JP7679707B2 - Fuel Cell Power Generation Equipment - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池発電装置に関する。 This disclosure relates to a fuel cell power generation device.
燃料電池の起動時において、燃料電池スタックの冷媒流路に滞留した気体を除去することで、発電量の低下を防止する燃料電池発電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 A fuel cell power generation system is known that prevents a decrease in the amount of power generated by removing gas trapped in the coolant flow path of the fuel cell stack when the fuel cell is started (see, for example, Patent Document 1).
絶縁油等の熱媒油または純水等の水は、燃料電池の冷却系統に流す熱媒体として使用されることが多い。熱媒油を熱媒体として使用する場合、燃料電池の起動時において、冷却系統に滞留した気体を除去することに加え、冷却系統に結露凝縮した水分や冷却系統に滞留した水を除去することが求められる。冷却系統に気体及び水分が混入していると、例えば、次のような不具合が発生しやすくなる。 Thermal oils such as insulating oil or water such as pure water are often used as heat transfer media to flow through the cooling system of a fuel cell. When using thermal oil as a heat transfer media, when starting up the fuel cell, in addition to removing gas trapped in the cooling system, it is also necessary to remove moisture that has condensed in the cooling system and water trapped in the cooling system. If gas and moisture are mixed into the cooling system, for example, the following problems are likely to occur:
・循環ポンプのキャビテーションによる損傷
・熱媒油の流量の変動に伴う熱媒油の温度変動
・冷却系統内の異常圧力上昇
・熱媒油の熱伝達性能の低下
・熱媒油の劣化による熱伝達性能及び絶縁性の低下
など。
- Damage due to cavitation in circulation pumps - Fluctuations in temperature of the thermal oil due to changes in the flow rate of the thermal oil - Abnormal pressure increases in the cooling system - Deterioration of the heat transfer performance of the thermal oil - Deterioration of the heat transfer performance and insulation properties of the thermal oil, etc.
しかしながら、従来の技術では、これらの不具合の原因となる気体(ガス)及び水分を冷却系統から十分に除去することが容易ではない。なお、気体と液体は、常温における相状態(気相と液相)及び熱力学的な物性が異なるため、脱気と脱水は、物質を除去する方法が基本的に異なる。 However, with conventional technology, it is not easy to sufficiently remove the gas and moisture that cause these problems from the cooling system. Furthermore, since gas and liquid have different phase states (gas phase and liquid phase) at room temperature and different thermodynamic properties, degassing and dehydration fundamentally differ in the methods of removing substances.
本開示は、冷却系統から気体及び水分を除去可能な燃料電池発電装置を提供する。 The present disclosure provides a fuel cell power generation device capable of removing gas and moisture from a cooling system.
本開示の一態様では、
燃料電池と、
前記燃料電池に熱媒油を供給する冷却系統と、
前記冷却系統に設けられ、前記冷却系統に前記熱媒油を循環させるポンプと、
前記冷却系統の頂部に設けられ、前記熱媒油を貯留するタンクと、
前記燃料電池の出口と前記ポンプの吸い込み口との間で前記熱媒油を加熱する加熱機器と、
前記タンク内の気体が溜まる上部空間に接続される遮断弁と、
前記冷却系統内の気体及び水が前記タンクを介して前記遮断弁から放出されるように、前記遮断弁を開ける制御装置と、を備える、燃料電池発電装置が提供される。
In one aspect of the present disclosure,
A fuel cell;
a cooling system for supplying thermal oil to the fuel cell;
a pump provided in the cooling system for circulating the thermal oil through the cooling system;
A tank provided at the top of the cooling system for storing the thermal oil;
a heating device for heating the thermal oil between an outlet of the fuel cell and a suction port of the pump;
a shutoff valve connected to an upper space in which gas accumulates in the tank;
a control device that opens the shutoff valve so that gas and water in the cooling system are released from the shutoff valve through the tank.
本開示の一態様によれば、冷却系統から気体及び水分を除去できる。 According to one aspect of the present disclosure, gas and moisture can be removed from the cooling system.
以下、実施形態を説明する。 The following describes the embodiment.
