本发明专利技术提供一种改善了部分负荷运转时的运转条件的燃料电池装置。其具备：将通过燃料气体和含氧气体进行发电的燃料单电池电连接而成的电池组；用于向燃料单电池供给燃料气体的燃料气体供给部；对在燃料单电池发电的电流的向外部负荷的供给量进行调整的电力调整部；以及分别对燃料气体供给部及电力调整部进行控制的控制装置，其中，控制装置控制燃料气体供给部及电力调整部，使得在燃料电池装置的部分负荷运转中，当供给到电池组的燃料气体是最低流量以上时，电池组的燃料利用率与电池组发电的电流量之间的关系是非直线的关系，由此，在燃料电池装置的运转控制中，能够高效地进行部分负荷运转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在外装壳体内收纳燃料单电池而成的燃料电池装置。
技术介绍
近年来，作为下一代能源而提出一种将电池组收纳在收纳容器内而成的燃料电池模块，电池组是将多个使用燃料气体(含氢气体)和空气(含氧气体)而能够得到电力的燃料单电池排列而成的。另外，还提出各种将燃料电池模块收纳在外装壳体内而成的燃料电池装置(例如，参考专利文献1)。作为这种燃料电池，公知有固态高分子型(PEFC)、熔融碳酸盐型(MCFC)、磷酸型 (PAFC)、固态氧化物型(SOFC)等各种电池，尤其是固态氧化物型燃料电池，当其在家庭中使用时，具有能够容易追随部分负荷的特性。在部分负荷运转中，一般公知的是使供给到电池组(燃料单电池)的燃料气体的量下降，对此提出有该部分负荷运转中的燃料电池装置的运转方法(例如，参考专利文献2 ο ) ο现有技术文献专利文献专利文献1 JP特开2007-59377号公报专利文献2 JP特开2006-24478号公报在燃料电池装置的额定运转中，通过将电池组的燃料利用率(Uf)和电流量(I)保持为一定值，可以进行高效运转。另一方面，在燃料电池装置的部分负荷运转中，电池组的燃料利用率和电流量 (发电量)对应于外部负荷而发生变动(与额定运转中相比下降)。此时，若不平衡性良好地控制电池组的燃料利用率(Uf)和电流量⑴的关系，则存在燃料电池装置的发电效率下降以及负荷追随特性下降之虞。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种在进行部分负荷运转的燃料电池装置中改善了部分负荷运转中的运转条件的燃料电池装置。本专利技术的燃料电池装置具备将多个通过燃料气体和含氧气体进行发电的燃料单电池电连接而成的电池组；用于向燃料单电池供给燃料气体的燃料气体供给部；对在燃料单电池发电的电流的向外部负荷的供给量进行调整的电力调整部；以及分别对燃料气体供给部及电力调整部进行控制的控制装置，所述燃料电池装置的特征在于，控制装置控制燃料气体供给部及电力调整部，使得在燃料电池装置的部分负荷运转中，当供给到电池组的燃料气体是发电所需最低流量以上时，电池组的燃料利用率与电池组发电的电流量之间的关系是非直线的关系。专利技术效果根据本专利技术的燃料电池装置，能够高效地进行部分负荷运转。 附图说明图1是表示具备本专利技术的燃料电池装置的燃料电池系统的一例的构成图。图2是表示本专利技术的燃料电池装置中的电池组的燃料利用率与电池组对应于外部负荷的要求而发电的电流量之间的关系的一例的坐标图。图3是表示本专利技术的燃料电池装置中的电池组的燃料利用率与电池组对应于外部负荷的要求而发电的电流量之间的关系的另一例的坐标图。图4是表示本专利技术的燃料电池装置中的电池组的燃料利用率与电池组对应于外部负荷的要求而发电的电流量之间的关系的又一例的坐标图。具体实施例方式结合图1说明本专利技术的燃料电池装置的一例。图1所示的燃料电池系统包括进行发电的发电单元；贮存热交换后的热水的热水贮存单元；以及用于使水在这些单元间循环的循环配管。图1所示的发电单元具备将多个燃料单电池(未图示)电连接排列而成的电池组1 ；用于供给天然气等原燃料的原燃料供给部2 ；用于向构成电池组1的燃料单电池供给含氧气体的含氧气体供给部3 ；以及利用原燃料和水蒸气进行水蒸气重整反应的重整器4。 