JP2018170198A - エネルギー供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池ユニットを作動停止させることなく原燃料ガスの漏洩を検知することができるエネルギー供給システムを提供する。【解決手段】原燃料ガスを水蒸気改質する燃料処理装置８と水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電するセルスタック１０とを備えた燃料電池ユニット２と、原燃料ガスの流量を計測するガスメータ６とを具備するエネルギー供給システムである。ガスメータ６は、原燃料ガスの流量を計測する流量計測部を備える。燃料電池ユニット２は、水ポンプ６０、原燃料ガスブロア５８、空気ブロア４０及びこれを制御するためのユニット制御部と備える。原燃料ガスの漏洩を検知するときには、ユニット制御部は、原燃料ガスブロア５８の作動を一時的に停止し、これにより、燃料電池ユニット２の運転を停止させることなく燃料処理装置への原燃料ガスの供給を一時的に停止する。【選択図】図１

Description

本発明は、原燃料ガスをガスメータを介して燃料電池ユニットに供給するエネルギー供給システムに関する。

近年、燃料電池ユニットを備えたエネルギー供給システムが実用に供されている。このエネルギー供給システムでは、燃料電池システムは、原燃料ガス（例えば、都市ガスなど）を水蒸気改質する燃料処理装置と、水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガス（例えば、空気）の酸化及び還元により発電を行うセルスタックとを備え、原燃料ガスを燃料処理装置に供給する原燃料ガス流路にガスメータが配設されている。

このガスメータは、原燃料ガス流路を通して流れる原燃料ガスの流量を計測するが、使用上の安全性のために、エネルギー供給システムにおける原燃料ガスの漏洩を検知するための漏洩検知機能が装備されている。この漏洩検知機能は、一般的に、所定期間（例えば、３０日）において、原燃料ガスの流量が基準漏洩値（例えば、３Ｌ／ｈ）以下であると「漏洩なし」との判定し、この基準漏洩値を超えると「漏洩疑いあり」との判定を行っている。

ガスメータの代表的なものとして膜式ガスメータ、超音波式ガスメータがあり、膜式ガスメータでは、約１Ｌの単位体積毎に流量信号が生成され、この流量信号がメータ制御部に送給される。このために、例えば１時間にわたって流量信号が生成されないと、原燃料ガスの流量が基準漏洩値以下であることを確認でき、「漏洩なし」との判定を行うことができる。

また、超音波式ガスメータでは、所定時間間隔（例えば、２秒）間隔毎に瞬時流量を計測し、１２０秒毎に流量の平均値（平均流量）を算出し、この平均流量が基準漏洩値（例えば、１．５Ｌ／ｈ）以下であるとき、積算カウンタ手段のカウント値を１つインクリメント（積算）している。そして、所定期間（例えば、３０日）内にこの積算カウンタ手段の積算値が所定回数（例えば、１０回）に達すると、「漏洩なし」と判定して積算カウンタのカウント値をリセットして再び漏洩有無の検知を繰り返し行い、この所定期間を経過したときに積算カウンタ手段の積算値が所定回数に達していないと、「漏洩疑いあり」との判定を行っている。

このような従来のガスメータでは、ガス機器としてガス調理コンロ、ガス湯沸し器などを想定し、このようなガス機器では、原燃料ガスを継続的（例えば、数日にわたって継続的に）使用することはなく、所定期間（例えば、３０日）内に基準漏洩値以下になることがないということは漏洩以外に考えられず、このような場合に「漏洩疑いあり」と判定することにより、原燃料ガスの漏洩を精度よく検知することができる。

ところが、燃料電池ユニットを備えたエネルギー供給システムでは、この燃料電池システムにて継続的に発電が行われるために、原燃料ガスの漏洩が発生していなくてもこの所定期間にわたって燃料電池ユニットに原燃料ガスが供給され続けることがある。このような場合、原燃料ガスがガスメータを通して継続して流れ、その流量が基準漏洩値以下になることはなく、その結果、漏洩が生じていないにもかかわらず「漏洩疑いあり」との判定が行われ、漏洩の誤検知が生じることになる。

このようなことから、漏洩の誤検知を回避する方法として、上述した所定期間（例えば、３０日）内に燃料電池ユニットを所定漏洩検知時間（例えば、２４時間）にわたって運転停止し、原燃料ガスの流量を一時的に下げて漏洩検知を行っている（例えば、特許文献１参照）。例えば、膜式ガスメータであれば例えば１時間にわたって、また超音波式ガスメータでは例えば２０分にわたって燃料電池ユニットへの原燃料ガスの供給停止を行うことにより漏洩検知は可能であるが、この漏洩検知中（燃料電池ユニットの作動停止中）に他のガス機器（例えば、ガス調理コンロ、ガス湯沸し器など）が使用されると、原燃料ガスの流量が増大して漏洩検知を行うことができなくなり、このようなために例えば２４時間の長時間にわたって燃料電池ユニットを作動停止させている。

この漏洩検知のための燃料電池ユニットの作動停止を短時間に抑えるために、「漏洩なし」との判定後に燃料電池ユニットを作動させるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このエネルギー供給システムでは、所定期間（例えば、３０日）に近づいたときに積算カウンタ手段の積算値が所定回数（例えば、１０回）に達したかの判断を行い、所定回数に達していない場合に燃料電池ユニットの作動を一時的に停止し、この停止状態において漏洩検知を行っている。そして、この漏洩検知を行って積算カウンタ手段の積算値が所定回数に達すると、「漏洩なし」と判定して積算カウンタのカウント値をリセットするとともに、燃料電池ユニットを作動させて発電運転を再開している。

特開２００４−２５８７６７号公報 特開２０１２−２１６４１２号公報

しかしながら、このエネルギー供給システムにおいても、燃料電池ユニットが継続して行われた場合、原燃料ガスの流量が基準漏洩値以下となったことを積算カウンタ手段がカウントすることはなく、漏洩の有無を検知するためには、燃料電池ユニットを作動停止させてこの燃料電池ユニットへの原燃料ガスの供給を一時的に停止する必要がある。