図1は、第1実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示す図である。図1に示す燃料電池発電装置11は、燃料ガス及び酸化ガスを導入して電気エネルギーへ変換する装置である。燃料電池発電装置11は、例えば、燃料電池13、直流-交流変換器12、冷却系統27、ポンプ28、ヒータ19、温度センサ17、膨張タンク24、油面計21、圧力センサ23、遮断弁29、制御装置20、温度センサ18及びバイパス経路26を備える。
Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation device according to the first embodiment. The fuel cell
燃料電池13は、水素やメタノールなどの燃料の化学エネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換する装置である。燃料電池13は、燃料極14、空気極15及び冷却板16を有する。燃料電池13は、燃料極14に供給された水素又は水素リッチなガスと、空気ブロア22によって空気極15に供給された反応空気に含まれる酸素との電気化学反応によって発電する。燃料電池13の発電により発生する熱は、セルスタック内に組み込まれた冷却板16により奪われ、燃料電池13の温度は、所定の運転温度に維持される。
The
燃料電池13は、燃料電池13の冷却用の熱媒油が導入される入口13bと、燃料電池13の冷却板16を経由した熱媒油が排出される出口13aとを有する。燃料電池13で発生した熱は、冷却板16から出口13aに排出される熱媒油と共に放出される。
The
直流-交流変換器12は、燃料電池13の発電により得られた直流電力を交流電力に変換して不図示の負荷に供給するDC-ACコンバータである。直流-交流変換器12は、燃料電池13の発電により得られた直流電力の電圧を、異なる電圧の直流電力に変換して不図示の負荷に供給する直流-直流変換器に置換されてもよい。
The DC-
冷却系統27は、燃料電池13に絶縁油等の熱媒油を供給する冷却回路である。冷却系統27は、例えば、燃料電池13に設けられた冷却板16と、燃料電池13の出口13aとポンプ28の吸い込み口28aと結ぶ出口経路27aと、ポンプ28の吐き出し口28bと燃料電池13の入口13bとを結ぶ入口経路27bとを含む。ポンプ28の吐き出し口28bから入口経路27bに吐き出された熱媒油は、冷却系統27を循環する。
The
ポンプ28は、冷却系統27に設けられる循環ポンプであり、冷却系統27に熱媒油を循環させる。ポンプ28は、熱媒油の入口である吸い込み口28aと、熱媒油の出口である吐き出し口28bとを有する。ポンプ28は、制御装置20により制御される不図示のモータにより動作する。
ヒータ19は、燃料電池13の出口13aとポンプ28の吸い込み口28aとの間で熱媒油を加熱する加熱機器の一例である。ヒータ19は、例えば、出口13aと吸い込み口28aとの間の出口経路27aに設けられる循環ヒータであり、出口経路27aに流れる熱媒油を加熱する。冷却系統27内の熱媒油を加熱する加熱機器は、循環ヒータ等のヒータに限られず、スタートアップバーナーなどの他の昇温設備でもよい。
The
温度センサ17は、ヒータ19と吸い込み口28aとの間で熱媒油の温度Tを測定し、測定された温度Tに応じたセンサ信号を制御装置20に出力する。温度センサ17は、例えば、出口経路27aのうちヒータ19の出口とポンプ28の吸い込み口28aとの間の経路部分に設けられ、ヒータ19の出口を通過した熱媒油の温度Tを測定する。図1に示す例では、温度センサ17は、膨張タンク24とヒータ19との間の温度Tを測定する。
The
膨張タンク24は、冷却系統27の出口経路27aから分岐し、ヒータ19の下流側で出口経路27aに接続されている。膨張タンク24は、例えば、熱媒油の膨張又は収縮を吸収する機能と、熱媒油中に発生したガスなどを抜いて大気中に放出する機能とを有する。膨張タンク24は、冷却系統27の頂部に設けられ、例えば、膨張タンク24内に貯留した熱媒油の液面レベルLが最上位の冷却板16よりも高くなるように設置されている(図1は、回路上の位置を示すものであり、実施の設置位置を示すものではない)。
The
油面計21は、膨張タンク24内の熱媒油の液面レベルLを計測し、計測された液面レベルLに応じた計測結果信号を制御装置20に出力する液面計である。
The
圧力センサ23は、膨張タンク24内の気体が溜まる上部空間の圧力Pを測定し、測定された圧力Pに応じたセンサ信号を制御装置20に出力する。
The
