JP2018037258A - 燃料電池発電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】機器や設備の個体差のバラツキを是正し、安定的に運転することのできる燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】改質器１又は燃料電池本体１２で構成される流体処理装置１と、流体処理装置１に流体を供給する供給装置２と、供給装置２の操作量を制御することで流体の流量を制御する制御装置３と、流体処理装置１に設けられ、流体処理装置１又は流体処理装置１内部の監視対象となる状態量を測定するセンサ４と、を備え、制御装置３は、センサ４により得た状態量が、予め設定された状態量設定値になるように、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で、操作量を制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、燃料電池発電システムに関する。
燃料電池は電解質の違い等により様々なタイプのものに分類されるが、電解質に固体高分子電解質膜を用いた固体高分子形燃料電池は、低温動作性や高出力密度等の特徴から、一般家庭用を視野に入れた小型コージェネレーションシステムや電気自動車用の動力源としての用途に適しており、今後、市場規模が急激に拡大しているタイプの燃料電池である。
この固体高分子形燃料電池を用いた燃料電池発電システムは、一般家庭用の定置用小型コージェネレーションシステムを例にとると、改質器と、燃料電池本体と、電気制御装置及び熱利用系とからなる。改質器は、都市ガスやＬＰＧ等に代表される炭化水素系燃料から水素含有ガスを製造するものである。燃料電池スタックは、ＣＯシフト変成装置とＣＯ選択酸化装置とで製造された副生ガスとしてＣＯ２、ＣＯ及びＮ２が含まれる主成分をＨ２とする水素リッチガスと、大気中の空気と、を燃料極および酸化剤極にそれぞれ供給して起電力を発生させるものである。そして、電気制御装置は、燃料電池スタックで発生した電気エネルギーを外部負荷に供給するものであり、熱利用系は、発電に伴う発熱を回収するものである。
特開２００３−１５７８７１号公報
従来から、燃料電池発電システムには、改質器や燃料電池本体に、発電に必要な原燃料や空気を供給する供給装置が設けられ、また、必要発電量を得るための供給流量を測定するため、流量計が設けられる。この流量計により供給装置の供給流量を監視し、必要に応じて供給流量を調整する。
ところが、供給装置や流量計には個体差があり、特性にバラツキがある。また、燃料電池発電システムの設置環境によっても圧損要素にもバラツキがある。供給装置の場合で具体的に説明すると、供給装置には、その操作量と当該操作量によって供給される流体流量との間に対応関係があるが、この対応関係が供給装置毎に異なる。そのため、基準となる対応関係からズレがある場合には、同じ操作量であっても必要な流量が供給されない事態となり、必要な発電量が得られなくなる。そのため、補正を行い操作量を調整する必要がある。しかし、基準となる対応関係に誤差があるまま補正したのでは、誤差を含んだままの補正となり、システムの運転が不安定になるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、機器や設備の個体差のバラツキを是正し、安定的に運転することのできる燃料電池発電システムを提供することである。
本実施形態の燃料電池発電システムは、改質器又は燃料電池本体で構成される流体処理装置と、前記流体処理装置に流体を供給する供給装置と、前記供給装置の操作量を制御することで前記流体の流量を制御する制御装置と、前記流体処理装置に設けられ、前記流体処理装置又は前記流体処理装置内部の監視対象となる状態量を測定するセンサと、を備え、前記制御装置は、前記センサにより得た状態量が、予め設定された状態量設定値になるように、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で、前記操作量を制御することを特徴とする。
第１の実施形態に係る燃料電池発電システムの全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
以下では、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る燃料電池発電システムについて説明する。図１は、燃料電池発電システムの全体構成を示す図である。
