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JP7119690B2 - Fuel cell system, method for measuring flow rate of raw fuel gas, and method for specifying gas type of raw fuel gas - Google Patents
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JP7119690B2 - Fuel cell system, method for measuring flow rate of raw fuel gas, and method for specifying gas type of raw fuel gas - Google Patents

Fuel cell system, method for measuring flow rate of raw fuel gas, and method for specifying gas type of raw fuel gas Download PDF

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Description

本開示は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システム、アノードガスの原燃料ガスの流量測定方法およびガス種特定方法に関する。 The present disclosure relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates power through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, a method for measuring the flow rate of the raw fuel gas of the anode gas, and a method for specifying the gas type.

従来、水素含有燃料(原燃料ガス)から水素含有ガス(アノードガス)を発生させる水素発生部と、水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、水素発生部に対して供給される燃料の供給量を取得する燃料流量計と、水素発生部の上流側で燃料の中の酸素または窒素を検出するセンサと、当該センサの検出結果に基づいて、燃料流量計からの値が含む誤差を補正して空気を含んだ燃料の供給量を取得する補正部とを含む燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池システムでは、空気が混合された状態で水素含有燃料が水素発生部に供給された場合であっても、空気の混合量に応じて水素含有燃料の供給量を適切に調整することができる。また、従来、炭化水素、アルコール類またはエーテル類を含む原燃料(原燃料ガス)と原料水またはスチームを水素リッチな燃料ガス(アノードガス)に変換する燃料電池の燃料処理システムとして、燃料ガスの露点温度測定手段と、露点温度に基づき原燃料流量を推定する演算手段と、演算結果に基づき原燃料流量を調節する流量調節手段とを含むものが知られている(例えば、特許文献2参照)。この燃料処理システムによれば、意図しない理由により原燃料または原料水(スチーム)の流量が設定値からずれた場合であっても、燃料電池の安定な運転およびシステムの保護を図ることができる。 Conventionally, a hydrogen generator that generates a hydrogen-containing gas (anode gas) from a hydrogen-containing fuel (raw fuel gas), a cell stack that generates power using the hydrogen-containing gas, and a fuel supplied to the hydrogen generator. A fuel flow meter that acquires the supply amount, a sensor that detects oxygen or nitrogen in the fuel on the upstream side of the hydrogen generator, and based on the detection result of the sensor, corrects the error contained in the value from the fuel flow meter. A fuel cell system is known that includes a correction unit that acquires the supply amount of fuel containing air by performing the above-described operation (see, for example, Patent Document 1). In this fuel cell system, even if the hydrogen-containing fuel is supplied to the hydrogen generator while being mixed with air, it is possible to appropriately adjust the supply amount of the hydrogen-containing fuel according to the amount of air mixed. can. Conventionally, as a fuel processing system for a fuel cell that converts raw fuel (raw fuel gas) containing hydrocarbons, alcohols or ethers and raw water or steam into hydrogen-rich fuel gas (anode gas), It is known to include dew point temperature measuring means, calculation means for estimating the raw fuel flow rate based on the dew point temperature, and flow rate adjustment means for adjusting the raw fuel flow rate based on the calculation result (see, for example, Patent Document 2). . According to this fuel processing system, even if the flow rate of raw fuel or raw water (steam) deviates from the set value for some unintended reason, stable operation of the fuel cell and protection of the system can be achieved.

特開2012-169214号公報JP 2012-169214 A 特許第4038390号公報Japanese Patent No. 4038390

上述のような燃料電池のアノードガスの原燃料ガスとしては、一般に、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の可燃成分を含む都市ガスやプロパンガス等が用いられるが、都市ガス等の組成(可燃成分の濃度比)は、ガス事業者や地域(ガスの原産地)等により異なり、地域によっては、原燃料ガスの組成(ガス種)が時間的に変化することもある。そして、燃料電池システムに供給される原燃料ガスの組成(ガス種)が変化した場合、組成変化に応じて燃料流量計の検出値の誤差が大きくなってしまい、原燃料ガス(熱量)の不足による燃料電池システムの出力低下や、原燃料ガスの過供給による温度上昇等に起因した耐久性低下を招いてしまうおそれがある。しかしながら、上記特許文献1および2に記載された技術では、原燃料ガスの組成変化が何ら考慮されていない。 As the raw fuel gas for the anode gas of the fuel cell as described above, town gas or propane gas containing combustible components such as methane, ethane, propane and butane is generally used. concentration ratio) varies depending on the gas supplier and region (gas origin), etc. Depending on the region, the composition (gas type) of the raw fuel gas may change over time. If the composition (gas type) of the raw fuel gas supplied to the fuel cell system changes, the error in the detection value of the fuel flow meter increases according to the composition change, and the raw fuel gas (calorific value) is insufficient. This may lead to a decrease in the output of the fuel cell system due to oversupply of the raw fuel gas, and a decrease in durability due to a temperature rise due to oversupply of the raw fuel gas. However, the techniques described in Patent Literatures 1 and 2 do not take into account any changes in the composition of the raw fuel gas.

そこで、本開示は、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、燃料電池システムの出力低下や耐久性低下を抑制することを主目的とする。 Therefore, the main object of the present disclosure is to suppress a decrease in the output and durability of the fuel cell system even when the composition of the raw fuel gas changes.

本開示の燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、原燃料ガスを改質して前記アノードガスを生成する改質器とを含む燃料電池システムにおいて、それぞれ前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計であって、それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計と、前記複数の流量計の前記特性および前記検出値に基づいて少なくとも何れか1つの前記流量計の前記ズレ量を算出すると共に、算出した前記ズレ量と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記検出値とから前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を算出する演算処理部とを含むものである。 A fuel cell system of the present disclosure includes a fuel cell that generates power through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and a reformer that reforms raw fuel gas to generate the anode gas, A plurality of flowmeters each detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer, wherein the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas. and a plurality of flowmeters having different characteristics of change in the amount of deviation with respect to the composition, and at least one of the flowmeters based on the characteristics and the detected values of the plurality of flowmeters and calculating the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer from the calculated deviation amount and the detection value of at least one of the flowmeters and

本開示の燃料電池システムは、それぞれ改質器に供給される原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計と、当該複数の流量計の検出値に基づいて改質器に供給される原燃料ガスの流量を算出する演算処理部とを含む。各流量計は、それぞれ流量の真値に対する検出値のズレ量が原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されたものであり、複数の流量計間では、原燃料ガスの組成に対する当該ズレ量の変化の特性が互いに異なっている。すなわち、複数の流量計は、ある組成の原燃料ガスの流量として基本的に互いに異なる値を出力し、複数の流量計の検出値同士の差は、各々の特性に応じて定まる複数の流量計の真値に対する検出値のズレ量同士の差に一致する。従って、複数の流量計の特性および検出値に基づいて少なくとも何れか1つの流量計の真値に対する検出値のズレ量を算出することが可能となり、算出されたズレ量と当該少なくとも何れか1つの流量計の検出値とから改質器に供給される原燃料ガスの流量を精度よく算出することができる。これにより、本開示の燃料電池システムでは、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、改質器に供給される原燃料ガスの流量を演算処理部により精度よく取得することが可能となるので、改質器から燃料電池に要求に応じたアノードガスを精度よく供給することができる。この結果、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システムの出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。なお、燃料電池システムは、2つの流量計を含むものであってもよく、3つ以上の流量計を含むものであってもよく、3つ以上の流量計を用いることで、演算処理部により算出される原燃料ガスの流量の精度をより向上させることができる。 The fuel cell system of the present disclosure includes a plurality of flowmeters for detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer, and the raw fuel supplied to the reformer based on the detected values of the plurality of flowmeters. and an arithmetic processing unit that calculates the gas flow rate. Each flowmeter is configured so that the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas. The characteristics of changes in the amount of deviation are different from each other. That is, the plurality of flowmeters basically output different values as the flow rate of the raw fuel gas of a certain composition, and the difference between the detection values of the plurality of flowmeters is determined according to the characteristics of each flowmeter. corresponds to the difference between the amounts of deviation of the detected values with respect to the true values of . Therefore, it is possible to calculate the amount of deviation of the detected value from the true value of at least one of the flow meters based on the characteristics and detected values of the plurality of flow meters, and the calculated amount of deviation and the at least one The flow rate of the raw fuel gas to be supplied to the reformer can be accurately calculated from the detected value of the flow meter. As a result, in the fuel cell system of the present disclosure, even when the composition of the raw fuel gas changes, the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer can be accurately obtained by the arithmetic processing unit. Therefore, the required anode gas can be accurately supplied from the reformer to the fuel cell. As a result, even if the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to satisfactorily suppress the deterioration of the output and durability of the fuel cell system due to the excess or deficiency of the raw fuel gas. The fuel cell system may include two flowmeters, or may include three or more flowmeters. By using three or more flowmeters, the arithmetic processing unit The accuracy of the calculated raw fuel gas flow rate can be further improved.

また、前記複数の流量計の各々については、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数が規定されてもよく、前記演算処理部は、前記複数の流量計の前記関数および前記検出値に基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記関数とから前記ズレ量を算出するものであってもよい。すなわち、原燃料ガスの比熱は、当該原燃料ガスの組成(可燃成分の濃度)と相関を有し、標準ガスと改質器に供給される原燃料ガスとの比熱差は、当該原燃料ガスと標準ガスとの組成の違いに応じて変化する。従って、複数の流量計の各々について上記比熱差とズレ量との関係を示す関数を規定することが可能であり、複数の流量計の関数および検出値に基づいて比熱差を算出することで、当該比熱差と少なくとも何れか1つの流量計の関数とから当該流量計の真値に対する検出値のズレ量を精度よく算出することができる。 Further, for each of the plurality of flowmeters, the difference between the specific heat difference between the standard gas, which is the raw fuel gas whose composition is known, and the raw fuel gas supplied to the reformer, and the amount of deviation A function indicating the relationship may be specified, and the arithmetic processing unit calculates the specific heat difference based on the function and the detected value of the plurality of flowmeters, and calculates the calculated specific heat difference and the at least one The deviation amount may be calculated from the function of one flow meter. That is, the specific heat of the raw fuel gas has a correlation with the composition (concentration of combustible components) of the raw fuel gas, and the difference in specific heat between the standard gas and the raw fuel gas supplied to the reformer is and the standard gas. Therefore, it is possible to define a function indicating the relationship between the specific heat difference and the deviation amount for each of the plurality of flow meters, and by calculating the specific heat difference based on the function and the detected value of the plurality of flow meters, From the specific heat difference and the function of at least one of the flowmeters, it is possible to accurately calculate the amount of deviation of the detected value from the true value of the flowmeter.

更に、前記演算処理部は、前記複数の流量計の前記検出値同士の差と、前記関数から得られる前記ズレ量同士の差とから前記比熱差を算出するものであってもよい。これにより、標準ガスと改質器に供給される原燃料ガスとの比熱差を精度よく算出することが可能となる。 Furthermore, the arithmetic processing unit may calculate the specific heat difference from the difference between the detection values of the plurality of flowmeters and the difference between the deviation amounts obtained from the function. This makes it possible to accurately calculate the specific heat difference between the standard gas and the raw fuel gas supplied to the reformer.