遮断弁29は、膨張タンク24内の気体が溜まる上部空間に接続され、制御装置20によって開閉駆動される。遮断弁29は、電磁駆動弁でも空気駆動弁でもよい。
Shut-off
制御装置20は、温度センサ17により測定された温度に応じて、冷却系統27に流れる熱媒油の流量を増減させるコントローラである。制御装置20は、例えば、温度センサ17により測定された温度Tに応じて、ポンプ28の吐き出し口28bから冷却系統27の入口経路27bに吐き出される熱媒油の流量を増減させることで、冷却系統27内のヒータ19を通過する熱媒油の流量を増減できる。制御装置20は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)である。
The
制御装置20は、ヒータ19を通電することで、ヒータ19によって熱媒油を加熱させ、ヒータ19を非通電にすることで、ヒータ19による熱媒油の加熱を停止させる。制御装置20は、ポンプ28の動作を制御し、具体的には、ポンプ28を動かすモータを駆動するインバータを制御する。
The
制御装置20の機能は、メモリに記憶されたプログラムによって、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが動作することにより実現されてもよい。制御装置20の機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよい。
The functions of the
制御装置20は、燃料電池発電装置11の起動時または冷却系統27に流れる熱媒体の温度が所定の温度閾値以下の場合、冷却系統27に流れる熱媒体をヒータ19により加熱することで、燃料電池13を早期に暖機する。
When the fuel cell
温度センサ18は、ポンプ28の吐き出し口28bと燃料電池13の入口13bとの間で熱媒油の温度tを測定し、測定された温度tに応じたセンサ信号を制御装置20に出力する。温度センサ18は、例えば、入口経路27bのうちポンプ28の吐き出し口28bと燃料電池13の入口13bとの間の経路部分に設けられ、入口13bに入る手前の熱媒油の温度tを測定する。
The
制御装置20は、温度センサ18により測定された温度tに応じて、冷却系統27に流れる熱媒油の流量を制御し、温度センサ17により測定された温度Tに応じて、冷却系統27に流れる熱媒油の流量の下限を増減させる。これにより、冷却系統27に流れる熱媒油の流量を燃料電池13の入口13b側の温度tに応じて調整でき、冷却系統27に流れる熱媒油の流量の下限をヒータ19の出口側の温度Tに応じて調整できる。
The
燃料電池発電装置11は、ポンプ28に並列に接続されたバイパス経路26を備えてもよい。バイパス経路26は、入口側が吐き出し口28bに接続され、出口側が吸い込み口28aに接続される循環路である。バイパス経路26には、調節弁25と熱交換器31が設けられている。冷却系統27は、ポンプ28から吐き出された熱媒油の一部が、燃料電池13の冷却板16に送られ、残余の熱媒油が、バイパス経路26上の熱交換器31及び調節弁25を経由してポンプ28の吸い込み口28a側へ戻されるように形成されている。
The fuel cell
制御装置20は、温度センサ18により測定された熱媒油の温度tに応じて調節弁25の開度を制御することにより、冷却系統27に流れる熱媒油の温度を調整する。制御装置20は、例えば、調節弁25の開度を制御することで、温度センサ18により測定された熱媒油の温度tが所定の目標温度になるように制御できる。これにより、制御装置20は、燃料電池13の温度を、燃料電池13の発電電流に対応した目標温度となるよう調整できる。
The
熱交換器31は、外部冷却水等の外部熱媒体が供給されることで、バイパス経路26に流れる熱媒油と熱交換する。外部熱媒体は、熱交換装置36を通過することにより熱交換され、放熱器38に供給される。放熱器38は、例えば、ファン等により外部熱媒体を空冷する冷却器である。放熱器38により温度が低下した外部熱媒体は、熱交換器31に供給される。
The
図2は、第1実施形態に係る燃料電池発電装置の起動方法の一例を示すフローチャートである。制御装置20は、燃料電池発電装置11の主電源の投入により起動すると(ステップS11)、遮断弁29を開けた状態で(ステップS13)、冷却系統27が熱媒油で満たされるように不図示の給油ポンプを動かして油張りを行う(ステップS15)。制御装置20は、ステップS15において、油面計21により計測された膨張タンク24内の熱媒油の液面の高さLが一定レベル以上になるまで、不図示の給油ポンプを動作させる。給油ポンプは、熱媒油を冷却系統27に冷却系統27の外部から供給するポンプである。