燃料電池発電システムは、流体処理装置１、流体処理装置１に流体を供給する供給装置２、供給装置２の操作量を制御することで流体の流量を制御する制御装置３、流体処理装置１に設けられ、流体処理装置１又は流体処理装置１内部の監視対象となる状態量を測定するセンサ４とを備える。
流体処理装置１は、流体を処理する装置であり、ここでは、改質器１１、燃料電池本体１２が該当する。改質器１１は、原燃料の供給を受け、水素リッチな改質ガスを生成し、燃料電池本体１２に供給する。改質器１１は、原燃料を脱硫する脱硫装置、内部にバーナ室を備え、脱硫した燃料を改質し、水素を生成する改質装置、ＣＯ変成反応（シフト反応）により改質装置から得た改質ガスのＣＯ濃度を低減させるＣＯ変成装置、及びＣＯ変成装置から得た改質ガスからＣＯを除去するＣＯ除去装置を備える。燃料電池本体１２は、水素リッチな改質ガスと空気とを燃料極及び酸化剤極にそれぞれ供給して起電力を発生させる。
センサ４は、監視対象とする流体処理装置１に設けられ、監視対象となる状態量を測定する。本実施形態では、改質器１１又はその内部に設けられている。センサ４は、例えば温度計、電圧計である。本実施形態では、センサ４は、温度計であり、改質器１１内のバーナ室温度又は改質触媒層温度を測定する。なお、監視対象の状態量は、監視対象がＣＯ除去装置である場合は、ＣＯ除去装置内の温度、燃料電池本体１２である場合は、燃料電池本体１２の出力電圧である。
供給装置２は、改質器１１又は燃料電池本体１２に流体を供給する。改質器１１には、原燃料、空気を供給し、燃料電池本体１２には、空気を供給する。供給装置２は、例えば、原燃料を脱硫装置に供給する原燃料供給装置、改質装置に空気を供給する空気供給装置、ＣＯ変成装置とＣＯ除去装置との間の配管に空気を供給する空気供給装置、及び燃料電池本体１２の酸化剤極に空気を供給する空気供給装置を含み構成される。原燃料供給装置の供給する原燃料としては、天然ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ）、都市ガスなどが挙げられ、燃料電池発電システムにおいて発電するために用いられるガスであれば良い。
供給装置２は、その操作量に基づき供給する流体の流量を調整する。供給装置２としては、ダイヤフラム式のブロアや調整弁の開度を操作量とする流量調整弁等を含むものが挙げられる。本実施形態では、供給装置２はブロアとして説明する。
制御装置３は、燃料電池発電システム全体の動作を統括制御するものであり、主として、供給装置２の操作量を制御することで供給装置２が供給する流体の流量を制御する。供給装置２がブロアの場合、回転数を制御することで供給する流量を調整する。制御装置３は、センサ４により得た状態量が、予め設定された状態量設定値になるように、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で、供給装置２の操作量を制御する。本実施形態では、改質器温度が改質器温度設定値に追従するようにブロアの回転数を制御する。
図２は、本実施形態に係る制御装置３の構成を示す図である。
本実施形態の制御装置３は、供給装置２の操作量から推定される流量である流量推定値を算出する推定値算出部３１と、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、供給装置２の流量設定値を算出する設定値算出部３２と、流量推定値を補正する推定値補正部３３と、推定値補正部３３による補正後の流量推定値が流量設定値に追従するように供給装置２の操作量指令値を算出する追従部３４と、各種対応関係が予め記憶された不図示の記憶部と、を備える。
推定値算出部３１は、供給装置２の操作量とその操作量により供給する流体流量との対応関係に基づいて、流量推定値を算出する。推定値補正部３３は、センサ４による状態量を状態量設定値に追従させるための補正係数を算出する。具体的には、推定値補正部３３は、測定された改質器温度と、改質器温度と燃料電池本体１２の発電量との対応関係から求められる改質器温度設定値との偏差に基づきＰＩ制御することにより補正係数を算出する。そして、推定値補正部３３は、算出した補正係数と流量推定値とを乗算し、流量推定値を補正する。上記対応関係の発電量に代えて、燃料電池本体１２の電流又は電圧としても良い。なお、ＰＩ制御に代えて、比例制御、ＰＩＤ制御としても良い。記憶部には、本明細書で記載された対応関係が全て予め記憶されている。
制御装置３は、推定値補正部３３が算出した補正係数が所定範囲内となるように調整する。供給流量が補正係数の範囲は、例えば、０．９８〜１．０２とする。補正係数の範囲は適宜設計変更可能である。なお、補正係数が所定範囲を超えた場合は、システムの運転を停止する。燃料リークなどの何らかの異常が発生している可能性があるためである。例えば、制御装置３は、補正係数が予め設定した上限値に到達した時点でシステムの運転を停止する。また、制御装置３は、補正係数が予め設定した上限値に到達した場合に、燃料リークがないことが確認されたときに、補正係数が所定範囲内になるように供給装置２の操作量を制御する。
