JP6340861B2

JP6340861B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP6340861B2
Application number: JP2014062389A
Authority: JP
Inventors: 賢志安井
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015185460A

Description

本発明は、検出用燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a detection fuel cell.

燃料電池システムにおいては、水素ガス等のアノードガスが、燃料電池のアノード（燃料極）に供給され、空気等のカソードガスが、燃料電池のカソード（空気極）に供給される。そして、燃料電池は、供給されたアノードガス及びカソードガスを使用して発電する。燃料電池に供給されたアノードガスは、燃料電池で発電に使用された後、アノードオフガスラインを介して、燃料電池から排出される。また、燃料電池に供給されたカソードガスは、燃料電池で発電に使用された後、カソードオフガスラインを介して、燃料電池から排出される。 In the fuel cell system, an anode gas such as hydrogen gas is supplied to the anode (fuel electrode) of the fuel cell, and a cathode gas such as air is supplied to the cathode (air electrode) of the fuel cell. Then, the fuel cell generates power using the supplied anode gas and cathode gas. The anode gas supplied to the fuel cell is used for power generation in the fuel cell and then discharged from the fuel cell via the anode off-gas line. The cathode gas supplied to the fuel cell is used for power generation in the fuel cell, and then discharged from the fuel cell via the cathode offgas line.

このような燃料電池システムにおいて、アノードオフガスラインやカソードオフガスラインに検出用燃料電池を配置し、燃料電池から排出されるアノードオフガスやカソードオフガスを検知する技術が知られている（特許文献１参照。）。 In such a fuel cell system, a technique is known in which a detection fuel cell is disposed in an anode offgas line or a cathode offgas line to detect anode offgas or cathode offgas discharged from the fuel cell (see Patent Document 1). ).

特許第３６６４９２５号公報Japanese Patent No. 3664925

ところで、燃料電池システムにおいて、燃料電池が安定して発電を行うためには、適量のアノードガス及びカソードガスが燃料電池に供給される必要がある。そして、適量のアノードガス及びカソードガスが燃料電池に供給されている場合、燃料電池のアノードオフガスラインには、適量のアノードオフガスが排出され、カソードオフガスラインには、適量のカソードオフガスが排出される。そのため、燃料電池システムにおいては、アノードオフガスラインにおけるアノードオフガスが適量か否かを検知したり、カソードオフガスラインにおけるカソードオフガスが適量か否かを検知したりすれば、燃料電池が安定して発電しているか否かを知ることができる。 By the way, in the fuel cell system, in order for the fuel cell to generate power stably, it is necessary to supply appropriate amounts of anode gas and cathode gas to the fuel cell. When appropriate amounts of anode gas and cathode gas are supplied to the fuel cell, an appropriate amount of anode off gas is discharged to the anode off gas line of the fuel cell, and an appropriate amount of cathode off gas is discharged to the cathode off gas line. . Therefore, in a fuel cell system, if the anode offgas in the anode offgas line is detected in an appropriate amount, or if the cathode offgas in the cathode offgas line is detected in an appropriate amount, the fuel cell can stably generate power. You can know if you are.

しかし、特許文献１に記載された上記技術は、アノードオフガスやカソードオフガスを検知する技術ではあるものの、アノードオフガスラインにおけるカソードオフガスの漏れと、カソードオフガスラインにおけるアノードオフガスの漏れと、を検知するための技術である。そのため、上記技術は、アノードオフガスラインにおけるアノードオフガスが適量か否かを検知することはできないし、カソードオフガスラインにおけるカソードオフガスが適量か否かを検知することもできない。また、特許文献１に記載された上記技術においては、アノードオフガスラインやカソードオフガスラインの他に、２本の参照ラインを配置する必要があるため、燃料電池システムの構成が複雑になる。 However, although the technique described in Patent Document 1 is a technique for detecting anode offgas and cathode offgas, it detects cathode offgas leakage in the anode offgas line and anode offgas leakage in the cathode offgas line. Technology. Therefore, the above technique cannot detect whether or not the anode offgas in the anode offgas line is an appropriate amount, and cannot detect whether or not the cathode offgas in the cathode offgas line is appropriate. Further, in the above technique described in Patent Document 1, since it is necessary to arrange two reference lines in addition to the anode offgas line and the cathode offgas line, the configuration of the fuel cell system becomes complicated.

本発明は、簡単な構成で、オフガスラインにおけるオフガスが適量か否かを判断することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can determine whether or not the amount of off-gas in an off-gas line is an appropriate amount with a simple configuration.

本発明は、第１の燃料電池と、前記第１の燃料電池に接続され、前記第１の燃料電池からのアノードオフガスが流通するアノードオフガスラインと、前記アノードオフガスラインから分岐されて延出するアノードオフガス検出ラインと、前記アノードオフガス検出ラインに接続され、第２の燃料電池と、前記第２の燃料電池のアノードと電気的に接続される外管と、前記第２の燃料電池のカソードと電気的に接続される内管と、を有する燃料利用率センサと、前記外管及び前記内管と電気的に接続され、前記第２の燃料電池において発生する電流、電圧、及び抵抗値のうちの少なくとも１つを検出値として出力する検出部と、を備え、前記第２の燃料電池のアノードは、直接又は前記アノードオフガス検出ラインを介して、前記アノードオフガスラインを流通するアノードオフガスに接触し、前記内管は、内管内壁及び内管外壁を備える筒状を有し、前記内管内壁により、大気に連通する内管内空間が形成され、前記第２の燃料電池のカソードは、前記内管の一端開口を塞ぐように載置される燃料電池システムに関する。 The present invention includes a first fuel cell, an anode off-gas line connected to the first fuel cell, through which the anode off-gas from the first fuel cell flows, and a branch branched from the anode off-gas line. An anode offgas detection line; a second fuel cell connected to the anode offgas detection line; an outer tube electrically connected to an anode of the second fuel cell; and a cathode of the second fuel cell. A fuel utilization rate sensor having an electrically connected inner tube, and a current, voltage, and resistance value that are electrically connected to the outer tube and the inner tube and are generated in the second fuel cell. at least one and a detection unit for outputting as a detection value, the anode of the second fuel cell, directly or through the anode off gas detection line, said anode-off The inner pipe is in contact with the anode off-gas flowing through the sline, and the inner pipe has a cylindrical shape including an inner pipe inner wall and an inner pipe outer wall, and the inner pipe inner wall forms an inner pipe inner space communicating with the atmosphere. The fuel cell cathode of the present invention relates to a fuel cell system mounted so as to close one end opening of the inner tube.

また、前記外管は、外管内壁及び外管外壁を備える筒状を有し、前記外管の一端開口は、前記第２の燃料電池のアノードによって塞がれ、前記外管は、前記内管を囲むように配置されて、前記外管と前記内管とにより二重管構造が構成されることが好ましい。 The outer tube has a cylindrical shape including an outer tube inner wall and an outer tube outer wall. One end opening of the outer tube is closed by an anode of the second fuel cell, and the outer tube It is preferable that the outer tube and the inner tube are arranged so as to surround the tube, thereby forming a double tube structure.

また、前記燃料利用率センサは、前記内管内空間に大気を流通させる貫通孔を有し、前記アノードオフガス検出ラインの延出端の開口を塞ぐ弾性変形可能な蓋体を更に含むことが好ましい。 The fuel utilization rate sensor preferably further includes an elastically deformable lid that has a through-hole through which air flows in the inner pipe inner space and closes the opening of the extended end of the anode off-gas detection line.

また、前記アノードオフガス検出ラインの途中には、前記アノードオフガス検出ラインの外周を取り囲むように断熱材が設けられ、前記内管は、前記断熱材を境に、前記内管の一端側の高温領域と、前記内管の他端側の常温領域とに分けられていることが好ましい。 Further, a heat insulating material is provided in the middle of the anode off gas detection line so as to surround the outer periphery of the anode off gas detection line, and the inner pipe is a high temperature region on one end side of the inner pipe with the heat insulating material as a boundary. And the room temperature region on the other end side of the inner tube.

また、前記燃料利用率センサは、前記アノードオフガスラインの下方に配置されることが好ましい。 The fuel utilization rate sensor is preferably disposed below the anode off-gas line.

また、前記燃料利用率センサは、溶融部材と、落下部材と、受止部材と、を有する安全装置を更に備え、前記溶融部材は、前記内管の常温領域の前記内管内壁に設けられ、前記第２の燃料電池が破損した場合に、前記内管内空間にアノードオフガスが流入することで溶融し、前記落下部材は、前記溶融部材の上方側に前記溶融部材に当接して載置され、前記溶融部材が溶融することで前記内管内空間を落下し、前記受止部材は、前記溶融部材の下方側に配置され、落下した前記落下部材と共に前記内管内空間の大気への連通を遮断することが好ましい。 The fuel utilization rate sensor further includes a safety device having a melting member, a dropping member, and a receiving member, and the melting member is provided on an inner wall of the inner tube in a normal temperature region of the inner tube, When the second fuel cell is damaged, the anode off gas flows into the inner pipe space and melts, and the dropping member is placed in contact with the melting member above the melting member, When the melting member is melted, it falls in the inner pipe space, and the receiving member is disposed below the melting member, and together with the dropped member, the communication of the inner pipe space to the atmosphere is blocked. It is preferable.

