JP2019113470A - Fluid supplying device and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体供給装置および燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fluid supply device and a fuel cell system.
従来、この種の流体供給装置において、供給する流体の流量を計測するものが知られている。例えば、特許文献1では、熱式流量計により流量を計測しており、供給路を流れる流体の流速と流量との関係に線形性がある場合に高精度な計測が可能となっている。また、特許文献2には、アキュムレータが設けられた供給路において、アキュムレータよりも下流側に可変絞りやチェックバルブを設けることで、アキュムレータによる脈動流を平滑化させて流体の流量を計測している。
Heretofore, in this type of fluid supply device, one that measures the flow rate of the supplied fluid is known. For example, in
ところで、流体供給装置として供給路に流体を間欠的に吐出するプランジャポンプなどを備えるものがあり、そのような装置においても流量を適切に計測することが求められている。しかしながら、上述した特許文献2のように可変絞りやチェックバルブを設けることで供給路における脈動流を平滑化させるものとすると、装置構成が複雑となってコスト増に繋がってしまう。 By the way, there is a fluid supply device provided with a plunger pump etc. which discharges a fluid intermittently to a feed way, and also in such a device, measuring a flow volume appropriately is called for. However, if the pulsating flow in the supply passage is smoothed by providing the variable throttle and the check valve as in Patent Document 2 described above, the apparatus configuration becomes complicated, which leads to an increase in cost.
本発明は、ポンプの間欠駆動により供給路に供給される流体の流量を、簡易な構成で正しく計測して流体を適切に供給することを主目的とする。 An object of the present invention is to properly measure the flow rate of the fluid supplied to the supply path by the intermittent drive of the pump with a simple configuration and appropriately supply the fluid.
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main objects.
本発明の流体供給装置は、間欠駆動により供給路に流体を吐出するポンプと、前記供給路における流体の流量を計測するためのセンサ素子と、前記センサ素子の出力を処理して計測流量をメモリに記憶させる処理部と、I2Cバスに接続されるI2Cインタフェースとを備える流量センサと、前記I2Cバスを介して前記流量センサと通信可能に接続され、前記流量センサにより計測された計測流量に基づいて前記ポンプの駆動信号を生成し、該駆動信号を出力して前記ポンプの駆動を制御する駆動制御装置と、を備え、前記駆動制御装置は、前記駆動信号を出力する際に前記I2Cバスの所定コマンドを前記流量センサに送信し、前記流量センサは、前記I2Cバスを介した前記所定コマンドの受信を契機として、所定時間に亘り前記供給路における流体の流量を計測して前記メモリに計測流量を記憶することを要旨とする。 A fluid supply apparatus according to the present invention stores a measured flow rate by processing a pump that discharges fluid to a supply path by intermittent driving, a sensor element for measuring a flow rate of fluid in the supply path, and an output of the sensor element. And a flow sensor including an I2C interface connected to the I2C bus, and the flow sensor communicably connected to the flow sensor via the I2C bus, based on the measured flow rate measured by the flow sensor And a drive control device that generates a drive signal of the pump and outputs the drive signal to control the drive of the pump, and the drive control device determines the I2C bus when the drive signal is output. The command is transmitted to the flow rate sensor, and the flow rate sensor is supplied for a predetermined time, triggered by the reception of the predetermined command via the I2C bus. By measuring the flow rate of the fluid in the gist storing a measured flow rate in said memory.
