JP2008041301A - 燃料電池システムへの液体原燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料消費量を検出するセンサーの故障による不測の燃料切れの発生の可能性をなくすことにある。
【解決手段】燃料電池システム１０に脱硫液体原燃料を供給するシステムであって、前記燃料電池システムの液体原燃料タンク内の脱硫液体原燃料残量および／または前記燃料電池システムの脱硫液体原燃料使用量を検出する液体原燃料残量センサー１５と、前記燃料電池システムが供給する電力の使用量を検出する電力使用量センサー１６と、前記液体原燃料使用量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記燃料電池システムによる脱硫液体原燃料の消費量の予測を行うとともにその消費量予測値に基づき要給油時期を出力する液体原燃料消費量予測手段１４とを具えることを特徴とする、燃料電池システムへの液体原燃料供給システムである。
【選択図】図１

Description

この発明は、灯油等の液体原燃料の需要者の家庭やオフィスビル等に設置された燃料電池システムにその燃料の一次脱硫された液体原燃料（以下、単に「脱硫液体原燃料」という。）を供給するためのシステムおよび、そのシステムに用い得る燃料消費量予測装置に関するものである。

従来の燃料供給システムとしては、例えば特許文献１記載のものが知られており、このシステムは、発電量が所定の基準値を超えることにより燃料タンクの残量が一定以下になったか否かを予測する。また単位時間当たりの燃料消費量と燃料タンクの全容量とを比較して残量を割り出し、燃料タンクの残量が一定以下になったと予測する。そして燃料の残量が所定値を下回った場合に自動発注処理を行い、燃料供給を確保するものである。

また従来、例えば特許文献２記載のものも知られており、このシステムは、灯油の消費状況を監視し、容器内の灯油の残量が発注点に達したら配達計画を示すことで、灯油の配達効率を高めるものである。

さらに従来、例えば特許文献３記載のものも知られており、このシステムは、灯油等の燃料の給油インターバルを求め、そのインターバルに基づいて次回の給油のための予定日を定めることで、燃料の補給計画を立て易くするものである。
特開２００４−３５９２６３号公報 特開２００３−０６７６０３号公報 特開平１０−０８２６８３号公報

しかしながらこれら従来のシステムでは何れも、燃料消費量をセンサーで検出し、それに基づいて燃料供給を行うので、燃料消費量を検出するセンサーの故障による不測の燃料切れの発生の可能性があるという問題があった。また、燃料電池システムの稼動状況が変化し、例えば、急に燃料消費が増大するような場合は、燃料の供給が間に合わず燃料切れの発生の可能性もあった。

そして燃料電池システムでは、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫された液体原燃料を使用しており、脱硫液体原燃料は準備に時間がかかることから、上記の問題は特に重大であった。また、ストーブ等の用途向けの通常の燃料（例えば通常の灯油）と、それを脱硫した燃料（例えば脱硫灯油）とを並列に供給するためには、供給インフラを二重に準備しておく必要があった。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムは、燃料電池システムに脱硫液体原燃料を供給するシステムであって、前記燃料電池システムの液体原燃料タンク内の脱硫液体原燃料残量および／または前記燃料電池システムの脱硫液体原燃料使用量を検出する液体原燃料残量センサーと、前記燃料電池システムが供給する電力の使用量を検出する電力使用量センサーと、前記液体原燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づきに前記燃料電池システムによる脱硫液体原燃料の消費量の予測を行うとともにその消費量予測値に基づき給油予定日を出力する消費量予測手段と、を具えることを特徴とするものである。

また、上記燃料電池システムへの液体原燃料供給システムに用い得る、この発明の燃料消費量予測装置は、コジェネレーションシステムの燃料消費量を予測する装置において、前記コジェネレーションシステムの燃料タンク内の燃料残量および／または前記コジェネレーションシステムの燃料使用量を検出する燃料残量センサーと、前記コジェネレーションシステムが供給する電力の使用量を検出する電力使用量センサーと、前記燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記コジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行う燃料消費量予測手段と、を具えることを特徴とするものである。

この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムにあっては、液体原燃料残量センサーが、前記燃料電池システムの液体原燃料タンク内の脱硫液体原燃料残量および／または前記燃料電池システムの脱硫液体原燃料使用量を検出し、電力使用量センサーが、前記燃料電池システムが供給する電力の使用量を検出し、そして消費量予測手段が、前記液体原燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記燃料電池システムによる脱硫液体原燃料の消費量の予測を行うとともにその消費量予測値に基づき給油予定日を出力する。

