JP2023121039A - Fuel cell system and method of operating the same - Google Patents

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淳也 香田
Junya Koda
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Abstract

To suppress water adsorption of a desulfurization agent that desulfurizes a material gas supplied to a fuel cell.SOLUTION: A fuel cell system 10 comprises: an FC (fuel cell) stack 42 that generates power with a fuel gas supplied to an anode 42A and air supplied to a cathode 42B; a desulfurizer 12 provided at an upstream side from the anode 42A to remove a sulfur component from gas supplied from a gas piping 41; a dew point meter 11 provided at an upstream side from the desulfurizer 12 to measure a dew point of gas flowing through the gas piping 41; and a gas supply control unit 48 that stops gas supply from piping 4 to the desulfurizer 12 when the dew point measured by the dew point meter 11 becomes larger than a threshold TH1.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、燃料電池システム、及び、この燃料電池システムの運転方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a method of operating this fuel cell system.

原料ガスに硫黄分が添加された原料ガスの供給を受ける燃料電池システムのガス経路には、原料ガスから硫黄分を吸着する脱硫剤が搭載されている。原料ガスから硫黄分を除去することで、改質触媒の硫黄被毒を抑制し、燃料電池システムの正常稼働が維持される。 A desulfurization agent that adsorbs sulfur from the source gas is mounted in a gas path of the fuel cell system that receives the source gas to which sulfur is added. By removing the sulfur content from the source gas, sulfur poisoning of the reforming catalyst is suppressed, and normal operation of the fuel cell system is maintained.

特許文献1では、原料ガスの露点と、基準時期から原料ガス通路を流れる原料ガスの積算流通量とに基づいて、第1脱硫器および第2脱硫器に関するメンテナンスに関する情報を報知することにより、脱硫器のメンテナンス(交換)を促している。 In Patent Document 1, based on the dew point of the raw material gas and the cumulative flow rate of the raw material gas flowing through the raw material gas passage from the reference time, information regarding maintenance of the first desulfurizer and the second desulfurizer is reported, thereby desulfurizing. Promoting maintenance (replacement) of equipment.

特開2012-169044号公報JP 2012-169044 A

ところで、この脱硫剤は、水が相対的に多く含まれるガスが供給されると、硫黄分よりも水を吸着し、吸着していた硫黄分を脱離してしまう、という特徴を持つ。 By the way, this desulfurization agent has the characteristic that when supplied with a gas containing relatively large amounts of water, it adsorbs water rather than sulfur and desorbs the adsorbed sulfur.

したがって、ガス工事等、何らかの不可抗力により、ガス供給エリアの上流側のガス導管に水が流入すると、水を含んだガスが燃料電池システムへ供給され、水の吸着によって脱硫剤に吸着されていた硫黄分が放出され、改質触媒や燃料電池スタック等が硫黄被毒し、燃料電池システムの正常稼働に影響を与えることが考えられる。 Therefore, when water flows into the gas pipe on the upstream side of the gas supply area due to some force majeure such as gas construction, the water-containing gas is supplied to the fuel cell system, and the water adsorbs the sulfur adsorbed by the desulfurization agent. It is conceivable that sulfur poisoning of the reforming catalyst, the fuel cell stack, etc. will affect the normal operation of the fuel cell system.

特許文献1では、脱硫剤に吸着していた硫黄分が放出される場合が想定されておらず、対応できない。一方、一時的に水が含まれていたガスに、水が含まれなくなった場合に、どのように対応するかについて課題がある。 Patent Literature 1 does not assume the case where the sulfur content adsorbed on the desulfurization agent is released, and cannot deal with it. On the other hand, there is a problem of how to deal with the case where the gas temporarily containing water no longer contains water.

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、燃料電池に供給される原料ガスを脱硫する脱硫剤の水吸着による硫黄分の脱離を抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object of the present invention is to suppress the desorption of sulfur due to water adsorption of a desulfurizing agent that desulfurizes a raw material gas supplied to a fuel cell.

請求項1に係る燃料電池システムは、燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池と、前記燃料極よりも上流側に設けられ、ガス配管から供給されるガスから硫黄成分を除去する脱硫器と、前記脱硫器よりも上流側に設けられ、前記ガス配管を流れるガスの露点を測定する露点計と、前記露点計で測定された露点が水混入値を超えた場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止する、ガス供給制御部と、を備えている。 A fuel cell system according to claim 1 comprises: a fuel cell that generates electricity by fuel gas supplied to a fuel electrode and air supplied to an air electrode; A desulfurizer that removes sulfur components from gas, a dew point meter that is provided upstream of the desulfurizer and that measures the dew point of the gas flowing through the gas pipe, and the dew point measured by the dew point meter equals the water contamination value. and a gas supply control unit that stops the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer when the gas exceeds the limit.

請求項1に係る燃料電池システムでは、露点計で測定された露点が水混入値を超えた場合に、ガス供給制御部によりガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止される。したがって、水混入ガスの脱硫器への流入がなくなり、脱硫剤への水吸着による硫黄分の脱離を抑制することができる。 In the fuel cell system according to claim 1, when the dew point measured by the dew point meter exceeds the water contamination value, the gas supply control section stops the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer. Therefore, the water-containing gas does not flow into the desulfurizer, and the desorption of sulfur due to the adsorption of water to the desulfurizing agent can be suppressed.

請求項2に係る燃料電池システムは、前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する。 In the fuel cell system according to claim 2, the gas supply control unit stops the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, and then removes water from the gas supplied to the gas pipe. When it is determined that the mixing is eliminated, the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is restarted.

請求項2に係る燃料電池システムによれば、ガス配管から脱硫器へのガス供給を停止した後、ガス供給制御部により、ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消されたと判断された場合に、ガス配管から脱硫器へのガス供給が再開される。したがって、燃料電池システムを適切に運転することができる。 According to the fuel cell system of claim 2, after the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped, the gas supply control unit determines that the gas supplied to the gas pipe has no longer mixed with water. In this case, gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is resumed. Therefore, the fuel cell system can be properly operated.

請求項3に係る燃料電池システムは、前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止された後、予め設定した正常確認時間に前記ガス配管から前記露点計へのガス供給を実行し、前記露点計で測定される露点が正常範囲に低下した場合に、前記水混入解消状態であると判断する。 In the fuel cell system according to claim 3, the gas supply control unit controls the supply of gas from the gas pipe to the dew point meter at a preset normal confirmation time after gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped. When the gas is supplied and the dew point measured by the dew point meter falls within the normal range, it is determined that the water contamination has been eliminated.

このように、露点計で測定される露点が正常範囲に低下した場合に、水混入解消状態であると判断することができる。 Thus, when the dew point measured by the dew point meter falls within the normal range, it can be determined that the water contamination is eliminated.

請求項4に係る燃料電池システムは、前記ガス供給制御部は、ネットワークを介して水混入解消状態である旨の通知を受信した場合に、前記水混入解消状態であると判断する。 In the fuel cell system according to claim 4, the gas supply control unit determines that the water contamination is eliminated when receiving a notification that the water contamination is eliminated via the network.

このように、ネットワークを介して水混入解消状態である旨の通知を受信した場合に、前記水混入解消状態であると判断することができる。 In this manner, when a notification indicating that the water contamination is eliminated is received via the network, it can be determined that the water contamination is eliminated.