［１−２．作用］
本実施形態の燃料電池発電システムの作用について説明する。まず、本システムの原理を説明する。改質器温度と燃料電池本体１２の発電量との間には、対応関係があり、所望の発電量に応じて改質器温度設定値が決められる。そして、改質器温度は、供給装置２の供給流量と対応関係があり、供給装置２の供給流量と操作量との間にも対応関係がある。従って、改質器温度が改質器温度設定値になるように供給装置２の操作量を制御することで、所望の発電量を得ることができる。
ところが、供給装置２には、個体差があり、本実施形態で用いる操作量と供給流量との対応関係と、実際に設置される供給装置２における操作量と供給流量との対応関係とにズレが生じる場合がある。そのズレが、改質器温度と改質器温度設定値との偏差という形で現れる。本実施形態では、そのズレを是正するため、推定値補正部３３により流量推定値を補正している。なお、改質器温度と改質器温度設定値との間に生じる偏差の原因は、供給装置２の個体差に限られず、システムにおける流体の圧損の違いや、供給装置２に設けられる流量計の個体差なども考えられ、推定値補正部３３の補正によりこれらの誤差も是正される。
次に、本システムの動作を説明する。前提として、推定値補正部３３において、燃料電池本体１２の電流と改質器温度との対応関係に基づいて改質器温度設定値が予め求められているものとする。なお、以下の手順は任意であり、順番が前後しても構わない。
（１）まず、推定値算出部３１により、供給装置２の操作量（回転数）と当該操作量における供給流量との対応関係と、現在の操作量とから、供給されている流量推定値を算出する。
（２）次に、センサ４により改質器１１の温度を測定し、推定値補正部３３により、測定した改質器温度と改質器温度設定値との偏差を求め、当該偏差が是正されるように、すなわち当該偏差が０となるように、補正係数を算出する。そして、推定値補正部３３により、算出した補正係数と流量推定値とを乗算し、補正後の流量推定値を算出する。
（３）また、設定値算出部３２により、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、供給装置２の流量設定値を算出する。
（４）そして、追従部３４が補正後の流量推定値と流量設定値の入力を受けて、ＰＩ制御により、改質器温度を改質器温度設定値にさせるための回転数指令値を算出する。
（５）制御装置３が供給装置２の操作量（回転数）を、算出した回転数指令値にすることにより、改質器温度が改質器温度設定値に一致する。
上記（１）〜（５）の動作は、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で行う。これらのような初期の段階で流量推定値の補正を行うことにより、その後システムの状態に変動がなければ、その後の補正係数を１．０とすることができる。
具体的に補正係数の調整の一例を示す。推定値補正部３３が算出した補正係数が１．２であるとすると、追従部３４で算出した操作量指令値に従って供給装置２の操作量を調整すると、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようになる。このように、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようフィードバックされた後に算出する補正係数は、１．０となる。なお、補正係数が１．０を下回る場合も同様である。このように、補正係数は所定範囲内に収まるようになる。
一方、補正係数が予め設定した上限値に到達した時点で、制御装置３によりシステムの運転を停止させる。また、停止させた後、燃料リークがないことが確認された場合には、補正係数が所定範囲内になるように供給装置２の回転数を制御する。
［１−３．効果］
（１）本実施形態の燃料電池発電システムは、改質器１又は燃料電池本体１２で構成される流体処理装置１と、流体処理装置１に流体を供給する供給装置２と、供給装置２の操作量を制御することで流体の流量を制御する制御装置３と、流体処理装置１に設けられ、流体処理装置１又は流体処理装置１内部の監視対象となる状態量を測定するセンサ４と、を備え、制御装置３は、センサ４により得た状態量が、予め設定された状態量設定値になるように、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で、操作量を制御するようにした。