本発明の流体供給装置では、駆動制御装置は、ポンプの駆動信号を出力する際にI2Cバスの所定コマンドを流量センサに送信し、流量センサは、I2Cバスを介した所定コマンドの受信を契機として、所定時間に亘り供給路における流体の流量を計測してメモリに計測流量を記憶する。これにより、ポンプの間欠駆動により供給路に間欠的に吐出される流体の流量を、ポンプの駆動タイミングに合わせて流体が吐出されている間に計測することが可能となる。このため、脈動流を平滑化させるための構成を設けることなく、簡易な構成で流体の流量を正しく計測することができる。したがって、計測流量に基づくポンプの駆動信号を適切に生成して、供給路に流体を適切に供給することができる。 In the fluid supply device of the present invention, the drive control device transmits a predetermined command of the I2C bus to the flow rate sensor when outputting a drive signal of the pump, and the flow rate sensor is triggered by the reception of the predetermined command via the I2C bus The flow rate of the fluid in the supply path is measured for a predetermined time, and the measured flow rate is stored in the memory. As a result, it is possible to measure the flow rate of the fluid intermittently discharged to the supply path by the intermittent drive of the pump while the fluid is being discharged according to the drive timing of the pump. Therefore, the flow rate of the fluid can be correctly measured with a simple configuration without providing a configuration for smoothing the pulsating flow. Therefore, the drive signal of the pump based on the measured flow rate can be appropriately generated to appropriately supply the fluid to the supply path.
本発明の流体供給装置において、前記所定時間に亘り、前記処理部で所定の計測周期毎の前記センサ素子の出力を演算した計測流量を前記メモリに記憶させるものとしてもよい。こうすれば、計測精度を高めるために所定の計測周期をできるだけ短くした場合でも、所定の計測周期毎にセンサ素子の出力を駆動制御装置に送信する必要がないから、駆動制御装置と流量センサとの通信負荷を抑えつつ流量の計測精度を高めることができる。 In the fluid supply device of the present invention, the measured flow rate obtained by calculating the output of the sensor element for each predetermined measurement cycle in the processing unit may be stored in the memory over the predetermined time. In this case, even when the predetermined measurement cycle is shortened as much as possible in order to improve the measurement accuracy, it is not necessary to transmit the output of the sensor element to the drive control apparatus every predetermined measurement cycle. The measurement accuracy of the flow rate can be improved while suppressing the communication load of the
本発明の流体供給装置において、前記駆動制御装置は、前記所定コマンドとして、前記メモリに記憶されている計測流量の読み込みを指示するコマンドを送信し、前記流量センサは、前記所定コマンドを受信する度に、前記メモリに記憶されている計測流量を前記I2Cバスを介して前記駆動制御装置に送信してから、前記メモリ内の計測流量をクリアして前記所定時間に亘り流量を計測する処理を行うものとしてもよい。こうすれば、所定時間における計測流量をまとめて駆動制御装置に出力することができるから、駆動制御装置の処理負荷や駆動制御装置と流量センサとの通信負荷が高くなるのを防止することができる。また、メモリにはポンプの1回の間欠駆動における計測流量を記憶できればよいから、メモリの容量を抑えることができる。 In the fluid supply device of the present invention, the drive control device transmits a command instructing reading of the measured flow rate stored in the memory as the predetermined command, and the flow rate sensor receives the predetermined command. After the measured flow rate stored in the memory is transmitted to the drive control device via the I2C bus, the measured flow rate in the memory is cleared and the flow rate is measured for the predetermined time It is good also as things. In this case, the measured flow rates in a predetermined time can be collectively output to the drive control device, so that the processing load of the drive control device and the communication load between the drive control device and the flow rate sensor can be prevented from becoming high. . In addition, since it is sufficient to store the measured flow rate in one intermittent drive of the pump in the memory, the capacity of the memory can be reduced.
本発明の流体供給装置において、前記流量センサは、前記ポンプの間欠駆動における流体の吐出時間にマージンを加えた時間を、前記所定時間として流量を計測するものとしてもよい。こうすれば、ポンプの間欠駆動により供給路に吐出された流体の流量を漏れなく適切に計測することができる。 In the fluid supply device of the present invention, the flow rate sensor may measure the flow rate as the predetermined time, which is a time obtained by adding a margin to the fluid discharge time in intermittent driving of the pump. In this way, it is possible to properly measure the flow rate of the fluid discharged to the supply path by intermittent driving of the pump without leakage.