請求項5に係る燃料電池システムは、前記脱硫器よりも上流側で前記ガス配管から分岐部で分岐されたパージ流路を有し、前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する前に、前記ガス配管内のガスを前記パージ流路への供給へ切り換えて前記ガス配管内のガスをパージする。 The fuel cell system according to claim 5 has a purge flow path branched from the gas pipe at a branching part upstream of the desulfurizer, and the gas supply control unit connects the gas pipe to the desulfurizer. After the gas supply is stopped, when it is determined that the water contamination is eliminated in the gas supplied to the gas pipe and the water contamination is eliminated, the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is restarted. Before, the gas in the gas line is switched to supply to the purge flow path to purge the gas in the gas line.

請求項5に係る燃料電池システムでは、ガス配管から脱硫器へのガス供給を再開する前に、ガス配管内のガスをパージ流路への供給へ切り換えてガス配管内のガスをパージする。したがって、水混入状態のガスの脱硫器への供給を防止することができる。 In the fuel cell system according to claim 5, before resuming the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, the gas in the gas pipe is switched to the purge passage to purge the gas in the gas pipe. Therefore, it is possible to prevent the gas mixed with water from being supplied to the desulfurizer.

請求項6に係る燃料電池システムは、前記露点計は、前記分岐部よりも上流側に設けられ、前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止された後、予め設定した正常確認時間毎に前記ガス配管から前記露点計へのガス供給を実行し、前記正常確認時間に前記ガス配管から前記露点計を経て前記パージ流路へのガス供給を実行する。 In the fuel cell system according to claim 6, the dew point meter is provided upstream of the branching section, and the gas supply control section controls the desulfurizer after gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped. Gas is supplied from the gas pipe to the dew point meter at each normal confirmation time set in advance, and gas is supplied from the gas pipe to the purge flow path via the dew point meter during the normal confirmation time.

請求項6に係る燃料電池システムによれば、ガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止された後、予め設定した正常確認時間にガス配管から露点計へのガス供給を実行して正常範囲か否かを判断する際に、脱硫器へガスを供給することを回避することができる。 According to the fuel cell system according to claim 6, after the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped, the gas supply from the gas pipe to the dew point meter is executed at the preset normal confirmation time, and the normal range is reached. It is possible to avoid supplying gas to the desulfurizer when determining whether or not.

請求項7に係る燃料電池システムは、前記ガス配管から供給されるガスを改質する改質器及び前記改質器を昇温させる燃焼器を備え、前記パージ流路は、前記燃焼器と接続されている。 A fuel cell system according to claim 7 comprises a reformer for reforming the gas supplied from the gas pipe and a combustor for raising the temperature of the reformer, and the purge passage is connected to the combustor. It is

請求項7に係る燃料電池システムによれば、水混入ガスを改質器を昇温させる燃焼器での燃焼に供することができる。 According to the fuel cell system of claim 7, the water-containing gas can be used for combustion in the combustor that raises the temperature of the reformer.

請求項8に係る燃料電池システムは、前記パージ流路は、熱源機の燃焼器と接続されている。 In the fuel cell system according to claim 8, the purge passage is connected to the combustor of the heat source equipment.

請求項8に係る燃料電池システムによれば、水混入ガスを熱源機の燃焼器での燃焼に供することができる。 According to the fuel cell system of claim 8, the water-containing gas can be used for combustion in the combustor of the heat source equipment.

請求項9に係る燃料電池システム運転方法は、燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池へ、脱硫器を介してガスが供給される燃料電池システムを運転する、燃料電池システム運転方法であって、前記脱硫器よりも上流側のガス配管を流れるガスの露点が水混入値を超えた場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止する。 A fuel cell system operating method according to claim 9 operates a fuel cell system in which gas is supplied via a desulfurizer to a fuel cell that generates electricity by fuel gas supplied to a fuel electrode and air supplied to an air electrode. In the fuel cell system operating method, the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped when the dew point of the gas flowing through the gas pipe on the upstream side of the desulfurizer exceeds the water contamination value. .

請求項9に係る燃料電池システム運転方法では、脱硫器よりも上流側のガス配管を流れるガスの露点が水混入値を超えた場合に、ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止する。したがって、水混入ガスの脱硫器への流入がなくなり、脱硫剤の水吸着による硫黄分の脱離を抑制することができる。 In the fuel cell system operating method according to claim 9, when the dew point of the gas flowing through the gas pipe on the upstream side of the desulfurizer exceeds the water contamination value, gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped. Therefore, the water-containing gas does not flow into the desulfurizer, and the desorption of sulfur due to water adsorption of the desulfurizing agent can be suppressed.

請求項10に係る燃料電池システム運転方法は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する。 In the fuel cell system operating method according to claim 10, the water contamination elimination state is established in which contamination of the gas supplied to the gas pipeline is eliminated after the gas supply from the gas pipeline to the desulfurizer is stopped. When it is determined that, the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is restarted.

請求項10に係る燃料電池システム運転方法によれば、ガス配管から脱硫器へのガス供給を停止した後、ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消されたと判断された場合に、ガス配管から脱硫器へのガス供給が再開される。したがって、燃料電池システムを適切に運転することができる。 According to the method for operating a fuel cell system according to claim 10, when it is determined that water is no longer mixed in the gas supplied to the gas pipe after stopping the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, the gas The gas supply from the piping to the desulfurizer is resumed. Therefore, the fuel cell system can be properly operated.

請求項11に係る燃料電池システム運転方法は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する前に、前記ガス配管内のガスを前記脱硫器と異なる部分へパージする。 In the method for operating a fuel cell system according to claim 11, the water contamination elimination state is achieved in which contamination of the gas supplied to the gas pipeline is eliminated after the gas supply from the gas pipeline to the desulfurizer is stopped. When it is determined that, before resuming the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, the gas in the gas pipe is purged to a portion different from the desulfurizer.

請求項11に係る燃料電池システム運転方法によれば、ガス配管から脱硫器へのガス供給を再開する前に、ガス配管内のガスを前記脱硫器と異なる部分へパージする。したがって、水混入状態のガスの脱硫器への供給を防止することができる According to the fuel cell system operating method of claim 11, the gas in the gas pipe is purged to a portion different from the desulfurizer before gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is resumed. Therefore, it is possible to prevent the gas mixed with water from being supplied to the desulfurizer.

本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システム運転方法によれば、燃料電池に供給される原料ガスを脱硫する脱硫剤の水吸着による硫黄分の脱離を抑制することができる。 According to the fuel cell system and the method of operating the fuel cell system according to the present invention, it is possible to suppress desorption of sulfur due to water adsorption of the desulfurizing agent that desulfurizes the raw material gas supplied to the fuel cell.

第1実施形態に係る燃料電池運転管理システムの全体図である。1 is an overall view of a fuel cell operation management system according to a first embodiment; FIG. ガス導管毎に対応するエリア情報の一例である。It is an example of area information corresponding to each gas pipe. 第1実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る燃料電池運転管理装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell operation management device according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る露点対応運転処理のフローチャートである。4 is a flowchart of dew point corresponding operation processing according to the first embodiment. 第1実施形態に係る水状況確認処理のフローチャートである。4 is a flow chart of water condition confirmation processing according to the first embodiment. 第1実施形態に係るパージ処理のフローチャートである。4 is a flowchart of purge processing according to the first embodiment; 第2実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a second embodiment; FIG. 第2実施形態に係る水状況確認処理のフローチャートである。10 is a flowchart of water condition confirmation processing according to the second embodiment; 第2実施形態に係るパージ処理のフローチャートである。9 is a flowchart of purge processing according to the second embodiment;

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(燃料電池運転管理システムSの全体構成)
図1は、本実施形態に係る燃料電池システム10を運転管理する燃料電池運転管理システムSの概略構成図である。図1に示される燃料電池運転管理システムSは、各所に設置された複数の燃料電池システム10の運転管理システムであって、燃料電池運転管理装置20及び各所に設置された燃料電池システム10を備えている。
(Overall Configuration of Fuel Cell Operation Management System S)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell operation management system S that operates and manages a fuel cell system 10 according to this embodiment. The fuel cell operation management system S shown in FIG. 1 is an operation management system for a plurality of fuel cell systems 10 installed at various locations, and includes a fuel cell operation management device 20 and the fuel cell systems 10 installed at various locations. ing.