また、前記演算処理部は、前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定するものであってもよい。すなわち、原燃料ガスの比熱は、当該原燃料ガスの組成(可燃成分の濃度)と相関を有し、当該比熱差と標準ガスの比熱とから得ることが可能である。従って、上記比熱差を算出することで、当該比熱差と標準ガスの比熱とから原燃料ガスのガス種を精度よく特定することができる。そして、特定された原燃料ガスのガス種を燃料電池システムの制御に反映することで、燃料電池の性能や耐久性を良好に維持することが可能となる。 Further, the arithmetic processing unit may specify the gas type of the raw fuel gas to be supplied to the reformer based on the specific heat difference and the specific heat of the standard gas. That is, the specific heat of the raw fuel gas has a correlation with the composition (concentration of combustible components) of the raw fuel gas, and can be obtained from the specific heat difference and the specific heat of the standard gas. Therefore, by calculating the specific heat difference, it is possible to accurately identify the gas type of the raw fuel gas from the specific heat difference and the specific heat of the standard gas. By reflecting the identified gas type of the raw fuel gas in the control of the fuel cell system, it is possible to maintain good performance and durability of the fuel cell.

更に、前記燃料処理システムは、前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガスポンプと、前記原燃料ガスポンプを制御するポンプ制御部とを含むものであってもよく、前記ポンプ制御部は、前記燃料電池の目標電流値と前記原燃料ガスの前記ガス種とに応じた熱量から前記原燃料ガスの目標流量を設定すると共に、前記演算処理部により算出される前記原燃料ガスの流量が前記目標流量に一致するように前記原燃料ガスポンプを制御するものであってもよい。これにより、原燃料ガスの流量を精度よく算出すると共に、改質器に供給されている原燃料ガスのガス種(組成)に応じて当該原燃料ガスの目標流量をより適正に設定することができるので、改質器から燃料電池に要求に応じたアノードガスをより精度よく供給することが可能となる。 Further, the fuel processing system may include a raw fuel gas pump that supplies the raw fuel gas to the reformer, and a pump control unit that controls the raw fuel gas pump, wherein the pump control unit setting a target flow rate of the raw fuel gas based on the target current value of the fuel cell and the amount of heat corresponding to the gas type of the raw fuel gas; The raw fuel gas pump may be controlled so as to match the target flow rate. As a result, the flow rate of the raw fuel gas can be calculated with high accuracy, and the target flow rate of the raw fuel gas can be set more appropriately according to the gas type (composition) of the raw fuel gas being supplied to the reformer. Therefore, it is possible to more accurately supply the required anode gas from the reformer to the fuel cell.

本開示の原燃料ガスの流量測定方法は、燃料電池のアノードガスを生成する改質器に供給される原燃料ガスの流量を測定する原燃料ガスの流量測定方法であって、それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計により、前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出し、前記複数の流量計の前記特性および前記検出値に基づいて少なくとも何れか1つの前記流量計の前記ズレ量を算出すると共に、算出したズレ量と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記検出値とから前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を算出するものである。 A raw fuel gas flow rate measuring method of the present disclosure is a raw fuel gas flow rate measuring method for measuring the flow rate of raw fuel gas supplied to a reformer that generates anode gas of a fuel cell, A plurality of flowmeters configured so that the amount of deviation of the detected value from the true value varies according to the composition of the raw fuel gas, and having different characteristics of the variation of the amount of deviation with respect to the composition, the reforming detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the vessel, calculating the deviation amount of at least one of the flow meters based on the characteristics and the detected values of the plurality of flow meters, and calculating the calculated deviation A flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer is calculated from the amount and the detection value of at least one of the flowmeters.

かかる方法によれば、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、改質器に供給される原燃料ガスの流量を精度よく取得することが可能となるので、改質器から燃料電池に要求に応じたアノードガスを精度よく供給することができる。この結果、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システムの出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。 According to this method, even if the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to obtain the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer with high accuracy. can accurately supply the anode gas according to the demand. As a result, even if the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to satisfactorily suppress the deterioration of the output and durability of the fuel cell system due to the excess or deficiency of the raw fuel gas.

本開示の他の燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、原燃料ガスを改質して前記アノードガスを生成する改質器とを含む燃料電池システムにおいて、それぞれ前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計であって、それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計と、前記複数の流量計の各々について規定された関数であって、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数と、前記複数の流量計の前記検出値とに基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定するガス種特定部とを含むものである。 Another fuel cell system of the present disclosure includes a fuel cell that generates power through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and a reformer that reforms raw fuel gas to generate the anode gas. a plurality of flowmeters for detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer, wherein the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas a plurality of flowmeters configured to vary and having different characteristics of the change in the amount of deviation with respect to the composition; and a function defined for each of the plurality of flowmeters, wherein the composition is known. A function indicating the relationship between the specific heat difference between the standard gas, which is the raw fuel gas, and the raw fuel gas supplied to the reformer, and the amount of deviation, and the detection values of the plurality of flow meters a gas type specifying unit for calculating the specific heat difference based on the standard gas and specifying the gas type of the raw fuel gas to be supplied to the reformer based on the calculated specific heat difference and the specific heat of the standard gas; It is a thing.

かかる燃料電池システムは、それぞれ改質器に供給される原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計と、改質器に供給される原燃料ガスのガス種を特定するガス種特定部とを含む。各流量計は、それぞれ流量の真値に対する検出値のズレ量が原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されたものであり、複数の流量計間では、原燃料ガスの組成に対する当該ズレ量の変化の特性が互いに異なっている。更に、各流量計については、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと改質器に供給される原燃料ガスとの比熱差と、当該流量計における流量の真値に対する検出値のズレ量との関係を示す関数が規定されている。ここで、原燃料ガスの比熱は、当該原燃料ガスの組成(可燃成分の濃度)と相関を有し、標準ガスと改質器に供給される原燃料ガスとの比熱差は、当該原燃料ガスと標準ガスとの組成の違いに応じて変化する。従って、複数の流量計の関数および検出値に基づいて当該比熱差を算出することが可能となり、算出された比熱差と標準ガスの比熱とに基づいて改質器に供給される原燃料ガスのガス種を精度よく特定することができる。そして、特定された原燃料ガスのガス種を燃料電池システムの制御に反映することで、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システムの出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。 Such a fuel cell system includes a plurality of flowmeters for detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to each reformer, and a gas type identification unit for identifying the gas type of the raw fuel gas supplied to the reformer. include. Each flowmeter is configured so that the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas. The characteristics of changes in the amount of deviation are different from each other. Furthermore, for each flow meter, the difference in specific heat between the standard gas, which is the raw fuel gas whose composition is known, and the raw fuel gas supplied to the reformer, and the detected value for the true value of the flow rate in the flow meter A function indicating the relationship with the amount of deviation is specified. Here, the specific heat of the raw fuel gas has a correlation with the composition (concentration of combustible components) of the raw fuel gas, and the difference in specific heat between the standard gas and the raw fuel gas supplied to the reformer is the raw fuel It changes according to the difference in composition between the gas and the standard gas. Therefore, it is possible to calculate the specific heat difference based on the functions and detected values of a plurality of flowmeters, and the ratio of the raw fuel gas supplied to the reformer based on the calculated specific heat difference and the specific heat of the standard gas. Gas species can be specified with high accuracy. By reflecting the specified gas type of the raw fuel gas in the control of the fuel cell system, even if the composition of the raw fuel gas changes, the output of the fuel cell system will decrease due to the excess or deficiency of the raw fuel gas. It is possible to satisfactorily suppress deterioration of durability and durability.

本開示の原燃料ガスのガス種特定方法は、燃料電池のアノードガスを生成する改質器に供給される原燃料ガスのガス種を特定する原燃料ガスのガス種特定方法であって、それぞれ流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計により、前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出し、前記複数の流量計の各々について規定された関数であって、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数と、前記複数の流量計の前記検出値とに基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定するものである。 A raw fuel gas type identification method of the present disclosure is a raw fuel gas type identification method for identifying the gas type of raw fuel gas supplied to a reformer that generates anode gas of a fuel cell, A plurality of flowmeters configured so that the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas, and the characteristics of the variation of the amount of deviation with respect to the composition are different from each other. The flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer is detected, and the standard gas, which is the raw fuel gas whose composition is known, and the reformed gas are functions defined for each of the plurality of flow meters. The specific heat difference is calculated based on the function indicating the relationship between the specific heat difference with the raw fuel gas supplied to the masser and the amount of deviation, and the detection values of the plurality of flow meters, and the calculated The gas type of the raw fuel gas supplied to the reformer is specified based on the specific heat difference and the specific heat of the standard gas.

かかる方法によれば、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システムの出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。 According to this method, even if the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to satisfactorily suppress the decrease in the output and durability of the fuel cell system due to the excess or deficiency of the raw fuel gas.

本開示の燃料電池システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system of the present disclosure; FIG. 図1の燃料電池システムに含まれる複数の流量計の特性を示す図表である。2 is a chart showing characteristics of a plurality of flowmeters included in the fuel cell system of FIG. 1; 本開示の燃料電池システムにおいて実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a routine executed in the fuel cell system of the present disclosure; 本開示の他の燃料電池システムを示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another fuel cell system of the present disclosure; 図4の燃料電池システムに含まれる複数の流量計の特性を示す図表である。5 is a chart showing characteristics of a plurality of flowmeters included in the fuel cell system of FIG. 4; FIG.

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, embodiments for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1は、本開示の燃料電池システム10を示す概略構成図である。同図に示す燃料電池システム10は、アノードガス(燃料ガス)中の水素とカソードガス(酸化剤ガス)中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池スタックFCSを有する発電ユニット20と、湯水を貯留する貯湯タンク101を有する給湯ユニット100と、システム全体を制御する制御装置80とを含む。また、発電ユニット20は、燃料電池スタックFCSや、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース31、気化器(蒸発器)33、2つの改質器34等を含む発電モジュール30と、発電モジュール30の気化器33に例えば都市ガス(天然ガス)やLPガスといった原燃料ガス(原燃料)を供給するための原燃料ガス供給系統40と、発電モジュール30の燃料電池スタックFCSにカソードガスとしての空気を供給するためのカソードガス供給系統50と、発電モジュール30の気化器33に改質水を供給するための改質水供給系統55と、発電モジュール30で発生した排熱を回収するための排熱回収系統60と、燃料電池スタックFCSの出力端子に接続されたパワーコンディショナ71と、これらを収容する筐体22とを含む。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system 10 of the present disclosure. The fuel cell system 10 shown in FIG. and a controller 80 for controlling the entire system. The power generation unit 20 includes a fuel cell stack FCS, a power generation module 30 including a box-shaped module case 31 made of a heat insulating material, a vaporizer (evaporator) 33, two reformers 34, and the like. A raw fuel gas supply system 40 for supplying a raw fuel gas (raw fuel) such as city gas (natural gas) or LP gas to the vaporizer 33 of the module 30, and a cathode gas to the fuel cell stack FCS of the power generation module 30. A cathode gas supply system 50 for supplying the air of the power generation module 30, a reforming water supply system 55 for supplying reforming water to the vaporizer 33 of the power generation module 30, exhaust heat recovery system 60, a power conditioner 71 connected to the output terminal of the fuel cell stack FCS, and a housing 22 accommodating them.