本発明の燃料電池システムは、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、前記流体として前記改質器の改質に用いられる水を供給する上述したいずれかの流体供給装置と、を備えることを要旨とする。これにより、ポンプの間欠駆動により供給路に間欠的に吐出される水の流量を、ポンプの駆動タイミングに合わせて水が吐出されている間に計測することが可能となる。このため、脈動流を平滑化させるための構成を設けることなく、簡易な構成で水の流量を正しく計測することができる。したがって、計測流量に基づくポンプの駆動信号を適切に生成して、供給路に必要な水を供給することができるから、燃料電池の発電を適切に行うことができる。 The fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power based on a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen, wherein the raw fuel gas is reformed to produce the reformed gas. And a fluid supply device described above for supplying water used for reforming the reformer as the fluid. This makes it possible to measure the flow rate of water intermittently discharged to the supply path by the intermittent drive of the pump while the water is being discharged according to the drive timing of the pump. Therefore, the flow rate of water can be correctly measured with a simple configuration without providing a configuration for smoothing the pulsating flow. Therefore, the drive signal of the pump based on the measured flow rate can be appropriately generated to supply the necessary water to the supply path, so that the power generation of the fuel cell can be appropriately performed.
次に、本発明を実施するための形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
図1は燃料電池システム10の構成の概略を示す構成図であり、図2はI2Cバス100で接続された流量センサ60と制御装置90の構成の概略を示す構成図である。燃料電池システム10は、図1に示すように、発電を行う発電ユニット20や、発電ユニット20からの熱により加熱された湯水を貯留する貯湯タンク80、システム全体を制御する制御装置90などを備え、これらが直方体状の燃料電池ケース12に収容されている。なお、燃料電池システム10は、発電ユニット20により発電された電力を図示しない住宅の家電製品などに供給可能であり、貯湯タンク80に貯留された湯水を図示しない住宅の浴槽などに供給可能である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a
発電ユニット20は、図1に示すように、発電モジュール30と、原燃料ガス供給装置40と、エア供給装置45と、改質水供給装置50と、排熱回収装置70とを備える。
As shown in FIG. 1, the
発電モジュール30は、改質水を気化して水蒸気を生成する気化器32と、天然ガスやLPガスなどの原燃料ガスを水蒸気改質により改質する改質器34と、改質ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタック36などを有する。気化器32と改質器34と燃料電池スタック36は、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内に収容されている。モジュールケース31内には、燃料電池スタック36の起動や、気化器32における水蒸気の生成、改質器34における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するために、燃料電池スタック36を通過した燃料オフガス(アノードオフガス)と酸化剤オフガス(カソードオフガス)とを燃焼させる燃焼部38が設けられている。
The
原燃料ガス供給装置40は、ガス供給源1と気化器32とを接続する原燃料ガス供給管41を有する。原燃料ガス供給管41には、ガス供給源1側から順に、ガス供給弁42やガスポンプ43、図示しない脱硫器やガス流量センサなどが設けられており、ガス供給弁42を開弁した状態でガスポンプ43を駆動することにより、ガス供給源1からの原燃料ガスを脱硫して気化器32へ供給する。