燃料電池運転管理装置20は、各燃料電池システム10から、水混入情報及び水混入ガス導管の位置情報を収集し、当該水混入の影響を受ける燃料電池システム10へ停止指示、停止解除指示等を送る装置である。燃料電池運転管理装置20及び燃料電池システム10は、ネットワークNに接続されており、互いに通信可能とされている。ネットワークNは、例えば、インターネットである。 The fuel cell operation management device 20 collects water contamination information and water contamination gas pipe position information from each fuel cell system 10, and issues a stop instruction, a stop cancellation instruction, etc. to the fuel cell system 10 affected by the water contamination. It is a sending device. The fuel cell operation management device 20 and the fuel cell system 10 are connected to a network N and can communicate with each other. Network N is, for example, the Internet.

燃料電池システム10は、例えば、エネファーム(登録商標)である。燃料電池システム10は、ユーザ宅や、集合住宅、工場等に設置されている。各々の燃料電池システム10は、図2に示されるように、低圧エリアにガスを供給するガス導管28A、28B、28C....毎に対応するエリア情報Jが登録されている。例えば、ガス導管28Aからガスの供給を受けるエリア内に設置される燃料電池システム10は「エリア情報JA」が登録され、ガス導管28Bからガスの供給を受けるエリア内に設置される燃料電池システム10は「エリア情報JB」が登録されている。燃料電池システム10は、ネットワークNに接続されている。燃料電池システム10の詳細については後述する。 The fuel cell system 10 is, for example, ENE-FARM (registered trademark). The fuel cell system 10 is installed in a user's home, an apartment complex, a factory, or the like. In each fuel cell system 10, as shown in FIG. 2, area information J corresponding to gas pipes 28A, 28B, 28C, . For example, "area information JA" is registered for the fuel cell system 10 installed in the area receiving gas supply from the gas conduit 28A, and the fuel cell system 10 installed in the area receiving gas supply from the gas conduit 28B. "area information JB" is registered. A fuel cell system 10 is connected to a network N. Details of the fuel cell system 10 will be described later.

ガス導管28には、硫黄成分が添加された都市ガスが流されている。なお、本実施形態では、都市ガスを例に説明するが、炭化水素系成分を含むガスを流す他のガス配管にも適用することができる。 Town gas to which a sulfur component is added flows through the gas pipe 28 . In this embodiment, city gas will be described as an example, but the present invention can also be applied to other gas pipes through which gases containing hydrocarbon components flow.

(燃料電池システム10の構成)
図3に示されるように、燃料電池システム10は、露点計11、脱硫器12、改質器40、燃料電池セルスタック42(以下「FCスタック42」と称する)、バーナ44、FC制御部45、操作パネル52、通信器54を備えている。燃料電池システム10には、ガス導管28から、不図示の整圧器を介して降圧された原料ガスが、ガス配管41により供給される。
(Configuration of fuel cell system 10)
As shown in FIG. 3, the fuel cell system 10 includes a dew point meter 11, a desulfurizer 12, a reformer 40, a fuel cell stack 42 (hereinafter referred to as "FC stack 42"), a burner 44, an FC controller 45. , an operation panel 52 and a communication device 54 . The fuel cell system 10 is supplied with a gas pipe 41 from a gas pipe 28 through a pressure regulator (not shown) to reduce the pressure of the raw material gas.

ガス配管41には、上流側から、露点計11、脱硫器12、改質器40、FCスタック42が接続されている。露点計11は、原料ガスの露点を計測する。脱硫器12は、内部に脱硫剤が充填されており、脱硫剤により原料ガスに添加された硫黄成分を吸着して除去する。これにより、改質器40、FCスタック42における硫黄被毒を抑制することができる。 A dew point meter 11, a desulfurizer 12, a reformer 40, and an FC stack 42 are connected to the gas pipe 41 from the upstream side. A dew point meter 11 measures the dew point of the source gas. The desulfurizer 12 is filled with a desulfurizing agent, and the desulfurizing agent adsorbs and removes the sulfur component added to the source gas. Thereby, sulfur poisoning in the reformer 40 and the FC stack 42 can be suppressed.

露点計11の上流側には、電磁弁V1が設けられている。電磁弁V1の開閉により、ガス配管41からの原料ガス供給、供給停止、が制御される。 A solenoid valve V<b>1 is provided upstream of the dew point meter 11 . The opening and closing of the electromagnetic valve V1 controls the supply and stoppage of the raw material gas from the gas pipe 41 .

露点計11の下流側、脱硫器12の上流側には、ブロワB1が設けられている。ブロワB1により、燃料電池システム10の発電量に応じて原料ガスが下流側へ送出される。 A blower B<b>1 is provided downstream of the dew point meter 11 and upstream of the desulfurizer 12 . The blower B<b>1 sends the material gas downstream in accordance with the amount of power generated by the fuel cell system 10 .

脱硫器12の下流側には、改質器40が設けられている。改質器40には改質触媒が収容されており、原料ガスを水素を含む燃料ガスへ改質する。 A reformer 40 is provided downstream of the desulfurizer 12 . The reformer 40 contains a reforming catalyst and reforms the raw material gas into a fuel gas containing hydrogen.

FCスタック42は、積層された複数の燃料電池セルを有している。FCスタック42を構成する燃料電池セルとして、固体酸化物型燃料電池(SOFC)、溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)、固体高分子型燃料電池(PEFC)等、種々の燃料電池を適用することができる。FCスタック42の個々の燃料電池セルは、電解質膜と、当該電解質膜の表裏面にそれぞれ積層されたアノード(燃料極)42A、及びカソード(空気極)42Bと、を有している。改質器40で生成されたからの燃料ガスは、アノード42Aへ供給される。カソード42Bへは、不図示の空気ブロワから空気が供給される。アノード42A及びカソード42Bにおける発電反応により、FCスタック42で発電され、電力が不図示の回路に出力される。 The FC stack 42 has a plurality of stacked fuel cells. Various fuel cells such as a solid oxide fuel cell (SOFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), etc. can be applied as fuel cells constituting the FC stack 42. can be done. Each fuel cell of the FC stack 42 has an electrolyte membrane, and an anode (fuel electrode) 42A and a cathode (air electrode) 42B laminated on the front and back surfaces of the electrolyte membrane, respectively. The fuel gas from reformer 40 is supplied to anode 42A. Air is supplied from an air blower (not shown) to the cathode 42B. Power generation reactions at the anode 42A and the cathode 42B generate power in the FC stack 42, and the power is output to a circuit (not shown).

バーナ44は、FCスタック42の下流側に設けられ、アノード42Aから排出されるアノードオフガスと、カソード42Bから排出されるカソードオフガスが供給される。バーナ44では、アノードオフガス中の可燃成分がカソードオフガス中の酸素により燃焼される。バーナ44における燃焼熱は、改質器40の加熱に用いることができる。 The burner 44 is provided downstream of the FC stack 42 and is supplied with anode off-gas discharged from the anode 42A and cathode off-gas discharged from the cathode 42B. The burner 44 burns combustible components in the anode offgas with oxygen in the cathode offgas. Combustion heat in the burner 44 can be used to heat the reformer 40 .

