專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括固體電解質(zhì)型燃料電池(S0FC)單電池的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，作為這種燃料電池系統(tǒng)，公知有使固體電解質(zhì)型燃料電池(以下也稱(chēng)為 S0FC)單電池構(gòu)成為無(wú)底或有底的筒形等，通過(guò)在該單電池的內(nèi)側(cè)或外側(cè)通入包含氫的燃 料氣體，同時(shí)在相反側(cè)通入氧化劑氣體(空氣)，來(lái)進(jìn)行發(fā)電反應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)。燃料氣 體是重整城市煤氣這種被重整氣體而得到的氣體，在進(jìn)行該重整的重整器中進(jìn)行所謂的水 蒸氣重整反應(yīng)(以下也稱(chēng)為SR)。提出了向該重整器供給純水的技術(shù)(例如參照下述專(zhuān)利 文獻(xiàn)1)。在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，記載了迅速地向重整器供給純水的技術(shù)。而且，在下述專(zhuān)利 文獻(xiàn)2中記載了向水箱供水的技術(shù)，以便即使在停水時(shí)也能夠使燃料電池系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本國(guó)特開(kāi)2008-135271號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本國(guó)特開(kāi)2008-53209號(hào)公報(bào)可是，由于S0FC模塊發(fā)電效率高，而使用的燃料氣體較少即可，所以具有只需非 常少的被重整氣體和水蒸氣即可的優(yōu)點(diǎn)。例如，在上述的水蒸氣重整反應(yīng)SR中，所需的水 量為每分鐘約8ml左右。另一方面，著眼于包括S0FC模塊的燃料電池系統(tǒng)特有的起動(dòng)方法時(shí)，由于上述的 水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，所以如果在起動(dòng)初始立即進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)SR則S0FC 模塊的溫度不會(huì)上升，無(wú)法上升至穩(wěn)定的運(yùn)行溫度。因而，在起動(dòng)初始僅向重整器送入空氣 和被重整氣體，進(jìn)行作為發(fā)熱反應(yīng)的部分氧化重整反應(yīng)(以下也稱(chēng)為P0X)。如果比較部分 氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR，則由于水蒸氣重整反應(yīng)SR的氫產(chǎn)生效率高，所以 要求隨著S0FC模塊的溫度上升而逐漸轉(zhuǎn)向水蒸氣重整反應(yīng)SR。因而，如果著眼于向重整器 供給的水量，則需要從完全不使用水的狀態(tài)順暢地轉(zhuǎn)向每分鐘約8ml的供水。在這種轉(zhuǎn)移 過(guò)程中，還有進(jìn)行兼用部分氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR的自熱重整反應(yīng)ATR的 情況。雖然鑒于上述的情況，應(yīng)該優(yōu)選從盡可能少的量逐漸增加向重整器供給的水量， 但是實(shí)際上進(jìn)行這種供水是極為困難的。包括S0FC模塊的燃料電池系統(tǒng)是如上所述的高 效的燃料電池系統(tǒng)，同時(shí)也是溫度非常高(約700°C)的燃料電池系統(tǒng)。例如，在一次起動(dòng) 并停止后再起動(dòng)時(shí)，向重整器供水的供水管的溫度變高，該供水管內(nèi)的水已蒸發(fā)的可能性 很高。如此很難在處于完全無(wú)水狀態(tài)的供水管中準(zhǔn)確地供給少量的水，但是如果對(duì)無(wú)法準(zhǔn) 確地向重整器供水這一情況置之不理，則在水不足的情況下有可能在重整器中發(fā)生碳析出 并損壞單電池或催化劑，而在水較多的情況下存在燃料電池模塊的溫度無(wú)法上升從而無(wú)法 進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行的情況。準(zhǔn)確地供給少量的水是很重要的，為了準(zhǔn)確地供給少量的水需要鉆 研利用流量測(cè)定方法或其測(cè)定結(jié)果的控制，在各種傳感器發(fā)生故障時(shí)如何進(jìn)行控制也是很 重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種燃料電池系統(tǒng)，其為包括 具備S0FC單電池的S0FC模塊的燃料電池系統(tǒng)，即使發(fā)生貯存用于供給重整器的水的水箱 中的貯水狀況發(fā)生異常，或設(shè)置于該水箱的水位檢測(cè)部件發(fā)生故障這樣的情況，也能夠盡 可能地持續(xù)運(yùn)行。為了解決上述課題，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是包括具備固體電解質(zhì)型燃料電池單 電池的燃料電池模塊的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池模塊具備進(jìn)行向所述燃 料電池單電池供給的燃料氣體的水蒸氣重整的重整器，所述燃料電池系統(tǒng)具備與燃燒經(jīng)過(guò) 所述燃料電池單電池后的燃料氣體而排出的排放氣體進(jìn)行熱交換的換熱器、用于向所述重 整器供水的供水部件、及控制所述供水部件的控制部件，所述供水部件具有作為向所述重 整器供給的水貯存所述換熱器的結(jié)露水的貯水箱、檢測(cè)所述貯水箱水位的水位檢測(cè)部件、 向所述重整器壓送貯存在所述貯水箱中的水的泵，所述控制部件以與所述燃料電池系統(tǒng)起 動(dòng)時(shí)的初始檢查相區(qū)別的形式，在開(kāi)始向所述換熱器供給排放氣體而經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，執(zhí) 行判斷所述水位檢測(cè)部件有無(wú)異常的異常判斷處理。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具備與從燃料電池單電池排出的排放氣體進(jìn)行熱交換的 換熱器和作為向重整器供給的水貯存換熱器的結(jié)露水的貯水箱。通過(guò)泵向重整器壓送貯存 在貯水箱中的水。由于需要穩(wěn)定地供給向重整器供給的水，所以設(shè)置有檢測(cè)貯水箱水位的 水位檢測(cè)部件。由于在本發(fā)明中以與燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的初始檢查相區(qū)別的形式，在開(kāi) 始向換熱器供給排放氣體而經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，執(zhí)行判斷水位檢測(cè)部件有無(wú)異常的異常判斷 處理，所以能夠在從開(kāi)始向換熱器供給排放氣體隔開(kāi)規(guī)定時(shí)間的任意時(shí)刻執(zhí)行異常判斷處 理。如此，通過(guò)控制執(zhí)行異常判斷處理的時(shí)刻，能夠按照換熱器開(kāi)始結(jié)露并在貯水箱中大概 已積存有結(jié)露水的時(shí)刻執(zhí)行異常判斷處理，例如即使未向貯水箱供給上水而僅積存結(jié)露水 時(shí)也能夠準(zhǔn)確并早期地判斷水位檢測(cè)部件有無(wú)異常。本申請(qǐng)方案2的燃料電池系統(tǒng)的特征為，在所述燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使所述重 整器的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)，所述控制部件在所 述重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異常判斷處理。在燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使重整器的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并轉(zhuǎn)入 自熱重整反應(yīng)或水蒸氣重整反應(yīng)這樣的使用水的重整反應(yīng)的本發(fā)明中，部分氧化重整反應(yīng) 是在重整器中不需要水的反應(yīng)。因而，通過(guò)在重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的階段執(zhí)行 異常判斷處理，能夠在可貯存結(jié)露水的狀態(tài)下且在重整器中還不需要水的階段判斷水位檢 測(cè)部件有無(wú)異常，能夠在最佳的時(shí)刻執(zhí)行切實(shí)的異常判斷。而且，通過(guò)持續(xù)部分氧化重整反 應(yīng)，能夠向燃料電池單電池供給加熱后的燃料氣體，能夠在加熱重整器的同時(shí)也加熱燃料 電池單電池。本申請(qǐng)方案3的燃料電池系統(tǒng)的特征為，所述控制部件在所述重整器中發(fā)生部分 氧化反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異常判斷處理，當(dāng)所述重整器溫度超過(guò)規(guī)定溫度但所述水位檢測(cè) 部件仍未檢測(cè)出水位時(shí)，以在所述重整器中不引發(fā)使用所述水的重整反應(yīng)的形式進(jìn)行控 制。如上所述，在燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使重整器的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并轉(zhuǎn)入自熱重整反應(yīng)或水蒸氣重整反應(yīng)這樣的使用水的重整反應(yīng)的本發(fā)明中，部分氧 化重整反應(yīng)是在重整器中不需要水的反應(yīng)。因而，通過(guò)在重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng) 的階段執(zhí)行異常判斷處理，能夠在可貯存結(jié)露水的狀態(tài)下且在重整器中還不需要水的階段 判斷水位檢測(cè)部件有無(wú)異常，能夠在最佳的時(shí)刻執(zhí)行切實(shí)的異常判斷。而且，當(dāng)重整器溫度 超過(guò)規(guī)定溫度但水位檢測(cè)部件仍未檢測(cè)出水位時(shí)，由于不清楚是水位檢測(cè)部件自身發(fā)生了 異常，還是無(wú)法貯存結(jié)露水，所以限制轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)，防止因水不足而引起的重整 器內(nèi)的碳析出。