従って、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムによれば、液体原燃料の消費量を、液体原燃料残量センサーのみならず、電力使用量センサーの出力信号からも予測して、その結果に基づき給油予定日を出力するので、より正確に燃料消費量の予測を行うことができるとともに、燃料消費量の急な増加や液体原燃料残量センサーの故障による液体原燃料切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫液体原燃料を使用しているため液体原燃料の準備に時間がかかる燃料電池システムにおいて有利である。

なお、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムは、複数の前記燃料電池システムに設けられた前記液体原燃料消費量予測手段からそれぞれ出力される前記要給油時期に基づき脱硫液体原燃料の配送計画を作成し、その配送計画に基づき脱硫液体原燃料の生産計画を作成して前記配送計画とともに出力する配送計画作成手段をさらに具えていても良く、このようにすれば、複数の燃料電池システムへの液体原燃料の配送を効率良く行うことができる。

さらに、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムは、前記燃料電池システムに設けられ、前記配送計画作成手段が作成した配送計画を表示する配送計画表示手段をさらに具えていても良く、このようにすれば、各燃料電池システムの使用者がその配送計画表示手段が表示する配送計画を確認することができるので、各燃料電池システムを使用する液体原燃料需要者を安心させることができる。

また、コジェネレーションシステムの燃料消費量を予測するこの発明の燃料消費量予測装置にあっては、燃料残量センサーが、前記コジェネレーションシステムの燃料タンク内の燃料残量および／または前記コジェネレーションシステムの燃料使用量を検出し、電力使用量センサーが、前記コジェネレーションシステムが供給する電力の使用量を検出し、燃料消費量予測手段が、前記燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記コジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行う。

従って、この発明の燃料消費量予測装置によれば、コジェネレーションシステムの燃料消費量を、燃料残量センサーのみならず、電力使用量センサーの出力信号からも予測するので、より正確に燃料消費量の予測を行うことができるとともに、燃料消費量の急な増加や燃料残量センサーの故障による燃料切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫液体原燃料を使用しているため液体原燃料の準備に時間がかかる燃料電池システムにおいて有利である。

なお、この発明の燃料消費量予測装置においては、前記燃料消費量予測手段は、前記燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき、前記燃料タンク内の燃料残量および／または前記燃料使用量から今後の燃料残量減少速度を予測するとともに、前記電力の使用量から前記コジェネレーションシステムの現在の燃料使用量を算出し、その算出した燃料使用量により前記燃料残量減少速度を補正して、前記コジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行うものでも良く、このようにすれば、単に電力の使用量から燃料消費量を予測するよりもより正確にコジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の燃料消費量予測装置の一実施例を用いた、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムの一実施例としての燃料電池システムへの灯油供給システムを示す構成図、図２は、上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける管理装置の構成を機能ブロックで示すブロック線図、図３は、上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける管理システムのデータベースの構成を示す説明図、図４は、上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける処理手順を示すフローチャートである。

この実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムは、灯油の需要者１の家庭やオフィスビル等に設置されたコジェネレーションシステムとしての燃料電池システム１０に脱硫液体原燃料としての脱硫灯油を供給するためのものであり、需要者１の家庭やオフィスビル等の設置場所に設置された燃料電池システム１０は、燃料電池１１と、灯油タンク１２と、灯油タンク１２内の脱硫灯油（一次脱硫灯油）を二次脱硫して燃料電池１１に供給する二次脱硫器１３と、燃料電池１１の作動を管理する例えば通常のパーソナルコンピューターからなる管理装置１４とを具えるとともに、灯油タンク１２内の脱硫灯油の残量を検出する液体原燃料センサーとしての灯油残量センサー１５と、燃料電池１１から供給されて需要者１の家庭やオフィスビル等で使用する電力の使用量を検出する電力使用量センサー１６とを具えており、管理装置１４は、これらセンサー１５，１６からの信号を受けて、後述の如くして灯油の残量を把握すると共に消費量予測を行う。なお、図示例では、管理装置１４と燃料電池１１とは別々に設置されている場合を示しているが、管理装置１４は、燃料電池１１と一体として設置されていても良い。

一方、燃料供給事業者２の施設は、通常の灯油を貯蔵する灯油タンク２１と、その灯油タンク２１から供給された通常の灯油を一次脱硫する一次脱硫装置２２と、その一次脱硫装置２２が一次脱硫した脱硫灯油を貯蔵する脱硫灯油タンク２３と、例えば通常のパーソナルコンピューターからなる事業者端末２４とを具えている。