ガス配管41には、ブロワB1よりも下流側、且つ脱硫器12よりも上流側にパージ流路50が分岐接続されている。パージ流路50には、電磁弁V2が設けられている。パージ流路50は、バーナ44と接続されている。電磁弁V1、V2の開閉により、ガス配管41からの原料ガス供給先について、脱硫器12側とバーナ44側のいずれかに切り換えられる。 A purge flow path 50 is branched from the gas pipe 41 downstream of the blower B<b>1 and upstream of the desulfurizer 12 . The purge passage 50 is provided with an electromagnetic valve V2. The purge channel 50 is connected with the burner 44 . By opening and closing the solenoid valves V1 and V2, the source gas supply destination from the gas pipe 41 is switched to either the desulfurizer 12 side or the burner 44 side.

FC制御部45は、燃料電池システム10の各部を制御するコンピュータであり、露点計11、電磁弁V1、V2、ブロワB1、及び、その他の燃料電池システム10の各部(不図示)と接続されている。 The FC control unit 45 is a computer that controls each part of the fuel cell system 10, and is connected to the dew point meter 11, the solenoid valves V1 and V2, the blower B1, and other parts (not shown) of the fuel cell system 10. there is

FC制御部45は、ハードウェアとして、プロセッサ46及びメモリ47を備える。プロセッサ46は、CPU(Central Processing Unit)等を有する。メモリ47は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びストレージ等を有する。 The FC control unit 45 has a processor 46 and a memory 47 as hardware. The processor 46 has a CPU (Central Processing Unit) and the like. The memory 47 has ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), storage, and the like.

ROMは、各種プログラム及び各種データを格納する。RAMは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージは、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを格納する。ROM又はストレージには、燃料電池システム10を制御するためのプログラムが格納されている。プロセッサ46は、プログラム47Aを読み出し、RAMを作業領域としてプログラム47Aを実行する。 The ROM stores various programs and various data. RAM temporarily stores programs or data as a work area. The storage is configured by a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or the like, and stores various programs including an operating system and various data. A program for controlling the fuel cell system 10 is stored in the ROM or storage. The processor 46 reads the program 47A and executes the program 47A using the RAM as a work area.

メモリ47の記憶領域47Bには、当該燃料電池システム10のエリア情報J、異常な水混入が疑われる、水混入値としての閾値TH1、異常な水混入の解消を確認するための閾値TH2、等が記憶されると共に、燃料電池システム10内の各部から出力された運転データや、露点計11から出力された露点データ等が記憶される。 In the storage area 47B of the memory 47, the area information J of the fuel cell system 10, the threshold value TH1 as a water mixture value for suspecting abnormal water mixture, the threshold TH2 for confirming that the abnormal water mixture has been eliminated, etc. is stored, the operating data output from each part in the fuel cell system 10, the dew point data output from the dew point meter 11, and the like are stored.

ここで、異常な水混入が疑われる閾値TH1は、ガス配管41を流れるガス中の露点が高くなり、異常な水混入が疑われる数値が設定されている。また、異常な水混入の解消を確認するための閾値TH2は、一旦異常に高くなった露点が正常に戻ったことを確認できる数値であり、閾値TH1よりも低く設定されている。 Here, the threshold value TH1 at which abnormal water contamination is suspected is set to a numerical value at which the dew point in the gas flowing through the gas pipe 41 becomes high and abnormal water contamination is suspected. Further, the threshold TH2 for confirming the elimination of abnormal water intrusion is a numerical value for confirming that the dew point that has once become abnormally high has returned to normal, and is set lower than the threshold TH1.

プロセッサ46は、機能的な構成として、ガス供給制御部48を備える。ガス供給制御部48の機能は、プロセッサ46がプログラム47Aを実行することにより実現される。 The processor 46 has a gas supply controller 48 as a functional configuration. The function of the gas supply control unit 48 is realized by the processor 46 executing the program 47A.

操作パネル52は、表示器、ランプ、及び、スイッチ等を有している。操作パネル52は、燃料電池システム10の動作及び設定等を変更できるスイッチを有している。通信器54は、例えばモデムである。通信器54は、ネットワークNを通じて後述する燃料電池運転管理装置20とFC制御部45とを通信可能に接続する機能を有する。 The operation panel 52 has indicators, lamps, switches, and the like. The operation panel 52 has switches for changing the operation and settings of the fuel cell system 10 . Communicator 54 is, for example, a modem. The communication device 54 has a function of connecting the fuel cell operation management device 20 and the FC control unit 45 through the network N so as to be able to communicate with each other.

露点計11は、計測した露点値を露点データとしてFC制御部45へ出力する。FC制御部45は、原料ガス中の水蒸気濃度が高くなり、露点データの数値が、異常な水混入が疑われる閾値TH1以上となった場合に、水混入情報として、当該燃料電池システム10のエリア情報Jと共に、ネットワークNを介して、燃料電池運転管理装置20へ送信する。 The dew point meter 11 outputs the measured dew point value to the FC control unit 45 as dew point data. When the concentration of water vapor in the raw material gas increases and the numerical value of the dew point data becomes equal to or higher than the threshold value TH1 for suspecting abnormal water contamination, the FC control unit 45 outputs the area of the fuel cell system 10 as the water contamination information. Together with the information J, it is transmitted to the fuel cell operation management device 20 via the network N.

(燃料電池運転管理装置20の構成)
燃料電池運転管理装置20は、図4に示されるように、入力装置22と、コンピュータ23とを備える。入力装置22は、例えばキーボードやタッチパネル等である。コンピュータ23は、ハードウェアとして、プロセッサ24と、メモリ25と、データベース26と、通信インターフェース27とを備える。プロセッサ24及びメモリ25の基本的な構成は、上述のFC制御部45のプロセッサ46及びメモリ47(図2参照)と同様である。
(Configuration of fuel cell operation management device 20)
The fuel cell operation management device 20 includes an input device 22 and a computer 23, as shown in FIG. The input device 22 is, for example, a keyboard, a touch panel, or the like. The computer 23 includes a processor 24, a memory 25, a database 26, and a communication interface 27 as hardware. The basic configurations of the processor 24 and memory 25 are the same as the processor 46 and memory 47 (see FIG. 2) of the FC control unit 45 described above.

メモリ25には、管理対象エリア内に設置された燃料電池システム10の運転管理を行うためのプログラム28Pが格納されている。データベース26には、管理対象エリア内の燃料電池システム10に関する情報(エリア情報Jを含む)が予め記憶されている。 The memory 25 stores a program 28P for managing the operation of the fuel cell system 10 installed within the management target area. In the database 26, information (including area information J) regarding the fuel cell system 10 within the managed area is stored in advance.

通信インターフェース27は、ネットワークNを通じて、燃料電池システム10とコンピュータ23とを通信可能に接続する機能を有する。 The communication interface 27 has a function of connecting the fuel cell system 10 and the computer 23 through the network N so as to be able to communicate with each other.

コンピュータ23は、機能的な構成として、水混入情報収集部24A、燃料電池特定部24B、運転停止指示送信部24Cを備える。これらの機能部は、プロセッサ24がプログラム28を実行することにより実現される。 The computer 23 includes a water contamination information collection unit 24A, a fuel cell identification unit 24B, and a shutdown instruction transmission unit 24C as functional components. These functional units are implemented by the processor 24 executing the program 28 .

水混入情報収集部24Aは、ガス導管28に水が混入された水混入情報と、当該水混入された水混入ガス導管28Wの位置情報と、を対応付けてデータベース26へ格納する機能を有する。水混入情報及び当該水混入された水混入ガス導管28Wの位置情報は、ユーザからの問い合わせ、業者からの連絡による情報を含む。 The water-mixed information collection unit 24A has a function of correlating the water-mixed gas pipe 28 with the positional information of the water-mixed gas pipe 28W and storing them in the database 26 . The water contamination information and the location information of the water contamination gas pipe 28W include information obtained from inquiries from users and information from suppliers.