本申請(qǐng)方案4的燃料電池系統(tǒng)的特征為，在燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使所述重整器 的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)，所述供水部件具有用于 使向所述重整器供給的水成為純水的反浸透膜，所述貯水箱由配置在所述反浸透膜上游側(cè) 的第1水箱和配置在所述反浸透膜下游側(cè)即所述重整器側(cè)的第2水箱構(gòu)成，并設(shè)置有經(jīng)由 所述反浸透膜向所述第2水箱壓送貯存在所述第1水箱中的水的第1泵和向所述重整器壓 送貯存在所述第2水箱中的水的第2泵，在所述第1水箱及所述第2水箱中分別設(shè)置有所 述水位檢測(cè)部件，所述控制部件在所述重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異 常判斷處理，當(dāng)所述重整器溫度超過(guò)規(guī)定溫度但設(shè)置于所述第2水箱的所述水位檢測(cè)部件 仍未檢測(cè)出水位時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述第1泵向所述第2水箱強(qiáng)制地供水。在該方式中，由于在夾著反浸透膜配置的第1水箱及第2水箱中，當(dāng)設(shè)置在重整器 側(cè)的第2水箱中的水位檢測(cè)部件未檢測(cè)出水位時(shí)，驅(qū)動(dòng)第1泵從第1水箱經(jīng)由反浸透膜向 第2水箱強(qiáng)制地供水，所以如果設(shè)置在第2水箱中的水位檢測(cè)部件未發(fā)生異常則能夠檢測(cè) 出水位，能夠不必保留轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)而持續(xù)燃料電池系統(tǒng)的起動(dòng)運(yùn)行。本申請(qǐng)方案5的燃料電池系統(tǒng)的特征為，所述控制部件在以在所述重整器中不引 發(fā)使用所述水的重整反應(yīng)的形式進(jìn)行控制時(shí)，以在所述重整器中不使所述部分氧化重整反 應(yīng)的溫度上升至規(guī)定溫度以上的形式來(lái)執(zhí)行溫度抑制控制。根據(jù)該方式，由于在保留從部分氧化重整反應(yīng)轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)的狀態(tài)下， 以不使重整器的溫度上升至規(guī)定溫度以上的形式來(lái)執(zhí)行溫度抑制控制，所以能夠防止因過(guò) 度的溫度上升而對(duì)燃料電池單電池所產(chǎn)生的不良影響。本申請(qǐng)方案6的燃料電池系統(tǒng)的特征為，所述控制部件通過(guò)抑制向所述重整器供 給的被重整氣體的供給量來(lái)執(zhí)行所述溫度抑制控制。根據(jù)該方式，由于通過(guò)抑制向重整器供給的被重整氣體的供給量來(lái)執(zhí)行溫度抑制 控制，所以能夠以不使重整器的溫度上升至規(guī)定溫度以上的形式來(lái)更加切實(shí)地進(jìn)行抑制， 能夠切實(shí)地防止因過(guò)度的溫度上升而對(duì)燃料電池單電池所產(chǎn)生的不良影響。而且，由于不 需要另外設(shè)置用于冷卻重整器的冷卻裝置，所以能夠使燃料電池系統(tǒng)整體小型化。本申請(qǐng)方案7的燃料電池系統(tǒng)的特征為，所述控制部件在所述水位檢測(cè)部件未檢 測(cè)出水位的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，作為所述水位檢測(cè)部件發(fā)生異常的情況執(zhí)行對(duì)應(yīng)于 異常狀態(tài)的控制即異常處理控制，其在進(jìn)行通?？刂频耐ǔ?duì)應(yīng)控制之外另行設(shè)置。在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，如果使向換熱器供給排放氣體持續(xù)規(guī)定時(shí)間，則可 以認(rèn)為產(chǎn)生結(jié)露水并積存在貯水箱中的可能性較高。因而在該方式中，在水位檢測(cè)部件未 檢測(cè)出水位的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，則判斷為水位檢測(cè)部件發(fā)生了異常。通過(guò)如此判 斷，能夠以水位檢測(cè)部件發(fā)生了異常為前提而轉(zhuǎn)入與通常對(duì)應(yīng)控制不同的異常處理控制，能夠采取正確的對(duì)應(yīng)。本申請(qǐng)方案8的燃料電池系統(tǒng)的特征為，所述控制部件在所述水位檢測(cè)部件未檢 測(cè)出水位時(shí)以成為抑制所述燃料電池單電池氧化的溫度的形式進(jìn)行控制，同時(shí)在所述異常 處理控制中降低被重整氣體對(duì)所述重整器的供給量并在以降低所述燃料電池單電池溫度 的形式進(jìn)行冷卻運(yùn)行后執(zhí)行使運(yùn)行停止的處理。如上所述，由于已判明水位檢測(cè)部件發(fā)生了異常，所以在該方式中，通過(guò)在以成為 抑制燃料電池單電池氧化的溫度的形式進(jìn)行控制的同時(shí)，在異常處理控制中降低被重整氣 體對(duì)重整器的供給并在以降低燃料電池單電池溫度的形式進(jìn)行冷卻運(yùn)行后執(zhí)行使運(yùn)行停 止的處理，從而不損壞燃料電池單電池并安全地停止運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種燃料電池系統(tǒng)，即使發(fā)生貯存用于供給重整器的水的 水箱中的貯水狀況發(fā)生異常，或設(shè)置于該水箱的水位檢測(cè)部件發(fā)生故障這樣的情況，也能 夠盡量持續(xù)運(yùn)行。


圖1是表示本申請(qǐng)發(fā)明的實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的整體構(gòu)成的示意結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的控制構(gòu)成的框圖。圖3是表示圖1所示的燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的各部溫度或各部控制電壓的曲線 圖。圖4是表示在圖1所示的燃料電池系統(tǒng)中向燃料電池模塊供水的部分的構(gòu)成的示 意結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示用于向圖1及圖4所示的重整器供水的基本流程的流程圖。圖6是表示用于對(duì)圖2及圖4所示的水位傳感器的異常進(jìn)行判斷的流程的流程 圖。圖7是表示在根據(jù)圖6所示的流程圖進(jìn)行判斷時(shí)，設(shè)定在圖5所示的流程圖中所 使用的標(biāo)志的流程的流程圖。圖8是表示保留從部分氧化重整反應(yīng)P0X轉(zhuǎn)向第1自熱重整反應(yīng)ATR1的流程的 流程圖。圖9是表示進(jìn)行第2初始檢查的流程的流程圖。符號(hào)說(shuō)明ADU-輔助設(shè)備單元；AH1-加熱器；AH2-加熱器；AP-空氣供給部；APla，APlb-流 量調(diào)節(jié)單元；AP2-電磁閥；ATR-自熱重整反應(yīng)；ATR1-自熱重整反應(yīng)；ATR2-自熱重整反 應(yīng)；CB-控制箱；CE-燃料電池單電池；COD-—氧化碳檢測(cè)器；CS-燃料電池系統(tǒng)控制部； CS1-操作裝置；CS2-顯示裝置；CS3-警報(bào)裝置；DS1-重整器溫度傳感器；DS2-電堆溫度 傳感器；DS3-排氣溫度傳感器；DS4-重整器內(nèi)壓力傳感器；DS5-水位傳感器；DS6-水流量 傳感器；DS7-燃料流量傳感器；DS8-重整用空氣流量傳感器；DS9-發(fā)電用空氣流量傳感 器；DS10-電力狀態(tài)檢測(cè)部；DS11-熱水貯存狀態(tài)檢測(cè)傳感器；DS12- —氧化碳檢測(cè)傳感器； DS13-可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器；EP-電力取出部；EP1-電力取出線；FC-燃料電池；FC1-發(fā)電 室；FC2-燃燒室；FCM-燃料電池模塊；FCS-燃料電池系統(tǒng)；FP-燃料供給部；FP1-流量調(diào)節(jié) 單元；FP2-脫硫器；FP4、FP5-氣體截止閥；⑶1、⑶2-可燃?xì)怏w檢測(cè)器；冊(cè)_溫水制造裝置；MV-混合部；P0X-部分氧化重整反應(yīng)；RF-重整器；RF1-重整部；RF2-蒸發(fā)部；SR-水蒸氣重 整反應(yīng)；Wp_供水部；WP1-流量調(diào)節(jié)單元；WP2-貯水箱。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。為了容易理解說(shuō)明，在各附圖中對(duì) 同一構(gòu)成要素盡可能地賦予同一符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示作為一 個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)FCS的整體構(gòu)成的示意結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，燃料電池系統(tǒng)FCS 具備燃料電池模塊FCM、輔助設(shè)備單元ADU、貯水箱WP2、溫水制造裝置冊(cè)。首先，對(duì)燃料電池模塊FCM進(jìn)行說(shuō)明。燃料電池模塊FCM具備燃料電池FC、重整器 RF、控制箱CB、一氧化碳檢測(cè)器COD、可燃?xì)怏w檢測(cè)器GDI。燃料電池FC是固體電解質(zhì)型燃 料電池(S0FC ； Sol id Oxide Fuel Cell)，具備發(fā)電室FC1和燃燒室FC2。在發(fā)電室FC1中 配置有多根燃料電池單電池CE。燃料電池單電池CE夾著電解質(zhì)設(shè)置有燃料極和空氣極，構(gòu) 成為通過(guò)在燃料極側(cè)通入燃料氣體，在空氣極側(cè)通入作為氧化劑氣體的空氣而能夠引起發(fā) 電反應(yīng)。由于本實(shí)施方式的燃料電池FC是固體電解質(zhì)型燃料電池(S0FC)，所以作為構(gòu)成電 解質(zhì)的材料例如使用摻雜有從Y、Sc等稀土類(lèi)元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯、摻雜 有從稀土類(lèi)元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少一種元 素的鎵酸鑭這樣的氧離子導(dǎo)電性氧化物。作為構(gòu)成燃料極的材料例如使用M和摻雜有從Ca或Y、Sc等稀土類(lèi)元素中選擇 的至少一種元素的氧化鋯的混合體、Ni和摻雜有從稀土類(lèi)元素中選擇的至少一種元素的二 氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg、Co、Fe、Cu中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭的混合 體這樣的材料。