これにより、システムの安定的な運転を実現することができる。すなわち、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時は、少なくとも一度はシステムの各機器や設備が検査されているので、燃料電池発電システムに燃料リークは発生していないと考えられる。そのため、測定した状態量とその設定値とに偏差が生じる要因は、燃料リーク以外の各機器の特性のバラツキ等が要因と考えられ、初期の段階で補正をかけることで、供給装置などに個体差のバラツキや、圧損要素にバラツキがあっても、これらのバラツキを吸収できるので、個体差の誤差を含んだままの運転による不安定な運転を防止でき、安定的に運転することができる。
（２）制御装置３は、供給装置２の操作量から推定される流量である流量推定値を算出する推定値算出部３１と、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、供給装置２の流量設定値を算出する設定値算出部３２と、流量推定値を補正する推定値補正部３３と、推定値補正部３３による補正後の流量推定値が流量設定値に追従するように供給装置２の操作量指令値を算出する追従部３４と、を備え、推定値補正部３３は、センサ４による状態量を前記状態量設定値に追従させるための補正係数を算出し、流量推定値に補正係数をかけて補正するようにした。
これにより、流量推定値が補正されるので、供給装置２や当該供給装置２の供給流量を測定する流量計の個体差による特性のバラツキを是正することができる。また、正確に供給装置２の供給する流量が推定できるので、その供給流量を流量計で測る必要がない。そのため、流量計を削減することができ、結果的にコストを削減することができる。特に、燃料電池発電システムでは、改質器１１への原燃料の供給、改質器１１内のバーナ室への空気の供給、改質器１１におけるＣＯ除去のための空気の供給、燃料電池本体１２への空気の供給など、流体の供給を要する箇所が複数あるため、それだけ本実施形態によればコストを削減することができる。
（３）制御装置３は、補正係数が所定範囲内となるよう調整するようにした。これにより、安定的な運転を実現することができる。
（４）補正係数が予め設定した上限値に到達した時点で、システムを停止するようにした。これにより、システムの安全運転を実現することができる。すなわち、例えば、改質器１１と燃料電池本体１２の間で燃料リークが発生していた場合、補正係数を大きくするとそれだけ流量が漏れ出すことになる。これに対し、補正係数に上限値を設け、補正係数が上限値に達した場合、燃料リークがあると判断できるので、システムを停止させ、異常状態が継続するのを防止することができ、安全な運転を実現することができる。
（５）制御装置は、補正係数が予め設定した上限値に到達した場合に、燃料リークがないことが確認された上で、補正係数が所定範囲内になるように供給装置２の操作量を制御するようにした。
これにより、供給される燃料の熱量に急激な変動が生じた場合でも、対応することができる。すなわち、補正係数が上限値に達する原因が、必ずしも燃料リークであるとは限らない。つまり、想定していた燃料の熱量をベースに設定値を設けたが、急激な熱量変動が生じた場合、例えば高熱量の燃料が供給されていると想定されていた状況下で、低熱量の燃料が供給された場合には、発電量と燃料の熱量に関係性があるので、必要な発電量を得るために、より多くの流量の燃料を供給する必要があり、そのため、補正係数が上限値に達する場合がある。本実施形態によれば、このような場合にでも対応できるので、必要な発電量を得ることができる。
［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態を、図３を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の基本構成と同じである。以下では、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態では、供給装置２に対応して不図示の流量計が設けられている。例えば、原燃料供給装置の場合は、原燃料供給装置と改質器１１との間の配管に流量計が設けられる。本実施形態では、流量計が設けられるため、流量推定値に代えて、流量計が供給装置２の供給する流量を測定した測定値を制御装置３の制御に用いる。
図３は、第２の実施形態に係る制御装置３の構成を示す図である。本実施形態の制御装置３は、設定値算出部３２と、流量設定値を補正する設定値補正部３５と、供給装置２が供給する流量が設定値補正部３５による補正後の流量設定値に追従するように供給装置２の操作量指令値を算出する追従部３６とを備える。