情報源がユーザからの問い合わせ及び業者からの連絡、の場合には、オペレータによって入力装置22から水混入情報及び当該水混入された水混入ガス導管28Wの位置情報が入力される。ユーザからの問い合わせの場合、水混入ガス導管28Wは、当該ユーザの所在するエリア情報Jを位置情報とする。業者からの連絡の場合には、当該連絡内容に応じた情報を位置情報とする。例えば、ガス工事中にガス導管に水混入があった場合には、当該ガス工事の影響を受けるガス導管28のID情報を位置情報とする。 If the information source is an inquiry from a user or a contact from a supplier, the operator inputs the water-mixed information and the positional information of the water-mixed gas pipe 28W from the input device 22 . In the case of an inquiry from a user, the water-containing gas conduit 28W uses the area information J where the user is located as position information. In the case of communication from a business, the information according to the content of the communication is used as the location information. For example, when water is mixed in a gas pipe during gas work, the ID information of the gas pipe 28 affected by the gas work is used as position information.

燃料電池特定部24Bは、水混入ガス導管28Wからのガスが供給される燃料電池システム10を特定する機能を有する。運転停止指示送信部24Cは、燃料電池特定部24Bにより特定された燃料電池システム10へ運転停止指示を送信する機能を有する。 The fuel cell identification unit 24B has a function of identifying the fuel cell system 10 supplied with the gas from the water-mixed gas conduit 28W. The shutdown instruction transmission unit 24C has a function of transmitting a shutdown instruction to the fuel cell system 10 identified by the fuel cell identification unit 24B.

次に、本実施形態の燃料電池システム10の作用について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 10 of this embodiment will be described.

燃料電池システム10の発電運転中、電磁弁V1は開放され電磁弁V2は閉鎖されている。ガス導管28からガス配管41へ供給された都市ガスは、ブロワB1により脱硫器12へ送出され、脱硫器12により都市ガス中の硫黄成分が除去される。脱硫器12で脱硫された都市ガスは、改質器40で改質され、水素を含む燃料ガスが生成される。燃料ガスは、FCスタック42のアノード42Aへ供給され、カソード42Bへ供給された空気と共に発電反応が生じて電力が得られ、不図示のラインから電力が取り出される。アノード42A、カソード42Bからのオフガスは、バーナ44へ送出され、燃焼に供される。 During the power generation operation of the fuel cell system 10, the solenoid valve V1 is opened and the solenoid valve V2 is closed. The city gas supplied from the gas pipe 28 to the gas pipe 41 is sent to the desulfurizer 12 by the blower B1, and the desulfurizer 12 removes sulfur components from the city gas. The city gas desulfurized by the desulfurizer 12 is reformed by the reformer 40 to generate fuel gas containing hydrogen. The fuel gas is supplied to the anode 42A of the FC stack 42 and causes a power generation reaction with the air supplied to the cathode 42B to obtain electric power, which is extracted from a line (not shown). Offgases from the anode 42A and the cathode 42B are delivered to the burner 44 and burned.

燃料電池システム10の発電運転中、露点計11は、ガス配管41の露点を測定し、測定結果を露点データとしてFC制御部45へ出力する。FC制御部45では、受信した露点データを入力日時と共にメモリ47の記憶領域47Bに記憶する。そして、メモリ47から、図5に示される露点対応運転処理が読み出され、プロセッサ46により実行される。 During the power generation operation of the fuel cell system 10, the dew point meter 11 measures the dew point of the gas pipe 41 and outputs the measurement result to the FC control unit 45 as dew point data. The FC control unit 45 stores the received dew point data in the storage area 47B of the memory 47 together with the input date and time. 5 is read from the memory 47 and executed by the processor 46. FIG.

まず、ステップS10で、記憶領域47Bから最新の露点データを読み出し、ステップS11で、露点データが閾値TH1以上か判断する。露点データが閾値TH1未満の場合には、ステップS10へ戻る。 First, in step S10, the latest dew point data is read from the storage area 47B, and in step S11, it is determined whether the dew point data is equal to or greater than the threshold value TH1. If the dew point data is less than the threshold TH1, the process returns to step S10.

露点データが閾値TH1以上の場合には、ステップS12で、水混入情報を当該燃料電池システム10のエリア情報Jと共に燃料電池運転管理装置20へ送信する。これにより、燃料電池運転管理装置20に水混入情報とエリア情報Jが登録される。 If the dew point data is equal to or greater than the threshold TH1, the water contamination information is transmitted to the fuel cell operation management device 20 together with the area information J of the fuel cell system 10 in step S12. As a result, the water contamination information and the area information J are registered in the fuel cell operation management device 20 .

次に、ステップS13で、電磁弁V1を閉鎖し、ステップS14で燃料電池システム10による発電を停止する。これにより、水混入のあるガスの供給が停止され、脱硫器12内の脱硫剤に水が吸着されることを抑制することができる。 Next, in step S13, the solenoid valve V1 is closed, and in step S14, power generation by the fuel cell system 10 is stopped. As a result, the supply of gas mixed with water is stopped, and adsorption of water to the desulfurizing agent in the desulfurizer 12 can be suppressed.

次に、ステップS20で、水状況確認処理を実行する。水状況確認処理は、図6に示されるように、まず、ステップS21で、水混入解消情報を受信したかどうかを判断する。水混入解消情報は、燃料電池運転管理装置20から送信される情報であり、燃料電池運転管理装置20において、水混入解消の情報を、エリア情報Jと共に受領した時に、当該水混入解消の情報を、該当するエリア情報Jのエリア内に設置される燃料電池システム10へ送信する情報である。ステップS21で、水混入解消情報を受信している場合には、そのまま水状況確認処理を終了する。 Next, in step S20, a water condition confirmation process is executed. In the water condition confirmation process, as shown in FIG. 6, first, in step S21, it is determined whether or not water contamination elimination information has been received. The water contamination elimination information is information transmitted from the fuel cell operation management device 20. When the fuel cell operation management device 20 receives the water contamination elimination information together with the area information J, the water contamination elimination information is transmitted. , is information to be transmitted to the fuel cell system 10 installed in the area of the corresponding area information J. In step S21, if the water contamination elimination information has been received, the water status confirmation process is terminated.

水混入解消情報を受信していない場合には、ステップS22で、正常確認時間Tが経過したかどうかを判断する。正常確認時間Tは、ステップS14で燃料電池システム10による発電を停止した後、水混入状態をチェックするために間隔を置く時間であり、例えば、30分、1時間など、予め設定しておく。正常確認時間Tは、一定の時間でもよいし、判断の回数を重ねるごとに短くしてもよい。例えば、フローの1回目~3回目1時間、4回目~6回目30分、7回目以降10、等に設定することができる。正常確認時間Tが経過していなければ、ステップS21へ戻る。 If the water contamination elimination information has not been received, it is determined in step S22 whether or not the normality confirmation time T has elapsed. The normality confirmation time T is a time interval for checking the state of water contamination after power generation by the fuel cell system 10 is stopped in step S14, and is set in advance to, for example, 30 minutes or 1 hour. The normality confirmation time T may be a constant time, or may be shortened as the number of determinations is repeated. For example, it can be set to 1 hour for the 1st to 3rd flow, 30 minutes for the 4th to 6th flow, 10 for the 7th and subsequent flows, and the like. If the normality confirmation time T has not elapsed, the process returns to step S21.