作為構(gòu)成空氣極的材料例如使用摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少一種元素的 錳酸鑭、摻雜有從Sr、Co、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、Fe、Ni、Cu 中選擇的至少一種元素的鈷酸鑭、銀這樣的材料。但是，構(gòu)成電解質(zhì)、燃料極及空氣極的材 料并不局限于此。發(fā)電室FC1所發(fā)的電通過(guò)電力取出線EP1作為發(fā)電電力被取出并被利用。燃燒室 FC2是使通過(guò)配置在發(fā)電室FC1中的燃料電池單電池CE而在發(fā)電反應(yīng)中利用的剩余燃料氣 體燃燒的部分。燃料氣體在燃燒室FC2中燃燒的結(jié)果所產(chǎn)生的排放氣體在與重整器RF進(jìn) 行熱交換之后被供給溫水制造裝置冊(cè)。被供給溫水制造裝置HW的排放氣體進(jìn)一步進(jìn)行熱 交換，在使自來(lái)水升溫成為溫水后向外部排出。重整器RF是將被重整氣體重整為燃料氣體，并向燃料電池FC的發(fā)電室FC1供 給的部分。作為被重整氣體的重整方式存在部分氧化重整反應(yīng)(P0X ；Partial Oxidation Reforming)、自熱重整反應(yīng)(ATR ；Auto Thermal Reforming)、水蒸氣重整反應(yīng)(SR ；Steam Reforming)，并根據(jù)運(yùn)行狀況選擇地執(zhí)行(在后面詳細(xì)說(shuō)明)。重整器RF具備重整部RF1 和蒸發(fā)部RF2。蒸發(fā)部RF2是使從輔助設(shè)備單元ADU側(cè)供給的純水蒸發(fā)為水蒸氣，向重整部RF1 供給該水蒸氣的部分。重整部RF1是使用從輔助設(shè)備單元ADU側(cè)供給的被重整氣體、空氣 及從蒸發(fā)部RF2供給的水蒸氣將被重整氣體重整為燃料氣體的部分。在重整部RF1中封入 有重整催化劑。作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質(zhì)、在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質(zhì)。本實(shí)施方式的情況中這些重整催化劑為球體?？刂葡銫B將燃料電池系統(tǒng)控制部收容在其內(nèi)部，并設(shè)置有操作裝置、顯示裝置、 警報(bào)裝置。在后面說(shuō)明燃料電池系統(tǒng)控制部、操作裝置、顯示裝置、警報(bào)裝置?！趸紮z測(cè)器COD是用于檢測(cè)原本經(jīng)由排放氣體通路等向外部排出的排放氣 體中的CO是否泄漏在覆蓋燃料電池模塊FCM及輔助設(shè)備單元ADU的外部殼體(未圖示) 中的器件?？扇?xì)怏w檢測(cè)器GDI是用于檢測(cè)氣體泄漏的器件，安裝于燃料電池模塊FCM及 輔助設(shè)備單元ADU。下面，對(duì)輔助設(shè)備單元ADU進(jìn)行說(shuō)明。輔助設(shè)備單元ADU是具備用于向燃料電池 模塊FCM供給水、被重整氣體及空氣的輔助設(shè)備的單元。輔助設(shè)備單元ADU具備作為空氣 供給部，包括空氣鼓風(fēng)機(jī)、流量調(diào)節(jié)閥等的流量調(diào)節(jié)單元APla、APlb及電磁閥AP2 ；作為燃 料供給部，包括燃料泵、流量調(diào)節(jié)閥等的流量調(diào)節(jié)單元FP1、脫硫器FP2、氣體截止閥FP4及 氣體截止閥FP5 ；作為供水部，包括水泵、流量調(diào)節(jié)閥等的流量調(diào)節(jié)單元WP1 ；以及可燃?xì)怏w 檢測(cè)器⑶2。從外部的空氣供給源供給來(lái)的空氣在電磁閥AP2關(guān)閉時(shí)不供給流量調(diào)節(jié)單元 APla、APlb,而在電磁閥AP2打開(kāi)時(shí)供給流量調(diào)節(jié)單元APla、APlb。由流量調(diào)節(jié)單元APla 調(diào)節(jié)了流量的空氣作為重整用空氣通過(guò)加熱器AH1被加熱，被供給與被重整氣體的混合部 MV。由流量調(diào)節(jié)單元APlb調(diào)節(jié)了流量的空氣作為發(fā)電用空氣通過(guò)加熱器AH2被加熱，被供 給燃料電池模塊FCM的發(fā)電室FC1。向發(fā)電室FC1供給的發(fā)電用空氣被供給燃料電池單電 池CE的空氣極。從外部的燃料供給源供給來(lái)的城市煤氣通過(guò)二連電磁閥即氣體截止閥FP4及氣 體截止閥FP5控制其流入。如果氣體截止閥FP4、FP5的任意一個(gè)都打開(kāi)，則城市煤氣被供給 脫硫器FP2，如果氣體截止閥FP4、FP5的任意一個(gè)關(guān)閉，則城市煤氣被截止。向脫硫器FP2 供給的城市煤氣除去硫磺成分成為被重整氣體，被供給流量調(diào)節(jié)單元FP1。由流量調(diào)節(jié)單元 FP1調(diào)節(jié)了流量的被重整氣體被供給與重整用空氣的混合部MV。在混合部MV中混合的被 重整氣體和重整用空氣被供給燃料電池模塊FCM的重整器RF。從外部的供水源供給來(lái)的自來(lái)水在成為純水后貯存在貯水箱WP2中。貯存在貯水 箱WP2中的純水通過(guò)流量調(diào)節(jié)單元WP1調(diào)節(jié)流量并向燃料電池模塊FCM的重整器RF供給。可燃?xì)怏w檢測(cè)器GD2是用于檢測(cè)在作為燃料供給部的系統(tǒng)即氣體截止閥FP5、氣 體截止閥FP4、脫硫器FP2、流量調(diào)節(jié)單元FP1中是否發(fā)生了氣體泄漏即所謂的向外部放出 了粗氣體的傳感器。下面，參照?qǐng)D2對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)FCS的控制構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖2是 表示燃料電池系統(tǒng)FCS的控制構(gòu)成的框圖。如圖2所示，燃料電池系統(tǒng)FCS具備燃料電池 模塊FCM、向燃料電池模塊FCM供給空氣的空氣供給部AP、向燃料電池模塊FCM供給作為燃 料氣體的被重整氣體的燃料供給部FP、向燃料電池模塊FCM供水的供水部WP、從燃料電池 模塊FCM取出電力的電力取出部EP?？諝夤┙o部AP、燃料供給部FP、供水部WP、電力取出 部EP收容在輔助設(shè)備單元ADU中。根據(jù)從燃料電池系統(tǒng)控制部CS輸出的控制信號(hào)控制燃料電池模塊FCM、空氣供給 部AP、燃料供給部FP、供水部WP及電力取出部EP。燃料電池系統(tǒng)控制部CS由CPU、R0M及 RAM這樣的存儲(chǔ)器、以及用于收發(fā)控制信號(hào)或傳感器信號(hào)的接口構(gòu)成。在燃料電池系統(tǒng)控
9制部CS上安裝有操作裝置CS1、顯示裝置CS2及警報(bào)裝置CS3。從操作裝置CS1輸入的操 作指示信號(hào)輸出至燃料電池系統(tǒng)控制部CS，燃料電池系統(tǒng)控制部CS根據(jù)該操作指示信號(hào) 控制燃料電池模塊FCM等。燃料電池系統(tǒng)控制部CS控制的信息或規(guī)定的警報(bào)信息輸出至 顯示裝置CS2及警報(bào)裝置CS3。操作裝置CS1、顯示裝置CS2及警報(bào)裝置CS3的具體硬件構(gòu) 成并未特別限定，可根據(jù)所需的功能選擇最合適的硬件構(gòu)成。作為一個(gè)例子，作為操作裝置 CS1使用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏這樣的硬件。作為顯示裝置CS2使用CRT顯示器、液晶顯示器這 樣的顯示類(lèi)硬件。作為警報(bào)裝置CS3使用揚(yáng)聲器、亮燈器這樣的硬件。燃料電池系統(tǒng)控制 部CS收容在控制箱CB中。而且，操作裝置CS1、顯示裝置CS2、警報(bào)裝置CS3被收容在未圖 示的箱中配置于室內(nèi)。從設(shè)置于燃料電池系統(tǒng)FCS各位置的傳感器向燃料電池系統(tǒng)控制部CS輸出傳感 器信號(hào)。作為向燃料電池系統(tǒng)控制部CS輸出信號(hào)的傳感器，設(shè)置有重整器溫度傳感器DS1、 電堆溫度傳感器DS2、排氣溫度傳感器DS3、重整器內(nèi)壓力傳感器DS4、水位傳感器DS5、水 流量傳感器DS6、燃料流量傳感器DS7、重整用空氣流量傳感器DS8、發(fā)電用空氣流量傳感器 DS9、電力狀態(tài)檢測(cè)部DS10、熱水貯存狀態(tài)檢測(cè)傳感器DS11、一氧化碳檢測(cè)傳感器DS12、可 燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器DS13。重整器溫度傳感器DS1是用于測(cè)定重整器RF的溫度的傳感器，在本實(shí)施方式的情 況中設(shè)置有2個(gè)。電堆溫度傳感器DS2是用于測(cè)定配置于發(fā)電室FC1的燃料電池單電池CE 的溫度的傳感器，配置在由多個(gè)燃料電池單電池CE構(gòu)成的燃料電池電堆附近。排氣溫度傳 感器DS3是用于測(cè)定從燃燒室FC2排出的排放氣體的溫度的傳感器，配置在從燃燒室FC2 經(jīng)過(guò)重整器RF附近直至溫水制造裝置冊(cè)的路徑上。重整器內(nèi)壓力傳感器DS4是用于測(cè)定 重整器RF內(nèi)的壓力的傳感器。水位傳感器DS5是用于測(cè)定貯水箱WP2的水位的傳感器，在本實(shí)施方式的情況中 設(shè)置有4個(gè)。水流量傳感器DS6是用于測(cè)定從輔助設(shè)備單元ADU向燃料電池模塊FCM供給 的純水的流量的傳感器。燃料流量傳感器DS7是用于測(cè)定從輔助設(shè)備單元ADU向燃料電池 模塊FCM供給的被重整氣體的流量的傳感器。重整用空氣流量傳感器DS8是用于測(cè)定從輔 助設(shè)備單元ADU向燃料電池模塊FCM的重整器RF供給的重整用空氣的流量的傳感器。發(fā) 電用空氣流量傳感器DS9是用于測(cè)定從輔助設(shè)備單元ADU向燃料電池模塊FCM供給的發(fā)電 用空氣的流量的傳感器。電力狀態(tài)檢測(cè)部DS10是傳感部件的集合體，是檢測(cè)從燃料電池模塊FCM取出的發(fā) 電電力的狀態(tài)的部分。熱水貯存狀態(tài)檢測(cè)傳感器DS11是傳感部件的集合體，是檢測(cè)溫水制 造裝置HW的熱水貯存狀態(tài)的部分。一氧化碳檢測(cè)傳感器DS12是一氧化碳檢測(cè)器COD所具備的傳感器，是檢測(cè)燃料電 池模塊FCM內(nèi)的一氧化碳向殼體內(nèi)泄漏的傳感器。可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器DS13是可燃?xì)怏w 檢測(cè)器GDI、GD2所具備的傳感器，是檢測(cè)燃料電池模塊FCM及輔助設(shè)備模塊ADU內(nèi)的可燃 氣體泄漏的傳感器。