また、前記燃料利用率センサは、前記内管と前記外管との間に配置されたガラスシールを備えることが好ましい。 The fuel utilization rate sensor preferably includes a glass seal disposed between the inner tube and the outer tube.

本発明は、簡単な構成で、オフガスラインにおけるオフガスが適量か否かを判断することができる燃料電池システムを提供することができる。 The present invention can provide a fuel cell system that can determine whether or not the amount of off-gas in the off-gas line is an appropriate amount with a simple configuration.

は、本発明の実施形態による燃料電池システム１を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention. は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０を示す拡大断面図である。These are expanded sectional views showing the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention. は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０の安全装置４８の周辺を示す要部拡大断面図である。These are the principal part expanded sectional views which show the periphery of the safety device 48 of the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention. は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０の検出用燃料電池４１の周辺を示す要部拡大断面図である。These are the principal part expanded sectional views which show the periphery of the fuel cell 41 for the detection of the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 by embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態による燃料電池システム１を示す概略図である。図２は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０を示す拡大断面図である。図３は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０の安全装置４８の周辺を示す要部拡大断面図である。図４は、本発明の実施形態による燃料電池システム１における燃料利用率センサ４０の検出用燃料電池４１の周辺を示す要部拡大断面図である。
以下の説明において、「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the periphery of the safety device 48 of the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the periphery of the fuel cell 41 for detection of the fuel utilization rate sensor 40 in the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention.
In the following description, “line” is a general term for a flow path, a path, a pipeline, and the like.

図１に示すように、燃料電池システム１は、第１の燃料電池としての燃料電池１１と、検出部としての電圧計１３と、制御部１４と、改質器１５と、燃焼器１６と、燃料ガス供給部２１と、改質水供給部２２と、空気供給部２３と、燃料利用率センサ４０と、を有する。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel cell 11 as a first fuel cell, a voltmeter 13 as a detection unit, a control unit 14, a reformer 15, a combustor 16, The fuel gas supply unit 21, the reforming water supply unit 22, the air supply unit 23, and the fuel utilization rate sensor 40 are included.

また、燃料電池システム１は、アノードガス供給ラインＬ１と、カソードガス供給ラインＬ２と、アノードオフガスラインＬ３と、アノードオフガス検出ラインＬ４と、カソードオフガスラインＬ５と、大気開放ラインＬ６と、燃料ガス供給ラインＬ７と、改質水供給ラインＬ８と、排ガスラインＬ９と、を有する。 Further, the fuel cell system 1 includes an anode gas supply line L1, a cathode gas supply line L2, an anode offgas line L3, an anode offgas detection line L4, a cathode offgas line L5, an air release line L6, and a fuel gas supply. It has a line L7, a reformed water supply line L8, and an exhaust gas line L9.

アノードガス供給ラインＬ１の一端部は、改質器１５に接続されている。アノードガス供給ラインＬ１の他端部は、燃料電池１１に接続されている。アノードガス供給ラインＬ１には、改質器１５において生成された水素や一酸化炭素、未反応のメタン、未利用の水蒸気等のアノードガスＧ１が流通する。 One end of the anode gas supply line L1 is connected to the reformer 15. The other end of the anode gas supply line L1 is connected to the fuel cell 11. An anode gas G1 such as hydrogen, carbon monoxide, unreacted methane, and unused steam generated in the reformer 15 flows through the anode gas supply line L1.

カソードガス供給ラインＬ２の一端部は、ブロワ（図示しない）やフィルタ（図示しない）等で構成された空気供給部２３に接続されている。カソードガス供給ラインＬ２の他端部は、燃料電池１１に接続されている。カソードガス供給ラインＬ２には、空気供給部２３から供給された空気等のカソードガスＧ２が流通する。 One end of the cathode gas supply line L2 is connected to an air supply unit 23 configured with a blower (not shown), a filter (not shown), and the like. The other end of the cathode gas supply line L2 is connected to the fuel cell 11. A cathode gas G2 such as air supplied from the air supply unit 23 flows through the cathode gas supply line L2.

アノードオフガスラインＬ３の一端部は、燃料電池１１に接続されている。アノードオフガスラインＬ３の他端部は、燃焼器１６に接続されている。アノードオフガスラインＬ３の途中には、分岐部Ｊ１としての穴が設けられている。分岐部Ｊ１には、筒状のアノードオフガス検出ラインＬ４の一端部の開口が、この穴と連通するように、アノードオフガスラインＬ３に接続されている。アノードオフガス検出ラインＬ４は、アノードオフガスラインＬ３から分岐されて下方へ延出している。アノードオフガス検出ラインＬ４の他端部（下端部）である延出端部の外周面には、図２及び図３に示すように、雄ネジ４９が設けられている。アノードオフガス検出ラインＬ４の他端部である延出端部の開口は、燃料利用率センサ４０を構成するキャップ４７及び蓋体４６により塞がれている。アノードオフガスラインＬ３、アノードオフガス検出ラインＬ４は、例えば、セラミックチューブで形成されている。 One end of the anode off gas line L3 is connected to the fuel cell 11. The other end of the anode off gas line L3 is connected to the combustor 16. In the middle of the anode off gas line L3, a hole as the branch portion J1 is provided. The branch J1 is connected to the anode offgas line L3 so that an opening at one end of the cylindrical anode offgas detection line L4 communicates with the hole. The anode off gas detection line L4 is branched from the anode off gas line L3 and extends downward. As shown in FIGS. 2 and 3, a male screw 49 is provided on the outer peripheral surface of the extended end that is the other end (lower end) of the anode off-gas detection line L4. The opening of the extended end that is the other end of the anode off gas detection line L4 is closed by a cap 47 and a lid 46 that constitute the fuel utilization rate sensor 40. The anode off gas line L3 and the anode off gas detection line L4 are formed of, for example, a ceramic tube.

アノードオフガス検出ラインＬ４の途中には、断熱材５１が設けられている。断熱材５１は、アノードオフガス検出ラインＬ４の外周を取り囲むように設けられている。これにより、アノードオフガス検出ラインＬ４、燃料利用率センサ４０を構成する内管４２及び外管４３は、断熱材５１を境に、アノードオフガス検出ラインＬ４、内管４２、及び外管４３の一端側の高温領域Ｈと、アノードオフガス検出ラインＬ４、内管４２、及び外管４３の他端側の常温領域Ｌとに分けられている。アノードオフガスラインＬ３及びアノードオフガス検出ラインＬ４には、燃料電池１１から排出されるアノードオフガスＧ３が流通する。 A heat insulating material 51 is provided in the middle of the anode off gas detection line L4. The heat insulating material 51 is provided so as to surround the outer periphery of the anode off-gas detection line L4. Thus, the anode off-gas detection line L4, the inner pipe 42 and the outer pipe 43 constituting the fuel utilization rate sensor 40 are one end side of the anode off-gas detection line L4, the inner pipe 42, and the outer pipe 43 with the heat insulating material 51 as a boundary. And the normal temperature region L on the other end side of the anode off-gas detection line L4, the inner tube 42, and the outer tube 43. The anode off gas G3 discharged from the fuel cell 11 flows through the anode off gas line L3 and the anode off gas detection line L4.

図１に示すように、カソードオフガスラインＬ５の一端部は、燃料電池１１に接続されている。カソードオフガスラインＬ５の他端部は、燃焼器１６に接続されている。カソードオフガスラインＬ５には、燃料電池１１から排出されるカソードオフガスＧ４が流通する。 As shown in FIG. 1, one end of the cathode offgas line L 5 is connected to the fuel cell 11. The other end of the cathode offgas line L5 is connected to the combustor 16. A cathode offgas G4 discharged from the fuel cell 11 flows through the cathode offgas line L5.

大気開放ラインＬ６の一端部は、燃料利用率センサ４０を構成する蓋体４６の貫通孔４６３に接続されている。大気開放ラインＬ６の他端部は、大気開放されている。大気開放ラインＬ６には、大気Ａ１が流通する。大気開放ラインＬ６は、例えば、セラミックチューブで形成されている。 One end of the open air line L6 is connected to the through hole 463 of the lid 46 constituting the fuel utilization rate sensor 40. The other end of the atmosphere release line L6 is open to the atmosphere. The atmosphere A1 flows through the atmosphere release line L6. The atmosphere release line L6 is formed of, for example, a ceramic tube.

燃料ガス供給ラインＬ７の一端部は、都市ガス等の燃料ガスＧ５を供給可能な燃料ガス供給部２１に接続されている。燃料ガス供給ラインＬ７の他端部は、改質器１５に接続されている。燃料ガス供給ラインＬ７には、燃料ガス供給部２１から供給された燃料ガスＧ５が流通する。 One end of the fuel gas supply line L7 is connected to a fuel gas supply unit 21 capable of supplying a fuel gas G5 such as city gas. The other end of the fuel gas supply line L7 is connected to the reformer 15. The fuel gas G5 supplied from the fuel gas supply unit 21 flows through the fuel gas supply line L7.