正常確認時間Tが経過した場合、ステップS23で、電磁弁V2を開放する。これにより、ガス配管41からパージ流路50へ都市ガスが流れ、露点計11により、流れた都市ガスの露点が測定され、記憶領域47Bに記憶される。ステップS24で、記憶領域47Bから最新の露点データを読み出し、ステップS25で、電磁弁V2を閉鎖する。露点データを収集するために一時的に電磁弁V2を開放し、短時間で閉鎖するので、パージ流路50へ供給される都市ガスは少量である。 When the normality confirmation time T has passed, the electromagnetic valve V2 is opened in step S23. As a result, the city gas flows from the gas pipe 41 to the purge passage 50, and the dew point of the flowing city gas is measured by the dew point meter 11 and stored in the storage area 47B. At step S24, the latest dew point data is read from the storage area 47B, and at step S25, the electromagnetic valve V2 is closed. Since the electromagnetic valve V2 is temporarily opened to collect the dew point data and then closed in a short time, the amount of town gas supplied to the purge flow path 50 is small.

ステップS26で、露点データが閾値TH2以下か判断する。判断が否定された場合には、ステップS21へ戻る。判断が肯定された場合には、露点が正常であり、水混入が解消されたと判断できるので、ステップS27で、水混入解消情報をエリア情報Jと共に燃料電池運転管理装置20へ送信し、水状況確認処理を終了する。水混入解消情報を受信した燃料電池運転管理装置20は、ネットワークNを通じて、水混入解消情報を、エリア情報Jと共に該当するエリア情報Jのエリア内に設置される燃料電池システム10へ送信する。 In step S26, it is determined whether the dew point data is equal to or less than the threshold TH2. If the determination is negative, the process returns to step S21. If the determination is affirmative, it can be determined that the dew point is normal and the water contamination has been eliminated. End the confirmation process. Upon receiving the water contamination elimination information, the fuel cell operation management device 20 transmits the water contamination elimination information together with the area information J to the fuel cell system 10 installed in the area of the area information J concerned.

次に、ステップS30(図5)のパージ処理を実行する。パージ処理は、図7に示されるように、ステップS32で、電磁弁V2を開放する。これにより、ガス配管41から水混入状態の可能性のある都市ガスがパージ流路50へ流れる。ステップS34で、パージ時間が経過するまで待機する。パージ時間は、ガス配管41内において、水混入状態の可能性のある都市ガスが水混入なしの都市ガスに置換されるのに要する時間であり、予め設定されている。 Next, the purge process of step S30 (FIG. 5) is executed. In the purge process, as shown in FIG. 7, the solenoid valve V2 is opened in step S32. As a result, the city gas possibly mixed with water flows from the gas pipe 41 to the purge passage 50 . In step S34, it waits until the purge time elapses. The purge time is the time required for replacing the city gas, which may be contaminated with water, with city gas without water in the gas pipe 41, and is set in advance.

ステップS34で、パージ時間が経過したと判断された後、ステップS36で電磁弁V2を閉鎖して、パージ処理を終了する。当該パージ処理により、ガス配管41内の分岐部よりも上流側に滞留している水混入ガスを排出することができる。 After it is determined in step S34 that the purge time has elapsed, the solenoid valve V2 is closed in step S36 to end the purge process. By this purging process, the water-mixed gas remaining upstream of the branched portion in the gas pipe 41 can be discharged.

次に、ステップS15(図5)で、電磁弁V1を開放し、ステップS16で燃料電池システム10による発電を再開し、露点対応運転処理を終了する。 Next, in step S15 (FIG. 5), the solenoid valve V1 is opened, and in step S16, power generation by the fuel cell system 10 is resumed, and the dew point operation process ends.

本実施形態の燃料電池システム10では、露点計11からの露点データが異常な水混入が疑われる閾値TH1以上の場合に、脱硫器12へのガス供給が停止される。これにより、水混入ガスの脱硫器12への流入が阻止され、脱硫剤の水吸着を抑制することができる。そして、脱硫剤に水が吸着されて硫黄成分が排出されることも抑制される。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, gas supply to the desulfurizer 12 is stopped when the dew point data from the dew point meter 11 is equal to or greater than the threshold TH1 at which abnormal water contamination is suspected. As a result, the water-containing gas is prevented from flowing into the desulfurizer 12, and the adsorption of water by the desulfurizing agent can be suppressed. In addition, the adsorption of water by the desulfurizing agent and the discharge of sulfur components are also suppressed.

また、脱硫器12へのガス供給を停止して、燃料電池システム10での発電を停止した後、正常確認時間T毎に少量のガスをパージ流路へ流し、露点計11で露点を測定するので、停止後の水混入状態を監視することができる。そして、測定された露点が、異常な水混入の解消を確認するための閾値TH2以下となった場合に、正常に戻り異常な水混入が解消されたと判断し、自動的に燃料電池システム10の発電運転を再開することができる。 Further, after stopping the gas supply to the desulfurizer 12 and stopping the power generation in the fuel cell system 10, a small amount of gas is allowed to flow into the purge passage every normal confirmation time T, and the dew point is measured by the dew point meter 11. Therefore, it is possible to monitor the state of water contamination after stopping. When the measured dew point becomes equal to or lower than the threshold TH2 for confirming that the abnormal water contamination has been eliminated, it is determined that the normal state has been restored and the abnormal water contamination has been eliminated, and the fuel cell system 10 is automatically operated. Power generation operation can be resumed.

また、燃料電池システム10の発電運転を再開前に、ガス配管41内のガスをパージ流路50へパージして、バーナ44へ送出するので、水混入のガスが脱硫器12へ流入することを抑制することができる。 Further, before restarting the power generation operation of the fuel cell system 10, the gas in the gas pipe 41 is purged to the purge passage 50 and sent to the burner 44, so that the gas mixed with water is prevented from flowing into the desulfurizer 12. can be suppressed.

なお、本実施形態では、パージ流路50を設けたが、パージ流路50は、設けなくてもよい。パージ流路50を設けない場合には、ステップS20の水状況確認処理において、ステップS23で電磁弁V1を開放し、ステップS25で電磁弁V1を閉鎖する。また、ステップS30のパージ処理は実行しない。このような場合でも、脱硫器12へ送出される水混入ガスは少量であるので、脱硫器12内の脱硫剤からの硫黄成分の放出を抑制することができる。 Although the purge channel 50 is provided in this embodiment, the purge channel 50 may not be provided. If the purge flow path 50 is not provided, the solenoid valve V1 is opened in step S23 and closed in step S25 in the water condition confirmation process of step S20. Also, the purge process in step S30 is not executed. Even in such a case, since a small amount of water-containing gas is sent to the desulfurizer 12, the release of sulfur components from the desulfurizing agent in the desulfurizer 12 can be suppressed.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では第1実施形態と同様の部分について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the invention will be described. In this embodiment, the same reference numerals are assigned to the same parts as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態の燃料電池システム70は、第1実施形態の燃料電池システム10のパージ流路50に代えて外部パージ流路51を備えている。外部パージ流路51以外の構成については、第1実施形態の燃料電池システム10と同一である。 The fuel cell system 70 of this embodiment includes an external purge channel 51 in place of the purge channel 50 of the fuel cell system 10 of the first embodiment. The configuration other than the external purge channel 51 is the same as that of the fuel cell system 10 of the first embodiment.

図8に示されるように、燃料電池システム70は、外部パージ流路51を備えている。外部パージ流路51は、ブロワB1よりも下流側、且つ脱硫器12よりも上流側に分岐接続されている。外部パージ流路51には、電磁弁V3が設けられている。電磁弁V3は、FC制御部45と接続されており、その開閉が制御される。 As shown in FIG. 8, the fuel cell system 70 has an external purge channel 51 . The external purge flow path 51 is branched and connected downstream of the blower B<b>1 and upstream of the desulfurizer 12 . The external purge flow path 51 is provided with an electromagnetic valve V3. The solenoid valve V3 is connected to the FC control unit 45 and its opening and closing is controlled.