設定値補正部３５は、センサ４による状態量を状態量設定値に追従させるための補正係数を算出する。具体的には、設定値補正部３５は、測定された改質器温度と、改質器温度と燃料電池本体１２の発電量との対応関係から求められる改質器温度設定値との偏差に基づきＰＩ制御することにより補正係数を算出する。そして、設定値補正部３５は、算出した補正係数と流量設定値とを乗算し、流量設定値を補正する。上記対応関係の発電量に代えて、燃料電池本体１２の電流又は電圧としても良い。なお、ＰＩ制御に代えて、比例制御、ＰＩＤ制御としても良い。
制御装置３は、設定値補正部３５が算出した補正係数が所定範囲内となるように調整する。供給流量が補正係数の範囲は、例えば、０．９８〜１．０２や、０．８〜１．２とする。補正係数の範囲は適宜設計変更可能である。なお、補正係数が所定範囲を超えた場合は、システムの運転を停止する。何らかの異常が発生している可能性があるためである。
補正係数の調整の一例を示す。設定値補正部３５が算出した補正係数が１．２であるとすると、追従部３６で算出した操作量指令値に従って供給装置２の操作量を調整すると、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようになる。このように、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようフィードバックされた後に算出する補正係数は、１．０となる。このように、補正係数は一定範囲内に収まるようになる。
追従部３６は、流量計で測定した供給装置２の流量が、設定値補正部３５による補正後の流量設定値に追従するように供給装置２の操作量指令値を算出する。
［２−２．作用］
本実施形態の燃料電池発電システムの作用について説明する。基本的な作用は第１の実施形態と同様であり、異なる部分のみ説明する。
本システムでは、改質器温度と改質器温度設定値とのズレを是正するため、設定値補正部３５により流量設定値を補正している。改質器温度と改質器温度設定値との間に生じる偏差の原因は、供給装置２の個体差に限られず、システムにおける流体の圧損の違いや、供給装置２に設けられる流量計の個体差、供給される燃料の熱量なども考えられ、推定値補正部３３の補正によりこれらの誤差も是正される。
次に、本システムの動作を説明する。前提として、設定値補正部３５において、燃料電池本体１２の電流と改質器温度との対応関係に基づいて改質器温度設定値が予め求められているものとする。なお、以下の手順は任意であり、順番が前後しても構わない。
（１）まず、流量計により、供給装置２の供給流量を測定する。
（２）設定値算出部３２により、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、供給装置２の流量設定値を算出する。
（３）センサ４により改質器１１の温度を測定し、設定値補正部３５により、測定した改質器温度と改質器温度設定値との偏差を求め、当該偏差が是正されるように、すなわち当該偏差が０となるように、補正係数を算出する。そして、設定値補正部３５により、算出した補正係数と流量設定値とを乗算し、補正後の流量設定値を算出する。
（４）そして、追従部３６が補正後の流量設定値と流量測定値の入力を受けて、ＰＩ制御により、改質器温度を改質器温度設定値にさせるための回転数指令値を算出する。
（５）制御装置３が供給装置２の操作量（回転数）を、算出した回転数指令値にすることにより、改質器温度が改質器温度設定値に一致する。
上記（１）〜（５）の動作は、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で行う。これらのような初期の段階で流量推定値の補正を行うことにより、その後システムの状態に変動がなければ、その後の補正係数を１．０とすることができる。
具体的に補正係数の調整の一例を示す。設定値補正部３５が算出した補正係数が１．２であるとすると、追従部３６で算出した操作量指令値に従って供給装置２の操作量を調整すると、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようになる。このように、改質器温度が改質器温度設定値に一致するようフィードバックされた後に算出する補正係数は、１．０となる。なお、補正係数が１．０を下回る場合も同様である。このように、補正係数は所定範囲内に収まるようになる。
一方、補正係数が予め設定した上限値に到達した時点で、制御装置３によりシステムの運転を停止させる。また、停止させた後、燃料リークがないことが確認された場合には、補正係数が所定範囲内になるように供給装置２の回転数を制御する。