下面，參照?qǐng)D3對(duì)燃料電池系統(tǒng)FCS起動(dòng)時(shí)(起動(dòng)模式)的各種重整反應(yīng)的轉(zhuǎn)換 進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示燃料電池系統(tǒng)FCS起動(dòng)時(shí)的各部溫度或各部控制電壓的曲線圖。在本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)FCS的起動(dòng)模式中，在依次轉(zhuǎn)換燃燒運(yùn)行、部分氧 化重整反應(yīng)P0X、第1自熱重整反應(yīng)ATR1、第2自熱重整反應(yīng)ATR2、水蒸氣重整反應(yīng)SR的同時(shí)進(jìn)行重整反應(yīng)。在說(shuō)明圖3之前，先對(duì)各重整反應(yīng)進(jìn)行說(shuō)明。部分氧化重整反應(yīng)P0X是向重整器RF供給被重整氣體和空氣而進(jìn)行的重整反應(yīng)， 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)式(1)所示的反應(yīng)。CmHn+x02 — aC02+bC0+cH2(1)由于部分氧化重整反應(yīng)P0X是發(fā)熱反應(yīng)所以起動(dòng)性高，在燃料電池系統(tǒng)FCS的起 動(dòng)初始是適合的重整反應(yīng)。但是，由于部分氧化重整反應(yīng)P0X的氫收率在理論上較少，而控 制發(fā)熱反應(yīng)也較難，所以如果僅在需要向燃料電池模塊FCM供熱的起動(dòng)初始階段中加以利 用則是理想的重整反應(yīng)。另外，如果僅著眼于部分氧化重整反應(yīng)P0X，則由于較高地設(shè)定空 速，所以例如在分割形成重整器RF來(lái)設(shè)置部分氧化重整反應(yīng)P0X專(zhuān)用的重整器時(shí)，能夠使 該專(zhuān)用的重整器小型化。水蒸氣重整反應(yīng)SR是向重整器RF供給被重整氣體和水蒸氣而進(jìn)行的重整反應(yīng)， 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)式(2)所示的反應(yīng)。CmHn+xH20 — aC02+bC0+cH2(2)水蒸氣重整反應(yīng)SR是氫收率最高的高效反應(yīng)。但是，由于水蒸氣重整反應(yīng)SR是 吸熱反應(yīng)所以需要熱源，在與燃料電池系統(tǒng)FCS的起動(dòng)初始階段相比溫度有一定程度升高 的階段中是合適的重整反應(yīng)。另外，如果僅著眼于水蒸氣重整反應(yīng)SR，則由于較低地設(shè)定空 速，所以重整器RF存在大型化的傾向。由第1自熱重整反應(yīng)ATR1及第2自熱重整反應(yīng)ATR2構(gòu)成的自熱重整反應(yīng)ATR是 部分氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR的中間的重整反應(yīng)，是向重整器RF供給被重 整氣體、空氣和水蒸氣而進(jìn)行的重整反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)式(3)所示的反應(yīng)。CmHn+x02+yH20 — aC02+bC0+cH2(3)自熱重整反應(yīng)ATR的氫收率處于部分氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR的 中間，容易取得反應(yīng)熱平衡，作為連接部分氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR的反應(yīng) 是合適的重整反應(yīng)。在本實(shí)施方式的情況下，先少量供水，進(jìn)行更接近部分氧化重整反應(yīng) P0X的第1自熱重整反應(yīng)ATR1，然后在溫度上升之后增加供水，進(jìn)行更接近水蒸氣重整反應(yīng) SR的第2自熱重整反應(yīng)ATR2。返回圖3，對(duì)燃料電池系統(tǒng)FCS的起動(dòng)模式進(jìn)行說(shuō)明。圖3在橫軸上采用起動(dòng)開(kāi)始 后的經(jīng)過(guò)時(shí)間，在左縱軸上采用各部的溫度。由于是控制電壓所以沒(méi)有賦予特別的刻度，但 是用于供給重整用空氣的流量調(diào)節(jié)單元APla所包括的重整用空氣鼓風(fēng)機(jī)的控制電壓、用 于供給發(fā)電用空氣的流量調(diào)節(jié)單元APlb所包括的發(fā)電用空氣鼓風(fēng)機(jī)的控制電壓、用于供 給被重整氣體的流量調(diào)節(jié)單元FP1所包括的燃料泵的控制電壓、及用于供給純水的流量調(diào) 節(jié)單元WP1所包括的水泵的控制電壓以越位于圖中的上方則電壓越高(供給量增加)的形 式進(jìn)行表示。圖3中示出重整器RF的溫度、燃料電池單電池CE的電堆溫度、燃燒室FC2的 溫度(根據(jù)重整器RF的溫度等估計(jì))、流量調(diào)節(jié)單元APla所包括的重整用空氣鼓風(fēng)機(jī)的控 制電壓、流量調(diào)節(jié)單元APlb所包括的發(fā)電用空氣鼓風(fēng)機(jī)的控制電壓、流量調(diào)節(jié)單元FP1所 包括的燃料泵的控制電壓、流量調(diào)節(jié)單元WP1所包括的水泵的控制電壓。首先，控制流量調(diào)節(jié)單元APla、電磁閥AP2、加熱器AH1及混合部MV來(lái)增加重整用 空氣，并向重整器RF供給空氣。而且，控制流量調(diào)節(jié)單元FP1、氣體截止閥FP4、FP5及混合 部MV來(lái)增加被重整氣體的供給，并向重整器RF供給被重整氣體。如此，供給空氣和被重整氣體，通過(guò)點(diǎn)火器點(diǎn)火從而執(zhí)行燃燒運(yùn)行(另外，根據(jù)條件通過(guò)自燃點(diǎn)火從而執(zhí)行燃燒運(yùn) 行)。此時(shí)向重整器RF供給的重整用空氣的流量為每分鐘10. 0L(升)，向重整器RF供給 的被重整氣體的流量為每分鐘6. 0L。而且，在起動(dòng)模式整體過(guò)程中，以向發(fā)電室FC1供給的 發(fā)電用空氣的流量為每分鐘100. 0L的形式控制流量調(diào)節(jié)單元APlb。在發(fā)電室FC1上方的 燃燒室FC2中，經(jīng)由重整器RF的燃料氣體和發(fā)電用空氣混合燃燒，燃燒室FC2的溫度逐漸 上升。接下來(lái)，由于在重整器RF的溫度達(dá)到300°C左右時(shí)重整器處于可進(jìn)行P0X運(yùn)行的 狀態(tài)，所以在達(dá)到300°C左右時(shí)自然而然地進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)P0X。由于部分氧化重整 反應(yīng)P0X是發(fā)熱反應(yīng)，所以各部的溫度上升。開(kāi)始部分氧化重整反應(yīng)P0X并經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間 后，進(jìn)一步增加重整用空氣的供給量從而深入進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)P0X。具體為，向重整 器RF供給的重整用空氣的流量為每分鐘18. 0L，向重整器RF供給的被重整氣體的流量為每 分鐘5. 0L。接下來(lái)，以重整器RF的溫度達(dá)到600°C以上，并且由燃料電池單電池CE構(gòu)成的電 堆的溫度超過(guò)約250°C為條件，轉(zhuǎn)向第1自熱重整反應(yīng)ATR1。在第1自熱重整反應(yīng)ATR1中， 向重整器RF供給的重整用空氣的流量減少至每分鐘8. 0L,向重整器RF供給的被重整氣體 的流量保持每分鐘5. 0L。而且，向重整器RF供給每分鐘1. 0ml的極微量的純水。自熱重整 反應(yīng)ATR是混合部分氧化重整反應(yīng)P0X和水蒸氣重整反應(yīng)SR的反應(yīng)，由于可取得熱量?jī)?nèi)部 平衡，所以在重整器RF內(nèi)可熱量自足并進(jìn)行反應(yīng)。而且，第1自熱重整反應(yīng)ATR1是空氣較 多的接近部分氧化重整反應(yīng)P0X的反應(yīng)，是發(fā)熱占支配地位的反應(yīng)。另外，在第1自熱重整 反應(yīng)ATR1中，由燃料電池單電池CE構(gòu)成的電堆的溫度為約250°C至約400°C。接下來(lái)，以重整器RF的溫度達(dá)到600°C以上，并且由燃料電池單電池CE構(gòu)成的電 堆的溫度超過(guò)約400°C為條件，轉(zhuǎn)向第2自熱重整反應(yīng)ATR2。在第2自熱重整反應(yīng)ATR2中， 向重整器RF供給的重整用空氣的流量減少至每分鐘4. 0L,向重整器RF供給的被重整氣體 的流量也減少至每分鐘4. 0L。而且，向重整器RF供給每分鐘3. 0ml的微量的純水。由于第 2自熱重整反應(yīng)ATR2的空氣較少而水較多，所以是接近水蒸氣重整反應(yīng)SR的反應(yīng)，是吸熱 占支配地位的反應(yīng)。但是，由于表示發(fā)電室FC1內(nèi)的溫度的電堆溫度超過(guò)了約400°C，所以 即使吸熱反應(yīng)占支配地位也不會(huì)導(dǎo)致大幅度的溫度降低。另外，在第2自熱重整反應(yīng)ATR2 中，蒸發(fā)部RF2的溫度在約100°C以上。接下來(lái)，以重整器RF的溫度達(dá)到650°C以上，并且由燃料電池單電池CE構(gòu)成的電 堆的溫度超過(guò)約600°C為條件，轉(zhuǎn)向水蒸氣重整反應(yīng)SR。在水蒸氣重整反應(yīng)SR中，截止向 重整器RF供給的重整用空氣，向重整器RF供給的被重整氣體的流量減少至每分鐘3. 0L。 而且，向重整器RF供給每分鐘8. 0ml的純水。由于該水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，所以 在通過(guò)來(lái)自燃燒室FC2的燃燒熱量取得熱平衡的同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。在該階段中，由于已經(jīng)是 起動(dòng)的最終階段，所以發(fā)電室FC1內(nèi)升溫至足夠的高溫，因此即使吸熱反應(yīng)為主體也不會(huì) 導(dǎo)致大幅度的溫度降低。而且，即使進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)SR，在燃燒室FC2中也持續(xù)保持燃 燒反應(yīng)。如上所述，由于按照點(diǎn)火至燃燒工序的進(jìn)行來(lái)切換重整工序，因此發(fā)電室FC1內(nèi) 的溫度逐漸上升。如果發(fā)電室FC1內(nèi)的溫度(電堆的溫度)達(dá)到比使燃料電池模塊FCM穩(wěn) 定地工作的額定溫度(約700°C)低的規(guī)定發(fā)電溫度，則關(guān)閉包括燃料電池模塊FCM的電