The raw fuel
エア供給装置45は、外気と連通するフィルタ47と燃料電池スタック36とを接続するエア供給管46を有する。エア供給管46には、エアブロワ48が設けられており、エアブロワ48を駆動することにより、フィルタ47を介して吸入したエアを燃料電池スタック36へ供給する。なお、エア供給管46には、図示しないエア流量センサなどが設けられている。
The
改質水供給装置50は、改質水を貯蔵する改質水タンク53と気化器32とを接続する改質水供給管51を有する。改質水タンク53には、改質水ポンプ52が設けられており、改質水ポンプ52を駆動することにより改質水タンク53内の改質水を汲み上げて改質水供給管51を介して気化器32へ供給する。改質水ポンプ52は、例えば電磁力とバネ力とによりプランジャを間欠的に駆動(往復動)させることで水(流体)を吐出するプランジャポンプなどとして構成されており、改質水を改質水供給管51に間欠的に吐出するものとなっている。また、改質水供給管51には、気化器32へ供給される改質水の流量を計測する流量センサ60が設けられている。
The reforming
流量センサ60は、図2に示すように、改質水供給管51を通る改質水の流量を計測するためのセンサ素子61と、センサ素子61の出力の演算などの各種処理を行う演算処理部62と、センサ素子の出力や演算処理部62の演算結果などを記憶するメモリ63と、計時を行うタイマ64と、制御装置90と通信を行うI2C(Inter-Integrated Circuit)インタフェース(以下、I2CI/F)65とを備える。センサ素子61は、例えば計測対象の改質水に熱を供給しその熱によって改質水の流れ方向に生じる温度分布に基づいて水の流量を計測する熱式のセンサ素子として構成されており、改質水に熱を供給する加熱部と、加熱部を挟んで上流側と下流側とに配設される温度測定部とを含む。演算処理部62は、センサ素子61の出力を増幅する増幅部やアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部などを含み、例えば数msなどの微小時間に定められた所定の計測周期(サンプリング周期)毎にセンサ素子61の出力から水の流量を取得可能である。また、演算処理部62は、所定の計測周期毎に取得した水の流量を積算し、積算した積算流量を計測流量としてメモリ63に記憶させることができる。流量センサ60は、I2CI/F65に接続されるI2Cバス100により、制御装置90のマイコン92と通信可能となっている。
As shown in FIG. 2, the
排熱回収装置70は、循環ポンプ72の駆動により貯湯タンク80の貯湯水を循環させる循環配管71と、循環配管71内の貯湯水と燃焼部38からの燃焼排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器73とを有する。燃焼部38からの燃焼排ガスは、熱交換により水蒸気成分が凝縮され、凝縮された水(凝縮水)が凝縮水供給管74を介して改質水タンク53に回収される。凝縮水供給管74には図示しない水精製器が設けられており、水精製器により精製(浄化)された水が改質水タンク53に回収される。また、残りの排気ガス(ガス成分)は、排気ガス排出管75を介して外気へ排出される。
The exhaust
制御装置90は、図2に示すように、システム全体の制御を司るマイクロコンピュータ(以下、マイコン)92と、改質水ポンプ52のポンプモータを複数のスイッチング素子を用いて駆動するポンプ駆動部(駆動回路)94と、を備える。マイコン92は、図示しないCPUを中心としたマイクロコンピュータであり、CPUの他に、ROM,RAM,入出力ポートおよび通信ポートを含む。なお、制御装置90は、この他に、原燃料ガス供給装置40のガスポンプ43のポンプモータを駆動する駆動部やエア供給装置45のエアブロワ48のブロワモータを駆動する駆動部などを備えるが、図示は省略する。
As shown in FIG. 2, the
制御装置90は、燃料電池システム10に要求される要求電力により発電するように原燃料ガス供給装置40とエア供給装置50と改質水供給装置55とを制御する。また、入力した要求電力によっては定格出力で定常運転するように運転制御される。具体的には、制御装置90は、まず、上記要求電力と燃料電池スタック36の発電電力との偏差に基づいてフィードバック制御により燃料電池スタック36が出力すべき出力電流である電流指令を設定する。次に、設定した電流指令に基づいて目標ガス流量、目標エア流量および目標水量を設定する。続いて、目標ガス流量と、図示しない流量センサにより計測されるガス流量との偏差に基づくフィードバック制御により、原燃料ガスの必要流量を設定し、必要流量の原燃料ガスが供給されるようにガスポンプ43の駆動信号を生成して、ガスポンプ43のポンプモータを駆動させる。また、目標エア流量と、図示しない流量センサにより計測されるエア流量との偏差に基づくフィードバック制御により、エアの必要流量を設定し、必要流量のエアが供給されるようにエアブロワ48の駆動信号を生成して、エアブロワ48のブロワモータを駆動させる。また、マイコン92は、目標水量と、流量センサ60により計測される改質水量(計測流量)との偏差に基づくフィードバック制御により、改質水の必要流量を設定し、必要流量の改質水が供給されるようにPWM制御におけるデューティ比を含む改質水ポンプ52の駆動信号を生成し、ポンプ駆動部94に出力する。ポンプ駆動部94は、受信した駆動信号のデューティ比に基づいて図示しないスイッチング素子を駆動して改質水ポンプ52を駆動させる。
