JP2012185109A - 燃料電池システム用ガス漏れ検知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システム用ガス漏れ検知システムは、少なくとも炭化水素を含む原料ガスが供給される燃料電池装置を有する燃料電池システム用のガス漏れ検知システムであって、原料ガス経路15に配置された、原料ガス計測機構23と、その上流側の第1開閉器10と、下流側の第2開閉器13と、制御器14と、を有する。第1開閉器10を開放するとともに第2開閉器13を閉止して原料ガス計測機構23の計測値からガス漏れを検知する第1の工程S100と、第1開閉器10および第2開閉器13を閉止した状態で原料ガス計測機構23の計測値から原料ガス経路15のガス漏れを検知する第2の工程S101とを実行する。
【選択図】図1
Description
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路に配置され、前記原料ガスの流量及び圧力の少なくとも一方を検出する原料ガス計測機構と、
前記原料ガス計測機構より上流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス経路の開閉を行う第1開閉器と、
前記原料ガス計測機構より下流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス形orの開閉を行う第2開閉器と、
前記原料ガス計測機構と、前記第1開閉器と、前記第2開閉器と、を制御する制御器と、
を有している。さらに、前記制御器は、
前記第1開閉器を開放するとともに前記第2開閉器を閉止して前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1及び第2開閉器の両方を閉止状態にして前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を制御する。
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路の上流側を開放すると共に、下流側を閉止して、前記開放した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記原料ガス経路の上流側を閉止すると共に、下流側を閉止して、前記閉止した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を含む。
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路に配置され、前記原料ガスの流量及び圧力の少なくとも一方を検出する原料ガス計測機構と、
前記原料ガス計測機構より上流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス経路の開閉を行う第1開閉器と、
前記原料ガス計測機構より下流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス経路の開閉を行う第2開閉器と、
前記原料ガス計測機構と、前記第1開閉器と、前記第2開閉器と、を制御する制御器と、
から構成され、
前記制御器は、
前記第1開閉器を開放するとともに前記第2開閉器を閉止して前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1及び第2開閉器の両方を閉止状態にして前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を制御する。
なお、前記制御器は一つでも複数でもよい。
さらに、前記制御器は、
前記第1の工程において、前記流量計測器の流量値からガス漏れを検知し、
前記第1の工程の後に実行される前記第2の工程において、前記圧力計測器の圧力値からガス漏れを検知し、
前記第2の工程の後に実行される第3の工程として、前記第1開閉器及び前記第2開閉器の両方を閉止状態にして前記流量計測器の流量値からガス漏れを検知するように制御する。
少なくとも炭化水素を含む原料ガスが供給される燃料電池装置を有する燃料電池システム用のガス漏れ検知方法であって、
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路の上流側を開放すると共に、下流側を閉止して、前記開放した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記原料ガス経路の上流側を閉止すると共に、下流側を閉止して、前記閉止した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を含む。
なお、本実施の形態によって本発明が制限されるものでは無い。