外部パージ流路51の下流端は、熱源機60内のバーナ60Aと接続されている。熱源機60は、ガス給湯器や床暖設備など、水との熱交換を行うための熱源をバーナ60Aの燃焼熱とする器機である。電磁弁V1、V3の開閉により、ガス配管41からのガス供給先が、脱硫器12側とバーナ44側のいずれかに切り換えられる。 A downstream end of the external purge flow path 51 is connected to a burner 60A inside the heat source device 60 . The heat source device 60 is a device, such as a gas water heater and floor heating equipment, which uses combustion heat of a burner 60A as a heat source for heat exchange with water. By opening and closing the solenoid valves V1 and V3, the gas supply destination from the gas pipe 41 is switched to either the desulfurizer 12 side or the burner 44 side.

次に、本実施形態の燃料電池システム70の作用について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 70 of this embodiment will be described.

燃料電池システム70の発電運転中、電磁弁V1は開放され電磁弁V3は閉鎖されている。 During the power generation operation of the fuel cell system 70, the solenoid valve V1 is opened and the solenoid valve V3 is closed.

燃料電池システム70の発電運転中、露点計11は、ガス配管41の露点を測定し、測定結果を露点データとしてFC制御部45へ出力する。FC制御部45では、受信した露点データを入力日時と共にメモリ47の記憶領域47Bに記憶する。そして、メモリ47から、図5に示される露点対応運転処理が読み出され、プロセッサ46により実行される。露点対応運転処理において、水状況確認処理は、図9に示すフローで行われる。 During the power generation operation of the fuel cell system 70, the dew point meter 11 measures the dew point of the gas pipe 41 and outputs the measurement result to the FC control unit 45 as dew point data. The FC control unit 45 stores the received dew point data in the storage area 47B of the memory 47 together with the input date and time. 5 is read from the memory 47 and executed by the processor 46. FIG. In the dew point operation process, the water condition confirmation process is performed according to the flow shown in FIG.

まず、ステップS21で、水混入解消情報を受信したかどうかを判断する。水混入解消情報を受信している場合には、そのまま水状況確認処理を終了する。水混入解消情報を受信していない場合には、ステップS22で、正常確認時間Tが経過したかどうかを判断する。正常確認時間Tが経過していなければ、ステップS21へ戻る。 First, in step S21, it is determined whether or not water contamination elimination information has been received. If the water contamination elimination information has been received, the water status confirmation process is terminated. If the water contamination elimination information has not been received, it is determined in step S22 whether or not the normality confirmation time T has elapsed. If the normality confirmation time T has not passed, the process returns to step S21.

正常確認時間Tが経過した場合、ステップS28で、電磁弁V3を開放する。これにより、ガス配管41から外部パージ流路51へ都市ガスが流れ、露点計11により、流れた都市ガスの露点が測定され、記憶領域47Bに記憶される。ステップS24で、記憶領域47Bから最新の露点データを読み出し、ステップS29で、電磁弁V3を閉鎖する。露点データを収集するために一時的に電磁弁V3を開放し、短時間で閉鎖するので、外部パージ流路51へ供給される都市ガスは少量である。 When the normality confirmation time T has passed, the electromagnetic valve V3 is opened in step S28. As a result, city gas flows from the gas pipe 41 to the external purge passage 51, and the dew point of the flowing city gas is measured by the dew point meter 11 and stored in the storage area 47B. At step S24, the latest dew point data is read from the storage area 47B, and at step S29, the electromagnetic valve V3 is closed. Since the electromagnetic valve V3 is temporarily opened to collect dew point data and then closed in a short time, the amount of city gas supplied to the external purge flow path 51 is small.

ステップS26で、露点データが閾値TH2以下か判断する。判断が否定された場合には、ステップS21へ戻る。判断が肯定された場合には、露点が閾値TH2以下であり、水混入が解消されたと判断できるので、ステップS27で、水混入解消情報をエリア情報Jと共に燃料電池運転管理装置20へ送信し、水状況確認処理を終了する。 In step S26, it is determined whether the dew point data is equal to or less than the threshold TH2. If the determination is negative, the process returns to step S21. If the determination is affirmative, the dew point is equal to or lower than the threshold TH2, and it can be determined that the water contamination has been eliminated. End the water status confirmation process.

次に、ステップS30(図5)のパージ処理を実行する。パージ処理は、図10に示されるように、ステップS33で、電磁弁V3を開放する。これにより、ガス配管41から水混入状態の可能性のある都市ガスが外部パージ流路51へ流れる。ステップS35で、パージ時間が経過するまで待機する。パージ時間は、ガス配管41内において、水混入状態の可能性のある都市ガスが水混入なしの都市ガスに置換されるのに要する時間であり、予め設定されている。 Next, the purge process of step S30 (FIG. 5) is executed. In the purge process, as shown in FIG. 10, the electromagnetic valve V3 is opened in step S33. As a result, the city gas, which may be mixed with water, flows from the gas pipe 41 to the external purge channel 51 . In step S35, it waits until the purge time elapses. The purge time is the time required for replacing the city gas, which may be contaminated with water, with city gas without water in the gas pipe 41, and is set in advance.

ステップS34で、パージ時間が経過したと判断された後、ステップS35で電磁弁V3を閉鎖して、パージ処理を終了する。当該パージ処理により、ガス配管41内の分岐部よりも上流側に滞留している水混入ガスを排出することができる。 After it is determined in step S34 that the purge time has elapsed, the solenoid valve V3 is closed in step S35 to end the purge process. By this purging process, the water-mixed gas remaining upstream of the branched portion in the gas pipe 41 can be discharged.

その後、ステップS15(図5)で、電磁弁V1を開放し、ステップS16で燃料電池システム10による発電を再開し、露点対応運転処理を終了する。 Thereafter, in step S15 (FIG. 5), the solenoid valve V1 is opened, and in step S16, power generation by the fuel cell system 10 is resumed, and the dew point corresponding operation process ends.

本実施形態の燃料電池システム70でも、露点計11からの露点データが異常な水混入が疑われる閾値TH1以上の場合に、脱硫器12へのガス供給が停止される。これにより、水混入ガスの脱硫器12への流入が阻止され、脱硫剤への水吸着を抑制することができる。そして、脱硫剤に水が吸着されて硫黄成分が排出されることも抑制される。 In the fuel cell system 70 of the present embodiment as well, the gas supply to the desulfurizer 12 is stopped when the dew point data from the dew point meter 11 is equal to or higher than the threshold TH1 at which abnormal water contamination is suspected. As a result, the water-containing gas is prevented from flowing into the desulfurizer 12, and adsorption of water to the desulfurizing agent can be suppressed. In addition, the adsorption of water by the desulfurizing agent and the discharge of sulfur components are also suppressed.

また、脱硫器12へのガス供給を停止して、燃料電池システム10での発電を停止した後、正常確認時間T毎に少量のガスをパージ流路へ流し、露点計11で露点を測定するので、停止後の水混入状態を監視することができる。そして、測定された露点が、異常な水混入の解消を確認するための閾値TH2以下となった場合に、正常に戻り異常な水混入が解消されたと判断し、自動的に燃料電池システム10の発電運転を再開することができる。 Further, after stopping the gas supply to the desulfurizer 12 and stopping the power generation in the fuel cell system 10, a small amount of gas is allowed to flow into the purge passage every normal confirmation time T, and the dew point is measured by the dew point meter 11. Therefore, it is possible to monitor the state of water contamination after stopping. When the measured dew point becomes equal to or lower than the threshold value TH2 for confirming that the abnormal water contamination has been eliminated, it is determined that the normal state has been restored and the abnormal water contamination has been eliminated, and the fuel cell system 10 is automatically operated. Power generation operation can be resumed.