本発明の目的は、燃料電池ユニットを作動停止させることなく原燃料ガスの漏洩を検知することができるエネルギー供給システムを提供することである。

本発明の請求項１に記載のエネルギー供給システムは、原燃料ガスを水蒸気改質する燃料処理装置と水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガスの酸化及び還元により発電するセルスタックとを備えた燃料電池ユニットと、原燃料ガス流路を通して前記燃料処理装置に供給される原燃料ガスの流量を計測するガスメータとを具備し、
前記ガスメータは、原燃料ガス流路を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する流量計測部と、原燃料ガス流路を遮断するための遮断弁と、前記遮断弁を制御するためのメータ制御部とを備え、
前記燃料電池ユニットは、改質用水を供給するための水供給手段、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給手段と、前記水供給手段、前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御するためのユニット制御部とを更に備え、
原燃料ガスの漏洩を検知するときには、前記ユニット制御部は、漏洩検知モード運転を設定し、前記漏洩検知モード運転においては、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段の作動を一時的に停止し、これにより、前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を停止し、前記漏洩検知モード運転の終了後、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のエネルギー供給システムでは、前記漏洩検知モード運転が設定されると、前記ユニット制御部は、前記セルスタックの発電出力が最低出力となるように前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のエネルギー供給システムでは、前記ユニット制御部は、第１所定時間を計時する第１タイマ手段を含み、前記第１所定時間は、前記ガスメータの前記流量計測部により計測した計測流量に基づいて平均ガス流量を演算する平均流量測定時間であり、前記ユニット制御部が漏洩検知モード運転を設定すると、漏洩検知のための漏洩検知準備運転の後に前記第１タイマ手段が作動して計時を開始し、前記第１タイマ手段が前記第１所定時間を計時すると、前記ユニット制御部が前記漏洩検知モード運転を終了し、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のエネルギー供給システムでは、前記漏洩検知モード運転が設定された後の前記漏洩検知準備運転においては、前記ユニット制御部は、前記酸化剤ガス供給手段を作動停止させて酸化剤ガスの供給を停止し、前記セルスタック内の酸化剤ガスが消費された後に、前記ユニット制御部は、前記原燃料ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記燃料処理装置への原燃料ガス及び改質用水の供給を停止し、その後前記第１タイマ手段が作動されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のエネルギー供給システムでは、前記ユニット制御部の前記第１タイマ手段は、前記第１所定時間よりも長い第２所定時間を計時し、前記第１タイマ手段が前記第２所定時間を計時する間に前記ユニット制御部は前記漏洩検知モード運転を少なくとも１回実行することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載のエネルギー供給システムでは、前記ガスメータの前記メータ制御部は、漏洩の有無を判定するための漏洩判定手段と、平均ガス流量を演算する平均流量測定時間である第１所定時間及び漏洩の有無を判定する基準期間である第１所定期間を計時する第２タイマ手段と、前記第１所定時間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値以下であることの回数をカウントする積算カウンタ手段とを含み、前記第２タイマ手段が前記第１所定期間を計時するまでに前記積算カウンタ手段が所定カウント値をカウントすると前記漏洩判定手段は漏洩なしと判定し、前記第２タイマ手段が前記第１所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満であると、前記漏洩判定手段は漏洩疑いありと判定することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載のエネルギー供給システムでは、前記ガスメータの前記メータ制御部及び前記燃料電池ユニットの前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの指令信号が前記ユニット制御部に送信される前記システム制御部を構成し、前記メータ制御部の前記第２タイマ手段は、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間を計時し、前記第２タイマ手段が前記第２所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満である場合、前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの運転停止指令に基づいて、前記原燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記セルスタックの発電を停止し、前記セルスタックの運転停止状態において原燃料ガスの漏洩を検知することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載のエネルギー供給システムでは、前記ガスメータの前記メータ制御部は、前記漏洩検知モード運転のリトライを行うためのリトライ信号を生成するリトライ信号生成手段を含み、前記第２タイマ手段は前記第１所定時間よりも長い第２所定時間を計時し、前記第２所定時間の間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値を越えているとして前記積算カウンタがカウントしないときには、前記リトライ信号生成手段は前記リトライ信号を生成し、次の前記第２所定時間内において前記漏洩検知モード運転及びそのリトライ運転が実行されることを特徴とする。

また、本発明の請求項９に記載のエネルギー供給システムでは、前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記ガスメータにて計測される原燃料ガスの流量に関する過去の原燃料ガス消費量データに基づき、単位時間当たりの原燃料ガスの消費量が将来における前記第２所定時間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に記載のエネルギー供給システムでは、前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、熱源部において原燃料ガスが燃焼する燃焼回数に関する過去の燃焼回数データに基づき、前記熱源部での単位時間当たりの原燃料ガスの予測燃焼回数が将来における前記第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする。

更に、本発明の請求項１１に記載のエネルギー供給システムでは、前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記燃料電池ユニットからの発電出力を消費する電力負荷の電力消費に関する過去の電力消費データに基づき、前記電力負荷での単位時間当たりの予測消費電力が前記第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のエネルギー供給システムによれば、ガスメータは、原燃料ガス流路を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する流量計測部と、遮断弁を制御するためのメータ制御部とを備え、また燃料電池ユニットは、原燃料ガスを水蒸気改質する燃料処理装置と、水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガス（例えば、空気）の酸化及び還元により発電するセルスタックと、水供給手段、原燃料ガス及び酸化剤ガス供給手段を制御するためのユニット制御部と備えている。そして、原燃料ガスの漏洩を検知するときには、ユニット制御部は、漏洩検知モード運転を設定し、この漏洩検知モード運転においては、ユニット制御部は原燃料ガス供給手段の作動を一時的に停止し、この漏洩検知モード運転の終了後、ユニット制御部は原燃料ガス供給手段を作動させて原燃料ガスの供給を再開するので、燃料電池ユニットを作動停止させることなく原燃料ガスの漏洩を検知することができる。また、原燃料ガス供給手段を作動停止させるのみで燃料電池ユニットを作動停止させと同様に原燃料ガスの流れを少なくし（即ち、燃料電池ユニットで消費される分少なくなる）、これによって原燃料ガスの漏洩検知を行うことができる。例えば、超音波式ガスメータでは、原燃料ガスの供給を約１２０秒間にわたって停止させるのみでよく、このような時間にわたってセルスタックへの原燃料ガスの送給を停止しても悪影響を与えることもない。

また、本発明の請求項２に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知モード運転が設定されると、ユニット制御部はセルスタックの発電出力が最低出力（例えば、定格７００Ｗの場合において例えば２５０Ｗ）となるように制御するので、原燃料ガスの供給を停止する際には、セルスタックの温度も幾分低く、原燃料ガスの供給流量も少ない運転状態とために、原燃料ガスの供給停止による影響を少なくすることができる。

また、本発明の請求項３に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知モード運転が設定されると、漏洩検知のための漏洩検知準備運転の後に第１タイマ手段が作動して計時を開始し、この第１タイマ手段が第１所定時間（例えば、１２０秒）を計時すると漏洩検知モード運転が終了して原燃料ガス供給手段の作動が開始されるので、この第１所定期間の間にわたって原燃料ガスの供給を停止することによって、原燃料ガスの漏洩を検知することができる。

また、本発明の請求項４に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知準備運転においては、酸化剤ガス供給手段が作動停止されて酸化剤ガスの供給が停止し、このセルスタック内の酸化剤ガスが消費された後に、原燃料ガス供給手段及び水供給手段が作動停止されて燃料処理装置への原燃料ガス及び改質用水の供給が停止され、このように供給停止することにより、原燃料ガスの供給停止中においてセルスタック内に酸化剤ガスは実質上存在せず、このようにすることにより、セルスタックのダメージを抑えながら原燃料ガスの漏洩検知を行うことができる。

また、本発明の請求項５に記載のエネルギー供給システムによれば、ユニット制御部の第１タイマ手段は、第１所定時間（例えば、１２０秒）よりも長い第２所定時間（例えば、２４時間）を計時し、第１タイマ手段が第２所定時間を計時する間に漏洩検知モード運転を少なくとも１回実行するので、１日に少なくとも１回は漏洩検知モード運転が行われ、３０日間に少なくとも３０回行われることになる。また、１日に例えば２回行った場合、３０日間に６０回行われるようになる。

また、本発明の請求項６に記載のエネルギー供給システムによれば、メータ制御部は、漏洩の有無を判定するための漏洩判定手段と、第１所定時間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値以下であることの回数をカウントする積算カウンタ手段とを含み、第２タイマ手段が第１所定期間（例えば、３０日）を計時するまでに積算カウンタ手段が所定カウント値（例えば、３０回）をカウントする（例えば、合計６０分間にわたって漏洩ない）と漏洩判定手段は漏洩なしと判定し、このようにすることにより、原燃料ガスの漏洩なしの状態を正確に検知することができる。