重整器4包括使由后述的水泵5供给的纯水汽化，并用于将从原燃料供给部2供给的原燃料和水蒸气混合起来的汽化部(未图示)；以及内部具备重整催化剂且用于使混合的原燃料与水蒸气发生反应而生成燃料气体(含氢气体)的重整部(未图示)。由此，利用在重整器4生成的燃料气体以及由含氧气体供给部3供给的含氧气体，进行燃料单电池(电池组 1)的发电。需要说明的是，燃料气体供给部至少包括原燃料供给部2。电池组1、重整器4被收纳在收纳容器内以构成燃料电池模块(以下，有时简称为模块)。需要说明的是，在图1中，由双点划线包围示出构成燃料电池模块的各装置，由M表示模块。另外，重整器4设置在收纳容器外也是可以的。在此，对模块M进行说明。作为模块M,可使用已知的燃料电池模块。例如，在收纳容器内，在使具有内部流通气体的气体流路的柱状燃料单电池立起设置的状态下排列燃料单电池，在相邻的燃料单电池间隔着集电部件电气性地串联连接而构成电池组1。然后， 收纳电池组装置和重整器4而构成模块，其中，电池组装置是通过玻璃密封材料等绝缘性接合材料将燃料单电池的下端固定于燃料气体室而成的，重整器4配置在燃料单电池的上方，用于向燃料单电池供给燃料气体。作为构成电池组1的燃料单电池，公知各种燃料单电池，但在进行部分负荷运转 (负荷追随运转)时，可以用固体氧化物型燃料单电池。另外，通过将构成电池组1的燃料单电池设为固体氧化物型燃料单电池，可以使燃料单电池工作所需的辅机类小型化，从而可使燃料电池装置22小型化。需要说明的是，作为燃料单电池的形状，可使用平板型或圆筒型等各种形状的燃料单电池，但在高效进行燃料单电池的发电方面，可以使用中空平板型的燃料单电池。作为这种中空平板型的燃料单电池，可以使用内侧形成燃料极层、并在外侧形成氧极层的燃料极支持型的中空平板型燃料单电池。另外，在图1所示的发电单元中设有热交换器6，其通过因构成电池组1的燃料单电池的发电而产生的废气(排热)与在循环配管13中流动的水进行热交换；冷凝水净化装置7，其用于对通过热交换而生成的冷凝水进行净化(优选生成纯水)；以及冷凝水供给管15，其用于将在热交换器6生成的冷凝水供给向冷凝水净化装置7。由冷凝水净化装置7 处理后的冷凝水被贮存在由箱连结管16连结的水箱8中，之后，通过水泵5供应给重整器 4(汽化部，未图示)。需要说明的是，通过使冷凝水净化装置7具备水箱的功能，还可以省略水箱8。进而，图1所示的发电单元具备电力调整部9，其用于将由燃料单电池发电的直流电转换为交流电，并对转换的交流电的向外部负荷的供给量进行调整；出口水温传感器 11，其设置在热交换器6的出口，用于对在热交换器6的出口流动的水(循环水流)的水温进行测定；控制装置10 ；以及使水在循环配管13内循环的循环泵12。而且，燃料电池装置至少包括电池组1 ；控制装置10 ；用于向燃料单电池供给燃料气体的燃料气体供给部以及对由燃料单电池发电的电流的向外部负荷的供给量进行调整的电力调整部。需要说明的是，在图1中，省略了电力调整部9和外部负荷的连接，作为电力调整部9，可以例示出功率调节器(power conditioner) 0而且，通过将这些构成发电单元的各装置收纳在外装壳体内，可以使设置或搬运等变容易。需要说明的是，热水贮存单元具备用于贮存热交换后的热水的热水贮存箱14而构成。另外，在电池组1和热交换器6之间，设有用于对伴随电池组1的运转而产生的废气进行处理的废气处理装置(未图示)。废气处理装置是在收纳容器内收纳废气处理部而成的，作为废气处理部，可使用一般公知的燃烧催化剂。另一方面，在供给向冷凝水净化装置7的冷凝水的量少的情况下，或由冷凝水处理部处理后的冷凝水的纯度低的情况下，还可以将从外部供给的水(自来水等)进行净化并供给到重整器4。在图1中，为了对从外部供给的水进行净化而具备各水处理装置。在此，用于将从外部供给的水供给到重整器4的各水处理装置至少具备用于对水进行净化的活性炭过滤器装置19、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：小野孝，中村光博，高桥成门，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：
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