The
ここで、流量センサ60のI2CI/F65と制御装置90のマイコン92は、上述したI2Cバス100を介して通信可能に接続されている。I2Cバス100は、データ信号を送るシリアルデータラインSDAとクロック信号を送るシリアルクロックラインSCLとの2本のラインにより構成されたシリアル方式のバスである。マスタとしてのマイコン92と、スレーブとしての流量センサ60とがI2Cのプロトコルに準拠して通信を行う。I2Cのプロトコルでは、基本的には、マスタがスタートコンディションを出力することで通信が開始され、マスタがストップコンディションを出力することで通信が終了する。また、マスタはスレーブアドレスの指定と、書き込みまたは読み込みの指定とを含むコマンドを送信し、スレーブはコマンドで指定されたスレーブアドレスが自身のアドレスと一致するコマンドに対して応答する。また、スレーブは、書き込みが指定される場合にはマスタから送信されるコマンド内のデータを指定されたアドレスに書き込んでマスタに応答を送信し、読み込みが指定される場合には必要なデータを読み込んで応答と共にマスタに送信する。なお、図2では、マスタとしてのマイコン92に、スレーブとして1つの流量センサ60が接続されるものを例示するが、原燃料ガス供給管41に設けられたガス流量センサやエア供給管46に設けられたエア流量センサなどの複数のスレーブが接続されるものなどとしてもよい。
Here, the I2CI /
次に、こうして構成された燃料電池システム10の動作、特に、制御装置90(マイコン92)が流量センサ60からの計測流量を取得して改質水ポンプ52を駆動させる際の動作について説明する。図3は制御装置90と流量センサ60の動作の一例を示すシーケンス図である。このシーケンスは、燃料電池システム10が起動して必要な初期化処理が終了した後に実行される。
Next, the operation of the
図示するように、制御装置90のマイコン92は、まず、改質水の必要流量に応じて改質水ポンプ52の駆動信号を生成し(S100)、改質水ポンプ52の駆動周期(例えば数百msecなど)が到来するのを待つ(S110)。マイコン92は、S110で改質水ポンプ52の駆動周期が到来したと判定すると、S100で生成した改質水ポンプ52の駆動信号をポンプ駆動部94に出力すると共に(S120)、I2Cバス100を介した通信によりメモリ63からの計測流量の読み込みコマンドを流量センサ60に送信する(S130)。駆動信号を受信したポンプ駆動部94は、駆動信号のデューティ比に基づいて図示しないスイッチング素子を駆動して改質水ポンプ52を駆動させる。これにより、改質水ポンプ52は、改質水タンク53内の改質水を改質水供給管51に吐出する。
As shown, the
一方、流量センサ60の演算処理部62は、マイコン92からのコマンドを受信するのを待ち(S200)、マイコン92のS130の処理で送信される読み込みコマンドを受信したと判定すると、メモリ63に記憶されている計測流量を読み込みI2Cバス100を介してマイコン92に送信してメモリ63の計測流量をクリアする(S210)。次に、流量センサ60は、タイマ64による計時を開始すると共に(S220)、センサ素子61による改質水の流量の計測を開始する(S230)。これにより、改質水ポンプ52の駆動に合わせたタイミングで流量センサ60が流量の計測を開始することになる。また、流量センサ60の演算処理部62は、上述したように、所定の計測周期毎にセンサ素子61の出力から水の流量を取得する。そして、流量センサ60は、タイマ64による計時に基づいて流量の計測開始から所定時間Taが経過するのを待つ(S240)。この所定時間Taについては後述するが、改質水ポンプ52の1回の間欠駆動による改質水の吐出時間よりも長い時間であって、所定の計測周期が複数回到来する時間に定められている。流量センサ60は、S240で所定時間Taが経過したと判定すると、所定の計測周期毎に取得した流量を積算した積算流量を計測流量としてメモリ63に記憶して(S250)、S200に戻る。
On the other hand, the
また、制御装置90は、流量センサ60のS210の処理で送信される計測流量(積算流量)を受信すると、燃料電池システム10の目標流量と受信した計測流量とからフィードバック制御により必要流量を設定する(S140)。こうして必要流量を設定すると、S100に戻り、必要流量に応じたポンプ駆動信号を生成する処理を行う。
Further, when the