まず、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システム1の構成について図1を基に説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システム1の構成を模式的に示したブロック図である。また、図1では本発明を説明するために必要となる構成要素のみを図示しており、燃料電池システム1内で複雑に分岐した原料ガス経路は一つに簡素化し、その他の構成要素は省略している。この燃料電池システム1は、燃料電池装置に原料ガスを供給する原料ガス経路15と、水素生成器20と、燃料電池スタック21と、燃料電池システム用ガス漏れ検知システムと、を備える。
なお、図1では、原料ガス経路15中の上流側の第1開閉器10と、下流側の第2開閉器13との間に、水素生成器20及び燃料電池スタック21を記載しているが、これは一例であって、これらに限定するものではない。上記の例に限られず、ガス漏れを検知したい機器等を、上流側の第1開閉器10と下流側の第2開閉器13との間に適宜挟むようにすればよい。
(a)制御器14は、第1の工程S100において、第1開閉器10を開放し、第2開閉器13を閉止して原料ガス経路15内へガスを流し込んだ状態でガス漏れの有無を確認する。第1の工程S100では、原料ガス経路15にガス圧がかかった状態であるため、ガス漏れがあった場合には流量計測器11が予め記憶している第1流量値以上の流量値を検知することになる。一方、流量計測器11が予め記憶している第1流量値以上の流量値を検知しなかった場合は、ガス漏れは無いと判断できるため、燃料電池システム1の状態を発電可能状態S107へ移行する。なお、第1流量値は、原料ガス経路15でガス漏れが起こった場合に流れる流量であり、原料ガス経路15の構造や燃料電池システムの構成などにより、実験やシミュレーションなどで任意に定めることができる。
実施の形態1に係る燃料電池システム用ガス漏れ検知方法によれば、第1の工程S100で「ガス漏れ」を検知した場合に、さらに第2の工程S101を実行して、再度「ガス漏れ」を検知した場合に「ガス漏れ確定S104」としている。そこで、ガス漏れであるとの誤検知を防ぐことができ、不必要な発電不可状態S106を回避することができ、燃料電池システム1の稼働効率向上及び品質向上に有用である。
さらに、第1の工程S100、第2の工程S101は、連続して順次実行してもよく、あるいは各工程の間に他の動作、例えば、第1開閉器10および第2開閉器13を開放するような制御を行ってもよい。また、第2の工程および第3の工程において第1開閉器10と第2開閉器13の間の原料ガス経路15内の原料ガス圧力は、ガス漏れが起こりえる圧力値以上であればよい。
また、第1の工程S100において流量計測器11を用い、第2の工程S101において圧力計測器12を用いたが、第1の工程S100において圧力計測器12を用いて、第2の工程S101において流量計測器11を用いてもよい。
実施の形態2に係る燃料電池システム用ガス漏れ検知システムは、実施の形態1に係る燃料電池システム用ガス漏れ検知システムと対比すると、制御器14における動作について、第1の工程S100及び第2の工程S101に加えて、さらに第3の工程S102を行う点で相違する。なお、第3の工程S102については、以下の燃料電池システム用ガス漏れ検知方法のフローチャートにおいて説明する。
実施の形態2に係る燃料電池システム用ガス漏れ検知方法は、実施の形態1に係る燃料電池システム用ガス漏れ検知方法と対比すると、第1の工程S100及び第2の工程S101に続いて、さらに第3の工程S102を実行する点で相違する。実施の形態2では、第2の工程S101で、「ガス漏れなし」と判断された場合にも、さらに第3の工程S102を実行することによって、第1の工程S100で「ガス漏れがある」と判断された理由を確認することができ、第2の工程S101で「ガス漏れなし」とされた場合に含まれる「ガス漏れ」の見落としを防ぐことができる。
しかし、第1の工程S100の後、第2の工程S101が実行される原因となった第1の工程S100においてガス漏れが検知された原因がガスヒートポンプ2の機器動作による脈動の影響か、流量計測器の故障S106であるか否かを調べる必要がある。この時、燃料電池システム1の状態は、一時発電不可状態S103を継続する。
(c)第3の工程S102は、第2の工程S101において、ガス漏れと判断されなかった場合に制御器14が行うガス漏れを検知する方法のもう一つの工程である。具体的には、原料ガス経路15内へガス圧を張った状態で第1開閉器10および第2開閉器13を閉止し、一定時間その状態を保っても流量計測器11が予め記憶している第2流量値以上のガス流量を測定しないかを確認することによりガス漏れの有無を確認する。なお、第2流量値は、流量計測器11が故障した場合に計測される流量であり、流量計測器の種類などにより、実験やシミュレーションなどで任意に定めることができる。