また、本発明の請求項７に記載のエネルギー供給システムによれば、ガスメータのメータ制御部及び燃料電池ユニットのユニット制御部は、メータ制御部からの指令信号がユニット制御部に送信されるシステム制御部を構成しているので、メータ制御部からユニット制御部へ指令信号を送ることにより、漏洩検知モード運転を制御することができる。メータ制御部の第２タイマ手段が第２所定期間（例えば２６日）を計時したときに積算カウンタ手段のカウント値が所定カウント値（例えば、３０回）未満である場合、メータ制御部からのユニット制御部に運転停止指令が送給され、この運転停止指令に基づいて、原燃料ガス供給手段、酸化剤ガス供給手段及び水供給手段が作動停止されてセルスタックの発電運転が停止される。従って、原燃料ガスの漏洩を短時間で判定する必要があるときには、セルスタックの発電を停止させて原燃料ガスの漏洩を検知するようになる。

また、本発明の請求項８に記載のエネルギー供給システムによれば、ガスメータのメータ制御部は、リトライ信号を生成するリトライ信号生成手段を含み、第２所定時間（例えば、２４時間）の間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値を越えているとして積算カウンタがカウントしないときには、リトライ信号生成手段はリトライ信号を生成し、次の第２所定時間内において漏洩検知モード運転及びそのリトライ運転が実行され、このようにして次の第２所定期間内において２回の漏洩検知モード運転が行われる。

また、本発明の請求項９に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知モード運転の開始時刻は、ガスメータにて計測される原燃料ガスの流量に関する過去の原燃料ガス消費量データに基づき設定されるので、他のガス機器により原燃料ガスの使用の可能性の低い時刻に設定することができる。

また、本発明の請求項１０に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知モード運転の開始時刻は、熱源部において原燃料ガスが燃焼する燃焼回数に関する過去の燃焼回数データに基づき設定されるので、熱源部で燃焼する可能性の少ない時刻に設定することができる。

更に、本発明の請求項１１に記載のエネルギー供給システムによれば、漏洩検知モード運転の開始時刻は、燃料電池ユニットからの発電出力を消費する電力負荷の電力消費に関する過去の電力消費データに基づき設定されるので、電力負荷での消費電力が少なくなる時刻に設定することができる。

本発明に従うエネルギー供給システムの第１の実施形態を示す簡略図。 図１のエネルギー供給システムのガスメータの構成を簡略的に示す断面図。 図１のエネルギー供給システムにおける燃料電池ユニットの制御系を示すブロック図。 図３の制御系における燃料電池ユニット側の漏洩検知モード運転の流れを示すフローチャート。 図１のエネルギー供給システムにおけるガスメータの制御系を示すブロック図。 図５の制御系におけるガスメータ側の漏洩検知の流れを示すフローチャート。 本発明に従うエネルギー供給システムの第２の実施形態を示す簡略図。 図７のエネルギー供給システムの発電運転の流れを示すフローチャート。 本発明に従うエネルギー供給システムにおけるガスメータの制御系を示すブロック図。 図９のエネルギー供給システムの運転の流れを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うエネルギー供給システムについて説明する。まず、図１〜図６を参照して、第１の実施形態のエネルギー供給システムについて説明する。

図１において、図示のエネルギー供給システムは、原燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池ユニット２と、この燃料電池ユニット２に原燃料ガスを導くための原燃料ガス供給流路４と、この原燃料ガス供給流路４に配設されたガスメータ６とを備え、このガスメータ６は、原燃料ガス供給流路４を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する。

この燃料電池ユニット２は、原燃料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する燃料処理装置８と、水蒸気改質された燃料ガスを用いて発電するセルスタック１０とを備え、このセルスタック１０の燃料極１２側に燃料ガスが送給され、その空気極１４（酸素極を構成する）側に酸化剤ガスとしての空気が送給される。

燃料処理装置８は、脱硫器１６、改質器１８、変成器２０及び選択酸化器２２を備えている。脱硫器１６は、原燃料ガスに含まれている硫黄成分を除去し、改質器１８は原燃料ガスを後述するように水蒸気改質し、変成器２０は、水蒸気改質された燃料ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を除去し、また選択酸化器２２は、一酸化炭素を選択酸化して二酸化炭素（ＣＯ_２）とし、かく反応させて燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を下げ、このようにしてＣＯ濃度の低い水素リッチの燃料ガス（「改質ガス」とも称する）を生成する。

これら脱硫器１６、改質器１８、変成器２０及び選択酸化器２２は、燃料ガス送給流路２４にこの順に配設され、原燃料ガス供給流路４は、この脱硫器１６に接続されている。また、燃料処理装置８は、改質用水を気化する蒸発器２６を備え、この蒸発器２６の上流側は水供給流路２８を介して水供給源（例えば、水タンクなど）に接続され、その下流側は水蒸気送給流路３０を介して、燃料ガス送給流路２４における脱硫器１６と改質器１８との間の部位に接続されている。

この燃料処理装置８、具体的には選択酸化器２２は、改質ガス送給流路３２を介してセルスタック１０の燃料極１２の流入側に接続されている。このセルスタック１０の空気極１４の流入側は、空気送給流路３４（酸化剤ガス送給流路を構成する）を介して余熱器３６に接続され、この余熱器３６は、空気供給流路３８（酸化剤ガス供給流路を構成する）を介して酸化剤ガスブロアとしての空気ブロア４０（酸化剤ガス供給手段を構成する）に接続されている。空気ブロア４０は、その回転数によって空気供給流路３８を通して供給される空気の供給流量を制御し、その回転数が大きくなる（又は小さくなる）と供給流量は増大する（減少する）。

セルスタック１０の燃料極１２の排出側は、反応燃料ガス排出流路４２を介して改質器１８の燃焼部４４に接続され、この燃焼部４４は、燃焼ガス流出流路４６を介して蒸発器２６に接続され、この蒸発器２６は、燃焼ガス排気流路４８を介して大気に開放されている。また、改質ガス送給流路３２と反応燃料ガス排出流路４２とがバイパス流路５０を介して接続され、更に、この反応燃料ガス排出流路４２には、燃焼用空気流路５２が接続されている。

また、セルスタック１０の空気極１４の排出側は、反応空気流出流路５３を介して余熱器５４に接続され、この余熱器５４は、反応空気排出流路５６を介して燃焼ガス排気流路４８に接続されている。

この燃料電池ユニット２では、原燃料ガス供給流路４に燃料ガスブロア５８（原燃料ガス供給手段を構成する）が配設され、水供給流路２８に水ポンプ６０（水供給手段を構成する）が配設され、また燃焼用空気流路５２に燃焼用空気ブロア６２が配設されている。燃料ガスブロア５８は、その回転数によって原燃料ガス供給流路４を通して供給される原燃料ガスの供給流量を制御し、その回転数が大きくなる（又は小さくなる）と供給流量は増大する（減少する）。水ポンプ６０は、その回転数によって水供給流路２８を通して供給される改質用水の供給流量を制御し、その回転数が大きくなる（又は小さくなる）と供給流量は増大する（減少する）。また、燃焼用空気ブロア６２は、その回転数によって燃焼用空気流路５２を通して供給される燃焼用空気の供給流量を制御し、その回転数が大きくなる（又は小さくなる）と供給流量は増大する（減少する）。

セルスタック６には、これを冷却するための冷却手段６４が設けられている。この冷却手段６４は、冷却水を溜めるための冷却水タンク６６と、この冷却水タンク６６内の冷却水をセルスタック１０を通して循環する冷却水循環流路６８と、冷却水循環流路６８に配設された冷却水ポンプ７０とを備えている。冷却水ポンプ７０が作動すると、冷却水タンク６６内の冷却水が冷却水循環流路６８及びセルスタック１０を通して流れ、このように冷却水が流れることによって、セルスタック１０が冷却される。