改質水供給ラインＬ８の一端部は、改質水（水蒸気）Ｗ１を供給可能な改質水供給部２２に接続されている。改質水供給ラインＬ８の他端部は、改質器１５に接続されている。改質水供給ラインＬ８には、改質水供給部２２から供給された改質水（水蒸気）Ｗ１が流通する。 One end of the reforming water supply line L8 is connected to a reforming water supply unit 22 that can supply reforming water (steam) W1. The other end of the reforming water supply line L8 is connected to the reformer 15. The reforming water (steam) W1 supplied from the reforming water supply unit 22 flows through the reforming water supply line L8.

排ガスラインＬ９の一端部は、燃焼器１６に接続されている。排ガスラインＬ９の他端部は、図示しない熱交換器等に接続されている。排ガスラインＬ９には、燃焼器１６から排出される排ガスＧ６が流通する。 One end of the exhaust gas line L9 is connected to the combustor 16. The other end of the exhaust gas line L9 is connected to a heat exchanger or the like (not shown). The exhaust gas G6 discharged from the combustor 16 flows through the exhaust gas line L9.

燃料電池１１は、高温型の燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）である。燃料電池１１は、複数の燃料電池セルが積層配置されて、燃料電池スタックとされたものである。燃料電池１１は、改質器１５から供給されたアノードガスＧ１及び空気供給部２３から供給されたカソードガスＧ２を使用して発電する。より具体的には、燃料電池１１は、アノードガスＧ１に含まれる水素及びカソードガスＧ２に含まれる酸素を使用して発電する。 The fuel cell 11 is a SOFC (solid oxide fuel cell) that is a high-temperature fuel cell. The fuel cell 11 is a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and arranged. The fuel cell 11 generates power using the anode gas G 1 supplied from the reformer 15 and the cathode gas G 2 supplied from the air supply unit 23. More specifically, the fuel cell 11 generates power using hydrogen contained in the anode gas G1 and oxygen contained in the cathode gas G2.

図２〜図４に示すように、燃料利用率センサ４０は、第２の燃料電池としての検出用燃料電池４１と、内管４２及びセル台４４と、外管４３と、ガラスシール４５と、蓋体４６と、キャップ４７と、安全装置４８とを有している。燃料利用率センサ４０は、アノードオフガス検出ラインＬ４に接続され、アノードオフガスラインＬ３の下方に配置されている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the fuel utilization rate sensor 40 includes a detection fuel cell 41 as a second fuel cell, an inner tube 42 and a cell base 44, an outer tube 43, a glass seal 45, A lid 46, a cap 47, and a safety device 48 are provided. The fuel utilization rate sensor 40 is connected to the anode offgas detection line L4 and is disposed below the anode offgas line L3.

蓋体４６は、ゴム製であり、弾性変形可能である。蓋体４６は、上部筒状部４６１と栓部４６２とを有している。上部筒状部４６１は、上方に延びる円筒状を有している。栓部４６２は、上部筒状部４６１の下端部の開口を塞いでいる。栓部４６２には、栓部４６２を上下方向に貫通する貫通孔４６３が形成されている。貫通孔４６３は、大径部４６４と小径部４６５とを有する。大径部４６４は、栓部４６２の上部に位置する。大径部４６４の下部は、徐々に縮径して小径部４６５に接続されている。小径部４６５は、栓部４６２の下部に位置する。貫通孔４６３は、内管４２の内周面により囲まれて形成された内管内空間４２１に大気Ａ１を連通させる。 The lid 46 is made of rubber and can be elastically deformed. The lid body 46 includes an upper cylindrical portion 461 and a plug portion 462. The upper cylindrical portion 461 has a cylindrical shape extending upward. The plug portion 462 closes the opening at the lower end portion of the upper cylindrical portion 461. The plug portion 462 is formed with a through hole 463 that passes through the plug portion 462 in the vertical direction. The through hole 463 has a large diameter part 464 and a small diameter part 465. The large diameter portion 464 is located on the top of the plug portion 462. The lower portion of the large diameter portion 464 is gradually reduced in diameter and connected to the small diameter portion 465. The small diameter portion 465 is located below the stopper portion 462. The through hole 463 allows the atmosphere A1 to communicate with the inner tube inner space 421 formed by being surrounded by the inner peripheral surface of the inner tube 42.

キャップ４７は、キャップ筒状部４７１と下端蓋板４７２とを有している。キャップ筒状部４７１は、栓部４６２の外径よりも大きな内径を有する円筒状を有している。キャップ筒状部４７１の内周面には、雌ネジ４７３が設けられており、雌ネジ４７３は、アノードオフガス検出ラインＬ４の延出端部の外周面に設けられた雄ネジ４９に噛合っている。この噛合いにより、キャップ４７はアノードオフガス検出ラインＬ４に固定されている。また、アノードオフガス検出ラインＬ４の内周面が栓部４６２の外周面に密着しているため、アノードオフガス検出ラインＬ４を流通するアノードオフガスＧ３は、アノードオフガス検出ラインＬ４の外部へ流出しないようにシールされている。下端蓋板４７２は、円盤状を有している。下端蓋板４７２の中央には、キャップ貫通孔４７４が形成されている。キャップ貫通孔４７４には、蓋体４６の下部が貫通している。 The cap 47 has a cap cylindrical portion 471 and a lower end cover plate 472. The cap cylindrical portion 471 has a cylindrical shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the plug portion 462. A female screw 473 is provided on the inner peripheral surface of the cap tubular portion 471, and the female screw 473 meshes with a male screw 49 provided on the outer peripheral surface of the extended end portion of the anode offgas detection line L4. Yes. By this meshing, the cap 47 is fixed to the anode off-gas detection line L4. Further, since the inner peripheral surface of the anode offgas detection line L4 is in close contact with the outer peripheral surface of the plug portion 462, the anode offgas G3 flowing through the anode offgas detection line L4 is prevented from flowing out of the anode offgas detection line L4. It is sealed. The lower end cover plate 472 has a disk shape. A cap through hole 474 is formed in the center of the lower end cover plate 472. The lower part of the lid 46 passes through the cap through hole 474.

外管４３は、ステンレス鋼等により構成されている。外管４３は、外管４３の内周面を有する外管内壁４３１、及び、外管４３の外周面を有する外管外壁４３２を備える円筒状を有している。外管４３の軸心方向における外管４３の長さは、２００ｍｍ程度であり、外径は１７ｍｍ程度である。外管４３は、内管４２を囲むように配置されている。これにより、外管４３と、内管４２とにより、二重管構造が構成される。 The outer tube 43 is made of stainless steel or the like. The outer tube 43 has a cylindrical shape including an outer tube inner wall 431 having an inner peripheral surface of the outer tube 43 and an outer tube outer wall 432 having an outer peripheral surface of the outer tube 43. The length of the outer tube 43 in the axial direction of the outer tube 43 is about 200 mm, and the outer diameter is about 17 mm. The outer tube 43 is disposed so as to surround the inner tube 42. Thereby, the outer tube 43 and the inner tube 42 constitute a double tube structure.

外管４３の他端部としての下端部の外周面は、蓋体４６の上部筒状部４６１の内周面に密着している。外管４３の下端部の開口は、蓋体４６の栓部４６２により塞がれている。外管４３の下端部は、電圧計１３に電気的に接続されている。外管４３の一端部としての上端部は、セル固定部４３３を有している。セル固定部４３３の中央には、上下方向にセル固定部４３３を貫通するアノードオフガス流通孔４３４が形成されている。アノードオフガス流通孔４３４の上部は、上方に向かって拡径するすり鉢状部４３５を有している。 The outer peripheral surface of the lower end portion as the other end portion of the outer tube 43 is in close contact with the inner peripheral surface of the upper cylindrical portion 461 of the lid body 46. The opening at the lower end of the outer tube 43 is blocked by a plug 462 of the lid 46. A lower end portion of the outer tube 43 is electrically connected to the voltmeter 13. An upper end portion as one end portion of the outer tube 43 has a cell fixing portion 433. In the center of the cell fixing portion 433, an anode off gas circulation hole 434 is formed that penetrates the cell fixing portion 433 in the vertical direction. The upper part of the anode off-gas circulation hole 434 has a mortar-shaped part 435 whose diameter is increased upward.

アノードオフガス流通孔４３４よりも下側のセル固定部４３３の部分は、下方へ向かって２段階に拡径している。１段目に拡径している部分には、ガラスシール４５を介して、検出用燃料電池４１の端縁、及び、検出用燃料電池４１の上面全面に設けられ検出用燃料電池４１の上面のアノードに密着した集電体４１２の端縁が固定されている。また、ガラスシール４５を介して、環状を有するマイカ４１３の端縁が固定されている。環状を有するマイカ４１３の中央には、集電体４１４が嵌め込まれている。集電体４１４は、検出用燃料電池４１の下面の中央部のカソードに密着すると共に、フランジ部４４１の中央の開口部に密着して開口部を塞いでいる。集電体４１２及び集電体４１４は、導電性を有すると共に、気体透過性を有している。アノードは、集電体４１２を介してセル固定部４３３に電気的に接続されている。カソードは、集電体４１４を介してフランジ部４４１に電気的に接続されている。 A portion of the cell fixing portion 433 below the anode off gas circulation hole 434 is expanded in two steps downward. The diameter-expanded portion of the first stage is provided on the edge of the detection fuel cell 41 and the entire upper surface of the detection fuel cell 41 via a glass seal 45. The edge of the current collector 412 in close contact with the anode is fixed. In addition, the edge of the annular mica 413 is fixed via the glass seal 45. A current collector 414 is fitted in the center of the annular mica 413. The current collector 414 is in close contact with the central cathode of the lower surface of the detection fuel cell 41 and is in close contact with the central opening of the flange portion 441 so as to close the opening. The current collector 412 and the current collector 414 have conductivity and gas permeability. The anode is electrically connected to the cell fixing part 433 via the current collector 412. The cathode is electrically connected to the flange portion 441 via the current collector 414.