さらに、第1の工程、第2の工程、第3の工程は、連続して順次実行してもよく、あるいは各工程の間に他の動作、例えば、第1開閉器10および第2開閉器13を開放するような制御を行ってもよい。また、第2の工程および第3の工程において第1開閉器10と第2開閉器13の間の原料ガス経路15内の原料ガス圧力は、ガス漏れが起こりえる圧力値以上であればよい。
2 ガスヒートポンプ
3 原料ガス配管
10 第1開閉器
11 流量計測器(原料ガス計測機構)
12 圧力計測器(原料ガス計測機構)
13 第2開閉器
14 制御器
15 原料ガス経路
20 水素生成器
21 スタック
22 筐体
23 原料ガス計測機構
Claims (9)
- 少なくとも炭化水素を含む原料ガスが供給される燃料電池装置を有する燃料電池システム用のガス漏れ検知システムであって、
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路に配置され、前記原料ガスの流量及び圧力の少なくとも一方を検出する原料ガス計測機構と、
前記原料ガス計測機構より上流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス経路の開閉を行う第1開閉器と、
前記原料ガス計測機構より下流の前記原料ガス経路に配置され、前記原料ガス経路の開閉を行う第2開閉器と、
前記原料ガス計測機構と、前記第1開閉器と、前記第2開閉器と、を制御する制御器と、
を有し、
前記制御器は、
前記第1開閉器を開放するとともに前記第2開閉器を閉止して前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1及び第2開閉器の両方を閉止状態にして前記原料ガス計測機構の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を制御する、燃料電池システム用ガス漏れ検知システム。 - 前記原料ガス計測機構は、原料ガスの流量を計測する流量計測器および原料ガスの圧力を計測する圧力計測器を備えており、
前記制御器は、
前記第1の工程において、前記流量計測器の流量値からガス漏れを検知し、
前記第1の工程の後に実行される前記第2の工程において、前記圧力計測器の圧力値からガス漏れを検知し、
前記第2の工程の後に実行される第3の工程として、前記第1開閉器及び前記第2開閉器の両方を閉止状態にして前記流量計測器の流量値からガス漏れを検知するように制御する、
請求項1に記載の燃料電池システム用ガス漏れ検知システム。 - 前記制御器は、
前記第1の工程において前記流量計測器の測定流量が予め記憶している第1流量値以上の流量値を測定し、かつ、前記第2の工程において前記圧力計測器の測定圧力が予め記憶している第1圧力値以上低下しなかった場合に、前記第3の工程を行う、請求項2に記載の燃料電池システム用ガス漏れ検知システム。 - 前記制御器は、
前記第3の工程において前記流量計測器の測定流量が予め記憶している第2流量値以上の流量値を計測しなかった場合は、ガス漏れは発生していないと判断する、請求項3に記載の燃料電池システム用ガス漏れ検知システム。 - 前記制御器は、
前記第3の工程において前記流量計測器の測定流量が予め記憶している第2流量値以上の流量値を計測した場合にガス漏れが発生していると判断する、請求項3に記載の燃料電池システム用ガス漏れ検知システム。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の前記燃料電池システム用ガス漏れ検知システムを備えた、燃料電池システム。
- 少なくとも炭化水素を含む原料ガスが供給される燃料電池装置を有する燃料電池システム用のガス漏れ検知方法であって、
前記燃料電池装置に供給される原料ガスの原料ガス経路の上流側を開放すると共に、下流側を閉止して、前記開放した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記原料ガス経路の上流側を閉止すると共に、下流側を閉止して、前記閉止した上流側と前記閉止した下流側との間の前記原料ガスの流量もしくは圧力の計測値からガス漏れを検知する第2の工程と、
を含む、燃料電池システム用ガス漏れ検知方法。 - 請求項7に記載の前記燃料電池システム用ガス漏れ検知方法の各工程をコンピュータにおいて実行させる各命令によって構成された燃料電池システム用ガス漏れ検知プログラム。
- 請求項8に記載の前記燃料電池システム用ガス漏れ検知プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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