また、この冷却手段６４に関連して、廃熱を温水として貯えるための貯湯装置７２が配設されているとともに、冷却手段６４の冷却水循環流路６８に熱交換器７４が配設されている。貯湯装置７２は、温水を貯える貯湯タンク７３と、貯湯タンク７３の底部から熱交換器７４を通してこの貯湯タンク７３の上端部に延びる熱回収流路７６と、熱回収流路７６に配設された循環ポンプ７８を備えている。

循環ポンプ７８が作動されると、貯湯タンク７３内の水がその底部から熱回収流路７６を通して熱交換器７４に流れ、この熱交換器７４にて冷却水循環流路６８を流れる冷却水と熱回収流路７６を流れる水との間で熱交換され、この熱交換にて加温された温水が熱回収流路７６を通して貯湯タンク７３内の上端部に流入する。尚、この貯湯タンク７３の底部には、水を補給するための水補給流路８０が接続されているとともに、その上端部には、温水を出湯するための出湯流路８２が接続されている。

また、このセルスタック１０は発電出力ライン８４を介してインバータ８６に電気的に接続され、セルスタック１０からの発電出力は、インバータ８６にて直流電力から交流電力に変換され、変換された交流電力が発電電力送給ライン８８を介して電力負荷（図示せず）（例えば、照明装置、冷蔵庫、テレビなど）に送給されて消費される。

このエネルギー供給システムにおいては、エネルギーの供給は次のように行われる。原燃料ガスは、原燃料ガス供給流路４を通して燃料処理装置８に供給され、ガスメータ６は、この原燃料ガス供給流路４を通して流れる原燃料ガスの供給流量を計測する。燃料処理装置８において、脱硫器１６では、原燃料ガスに含まれている硫黄成分が除去され、改質器１８では、水供給流路２８を通して供給され蒸発器２６にて蒸発された水蒸気を利用して原燃料ガスが水蒸気改質される。また、変成器２０では、水蒸気改質された燃料ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が除去され、選択酸化器２２では、一酸化炭素を選択酸化して燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を下げ、このようにして水蒸気改質された燃料ガス（改質ガス）が改質ガス送給流路３２を通してセルスタック１０の燃料極１２側に送給される。

また、空気供給流路３８を通して供給される空気（酸化剤ガス）は、予熱器３６にて燃料ガス流出流路５３を流れる燃焼ガスとの間の熱交換により加温され、この加温された空気がセルスタック１０の空気極１４側に送給される。

セルスタック１０では、燃料極１２側を流れる燃料ガスと空気極１４側を流れる空気（空気に含まれる酸素）との反応により発電が行われ、この発電電力は、発電出力ライン８４を介してインバータ８６に送給され、このインバータ８６にて交流電力に変換された後に電力負荷（図示せず）に送給される。

セルスタック６の燃料極１２から排出された反応燃料ガスは、反応燃料ガス排出流路４２を介して改質器１８の燃焼部４４に送給される。また、燃料ガス（改質ガス）の一部はバイパス流路５０及び反応燃料ガス排出流路４２に送給され、更に燃料用空気は燃料用空気流路５２を通して反応燃料ガス排出流路４２に送給され、これら改質ガス及び燃料用空気も反応ガスととともに燃焼部４４に送給される。燃焼部４４では、反応ガス（燃焼ガスが残留している）及び燃料ガスが燃焼用空気により燃焼され、この燃焼熱を利用して改質器１８での水蒸気改質が行われる。

改質器１８の燃焼部４４からの燃焼ガスは、燃焼ガス流出流路４６を通して蒸発器２６に送給され、この蒸発器２６にて燃焼ガスの熱を利用して改質用水が気化されて水蒸気となり、この水蒸気が水蒸気送給流路３０を通して改質器１８に送給される。一方、改質用水の気化に利用された燃焼ガスは、燃焼ガス排気流路４８を通して大気に排出される。

次に、図２を参照して、ガスメータ６の構成について説明する。図示のガスメータ６は、原燃料ガス供給流路４ガスの適宜の箇所に設置され、この原燃料ガス供給流路４に接続されるガス流路９２を備え、このガス流路９２の上流側部に遮断弁９４が配設されている。遮断弁９４は、ガス流路９２を遮断するためのものであり、ガス漏れなどが発生したときに閉状態となってこのガス流路９２を遮断する。

ガス流路９２の下流側部（具体的には、遮断弁９４の下流側）には流量計測部９６が配設されている。この流量計測部９６は、超音波を利用した超音波流量センサ９７を備え、この超音波流量センサ９７は、ガス流路９２の上流側と下流側とに配設された第１及び第２超音波センサ９８，１００から構成され、第１及び第２超音波センサ９８，１００は、超音波の送受波を行う。第１及び第２超音波センサ９８，１００は、互いに対向して配置され、超音波の進行方向とガス流路９２の方向（具体的には、原燃料ガスの流れ方向）とが角度θで交差するように配設される。第１及び第２超音波センサ９８，１００の計測信号は、メータ制御部としてのメータ用コントローラ１０２に送給される。このガスメータ６は、更に、液晶表示装置などから構成される表示手段１０４を備えている。

第１及び第２超音波センサ９８，１００を用いた流量計測を概説すると、次の通りである。原燃料ガスの流れ方向に見て上流側に位置する第１超音波センサ９８から下流側に位置する第２超音波センサ１００に向けて超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ１と、これとは反対に、下流側に位置する第２超音波センサ１００から上流側に位置する第１超音波センサ９８に向けて超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ２とを用いて流量を計測する。例えば、第１及び第２超音波センサ９８，１００の間の距離をｄとし、原燃料ガスの流速をｖとし、音速をｃとすると、次の式（１）及び式（２）が得られる。

（ｃ＋ｖ・ｃｏｓθ）ｔ１＝ｄ ・・・（１）
（ｃ−ｖ・ｃｏｓθ）ｔ２＝ｄ ・・・（２）
これら式（１）及び式（２）から流速ｖを求めると、次の式（３）、
ｖ＝（ｄ／２ｃｏｓθ）｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝ ・・・（３）
で表すことができる。

そして、このように求めた式（３）を用いて原燃料ガスの流速ｖを求め、この流速ｖにガス流路９２の断面積Ｓを乗じた値が原燃料ガスの瞬時流量ｑになる。即ち、原燃料ガスの瞬時流量ｑは、次の式（４）で表される。

ｑ＝ｖ・Ｓ ・・・（４）
このガスメータ６では第１及び第２超音波センサ９８，１００をそれぞれ送波側として超音波パルスを１回ずつ送受波する動作が１組の動作になり、少なくとも１組の動作を行えば原燃料ガスの瞬時流量ｑを求めることができる。また、この瞬時流量ｑは間欠的に計測され、瞬時流量ｑを求めた時間間隔（例えば、２〜３秒）を演算した瞬時流量ｑに乗じることによって原燃料ガスの積算流量Ｑが求められる。このようにして求めた各時間間隔毎の積算流量Ｑを積算した値がガス流路９２を通過した原燃料ガスの供給流量（原燃料ガスの使用量）となる。第１及び第２超音波センサ９８，１００を用いた計測方法の詳細については、特開２０１２−２１６４１２号公報を参照されたい。

このエネルギー供給システムでは、燃料電池システム２での原燃料ガスの消費が一時的（例えば、１２０秒）に停止され、この燃料供給停止状態（この状態では、燃料電池システム２での発電は一時的に停止するが、システムとしては作動状態に保たれている）おいて原燃料ガスの漏洩の検知を行うように、更に、次の構成されている。図１とともに図３を参照して、セルスタック１０の燃料極１２に燃料ガスが流入するのを防止するための燃料極側弁手段１０５が配設され、この燃料極側弁手段１０５は、改質ガス送給流路３２に配設された流入側ガス開閉弁１０６と、反応ガス排出流路４２に配設された流出側ガス開閉弁１０８とから構成されている。また、セルスタック１０の空気極１４に空気が流入するのを防止するための空気極側弁手段１０９が配設され、この空気極側弁手段１０９は、空気送給流路３４に配設された流入側空気開閉弁１１０と、反応空気流出流路５３に配設された流出側空気開閉弁１１２とから構成されている。更に、バイパス流路５０にバイパス開閉弁１１４が配設され、燃料用空気流路５２に燃焼空気開閉弁１１６が配設されている。