２段目に拡径している部分には、ガラスシール４５を介して、セル台４４のフランジ部４４１の端縁が固定されている。即ち、ガラスシール４５は、集電体４１２を介してアノードと電気的に接続される外管４３と、集電体４１４を介してカソードと電気的に接続される内管４２及びセル台４４と、の間に配置されており、アノードと電気的に接続される外管４３と、カソードと電気的に接続される内管４２及びセル台４４と、の間の短絡を防止する。また、セル固定部４３３は、検出用燃料電池４１のアノードに電気的に接続されている。従って、アノードと電気的に接続される外管４３の一端部の開口は、検出用燃料電池４１のアノードによって塞がれている。アノードは、アノードオフガス検出ラインＬ４を介してアノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３に接触する。 The edge of the flange portion 441 of the cell base 44 is fixed to the portion where the diameter is increased in the second stage through a glass seal 45. That is, the glass seal 45 includes an outer tube 43 that is electrically connected to the anode via the current collector 412, an inner tube 42 that is electrically connected to the cathode via the current collector 414, and the cell base 44. Between the outer tube 43 electrically connected to the anode and the inner tube 42 and the cell base 44 electrically connected to the cathode are prevented. The cell fixing portion 433 is electrically connected to the anode of the detection fuel cell 41. Therefore, the opening at one end of the outer tube 43 that is electrically connected to the anode is closed by the anode of the fuel cell 41 for detection. The anode contacts the anode off gas G3 flowing through the anode off gas line L3 via the anode off gas detection line L4.

内管４２は、ステンレス鋼等により構成されている。内管４２は、内管４２の内周面を有する内管内壁４２３、及び、内管４２の外周面を有する内管外壁４２４を備える円筒状を有している。内管４２の他端部としての下端部は、図３に示すように、蓋体４６の大径部４６４と小径部４６５との接続部分を形成している蓋体４６の部分から上方に離れて、蓋体４６の大径部４６４に挿入されている。内管４２の下部には、割ピン４２５が設けられている。割ピン４２５は、内管４２の外方に向かって内管外壁４２４から突出している。また、内管４２を取り巻くようにして、圧縮バネ４２６が設けられている。圧縮バネ４２６の上端部は、割ピン４２５に当接している。割ピン４２５に代えて、内管外壁４２４に切り欠きが形成され、切り欠きに圧縮バネ４２６の上端部が固定されてもよい。圧縮バネ４２６の下端部は、大径部４６４の上部に形成された段部４６７に当接している。内管４２は、圧縮バネ４２６の付勢力により、上方へ付勢されている。これにより、後述のセル台４４のフランジ部４４１が集電体４１４に密着させられる。内管４２の下端部と、蓋体４６の大径部４６４と小径部４６５との接続部分を形成している蓋体４６の部分との間には、内管下方空間４６６が形成されている。 The inner tube 42 is made of stainless steel or the like. The inner tube 42 has a cylindrical shape including an inner tube inner wall 423 having an inner peripheral surface of the inner tube 42 and an inner tube outer wall 424 having an outer peripheral surface of the inner tube 42. The lower end portion as the other end portion of the inner tube 42 is separated upward from the portion of the lid body 46 forming the connecting portion between the large diameter portion 464 and the small diameter portion 465 of the lid body 46 as shown in FIG. The large-diameter portion 464 of the lid body 46 is inserted. A split pin 425 is provided below the inner tube 42. The split pin 425 protrudes from the inner tube outer wall 424 toward the outside of the inner tube 42. A compression spring 426 is provided so as to surround the inner tube 42. The upper end portion of the compression spring 426 is in contact with the split pin 425. Instead of the split pin 425, a notch may be formed in the inner pipe outer wall 424, and an upper end portion of the compression spring 426 may be fixed to the notch. The lower end portion of the compression spring 426 is in contact with a step portion 467 formed on the upper portion of the large diameter portion 464. The inner tube 42 is biased upward by the biasing force of the compression spring 426. Thereby, a flange portion 441 of the cell base 44 described later is brought into close contact with the current collector 414. An inner tube lower space 466 is formed between the lower end portion of the inner tube 42 and the portion of the lid body 46 that forms the connecting portion between the large diameter portion 464 and the small diameter portion 465 of the lid body 46. .

内管４２の下端部は、電圧計１３に電気的に接続されている。内管４２の内周面により形成される空間は、内管内空間４２１を構成する。内管内空間４２１は、大気開放ラインＬ６を通して大気Ａ１に連通する。内管４２の一端部としての上端部は、外形が縮径する上端縮径部４２２を有している。上端縮径部４２２は、セル台４４の下端部の開口に挿入されている。 The lower end portion of the inner tube 42 is electrically connected to the voltmeter 13. The space formed by the inner peripheral surface of the inner tube 42 constitutes the inner tube inner space 421. The inner pipe inner space 421 communicates with the atmosphere A1 through the atmosphere release line L6. The upper end portion as one end portion of the inner tube 42 has an upper end reduced diameter portion 422 whose outer diameter is reduced. The upper end reduced diameter portion 422 is inserted into the opening at the lower end portion of the cell base 44.

セル台４４は、ステンレス鋼等により構成されており、円筒状を有している。セル台４４の上部は、フランジ部４４１を有している。フランジ部４４１より上のセル台４４の部分に、検出用燃料電池４１のカソードは、電気的に接続されて載置されている。従って、第２の燃料電池としての検出用燃料電池４１のカソードは、セル台４４の上端開口を塞ぐことにより、内管４２の一端開口を塞ぐように載置されている。 The cell table 44 is made of stainless steel or the like and has a cylindrical shape. An upper portion of the cell base 44 has a flange portion 441. The cathode of the fuel cell for detection 41 is mounted on the portion of the cell base 44 above the flange portion 441 while being electrically connected. Accordingly, the cathode of the detection fuel cell 41 as the second fuel cell is placed so as to close the one end opening of the inner tube 42 by closing the upper end opening of the cell base 44.

安全装置４８は、常温領域Ｌに位置している内管４２の内周面に存在している。安全装置４８は、溶融部材４８１と、落下部材４８２と、受止部材４８３とを有している。溶融部材４８１は、内管４２の常温領域Ｌの内管内壁４２３（内管４２の内周面）に設けられている。溶融部材４８１は、内管内壁４２３から突出しているが、内管４２を一周するようには設けられておらず、内管４２の直径位置において対をなして設けられている。溶融部材４８１は、例えば、ロウ材や、ガラス材により構成され、例えば１００〜７００℃程度の融点（軟化点）を有する。溶融部材４８１は、検出用燃料電池４１が破損した場合に、内管内空間４２１にアノードオフガスＧ３が流入することで溶融する。 The safety device 48 exists on the inner peripheral surface of the inner tube 42 located in the normal temperature region L. The safety device 48 includes a melting member 481, a dropping member 482, and a receiving member 483. The melting member 481 is provided on the inner tube inner wall 423 (the inner peripheral surface of the inner tube 42) of the inner tube 42 in the normal temperature region L. The melting member 481 protrudes from the inner tube inner wall 423, but is not provided so as to go around the inner tube 42, and is provided in a pair at the diameter position of the inner tube 42. The melting member 481 is made of, for example, a brazing material or a glass material, and has a melting point (softening point) of about 100 to 700 ° C., for example. When the detection fuel cell 41 is damaged, the melting member 481 is melted by the anode off gas G3 flowing into the inner pipe inner space 421.

落下部材４８２は、内管４２の内径よりも径の小さい球形を有している。落下部材４８２は、溶融部材４８１の上方側に、溶融部材４８１に当接して載置される。落下部材４８２は、アノードオフガスＧ３の熱により溶融されない材料、例えば金属材料により形成される。落下部材４８２は、溶融部材４８１が溶融することで内管内空間４２１を落下する。受止部材４８３は、溶融部材４８１の下方側に存在しており、内管４２の内径が縮径するように、内管４２の内方へ突出している。受止部材４８３は、内管４２と一体成形されて構成されている。受止部材４８３は、内管内壁４２３の周方向に沿って全周にわたって形成されている。 The dropping member 482 has a spherical shape whose diameter is smaller than the inner diameter of the inner tube 42. The dropping member 482 is placed in contact with the melting member 481 above the melting member 481. The dropping member 482 is formed of a material that is not melted by the heat of the anode off gas G3, for example, a metal material. The dropping member 482 falls in the inner pipe inner space 421 when the melting member 481 is melted. The receiving member 483 exists below the melting member 481 and protrudes inward of the inner tube 42 so that the inner diameter of the inner tube 42 is reduced. The receiving member 483 is formed integrally with the inner tube 42. The receiving member 483 is formed over the entire circumference along the circumferential direction of the inner tube inner wall 423.

