(57)【要約】【課題】パッケージ内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、可燃性ガスが滞留するのを防止するためにパッケージ内を強制換気するに当たり、機器や配管からの放熱を最小限に抑える。排熱回収効率を向上させる。換気ファンで消費する電力を最小限に抑える。【解決手段】燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置１、燃料改質装置１により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体２を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部３を、換気ファン４により強制換気されるパッケージ５内に収納した燃料電池発電装置６である。制御部３の温度を検出するための温度検出手段７を設ける。温度検出手段７ａで検出する制御部３の温度に基づいて換気ファン４の制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置、燃料改質装置により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部を、換気ファンにより強制換気されるパッケージ内に収納した燃料電池発電装置において、制御部の温度を検出するための温度検出手段を設け、該温度検出手段で検出する制御部の温度に基づいて換気ファンの制御を行うことを特徴とする燃料電池換気ファン制御システム。
【請求項２】
燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置、燃料改質装置により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部を、換気ファンにより強制換気されるパッケージ内に収納した燃料電池発電装置において、パッケージ内の温度を検出するための温度検出手段を設け、該温度検出手段で検出するパッケージ内温度に基づいて換気ファンの制御を行うことを特徴とする燃料電池換気ファン制御システム。
【請求項３】
燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置、燃料改質装置により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部を、換気ファンにより強制換気されるパッケージ内に収納した燃料電池発電装置において、燃料改質装置のＣＯ除去器とＣＯ変成器の少なくとも一方を冷却する冷却ファンの運転時間に基づいて換気ファンの制御を行うことを特徴とする燃料電池換気ファン制御システム。
【請求項４】
換気ファンを複数台設置し、動作させる換気ファンの台数を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の燃料電池換気ファン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部をパッケージ内に収納した燃料電池発電装置において、パッケージ内を強制換気するためのファンを制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池発電装置において、パッケージ内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、また、可燃性ガスが滞留するのを防止するためにパッケージに換気ファンを設けてパッケージ内を強制換気することが行われている。例えば、特許文献１参照。
【０００３】
ところが、従来にあっては、換気ファンの風量の設定は、夏期にパッケージ内の温度が所定の温度以下になるように設定されることが通例であった。
【０００４】
このため、夏期以外の季節では、パッケージ内の温度が必要以上に低下し、燃料改質装置、燃料電池本体、排熱回収装置、配管等から放熱が大きくなり、排熱回収効率が悪くなるという問題が生じていた。また、必要以上に換気ファンを運転するため換気ファンでの消費電力が必要以上に大きくなり、発電効率の低下にもつながっていた。
【特許文献１】特開平９−２２３５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、パッケージ内を強制換気するに当たって、機器や配管からの放熱を最小限に抑え、排熱回収効率を向上させることができると共に換気ファンで消費する電力を最小限に抑えることができる燃料電池換気ファン制御システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池換気ファン制御システムは、燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置１、燃料改質装置１により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体２を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部３を、換気ファン４により強制換気されるパッケージ５内に収納した燃料電池発電装置６において、制御部３の温度を検出するための温度検出手段７ａを設け、該温度検出手段７ａで検出する制御部３の温度に基づいて換気ファン４の制御を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
このような構成とすることで、換気ファン４を運転してパッケージ５内を強制換気し、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、且つ、可燃性ガスが滞留するのを防止することができるのはもちろん、このような換気ファン４によるパッケージ５内の強制換気に当たって、温度の制限を最も受けやすい制御部３の温度情報に基づいて換気ファン４を制御して換気風量を調整でき、これによりパッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させることができる。
【０００８】