この燃料電池ユニット２は、図３に示す制御系により制御される。この燃料電池ユニット２は、セルスタック１０の発電出力を検知するための発電出力検知手段１２０を備え、この発電出力検知手段１２０からの検知信号がユニット制御部としてのユニット用コントローラ１２２に送給される。

このユニット用コントローラ１２２は、例えばマイクロプロセッサなどから構成され、運転切替手段１２４、最低出力設定手段１２６、ユニット制御手段１２８、計時手段１３０、第１タイマ手段１３２及び第１メモリ手段１３４を含んでいる。運転切替手段１２４は、通常の発電運転と原燃料ガスの漏洩を検知するための漏洩検知モード運転との切替えを後述する如く行い、最低出力設定手段１２６は、セルスタック１０の発電出力が最低出力状態（例えば、２５０Ｗ）となるように設定し、ユニット制御手段１２８は、燃料ガスブロア５８、空気ブロア４０、水ポンプ６０、燃料極側弁手段１０５及び空気極側弁手段１０９などを後述する如く作動制御する。また、計時手段１３０は漏洩検知モード運転を開始する時刻を計時し、第１タイマ手段１３２は、原燃料ガスの供給を停止する所定時間（例えば、１２０秒）を計時する。更に、第１メモリ手段１３４には、セルスタック１０の最低出力値（例えば、２５０Ｗ）、第１所定時間（例えば、１２０秒）、第２所定時間（例えば、２４時間）及び漏洩検知モード運転開始時刻などが登録されている。

この燃料電池ユニット２の運転制御は、例えば、図４に示すフローチャートに沿って行われる。図１及び図３とともに図４を参照して、燃料電池ユニット２が発電運転され（ステップＳ１）、この発電運転中に漏洩検知モード運転の開始時刻（例えば、１日のうちでガス機器にて原燃料ガスを消費する可能性が非常に少ない時刻に設定される）になると、ステップＳ２からステップＳ３に進み、運転切替手段１２４は、通常の発電運転から漏洩検知モードの運転に切り替え、漏洩検知モード運転が開始される。

漏洩検知モード運転においては、まず漏洩検知準備運転が行われる（ステップＳ４）。この漏洩検知準備運転においては、まず、セルスタック１０の発電出力が最低状態にあるかが判断される。発電出力検知手段１２０の検知出力が最低出力（例えば、２５０Ｗ）であると、ステップＳ４からステップＳ５に進むが、最低出力でない場合、ステップＳ５からステップＳ７に移る。この場合、最低出力設定手段１２６は最低出力信号を生成し、この最低出力信号に基づいて、ユニット制御手段１２８はセルスタック６の発電出力が最低出力となるように燃料ガスブロア５８、空気ブロア４０及び水ポンプ６０を制御し、セルスタック１０の発電出力が最低出力まで下がるとステップＳ６に進む。

ステップＳ６においては、ユニット制御手段１２８は流入側及び流出側空気開閉弁１０６，１０８を閉状態にし、次いで空気ブロア４０を作動停止し（ステップＳ９）、このように制御することによって、セルスタック１０の空気極１４側への空気（空気中の酸素）の流入を防止する。そして、セルスタック１０の空気極１４側における空気中の酸素が消費されると、ステップＳ９に進み、ユニット制御手段１２８は、流入側及び流出側ガス開閉弁１０６、１０８を閉状態にし、セルスタック１０の燃料極１２への燃料ガスの流入を防止する。更に、ユニット制御手段１２８は、バイパス開閉弁１１４及び燃焼空気開閉弁１１６を閉状態にする（ステップＳ１０）。

その後、燃料ガスブロア５８の作動が停止され、これにより、燃料処理装置８への原燃料ガスの供給が停止される（ステップＳ１１）。また、水ポンプ６０が作動停止され、蒸発器２６への改質用水の供給が停止される（ステップＳ１２）。更に、燃焼用空気ブロア６２が作動停止され、改質器１８の燃焼部４４への燃焼用空気の供給が停止される（ステップＳ１３）。

このようにして空気、原燃料ガス及び改質用水が供給停止された状態にてガス漏洩検知が開始される（ステップＳ１４）。第１タイマ手段１３２が計時を開始し（ステップＳ１５）、この第１タイマ手段１３２が所定時間（例えば、１２０秒）を計時すると、ステップＳ１６からステップＳ１７に進み、第１タイマ手段１３２がリセットされ、ガス漏洩検知（漏洩検知モード運転）が終了する。第１タイマ手段１３２により計時する所定時間は、ガスメータ６により計測する計測流量に基づいて平均ガス流量を演算する平均流量測定時間（例えば、１２０秒）に設定される。このように原燃料ガスの供給を短い所定時間の間停止することにより、燃料電池ユニット２を作動停止することなく、後述するようにしてガス漏洩検知を行うことができる。

漏洩検知モード運転の終了後は、燃料電池ユニット２の発電運転が再開される。即ち、燃料ガスブロア５８が作動され、原燃料ガスの供給が再開される（ステップＳ１８）。燃焼用空気ブロア６２が作動され、燃焼用空気の供給が再開される（ステップＳ１９）。また、水ポンプ６０が作動され、改質用水の供給が再開される（ステップＳ２０）。更に、空気ブロア４０が作動され、空気の供給が再開される（ステップＳ２１）。

その後、流入側及び流出側のガス開閉弁１０６，１０８が開状態となり（ステップＳ２２）、流入側及び流出側の空気開閉弁１１０，１１２が開状態となり（ステップＳ２３）、更にバイパス開閉弁１１４及び燃焼空気開閉弁１１６が開状態となり（ステップＳ２４）、このようにして元の発電運転状態に戻り、ステップＳ１に戻って燃料電池ユニット２の発電が再開される。

燃料電池ユニット２側の制御は、上述のように行われるが、ガスメータ６側の制御は、次のようにして行われる。図５を参照して、ガスメータ６の制御系について説明すると、メータ制御部としてのメータ用コントローラ１０２は、メータ制御手段１４２、平均流量演算手段１４４、暫定判定手段１４５、漏洩判定手段１４６、積算カウンタ手段１４８、第２タイマ手段１５０及び第２メモリ手段１５２を含んでいる。メータ制御手段１４２は、遮断弁９４及び表示手段１０４を作動制御し、平均流量演算手段１４４は、超音波流量センサ９７（第１及び第２超音波センサ９８，１００）からの検知信号に基づき上述したようにして所定時間（例えば、１２０秒）の原燃料ガスの平均流量を演算する。また、暫定判定手段１４５は、平均流量演算手段１４４により演算された平均流量値と基準漏洩値（例えば、１．５Ｌ／ｈ）とを対比し、この平均流量値が基準漏洩値以下であると暫定的に「漏洩なし」と判定し、この基準漏洩値より大きいと暫定的に「漏洩疑いあり」と判定する。

また、積算カウンタ手段１４８は、暫定判定手段１４５が暫定的に「漏洩なし」と判定したときにそのカウント値を１つ加算し、漏洩判定手段１４６は、所定期間（例えば、３０日）の間に積算カウンタ手段１４８のカウント値が３０回に達すると「漏洩なし」と判定し、この所定期間経過したときにこのカウント値が３０回未満であると「漏洩疑いあり」と判定する。