ここで、図4はポンプ駆動信号と読み込みコマンドとポンプ吐出流量と流量センサ計測とメモリ積算流量の時間変化の一例を示す説明図である。図示するように、時刻T0でマイコン92が改質水ポンプ52のポンプ駆動信号を出力すると、改質水ポンプ52が駆動して改質水が吐出される。なお、改質水ポンプ52の改質水の吐出時間は、改質水ポンプ52の仕様によって異なるが、例えば数十msec程度の時間である。また、上述したように、ポンプ駆動信号と共に計測流量の読み込みコマンドが流量センサ60に送信されるため、マイコン92はポンプ駆動信号を送信すると前回の計測流量を取得することになる。また、流量センサ60は時刻T0で前回の計測流量をマイコン92に送信してメモリ63からクリアしてから、流量の計測を開始する。そして、流量センサ60は、改質水ポンプ52の吐出時間に所定のマージンαを加えた所定時間Taに亘り流量を計測し、所定時間Taが経過した時刻T1で流量の計測を終了して、積算流量を計測流量としてメモリ63に記憶する。なお、所定時間Taの間に例えば十数回から数十回程度のサンプリングが行われるように所定の計測周期が定められている。以降も、同様に、時刻T2,T4でポンプ駆動信号が出力されると改質水ポンプ52が吐出動作を行うと共に、読み込みコマンドを受信した流量センサ60はメモリ63から前回の積算流量をマイコン92に送信してクリアしてから流量の計測を開始する。また、時刻T3,T5で所定時間が経過したと判定した流量センサ60は、流量の計測を終了して積算流量をメモリ63に記憶する。
Here, FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a time change of a pump drive signal, a read command, a pump discharge flow rate, a flow rate sensor measurement, and a memory integrated flow rate. As illustrated, when the
以上説明した燃料電池システム10は、マイコン92と流量センサ60とがI2Cバス100を介して接続され、マイコン92は、改質水ポンプ52の駆動信号を出力する際に流量センサ60に計測流量の読み込みコマンドを出力し、流量センサ60は、読み込みコマンドを契機として所定時間Taに亘り改質水の流量を計測する。これにより、改質水供給管51に間欠的に吐出される改質水の流量の計測を、改質水ポンプ52の吐出開始に合わせて行うことができる。このため、改質水の流量を適切に計測し、その流量に基づくポンプ駆動信号を生成するから、目標流量の改質水を供給して発電モジュール30を適切に作動させることができる。
In the
また、流量センサ60は、所定時間Taにおいて所定の計測周期毎に取得した流量を積算した積算流量を計測流量としてメモリ63に記憶するから、マイコン92と流量センサ60との通信負荷を抑えつつ、所定の計測周期をできるだけ短くして流量の計測精度を高めることができる。
Further, since the
また、マイコン92はポンプ駆動信号と共に計測流量の読み込みコマンドを送信し、流量センサ60は読み込みコマンドを受信する度に、メモリ63の計測流量をI2Cバス100を介してマイコン92に送信してから、メモリ63内の計測流量をクリアして所定時間Taに亘り流量を計測する処理を行う。このため、所定時間Taにおける計測流量をまとめてマイコン92に出力するから、マイコン92の処理負荷が高くなったり、マイコン92と流量センサ60との通信負荷が高くなったりするのを防止することができる。また、メモリ63は、改質水ポンプ52の1回の間欠駆動における計測流量を記憶できればよいから、メモリ63の記憶容量を抑えることができる。
Further, the
また、流量センサ60は、改質水ポンプ52の吐出時間にマージンαを加えた所定時間Taに亘って流量を計測するから、改質水ポンプ52から吐出される改質水の流量を漏れなく適切に計測することができる。
Further, since the
上述した実施形態では、流量センサ60が計測流量(積算流量)をマイコン92に送信する度にメモリ63の計測流量をクリアするもの即ち改質水ポンプ52の1回の間欠駆動における計測流量をメモリ63に記憶するものとしたが、これに限られず、改質水ポンプ52の複数回の間欠駆動における計測流量をメモリ63に記憶可能としてもよい。
In the embodiment described above, the measured flow rate of the
実施形態では、流量センサが60が所定の計測周期毎に取得した流量を積算した積算流量を計測流量としたが、これに限られず、所定の計測周期毎に取得した流量を演算した値(流量)を計測流量とすればよく、例えば所定の計測周期毎に取得した流量を平均した値を用いたり、平均した値と改質水の吐出時間とに基づく値を用いたりしてもよい。あるいは、流量センサ60は所定の計測周期毎に取得した流量をそのままメモリ63に記憶して、マイコン92に送信するものとしてもよい。なお、流量センサ60は、所定の計測周期で流量を取得する毎に、流量をマイコン92に送信するものなどとしてもよいが、通信負荷を低減するために実施形態のようにするものが好ましい。
In the embodiment, the integrated flow rate obtained by integrating the flow rate acquired by the