また、燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置１、燃料改質装置１により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体２を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部３を、換気ファン４により強制換気されるパッケージ５内に収納した燃料電池発電装置６において、パッケージ５内の温度を検出するための温度検出手段７ｂを設け、該温度検出手段７ｂで検出するパッケージ５内温度に基づいて換気ファン４の制御を行うことを特徴とするものであってもよい。
【０００９】
このような構成とすることで、換気ファン４を運転してパッケージ５内を強制換気し、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、且つ、可燃性ガスが滞留するのを防止することができるのはもちろん、このような換気ファン４によるパッケージ５内の強制換気に当たって、パッケージ５内の温度情報に基づいて換気ファン４を制御して換気風量を調整でき、これにより簡単にパッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させることができる。
【００１０】
また、燃料ガスから水素を製造する燃料改質装置１、燃料改質装置１により製造された水素と酸素を反応させて電気エネルギーを得る燃料電池本体２を含む発電装置の主要機器及び発電装置の電気的制御を行うための制御部３を、換気ファン４により強制換気されるパッケージ５内に収納した燃料電池発電装置６において、燃料改質装置１のＣＯ除去器とＣＯ変成器の少なくとも一方を冷却する冷却ファン８の運転時間に基づいて換気ファン４の制御を行うことを特徴とするものであってもよい。
【００１１】
このような構成とすることで、換気ファン４を運転してパッケージ５内を強制換気し、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、且つ、可燃性ガスが滞留するのを防止することができるのはもちろん、このような換気ファン４によるパッケージ５内の強制換気に当たって、燃料改質装置１のＣＯ除去器とＣＯ変成器の少なくとも一方を冷却するための冷却ファン８の運転時間に基づいて換気ファン４を制御して簡易に換気風量を調整でき、これによりパッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させることができる。
【００１２】
また、換気ファン４を複数台設置し、動作させる換気ファン４の台数を制御することが好ましい。
換気ファン４を制御して換気風量を調整するに当たって、複数台の換気ファン４のうち動作させる換気ファン４の台数を制御することで簡単に最適の換気風量に調整できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記のように、パッケージ内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、また、可燃性ガスが滞留するのを防止するために換気ファンを運転してパッケージ内を強制換気するに当たって、制御部の温度、あるいは、パッケージ内の温度、あるいは燃料改質装置のＣＯ除去器を冷却するための冷却ファンの運転時間に基づいて、換気ファンを制御することで、季節による外気温の変化や一日における外気温度の変化にかかわらず、機器や配管からの放熱を最小限に抑え、排熱回収効率を向上させることができると共に換気ファンで消費する電力を最小限に抑えることができ、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００１５】
図１には燃料電池発電装置６の一実施形態を示す概略構成図が示してある。燃料電池発電装置６の外郭を構成するパッケージ５内には、燃料改質装置１、燃料電池本体２、直流交流変換装置９、排熱回収装置１０、ブロア１１等の発電装置の主要機器が収納してある。パッケージ５内には更に発電装置の電気的制御を行うための制御部３を収納してある。また、パッケージ５にはパッケージ５内を強制換気するための換気ファン４が設けてある。図中１７はパッケージ５に設けた外気取入れ口であり、１８はパッケージ５に設けた排気口であり、換気ファン４を運転すると外気取入れ口１７からパッケージ５内に外気が流入し、排気口１８からパッケージ５外に強制換気により排気されるようになっている。
【００１６】
燃料改質装置１は、都市ガスに水蒸気を混合した燃料ガスから水素を製造するためのもので、燃料改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ除去器を備えており、燃料改質器で水蒸気改質反応により改質し、ＣＯ変成器でＣＯ変成を行い、ＣＯ除去器でＣＯ選択酸化を行って一酸化炭素を除去してＣＯ濃度の低い水素リッチの改質ガスを製造するようになっている。なお、図１に示すように、燃料改質装置１のＣＯ除去器においてＣＯ選択酸化反応を行うのに適した温度及び／又はＣＯ変成器においてシフト反応を行うのに適した温度を越えないように冷却するための冷却ファン８が設けてある。また、図中１５は燃料改質装置１への燃料ガスの供給や供給停止をするための弁であり、制御部３により開閉制御がされる。
【００１７】
燃料電池本体２は、燃料極１２、電解質１３、空気極１４が層となったセルを一単位とし、このセルをセパレータ（図示せず）を介して多数積層して構成してある。ここで、燃料極１２、空気極１４は気体を通す構造をしており、図２に示すように上記燃料改質装置１で製造した水素リッチの改質ガス、つまり水素を燃料極１２に供給し、空気極１４にブロア１１から空気を供給することで、水素は燃料極１２中の触媒の働きで電子を切り離して水素イオンになり、電解質１３はイオンしか通さないという性質を持っているため、切り離された電子は外に出て行き、電解質の中を移動した水素イオンは、反対側の空気極１４に送られた酸素と、外部から電線（外部回路）を通して戻ってきた電子と反応して水となる。このようにして発電した電気は直流なので、直流交流変換装置９により交流に変換するようになっている。