［２−３．効果］
本実施形態では、制御装置３は、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、供給装置２の流量設定値を算出する設定値算出部３２と、流量設定値を補正する設定値補正部３５と、供給装置２が供給する流量が設定値補正部３５による補正後の流量設定値に追従するように供給装置２の操作量指令値を算出する追従部３６と、を備え、設定値補正部３５は、センサ４による状態量を状態量設定値に追従させるための補正係数を算出し、流量設定値に補正係数をかけて補正するようにした。
これにより、流量計の特性のバラツキや原燃料供給装置から供給される燃料の熱量にバラツキがあっても、流量設定値が補正されるので、これらのバラツキを是正することができる。特に、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の初期の段階で流量設定値に対して補正を行うことで、個体差によるバラツキを原因とする誤差を含んだまま運転中に補正することがなくなるので、安定的にシステムを運転することができる。このように状態量が是正されるので、状態量がセンサにより得た状態量となったそれ以前の誤差要因を解消することができ、安定的な運転を実現することができる。
［３．第３の実施形態］
［３−１．構成］
第３の実施形態を、図４を用いて説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態の基本構成と同じである。以下では、第２の実施形態と異なる点のみを説明し、第２の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態では、供給装置２のうち、原燃料供給装置に着目する。このため、流体は、燃料である。燃料としては、都市ガス（１３Ａ燃料）、液化石油ガス（ＬＰＧ）が挙げられる。これらの燃料は、熱量が異なる。
図４は、本実施形態に係る制御装置３の構成を示す図である。図４に示すように、本実施形態の制御装置３は、複数の設定値算出部３２と、燃料の熱量に応じて流量設定値を切り替える切替手段３７を備える。設定値算出部３２は、燃料電池本体１２の電流と当該電流を得るのに必要な燃料流量との対応関係がそれぞれ異なる。燃料の熱量が異なれば、必要な燃料流量が異なるためである。
切替手段３７は、例えば、複数の設定値算出部３２との接続を切り替える。切替手段３７の切替の態様としては次のような態様が挙げられる。
(1)燃料の熱量が予め異なる燃料が供給されることが分かっている場合に、事前に切り替えられるようにしても良い。
(2)供給される燃料の品質にバラツキがある場合、熱量変動が生じ得る。このような場合、例えば所定の熱量変動量が所定の閾値を超えた場合に、流量設定値を切り替えるようにしても良い。熱量検知は、バーナ温度の補正係数に反映される。例えば、低熱量ガスが導入された場合は、バーナ温度の補正係数が高くなり、高熱量ガスが導入された場合は、当該補正係数が低くなる。当該補正係数が小さくなった場合に、上記のように切り替えることが有効である。
(3)補正係数の上限値及び下限値と同じか、又は補正係数の所定範囲内に、閾値を設けておき、補正係数が当該閾値に達した場合に、燃料熱量に大きな変動があったとみなし、流量設定値を切り替えるようにしても良い。
(4)切替手段３７は、燃料が都市ガスか又は液化石油ガスかに応じて流量設定値を切り替えるようにしても良い。
(5)切替手段３７は、地域毎に異なる燃料熱量に応じて流量設定値を切り替えるようにしても良い。
［３−２．作用・効果］
（１）本実施形態は、供給装置２が供給する流体は燃料であり、制御装置３は、燃料の熱量に応じて流量設定値を切り替える切替手段３７を備えるようにした。これにより、熱量が異なる燃料が供給される場合であっても対応することができる。供給装置２から供給される燃料に熱量の変動が生じたとしても、燃料熱量の変動に対応することができる。
（２）切替手段３７は、供給装置２から供給される燃料が都市ガスか又は液化石油ガスかの種類に応じて流量設定値を切り替えるようにした。これにより、供給される燃料の種類が異なっても、必要な供給流量を適正に供給することができるので、燃料の種類が異なる場合でも対応することができる。
（３）切替手段は、地域毎に異なる燃料熱量に応じて流量設定値を切り替えるようにした。これにより、地域ごとにパイプラインで供給される燃料熱量が異なる場合であってもシステムの基本構成を変更することなく対応することができる。例えば、ヨーロッパにおける、供給燃料熱量領域が大きいＨ−ｇａｓ供給エリアと供給燃料熱量領域が小さいＬ−ｇａｓ供給エリアのように、供給燃料の熱量領域が異なる地域に本システムが設置された場合でも対応することができる。