実施形態では、流量センサ60が改質水ポンプ52の吐出時間にマージンαを加えた所定時間Taに亘って流量を計測するものとしたが、これに限られず、改質水ポンプ52の駆動周期よりも短い所定時間に亘って流量を計測するものなどとしてもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、流量センサ60は読み込みコマンドを受信すると、メモリ63からの計測流量の出力とメモリ63のクリアと流量の計測とを行うものとしたが、これに限られるものではない。読み込みコマンドを受信すると計測流量を出力し、読み込みコマンドとは別のコマンドを受信すると、メモリ63のクリアと流量の計測とを行うものとしてもよい。あるいは、メモリ63のクリアと流量の計測とをそれぞれ別々のコマンドに基づいて行うものなどとしてもよく、例えば書き込みが指定された書き込みコマンドなどを用いてもよい。また、流量センサ60はタイマ64の計時に基づいて流量の計測を終了するものとしたが、これに限られず、マイコン92からI2Cバスの所定コマンドを受信すると流量の計測を終了するものなどとしてもよい。
In the embodiment, when the
実施形態では、燃料電池システム10において原燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器34に水(改質水)を供給するものに本発明を適用したが、これに限られず、流体を供給する流体供給装置に適用するものであればよい。
In the embodiment, the present invention is applied to the one that supplies water (reforming water) to the
本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、改質水供給管51が「供給路」に相当し、改質水ポンプ52が「ポンプ」に相当し、センサ素子61が「センサ素子」に相当し、演算処理部62が「処理部」に相当し、I2CI/F65が「I2Cインタフェース」に相当し、流量センサ60が「流量センサ」に相当し、I2Cバス100が「I2Cバス」に相当し、制御装置90のマイコン92が「駆動制御装置」に相当する。また、燃料電池スタック36が「燃料電池」に相当し、燃料電池システム10が「燃料電池システム」に相当し、改質器54が「改質器」に相当する。
The correspondence between the main elements of the present embodiment and the main elements of the invention described in the section of “Means for Solving the Problems” will be described. In the present embodiment, the reforming
なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the present embodiment and the main elements of the invention described in the section of the means for solving the problems is the invention described in the section of the means for the present embodiment for solving the problems. The present invention is not limited to the elements of the invention described in the section of “Means for Solving the Problems”, as it is an example for specifically explaining the mode for carrying out the invention. That is, the interpretation of the invention described in the section of the means for solving the problem should be made based on the description of the section, and this embodiment is the invention described in the section of the means for solving the problem It is only a specific example of
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited at all by such embodiment, It can be implemented with various forms in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
本発明は、流体供給装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention is applicable to, for example, the manufacturing industry of fluid supply devices.