12路。由此，燃料電池模塊FCM開(kāi)始發(fā)電，電流能夠在電路中流動(dòng)并向外部供電。通過(guò)燃料電 池單電池CE的發(fā)電，燃料電池單電池CE自身也發(fā)熱，進(jìn)而燃料電池單電池CE的溫度上升。 結(jié)果使燃料電池模塊FCM工作的額定溫度達(dá)到例如700至800°C。此后，為了保持額定溫度，供給比燃料電池單電池CE中消耗的燃料氣體及空氣的 量多的量的燃料氣體及空氣，使燃燒室FC2中的燃燒持續(xù)。另外，在發(fā)電中以重整效率高的 水蒸氣重整反應(yīng)SR進(jìn)行發(fā)電。雖然水蒸氣重整反應(yīng)SR自身嚴(yán)格來(lái)說(shuō)在400°C至800°C左 右進(jìn)行，但是在與燃料電池單電池CE的組合中設(shè)定為在500°C至700°C左右進(jìn)行反應(yīng)。在本實(shí)施方式中，在圖3所示的第1自熱重整反應(yīng)ATR1開(kāi)始時(shí)，向重整器RF供給 每分鐘lcc這樣的極微量的水。參照?qǐng)D4對(duì)用于準(zhǔn)確地供給如此微量的水的一個(gè)實(shí)施方式 進(jìn)行說(shuō)明。圖4是模式化表示從圖1所示的貯水箱WP2經(jīng)由流量調(diào)節(jié)單元WP1直至燃料電 池模塊FCM的配管路徑的圖。如圖4所示，貯水箱WP2具備第1貯水箱WP2a和第2貯水箱WP2b。在第1貯水 箱WP2a上連接有供給上水的供水管10。在供水管10上設(shè)置有電磁閥101，能夠通過(guò)開(kāi)閉 電磁閥101向第1貯水箱WP2a供給上水或停止供給上水。第1貯水箱WP2a配置為能夠接 收在溫水制造裝置冊(cè)的換熱器冊(cè)1上結(jié)露的水。因而，第1貯水箱WP2a能夠貯存在溫水 制造裝置HW的換熱器HW1上結(jié)露的水，同時(shí)在水量不足時(shí)從供水管10補(bǔ)給水。在第1貯 水箱WP2a上設(shè)置有加熱器HI，構(gòu)成為防止第1貯水箱WP2a內(nèi)的水凍結(jié)。在連接第1貯水箱WP2a和第2貯水箱WP2b的管路11上設(shè)置有泵111和反浸透 膜20。泵111能夠從第1貯水箱WP2a向第2貯水箱WP2b送入每分鐘1L的水。由于通過(guò) 泵111經(jīng)由反浸透膜20向第2貯水箱WP2b側(cè)壓入水，所以經(jīng)過(guò)反浸透膜20的水變?yōu)榧兯?并貯存在第2貯水箱WP2b中。在第2貯水箱WP2b上設(shè)置有加熱器H2，構(gòu)成為防止第2貯 水箱WP2b內(nèi)的水凍結(jié)。在連接第2貯水箱WP2b和燃料電池模塊FCM的管路13上設(shè)置有脈沖泵131和水 流量傳感器DS6。因而，管路13由從第2貯水箱WP2b至脈沖泵131的管路13a、從脈沖泵 131至水流量傳感器DS6的管路13b、從水流量傳感器DS6至燃料電池模塊FCM的管路13c 構(gòu)成。在管路13a的第2貯水箱WP2b附近設(shè)置有加熱器H3，構(gòu)成為防止管路13a內(nèi)的水尤 其是離開(kāi)燃料電池模塊FCM的位置的水凍結(jié)。在第1貯水箱WP2a上設(shè)置有相當(dāng)于上述的水位傳感器DS5的高水位傳感器DS5a 及低水位傳感器DS5b。高水位傳感器DS5a (高水位檢測(cè)部件)是用于檢測(cè)水已供給至第1 貯水箱WP2a的高水位的浮子傳感器，當(dāng)水面上升至安裝位置時(shí)輸出Hi信號(hào)。低水位傳感 器DS5b (低水位檢測(cè)部件)是用于檢測(cè)水已供給至第1貯水箱WP2a的低水位的浮子傳感 器，當(dāng)水面上升至安裝位置時(shí)輸出Hi信號(hào)。另外，高水位傳感器DS5a及低水位傳感器DS5b 在水面未到達(dá)其安裝位置時(shí)輸出Lo信號(hào)。在第2貯水箱WP2b上設(shè)置有相當(dāng)于上述的水位傳感器DS5的高水位傳感器 DS5c (高水位檢測(cè)部件)及低水位傳感器DS5d (低水位檢測(cè)部件)。高水位傳感器DS5c是 用于檢測(cè)水已供給至第2貯水箱WP2b的高水位的浮子傳感器，當(dāng)水面上升至安裝位置時(shí)輸 出Hi信號(hào)。低水位傳感器DS5d是用于檢測(cè)水已供給至第2貯水箱WP2b的低水位的浮子 傳感器，當(dāng)水面上升至安裝位置時(shí)輸出Hi信號(hào)。另外，高水位傳感器DS5c及低水位傳感器 DS5d在水面未到達(dá)其安裝位置時(shí)輸出Lo信號(hào)。
接下來(lái)，針對(duì)在本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)FCS中從運(yùn)行開(kāi)始進(jìn)行燃燒運(yùn)行，并 在重整器RF中進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)P0X之后至轉(zhuǎn)入第1自熱重整反應(yīng)ATR1為止的向重 整器RF供水的控制進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示此時(shí)用于向重整器RF供水的基本流程的流程 圖。在圖5的說(shuō)明中，如果標(biāo)志F為“0”，則表示在第1貯水箱WP2a及第2貯水箱WP2b中 正常地貯存有水，可進(jìn)行通常的控制。如果標(biāo)志F為“ 5 ”，則表示雖然在供水系統(tǒng)中發(fā)生異 常，但是能夠判斷在第1貯水箱WP2a及第2貯水箱WP2b中有水，能夠通過(guò)估計(jì)供給控制持 續(xù)運(yùn)行。如果標(biāo)志F為“6”，則表示在供水系統(tǒng)中發(fā)生異常且無(wú)法判斷在第1貯水箱WP2a 及第2貯水箱WP2b中有水，停止燃料電池系統(tǒng)FCS的運(yùn)行。如果標(biāo)志F為“7”，則表示在供 水系統(tǒng)中發(fā)生異常且無(wú)法向第1貯水箱WP2a及第2貯水箱WP2b供水，停止燃料電池系統(tǒng) FCS的運(yùn)行。在步驟S01中，燃料電池系統(tǒng)FCS開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)行燃燒運(yùn)行后在重整器RF中進(jìn) 行部分氧化重整反應(yīng)P0X，判斷是否是成為滿足規(guī)定條件從而執(zhí)行使用水蒸氣的重整反應(yīng) (本實(shí)施方式的情況為如上所述的第1自熱重整反應(yīng)ATR1)的時(shí)期。在步驟S01的判斷中， 如果未達(dá)成轉(zhuǎn)向第1自熱重整反應(yīng)ATR1的條件則返回，如果已達(dá)成則進(jìn)入步驟S02的處理。在步驟S02中判斷標(biāo)志F是否為“0”如果標(biāo)志F為“0”則進(jìn)入步驟S03的處理， 如果標(biāo)志F不為“0”則進(jìn)入步驟S06的處理。如果標(biāo)志F為“ 0”，則由于可進(jìn)行通常的控 制，所以在步驟S03中判斷是否是第1自熱重整反應(yīng)ATR1的開(kāi)始時(shí)機(jī)。在步驟S03中，如 果不是第1自熱重整反應(yīng)ATR1的開(kāi)始時(shí)機(jī)則判斷為已經(jīng)進(jìn)行第1自熱重整反應(yīng)ATR1，進(jìn)入 步驟S04的處理，如果是第1自熱重整反應(yīng)ATR1的開(kāi)始時(shí)機(jī)則進(jìn)入步驟S09的處理。在步驟S04中，控制脈沖泵131以便水流量傳感器DS6所檢測(cè)到的流量成為第1自 熱重整反應(yīng)ATR1中所需的流量Q。在步驟S04之后的步驟S05中，判斷設(shè)置于重整器RF的 重整器內(nèi)壓力傳感器DS4的檢測(cè)壓力是否較小地發(fā)生變化。如果設(shè)置于重整器RF的重整 器內(nèi)壓力傳感器DS4的檢測(cè)壓力較小地發(fā)生變化，則判斷為通過(guò)脈沖泵131向水較少的重 整器RF脈動(dòng)地供給了少量的水并返回。如果設(shè)置于重整器RF的重整器內(nèi)壓力傳感器DS4 的檢測(cè)壓力未較小地發(fā)生變化，則判斷為未向重整器RF內(nèi)供給少量的水并進(jìn)入步驟S08的 處理。在步驟S08中，使標(biāo)志F為“7”執(zhí)行用于使燃料電池系統(tǒng)FCS的運(yùn)行緊急停止的處 理。在步驟S03中，當(dāng)判斷是第1自熱重整反應(yīng)ATR1的開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，在步驟S09中，使 脈沖泵131的供給量作為最大值向重整器RF輸送水。在步驟S09之后的步驟S10中，判斷 重整器RF內(nèi)的壓力是否較大地發(fā)生變化。如果重整器RF內(nèi)的壓力較大地發(fā)生變化，則判 斷為開(kāi)始由脈沖泵131壓送水并進(jìn)入步驟S11的處理，如果重整器RF內(nèi)的壓力未較大地發(fā) 生變化，則進(jìn)入步驟S13的處理。在步驟S11中，判斷水流量傳感器DS6檢測(cè)出的水量是否發(fā)生變化。如果水流量 傳感器DS6檢測(cè)出的水量發(fā)生變化，則判斷為從脈沖泵131輸送的水已到達(dá)水流量傳感器 DS6并進(jìn)入步驟S12的處理，如果水流量傳感器DS6檢測(cè)出的水量未發(fā)生變化則進(jìn)入步驟 S13的處理。在步驟S12中，控制脈沖泵131以便水流量傳感器DS6的流量成為第1自熱重整 反應(yīng)ATR1中所需的流量Q，并返回。