Figure 2 is a flow chart showing an example of a method for starting up the fuel cell power generation system according to the first embodiment. When the
ステップS17において、制御装置20は、遮断弁29を開けた状態で、冷却系統27内の熱媒油に含まれるガスを常温で除去する(常温脱気工程)。例えば、制御装置20は、熱媒油が冷却系統27を循環するようにポンプ28を動作させることで、タイマーで予め決められた脱気時間Tg、冷却系統27内の熱媒油を常温で脱気する。これにより、制御装置20は、熱媒油を冷却系統27内で循環させ、熱媒油に含まれる気体を、膨張タンク24を介して遮断弁29から放出させることができる。
In step S17, the
ステップS19において、制御装置20は、遮断弁29を開けた状態で、冷却系統27内の熱媒油に含まれるガスを高温で除去する(昇温脱気工程)。例えば、制御装置20は、冷却系統27内の熱媒油を加熱するヒータ19を作動させることで、熱媒油を昇温し高温で脱気する。これにより、制御装置20は、熱媒油の暖機とともに、熱媒油に含まれる気体を、膨張タンク24を介して遮断弁29から放出させることができる。つまり、昇温脱気工程を熱媒油及び燃料電池13の暖機工程と兼用できるので、燃料電池13の起動時間を短縮できる。
In step S19, the
ステップS21において、制御装置20は、遮断弁29を開けた状態で、冷却系統27内の熱媒油に含まれる水分を高温で除去する(昇温脱水工程)。例えば、制御装置20は、冷却系統27内の熱媒油を加熱するヒータ19を作動させることで、熱媒油を昇温し高温で脱水する。これにより、制御装置20は、熱媒油の暖機とともに、熱媒油に含まれる水分の蒸気を、膨張タンク24を介して遮断弁29から放出させることができる。つまり、昇温脱水工程を熱媒油及び燃料電池13の暖機工程と兼用できるので、燃料電池13の起動時間を短縮できる。
In step S21, the
ステップS23において、制御装置20は、ステップS21の昇温脱水工程を継続するか否かを判定する(脱水継続判定工程)。制御装置20は、例えば、温度センサ17により測定された温度Tが所定の温度閾値以上に上昇したか否かを判定することで、昇温脱水工程の継続要否を判定する。
In step S23, the
ステップS23において、制御装置20は、ヒータ19による熱媒油を加熱している状態で温度センサ17により測定された温度Tが、所定時間以上の一定状態を経てから所定の温度閾値以上に上昇したか否かを判定することで、継続要否を判定してもよい。所定時間以上の一定状態(温度維持状態)は、ヒータ19による加熱エネルギーが熱媒油の脱水に利用されている状態を表し、その温度維持状態後の温度Tの上昇は、熱媒油に含まれる水分がほとんど蒸発したとみなせるからである。
In step S23, the
ステップS23において、制御装置20は、ヒータ19による熱媒油の加熱を開始してから所定の加熱時間Thを超過したか否かを判定することで、ステップS21の昇温脱水工程の継続要否を判定してもよい。加熱時間Thは、タイマー等によりカウントされる。加熱時間Thは、予め設定された時間であり、その算出例については後述する。
In step S23, the
ステップS23において、制御装置20は、昇温脱水工程の継続要と判定した場合、昇温脱水工程を継続する(ステップS21)。一方、制御装置20は、昇温脱水工程の継続不要と判定した場合、遮断弁29を閉じて(ステップS25)、ヒータ19による熱媒油の加熱を停止することで、昇温脱水工程を完了させる(ステップS27)。
If the
制御装置20は、昇温脱水工程の完了後に、ステップS29の発電工程に推移し、燃料電池13による発電を開始させる。
After completing the heating and dehydration process, the
このように、第1実施形態によれば、冷却系統27から気体だけでなく水分も除去することが可能となる。
In this way, according to the first embodiment, it is possible to remove not only gas but also moisture from the
次に、上記の加熱時間Thの算出例について説明する。 Next, we will explain an example of how to calculate the heating time Th.