本実施形態において、発電モジュール30は、2つの燃料電池スタックFCSを含み、2つの燃料電池スタックFCSは、間隔をおいて互いに対向するようにモジュールケース31内に配置されたマニホールド32上に設置される。各燃料電池スタックFCSは、例えば酸化ジルコニウム等の電解質と当該電解質を挟持するアノード電極およびカソード電極とをそれぞれ有すると共に図1中左右方向(水平方向)に配列された複数の固体酸化物形の単セルSCを含む。各単セルSCのアノード電極内には、図示しないアノードガス通路が単セルSCの配列方向と直交する方向すなわち上下方向に延在するように形成されている。また、各単セルSCのカソード電極の周囲には、カソードガスを流通させる図示しないカソードガス通路が単セルSCの配列方向と直交する方向すなわち上下方向に延在するように形成されている。各単セルSCのアノードガス通路は、マニホールド32に形成されたアノードガス通路320に接続され、各単セルSCのカソードガス通路は、モジュールケース31内のカソードガス通路310に接続される。 In this embodiment, the power generation module 30 includes two fuel cell stacks FCS, and the two fuel cell stacks FCS are installed on a manifold 32 arranged inside the module case 31 so as to face each other with a space therebetween. be. Each fuel cell stack FCS has an electrolyte such as zirconium oxide, an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte, and a plurality of solid oxide type single cells arranged in the left-right direction (horizontal direction) in FIG. Contains Cell SC. An anode gas passage (not shown) is formed in the anode electrode of each unit cell SC so as to extend in a direction perpendicular to the arrangement direction of the unit cells SC, that is, in the vertical direction. Further, a cathode gas passage (not shown) through which cathode gas flows is formed around the cathode electrode of each unit cell SC so as to extend in a direction perpendicular to the arrangement direction of the unit cells SC, that is, in the vertical direction. The anode gas passage of each single cell SC is connected to the anode gas passage 320 formed in the manifold 32 , and the cathode gas passage of each single cell SC is connected to the cathode gas passage 310 inside the module case 31 .

発電モジュール30の気化器33および改質器34は、モジュールケース31内の2つの燃料電池スタックFCSの上方に両者と間隔をおいて配設される。本実施形態では、一方の燃料電池スタックFCSの上方に気化器33および一方の改質器34が配置され、他方の燃料電池スタックFCSの上方に他方の改質器34が配置される。更に、一方の燃料電池スタックFCSと気化器33および一方の改質器34との間、並びに他方の燃料電池スタックFCSと他方の改質器34との上下方向における間には、燃料電池スタックFCSの作動や、気化器33および改質器34での反応に必要な熱を発生させる燃焼部35が画成されている。各燃焼部35には、点火ヒータ36が設置され、少なくとも何れか一方の燃焼部35には、燃料電池スタックFCSに近接するように温度センサ37が設置されている。 The vaporizer 33 and the reformer 34 of the power generation module 30 are arranged above the two fuel cell stacks FCS in the module case 31 with a space therebetween. In this embodiment, the vaporizer 33 and one reformer 34 are arranged above one fuel cell stack FCS, and the other reformer 34 is arranged above the other fuel cell stack FCS. Further, between one fuel cell stack FCS and the vaporizer 33 and one reformer 34 and between the other fuel cell stack FCS and the other reformer 34 in the vertical direction, fuel cell stack FCS A combustion section 35 is defined to generate the heat necessary for the operation of the vaporizer 33 and the reaction in the reformer 34 . An ignition heater 36 is installed in each combustion section 35, and a temperature sensor 37 is installed in at least one of the combustion sections 35 so as to be close to the fuel cell stack FCS.

気化器33は、燃焼部35からの熱により原燃料ガス供給系統40からの原燃料ガスと改質水供給系統55からの改質水とを加熱し、原燃料ガスを予熱すると共に改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。気化器33により予熱された原燃料ガスは、水蒸気と混ざり合い、予熱された原燃料ガスと水蒸気との混合ガスは、当該気化器33から改質器34に流入する。改質器34は、その内部に充填された例えばRu系またはNi系の改質触媒を有し、燃焼部35からの熱の存在下で、改質触媒による気化器33からの混合ガスの反応(水蒸気改質反応)によって水素ガスと一酸化炭素とを生成する。更に、改質器34は、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気との反応(一酸化炭素シフト反応)によって水素ガスと二酸化炭素とを生成する。これにより、改質器34によって、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の原燃料ガス等を含むアノードガスが生成されることになる。改質器34により生成されたアノードガスは、図示しない配管やマニホールド32のアノードガス通路320を介して各単セルSCのアノード電極に供給される。 The vaporizer 33 heats the raw fuel gas from the raw fuel gas supply system 40 and the reforming water from the reforming water supply system 55 with the heat from the combustion unit 35, preheats the raw fuel gas, and heats the reforming water. evaporate to form water vapor. The raw fuel gas preheated by the vaporizer 33 is mixed with water vapor, and the mixed gas of the preheated raw fuel gas and water vapor flows from the vaporizer 33 into the reformer 34 . The reformer 34 has, for example, a Ru-based or Ni-based reforming catalyst filled therein, and in the presence of heat from the combustion section 35, the mixed gas from the vaporizer 33 reacts with the reforming catalyst. A (steam reforming reaction) produces hydrogen gas and carbon monoxide. Furthermore, the reformer 34 produces hydrogen gas and carbon dioxide through a reaction (carbon monoxide shift reaction) between carbon monoxide produced in the steam reforming reaction and steam. As a result, the reformer 34 generates anode gas containing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, unreformed raw fuel gas, and the like. The anode gas generated by the reformer 34 is supplied to the anode electrode of each single cell SC via a pipe (not shown) or the anode gas passage 320 of the manifold 32 .

また、燃料電池スタックFCSの各単セルSCのカソード電極には、モジュールケース31内のカソードガス通路310を介して酸素を含むカソードガスとしての空気が供給される。各単セルSCのカソード電極では、酸化物イオン(O2 -)が生成され、当該酸化物イオンが電解質を透過してアノード電極で水素や一酸化炭素と反応することにより電気エネルギが得られる。各単セルSCにおいて電気化学反応(発電)に使用されなかったアノードガス(以下、「アノードオフガス」という)およびカソードガス(以下、「カソードオフガス」という)は、各単セルSCのアノードガス通路やカソードガス通路から上方の燃焼部35へと流出する。 Also, air as a cathode gas containing oxygen is supplied to the cathode electrode of each single cell SC of the fuel cell stack FCS through the cathode gas passage 310 in the module case 31 . Oxide ions (O 2 ) are generated at the cathode electrode of each single cell SC, and the oxide ions permeate the electrolyte and react with hydrogen and carbon monoxide at the anode electrode to obtain electrical energy. The anode gas (hereinafter referred to as “anode off-gas”) and cathode gas (hereinafter referred to as “cathode off-gas”) that have not been used in the electrochemical reaction (power generation) in each single cell SC are discharged into the anode gas passage of each single cell SC and It flows out from the cathode gas passage to the upper combustion section 35 .

各単セルSCから燃焼部35に流入したアノードオフガスは、水素や一酸化炭素等の燃料成分を含む可燃性ガスであり、各単セルSCから燃焼部35に流入した酸素を含むカソードオフガスと混ざり合う。以下、アノードオフガスとカソードオフガスとの混合ガスを「オフガス」という。そして、点火ヒータ36により点火させられて燃焼部35でオフガス(アノードオフガス)が着火すると、当該オフガスの燃焼により、燃料電池スタックFCSの作動や、気化器33での原燃料ガスの予熱や水蒸気の生成、改質器34での水蒸気改質反応等に必要な熱が発生することになる。また、オフガスの燃焼に伴い、燃焼部35では、水蒸気を含む燃焼排ガスが生成される。 The anode off-gas that has flowed into the combustion section 35 from each single cell SC is a combustible gas that contains fuel components such as hydrogen and carbon monoxide, and is mixed with the oxygen-containing cathode off-gas that has flowed into the combustion section 35 from each single cell SC. Fit. A mixed gas of the anode off-gas and the cathode off-gas is hereinafter referred to as "off-gas". When offgas (anode offgas) is ignited by the ignition heater 36 and ignited in the combustion unit 35, the combustion of the offgas activates the fuel cell stack FCS, preheats the raw fuel gas in the vaporizer 33, and produces water vapor. Heat necessary for production, steam reforming reaction in the reformer 34, etc. is generated. In addition, combustion exhaust gas containing water vapor is generated in the combustion section 35 as the off-gas is burned.

図1に示すように、原燃料ガス供給系統40は、都市ガスやLPガスを供給する原燃料供給源1と気化器33とを結ぶ原燃料ガス供給管41と、当該原燃料ガス供給管41に組み込まれた原燃料ガス供給弁(電磁開閉弁)42および原燃料ガスポンプ44と、気化器33と原燃料ガスポンプ44との間に位置するように原燃料ガス供給管41に組み込まれた例えば常温脱硫式の脱硫器45とを含む。更に、原燃料ガス供給管41の原燃料ガス供給弁42と原燃料ガスポンプ44との間には、圧力センサ46と第1および第2流量計47,48とが組み込まれている。圧力センサ46は、原燃料ガスポンプ44の吐出口近傍に位置するように原燃料ガス供給管41に組み込まれ、当該原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの圧力を検出する。第1および第2流量計47,48は、図示しない温度センサおよびヒータを含む熱式流量計であり、当該ヒータから熱が与えられた原燃料ガスの温度変化に基づいて、原燃料供給源1から改質器34(気化器33)に向けて原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの単位時間あたりの流量をそれぞれ検出する。 As shown in FIG. 1, a raw fuel gas supply system 40 includes a raw fuel gas supply pipe 41 connecting a raw fuel supply source 1 that supplies city gas or LP gas and a vaporizer 33, and the raw fuel gas supply pipe 41. A raw fuel gas supply valve (electromagnetic on-off valve) 42 and a raw fuel gas pump 44 incorporated in the raw fuel gas supply pipe 41 so as to be positioned between the vaporizer 33 and the raw fuel gas pump 44, for example, normal temperature A desulfurization type desulfurizer 45 is included. Further, a pressure sensor 46 and first and second flowmeters 47 and 48 are incorporated between the raw fuel gas supply valve 42 of the raw fuel gas supply pipe 41 and the raw fuel gas pump 44 . The pressure sensor 46 is incorporated in the raw fuel gas supply pipe 41 so as to be positioned near the discharge port of the raw fuel gas pump 44 and detects the pressure of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 . The first and second flowmeters 47 and 48 are thermal flowmeters including temperature sensors and heaters (not shown). The flow rate per unit time of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 toward the reformer 34 (vaporizer 33) is detected.

カソードガス供給系統50は、モジュールケース31内のカソードガス通路310に接続されるカソードガス供給管51と、カソードガス供給管51のガス入口に設置されたエアフィルタ52と、カソードガス供給管51に組み込まれたブロワ53とを含む。ブロワ53を作動させることで、エアフィルタ52を介して吸入されたカソードガスとしての空気が当該ブロワ53により上記カソードガス通路310を介して各燃料電池スタックFCSへと圧送(供給)される。また、カソードガス供給管51には、当該カソードガス供給管51を流通するカソードガスの単位時間あたりの流量が所定値に達するとオンする流量スイッチ54が設置されている。 The cathode gas supply system 50 includes a cathode gas supply pipe 51 connected to the cathode gas passage 310 in the module case 31, an air filter 52 installed at the gas inlet of the cathode gas supply pipe 51, and the cathode gas supply pipe 51. and an integrated blower 53 . By operating the blower 53 , air as the cathode gas sucked through the air filter 52 is pressure-fed (supplied) by the blower 53 through the cathode gas passage 310 to each fuel cell stack FCS. Further, the cathode gas supply pipe 51 is provided with a flow rate switch 54 that is turned on when the flow rate of the cathode gas flowing through the cathode gas supply pipe 51 per unit time reaches a predetermined value.