在步驟S13中，判斷是否經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間而已到時(shí)限。如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回， 如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S14的處理。在步驟S14中，使標(biāo)志F為“7”執(zhí)行用于使 燃料電池系統(tǒng)FCS的運(yùn)行緊急停止的處理。下面，參照?qǐng)D6所示的流程圖對(duì)判斷在高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高 水位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d的任意一個(gè)中是否發(fā)生異常的流程進(jìn)行說(shuō)明。在圖6 的說(shuō)明中，如果標(biāo)志F為“0”，則表示任意一個(gè)水位傳感器(高水位傳感器DS5a、低水位傳 感器DS5b、高水位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d)都未發(fā)生異常。如果標(biāo)志F為“2”，則 表示第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a處于異常。如果標(biāo)志F為“1”，則表示第1貯 水箱WP2a的低水位傳感器DS5b處于異常。如果標(biāo)志F為“4”，則表示第2貯水箱WP2b的 高水位傳感器DS5c處于異常。如果標(biāo)志F為“3”，則表示第2貯水箱WP2b的低水位傳感 器DS5d處于異常。另外，在圖6至圖9的圖中，“ SW1 ”表示高水位傳感器DS5a，“ SW2 ”表示 低水位傳感器DS5b，“SW3”表示高水位傳感器DS5c，“SW4”表示低水位傳感器DS5d。而且， “泵1，，表示泵111，“水箱1 ”表示第1貯水箱WP2a, “水箱2 ”表示第2貯水箱WP2b。在步驟S21中，判斷是否從高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高水位傳感器 DS5c、低水位傳感器DS5d全體輸出Hi信號(hào)。如果從所有的傳感器輸出Hi信號(hào)，則由于所有 的傳感器都檢測(cè)出水位，因此進(jìn)入步驟S32的處理。如果未從所有的傳感器輸出Hi信號(hào)， 則進(jìn)入步驟S22的處理。在步驟S22中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Lo信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Lo信號(hào)，則進(jìn)入步驟S23的處理，如 果未從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出Lo信號(hào)，則進(jìn)入步驟S34的處理。在步驟S23中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)，則跳躍至J1以進(jìn)入步驟S43 的處理，如果未從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S24的 處理。在步驟S24中，向第1貯水箱WP2a供水，進(jìn)入步驟S25的處理。在步驟S34中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Lo信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Lo信號(hào)，則進(jìn)入上述的步驟S24的處 理，如果未從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出Lo信號(hào)，則進(jìn)入步驟S35的處理。在步驟S35中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Lo信號(hào)。 如果從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Lo信號(hào)，則進(jìn)入步驟S36的處理，如 果未從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出Lo信號(hào)，則進(jìn)入步驟S37的處理。在步驟S36中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Hi信 號(hào)。如果從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Hi信號(hào)，則跳躍至J2以進(jìn)入步 驟S41的處理，如果未從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出Hi信號(hào)，則跳躍至J3 以進(jìn)入步驟S29的處理。在步驟S37中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Lo信號(hào)。 如果從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Lo信號(hào)，則跳躍至J3以進(jìn)入步驟S29 的處理，如果未從第2貯水箱WP2b的 水位傳感器DS5c輸出Lo信號(hào)，則作為滿水狀態(tài)返 回。
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在步驟S25中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S26的處理，如 果未從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S42的處理。在步驟S42中，判斷是否經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間而已到時(shí)限。如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回， 如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S43的處理。在步驟S43中，判斷為第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b處于異常，將標(biāo)志F 設(shè)定為“1”并返回。這是因?yàn)殡m然在步驟S24中進(jìn)行了向第1貯水箱WP2a供水，但是在經(jīng) 過(guò)規(guī)定時(shí)間后也未從低水位傳感器DS5b輸出Hi信號(hào)，或者在步驟S22中雖然從低水位傳 感器DS5b輸出了 Lo信號(hào)，但是在步驟S23中從高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)。另外， 在進(jìn)行步驟S43的處理時(shí)，疑似地設(shè)定從低水位傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)并返回。在步驟S26中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S27的處理，如 果未從第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S38的處理。在步驟S38中，判斷是否經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間而已到時(shí)限。如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回， 如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S39的處理。在步驟S39中，判斷為第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a處于異常，將標(biāo)志F 設(shè)定為“2”并返回。這是因?yàn)殡m然在步驟S24中進(jìn)行了向第1貯水箱WP2a供水，從低水位 傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)，但是在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后也未從高水位傳感器DS5a輸出Hi信 號(hào)。另外，在進(jìn)行步驟S39的處理時(shí)，疑似地設(shè)定從高水位傳感器DS5a輸出了 Hi信號(hào)并返 回。在步驟S27中，停止向第1貯水箱WP2a供水。在步驟S27之后的步驟S28中，判 斷是否從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)。如果從第2貯水箱WP2b 的低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)則返回，如果未從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器 DS5d輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S29的處理。在步驟S29中驅(qū)動(dòng)純水泵111，從第1貯水箱WP2a向第2貯水箱WP2b供水。在 步驟S29之后的步驟S30中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Hi 信號(hào)。如果從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S31的處 理，如果未從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S44的處理。在步驟S44中，判斷是否經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間而已到時(shí)限。如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回， 如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S45的處理。在步驟S45中，判斷為第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d處于異常，將標(biāo)志F 設(shè)定為“3”并返回。這是因?yàn)殡m然在步驟S29中進(jìn)行了從第1貯水箱WP2a向第2貯水箱 WP2b供水，但是在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后也未從低水位傳感器DS5d輸出Hi信號(hào)。另外，在進(jìn)行步 驟S45的處理時(shí)，疑似地設(shè)定從低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)并返回。在步驟S31中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Hi信號(hào)。 如果從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S32的處理，如 果未從第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S40的處理。在步驟S40中，判斷是否經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間而已到時(shí)限。如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回， 如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S41的處理。