図3は、結露水量から蒸発に必要な時間を演算する方法の一例を示すフローチャートである。加熱時間Thは、この方法で算出された「蒸発に必要な時間」と同じ又はそれよりも長い時間に設定されるとよい。図3に示す方法は、制御装置20により実行され、制御装置20が、算出された時間に基づいて加熱時間Thを自動で設定してもよい。あるいは、人が、図3に示す方法に従って「蒸発に必要な時間」を予め算出し、算出された時間に基づいて加熱時間Thを導出してもよい。導出された加熱時間Thは、制御装置20のメモリやプログラムに予め反映される。
Figure 3 is a flow chart showing an example of a method for calculating the time required for evaporation from the amount of condensation water. The heating time Th may be set to a time equal to or longer than the "time required for evaporation" calculated by this method. The method shown in Figure 3 may be executed by the
例えば、40℃と0℃との気温差において、相対湿度から空気の飽和水蒸気量差[g/m3]は、46.27(=51.12-4.85) [g/m3]と算出される。46.27 [g/m3]に冷却系統27の内容積0.16 [m3]を乗算することで、結露量は7.4 [g]と算出される(ステップS31)。ステップS33において、結露量に、比熱と100℃まで加熱する際の温度差Kとを乗算することで、結露水を蒸発させるために必要な熱量[kJ]が算出される(0.0074 [kg]×4.186 [kJ/kgK]×100 [K]=3.097 [kJ])。
For example, when the temperature difference is between 40°C and 0°C, the difference in the amount of saturated water vapor in the air [g/ m3 ] is calculated from the relative humidity to be 46.27 (=51.12-4.85) [g/ m3 ]. By multiplying 46.27 [g/ m3 ] by the internal volume of the
一方、ヒータ19の容量を25 [kW]、水比熱を4.186 [kJ/kgK]、熱媒油の比熱を1.8 [kJ/kgK]、熱媒油の質量を160 [kg]とする。このとき、ステップS35において、ヒータ19等の昇温設備の容量が熱媒油中の水分の蒸発に寄与する単位時間当たりの熱量は、2.7 [J/s]と算出される(25 [kW]×(0.0074×4.186/(160×1.8 + 0.0074×4.186)=0.0027 [kW]=2.7 [W]=2.7[J/s])。
On the other hand, the capacity of the
よって、ステップS37において、結露水量から蒸発に必要な時間(加熱時間Th)は、19分と算出される(3.097 [kJ] /0.0027 [kJ/s] /3600 =0.32 [h]=19[min])。 Therefore, in step S37, the time required for evaporation (heating time Th) based on the amount of condensed water is calculated to be 19 minutes (3.097 [kJ] / 0.0027 [kJ/s] / 3600 = 0.32 [h] = 19 [min]).