また、燃料電池システム10の発電運転を再開前に、ガス配管41内のガスを外部パージ流路51へパージして、バーナ44へ送出するので、水混入したガスが脱硫器12へ流入することを抑制することができる。 Further, before restarting the power generation operation of the fuel cell system 10, the gas in the gas pipe 41 is purged to the external purge passage 51 and sent to the burner 44, so that the gas mixed with water does not flow into the desulfurizer 12. can be suppressed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above, and it goes without saying that it is possible to carry out various modifications without departing from the spirit of the present invention. be.

10、70 燃料電池システム
11 露点計
12 脱硫器
40 改質器
41 ガス配管
42 燃料電池セルスタック(燃料電池)
42A アノード(燃料極)
42B カソード(空気極)
44 バーナ(燃焼器)
45 FC制御部(ガス供給制御部)
48 ガス供給制御部
50 パージ流路
51 外部パージ流路(パージ流路)
60 熱源機
60A バーナ(燃焼器)
T 正常確認時間
TH1 閾値(水混入値)
TH2 閾値(正常範囲)
V1、V2、V3 電磁弁(ガス供給制御部)
10, 70 fuel cell system 11 dew point meter 12 desulfurizer 40 reformer 41 gas pipe 42 fuel cell stack (fuel cell)
42A anode (fuel electrode)
42B cathode (air electrode)
44 burner (combustor)
45 FC control unit (gas supply control unit)
48 gas supply control unit 50 purge channel 51 external purge channel (purge channel)
60 heat source machine 60A burner (combustor)
T normality confirmation time TH1 threshold (water contamination value)
TH2 threshold (normal range)
V1, V2, V3 Solenoid valve (gas supply controller)

Claims (11)

燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池と、
前記燃料極よりも上流側に設けられ、ガス配管から供給されるガスから硫黄成分を除去する脱硫器と、
前記脱硫器よりも上流側に設けられ、前記ガス配管を流れるガスの露点を測定する露点計と、
前記露点計で測定された露点が水混入値を超えた場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止する、ガス供給制御部と、
を備えた燃料電池システム。
a fuel cell that generates electricity by fuel gas supplied to the fuel electrode and air supplied to the air electrode;
a desulfurizer provided upstream of the fuel electrode for removing sulfur components from gas supplied from a gas pipe;
a dew point meter provided upstream of the desulfurizer for measuring the dew point of the gas flowing through the gas pipe;
a gas supply control unit that stops gas supply from the gas pipe to the desulfurizer when the dew point measured by the dew point meter exceeds the water contamination value;
A fuel cell system with
前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する、
請求項1に記載の燃料電池システム。
When the gas supply control unit determines that the water contamination is eliminated in the gas supplied to the gas pipeline after stopping the gas supply from the gas pipeline to the desulfurizer. , resuming gas supply from the gas pipe to the desulfurizer;
The fuel cell system according to claim 1.
前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止された後、予め設定した正常確認時間毎に前記ガス配管から前記露点計へのガス供給を実行し、前記露点計で測定される露点が正常範囲に低下した場合に、前記水混入解消状態であると判断する、
請求項2に記載の燃料電池システム。
The gas supply control unit executes gas supply from the gas pipe to the dew point meter at each predetermined normal confirmation time after the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped, and When the dew point measured by falls to the normal range, it is determined that the water contamination is eliminated.
3. The fuel cell system according to claim 2.
前記ガス供給制御部は、ネットワークを介して水混入解消状態である旨の通知を受信した場合に、前記水混入解消状態であると判断する、
請求項2に記載の燃料電池システム。
The gas supply control unit determines that the water contamination is eliminated when a notification indicating that the water contamination is eliminated is received via the network.
3. The fuel cell system according to claim 2.
前記脱硫器よりも上流側で前記脱硫器へ向かう前記ガス配管から分岐部で分岐されたパージ流路を有し、
前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する前に、前記ガス配管内のガスを前記パージ流路への供給へ切り換えて前記ガス配管内のガスをパージする、
請求項2~4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
having a purge flow path branched at a branch portion from the gas pipe heading for the desulfurizer on the upstream side of the desulfurizer;
When the gas supply control unit determines that the water contamination is eliminated in the gas supplied to the gas pipeline after stopping the gas supply from the gas pipeline to the desulfurizer. , before resuming gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, the gas in the gas pipe is switched to supply to the purge passage to purge the gas in the gas pipe;
The fuel cell system according to any one of claims 2-4.
前記露点計は、前記分岐部よりも上流側に設けられ、
前記ガス供給制御部は、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給が停止された後、予め設定した正常確認時間毎に前記ガス配管から前記露点計へのガス供給を実行し、前記正常確認時間に前記ガス配管から前記露点計を経て前記パージ流路へのガス供給を実行する、
請求項5に記載の燃料電池システム。
The dew point meter is provided upstream of the branch,
After the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped, the gas supply control unit executes the gas supply from the gas pipe to the dew point meter at each preset normal confirmation time to perform the normal confirmation. supplying gas from the gas pipe to the purge channel through the dew point meter at the same time;
The fuel cell system according to claim 5.
前記ガス配管から供給されるガスを改質する改質器及び前記改質器を昇温させる燃焼器を備え、
前記パージ流路は、前記燃焼器と接続されている、
請求項5または請求項6に記載の燃料電池システム。
A reformer for reforming the gas supplied from the gas pipe and a combustor for raising the temperature of the reformer,
the purge flow path is connected to the combustor;
7. The fuel cell system according to claim 5 or 6.
前記パージ流路は、熱源機の燃焼器と接続されている、
請求項5または請求項6に記載の燃料電池システム。
The purge flow path is connected to the combustor of the heat source machine,
7. The fuel cell system according to claim 5 or 6.
燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池へ、脱硫器を介してガスが供給される燃料電池システムを運転する、燃料電池システム運転方法であって、
前記脱硫器よりも上流側のガス配管を流れるガスの露点が水混入値を超えた場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止する、
燃料電池システム運転方法。
A fuel cell system operation method for operating a fuel cell system in which gas is supplied via a desulfurizer to a fuel cell that generates power by fuel gas supplied to a fuel electrode and air supplied to an air electrode, comprising:
when the dew point of the gas flowing through the gas pipe on the upstream side of the desulfurizer exceeds the water contamination value, gas supply from the gas pipe to the desulfurizer is stopped;
A method of operating a fuel cell system.
前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する、
請求項9に記載の燃料電池システム運転方法。
After stopping the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, when it is determined that the water contamination is eliminated in the gas supplied to the gas pipe, the desulfurization is performed from the gas pipe. restart the gas supply to the vessel,
10. The fuel cell system operating method according to claim 9.
前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を停止した後、前記ガス配管へ供給されるガスへの水混入が解消された水混入解消状態であると判断した場合に、前記ガス配管から前記脱硫器へのガス供給を再開する前に、前記ガス配管内のガスを前記脱硫器と異なる部分へパージする、
請求項10に記載の燃料電池システム運転方法。
After stopping the gas supply from the gas pipe to the desulfurizer, when it is determined that the water contamination is eliminated in the gas supplied to the gas pipe, the desulfurization is performed from the gas pipe. purging the gas in the gas pipe to a portion different from the desulfurizer before resuming gas supply to the device;
11. The fuel cell system operating method according to claim 10.
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