受止部材４８３は、溶融部材４８１が溶融することにより落下部材４８２が落下した場合に、上方側から落下する溶融部材４８１及び落下部材４８２を受け止める。これにより、落下部材４８２は、受止部材４８３との間に隙間がない状態で、受止部材４８３の全周にわたって当接する。そして、内管内空間４２１は、受止部材４８３、溶融部材４８１、及び落下部材４８２によって塞がれ、受止部材４８３は、落下した落下部材４８２と共に内管内空間４２１の大気Ａ１への連通を遮断する。 The receiving member 483 receives the melting member 481 and the dropping member 482 that fall from the upper side when the dropping member 482 falls due to the melting member 481 melting. Thereby, the dropping member 482 abuts over the entire circumference of the receiving member 483 with no gap between the dropping member 482 and the receiving member 483. The inner pipe inner space 421 is blocked by the receiving member 483, the melting member 481, and the dropping member 482, and the receiving member 483 blocks the communication of the inner pipe inner space 421 to the atmosphere A1 together with the dropped dropping member 482. To do.

検出用燃料電池４１は、アノードとカソードとの間に固体電解質を挟んだ一つの燃料電池セルであるボタンセルで構成されている。例えば、燃料電池セルは、燃料電池１１を構成する燃料電池セルと同じ組成のものが使用される。 The detection fuel cell 41 is formed of a button cell which is one fuel cell in which a solid electrolyte is sandwiched between an anode and a cathode. For example, the fuel cell having the same composition as the fuel cell constituting the fuel cell 11 is used.

図２において、矢印で示されるように、アノードオフガスＧ３は、アノードオフガスラインＬ３及びアノードオフガス検出ラインＬ４を流通し、大気Ａ１は、大気開放ラインＬ６を流通する。
このように検出用燃料電池４１を配置することによって、検出用燃料電池４１のアノードは、アノードオフガス検出ラインＬ４を介してアノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３に接触し、検出用燃料電池４１のカソードは、大気開放ラインＬ６を介して大気Ａ１に接触する。 In FIG. 2, as indicated by the arrows, the anode offgas G3 flows through the anode offgas line L3 and the anode offgas detection line L4, and the atmosphere A1 flows through the atmosphere release line L6.
By disposing the detection fuel cell 41 in this way, the anode of the detection fuel cell 41 comes into contact with the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3 via the anode offgas detection line L4, and the detection fuel cell 41 is detected. Of the cathode contacts the atmosphere A1 via the atmosphere release line L6.

検出用燃料電池４１は、アノードに接触するアノードオフガスＧ３及びカソードに接触する大気Ａ１を使用して発電する。より具体的には、検出用燃料電池４１は、アノードオフガスＧ３に含まれる水素及び大気Ａ１に含まれる酸素を使用して発電する。 The detection fuel cell 41 generates power using the anode off gas G3 that contacts the anode and the atmosphere A1 that contacts the cathode. More specifically, the detection fuel cell 41 generates power using hydrogen contained in the anode offgas G3 and oxygen contained in the atmosphere A1.

電圧計１３は、内管４２、外管４３及びセル台４４を介して検出用燃料電池４１のカソード及びアノードに電気的に接続されており、検出用燃料電池４１で発生した電圧を検出値Ｖ１として検出する。電圧計１３は、制御部１４に電気的に接続されており、検出値Ｖ１を制御部１４に出力する。
制御部１４は、燃料ガス供給部２１及び燃料電池１１に電気的に接続されている。制御部１４は、電圧計１３から出力された検出値Ｖ１に基づいて、制御信号を生成し、この制御信号を燃料ガス供給部２１及び燃料電池１１に出力する。 The voltmeter 13 is electrically connected to the cathode and anode of the detection fuel cell 41 via the inner tube 42, the outer tube 43, and the cell base 44, and the voltage generated in the detection fuel cell 41 is detected as a detected value V1. Detect as. The voltmeter 13 is electrically connected to the control unit 14 and outputs the detection value V1 to the control unit 14.
The control unit 14 is electrically connected to the fuel gas supply unit 21 and the fuel cell 11. The control unit 14 generates a control signal based on the detected value V 1 output from the voltmeter 13, and outputs this control signal to the fuel gas supply unit 21 and the fuel cell 11.

燃料ガス供給部２１は、燃料ガス供給ラインＬ７に都市ガス等の燃料ガスＧ５を供給する。また、燃料ガス供給部２１は、制御部１４から出力される制御信号に応じて、燃料ガス供給ラインＬ７に供給する燃料ガスＧ５の量を調整することが可能な構成となっている。例えば、燃料ガス供給部２１は、制御信号に基づいて燃料ガスＧ５の流量を調整することができる流量調整弁等を含んで構成される。
また、燃料電池１１は、制御部１４から出力される制御信号に応じて、発電量を調整することが可能な構成となっている。 The fuel gas supply unit 21 supplies a fuel gas G5 such as city gas to the fuel gas supply line L7. The fuel gas supply unit 21 is configured to be able to adjust the amount of the fuel gas G5 supplied to the fuel gas supply line L7 in accordance with a control signal output from the control unit 14. For example, the fuel gas supply unit 21 includes a flow rate adjustment valve that can adjust the flow rate of the fuel gas G5 based on the control signal.
Further, the fuel cell 11 is configured to be able to adjust the power generation amount according to the control signal output from the control unit 14.

改質器１５は、図示しない熱交換器を有している。改質器１５は、熱交換器によって発生した８００℃程度の高温において、燃料ガス供給部２１から供給された燃料ガスＧ５と、改質水供給部２２から供給された改質水（水蒸気）Ｗ１とから、アノードガスＧ１を生成する。このアノードガスＧ１は、燃料電池１１に供給される。
燃焼器１６は、燃料電池１１から排出されるアノードオフガスＧ３及びカソードオフガスＧ４を燃焼させて、排ガスＧ６として排ガスラインＬ９に排出する。 The reformer 15 has a heat exchanger (not shown). The reformer 15 includes the fuel gas G5 supplied from the fuel gas supply unit 21 and the reformed water (steam) W1 supplied from the reformed water supply unit 22 at a high temperature of about 800 ° C. generated by the heat exchanger. From this, an anode gas G1 is generated. The anode gas G1 is supplied to the fuel cell 11.
The combustor 16 burns the anode off-gas G3 and the cathode off-gas G4 discharged from the fuel cell 11, and discharges them as exhaust gas G6 to the exhaust gas line L9.

本実施形態による燃料電池システム１は、以下のように動作する。
燃料電池システム１が起動されると、燃料ガスＧ５は、燃料ガス供給部２１から燃料ガス供給ラインＬ７を介して改質器１５に供給される。また、改質水Ｗ１は、改質水供給部２２から改質水供給ラインＬ８を介して改質器１５に供給される。改質器１５は、燃料ガスＧ５と改質水Ｗ１とから、アノードガスＧ１を生成し、アノードガス供給ラインＬ１を介して、このアノードガスＧ１を燃料電池１１に供給する。空気供給部２３は、カソードガス供給ラインＬ２を介して、カソードガスＧ２を燃料電池１１に供給する。 The fuel cell system 1 according to the present embodiment operates as follows.
When the fuel cell system 1 is activated, the fuel gas G5 is supplied from the fuel gas supply unit 21 to the reformer 15 via the fuel gas supply line L7. The reforming water W1 is supplied from the reforming water supply unit 22 to the reformer 15 via the reforming water supply line L8. The reformer 15 generates the anode gas G1 from the fuel gas G5 and the reformed water W1, and supplies the anode gas G1 to the fuel cell 11 via the anode gas supply line L1. The air supply unit 23 supplies the cathode gas G2 to the fuel cell 11 via the cathode gas supply line L2.

燃料電池１１は、アノードガスＧ１及びカソードガスＧ２を使用して発電する。発電に使用されなかったアノードガスＧ１は、アノードオフガスＧ３として燃料電池１１からアノードオフガスラインＬ３に排出される。発電に使用されなかったカソードガスＧ２は、カソードオフガスＧ４として燃料電池１１からカソードオフガスラインＬ５に排出される。
アノードオフガスＧ３及びカソードオフガスＧ４は、燃焼器１６で燃焼し、排ガスＧ６として排ガスラインＬ９に排出される。 The fuel cell 11 generates power using the anode gas G1 and the cathode gas G2. The anode gas G1 that has not been used for power generation is discharged from the fuel cell 11 to the anode offgas line L3 as the anode offgas G3. The cathode gas G2 that has not been used for power generation is discharged from the fuel cell 11 to the cathode offgas line L5 as the cathode offgas G4.
The anode off-gas G3 and the cathode off-gas G4 are burned in the combustor 16 and are discharged to the exhaust gas line L9 as exhaust gas G6.

アノードオフガスラインＬ３に排出されたアノードオフガスＧ３は、アノードオフガス検出ラインＬ４を介して検出用燃料電池４１のアノードに接触する。一方、大気開放ラインＬ６を介して、大気Ａ１が検出用燃料電池４１のカソードに接触する。これにより、検出用燃料電池４１は、アノードオフガスＧ３及び大気Ａ１を使用して発電する。 The anode off gas G3 discharged to the anode off gas line L3 contacts the anode of the detection fuel cell 41 via the anode off gas detection line L4. On the other hand, the atmosphere A1 comes into contact with the cathode of the detection fuel cell 41 via the atmosphere release line L6. Thereby, the fuel cell for detection 41 generates power using the anode off gas G3 and the atmosphere A1.