［４．その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
他の実施形態としては、監視対象を改質器１１としたが、燃料電池本体１２であっても良い。この場合、監視対象とする状態量は燃料電池本体１２の出力電圧であり、センサ４は電圧計である。電圧計により測定された出力電圧が予め設定された出力電圧設定値と一致しない場合、これを是正するために、第１の実施形態のように流量推定値を補正しても良いし、第２の実施形態及び第３の実施形態のように流量設定値を補正しても良い。
１ 流体処理装置
１１ 改質器
１２ 燃料電池本体
２ 供給装置
３ 制御装置
３１ 推定値算出部
３２ 設定値算出部
３３ 推定値補正部
３４ 追従部
３５ 設定値補正部
３６ 追従部
３７ 切替手段
４ センサ

Claims (8)

  1. 改質器又は燃料電池本体で構成される流体処理装置と、
    前記流体処理装置に流体を供給する供給装置と、
    前記供給装置の操作量を制御することで前記流体の流量を制御する制御装置と、
    前記流体処理装置に設けられ、前記流体処理装置又は前記流体処理装置内部の監視対象となる状態量を測定するセンサと、
    を備え、
    前記制御装置は、前記センサにより得た状態量が、予め設定された状態量設定値になるように、出荷試験時、設置後、又はメンテナンス後の初起動時の段階で、前記操作量を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
  2. 前記制御装置は、
    前記供給装置の操作量から推定される流量である流量推定値を算出する推定値算出部と、
    前記燃料電池本体の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、前記供給装置の流量設定値を算出する設定値算出部と、
    前記流量推定値を補正する推定値補正部と、
    前記推定値補正部による補正後の前記流量推定値が前記流量設定値に追従するように前記供給装置の操作量指令値を算出する追従部と、
    を備え、
    前記推定値補正部は、前記センサによる状態量を前記状態量設定値に追従させるための補正係数を算出し、前記流量推定値に前記補正係数をかけて補正すること、
    を特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
  3. 前記制御装置は、
    前記燃料電池本体の電流と当該電流を得るのに必要な流体流量との対応関係に基づいて、前記供給装置の流量設定値を算出する設定値算出部と、
    前記流量設定値を補正する設定値補正部と、
    前記供給装置が供給する流量が前記設定値補正部による補正後の前記流量設定値に追従するように前記供給装置の操作量指令値を算出する追従部と、
    を備え、
    前記設定値補正部は、前記センサによる状態量を前記状態量設定値に追従させるための補正係数を算出し、前記流量設定値に前記補正係数をかけて補正すること、
    を特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
  4. 前記供給装置が供給する流体は燃料であり、
    前記制御装置は、前記燃料の熱量に応じて前記流量設定値を切り替える切替手段を備えること、
    を特徴とする請求項３記載の燃料電池発電システム。
  5. 前記切替手段は、前記供給装置から供給される燃料が都市ガスか又は液化石油ガスかに応じて流量設定値を切り替えること、
    を特徴とする請求項４記載の燃料電池発電システム。
  6. 前記切替手段は、地域毎に異なる燃料熱量に応じて流量設定値を切り替えること、
    を特徴とする請求項４記載の燃料電池発電システム。
  7. 前記補正係数が予め設定した上限値に到達した時点で、システムを停止すること、
    を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池発電システム。
  8. 前記制御装置は、前記補正係数が予め設定した上限値に到達した場合に、燃料リークがないことが確認された上で、前記補正係数が所定範囲内になるように前記供給装置の操作量を制御すること、
    を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池発電システム。
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