そして、管理センター３の施設は、通常のサーバーからなる管理システム３１と、その管理システム３１およびハードディスクドライブ装置等を用いて構成されたデータベース（ＤＢ）３２とを具えており、ここで、管理システム３１は、例えばインターネット等の通信網４を介して管理装置１４および事業者端末２４と接続可能とされている。

燃料電池システム１０の管理装置１４は、灯油タンク１２の残量及び灯油の消費量予測値から、給油すべき時期を推定し、管理センター３の管理システム３１に、灯油残量、給油予定日、給油予定量等を、顧客番号、燃料電池システムの管理番号などと共に送信する。その際、管理装置１４は、所定のインターバルで（例えば毎日、半日毎、１時間毎など）各センサー１５，１６からの信号による入力値に基づき給油予定時期の推定値を更新し、所定期間毎に最新の給油予定時期等を管理システム３１に送信する。

すなわち管理装置１４は、機能的には図２に示すように、制御手段１４ａと、液体原燃料消費量予測手段としての灯油消費量予測手段１４ｂと、通信手段１４ｃとを具えており、具体的には図４に示すように、ステップＳ１で、各センサー１５，１６からの信号による入力値として、灯油残量センサー１５からは灯油の残量、電力使用量センサー１６からは所定時間当たりの電力積算使用量を取得し、それらの使用量をステップＳ２で内部のハードディスクドライブ装置等の記録媒体に記録し、続くステップＳ３で、先ず、その所定時間当たりの灯油の残量から、前回の残量と比較して残量の変化（即ち、所定時間当たりの残量減少速度）を求め、この結果から、灯油残量カーブをカーブフィッティングにより予測するようにして、今後の残量減少速度（残量減少トレンド）を予測する。

次いで管理装置１４は、電力の積算使用量のデータに基づき、燃料電池システム１０の装置特性を参照して、燃料電池１１が当該電力使用量を発電するために要する灯油必要量を算出する。

次いで管理装置１４は、灯油残量から予測される前記残量減少速度と、電力の使用量から算出される上記灯油必要量とを比較して、補正が必要な場合は、灯油残量から予測される残留減少速度を補正する。すなわち、電力使用量から算出される灯油必要量の方が多い場合は、灯油の残量トレンドを残量がより減少する方向に修正する。

そして管理装置１４は、上記の如くして求めた灯油の残量減少速度と、現在の灯油残量とから、灯油の残量が所定の量となるまでの時間、即ち灯油供給予定時間ひいては灯油供給予定日を推定し、その結果をステップＳ４で上記記録媒体に記録する。

次いで管理装置１４は、ステップＳ５で、前回の演算結果と今回の演算結果との灯油供給予定日推定値（予測値）を比較し、続くステップＳ６で、灯油供給予定日推定値（予測値）の変動が大きくて所定以上であるか否かを判断し、灯油供給予定日推定値の変動が小さくて所定未満である場合は、次のステップＳ７で、データ送信インターバルを経過したか否かを判断し、未経過であればステップＳ１へ戻るが、経過していればステップＳ８で、管理センター３の管理システム３１へ、需要者情報と設備情報と供給予定日と給油予定量とを含むデータを送信する。従って、管理装置１４とセンサー１５，１６とは、上記実施例の燃料消費量予測装置を構成し、管理装置１４は、燃料消費量予測手段および灯油消費量予測手段に相当する。

なお、ステップＳ６で、管理装置１４が、灯油供給予定日推定値（予測値）の変動が大きくて所定以上で、突発的に灯油の消費量が増大しており、早急に給油が必要であると判断したときは、管理装置１４は管理システム３１に対し灯油の「即納要求」を送信する。また、需要者１が、燃料電池システム１０の運転表示装置（図示せず）等を用いて管理システム３１に対しマニュアルで給油依頼を送信することもできる。

一方、管理システム３１は、ステップＳ１０で、需要者１からの上記データの受信を行う他、需要者１以外の他の需要者の同様の燃料電池システムの管理装置１４からの同様のデータの受信も行う。そして管理システム３１は、各需要者から受信したデータを基に、ＤＢ３２を参照して、灯油の配送計画を作成又は更新する。

