load amount of the electric energy generated by
Generating the opening command value corresponding to the output current value or load amount of the electric energy generated by the fuel cell body,
When the opening degree command value reaches the opening degree upper limit value, when there is a temperature drop of the reformer and a misfire of a heating burner of the reformer or a voltage drop of the fuel cell body, an alarm is issued. A control method for a fuel cell power generation system, characterized in that a stop control of the fuel cell power generation system is carried out when the alarm issuance status continues for a predetermined time.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and an electrochemical reaction between the reformed gas obtained by the reformer and an oxidant gas such as air. In a control method of a fuel cell power generation system comprising a fuel cell main body that generates energy ,
An allowable upper limit value for the fuel cell main body supplied fuel flow rate or its set value is given according to the battery current and load, and the actual fuel flow rate to the fuel cell main body or The set value is compared, and when the actual fuel flow rate to the fuel cell body or the set value exceeds the reference value, an alarm signal is issued or the fuel cell power generation system is automatically stopped. Control method of fuel cell power generation system.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and an electrochemical reaction between the reformed gas obtained by the reformer and an oxidant gas such as air. In a control method of a fuel cell power generation system comprising a fuel cell main body that generates energy ,
An adjustment valve for adjusting the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell main body by valve opening control or a blower for sending the fuel gas to the fuel cell main body is provided, and the opening of the adjustment valve or the rotation of the blower for sending the fuel gas is provided. The detection value is obtained by detecting the number, and a predetermined upper limit value for the fuel supply flow rate control valve opening or its set value or the rotation speed of the blower according to the battery current or load is given. The fuel is characterized in that the detected value is compared based on the upper limit value, and as a result, if the detected value exceeds the reference value, an alarm signal is issued or the fuel cell power generation system is controlled to stop. Control method of battery power generation system.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and an electrochemical reaction between the reformed gas obtained by the reformer and an oxidant gas such as air. An oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer when the temperature of the reformer is detected and the temperature of the reformer decreases to a set temperature. In a control method of a fuel cell power generation system having an adjustment function of adjusting and controlling to reduce the amount ,
Predetermined reformer burner combustion air flow or provide an acceptable lower limit for the set value, the reformer air amount or setting the burner combusting the given allowable lower limit value to the reference corresponding to the battery current and the load comparing a value, the fuel cell power generation, characterized by automatically stopping the or fuel cell power generation system to alarm an alarm signal when the reformer burner combustion air amount or setting value that is below the reference How to control the system.

A reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from a raw fuel gas containing hydrocarbons, and using the reformed gas obtained by the reformer as a fuel gas, oxidizing the fuel gas and air, etc. A fuel cell main body that generates electrical energy by an electrochemical reaction between the oxidant gas and the oxidant gas, and when the temperature of the reformer is detected and the temperature of the reformer falls below a set temperature In the control method of the fuel cell power generation system having an adjustment function of adjusting and controlling to reduce the amount of oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer ,
An adjusting valve for adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the heating burner of the reformer by valve opening degree control or a blower for sending out the oxidant gas is provided to detect the opening degree of the adjusting valve or the rotation speed of the blower. To obtain the detected value,
A predetermined reformer burner combustion air flow rate control valve opening or its set value or an allowable lower limit value of the rotation speed of the blower is given according to the battery current or load, and this allowable lower limit value is compared with the detected value. A control method for a fuel cell power generation system, wherein an alarm signal is issued or the fuel cell power generation system is automatically stopped when a detected value falls below an allowable lower limit value.