改質水供給系統55は、気化器33に接続される改質水供給管56と、改質水供給管56に接続されると共に改質水を貯留する改質水タンク57と、改質水供給管56に組み込まれた改質水ポンプ58とを含む。改質水ポンプ58を作動させることで、改質水タンク57内の改質水が当該改質水ポンプ58により気化器33へと圧送(供給)される。また、改質水タンク57内には、貯留されている改質水を精製する図示しない水精製器が設置されている。 The reforming water supply system 55 includes a reforming water supply pipe 56 connected to the vaporizer 33, a reforming water tank 57 connected to the reforming water supply pipe 56 and storing reforming water, and reforming water. and a reformed water pump 58 incorporated in the supply tube 56 . By operating the reformed water pump 58 , the reformed water in the reformed water tank 57 is pumped (supplied) to the vaporizer 33 by the reformed water pump 58 . A water purifier (not shown) for purifying the stored reformed water is installed in the reformed water tank 57 .

排熱回収系統60は、給湯ユニット100の貯湯タンク101に接続された循環配管61と、循環配管61を流通する湯水と発電モジュール30の燃焼部35からの燃焼排ガスとを熱交換させる熱交換器62と、循環配管61に組み込まれた循環ポンプ63とを含む。循環ポンプ63を作動させることで、当該循環ポンプ63により貯湯タンク101に貯留されている湯水を熱交換器62へと導入し、熱交換器62で燃焼排ガスから熱を奪って昇温した湯水を貯湯タンク101へと返送することができる。 The exhaust heat recovery system 60 is a circulation pipe 61 connected to the hot water storage tank 101 of the hot water supply unit 100, and a heat exchanger that exchanges heat between hot water flowing through the circulation pipe 61 and combustion exhaust gas from the combustion unit 35 of the power generation module 30. 62 and a circulation pump 63 incorporated in the circulation pipe 61 . By operating the circulation pump 63, the hot water stored in the hot water storage tank 101 is introduced into the heat exchanger 62 by the circulation pump 63, and the heat exchanger 62 removes heat from the combustion exhaust gas to heat the hot water. It can be returned to the hot water storage tank 101 .

更に、排熱回収系統60は、循環配管61に組み込まれたラジエータ64と、ラジエータ64に空気を送り込むラジエータファン(電動ファン)65と、発電モジュール30からの電力を消費して循環配管61内の湯水を加熱する電気ヒータ(例えば、セラミックヒータ)66と、電気ヒータ66により加熱された湯水の温度を検出するサーミスタ(温度センサ)67とを含む。ラジエータ64は、熱交換器62と循環ポンプ63との間に位置するように循環配管61に組み込まれ、電気ヒータ66は、循環ポンプ63とラジエータ64との間に位置するように循環配管61に組み込まれる。更に、サーミスタ67は、電気ヒータ66に近接するように当該電気ヒータ66の下流側に設置される。 Furthermore, the exhaust heat recovery system 60 includes a radiator 64 incorporated in the circulation pipe 61 , a radiator fan (electric fan) 65 that feeds air into the radiator 64 , and electric power from the power generation module 30 . It includes an electric heater (for example, a ceramic heater) 66 that heats hot water and a thermistor (temperature sensor) 67 that detects the temperature of the hot water heated by the electric heater 66 . A radiator 64 is incorporated in the circulation pipe 61 so as to be positioned between the heat exchanger 62 and the circulation pump 63 , and an electric heater 66 is installed in the circulation pipe 61 so as to be positioned between the circulation pump 63 and the radiator 64 . incorporated. Furthermore, the thermistor 67 is installed downstream of the electric heater 66 so as to be close to the electric heater 66 .

電気ヒータ66は、発電モジュール30(燃料電池スタックFCS)に要求される出力が常用定格出力よりも低い場合、余剰電力を消費するように作動させられる。更に、この際、サーミスタ67により検出される水温が所定温度になるように、循環ポンプ63がデューティ制御されると共に、必要に応じてラジエータファン65が作動させられる。これにより、発電モジュール30に要求される出力が低い場合であっても、熱交換器62により各燃料電池スタックFCSの排熱を回収したり、電気ヒータ66に発電モジュールの余剰電力を消費させたりしながら、発電モジュール30の運転を継続させることが可能となる。また、ラジエータファン65を適宜作動させてラジエータ64に空気を送り込むことで、循環配管61を流通する湯水を冷却し(放熱させ)、貯湯タンク101内の湯水の温度が必要以上に高まるのを抑制することができる。 The electric heater 66 is operated to consume surplus power when the output required of the power generation module 30 (fuel cell stack FCS) is lower than the normal rated output. Further, at this time, the circulation pump 63 is duty-controlled so that the water temperature detected by the thermistor 67 becomes a predetermined temperature, and the radiator fan 65 is operated as necessary. As a result, even when the output required for the power generation module 30 is low, the heat exchanger 62 recovers the exhaust heat of each fuel cell stack FCS, and the electric heater 66 consumes the surplus power of the power generation module. Meanwhile, the operation of the power generation module 30 can be continued. In addition, by appropriately operating the radiator fan 65 to send air into the radiator 64, the hot water flowing through the circulation pipe 61 is cooled (heat is released), and the temperature of the hot water in the hot water storage tank 101 is prevented from rising more than necessary. can do.

また、排熱回収系統60の熱交換器62(燃焼排ガスの通路)は、配管を介して改質水タンク57に接続されており、燃焼排ガス中の水蒸気が貯湯タンク101からの湯水との熱交換により凝縮することにより得られた凝縮水は、当該配管を介して改質水タンク57内に導入される。更に、熱交換器62の燃焼排ガスの通路は、排気管68に接続されている。これにより、発電モジュール30の燃焼部35から排出されて熱交換器62で水分が除去された排ガスは、排気管68を介して大気中に排出される。 In addition, the heat exchanger 62 (passage of combustion exhaust gas) of the exhaust heat recovery system 60 is connected to the reforming water tank 57 via a pipe, and the water vapor in the combustion exhaust gas mixes with the hot water from the hot water storage tank 101. The condensed water obtained by condensing by the exchange is introduced into the reforming water tank 57 through the pipe. Furthermore, the passage of combustion exhaust gas of the heat exchanger 62 is connected to an exhaust pipe 68 . As a result, the exhaust gas discharged from the combustion section 35 of the power generation module 30 and from which moisture has been removed by the heat exchanger 62 is discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 68 .

パワーコンディショナ71は、各燃料電池スタックFCSからの直流電力を昇圧するDC/DCコンバータや、DC/DCコンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータ等を含む(何れも図示省略)。パワーコンディショナ71(インバータ)の出力端子は、系統電源2に接続された電力ライン3に接続される。これにより、各燃料電池スタックFCSからの直流電力を交流電力に変換して家電製品等の負荷4に供給することが可能となる。更に、燃料電池システム10は、パワーコンディショナ71に接続された電源基板72を含む。電源基板72は、各燃料電池スタックFCSからの直流電力や系統電源2からの交流電源を低圧の直流電力に変換し、原燃料ガス供給弁42や原燃料ガスポンプ44、ブロワ53、改質水ポンプ58、循環ポンプ63、ラジエータファン65等の補機類、温度センサ37等のセンサ類、更には制御装置80等に当該直流電力を供給する。 The power conditioner 71 includes a DC/DC converter that boosts the DC power from each fuel cell stack FCS, an inverter that converts the DC power from the DC/DC converter into AC power, and the like (not shown). An output terminal of the power conditioner 71 (inverter) is connected to the power line 3 connected to the system power supply 2 . This makes it possible to convert the DC power from each fuel cell stack FCS into AC power and supply it to the load 4 such as a home appliance. Furthermore, the fuel cell system 10 includes a power board 72 connected to the power conditioner 71 . The power supply board 72 converts the DC power from each fuel cell stack FCS and the AC power from the system power supply 2 into low-voltage DC power, and supplies the raw fuel gas supply valve 42, the raw fuel gas pump 44, the blower 53, and the reforming water pump. 58, auxiliary equipment such as the circulation pump 63 and the radiator fan 65, sensors such as the temperature sensor 37, and the controller 80, etc., with the DC power.

また、パワーコンディショナ71や電源基板72等が配置される補機室内には、当該パワーコンディショナ71や電源基板72等を冷却するための冷却ファン(図示省略)と、換気ファン24とが配置されている。図示しない冷却ファンは、パワーコンディショナ71や電源基板72の発熱部に空気を送り込み、当該発熱部を冷却して昇温した空気は、換気ファン24により大気中に排出される。 In addition, a cooling fan (not shown) for cooling the power conditioner 71, the power supply board 72, etc., and a ventilation fan 24 are arranged in the auxiliary equipment room in which the power conditioner 71, the power supply board 72, etc. are arranged. It is A cooling fan (not shown) sends air to the heat-generating portions of the power conditioner 71 and the power supply substrate 72 , and the air heated by cooling the heat-generating portions is discharged into the atmosphere by the ventilation fan 24 .

制御装置80は、CPU81や、各種プログラムを記憶するROM82、データを一時的に記憶するRAM83、入力ポートおよび出力ポート等(何れも図示省略)を含むコンピュータである。制御装置80は、温度センサ37や圧力センサ46、第1および第2流量計47,48、サーミスタ67等の検出値、流量スイッチ54からの信号等を入力ポートを介して入力する。また、制御装置80は、換気ファン24や、点火ヒータ36、原燃料ガス供給弁42のソレノイド、原燃料ガスポンプ44、ブロワ53、改質水ポンプ58、循環ポンプ63、ラジエータファン65、電気ヒータ66、パワーコンディショナ71(DC/DCコンバータおよびインバータ)、電源基板72,図示しない表示部等への制御信号を出力ポートを介して出力し、これらの機器を制御する。更に、制御装置80には、無線式または有線式の通信回線を介して図示しないリモコンが接続される。制御装置80は、燃料電池システム10のユーザーにより操作された当該リモコンからの信号に基づいて各種制御を実行する。 The control device 80 is a computer including a CPU 81, a ROM 82 that stores various programs, a RAM 83 that temporarily stores data, an input port, an output port, and the like (all not shown). The controller 80 inputs the detected values of the temperature sensor 37, the pressure sensor 46, the first and second flow meters 47, 48, the thermistor 67, etc., the signal from the flow switch 54, and the like through the input port. The control device 80 also controls the ventilation fan 24, the ignition heater 36, the solenoid of the raw fuel gas supply valve 42, the raw fuel gas pump 44, the blower 53, the reforming water pump 58, the circulation pump 63, the radiator fan 65, and the electric heater 66. , a power conditioner 71 (DC/DC converter and inverter), a power supply substrate 72, a display unit (not shown), etc., through output ports to control these devices. Furthermore, a remote controller (not shown) is connected to the control device 80 via a wireless or wired communication line. The control device 80 executes various controls based on signals from the remote controller operated by the user of the fuel cell system 10 .

図2は、燃料電池システム10に含まれる第1および第2流量計47,48の特性を示す図表である。同図に示すように、第1および第2流量計47,48は、流量の真値に対する検出値のズレ量dが、組成の判明している標準ガス(例えば、13Aの都市ガス)と原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスとの比熱差ΔCに概ね比例して変化するように構成されたものである。また、第1流量計47と第2流量計48とでは、図示するように、比熱差ΔCに対するズレ量dの変化の特性が互いに異なっている。 FIG. 2 is a chart showing characteristics of the first and second flowmeters 47, 48 included in the fuel cell system 10. As shown in FIG. As shown in the figure, the first and second flowmeters 47 and 48 detect that the amount of deviation d of the detected value from the true value of the flow rate is the standard gas (for example, 13A city gas) of which composition is known and the original gas. It is configured to change approximately in proportion to the specific heat difference ΔC with the raw fuel gas flowing through the fuel gas supply pipe 41 . Also, as shown in the figure, the first flow meter 47 and the second flow meter 48 have different characteristics of change in the deviation amount d with respect to the specific heat difference ΔC.