すなわち管理システム３１は、ステップＳ１１で、受信データをＤＢ３２の内の需要者ＤＢ中の、その受信データに対応する需要者の供給予定ＤＢに登録し、次いでステップＳ１２で、その受信データ中に即納要求があるか否かをチェックして、即納要求がない場合は、ステップＳ１３で、供給計画、配送計画および一次脱硫灯油の生産計画を、最も効率が良くなるように例えば山登り法や遺伝的アルゴリズム等を用いた通常の方法で作成し、その生産計画をステップＳ１４で、ＤＢ３２の内の計画ＤＢに登録する。また、ステップＳ１２で受信データ中に即納要求がある場合には、ステップＳ１５で、計画ＤＢから計画データを取得し、続くステップＳ１６で、即納要求の割り込み処理および計画の修正を行う。そして管理システム３１は、ステップＳ１７で、上記作成した配送計画に基づき、燃料供給事業者２の事業者端末２４に、地図情報ＤＢから読み出した需要者の地図情報を含む配送計画および最適配送ルート並びに一次脱硫した灯油の生産計画（指示）を送信する。従って、管理システム３１は、配送計画作成手段に相当する。

燃料供給事業者２は、ステップＳ１８で、上述の灯油の配送計画および最適配送ルート並びに一次脱硫灯油の生産計画（指示）を事業者端末２４に受け取り、続くステップＳ１９で、その受け取った生産計画に基づき一次脱硫灯油を製造するとともに、次のステップＳ２０で、その受け取った配送計画および最適配送ルートに基づき、製造した一次脱硫灯油をタンクローリー等の脱硫灯油配送手段５により各需要者へ配送する。

なお、この実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムの一変形例では、図４中に破線の矢印で示すように、管理システム３１がさらに、ステップＳ２１で、灯油供給予定日を各需要者の管理装置１４へ送信し、管理装置１４は、ステップＳ２２で、その灯油供給予定日を受信し、続くステップＳ２３で、その灯油供給予定日を、燃料電池システム１０の上記運転表示装置に表示させる。従って、管理装置１４は、配送計画表示手段に相当する。

かかる実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムによれば、灯油の消費量を、灯油残量センサー１５のみならず、電力使用量センサー１６の出力信号からも予測して、その結果に基づき灯油供給（給油）予定日を出力するので、より正確に灯油供給（給油）の予測を行うことができるとともに、灯油消費量の急な増加や灯油残量センサー１５の故障による灯油切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫灯油を使用しているため灯油の準備に時間がかかる燃料電池システム１０において有利である。

しかもこの実施例の燃料電池への灯油供給システムによれば、複数の燃料電池システムに設けられた管理装置１４からそれぞれ出力される灯油供給（給油）予定日に基づき、管理システム３１が、脱硫灯油の配送計画を作成し、その配送計画に基づき脱硫灯油の生産計画を作成して前記配送計画とともに出力するので、複数の燃料電池システムへの灯油の配送を効率良く行うことができる。

さらに、この実施例の燃料電池への灯油供給システムの上記変形例によれば、燃料電池システム１０に設けられた運転表示装置が、管理システム３１が作成した配送計画を表示することから、各燃料電池システムの使用者がその運転表示装置が表示する配送計画を確認することができるので、各燃料電池システムを使用する灯油需要者を安心させることができる。

また、コジェネレーションシステムの燃料消費量を予測するこの実施例の燃料消費量予測装置によれば、コジェネレーションシステムとしての燃料電池システム１０の燃料消費量としての灯油消費量を、燃料残量センサーとしての灯油残量センサー１５のみならず電力使用量センサー１６の出力信号からも予測するので、より正確に灯油消費量の予測を行うことができるとともに、灯油消費量の急な増加や灯油残量センサー１５の故障による灯油切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫灯油を使用しているため灯油の準備に時間がかかる燃料電池システム１０において有利である。

しかもこの実施例の燃料消費量予測装置によれば、管理装置１４は、灯油残量センサー１５と電力使用量センサー１６とがそれぞれ出力する信号に基づき、灯油タンク１２内の灯油残量から今後の灯油残量減少速度を予測するとともに、電力の使用量から燃料電池システム１０の灯油使用量を算出し、その算出した灯油使用量により灯油残量減少速度を補正して、燃料電池システム１０の灯油消費量の予測を行うので、単に電力の使用量から灯油消費量を予測するよりもより正確に燃料電池システム１０の灯油消費量の予測を行うことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、例えば、管理装置１４による燃料電池システム１０の灯油消費量の予測方法は、所定インターバル毎に灯油残量センサー１５の出力値と電力使用量センサー１６の出力値とからそれぞれ求めた灯油消費量のうち最も多いものあるいはそれらの平均値に基づいて行う等、適宜変更しても良い。また、上記実施例においては、液体原燃料として灯油を供給する場合を示しているが、この発明は灯油に限定されるものでなく、燃料電池システムに使用される液体の原燃料、例えば灯油の他、軽油、灯油留分と軽油留分とを混合した燃料油、灯油留分にナフサ留分を混合した燃料油等に適用することができる。