図4は、第2実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示す図である。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図4に示す燃料電池発電装置41は、吸引ポンプ42、水分測定器43及びパージ弁44を備える。
Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation device according to the second embodiment. In the second embodiment, the explanation of the configuration, action, and effect similar to those of the first embodiment will be omitted or simplified by invoking the above explanation. The fuel cell
吸引ポンプ42は、冷却系統27に熱媒油を張込む工程が行われる前に、冷却系統27を減圧し相対湿度を下げて蒸発水分を吸い出すポンプである。吸引ポンプ42は、制御装置20により制御される不図示のモータにより動作する。
The
水分測定器43は、吸引ポンプ42の出力側の配管の水分量を測定し、測定された水分量に応じたセンサ信号を制御装置20に出力する。水分測定器43の具体例として、露点計、水分分析計などが挙げられる。
The
パージ弁44は、冷却系統27内の蒸気を排出するための不活性乾燥ガス(例えば、窒素など)を冷却系統27に注入する遮断弁である。パージ弁44は、例えば、出口経路27aのうちヒータ19と出口13aとの間の経路部分に接続され、当該経路部分から不活性乾燥ガスを冷却系統27に注入する。
The
図5は、第2実施形態に係る燃料電池発電装置の起動方法の一例を示すフローチャートである。制御装置20は、燃料電池発電装置41の主電源の投入により起動すると(ステップS41)、遮断弁29を閉じた状態で、冷却系統27内の熱媒油の脱水を開始する(ステップS43)。
Figure 5 is a flow chart showing an example of a method for starting up a fuel cell power generation system according to the second embodiment. When the
ステップS45において、制御装置20は、冷却系統27に熱媒油を張る前に吸引ポンプ42を作動させることで、冷却系統27を減圧し、相対湿度を下げて、冷却系統27から蒸発水分を吸引ポンプ42から吸い出させる。例えば、大気圧の5分の1までの減圧により体積が5倍まで膨張すると、相対湿度は、約5分の1となり、飽和状態の20%となる。
In step S45, the
ステップS47において、制御装置20は、吸引ポンプ42による減圧を開始してから所定の減圧時間Tdpを超過したか否かを判定する。減圧時間Tdpは、例えば、水と熱媒油の蒸気圧の差に基づいて演算される。制御装置20は、所定の減圧時間Tdpが経過していない場合、吸引ポンプ42による減圧を継続する(ステップS45)。一方、制御装置20は、所定の減圧時間Tdpが経過した場合、ステップS49の判定処理を行う。
In step S47, the
ステップS49において、制御装置20は、水分測定器43により測定された水分量が所定の許容量Wa未満か否かを判定する。許容量Waは、例えば、熱媒油が性能上許容できる水分量に設定される。制御装置20は、水分量が許容量Wa以上の場合、吸引ポンプ42による減圧を継続する(ステップS45)。一方、制御装置20は、水分量が許容量Wa未満の場合、ステップS51の処理を行う。
In step S49, the
ステップS51において、制御装置20は、窒素などの不活性乾燥ガスを冷却系統27に注入して熱媒油内の不純物を流す出すパージを実施するため、パージ弁44を閉から開に切り替える。
In step S51, the
ステップS53において、制御装置20は、パージを開始してから所定のパージ時間Tpを超過したか否かを判定する。制御装置20は、所定のパージ時間Tpが経過していない場合、吸引ポンプ42による減圧を継続する(ステップS45)。一方、制御装置20は、所定のパージ時間Tpが経過した場合、パージ弁44を開から閉に切り替え(ステップS55)、吸引ポンプ42による減圧を停止させ、脱水工程を完了させる(ステップS57)。
In step S53, the
ステップS59において、制御装置20は、遮断弁29を開けた状態で、図2のステップS15と同様に、冷却系統27が熱媒油で満たされるように不図示の給油ポンプを動かして油張りを行う。ステップS61において、制御装置20は、図2のステップS17と同様に、熱媒油を常温で脱気する。ステップS63において、制御装置20は、図2のステップS19と同様に、熱媒油を昇温し高温で脱気する。制御装置20は、昇温脱水工程の完了後に、ステップS65の発電工程に推移し、燃料電池13による発電を開始させる。
In step S59, the
このように、第2実施形態によれば、冷却系統27から気体だけでなく水分も除去することが可能となる。
In this way, according to the second embodiment, it is possible to remove not only gas but also moisture from the
また、絶縁油等の熱媒油を使用する従来の燃料電池発電システムでは、脱水工程の際には、作業員が現場に赴いて、その都度、脱水工程のための調整作業の工数が発生していた。これに対し、第1及び第2実施形態に係る燃料電池発電装置及びその起動方法によれば、脱水及び脱水完了の検知が自動化されるので、脱水工程の自動化が可能となる。脱水工程の自動化により、例えば、
・脱水調整作業を省人化
・脱水作業ミス(脱水未完了、ヒューマンエラー)の低減
・脱水作業の段取り替えの手間時間の削減
・遠隔起動(リモートスタートアップ)の実現
・起動シーケンスに則った全自動運転の実現
などの効果が得られる。
Furthermore, in conventional fuel cell power generation systems that use thermal oil such as insulating oil, workers must visit the site during the dehydration process, and labor is required for adjustment work for the dehydration process each time. In contrast, the fuel cell power generation device and start-up method thereof according to the first and second embodiments automates dehydration and detection of completion of dehydration, making it possible to automate the dehydration process. By automating the dehydration process, for example,
The system has the following benefits: - Labor saving for dehydration adjustment work - Reduction in dehydration work mistakes (incomplete dehydration, human error) - Reduction in the labor time required to change the dehydration work setup - Realization of remote start-up - Realization of fully automatic operation in accordance with the start-up sequence.