電圧計１３は、検出用燃料電池４１で発生した電圧の値を検出値Ｖ１として検出し、この検出値Ｖ１を制御部１４に出力する。制御部１４は、検出値Ｖ１が、所定の範囲を下回る値であるか、所定の範囲を上回る値であるか、あるいは、所定の範囲に収まる値であるか、を判断する。ここで、所定の範囲とは、燃料電池システム１が正常に動作している状態（以下、正常な状態ということがある。）において、検出用燃料電池４１から発生する電圧の値が、取り得る範囲のことである。所定の範囲は、例えば、以下のように決定される。作業者が、燃料電池システム１が、所定の状態であることを確認した上で、検出用燃料電池４１で発生する電圧の値を測定する。そして、この電圧の値に許容誤差等のマージンが加味されて、所定の範囲は決定される。なお、所定の状態としては、例えば、燃料電池１１が発電する前の初期状態等のアノードオフガスＧ３の量及びカソードオフガスＧ４の量が既知の状態が考えられる。
所定の範囲の決定は、燃料電池システム１が起動されるたびに、毎回行われるようにしてもよい。 The voltmeter 13 detects the value of the voltage generated in the detection fuel cell 41 as a detection value V 1, and outputs this detection value V 1 to the control unit 14. The control unit 14 determines whether the detection value V1 is a value that falls below a predetermined range, a value that exceeds a predetermined range, or a value that falls within a predetermined range. Here, the predetermined range is a value of a voltage generated from the detection fuel cell 41 in a state where the fuel cell system 1 is operating normally (hereinafter sometimes referred to as a normal state). It is a range. The predetermined range is determined as follows, for example. After confirming that the fuel cell system 1 is in a predetermined state, the operator measures the value of the voltage generated in the fuel cell 41 for detection. A predetermined range is determined by adding a margin such as an allowable error to the voltage value. As the predetermined state, for example, a state in which the amount of the anode off gas G3 and the amount of the cathode off gas G4 in the initial state before the fuel cell 11 generates power is known can be considered.
The determination of the predetermined range may be performed every time the fuel cell system 1 is activated.

制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を下回る値であると判断した場合、燃料ガス供給部２１に対して、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を増加させるための制御信号を出力する。この制御信号によって、燃料ガス供給部２１は、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を増やすように制御されるため、改質器１５に供給される燃料ガスＧ５は増加する。 When the control unit 14 determines that the detected value V1 is less than the predetermined range, the control unit 14 causes the fuel gas supply unit 21 to increase the amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15. Is output. Due to this control signal, the fuel gas supply unit 21 is controlled to increase the amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15, so that the fuel gas G5 supplied to the reformer 15 increases.

制御部１４が、このような制御信号を出力する理由は以下の通りである。検出値Ｖ１が所定の範囲を下回るということは、検出用燃料電池４１のアノードに接触するアノードオフガスＧ３の水素濃度が、正常な状態におけるアノードオフガスＧ３の水素濃度に比べて低いということを意味する。また、アノードオフガスＧ３の水素濃度が、正常な状態における水素濃度に比べて低いということは、アノードオフガスＧ３の量が、正常な状態における量に比べて少ないということを意味し、すなわち、燃料電池１１へのアノードガスＧ１の供給量が不足していることを意味する。そして、アノードガスＧ１の供給量は、改質器１５への燃料ガスＧ５の供給量によって決まる。よって、制御部１４は、燃料電池１１へのアノードガスＧ１の供給量を増加させるために、燃料ガス供給部２１に対して、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を増加させるための制御信号を出力する。 The reason why the control unit 14 outputs such a control signal is as follows. That the detection value V1 falls below a predetermined range means that the hydrogen concentration of the anode offgas G3 that contacts the anode of the detection fuel cell 41 is lower than the hydrogen concentration of the anode offgas G3 in a normal state. . Further, the fact that the hydrogen concentration of the anode off gas G3 is lower than the hydrogen concentration in the normal state means that the amount of the anode off gas G3 is smaller than the amount in the normal state, that is, the fuel cell. 11 means that the supply amount of the anode gas G1 to 11 is insufficient. The supply amount of the anode gas G1 is determined by the supply amount of the fuel gas G5 to the reformer 15. Therefore, the control unit 14 increases the amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15 with respect to the fuel gas supply unit 21 in order to increase the supply amount of the anode gas G1 to the fuel cell 11. Output a control signal.

同様の理由により、制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を上回る値であると判断した場合には、燃料ガス供給部２１に対して、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を減少させるための制御信号を出力する。
また、制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲に収まる値であると判断した場合には、燃料ガス供給部２１に対して、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を現在の状態に維持させるための制御信号を出力する。
なお、燃料電池システム１の起動時においては、制御部１４は、燃料ガス供給部２１に対して所定の初期制御信号を出力する。燃料ガス供給部２１は、この所定の初期制御信号に基づいた量の燃料ガスＧ５を改質器１５に供給する。 For the same reason, when the control unit 14 determines that the detection value V1 exceeds the predetermined range, the amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15 with respect to the fuel gas supply unit 21 A control signal is output to decrease the.
Further, when the control unit 14 determines that the detected value V1 is a value that falls within a predetermined range, the control unit 14 sets the current amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15 to the fuel gas supply unit 21. A control signal for maintaining the state is output.
When the fuel cell system 1 is started up, the control unit 14 outputs a predetermined initial control signal to the fuel gas supply unit 21. The fuel gas supply unit 21 supplies the reformer 15 with an amount of the fuel gas G5 based on the predetermined initial control signal.

燃料電池システム１において、燃料電池１１へのアノードガスＧ１の供給量が不足していると、燃料電池１１のスタックが破損することがある。そのため、燃料電池システム１において、検出値Ｖ１が所定の範囲を下回った場合、改質器１５に対する燃料ガスＧ５の供給量を増加させる必要がある。
一方、燃料電池１１へのアノードガスＧ１の供給量が過剰になっても、燃料電池１１は、必ずしも破損しない。そのため、制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を上回る値であると判断した場合に、燃料ガス供給部２１に対して、改質器１５に供給する燃料ガスＧ５の量を現在の状態に維持させるための制御信号を出力してもよい。 In the fuel cell system 1, if the supply amount of the anode gas G1 to the fuel cell 11 is insufficient, the stack of the fuel cell 11 may be damaged. Therefore, in the fuel cell system 1, when the detected value V1 falls below a predetermined range, it is necessary to increase the supply amount of the fuel gas G5 to the reformer 15.
On the other hand, even if the supply amount of the anode gas G1 to the fuel cell 11 becomes excessive, the fuel cell 11 is not necessarily damaged. Therefore, when the control unit 14 determines that the detected value V1 exceeds the predetermined range, the control unit 14 sets the amount of the fuel gas G5 supplied to the reformer 15 to the fuel gas supply unit 21 in the current state. A control signal for maintaining the above may be output.

そのため、所定の範囲は、上限を有さず、下限のみを有する範囲とされてもよい。上述したように、検出値Ｖ１が所定の範囲を上回る値である場合及び検出値Ｖ１が所定の範囲に収まる値である場合において、制御部１４は、同じ制御（燃料ガス供給部２１に対して、現在の状態に維持させる制御）を行うことがあるからである。
例えば、所定の範囲は、０．９Ｖ以上である範囲に設定されてもよい。このように所定の範囲が設定された場合、制御部１４は、所定の範囲を下回る値（すなわち、所定の範囲外の値）であるか、所定の範囲に収まる値（すなわち、所定の範囲内の値）であるかを判断し、制御信号を出力することになる。
表１は、所定の範囲が０．９Ｖ以上である範囲に設定された場合における制御部１４の動作を例示した表である。 Therefore, the predetermined range may be a range having no upper limit and only a lower limit. As described above, when the detection value V1 is a value exceeding the predetermined range and when the detection value V1 is a value that falls within the predetermined range, the control unit 14 performs the same control (for the fuel gas supply unit 21). This is because control for maintaining the current state) may be performed.
For example, the predetermined range may be set to a range that is 0.9 V or more. When the predetermined range is set in this way, the control unit 14 determines whether the value is lower than the predetermined range (that is, a value outside the predetermined range) or falls within the predetermined range (that is, within the predetermined range). The control signal is output.
Table 1 is a table illustrating the operation of the control unit 14 when the predetermined range is set to a range of 0.9 V or more.

さらに、制御部１４は、燃料電池１１に対しても、制御信号を出力する。制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を下回る値であると判断した場合、燃料電池１１に対して、燃料電池１１の出力を低下させるための制御信号を出力する。この制御信号によって、燃料電池１１は、発電量が減少するように制御されるため、燃料電池１１の発電量は減少する。検出値Ｖ１が所定の範囲を下回るということは、燃料電池１１が、アノードガスＧ１の供給量に対して、過剰な発電量で発電していることを意味する。よって、制御部１４は、燃料電池１１の発電量を減少させるために、燃料電池１１に対して、燃料電池１１の出力を低下させるための制御信号を出力する。 Furthermore, the control unit 14 also outputs a control signal to the fuel cell 11. When the control unit 14 determines that the detected value V 1 is a value below a predetermined range, the control unit 14 outputs a control signal for reducing the output of the fuel cell 11 to the fuel cell 11. Due to this control signal, the fuel cell 11 is controlled so that the amount of power generation is reduced, so the amount of power generation of the fuel cell 11 is reduced. That the detection value V1 is below a predetermined range means that the fuel cell 11 is generating electricity with an excessive amount of power generation relative to the supply amount of the anode gas G1. Therefore, the control unit 14 outputs a control signal for reducing the output of the fuel cell 11 to the fuel cell 11 in order to reduce the power generation amount of the fuel cell 11.