かくしてこの発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムによれば、液体原燃料の消費量を、液体原燃料残量センサーのみならず、電力使用量センサーの出力信号からも予測して、その結果に基づき給油予定日を出力するので、より正確に燃料消費量の予測を行うことができるとともに、燃料消費量が急に増加した場合や燃料残量センサーに故障が発生した場合の液体原燃料切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫された液体原燃料を使用しているため液体原燃料の準備に時間がかかる燃料電池システムにおいて有利である。

またこの発明の燃料消費量予測装置によれば、コジェネレーションシステムの燃料消費量を、燃料残量センサーのみならず、電力使用量センサーの出力信号からも予測するので、より正確に燃料消費量の予測を行うことができるとともに、燃料消費量が急に増加した場合や燃料残量センサーに故障が発生した場合の燃料切れの発生の可能性を排除することができ、このことは特に、触媒がイオウで損なわれるのを防止する必要上脱硫された液体原燃料を使用しているため液体原燃料の準備に時間がかかる燃料電池システムにおいて有利である。

この発明の燃料消費量予測装置の一実施例を用いた、この発明の燃料電池システムへの液体原燃料供給システムの一実施例としての燃料電池システムへの灯油供給システムを示す構成図である。 上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける管理装置の構成を機能ブロックで示すブロック線図である。 上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける管理システムのデータベースの構成を示す説明図である。 上記実施例の燃料電池システムへの灯油供給システムにおける処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 需要者
２ 燃料供給事業者
３ 管理センター
４ 通信網
５ 脱硫灯油配送手段
１０ 燃料電池システム
１１ 燃料電池
１２ 灯油タンク
１３ 二次脱硫器
１４ 管理装置
１５ 灯油残量センサー
１６ 電力使用量センサー
２１ 灯油タンク
２２ 一次脱硫装置
２３ 脱硫灯油タンク
２４ 事業者端末
３１ 管理システム
３２ データベース（ＤＢ）

Claims (5)

1. 燃料電池システムに脱硫液体原燃料を供給するシステムにおいて、
   前記燃料電池システムの液体原燃料タンク内の脱硫液体原燃料残量および／または前記燃料電池システムの脱硫液体原燃料使用量を検出する液体原燃料残量センサーと、
   前記燃料電池システムが供給する電力の使用量を検出する電力使用量センサーと、
   前記液体原燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記燃料電池システムによる脱硫液体原燃料の消費量の予測を行うとともにその消費量予測値に基づき要給油時期を出力する液体原燃料消費量予測手段と、
   を具えることを特徴とする、燃料電池システムへの液体原燃料供給システム。
2. 複数の前記燃料電池システムに設けられた前記液体原燃料消費量予測手段からそれぞれ出力される前記要給油時期に基づき脱硫液体原燃料の配送計画を作成し、その配送計画に基づき脱硫液体原燃料の生産計画を作成して前記配送計画とともに出力する配送計画作成手段をさらに具えることを特徴とする、請求項１記載の燃料電池システムへの液体原燃料供給システム。
3. 前記燃料電池システムに設けられ、前記配送計画作成手段が作成した配送計画を表示する配送計画表示手段をさらに具えることを特徴とする、請求項２記載の燃料電池システムへの液体原燃料供給システム。
4. コジェネレーションシステムの燃料消費量を予測する装置において、
   前記コジェネレーションシステムの燃料タンク内の燃料残量および／または前記コジェネレーションシステムの燃料使用量を検出する燃料残量センサーと、
   前記コジェネレーションシステムが供給する電力の使用量を検出する電力使用量センサーと、
   前記燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき前記コジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行う燃料消費量予測手段と、
   を具えることを特徴とする、燃料消費量予測装置。
5. 前記燃料消費量予測手段は、前記燃料残量センサーが出力する信号と前記電力使用量センサーが出力する信号とに基づき、前記燃料タンク内の燃料残量および／または前記燃料使用量から今後の燃料残量減少速度を予測するとともに、前記電力の使用量から前記コジェネレーションシステムの現在の燃料使用量を算出し、その算出した燃料使用量により前記燃料残量減少速度を補正して、前記コジェネレーションシステムの燃料消費量の予測を行うことを特徴とする、請求項４記載の燃料消費量予測装置。

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