更に、第２タイマ手段１５０は、所定時間（１２０秒）を計時するとともに、この所定期間（３０日）を計時する。また第２メモリ手段１５２には、平均流量を演算するときの所定時間、漏洩判定する際の所定期間、暫定的に漏洩判定するときの基準漏洩値（１．５Ｌ／ｈ）及び「漏洩疑いあり」との判定するときの所定カウント値（３０回）が登録されている。

このガスメータ６の制御系による漏洩検知は、次のようにして行われる。図５ととともに図６を参照して、ガスメータ６による原燃料ガスの流量計測は常時行われ（ステップＳ３１）、平均流量演算手段１４４は、直近２分間（１２０秒間）の平均流量を演算し（ステップＳ３２）、演算した平均流量値が基準漏洩値以下であるかの判断が行われる（ステップＳ３３）。

平均流量演算手段１４４により演算した平均流量値が基準漏洩値以下であると、暫定判定手段１４５は、暫定的に「漏洩なし」との判定を行い（ステップＳ３４）、積算カウンタ手段１４８はカウント値を１つ加算する（ステップＳ３５）。そして、この積算カウンタ手段１４８のカウント値が所定カウント値（３０回）に達すると、漏洩判定手段１４６は、「漏洩なし」の判定を行い（ステップＳ３７）、積算カウンタ手段１４８のカウント値がリセットされ（ステップＳ３８）、その後ステップＳ３１に戻る。

積算カウンタ手段１４８のカウント値が３０回に達するということは、２分間（１２０秒間）にわたる原燃料ガスの流量が１．５Ｌ／ｈ以下である測定結果が３０回存在するということであり、このことは６０分間（２分×３０＝６０分）の原燃料ガスの流量が１．５Ｌ以下であり、この漏洩値は、一般的な漏洩判断の基準値（例えば、３Ｌ／ｈ）よりも少なく、「漏洩なし」と判定することができる。

また、ステップＳ３３において、平均流量演算手段１４４により演算した平均流量値が基準漏洩値を超えていると、原燃料ガスが流れているとして、暫定判定手段１４５は、暫定的に「漏洩疑いあり」との判定を行い（ステップＳ３９）、その後ステップＳ４０に進む。また、ステップＳ３６にて積算カウンタ手段１４８のカウント値が所定カウント値（３０回）に達していないと、ステップＳ３６からステップＳ４０に移る。

ステップＳ４０においては、原燃料ガスの流量計測の開始から所定期間（３０日）が経過したか、即ち第２タイマ手段１５０が所定期間を計時したかが判断され、所定期間が経過していないとステップＳ４０からステップＳ３１に戻って原燃料ガスの流量計測が行われる。また、所定期間が経過すると、所定期間が経過したときに所定カウント値に達しておらず、従って、漏洩判定手段１４６は、「漏洩疑いあり」との判定を行い（ステップＳ４１）、この判定結果に基づきメータ制御手段１４２は、表示手段１０４を作動させて「漏洩疑いあり」の表示を行い、このようにして原燃料ガスの漏洩の有無を判定することができる。

この実施形態では、燃料電池ユニット２への原燃料ガスの供給は、上述したように一時的に第１所定時間（例えば、１２０秒）にわたって停止されるので、この第１の所定期間に対応するガスメータ６側の所定期間において他のガス機器を使用していない場合、原燃料ガスがこのガスメータ６を通して流れることはない。このような場合、１回／日の割合で積算カウンタ手段１４８のカウント値が積算され、所定期間（３０日）の最後の日において積算カウンタ手段１４８のカウント値が所定カウント値（３０回）となり、上述ようにして漏洩の有無を判定することができる。

ところが、漏洩検知モードの運転中にガス機器を使用すると、ガスメータ６を通して原燃料ガスが流れるために、積算カウンタ手段１４８のカウント値が積算されない日が生じるようになり、このような場合、原燃料ガスの漏洩が生じていないのに漏洩判定手段１４６は「漏洩疑いあり」との判定を行ってしまう。

そこで、上述した不都合を解消するために、漏洩検知モード運転を２回／日の割合で行うようにすることができ、３回以上／日の割合で行うようにしてもよい。例えば、２回／日の割合で行う場合、ガス機器の使用をほとんど行わない深夜、例えば午前１時前後と午前４時前後に行うようにすることができ、このように設定することにより、ガスメータ６側では、この所定期間において原燃料ガスの漏洩検知を行うことができる。

次に、図７及び図８を参照して、本発明に従うエネルギー供給システムの第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、燃料電池ユニット２のユニット用コントローラ１２２（ユニット制御部）とガスメータ６のメータ用コントローラ１０２（メータ制御部）とが独立し、ユニット用コントローラ１２２とメータ用コントローラ１０２との間に指令信号のやりとりはないが、この第２の実施形態では、メータ用コントローラ１０２からユニット用コントローラ１２２に指令信号が送給されるように構成されている。尚、以下の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図７において、この第２の実施形態では、ガスメータ６Ａのメータ用コントローラ１０２Ａ及び燃料電池ユニット２Ａのユニット用コントローラ１２２Ａは、システム全体を制御するシステム制御部を構成し、このシステム制御部では、メータ用コントローラ１０２Ａからユニット用コントローラ１２２Ａに指令信号が送給されるように構成されている。

このことに関連して、メータ用コントローラ１０２Ａは、第１の実施形態のメータ用コントローラの構成に加えて、燃料電池ユニット２Ａの発電運転を停止するための運転停止指令を生成する運転停止信号生成手段（図示せず）と、燃料電池ユニット２Ａの発電運転を再開するための運転再開指令を生成する運転再開信号生成手段を含み、その第２メモリ手段（図示せず）は、原燃料ガスの流量計測時間としての所定時間、基準漏洩値、所定カウント値、漏洩判定を行う際の基準期間となる所定期間、即ち第１所定期間（例えば、３０日）に加えて、この第１所定期間よりも短い第２所定期間（例えば、２６日）が登録される。この第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一でよい。

この第２の実施形態における原燃料ガスの漏洩検知は、例えば、図８に示すフローチャートに沿って行われる。システムの発電運転が上述したように行われ（ステップＳ５１）、メータ用コントローラ１０２Ａの第２タイマ手段（図示せず）が第２所定期間（２６日）まで計時しないときには、ステップＳ５２からステップＳ５３に進み、漏洩検知モード運転開始時刻に達するまで上述した発電運転が行われる。そして、漏洩検知モード運転の開始時刻に達すると、ステップＳ５３からステップＳ５４に進み、漏洩検知モードの運転が行われる。この漏洩検知モード運転は、ユニット用コントローラ１０２Ａの第１タイマ手段（図示せず）が第１所定時間（例えば、１２０秒）を計時まで行われ、この第１所定時間を計時すると、ステップＳ５５からステップＳ５６に進み、漏洩検知モード運転が終了し、ステップＳ５１に戻る。このステップＳ５３からステップＳ５６までの実行内容は、図４に示す第１の実施形態のフローチャートにおけるステップＳ２からステップＳ２４までの内容と同じである。

また、ステップＳ５２において、２６日経過したと判断されると、ステップＳ５２からステップＳ５７に移り、積算カウント手段（図示せず）のカウント値が所定カウント値（例えば、３０回）に達しているかが判断され、所定カウント値に達しているとステップＳ５１に戻る。