本実施形態において、第1流量計47における比熱差ΔCとズレ量dとの関係は、次式(1)に示す第1関数f1(ΔC)により表され、第2流量計48における比熱差ΔCとズレ量dとの関係は、次式(2)に示す第2関数f2(ΔC)により表される。ただし、式(1)における“a1”および“b1”並びに式(2)における“a2”および“b2”は、何れも予め定められた定数であり、定数a1,a2は、a1≠a2≠0を満たす。また、定数b1,b2は、ゼロであってもよく、ゼロ以外の実数であってもよく、本実施形態では、b1≠b2であるが、b1=b2であってもよい。 In this embodiment, the relationship between the specific heat difference ΔC in the first flow meter 47 and the amount of deviation d is represented by the first function f 1 (ΔC) shown in the following equation (1), and the specific heat difference in the second flow meter 48 The relationship between ΔC and the amount of deviation d is represented by a second function f 2 (ΔC) shown in the following equation (2). However, “a 1 ” and “b 1 ” in formula (1) and “a 2 ” and “b 2 ” in formula (2) are both predetermined constants, and constants a 1 and a 2 are , a 1 ≠a 2 ≠0. Also, the constants b 1 and b 2 may be zero or may be real numbers other than zero. good.

d=f1(ΔC)=a1・ΔC+b1 …(1)
d=f2(ΔC)=a2・ΔC+b2 …(2)
d=f 1 (ΔC)=a 1 ΔC+b 1 (1)
d=f2(ΔC)= a2 ·ΔC + b2 ( 2 )

ここで、都市ガスやLPガスといった原燃料ガスの比熱は、当該原燃料ガスの組成(メタン、エタン、プロパン、ブタンといった可燃成分の濃度)と相関を有し、標準ガスと原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスとの比熱差ΔCは、当該原燃料ガスと標準ガスとの組成の違いに応じて変化する。従って、第1および第2流量計47,48は、流量の真値に対する検出値のズレ量d1,d2が原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの組成に応じて変化する特性を有する。そして、第1および第2流量計47,48は、ある組成の原燃料ガスの流量として基本的に(比熱差ΔCが第1および第2関数の交点に対応した値である場合を除く)互いに異なる値を出力し、第1および第2流量計47,48の検出値同士の差ΔFは、図2に示すように、第1関数f1(ΔC)から定まる第1流量計47のズレ量d1と第2関数f2(ΔC)から定まる第2流量計48のズレ量d2との差(=d2-d1)に一致することになる。 Here, the specific heat of the raw fuel gas such as city gas or LP gas has a correlation with the composition of the raw fuel gas (concentration of combustible components such as methane, ethane, propane, butane), and the standard gas and the raw fuel gas supply pipe The specific heat difference ΔC with the raw fuel gas flowing through 41 changes according to the difference in composition between the raw fuel gas and the standard gas. Therefore, the first and second flowmeters 47, 48 have the characteristic that the amount of deviation d1, d2 of the detected value from the true value of the flow rate changes according to the composition of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41. . Then, the first and second flowmeters 47 and 48 basically (except when the specific heat difference ΔC is a value corresponding to the intersection of the first and second functions) as the flow rate of the raw fuel gas of a certain composition Different values are output, and the difference ΔF between the detection values of the first and second flowmeters 47 and 48 is, as shown in FIG. This coincides with the difference (=d2-d1) between d1 and the deviation amount d2 of the second flow meter 48 determined from the second function f 2 (ΔC).

次に、上述の燃料電池システム10における原燃料ガスの流量の測定手順および原燃料ガスポンプ44の制御手順について説明する。 Next, a procedure for measuring the flow rate of the raw fuel gas and a procedure for controlling the raw fuel gas pump 44 in the fuel cell system 10 described above will be described.

図3は、燃料電池システム10の起動時(例えば、混合ガスの空燃比ずれを抑制するために脱硫器45に燃料成分を吸着させる燃料吸着処理の実行時等)や運転中に、原燃料ガスの流量を測定しながら原燃料ガスポンプ44を制御するために制御装置80により所定時間おきに繰り返し実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。図3のルーチンの開始に際して、制御装置80のCPU81は、まず第1流量計47の検出値F1と、第2流量計48の検出値F2とを取得し(ステップS100)、検出値F1と検出値F2との差ΔF(=F2-F1)を算出する(ステップS110)。 FIG. 3 shows that when the fuel cell system 10 is started (for example, when executing a fuel adsorption process for adsorbing fuel components to the desulfurizer 45 in order to suppress the air-fuel ratio deviation of the mixed gas) or during operation, the raw fuel gas 4 is a flow chart showing an example of a routine that is repeatedly executed by the control device 80 at predetermined time intervals to control the raw fuel gas pump 44 while measuring the flow rate of . At the start of the routine of FIG. 3, the CPU 81 of the control device 80 first acquires the detection value F1 of the first flow meter 47 and the detection value F2 of the second flow meter 48 (step S100), and detects the detection value F1 and A difference ΔF (=F2−F1) from the value F2 is calculated (step S110).

次いで、CPU81は、第1および第2流量計47,48について規定された第1および第2関数f1(ΔC)、f2(ΔC)と、検出値F1と検出値F2との差ΔFとに基づいて、上記標準ガスと、その時点で改質器34に向けて原燃料ガス供給管41を流通している原燃料ガスとの比熱差ΔCxを算出する(ステップS120)。上述のように、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2同士の差ΔFは、第1関数f1(ΔC)から定まる第1流量計47のズレ量d1と第2関数f2(ΔC)から定まる第2流量計48のズレ量d2との差(=d2-d1)に一致することから、次式(3)が成立する。従って、ステップS120において、CPU81は、式(3)を変形して得られる次式(4)から比熱差ΔCxを算出する。 Next, the CPU 81 calculates the first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) defined for the first and second flowmeters 47 and 48, the difference ΔF between the detected value F1 and the detected value F2, and , the specific heat difference ΔCx between the standard gas and the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 toward the reformer 34 at that time is calculated (step S120). As described above, the difference ΔF between the detection values F1 and F2 of the first and second flowmeters 47 and 48 is the deviation amount d1 of the first flowmeter 47 determined from the first function f 1 (ΔC) and the second function Since it matches the difference (=d2-d1) from the deviation amount d2 of the second flow meter 48 determined from f 2 (ΔC), the following equation (3) holds. Therefore, in step S120, the CPU 81 calculates the specific heat difference ΔCx from the following equation (4) obtained by modifying the equation (3).

ΔF=a2・ΔCx+b2-(a1・ΔCx+b1) …(3)
ΔCx=(ΔF+b1-b2)/(a2-a1) …(4)
ΔF=a 2 ΔCx+b 2 −(a 1 ΔCx+b 1 ) (3)
ΔCx=(ΔF+b 1 -b 2 )/(a 2 -a 1 ) (4)

ステップS120にて比熱差ΔCxを算出した後、CPU81は、原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの流量の真値に対する第1流量計47の検出値F1のズレ量d1を上記第1関数f1(ΔC)と比熱差ΔCxとに基づいて、d1=a1・ΔCx+b1として算出する(ステップS130)。更に、CPU81は、ステップS100にて取得した第1流量計47の検出値F1からステップS130にて算出したズレ量d1を減じて原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの流量の真値Ft(=F1-d1)を算出する(ステップS140)。 After calculating the specific heat difference ΔCx in step S120, the CPU 81 determines the deviation amount d1 of the detection value F1 of the first flowmeter 47 from the true value of the flow rate of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 to the above-mentioned first Based on the function f 1 (ΔC) and the specific heat difference ΔCx, it is calculated as d1=a 1 ΔCx+b 1 (step S130). Further, the CPU 81 subtracts the amount of deviation d1 calculated in step S130 from the detection value F1 of the first flow meter 47 obtained in step S100 to obtain the true value of the flow rate of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41. Ft (=F1-d1) is calculated (step S140).

なお、図3のステップS130では、第1流量計47のズレ量d1の代わりに、第2流量計48のズレ量d2が上記第2関数f2(ΔC)と比熱差ΔCxとに基づいて、d2=a2・ΔCx+b2として算出されてもよく、この場合、ステップS140では、原燃料ガスの流量の真値FtがFt=F2-d2として算出されてもよい。また、図3のステップS130において、第1流量計47のズレ量d1と第2流量計48のズレ量d2との双方が算出されてもよく、この場合、ステップS140では、第1流量計47の第1関数f1(ΔC)およびズレ量d1から算出される原燃料ガスの流量値と、第2流量計48の第2関数f2(ΔC)およびズレ量d2から算出される原燃料ガスの流量値との平均値(=(F1-d1+F2-d2)/2)が流量の真値Ftとして算出されてもよい。 In step S130 of FIG. 3, instead of the deviation amount d1 of the first flow meter 47, the deviation amount d2 of the second flow meter 48 is calculated based on the second function f 2 (ΔC) and the specific heat difference ΔCx. It may be calculated as d2=a 2 ·ΔCx+b 2 , and in this case, in step S140, the true value Ft of the flow rate of the raw fuel gas may be calculated as Ft=F2−d2. Further, in step S130 of FIG. 3, both the deviation amount d1 of the first flow meter 47 and the deviation amount d2 of the second flow meter 48 may be calculated. The raw fuel gas flow rate value calculated from the first function f 1 (ΔC) and the deviation amount d1 of the second flowmeter 48, and the raw fuel gas calculated from the second function f 2 (ΔC) of the second flow meter 48 and the deviation amount d2 and the average value (=(F1-d1+F2-d2)/2) of the flow rate value may be calculated as the true value Ft of the flow rate.

続いて、CPU81は、予め求められている標準ガスの比熱C0にステップS120にて算出した比熱差ΔCxを加算して原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの比熱Cx(=C0+ΔCx)を算出し(ステップS150)、算出した比熱比Cxと予め作成されてROM82に格納されている図示しないガス種テーブルとに基づいて原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスのガス種を特定する(ステップS160)。ガス種テーブルは、原燃料ガスのガス種と比熱比とを対応付けしたものであり、ステップS160において、CPU81は、当該ガス種テーブルから比熱比ΔCxに対応したガス種を特定する。 Subsequently, the CPU 81 adds the specific heat difference ΔCx calculated in step S120 to the specific heat C 0 of the standard gas obtained in advance, and obtains the specific heat Cx (=C 0 ) of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 . +ΔCx) is calculated (step S150), and the gas type of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 is determined based on the calculated specific heat ratio Cx and a gas type table (not shown) created in advance and stored in the ROM 82. is specified (step S160). The gas type table associates the gas type of the raw fuel gas with the specific heat ratio, and in step S160, the CPU 81 identifies the gas type corresponding to the specific heat ratio ΔCx from the gas type table.

更に、CPU81は、ステップS160にて特定したガス種と、その時点で設定されている制御用ガス種とを比較してガス種が変化したか否かを判定し(ステップS170)、ガス種が変化したと判断した場合(ステップS170:YES)、比熱比ΔCxに対応したガス種を制御用ガス種に設定する(ステップS180)。なお、ステップS170にて否定判断を行った場合、CPU81は、ステップS180の処理をスキップする。また、ガス種テーブルは、ガス種に加えて、ガス事業者や地域と比熱とを対応付けしたものであってもよい。 Furthermore, the CPU 81 compares the gas type specified in step S160 with the control gas type set at that time to determine whether the gas type has changed (step S170). If it is determined that there has been a change (step S170: YES), the gas type corresponding to the specific heat ratio ΔCx is set as the control gas type (step S180). If a negative determination is made in step S170, the CPU 81 skips step S180. Further, the gas type table may associate gas companies, regions, and specific heats in addition to gas types.