在步驟S41中，判斷為第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c處于異常，將標(biāo)志F 設(shè)定為“4”并返回。這是因?yàn)殡m然在步驟S29中進(jìn)行了從第1貯水箱WP2a向第2貯水箱 WP2b供水，從低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)，但是在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后也未從高水位傳感 器DS5c輸出Hi信號(hào)。另外，在進(jìn)行步驟S41的處理時(shí)，疑似地設(shè)定從高水位傳感器DS5c 輸出了 Hi信號(hào)并返回。在步驟S32中，判斷是否包含疑似地設(shè)定的Hi信號(hào)。如果包含疑似地設(shè)定的Hi 信號(hào)則進(jìn)入步驟S46的處理，如果未包含疑似地設(shè)定的Hi信號(hào)則進(jìn)入步驟S48的處理。在步驟S46中，設(shè)定進(jìn)行異常對(duì)應(yīng)運(yùn)行還是進(jìn)行估計(jì)供給運(yùn)行。在步驟S47中，編 制與發(fā)生異常的水位傳感器相對(duì)應(yīng)的標(biāo)志F并返回。標(biāo)志F被設(shè)定為“ 1”、“2”、“3”、“4”中 的任意一個(gè)以上。在步驟S48中設(shè)定為進(jìn)行正常運(yùn)行控制。在步驟S49中將標(biāo)志F設(shè)定為 “0”并返回。下面，參照?qǐng)D7所示的流程圖，對(duì)在根據(jù)圖6所示的流程設(shè)定關(guān)于水位傳感器異常 的標(biāo)志后，設(shè)定圖5所示的流程中所使用的標(biāo)志的流程進(jìn)行說(shuō)明。在步驟S51中判斷標(biāo)志F是否為“0”。如果標(biāo)志F為“0”則進(jìn)入步驟S57的處理， 如果標(biāo)志F不為“0”則進(jìn)入步驟S52的處理。在步驟S57中允許正常運(yùn)行，使標(biāo)志F為“0” 并返回。在步驟S52中，判斷標(biāo)志F是否設(shè)定為“1”、“2”、“3”、“4”全體。如果標(biāo)志F設(shè)定 為“1”、“2”、“3”、“4”全體，則進(jìn)入步驟S58的處理，如果標(biāo)志F未設(shè)定為“1”、“2”、“3”、“4” 全體，則進(jìn)入步驟S53的處理。在步驟S58中，由于處于水位傳感器(高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、 高水位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d)全體同時(shí)發(fā)生故障或者最初就根本沒(méi)有供水的狀 態(tài)，因此作為供水系統(tǒng)異常使標(biāo)志F為“6”并返回。在步驟S53中，判斷標(biāo)志F是否設(shè)定為“1”、“2”、“3”、“4”中的任意一個(gè)。如果標(biāo) 志F設(shè)定為不是“1”、“2”、“3”、“4”中的任意一個(gè)而是兩個(gè)至三個(gè)，則進(jìn)入步驟S59的處理， 如果標(biāo)志F設(shè)定為“1”、“2”、“3”、“4”中的任意一個(gè)，則進(jìn)入步驟S54的處理。在步驟S59中，由于處于水位傳感器(高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高 水位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d)的任意兩個(gè)至三個(gè)同時(shí)發(fā)生故障的狀態(tài)，因此作為 供水系統(tǒng)異常使標(biāo)志F為“6”并返回。另外，在本實(shí)施方式中，雖然在水位傳感器(高水位 傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高水位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d)的任意兩個(gè)至三 個(gè)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)作為供水系統(tǒng)異常使標(biāo)志F為“6”，但是也可以采用以下判斷方式，如果 水位傳感器(高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高水位傳感器DS5c、低水位傳感器 DS5d)的任意一個(gè)未處于異常，則實(shí)際上供水系統(tǒng)的供水并未中斷，因此判斷為正在供水。在步驟S54中，作為允許估計(jì)供給運(yùn)行將標(biāo)志F設(shè)定為“5”。另外，本實(shí)施方式的 情況中，第1貯水箱WP2a和第2貯水箱WP2b都是最大滿水量300ml的水箱，并使用可進(jìn)行 溢流的水箱。這是為了即使在停水時(shí)也能實(shí)現(xiàn)水蒸氣重整的停止運(yùn)行，而作為可持續(xù)供給 4小時(shí)以上每分鐘1ml的水的水量來(lái)設(shè)定的。在步驟S54之后的步驟S55中，當(dāng)?shù)退粋鞲衅鱀S5b或低水位傳感器DS5d處于 異常時(shí)，變更為估計(jì)供給運(yùn)行，其基于通過(guò)高水位傳感器DS5a或高水位傳感器DS5c來(lái)估計(jì) 水位的低水位估計(jì)供給控制。持續(xù)進(jìn)行估計(jì)供給運(yùn)行時(shí)，最大使用水量為每分鐘8ml。因而，由于有可能在35分鐘左右用盡300ml的水，所以在高水位傳感器DS5a或高水位傳感器 DS5c輸出Hi信號(hào)25分鐘后進(jìn)行供水，以保持滿水狀態(tài)。通過(guò)該動(dòng)作，能夠確保第1貯水箱 WP2a和第2貯水箱WP2b中一定存有水的狀態(tài)，能夠保持安全性。在步驟S55之后的步驟S56中，當(dāng)高水位傳感器DS5a或高水位傳感器DS5c處于異 常時(shí)，變更為估計(jì)供給運(yùn)行，其基于通過(guò)低水位傳感器DS5b或低水位傳感器DS5d來(lái)估計(jì)水 位的高水位估計(jì)供給控制。本實(shí)施方式的情況中，由于第1貯水箱WP2a和第2貯水箱WP2b 都使用的是最大滿水量300ml的水箱，所以在低水位傳感器DS5b或低水位傳感器DS5d輸 出Hi信號(hào)后通常用30秒鐘左右能夠使水箱滿水。在此，在低水位傳感器DS5b或低水位傳 感器DS5d輸出Hi信號(hào)后供水40秒鐘左右，使水箱處于稍微溢流的滿水狀態(tài)。通過(guò)該動(dòng)作， 能夠確保第1貯水箱WP2a和第2貯水箱WP2b中一定存有水的狀態(tài)，能夠保持安全性。參照?qǐng)D7說(shuō)明的標(biāo)志F “0”、“5”、“6”使用于參照?qǐng)D5說(shuō)明的流程。而且，還優(yōu)選 當(dāng)估計(jì)供給運(yùn)行的執(zhí)行實(shí)施了規(guī)定次數(shù)或?qū)嵤┝艘?guī)定時(shí)間時(shí)，作為水位傳感器發(fā)生異常的 狀態(tài)使標(biāo)志F轉(zhuǎn)入6并執(zhí)行異常對(duì)應(yīng)控制。在上述的實(shí)施方式中對(duì)可從上水供水的情況進(jìn)行了說(shuō)明，下面對(duì)不從上水接受供 水而僅靠結(jié)露水向重整器RF供水的情況進(jìn)行說(shuō)明。此時(shí)，由于還可以設(shè)想到結(jié)露水沒(méi)有像 設(shè)想的那樣積存的情況，所以此時(shí)優(yōu)選保留從部分氧化重整反應(yīng)P0X轉(zhuǎn)入第1自熱重整反 應(yīng)ATR1。參照?qǐng)D8所示的流程圖對(duì)保留從部分氧化重整反應(yīng)P0X轉(zhuǎn)入第1自熱重整反應(yīng) ATR1的流程進(jìn)行說(shuō)明。在步驟S61中，判斷是否為運(yùn)行開(kāi)始時(shí)機(jī)。如果未成為運(yùn)行開(kāi)始時(shí)機(jī)則返回，如果 成為運(yùn)行開(kāi)始時(shí)機(jī)則進(jìn)入步驟S62的處理。在步驟S62中，執(zhí)行第1初始檢查，進(jìn)行燃料電 池系統(tǒng)FCS各部的檢查。在步驟S62之后的步驟S63中，判斷空氣及被重整氣體(燃料氣體)的供給系統(tǒng) 是否存在問(wèn)題。如果空氣及被重整氣體(燃料氣體)的供給系統(tǒng)存在問(wèn)題則進(jìn)入步驟S69 的處理，如果空氣及被重整氣體(燃料氣體)的供給系統(tǒng)不存在問(wèn)題則進(jìn)入步驟S64的處 理。在步驟S69中，執(zhí)行異常停止處理，將標(biāo)志F設(shè)定為“N”并結(jié)束處理。在步驟S64中，通過(guò)點(diǎn)火器點(diǎn)燃燃料氣體開(kāi)始燃燒運(yùn)行。在步驟S64之后的步驟 S65中，判斷燃料電池系統(tǒng)FCS開(kāi)始運(yùn)行后是否已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間，當(dāng)經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間時(shí)進(jìn)入步 驟S66的處理。如此，判斷是否已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間是為了在一定程度上持續(xù)部分氧化重整反 應(yīng)P0X的運(yùn)行，確保推定已積存有結(jié)露水的時(shí)間。而且，優(yōu)選步驟S65的判斷以重整器RF的 溫度超過(guò)規(guī)定溫度為基準(zhǔn)，或以重整器RF的溫度超過(guò)規(guī)定溫度并已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間為基準(zhǔn)。在步驟S66中，執(zhí)行第2初始檢查。參照?qǐng)D9說(shuō)明第2初始檢查。圖9是表示第 2初始檢查的流程的流程圖。在步驟S81中，判斷是否已成為第2初始檢查的時(shí)期。如果已成為第2初始檢查 的時(shí)期則進(jìn)入步驟S82的處理，如果未成為第2初始檢查的時(shí)期則返回。在步驟S82中，判斷是否從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)。 如果從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S83的處理，如 果未從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟S90的處理。在步 驟S90中，作為第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b處于異常，使標(biāo)志F為“ 1 ”。這是因 為雖然如上所述部分氧化重整反應(yīng)P0X的運(yùn)行持續(xù)了一定程度，已經(jīng)過(guò)通常來(lái)說(shuō)認(rèn)為結(jié)露水已積存的時(shí)間，但是并未從第1貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b輸出Hi信號(hào)。在步驟S83中，使標(biāo)志F復(fù)位(在標(biāo)志F為“1”時(shí)變?yōu)椤?”)。在步驟S83之后的 步驟S84中，判斷在第2初始檢查開(kāi)始后是否已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間。