一方、このとき、所定カウント値に達していないと、ステップＳ５８に進み、メータ用コントローラ１０２Ａの運転停止信号生成手段（図示せず）は、運転停止指令を生成し（ステップＳ５８）、この運転停止指令がメータ用コントローラ１０２Ａからユニット用コントローラ１２２Ａに送給される。かくすると、ユニット用コントローラ１２２Ａのユニット制御手段（図示せず）は、この運転停止指令に基づいて燃料ガスブロア５８、空気ブロア４０、水ポンプ６０などを作動停止して発電運転を停止する（ステップＳ５９）。

かくすると、ユニット用コントローラ１２２Ａの第１タイマ手段（図示せず）が第２所定時間（例えば、２４時間）の計時を開始する（ステップＳ６０）。この運転停止状態においては、原燃料ガスが燃料電池ユニット２Ａにおいて消費されることがなく、この状態においてメータ制御部１０２Ａは、原燃料ガスの漏洩検知を行うようになる。この漏洩検知は、メータ用コントローラ１０２Ａの積算カウンタ手段（図示せず）のカウント値が所定カウント値（３０回）に達するまで行われ、所定カウント値に達すると、ステップＳ６１からステップＳ６２に進み、メータ用コントローラ１０２Ａの運転再開信号生成手段（図示せず）は運転再開指令を生成し、この運転再開指令がメータ用コントローラ１０２Ａからユニット用コントローラ１２２Ａに送給され、ユニット用コントローラ１２２Ａは、かかる運転再開指令に基づいて発電運転を再開し、ステップＳ５１に戻る。

一方、このようにして第１タイマ手段（図示せず）が第２所定時間（２４時間）を計時すると、ステップＳ６３からステップＳ６４に進み、第１タイマ手段がリセットされる。このときには、燃料電池ユニット２Ａの発電を停止したにもかかわらずガスメータ６Ａを通して原燃料ガスが流れ続けており、他のガス機器については２４時間継続して使用されることはなく、そのため原燃料ガスが漏洩している可能性が非常に高く、メータ用コントローラ１０２Ａの漏洩判定手段（図示せず）は「漏洩疑いあり」の判定を行い（ステップＳ６５）、この判定結果に基づき、ガスメータ６Ａの表示手段（図示せず）が作動して漏洩疑いありの表示し（ステップＳ６６）、メータ用コントローラ１０２Ａの積算カウンタ手段（図示せず）のカウント値がリセットされ（ステップＳ６７）、その後ステップＳ５１に戻り、燃料電池ユニット２Ａの発電運転が行われる。

次に、図９及び図１０を参照して、本発明に従うエネルギー供給システムの第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態では、上述した第２の実施形態のものに漏洩検知のリトライ機能が付加されている。

第３の実施形態におけるガスメータ６Ｂのメータ用コントローラ１０２Ｂは、メータ制御手段１４２、平均流量演算手段１４４、暫定判定手段１４５、漏洩判定手段１４６、積算カウンタ手段１４８、第２タイマ手段１５０及び第２メモリ手段１５２に加えて、第２の実施形態において説明した運転停止信号生成手段１６２及び運転再開信号生成手段１６４を備え、更にリトライ信号を生成するリトライ信号生成手段１６６を含んでいる。更に、このメータ用コントローラ１０２Ｂには、上述の第２の実施形態では説明していなかったが、メータ用コントローラ１０２Ｂからユニット用コントローラに各種指令を出力するための信号出力手段１６８が設けられている。

このことに関連して、メータ用コントローラ１０２Ｂの第２メモリ手段１５２には、第１所定時間（１２０秒）、第１所定期間（３０日）、第２所定期間（２６日）、基準漏洩値及び所定カウント値（３０回）に加えて、ユニット用コントローラの第１メモリ手段（図示せず）に登録された第２所定時間（２４時間）に対応する第２所定時間（２４時間）が登録されている。また、ユニット用コントローラの第１メモリ手段には、漏洩検知モード運転を開始する運転開始時刻に加えてリトライ漏洩検知運転を開始するリトライ開始時刻が登録される。この第３の実施形態におけるエネルギー供給システムのその他の構成は、上述した第２の実施形態と実質上同一でよい。

この第３の実施形態における原燃料ガスの漏洩検知は、例えば、図１０に示すフローチャートに沿って行われる。即ち、システムの発電運転が上述したように行われ（ステップＳ７１）、メータ用コントローラ１０２Ｂの第２タイマ手段１５０が第２所定期間（２６日）まで計時しないときには、ステップＳ７２からステップＳ７３に進み、漏洩検知モード運転開始時刻に達するまで、上述した発電運転が行われる。そして、漏洩検知モード運転の開始時刻に達すると、ステップＳ７３からステップＳ７４に進み、漏洩検知モードの運転が行われる。そして、この第１所定時間を計時すると、ステップＳ７５からステップＳ７６に進み、漏洩検知モード運転が終了し、これらステップＳ７１からステップＳ７６の実行内容は、図８に示す第２の実施形態におけるステップＳ５１からステップＳ５６の内容と同じである。

この漏洩検知モード運転において、積算カウンタ手段１４８のカウント値が１つ加算されると、ステップＳ７７からステップＳ７１に戻るが、カウント値が加算されない場合、ステップＳ７７からステップＳ７８に進み、リトライ漏洩検知運転の場合には、ステップＳ７８からステップＳ７１に戻る。

リトライ検知運転でない場合、リトライ信号生成手段１６６はリトライ信号を生成する（ステップＳ７９）。このリトライ信号の生成は、この漏洩検知モード運転が終了した後に生成するようにしてもよいが、この漏洩検知モード運転を含むその日の終了時点で積算カウンタ手段１４８のカウント値が加算されていない場合に、このリトライ信号を生成するようにしてもよい。この場合、上述のその日の翌日に漏洩検知モード運転が行われるとともに、リトライ漏洩検知運転が行われる。即ち、リトライ漏洩検知運転の開始時刻になると、ステップＳ８０からステップＳ７４に戻り、リトライ漏洩検知運転（即ち、漏洩検知モード運転と同様の運転）が行われる。このようにリトライ漏洩検知運転を行うことにより、より確実に原燃料ガスの漏洩検知を行うことができる。

また、ステップＳ７２において、第２所定期間（２６日）経過したと判断されると、ステップＳ７２からステップＳ８１に移り、積算カウント手段（図示せず）のカウント値が所定カウント値（例えば、３０回）に達しているかが判断され、所定カウント値に達しているとステップＳ７１に戻る。

一方、このとき、所定カウント値に達していないと、ステップＳ８２に進み、メータ用コントローラ１０２Ｂの運転停止信号生成手段１６２は、運転停止指令を生成し（ステップＳ８２）、この運転停止指令がメータ用コントローラ１０２Ｂからユニット用コントローラに送給され、燃料電池ユニットの運転が停止され（ステップＳ８３）、第１タイマ手段（図示せず）の第２所定時間（２４時間）の計時が開始される（ステップＳ８４）。

この運転停止状態において、メータ制御部１０２Ｂは、原燃料ガスの漏洩検知を行い、メータ用コントローラ１０２Ｂの積算カウンタ手段１４８のカウント値が所定カウント値（３０回）に達すると、ステップＳ８５からステップＳ８６に進み、メータ用コントローラ１０２Ｂの運転再開信号生成手段１６４は運転再開指令を生成し、この運転再開指令がメータ用コントローラ１０２Ｂからユニット用コントローラに送給され、ユニット用コントローラは、かかる運転再開指令に基づいて発電運転を再開し、ステップＳ７１に戻る。

一方、このようにして第１タイマ手段（図示せず）が第２所定時間（２４時間）を計時すると、ステップＳ８７からステップＳ８８に進み、第１タイマ手段がリセットされ、その後ステップＳ８９からステップＳ９１が実行される。これらステップＳ８１からステップＳ９１の実行内容は、図８に示す第２の実施形態におけるステップＳ５７からステップＳ６７の内容と同じである。