ステップS170またはS180の処理の後、CPU81は、原燃料ガス供給系統40から改質器34(気化器33)に供給される原燃料ガスの目標流量を設定する(ステップS190)。ステップS190において、CPU81は、別途設定される燃料電池FCSの目標電流値と、制御用ガス種に対して予め定められている比熱(ガス種すなわち原燃料ガスの組成)とに応じた熱量を算出した上で、当該熱量に応じた原燃料ガスの目標流量を算出する。 After the process of step S170 or S180, the CPU 81 sets the target flow rate of the raw fuel gas supplied from the raw fuel gas supply system 40 to the reformer 34 (vaporizer 33) (step S190). In step S190, the CPU 81 calculates the amount of heat according to the separately set target current value of the fuel cell FCS and the specific heat predetermined for the control gas type (the gas type, that is, the composition of the raw fuel gas). After that, the target flow rate of the raw fuel gas is calculated according to the calorific value.

更に、CPU81は、ステップS140にて算出した流量の真値Ftと、ステップS190にて設定した目標流量と、フィードバック制御の関係式とから、第1および第2流量計47,48の検出値に基づいてステップS140にて算出される流量の真値FtがステップS190にて設定した目標流量に一致するように原燃料ガスポンプ44の目標デューティ比を設定する(ステップS200)。そして、CPU81は、ステップS200にて設定した目標デューティ比に基づいて原燃料ガスポンプ44を制御(フィードバック制御)して(ステップS210)、本ルーチンを一旦終了させ、次の実行タイミングが到来した段階で、図3のルーチンを再度実行する。 Furthermore, the CPU 81 determines the detection values of the first and second flowmeters 47 and 48 from the true value Ft of the flow rate calculated in step S140, the target flow rate set in step S190, and the relational expression of the feedback control. Based on this, the target duty ratio of the raw fuel gas pump 44 is set so that the true value Ft of the flow rate calculated in step S140 matches the target flow rate set in step S190 (step S200). Then, the CPU 81 controls (feeds back control) the raw fuel gas pump 44 based on the target duty ratio set in step S200 (step S210), temporarily terminates this routine, and when the next execution timing arrives, , the routine of FIG. 3 is executed again.

上述のような図3のルーチンが実行される結果、燃料電池システム10では、原燃料供給源1から改質器34(気化器33)に向けて原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの流量が精度よく算出されることになる。すなわち、燃料電池システム10の第1および第2流量計47,48は、流量の真値に対する検出値のズレ量dが原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスの組成と相関を有する比熱差ΔCに応じて変化する特性を有し、第1および第2流量計47,48については、それぞれ標準ガスと改質器34に供給される原燃料ガスとの比熱差ΔCとズレ量dとの関係を示す第1または第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)が規定されている。また、第1および第2流量計47,48は、ある組成の原燃料ガスの流量として基本的に互いに異なる値を出力する。更に、第1および第2流量計47,48の検出値同士の差ΔFは、第1関数f1(ΔC)から定まる第1流量計47のズレ量d1と第2関数f2(ΔC)から定まる第2流量計48のズレ量d2との差に一致する。 As a result of executing the routine of FIG. 3 as described above, in the fuel cell system 10, the raw fuel gas flows from the raw fuel supply source 1 toward the reformer 34 (vaporizer 33) through the raw fuel gas supply pipe 41. is calculated with high accuracy. That is, the first and second flowmeters 47 and 48 of the fuel cell system 10 measure the specific heat having a correlation with the composition of the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41 in the deviation amount d of the detected value from the true value of the flow rate. The first and second flowmeters 47 and 48 measure the specific heat difference ΔC between the standard gas and the raw fuel gas supplied to the reformer 34 and the amount of deviation d. First or second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) are defined to indicate the relationship between Also, the first and second flowmeters 47 and 48 basically output different values as the flow rate of the raw fuel gas having a certain composition. Furthermore, the difference ΔF between the detection values of the first and second flowmeters 47 and 48 is calculated from the deviation amount d1 of the first flowmeter 47 determined from the first function f 1 (ΔC) and the second function f 2 (ΔC). It matches the difference from the deviation amount d2 of the second flow meter 48 which is determined.

従って、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2(両者の差ΔF)と、第1流量計47の特性を示す第1関数f1(ΔC)と、第2流量計48の特性を示す第2関数f2(ΔC)とから、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2のズレ量d1,d2の少なくとも何れか一方を算出することが可能となる(ステップS110-S130)。より詳細には、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2同士の差ΔFと、第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)から得られるズレ量d1,d2同士の差とから比熱差ΔCxを算出することで、当該比熱差ΔCxと第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)の少なくとも何れか一方とからズレ量d1,d2の少なくとも何れか一方を精度よく算出することができる。そして、第1流量計47の検出値F1およびズレ量d1と、第2流量計48の検出値F2およびズレ量d2との少なくとも何れか一組から、改質器34に供給される原燃料ガスの流量を精度よく算出することが可能となる(ステップS140)。 Therefore, the detection values F1 and F2 of the first and second flowmeters 47 and 48 (the difference ΔF between the two), the first function f 1 (ΔC) indicating the characteristics of the first flowmeter 47, and the second flowmeter 48 At least one of the deviation amounts d1 and d2 of the detection values F1 and F2 of the first and second flowmeters 47 and 48 can be calculated from the second function f 2 (ΔC) showing the characteristics of (Steps S110-S130). More specifically, the difference ΔF between the detection values F1 and F2 of the first and second flowmeters 47 and 48 and the deviation amount d1 obtained from the first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) , d2 , the deviation amounts d1 , d2 At least one of the above can be calculated with high accuracy. Then, from at least one set of the detection value F1 and the deviation amount d1 of the first flow meter 47 and the detection value F2 and the deviation amount d2 of the second flow meter 48, the raw fuel gas supplied to the reformer 34 can be accurately calculated (step S140).

これにより、燃料電池システム10では、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、改質器34に供給される原燃料ガスの流量を演算処理部としての制御装置80により精度よく取得することが可能となるので、改質器34から各燃料電池スタックFCSに要求に応じたアノードガスを精度よく供給することができる。この結果、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システム10の出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。 As a result, in the fuel cell system 10, even when the composition of the raw fuel gas changes, the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer 34 can be accurately obtained by the control device 80 as the arithmetic processing unit. Therefore, the anode gas can be accurately supplied from the reformer 34 to each fuel cell stack FCS as required. As a result, even if the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to satisfactorily suppress the deterioration of the output and durability of the fuel cell system 10 due to the excess or deficiency of the raw fuel gas.

また、ガス種特定部としての制御装置80は、算出した比熱差ΔCxと標準ガスの比熱C0とに基づいて改質器34に供給される原燃料ガスのガス種を特定する(ステップS160)。すなわち、原燃料ガスの比熱は、当該原燃料ガスの組成(可燃成分の濃度)と相関を有し、比熱差ΔCxと標準ガスの比熱C0とから得ることが可能である。従って、上記比熱差ΔCxを算出することで、比熱差ΔCxと標準ガスの比熱C0とから原燃料ガスのガス種を精度よく特定することができる。そして、特定された原燃料ガスのガス種を上記制御用ガス種に設定して燃料電池システムの制御に反映することで(ステップS170,S180)、各燃料電池スタックFCSの性能や耐久性を良好に維持すると共に、燃料電池システム10やリモコンの表示部に表示させる熱量やCO2削減量といった情報の精度をより向上させることが可能となる。 Further, the control device 80 as a gas type identification unit identifies the gas type of the raw fuel gas supplied to the reformer 34 based on the calculated specific heat difference ΔCx and the specific heat C 0 of the standard gas (step S160). . That is, the specific heat of the raw fuel gas has a correlation with the composition (concentration of combustible components) of the raw fuel gas, and can be obtained from the specific heat difference ΔCx and the specific heat C 0 of the standard gas. Therefore, by calculating the specific heat difference ΔCx, the gas type of the raw fuel gas can be specified with high accuracy from the specific heat difference ΔCx and the specific heat C 0 of the standard gas. Then, by setting the specified gas type of the raw fuel gas as the control gas type and reflecting it in the control of the fuel cell system (steps S170 and S180), the performance and durability of each fuel cell stack FCS can be improved. In addition, it is possible to further improve the accuracy of information such as the amount of heat and the amount of CO 2 reduction displayed on the display unit of the fuel cell system 10 and the remote controller.

更に、ポンプ制御部としての制御装置80は、燃料電池スタックFCSの目標電流値および原燃料ガスのガス種(比熱すなわち組成)に応じた熱量から原燃料ガスの目標流量を設定すると共に、第1および第2流量計47,48の検出値に基づいて算出される原燃料ガスの流量が当該目標流量に一致するように原燃料ガスポンプ44を制御する(ステップS190-S210)。これにより、原燃料ガスの流量を精度よく算出すると共に、改質器34に供給されている原燃料ガスのガス種(組成)に応じて当該原燃料ガスの目標流量をより適正に設定することができるので、改質器34から各燃料電池FCSに要求に応じたアノードガスをより精度よく供給することが可能となる。 Furthermore, the control device 80 as a pump control unit sets the target flow rate of the raw fuel gas from the target current value of the fuel cell stack FCS and the amount of heat corresponding to the gas type (specific heat, that is, composition) of the raw fuel gas. And the raw fuel gas pump 44 is controlled so that the flow rate of the raw fuel gas calculated based on the detected values of the second flowmeters 47, 48 matches the target flow rate (steps S190-S210). As a result, the flow rate of the raw fuel gas can be accurately calculated, and the target flow rate of the raw fuel gas can be set more appropriately according to the gas type (composition) of the raw fuel gas supplied to the reformer 34. Therefore, it is possible to more accurately supply the required anode gas from the reformer 34 to each fuel cell FCS.

また、上記実施形態において、第1および第2流量計47,48の第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC),何れも一次関数であるが、これに限られるものではない。すなわち、第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)の少なくとも何れか一方は、標準ガスと改質器34に供給される原燃料ガスとの比熱差ΔC(組成)とズレ量dとの関係を示すものであれば、一次関数以外の例えば2次以上の関数といった任意の関数であってもよい。 In the above embodiment, the first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) of the first and second flowmeters 47 and 48 are both linear functions, but are not limited to this. do not have. That is, at least one of the first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) is determined by the specific heat difference ΔC (composition) between the standard gas and the raw fuel gas supplied to the reformer 34 and the deviation Any function other than a linear function, such as a function of two or more degrees, may be used as long as it indicates the relationship with the quantity d.