以上、実施形態を説明したが、本開示の技術は上記の実施形態に限定されない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。 Although the embodiments have been described above, the technology of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. Various modifications and improvements are possible, such as combinations or substitutions with part or all of other embodiments.
11 燃料電池発電装置
12 直流-交流変換器
13 燃料電池
13a 出口
13b 入口
14 燃料極
15 空気極
16 冷却板
17 温度センサ
18 温度センサ
19 ヒータ
20 制御装置
21 油面計
22 空気ブロア
23 圧力センサ
24 膨張タンク
25 調節弁
26 バイパス経路
27 冷却系統
27a 出口経路
27b 入口経路
28 ポンプ
28a 吸い込み口
28b 吐き出し口
29 遮断弁
31 熱交換器
36 熱交換装置
38 放熱器
41 燃料電池発電装置
42 吸引ポンプ
43 水分測定器
44 パージ弁
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記燃料電池に熱媒油を供給する冷却系統と、
前記冷却系統に設けられ、前記冷却系統に前記熱媒油を循環させるポンプと、
前記冷却系統の頂部に設けられ、前記熱媒油を貯留するタンクと、
前記燃料電池の出口と前記ポンプの吸い込み口との間で前記熱媒油を加熱する加熱機器と、
前記タンク内の気体が溜まる上部空間に接続される遮断弁と、
前記冷却系統内の気体及び水が前記タンクを介して前記遮断弁から放出されるように、前記遮断弁を開ける制御装置と、を備える、燃料電池発電装置。 A fuel cell;
a cooling system for supplying thermal oil to the fuel cell;
a pump provided in the cooling system for circulating the thermal oil through the cooling system;
A tank provided at the top of the cooling system for storing the thermal oil;
a heating device for heating the thermal oil between an outlet of the fuel cell and a suction port of the pump;
a shutoff valve connected to an upper space in which gas accumulates in the tank;
a control device that opens the shutoff valve so that gas and water in the cooling system are released from the shutoff valve through the tank.
前記制御装置は、前記加熱機器による前記熱媒油の加熱を開始させ、前記温度センサにより測定された前記温度が所定の温度閾値以上に上昇すると、前記加熱機器による前記熱媒油の加熱を停止する、請求項2又は3に記載の燃料電池発電装置。 A temperature sensor is provided between the heating device and the intake port to measure the temperature of the thermal oil,
The fuel cell power generation apparatus of claim 2 or 3, wherein the control device starts heating the thermal oil by the heating equipment, and when the temperature measured by the temperature sensor rises above a predetermined temperature threshold, stops heating the thermal oil by the heating equipment.
前記制御装置は、前記冷却系統に前記熱媒油を張る前に前記吸引ポンプを作動させることで、前記冷却系統の水分を前記吸引ポンプから吸い出させる、請求項1に記載の燃料電池発電装置。 a suction pump for reducing the pressure in the cooling system;
2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the control device operates the suction pump before the thermal oil is poured into the cooling system, thereby causing the suction pump to suck out moisture in the cooling system.
前記制御装置は、前記吸引ポンプによる減圧を開始させ、所定の減圧時間が経過してから、前記パージ弁を開く、請求項6に記載の燃料電池発電装置。 a purge valve for injecting an inert dry gas into the cooling system;
7. The fuel cell power generation system according to claim 6, wherein the control device starts depressurization by the suction pump and opens the purge valve after a predetermined depressurization time has elapsed.
前記制御装置は、前記水分測定器により測定された前記水分量が所定の許容量よりも低い場合、前記パージ弁を開く、請求項7に記載の燃料電池発電装置。 a moisture meter for measuring the moisture content of the piping on the output side of the suction pump;
8. The fuel cell power generation system according to claim 7, wherein the control device opens the purge valve when the amount of moisture measured by the moisture meter is lower than a predetermined allowable amount.
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