尚、この第３の実施形態では、ユニット用コントローラ（図示せず）の第１メモリ手段（図示せず）に漏洩検知モード運転を開始する運転開始時刻とリトライ漏洩検知運転を開始するリトライ開始時刻とを登録しているが、メータ用コントローラ１０２Ｂからユニット用コントローラ１２２Ｂへの指令信号の送信を行うことができるために、このメータ用コントローラ１０２Ｂに計時手段を含めるとともに、その第２メモリ手段１５２に運転開始時刻及びリトライ開始時刻を登録し、運転開始時刻になると運転開始指令をユニットコントローラに送給し、またリトライ開始時刻になるとリトライ開始指令をユニットコントローラに送給するようにしてもよい。

原燃料ガスの漏洩検知を確実に行うためには、漏洩検知漏洩検知モード運転を開始する運転開始時刻、またリトライ漏洩検知運転を開始するリトライ開始時刻を次のように設定するのが望ましい。

原燃料ガスの流量に関連して設定するときには、ガスメータにて計測される原燃料ガスの流量に関する過去の原燃料ガス消費量データに基づき、単位時間当たりの原燃料ガスの消費量が将来における第２所定時間（即ち、１日の２４時間）内で最も少なくなると予測される時刻に設定するのが望ましい。

また、原燃料ガスを用いて燃焼させて温水を生成する熱源部の作動に関連して設定するときには、この熱源部において原燃料ガスが燃焼する燃焼回数に関する過去の燃焼回数データに基づき、熱源部での単位時間当たりの原燃料ガスの予測燃焼回数が将来における第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定するのが望ましい。

更に、燃料電池ユニットの発電出力を消費する電力負荷における消費電力に関連して設定するときには、この電力負荷の電力消費に関する過去の電力消費データに基づき、電力負荷での単位時間当たりの予測消費電力が第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定するのが望ましい。

以上、本発明に従うエネルギー供給システムの各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

２，２Ａ 燃料電池ユニット
４ 原燃料ガス供給流路
６，６Ａ，６Ｂ ガスメータ
１０ セルスタック
８ 燃料処理装置
４０ 空気ブロア（酸化剤ガスブロア）
５８ 燃料ガスブロア
９７ 超音波流量センサ
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ メータ用コントローラ（メータ制御部）
１２２，１２２Ａ ユニット用コントローラ（ユニット制御部）
１４４ 平均流量演算手段
１４５ 暫定判定手段
１４６ 漏洩判定手段
１４８ 積算カウンタ手段
１６２ 運転停止信号生成手段
１６４ 運転再開信号生成手段
１６６ リトライ信号生成手段

Claims (11)

1. 原燃料ガスを水蒸気改質する燃料処理装置と水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガスの酸化及び還元により発電するセルスタックとを備えた燃料電池ユニットと、原燃料ガス流路を通して前記燃料処理装置に供給される原燃料ガスの流量を計測するガスメータとを具備し、
   前記ガスメータは、原燃料ガス流路を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する流量計測部と、原燃料ガス流路を遮断するための遮断弁と、前記遮断弁を制御するためのメータ制御部とを備え、
   前記燃料電池ユニットは、改質用水を供給するための水供給手段、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給手段と、前記水供給手段、前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御するためのユニット制御部とを更に備え、
   原燃料ガスの漏洩を検知するときには、前記ユニット制御部は、漏洩検知モード運転を設定し、前記漏洩検知モード運転においては、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段の作動を一時的に停止し、これにより、前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を停止し、前記漏洩検知モード運転の終了後、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とするエネルギー供給システム。
2. 前記漏洩検知モード運転が設定されると、前記ユニット制御部は、前記セルスタックの発電出力が最低出力となるように前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー供給システム。
3. 前記ユニット制御部は、第１所定時間を計時する第１タイマ手段を含み、前記第１所定時間は、前記ガスメータの前記流量計測部により計測した計測流量に基づいて平均ガス流量を演算する平均流量測定時間であり、前記ユニット制御部が漏洩検知モード運転を設定すると、漏洩検知のための漏洩検知準備運転の後に前記第１タイマ手段が作動して計時を開始し、前記第１タイマ手段が前記第１所定時間を計時すると、前記ユニット制御部が前記漏洩検知モード運転を終了し、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー供給システム。
4. 前記漏洩検知モード運転が設定された後の前記漏洩検知準備運転においては、前記ユニット制御部は、前記酸化剤ガス供給手段を作動停止させて酸化剤ガスの供給を停止し、前記セルスタック内の酸化剤ガスが消費された後に、前記ユニット制御部は、前記原燃料ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記燃料処理装置への原燃料ガス及び改質用水の供給を停止し、その後前記第１タイマ手段が作動されることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー供給システム。
5. 前記ユニット制御部の前記第１タイマ手段は、前記第１所定時間よりも長い第２所定時間を計時し、前記第１タイマ手段が前記第２所定時間を計時する間に前記ユニット制御部は前記漏洩検知モード運転を少なくとも１回実行することを特徴とする請求項３又は４に記載のエネルギー供給システム。
6. 前記ガスメータの前記メータ制御部は、漏洩の有無を判定するための漏洩判定手段と、平均ガス流量を演算する平均流量測定時間である第１所定時間及び漏洩の有無を判定する基準期間である第１所定期間を計時する第２タイマ手段と、前記第１所定時間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値以下であることの回数をカウントする積算カウンタ手段とを含み、前記第２タイマ手段が前記第１所定期間を計時するまでに前記積算カウンタ手段が所定カウント値をカウントすると前記漏洩判定手段は漏洩なしと判定し、前記第２タイマ手段が前記第１所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満であると、前記漏洩判定手段は漏洩疑いありと判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエネルギー供給システム。
7. 前記ガスメータの前記メータ制御部及び前記燃料電池ユニットの前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの指令信号が前記ユニット制御部に送信される前記システム制御部を構成し、前記メータ制御部の前記第２タイマ手段は、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間を計時し、前記第２タイマ手段が前記第２所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満である場合、前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの運転停止指令に基づいて、前記原燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記セルスタックの発電を停止し、前記セルスタックの運転停止状態において原燃料ガスの漏洩を検知することを特徴とする請求項６に記載のエネルギー供給システム。
8. 前記ガスメータの前記メータ制御部は、前記漏洩検知モード運転のリトライを行うためのリトライ信号を生成するリトライ信号生成手段を含み、前記第２タイマ手段は前記第１所定時間よりも長い第２所定時間を計時し、前記第２所定時間の間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値を越えているとして前記積算カウンタがカウントしないときには、前記リトライ信号生成手段は前記リトライ信号を生成し、次の前記第２所定時間内において前記漏洩検知モード運転及びそのリトライ運転が実行されることを特徴とする請求項７に記載のエネルギー供給システム。
9. 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記ガスメータにて計測される原燃料ガスの流量に関する過去の原燃料ガス消費量データに基づき、単位時間当たりの原燃料ガスの消費量が将来における前記第２所定時間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項６に記載のエネルギー供給システム。
10. 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、熱源部において原燃料ガスが燃焼する燃焼回数に関する過去の燃焼回数データに基づき、前記熱源部での単位時間当たりの原燃料ガスの予測燃焼回数が将来における前記第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項６に記載のエネルギー供給システム。
11. 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記燃料電池ユニットからの発電出力を消費する電力負荷の電力消費に関する過去の電力消費データに基づき、前記電力負荷での単位時間当たりの予測消費電力が前記第２所定期間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項６に記載の原燃料ガスシステム。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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