図4は、本開示の他の燃料電池システム10Bを示す概略構成図である。なお、燃料電池システム10Bの構成要素のうち、上述の燃料電池システム10と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another fuel cell system 10B of the present disclosure. Among the constituent elements of the fuel cell system 10B, the same elements as those of the above-described fuel cell system 10 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図4に示す燃料電池システム10Bは、上述の燃料電池システム10の原燃料ガス供給管41に対して、第1および第2流量計47,48に加えて、第3流量計49を組み込んだものに相当する。第3流量計49も、流量の真値に対する検出値のズレ量dが、組成が判明している標準ガスと原燃料ガス供給管41を流通する原燃料ガスとの比熱差ΔCに概ね比例して変化するように構成されたものである。また、燃料電池システム10Bの第1、第2および第3流量計47,48,49の間では、図5に示すように、比熱差ΔCに対するズレ量dの変化の特性が互いに異なっている。更に、第3流量計49における比熱差ΔCとズレ量dとの関係は、次式(5)に示す第3関数f3(ΔC)により表される。ただし、式(5)における“a3”および“b3”は、は、何れも予め定められた定数であり、定数a3は、a3≠a1≠a2≠0を満たす。また、定数b3は、ゼロであってもよく、ゼロ以外の実数であってもよい。更に、図5に示す例では、b1≠b2≠b3であるが、定数b1,b2およびb3の何れか2つまたはすべてが同一であってもよい。 The fuel cell system 10B shown in FIG. 4 incorporates a third flowmeter 49 in addition to the first and second flowmeters 47 and 48 to the raw fuel gas supply pipe 41 of the fuel cell system 10 described above. corresponds to The amount of deviation d of the detected value from the true value of the flow rate of the third flowmeter 49 is also approximately proportional to the specific heat difference ΔC between the standard gas whose composition is known and the raw fuel gas flowing through the raw fuel gas supply pipe 41. It is configured to change with time. Also, as shown in FIG. 5, the first, second and third flowmeters 47, 48 and 49 of the fuel cell system 10B have different characteristics of change in the deviation d with respect to the specific heat difference .DELTA.C. Furthermore, the relationship between the specific heat difference ΔC and the amount of deviation d in the third flow meter 49 is represented by the third function f 3 (ΔC) shown in the following equation (5). However, "a 3 " and "b 3 " in equation (5) are both predetermined constants, and the constant a 3 satisfies a 3 ≠a 1 ≠a 2 ≠0. Also , the constant b3 may be zero or a real number other than zero. Furthermore, although b 1 ≠b 2 ≠b 3 in the example shown in FIG. 5, any two or all of the constants b 1 , b 2 and b 3 may be the same.

d=f3(ΔC)=a3・ΔC+b3 …(5) d=f 3 (ΔC)=a 3 ΔC+b 3 (5)

このような3つの流量計47,48,49を含む燃料電池システム10Bでは、図5に示すように、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2同士の差ΔF12が、第1流量計47の第1関数f1(ΔC)から定まる当該第1流量計47のズレ量d1と第2流量計48の第2関数f2(ΔC^)から定まる当該第2流量計48のズレ量d2との差に一致する。また、第1および第3流量計47,49の検出値F1,F3同士の差ΔF13が、第1流量計47の第1関数f1(ΔC)から定まる当該第1流量計47のズレ量d1と第3流量計49の第3関数f3(ΔC)から定まる当該第3流量計49のズレ量d3との差に一致する。更に、第2および第3流量計48,49の検出値F2,F3同士の差ΔF23が、第2流量計48の第2関数f2(ΔC)から定まる当該第2流量計48のズレ量d2と第3流量計49の第3関数f3(ΔC)から定まる当該第3流量計49のズレ量d3との差に一致する。 In the fuel cell system 10B including such three flowmeters 47, 48, 49, as shown in FIG. The deviation amount d1 of the first flow meter 47 determined from the first function f 1 (ΔC) of the first flow meter 47 and the second flow meter 48 determined from the second function f 2 (ΔC ) of the second flow meter 48 and the amount of deviation d2. Further, the difference ΔF 13 between the detection values F1 and F3 of the first and third flowmeters 47 and 49 is the deviation amount of the first flowmeter 47 determined from the first function f 1 (ΔC) of the first flowmeter 47. It matches the difference between d1 and the deviation amount d3 of the third flow meter 49 determined from the third function f 3 (ΔC) of the third flow meter 49 . Further, the difference ΔF 23 between the detected values F2 and F3 of the second and third flowmeters 48 and 49 is the deviation amount of the second flowmeter 48 determined from the second function f 2 (ΔC) of the second flowmeter 48. It matches the difference between d2 and the deviation amount d3 of the third flow meter 49 determined from the third function f 3 (ΔC) of the third flow meter 49 .

従って、燃料電池システム10Bでは、ΔF12=F2-F1=d2-d1、ΔF13=F1-F3=d1-d3、およびΔF23=F2-F3=d2-d3という関係から、標準ガスと改質器34へと供給される原燃料ガスとの比熱差ΔCxとして3つの値を得た上で、当該3つの値の平均値を比熱差ΔCxの値とすることで、第1、第2および第3流量計47,48,49の検出誤差の影響を小さくしながら比熱差ΔCxをより精度よく算出することが可能となる。また、燃料電池システム10Bでは、検出値F1,F2同士の差ΔF12と、検出値F1,F3同士の差ΔF13と、検出値F2,F3同士の差ΔF23とのうちの最大値に基づいて比熱差ΔCxが算出されてもよく、このように比熱差ΔCxを算出しても、第1、第2および第3流量計47,48,49の検出誤差の影響を小さくすることができる。 Therefore, in the fuel cell system 10B, from the relationships ΔF 12 =F2-F1=d2-d1, ΔF 13 =F1-F3=d1-d3, and ΔF 23 =F2-F3=d2-d3, the standard gas and the reformed gas After obtaining three values as the specific heat difference ΔCx with the raw fuel gas supplied to the vessel 34, the average value of the three values is set as the value of the specific heat difference ΔCx, so that the first, second and second It is possible to calculate the specific heat difference ΔCx more accurately while reducing the influence of detection errors of the three flowmeters 47 , 48 , 49 . Further, in the fuel cell system 10B, based on the maximum value among the difference ΔF 12 between the detection values F1 and F2, the difference ΔF 13 between the detection values F1 and F3, and the difference ΔF 23 between the detection values F2 and F3, Calculation of the specific heat difference ΔCx may reduce the influence of detection errors of the first, second and third flowmeters 47, 48 and 49 even when the specific heat difference ΔCx is calculated in this way.

これにより、精度よく算出された比熱差ΔCxと、第1、第2および第3関数f1(ΔC)、f2(ΔC)、f3(ΔC)の少なくとも何れか1つと、検出値F1,F2およびF2の何れか1つとから、改質器34に供給される原燃料ガスの流量の真値Ftをより精度よく算出することが可能となる。また、燃料電池システム10Bでは、当該比熱差ΔCxと第1、第2および第3関数f1(ΔC)、f2(ΔC)、f3(ΔC)とから、第1、第2および第3流量計47,48,49のズレ量d1,d2,d3のすべてを算出すると共に、第1流量計47の第1関数f1(ΔC)およびズレ量d1から算出される原燃料ガスの流量値と、第2流量計48の第2関数f2(ΔC)およびズレ量d2から算出される原燃料ガスの流量値と、第3流量計49の第3関数f3(ΔC)およびズレ量d3から算出される原燃料ガスの流量値との平均値を流量の真値Ftとして算出することもできる。 Thereby, the accurately calculated specific heat difference ΔCx, at least one of the first, second and third functions f 1 (ΔC), f 2 (ΔC), and f 3 (ΔC), and the detected values F1, From any one of F2 and F2, the true value Ft of the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer 34 can be calculated more accurately. Further, in the fuel cell system 10B, from the specific heat difference ΔCx and the first, second and third functions f 1 (ΔC), f 2 (ΔC) and f 3 (ΔC), the first, second and third All of the deviation amounts d1, d2, and d3 of the flow meters 47, 48, and 49 are calculated, and the flow rate value of the raw fuel gas calculated from the first function f 1 (ΔC) of the first flow meter 47 and the deviation amount d1 , the flow rate value of the raw fuel gas calculated from the second function f 2 (ΔC) of the second flow meter 48 and the deviation amount d2, and the third function f 3 (ΔC) of the third flow meter 49 and the deviation amount d3 It is also possible to calculate an average value of the flow rate value of the raw fuel gas calculated from , as the true value Ft of the flow rate.

この結果、燃料電池システム10Bでは、第1、第2および第3流量計47,48,49の検出誤差の影響を小さくしながら制御装置80による原燃料ガスの流量の算出精度をより向上させることが可能となる。また、比熱差ΔCxの算出精度が向上することで、制御装置80によるガス種の特定精度を向上させることもできる。これらの点から、原燃料ガス供給管41には、4つ以上の流量計が組み込まれてもよいことが理解されよう。更に、燃料電池システム10Bにおいても、第1、第2および第3流量計47,48,49の第1、第2および第3関数f1(ΔC),f2(ΔC),は、f3(ΔC),何れも一次関数であるが、これに限られるものではない。すなわち、第1、第2および第3関数f1(ΔC),f2(ΔC),f3(ΔC)の少なくとも何れか1つは、は、標準ガスと改質器34に供給される原燃料ガスとの比熱差ΔC(組成)とズレ量dとの関係を示すものであれば、一次関数以外の例えば2次以上の関数といった任意の関数であってもよい。 As a result, in the fuel cell system 10B, the accuracy of calculation of the flow rate of the raw fuel gas by the controller 80 can be further improved while reducing the influence of the detection errors of the first, second and third flowmeters 47, 48 and 49. becomes possible. Further, by improving the calculation accuracy of the specific heat difference ΔCx, it is possible to improve the accuracy of specifying the gas type by the control device 80 . From these points, it will be understood that the raw fuel gas supply pipe 41 may incorporate four or more flowmeters. Furthermore, in the fuel cell system 10B as well, the first, second and third functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) of the first, second and third flowmeters 47, 48 and 49 are f 3 (ΔC), both of which are linear functions, but are not limited thereto. That is, at least one of the first, second and third functions f 1 (ΔC), f 2 (ΔC), and f 3 (ΔC) is a combination of the standard gas and the raw material supplied to the reformer 34. Any function other than the linear function, such as a second or higher order function, may be used as long as it indicates the relationship between the specific heat difference ΔC (composition) with the fuel gas and the amount of deviation d.