如果在第2初始檢查開(kāi)始 后未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則返回，如果在第2初始檢查開(kāi)始后已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S85的處理。在步驟S85中驅(qū)動(dòng)純水泵111，從第1貯水箱WP2a向第2貯水箱WP2b供水。通過(guò) 在第1貯水箱WP2a滿水之前向第2貯水箱WP2b供水，能夠在較早的階段轉(zhuǎn)入第1自熱重 整反應(yīng)ATR1。另外，當(dāng)?shù)?貯水箱WP2a的低水位傳感器DS5b處于異常時(shí)，也可以等待從 第1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a輸出Hi信號(hào)后向第2貯水箱WP2b供水。但是，由 于在第1貯水箱WP2a中貯存的是結(jié)露水，所以非常花費(fèi)時(shí)間。在步驟S85之后的步驟S86中，判斷是否從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d 輸出了 Hi信號(hào)。如果從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出了 Hi信號(hào)，則進(jìn)入步 驟S87的處理，如果未從第2貯水箱WP2b的低水位傳感器DS5d輸出Hi信號(hào)，則進(jìn)入步驟 S91的處理。在步驟S91中判斷是否已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間，如果已經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S92 的處理，如果未經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間則進(jìn)入步驟S85的處理。在步驟S87中，判斷是否已結(jié)束向第2貯水箱WP2b供水。如果未結(jié)束向第2貯水 箱WP2b供水則進(jìn)入步驟S85的處理，如果已結(jié)束向第2貯水箱WP2b供水則進(jìn)入步驟S88 的處理。在步驟S88中允許估計(jì)供給運(yùn)行，將標(biāo)志F設(shè)定為“0K”。這是因?yàn)殡m然未確認(rèn)第 1貯水箱WP2a的高水位傳感器DS5a及第2貯水箱WP2b的高水位傳感器DS5c是否處于異 常，但是在第2貯水箱WP2b中確實(shí)存在水。在步驟S92中判斷標(biāo)志F是否為“1”。如果標(biāo)志F為“1”則進(jìn)入步驟S94的處理， 如果標(biāo)志F不為“ 1 ”則進(jìn)入步驟S88的處理。在步驟S94中，判斷為水位傳感器(高水位傳感器DS5a、低水位傳感器DS5b、高水 位傳感器DS5c、低水位傳感器DS5d)的兩個(gè)至三個(gè)同時(shí)發(fā)生故障，作為供水系統(tǒng)處于異常 狀態(tài)將標(biāo)志F設(shè)定為“N”。在步驟S88及步驟S94之后的步驟S89中，停止純水泵111，結(jié)束處理。返回圖8繼續(xù)說(shuō)明。在如上所述地結(jié)束步驟S66中的第2初始檢查后，在步驟S67 中判斷供水系統(tǒng)是否存在問(wèn)題，標(biāo)志F是“0”還是“0K”。如果供水系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題則進(jìn)入步 驟S68的處理，如果供水系統(tǒng)存在問(wèn)題則進(jìn)入步驟S70的處理。在步驟S68中，允許轉(zhuǎn)入第 1自熱重整反應(yīng)ATR1并執(zhí)行通常控制。在步驟S70中判斷是否處于異常判斷中。如果處于異常判斷中則進(jìn)入步驟S71的 處理，如果未處于異常判斷中則進(jìn)入步驟S73的處理。在步驟S71中，保留轉(zhuǎn)入第1自熱重 整反應(yīng)ATR1。在步驟S71之后的步驟S72中，降低燃料氣體及發(fā)電用空氣的供給量并結(jié)束 處理。在步驟S73中，執(zhí)行異常停止處理，將標(biāo)志F設(shè)定為“N”并結(jié)束處理。另外，雖然在從貯水箱WP2向重整器RF供水的運(yùn)行持續(xù)期間，作為持續(xù)檢查即第 2初始檢查確認(rèn)水位傳感器是否發(fā)生異常，在發(fā)生異常時(shí)執(zhí)行估計(jì)供給控制，但是還優(yōu)選在 運(yùn)行開(kāi)始期間作為初始檢查確認(rèn)水位傳感器是否發(fā)生異 ，在發(fā)生異常
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，是包括具備固體電解質(zhì)型燃料電池單電池的燃料電池模塊的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池模塊具備進(jìn)行向所述燃料電池單電池供給的燃料氣體的水蒸氣重整的重整器，所述燃料電池系統(tǒng)具備與燃燒經(jīng)過(guò)所述燃料電池單電池后的燃料氣體而排出的排放氣體進(jìn)行熱交換的換熱器；用于向所述重整器供水的供水部件；及控制所述供水部件的控制部件，所述供水部件具有作為向所述重整器供給的水貯存所述換熱器的結(jié)露水的貯水箱；檢測(cè)所述貯水箱水位的水位檢測(cè)部件；及向所述重整器壓送貯存在所述貯水箱中的水的泵，所述控制部件以與所述燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的初始檢查相區(qū)別的形式，在開(kāi)始向所述換熱器供給排放氣體而經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，執(zhí)行判斷所述水位檢測(cè)部件有無(wú)異常的異常判斷處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在所述燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使所述重整器的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并 轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)，所述控制部件在所述重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異常判斷處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件在所述重整器中發(fā)生部分氧化反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異常判斷處理，當(dāng)所 述重整器溫度超過(guò)規(guī)定溫度但所述水位檢測(cè)部件仍未檢測(cè)出水位時(shí)，以在所述重整器中不 引發(fā)使用所述水的重整反應(yīng)的形式進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在所述燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使所述重整器的重整反應(yīng)從部分氧化重整反應(yīng)開(kāi)始，并 轉(zhuǎn)入使用水的重整反應(yīng)，所述供水部件具有用于使向所述重整器供給的水成為純水的反浸透膜， 所述貯水箱由配置在所述反浸透膜上游側(cè)的第1水箱和配置在所述反浸透膜下游側(cè) 即所述重整器側(cè)的第2水箱構(gòu)成，設(shè)置有經(jīng)由所述反浸透膜向所述第2水箱壓送貯存在所述第1水箱中的水的第1泵和 向所述重整器壓送貯存在所述第2水箱中的水的第2泵，在所述第1水箱及所述第2水箱中分別設(shè)置有所述水位檢測(cè)部件， 所述控制部件在所述重整器中發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的階段執(zhí)行所述異常判斷處理， 當(dāng)所述重整器溫度超過(guò)規(guī)定溫度但設(shè)置于所述第2水箱的所述水位檢測(cè)部件仍未檢測(cè)出 水位時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述第1泵向所述第2水箱強(qiáng)制地供水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件在以在所述重整器中不引發(fā)使用所述水的重整反應(yīng)的形式進(jìn)行控制時(shí)， 以在所述重整器中不使所述部分氧化重整反應(yīng)的溫度上升至規(guī)定溫度以上的形式來(lái)執(zhí)行溫度抑制控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件通過(guò)抑制向所述重整器供給的被重整氣體的供給量來(lái)執(zhí)行所述溫度抑 制控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件在所述水位檢測(cè)部件未檢測(cè)出水位的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，作為所 述水位檢測(cè)部件發(fā)生異常的情況執(zhí)行對(duì)應(yīng)于異常狀態(tài)的控制即異常處理控制，其在進(jìn)行通 ?？刂频耐ǔ?duì)應(yīng)控制之外另行設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件在所述水位檢測(cè)部件未檢測(cè)出水位時(shí)以成為抑制所述燃料電池單電池 氧化的溫度的形式進(jìn)行控制，同時(shí)在所述異常處理控制中降低被重整氣體對(duì)所述重整器的 供給量并在以降低所述單電池溫度的形式進(jìn)行冷卻運(yùn)行后執(zhí)行使運(yùn)行停止的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，即使設(shè)置在貯存用于供給重整器的水的水箱中的水位檢測(cè)部件發(fā)生故障，也能夠盡可能地持續(xù)運(yùn)行。具體為，該燃料電池系統(tǒng)(FCS)以與運(yùn)行開(kāi)始期間的初始檢查相區(qū)別的形式，按照排放氣體對(duì)換熱器(HW1)的供給，執(zhí)行判斷檢測(cè)貯水箱(WP2a)、(WP2b)的水位的多個(gè)水位傳感器(DS5a)、(DS5b)、(DS5c)、(DS5d)有無(wú)異常的異常判斷處理。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101853950SQ201010142048
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者中野清隆, 土屋勝久, 大江俊春, 川村昌之, 重住司 申請(qǐng)人:Toto株式會(huì)社