【００１８】
燃料改質装置１や燃料電池本体２から排出される排熱は凝縮器のような排熱回収装置１０により回収され、例えば、排熱を回収して冷水を温水にして利用する。
【００１９】
上記のようなシステムとなった燃料電池発電装置６において、燃料改質装置１及び燃料電池本体２における反応温度を保持して効率のよい運転状態を維持し、放熱によるパッケージ５内の過度の温度上昇を抑制するために、燃料改質装置１及び燃料電池本体２の外表面は厚い保温材により覆われ、その外表面からの熱放散によるパッケージ５内の温度上昇を換気ファン４によりパッケージ５内の空気を強制換気することにより冷却し、同時にパッケージ５内に可燃性ガスが滞留するのを防止するようにしている。
【００２０】
ここで、図１に示す実施形態においては、発電装置の電気的制御を行うための制御部３に該制御部３の温度を検出するための温度検出手段７ａを設けてあり、パッケージ５内において温度の制限を最も受けやすい制御部３の温度を情報に基づいて制御部３により換気ファン４を制御して換気風量を調整し、これにより、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、可燃性ガスが滞留するのを防止するというパッケージ５内の強制換気に当たって、パッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させるようになっている。
【００２１】
また、図３には本発明の燃料電池発電装置６の他の実施形態が示してある。本実施形態は換気ファン４の制御が前述の図１、図２に示す実施形態と異なるのみで、他の構成は前述の実施形態と同様であり、同じ構成については説明が重複するので省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００２２】
すなわち、前述の図１に示す実施形態においては、発電装置の電気的制御を行うための制御部３に該制御部３の温度を検出するための温度検出手段７ａを設けて、制御部３の温度を情報に基づいて制御部３により換気ファン４を制御して換気風量を調整するようにしているが、図３に示す実施形態においては、パッケージ５内にパッケージ５内の温度を検出するための温度検出手段７ｂを設けてある。なお、温度検出手段７ｂはパッケージ５内の上部に設けてパッケージ５内の上部の温度を検出するようにするのが好ましい。
【００２３】
そして、パッケージ５内の温度は制御部３の温度と相関があるので、このパッケージ５内の温度を温度検出手段７ｂにより検出し、温度検出手段７ｂで検出したパッケージ５内の温度情報を制御部３に入力し、このパッケージ５内の温度情報に基づいて制御部３により換気ファン４を制御して換気風量を調整し、これにより、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、可燃性ガスが滞留するのを防止するというパッケージ５内の強制換気を行うに当たって、パッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させるようになっている。
【００２４】
また、図４には本発明の燃料電池発電装置６の他の実施形態が示してある。本実施形態は換気ファン４の制御が前述の図１、図２に示す実施形態と異なるのみで、他の構成は前述の実施形態と同様であり、同じ構成については説明が重複するので省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００２５】
既に述べたように、燃料改質装置１には、燃料改質装置１のＣＯ除去器におけるＣＯ選択酸化反応を行うのに適した温度及び／又はＣＯ変成器においてシフト反応を行うのに適した温度を越えないように冷却するための冷却ファン８が設けてあるが、本実施形態においては、上記ＣＯ除去器を冷却するための冷却ファン８の運転時間をカウントし、この冷却ファン８の運転時間の情報に基づいて制御部３により換気ファン４を制御して換気風量を調整するようになっている。ここで、例えば、定格出力付近で運転しているある一定時間（例えば１時間）の間に何分間冷却ファン８が運転しているかをカウントすることにより、制御部３の温度やパッケージ５内の温度を類推し、これを元に、換気ファン４を制御して換気風量を調整する。これにより、パッケージ５内に収納した機器を正常動作可能な温度に保ち、可燃性ガスが滞留するのを防止するというパッケージ５内の強制換気に当たって、パッケージ５内の温度が上昇しすぎることを防止すると共に、燃料改質装置１、燃料電池本体２、他の機器、配管等からの放熱を最小限に止め、排熱回収効率を向上させることができる。
【００２６】
ところで、上記換気ファン４を制御して換気風量を調整するに当たっては、例えば、換気ファン４に印加する電圧や周波数をインバータ制御などにより調整することで行うことができるが、図５に示すようにパッケージ５に換気ファン４を複数台設置し、前述の各実施形態のように制御部３の温度、あるいは、パッケージ５内の温度、あるいは燃料改質装置１のＣＯ除去器を冷却するための冷却ファン８の運転時間の情報に基づいて、動作させる換気ファン４の台数を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上における燃料電池本体の模式図である。
【図３】本発明の燃料電池発電装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の燃料電池発電装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の燃料電池発電装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  燃料改質装置
２  燃料電池本体
３  制御部
４  換気ファン
５  パッケージ
６  燃料電池発電装置
７ａ  温度検出手段
７ｂ  温度検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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