以上説明したように、本開示の燃料電池システム10は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する複数の単セルSCを含む燃料電池スタックFCSと、原燃料ガスを改質してアノードガスを生成する改質器34と、それぞれ改質器34に供給される原燃料ガスの流量を検出する第1および第2流量計47,48と、演算処理部およびガス種特定部としての制御装置80とを含む。また、第1および第2流量計47,48は、それぞれ流量の真値に対する検出値F1,F2のズレ量d1,d2が原燃料ガスの組成すなわち比熱差ΔCに応じて変化するように構成され、原燃料ガスの組成に対する第1および第2流量計47,48のズレ量d1,d2の変化の特性が互いに異なっている。更に、演算処理部としての制御装置80は、第1および第2流量計47,48の特性を示す第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)並びに検出値F1,F2に基づいて、第1および第2流量計47,48の検出値F1,F2のズレ量d1,d2の少なくとも何れか一方を算出し(ステップS110-S130)、第1流量計47の検出値F1およびズレ量d1と、第2流量計48の検出値F2およびズレ量d2との少なくとも何れか一組から、改質器34に供給される原燃料ガスの流量を算出する(ステップS140)。また、ガス種特定部としての制御装置80は、第1および第2関数f1(ΔC),f2(ΔC)並びに検出値F1,F2に基づいて算出した比熱差ΔCxと標準ガスの比熱C0とに基づいて改質器34に供給される原燃料ガスのガス種を特定する(ステップS160-S180)。これにより、原燃料ガスの組成が変化した場合であっても、原燃料ガスの過不足による燃料電池システム10の出力低下や耐久性低下を良好に抑制することが可能となる。 As described above, the fuel cell system 10 of the present disclosure includes a fuel cell stack FCS including a plurality of single cells SC that generate power through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas; A reformer 34 that generates gas, first and second flowmeters 47 and 48 that detect the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer 34, respectively, and control as an arithmetic processing unit and a gas type identification unit device 80; The first and second flowmeters 47 and 48 are configured such that the amounts of deviation d1 and d2 of the detected values F1 and F2 with respect to the true value of the flow rate respectively change according to the composition of the raw fuel gas, that is, the specific heat difference ΔC. , the change characteristics of the deviation amounts d1 and d2 of the first and second flowmeters 47 and 48 with respect to the composition of the raw fuel gas are different from each other. Furthermore, the control device 80 as an arithmetic processing unit provides first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) that indicate the characteristics of the first and second flowmeters 47 and 48 and detection values F1 and F2. Based on this, at least one of the deviation amounts d1 and d2 of the detection values F1 and F2 of the first and second flow meters 47 and 48 is calculated (steps S110 to S130), and the detection value F1 of the first flow meter 47 and The flow rate of the raw fuel gas to be supplied to the reformer 34 is calculated from at least one set of the amount of deviation d1, the detection value F2 of the second flow meter 48, and the amount of deviation d2 (step S140). In addition, the control device 80 as a gas type identification unit controls the specific heat difference ΔCx calculated based on the first and second functions f 1 (ΔC) and f 2 (ΔC) and the detection values F1 and F2 and the specific heat C of the standard gas. 0 , the gas type of the raw fuel gas to be supplied to the reformer 34 is specified (steps S160 to S180). As a result, even when the composition of the raw fuel gas changes, it is possible to satisfactorily suppress the deterioration of the output and durability of the fuel cell system 10 due to the excess or deficiency of the raw fuel gas.

なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 It goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiment is merely one specific form of the invention described in the Summary of the Invention column, and does not limit the elements of the invention described in the Summary of the Invention column.

本開示の発明は、燃料電池システムの製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in the manufacturing industry of fuel cell systems and the like.

1 原燃料供給源、2 系統電源、3 電力ライン、4 負荷、10,10B 燃料電池システム、20 発電ユニット、22 筐体、24 換気ファン、30 発電モジュール、31 モジュールケース、32 マニホールド、33 気化器、34 改質器、35 燃焼部、36 点火ヒータ、37 温度センサ、40 原燃料ガス供給系統、41 原燃料ガス供給管、42 原燃料ガス供給弁、44 原燃料ガスポンプ、45 脱硫器、46 圧力センサ、47 第1流量計、48 第2流量計、49 第3流量計、50 カソードガス供給系統、51 カソードガス供給管、52 エアフィルタ、53 ブロワ、54 流量スイッチ、55 改質水供給系統、56 改質水供給管、57 改質水タンク、58 改質水ポンプ、60 排熱回収系統、61 循環配管、62 熱交換器、63 循環ポンプ、64 ラジエータ、65 ラジエータファン、66 電気ヒータ、67 サーミスタ、68 排気管、71 パワーコンディショナ、72 電源基板、80 制御装置、81 CPU、82 ROM、83 RAM、310 カソードガス通路、320 アノードガス通路、FCS 燃料電池スタック、SC 単セル。 1 raw fuel supply source, 2 system power supply, 3 power line, 4 load, 10, 10B fuel cell system, 20 power generation unit, 22 housing, 24 ventilation fan, 30 power generation module, 31 module case, 32 manifold, 33 vaporizer , 34 reformer, 35 combustion unit, 36 ignition heater, 37 temperature sensor, 40 raw fuel gas supply system, 41 raw fuel gas supply pipe, 42 raw fuel gas supply valve, 44 raw fuel gas pump, 45 desulfurizer, 46 pressure sensor, 47 first flow meter, 48 second flow meter, 49 third flow meter, 50 cathode gas supply system, 51 cathode gas supply pipe, 52 air filter, 53 blower, 54 flow switch, 55 reformed water supply system, 56 reformed water supply pipe, 57 reformed water tank, 58 reformed water pump, 60 exhaust heat recovery system, 61 circulation pipe, 62 heat exchanger, 63 circulation pump, 64 radiator, 65 radiator fan, 66 electric heater, 67 Thermistor 68 Exhaust pipe 71 Power conditioner 72 Power supply board 80 Control device 81 CPU 82 ROM 83 RAM 310 Cathode gas passage 320 Anode gas passage FCS Fuel cell stack SC Single cell.

Claims (8)

アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、原燃料ガスを改質して前記アノードガスを生成する改質器とを含む燃料電池システムにおいて、
それぞれ前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計であって、それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計と、
前記複数の流量計の前記特性および前記検出値に基づいて少なくとも何れか1つの前記流量計の前記ズレ量を算出すると共に、算出した前記ズレ量と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記検出値とから前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を算出する演算処理部と、
を備える燃料電池システム。
A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and a reformer that reforms raw fuel gas to generate the anode gas,
A plurality of flowmeters each detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer, wherein the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas. and a plurality of flowmeters having different characteristics of change in the amount of deviation with respect to the composition,
calculating the deviation amount of at least one of the flow meters based on the characteristics and the detected values of the plurality of flow meters, and calculating the deviation amount and the detection of the at least one flow meter an arithmetic processing unit that calculates the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer from the value of
a fuel cell system.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記複数の流量計の各々については、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数が規定されており、
前記演算処理部は、前記複数の流量計の前記関数および前記検出値に基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記関数とから前記ズレ量を算出する燃料電池システム。
In the fuel cell system according to claim 1,
For each of the plurality of flowmeters, the relationship between the specific heat difference between the standard gas, which is the raw fuel gas whose composition is known, and the raw fuel gas supplied to the reformer, and the amount of deviation is calculated. A function is specified to indicate
The arithmetic processing unit calculates the specific heat difference based on the function and the detected value of the plurality of flowmeters, and calculates the specific heat difference from the calculated specific heat difference and the function of at least one of the flowmeters. A fuel cell system that calculates the amount of deviation.
請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記演算処理部は、前記複数の流量計の前記検出値同士の差と、前記関数から得られる前記ズレ量同士の差とから前記比熱差を算出する燃料電池システム。
In the fuel cell system according to claim 2,
The fuel cell system, wherein the arithmetic processing unit calculates the specific heat difference from the difference between the detection values of the plurality of flowmeters and the difference between the deviation amounts obtained from the function.
請求項2または3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記演算処理部は、前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定する燃料電池システム。
In the fuel cell system according to claim 2 or 3,
The fuel cell system, wherein the arithmetic processing unit specifies a gas type of the raw fuel gas to be supplied to the reformer based on the specific heat difference and the specific heat of the standard gas.
請求項4に記載の燃料処理システムにおいて、
前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガスポンプと、
前記原燃料ガスポンプを制御するポンプ制御部とを更に備え、
前記ポンプ制御部は、前記燃料電池の目標電流値と前記原燃料ガスの前記ガス種とに応じた熱量から前記原燃料ガスの目標流量を設定すると共に、前記演算処理部により算出される前記原燃料ガスの流量が前記目標流量に一致するように前記原燃料ガスポンプを制御する燃料電池システム。
5. The fuel processing system of claim 4, wherein
a raw fuel gas pump that supplies the raw fuel gas to the reformer;
A pump control unit that controls the raw fuel gas pump,
The pump control unit sets a target flow rate of the raw fuel gas from a heat amount corresponding to a target current value of the fuel cell and the gas type of the raw fuel gas, and sets a target flow rate of the raw fuel gas calculated by the arithmetic processing unit. A fuel cell system for controlling the raw fuel gas pump so that the flow rate of the fuel gas matches the target flow rate.
燃料電池のアノードガスを生成する改質器に供給される原燃料ガスの流量を測定する原燃料ガスの流量測定方法であって、
それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計により、前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出し、
前記複数の流量計の前記特性および前記検出値に基づいて少なくとも何れか1つの前記流量計の前記ズレ量を算出すると共に、算出したズレ量と前記少なくとも何れか1つの前記流量計の前記検出値とから前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を算出する、
原燃料ガスの流量測定方法。
A raw fuel gas flow rate measuring method for measuring the flow rate of raw fuel gas supplied to a reformer that generates anode gas of a fuel cell, comprising:
By means of a plurality of flowmeters each configured such that the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas, and the characteristics of the variation of the amount of deviation with respect to the composition are different from each other. , detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer;
calculating the amount of deviation of at least one of the flow meters based on the characteristics and the detected values of the plurality of flow meters, and calculating the amount of deviation and the detected value of the at least one of the flow meters; calculating the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer from
A method for measuring the flow rate of raw fuel gas.
アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、原燃料ガスを改質して前記アノードガスを生成する改質器とを含む燃料電池システムにおいて、
それぞれ前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出する複数の流量計であって、それぞれ前記流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計と、
前記複数の流量計の各々について規定された関数であって、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数と、前記複数の流量計の前記検出値とに基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定するガス種特定部と、
を備える燃料電池システム。
A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and a reformer that reforms raw fuel gas to generate the anode gas,
A plurality of flowmeters each detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer, wherein the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas. and a plurality of flowmeters having different characteristics of change in the amount of deviation with respect to the composition,
A function defined for each of the plurality of flowmeters, which is a difference in specific heat between a standard gas which is the raw fuel gas whose composition is known and the raw fuel gas supplied to the reformer; calculating the specific heat difference based on a function indicating the relationship between the amount of deviation and the detection values of the plurality of flow meters, and calculating the specific heat difference based on the calculated specific heat difference and the specific heat of the standard gas in the reformer; a gas type identification unit that identifies the gas type of the raw fuel gas to be supplied to the
a fuel cell system.
燃料電池のアノードガスを生成する改質器に供給される原燃料ガスのガス種を特定する原燃料ガスのガス種特定方法であって、
それぞれ流量の真値に対する検出値のズレ量が前記原燃料ガスの組成に応じて変化するように構成されると共に前記組成に対する前記ズレ量の変化の特性が互いに異なっている複数の流量計により、前記改質器に供給される前記原燃料ガスの流量を検出し、
前記複数の流量計の各々について規定された関数であって、組成が判明している前記原燃料ガスである標準ガスと前記改質器に供給される前記原燃料ガスとの比熱差と、前記ズレ量との関係を示す関数と、前記複数の流量計の前記検出値とに基づいて前記比熱差を算出すると共に、算出した前記比熱差と前記標準ガスの比熱とに基づいて前記改質器に供給される前記原燃料ガスのガス種を特定する、
原燃料ガスのガス種特定方法。
A gas type identification method for a raw fuel gas for identifying a gas type of a raw fuel gas to be supplied to a reformer that generates an anode gas of a fuel cell, comprising:
With a plurality of flowmeters each configured so that the amount of deviation of the detected value from the true value of the flow rate varies according to the composition of the raw fuel gas, and the characteristics of the change in the amount of deviation with respect to the composition are different from each other, detecting the flow rate of the raw fuel gas supplied to the reformer;
A function defined for each of the plurality of flowmeters, which is a difference in specific heat between a standard gas which is the raw fuel gas whose composition is known and the raw fuel gas supplied to the reformer; calculating the specific heat difference based on a function indicating the relationship between the amount of deviation and the detection values of the plurality of flow meters, and calculating the specific heat difference based on the calculated specific heat difference and the specific heat of the standard gas in the reformer; Identifying the gas type of the raw fuel gas supplied to
Gas type identification method of raw fuel gas.
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