そして、制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を上回る値であると判断した場合及び検出値Ｖ１が所定の範囲に収まる値であると判断した場合においては、燃料電池１１に対して、現在の状態に維持させるための制御信号を出力する。検出値Ｖ１が所定の範囲を上回るということは、燃料電池１１が、アノードガスＧ１の供給量に対して、不足する発電量で発電していることを意味する。しかし、燃料電池１１の発電量が不足していても、燃料電池１１は、必ずしも破損しない。よって、制御部１４は、検出値Ｖ１が所定の範囲を上回る値であると判断した場合、燃料電池１１に対して、現在の状態に維持させるための制御信号を出力する。 Then, when the control unit 14 determines that the detection value V1 is a value exceeding a predetermined range and when the detection unit V1 determines that the detection value V1 is a value that falls within the predetermined range, A control signal for maintaining the current state is output. That the detection value V1 exceeds the predetermined range means that the fuel cell 11 is generating electricity with a power generation amount that is insufficient with respect to the supply amount of the anode gas G1. However, even if the power generation amount of the fuel cell 11 is insufficient, the fuel cell 11 is not necessarily damaged. Therefore, when the control unit 14 determines that the detection value V1 exceeds the predetermined range, the control unit 14 outputs a control signal for maintaining the fuel cell 11 in the current state.

なお、制御部１４は、燃料ガス供給部２１及び燃料電池１１の両方に制御信号を出力してもよいし、燃料ガス供給部２１及び燃料電池１１のいずれか一方に制御信号を出力してもよい。 The control unit 14 may output a control signal to both the fuel gas supply unit 21 and the fuel cell 11, or may output a control signal to either the fuel gas supply unit 21 or the fuel cell 11. Good.

本実施形態の燃料電池システム１によれば、一つの燃料電池セルで構成された検出用燃料電池４１を一つ使用して、アノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３の量が適量か否かを判断することができる。そのため、本実施形態の燃料電池システム１によれば、アノードオフガスラインＬ３におけるアノードオフガスＧ３の量が適量か否かを判断できる燃料電池システムが、簡単な構成で実現される。 According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, whether or not the amount of the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3 is an appropriate amount by using one detection fuel cell 41 configured by one fuel cell. Can be judged. Therefore, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, a fuel cell system that can determine whether or not the amount of the anode offgas G3 in the anode offgas line L3 is an appropriate amount is realized with a simple configuration.

即ち、上記構成の実施形態に係る燃料電池システム１によれば、以下のような効果を得ることができる。上述のように、燃料電池システム１は、第１の燃料電池１１と、第１の燃料電池１１に接続され、第１の燃料電池１１からのアノードオフガスＧ３が流通するアノードオフガスラインＬ３と、アノードオフガスラインＬ３から分岐されて延出するアノードオフガス検出ラインＬ４と、アノードオフガス検出ラインＬ４に接続され、第２の燃料電池としての検出用燃料電池４１と、検出用燃料電池４１のアノードと電気的に接続される外管４３と、検出用燃料電池４１のカソードと電気的に接続される内管４２と、を有する燃料利用率センサ４０と、外管及び内管と電気的に接続され、検出用燃料電池４１において発生する電圧を検出値として検出する検出部１３と、を備える。検出用燃料電池４１のアノードは、アノードオフガス検出ラインＬ４を介して、アノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３に接触し、内管４２は、内管内壁４２３及び内管外壁４２４を備える筒状を有し、内管内壁４２３により、大気Ａ１に連通する内管内空間４２１が形成され、第２の燃料電池としての検出用燃料電池４１のカソードは、内管４２の一端開口を塞ぐように載置される。 That is, according to the fuel cell system 1 according to the embodiment having the above configuration, the following effects can be obtained. As described above, the fuel cell system 1 includes the first fuel cell 11, the anode off-gas line L3 connected to the first fuel cell 11, and through which the anode off-gas G3 from the first fuel cell 11 flows, the anode An anode offgas detection line L4 branched and extending from the offgas line L3, connected to the anode offgas detection line L4, a detection fuel cell 41 as a second fuel cell, and an anode of the detection fuel cell 41 are electrically connected A fuel utilization rate sensor 40 having an outer tube 43 connected to the inner tube 42 and an inner tube 42 electrically connected to the cathode of the detection fuel cell 41; and an outer tube and an inner tube electrically connected to detect And a detection unit 13 that detects a voltage generated in the fuel cell 41 as a detection value. The anode of the detection fuel cell 41 is in contact with the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3 via the anode offgas detection line L4, and the inner tube 42 is a cylindrical shape including an inner tube inner wall 423 and an inner tube outer wall 424. The inner tube inner wall 423 forms an inner tube inner space 421 communicating with the atmosphere A1, and the cathode of the detection fuel cell 41 as the second fuel cell is mounted so as to block one end opening of the inner tube 42. Placed.

この構成により、アノードオフガスＧ３と大気中の酸素とを用いて簡単な構成により検出用燃料電池４１において電圧を発生させることができる。これにより、検出用燃料電池４１において発生する電圧を検出することにより、アノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３の量が適量か否かを判断することができる。 With this configuration, it is possible to generate a voltage in the fuel cell 41 for detection with a simple configuration using the anode off gas G3 and oxygen in the atmosphere. Thereby, by detecting the voltage generated in the detection fuel cell 41, it is possible to determine whether or not the amount of the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3 is an appropriate amount.

また、外管は、外管内壁４３１及び外管外壁４３２を備える筒状を有し、外管としての外管４３の一端開口は、検出用燃料電池４１のアノードによって塞がれ、外管４３は、内管４２を囲むように配置されて、外管４３と内管４２とにより二重管構造が構成される。 The outer tube has a cylindrical shape including an outer tube inner wall 431 and an outer tube outer wall 432, and one end opening of the outer tube 43 serving as the outer tube is closed by the anode of the fuel cell 41 for detection. Are arranged so as to surround the inner tube 42, and the outer tube 43 and the inner tube 42 constitute a double tube structure.

この構成により、アノードオフガスＧ３が大気に漏れること、及び、大気がアノードオフガスラインＬ３に流入することを、容易に防止することができる。 With this configuration, it is possible to easily prevent the anode off gas G3 from leaking into the atmosphere and the atmosphere from flowing into the anode off gas line L3.

また、燃料利用率センサ４０は、内管内壁４２３の内管内空間４２１に大気Ａ１を流通させる貫通孔４６３を有し、アノードオフガス検出ラインＬ４の延出端の開口を塞ぐ弾性変形可能な蓋体４６を更に含む。 The fuel utilization rate sensor 40 has a through hole 463 through which the atmosphere A1 flows in the inner pipe inner space 421 of the inner pipe inner wall 423, and is an elastically deformable lid that closes the opening of the extended end of the anode offgas detection line L4. 46 is further included.

この構成により、アノードオフガスＧ３が大気に漏れること、及び、大気がアノードオフガスラインＬ３に流入することを、確実に防止することができる。 With this configuration, it is possible to reliably prevent the anode off gas G3 from leaking into the atmosphere and the atmosphere from flowing into the anode off gas line L3.

また、アノードオフガス検出ラインＬ４の途中には、アノードオフガス検出ラインＬ４の外周を取り囲むように断熱材５１が設けられている。この構成により、断熱材５１を境にして内管４２を、内管４２の一端側の高温領域Ｈと、内管４２の他端側の常温領域Ｌとに分けることができる。 Further, a heat insulating material 51 is provided in the middle of the anode off gas detection line L4 so as to surround the outer periphery of the anode off gas detection line L4. With this configuration, the inner tube 42 can be divided into a high temperature region H on one end side of the inner tube 42 and a normal temperature region L on the other end side of the inner tube 42 with the heat insulating material 51 as a boundary.

また、燃料利用率センサ４０は、アノードオフガスラインＬ３の下方に配置される。この構成により、常温領域Ｌで結露により生じた水を燃料利用率センサ４０の下部に溜めることができる。 The fuel utilization rate sensor 40 is disposed below the anode off gas line L3. With this configuration, water generated by condensation in the normal temperature region L can be stored in the lower portion of the fuel utilization rate sensor 40.

また、燃料利用率センサ４０は、溶融部材４８１と、落下部材４８２と、受止部材４８３と、を有する安全装置４８を更に備え、溶融部材４８１は、内管４２の常温領域Ｌの内管内壁４２３に設けられ、落下部材４８２は、溶融部材４８１の上方側に溶融部材４８１に当接して載置され、受止部材４８３は、溶融部材４８１の下方側に配置される。 The fuel utilization rate sensor 40 further includes a safety device 48 having a melting member 481, a dropping member 482, and a receiving member 483, and the melting member 481 is an inner tube inner wall of the inner tube 42 in the normal temperature region L. The dropping member 482 is provided in contact with the melting member 481 on the upper side of the melting member 481, and the receiving member 483 is disposed on the lower side of the melting member 481.