1 ガス供給源、10 燃料電池システム、12 燃料電池ケース、20 発電ユニット、30 発電モジュール、31 モジュールケース、32 気化器、34 改質器、36 燃料電池スタック、38 燃焼部、40 原燃料ガス供給装置、41 原燃料ガス供給管、42 ガス供給弁、43 ガスポンプ、45 エア供給装置、46 エア供給管、47 フィルタ、48 エアブロワ、50 改質水供給装置、51 改質水供給管、52 改質水ポンプ、53 改質水タンク、60 流量センサ、61 センサ素子、62 演算処理部、63 メモリ、64 タイマ、65 I2Cインタフェース(I2CI/F)、70 排熱回収装置、71 循環配管、72 循環ポンプ、73 熱交換器、74 凝縮水供給管、75 排気ガス排出管、80 貯湯タンク、90 制御装置、92 マイクロコンピュータ(マイコン)、94 ポンプ駆動部、100 I2Cバス。
Claims (5)
前記供給路における流体の流量を計測するためのセンサ素子と、前記センサ素子の出力を処理して計測流量をメモリに記憶させる処理部と、I2Cバスに接続されるI2Cインタフェースとを備える流量センサと、
前記I2Cバスを介して前記流量センサと通信可能に接続され、前記流量センサにより計測された計測流量に基づいて前記ポンプの駆動信号を生成し、該駆動信号を出力して前記ポンプの駆動を制御する駆動制御装置と、
を備え、
前記駆動制御装置は、前記駆動信号を出力する際に前記I2Cバスの所定コマンドを前記流量センサに送信し、
前記流量センサは、前記I2Cバスを介した前記所定コマンドの受信を契機として、所定時間に亘り前記供給路における流体の流量を計測して前記メモリに計測流量を記憶する
流体供給装置。 A pump that discharges fluid to the supply path by intermittent driving;
A flow sensor including a sensor element for measuring the flow rate of fluid in the supply path, a processing unit that processes the output of the sensor element and stores the measured flow rate in a memory, and an I2C interface connected to an I2C bus; ,
The pump is connected communicably to the flow rate sensor via the I2C bus, generates a drive signal for the pump based on the measured flow rate measured by the flow rate sensor, and outputs the drive signal to control the drive of the pump Drive control device,
Equipped with
When the drive control device outputs the drive signal, the drive control device transmits a predetermined command of the I2C bus to the flow rate sensor.
The flow rate sensor measures the flow rate of fluid in the supply path over a predetermined time period and stores the measured flow rate in the memory, triggered by the reception of the predetermined command via the I2C bus.
前記流量センサは、前記所定時間に亘り、前記処理部で所定の計測周期毎の前記センサ素子の出力を演算した計測流量を前記メモリに記憶させる
流体供給装置。 The fluid supply device according to claim 1, wherein
The flow rate sensor stores, in the memory, a measured flow rate obtained by computing the output of the sensor element for each predetermined measurement cycle by the processing unit over the predetermined time.
前記駆動制御装置は、前記所定コマンドとして、前記メモリに記憶されている計測流量の読み込みを指示するコマンドを送信し、
前記流量センサは、前記所定コマンドを受信する度に、前記メモリに記憶されている計測流量を前記I2Cバスを介して前記駆動制御装置に送信してから、前記メモリ内の計測流量をクリアして前記所定時間に亘り流量を計測する処理を行う
流体供給装置。 The fluid supply device according to claim 1 or 2, wherein
The drive control device transmits, as the predetermined command, a command instructing reading of the measured flow rate stored in the memory,
The flow rate sensor transmits the measured flow rate stored in the memory to the drive control device via the I2C bus every time the predetermined command is received, and then clears the measured flow rate in the memory. A fluid supply device that performs processing of measuring a flow rate over the predetermined time.
前記流量センサは、前記ポンプの間欠駆動における流体の吐出時間にマージンを加えた時間を、前記所定時間として流量を計測する
流体供給装置。 The fluid supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The fluid supply device, wherein the flow rate sensor measures a flow rate as the predetermined time, which is a time obtained by adding a margin to a fluid discharge time in intermittent driving of the pump.
原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
前記流体として前記改質器の改質に用いられる水を供給する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の流体供給装置と、
を備える燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity based on a reformed gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen,
A reformer which reforms raw fuel gas to generate the reformed gas;
The fluid supply device according to any one of claims 1 to 4, which supplies water used for reforming the reformer as the fluid.
A fuel cell system comprising:
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