この構成により、検出用燃料電池４１が破損した場合に、内管内空間４２１にアノードオフガスＧ３が流入することで溶融部材４８１を溶融させることができる。溶融部材４８１が溶融することで落下部材４８２を、内管内空間４２１において落下させることができる。また、受止部材４８３は、落下した落下部材４８２と共に内管内空間４２１の大気Ａ１への連通を遮断することができる。 With this configuration, when the detection fuel cell 41 is damaged, the anode offgas G3 flows into the inner pipe inner space 421, whereby the melting member 481 can be melted. The dropping member 482 can be dropped in the inner pipe inner space 421 by melting the melting member 481. Further, the receiving member 483 can block communication of the inner pipe inner space 421 to the atmosphere A1 together with the dropped dropping member 482.

また、燃料利用率センサ４０は、セル台４４と外管４３との間に配置されたガラスシール４５を備える。この構成により、内管と外管との間の短絡を防止することができる。 In addition, the fuel utilization rate sensor 40 includes a glass seal 45 disposed between the cell base 44 and the outer tube 43. With this configuration, a short circuit between the inner tube and the outer tube can be prevented.

本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。例えば、本実施形態において、制御部１４は、燃料ガス供給部２１や燃料電池１１の制御を行っていたが、これに限定されない。例えば、空気供給部２３や空気調整弁等の制御を行ってもよい。本発明において、検出用燃料電池４１で得られた検出値Ｖ１は、燃料ガス供給部２１や空気供給部２３や燃料電池１１の制御に限られず、様々な用途に使用され得る。例えば、制御部１４は、検出値Ｖ１が、所定の範囲を下回った場合や上回った場合に、アラーム信号を出力して、作業者に注意を促すようにし、燃料ガス供給部２１や空気供給部２３や燃料電池１１を制御しないこともあり得る。また、制御部１４は、検出値Ｖ１が、所定の範囲を下回った場合や上回った場合に、燃料電池システム全体を停止させる制御を行うこともあり得る。
すなわち、本発明においては、アノードオフガスラインＬ３におけるアノードオフガスＧ３が適量か否かを判断した後、その判断結果を様々な用途に使用可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified within the technical scope described in the claims. For example, in the present embodiment, the control unit 14 controls the fuel gas supply unit 21 and the fuel cell 11, but is not limited to this. For example, the air supply unit 23 and the air regulating valve may be controlled. In the present invention, the detection value V1 obtained by the detection fuel cell 41 is not limited to the control of the fuel gas supply unit 21, the air supply unit 23, and the fuel cell 11, and can be used for various applications. For example, when the detected value V1 falls below or exceeds a predetermined range, the control unit 14 outputs an alarm signal to alert the operator, and the fuel gas supply unit 21 or the air supply unit 23 and the fuel cell 11 may not be controlled. Further, the control unit 14 may perform control to stop the entire fuel cell system when the detected value V1 falls below or exceeds a predetermined range.
That is, in the present invention, after determining whether or not the anode off gas G3 in the anode off gas line L3 is an appropriate amount, the determination result can be used for various purposes.

本実施形態においては、検出値として電圧が使用されていたが、電流又は抵抗値が使用されてもよい。また、電圧、電流及び抵抗値から選択されるいずれか２つ又はすべてが使用されてもよい。例えば、電力が検出値として使用されてもよい。すなわち、検出値は、電流、電圧及び抵抗値のいずれか一つ以上が使用されていればよい。 In the present embodiment, a voltage is used as a detection value, but a current or a resistance value may be used. Further, any two or all selected from the voltage, current, and resistance value may be used. For example, power may be used as the detection value. That is, the detection value may be any one or more of current, voltage, and resistance.

また、本実施形態においては、検出用燃料電池４１のアノードは、アノードオフガス検出ラインＬ４を介してアノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３に接触したが、この構成に限定されない。例えば、第２の燃料電池としての検出用燃料電池４１のアノードは、アノードオフガスラインＬ３を流通するアノードオフガスＧ３に、直接接触してもよい。 In the present embodiment, the anode of the detection fuel cell 41 is in contact with the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3 via the anode offgas detection line L4. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the anode of the detection fuel cell 41 as the second fuel cell may be in direct contact with the anode offgas G3 flowing through the anode offgas line L3.

本実施形態においては、燃料電池１１は、ＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）であったが、これに限定されない。また、検出用燃料電池４１は、一つの燃料電池セルで構成されていたが、２つ以上の燃料電池をスタック化したものであってもよい。検出用燃料電池４１を構成する燃料電池セルは、燃料電池１１を構成する燃料電池セルと同じ構成のものを用いていたが、これに限定されない。例えば、検出用燃料電池４１を構成する燃料電池セルは、燃料電池１１を構成する燃料電池セルと異なる種類のものであってもよい。 In the present embodiment, the fuel cell 11 is an SOFC (solid oxide fuel cell), but is not limited thereto. Further, the detection fuel cell 41 is composed of one fuel cell, but may be a stack of two or more fuel cells. Although the fuel cell constituting the detection fuel cell 41 has the same configuration as the fuel cell constituting the fuel cell 11, the fuel cell is not limited to this. For example, the fuel cell constituting the detection fuel cell 41 may be of a different type from the fuel cell constituting the fuel cell 11.

１燃料電池システム
１１燃料電池（第１の燃料電池）
１３電圧計（検出部）
１４制御部
４０燃料利用率センサ
４１検出用燃料電池（第２の燃料電池）
４２内管
４３外管
４５ガラスシール
４６蓋体
４８安全装置
５１断熱材
４２１内管内空間
４２３内管内壁
４２４内管外壁
４３１外管内壁
４３２外管外壁
４６３貫通孔
４８１溶融部材
４８２落下部材
４８３受止部材
Ｌ３アノードオフガスライン
Ｌ４アノードオフガス検出ライン
Ａ１大気
Ｇ３アノードオフガス
Ｈ高温領域
Ｌ常温領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 11 Fuel cell (1st fuel cell)
13 Voltmeter (detector)
14 control unit 40 fuel utilization rate sensor 41 fuel cell for detection (second fuel cell)
42 Inner tube 43 Outer tube 45 Glass seal 46 Lid 48 Safety device 51 Heat insulating material 421 Inner tube inner space 423 Inner tube inner wall 424 Inner tube outer wall 431 Outer tube inner wall 432 Outer tube outer wall 463 Through hole 481 Melting member 482 Falling member 483 Receiving Members L3 Anode off-gas line L4 Anode off-gas detection line A1 Atmosphere G3 Anode off-gas H High temperature region L Normal temperature region

Claims

A first fuel cell;
An anode offgas line connected to the first fuel cell and through which the anode offgas from the first fuel cell flows;
An anode off-gas detection line extending from the anode off-gas line.
Connected to the anode off-gas detection line, electrically connected to the second fuel cell, an outer tube electrically connected to the anode of the second fuel cell, and a cathode of the second fuel cell. A fuel utilization sensor having an inner tube;
A detection unit that is electrically connected to the outer tube and the inner tube and outputs at least one of a current, a voltage, and a resistance value generated in the second fuel cell as a detection value;
With
The anode of the second fuel cell is in contact with the anode offgas flowing through the anode offgas line directly or through the anode offgas detection line;
The inner tube has a cylindrical shape including an inner tube inner wall and an inner tube outer wall, and an inner tube inner space communicating with the atmosphere is formed by the inner tube inner wall,
The fuel cell system in which the cathode of the second fuel cell is placed so as to close one end opening of the inner tube.

The outer tube has a cylindrical shape including an outer tube inner wall and an outer tube outer wall, one end opening of the outer tube is closed by an anode of the second fuel cell, and the outer tube The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is disposed so as to surround and a double tube structure is configured by the outer tube and the inner tube.

The said fuel utilization rate sensor has a through-hole which distribute | circulates air | atmosphere to the said inner pipe inner space, and further contains the cover body which can be elastically deformed which block | closes the opening of the extension end of the said anode offgas detection line. The fuel cell system described in 1.

In the middle of the anode off-gas detection line, a heat insulating material is provided so as to surround the outer periphery of the anode off-gas detection line, and the inner pipe has a high-temperature region on one end side of the inner pipe with the heat insulating material as a boundary, The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell system is divided into a normal temperature region on the other end side of the inner tube.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel utilization rate sensor is disposed below the anode offgas line.

The fuel utilization rate sensor further includes a safety device having a melting member, a dropping member, and a receiving member,
The melting member is provided on the inner tube inner wall in the normal temperature region of the inner tube, and when the second fuel cell is damaged, the anode off gas flows into the inner tube inner space and melts.
The dropping member is placed in contact with the melting member on the upper side of the melting member, and the melting member melts to drop the inner pipe inner space,
6. The fuel cell system according to claim 4, wherein the receiving member is disposed on a lower side of the melting member and blocks communication of the inner pipe space with the atmosphere together with the dropped dropping member.

The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel utilization rate sensor includes a glass seal disposed between the inner tube and the outer tube.